EP1315903A1 - Startvorrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Startvorrichtung für brennkraftmaschinen

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EP1315903A1
EP1315903A1 EP01960110A EP01960110A EP1315903A1 EP 1315903 A1 EP1315903 A1 EP 1315903A1 EP 01960110 A EP01960110 A EP 01960110A EP 01960110 A EP01960110 A EP 01960110A EP 1315903 A1 EP1315903 A1 EP 1315903A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
pull
starter motor
engagement
relay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01960110A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1315903B1 (de
Inventor
Karl-Otto Schmidt
Hartmut Wanner
Uwe Daurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1315903A1 publication Critical patent/EP1315903A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1315903B1 publication Critical patent/EP1315903B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
    • F02N15/067—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement the starter comprising an electro-magnetically actuated lever

Definitions

  • the invention relates to a starting device for starting internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Engagement relay with an engagement and holding winding to a ring gear of the internal combustion engine and engaged there.
  • the electrical starter motor is then energized via a switch contact of the engagement relay.
  • the relay armature of the engagement relay is moved axially and the armature movement is transmitted to a freewheel gear, which carries the pinion at the front, via an engagement lever and an engagement spring.
  • the circuit of the starter motor is also closed via the switch contact of the engagement relay and thus the
  • the aim of the present solution is to prevent the switching contacts from bouncing or fluttering as reliably as possible by changing the engagement dynamics of the engagement relay and to improve the switching reliability, especially at high temperatures and high lead resistance.
  • the star device according to the invention with the features mentioned in the characterizing part of claim 1 has the advantage over the prior art that when the starter motor is switched on by closing the switching contacts of the engagement relay, the pull-in winding is therefore switched off not at the same time but with a time delay and thus in the event of a tooth opening. Tooth position of the engagement pinion on the ring gear reliably prevents the relay armature from fluttering due to the tensioned engagement spring. Due to the delayed shutdown of the
  • Infeed winding gives the starter motor enough time to rotate the starter pinion into the next tooth space on the ring gear and to engage it there.
  • the engagement spring is again largely relaxed, so that the force of the holding winding is sufficient to hold the starter pinion in the engagement position while the internal combustion engine is turning on.
  • Another advantage is that, due to the fact that the pull-in winding has a longer period of involvement in the engagement process, the limit temperature for the starting device can be increased, since the tendency to bounce or flutter at the starter relay is significantly reduced during so-called hot starts of the internal combustion engine.
  • the delayed switch-off of the pull-in winding according to the invention may reduce the current requirement of the relay windings, which in particular enables a simpler design of the relay control line and the switching elements in the control line.
  • the modification of the starter device according to the invention thus not only significantly reduces the tendency to bounce, flutter or vibrate the relay contacts in the main circuit of the starter device due to the temporarily higher magnetic force when the switch contact closes, but at the same time also reduces the risk of meshing at high temperatures or high lead resistance improved in the control circuit of the engagement relay 19.
  • the timing element is designed in the simplest form in the form of an RC element, preferably in the form of a series RC element, the resistance-capacitor connection being connected to the control connection of the control switching element switching the pull-in winding.
  • the series RC element is connected in the simplest way with its resistance to a connection between the starter motor and the switching contact of the engagement relay and with its capacitor to a ground connection. Since the starting dynamics of the engagement relay are reduced with increasing temperatures, this can be compensated in an advantageous manner in that the time delay for switching off the pull-in winding is increased with increasing temperatures, in that the resistance of the RC element is a PTC resistor.
  • a solution is particularly simple in which the switching path of the control switching element between the end of the pull-in winding facing away from the control line and one
  • the control element is a transistor, preferably a field effect transistor.
  • the control switching element and timing element are advantageously to be accommodated in the engagement relay as a potted circuit module.
  • Conventional starting devices can thus be converted to the embodiment according to the invention in a relatively simple manner by replacing the engagement relay.
  • the circuit module has two connections for the switching path of the control switching element, which are connected between a magnetic core of the engagement relay which is at ground potential and the end of the pull-in winding.
  • the resistance of the timing element is expediently connected to the terminal of the engagement relay via a third connection of the circuit module
  • FIG. 1 shows the mechanical structure of a starting device with a push-in relay and starter motor
  • FIG. 2 shows the circuit structure of the starting device with the solution according to the invention
  • FIG. 3 shows a diagram with the magnetic flux on the engagement relay, a) in the solution according to the invention, b) in a conventional solution during a starting process and
  • FIG. 4 shows a circuit module for installation in the engagement relay. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows schematically the mechanical structure of the starting device 10 according to the invention in the form of a push-screw drive starter for internal combustion engines.
  • the starting device 10 has a starter motor 11, the output shaft 12 of which has a steep thread 13 which interacts with a corresponding nut thread in a driving shaft 14.
  • the output shaft 12 is driven by the starter motor 11 via an interposed planetary gear, not shown.
  • the driver shaft 14 is fixedly connected to the outer ring of a freewheel 15, the inner ring of which carries a starter pinion 16 at the front. Starter pinion 16 and freewheel 15 are on the
  • Output shaft 12 is axially displaceable up to a stop 17.
  • the starter pinion 16 is engaged in a ring gear 18 of the internal combustion engine.
  • the axial displacement takes place with the aid of an engagement relay 19, the relay armature, not shown, via a bell crank 20 and a
  • Track spring 21 engages the freewheel 15.
  • FIG. 2 shows the circuit structure of the starter device according to FIG. 1. It can be seen there that the engagement relay 19 has an engagement winding 22 and a holding winding 23 and one
  • the engagement relay 19 has three connection terminals, 30, 45 and 50 and is at ground potential with its housing.
  • the switch contact 24 lies with its connection terminal 30 on the plus connection
  • Accumulator battery 25 of the motor vehicle which is connected to ground with its negative connection.
  • the switch contact 24 is firmly connected via the terminal 45 to the starter motor 11, the other connection of which is also connected to ground.
  • To control the engagement relay 19 are engagement and Holding winding 22, 23 is connected at one end together via the connecting terminal 50 to a control line 26, via which, in the example, a start signal from a manually operated starter switch 27 located at the plus potential of the motor vehicle electrical system reaches the starter device.
  • the other end of the holding winding 23 is connected internally to ground via the core of the engagement relay.
  • the pull-in winding 22 is connected in series with a control switching element .28, which can be switched from the conductive state to the blocking state by a timer 29 connected in parallel with the starter motor 11.
  • the free end of the pull-in winding 22 is switched to ground via the switching path of the control switching element 28.
  • a field effect transistor J-FET, P-channel
  • any other electronic switching element could also be used here, provided that it is to be switched from the conductive to the blocking state via a control connection.
  • the timing element 29 consists of a series RC element, the resistance-capacitor connection 31 of which is connected to the control connection 32 of the control switching element 28.
  • the timer 29 is connected by its resistor 33 to the connection terminal 45 of the engagement relay 19 and by its capacitor 34 to a ground connection.
  • the resistor 33 of the timing element 29 is designed here as a PTC resistor.
  • FIG. 3 shows the magnetic flooding of the engagement relay 19 when a start signal is applied via the control line 26 during a starting process, specifically in diagram a) according to the solution according to the invention and in diagram b) according to a conventional solution.
  • the start switch 27 In the idle state, the start switch 27 is open and the engagement relay 19 in the rest position according to FIGS. 1 and 2.
  • the capacitor 34 of the timing element 29 is discharged via the resistor 33 and the starter motor 11.
  • Control switching element 28 reverses in the locked state.
  • the current in the pull-in winding 22 of the engagement relay 19 is thus interrupted, so that the relay armature only keeps the starter pinion 19 in its engaged state via the deflection lever 20 with the holding force which is generated by the flow ⁇ 23 of the holding winding 23.
  • the engagement relay 19 is now switched off by opening the start switch 27 at time t4, as a result of which the holding winding 23 is now also de-energized.
  • a return spring not shown
  • the engagement relay 19 operates in the manner described above, regardless of whether the starter pinion 16 engages in the ring gear 18 or not. In a tooth-on-tooth position between starter pinion 16 and ring gear 18, however, the engagement spring 21 is fully tensioned with the pull-in force of the total flow ⁇ 22 + ⁇ 23. From the time t2, the starter motor 11 is applied to full voltage and the starter pinion 16 is thus rotated against strong frictional forces on the ring gear 18 so that it can get into the next tooth gap of the ring gear. With the engagement of the starter pinion 16 in the ring gear 18 Track spring 21 largely relaxed again before time t3. At time t3, the starter pinion 16 is thus fully engaged in the ring gear 18 and the pull-in winding 22 is - as explained above - switched off safely.
  • Diagram 3 b) shows the flooding of an engagement relay of conventional design.
  • the switch contact closes, the pull-in winding is switched off and the tensile force of the
  • Control switching element 28 and RC timer 29 can be embedded in a circuit module encapsulated in insulating material. This can then be screwed onto the magnetic core of the engagement relay 19 and thus be integrated into the engagement relay.
  • a circuit module 36 is shown in spatial representation in FIG. It only requires two connection plates 37, 38 for the
  • the first connection plate 37 is contacted here via the wire end of the pull-in winding 22 indicated by the broken line, while the second connection plate 38 is connected to the magnetic core of the engagement relay 19 as a ground contact is screwed tight.
  • the third connection plate 39 is connected to the terminal 45 of the engagement relay 19 by a connection wire 41 indicated by a broken line.

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Abstract

Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor (11), dessen Starterritzel mit Hilfe eines Einrückrelais (19) in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine einspurt und das ferner gegen Ende seiner Hubbewegung den Startermotor über einen Schaltkontakt (24) einschaltet. Das einrückrelais (19) ist ferner mit einer Einzugs- (22) und einer Haltewicklung (23) versehen. Um ein sogenanntes Prellen oder Schwingen des Schaltkontaktes (24) insbesondere durch ein Flattern oder Schwingen des Relaisankers bei gespannter Einspurfeder (21) durch eine Zahn-auf-Zahn-Stellung beim Einspurvorgang zu verhindern, wird die volle Einzugskraft des Einrückrelais (19) nach dem Schliessen des Schaltkontaktes (24) noch durch ein Zeitglied (29) verlängert, indem die Einzugswicklung (22) mit einem Steuerschaltelement (28) in Reihe geschaltet ist, welches über das zum Startermotor (11) parallel geschaltete Zeitglied (29) vom leitenden Zustand in den Sperrzustand umgesteuert wird.

Description

Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Bei sogenanntem Schub-Schraubtrieb-Startern gemäß der EP-PS 518 895 wird bekanntlich das Starterritzel mit einem handbetätigten Startschalter über ein sogenanntes
Einrückrelais mit einer Einrück- und Haltewicklung zu einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine vor- und dort eingespurt. Sodann wird der elektrische Startermotor über einen Schaltkontakt des Einrückrelais an Spannung gelegt . Bei diesem Vorgang wird der Relaisanker des Einrückrelais axial bewegt und die Ankerbewegung wird über einen Einspurhebel und eine Einspurfeder auf ein Freilaufgetriebe übertragen, welches vorn das Ritzel trägt. Gegen Ende des Ankerweges wird zusätzlich der Stromkreis des Startermotors über den Schaltkontakt des Einrückrelais geschlossen und damit die
Drehung des Startermotors mit voller Kraft eingeleitet .
Bei derartigen Startvorrichtungen tritt bei einer starken Einspurfeder in Verbindung mit relativ großen ohmschen Widerständen in den Relaiswicklungen und/oder deren Zuleitungen die Neigung zum Prellen oder Plattern der Relaiskontakte auf, wobei diese durch Funkenbildung stark erhitzt werden. Ein solches Prellen tritt insbesondere beim Überschreiten einer sogenannten Funktions—Grenztemperatur der Startvorrichtung auf. Die Ursache des mechanischen Prellens besteht in erster Linie in der Elastizität der Kontaktbrücke. Die Ursache des Flattern besteht darin, dass das Starterritzel durch die Bestromung des Einrückrelais zunächst in Richtung Zahnkranz vorgeschoben wird, dort jedoch nicht auf eine Lücke, sondern auf einen Zahn des
Zahnkranzes trifft. Der Magnetanker des Eirrückrelais zieht weiter ein und spannt die zwischengeschaltete Einspurfeder. Je weiter der Magnetanker einzieht, desto größer wird die Federkraft, die von der Einspurfeder auf cäen Magnetanker entgegen der Einzugskraft des Magnetankers wirkt . Der
Magnetanke.r zieht soweit ein, dass der Sclnaltkontakt des Relais im HauptStromkreis der Startvorrichttung geschlossen wird. Der Startermotor wird bestromt und damit wird die Einzugswicklung vom Schaltkontakt des Starrterrelais praktisch überbrückt. Nunmehr muß nahezu cHie gesamte Einzugskraft des Einrückrelais von der HaLtewicklung aufgebracht werden. Die Einzugskraft des Einrückrelais wird daher mit dem Schließen des Schaltkontaktes erheblich verringert . Die Gegenkraft der Einspurf.eder bleibt j edoch noch solange bestehen, bis der Startermotor das Ritzel bis zur nächsten Zahnlücke im Zahnkranz verdreht hat und das Ritzel dort einspurt, wobei sich die Einspurfeder dann weitgehend entspannt. Dabei kann es vorkommen, dass die Einzugskraft der Haltewicklung gegenüber cLer Federkraft der Einspurfeder zu gering ist und der Magnetanker sich wieder zurückbewegt in Richtung seiner Ruhestellung. Auf diesem Weg wird aber der Relaiskontakt wieder geöffnet und die Einzugswicklung wird wieder voll bestromt. Dadurch wird nun erneut der Magnetanker vorbewegt und es entsteht so ein Schwingverhalten an den Relaiskontakten, äiinlich wie bei einer elektrischen Klingel. Jedes Mal, wenn der Hauptstrom unterbrochen wird, entsteht ein mehr oder weniger starker Lichtbogen, der das Kontaktmaterial an den Relaiskontakten erhitzt. Durch die Schaltwiederholungen kann es dadurch zu einem erhöhten Kontaktabbrand kommen.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, das Prellen bzw. Flattern der Schaltkontakte durch eine veränderte Einspurdynamik des Einrückrelais möglichst zuverlässig zu verhindern und die Schaltsicherheit vor allem bei hohen Temperaturen und großen Zuleitungswiderständen zu verbessern.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Star orrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass beim Einschalten des Startermotors durch Schließen der Schaltkontakte des Einrückrückrelais die Einzugswicklung damit nicht gleichzeitig sondern zeitverzögert abgeschaltet wird und somit bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung des Einspurritzels am Zahnkranz ein Flattern des Relaisankers aufgrund der gespannten Einspurfeder zuverlässig verhindert wird. Durch die zeitlich verzögerte Abschaltung der
Einzugswicklung bleibt dem Startermotor ausreichend Zeit, das Starterritzel in die nächste Zahnlücke am Zahnkranz zu drehen und dort einzuspuren. Beim verzögerten Abschalten der Einzugswicklung ist somit die Einspurfeder wieder weitgehend entspannt, so dass die Kraft der Haltewicklung ausreicht, das Starterritzel während des Andrehens der Brennkraftmaschine in der Einspurstellung zu halten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der zeitlich längeren Mitwirkung der Einzugswicklung beim Einspurvorgang die Grenztemperatur für die Startvorrichtung heraufgesetzt werden kann, da sich bei sogenannten Heißstarts der Brennkraftmaschine die Neigung zum Prellen bzw. Flattern am Starterrelais deutlich reduziert. Besonders vorteilhaft ist ferner, dass durch die erfindungsgemäße verzögerte Abschaltung der Einzugswicklung der Strombedarf der Relaiswicklungen reduziert werden darf, was insbesondere eine einfachere Auslegung der Relais-Steuerleitung und der Schaltelemente in der Steuerleitung ermöglicht. Durch die erfindungsgemäße Modifizierung der Startvorrichtung wird somit nicht nur die Neigung zum Prellen bzw. Flattern oder Schwingen der Relaiskontakte im HauptStromkreis der Startvorrichtung durch die zeitlich begrenzte höhere Magnetkraft beim Schließen des Schaltkontaktes entscheidend verringert, sondern zugleich auch die Einspursicherheit bei hohen Temperaturen bzw. hohen Zuleitungswiderständen im Steuerstromkreis des Einruckrelais 19 verbessert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. So wird in einfachster Weise das Zeitglied in Form eines RC-Gliedes, vorzugsweise in Form eines Reihen-RC-Gliedes ausgebildet, wobei die Widerstands-Kondensator-Verbindung mit dem Steueranschluss des die Einzugswicklung schaltenden Steuerschaltelementes verbunden ist. Dabei ist in einfachster Weise das Reihen-RC-Glied mit seinem Widerstand mit einer zwischen Startermotor und Schaltkontakt des Einrückrelais liegenden Verbindung und mit seinem Kondensator mit einem Masseanschluss verbunden. Da mit zunehmenden Temperaturen die Startdynamik des Einrückrelais vermindert wird, läßt sich dies in vorteilhafter Weise dadurch kompensieren, dass die Zeitverzögerung zum Abschalten der Einzugswicklung mit zunehmenden Temperaturen vergrößert wird, in dem der Widerstand des RC-Gliedes ein PTC-Widerstand ist. Schaltungstechnisch besonders einfach realisierbar ist hier eine Lösung, bei der die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes zwischen dem der Steuerleitung abgewandten Ende der Einzugswicklung und einem
Masseanschluss geschaltet ist. In einfachster Weise ist das Steuerelement ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor. In diesem Fall sind Steuerschaltelement und Zeitglied in vorteilhafter Weise als ein vergossenes Schaltungsmodul im Einrückrelais unterzubringen. Somit lassen sich konventionelle Startvorrichtungen auf relativ einfache Weise auf die erfindungsgemäße Ausführungsform durch Auswechseln des Einrückrelais umrüsten. Dabei weist das Schaltungsmodul zwei Anschlüsse für die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes auf, die zwischen einem auf Massepotential liegenden Magnetkern des Einrückrelais und dem Ende der Einzugswicklung geschaltet sind. Zweckmäßiger Weise ist hier der Widerstand des Zeitgliedes über einen dritten Anschluß des Schaltungsmodules mit der Klemme des Einrückrelais zum
Anschluß des Startermotors verbunden.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert .
Es zeigen Figur 1 den mechanischen Aufbau einer Startvorrichtung mit Einruckrelais und Startermotor, Figur 2 den Schaltungsaufbau der Startvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Lösung,
Figur 3 ein Diagramm mit der magnetischen Durchflutung am Einrückrelais, a) bei der erfindungsgemäßen Lösung, b) bei einer konventionellen Lösung während eines Startvorgangs und Figur 4 zeigt ein Schaltungsmodul zum Einbau in das Einrückrelais. Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Figur 1 zeigt schematisiert den mechanischen Aufbau der erfindungsgemäßen Startvorrichtung 10 in Form eines Schub- Schraubtrieb-Starters für Brennkraftmaschinen. Die Startvorrichtung 10 hat einen Startermotor 11, dessen Abtriebswelle 12 ein- Steilgewinde 13 aufweist, welches mit einem entsprechenden Muttergewinde in einem Mitnehmerschaft 14 zusammenwirkt. Alternativ wird die Abtriebswelle 12 von dem Startermotor 11 über ein zwischengeschaltetes, nicht dargestelltes Planetengetriebe angetrieben. Der Mitnehmerschaft 14 ist mit dem Außenring eines Freilaufs 15 fest verbunden, dessen Innenring vorn ein Starterritzel 16 trägt. Starterritzel 16 und Freilauf 15 sind auf der
Abtriebswelle 12 bis zu einem Anschlag 17 axial verschiebbar gelagert. Das Starterritzel 16 wird dabei in einen Zahnkranz 18 der Brennkraftmaschine eingespurt. Die Axialverschiebung erfolgt mit Hilfe eines Einrückrelais 19, dessen nicht dargestellter Relaisanker über einen Umlenkhebel 20 und eine
Einspurfeder 21 am Freilauf 15 angreift.
Figur 2 zeigt den Schaltungsaufbau der Startvorrichtung nach Figur 1. Dort ist erkennbar, dass das Einrückrelais 19 eine Einrückwicklung 22 und eine Haltewicklung 23 sowie einen
Schaltkontakt 24 aufweist, welcher im Hauptstromkreis 35 des Startermotors 11 liegt. Das Einrückrelais 19 hat drei Anschlussklemmen, 30, 45 und 50 und liegt mit seinem Gehäuse auf Massepotential. Der Schaltkontakt 24 liegt mit seiner Anschlussklemme 30 am Plus-Anschluss einer
Akkumulatorbatterie 25 des Kraftfahrzeuges, welche mit ihrem Minusanschluss auf Masse liegt. Der Schaltkontakt 24 ist fest über die Klemme 45 mit dem Startermotor 11 verbunden, dessen anderer Anschluss ebenfalls auf Masse liegt. Zur Ansteuerung des Einrückrelais 19 sind Einrück- und Haltewicklung 22, 23 mit einem Ende gemeinsam über die Anschlussklemme 50 mit einer Steuerleitung 26 verbunden, über die im Beispielsfall von einen handbetätigten, am Pluspotential des Kraftfahrzeug-Bordnetzes liegenden Startschalter 27 ein Startsignal zur Andrehvorrichtung gelangt. Das andere Ende der Haltewicklung 23 ist relaisintern über den Kern des Einrückrelais auf Masse gelegt.
Zur Vermeidung eines eingangs erläuterten, durch Flattern des Relaisankers verursachten Prellens bzw. Schwingens des Schaltkontaktes ist die Einzugswicklung 22 mit einem Steuerschaltelement .28 in Reihe geschaltet, welches über ein zum Startermotor 11 parallel geschaltetes Zeitglied 29 vom leitenden Zustand in den Sperrzustand umsteuerbar ist. Dabei wird das freie Ende der Einzugswicklung 22 über die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes 28 gegen Masse geschaltet. Als Steuerschaltelement 28 ist hier ein Feldeffekttransistor (J-FET, P-Kanal) vorgesehen. Alternativ könnte hier auch jedes andere elektronische Schaltelement eingesetzt werden, sofern es über einen Steueranschluss vom leitenden in den Sperrzustand zu schalten ist. Das Zeitglied 29 besteht aus einem Reihen-RC-Glied, dessen Widerstand- Kondensator-Verbindung 31 auf den Steueranschluss 32 des Steuerschaltelementes 28 geschaltet ist. Das Zeitglied 29 ist mit seinem Widerstand 33 mit der Anschlussklemme 45 des Einrückrelais 19 und mit seinem Kondensator 34 mit einem Masseanschluss verbunden. Der Widerstand 33 des Zeitgliedes 29 ist hier als PTC-Widerstand ausgebildet.
Figur 3 zeigt die magnetische Durchflutung, des Einrückrelais 19 beim Anlegen eines Startsignals über die Steuerleitung 26 während eines Startvorganges und zwar im Diagramm a) nac der erfindungsgemäßen Lösung und im Diagramm b) nach einer konventionellen Lösung. Mit Hilfe der Figuren 1 und 2 soll dabei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Startvorrichtung näher erläutert werden.
Im Ruhezustand ist der Startschalter 27 geöffnet und das Einrückrelais 19 in Ruhelage gemäß den Figuren 1 und 2. Der Kondensator 34 des Zeitgliedes 29 ist über den Widerstand 33 und den Startermotor 11 entladen.
Mit dem Schließen des Startschalters 27 zum Zeitpunkt tl gelangt ein Startsignal auf die Anschlussklemme 50 des
Einrückrelais 19. Da der Kondensator 34 des Zeitgliedes 29 entladen ist, gelangt das Steuerschaltelement 28 beim Auftreten des Startsignals in den leitenden Zustand und es fließt nunmehr ein Strom über die Einzugswicklung 22 und die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes 28 zur Masse. Gleichzeitig fließt über die Haltewicklung 23 des Einrückrelais 19 ein Strom zur Masse. Die dadurch gemäß Figur 3a im Einrückrelais 19 erzeugten, gleichgerichteten magnetischen Durchflutungen φ 22 und φ 23 der beiden Relaiswicklungen 22 und 23 bewirken nun eine Axialbewegung des Relaisankers, wodurch über den Umlenkhebel 20 sowie über die Einspurfeder 21 das Starterritzel 16 zunächst zum Zahnkranz 18 der Brennkraftmaschine vorgespurt wird. Bei einer Zahn-auf-Lücke-Stellung des Starterritzels 16 zum Zahnkranz 18 spurt dieses somit sogleich mit voller Kraft der Gesamtdurchflutung (φ 22 + φ 23) bis zum Anschlag 17 in den Zahnkranz 18 ein. Gegen Ende des Ankerhubes wird nunmehr zum Zeitpunkt t2 auch der Schaltkontakt 24 des Einrückrelais 19 geschlossen, so dass nunmehr der Startermotor 11 über seinen HauptStromkreis 35 eingeschaltet wird und
Abtriebswelle 13 sowie Starterritzel 16 mit voller- Kraft dreht. Mit dem Schließen des Schaltkontaktes 24 gelangt das Pluspotential auf Klemme 45, so dass zum Zeitpunkt t2 das Zeitglied 29 an Spannung gelegt wird. Der Kondensator 34 des Zeitgliedes 29 wird nunmehr über den Widerstand 33 aufgeladen. Zum Zeitpunkt t3 ist nun der Kondensator 34 soweit aufgeladen, dass das Potential am Steueranschluss 32 des Steuerschaltelementes 28 soweit angestiegen ist, dass nunmehr die Schaltstrecke des
Steuerschaltelementes 28 in den Sperrzustand umsteuert. Damit wird der Strom in der Einzugswicklung 22 des Einrückrelais 19 unterbrochen, so dass der Relaisanker über den Umlenkhebel 20 das Starterritzel 19 nur noch mit der Haltekraft in seinem eingespurten Zustand hält, welche von der Durchflutung φ 23 der Haltewicklung 23 erzeugt wird. Zum Ende des Startvorganges wird nun das Einrückrelais 19 durch Öffnen des Startschalters 27 zum Zeitpunkt t4 abgeschaltet, wodurch nunmehr auch die Haltewicklung 23 stromlos wird. Durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder des
Einrückrelais 19 wird nunmehr der Relaisanker in seine Ruhelage zurückbewegt und der Schaltkontakt 24 geöff et. Der Startermotor 11 wird damit ebenfalls abgeschaltet und das Starterritzel über den Umlenkhebel 20 in die Ruhelage zurückgespurt. Der Kondensator 34 des Zeitgliedes 29 kann sich sodann über den Widerstand 33 und den Startermotor 11 entladen, um gegebenenfalls bei einem Startabbruch die StartVorrichtung für einen weiteren Start vorzubereiten.
Das Einrückrelais 19 arbeitet in der zuvor beschriebenen Art und Weise unabhängig davon, ob das Starterritzel 16 dabei in den Zahnkranz 18 einspurt oder nicht. Bei einer Zahn-auf- Zahn-Stellung zwischen Starterritzel 16 und Zahnkranz 18 wird jedoch mit der Einzugskraft der Gesamtsdurchflutung φ 22 + φ 23 die Einspurfeder 21 vollständig gespannt. Ab dem Zeitpunkt t2 wird der Startermotor 11 an volle Spannung gelegt und damit das Starterritzel 16 entgegen starken Reibungskräften am Zahnkranz 18 angedreht, so dass es in die nächste Zahnlücke des Zahnkranzes gelangen kann. Mit dem Einspuren des Starterritzels 16 in den Zahnkranz 18 wird die Einspurfeder 21 noch vor dem Zeitpunkt t3 wieder weitgehend entspannt. Zum Zeitpunkt t3 ist somit auch in diesem Fall das Starterritzel 16 in den Zahnkranz 18 voll eingespurt und die Einzugswicklung 22 wird - wie oben erläutert - gefahrlos abgeschaltet.
Im Diagramm 3 b) ist die Durchflutung eines Einrückrelais konventioneller Bauart dargestellt. Hier wird bereits zum Zeitpunkt t2 mit dem Schließen des Schaltkontaktes die Einzugswicklung abgeschaltet und damit die Zugkraft des
Einrückrelais von der Gesamtdurchflutung der Einzugs- und Einrückwicklung φ 22 + φ 23 nur noch auf die Durchflutung φ 23 der Haltewicklung reduziert . Reicht nun diese Magnetkraft nicht mehr aus, um die Kraft der gespannten Einspurfeder 21 zu überwinden, so wird der Relaisanker durch die Federkraft der Einspurfeder 21 bei einer Zahn-auf-Zahn- Stellung wieder zurückgedrückt und der Schaltkontakt des Einrückrelais wird unter Bildung eines Funkens wieder kurzzeitig geöffnet. Der Relaisanker beginnt zu flattern, bis schließlich das Starterritzel 16 in den Zahnkranz 18 einspurt. Hierbei besteht die Gefahr, dass die Relaiskontakte mitschwingen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird das Flattern des Relaisankers durch die Verlängerung der Gesamtdurchflutung φ 22 + φ 23 gemäß Figur 3 a) bis zum Zeitpunkt t3 zuverlässig vermieden, da mit der Gesamtdurchflutung mit Sicherheit auch die Kraft der vorgespannten Einspurfeder 21 bei einer Zahn-auf-Zahn- Stellung deutlich überwunden wird.
Da bei einem sogenannten Heißstart mit heißem Einrückrelais 19 die magnetische Durchflutung mit zunehmendem ohmschen Widerstand der Einzugs- und Haltewicklung abnimmt, wird dies durch die Wirkung des PTC-Widerstandes 34 weitgehend in der Weise kompensiert, dass mit steigender Temperatur der Kondensator 34 des RS-Zeitgliedes 29 langsamer aufgeladen und somit die Zeitverzögerung zum Abschalten der Einzugswicklung 22 verlängert wird.
Steuerschaltelement 28 und RC-Zeitglied 29 lassen sich zu einem in Isoliermaterial vergossenen Schaltungsmodul einbetten. Dieses kann sodann auf den Magnetkern des Einrückrelais 19 festgeschraubt und somit im Einrückrelais integriert untergebracht werden. In Figur 4 ist ein derartiges Schaltungsmodul 36 raumbildlich dargestellt. Es erfordert lediglich zwei Anschlussplatten 37, 38 für die
Schaltstrecke des Steuerschaltelementes 28 sowie eine dritte Anschlussplatte 39 für den Widerstands- Anschluss des Zeitgliedes 29. Die erste Anschlussplatte 37 ist hier über das gestrichelt angedeutete Drahtende der Einzugswicklung 22 kontaktiert, während die zweite Anschlussplatte 38 mit einer Schraube 40 am Magnetkern des Einrückrelais 19 als Massekontakt festgeschraubt wird. Die dritte Anschlussplatte 39 wird mit einem gestrichelt angedeuteten Anschlussdraht 41 mit der Klemme 45 des Einrückrelais 19 verbunden..

Claims

Ansprüche
1. Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor (11) , dessen Starterritzel (16) mit Hilfe eines Einrückrelais (19) und einer zwischengeschalteten • Einspurfeder (21) in einen Zahnkranz (18) der
Brennkraftmaschine einzuspuren vermag, wobei das Einrückrelais einen im Hauptstromkreis (35) des Startermotors liegenden Schaltkontakt (24) hat, der gegen Ende der Hubbewegung des Einrückrelais den Startermotor einschaltet und wobei das Einrückrelais ferner eine
Einzugs- (22) und eine Haltewicklung (23) aufweist, welche während des Startvorgangs über eine Steuerleitung (26) von einem Startsignal beaufschlagt werden und deren Einzugswicklung nach dem Einschalten des Startermotors abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einzugswicklung (22) mit einem Steuerschaltelement (28) in Reihe geschaltet ist, welches über ein zum Startermotor (11) parallel geschaltetes Zeitglied (29) vom leitenden Zustand in den Sperrzustand umsteuerbar ist.
2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (29) ein RC-Glied ist.
3. Startvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (29) ein Reihen-RC-Glied ist, dessen Widerstand-Kondensator-Verbindung (31) auf den Steueranschluss (32) des Steuerschaltelementes (28) geschaltet ist.
4. Star orrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reihen-RC-Glied mit seinem Widerstand (33) mit zwischen Startermotor (11) und Schaltkontakt (24) des Einrückrelais liegender Verbindung und mit seinem
Kondensator (34) mit einem Masseanschluss verbunden ist.
5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (33) des RC-Gliedes ein PTC- Widerstand ist.
6. Startvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes (28) zwischen dem der Steuerleitung (26) abgewandten Ende der Einzugswicklung (22) und einem
Masseanschluss geschaltet ist.
7. Startvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerschaltelement (28) ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor ist.
8. Startvbrrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerschaltelement (28) und das Zeitglied (29) als ein vergossenes Schaltmodul (36) im Einrückrelais untergebracht und mit den zwei
Anschlüssen (37, 38) seiner Schaltstrecke zwischen einem auf Massepotential liegenden Magnetkern des Einrückrelais (19) und dem Ende der Einzugswicklung (22) geschaltet ist . Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (33) des Zeitgliedes (29) über einen dritten' Anschluss (39) des Schaltmoduls (36) mit der Klemme (45) des Einrückrelais (19) zum Anschluss des Startermotors (11) verbunden ist.
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