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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Magnetschalter und insbesondere einen Magnetschalter für einen Starter eines Verbrennungsmotors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Starter für einen Verbrennungsmotor hat einen Elektromotor, der den Verbrennungsmotor über einen Ritzelmechanismus antreibt, der in ein Schwungrad eingreift, um den Start des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
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Da der Motor beim Starten des Verbrennungsmotors einen hohen Strom zieht, wird zum Verbinden des Motors mit der Stromquelle, die normalerweise eine Batterie des Fahrzeugs ist, ein Magnetschalter verwendet. Der Magnetschalter hat einen beweglichen Kern, eine Einzugswicklung, eine Haltewicklung und eine Anordnung zum Verbinden der Kontakte. Die Einzugswicklung wird mit dem Motor in Reihe geschaltet, bevor sie durch die Kontakte kurzgeschlossen wird. Die Haltewicklung ist parallel zur Einzugswicklung und zu dem Motor angeordnet. Wenn der Anlasser betätigt wird, werden die Einzugswicklung, die Haltewicklung und der Motor unter Strom gesetzt. Da der Motor durch die Einzugswicklung mit Strom versorgt wird, wird der Motor mit einer reduzierten Spannung betrieben. Die unter Strom gesetzte Einzugswicklung und Haltewicklung erzeugen ein Magnetfeld, um den beweglichen Kern zu bewegen, wodurch bewirkt wird, dass das Ritzel in das Schwungrad eingreift und die Tauchkolbenanordnung die Kontakte verbindet, wodurch die Einzugswicklung kurzgeschlossen wird, um den Motor voll mit Spannung zu versorgen, um den Verbrennungsmotor zu drehen.
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In dem Moment, in dem der Magnetschalter aktiviert wird, werden sowohl die Einzugswicklung als auch die Haltewicklung unter Strom gesetzt, um den beweglichen Kern anzuziehen. Sobald der bewegliche Kern zurückgezogen wurde, ist aufgrund des verringerten Luftspalts die zum Halten des beweglichen Kerns in der zurückgezogenen Position benötigte Kraft geringer, so dass die Einzugswicklung außer Strom gesetzt werden kann, um mehr Energie für den Motor bereitzustellen, während der bewegliche Kern durch die Magnetkraft, die lediglich durch die Haltewicklung erzeugt wird, in der zurückgezogenen Position gehalten wird.
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Die Verwendung von zwei Wicklungen spart daher Energie, doch ist der Magnet selbst teuer, da beide Wicklungen aus Kupfer bestehen und viele Windungen erfordern, damit die Magnetkraft erzeugt werden kann, die für einen zuverlässigen Betrieb des Magnets notwendig ist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aus diesem Grund wird ein Magnetschalter für einen Startermotor gewünscht, mit einer Magnetschalterkonstruktion, die bei geringeren Kosten die Betriebsanforderungen erfüllen kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetschalter angegeben, umfassend: zwei Kontakte, die in einem Gehäuse aufgenommen und voneinander beabstandet sind; ein leitendes Element, wobei das leitende Element von zumindest einem der beiden Kontakte isoliert ist, wenn der Magnetschalter deaktiviert ist; einen in dem Gehäuse befestigten feststehenden Kern; und einen mit dem feststehenden Kern verbundenen beweglichen Kern, wobei der feststehende Kern eine Einzugswicklung aus Aluminiumdraht, eine Haltewicklung aus Kupferdraht und einen Magnetkern umfasst, wobei der Magnetkern eine Anziehungskraft an den beweglichen Kern erzeugt, wenn die Einzugswicklung und/oder die Haltewicklung unter Strom gesetzt sind, wodurch der bewegliche Kern zu einer Bewegung relativ zu dem feststehenden Kern gezwungen wird, um zu bewirken, dass das leitende Element die beiden Kontakte elektrisch miteinander verbindet.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Windungen der Einzugswicklung und der Haltewicklung jeweils die gleiche, und die Einzugswicklung umschließt die Haltewicklung.
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Vorzugsweise hat der feststehende Kern einen Spulenkörper, die Haltewicklung und die Einzugswicklung sind um den Spulenkörper herumgeführt, wobei die Einzugswicklung die Haltewicklung umschließt, und der Magnetkern ist an einem Ende des Spulenkörpers angeordnet und der bewegliche Kern in dem Spulenkörper beweglich aufgenommen; und ein Tauchkolben erstreckt sich durch den Magnetkern, wobei sich ein Ende des Tauchkolbens durch den und über den Magnetkern hinaus erstreckt; und wobei die Kontakte in dem Gehäuse befestigt sind und das leitende Element an dem Tauchkolben montiert ist.
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Vorzugsweise ist zwischen einem Ende des Tauchkolbens und dem Gehäuse eine erste Feder angeordnet, und zwischen dem leitenden Element und dem Tauchkolben ist eine zweite Feder angeordnet.
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Vorzugsweise verbindet ein Führungsrohr den Magnetkern mit einem Magnetelement, das den Magnetkern mit dem Spulenkörper verbindet, wobei in dem Magnetkern eine gestufte Öffnung mit einem kleineren und einem dem leitenden Element zugewandten größeren Bereich definiert ist, ein Flansch sich von einer Mitte des Tauchkolbens erstreckt, der Flansch in dem größeren Bereich der gestuften Öffnung aufgenommen ist und etwa den gleichen Durchmesser wie der größere Bereich der gestuften Öffnung hat und die zweite Feder an den Flansch drückt.
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Vorzugsweise definiert der Tauchkolben an seinem einen Endbereich einen ringförmigen Schlitz, ein Sicherungsring ist in den Schlitz eingelegt, eine erste und eine zweite Zwischenlegscheibe sind an den entgegengesetzten Seiten des leitenden Elements montiert, wobei die erste Zwischenlegscheibe, das leitende Element und die zweite Zwischenlegscheibe wiederum an dem Sicherungsring geschichtet sind, wobei die erste Feder zwischen dem Sicherungsring und dem Gehäuse und die zweite Feder zwischen der zweiten Zwischenlegscheibe und dem Flansch angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist ein Durchmesser des Drahts der Einzugswicklung größer als ein Durchmesser des Drahts der Haltewicklung, und eine Anzahl von Schichten der Einzugswicklung ist größer als jene der Haltewicklung.
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Vorzugsweise ist an einem Ende des Gehäuses eine Magnetplatte befestigt.
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Vorzugsweise hat das Gehäuse einen zylinderförmigen Mantel und eine mit einem offenen Ende des Mantels verbundene Endkappe. Die Endkappe hat einen an ihr befestigten Batterieanschluss, Motoranschluss und Schalteranschluss, wobei die beiden Kontakte jeweils mit dem Batterieanschluss und dem Motoranschluss verbunden sind, zwei Enden der Einzugswicklung jeweils mit dem Motoranschluss und dem Schalteranschluss verbunden sind und zwei Enden der Haltewicklung jeweils mit dem Schalteranschluss und der Erde verbunden sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Starter für einen Verbrennungsmotor angegeben, umfassend: einen Motor mit einer Drehwelle, ein an der Welle befestigtes Ritzel für den Eingriff in ein Schwungrad des Motors; und einen Magnetschalter, umfassend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse fest montierten feststehenden Kern, einen mit dem feststehenden Kern verbundenen beweglichen Kern, einen sich zusammen mit dem beweglichen Kern bewegenden Stab, zwei voneinander beabstandete Kontakte und ein leitendes Element, wobei der Stab mit dem Ritzel verbunden ist, das leitende Element bei abgeschaltetem Magnet von zumindest einem der beiden Kontakte isoliert ist; wobei der feststehende Kern eine Einzugswicklung aus Aluminiumdraht, eine Haltewicklung aus Kupferdraht und einen Magnetkern umfasst, wobei der Motor mit der Einzugswicklung in Reihe geschaltet ist, der Magnetkern bei Bestromung der Einzugswicklung eine Anziehungskraft erzeugt, um den beweglichen Kern zu bewegen, wodurch sich der Stab zusammen mit dem beweglichen Kern bewegt, so dass das Ritzel mit dem Schwungrad in Eingriff gebracht wird und das leitende Element die beiden Kontakte miteinander elektrisch verbindet, wodurch der Motor das Ritzel antreibt, um den Verbrennungsmotor zu drehen.
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Vorzugsweise hat der Magnetschalter einen Batterieanschluss, einen Motoranschluss und einen Schalteranschluss, wobei der Batterieanschluss für die Verbindung mit einer externen Stromquelle dient, der Schalteranschluss mit einem für die Verbindung mit der Stromquelle verwendeten Hauptschalter verbunden ist, der Motor mit dem Motoranschluss verbunden ist, die beiden Kontakte jeweils mit dem Batterieanschluss und dem Motoranschluss verbunden sind, die beiden Enden der Einzugswicklung jeweils mit dem Motoranschluss und dem Schalteranschluss verbunden sind und die beiden Enden der Haltewicklung jeweils mit dem Schalteranschluss und der Erde verbunden sind.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Windungen der Einzugswicklung und der Haltewicklung die gleiche, und die Einzugswicklung umschließt die Haltewicklung.
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Vorzugsweise hat der feststehende Kern einen Spulenkörper, die Haltewicklung und die Einzugswicklung sind um den Spulenkörper herumgeführt, wobei die Einzugswicklung die Haltewicklung umschließt, und der Magnetkern ist an einem Ende des Spulenkörpers angeordnet; wobei der bewegliche Kern in dem Spulenkörper beweglich aufgenommen ist und ein Tauchkolben sich durch den Magnetkern erstreckt, wobei sich ein Ende des Tauchkolbens durch den und über den Magnetkern hinaus erstreckt; und wobei die Kontakte in dem Gehäuse befestigt sind und das leitende Element an dem Ende des Tauchkolbens befestigt ist.
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Vorzugsweise ist zwischen dem Ende des Tauchkolbens und dem Gehäuse eine erste Feder angeordnet, und zwischen dem leitenden Element und dem Tauchkolben ist eine zweite Feder angeordnet.
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Vorzugsweise verbindet ein Führungsrohr den Magnetkern mit einem Magnetelement, wobei in dem Magnetkern eine gestufte Öffnung mit einem kleineren und einem dem leitenden Element zugewandten größeren Bereich definiert ist, ein Flansch sich von einer Mitte des Tauchkolbens erstreckt, der Flansch in dem größeren Bereich der gestuften Öffnung aufgenommen ist und etwa den gleichen Durchmesser wie der größere Bereich der gestuften Öffnung hat und die zweite Feder zwischen dem Flansch und dem leitenden Element angeordnet ist.
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Vorzugsweise definiert der Tauchkolben an seinem Ende einen ringförmigen Schlitz, wobei ein Sicherungsring in den Schlitz eingelegt ist, eine erste und eine zweite Zwischenlegscheibe sind an den entgegengesetzten Seiten des leitenden Elements montiert, wobei die erste Zwischenlegscheibe, das leitende Element und die zweite Zwischenlegscheibe wiederum an dem Sicherungsring geschichtet sind, wobei die erste Feder zwischen dem Sicherungsring und dem Gehäuse und die zweite Feder zwischen der zweiten Zwischenlegscheibe und dem Flansch angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist ein Durchmesser des Drahts der Einzugswicklung größer als ein Durchmesser des Drahts der Haltewicklung, und eine Anzahl von Schichten der Einzugswicklung ist größer als jene der Haltewicklung.
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Vorzugsweise hat das Gehäuse einen zylinderförmigen Mantel und eine mit einem offenen Ende des Mantels verbundene Endkappe, wobei in dem Mantel und an einem der Endkappe gegenüberliegenden Ende des Mantels eine Magnetplatte angeordnet ist.
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Im Vergleich zu Startern des Standes der Technik enthält der vorliegende Starter einen Magnetschalter mit einer Einzugswicklung aus Aluminium und einer Haltwicklung aus Kupfer, und die Einzugswicklung ist mit dem Motor in Reihe geschaltet und die Haltewicklung parallelgeschaltet. Wenn der Magnet anfänglich aktiviert wird, werden sowohl die Einzugswicklung als auch die Haltewicklung bestromt, um den beweglichen Kern zu bewegen, wodurch das Einspuren des Ritzels in das Schwungrad erleichtert wird. Sobald der bewegliche Kern das Ende des Bewegungsweges annähernd erreicht hat, wird die Einzugswicklung durch die Verbindung der Kontakte durch das leitende Element kurzgeschlossen. Danach wird der Motor mit der vollen Spannung der Stromversorgung versorgt und kann den Verbrennungsmotor drehen. Während des Betriebs wird die Haltewicklung aus Kupfer stets bestromt und hält den beweglichen Kern in der zurückgezogenen Position.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 zeigt einen Magnetschalter für einen Startermotor eines Verbrennungsmotors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt den Magnetschalter aus einer anderen Perspektive;
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3 ist eine Schnittansicht des Magnetschalters von 1;
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4 ist ein Schaltdiagramm des Starters.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf die Figuren Bezug genommen. Der Magnetschalter hat ein Gehäuse 10, einen in dem Gehäuse 10 aufgenommenen feststehenden Kern 20, einen in dem feststehenden Kern 20 aufgenommenen beweglichen Kern 40 und einen federbelasteten Stab 41, der mit einem Ende des beweglichen Kerns 40 verbunden ist. Ein Tauchkolben 34 ist für eine Bewegung durch den beweglichen Kern 40 angeordnet. Üblicherweise ist der Motor über ein zum Bewegen der Ritzels angeordnetes Schaltjoch mit dem Stab des beweglichen Kerns 40 verbunden.
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Das Gehäuse 10 hat einen Mantel 12 und eine Endkappe 14. Der Mantel ist zylinderförmig und hohl, mit einem offenen und einem geschlossenen Ende. Die Endkappe 14 ist an dem offenen Ende befestigt und verschließt das offene Ende. Der Mantel 12 kann aus Eisen bestehen und durch Tiefziehen gebildet sein. Die Dicke des Mantels 12 beträgt etwa 2,5 mm. Das geschlossene Ende des Mantels 12 hat eine zentral angeordnete Öffnung. Der bewegliche Kern 40 erstreckt sich durch die Öffnung. Eine Magnetplatte 16 ist an dem geschlossenen Ende des Mantels angeordnet, um die Magnetverbindung zwischen dem beweglichen Kern 40 und dem Gehäuse 12 zu verbessern. Die Magnetplatte 16 ist etwa 2 mm dick und hat eine dem geschlossenen Ende des Mantels 12 entsprechende Form und Größe.
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Die Endkappe 14 ist ein Spritzgussteil aus Kunststoff. Als solches bietet die Endkappe eine isolierende Basis, die die Magnetanschlüsse stützt. In dieser Ausführungsform sind drei Anschlüsse vorhanden, nämlich ein Batterieanschluss B, ein Motoranschluss M und ein Schalteranschluss S. Vorzugsweise haben der Batterieanschluss B und der Motoranschluss M jeweils einen größeren Durchmesser als der Schalteranschluss S, um eine falsche Verbindung zu verhindern, aber auch deshalb, weil diese Anschlüsse die Last des Blockierstroms des Motors tragen müssen, während der Schalteranschluss eine wesentlich geringere Stromlast trägt. Der Batterieanschluss B und der Motoranschluss M sind bevorzugt als Kupferbolzen ausgebildet, die jeweils einen Durchmesser von 8 mm oder 10 mm haben, während der Schalteranschluss S ein Eisenbolzen mit einem Durchmesser von 4 mm oder 5 mm sein kann. In der Endkappe 14 ist ein Innenraum 141 definiert, der zwei Kontakte 60 aufnimmt. Die beiden Kontakte 60 können elektrisch und physisch an dem Kupferbolzen befestigt sein, doch bevorzugt sind die Kontakte 60 die Köpfe der Kupferbolzen, die den Batterie- und den Motoranschluss bilden.
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Der feststehende Kern 20 ist in dem Gehäuse 10 befestigt und enthält einen Spulenkörper 21, eine Haltewicklung 23, eine Einzugswicklung 25, ein Magnetelement 27 und einen Magnetkern 32. Die Haltewicklung 23 ist an dem Spulenkörper 21 ausgeführt. Auch die Einzugswicklung 25 ist an dem Spulenkörper ausgeführt, jedoch über der Haltewicklung. Die Haltwicklung 23 und die Einzugswicklung 25 sind durch Anschlüsse des Spulenkörpers 21 mit anderen Komponenten elektrisch verbunden. Das Magnetelement 27 besteht aus Magnetmaterial und ist mit einem Ende des Spulenkörpers 21 verbunden. In dieser Ausführungsform ist das Magnetelement 27 ringförmig. Ein Innendurchmesser des Magnetelements 27 ist kleiner als jener des Spulenkörpers 21, und ein Außendurchmesser des Magnetelements 27 ist geringfügig größer als jener des Spulenkörpers 21. Eine äußere Peripherie des Magnetelements 27 ist fest zwischen einer Stufe in der Seitenwand des Mantels 12 und der Endkappe 14 aufgenommen. Der Spulenkörper 21 ist säulenförmig und hohl. Der Magnetkern 32 und der bewegliche Kern 40 sind in dem Spulenkörper 21 aufgenommen. Der Innendurchmesser des Spulenkörpers 21 ist allgemein der gleiche wie der Durchmesser der Öffnung des Mantels 12.
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Der bewegliche Kern 40 ist in dem Spulenkörper 21 montiert und kann sich in dem Spulenkörper 21 entlang einer axialen Richtung zu dem Magnetkern 32 des feststehenden Kerns 20 hin und von diesem weg bewegen. Der bewegliche Kern 40 ist eine hülsenförmige Konstruktion.
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In dieser Ausführungsform ist die Anzahl von Windungen der Haltewicklung 23 und der Einzugswicklung 25 die gleiche. Die Haltewicklung 23 ist um den Spulenkörper 21 herumgeführt, während die Einzugswicklung um die Haltewicklung 23 herumgeführt ist. Das heißt, die Einzugswicklung 25 umschließt die Haltewicklung 23. Zur Vermeidung möglicher Kurzschlüsse ist zwischen der Einzugswicklung 25 und der Haltewicklung 23 Isolierpapier vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist die Einzugswicklung 25 Aluminiumdraht, die Haltewicklung 23 hingegen Kupferdraht. Ein Drahtdurchmesser der Einzugswicklung 25 ist größer als jener der Haltewicklung 23, und die Anzahl von Schichten der Einzugswicklung 25 ist größer als die Anzahl von Schichten der Haltewicklung 23.
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Da der Widerstand von Kupfer geringer ist als der von Aluminium, hat die Haltewicklung 23 aus Kupferdraht verglichen mit der Einzugswicklung 25 aus Aluminiumdraht einen geringeren Widerstand, obwohl der Durchmesser des Aluminiumdrahts größer ist. Dadurch führt die Haltewicklung 23 einen relativ höheren elektrischen Strom als die Einzugswicklung 25, wenn an der Haltwicklung 23 und an der Einzugswicklung 25 jeweils die gleiche Spannung angelegt wird. Ferner umschließt die Einzugswicklung 25 die Haltewicklung 23, so dass die Haltewicklung 23 eine im Vergleich zur Einzugswicklung 25 kürzere Länge hat. Da Kupferdraht teurer ist als Aluminiumdraht, kann die Anordnung der Einzugswicklung 25 um die Haltewicklung 23 die verwendete Menge an Kupferdraht reduzieren und dementsprechend auch die Kosten senken.
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Der Magnetkern 32 ist zylindrisch mit einer gestuften Öffnung, die durch seine Achse verläuft. Ein Tauchkolben 34 erstreckt sich durch den Magnetkern 32, so dass dieser zum Teil in dem feststehenden Kern und zum Teil außerhalb des feststehenden Kerns 20 liegt. Ein Flansch 341 erstreckt sich von einem mittleren Bereich des Tauchkolbens 34, der einen größeren Durchmesser als andere Bereiche des Tauchkolbens 34 hat, nach außen. Ein ringförmiger Schlitz ist an einem Endbereich des Tauchkolbens 34 außerhalb des feststehenden Kerns definiert, wobei ein Sicherungsring 36 in den Schlitz eingelegt ist. Ein Außendurchmesser des Sicherungsrings 36 ist größer als der Durchmesser des Tauchkolbens 34.
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Der Magnetkern 32 ist an dem Magnetelement 27 befestigt. Ein Außendurchmesser des Magnetkerns 32 ist kleiner als der Innendurchmesser des Spulenkörpers 21, wodurch zwischen dem Spulenkörper 21 und dem Magnetkern 32 ein Spalt definiert ist. Ein Führungsrohr 321 erstreckt sich von einer inneren Peripherie des Magnetkerns 32 axial von dem Spulenkörper weg. Das Führungsrohr 321 hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der Innendurchmesser des Magnetelements 27. Vorzugsweise ist das Führungsrohr in die Öffnung des Magnetelements eingepresst, um den Magnetkern an dem Magnetelement festzulegen. Zum Sichern der Verbindung kann das freie Ende des Führungsrohres verformt oder gecrimpt sein. Das Führungsrohr 321 bildet eine Führung für die axiale Bewegung des Tauchkolbens durch den Magnetkern 32.
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Die Kontakte 60 sind derart angeordnet, dass sie durch ein leitendes Element 50, das an dem äußeren Endbereich des Tauchkolbens 34 befestigt ist, miteinander verbunden werden können. Das äußere Ende des Tauchkolbens erstreckt sich in den Innenraum 141 der Endkappe 14 hinein. Das leitende Element 50 ist an dem Tauchkolben isolierend befestigt, um einen Kurzschluss des Batteriekontakts durch den feststehenden Kern mit der Erde zu verhindern. Das leitende Element ist vorzugsweise ein Stab, der aus einer Kupferplatte gebildet ist, die eine zentrale Öffnung hat, durch welche der Tauchkolben hindurchtritt. Das leitende Element ist zwischen den beiden isolierenden Zwischenlegscheiben aufgenommen. Eine erste Zwischenlegscheibe 81 ist um den Tauchkolben angeordnet und liegt auf dem Sicherungsring 36 auf. Eine zweite Zwischenlegscheibe 83 ist um den Tauchkolben angeordnet und hat einen ringförmigen zylindrischen Bereich 831, der in der Öffnung in dem leitenden Element liegt, um es von dem Tauchkolben zu isolieren. Die Höhe des zylindrischen Bereichs 831 ist im Wesentlichen gleich wie eine Dicke des leitenden Elements 50 und liegt an der ersten Zwischenlegscheibe 81 an. Das leitende Element und die Zwischenlegscheibe können entlang des Tauchkolbens gleiten.
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Das Ende des Tauchkolbens 34 ist um einen vorgegebenen Zwischenraum von der Endkappe 14 beabstandet. Eine erste Feder 72 ist zwischen dem Sicherungsring 36 und der Endkappe 14 und eine zweite Feder 74 zwischen der zweiten Zwischenlegscheibe 83 und dem Flansch 341 des Tauchkolbens 34 aufgenommen. Die erste und die zweite Feder 72, 74 sind bevorzugt Schraubenfedern. Wenn der Tauchkolben durch den beweglichen Kern nach unten bewegt wird, kontaktiert das leitende Element die Kontakte 60, um diese miteinander kurzzuschließen. Damit jedoch über die Lebensdauer des Magnets ein guter Kontakt sichergestellt wird, läuft der Tauchkolben auf, und das leitende Element und die beiden Zwischenlegscheiben gleiten entlang des Tauchkolbens, doch wird das leitende Element durch die zweite Feder 74 sicher an den Kontakten gehalten. Die erste Feder 72 stellt sicher, dass der Tauchkolben in die Normalposition zurückkehrt, in der der Flansch 341 an die Stufe in dem Magnetkern 32 gedrückt wird, wenn der bewegliche Kern den Tauchkolben freigibt, wodurch das leitende Element außer Kontakt mit den Kontakten 60 gebracht wird.
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Eine dritte Feder 76 drückt den beweglichen Kern 40 weg von dem Magnetkern 32 und aus dem Gehäuse 10. Ein Vorsprung 431 erstreckt sich axial von der Unterseite des beweglichen Kerns 43. Der Vorsprung 431 hat einen Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des beweglichen Kerns 43. Vorzugsweise ist die dritte Feder 76 eine Schraubenfeder, deren eines Ende den Magnetkern 32 umschließt und mit demselben verbunden ist, und deren anderes Ende den Vorsprung 431 des beweglichen Kerns 43 umschließt und mit demselben verbunden ist, wodurch der bewegliche Kern in dem Spulenkörper 21 gefangen ist.
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In dieser Ausführungsform ist der bewegliche Kern 40 rohrförmig mit einem geschlossenen Ende und hat einen federbelasteten Stab 41, der in einem zentralen Durchlass angeordnet ist, für den Eingriff mit einem Schaltjoch des Starters, das angeordnet ist, um das Ritzel in den Eingriff mit dem Schwungrad des Verbrennungsmotors zu bewegen. Ein Innendurchmesser des beweglichen Kerns 40 ist größer als ein Durchmesser des Stabs 41, und ein Außendurchmesser ist etwa der gleiche wie der Innendurchmesser des Spulenkörpers 21. Der Durchlass hat einen Durchmesser, der im Wesentlichen der gleiche ist wie jener des Stabs 41. Eine ringförmige Plattform 412 erstreckt sich von der Unterseite des Stabs 41. Ein Durchmesser der Plattform 412 ist annähernd der gleiche wie der Innendurchmesser des Durchlasses. Eine vierte Feder 78 ist angeordnet, um den Stab in den Durchlass zu drücken, und ein Federhalter 42 wird in den Durchlass gedrückt, um die Feder in dem Durchlass zu halten. In dieser Ausführungsform ist die vierte Feder 78 eine Schraubenfeder, die rund um den Stab 41 angeordnet ist, wobei sich ihre beiden Enden jeweils an der Plattform 412 und an einem äußeren Ende des Federhalters 42 abstützen.
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Wenn der Starter abgeschaltet ist, sind die Hauptschalter ST und NT offen. In einer solchen Situation befindet sich der bewegliche Kern 40 unter Abstützung durch die erste Feder 72 über und in einem Abstand von dem Magnetkern 32 und dem Tauchkolben 34, und das leitende Element 50 ist von den beiden Kontakten 60 beabstandet. Das heißt, die beiden Kontakte 60 sind nicht verbunden, und die Einzugswicklung 25, die Haltewicklung 23 und der Motor sind stromlos. Daher ist der Motor abgeschaltet, und es existiert keine Magnetkraft zwischen dem Magnetkern 32 des feststehenden Kerns 20 und dem beweglichen Kern 40.
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Die beiden Enden der Einzugswicklung 25 sind jeweils mit dem Motoranschluss und dem Schalteranschluss S verbunden, und die beiden Enden der Haltewicklung 23 sind jeweils mit dem Batterieanschluss B und der Erde verbunden. Es wird auf 4 Bezug genommen. Der Batterieanschluss B ist mit dem Pluspol einer Stromquelle wie beispielsweise eine Batterie verbunden, der Schalteranschluss S ist über die beiden Hauptschalter ST und NT (wenngleich eine beliebige Anzahl von Schaltern verwendet werden kann) mit dem Pluspol verbunden, und der Motor ist zwischen den Motoranschluss M und den Minuspol der Stromquelle geschaltet. Dadurch sind die Einzugswicklung 25 und der Motor in Reihe geschaltet und sind zusammen parallel zur Haltewicklung 23 geschaltet.
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Wenn der Zündschalter auf AN gedreht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, werden die beiden Hauptschalter ST und NT geschlossen. Die Stromquelle, die Einzugswicklung 25 und der Motor bilden zusammenwirkend eine erste geschlossene Schleife parallel zu einer zweiten geschlossenen Schleife, die durch die Stromquelle und die Haltewicklung 23 gebildet wird. Da die Einzugswicklung 25 aus Aluminiumdraht besteht und einen höheren Widerstand hat, ist der Strom in der ersten geschlossenen Schleife gering. Der Motor kann daher langsam laufen. Gleichzeitig ist der Strom in der Haltewicklung 23 der zweiten geschlossenen Schleife hoch, da die Haltewicklung 23 aus Kupferdraht besteht und einen geringen Widerstand hat. Das heißt, es fließt Strom sowohl durch die Einzugswicklung 25 als auch durch die Haltewicklung 23, und beide erzeugen Magnetfelder. Die Magnetfelder sind einander überlagert und sind daher ausreichend stark, um den beweglichen Kern 40 an den Magnetkern 32 anzuziehen und zu bewegen.
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Während der Abwärtsbewegung des beweglichen Kerns 40 bewegt sich der Stab 41 zusammen mit dem beweglichen Kern 40 nach unten, wodurch das Schaltjoch bewegt und dadurch das an der Welle des Motors befestigte Ritzel in das Schwungrad des Verbrennungsmotors eingreift. Da der Strom der aus Aluminiumdraht bestehenden Einzugswicklung 25 niedrig ist, arbeitet der Motor bei beginnendem Start des Starters mit niedriger Geschwindigkeit, wodurch der Eingriff des Ritzels und des Schwungrad leicht und schnell erfolgt, ohne Rückschlag.
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Der bewegliche Kern 40 bewegt sich weiter, um den Tauchkolben 34 zu kontaktieren, wobei der Tauchkolben durch den Magnetkern 32 mit Druck beaufschlagt und das leitende Element 50 mit den beiden Kontakten 60 in Kontakt gebracht wird. Das heißt, der Batterieanschluss B und der Motoranschluss M werden durch die Kontakte 60 und das leitende Element 50 miteinander verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wird die zwischen die Stromquelle und den Motoranschluss M geschaltete Einzugswicklung 25 kurzgeschlossen. Das heißt, der Motor wird direkt zwischen den Plus- und den Minuspol der Stromquelle geschaltet und voll mit Strom versorgt, so dass er über ausreichend Kraft für die Drehung des Verbrennungsmotors verfügt. Die Haltewicklung 23 wird inzwischen noch bestromt.
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Wenn die Hauptschalter ST und NT geöffnet werden, wird der Strom zu der Haltewicklung 23 und zu der Einzugswicklung 25 unterbrochen, und der Magnet kehrt in seinen Ursprungszustand zurück.
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Während des Startens des Verbrennungsmotors wird die Haltewicklung 23 stets bestromt. Da die Haltewicklung 23 aus Kupferdraht besteht und einen geringen Widerstand hat, ist das Magnetfeld der Haltewicklung 23 ausreichend stark, um den beweglichen Kern 40 in der zurückgezogenen Position zu halten, wobei der Kontakt des leitenden Elements 50 und der Kontakte 60 stabil gehalten und dadurch das Starten des Verbrennungsmotors sichergestellt wird. Ferner sind die Federn 72, 74, 76, 78 zwischen dem Tauchkolben 34 und der Endkappe 14, dem leitenden Element 50 und dem Magnetkern 32, dem Magnetkern 32 und dem beweglichen Kern 40 und dem beweglichen Kern 40 und dem Stab 41 angeordnet, wodurch während der Bewegung des beweglichen Kerns 40 eine stoßartige Kraft gedämpft und eine Beschädigung von Komponenten des Starters verhindert wird.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Synonyme, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, drücken aus, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, sie schließen jedoch nicht aus, dass auch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Übersichtlichkeit halber im Kontext einzelner Ausführungsformen beschrieben wurden, auch in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze der Beschreibung halber im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso getrennt oder in zweckmäßigen Unterkombinationen vorgesehen sein können.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Schutzrahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene Modifikationen möglich sind.
