DE3824801A1 - Elektromagnetischer schalter fuer andrehvorrichtungen von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Schalter nach der Gattung des Anspruchs 1.

Elektromagnetische Schalter insbesondere für Andreh­ vorrichtungen von Brennkraftmaschinen sind bekannt. Sie haben den Nachteil, daß sie, insbesondere bei An­ drehvorrichtungen mit einer Stirnzahnkupplung, häufig zu sogenannten Blindschaltungen führen, das heißt, daß der Einspurvorgang des Starterritzels der Andreh­ vorrichtung nicht ordnungsgemäß stattfindet.

Vorteile der Erfindung

Der elektromagnetische Schalter mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß die Anzahl von Blindschaltungen beim Startvorgang wesentlich reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist es, daß der Aufbau des elektromagnetischen Schalters dabei so einfach ist, daß auch eine automatische Fer­ tigung des Schalters möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einem elektromagnetischen Schalter für Andrehvorrichtungen von Brennkraftmaschinen die Schaltachse, an ihrem dem Anker abgewandten Ende zwei Kontaktzungen aufweist, durch die zwei getrennte Kon­ taktpaare geschaltet werden. Durch das erste Kontakt­ paar wird eine erste Spannung an die Andrehvorrich­ tung gelegt, so daß diese mit einer relativ niedrigen Drehzahl anläuft. Dadurch kann das Starterritzel pro­ blemlos in ein geeignetes Zahnrad der Brennkraftma­ schine, beispielsweise in das Schwungrad einspuren. Erst unmittelbar danach wird das zweite Kontaktpaar elektrisch leitend verbunden, so daß der Andrehmotor mit voller Spannung betrieben wird und seine Höchst­ drehzahl erreicht.

Bevorzugt wird ein Schalter, bei dem die Kontakt­ brücke, die der elektrischen Verbindung der Kontakte dient, durch die der Andrehmotor während der Anlauf­ phase mit einer Spannungsquelle verbunden wird, von einer beweglichen, auf der Schaltachse angeordneten ersten Buchse getragen wird, an der sich eine erste Druckfeder mit ihrem einen Ende abstützt, deren an­ deres Ende an dem Magnetkern anliegt. Durch diesen Aufbau ist die Kontaktbrücke auf der Schaltachse des Schalters frei beweglich, wobei durch die Druckfeder eine ausreichende Kontaktkraft erzeugt wird.

Bevorzugt wird außerdem ein Schalter, bei dem die die Hauptspannung an die Andrehvorrichtung legende Kon­ taktplatte ebenfalls von einer beweglichen auf einer Schaltachse angeordneten zweiten Buchse getragen wird, wobei auch hier eine Druckfeder vorgesehen ist, die sich mit ihrem einen Ende an der Buchse und mit ihrem anderen Ende an einem Vorsprung abstützt, der beispielsweise auf der Schaltachse vorgesehen ist. Auf diese Weise ist auch die Kontaktplatte auf der Schaltachse beweglich angeordnet. Die zur Herstellung eines sicheren elektrischen Kontakts notwendige An­ preßkraft wird auch hier von der Druckfeder erzeugt.

Bevorzugt wird überdies ein Schalter, der eine über die Schaltachse geschobene Distanzbuchse aufweist, die sich an dem dem Anker zugewandten Ende der Schaltachse an einem Flansch der Schaltachse ab­ stützt. Das gegenüberliegende Ende der Distanzbuchse dient der zweiten Druckfeder, die die Kontaktplatte gegen die zugehörigen Kontakte drückt, als Anschlag.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Schalters, bei dem die elektrischen Anschlüsse, über die der Hauptstrom für den Andrehmotor fließt, und die zusätzlichen Kontakte, die den Andrehmotor wäh­ rend der Anlaufphase mit Spannung versorgen, versetzt angeordnet sind, so daß bei einer Betätigung des Schalters die Kontaktbrücke die ihr zugeordneten Kon­ takte berührt, bevor die Kontaktplatte mit den zu­ gehörigen elektrischen Hauptstrom-Anschlüssen in Be­ rührung tritt. Mit ein und derselben Bewegung des Ankers werden also zunächst die zusätzlichen Kontakte geschlossen, so daß der Andrehmotor mit einer Span­ nung für den Anlaufvorgang versorgt wird. Unmittelbar danach tritt zusätzlich die Kontaktplatte mit den elektrischen Hauptstrom-Anschlüssen in Verbindung, so daß die volle Versorgungsspannung an den Andrehmotor gelegt und der Startvorgang eingeleitet wird.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Besonders vorteilhaft ist der einfache Aufbau des Schalters, der eine sichere Funk­ tion sowie eine einfache Herstellung gewährleistet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen elektromagnetischen Schalter;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kontakte der Schaltachse des Schalters;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 durch einen Teil des Schalters, aus dem die Anordnung der Kontakte ersichtlich ist, und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schaltachse mit den zugehörigen Kontaktzungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der elektromagnetische Schalter gemäß der Erfindung ist für verschiedene Anwendungsbereiche brauchbar. Besonders geeignet ist er für Andrehmotoren von Brennkraftmaschinen. Aus diesem Grund wird im folgen­ den ein als Einrückrelais dienender elektromagneti­ scher Schalter für Andrehvorrichtungen von Brenn­ kraftmaschinen beispielshaft beschrieben.

Der in Fig. 1 dargestellte elektromagnetische Schal­ ter hat ein im wesentlichen napfförmiges Gehäuse mit kreisförmigen Querschnitt. An der in Figur rechten Seite des Gehäuses 1 liegt ein Magnetkern 2 an. Auf einen Absatz des Magnetkerns 2 ist ein Ende eines Wicklungspakets 3 aufgeschoben, das bei dieser Ausführungsform eine Einzugswicklung 4 sowie eine Haltewicklung 5 aufweist. Zwischen dem Boden 6 des Gehäuses 1 und dem Wicklungspaket 3 ist eine Feder 7 eingesetzt, die das Wicklungspaket 3 toleranzaus­ gleichend und schüttelfest im Gehäuse 1 hält.

Im Inneren des Wicklungspakets 3 und durch den Boden 6 des Gehäuses 1 verläuft ein Anker 8, in dessen linke Stirnseite ein Sackloch 10 eingebracht ist. In dieses ist ein Betätigungsorgan für die Einrückein­ richtung, beispielsweise ein Mitnehmer 11 eingesetzt. An der linken Stirnseite 9 des Ankers 8 ist überdies eine Manschette 12 angebracht, die einen staubdichten Abschluß des Bodens 6 des Gehäuses 1 gewährleistet.

In die rechte Stirnseite 13 des Ankers 8 ist eine als Sackloch ausgebildete Bohrung 14 eingebracht, in die eine Schaltachse 15 eingesetzt ist. Diese weist an ihrem linken, dem Anker 8 zugewandten Ende einen Flansch 16 auf. Um die Schaltachse 15 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder 17 gelegt, die sich einerseits an dem Flansch 16 und anderer­ seits an der Stirnseite des Magnetkerns 2 abstützt. Die Rückstellfeder 17 steht unter Vorspannung. Die Schaltachse 15 erstreckt sich durch eine konzentri­ sche Bohrung 18 im Magnetkern 2.

Das dem Anker 8 abgewandte Ende der Schaltachse 15 liegt in einem Schaltraum 19, der einerseits von der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Magnetkerns 2 und andererseits von einer Kappe 20 abgeschlossen wird. Die Kappe ist ihrerseits napfförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Sie ist auf geeignete Weise, beispielsweise durch einen Befestigungsflansch 21, am Gehäuse 1 befestigt.

An dem rechten Ende der Schaltachse 15, das im Schaltraum 19 liegt, sind eine Kontaktplatte 22 sowie eine Kontaktbrücke 23 angebracht.

Die Anbringung der Kontakte an der Schaltachse wird anhand von Fig. 4 näher erläutert.

In den Boden 24 der Kappe 20 sind mehrere, hier zwei elektrische Anschlüsse 25 eingebracht. Darüber hinaus sind zwei zusätzliche Kontakte 26 und 27 vorgesehen, die in Fig. 3 besser erkennbar sind.

Die Form der Kontaktplatte 22 und die der Kontakt­ brücke 23 ist so gewählt, daß die zugehörigen Kon­ takte bei Betätigung des elektromagnetischen Schal­ ters geschlossen werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 2 die Kontakt­ platte 22 im wesentlichen rechteckig ausgebildet, während die Kontaktbrücke 23 praktisch L-förmig aus­ gebildet ist.

Die Vorderseiten der elektrischen Anschlüsse 25 bzw. der zusätzlichen Kontakte 26 und 27 sind versetzt an­ geordnet, was sich aus Fig. 3 ergibt. Dabei liegen die Vorderseiten der zusätzlichen Kontakte 26 und 27 in einer Ebene und die der elektrischen Anschlüsse 25 ebenfalls in einer Ebene.

Aus dem in Fig. 3 dargestellten Schnitt durch die Kappe 20 des elektromagnetischen Schalters ist er­ sichtlich, daß der Abstand der Kontaktbrücke 23 von der Oberseite bzw. Kontaktfläche der zusätzlichen Kontakte 26, 27 wesentlich geringer ist, als der Ab­ stand der Kontaktplatte 22 von der Oberseite bzw. Kontaktfläche der elektrischen Anschlüsse 25.

In Fig. 3 sind überdies ein Teil des Gehäuses 1, der Magnetkern 2 sowie die Schaltachse 15 dargestellt.

Auf den Aufbau der Schaltachse 15 und auf die Befe­ stigung der Kontaktplatte 22 bzw. der Kontaktbrücke 23 wird anhand der vergrößerten Darstellung gemäß Fi­ gur 4 näher eingegangen. In den Fig. 1 bis 4 über­ einstimmende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schaltachse 15 ist an ihrem linken Ende mit einem Flansch 16 versehen, der als Anschlag für eine Di­ stanzbuchse 29 dient. An dem Flansch stützt sich außerdem mit ihrem einen Ende die Rückstellfeder 17 ab, deren anderes Ende an der linken Stirnseite 30 des Magnetkerns 2 anliegt. Zur besseren Führung der Rückstellfeder kann eine Vertiefung in der linken Stirnseite 30 vorgesehen werden.

Die Schaltachse 15 ist durch eine im Magnetkern 2 vorgesehene konzentrische Bohrung 18 geführt, deren Durchmesser nahe der linken Stirnseite 30 des Magnet­ kerns 2 auf den Außendurchmesser der Schaltachse 15 bzw. der darauf angeordneten Distanzbuchse 29 ab­ gestimmt ist.

Der Durchmesser der konzentrischen Bohrung 18 ist in einem zweiten Bereich an den äußeren Durchmesser ei­ ner ersten Buchse 31 angepaßt, die über die Schaltachse 15 und über einen Bereich der Distanz­ buchse 29 geschoben ist.

Die erste Buchse 31 weist auf ihrem rechten Ende einen Rand 32 auf, an dem die Kontaktbrücke 23 an­ liegt. Die Kontaktbrücke wird durch ein geeignetes Befestigungselement, beispielsweise durch eine auf die erste Buchse 31 aufgestreckte Isolierscheibe 33 eingespannt. Zwischen die rechte Stirnseite des Magnetkerns 2 und die Isolierscheibe 33 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete erste Druckfeder 34 eingespannt. An die erste Buchse 31 schließt sich eine auf die Schaltachse 15 aufgeschobene zweite Buchse 35 an, die auf ihrer in Fig. 4 linken Seite einen Rand 36 aufweist, der als Anschlag für die Kon­ taktplatte 22 dient. Die Kontaktplatte 22 wird von einer ringförmigen Isolierscheibe 37 gehalten, deren Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser einer in der Kontaktplatte vorgesehenen Ausnehmung.

Die Isolierscheibe 37 wird ihrerseits von einer Unterlegscheibe 38 und einer beispielsweise in einer Nut in der Schaltachse 15 angeordneten Haltescheibe 39 gehalten.

Der Innendurchmesser der zweiten Buchse 35 ist so ge­ wählt, daß diese die Außenfläche der Schaltachse 15 berührt.

Der Innendurchmesser der ersten Buchse 31 ist so ge­ wählt, daß diese auf der Distanzbuchse 29 gleitend bewegbar ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, er­ streckt sich die Distanzbuchse 29 nicht über die ge­ samte Länge der ersten Buchse 31. Auf diese Weise wird ein zwischen erster Buchse 31 und Schaltachse 15 eingeschlossener Hohlraum gebildet, in den eine zweite Druckfeder 40 eingebracht ist, die unter Span­ nung steht, und deren linkes Ende sich an der rechten Stirnseite 41 der Distanzbuchse 29 abstützt und deren rechtes Ende an der linken Stirnseite 42 der zweiten Buchse 35 anliegt.

Die Rückstellfeder 17 ist so ausgelegt, daß sie in der Ruhestellung des Schalters, die in den Figuren und 4 dargestellt ist, die Schaltachse 15 in ihre äußerste linke Lage verschiebt. Dadurch wird die erste Druckfeder 34 zusammengedrückt.

Wenn die Einzugswicklung 4 und die Haltewicklung 5 des Wicklungspakets 3 unter Spannung gesetzt wird, so wird der Anker 8 gegen die Kraft der Rückstellfeder 17 an den Magnetkern 2 herangezogen. Dadurch wird die Schaltachse 15, die am Boden der Bohrung 15 im Anker 8 anliegt, ebenfalls bewegt, wobei sich das rechte Ende der Schaltachse 15 mit der Kontaktplatte 22 und mit der Kontaktbrücke 23 in den Schaltraum 19 hinein­ bewegt. Durch die erste Druckfeder 34 ist gewähr­ leistet, daß sich die erste Buchse 31 mit der Kon­ taktbrücke 23 gemeinsam mit der Schaltachse 15 ver­ lagert, das heißt gemäß den Fig. 1 und 4 nach rechts bewegt. Eine entsprechende Verlagerung der Kontaktplatte 20 wird durch die zweite Druckfeder 40 sichergestellt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird unmittelbar nach Beginn der Bewegung der Schaltachse 15 durch die Kontaktbrücke 23 eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 26 und 27 hergestellt. Dadurch wird der an einem der Kontakte angeschlossene, hier nicht dar­ gestellte Andrehmotor mit einer an dem anderen Kon­ takt anliegenden Spannungsquelle verbunden, die so abgestimmt ist, daß der Andrehmotor eine relativ langsame Umdrehungsgeschwindigkeit annimmt.

Auch nachdem die Kontaktbrücke 23 auf der Kontaktflä­ che der Kontakte 26 und 27 aufliegt, kann sich die Schaltachse 15 aufgrund der Verschiebbarkeit der er­ sten Buchse 31 gegenüber der Schaltachse 15 weiterbe­ wegen. Dadurch gelangt schließlich die Kontaktplatte 22 in Berührung mit der Kontaktfläche der elektri­ schen Anschlüsse 25, wodurch der Andrehmotor mit ei­ ner Spannungquelle verbunden wird, die die volle Drehzahl des Motors sicherstellt.

Aufgrund der Verschiebbarkeit der zweiten Buchse 35 auf der Schaltachse 15 kann sich diese weiterbewegen, auch wenn die Kontaktplatte 22 die Kontaktflächen der elektrischen Anschlüsse 25 berührt.

Die beiden Druckfedern 34 und 40 sind so ausgelegt, daß die für den Schaltvorgang nötige Kontaktkraft si­ chergestellt wird.

Sobald die Brennkraftmaschine die Selbstlauf-Drehzahl erreicht hat, wird die Stromzufuhr zu dem Wicklungs­ paket 3 abgeschaltet. Der Anker 8 wird dann durch die Rückstellfeder 17 vom Magnetkern 2 weggeschoben. Da­ durch wird die Kontaktplatte 22 von den Kon­ taktflächen der elektrischen Anschlüsse 25 und schließlich die Kontaktbrücke 23 von den Kontaktflä­ chen der zusätzlichen Kontakte 26 und 27 abgehoben und die elektrische Verbindung unterbrochen. Der An­ drehmotor wird dadurch von der Spannungsversorgung getrennt und kommt zum Stillstand.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbei­ spiel weist die Schaltachse 15 von ihrem linken Ende, also von dem Flansch 16, bis zu ihrem rechten Ende, wo die Kontaktplatte 22 bzw. die Kontaktbrücke 23 befestigt sind, den identischen Durchmesser auf. Die auf der linken Seite der Schaltachse 15 vorgesehene Distanzbuchse 29 verhindert einerseits eine Beschädi­ gung der Schaltachse durch die Rückstellfeder 17 und dient andererseits als Anschlag für die zweite Druck­ feder 40.

Es ist jedoch auch möglich, daß sich die zweite Druckfeder 40 an einer Schulter der Schaltachse ab­ stützt, die beispielsweise dadurch gebildet wird, daß der Durchmesser des vorderen Teils der Schaltachse kleiner ist als der des übrigen Teils.

Denkbar ist es jedoch auch, daß sich die zweite Druckfeder 40 an einer Schulter des Magnetkerns 2 ab­ stützt, die von der Innenwand der Bohrung 18 vor springt.

Die Schaltachse 15 kann aus Metall hergestellt wer­ den. Dabei ist es möglich, den Flansch 16 dadurch auszubilden, daß das linke Ende der Schaltachse ange­ staucht wird. Es ist jedoch auch denkbar, einen Ring auf die Schaltachse aufzuschrauben, der dann als Flansch dient.

Die Schaltachse 15 kann jedoch auch aus Kunststoff hergestellt werden, wobei der Flansch 16 in diesem Fall unmittelbar angeformt werden kann.

Wenn die Schaltachse 15 aus Metall besteht, werden die Buchsen 31 und 35 vorzugsweise aus isolierendem Material hergestellt.

Nach allem ist ersichtlich, daß mit Hilfe des elek­ tromagnetischen Schalters, der hier als Einrückrelais für eine Andrehvorrichtung einer Brennkraftmaschine dient, das Einspuren des Starterritzels in ein ge­ eignetes Zahnrad der Brennkraftmaschine dadurch er­ leichtert, daß unmittelbar vor Erreichen der vollen Starterdrehzahl das Starterritzel mit einer redu­ zierten Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben wird, so daß der Einspurvorgang erleichtert wird. Dadurch werden Blindschaltungen, das heißt Anlaßversuche ohne Einspuren des Starterritzels, auf ein Minimum re­ duziert. Dabei ist der Schalter sehr einfach aufge­ baut, so daß eine preiswerte, auch automatische Her­ stellung möglich ist.

Claims (9)

1. Elektromagnetischer Schalter für Andrehvorrichtun­ gen von Brennkraftmaschinen mit einem Magnetkern, ei­ nem gegen die Kraft einer Rückstellfeder beweglichen Anker, an dem eine durch den Magnetkern geführte Schaltachse angebracht ist, die an ihrem dem Anker abgewandten Ende eine mit mindestens zwei elektri­ schen Anschlüssen zusammenwirkende Kontaktplatte trägt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Anker (8) abgewandten Ende der Schaltachse (15) eine zusätzliche Kontaktbrücke (23) vorgesehen ist, die mit mindestens zwei zusätzlichen Kontakten (26, 27) zusammenwirkt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (23) von einer beweglich auf der Schaltachse (15) ange­ ordneten ersten Buchse (31) getragen wird, an der sich eine erste Druckfeder (34) mit ihrem einen Ende abstützt, deren anderes Ende an dem Magnetkern (2) anliegt.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatte (22) von einer beweglich auf der Schaltachse (15) angeordneten zweiten Buchse (35) getragen wird, an der sich eine zweite Druckfeder (40) mit ihrem einen Ende abstützt, deren anderes Ende an einem an der Schaltachse (15) vorgesehenen Vorsprung (41) anliegt.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltachse (15) an ihrem Ende, das an dem Anker (8) angebracht ist, einen Flansch (16) aufweist und von einer rohrförmigen Distanzbuchse (29) umgeben ist, die sich mit ihrem einen Ende am Flansch (16) ab­ stützt und die sich zumindest über den Bereich der Rückstellfeder (17) erstreckt.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Di­ stanzbuchse (37) so weit an das dem Anker (8) abge­ wandte Ende der Schaltachse (15) reicht, daß ihre rechte Stirnseite (41) als Anschlag für die zweite Druckfeder (40) dient.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die elek­ trischen Anschlüsse (25) und die zusätzlichen Kon­ takte (26, 27) versetzt angeordnet sind, so daß bei einer Betätigung des Schalters die Kontaktbrücke (23) die zugehörigen Kontakte (26, 27) berührt, bevor die Kontaktplatte (22) mit den zugehörigen elektrischen Anschlüssen (25) in Berührung tritt.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltachse (15) aus Metall besteht.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Buchse (31) und die zweite Buchse (35) aus isolieren­ dem Kunststoff bestehen.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltachse (15) aus isolierendem Kunststoff besteht.