EP2411993B1 - Startrelais einer startvorrichtung für brennkraftmaschinen - Google Patents

Startrelais einer startvorrichtung für brennkraftmaschinen Download PDF

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EP2411993B1
EP2411993B1 EP10709730.5A EP10709730A EP2411993B1 EP 2411993 B1 EP2411993 B1 EP 2411993B1 EP 10709730 A EP10709730 A EP 10709730A EP 2411993 B1 EP2411993 B1 EP 2411993B1
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EP
European Patent Office
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armature
compression spring
driver
starter
relay
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EP10709730.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2411993A1 (de
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Houman Ramezanian
Josef Weigt
Raphael Schymura
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H51/00—Electromagnetic relays
    • H01H51/02—Non-polarised relays
    • H01H51/04—Non-polarised relays with single armature; with single set of ganged armatures
    • H01H51/06—Armature is movable between two limit positions of rest and is moved in one direction due to energisation of an electromagnet and after the electromagnet is de-energised is returned by energy stored during the movement in the first direction, e.g. by using a spring, by using a permanent magnet, by gravity
    • H01H51/065—Relays having a pair of normally open contacts rigidly fixed to a magnetic core movable along the axis of a solenoid, e.g. relays for starting automobiles
    • 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 or control means 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
    • F02N15/006—Assembling or mounting of starting devices
    • 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
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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
    • F02N2015/061—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 said axial displacement being limited, e.g. by using a stopper

Definitions

  • the invention relates to a starting relay of a starting device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • a relay for a starting device of internal combustion engines in which a coupling element, the switching rod of the relay and the armature connected to each other limited slidably.
  • this coupling element welds of the contact bridge with the switch contacts of the relay when the relay is turned off by the accelerated by an armature return spring magnet armature again.
  • this function of the coupling element is limited by manufacturing and setting tolerances of the starting relay and the Einspurmechanismuses for the starter pinion of the starting device. Depending on the design of the coupling element, two critical cases can occur.
  • the switching axis 32 is pressed even further against the force of the contact return spring 37 for the so-called burnup reserve, thereby additionally tensioning the likewise preloaded contact pressure spring 39 until finally the armature 20 rests against the magnet core 31 at the front. If now weld at an uneven contact surface and high current load small areas of the switching contacts 23a with the contact bridge 34, so when switching off the start relay 19, the force of the contact return spring 37 is not sufficient to tear such a weld.
  • the contact bridge 34 is then pressed by the force of the contact return spring 37 in the rest position, in which the insulating cap 41 of the contact bridge 34 is supported at the bottom of the blind bore 40 in the magnetic core 31. Further, the armature 20 is pressed by the armature return spring 36 to its rest position, which is predetermined by the rear stop of Einspur responded 50 on the starting device 10.
  • the coupling 33b can now be formed on the switching axis 32 and the driver 24 by means of Isolierstoffhülse 33 so that tearing each other by a relatively small distance a over the entire range of manufacturing tolerances welded switch contacts 23a is ensured by the armature 20.
  • the helical compression spring 26 is designed so that in the rest position of the starting relay 19, the pressure force of the helical compression spring 26 is greater than the restoring force of the armature return spring 36th
  • FIG. 3 shows in an enlarged spatial representation of the pre-assembly of the helical compression spring 26 at the rear end portion 24a of the driver.
  • This pre-assembly is required because the starting relay 19 is manufactured as a separate component of the starting device 10.
  • the helical compression spring 26 from the outside in the arrow direction axially on the end portion 24a of the driver 24 from FIG. 2 slid so that it rests with its one end on the front side of the magnet armature 20. Thereafter, the helical compression spring 26 is pressed axially together so that it is under bias.
  • the plate disc 42 is placed from above in the arrow direction on the paddle-shaped end portion 24a by a from the middle region of the disc 42 on both sides free to the edge of the disk punched fingers 42a engages from above through the punching window 25 of the driver 24. Then, the washer 42 is placed on the free end of the helical compression spring 26. With the release of the helical compression spring 26 this presses now in the preassembled state, the plate spring 42 via the punched-out fingers 42a against the outer end wall 25a of the punching window 25th
  • FIG. 4 shows the starting relay 19 FIG. 2 , which is divided into two halves, each shown in longitudinal section.
  • the FIG. 4 is the starting relay 19 in the working position, the magnet armature 20 is pressed against the force of the armature return spring 36 against the armature core 31 by the magnetic field of the current-carrying relay coil 27 and there abuts the front side.
  • the driver 24 has with its head 24b, the switching axis 32 against the force of the contact return spring 37 pressed so far to the right until the Contact bridge 34 is applied to the switch contacts 23a of the contact pin 23.
  • the switching axis 32 is pressed by the driver 24 of the magnet armature 20 due to the so-called erosion reserve a little further to the right against the contact pressure spring 37, whereby even the contact pressure spring 39 is stretched further.
  • the fork lever 21 of the starting device 10 after FIG. 1 is thereby pivoted so far to the right until the starter pinion 16 is completely meshed in the ring gear 18 of the internal combustion engine.
  • the head 21a of the fork lever 21 is pressed by the helical compression spring 26 by means of the disc plate 42 against the outer end wall 25a of the punching window 25 on the driver 24.
  • the helical compression spring 26 is further designed so that its pressure force in the closed position of the starting relay 19 is smaller than acting on the armature 20 restoring force of contact restoring spring 37 and armature return spring 36th In this Case is moved with the switching off of the relay coil 27 of the armature 20 with the force of the armature and contact return spring 36 and 37 against the force of the helical compression spring 26 as far to the left until the head 21a of the fork lever 21 abuts the inner end wall 25 b of the punching window 25.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Startrelais einer Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 199 51116 A1 ist ein Relais für eine Startvorrichtung von Brennkraftmaschinen bekannt, bei der ein Kupplungselement die Schaltstange des Relais und den Magnetanker miteinander begrenzt verschiebbar verbindet. Über dieses Kupplungselement werden Verschweißungen der Kontaktbrücke mit den Schaltkontakten des Relais beim Abschalten des Relais von dem durch eine Ankerrückstellfeder beschleunigten Magnetanker wieder aufgerissen. Diese Funktion des Kupplungselementes wird jedoch durch Fertigungs- und Einstelltoleranzen des Startrelais sowie des Einspurmechanismuses für das Starterritzel der Startvorrichtung eingegrenzt. Dabei können je nach Auslegung des Kupplungselementes zwei kritische Fälle auftreten. Zum einen werden bei zu kleinem Ruheluftspalt zwischen Magnetanker und Magnetkern des Relais die miteinander verschweißten Kontakte nicht aufgerissen, weil der Magnetanker die Einspurvorrichtung über einen Gabelhebel gegen einen Ruheanschlag drückt, bevor der Mitnehmer des Magnetankers das Kupplungselement betätigen kann. Zum anderen erreicht der Magnetanker seine durch einen Ruheanschlag der Schaltachse über das Kupplungselement vorgegebenen Ruhelage, bevor die Einspureinrichtung der Startvorrichtung über den Gabelhebel in ihre Ruhelage gedrückt werden kann, so dass gegebenenfalls das Starterritzel nicht sicher ausgespurt wird. Ein weiteres Beispiel von einem Startrelais wird in der US-A-2004/169573 offenbart.
  • Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, mit dem Abschalten des Startrelais in jedem Fall ein Aufreißen miteinander verschweißter Schaltkontakte des Relais sowie ein Zurückführen der Einspureinrichtung gegen einen Ruheanschlag zu gewährleisten.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Startrelais mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass für den gesamten Bereich der Fertigungs- und Einstelltoleranzen das Kupplungselement so dimensioniert werden kann, dass zum einen miteinander verschweißte Kontakte beim Abschalten des Relais aufreißen und zum anderen in der Ruhelage des Magnetankers die Einspureinrichtung der Startvorrichtung über den Gabelhebel gegen ihren Ruheanschlag gedrückt wird. Während die Ruhelage des Magnetankers wie bisher durch einen Ruheanschlag der Schaltachse über das Kupplungselement vorgegeben ist, wird nunmehr mit Hilfe der erfindungsgemäßen Druckfeder der Gabelhebel soweit zusätzlich zurück geschwenkt, bis dadurch die Einspureinrichtung der Startvorrichtung in einfacher und zuverlässige Weise an ihren Ruheanschlag anliegt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass aufgrund des nunmehr fehlenden Leerweges zwischen dem Kopf des Gabelhebels und dem Stanzfenster im Mitnehmer die Dynamik beim Einspuren des Starterritzels erhöht wird und dass ferner die temperaturabhängige Funktionsgrenze des Startrelais durch die magnetische Anfangskraft heraufgesetzt wird, indem der Arbeitsluftspalt des Magnetankers durch den fehlenden Leerweg im Stanzfenster des Mitnehmers verringert und damit die magnetische Kraft am Beginn des Ankerweges erhöht werden kann.
  • Aus der Patentanmeldungs-Publikation US 2002/000 5771 A1 ist zwar bereits eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startrelais bekannt, bei dem am freien Ende eines am Magnetanker befestigten Mitnehmers eine Druckfeder angeordnet ist, die auf den Gabelhebel für den Einspurmechanismus einwirkt. Diese Druckfeder stützt sich jedoch mit ihrem hinteren Ende am Gehäuse des Startrelais ab und hat somit die Funktion einer Ankerrückstellfeder. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Zur Erzielung einer optimalen Einspurdynamik der Startvorrichtung ist es zweckmäßig, wenn in der Ruhelage des Startrelais die Druckkraft der Druckfeder größer ist als die Rückstellkraft der Ankerrückstellfeder, weil dadurch ein Spiel zwischen dem Gabelhebel und dem Mitnehmer des Magnetankers vermieden wird. Des Weiteren ist es zur Abschaltung der Startvorrichtung bei einem hängen bleibenden, eingespurtem Starterritzel vorteilhaft, wenn die Druckkraft der Druckfeder in der Einschaltstellung des Magnetankers geringer ist als die dann auf dem Magnetanker wirkende Rückstellkraft von Kontakt- und Ankerrückstellfeder, so dass dann zumindest der Startermotor vom Startrelais abgeschaltet wird.
  • Im einfachsten Fall ist die Druckfeder eine Schraubendruckfeder, die auf den Endbereich des Mitnehmers axial aufgesetzt ist. Zur Vermeidung konstruktiver Änderungen am Mitnehmer ist vorgesehen, dass sich die Schraubendruckfeder in vorteilhafter Weise mit ihrem einen Ende über eine Tellerscheibe an einem in ein Stanzfenster im Endabschnitt des Mitnehmers ragenden Kopfende des Gabelhebels und mit ihren anderen Ende an der Stirnseite des Magnetankers abstützt. Um die Schraubendruckfeder mit der Tellerscheibe ohne den Gabelhebel am Startrelais unverlierbar vormontieren zu können, ist in zweckmäßiger Weise im mittleren Bereich der Tellerscheibe ein Finger beidseitig frei gestanzt, der von oben durch das Stanzfenster, des Mitnehmers greift, so dass sich im vormontierten Zustand die Tellerscheibe mit der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder gegen die äußere Stirnwand des Stanzfensters am Mitnehmer abstützt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startrelais in schematischer Darstellung,
    • Figur 2 das Startrelais im Längsschnitt mit einer zusätzlichen Druckfeder und dem Magnetanker in der Position vor dem Aufreißen miteinander verschweißter Schaltkontakte,
    • Figur 3 die Vormontage der Druckfeder und Tellerscheibe am Mitnehmer des Startrelais in raumbildlicher vergrößerter Darstellung,
    • Figur 4 das Startrelais im Längsschnitt mit einem oberen Teil a) in dargestellter Arbeitsstellung und im unteren Teil b) in der Ruhelage.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Startvorrichtung 10 für Brennkraftmaschinen. Die Startvorrichtung 10 hat einen Startermotor 11, dessen Antriebswelle 12 ein Steilgewinde 13 aufweist, das mit einem entsprechenden Muttergewinde in einem Mitnehmerschaft 14 zusammenwirkt. Alternativ wird die Antriebswelle 12 über ein zwischengeschaltetes, nicht dargestelltes Planentengetriebe vom Startermotor 11 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 Antriebswelle 12 bis zu einem Anschlag 17 einerseits und bis zum Ende des Steilgewindes 13 andererseits axial verschiebbar gelagert. Das Starterritzel 16 wird dabei in einen Zahnkranz 18 der nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt. Die Axialverschiebung erfolgt mit Hilfe eines Startrelais 19, dessen Magnetanker 20 über einen Gabelhebel 21 und einer Einspurfeder 22 am Freilauf 15 angreift. Die Stromversorgung des Startermotors 11 erfolgt ebenfalls über das Startrelais 19 dessen Kontaktbolzen 23 einerseits mit dem Plus-Potential der nicht dargestellten Fahrzeugbatterie und andererseits mit dem Startermotor 11 verbunden sind. Über einen vom Magnetanker axial nach außen ragenden Mitnehmer 24 wird der Gabelhebel 21 zum Vorspuren des Starterritzels 16 betätigt. Der Gabelhebel 21 ragt dabei mit seinem Kopfende 21a in ein Stanzfenster 25 des Mitnehmers. Zwischen dem Magnetanker 20 und dem Kopfende 21a des Gabelhebels 21 ist eine vorgespannte als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder 26 eingesetzt. Sie drückt bei abgeschaltetem Startrelais 19 eine aus Steilgewinde 13, Mitnehmerschaft 14, Gabelhebel 21 und Einspurfeder 22 bestehende Einspureinrichtung 50 in die dargestellte Ruhelage. Zum Starten der Brennkraftmaschine wird mit dem Einschalten des Startrelais 19 der Magnetanker 20 eingezogen und damit über den Gabelhebel 21 das Starterritzel 16 in den Zahnkranz 18 eingespurt. Im letzten Teil des Ankerweges werden außerdem die nicht dargestellten Schaltkontakte des Starterrelais geschlossen und damit der Startermotor 11 zum Andrehen der Brennkraftmaschine eingeschaltet.
  • In Figur 2 ist das Startrelais 19 aus Figur 1 in seinem konstruktiven Aufbau im Längsschnitt dargestellt. Es hat eine Relaisspule 27, die über einen Anschluss in einem Schalterdeckel 28 mit einem nicht dargestellten Startschalter des Kraftfahrzeugs einerseits und andererseits mit dem Gehäuse 29 des Startrelais verbunden ist. Die Relaisspule 27 wird zunächst in das topfförmige Gehäuse 29 zusammen mit einer Messinghülse 30 und einem Magnetkern 31 eingesetzt. Am Boden des Gehäuses 29 ist in einer Öffnung der Magnetanker 20 axial geführt, der in die Relaisspule 27 eintaucht. In einer zentrischen Bohrung des Magnetankers 20 ist der Mitnehmer 24 befestigt, dessen axial nach außen ragender Endbereich 24a als so genanntes Paddel zur Aufnahme des Gabelhebels 21 mit dem Stanzfenster 25 versehen ist. In einer Durchgangsöffnung des Magnetkernes 31 ist eine Schaltachse 32 mittels einer Isolierhülse 33 geführt. Am äußeren Ende der Schaltachse 32 ist eine Kontaktbrücke 34 axial verschiebbar aufgenommen. Das Gehäuse 29 des Startrelais 19 wird von dem Schalterdeckel 28 abgeschlossen. Die in den Innenraum des Schalterdeckels 28 ragenden Enden der Kontaktbolzen 23 sind als Schaltkontakte 23a ausgebildet, die mit der Kontaktbrücke 34 zusammenwirken. Das innere Ende der Schaltachse 32 steht in der Ruhelage des Relais dem Ende des Mitnehmers 24 mit einem Abstand a gegenüber. Zwischen dem Magnetkern 31 und dem Magnetanker 20 ist eine Ankerrückstellfeder 36 eingesetzt, die sich mit einem Ende an der Stirnseite des Magnetkerns 31 und mit dem anderen Ende am Boden einer Ausnehmung 35 im Magnetanker 20 abstützt. Im Schalterdeckel 28 befindet sich eine Kontaktrückstellfeder 37, die sich einerseits am Boden des Schalterdeckels 28 und andererseits an einer am äußeren Ende der Schaltachse 32 befestigten Stützscheibe 38 abstützt. Eine Kontaktdruckfeder 39 befindet sich in einer axialen Sacklochbohrung 40 des Magnetkerns 31. Diese Feder stützt sich einerseits über eine Isolierkappe 41 an der Kontaktbrücke 34 und andererseits auf der Stirnseite der Isolierhülse 33 ab. Alle drei Federn sind vorgespannt, wobei die stärker vorgespannte Kontaktrückstellfeder 37 die Kontaktbrücke 34 entgegen der Vorspannung der Kontaktdruckfeder 39 in die Ruhelage zu drücken versucht.
  • Bei dem Startrelais 19 nach Figur 2 ist die an der Schaltachse 32 formschlüssig befestigte Isolierstoffhülse 33 im vorderen Bereich als Kupplung 33b ausgebildet, welche die Schaltachse 32 und den Magnetanker 20 zueinander begrenzt verschiebbar verbindet. Dies wird dadurch erreicht, dass der Mitnehmer 24 an seinem inneren, in die Ausnehmung 35 des Magnetankers 20 ragenden Ende als Kopf 24b ausgebildet ist. Dieser Kopf 24b wird von mehreren, am Ende der Kupplung 33b ausgebildeten Klauen 33a umfasst.
  • Mit Hilfe der Figur 2, welche die Position vor dem Aufreißen miteinander verschweißter Kontakte zeigt, wird nunmehr erläutert, wie eine Verschweißung der Schaltkontakte 23a mit der Kontaktbrücke 34 wieder aufgerissen wird. Während der Startphase wird durch das Magnetfeld der stromdurchflossenen Relaisspule 27 der Magnetanker 20 mit magnetischer Kraft gegen den Magnetkern 31 gezogen. Dabei wird die vorgespannte Ankerrückstellfeder 36 weiter gespannt und der Mitnehmer 24 drückt die Schaltachse 32 nach der Überbrückung des Abstandes a nach rechts, so dass die Kontaktbrücke 34 angehoben wird und schließlich die Schaltkontakte 23a berührt. Dabei wird außerdem die Kontaktrückstellfeder 37 weiter gespannt. Im letzten Abschnitt des Ankerweges wird nun für die so genannte Abbrandreserve die Schaltachse 32 noch weiter gegen die Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 gedrückt und dadurch die ebenfalls vorgespannte Kontaktdruckfeder 39 zusätzlich gespannt, bis schließlich der Magnetanker 20 stirnseitig am Magnetkern 31 aufliegt. Wenn nun bei einer unebenen Kontaktfläche und hoher Strombelastung kleine Bereiche der Schaltkontakte 23a mit der Kontaktbrücke 34 verschweißen, so reicht beim Abschalten des Startrelais 19 die Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 nicht aus, um eine solche Verschweißung aufzureißen. Durch die an der Isolierstoffhülse 33 der Schaltachse 32 ausgebildete Kupplung 33b wird nunmehr erreicht, dass beim Abschalten des Startrelais 19 der Magnetanker 20 durch die Kraft der Ankerrückstellfeder 36 auf seinem Weg in die Ruhelage beschleunigt wird, indem er zunächst unbehindert einen Weg zurücklegt, der dem Abstand a zwischen Schaltachse 32 und Mitnehmerkopf 24b entspricht. Mit der dabei aufgenommen kinetischen Energie wird nun die Schaltachse 32 über die Klauen 33a der Isolierstoffhülse 33 vom Kopf 24b des Mitnehmers 24 mitgenommen, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Mit Hilfe dieser kinetischen Energie und der zusätzlichen Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 wird nun die Verschweißung der Schaltkontakte 23a mit der Kontaktbrücke 34 aufgerissen. Die Kontaktbrücke 34 wird sodann durch die Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 in die Ruhelage gedrückt, in der sich die Isolierkappe 41 der Kontaktbrücke 34 am Boden der Sacklochbohrung 40 im Magnetkern 31 abstützt. Ferner wird der Magnetanker 20 durch die Ankerrückstellfeder 36 bis in seine Ruhelage gedrückt, die durch den hinteren Anschlag der Einspureinrichtung 50 an der Startvorrichtung 10 vorgegeben ist.
  • Die Schraubendruckfeder 26, die sich mit ihrem einen Ende über eine Tellerscheibe 42 am Kopfende 21a des Gabelhebels 21 und mit ihrem anderen Ende an der Stirnseite des Magnetankers 20 abstützt, bewirkt das ständige Anlegen des Gabelhebel-Kopfendes 21a an der äußeren Stirnwand 25a des Stanzfensters 25 aufgrund der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 26. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann nunmehr die Kupplung 33b an der Schaltachse 32 und dem Mitnehmer 24 mittels der Isolierstoffhülse 33 so ausgebildet werden, dass durch einen relativ kleinen Abstand a über den gesamten Bereich der Fertigungstoleranzen ein Aufreißen miteinander verschweißter Schaltkontakte 23a durch den Magnetanker 20 gewährleistet ist. Ohne diese Schraubendruckfeder 26 würde dagegen das Kopfende 21a des Gabelhebels sich beim Abschalten des Startrelais 19 an der inneren Stirnwand 25b der Ausstanzung 25 abstützen mit der Folge, dass beim Abschalten des Startrelais 19 die Kontaktbrücke 34 in die Ruhelage gedrückt wird und dort über die Schaltachse 32 und die Isolierstoffhülse 33 den von der Ankerrückstellfeder 36 beschleunigten Magnetanker 20 nach dem Durchlaufen des Abstandes a in der dann erreichten Ruhelage festhält, ohne dass gegebenenfalls die Einspurvorrichtung 50 der Startvorrichtung 10 ihre Ruhelage erreicht hat. Dies könnte bei ungünstigen Fertigungs- und Montagetoleranzen dazu führen, dass das Starterritzel 16 nicht ausreichend weit aus dem Zahnkranz 18 ausgespurt werden kann. Mit Hilfe der Schraubendruckfeder 26 wird somit sowohl ein Aufreißen miteinander verschweißter Schaltkontakte 23a als auch ein sicheres Ausspuren des Starterritzels 16 bis zum hinteren Anschlag der Einspurvorrichtung 50 über den gesamten Bereich der Fertigungs- und Einstellungstoleranzen erreicht. Um zu verhindern, dass für den Fall in dem die Ruhelage der Einspureinrichtung 50 früher erreicht ist als die Ruhelage des Magnetankers 20, die Ankerrückstellfeder 36 den Magnetanker 20 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 26 in die Ruhelage drückt, und dadurch zwischen dem Stanzfenster 25 des Mitnehmers 24 und dem Kopfende 21a des Gabelhebels 21 ein Spiel auftritt, wird die Schraubendruckfeder 26 so ausgelegt, dass in der Ruhelage des Startrelais 19 die Druckkraft der Schraubendruckfeder 26 größer ist als die Rückstellkraft der Ankerrückstellfeder 36.
  • Figur 3 zeigt in vergrößerter raumbildlicher Darstellung die Vormontage der Schraubendruckfeder 26 am hinteren Endbereich 24a des Mitnehmers. Diese Vormontage ist erforderlich, da das Startrelais 19 als separates Bauteil der Startvorrichtung 10 hergestellt wird. Bei der Vormontage wird zunächst die Schraubendruckfeder 26 von außen in Pfeilrichtung axial auf den Endbereich 24a des Mitnehmers 24 aus Figur 2 aufgeschoben, so dass sie mit ihrem einem Ende an der Stirnseite des Magnetankers 20 anliegt. Danach wird die Schraubendruckfeder 26 axial zusammen gedrückt, so dass sie unter Vorspannung steht. Anschließend wird die Tellerscheibe 42 von oben in Pfeilrichtung auf den paddelförmigen Endbereich 24a aufgesetzt, indem ein aus dem mittleren Bereich der Tellerscheibe 42 beidseitig bis zum Scheibenrand freigestanzter Finger 42a von oben durch das Stanzfenster 25 des Mitnehmers 24 greift. Sodann wird die Tellerscheibe 42 auf das freie Ende der Schraubendruckfeder 26 aufgesetzt. Mit dem Loslassen der Schraubendruckfeder 26 drückt diese nunmehr im vormontierten Zustand die Tellerfeder 42 über den freigestanzten Finger 42a gegen die äußere Stirnwand 25a des Stanzfensters 25.
  • Figur 4 zeigt das Startrelais 19 aus Figur 2, welches in zwei Hälften aufgeteilt jeweils im Längsschnitt dargestellt ist. Im oberen Teil a) der Figur 4 befindet sich das Startrelais 19 in der Arbeitsstellung, wobei der Magnetanker 20 vom Magnetfeld der stromdurchflossenen Relaisspule 27 entgegen der Kraft der Ankerrückstellfeder 36 gegen den Ankerkern 31 gedrückt wird und dort stirnseitig anliegt. Der Mitnehmer 24 hat dabei mit seinem Kopf 24b die Schaltachse 32 gegen die Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 soweit nach rechts gedrückt, bis die Kontaktbrücke 34 an den Schaltkontakten 23a der Kontaktbolzen 23 anliegt. Darüber hinaus wird die Schaltachse 32 vom Mitnehmer 24 des Magnetankers 20 aufgrund der so genannten Abbrandreserve noch ein kleines Stück weiter nach rechts gegen die Kontaktdruckfeder 37 gedrückt, wodurch auch noch die Kontaktdruckfeder 39 weiter gespannt wird. Der Gabelhebel 21 der Startvorrichtung 10 nach Figur 1 wird dadurch soweit nach rechts geschwenkt, bis das Starterritzel 16 vollständig in den Zahnkranz 18 der Brennkraftmaschine eingespurt ist. Der Kopf 21a des Gabelhebels 21 wird dabei von der Schraubendruckfeder 26 mittels der Tellerscheibe 42 gegen die äußere Stirnwand 25a des Stanzfensters 25 am Mitnehmer 24 gedrückt.
  • Im unteren Teil b) der Figur 4 ist die untere Hälfte des Startrelais 19 im Längsschnitt dargestellt, welches die Ruhelage des Relais bei abgeschalteter Relaisspule 27 zeigt. Mit der Kraft der Kontaktrückstellfeder 37 wird dabei die Schaltachse 32 gegen die Kraft der Kontaktdruckfeder 39 soweit zurückgedrückt, bis die Kontaktbrücke 34 in ihre Ruhelage gelangt. Diese Lage wird erreicht, sobald sich die Isolierkappe 41 als Träger der Kontaktbrücke 34 am Boden der Sacklochbohrung 40 im Magnetkern 31 abstützt. Gleichzeitig drückt mit dem Nachlassen der Magnetkraft die gespannte Ankerrückstellfeder 36 den Magnetanker 20 soweit nach links, bis der Mitnehmer 24 mit seinem Kopf 24b von den Kupplungsklauen 33a der Isolierstoffhülse 33 axial fest gehalten wird.
  • Der Gabelhebel 21 wird dabei nach links geschwenkt, wodurch das Starterritzel 16 aus den Zahnkranz 18 der Maschine ausgespurt wird. Mit der Druckfeder 26 wird dabei der Kopf 21a des Gabelhebels 21 über die Tellerscheibe 42 soweit nach links gedrückt, bis die Einspureinrichtung 50 aus Figur 1 ihren hinteren Anschlag am Steilgewinde 13 erreicht hat.
  • Die Fertigungs- und Einbautoleranzen dürfen dabei niemals so groß sein, dass beim Erreichen der Ruhelage des Magnetankers 20 gemäß Figur 4 Teil b) das Starterritzel 16 der Startvorrichtung 10 aus Figur 1 noch nicht mit dem erforderlichen Sicherheitsabstand aus dem Zahnkranz 17 der Maschine ausgespurt ist. Im Idealfall wird daher die Ruhelage des Magnetankers 20 und die Ruhelage der Einspureinrichtung 50 der Startvorrichtung 10 gleichzeitig erreicht. Unkritisch ist aber auch der Fall, bei dem die Ruhelage der Einspureinrichtung 50 früher erreicht wird als die Ruhelage des Magnetankers 20. Für derartige Fälle ist die Schraubendruckfeder 26 so ausgelegt, dass die Druckkraft der Schraubendruckfeder 26 in der Ruhelage des Startrelais 19 größer ist als die Rückstellkraft der Ankerrückstellfeder 36. Mit der Folge, dass auch dann der Kopf 21a des Gabelhebels 21 an der äußeren Stirnwand 25a des Stanzfensters 25 angelegt bleibt.
  • Ein anderer Grenzfall kann dann auftreten, wenn bei einem fehlgeschlagenen Startversuch die Relaisspule 27 zwar abgeschaltet wird, das Starterritzel 16 jedoch in der Einspurstellung verbleibt. Um auch in einem solchen Fall den Startermotor 11 sicher abschalten zu können, ist die Schraubendruckfeder 26 ferner so ausgelegt, dass ihre Druckkraft in der Einschaltstellung des Startrelais 19 kleiner ist als die auf den Magnetanker 20 wirkende Rückstellkraft von Kontaktrückstellfeder 37 und Ankerrückstellfeder 36. In diesem Fall wird mit dem Abschalten der Relaisspule 27 der Magnetanker 20 mit der Kraft der Anker- und Kontaktrückstellfeder 36 und 37 gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 26 soweit nach links bewegt, bis der Kopf 21a des Gabelhebels 21 an der inneren Stirnwand 25b des Stanzfensters 25 anstößt. Der dabei zurück gelegte Weg des Mitnehmers 24 reicht aus, um die Kontaktbrücke 24 über die so genannte Abbrandreserve hinaus von den Schaltkontakten 23a abzuheben und damit den Stromkreis für den Startermotor 11 zu unterbrechen. Im Stillstand lässt sich nun mühelos das Starterritzel 16 vom Startrelais 19 aus dem Zahnkranz 18 der Maschine vollständig ausspuren.
  • In der in Figur 4b dargestellten Ruhelage hat der Magnetanker 20 zum Magnetkern 31 seinen maximalen Arbeitsluftspalt A eingenommen, der um die so genannte Abbrandreserve des Relais größer ist als der in Figur 2 gekennzeichnete Abstand a zwischen Mitnehmer 24 und Schaltachse 31. Dieser maximale Arbeitsluftspalt A kann nunmehr durch die Verwendung der Schraubendruckfeder 26 kleiner gewählt werden als bei Startrelais ohne eine solche Druckfeder, da die Schraubendruckfeder 26 den Gabelhebel 21 in der Ruhelage nunmehr weiter nach links zu schwenken vermag. Durch den Widerstand des sich in Ruhelageposition befindenden Gabelhebels taucht der Magnetanker tiefer in die Relaisspule ein. Durch diese Maßnahme erhöht sich am Startrelais 19 die magnetische Einzugskraft am Beginn der Ankerbewegung aus der Ruhelage.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, die zum Losreißen miteinander verschweißter Kontakte des Relais vorgesehene Kupplung zwischen Schaltachse 32 und Magnetanker 20 konstruktiv anders zu gestalten, wie dies unter anderem aus der Druckschrift DE 102 60 843 A1 bekannt ist. Erfindungswesentlich ist jedoch die Kombination einer solchen Kupplung mit einer Druckfeder 26 zwischen Ankerstirnseite des Startrelais 19 und dem Kopf des Gabelhebels 21 der Startvorrichtung 10, um die eingangs beschriebenen zwei kritischen Grenzfälle im Toleranzbereich der Fertigungs-, Einstellung- und Montagetoleranzen zu vermeiden.

Claims (6)

  1. Startrelais (19) einer Startvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen, mit einer Relaisspule (27) und einem Magnetanker (20), der durch Bestromung der Relaisspule (27) aus der Ruhelage in eine Arbeitsstellung entgegen der Kraft einer Ankerrückstellfeder (36) bewegbar ist und der über einen axial nach außen ragenden Mitnehmer (24) mit einem Ende eines Gabelhebels (21) zum Vorspuren eines Starterritzels (16) zusammenwirkt, und mit einer Kontaktbrücke (34), die über eine Schaltachse (32) vom Magnetanker zu betätigen ist und die mit Schaltkontakten (23a) zusammen wirkt, wobei eine Kupplung (33b) die Schaltachse (32) und den Magnetanker (20) zueinander begrenzt verschiebbar verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetanker (20) und dem Ende (21a) des Gabelhebels (21) eine vorgespannte Druckfeder (26) eingesetzt ist.
  2. Startrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ruhelage des Startrelais (19) die Druckkraft der Druckfeder (26) größer ist als die Rückstellkraft der Ankerrückstellfeder (36) und dass in der Arbeitsstellung des Magnetankers (20) die Druckkraft der Druckfeder (26) geringer ist als die auf den Magnetanker (20) wirkende Rückstellkraft von Kontaktrückstellfeder (37) und Ankerrückstellfeder (36).
  3. Startrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (26) eine auf den Mitnehmer (24) axial aufgesetzte Schraubendruckfeder ist.
  4. Startrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schraubendruckfeder (26) mit ihrem einen Ende über eine Tellerscheibe (42) an einem in ein Stanzfenster (25) des Mitnehmers (24) ragenden Kopf (21a) des Gabelhebels (21) und mit ihrem anderen Ende an der Stirnseite (20a) des Magnetankers (20) abstützt.
  5. Startrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich der Tellerscheibe (42) ein Finger (42a) beidseitig bis zum Tellerrand freigestanzt ist, der von oben durch das Stanzfenster (25) des Mitnehmers (24) greift.
  6. Startrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfeder (26) am Startrelais (19) im vormontierten Zustand die Tellerscheibe (42) über den freigestanzten Finger (42a) an die äußere Stirnwand (25a) des Stanzfensters (25) am Mitnehmer (24) drückt.
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