DE4117681A1 - Startervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Startervorrichtung, die ein Dreh­ moment auf eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Anlassen der Maschine überträgt.

Eine Startervorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist so aufge­ baut, daß ihre Motoreinheit eine Drehbewegung auf das auf der Ritzelwelle angeordnete Ritzel überträgt und ihre elektroma­ gnetische Schubeinheit das Ritzel verschiebt. Durch die Ver­ lagerung des Ritzels gelangt dieses in Eingriff mit dem Mo­ torzahnkranz der Fahrzeugmaschine, wodurch die Drehbewegung der Motoreinheit auf die Maschine übertragen wird.

Bei einer konventionellen Startervorrichtung ist die Ritzel­ welle einerseits im wesentlichen auf derselben Achse wie die Motoreinheit angeordnet, während andererseits die elektroma­ gnetische Schubeinheit parallel zu der Motoreinheit angeord­ net ist. Somit erfolgt die Verlagerung des Ritzels durch die elektromagnetische Schubeinheit über einen Schalthebel. Daher ist der Gesamtaufbau dieser Art von Startervorrichtung ungün­ stig, und der Einbauraum im Motorraum ist begrenzt, so daß die richtige Anordnung der Startervorrichtung im Motorraum ein großes Problem darstellt; außerdem erfüllt eine solche Konstruktion nicht die heutigen Anforderungen an einen dich­ ten, platzsparenden Einbau der Komponenten des Kraftfahrzeugs im Motorraum.

Zur Lösung der genannten Probleme und Erfüllung der obigen Forderung wurde bereits eine Startervorrichtung mit einer elektromagnetischen Schubeinheit mit gemeinsamer Achse vor­ geschlagen, wobei die elektromagnetische Schubeinheit zylin­ drisch ausgebildet und konzentrisch um den Umfang einer Rit­ zelwelle herum angeordnet ist. Ein Beispiel dieser Starter­ vorrichtungen ist in JP-A-61-85 574 (1986) beschrieben.

Die obige Startervorrichtung überträgt die Verlagerung der elektromagnetischen Schubeinheit direkt auf das Ritzel ohne Verwendung eines Schalthebels. Daher kann die Verlagerung des Ritzels relativ zu der Verlagerung der elektromagnetischen Schubeinheit nicht eingestellt werden, was beispielsweise durch schwenkbares Haltern der Schalthebelmitte möglich wäre.

Allgemein hat die elektromagnetische Schubeinheit einen Ma­ gnetkreis, wobei die durch die elektromagnetische Schubein­ heit bewirkte Verlagerung durch die magnetische Anziehungs­ kraft des beweglichen Magnetkerns in Richtung zum ortsfesten Magnetkern erhalten wird. Wenn jedoch, wie vorstehend be­ schrieben, die Verlagerung des Ritzels in bezug auf die Ver­ lagerung der elektromagnetischen Schubeinheit nicht justier­ bar ist, kann die Verlagerungsstrecke des beweglichen Magnet­ kerns nicht verringert werden, so daß ein langes magnetisches Widerstandsteil in dem Magnetkreis der elektromagnetischen Schubeinheit vorgesehen sein muß. Aus diesem Grund mußte das vom Spulenteil der elektromagnetischen Schubeinheit erzeugte Magnetfeld erhöht werden, wodurch die elektromagnetische Wicklung vergrößert werden mußte, was wiederum in einer ins­ gesamt größeren Startervorrichtung resultierte.

Die zwischen dem ortsfesten Magnetkern und dem beweglichen Magnetkern wirksame magnetische Anziehungskraft ändert sich in Abhängigkeit vom Quadrat der Änderung des Luftspalts, so daß die magnetische Anziehungskraft exponentiell zunimmt, während der bewegliche Magnetkern von dem ortsfesten Magnet­ kern angezogen wird und sich ihm nähert. Einerseits wird der bewegliche Magnetkern von einer Rückstellfeder so aktiviert, daß er in die Ausgangslage zurückkehrt, wenn die Stromzufuhr von der elektromagnetischen Wicklung unterbrochen wird. Dabei ändert sich die Aktivierungskraft der Rückstellfeder propor­ tional der Spaltänderung zwischen dem beweglichen und dem ortsfesten Magnetkern.

Da bei der Startervorrichtung mit sogenannter koaxialer elek­ tromagnetischer Schubeinheit die Verlagerungsstrecke des be­ weglichen Magnetkerns in der erläuterten Weise vergrößert wurde, wurde auch der Abstand zwischen dem beweglichen und dem ortsfesten Magnetkern größer, so daß die magnetische An­ ziehungskraft relativ zu der Kraft der Rückstellfeder eben­ falls größer wurde. Aus diesem Grund mußte die mechanische Festigkeit der entsprechenden mechanischen Elemente in der Schubeinheit erhöht werden, und ferner wurde die Konstruktion komplexer, wodurch die Startervorrichtung selbst größer wur­ de.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Startervorrichtung, deren Gesamtbaugröße kleiner gemacht ist und die gleichzeitig die koaxiale Anordnung einer elektroma­ gnetischen Schubeinheit um den Umfang der Ritzelwelle herum erlaubt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Magnetkreis der elektromagnetischen Schubeinheit ein Ma­ gnetbrückenteil eingefügt ist, wobei die Strecke von der Oberseite des Magnetbrückenteils zum Magnetpol des ortsfesten Magnetkerns im Magnetkreis kürzer als diejenige vom bewegli­ chen Magnetkern zum Magnetpol des ortsfesten Magnetkerns ge­ wählt ist, wenn der Wicklung kein Strom zugeführt ist, und wobei ferner ein Teil des Magnetflusses, der bei Erregung der Magnetwicklung erzeugt wird und durch den beweglichen Magnet­ kern geht, durch das Magnetbrückenteil dem ortsfesten Magnet­ kern zugeführt wird.

Vorteilhaft ist dabei im Magnetkreis der elektromagnetischen Schubeinheit ein Magnetbrückenteil vorgesehen, das einen Teil des durch den beweglichen Magnetkern in Richtung zum ortsfe­ sten Magnetkern gehenden Magnetflusses umleitet, wenn der be­ wegliche Magnetkern einen vorbestimmten Teil der Wegstrecke zurückgelegt hat.

Ferner ist vorteilhaft ein zylindrisches Teil aus nichtmagne­ tischem Material mit dem beweglichen Magnetkern verbunden, um das Ritzel zu verlagern.

Durch die vorstehend angegebenen Maßnahmen gemäß der Erfin­ dung ist der Magnetkreis in solcher Weise ausgelegt, daß ein Teil des durch den beweglichen Magnetkern gehenden Magnet­ flusses den ortsfesten Magnetkern über das Magnetbrückenteil erreicht, so daß der Luftspalt zwischen den Magnetpolen des beweglichen und des ortsfesten Magnetkerns verkürzt und der Magnetwiderstand des Magnetkreises verringert wird.

Daher wird das von der Wicklung erzeugte Magnetfeld in effek­ tiver Weise genützt, so daß die Windungszahl der Wicklung und die Größe der gesamten Startervorrichtung vermindert wird.

Weiter wird durch die angegebenen Maßnahmen von dem Magnet­ brückenteil ein Teil des durch den beweglichen Magnetkern ge­ henden Magnetflusses umgeleitet und dem ortsfesten Magnetkern zugeführt.

Da das Magnetbrückenteil in der erläuterten Weise funktio­ niert, wird bei Verkleinerung des Abstands zwischen dem be­ weglichen und dem ortsfesten Magnetkern unter eine vorbe­ stimmte Wegstrecke die zwischen den beiden Magnetkernen wirk­ same magnetische Anziehungskraft verringert. Dadurch kann die mechanische Festigkeit der elektromagnetischen Schubeinheit gering gehalten werden, so daß Bauelemente mit geringer me­ chanischer Festigkeit eingesetzt werden können und die Größe der gesamten Startervorrichtung verringert wird.

Da das mit dem beweglichen Magnetkern verbundene zylindrische Teil zum Verschieben des Ritzels aus einem nichtmagnetischen Material besteht, tritt ferner kein Streufluß des durch den beweglichen und den ortsfesten Magnetkern gehenden Magnet­ flusses etwa in das zylindrische Teil auf, und der von der Wicklung erzeugte Magnetfluß wird effektiv genützt. Daher wird die Windungszahl der Wicklung verringert, und die gesam­ te Startervorrichtung wird kleiner.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Startervorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2(a), 2(b), 2(c) Diagramme, die die Magnetflußverteilung in Magnetkreisen einer konventionellen elektromagnetischen Schubeinheit und einer solchen Schubeinheit nach der Erfindung zeigen;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Charakteristi­ ken einer konventionellen und einer erfindungs­ gemäßen elektromagnetischen Schubeinheit;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Anziehungskraft und der Dicke des Brückenteils bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Anziehungskraft und der Vorspring­ rate des Magnetbrückenteils bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Anziehungskraft und der Vorspring­ rate des Brückenteils bei dem siebten Ausfüh­ rungsbeispiel von Fig. 11 zeigt; und

Fig. 13 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine geschlossene Startervorrichtung. Mit dem Vorderende eines motorseitigen Gehäuses 1 aus Magnetmaterial ist ein wicklungsseitiges Gehäuse 2 aus nichtmagnetischem Ma­ terial verbunden.

Um die Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 sind motorseitig Feldpole eines Permanentmagneten, beispielsweise vier Feld­ pole, gleichbeabstandet angeordnet. Ferner ist im Inneren des motorseitigen Gehäuses 1 ein Anker 5 so aufgenommen, daß er den Feldpolen des Permanentmagneten gegenübersteht. Außerdem ist in einem Teil des Ankers 5 ein Stromwender 6 gebildet.

Kontaktbürsten 7 sind über Bürstenhalter 8 an der Innenseite des motorseitigen Gehäuses 1 befestigt. Die Kontaktbürsten 7 gelangen mit geeigneter Federkraft mit dem Stromwender 6 in Kontakt, so daß der Ankerwicklung im Anker 5 über die Kon­ taktbürsten 7 und den Stromwender 6 Strom zugeführt wird.

Mit dem Vorderende des Ankers 5 ist eine Ritzelwelle 9 ver­ bunden. Der Anker 5 und die Ritzelwelle 9 sind integral miteinander ausgeführt und am Vorderende über ein an einem Ritzelgehäuse 3 vorgesehenes Lager 10 und am Hinterende über ein Lager (nicht gezeigt) an der Rückseite des Ankers 5 dreh­ bar gelagert.

In einem Teil der Ritzelwelle 9 ist ein Schraubenkeil 11 vor­ gesehen. Um den Außenumfang der Ritzelwelle 9 herum ist ein zylindrisches Teil 12 aus nichtmagnetischem Material ange­ ordnet. An der Innenumfangsfläche des zylindrischen Teils 12 ist ein Schraubenkeil vorgesehen. Über den Schraubenkeil 11 auf der Ritzelwelle 9 ist diese in bezug auf das zylindrische Teil 12 verschiebbar, und die Drehbewegung der Ritzelwelle 9 kann auf das zylindrische Teil 12 übertragen werden.

Am Vorderende des zylindrischen Teils 12 ist eine Freilauf­ kupplung 13 vorgesehen. Am Vorderende der Freilaufkupplung ist ein Ritzel 14 angeordnet. Die Freilaufkupplung 13 über­ trägt die Drehung des zylindrischen Teils 12 auf das Ritzel 14 und löst gleichzeitig die Verbindung zwischen dem zylin­ drischen Teil 12 und dem Ritzel 14, wenn am Ritzel 14 ein Umkehrdrehmoment erzeugt wird.

An der Innenumfangsseite des wicklungsseitigen Gehäuses 2 ist eine elektromagnetische Schubeinheit 15 angeordnet. Die elektromagnetische Schubeinheit 15 besteht aus einem ortsfe­ sten Kern 16, einem beweglichen Kern 17 und einer elektroma­ gnetischen Spule 18. Der ortsfeste Kern 16 ist zylindrisch, und seine Querschnittsform in Axialrichtung ist umgekehrt U- förmig, und gemäß einem anderen Aspekt wird die Konfiguration des ortsfesten Kerns 16 durch Drehen des obigen umgekehrt U- förmigen Körpers um die Achse der Einheit erhalten, während gleichzeitig der Boden des umgekehrt U-förmigen Körpers die Innenfläche des wicklungsseitigen Gehäuses 2 berührt. Im Inneren des ortsfesten Kerns 16 ist die elektromagnetische Wicklung 18 mit zylindrischer Form angeordnet. Außerdem ist das Vorderende in Richtung zur Achse des ortsfesten Kerns 16 länger als das Hinterende ausgebildet, und der Endabschnitt der längeren Erstreckung gegenüber dem beweglichen Kern 17 bildet einen Pol 19. Ein Teil der Öffnung des ortsfesten Kerns 16 ist von dem beweglichen Kern 17 mit Zylinderform eingenommen, der in Axialrichtung beweglich ist. Dabei bilden der ortsfeste Kern 16 und der bewegliche Kern 17 einen Ma­ gnetkreis über einen Luftspalt für das von der elektromagne­ tischen Wicklung 18 erzeugte Magnetfeld. Wenn daher das Ma­ gnetfeld erzeugt wird, werden der bewegliche Kern 17 und der Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 gegenseitig angezogen.

Der bewegliche Kern 17 ist mit der Ritzelwelle 9 über einen Mitnehmer 20 verbunden, und der Verlagerungsbetrag des be­ weglichen Kerns 17 wird ohne Änderung der Verlagerungsstrecke auf die Ritzelwelle 9 übertragen.

Ein zylindrisches Brückenteil 21 ist um die Innenumfangsseite des beweglichen Kerns 17 herum und daran angrenzend angeord­ net. Das Brückenteil 21 ist ferner im wesentlichen parallel mit dem beweglichen Kern 17 und so angeordnet, daß der Ab­ stand vom Oberende des Brückenteils zum Pol 19 kürzer als der Abstand vom Oberende des beweglichen Kerns 17 zum Pol 19 ist. Der hintere Endabschnitt des Brückenteils 21 ist umgebogen und mit dem zylindrischen Teil 12 verbunden. Daher ist die Verlagerungsstrecke des Brückenteils 21 die gleiche wie die­ jenige des zylindrischen Teils 12 und des beweglichen Kerns 17. Zwischen dem umgebogenen Abschnitt des Brückenteils 21 und einer am Hinterende des Ritzelgehäuses 3 angeordneten Seitenplatte ist eine Rückstellfeder 22 so angeordnet, daß sie die Ritzelwelle 9 in Richtung ihres Hinterendes beauf­ schlagt.

An der Rückseite des beweglichen Kerns 16 ist ein Schalter 24 angeordnet. Der Schalter 24 besteht aus einem ortsfesten Kon­ taktstück 25 und einem beweglichen Kontaktstück 27. Das orts­ feste Kontaktstück 25 ist an dem wicklungsseitigen Gehäuse 2 befestigt. Mit dem ortsfesten Kontaktstück 25 ist ferner eine durchgehende Welle 29 verbunden. Das bewegliche Kontaktstück 27 wird von einer Druckfeder 26 aktiviert und ist entlang der durchgehenden Welle 29 verschiebbar gehalten, während gleich­ zeitig ein Ende der Druckfeder 26 über einen am zylindrischen Teil 12 befestigten Anschlag 29 gehaltert ist.

Wenn das bewegliche Kontaktstück 27 und das ortsfeste Kon­ taktstück 25 einander berühren, wird der Ankerwicklung des Ankers 5 über den Stromwender 6 und die Kontaktbürste 7 Strom zugeführt. Die Druckfeder 26 ist sowohl gegenüber dem beweg­ lichen Kontaktstück 27 als auch gegenüber dem ortsfesten Kon­ taktstück 25 isoliert, um das eine vom anderen durch ihre Federkraft zu trennen, wenn ein nicht gezeigter Motorstart­ schalter ausgeschaltet ist. Die durchgehende Welle 29 hat die Funktion, das bewegliche Kontaktstück 27 gleichmäßig zu ver­ schieben, und verläuft ferner durch den mit dem beweglichen Kern 17 verbundenen Anschlag 28. Durch das Einsetzen der durchgehenden Welle 29 in die Öffnung im Anschlag 28 wird ein Verdrehen des beweglichen Kerns 17 auch bei Drehung des zylindrischen Teils 12 verhindert.

Da zwischen der durchgehenden Welle 29, die am Schalter 24 vorgesehen ist, und dem am beweglichen Kern 17 vorgesehenen Anschlag 28 ein Rotationshemmungsmechanismus gebildet ist, werden alle Teile des beweglichen Kerns 17 effektiv für den Durchgang von Magnetfluß genützt, was im Gegensatz zu einem beweglichen Kern mit einer Keilnut zur Rotationshemmung steht, so daß die Startervorrichtung kleiner gebaut werden kann.

Nachstehend wird der Betrieb des Ausführungsbeispiels erläu­ tert.

Wenn der Startschalter (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird, wird der elektromagnetischen Schubeinheit 15 Strom zugeführt. Dadurch fließt elektrischer Strom durch die elektromagnetische Wicklung 18 unter Erzeugung eines sie umgebenden Magnetfeldes, und der von dem Magnetfeld ausge­ hende Magnetfluß geht durch den Magnetkreis, der aus dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 besteht.

Wenn der Startschalter der Maschine nicht eingeschaltet ist, wird die Ritzelwelle 9 über die Rückstellfeder 22 nach rück­ wärts gedrückt, und zwischen den Polen des ortsfesten Kerns 16 und des beweglichen Kerns 17 wird ein Spalt gebildet. Wenn der Magnetfluß durch den Magnetkreis aus ortsfestem Kern 16 und beweglichem Kern 17 geht, wird zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 eine Anziehungskraft in­ duziert, und der bewegliche Kern 17 wird in Vorwärtsrichtung gegen die Federkraft der Rückstellfeder 22 verlagert (nach rechts in Fig. 1).

Die Verlagerungskraft des beweglichen Kerns 17 wird auf das zylindrische Teil 12 über einen Mitnehmer 20 übertragen, und in Verbindung mit der Verlagerung des beweglichen Kerns 17 werden sowohl das zylindrische Teil 12 als auch das Ritzel 14 verlagert. Da der Schraubenkeil 11 im Inneren des zylindri­ schen Teils 12 ausgebildet ist, wird das zylindrische Teil 12 dadurch unter langsamer Drehung verlagert. Somit berührt das Ritzel 14 den Motorzahnkranz 29 der Maschine unter langsamem Drehen, wodurch der Eingriff zwischen dem Ritzel 14 und dem Motorzahnkranz 29 erleichtert wird. Wenn daher das zylindri­ sche Teil 12 nach vorn verlagert wird, berührt die Seiten­ fläche des Ritzels 14 die Fläche des Motorzahnkranzes 29, der direkt mit der Kurbelwelle verbunden ist, und danach rückt das Ritzel 14 in den Motorzahnkranz 29 ein.

Andererseits wird die Verlagerung des beweglichen Kerns 17 auf das bewegliche Kontaktstück 26 des Schalters 24 über den Anschlag 28 übertragen, und das bewegliche Kontaktstück 26 wird in Verbindung mit der Verlagerung des beweglichen Kerns 17 verlagert. Die Lage des Ritzels 14 und des Motorzahn­ kranzes 29 sind so festgelegt, daß bei Verlagerung des Rit­ zels 14 in die Stellung, in der das Ritzel 14 in den Motor­ zahnkranz 29 eingreift, das bewegliche Kontaktstück 26 das ortsfeste Kontaktstück 25 berührt, so daß zwischen beiden ein Kurzschluß auftritt. Durch diesen Kurzschluß wird der Anker­ wicklung des Ankers 5 über die Kontaktbürsten 7 und den Stromwender 6 Strom zugeführt. Wenn der Strom durch die An­ kerwicklung im Anker 5 fließt, wird aufgrund der Auswirkung des von den Feldpolen 4 induzierten Magnetflusses eine elek­ tromagnetische Kraft erzeugt, so daß im Anker 5 ein Dreh­ moment erzeugt wird.

Die Drehkraft des Ankers 5 wird auf das Ritzel 14 über die Ritzelwelle 9, das zylindrische Teil 12 und die Freilaufkupp­ lung 13 übertragen. Dadurch dreht das Ritzel 14 den Motor­ zahnkranz 29, woraufhin die Maschine angelassen wird.

Wenn die Maschine angelassen ist, wird der Startschalter (nicht gezeigt) ausgeschaltet, und außerdem wird die Strom­ zufuhr zu der elektromagnetischen Schubeinheit 15 unterbro­ chen, und die Erzeugung des Magnetfeldes durch die elektroma­ gnetische Wicklung 18 hört auf. Dadurch verschwindet die An­ ziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 17 und dem orts­ festen Kern 16, so daß das zylindrische Teil 12 durch die Kraft der Rückstellfeder 22 nach rückwärts verlagert wird (nach links in Fig. 1). Daraufhin gelangt das Ritzel 14 außer Eingriff mit dem Motorzahnkranz 29.

Gleichzeitig wird die Stromzufuhr zu der Ankerwickung im Anker 5 unterbrochen, und der Anker 5 hört auf zu drehen.

Nachstehend wird die elektromagnetische Schubeinheit 15 im einzelnen erläutert.

Wenn der elektromagnetischen Wicklung 18 Strom zugeführt und ein Magnetfeld induziert wird, geht der Magnetfluß vom Ma­ gnetfeld durch den Magnetkreis aus ortsfestem Kern 16 und beweglichem Kern 17 durch den Luftspalt zwischen dem Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 und dem beweglichen Kern 17.

Wenn nun das zylindrische Teil 12 aus einem Magnetmaterial entsprechend Fig. 2a) besteht, geht der Magnetfluß des von der elektromagnetischen Wicklung 18 induzierten Magnetfeldes durch das zylindrische Teil 12. Daher tritt der Teil des von der elektromagnetischen Wicklung 18 induzierten Magnetflusses aus dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 aus und verringert den durchgehenden Magnetfluß. Mit anderen Wor­ ten wird die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfe­ sten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 verringert, wenn der elektromagnetischen Wicklung 18 Strom zugeführt wird.

Um daher eine vorbestimmte magnetische Anziehungskraft für eine bestimmte Konstruktion der elektromagnetischen Schub­ einheit 15 zu erhalten, muß die Windungszahl der elektroma­ gnetischen Wicklung 18 erhöht und die Stärke des von der elektromagnetischen Wicklung 18 induzierten Magnetfeldes erhöht werden. Daher wird die elektromagnetische Wicklung 18 notwendigerweise größer, so daß Größe und Gewicht der Schub­ einheit 15 zunehmen und auch ein höherer Stromverbrauch re­ sultiert.

Ferner sollte im Hinblick auf die Einbaumöglichkeiten der Durchmesser der Startervorrichtung bevorzugt gleichförmig sein. Daher muß für das wicklungsseitige Gehäuse 2, das die Schubeinheit 15 aufnimmt, sowie für das motorseitige Gehäuse 1 der gleiche Außendurchmesser gewählt werden, so daß die Länge der Startervorrichtung in Axialrichtung zwangsläufig größer wird, damit die Windungszahl der elektromagnetischen Wicklung 18 erhöht werden kann.

Wenn dagegen das zylindrische Teil 12 aus einem nichtmagne­ tischen Material entsprechend Fig. 2(b) besteht, ist es für den Magnetfluß des von der elektromagnetischen Wicklung 18 induzierten Magnetfeldes schwierig, durch das zylindrische Teil 12 zu gehen. Gleichzeitig ist es schwierig, den Magnet­ fluß durch die im Inneren des zylindrischen Teils 12 ange­ ordnete Ritzelwelle 9 gehen zu lassen. Daher wird eine Ver­ ringerung des durch den ortsfesten Kern 16 und den beweg­ lichen Kern 17 gehenden Magnetflusses vermieden, und das von der elektromagnetischen Wicklung 18 induzierte Magnetfeld wird effektiv genützt.

Dabei wird die erforderliche magnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 erhalten, ohne daß die Größe der elektromagnetischen Wicklung 18 zunimmt.

Allgemein nimmt die magnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 umgekehrt pro­ portional dem Quadrat des Spaltabstands zwischen dem ortsfe­ sten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 ab. Wenn der Start­ schalter der Maschine eingeschaltet wird, wird der bewegliche Kern 17 gegen die Betätigungskraft der Rückstellfeder 22 verlagert. Die Federkraft der Rückstellfeder ist durch die Konstruktionsangaben bestimmt, so daß bei zunehmender Ent­ fernung zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 die Windungszahl der elektromagnetischen Wicklung 18 erhöht werden muß, und außerdem muß sie exponentiell entspre­ chend dem Abstand erhöht werden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2(c) ist ein Brückenteil 21 vorgesehen, das nahe dem beweglichen Kern 17 an dessen Innenseite mit geringem Spiel und im wesentli­ chen parallel dazu angeordnet ist.

Der Abstand vom Oberende des Brückenteils 21 zu dem Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 ist kürzer als der Abstand von der Oberseite des beweglichen Kerns 17 zu dem Pol 19 des orts­ festen Kerns 16 festgelegt.

Daher wird ein Teil des durch den beweglichen Kern 17 gehen­ den Magnetflusses direkt zum ortsfesten Kern 16 übertragen, und der restliche Teil wird über das Brückenteil 21 zum ortsfesten Kern 16 übertragen, so daß zusätzlich zu der elektromagnetischen Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 17 und dem Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 eine elek­ tromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Brückenteil 21 und dem Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 erzeugt wird. Da fer­ ner der Abstand zwischen dem Brückenteil 21 und dem Pol 19 kürzer als der Abstand zwischen dem beweglichen Kern 17 und dem Pol 19 ist, wird zwischen dem Brückenteil 21 und dem Pol 19 eine ausreichend große elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird durch Vorsehen des Brückenteils 21 die elektromagnetische Anzie­ hungskraft, die von der Schubeinheit 15 induziert wird, er­ höht, wodurch das von der elektromagnetischen Wicklung 18 zu induzierende Magnetfeld reduziert und die Windungszahl der elektromagnetischen Wicklung 18 verringert wird.

Unter Bezugnahme auf die Funktion der Rückstellfeder 22 wird nun die elektromagnetische Schubeinheit 15 weiter erläutert. Wie oben gesagt, nimmt die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 im wesentlichen umgekehrt proportional dem Quadrat des Luft­ spalts zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 ab. Diese magnetische Anziehungskraft ist in Fig. 3 mit der Kurve (b) bezeichnet. Dabei ist in Fig. 3 auf der Ordinate die magnetische Anziehungskraft und auf der Abszisse der Abstand zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweg­ lichen Kern 17 zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert auf­ getragen. Andererseits nimmt die Betätigungskraft der Rück­ stellfeder 22 in Abhängigkeit von der Länge des Luftspalts zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 im wesentlichen linear ab.

Um zu erreichen, daß die elektromagnetische Schubeinheit 15 die Ritzelwelle 9 vorwärtsschiebt, um das Ritzel 14 mit dem Motorzahnkranz 29 in Eingriff zu bringen, muß die elektro­ magnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 größer als die Gegenkraft der Rückstellfeder 22 gemacht sein, wenn elektrischer Strom durch die elektromagnetische Wicklung 18 in die Schubeinheit 15 fließt.

Wenn bei der elektromagnetischen Schubeinheit mit der Anzie­ hungskraft entsprechend der Kurve (b) in Fig. 3 der Luft­ spaltabstand sich von einem großen zu einem kleinen Abstand ändert, nimmt der Druck der Rückstellfeder 22 proportional zu, während im Gegensatz dazu die magnetische Anziehungskraft exponentiell zunimmt. Wenn daher, wie ein Vergleich zwischen den Kurven (b) und (c) in Fig. 3 zeigt, die magnetische An­ ziehungskraft im Fall eines großen Luftspalts (wenn das Rit­ zel 14 nicht mit dem Motorzahnkranz 29 gekoppelt ist) größer als die Gegenkraft der Rückstellfeder vorgegeben ist, wird die magnetische Anziehungskraft im Fall eines kleinen Luft­ spalts (wenn das Ritzel 14 mit dem Motorzahnkranz 29 in Ein­ griff steht) übermäßig viel größer als die Gegenkraft der Rückstellfeder. Wenn daher die Länge des Luftspalts zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 hinrei­ chend klein wird, wird die elektromagnetische Schubeinheit 15 mit einer zu großen mechanischen Last beaufschlagt. Daher müssen die jeweiligen mechanischen Elemente der Schubeinheit 15 im Hinblick auf mechanische Beschädigungen höhere Festig­ keit haben, indem beispielsweise die mechanische Festigkeit eines Rückstellfeder-Anschlagmechanismus erhöht wird.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird im Gegensatz dazu die magnetische Anziehungskraft, die proportional zu der Verringerung der Länge des Luftspalts zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 zunimmt, gemäß der Kurve (c) in Fig. 3 erhalten, die nachstehend im einzelnen erläu­ tert wird. Gemäß Fig. 2(c) ist das Brückenteil 21 parallel zu dem beweglichen Kern 17 mit einem kleinen Luftspalt dazwi­ schen vorgesehen. Dieses Brückenteil 21 ist mit dem zylin­ drischen Teil 12 verbunden und wird mit ihm verlagert.

Wenn Strom durch die elektromagnetische Wicklung 18 fließt, wird zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 eine magnetische Anziehungskraft erzeugt, wodurch der Ab­ stand zwischen ihnen verringert wird. Mit abnehmendem Zwi­ schenraum nimmt die magnetische Anziehungskraft zu. Wenn aber der Abstand zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem bewegli­ chen Kern 17 einen vorbestimmten Abstand unterschreitet, ge­ langt ein Teil des Brückenteils 21 in Überlappung mit der Seitenfläche des Pols 19 des ortsfesten Kerns 16. Daher wird ein Teil des Magnetflusses, der zur Erzeugung der magneti­ schen Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 in ihrer Axialrichtung diente, über das Brückenteil 21 umgeleitet, und der umgeleitete Magnetfluß gelangt durch die Innenfläche des ortsfesten Kerns 16 nach innen, wodurch die magnetische Anziehungskraft verringert wird.

Wenn der Überlappungsgrad des Brückenteils 21 und des orts­ festen Kerns 16 zunimmt, erhöht sich der umgeleitete Magnet­ fluß, der die Funktion hat, die magnetische Anziehungskraft in Axialrichtung des ortsfesten Kerns 16 und des beweglichen Kerns 17 zu induzieren. Infolgedessen steigt die Verringe­ rungsrate der magnetischen Anziehungskraft zwischen diesen Kernen, so daß eine exponentielle Erhöhung der magnetischen Anziehungskraft, die durch die Verkürzung des Luftspalts zwi­ schen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 bewirkt ist, verhindert wird, und der Betrag der magnetischen Anziehungskraft wird so geregelt, daß er mit kleiner werden­ dem Luftspalt proportional und nicht exponentiell größer wird.

Durch das Vorhandensein des Brückenteils 21 nimmt die magne­ tische Anziehungskraft in einem kleinen Luftspaltbereich ge­ genüber der Gegenkraft der Rückstellfeder nicht übermäßig stark zu. Wie also aus den Kurven (a) und (c) in Fig. 3 er­ sichtlich ist, zeigt der Verlauf der magnetischen Anziehungs­ kraft eine Tendenz, sich an den Verlauf der Gegenkraft der Rückstellfeder über die gesamte Luftspaltlänge anzupassen, und die Anziehung des beweglichen Kerns 17 mit einer unnötig großen magnetischen Anziehungskraft im kleinen Luftspalt­ bereich wird vermieden, so daß eine mechanische Überlastung der elektromagnetischen Schubeinheit beseitigt und die Le­ bensdauer der Startervorrichtung verlängert wird.

Nachstehend werden die Auswirkungen der Dicke des Brücken­ teils 21 erläutert. Allgemein ist die Obergrenze des Magnet­ flusses, der durch das Brückenteil 21 geleitet werden kann, durch dessen Dicke bestimmt. Auch bei großem Magnetfluß er­ folgt eine magnetische Sättigung des Brückenteils 21 in Ab­ hängigkeit von seiner Dicke, und es läßt einen begrenzten Magnetfluß unterhalb einer durch die Sättigung bestimmten vorbestimmten Menge durch.

Wenn, wie vorstehend gesagt, der Luftspalt zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 ausreichend groß ist und eine große Magnetflußmenge durch das Brückenteil 21 geht, wird eine große magnetische Anziehungskraft zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 erhalten, so daß bevorzugt ein Brückenteil großer Dicke verwendet wird. Wenn dagegen der Luftspalt zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 klein und der durch das Brücken­ teil 21 gehende Magnetfluß zu groß ist, wird der Magnetfluß, der die Funktion hat, die magnetische Anziehungskraft zwi­ schen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 zu induzieren, zu gering.

Wie die Kurve (a) in Fig. 4 zeigt, nimmt mit zunehmender Dik­ ke des Brückenteils 21 die magnetische Anziehungskraft in einem kleinen Luftspaltbereich zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 ab, und wenn die Dicke des Brückenteils 21 mehr als 2 mm beträgt, wird die magnetische Anziehungskraft auf einen in der praxis unbrauchbaren Pegel verringert. Wie ferner die Kurve (b) in Fig. 4 zeigt, nimmt mit abnehmender Dicke des Brückenteils 21 die magnetische Anziehungskraft in einem großen Luftspaltbereich zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 ab, und wenn die Dicke des Brückenteils 21 geringer als 1 mm ist, wird die magnetische Anziehungskraft ebenfalls auf einen in der Praxis unbrauchbaren Pegel verringert.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß eine in der Praxis brauchbare Dicke des Brückenteils 21 in einem Bereich von 1-2 mm liegt, und eine Dicke von 1,5 mm für das Brückenteil ist bevorzugt.

Nachstehend werden die Auswirkungen der Vorspringlänge des Brückenteils 21 erläutert. Die Abszisse in Fig. 5 bezeichnet die Brückenteilvorspringrate entsprechend der folgenden Glei­ chung (1):

Die Vorspringlänge des Brückenteils ist der Abstand von der Oberseite des beweglichen Kerns 17 zur Oberseite des Brücken­ teils 21 bei vollständig geöffnetem beweglichem Kern. Der Ab­ stand zwischen dem beweglichen Kern 17 und dem ortsfesten Kern 16 wird in Durchgangsrichtung des Magnetflusses gemes­ sen. Die Ordinate in Fig. 5 bezeichnet die zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 wirksame magnetische Anziehungskraft, wenn aufgrund des Einschaltens des Startschalters der Maschine Strom in die elektromagneti­ sche Wicklung 18 zu fließen beginnt. Dabei wird die elektro­ magnetische Anziehungskraft bei einer Vorspringrate Null (kein Brückenteil vorgesehen) mit 1 angenommen.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß anfangs bei einer Zunahme der Brückenteilvorspringrate von Null ausgehend die magnetische Anziehungskraft in Verbindung damit zunimmt. Wenn das Brük­ kenteil überhaupt vorspringt, resultiert dies unbedingt in einer Erhöhung der magnetischen Anziehungskraft. Ferner nimmt die magnetische Anziehungskraft mit steigender Brückenteil­ vorspringrate zu und erreicht den Maximalwert, wenn die Brückenteilvorspringrate 1 wird (wobei die Oberseite des Brückenteils 21 im wesentlichen den Pol 19 des ortsfesten Kerns 16 erreicht). Wenn die Brückenteilvorspringrate weiter zunimmt (was eine Zunahme der Überlappung des Brückenteils 21 mit dem ortsfesten Kern 16 bedeutet) und 1,5 erreicht, wird die elektromagnetische Anziehungskraft dort gleich derjenigen des Brückenteils 21 mit einer Vorspringrate Null, und bei weiterer Zunahme der Brückenteilvorspringrate nimmt die ma­ gnetische Anziehungskraft weiter ab.

Aus den obigen Feststellungen ist ersichtlich, daß die Brückenteilvorspringrate bevorzugt auf einen Wert unter dem 1,5fachen des größten Luftspalts zwischen den Polen des ortsfesten Kerns 16 und dem beweglichen Kern 17 begrenzt wird.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel; zum besseren Verständnis wird dabei nur die elektromagnetische Schubein­ heit gezeigt und erläutert. Gleiche Teile oder Elemente wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und haben die gleichen Funktionen, so daß sie nicht nochmals er­ läutert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 darin, daß das Brückenteil 21 integral mit dem beweglichen Kern 17 aus­ gebildet ist. Das Brückenteil 21 ist dabei geringfügig in Ra­ dialrichtung versetzt, so daß die Oberseite des Brückenteils 21 den Pol 19 nicht berührt, wenn der bewegliche Kern 17 nach rechts verlagert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Brückenteil 21 gleichzeitig mit dem beweglichen Kern 17 gebildet, so daß ein gesonderter Befestigungsschritt des Brückenteils 21 am zylindrischen Teil 12 entfällt.

Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Dabei ist eben­ falls nur die elektromagnetische Schubeinheit 15 gezeigt, und die übrigen Teile entsprechen denjenigen von Fig. 1. In der Zeichnung sind wiederum gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und haben die gleichen Funk­ tionen wie in Fig. 1. Ein Unterschied zu dem Ausführungs­ beispiel von Fig. 1 besteht darin, daß das Brückenteil 21 am Oberende des Pols 19 angeordnet ist. Selbstverständlich ist das Brückenteil 21 in Radialrichtung geringfügig versetzt, so daß es den beweglichen Kern 17 nicht berührt, wenn sich die­ ser aufgrund der magnetischen Anziehungskraft dem Pol 19 nähert. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt ein gesonder­ ter Schritt der Befestigung des Brückenteils 21 am zylindri­ schen Teil 12, und ferner ist das Brückenteil 21 an dem Pol 19 des ortsfesten Kerns und nicht am beweglichen Kern befe­ stigt; das Befestigungsverfahren ist dadurch vereinfacht, und die Zuverlässigkeit im Zusammenhang mit der mechanischen Festigkeit ist verbessert. Ferner kann das Brückenteil 21 integral mit dem ortsfesten Pol 19 gebildet werden.

Fig. 8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei nur die elektromagnetische Schubeinheit 15 gezeigt und beschrieben wird; die übrigen Teile entsprechen Fig. 1 und haben die gleichen Funktionen, so daß eine erneute Beschreibung ent­ fällt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 darin, daß das Brückenteil 21 am Oberende des beweglichen Kerns 21 angeordnet und außerdem von zwei Abschnitten 21a und 21b mit verschiedener Permeabi­ lität gebildet ist. Dabei besteht der Abschnitt 21b nahe dem beweglichen Kern 17 aus einem Material geringer Permeabilität wie etwa einem nichtmagnetischen Material und Kunststoff, und der andere Abschnittt 21a nahe dem Pol 19 besteht aus einem hochpermeablen Material ähnlich demjenigen des beweglichen Kerns 17, beispielsweise aus Eisen. Ein geringfügiges Vor­ springen des Abschnitts 21b niedriger Permeabilität in den Luftspalt am Oberende des beweglichen Kerns 17 genügt be­ reits, und außerdem ist der Vorderabschnitt des Brückenteils 21, der aus dem hochpermeablen Material 21a besteht, so aus­ gebildet, daß er einen Abschnitt aufweist, der den Pol 19 in Axialrichtung überlappt, wenn der Spalt vollständig geöffnet ist. Außerdem ist dabei das gesamte Brückenteil an dem be­ weglichen Kern 17 mit einer Stufe befestigt, so daß in bezug auf den Pol 19 auch dann ein kleiner Spalt in Radialrichtung erhalten bleibt, wenn sich der bewegliche Kern 17 dem Pol 19 aufgrund der Anziehungskraft nähert. Auch wenn der bewegliche Kern 17 durch die magnetische Anziehungskraft allmählich stark an den Pol 19 angezogen wird, wird der Zwischenraum zwischen der Oberseite des beweglichen Kerns 17 und dem Abschnitt 21a aus hochpermeablem Material ständig konstant­ gehalten, und nur die Überlappung zwischen dem Pol 19 und dem hochpermeablen Abschnitt 21a nimmt zu. Daher wird im Gegen­ satz zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine Verringerung der magnetischen Anziehungskraft bei kleiner werdendem Spalt verhindert. Ferner kann das Brückenteil 21 auch so ausgelegt sein, daß es nicht an der Oberseite des beweglichen Kerns 17 angeordnet, sondern entsprechend Fig. 1 an dem zylindrischen Teil 12 befestigt ist.

Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel, das eine Star­ tervorrichtung mit einem Reduziergetriebe aufweist. Dabei sind wiederum gleiche Teile wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein kupplungsseitiges Gehäuse 40 zwischen dem motorseitigen Gehäuse 1 und dem wicklungsseitigen Gehäuse 2 angeordnet, und im kupplungsseitigen Gehäuse 40 sind ein Planeten-Unterset­ zungsgetriebe 49 und eine Freilaufkupplung 50 untergebracht.

Am Vorderende einer Ankerwelle 51 des Ankers 5 ist ein Anker­ zahnkranz 52 angeordnet. Die Ankerwelle 51 ist an einem zen­ tralen Haltearm 54 über ein Lager 53 abgestützt. Ein Plane­ tenrad 55 steht innenseitig mit dem Ankerzahnkranz 52 und außenseitig mit einem Innenzahnkranz 56 in Eingriff. Am axia­ len Mittenabschnitt des Planetenrads 55 ist eine Zahntrommel 57 vorgesehen. An einem Ende der Zahntrommel 57 ist ein Mit­ nehmerflansch 58 befestigt, und die Drehkraft des mit dem Ankerzahnkranz 52 in Eingriff befindlichen Planetenrads 55 wird über die Zahntrommel 57 auf den Mitnehmerflansch 58 übertragen.

Ein Kupplungsteil 59, das am Hinterende der Ritzelwelle 9 vorgesehen ist, ist über ein Kugellager 60 von einem zentra­ len Haltearm 61 abgestützt.

Zwischen dem Mitnehmerflansch 58 und dem Kupplungsteil 59 ist ein äußeres Metallstück 62 eingepreßt, so daß der Mitnehmer­ flansch 58 und das Kupplungsteil 59 gegeneinander gehalten sind. Die Drehkraft des Mitnehmerflansches 58 wird auf das Kupplungsteil 59 über Rollen 63 übertragen, um die Ritzel­ welle 9 zu drehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Freilaufkupplung 50 und das Planeten-Reduziergetriebe 49 integriert und zwischen dem Anker 5 und der elektromagnetischen Schubeinheit 15 an­ geordnet, so daß die Anzahl Bauteile verringert ist. Der Schalter 24 ist in dem Zwischenraum zwischen der Freilauf­ kupplung 50 und dem kupplungsseitigen Gehäuse 40 so angeord­ net, daß die Länge der Startervorrichtung in Axialrichtung verkürzt ist, wodurch die Größe der Vorrichtung gegenüber der konventionellen Startervorrichtung, bei der die Bauelemente nacheinander in Axialrichtung in der Reihenfolge Motor, Pla­ neten-Reduziergetriebe, Schaltschützeinheit, elektromagneti­ sche Schubeinheit, Freilaufkupplung und Ritzel angeordnet sind, verringert ist.

Außerdem ist das Brückenteil 21 im Inneren der elektromagne­ tischen Wicklung 18 angeordnet, so daß viele magnetische Elemente in der Startervorrichtung von der Wicklung 18 ge­ trennt sind, wobei das wicklungsseitige Gehäuse 2 aus nicht­ magnetischem Material besteht und der magnetische Streufluß verringert ist. Daher ist die Dicke des Brückenteils verrin­ gert, und der Raum für die Startervorrichtung wird effektiv genützt.

Fig. 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel, bei dem die Druckkraft der Rückstellfeder 22 von einem Anschlagelement 64 aufgenommen wird. Bei dieser Ausbildung wird auf das Brücken­ teil 21 keine Druckkraft mehr ausgeübt, so daß eine Verwin­ dung des Brückenteils 21 vermieden wird.

Fig. 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, bei dem glei­ che Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Teile bezeichnen und der Schalter 24 nicht gezeigt ist. Die besonderen Merkmale dieses Ausführungsbeispiels liegen in der Ausbildung der elektromagnetischen Schubeinheit, und die übrigen Bauelemente entsprechen im wesentlichen Fig. 1. Daher wird nachstehend in der Hauptsache die Schubeinheit 15 erläutert.

Das Brückenteil 21 aus Magnetmaterial, das einen magnetischen Umgehungskreis bildet, ist um die Innenumfangsfläche des wicklungsseitigen Gehäuses 2 herum nahe dem Oberende des be­ weglichen Kerns 17 befestigt. Das Brückenteil 21 ist dabei so angeordnet, daß sein eines Ende wenigstens den beweglichen Kern 17 überlappt und sein anderes Ende so positioniert ist, daß es das Oberende des Pols 19 des ortsfesten Kerns 16 nicht überlappt; Einzelheiten dieser Ausbildung werden noch er­ läutert.

Der bewegliche Kern 17 ist mit dem zylindrischen Teil 12 über die Kupplungsscheibe 20 und einen Sicherungsring 65 so ver­ bunden, daß er entlang der Ritzelwelle 9 gleichmäßig ver­ schiebbar ist. Das wicklungsseitige Gehäuse 2 besteht aus nichtmagnetischem Material, und der bewegliche Kern 17 ist verschiebbar an der Innenfläche des wicklungsseitigen Ge­ häuses 2 angeordnet.

Wenn der elektromagnetischen Wicklung 18 in der so aufge­ bauten elektromagnetischen Schubeinheit Strom zugeführt wird, wird ein Magnetflußweg durch den ortsfesten Kern 16, den ortsfesten Pol 19, den Luftspalt 10 und den beweglichen Kern 17 gebildet, und es wird eine Anziehungskraft induziert, die in einer Richtung wirksam ist, in der die Länge des Spalts zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 verringert wird (nach rechts in der Figur). Da das Brücken­ teil 21 aus Magnetmaterial nahe dem Außenumfang des Oberendes des beweglichen Kerns 17 angeordnet ist, wird in diesem Fall ein Teil des von der Wicklung 18 induzierten Magnetflusses durch das Brückenteil 21, das geringen magnetischen Wider­ stand hat, zum Pol 19 geleitet. Die Verringerung des magneti­ schen Widerstands über das Brückenteil 21 ist äquivalent der Verringerung des Spaltabstands zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17, so daß die elektromagnetische Anziehungskraft gegenüber einer Schubeinheit ohne Brückenteil 21 erhöht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt der Ab­ stand zwischen dem Brückenteil 21 und dem Pol 19 des orts­ festen Kerns 16 auch dann unverändert, wenn der bewegliche Kern 17 durch die Anziehungskraft sich allmählich dem Pol 19 nähert; wenn also das Oberende des Brückenteils 21 nahe dem Oberende des Pols 19 des ortsfesten Kerns 16 angeordnet ist, arbeitet die Schubeinheit 15 ständig unter der maximalen An­ ziehungskraft in Verbindung mit derjenigen des Brückenteils 21 ohne Beeinflussung durch die Verlagerung des beweglichen Kerns 17. Infolgedessen werden Größe und Gewicht der Einzel­ teile, die zur Erzeugung einer vorbestimmten Anziehungskraft notwendig sind, gegenüber der konventionellen Startervor­ richtung verringert, und der Stromverbrauch der Startervor­ richtung wird reduziert.

Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der elektromagnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem ortsfesten Kern 16 und dem beweglichen Kern 17 wirksam ist, wenn der Wicklung 18 auf­ grund des Einschaltens des Startschalters der Maschine Strom zugeführt wird, und der Brückenteilvorspringrate. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, wird mit diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen das gleiche Ergebnis wie mit dem Ausführungs­ beispiel von Fig. 1 erzielt.

Fig. 13 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Teile wie in Fig. 11 gleich bezeichnet sind und die gleichen Funktionen haben. Der Unterschied gegenüber Fig. 11 liegt darin, daß das Brückenteil 21 integral mit dem beweglichen Kern 17 am Außenumfangsende des beweglichen Kerns 17 gebildet ist. Dabei wird das Brückenteil 21 entsprechend der Verlage­ rung des beweglichen Kerns 17 verlagert, so daß bei abnehmen­ der Spaltlänge die magnetische Anziehungskraft abnimmt, und zwar wegen der Überlappung des Oberendabschnitts des Brük­ kenteils mit dem Pol 19 des ortsfesten Kerns 16. Ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird auch hier die Erhöhung der magnetischen Anziehungskraft, wenn sich der bewegliche Kern 17 dem ortsfesten Kern 16 nähert, durch das Brückenteil 21 unterdrückt und wird über das Brückenteil 21 verstärkt, wenn der Spalt groß ist, so daß die mechanische Festigkeit der Bauelemente der Schubeinheit geringer sein kann und gleichzeitig eine ausreichende magnetische Anzie­ hungskraft unterhalten wird, wenn der Spalt groß ist, so daß die Gesamtgröße der Schubeinheit verringert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem der Aufbau des Brückenteils 21 vereinfacht, und eine zusätzliche maschinelle Bearbeitung des Gehäuses 2 entfällt ebenfalls.

Claims (17)

1. Startervorrichtung mit einem Elektromotor, mit einer mit der Welle des Elektromotors mechanisch gekoppelten Ritzel­ welle (9), mit einem Ritzel (14), auf das die Drehbewegung des Elektromotors über die Ritzelwelle (9) übertragbar ist, und mit einem Motorzahnkranz (29) für eine Brennkraftma­ schine, der zum Einrücken mit dem Ritzel (14) angeordnet ist, gekennzeichnet durch
ein zylindrisches Teil (12), das konzentrisch mit der Ritzelwelle (9) angeordnet und in bezug auf sie verschiebbar ist und die Ritzelwelle (9) und das Ritzel (14) mechanisch miteinander verbindet, und
eine elektromagnetische Schubeinheit (15), die an der Außen­ seite der Ritzelwelle (9) konzentrisch damit angeordnet ist und das Ein- und Ausrücken zwischen Ritzel (14) und Motor­ zahnkranz (29) über die Axialbewegung des zylindrischen Teils (12) bestimmt,
wobei die elektromagnetische Schubeinheit (15) aufweist: eine elektromagnetische Wicklung (18), einen ortsfesten Kern (16) für die elektromagnetische Wicklung, einen beweglichen Kern (17), der dem Pol des ortsfesten Kerns an einem ersten Spalt gegenübersteht, wenn der elektromagnetischen Wicklung kein Strom zugeführt ist, wobei der bewegliche Kern (17) mit dem zylindrischen Teil (12) mechanisch gekoppelt ist, um eine Axialverlagerung desselben zu ermöglichen, und der ortsfeste Kern (16) und der bewegliche Kern (17) einen Magnetkreis über den ersten Spalt bilden, wenn der elektromagnetischen Wick­ lung (18) Strom zugeführt wird, und ferner ein mit dem orts­ festen Kern (16) oder dem beweglichen Kern (17) magnetisch gekoppeltes Brückenteil (21), das einen zweiten Spalt, der kürzer als der erste Spalt ist, in bezug auf den beweglichen Kern (17) oder den ortsfesten Kern (16) unterhält, wenn der elektromagnetischen Wicklung (18) kein Strom zugeführt ist, so daß ein Teil des Magnetflusses, der bei Zufuhr von Strom zu der elektromagnetischen Wicklung (18) in dem Magnetkreis induziert wird, durch das Brückenteil (21) umgeleitet wird.

2. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Magnetkreis umgeleitete Magnetfluß beginnt, wenn der bewegliche Kern (17) um eine vorbestimmte Strecke zum ortsfesten Kern (16) hin verlagert ist.

3. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) an der Außenseite der elektromagne­ tischen Wicklung (18) angeordnet ist.

4. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) an der Innenseite der elektromagne­ tischen Wicklung (18) angeordnet ist.

5. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Brückenteils (21) mehr als 1 mm und weniger als 2 mm beträgt.

6. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Brückenteils (21) ca. 1,5 mm beträgt.

7. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Oberendes des Brückenteils (21) so bestimmt ist, daß es in dem ersten Spalt zwischen dem ortsfesten Kern (16) und dem beweglichen Kern (17) liegt.

8. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) aus zwei Abschnitten (21a, 21b) be­ steht, die entlang der Verlagerungsrichtung des beweglichen Kerns (17) verschiedene Permeabilität haben.

9. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) Zylinderform hat.

10. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) aus Magnetmaterial besteht.

11. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Elektromotors auf die Ritzelwelle (9) nach Reduzierung der Drehgeschwindigkeit durch einen Reduziermechanismus (49) übertragen wird.

12. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) mit dem zylindrischen Teil (12) mechanisch gekoppelt ist.

13. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) mit dem ortsfesten Kern (16) oder dem beweglichen Kern (17) mechanisch gekoppelt ist.

14. Startervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rückstellfeder (22), die den beweglichen Kern (17) von dem ortsfesten Kern (16) weg beaufschlagt, wobei die Dicke des Brückenteils (21) und die Vorspringrate des Brückenteils (21) in den ersten Spalt so bestimmt sind, daß die Änderung der Gegenkraft in der Rückstellfeder (22) und die Änderung der magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem ortsfesten Kern (16) und dem beweglichen Kern (17) aufgrund der Änderung des Spaltabstands zwischen ortsfestem und beweglichem Kern wirksam ist, im wesentlichen die gleiche ist.

15. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückenteil (21) das jeweils andere Teil von orts­ festem Kern (16) und beweglichem Kern (17) in Bewegungs­ richtung des beweglichen Kerns (17) ohne Kontakt damit überlappt, wenn sich der bewegliche Kern (17) dem ortsfesten Kern (16) nähert, so daß eine Erhöhung der magnetischen An­ ziehungskraft zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Kern unterdrückt wird.

16. Startervorrichtung mit einem Elektromotor, einer mecha­ nisch mit der Welle des Elektromotors gekoppelten Ritzelwelle (9), einem Ritzel (14), auf das die Drehbewegung des Elektro­ motors über die Ritzelwelle (9) übertragbar ist, und einem Motorzahnkranz (29) für eine Brennkraftmaschine, der zum Ein­ und Ausrücken mit dem Ritzel (14) angeordnet ist, gekennzeichnet durch
ein zylindrisches Teil (12) aus nichtmagnetischem Material, das konzentrisch mit der Ritzelwelle (9) und in bezug auf sie verschiebbar angeordnet ist, wobei das zylindrische Teil (12) die Ritzelwelle (9) und das Ritzel (14) mechanisch verbindet, und
eine elektromagnetische Schubeinheit (15), die an der Außen­ seite der Ritzelwelle (9) konzentrisch damit angeordnet ist und das Ein- und Ausrücken zwischen Ritzel (14) und Motor­ zahnkranz (29) über die Axialbewegung des zylindrischen Teils (12) bestimmt, wobei die elektromagnetische Schubeinheit (15) aufweist: eine elektromagnetische Wicklung (18), einen orts­ festen Kern (16) für diese Wicklung, einen beweglichen Kern (17), der dem Pol (19) des ortsfesten Kerns (16) mit einem ersten Abstand gegenübersteht, wenn der elektromagnetischen Wicklung (18) kein Strom zugeführt ist, wobei der bewegliche Kern (17) mit dem zylindrischen Teil (12) mechanisch gekop­ pelt ist, um eine Axialverlagerung desselben zu ermöglichen.

17. Startervorrichtung mit einem Ritzel (14), einer Ritzel­ welle (9) zum Drehen des Ritzels und einer elektromagneti­ schen Schubeinheit (15) zum Verlagern des Ritzels (14) in ihrer Schubrichtung, wobei das Ritzel (14) und die Schubein­ heit (15) konzentrisch in bezug auf die Ritzelwelle (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß nahe einem Luftspalt in einem Magnetkreis, der aus einem ortsfesten Kern (16) und einem beweglichen Kern (17) in der Schubeinheit (15) besteht, ein magnetisches Umleitungsteil (21) aus Magnetmaterial vorgesehen ist.