DE3918351C2 - Anlasseranlage für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlasseranlage für einen Verbrennungsmotor, mit einem Anlasser mit Schaltschütz, dessen Tauchkern mit einem drehbeweglichen Gabelgehäuse des Anlassers verbunden ist, wodurch der Eingriff des Starterritzels 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 Anlage nicht gleich beim Einschalten des Schaltschützes 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 Ritzels in einen Zahn des Zahnkranzes des Verbrennungsmotors eingreift, die Verbindung der Anlasserbatterie mit dem Stromkreis des Anlassermotors, um so dessen Rotation und demzufolge das Eindringen des Ritzels in den Zahnkranz durch Entspannung der Eingriffsfeder zu bewirken, die für ein richtiges Eindringen des genannten Ritzels in den genannten Zahnkranz unabdinglich ist.

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

Damit der Verbrauch zu reduzieren ist, besitzen diese Schütze außerdem auf bekannte Weise zwei Wicklungen, eine sogenannte "Anzugswicklung" für hohe Stromstärke, die beim Zustandekommen der direkten Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Speisestromkreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, und die andere Wicklung für geringe Stromstärke, die sogenannte "Haltewicklung", die durch den Anlasser-Betätigungsschalter ausgeschaltet wird.

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

Vom Moment der Einschaltung des Anlasserstromkreises über den Betätigungsschalter wirkt die Trägheitsreaktion des Starters der plötzlichen magnetischen Anziehung entgegen, die durch die beiden Wicklungen, die "Anzugswicklung" und die "Haltewicklung", erzeugt 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-Zahnkranz des Verbrennungsmotors eingetreten ist.

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

Die vorbeschriebene gattungsmäßige Anlasser-Schutzvorrichtung ist aus der DE 33 43 342 A1 bekannt und weist die genannten Nachteile auf. So zeigt diese Druckschrift eine Schutzvor­ richtung, die verhindert, daß das Anlasserritzel und das Zahnrad des Motors in Eingriff gebracht werden, wenn der Motor sich noch dreht. Dazu stellen Sensoren fest, ob sich der Getriebeschalthebel im Leerlauf befindet, ob die Zündimpuls­ frequenz des Motors über einem bestimmten Wert liegt, ob der Unterdruck im Ansaugrohr des Motors unter einem bestimmten Wert liegt, und ob die Ausgangsspannung der Lichtmaschine einen bestimmten Spannungswert übersteigt. Ein Elektromagnetschalter, der den Anlassermotor steuert, kann dabei nur dann betätigt werden, wenn die Ausgangssignale der Detektoren bestimmte Zustände haben.

Aus der DE 23 10 003 C2 ist ebenfalls ein Magnetschalter für elektrische Anlasser von Verbrennungsmotoren bekannt, dessen Magnetschalterwicklung während der Anlaßphase über einen Widerstand gespeist werden. Aus der DE-Anmeldung G 12 018 Ia/46c5, ausgelegt am 24.03.1955, ist ein über einen Verzögerungsschalter kurzschließbarer Vorwiderstand bekannt.

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 Vorspannung 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-Verbrennungsmotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches.

Die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen wird besser verständlich machen, wie die Erfindung zu realisieren ist.

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

Fig. 2 enthält das Schaltschema einer herkömmlichen Anlasser-Anlage.

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

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

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist das Schaltschütz 1 in Solenoid-Ausführung gemäß der Erfindung am Anlasser mit Hilfe eines offenen Ansatzes 2 befestigt, der am Trägerflansch 3 vorgesehen ist, welcher am Gestell 4 mit Hilfe einer Reduziereinheit (Getriebe) 5 angebracht 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 13 für die Verstellung eines Ritzels 14, die so an der Welle 9 angebracht ist, daß eine axiale Gleitbewegung ausgeführt werden kann, und dem 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 Trägerflansches 3 befestigt ist.

Im Innern des Gehäuses 20 befindet sich ein Tauchkern 21, der eine axiale Bohrung aufweist, in der eine Spezialfeder 22 um eine Achse 23 herum angeordnet ist, die den Tauchkern 21 auf elastische Weise über die Eingriffsfeder 22 mit dem Ende eines Gabelhebels 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 genannten Starters zum Zahnkranz 19 des Anlasser-Verbrennungsmotors hin betätigt. Eine Rückholfeder 24 hält den Tauchkern 21 in seiner Ruhestellung am Ende des Gabelhebels 17 und zieht ihn nach dort zurück, und diese Stellung entspricht einem Spiel J zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 19 und bestimmt ein Spiel J1 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 bewegt wird.

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

Die Stange 28 wird in einer Position festgehalten, bei der in Ruhestellung ein Spiel J2 zwischen dem Tauchkern 21 und dem Ende 28a der Stange 28 besteht.

Diese Position wird durch den Leistungskontakt 29 bestimmt, der über eine Feder 30 an einer Sicherungsscheibe 34 anliegt und sich auch an der hinteren Fläche 31 des feststehenden Kerns 27 abstützt, durch den die Stange 28 quer verläuft und in dessen Aussparung 35 die Feder 30 sitzt. Der Leistungskontakt 29 wird in Ruhestellung unter Einwirkung einer Feder 32 in Stützposition gehalten, die sich wiederum 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 zwischen der Fahrzeugbatterie 37 und dem Speisestromkreis des Anlassermotors M über den Leistungskontakt 29 und die Klemme 38 dann, wenn der genannte Kontakt während des Betriebs am Ende der Stange 28 auf den genannten Klemmen zur Auflage kommt.

Betrachtet man die Fig. 3, worin schematisch eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung dargestellt ist, so ist ein Belastungswiderstand 39 in den Speisestromkreis der Wicklungen 25 und 26 zwischen dem Anlasserschalter 45 und dem gemeinsamen Verbindungspunkt H der Wicklungen 25 und 26 eingeschaltet.

Die Wicklung 42 eines Hilfsschützes 40, welches parallel zum Speisestromkreis der Wicklungen 25 und 26 an die Klemmen des Belastungswiderstandes 39 angeschlossen ist, wird über einen Widerstand 41 versorgt.

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 Anlasser-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, J1 und J2 beseitigt, wobei diese Beschleunigung durch die Trägheitsreaktion des Starters 10 dazu neigt, die Eingriffsfeder 22 zusammenzudrücken und damit den weiter oben geschilderten Fehler zu bewirken.

Die Funktionsweise des Anlassers gemäß der Erfindung, die schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, unterscheidet sich wesentlich dadurch, daß bei Einschaltung des Schaltschützes 1 über den Anlasser-Schalter 45 die Anzugswicklung 25 und die Haltewicklung 26 über den Belastungswiderstand 39 gespeist werden, der es aufgrund des Spannungsabfalls erlaubt, 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 gleichzeitig die Wicklung 42 des Hilfsschützes 40 und des Kondensators 43 über den Widerstand 41 gespeist. Die RC-Einheit 41, 43 verzögert das Schließen des Hilfsschützes 40. Die Spannung G geht allmählich von Null auf die Spannung der Batterie 37 als Funktion der Zeit über. Wenn nach Ablauf einer Zeit T die Spannung am Punkt G gleich der Schaltspannung des Hilfsschützes 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 dies Widerstandes 41 und des Kondensators 43 entsprechend den Charakteristiken des Hilfsschützes 40 so zu wählen sind, daß die Verzögerung T etwa der Bewegungszeit des Ritzels 14 aus der Ruhestellung bis zum Zahnkranz 19 entspricht oder etwas länger ist.

Die oben beschriebene, relativ einfache Verzögerungsvorrichtung kann, durch eine 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 Ladestrom macht den Transistor 48 leitfähig; das Potential des Punkts V liegt somit in der Nähe des Massepotentials, was dazu führt, daß ein durch einen Widerstand 50 polarisierter Transistor 49 gesperrt wird.

Eine Diode 51 (wahlweise) erlaubt aufgrund des Spannungsabfalls, der die Basis im Verhältnis zum Emitter negativ polarisiert, eine wirksamere Sperrung des Transistors 49.

Entsprechend der Ladung der Zeit T des Kondensators 46 bleibt der Basisstrom des Transistors 48 bis zur Sperrung 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 fließen, dessen Kontakt 44 sich schließt, sobald dieser Strom den Schaltwert überschreitet.

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

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

Claims (1)

1. Anlasseranlage für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor, bestehend aus einem elektrischen Anlasser mit einem Elektromotor und einem Schaltschütz (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 Verbrennungsmotors zu gewährleisten, und der eine Leistungskontaktträgerstange (28) betätigt, 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 direkten Verbindung zwischen der Anlasserbatterie und dem Speisestromkreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, während die andere Wicklung für geringe Stromstärke, die sogenannte "Haltewicklung" (26), erst durch den Anlaß-Be­ tätigungsschalter (45) wieder abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die "Anzugswicklung" (25) und die "Haltewicklung" (26) des Schaltschützes (1) über einen Belastungswiderstand (39) während der Anlaßphase gespeist werden, die der axialen Verschiebung des Starterritzels (14) entspricht, bis zu dem Zeitpunkt, wo das Ritzel etwa in die Nähe des Anlaß-Zahnkranzes (19) des Verbrennungsmotors ankommt, und daß der Belastungswiderstand (39), der durch den Anlaß-Betätigungsschalter (45) eingeschaltet wird, durch ein Hilfsschütz (40) kurzgeschlossen wird, sobald das Starterritzel (14) etwa in die Nähe des Zahnkranzes (19) des Verbrennungsmotors ankommt, wobei dem Hilfsschütz (40) eine ein RC-Glied (41, 43) aufweisende Verzögerungseinheit vorgeschaltet ist.