DE3918351A1 - Anlasseranlage fuer kraftfahrzeug-verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlasseran­ lage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere mit einem Anlasser mit Schaltschütz, dessen Tauchkern mit einem drehbeweglichen Gabelgehäuse des Anlassers verbunden ist, wodurch der Eingriff des Starterrit­ zels des genannten Anlassers mit dem Zahnkranz des Verbrennungsmotors gewährleistet wird.

Da die Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Stromkreis des Anlassers bei dieser Art von An­ lage nicht gleich beim Einschalten des Schaltschüt­ zes erfolgt, versetzt der nicht mit Strom gespeiste Anlasser das Ritzel des Starters nicht in Umdrehung.

Eine Feder, die je nach Anordnung auf Druck oder Zug wirkt, erlaubt für den Fall, daß ein Zahn des Rit­ zels in einen Zahn des Zahnkranzes des Verbrennungs­ motors eingreift, die Verbindung der Anlasserbatte­ rie mit dem Stromkreis des Anlassermotors, um so dessen Rotation und demzufolge das Eindringen des Ritzels in den Zahnkranz durch Entspannung der Ein­ griffsfeder zu bewirken, die für ein richtiges Ein­ dringen des genannten Ritzels in den genannten Zahn­ kranz unabdinglich ist.

Diese starken Federn bedingen die Auslegung der elektromagnetischen Kontakte und der Anlasser.

Um den Verbrauch zu reduzieren, besitzen diese Schütze außerdem auf bekannte Weise zwei Wicklungen, eine sogenannte "Anzugswicklung" für hohe Stromstär­ ke, die beim Zustandekommen der direkten Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Speisestrom­ kreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, und die andere Wicklung für geringe Stromstärke, die so­ genannte "Haltewicklung", die durch den Anlasser-Be­ tätigungsschalter ausgeschaltet wird.

Der Gabelhebel, der das Ritzel des Starters betä­ tigt, ist über die Eingriffsfeder mit dem Tauchkern des Schaltschützes verbunden.

Vom Moment der Einschaltung des Anlasserstromkreises über den Betätigungsschalter wirkt die Trägheits­ reaktion des Starters der plötzlichen magnetischen Anziehung entgegen, die durch die beiden Wicklungen, die "Anzugswicklung" und die "Haltewicklung", er­ zeugt wird, die sich auf den Tauchkern addieren, der somit eine plötzliche Beschleunigung erfährt, sobald sich der Tauchkern bewegt, um das Spiel, welches einer einwandfreien Funktionsweise des Anlassers eigen ist, zu beseitigen.

Falls die Eingriffsfeder im Schaltschütz angeordnet ist, wird die genannte Feder zusammengedrückt, und daraus ergibt sich eine Entsynchronisierung zwischen der Bewegung des Tauchkerns und der Bewegung des Starterritzels.

Unter bestimmten Bedingungen ergibt sich somit, daß sich die Speisestromkontakte des Anlassermotors schließen, bevor das Ritzel in den Anlasser-Zahn­ kranz des Verbrennungsmotors eingetreten ist.

Die vorzeitige Drehbewegung des Ritzels führt im allgemeinen dazu, daß die Zähne des Ritzels gegen die Zähne des Anlasser-Zahnkranzes schlagen und daß die Zähne dieser beiden Organe bei Wiederholung des Fehlers beschädigt werden und dadurch das Anlasser­ system zerstört wird.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die oben genannten Schwierigkeiten auszuschalten, indem die Anzugskraft des Tauchkerns reduziert wird, solange das Starterritzel nicht in der Nähe des Zahnkranzes angekommen ist, in den es eintreten soll, so daß die Trägheitsbeanspruchung kleiner bleibt als die Vor­ spannung der Eingriffsfeder. Damit erzielt man eine einwandfreie Synchronisation zwischen Tauchkern und Starterritzel.

Die vorliegende Erfindung betrifft zu diesem Zweck eine Anlasser-Anlage für einen Kraftfahrzeug-Ver­ brennungsmotor, bestehend insbesondere aus einem elektrischen Anlasser mit einem Elektromotor und einem Schaltschütz, bestehend aus einem Tauchkern, der mit einem Ende eines drehbeweglichen Gabelhebels verbunden ist, welcher im Innern des Anlassers ange­ ordnet ist, um den Eingriff des Starterritzels mit dem Anlasser-Zahnkranz des Verbrennungsmotors zu gewährleisten, und der eine Leistungskontaktträger­ stange beansprucht, um den Speisestromkreis des An­ lassermotors zu schließen, und aus zwei Wicklungen, deren magnetische Anziehung die Verschiebung des Tauchkerns bewirkt, wobei die eine Wicklung, die sogenannte "Anzugswicklung" für hohe Stromstärke, bei Zustandekommen der direkten Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Speisestromkreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, während die andere Wicklung für geringe Stromstärke, die soge­ nannte "Haltewicklung", nur durch den Anlaß-Betäti­ gungsschalter abgeschaltet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die "Anzugswicklung" und die "Halte­ wicklung" des Schaltschützes über einen Belastungs­ widerstand während der Anlaßphase gespeist werden, die der axialen Verschiebung des Starterritzels ent­ spricht, bis zu dem Zeitpunkt, wo das Ritzel etwa in Nähe des Anlaß- Zahnkranzes des Verbrennungsmotors ankommt.

Der durch den Anlasser-Betätigungsschalter einge­ schaltete Belastungswiderstand wird durch ein Hilfs­ schütz kurzgeschlossen, sobald das Starterritzel etwa in Nähe des Zahnkranzes ankommt.

Das Schließes des Hilfsschützes wird durch ein RC- Glied während der Anlaßphase verzögert, die wenig­ stens der axialen Verschiebung des Starterritzels bis zu dem Zeitpunkt entspricht, wo es in Nähe des Anlasser-Zahnkranzes des Verbrennungsmotors ankommt.

Die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die nur beispielhaften Cha­ rakter ohne jede Einschränkung haben, wird besser verständlich machen, wie die Erfindung zu realisie­ ren ist.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der einen elektri­ schen Anlasser mit einem Schaltschütz zeigt.

Fig. 2 enthält das Schaltschema einer herkömmli­ chen Anlasser-Anlage.

Fig. 3 zeigt das Schaltschema einer Anlasser-An­ lage gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt das Schaltschema einer Anlasser-An­ lage gemäß einer anderen Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist das Schaltschütz 1 in Solenoid-Ausführung gemäß der Erfindung am Anlas­ ser mit Hilfe eines offenen Ansatzes 2 befestigt, der am Trägerflansch 3 vorgesehen ist, welcher am Gestell 4 mit Hilfe einer Reduziereinheit 5 ange­ bracht ist, die auf einem Zwischenflansch 6 in den Lagern 7 und 8 ruht, worin die Welle 9 des Starters 10 bzw. die Welle 11 rotieren, an der der Anker 12 des Anlassers starr angeordnet ist.

Der Starter 10 besteht aus einer Muffe für die Ver­ stellung des Ritzels 13, die so an der Welle 9 ange­ bracht ist, daß eine axiale Gleitbewegung ausgeführt werden kann, und einem Ritzel 14, welches lose an der Welle 9 montiert und über eine Freilaufkupplung 15 mit dem Ende der Muffe 13 gekoppelt ist.

Um die axiale Bewegung des Ritzels 14 zu begrenzen, ist an der Welle 9 ein Anschlag 16 starr befestigt.

Das Schaltschütz 1 besitzt ein Gehäuse 20, welches am Ansatz 2 des vorderen Trägerflanschs 3 befestigt ist.

Im Innern des Gehäuses 20 befindet sich ein Tauch­ kern 21, der eine axiale Bohrung aufweist, in der eine Spezialfeder 22 um eine Achse 23 herum angeord­ net ist, die den Tauchkern 21 auf elastische Weise über die Eingriffsfeder 22 mit dem Ende eines Gabel­ hebels 17 verbindet.

Der Gabelhebel 17, der um eine Achse 18 drehbar ist, ist am anderen Ende mit der Muffe 13 des Starters 10 verbunden, die er in der axialen Bewegung des ge­ nannten Starters zum Zahnkranz 19 des Anlasser-Ver­ brennungsmotors hin beansprucht. Eine Rückholfeder 24 hält den Tauchkern 21 in seiner Ruhestellung am Ende des Gabelhebels 17 und zieht ihn nach dort zu­ rück, und diese Stellung entspricht einem Spiel J zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 19 und be­ stimmt ein Spiel J 1 zwischen den Einhakmitteln der Achse 23 am Ende des Gabelhebels 17.

Zwei Wicklungen, die sogenannte "Anzugswicklung" 25 und die andere, die sogenannte "Haltewicklung" 26, sind koaxial zueinander im Innern des Gehäuses 20 des Schützes so angeordnet, daß der Tauchkern 21 zum festen Kern 27 des genannten Schützes hin bean­ sprucht wird.

Eine Stange 28, die elektrisch vom festen Kern 27 isoliert ist, den sie mit einem der Enden 28 a frei durchquert, besitzt in Nähe des Endes 28 b einen Lei­ stungskontakt 29.

Die Stange 28 wird in einer Position festgehalten, bei der in Ruhestellung ein Spiel J 2 zwischen dem Tauchkern 21 und dem Ende 28 a der Stange 28 besteht.

Diese Position wird durch den Leistungskontakt 29 bestimmt, der über eine Feder 30 an einer Siche­ rungsscheibe 34 anliegt und sich auch an der hinte­ ren Fläche 31 des feststehenden Kerns 27 abstützt, durch den die Stange 28 quer verläuft und in dessen Aussparung 35 die Feder 30 sitzt. Der Leistungskon­ takt 29 wird in Ruhestellung unter Einwirkung einer Feder 32 in Stützposition gehalten, die sich wie­ derum am Boden einer Verschlußkappe 33 abstützt.

Eine am Boden der Verschlußkappe 33 angeordnete und elektrisch vom Gehäuse 20 des Schützes 1 isolierte Klemme 36 gewährleistet die direkte Verbindung zwi­ schen der Fahrzeugbatterie 37 und dem Speisestrom­ kreis des Anlassermotors über den Leistungskontakt 29 und die Klemme 38, wenn der genannte Kontakt wäh­ rend des Betriebes am Ende der Stange 28 auf den ge­ nannten Klemmen zur Auflage kommt.

Betrachtet man die Fig. 3, worin schematisch eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung darge­ stellt ist, so ist ein Belastungswiderstand 39 in den Speisestromkreis der Wicklungen 25 und 26 zwi­ schen dem Anlasserschalter 45 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt H der Wicklungen 25 und 26 einge­ schaltet.

Die Wicklung 42 eines Hilfsschützes 40, welches pa­ rallel zum Speisestromkreis der Wicklungen 25 und 26 an die Klemmen des Belastungswiderstandes 39 ange­ schlossen ist, wird über einen Widerstand 41 ver­ sorgt.

Der Schließvorgang des Hilfsschützes 40 wird durch ein RC-Glied, bestehend aus dem Widerstand 41 und einem Kondensator 43, verzögert.

Bei einem herkömmlichen Anlasser (Fig. 2) werden bei Einschaltung des Schaltschützes 1 über den An­ lasser-Schalter 45 die Anzugswicklung 25 und die Haltewicklung 26 gespeist, und deren Anzugskräfte summieren sich, um den Tauchkern 21 anzuziehen, der dadurch eine plötzliche Beschleunigung erfährt und zunächst die Spiele J, J 1 und J 2 beseitigt, wobei diese Beschleunigung durch die Trägheitsreaktion des Starters 10 dazu neigt, die Eingriffsfeder 22 zusam­ menzudrücken und damit den weiter oben geschilderten Fehler zu bewirken.

Die Funktionsweise des Anlassers gemäß der Erfin­ dung, die schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, unterscheidet sich wesentlich dadurch, daß bei Ein­ schaltung des Schaltschützes 1 über den Anlasser- Schalter 45 die Anzugswicklung 25 und die Haltewick­ lung 26 über den Belastungswiderstand 39 gespeist werden, der es aufgrund des Spannungsabfalls er­ laubt, am Tauchkern 21 eine reduzierte Anzugskraft zu erzielen, wodurch der Fehler einer asynchronen Funktionsweise zwischen Kern und Starter entfällt.

Durch das Schließen des Schalters 45 wird gleichzei­ tig die Wicklung 42 des Hilfsschützes 40 und des Kondensators 43 über den Widerstand 41 gespeist. Die RC-Einheit 41, 43 verzögert das Schließen des Hilfs­ schützes 40. Die Spannung G geht allmählich von 0 auf die Spannung der Batterie 37 als Funktion der Zeit über. Wenn nach Ablauf einer Zeit T die Span­ nung am Punkt G gleich der Schaltspannung des Hilfs­ schützes 40 wird, schließt sich der Kontakt 44 des Hilfsschützes 40 und bewirkt das Kurzschließen des Belastungswiderstandes 39.

Es ist von Interesse, für den Belastungswiderstand 39 einen solchen Wert zu wählen, daß das Ritzel 14 beim Schließen des Hilfsschützes 40 Zahn auf Zahn am Zahnkranz 19 (Fig. 1) oder kurz dahinter ankommt.

Man wird somit auch verstehen, daß die Werte des Widerstandes 41 und des Kondensators 43 entsprechend den Charakteristiken des Hilfsschützes 40 so zu wäh­ len sind, daß die Verzögerung T etwa der Bewegungs­ zeit des Ritzels 14 aus der Ruhestellung bis zum Zahnkranz 19 entspricht oder etwas länger ist.

Die oben beschriebene, relativ einfache Verzöge­ rungsvorrichtung kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen, durch eine vollständigere elektronische Schaltung mit einer größeren Zeitkonstante ersetzt werden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist.

Beim Schließen des Anlasserschalters 45 wird ein Kondensator 46 über einen Widerstand 47 und von der Basis eines Transistors 48 aufgeladen. Dieser Lade­ strom macht den Transistor 48 leitfähig; das Poten­ tial des Punkts V liegt somit in der Nähe des Masse­ potentials, was dazu führt, daß ein durch einen Wi­ derstand 50 polarisierter Transistor 49 blockiert wird.

Eine Diode 51 (wahlweise) erlaubt aufgrund des Span­ nungsabfalls, der die Basis im Verhältnis zum Emit­ ter negativ polarisiert, eine wirksamere Blockierung des Transistors 49.

Entsprechend der Ladung der Zeit T des Kondensators 46 bleibt der Basisstrom des Transistors 48 bis zur Blockierung des genannten Transistors 48 bestehen. Während dieser Zeit erhöht sich das Potential des Punkts V allmählich, gibt den Transistor 49 frei und läßt einen zunehmenden Strom durch die Wicklung 42 des Hilfsschützes 40 zirkulieren, dessen Kontakt 44 sich schließt, sobald dieser Strom den Schaltwert überschreitet.

Der Vorteil solcher soeben beschriebener Systeme besteht darin, daß eine Direktmontage an einem Stan­ dard-Anlasser und einer Standard-Fahrzeugverkabelung möglich ist.

Im übrigen ist das Hilfsschütz 40 aufgrund seiner geringen Leistung ein wirtschaftliches Bauteil.

Claims (2)

1. Anlasseranlage für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmo­ tor, bestehend insbesondere aus einem elektrischen Anlasser mit einem Elektromotor und einem Schalt­ schütz (1), bestehend aus einem Tauchkern (21), der mit einem Ende eines drehbeweglichen Gabelhebels (17) verbunden ist, welcher im Innern des Anlassers angeordnet ist, um den Eingriff des Starterritzels (14) mit dem Anlasser-Zahnkranz (19) des Verbren­ nungsmotors zu gewährleisten, und der eine Lei­ stungskontaktträgerstange (28) beansprucht, um den Speisestromkreis des Anlassermotors zu schließen, und aus zwei Wicklungen, deren magnetische Anziehung die Verschiebung des Tauchkerns bewirkt, wobei die eine Wicklung, die sogenannte "Anzugswicklung" (25) für hohe Stromstärke, bei Zustandekommen der direk­ ten Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Speisestromkreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, während die andere Wicklung für geringe Strom­ stärke, die sogenannte "Haltewicklung" (26), erst durch den Anlaß-Betätigungsschalter (45) abgeschal­ tet wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die "Anzugswicklung" (25) und die "Hal­ tewicklung" (26) des Schaltschützes (1) über einen Belastungswiderstand (39) während der Anlaßphase gespeist werden, die der axialen Verschiebung des Starterritzels (14) entspricht, bis zu dem Zeit­ punkt, wo das Ritzel etwa in Nähe des Anlaß-Zahn­ kranzes (19) des Verbrennungsmotors ankommt.

2. Anlasseranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungswi­ derstand (39), der durch den Anlaß-Betätigungsschal­ ter (45) eingeschaltet wird, durch ein Hilfsschütz (40) kurzgeschlossen wird, sobald das Starterritzel (14) etwa in Nähe des Zahnkranzes (19) des Verbren­ nungsmotors ankommt.