DE60010416T2

DE60010416T2 - Verfahren zum progressiven ansteuern eines anlasserkontakts eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE60010416T2
Application number: DE60010416T
Authority: DE
Inventors: Gerard Vilou; Regis Maillet
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: KR100687975B1; EP1108139A1; WO2001002722A1; US6516767B1; EP1108139B1; JP2003503638A; FR2795883A1; JP4854894B2; KR20010072887A; BR0006834A; DE60010416D1; BR0006834B1; FR2795883B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Kraftfahrzeuganlassern, und zwar insbesondere Verfahren und Vorrichtungen für den Antrieb des Kerns des Einrückrelais dieser Anlasser.
Wie in 1 veranschaulicht, umfaßt ein Kraftfahrzeuganlasser herkömmlicherweise ein Einrückrelais 2 sowie einen Elektromotor M, dessen Ausgangswelle ein Ritzel 1 trägt. Das Ritzel 1 ist dazu bestimmt, mit der Zahnung des Anlaßzahnkranzes C des Verbrennungsmotors zusammenzuwirken. Es ist verschiebbar auf der Welle des Elektromotors M zwischen einer Position, in der es bezogen auf den besagten Anlaßzahnkranz freigegeben ist, und einer Position gelagert, in der es sich mit diesem im Eingriff befindet.
Das Einrückrelais 2 erstreckt sich parallel zum Elektromotor oberhalb dieses Motors und umfaßt eine Spule 2a sowie einen Tauchanker 2b.
Es übernimmt die Steuerung der Stromversorgung des Elektromotors M durch die Verschiebung eines beweglichen Kontakts 3 zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition, wobei der besagte Kontakt 3 durch den besagten im Verhältnis zum Elektromotor M axial beweglichen Tauchanker 2b verschoben wird, wenn die Spule 2a aktiviert ist.
Außerdem steuert das Einrückrelais 2 die Verschiebung des Ritzels 1. Sein Tauchanker 2b ist dazu mit dem Ritzel 1 durch mechanische Mittel verbunden, die insgesamt durch die Bezugsnummer 4 bezeichnet werden.
Diese mechanischen Mittel umfassen eine Einrückgabel, die an ihrem oberen Ende mit dem Tauchanker 2b und an ihrem unteren Ende mit einer Einspurvorrichtung, zu der das Ritzel 1 gehört, verbunden ist.
Diese Einspurvorrichtung umfaßt einen Freilauf, der zwischen einer Nabe und dem Ritzel 1 axial eingefügt ist. Die Nabe ist innen mit Schraubennuten versehen, die sich formschlüssig mit äußeren Schraubenzahnungen im Eingriff befinden, die örtlich an der Ausgangswelle des Elektromotors M angebracht sind.
Die Einrückgabel ist zwischen ihren beiden Enden schwenkbar an einem Gehäuse gelagert, das innen die mechanischen Mittel 4 enthält und den Elektromotor M sowie das Einrückrelais 2 trägt. Die Einspurvorrichtung mit ihrem Ritzel 1 wird in einer Schraubbewegung angetrieben, wenn sie durch die Einrückgabel verschoben wird, um mit dem Anlaßzahnkranz in Eingriff zu kommen.
Dies erfolgt durch die Stromversorgung der Spule 2a im Anschluß an eine Betätigung des Zündschlüssels, wodurch der Tauchanker 2b in Bewegung gesetzt werden kann, der dabei in Richtung des am Ende eines Trägers der Spule 2a angebrachten ortsfesten Kerns gezogen wird. Dieser Träger hat im Querschnitt eine U-Form, um die Spule 2a aufzunehmen, so daß er einen Boden umfaßt, der ein Lager 2C bildet. Der Tauchanker 2b ist daher dazu bestimmt, sich zwischen einer Ruheposition und einer Kontaktgabeposition zu bewegen, in der er sich am ortsfesten Kern in Anlage befindet, wobei sich diese Schließposition des Magnetkreises nach dem Schließen des beweglichen Kontakts 3 und somit auch des elektrischen Stromkreises einstellt.
Die mechanischen Mittel umfassen außerdem eine Rückstellfeder, die um den Tauchanker 2b herum gelagert ist, um diesen in die Ruheposition zurückzustellen, eine Trennfeder, die mit dem beweglichen Kontakt 3 verbunden ist, um diesen in die Öffnungsposition zurückzustellen, und eine als Zahn-gegen-Zahn-Feder bezeichnete Feder 5, die im Innern des Tauchankers 2b aufgenommen ist und sich mit einem ersten Stift im Eingriff befindet, der durch eine Achse mit dem oberen Ende der Einrückgabel verbunden ist, um deren Verbindung mit dem Tauchanker 2b herbeizuführen. Diese Feder 5 besitzt eine größere Steifigkeit als die Rückstellfeder.
Die Einrückgabel ist daher an ihrem oberen Ende zwischen dem Tauchanker 2b und der Achse eingefügt. Der im Innern eines Sacklochs des Tauchankers 2b gelagerte erste Stift ist dazu bestimmt, nach einem bestimmten Verstellweg mit einem zweiten Stift in Eingriff zu kommen, der fest mit dem beweglichen Kontakt 3 verbunden und im Innern des ortsfesten Kerns verschiebbar gelagert ist. In der Schließposition wirkt der Kontakt 3 mit einem ortsfesten Kontakt in Form von Kontaktstiften zusammen, die mit der Plusklemme der Batterie bzw. mit dem Elektromotor M verbunden sind, wodurch die Stromversorgung des Elektromotors ermöglicht wird.
Die Kontaktstifte sind fest mit der aus Isoliermaterial ausgeführten Verschlußkappe des Einrückrelais verbunden.
Alle diese Elemente sind in 1 dargestellt und der Einfachheit halber nicht durch Bezugsnummern bezeichnet worden.
Das Ritzel 1 kann daher mit dem Zahnkranz C in Eingriff kommen, das heißt in die Einspurposition am Zahnrad C gelangen, bevor der bewegliche Kontakt geschlossen wird.
Zumeist kommt das Ritzel 1 axial mit Zähnen des Zahnkranzes C in Anschlagkontakt, bevor es an diesem einspurt.
Die mechanischen Mittel 4 umfassen daher insbesondere eine Feder 5, die mechanisch zwischen dem Tauchanker 2b und dem Ritzel 1 eingefügt ist und die es dem Tauchanker 2b ermöglicht, seinen Verstellweg fortzusetzen, um vor seinem Kontakt mit dem ortsfesten Kern die Verbringung des beweglichen Kontakts in die Schließposition sicherzustellen, auch wenn das Ritzel 1 im Anschlag an den Zähnen des Zahnkranzes des Verbrennungsmotors in einer Position blockiert ist, in der es sich nicht mit diesem Zahnkranz im Eingriff befindet.
Unter Berücksichtigung der Schnelligkeit der Bewegung des beweglichen Kerns 2b und der Elastizität der mechanischen Verbindungsmittel 4, die insbesondere durch das Vorhandensein der Feder 5 bedingt ist, können jedoch erhebliche Phasenverschiebungen zwischen dem Schließen des Kontakts 3 und der Verschiebung des Ritzels 1 vorkommen. Insbesondere bei niedriger Temperatur ist eine Drehung des Elektromotors M und daher des Ritzels 1 festzustellen, bevor letzteres Zeit genug hatte, am Zahnkranz einzuspuren. Insoweit der Elektromotor M unter voller Spannung gespeist wird, erhöht sich die Drehzahl des Ritzels 1 sehr schnell, wodurch das Eingreifen des Ritzels am Zahnkranz verhindert wird. Dies hat wiederum eine rasche Zerstörung des Zahnkranzes und des Ritzels zur Folge.
In der FR-A-2 679 717 ist vorgeschlagen worden, diesen Nachteil durch die Stromversorgung des Einrückrelais mit einem variablen Impulsstrom zu beseitigen.
Unter Bezugnahme auf 2 steuert bei einer derartigen Anordnung eine Spule B sowohl ein Einrückrelais K als auch die Vorwärtsbewegung eines nicht dargestellten Ritzels. Die Spule wird über einen Transistor T im Impulsmodus mit Pulsweitenmodulation oder "Pulse Width Modulation" (PWM) auf englisch gespeist, wobei der Transistor durch einen Mikrocontroller 10 angesteuert wird.
Das Taktverhältnis der Impulse wird fortschreitend erhöht, um einen Effektivstrom in der Spule zu erzielen, der sich allmählich erhöht. Auf diese Weise wird angestrebt, daß der bewegliche Kern anfängt, sich mit einer minimalen magnetischen Anziehungskraft und daher mit einer kleinstmöglichen Beschleunigung zu verschieben, um eine Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kerns und der des vorstehend beschriebenen Ritzels zu vermeiden.
Dieses Verfahren bezweckt außerdem eine Verringerung der Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels am Zahnkranz, um dessen stirnseitigen Verschleiß einzuschränken.
Es schafft aber nicht die Möglichkeit, eine abrupte Verschiebung des Kerns aus seiner Ruheposition in seine Aktivierungsposition zu verhindern.
Um diese Auftreffgeschwindigkeit noch weiter zu verringern, ist in der US-A-4 418 289 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verfahren zur Stromversorgung einer Spule zum Antrieb eines beweglichen Kerns eines Einrückrelais eines elektrischen Kraftfahrzeuganlassers vorgeschlagen worden, bei dem der Effektivstrom in der Spule im Laufe der Verschiebung des Kerns zu seiner Kontaktgabeposition verändert wird und bei dem im Laufe dieser Verschiebung:

– eine erste Antriebsphase mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern in Bewegung zu setzen, und anschließend
– eine zweite Antriebsphase mit niedrigerem Effektivstrom zur Anwendung kommen.

Außerdem schlägt diese Druckschrift eine Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung einer Spule zum Antrieb eines beweglichen Kerns eines Einrückrelais eines Kraftfahrzeuganlassers vor, die vorgesehen ist, um den Effektivstrom in der Spule im Laufe der Verschiebung des Kerns zu seiner Kontaktgabeposition zu verändern, wobei sie vorgesehen ist, um im Laufe dieser Verschiebung:

– eine erste Antriebsphase mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern in Bewegung zu versetzen, und anschließend
– eine zweite Antriebsphase mit niedrigerem Effektivstrom zur Anwendung zu bringen.

Dabei ist praktisch in der zweiten Phase vorgesehen, den Elektromotor zu speisen, um ihn mit reduzierter Drehzahl laufen zu lassen, was aufgrund einer zusätzlichen Scheibe, zusätzlicher Kontakte und eines zusätzlichen Widerstands erfolgt, die in das Einrückrelais integriert sind. Diese zweite Phase endet beim Schließen des beweglichen Kontakts, der daraufhin mit dem ortsfesten Kontakt zusammenwirkt, um den Elektromotor mit voller Leistung zu speisen.
Diese Lösung führt nicht zu völlig zufriedenstellenden Ergebnissen, da sie die Ausführung des Einrückrelais aufwendiger gestaltet.
Darüber hinaus ist sie nicht völlig zuverlässig, da beispielsweise die Einspurvorrichtung und somit auch das Ritzel blockiert sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile in einfacher und wirtschaftlicher Weise zu beseitigen.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase, wenn sich der bewegliche Kontakt nicht in der Kontaktgabeposition befindet, nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit eine kontinuierliche Steigerung der effektiven Stromstärke zur Anwendung gebracht wird.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit eine kontinuierliche Steigerung der effektiven Stromstärke zur Anwendung gebracht wird.
Dank der Erfindung erhält das Einrückrelais eine einfache Form, wobei eine abrupte Verschiebung des Kerns aus seiner Ruheposition zu seiner Aktivierungsposition vermieden wird.
Denn die effektive Stromstärke ist im ersten Zeitintervall der zweiten Phase niedriger als die effektive Ausgangsstromstärke der Lösung der FR-A-2 679 717 , da sich der Kern bereits abgelöst hat. Dadurch verringert sich die Geräuschentwicklung, und die Lösung gestaltet sich sicher.
Nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit ermöglicht die fortschreitende Steigerung der effektiven Stromstärke einerseits ein fortschreitendes Zusammendrücken der Zahn-gegen-Zahn-Feder 5 und andererseits das Schließen des Einrückrelais, um den Elektromotor in dem nicht vorgesehenen Fall zu speisen, in dem das Einrückrelais zuvor nicht geschlossen werden konnte.
In dem nicht vorgesehenen Fall, in dem anormal hohe Reibungskräfte im Einrückrelais auftreten, wird daher in den mechanischen Mitteln oder an der Welle des Elektromotors nach Ablauf einer vorbestimmten oder bestimmten Zeit das Schließen des Einrückrelais sichergestellt.
Derartige Fälle können im Anschluß an besondere klimatische Bedingungen oder nach Blockierungen auftreten, insbesondere wenn das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum stillgelegt worden ist. Staub und Verschmutzungen können sich an der Einrückgabel oder an der Welle des Elektromotors ablagern und dadurch die Verschiebung des Ritzels beeinträchtigen.
Dank der Erfindung können die Einspurvorrichtung und ihr Kitzel dennoch bewegt werden.
Darüber hinaus wird das Kitzel mit dem Anlaßzahnkranz entweder vor der Steigerung der Stromstärke oder nach der Steigerung der Stromstärke und vor dem Schließen des beweglichen Kontakts in Anschlagkontakt gebracht, so daß der Elektromotor in dieser Anschlagkontaktposition ausgehend von einer Nulldrehzahl gestartet wird, wodurch das Einspuren des Ritzels am Zahnkranz begünstigt wird, während sich die Verschleißerscheinungen somit gleichzeitig verringern.
Die erfindungsgemäße Lösung ist daher zuverlässig, wobei sie eine Verlängerung der Lebensdauer des Anlassers vor allem dank einer Verringerung der Verschleißerscheinungen ermöglicht.
Außerdem verringern sich der Energieverbrauch und die Geräuschentwicklung. Die Lösung ist wirtschaftlich, da das Einrückrelais nur eine einzige Spule aufweisen kann.
Dank der Erfindung können bei der ersten Phase Messungen vorgenommen werden. Während dieser ersten Phase kann sich der Kern mit einem geringeren Verstellweg ablösen, wobei die Stromstärke während des ersten Zeitintervalls dieser ersten Phase nahe der erforderlichen Stromstärke für das Ablösen des Kerns liegt und mit einer kürzeren Zeit stattfindet.
Wenn in der Folge Probleme auftreten, wie beispielsweise Nichtablösung des Kerns oder Nichtschließen des Einrückrelais, werden diese Probleme dank der kontinuierlichen Steigerung der effektiven Stromstärke gemäß der Erfindung gelöst.
Die begrenzte Ablösung des Kerns ermöglicht zudem eine Verringerung der Stöße und der abrupten Verschiebungen sowie eine Senkung des Energieverbrauchs.
Dank der Erfindung hat die Spule eine doppelte Funktion, da sie es nach einem dritten Zeitintervall der zweiten Phase, bei dem die Stromstärke des Effektivstroms erhöht wird, nach dem Anlaufen des Elektromotors ermöglicht, den beweglichen Kontakt während einer dritten Phase geschlossen zu halten.
Es ist zu beachten, daß der Elektromotor erst läuft, nachdem das Ritzel am Zahnkranz zum Anschlag gekommen ist, so daß das Ritzel leichter am Zahnkranz einspuren kann, wobei sich die Verschleißerscheinungen entsprechend verringern.
Dank der Erfindung kann man sich in der ersten Phase an der Grenze der Ablösung des Kerns bewegen, so daß dessen Bewegung noch weniger abrupt abläuft.
Die Zeit wird in Abhängigkeit von anormalen Werten bestimmt, die im Falle des Nichtschließens des beweglichen Kontakts auftreten.
Die Zeit wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Batteriespannung oder von der Temperatur der Spule bestimmt.
Die Zeit wird einfach vorbestimmt, damit die kontinuierliche Steigerung der Stromstärke nur im Bedarfsfall stattfindet, das heißt, damit diese Zeit möglichst kurz ausfällt und die meisten normalen Betriebsfälle einschließt.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen im einzelnen:
1 einen Kraftfahrzeuganlasser nach dem Stand der Technik;
2 eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung eines Anlassereinrückrelais nach dem Stand der Technik;
3 ein Diagramm zur Darstellung des Verlaufs eines Taktverhältnisses der Speisespannung einer Einrückrelaisspule gemäß der Erfindung;
4 eine Teilansicht entsprechend 3 zu einem anderen Ausführungsbeispiel.
Wie in 1 veranschaulicht, ist ein Tauchanker 2b im Lager 2C in einer verschiebbaren Lagerung angeordnet, die durch das Vorhandensein eines Schmiermittels mit einer Dichtungs- und Bremsfunktion beeinflußt wird. Bei dem Tauchanker 2b handelt es sich deshalb um einen beweglichen Kern.
Der Tauchanker weist in seiner Ruheposition eine Adhäsionskraft am Lager Fa auf, die seiner Ingangsetzung entgegenwirkt. Wenn der Tauchanker in Bewegung gesetzt wird, verschwindet diese Kraft Fa zugunsten einer Reibkraft Ff, die deutlich kleinere als Fa ausfällt (in einer Größenordnung von 20 bis 40% kleiner).
Durch das Vorhandensein des Schmiermittels werden diese Kräfte nicht ausgeschaltet. Im Gegenteil: Durch eine Gummierwirkung des Schmiermittels verstärkt dieses noch den Umstand, daß die Adhäsionskraft Fa die Reibkraft Ff übersteigt. Der bewegliche Kern 2b bleibt im Ruhezustand, solange die Spule 2a keine Antriebsanziehungskraft Fm ausübt, die größer als Fa ist.
Während der Ingangsetzung des Tauchankers 2b wird die effektive Stromstärke in der Spule 2a fortschreitend erhöht. Die Haltekräfte des Tauchankers verringern sich abrupt (von Fa zu Ff) bei der Ingangsetzung des Tauchankers, während die Anziehungskraft Fm bereits zu Beginn der Bewegung des Tauchankers einen hohen Wert erreicht. Dieser Unterschied zwischen Fm und Ff führt daher zum Zeitpunkt der Freigabe des Tauchankers zu einer abrupten Beschleunigung des beweglichen Kerns, so daß die fortschreitende Stromversorgung folglich nicht die gewünschten Wirkungen hervorbringt.
Hier wird nun eine Vorrichtung zur Stromversorgung der Spule 2a verwendet, deren Schaltungsanordnung ähnlich wie die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung gestaltet ist und bei der ebenfalls eine Stromversorgung der Spule 2a mit einer Rechteckspannung vom Typ PWM zur Anwendung kommt.
Es wird jedoch das Taktverhältnis im Laufe der Verschiebung des Tauchankers entsprechend dem in 3 dargestellten Verlauf verändert, was nach Ablauf einer vorbestimmten oder bestimmten Zeit erfolgt.
In diesem Diagramm sind in der Abszisse die aufeinanderfolgenden Augenblicke im Laufe der Verschiebung des Tauchankers von seiner anfänglichen Ruheposition (Zeitpunkt T₀) bis zu einer Endposition ("Einzugszeitraum des Tauchankers") angegeben, in der er sich im Anschlag an dem ortsfesten Kern befindet und in der er den Kontakt herstellt, während der bewegliche Kern 3 dann geschlossen ist.
Der Einzugszeitraum des Tauchankers untergliedert sich in zwei Hauptphasen, wobei die zweite Hauptphase wiederum in drei Unterphasen unterteilt ist. Diese zwei Hauptphasen sollen nun beschrieben werden.
Während der ersten Phase, die vom Zeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitpunkt t₁ dauert, kommt ein Taktverhältnis R1 zur Anwendung, das nahe oder gleich 100% ausfällt (wobei das Taktverhältnis dem Verhältnis zwischen der Durchschaltdauer des Transistors T₁ und der Gesamtdauer eines Takts entspricht). Während dieser Phase fließt eine hohe effektive Stromstärke durch die Spule 2a, während der Tauchanker 2b einer ausreichend hohen Anziehungskraft Fm ausgesetzt ist, um ihn von seiner Ruheposition abzulösen und ihn in Bewegung zu setzen. Diese Phase ist kurz, in einer Größenordnung von 2 bis 10 ms, damit eine hohe Anziehungskraft auf den Tauchanker nur zu dem Zweck bewirkt wird, um ihn abzulösen.
Die zweite Phase findet zwischen dem Zeitpunkt t₁ und einem Zeitpunkt t₃ statt. In einem ersten Zeitintervall dieser zweiten Phase steuert der Transistor T₁ das Einrückrelais nach einem Taktverhältnis mit einem Wert R2 in etwa gleich 50%, so daß der Effektivstrom in der Spule im Vergleich zu dem während der ersten Phase erzielten Effektivstrom deutlich reduziert und gerade ausreichend ist, um die restlichen Reibungskräfte Ff nach dem Ablösen des Tauchankers 2b zu überwinden. Während dieses Zeitintervalls, das etwa 30 bis 60 ms dauert, setzt der Tauchanker 2b daher seine Verschiebung bis zum Schließen des Einrückrelais ohne abrupte Bewegung und ohne zu hohe Geschwindigkeit fort. Während dieses ersten Zeitintervalls der zweiten Phase ergibt sich im allgemeinen Fall axial ein Anschlagkontakt zwischen dem Ritzel 1 und dem Anlaßzahnkranz zwischen den Zeitpunkten t1 und t2.
Im einzelnen ist der Mikrocontroller 10 durch einen seiner Eingänge mit einem Temperaturfühler verbunden, der im Innern des Einrückrelais 2a in der Nähe der Spule 2b angebracht ist, wobei er außerdem durch einen zweiten Eingang mit den Speiseklemmen des Anlassers verbunden ist.
Der Mikrocontroller 10 entnimmt an seinen beiden Eingängen Signale, die für die Temperatur des Einrückrelais und somit der Spule 2a und für die Speisespannung U am Eingang des Anlassers repräsentativ sind.
Die Speisespannung des Anlassers ist in Abhängigkeit vom Ladezustand der Fahrzeugbatterie und von der Temperatur veränderlich. Die Temperatur der Spule 2a beeinflußt direkt ihren Widerstand. Der bei einem gegebenen Taktverhältnis erzielte mittlere Strom ist direkt von der an den Klemmen des Anlassers – und daher an den Klemmen der Batterie – und vom Widerstand der Spule 2a abhängig.
Der Mikrocontroller 10 enthält einen Speicher, in dem eine Zahlentabelle abgelegt ist, die bei einer gewünschten effektiven Stromstärke eine Entsprechung des anzuwendenden Taktverhältnisses R2 in Abhängigkeit von der Speisespannung des Anlassers und von der Temperatur der Spule herstellt. R2 liegt praktisch in einer Größenordnung von 0,4 bis 0,6 bei einer Temperatur von 20°.
Die effektive Stromstärke ist in diesem ersten Zeitintervall in etwa konstant.
Der Mikrocontroller 10 wendet somit automatisch ein Taktverhältnis R2 in Abhängigkeit von der Speisespannung an den Klemmen des Anlassers und vom Widerstand der Spule an (der seinerseits von der Temperatur abhängig ist). Die Messungen der Spannung U und der Temperatur T erfolgen vorteilhafterweise vor der Ausführung der vorstehend beschriebenen ersten Phase zum Zeitpunkt der Aktivierung des Anlassers.
In einem zweiten Zeitintervall der zweiten Phase, die zwischen dem Zeitpunkt t₂ und t₃ stattfindet, und erfindungsgemäß nach einer vorbestimmten oder als Variante einer bestimmten Zeit bringt der Mikrocontroller 10 eine kontinuierliche und progressive Erhöhung des Taktverhältnisses zur Anwendung, die vom Verhältnis R2 zum Verhältnis R1 oder als Variante zu einem Verhältnis größer als R1 führt. Dieses Zeitintervall weist eine Dauer von etwa 20 bis 50 ms auf und ermöglicht es, über die fortschreitende Steigerung der effektiven Stromstärke das Schließen des Einrückrelais in dem unvorhergesehenen Fall sicherzustellen, in dem das Einrückrelais zwischen t1 und t2 nicht geschlossen werden konnte. Ein solcher nicht vorgesehener Fall kann sich insbesondere dann einstellen, wenn anormal hohe Reibungskräfte im Einrückrelais, in den mechanischen Mitteln 4 und an der Welle des Motors M auftreten. Diese anormalen Kräfte sind beispielsweise durch klimatische Umstände, Ausdehnung, Festfressen, das Vorhandensein von Verunreinigungen, Verschmutzungen und aller sonstigen Fremdkörper insbesondere im Bereich der Keilnuten der Welle des Elektromotors und der Gelenke der Einrückgabel bedingt.
Während dieses zweiten Zeitintervalls wird die Zahn-gegen-Zahn-Feder 5 zusammengedrückt, um es dem Tauchanker 2b zu ermöglichen, den beweglichen Kontakt 3 zu betätigen, um den Elektromotor zu speisen und eine Drehung seiner Welle herbeizuführen, um dadurch das Eingreifen des Ritzels am Zahnkranz und somit das Einspuren des Ritzels am Zahnkranz sicherzustellen.
In dem Fall, in dem der bewegliche Kontakt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 mit Einspuren des Ritzels am Zahnkranz 3 geschlossen wird, findet natürlich keine kontinuierliche Steigerung der Stromstärke statt, da das Einspuren vor einer nach Maßgabe der jeweiligen Anwendungen bestimmten Zeit erfolgt. In 90% der Fälle wird der bewegliche Kontakt vor dieser möglichst kurz vorbestimmten Zeit geschlossen, um die normalen Betriebsvorgänge einzuschließen.
Als Variante wird diese Zeit beispielsweise in Abhängigkeit von der Batteriespannung oder von der Temperatur der Spule 2a bestimmt, wobei diese Größen durch das Nichtschließen des beweglichen Kontakts beeinflußt werden, das anormale Werte zur Folge hat.
In allen Fällen wird in einem zusätzlichen Zeitintervall, das in 3 zwischen dem Zeitpunkt t3 und einem Zeitpunkt t4 abläuft, das Taktverhältnis etwa 5 bis 30 ms lang auf R1 oder einem Wert größer als R1 gehalten. Diese Phase mit hohem Taktverhältnis beginnt beim Schließen des beweglichen Kontakts 3 und hält den Tauchanker 2b in seiner Kontaktgabeposition (beweglicher Kontakt 3 geschlossen) mit einer hohen Anziehungskraft, die Sprünge des beweglichen Kerns gegen einen Anschlag vermeidet, der üblicherweise durch einen anderen Kern, diesmal einen ortsfesten Kern, gebildet wird. Dieses dritte Zeitintervall t3, t4 dauert ausreichend lange, um die Stromspitzen zu absorbieren, die auf das Anlassen des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor M zurückzuführen sind, der nach einem Merkmal der Erfindung nicht angesteuert wird.
Nach einem Merkmal findet die Erhöhung des Taktverhältnisses daher erst nach dem Anschlagkontakt des Zahnkranzes mit dem Ritzel statt.
Nach dem dritten Zeitintervall kommt in einer dritten Phase ein Taktverhältnis R3 an den Klemmen des Widerstands der Spule 2a zur Anwendung, um den beweglichen Kontakt in der Schließposition zu halten.
Der Effektivstrom ist in dieser dritten Phase niedriger als in den beiden anderen Phasen.
Wie verständlich geworden sein dürfte und wie aus der Beschreibung hervorgeht, ist nur eine einzige Spule 2a erforderlich, und der Mikrocontroller kann auf einem Träger, etwa einer Karte, im Anlasser montiert sein, wobei er im einzelnen in der Nähe der Spule 2a in dem Zwischenraum zwischen dem beweglichen Kontakt 3 und der (in 1 nicht durch eine Bezugsnummer bezeichneten) Verschlußkappe, welche die ortsfesten Kontakte trägt, angebracht sein kann.
Dank der Erfindung und der Pulsweitenmodulation während der ersten Phase, genauer gesagt zu Beginn dieser Phase, kann eine Messung des Stroms und folglich der Batteriespannung durchgeführt werden, wobei davon auszugehen ist, daß, wie vorstehend erwähnt, der bei einem gegebenen Taktverhältnis erzielte mittlere Strom direkt von der an den Batterieklemmen verfügbaren Spannung abhängig ist.
Anhand der im Mikrocontroller 10 gespeicherten Zahlentabelle wird nach Beginn des ersten Zeitintervalls der ersten Phase das gewünschte Taktverhältnis zur Anwendung gebracht.
So untergliedert sich in 4 die erste Phase in zwei Zeitintervalle t0–t' und t'–t'1.
Im ersten Zeitintervall liegt das Taktverhältnis R'1 bei 100%. Im zweiten Zeitintervall ist das Taktverhältnis kleiner als das Taktverhältnis R2.
In 4 ist das Taktverhältnis im zweiten Zeitintervall der ersten Phase vorteilhafterweise gleich null, um eine bessere Präzision der Messung herbeizuführen. Der Effektivstrom während des ersten Zeitintervalls der ersten Phase ist praktisch weniger hoch als der Effektivstrom von 3, wobei er nahe bei diesem liegt. Dieser Effektivstrom ist daher höher als derjenige der zweiten Phase mit dem Taktverhältnis R2.
Die Dauer t' des ersten Zeitintervalls ist kleiner als die Dauer t1.
Die Dauer t'–t'1 des zweiten Zeitintervalls ist größer als die Dauer t' des ersten Zeitintervalls. Diese Dauer beträgt hier mehr als das Doppelte der Dauer des ersten Zeitintervalls und ermöglicht die Durchführung einer korrekten Messung vor Beginn der zweiten Phase.
Bei einer Zeit von t1 gleich 4 ms beträgt zum Beispiel die Zeit t'3 ms, während die Zeit des zweiten Zeitintervalls t'1–t' bei 7 ms liegt.
Der Strom am Ende der Phase 1 ist um etwa 3A kleiner als der Strom von 3.
In 4 beträgt die Verschiebung des Kerns in Phase 1 weniger als die Hälfte der Verschiebung von 1.
Beim Taktverhältnis R' befindet man sich in der Nähe der Ablösungsgrenze des Kerns. In 4 sind natürlich der Einfachheit halber die anderen Zeitintervalle der zweiten und dritten Phase nicht dargestellt worden.
Die Vorrichtung und das Verfahren, die hier vorgeschlagen werden, ermöglichen daher eine Optimierung der Progressivität der Bewegung des beweglichen Kerns 2b und des Ritzels 1. Dadurch ergibt sich eine Verlängerung der Lebensdauer des Ritzels 1 und des Anlaßzahnkranzes sowie eine deutliche Verringerung der durch das Auftreffen des Ritzels am Zahnkranz bedingten Geräuschentwicklung.
Auch wenn sich der Kern während der beiden ersten Phasen nicht ablöst, kann sein Ablösen herbeigeführt werden. Der Elektromotor wird nicht stromgesteuert.
Die Lösung ist einfach, zuverlässig und wirtschaftlich.
In 3 kann natürlich die Stromstärke des Effektivstroms in der ersten Phase verringert werden. Alles ist von der jeweils gewünschten Verschiebung des Tauchankers abhängig. Im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik sind eine größtmögliche Annäherung an die Ablösungsgrenze des Kerns und eine bessere Kontrolle seiner Verschiebung möglich, indem insbesondere die Dauer der ersten Phase entsprechend beeinflußt wird. Nach dem bisherigen Stand der Technik besteht die Notwendigkeit, einen größeren Sicherheitskoeffizienten vorzusehen, um sicherzustellen, daß sich der Kern ablöst.
Dank der Erfindung erfolgt die Ablösung des Kerns weniger abrupt und besser kontrolliert, wobei das erste Zeitintervall der zweiten Phase mit einer in etwa konstanten effektiven Stromstärke stattfindet.
Wie verständlich geworden sein dürfte, kann durch Anordnung des Mikrocontrollers 10 auf einer Karte wie vorstehend beschrieben in der Nähe der Spule 2a deren Temperatur gemessen werden, indem auf der Karte ein mit dem Mikrocontroller verbundener Widerstand angebracht wird, der in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist, beispielsweise mit einem positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten.
[Text zu den Figuren]

2 Clé de contact: Zündschlüssel Circuit de commande du contacteur: Steuerstromkreis des Einrückrelais
3 + 4 Rapport cyclique: Taktverhältnis Temps: Zeit

Claims

Verfahren zur Stromversorgung einer Spule (B) zum Antrieb eines beweglichen Kerns (2b) eines Einrückrelais (2) eines elektrischen Kraftfahrzeuganlassers mit einem Elektromotor (M), wobei der Effektivstrom in der Spule (B) im Laufe der Verschiebung des Kerns (2b) zu seiner Kontaktgabeposition verändert wird, um einen beweglichen Kontakt (3) zu schließen und den Elektromotor (M) zu speisen, wobei im Laufe dieser Verschiebung – eine erste Antriebsphase (t₀, t₁) mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern (2b) in Bewegung zu setzen, und anschließend – eine zweite Antriebsphase (t₁, t₂, t₃) mit niedrigerem Effektivstrom zur Anwendung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit eine kontinuierliche Steigerung der effektiven Stromstärke zur Anwendung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Effektivstrom während der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) in einer Größenordnung vom 0,4 bis 0,6 fachen des während der ersten Phase (t₀, t₁) angelegten Effektivstroms liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Phase ein erstes Zeitintervall mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern (2b) in Bewegung zu setzen, und ein zweites Zeitintervall mit einem niedrigeren Effektivstrom als das zweite Zeitintervall, bzw. gleich null, umfaßt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phase (t3, t4) mit hoher Stromstärke nach dem Schließen des beweglichen Kontakts (3) zur Anwendung gebracht wird.
Vorrichtung zur Steuerung der Stromversorgung einer Spule (B) zum Antrieb eines beweglichen Kerns (2b) eines Einrückrelais (2) eines Kraftfahrzeuganlassers, die vorgesehen ist, um den Effektivstrom in der Spule (B) im Laufe der Bewegung des Kerns (2b) zu seiner Kontaktgabeposition zu verändern, um einen beweglichen Kontakt (3) des Einrückrelais (2) zu schließen und den Elektromotor zu speisen, wobei vorgesehen ist, im Laufe dieser Verschiebung: – eine erste Antriebsphase (t₀, t₁) mit einem ausreichend hohen Effektivstrom, um den Kern (2b) in Bewegung zu setzen, und anschließend – eine zweite Antriebsphase (t₁, t₂, t₃) mit niedrigerem Effektivstrom zur Anwendung zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase vorgesehen ist, nach einer bestimmten oder vorbestimmten Zeit eine kontinuierliche Steigerung der effektiven Stromstärke zur Anwendung zu bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel, um eine Speisespannung des Anlassers zu messen, und Mittel umfaßt, um in Abhängigkeit von dieser Spannung den Effektivstrompegel während der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) anzupassen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel umfaßt, um einen Widerstand der Spule (B) zu messen und in Abhängigkeit von diesem Widerstand den Effektivstrom während der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel, um die Temperatur zu messen, und Mittel umfaßt, um in Abhängigkeit von dieser Temperatur den Effektivstrom während der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie vorgesehen ist, um an die Spule (B) eine Rechteckspannung zu liefern, deren Taktverhältnis (R₁, R₂) in der ersten (t₀, t₁) und in der zweiten Phase (t₁, t₂, t₃) verschieden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (10) umfaßt, um das Taktverhältnis (R2) der Stromversorgung der Spule (B) in Abhängigkeit von dem oder den durch das oder die Meßmittel gelieferten Ergebnissen abzuleiten.