EP3555455A1 - Elektromagnetisches relais, insbesondere starterrelais, sowie verfahren zum betätigen einer startvorrichtung mit einem starterrelais - Google Patents

Elektromagnetisches relais, insbesondere starterrelais, sowie verfahren zum betätigen einer startvorrichtung mit einem starterrelais

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Publication number
EP3555455A1
EP3555455A1 EP18702433.6A EP18702433A EP3555455A1 EP 3555455 A1 EP3555455 A1 EP 3555455A1 EP 18702433 A EP18702433 A EP 18702433A EP 3555455 A1 EP3555455 A1 EP 3555455A1
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EP
European Patent Office
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winding
pull
relay
starter
energized
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18702433.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Otto Schmidt
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SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
SEG Automotive Germany GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3555455A1 publication Critical patent/EP3555455A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N2011/0874—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches characterised by said switch being an electronic switch
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    • 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

Definitions

  • Electromagnetic relay in particular starter relay, and method for actuating a starter with a starter relay
  • the invention relates to an electromagnetic relay, in particular a starter relay, to a starting device with a starter relay and to a method for actuating the starting device with a starter relay.
  • a starter relay for a starting device which is used to start an internal combustion engine.
  • the starter relay adjusts an axially displaceable mounted starter pinion in an engaged position with a ring gear of the internal combustion engine, whereupon an electric starter motor for driving the starter pinion is set in motion.
  • the starter relay has in a housing on an adjustably mounted lifting armature, which performs an energizing movement of a pull-in winding and adjusts the starter pinion via a transmission lever.
  • the starter relay comprises a switching armature, which is associated with a switching winding, is energized with energization of the switching winding of the switching armature and turns on the electric starter motor.
  • the lifting armature in addition to the pull-in winding is associated with a holding winding, which can be energized as an alternative to the pull-in winding.
  • a holding winding which can be energized as an alternative to the pull-in winding.
  • the electromagnetic relay according to the invention has an axially adjustable armature and a pull-in winding, a holding winding and a switching winding.
  • the armature is adjusted at a current supply of the pull-in winding between a starting position and a deflected position, wherein the
  • Adjusting movement can be used as working or driving movement, in particular for the adjustment of a starter pinion in a starting device for an internal combustion engine.
  • the holding winding is connected in series with the pull-in winding. In different phases, either the
  • Feeding winding energized alone or both the pull-in winding and the series-connected holding winding are energized together.
  • the switching coil can be used to connect an armature in the relay
  • Impose switching movement in particular to start an electric motor.
  • the relay preferably has two different, separately formed armature, of which the first armature forms a lifting armature, the
  • Pick-up winding and the holding winding is assigned, and the second armature a switching armature, which is associated with the switching winding.
  • the lifting armature and the switching armature are preferably mounted coaxially. But they are too
  • Holding winding and the energized switching winding acts.
  • the switching winding is advantageously energized only at a time in which the armature, which is associated with the retraction and holding winding, is already deflected by energizing one or both of these windings.
  • the series connection of pull-in winding and holding winding has the advantage that with a relatively small current, a high magnetic force can be generated on the armature.
  • Holding winding are both energized in a defined phase section due to their series connection, the current level is advantageously lower than in an exclusive energization of the pull-in winding. Of the Reduced current results in less heating of the relay, which improves the life of the relay.
  • the current supply to the windings is effected by switches or transistors in the relay.
  • the windings can be energized in different phases of the meshing movement in different ways alone or together.
  • the pull-in winding and the holding winding are in the same magnetic circuit.
  • the pull-in and the holding winding can be arranged on the same winding carrier.
  • driving the retraction and holding winding it may be possible to energize the holding winding independently of the pull-in winding, so that in a certain
  • Feed winding is energized.
  • the holding winding is dimensioned smaller than the pull-in winding and has, for example, a smaller number of turns than the pull-in winding, so that, for example, an exclusive energization of the holding winding a smaller magnetic force is applied, which acts on the adjustable anchor.
  • the pull-in winding and the holding winding are advantageously independently energized. This makes it possible, especially in the different phases during the Einspurphase either only the
  • the anchor is in particular by the force of a spring element in the
  • the Einspurphase includes all phase sections in the transfer of the armature from its initial position in the adjusted Einspurposition, which preferably represents the maximum deflected position of the armature. Also, the holding of the armature in the Einspurposition is encompassed by the Einspurphase. In the case of a starting device and a starter relay engages in the meshing position, the starter pinion in the ring gear of the internal combustion engine.
  • the switching winding which can be started in the case of an embodiment of the electromagnetic relay as a starter relay for a starting device of the electric starter motor, advantageously acts in a different magnetic circuit.
  • the pull-in winding and the holding winding are in a first magnetic circuit and the switching winding in a second magnetic circuit.
  • the pull-in winding and the holding winding are energized in different phases of the Einspurphase in different ways.
  • the pull-in winding and the holding winding are energized in different phases of the Einspurphase in different ways.
  • Holding winding whereby the heating of the starter relay is limited.
  • the energization of the holding winding takes place in particular in a phase in which the armature has already reached its Einspurposition, in which the starter pinion is in engagement with the ring gear of the internal combustion engine.
  • This phase can also be referred to as a waiting phase, which occupies the starting device when the internal combustion engine is switched off, but should be restarted within a short time, for example in the case of a traffic light stop the Vehicle in which the internal combustion engine including starting device is installed.
  • a further phase section adjoins the first phase section of the single-track phase, in which only the pull-in winding is energized, in which only the holding winding is energized.
  • the holding winding is energized in this situation even before reaching the maximum deflected position of the armature, so that with the
  • the holding winding has a magnetic force acting on the armature, which adjusts this in the direction of the deflected position. With the energizing of the holding winding acts in comparison to the pull-in winding a smaller
  • Starter pinion is maintained, but a reduced current acts in the starter relay. As soon as the internal combustion engine is to be started, the switching winding is energized, whereby the electric starter motor is started.
  • Fig. 1 is a starting device for an internal combustion engine with a
  • Starter relay for adjusting a starter pinion
  • the illustrated in Fig. 1 starting device 1 for an internal combustion engine has a starter pinion 2, which is brought to start the internal combustion engine 4 in engagement with a ring gear 3 of the internal combustion engine.
  • the starter pinion 2 is mounted axially displaceably on a shaft 5 as indicated by the double arrow, wherein the starter pinion 2 is non-rotatably coupled to the shaft 5.
  • the starter pinion 2 is between a retracted non-functional position and an advanced engagement position with the ring gear 3 of
  • a starter relay 6 adjusted, which is electromagnetically designed and energized relay windings 7 and a lifting armature 8, which is loaded by spring force to a starting position and is energized when energizing a pull-in winding, which is part of the relay windings 7, in a Einspurposition.
  • the lifting armature 8 is kinematically coupled via an engaging lever 9 to the starter pinion 2, so that the axial
  • Starter pinion 2 between the non-functional position and the engaged position is implemented.
  • the rotating drive movement on the shaft 5 and the starter pinion 2 is generated by means of an electric starter motor 1 1, which via a
  • Planetary gear 12 is coupled to the shaft 5. Upon actuation of the electric starter motor 1 1, the shaft 5 and thus the starter pinion 2 is rotated.
  • the starting device 1 is associated with a control unit 10 via which the
  • the starter motor 1 1 Power for the starter motor 1 1 are turned on by a switching coil is energized in the starter relay 6 and a switching armature 13 is adjusted.
  • the switching winding is part of the relay windings 7.
  • the starter motor 1 1 drives in the on state, the shaft 5 and the starter pinion 2 rotating.
  • the starter relay 6 includes in a housing the lifting armature 8, the two series-connected windings 14, 15 are assigned, of which the winding 14 is a pull-in winding and the winding 15 form a holding winding. Furthermore, this includes
  • Starter relay 6 the switching armature 13, which is formed separately from the lifting armature 8 and the switching coil 16 is associated.
  • the pull-in winding 14 and the series-connected holding winding 15 are in a first magnetic circuit, which also includes the lifting armature 8, whereas the switching winding 16 and the
  • Switching armature 13 lie in a second magnetic circuit.
  • the energization of the pull-in winding 14, the holding winding 15 and the switching winding 16 is carried out independently of each other via an arranged in the control unit 10 switching logic.
  • the switching winding 16 is axially offset from the pull-in winding 14 and the holding winding 15. In a starting operation of the internal combustion engine, the intake winding 14 is energized, whereupon the lifting armature 8 in the pull-in winding 14 and the
  • Holding winding 15 pulled in and the engagement lever 9 is adjusted, so that the starter pinion 2 is meshed and gets into engagement with the ring gear 3 of the internal combustion engine. After meshing, the switching winding 16 is energized; the switching armature 13 is adjusted and an electrical contact closed, whereupon the starter motor 1 1 is started, connected to the
  • Vehicle battery 17 is connected.
  • Fig. 3 is a switching logic with a switching device 18 for the control and energization of the pull-in winding 14, the holding winding 15 and the
  • the switching device 18 may be part of the control unit 10 or communicates with the control unit 10.
  • the control device 18 comprises three switches 19, 20 and 21, of which the switches 19 and 20 of the pull-in winding 14 and the series-connected
  • Holding winding 15 and the switch 21 of the switching winding 16 are assigned.
  • the pull-in and hold winding 14, 15 are associated with two switches 19, 20, different switching states and energizations of the windings 14, 15 can be realized.
  • the switch 19 is actuated and energized only the feed coil 14. In contrast, the holding coil 15 and the remain
  • Switching coil 16 initially energized. With the reaching of the einpurten position, if a start request is present, additionally the switch 21 is actuated and the switching winding 16 is energized, whereupon the electric starter motor is actuated and the starter pinion is rotated. After the engine is started, the windings 14 and 16
  • Waiting situation can be realized, for example, at a traffic light stop of the vehicle in which the engine is turned off, but should be restarted within a short time.
  • the switch 19 is actuated and the pull-in winding 14 energized until the pinion is meshed into the ring gear of the internal combustion engine.
  • the switch 19 is turned off and instead the switch 20 is turned on, after which both the pull-in winding 14 and the series-connected holding winding 15 are energized, but with a lower current.
  • the starter pinion is in the sprocket of Internal combustion engine Kitspurt and remains in the einpurten position as long as the switch 20 is turned on and the two windings 14 and 15 are energized together.
  • the switching winding 16 is additionally energized by switching on the switch 21 and the starter motor is rotated.
  • FIG. 4 an embodiment of the switching logic is shown with the switching device 18, in which a further switch 22 is present, which is the
  • the switching logic shown in Fig. 4 allows a smooth meshing of the starter pinion in the sprocket at a reduced speed. For this purpose, in a first phase section of the Einspurphase first by pressing the
  • Switch 19 energized only the pull-in winding 14 and the lifting armature accelerated to a relatively high speed. This first
  • Phase section however, lasts only a short time, for example, a maximum of 10 ms. This is followed by a second phase section of the Einspurphase, in which both the switch 20 and the switch 22 are turned on, the
  • Switch 19 is turned off. With switched switches 20 and 22, only the holding winding 15 is energized, whereas the
  • Feed winding 14 remains energized.
  • the holding winding 15 is smaller than the pull-in winding 14, for example, equipped with a smaller number of turns so that the further Einspurvorgang with reduced
  • the pull-in winding 14 is energized by activating the switch 19, whereas the holding coil 15 remains energized.
  • the switching coil 16 is additionally energized by activation of the switch 21.

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Abstract

Ein elektromagnetisches Relais weist einen axial verstellbar angeordneten Anker sowie eine Einzugswicklung, eine Haltewicklung und eine Schaltwicklung auf. Die Haltewicklung ist mit der Einzugswicklung in Reihe geschaltet, wobei in einem Phasenabschnitt der Einspurphase die Einzugswicklung alleine bestrombar ist und in einem anderen Phasenabschnitt die Einzugswicklung und die Haltewicklung gemeinsam bestrombar sind.

Description

Beschreibung Titel
Elektromagnetisches Relais, insbesondere Starterrelais, sowie Verfahren zum Betätigen einer Startvorrichtunq mit einem Starterrelais
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Relais, insbesondere ein Starterrelais, auf eine Startvorrichtung mit einem Starterrelais sowie auf ein Verfahren zum Betätigen der Startvorrichtung mit einem Starterrelais.
Stand der Technik
In der DE 10 2008 007 077 A1 wird ein Starterrelais für eine Startvorrichtung beschrieben, die zum Starten einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Das Starterrelais verstellt ein axial verschieblich gelagertes Starterritzel in eine Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine, woraufhin ein elektrischer Startermotor zum Antreiben des Starterritzels in Gang gesetzt wird. Das Starterrelais weist in einem Gehäuse einen verstellbar gelagerten Hubanker auf, der bei Bestromung einer Einzugswicklung eine Stellbewegung ausführt und über einen Übertragungshebel das Starterritzel verstellt. Des Weiteren umfasst das Starterrelais einen Schaltanker, dem eine Schaltwicklung zugeordnet ist, wobei mit Bestromung der Schaltwicklung der Schaltanker ausgelenkt wird und den elektrischen Startermotor einschaltet.
In einer Ausführungsvariante, die in der DE 10 2008 007 077 A1 beschrieben wird, ist dem Hubanker zusätzlich zur Einzugswicklung auch eine Haltewicklung zugeordnet, die alternativ zur Einzugswicklung bestromt werden kann. Zum Vorspulen des Hubankers wird zunächst nur die Einzugswicklung bestromt, nach dem Erreichen einer Zwischenposition wird von der Einzugswicklung auf die Haltewicklung umgeschaltet, die daraufhin den Hubanker in der Zwischenposition hält. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße elektromagnetische Relais weist einen axial verstellbaren Anker sowie eine Einzugswicklung, eine Haltewicklung und eine Schaltwicklung auf. Der Anker wird bei einer Bestromung der Einzugswicklung zwischen einer Ausgangsposition und einer ausgelenkten Position verstellt, wobei die
Verstellbewegung als Arbeits- oder Antriebsbewegung genutzt werden kann, insbesondere für die Verstellung eines Starterritzels in einer Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Haltewicklung ist mit der Einzugswicklung in Reihe geschaltet. In verschiedenen Phasenabschnitten wird entweder die
Einzugswicklung alleine bestromt oder es werden sowohl die Einzugswicklung als auch die in Reihe geschaltete Haltewicklung gemeinsam bestromt. Die Schaltwicklung kann dazu genutzt werden, einen Anker im Relais eine
Schaltbewegung aufzuprägen, insbesondere um einen elektrischen Motor zu starten.
Das Relais weist vorzugsweise zwei unterschiedliche, getrennt ausgebildete Anker auf, von denen der erste Anker einen Hubanker bildet, der der
Einzugswicklung und der Haltewicklung zugeordnet ist, und der zweite Anker einen Schaltanker, der der Schaltwicklung zugeordnet ist. der Hubanker und der Schaltanker sind vorzugsweise koaxial gelagert. Es sind aber auch
Ausführungen möglich, bei denen nur ein Anker im Relais vorhanden ist, auf den sowohl die magnetische Kraft der bestromten Einzugswicklung und
Haltewicklung als auch der bestromten Schaltwicklung einwirkt. In jedem Fall wird die Schaltwicklung vorteilhafterweise erst zu einem Zeitpunkt bestromt, in dem der Anker, der der Einzugs- und Haltewicklung zugeordnet ist, durch Bestromen einer oder beider dieser Wicklungen bereits ausgelenkt ist. Die Reihenschaltung von Einzugswicklung und Haltewicklung hat den Vorteil, dass mit einem verhältnismäßig kleinen Strom eine hohe Magnetkraft auf den Anker erzeugt werden kann. Sowohl die Einzugswicklung als auch die
Haltewicklung werden in einem definierten Phasenabschnitt aufgrund ihrer Reihenschaltung beide bestromt, wobei die Stromhöhe vorteilhafterweise geringer ist als bei einer ausschließlichen Bestromung der Einzugswicklung. Der reduzierte Strom hat eine geringere Erwärmung des Relais zur Folge, wodurch die Lebensdauer des Relais verbessert wird.
Die Bestromung der Wicklungen erfolgt durch Schalter bzw. Transistoren im Relais. Über eine entsprechende Ansteuerung können die Wicklungen in verschiedenen Phasenabschnitten der Einspurbewegung in unterschiedlicher Weise alleine oder gemeinsam bestromt werden.
Vorteilhafterweise liegen die Einzugswicklung und die Haltewicklung im gleichen Magnetkreis. Die Einzugs- und die Haltewicklung können auf dem gleichen Wicklungsträger angeordnet sein. Bei der Ansteuerung der Einzugs- und Haltewicklung ist es gegebenenfalls möglich, die Haltewicklung unabhängig von der Einzugswicklung zu bestromen, so dass in einem bestimmten
Phasenabschnitt ausschließlich die Haltewicklung bestromt ist und die
Einzugswicklung unbestromt ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Haltewicklung kleiner dimensioniert als die Einzugswicklung und weist beispielsweise eine geringere Windungsanzahl als die Einzugswicklung auf, so dass beispielsweise bei einer ausschließlichen Bestromung der Haltewicklung eine geringere magnetische Kraft ausgeübt wird, die auf den verstellbaren Anker wirkt.
Die Einzugswicklung und die Haltewicklung sind vorteilhafterweise unabhängig voneinander bestrombar. Dies erlaubt es, insbesondere in den verschiedenen Phasenabschnitten während der Einspurphase entweder nur die
Einzugswicklung oder nur die Haltewicklung oder sowohl die Einzugswicklung als auch die Haltewicklung zu bestromen und mit unterschiedlich hohen Strömen unterschiedliche magnetische Kräfte auf den Anker auszuüben, so dass dieser in verschiedenen Phasenabschnitten der Einspurphase schneller oder langsamer beschleunigt wird bzw. eine höhere oder geringere magnetische Kraft in Richtung der Auslenkung erfährt.
Der Anker ist insbesondere von der Kraft eines Federelementes in die
Ausgangsstellung beaufschlagt, so dass bei einer Bestromung der Einzugswicklung und/oder der Haltewicklung eine magnetische Kraft auf den Anker entgegengesetzt zur Federkraft ausgeübt wird.
Die Einspurphase umfasst sämtliche Phasenabschnitte bei der Überführung des Ankers von seiner Ausgangsposition in die verstellte Einspurposition, die vorzugsweise die maximal ausgelenkte Position des Ankers darstellt. Auch das Halten des Ankers in der Einspurposition ist von der Einspurphase umfasst. Im Falle einer Startvorrichtung und eines Starterrelais greift in der Einspurposition das Starterritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine ein.
Die Schaltwicklung, mit der im Fall einer Ausführung des elektromagnetischen Relais als Starterrelais für eine Startvorrichtung der elektrische Startermotor gestartet werden kann, wirkt vorteilhafterweise in einem unterschiedlichen Magnetkreis. Somit liegen die Einzugswicklung und die Haltewicklung in einem ersten Magnetkreis und die Schaltwicklung in einem zweiten Magnetkreis.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betätigen einer Startvorrichtung, die mit einem vorbeschriebenen Relais ausgestattet ist, werden in verschiedenen Phasenabschnitten der Einspurphase die Einzugswicklung und die Haltewicklung in unterschiedlicher weise bestromt. Vorteilhafterweise wird während eines ersten Phasenabschnittes der Einspurphase nur die Einzugswicklung im
Starterrelais bestromt, so dass in der Einzugswicklung ein verhältnismäßig hoher Strom wirksam ist und die Einzugswicklung eine verhältnismäßig große magnetische Kraft auf den Anker ausübt. Im weiteren Verlauf der Einspurphase kann in einem sich an den ersten Phasenabschnitt anschließenden, weiteren Phasenabschnitt zusätzlich die in Reihe geschaltete Haltewicklung bestromt werden. Hierdurch sinkt das Stromniveau in der Einzugswicklung und
Haltewicklung ab, wodurch die Erwärmung des Starterrelais begrenzt wird. Die Bestromung der Haltewicklung erfolgt insbesondere in einer Phase, in der der Anker bereits seine Einspurposition erreicht hat, in welcher das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht. Diese Phase kann auch als Wartephase bezeichnet werden, die die Startvorrichtung einnimmt, wenn die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, jedoch innerhalb kurzer Zeit wieder gestartet werden soll, beispielsweise im Falle eines Ampelstopps des Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine einschließlich Startvorrichtung eingebaut ist.
Insbesondere in der Ausführung mit separat ausgebildetem Hubanker, welcher der Einzugswicklung und der Haltewicklung zugeordnet ist, und Schaltanker, welcher der Schaltwicklung für das Einschalten des elektrischen Startermotors zugeordnet ist, lassen sich in einer vorteilhaften Weise auch Situationen meistern, in denen die Brennkraftmaschine unmittelbar nach dem Abschalten wieder gestartet werden soll.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung schließt sich an den ersten Phasenabschnitt der Einspurphase, in dem nur die Einzugswicklung bestromt wird, ein weiterer Phasenabschnitt an, in dem nur die Haltewicklung bestromt wird. Die Haltewicklung wird in dieser Situation noch vor dem Erreichen der maximal ausgelenkten Position des Ankers bestromt, so dass mit dem
Bestromen der Haltewicklung eine magnetische Stellkraft auf den Anker wirkt, die diesen in Richtung der ausgelenkten Position verstellt. Mit dem Bestromen der Haltewicklung wirkt im Vergleich zur Einzugswicklung eine geringere
magnetische Kraft auf den Anker, so dass dieser mit geringerer Geschwindigkeit in Richtung der ausgelenkten Position verstellt wird. In diesem Phasenabschnitt sind die Belastungen im Starterrelais, insbesondere im Hinblick auf die
Wärmeentwicklung reduziert.
Gegebenenfalls kann der Einspurvorgang, falls erforderlich, noch vor dem Erreichen der maximal ausgelenkten Position wieder durch Umschalten der
Bestromung ausschließlich auf die Einzugswicklung beschleunigt werden.
Hierbei wird das Einspuren des Starterritzels in den Zahnkranz der
Brennkraftmaschine mit hoher Sicherheit erreicht. Falls sich die Startvorrichtung in einer Wartephase befindet, in der der Anker sich in der Einspurposition befindet und das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht, jedoch die Brennkraftmaschine noch abgeschaltet bleibt, ist es zweckmäßig, dass sowohl die Einzugswicklung als auch die
Haltewicklung bestromt werden, wodurch die eingespurte Position des
Starterritzels beibehalten wird, jedoch ein reduzierter Strom im Starterrelais wirkt. Sobald die Brennkraftmaschine gestartet werden soll, wird die Schaltwicklung bestromt, wodurch der elektrische Startermotor gestartet wird.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem
Starterrelais zum Verstellen eines Starterritzels,
Fig. 2 die Startvorrichtung mit detaillierter Darstellung des Starterrelais,
Fig. 3 die Verschaltung des Starterrelais,
Fig. 4 die Verschaltung des Starterrelais in einer Ausführungsvariante.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Startvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine weist ein Starterritzel 2 auf, das zum Starten der Brennkraftmaschine 4 in Eingriff mit einem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine gebracht wird. Das Starterritzel 2 ist auf einer Welle 5 wie mit dem Doppelpfeil gekennzeichnet axial verschieblich gelagert, wobei das Starterritzel 2 drehfest mit der Welle 5 gekoppelt ist. Das Starterritzel 2 wird zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit dem Zahnkranz 3 der
Brennkraftmaschine 4 über ein Starterrelais 6 verstellt, das elektromagnetisch ausgebildet ist und bestrombare Relaiswicklungen 7 sowie einen Hubanker 8 umfasst, der durch Federkraft in eine Ausgangsposition belastet ist und bei Bestromung einer Einzugswicklung, die Teil der Relaiswicklungen 7 ist, in eine Einspurposition verstellt wird. Der Hubanker 8 ist über einen Einrückhebel 9 kinematisch mit dem Starterritzel 2 gekoppelt, so dass die axiale
Verstellbewegung des Hubankers 8 zwischen der Ausgangsposition und der Einspurposition in eine korrespondierende axiale Stellbewegung des
Starterritzels 2 zwischen der Außerfunktionsposition und der Eingriffsposition umgesetzt wird. Die drehende Antriebsbewegung auf die Welle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe eines elektrischen Startermotors 1 1 erzeugt, der über ein
Planetengetriebe 12 mit der Welle 5 gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des elektrischen Startermotors 1 1 wird die Welle 5 und damit auch das Starterritzel 2 in Drehung versetzt.
Der Startvorrichtung 1 ist ein Steuergerät 10 zugeordnet, über das die
Funktionen des Starterrelais 6 sowie des Startermotors 1 1 gesteuert werden. Nachdem der Hubanker 8 die Einspurposition erreicht hat, kann der elektrische
Strom für den Startermotor 1 1 eingeschaltet werden, indem im Starterrelais 6 eine Schaltwicklung bestromt und ein Schaltanker 13 verstellt wird. Auch die Schaltwicklung ist Bestandteil der Relaiswicklungen 7. Der Startermotor 1 1 treibt im eingeschalteten Zustand die Welle 5 sowie das Starterritzel 2 drehend an.
In Fig. 2 ist das Starterrelais 6 detaillierter dargestellt. Das Starterrelais 6 umfasst in einem Gehäuse den Hubanker 8, dem zwei in Reihe geschaltete Wicklungen 14, 15 zugeordnet sind, von denen die Wicklung 14 eine Einzugswicklung und die Wicklung 15 eine Haltewicklung bilden. Des Weiteren umfasst das
Starterrelais 6 den Schaltanker 13, der separat vom Hubanker 8 ausgebildet und dem die Schaltwicklung 16 zugeordnet ist. Die Einzugswicklung 14 und die in Reihe geschaltete Haltewicklung 15 liegen in einem ersten Magnetkreis, zu dem auch der Hubanker 8 gehört, wohingegen die Schaltwicklung 16 und der
Schaltanker 13 in einem zweiten Magnetkreis liegen. Die Bestromung der Einzugswicklung 14, der Haltewicklung 15 und der Schaltwicklung 16 erfolgt unabhängig voneinander über eine im Steuergerät 10 angeordnete Schaltlogik. Die Schaltwicklung 16 liegt axial versetzt zu der Einzugswicklung 14 und der Haltewicklung 15. Bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine wird die Einzugswicklung 14 bestromt, woraufhin der Hubanker 8 in die Einzugswicklung 14 und die
Haltewicklung 15 hineingezogen und der Einrückhebel 9 verstellt wird, so dass das Starterritzel 2 eingespurt wird und in Eingriff mit dem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine gelangt. Nach dem Einspuren wird die Schaltwicklung 16 bestromt; der Schaltanker 13 wird verstellt und ein elektrischer Kontakt geschlossen, woraufhin der Startermotor 1 1 gestartet wird, der an die
Fahrzeugbatterie 17 angeschlossen ist.
In Fig. 3 ist eine Schaltlogik mit einer Schalteinrichtung 18 für die Ansteuerung und Bestromung der Einzugswicklung 14, der Haltewicklung 15 und der
Schaltwicklung 16 dargestellt. Die Schalteinrichtung 18 kann Bestandteil des Steuergerätes 10 sein bzw. kommuniziert mit dem Steuergerät 10.
Die Steuereinrichtung 18 umfasst drei Schalter 19, 20 und 21 , von denen die Schalter 19 und 20 der Einzugswicklung 14 und der in Reihe geschalteten
Haltewicklung 15 und der Schalter 21 der Schaltwicklung 16 zugeordnet sind. Indem der Einzugs- und Haltewicklung 14, 15 zwei Schalter 19, 20 zugeordnet sind, können verschiedene Schaltzustände und Bestromungen der Wicklungen 14, 15 realisiert werden.
Zum Vorspuren des Starterritzels in die eingespurte Position mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine wird der Schalter 19 betätigt und ausschließlich die Einzugsspule 14 bestromt. Dagegen bleiben die Haltespule 15 und die
Schaltspule 16 zunächst unbestromt. Mit dem Erreichen der eingespurten Position wird, sofern ein Startwunsch vorliegt, zusätzlich der Schalter 21 betätigt und die Schaltwicklung 16 bestromt, woraufhin der elektrische Startermotor betätigt wird und das Starterritzel in Drehung versetzt wird. Nachdem die Brennkraftmaschine gestartet ist, werden die Wicklungen 14 und 16
abgeschaltet.
Mithilfe der in Fig. 3 dargestellten Schalteinrichtung 18 kann auch eine
Wartesituation realisiert werden, beispielsweise bei einem Ampelstopp des Fahrzeugs, in der die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, jedoch innerhalb kurzer Zeit wieder gestartet werden soll. Hierfür wird zunächst wie
vorbeschrieben der Schalter 19 betätigt und die Einzugswicklung 14 bestromt, bis das Ritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt ist. Nachdem die Einspurposition erreicht ist, wird der Schalter 19 abgeschaltet und stattdessen der Schalter 20 eingeschaltet, woraufhin sowohl die Einzugswicklung 14 als auch die in Reihe geschaltete Haltewicklung 15 bestromt werden, jedoch mit einem geringeren Strom. Das Starterritzel ist in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt und bleibt so lange in der eingespurten Position, wie der Schalter 20 eingeschaltet und die beiden Wicklungen 14 und 15 gemeinsam bestromt werden. Sobald ein Startwunsch vorliegt, wird zusätzlich die Schaltwicklung 16 durch Einschalten des Schalters 21 bestromt und der Startermotor in Drehung versetzt.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante der Schaltlogik mit der Schalteinrichtung 18 dargestellt, bei der ein weiterer Schalter 22 vorhanden ist, welcher der
Kombination von Einzugswicklung 14 und Haltewicklung 15 zugeordnet ist. Die übrigen Schalter 19 bis 21 entsprechen in ihrer Funktion den Schaltern aus Fig.
3.
Die in Fig. 4 dargestellte Schaltlogik ermöglicht ein sanftes Einspuren des Starterritzels in den Zahnkranz mit reduzierter Geschwindigkeit. Hierzu wird in einem ersten Phasenabschnitt der Einspurphase zunächst durch Betätigen des
Schalters 19 nur die Einzugswicklung 14 bestromt und der Hubanker auf eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Dieser erste
Phasenabschnitt dauert jedoch nur eine kurze Zeit von beispielsweise maximal 10 ms an. Hieran schließt sich ein zweiter Phasenabschnitt der Einspurphase an, bei der sowohl der Schalter 20 als auch der Schalter 22 eingeschaltet sind, der
Schalter 19 jedoch ausgeschaltet ist. Mit eingeschalteten Schaltern 20 und 22 wird ausschließlich die Haltewicklung 15 bestromt, wohingegen die
Einzugswicklung 14 unbestromt bleibt. Die Haltewicklung 15 ist kleiner dimensioniert als die Einzugswicklung 14, beispielsweise mit einer geringeren Windungsanzahl ausgestattet so dass der weitere Einspurvorgang mit reduzierter
Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Nachdem die Einspurposition erreicht ist, in der das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz der Brenn kraftmaschine steht, wird nur der Schalter 20 aktiviert, wohingegen die weiteren Schalter 19 und 22 ausgeschaltet sind. Bei aktiviertem
Schalter 20 werden sowohl die Einzugswicklung 14 als auch die Haltewicklung 15 bestromt, wobei die Stromhöhe geringer ist als bei einer ausschließlichen Bestromung der Einzugswicklung 14. Dieser Zustand wird für das Halten der Einspurposition mit dem Eingriff des Starterritzels in den Zahnkranz der
Brennkraftmaschine so lange gehalten, bis ein Startwunsch vorliegt, woraufhin zusätzlich die Schaltwicklung 16 durch Einschalten des Schalters 21 bestromt wird.
Für einen regulären Startvorgang ohne Wartephase, in welcher das Starterritzel in der eingespurten Position mit dem Zahnkranz gehalten werden soll, wird wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Einzugswicklung 14 durch Aktivieren des Schalters 19 bestromt, wohingegen die Haltewicklung 15 unbestromt bleibt. Nachdem das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz steht, wird zusätzlich die Schaltwicklung 16 durch Aktivierung des Schalters 21 bestromt.

Claims

Ansprüche
1 . Elektromagnetisches Relais, insbesondere Starterrelais für eine
Startvorrichtung (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einem axial verstellbar angeordneten Anker (8, 13), mit einer Einzugswicklung (14), einer
Haltewicklung (15) sowie einer Schaltwicklung (16), dadurch
gekennzeichnet, dass die Haltewicklung (15) mit der Einzugswicklung (14) in Reihe geschaltet ist, wobei in einem Phasenabschnitt der Einspurphase die Einzugswicklung (14) alleine bestrombar ist und in einem anderen
Phasenabschnitt der Einspurphase die Einzugswicklung (14) und die Haltewicklung (15) gemeinsam bestrombar sind.
2. Relais nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugswicklung (14) und die Haltewicklung (15) im gleichen Magnetkreis liegen.
3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einzugswicklung (14) und die Schaltwicklung (16) in unterschiedlichen Magnetkreisen liegen.
4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltewicklung (15) kleiner dimensioniert ist als die Einzugswicklung (14).
5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugswicklung (14) und die Haltewicklung (15) unabhängig voneinander bestrombar sind.
6. Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Starterrelais (6) und mit einem elektrischen Startermotor (1 1 ) zum Starten der Brennkraftmaschine.
7. Verfahren zum Betätigen der Startvorrichtung nach Anspruch 6, bei dem zum Einspuren des Starterritzels (2) in den Zahnkranz (3) der
Brennkraftmaschine in einem ersten Phasenabschnitt der Einspurphase nur die Einzugswicklung (14) im Starterrelais (6) bestromt wird und im weiteren Verlauf der Einspurphase (14) zusätzlich die in Reihe geschaltete
Haltewicklung (15) bestromt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den ersten Phasenabschnitt der Einspurphase nur die Haltewicklung (15) bestromt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem letzten Phasenabschnitt der Einspurphase nur die Einzugswicklung (14) im Starterrelais (6) bestromt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Durchführung bei abgestellter Brennkraftmaschine.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer Wartephase zum Starten der Brennkraftmaschine zusätzlich die Schaltwicklung (16) bestromt wird.
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