EP1322861A2 - Startvorrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Startvorrichtung für brennkraftmaschinen

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EP1322861A2
EP1322861A2 EP01969267A EP01969267A EP1322861A2 EP 1322861 A2 EP1322861 A2 EP 1322861A2 EP 01969267 A EP01969267 A EP 01969267A EP 01969267 A EP01969267 A EP 01969267A EP 1322861 A2 EP1322861 A2 EP 1322861A2
Authority
EP
European Patent Office
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starting device
winding
engagement
control
switching element
Prior art date
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Application number
EP01969267A
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English (en)
French (fr)
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EP1322861B1 (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
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1322861A2 publication Critical patent/EP1322861A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1322861B1 publication Critical patent/EP1322861B1/de
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    • 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
    • F02N11/0851—Circuits specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2068—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2079—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements the circuit having several coils acting on the same anchor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a starting device for starting internal combustion engines' according to the preamble of claim 1.
  • Engagement relay with a pull-in and holding winding to a ring gear of the internal combustion engine and then engaged there and then the electric starter motor is 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 via a single-lever and a single spring to a freewheel gear which carries the pinion at the front.
  • the circuit of the starter motor is also closed via the switch contact of the engagement relay and thus the
  • Circuit of the starter motor is closed via the switching contact of the engagement relay and the pinion, which has not yet been engaged by inertia or is not yet in full contact with the ring gear, is driven by the starter motor with great torque, whereby it mills over the end faces of the teeth of the ring gear.
  • This not only leads to a false start of the internal combustion engine, but in particular to increased wear of the pinion and the ring gear.
  • the delayed but progressively dynamic engagement process causes a high impact speed and the impact force of the pinion on the ring gear to cause a strong engagement impact with a correspondingly high level of material wear in this area.
  • the aim of the present solution is to influence the single-track dynamics in such a way that ratcheting of the starter pinion on the ring gear of the internal combustion engine is prevented as reliably as possible when the internal combustion engine starts.
  • the starter device with the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1 has the advantage over the prior art that when a start signal occurs, the starter pinion is pretensioned to the ring gear with reduced pull-in force and therefore with less dynamics by a delayed switching on of the holding winding relative to the pull-in winding , First At the end of the time delay, the holding coil is additionally energized and the starter pinion is now pressed into the ring gear with full engagement force by the preloaded engagement spring. The switching contact of the engagement relay is only now closed and the starter motor is closed
  • the starting device results in reduced material wear on the pinion and ring gear and a reduced engagement.
  • the meshing pinion can also be rotated more reliably into the next tooth gap in the ring gear of the internal combustion engine due to the delayed starting motor.
  • 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 holding winding.
  • the series RC element is connected in the simplest manner with its resistance to the control line carrying the start signal and the capacitor is connected to a ground connection of the starter device. Since the starting dynamics of the engagement relay are reduced with increasing temperatures, this can be compensated for in an advantageous manner in that the time delay for switching on the holding winding is reduced with increasing temperatures by the resistance of the RC element being an NTC resistor. In order to ensure, if necessary, short successive repetition starts, it is advisable to connect a discharge resistor in parallel to the capacitor of the RC element. Furthermore, for a rapid reversal of the control switching element from the locked state to the conductive
  • a threshold switch preferably a Z-diode.
  • a transistor preferably a field effect transistor, can be used as the control switching element.
  • a thyristor or triac should be used.
  • the conventional starting devices can also be converted to the embodiment according to the invention in a relatively simple manner by replacing the engagement relay.
  • the control switching element and the timing element are accommodated as a potted circuit module in 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 holding winding facing away from the control line.
  • 1 shows the mechanical structure of a starting device with engagement relay and starter motor
  • 2 shows the circuit structure of the starting device in a first embodiment of the solution according to the invention
  • Fig. 5 shows a circuit module
  • Fig. 1 shows schematically the mechanical structure of the starting device 10 according to the invention in the form of a push-screw 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 cooperates 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 engaging relay 19, the relay armature, not shown, of a bell crank 20 and one
  • 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 a pull-in winding 22 and a holding winding 23 as well as one Has switching contact 24, which is located in the main circuit 36 of the starter motor 11.
  • the engagement relay 19 has three, i connection terminals 30, 45 and 50, and its housing is at ground potential.
  • the switch contact 24 lies with its connecting terminal 30 on the positive connection of an accumulator battery 25 of the motor vehicle, which is connected to ground with its negative connection.
  • the switch contact 24 is also connected via the terminal 45 to the starter motor 11, the other connection of which is also connected to ground.
  • pull-in and holding windings 22, 23 are connected at one end together via the connecting terminal 50 to a control line 26, via which, in the example, a start signal to the starter device is received via a manual start switch 27 located at the plus potential of the motor vehicle electrical system , The other end of the
  • Pull-in winding 22 is connected internally to the connecting terminal 45 and is thus connected between the starter switch 24 and starter motor 11 with its main circuit.
  • the holding winding 23 is connected in series with a control switching element 28, which can be controlled in the conductive state by a timing element 29 acted upon by the start signal.
  • the control switching element 28 is a field effect transistor and the timing element 29 consists of a series RC element.
  • the timing element 29 is connected here via a resistor 31 to the terminal 50 carrying the start signal, and is connected to ground via a capacitor 32.
  • the connection 33 between the resistor 31 and the capacitor 32 of the timing element 29 is connected to the control connection 34 of the control switching element 28. whose switching path lies between the end of the holding winding 23 facing away from the control line 26 and a ground connection.
  • the resistor 31 is designed here as an NTC resistor, the mode of operation of which is explained in more detail below with reference to FIG. 3. Furthermore, in
  • a dashed-line discharge resistor 35 is arranged parallel to the capacitor 32 of the timing element 29.
  • Fig. 3 shows the magnetic flux of the engagement relay
  • 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 32 of the timing element 29 is discharged and the switching path of the control switching element 28 is thus blocked.
  • Engagement relay 19 A current now flows through the pull-in winding 22 to terminal 45 and from there via the starter motor 11 to ground.
  • the magnetic flux ⁇ 22 thereby generated in the engagement relay 19 now causes an axial movement of the relay armature, as a result of which the lever is turned
  • the starter pinion 16 is initially pre-engaged to the ring gear 18 of the internal combustion engine.
  • the starter pinion 16 When the starter pinion 16 is in a tooth-on-gap position relative to the ring gear 18, the pinion immediately engages in the ring gear 18.
  • the capacitor 32 is charged via the resistor 21.
  • the potential on the capacitor 32 After the delay time that can be set by the RC timer 29, the potential on the capacitor 32 has risen to such an extent that the switching path of the control switching element 28 is now reversed from the blocking state into the conductive state at the time t2.
  • a current flows to ground via the holding winding 23, which generates a further flow ⁇ 23.
  • the armature of the engaging relay 19 will therefore engage the starter pinion 16 with full force of the total flow ( ⁇ 22 + ⁇ 23) up to the stop 17 in the ring gear 18 from time t2.
  • the switching contact 24 of the engagement relay 19 is now also closed at the time t3, so that the
  • Starter motor 11 is switched on via its main circuit 36 and the output shaft 12 and starter pinion 16 rotate at full power.
  • the switching contact 24 closes, the plus potential reaches terminal 45, so that the engagement winding 22 is bridged. Until the opening of the
  • Starter motor 11 is subsequently braked electrodynamically via this circuit.
  • the capacitor 32 of the timing element 29 then discharges via the control path • of the control switching element 28 or via the discharge resistor 35 and the control switching element 28 is controlled back into the blocking state.
  • the engagement spring 21 is now biased accordingly slower and with the help of the steep thread 13, the engagement in the ring gear 18 is supported without ratcheting. Even now, the main circuit of the starter motor is closed by the switching contact 24 of the engagement relay 19 at the time t3 'only after the streaking, so that the starting force of the starter motor 11 is only fully effective in this case after the pinion 16 has been applied or engaged on the ring gear 18 becomes.
  • Fig. 4 shows the circuit structure of another
  • the control switching element 28a connected in series with the holding winding 23 is a thyristor, the control connection 34a of which is connected via a Zener diode 37 to the RC connection 33 of the timing element 29 in order to achieve an adjustable time switching point. Since the thyristor 28a is kept in the conductive state after the ignition by the current drawn through the holding winding 23, the thyristor arrives at a time delay when the start signal is applied to terminal 50 by the timing element 29 when the tens voltage of the Zener diode 37 is reached current-carrying state.
  • the thyristor 28a After the start signal has been switched off and the switch contact 24 has subsequently been opened, the thyristor 28a then automatically enters the blocking state only after the EMF of the starter motor 11 has decayed.
  • the resistor 31 of the timing element 29 is connected here on the input side to the anode of the thyristor 28a. As a result, the capacitor 32 of the timer 29 can already during the
  • control switching element 28 and the timing element 29 from FIG. 2 can also be integrated in a circuit module that is to be accommodated in the engagement relay 19. In this case, however, a third connection is made on
  • Circuit module required which is to be connected to the terminal 50 of the engagement relay 19 to apply a start signal.
  • a triac or a switching transistor designed for the current of the holding winding 23 can also be used as the control switch. In all cases, the delayed switching on of the holding winding 23 prevents the starter pinion from ratcheting on the ring gear, the engagement safety being maintained by the force of the engagement spring when the armature of the engagement relay 19 is retracted, and the wear on the ring gear and pinion is significantly reduced.

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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 Ratschen des Starterritzels am Zahnkranz der Brennkraftmaschine beim Einspurvorgang zu verhindern, wird die Einzugskraft des Einrückrelais beim Vorspuren des Starterritzels verringert, indem die Haltewicklung (23) mit einem Steuerschaltelement (28) in Reihe geschaltet ist, welches über ein mit einem das Startsignal führenden Anschluß (50) verbundenes Zeitglied (29) in den leitenden Zustand steuerbar ist, so dass die Haltewicklung (23) gegenüber der Einzugswicklung (22) zeitverzögert eingeschaltet wird.

Description

Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen' nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Bei sogenannten Schub-Schraubtrieb-Startern gemäß der EP-PS 518 895 wird bekanntlich das Starterritzel mit einem handbetätigten Startschalter über ein sogenanntes
Einrückrelais mit einer Einzugs- und Haltewicklung zu einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine vor- und dort eingespurt und sodann der elektrische Startermotor über einen Schaltkontakt des Einrückrelais an Spannung gelegt. Dabei 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.
Derartige StartVorrichtungen weisen vor allem bei leistungsstarken Akkumulatorbatterien im Fahrzeug die Neigung zum sogenannten Ratschen auf. Dabei wird die Einspurfeder aufgrund der Ankerbewegung des Einrückrelais und der Massenträgheit in einem dynamischen Vorgang gespannt, bevor das .Starterritzel beim Vorspuren in einer Zahn-Auf-Zahn-Stellung gegen die Stirnseite des Zahnkranzes gedrückt wird. Am Ende der Ankerbewegung wird nun der
Stromkreis des Startermotors über den Schaltkontakt des Einrückrelais geschlossen und das durch die Massenträgheit noch nicht eingespurte bzw. noch nicht am Zahnkranz mit voller Kraft anliegende Ritzel wird mit großem Drehmoment vom Startermotor angetrieben, wobei es über die Stirnseiten der Zähne des Zahnkranzes fräst . Dies führt nicht nur zu einem Fehlstart der Brennkraftmaschine, sondern' insbesondere zu einem erhöhten Verschleiß des Ritzels und des Zahnkranzes. Außerdem ist nachteilig, dass durch den verzögerten, jedoch progressiv dynamischen Einrückvorgang eine hohe Auftreffgeschwindigkeit und Auftreffkraft des Ritzels auf den Zahnkranz einen starken Einspurschlag mit entsprechend starkem Materialverschleiß in diesem Bereich verursacht .
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, die Einspurdynamik derart zu beeinflussen, dass beim Startvorgang der Brennkraftmaschine ein Ratschen des Starterritzels am Zahnkranz der Brennkraftmaschine möglichst zuverlässig verhindert wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass beim Auftreten eines Startsignals durch ein zeitverzögertes Einschalten der Haltewicklung gegenüber der Einzugswicklung das Starterritzel mit verringerter Einzugskraft und daher mit weniger Dynamik bis zum Zahnkranz vorgespurt wird. Erst am Ende der Zeitverzögerung wird die Haltewicklμhg zusätzlich bestromt und das Starterritzel wird nun mit voller Einspurkraft durch die vorgespannte Einspurfeder in den Zahnkranz gedrückt. Der Schaltkontakt des Einrückrelais wird erst jetzt geschlossen und der Startermotor damit zum
Andrehen der Brennkraftmaschine voll bestromt . Außerdem wird mit dem Schließen des Schaltkontaktes die Einzugswicklung abgeschaltet. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Startvorrichtung aufgrund der reduzierten Kraft des Einrückrelais ein verringerter Materialverschleiß an Ritzel und Zahnkranz sowie ein verringerter Einspurschlag. Bei einer Zahn-Auf-Zahn-Stellung kann außerdem das Einspurritzel durch den verzögert anlaufenden Startermotor zuverlässiger in die nächste Zahnlücke im Zahnkranz der Brennkraftmaschine gedreht werden.
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 Widerstand-Kondensator-Verbindung mit dem Steueranschluss des die Haltewicklung schaltenden Steuerschaltelementes verbunden ist. Dabei ist in einfachster Weise das Reihen-RC-Glied mit seinem Widerstand an die das Startsignal führende Steuerleitung angeschlossen und der Kondensator ist mit einem Masseanschluß der Startvorrichtung verbunden. Da mit zunehmenden Temperaturen die Startdynamik des Einrückrelais vermindert wird, läßt sich dies in vorteilhafter Weise dadurch kompensieren, dass die Zeitverzögerung zum Einschalten der Haltewicklung mit zunehmenden Temperaturen verringert wird, indem der Widerstand des RC-Gliedes ein NTC-Widerstand ist. Um ggf. kurzzeitig aufeinanderfolgende Wiederholstarts zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, parallel zum Kondensator des RC-Gliedes einen Entladewiderstand zu schalten. Des weiteren wird für eine rasche Umsteuerung des Steuerschaltelementes vom Sperrzustand in den leitenden
Zustand beim zeitverzögerten Einschalten der Haltewicklung in vorteilhafter Weise dem Steueranschluss ein Schwellwertschalter, vorzugsweise eine Z-Diode vorgeschaltet . Für diesen Fall ist als Steuerschaltelement ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor verwendbar. Alternativ hierzu ist ein Thyristor oder Triac vorzusehen.
Die konventionellen Startvorrichtungen lassen sich außerdem auf relativ einfache Weise auf die erfindungsgemäße Ausführungsform durch Auswechseln des Einrückrelais umrüsten. In diesem Fall sind Steuerschaltelement und Zeitglied als ein vergossenes Schaltungsmodul im Einrückrelais untergebracht. Dabei weist das Schaltungsmodul zwei Anschlüsse für die Schaltstrecke des
Steuerschaltelementes auf, die zwischen einem auf Massepotential liegendem Magnetkern des Einrückrelais und dem der Steuerleitung abgewandten Ende der Haltewicklung geschaltet sind.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert .
Es zeigen
Fig. 1 den mechanischen Aufbau einer Startvorrichtung mit Einrückrelais und Startermotor, Fig. 2 den Schaltungsaufbau der Startvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung,
Fig. 3 ein Diagramm mit der magnetischen Durchflutung am Einrückrelais während eines Startvorgangs,
Fig. 4 zeigt den Schaltungsaufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der StartVorrichtung und
Fig. 5 ein Schaltungsmodul.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 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.
Fig. 2 zeigt den Schaltungsaufbau der Startvorrichtung nach Fig. 1. Dort ist erkennbar, dass das Einrückrelais 19 eine Einzugswicklung 22 und' eine Haltewicklung 23 sowie einen Schaltkontakt 24 aufweist, welcher im Hauptstromkreis 36 des Startermotors 11 liegt. Das Einrückrelais 19 hat dre,i 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 Kraftfahrzeugs, welche mit ihrem Minusanschluß auf Masse liegt. Der Schaltkontakt 24 ist ferner über die Klemme 45 mit dem Startermotor 11 verbunden, dessen anderer Anschluß ebenfalls auf Masse liegt. Zur Ansteuerung des Einrückrelais 19 sind Einzugs- und Haltewicklung 22, 23 mit einem Ende gemeinsam über die Anschlußklemme 50 mit einer Steuerleitung 26 verbunden, über die im Beispielsfall über einen handbetätigten, am Pluspotential des Kraf fahrzeug- Bordnetzes liegenden Startschalter 27 ein Startsignal zur Andrehvorrichtung gelangt . Das andere Ende der
Einzugswicklung 22 ist relaisintern mit der Anschlußklemme 45 verschaltet und somit zwischen Startschalter 24 und Startermotor 11 mit dessen Hauptstromkreis verbunden.
Zur Vermeidung eines sogenannten Ratschens des
Starterritzels 16 am Zahnkranz 18 soll während des Startvorganges das Einrückrelais 19 zum Vorspuren des Starterritzels 16 zunächst nur mit verringerter magn'etischer Durchflutung betrieben werden. Zu diesem Zweck ist die Haltewicklung 23 mit einem Steuerschaltelement 28 in Reihe geschaltet, welches von einem mit dem Startsignal beaufschlagten Zeitglied 29 in den leitenden Zustand steuerbar ist. Nach Fig. 2 ist das Steuerschaltelement 28 ein Feldeffekttransistor und das Zeitglied 29 besteht aus einem Reihen-RC-Glied. Das Zeitglied 29 ist hier über einen Widerstand 31 mit der das Startsignal führenden Anschlußklemme 50 verbunden, sowie über einen Kondensator 32 auf Masse gelegt. Die Verbindung 33 zwischen Widerstand 31 und Kondensator 32 des Zeitgliedes 29 ist auf den Steueranschluß 34 des Steuerschaltelementes 28. geschaltet, dessen Schaltstrecke zwischen dem der Steuerleitung 26 abgewandten Ende der Haltewicklung 23 und einem Masseanschluss liegt. Der Widerstand 31 ist hier als NTC- Widerstand ausgebildet, dessen Wirkungsweise nachfolgend an Hand der Fig. 3 näher erläutert wird. Ferner ist im
Bedarfsfall parallel zum Kondensator 32 des Zeitgliedes 29 ein gestrichelt dargestellter Ξntladewiderstand 35 angeordnet .
Fig. 3 zeigt die magnetische Durchflutung des Einrückrelais
19 beim Anlegen eines Startsignals über die Steuerleitung 26 während eines Startvorganges; und zwar im Diagramm a) bei einem Kaltstart im normalen Temperaturbereich und im Diagramm b) bei einem Warmstart bei erhöhter Temperatur am Einrückrelais 19. Mit Hilfe der Figuren 1 und 2 soll nunmehr die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Startvorrichtung des ersten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Im Ruhezustand ist der Startschalter 27 geöffnet und das Einrückrelais 19 in Ruhelage gemäß den Figuren 1 und 2. Der Kondensator 32 des Zeitgliedes 29 ist entladen und somit die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes 28 gesperrt.
Mit dem Schließen des Startschalters 27 zum Zeitpunkt tl gelangt ein Startsignal auf die Anschlußklemme 50 des
Einrückrelais 19. Es fließt nunmehr ein Strom über die Einzugswicklung 22 zu Klemme 45 und von dort über den Startermotor 11 zur Masse . Die dadurch im Einrückrelais 19 erzeugte magnetische Durchflutung φ 22 bewirkt nun eine Axialbewegung des Relaisankers, wodurch über den Umlenkhebel
20 sowie über die Einspurfeder 21 das Starterritzel 16 zunächst zum Zahnkranz 18 der Brennkraf maschine vorgespurt wird. Bei einer Zahn-Auf-Lücke-Stellung des Starterritzels 16 zum Zahnkranz 18 spurt das Ritzel sogleich in den Zahnkranz 18 ein. Gleichzeitig wird mit dem Anlegen des Startsignals an Klemme 50 auch das Zeitglied 29 aktiviert, dessen Kondensator 32 über den Widerstand 21 aufgeladen wird. Nach Ablauf der durch das RC-Zeitglied 29 einstellbaren Verzögerungszeit ist am Kondensator 32 das Potential soweit angestiegen, dass nunmehr zum Zeitpunkt t2 die Schaltstrecke des Steuerschaltelementes 28 vom Sperrzustand in den leitenden Zustand umgesteuert wird. Damit fließt nunmehr auch über die Haltewicklung 23 ein Strom gegen Masse, der eine weitere Durchflutung φ 23 erzeugt. Der Anker des Einrückrelais 19 wird daher vom Zeitpunkt t2 das Starterritzel 16 mit voller Kraft der Gesamtdurchflutung (φ 22 + φ 23) bis zum Anschlag 17 in den Zahnkranz 18 einrücken. Gegen Ende des Ankerhubes wird nunmehr zum Zeitpunkt t3 auch der Schaltkontakt 24 des Einrückrelais 19 geschlossen, so dass nunmehr der
Startermotor 11 über seinen HauptStromkreis 36 eingeschaltet wird und Abtriebswelle 12 sowie Starterritzel 16 mit voller Kraft dreht. Mit dem Schließen des Schaltkontaktes 24 gelangt das Pluspotential auf Klemme 45, so dass damit die Einrückwicklung 22 überbrückt wird. Bis zum Öffnen des
Startschalters 27 zum Zeitpunkt t4 wird das Einrückrelais 19 nunmehr lediglich über die Haltewicklung 23 mit der Durchflutung φ 23 in seiner Einrückstellung festgehalten.
Um beim Einspurvorgang in einer Zahn-Auf-Zahn-Stellung ein Ratschen des Starterritzels 16 am Zahnrad 18 zu vermeiden, wird zum einen durch die verringerte Durchflutung φ 22 bis zum Zeitpunkt t2 die Vorspurkraft und somit ein durch die Massenträgheit des Ritzels 16 bedingtes Spannen der Einspurfeder reduziert. Erst nach dem Anliegen des Ritzels
16 am Zahnkranz 18 wird über das Zeitglied 29 mit dem Steuerschaltelement 28 die Haltewicklung 23 sowie anschließend der Startermotor 11 zugeschaltet. Dadurch wird nun das Ritzel 16 mit voller Kraft des Einrückrelais 19 und des Startermotors 11 in den Zahnkranz 18 eingespurt. Beim Abschalten des Einrückrelais 19 wird durch Öffnen des Startschalters 27. das Pluspotential an der Anschlußklemme 50 abgeschaltet. Da der Schaltkontakt 24 des Einrückrelais 19 jedoch zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen ist, fließt außer dem Hauptstrom für den Startermotor 11 auch noch ein Strom über die Klemme 45 zur Einzugswicklung 22, die nunmehr mit der Haltewicklung 23 und dem Steuerschaltelement 28 gegen Masse in Reihe geschaltet ist. Da die Einzugs- und Haltewicklungen gleiche Windungszahlen haben und in diesem Fall vom gleichen Strom durchflössen werden, sind ihre Durchflutungen entgegengerichtet und heben sich auf. Somit wird der Relaisanker durch seine nicht dargestellte Rückstellfeder in seine Ruhelage zurückbewegt und er öffnet den Schaltkontakt 24. Der permanentmagneterregte
Startermotor 11 wird nachfolgend über diesen Stromkreis elektrodynamisch abgebremst. Der Kondensator 32 des Zeitgliedes 29 entlädt sich anschließend über die Steuerstrecke • des Steuerschaltelementes 28 bzw. über den Entladewiderstand 35 und das Steuerschaltelement 28 wird wieder in den Sperrzustand zurückgesteuert .
Da bei einem sogenannte Warmstart mit heißem Einrückrelais 19 die magnetische Durchflutung mit zunehmendem ohmschen Widerstand der Einzugs- und Haltewicklung abnimmt, wird dies durch die Wirkung des NTC-Widerstandes 31 weitgehend dadurch " kompensiert, dass mit steigender Temperatur der Kondensator 32 des RC-Zeitgliedes 29 schneller aufgeladen und somit die Zeitverzögerung zum Einschalten der Haltewicklung 23 verringert wird - wie dies aus dem Diagramm b) der Fig. 3 erkennbar ist . Selbst wenn aber zum Zeitpunkt t2 ' mit dem Zuschalten der Haltewicklung 23 der Einspurvorgang des Starterritzels 16 noch nicht erfolgt ist, wird auch hier ein Ratschen durch die verringerte Gesamtdurchflutung am Einrückrelais 19 vermieden. Die Einspurfeder 21 wird jetzt entsprechend langsamer vorgespannt und mit Hilfe des Steilgewindes 13 wird das Einspuren in den Zahnkranz 18 ohne ein Ratschen unterstützt. Auch jetzt wird erst nach dem Eihspuren der HauptStromkreis des Startermotors durch den Schaltkontakt 24 des Einrückrelais 19 zum Zeitpunkt t3 ' geschlossen, so dass die Andrehkraft des Startermotors 11 auch in diesem Fall erst nach dem Anlegen bzw. Einspuren des Ritzels 16 am Zahnkranz 18 voll wirksam wird.
Fig. 4 zeigt den Schaltungsaufbau einer weiteren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Andrehvorrichtung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
In diesem Beispiel ist das mit der Haltewicklung 23 in Reihe geschaltete Steuerschaltelement 28a ein Thyristor, dessen Steueranschluß 34a zur Erzielung eines einstellbaren Zeitschaltpunktes über eine Z-Diode 37 an die RC-Verbindung 33 des Zeitgliedes 29 angeschlossen ist. Da der Thyristor 28a nach dem Zünden durch den über die Haltewicklung 23 gezogenen Strom im leitenden Zustand gehalten wird, gelangt der Thyristor beim Anlegen eines Startsignals an Klemme 50 zunächst zeitverzögert durch das Zeitglied 29 beim Erreichen der Zehner-Spannung der Z-Diode 37 in den stromleitenden Zustand. Nach dem Abschalten des Startsignals und dem anschließenden Öffnen des Schaltkontaktes 24 gelangt dann der Thyristor 28a erst nach dem Abklingen der EMK des Startermotors 11 selbsttätig in den Sperrzustand. Der Widerstand 31 des Zeitgliedes 29 ist hier eingangsseitig mit der Anode des Thyristors 28a verbunden. Dadurch kann sich der Kondensator 32 des Zeitgliedes 29 bereits während des
StartVorganges zwischen t3 und t4 über den Widerstand 31 und die Schaltstrecke des Thyristors 28a entladen.
Diese Lösung hat ferner den Vorteil, dass sich der Thyristor 28a mit der Z-Diode und das Zeitglied 29 zu einem in Isoliermaterial vergossenen Schaltungsmodul 38 einbetten lassen, dass sich im Einrückrelais 19 unterbringen läßt. In Fig-. 5 ist ein derartiges Schaltungsmodul 38 raumbildlich dargestellt. Es" erfordert lediglich zwei Anschlußplatinen 39 und 40, wobei die Anschlußplatine 39 als Kathodenanschluß des Thyristors 28a mit einer gestrichelt angedeuteten Schraube 41 am Magnetkern des Einrückrelais 19 als Massekontakt festgeschraubt wird und die andere Anschlussplatine 40 als Anodenanschluss des Thyristors 28a an das Drahtende 23a der Haltewicklung 23 angeschweißt wird.
In gleicher Weise lassen sich auch das Steuerschaltelement 28 und das Zeitglied 29 aus Fig. 2 in einem Schaltungsmodul integrieren, dass im Einrückrelais 19 unterzubringen ist. In diesem Fall wird jedoch noch ein dritter Anschluss am
Schaltungsmodul benötigt, der zum Anlegen eines Startsignals mit der Klemme 50 des Einrückrelais 19 zu verschalten ist. Alternativ zu dem Feldeffekttransistor 28 oder Thyristor 28a kann als Steuerschalter auch ein Triac oder ein auf den Strom der Haltewicklung 23 ausgelegter Schalttransistor verwendet werden. In allen Fällen lässt sich durch das zeitverzögerte Einschalten der Haltewicklung 23 ein Ratschen des Starterritzels am Zahnkranz vermeiden, wobei die Einspursicherheit durch die Kraft der Einspurfeder bei eingezogenem Anker des Einrückrelais 19 erhalten bleibt -und der Verschleiß am Zahnkranz und Ritzel deutlich verringert wird.

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 (36) 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 ferner mit dem Einschalten des Startermotors abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltewicklung (23) mit einem Steuerschaltelement
(28) in Reihe geschaltet ist, welches über ein mit einem das Startsignal führenden Anschluß verbundenes Zeitglied
(29) in den leitenden Zustand steuerbar 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 (33) auf den Steueranschluß (34) des Steuerschaltelementes (28) geschaltet ist.
5 4. Startvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reihen-RC-Glied mit seinem Widerstand (31) mit der das Startsignal führenden Steuerleitung (26) und der Kondensator (32) mit einem Masseanschluß verbunden ist.
10 5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (31) des RC-Zeitgliedes (29) ein NTC- Widerstand ist .
6. StartVorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, 15. dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Kondensator
(32) des RC-Zeitgliedes (29) ein Entladewiderstand (35) geschaltet ist .
7. StartVorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
20 dadurch gekennzeichnet, dass dem Steueranschluß (34a) des
Steuerschaltelements (28a) ein Schwellwertschalter (37) , vorzugsweise eine Z-Diode vorgeschaltet ist.
8. Startvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, 25 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstrecke des
Steuerschaltelementes (28) zwischen dem.der Steuerleitung (26) abgewandten Ende der Haltewicklung (23) und einem Masseanschluß geschaltet ist.
30 9. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerschaltelement (28) ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor ist.
10. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerschaltelement (28a) ein Thyristor oder Triac ist .
11. Startvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerschaltelement (28a) und das Zeitglied (29) als ein vergossenes Schaltungsmodul (38) im Ξinrückrelais (19) untergebracht und mit den zwei Anschlüssen (39, 40) seiner Schaltstrecke zwischen einem auf Massepotential liegenden
Magnetkern des Einrückrelais (19) und dem Ende der Haltewicklung (23) geschaltet ist.
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