WO2010145876A1 - Use of a starting device - Google Patents

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WO2010145876A1
WO2010145876A1 PCT/EP2010/055654 EP2010055654W WO2010145876A1 WO 2010145876 A1 WO2010145876 A1 WO 2010145876A1 EP 2010055654 W EP2010055654 W EP 2010055654W WO 2010145876 A1 WO2010145876 A1 WO 2010145876A1
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WO
WIPO (PCT)
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starting device
pole
armature
commutator
brush
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/055654
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Botzenhard
Michael Bayer
Sven Hartmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2010145876A1 publication Critical patent/WO2010145876A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0859—Circuits or control means specially adapted for starting of engines specially adapted to the type of the starter motor or integrated into it
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
    • 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
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop

Definitions

  • the torque is generated by distributed on the circumference of an armature current-carrying conductor in the magnetic field of the stator.
  • Typical is the design of the rotating armature, which contains the current-carrying conductor.
  • a typical anchor design is the circuit of the armature conductors as a wave winding, see also DE 19956347 A1.
  • the versions also apply to other types.
  • the magnetic field generating elements are located in the pole housing and are usually electrically excited as permanent magnets or by means of field windings
  • Especially starting devices are short-term operated electric motors whose
  • Figure 2 is a schematic representation of the involved in the interaction between pole tube and brush or armature parts of the starting device with the basic arrangement of the brush and the commutation angle.
  • FIG. 1 shows a starting device in a longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a starting device 10.
  • This starting device 10 has, for example, a starter motor 13 and an engagement relay 16.
  • Engagement relay 16 are attached to a common drive end plate 19.
  • the starter motor 13 is functionally to drive a starter pinion 22 when it is meshed in the ring gear 25 of the internal combustion engine, not shown here.
  • the starter motor 13 has a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34. Pole tube 28 and pole pieces 31 with exciter winding 34 form a stator 35. The pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from laminations 40 and a groove 46
  • Armature winding 49 has.
  • the armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44.
  • a commutator 52 is further attached, the u.a. composed of individual commutator fins 55.
  • the commutator bars 55 are electrically connected in a known manner with the armature winding 49, that upon energization of the commutator fins 55 by brushes 58, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results.
  • a arranged between the Einspurrelais 16 and the starter motor 13 power supply 61 supplies in the on state, both the brushes 58 and the field winding 34 with power.
  • the drive shaft 44 is commutator side with a shaft journal
  • commutator bearing cover 70 The commutator 70 is in turn secured by means of tie rods 73 which are arranged distributed over the circumference of the pole tube 28 (screws, for example, 2, 3 or 4 pieces) in the drive bearing plate 19. It relies while the pole tube 28 am
  • a so-called sun gear 80 connects to the armature 37, which is part of a planetary gear 83.
  • the sun gear 80 is surrounded by a plurality of planetary gears 86, usually three planet gears 86, by means of Rolling bearings 89 are supported on journals 92.
  • the planet gears 86 roll in a ring gear 95, which is mounted outside in the pole tube 28.
  • the planet wheels 86 are adjoined by a planetary carrier 98, in which the axle journals 92 are accommodated.
  • the planet carrier 98 is in turn in an intermediate storage 101 and a slide bearing arranged therein
  • the intermediate bearing 101 is designed cup-shaped, that in this both the planet carrier 98, and the planet wheels 86 are added. Furthermore, in the cup-shaped intermediate bearing 101, the ring gear 95 is arranged, which is ultimately closed by a cover 107 relative to the armature 37.
  • the intermediate storage 101 is supported by his
  • the armature 37 has on the end facing away from the commutator 52 end of the drive shaft 44 to another shaft journal 1 10, which is also received in a sliding bearing 1 13, from.
  • the slide bearing 1 13 in turn is received in a central bore of the planet carrier 98.
  • the planet carrier 98 is integral with the
  • Output shaft 1 16 connected.
  • This output shaft 1 16 is supported with its end facing away from the intermediate bearing 101 1 19 in a further bearing 122 which is fixed in the drive bearing plate 19, supported.
  • the output shaft 1 16 is divided into different sections: Thus, the section which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101, a section with a so-called
  • Spur gear 125 (internal toothing), which is part of a so-called shaft-hub connection.
  • This shaft-hub connection 128 in this case allows the axially rectilinear sliding of a driver 131.
  • This driver 131 is a sleeve-like extension which is integral with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • This freewheel 137 (Richtgesperre) consists of
  • the push-in relay 16 has a bolt 150, which is an electrical contact and which is connected to the positive pole of an electric starter battery, which is not shown here. This bolt 150 is passed through a relay cover 153.
  • This relay cover 153 includes
  • Relay housing 156 which is fastened by means of several fasteners 159 (screws) on the drive end plate 19.
  • a pull-in winding 162 and a so-called holding winding 165 is further arranged.
  • the pull-in winding 162 and the holding winding 165 each cause an electromagnetic field in the switched-on state, which flows through both the relay housing 156 (made of electromagnetically conductive material), a linearly movable armature 168 and an armature return 171.
  • the armature 168 carries a push rod 174, which is moved in the direction of linear retraction of the armature 168 in the direction of a switching pin 177.
  • the starter motor 13 is energized.
  • the engagement relay 16 or the armature 168 also has the task, with a tension member 187 to move the drive bearing plate 19 rotatably arranged lever.
  • This lever 190 usually designed as a fork lever, surrounds with two "tines" not shown here on its outer circumference two discs 193 and 194 to move a trapped between these driver ring 197 for freewheel 137 towards the resistance of the spring 200 and thereby the starter pinion 22 technicallyspuren in the ring gear 25.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the parts of the starting device involved in the interaction between pole tube 28 and its pole shoes 31 or poles and brushes 58 or armature with the basic arrangement of the brushes and the commutation angle ⁇ mech > 8 °.
  • the pole pieces 31 - whether as an electrically excited pole or as a permanently excited pole - are polarized differently on the circumference (North Pole - South Pole - North Pole - South Pole - North Pole - South Pole).
  • the commutator 52 which is symbolically represented here by its outer circumference, two pairs of brushes face each other. The two brushes, which are at about 10 o'clock and 2 o'clock, are plus brushes, the other two brushes are minus brushes.
  • Each one opposite plus or minus brush forms a pair.
  • this commutation angle is optimized for the respective operating point of the machine.
  • This commutation angle ⁇ e ⁇ describes the electrical shift of the commutation angle to the field.

Abstract

A use of a starting device for internal combustion engines is proposed, said starting device having a starter motor (13) which is configured as a DC motor with three pole pairs in the stator (35), and with an armature (37) which can have current applied to it via a commutator (52), wherein at least two brush pairs comprising in each case one plus brush and one minus brush bear against the commutator (52) in order to supply current, at least one brush pair being set with respect to one pole pair in the stator (35) at a mechanical commutating angle (βmech) which is greater than 8 mechanical angular degrees, characterized in that the starting device is used in a start/stop system.

Description

Beschreibung description
Verwendung einer StartvorrichtungUse of a starting device
Stand der TechnikState of the art
Zum Starten von Verbrennungsmotoren kommen hauptsächlich mechanisch kommutierte Gleichstrommotoren zum Einsatz, siehe beispielsweise DE 102007026078 A1 . Das Drehmoment wird durch am Umfang eines Ankers verteilte stromführende Leiter im Magnetfeld des Stators erzeugt. Typisch ist die Bauform des rotierenden Ankers, welcher die stromführenden Leiter enthält. Eine typische Ankerbauform ist die Schaltung der Ankerleiter als Wellenwicklung, siehe auch DE 19956347 A1. Die Ausführungen gelten aber auch bei anderen Bauformen. Die Magnetfeld erzeugenden Elemente befinden sich im Polgehäuse und sind üblicherweise als Permanentmagnete oder mittels Feldwicklungen elektrisch erregteFor starting internal combustion engines mainly mechanically commutated DC motors are used, see for example DE 102007026078 A1. The torque is generated by distributed on the circumference of an armature current-carrying conductor in the magnetic field of the stator. Typical is the design of the rotating armature, which contains the current-carrying conductor. A typical anchor design is the circuit of the armature conductors as a wave winding, see also DE 19956347 A1. The versions also apply to other types. The magnetic field generating elements are located in the pole housing and are usually electrically excited as permanent magnets or by means of field windings
Pole ausgeführt. Die stromführenden Leiter des Ankers erzeugen selbst ein Magnetfeld, wodurch das normalerweise symmetrische Magnetfeld der Pole verschoben wird.Pole executed. The current-carrying conductors of the armature themselves generate a magnetic field, whereby the normally symmetrical magnetic field of the poles is displaced.
Speziell Startvorrichtungen sind kurzzeitig betriebene Elektromotoren, derenEspecially starting devices are short-term operated electric motors whose
Belastungsprofil sich durch eine Beschleunigungsphase, eine Durchdrehphase und eine Überholphase sowie einen Auslaufvorgang auszeichnet. Daher besitzen sie auch keinen ausgeprägten Arbeitspunkt. Vielmehr muss dieser einen Kompromiss darstellen, wobei z.B. versucht wird, die Bürstenverdrehung so einzustellen, dass die abgebbare Leistung Pmax des Motors ein Maximum erreicht.Stress profile is characterized by an acceleration phase, a spin phase and a Überholphase and a discharge process. Therefore, they also have no distinct operating point. Rather, this must be a compromise, for example, trying to adjust the brush rotation so that the deliverable power P max of the motor reaches a maximum.
Die derart eingestellten Kommutierungswinkel für Starter (elektrischer Kommutierungswinkel ßeι bis 24°, d. h. mechanischer Kommutierungswinkel ßmech bis 8° bei der Polpaarzahl z=3) sind für normale Startapplikationen genügend. Die Motorenentwicklung tendiert aber zunehmend zu schnell startenden Motoren mit automatischer Startersteuerung (z.B. Start-Stopp-Systeme). Dadurch verschiebt sich der Lastschwerpunkt in Richtung größerer Last, die Durchdrehphase, die Überholphase und in der Folge auch die Auslaufphase werden kürzer und weniger bedeutend. Für diese Fälle ist die heutige Auslegung nicht optimal. Aus der DE 100 59 680 A1 ist eine Startvorrichtung bekannt, bei der durch Verdrehung der Bürsten ein Kommutierungswinkel von bis zu mechanischen 10 Winkelgraden erreicht werden kann.The thus set commutation angle for starters (electrical commutation angle ß e ι to 24 °, ie mechanical commutation angle ß mech to 8 ° in the pole pair number z = 3) are sufficient for normal starting applications. However, the engine development tends increasingly to fast-starting engines with automatic starter control (eg start-stop systems). As a result, the center of gravity shifts in the direction of greater load, the spin-through phase, the overtaking phase and consequently also the phase-out phase become shorter and less significant. For these cases, today's interpretation is not optimal. From DE 100 59 680 A1 discloses a starting device is known in which by rotation of the brush, a commutation angle of up to 10 mechanical degrees can be achieved.
Aus der nächstliegenden Schrift US 4 823 037 ist eine Startvorrichtung bekannt, bei der durch Verdrehung der Bürsten ein Kommutierungswinkel bis 25, zwischen 25 und 45 und von mehr als mechanischen 45 Winkelgraden erreicht werden kann.From the closest document US 4 823 037 a starting device is known in which by rotation of the brushes, a commutation angle of up to 25, between 25 and 45 and of more than 45 mechanical degrees can be achieved.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Startvorrichtung zu verwenden, die einen für die Anwendung in sogenannten Start-Stopp-Betrieb optimalen Kommutierungswinkel aufweist.It is an object of the invention to use a starting device having an optimal for use in so-called start-stop operation commutation angle.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Verwendung einer Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein nachweislich besseres Kommutierungsverhalten im hohen Lastbereich und konkret eine deutlicheThe use of a starting device for internal combustion engines according to the features of claim 1 has the advantage that a demonstrably better commutation in the high load range and concretely a significant
Verschleißminderung bei Start-Stopp-Applikationen erzielt werden kann, welche entscheidend die Lebensdauer des Systems verbessert.Wear reduction can be achieved in start-stop applications, which significantly improves the life of the system.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert:The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the figures:
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine elektrische Startvorrichtung im Längsschnitt,1 shows an electrical starting device in longitudinal section,
Figur 2 eine prinzipielle Darstellung der an der Wechselwirkung zwischen Polrohr und Bürsten bzw. Anker beteiligten Teile der Startvorrichtung mit der prinzipiellen Anordnung der Bürsten und dem Kommutierungswinkel. Ausführungsformen der ErfindungFigure 2 is a schematic representation of the involved in the interaction between pole tube and brush or armature parts of the starting device with the basic arrangement of the brush and the commutation angle. Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt. In der Figur 1 ist eine Startvorrichtung 10 dargestellt. Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und dasFIG. 1 shows a starting device in a longitudinal section. FIG. 1 shows a starting device 10. This starting device 10 has, for example, a starter motor 13 and an engagement relay 16. The starter motor 13 and the
Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.Engagement relay 16 are attached to a common drive end plate 19. The starter motor 13 is functionally to drive a starter pinion 22 when it is meshed in the ring gear 25 of the internal combustion engine, not shown here.
Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Polrohr 28 und Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 bilden einen Stator 35 Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordneteThe starter motor 13 has a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34. Pole tube 28 and pole pieces 31 with exciter winding 34 form a stator 35. The pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from laminations 40 and a groove 46
Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der u.a. aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Bürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem Einspurrelais 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Bürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem WellenzapfenArmature winding 49 has. The armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44. At the starter pinion 22 remote from the end of the drive shaft 44, a commutator 52 is further attached, the u.a. composed of individual commutator fins 55. The commutator bars 55 are electrically connected in a known manner with the armature winding 49, that upon energization of the commutator fins 55 by brushes 58, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results. A arranged between the Einspurrelais 16 and the starter motor 13 power supply 61 supplies in the on state, both the brushes 58 and the field winding 34 with power. The drive shaft 44 is commutator side with a shaft journal
64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück) im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am64 supported in a sliding bearing 67, which in turn is held stationary in a commutator bearing cover 70. The commutator 70 is in turn secured by means of tie rods 73 which are arranged distributed over the circumference of the pole tube 28 (screws, for example, 2, 3 or 4 pieces) in the drive bearing plate 19. It relies while the pole tube 28 am
Antriebslagerschild 19 ab, und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.Drive end plate 19 from, and the Kommutatorlagerdeckel 70 on the pole tube 28th
In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlager 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten GleitlagerIn the drive direction, a so-called sun gear 80 connects to the armature 37, which is part of a planetary gear 83. The sun gear 80 is surrounded by a plurality of planetary gears 86, usually three planet gears 86, by means of Rolling bearings 89 are supported on journals 92. The planet gears 86 roll in a ring gear 95, which is mounted outside in the pole tube 28. Towards the output side, the planet wheels 86 are adjoined by a planetary carrier 98, in which the axle journals 92 are accommodated. The planet carrier 98 is in turn in an intermediate storage 101 and a slide bearing arranged therein
104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Desweiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem104 stored. The intermediate bearing 101 is designed cup-shaped, that in this both the planet carrier 98, and the planet wheels 86 are added. Furthermore, in the cup-shaped intermediate bearing 101, the ring gear 95 is arranged, which is ultimately closed by a cover 107 relative to the armature 37. The intermediate storage 101 is supported by his
Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 1 10 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 1 13 aufgenommen ist, ab. Das Gleitlager 1 13 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit derOuter circumference on the inside of the pole tube 28 from. The armature 37 has on the end facing away from the commutator 52 end of the drive shaft 44 to another shaft journal 1 10, which is also received in a sliding bearing 1 13, from. The slide bearing 1 13 in turn is received in a central bore of the planet carrier 98. The planet carrier 98 is integral with the
Abtriebswelle 1 16 verbunden. Diese Abtriebswelle 1 16 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 1 19 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 1 16 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer sogenanntenOutput shaft 1 16 connected. This output shaft 1 16 is supported with its end facing away from the intermediate bearing 101 1 19 in a further bearing 122 which is fixed in the drive bearing plate 19, supported. The output shaft 1 16 is divided into different sections: Thus, the section which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101, a section with a so-called
Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen- Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht desSpur gear 125 (internal toothing), which is part of a so-called shaft-hub connection. This shaft-hub connection 128 in this case allows the axially rectilinear sliding of a driver 131. This driver 131 is a sleeve-like extension which is integral with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137. This freewheel 137 (Richtgesperre) consists of
Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Der Vollständigkeit halber sei hier noch auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Eindrückrelais 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel 153 schließt einFurther, from the inner ring 140, which is disposed radially within the outer ring 132. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 clamping body 138 are arranged. These clamp bodies 138, in cooperation with the inner and outer rings, prevent relative rotation between the outer ring and the inner ring in a second direction. In other words, the freewheel 137 allows a relative movement between inner ring 140 and outer ring 132 in one direction only. In this embodiment, the inner ring 140 is formed integrally with the starter pinion 22 and its helical teeth 143 (external helical teeth). For the sake of completeness, the single-track mechanism should be considered here. The push-in relay 16 has a bolt 150, which is an electrical contact and which is connected to the positive pole of an electric starter battery, which is not shown here. This bolt 150 is passed through a relay cover 153. This relay cover 153 includes
Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den BürstenRelay housing 156, which is fastened by means of several fasteners 159 (screws) on the drive end plate 19. In indenting relay 16, a pull-in winding 162 and a so-called holding winding 165 is further arranged. The pull-in winding 162 and the holding winding 165 each cause an electromagnetic field in the switched-on state, which flows through both the relay housing 156 (made of electromagnetically conductive material), a linearly movable armature 168 and an armature return 171. The armature 168 carries a push rod 174, which is moved in the direction of linear retraction of the armature 168 in the direction of a switching pin 177. With this movement of the push rod 174 to the switching pin 177 this is moved from its rest position in the direction of two contacts 180 and 181, so that attached to the contacts 180 and 181 end of the switching pin 177 contact bridge 184 connects both contacts 180 and 181 electrically. As a result of the bolt 150 electrical power across the contact bridge 184 away to the power supply 61 and thus to the brushes
58 geführt. Der Startermotor 13 wird dabei bestromt.58 led. The starter motor 13 is energized.
Das Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat aber darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken" an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in dem Zahnkranz 25 einzuspuren.However, the engagement relay 16 or the armature 168 also has the task, with a tension member 187 to move the drive bearing plate 19 rotatably arranged lever. This lever 190, usually designed as a fork lever, surrounds with two "tines" not shown here on its outer circumference two discs 193 and 194 to move a trapped between these driver ring 197 for freewheel 137 towards the resistance of the spring 200 and thereby the starter pinion 22 einzuspuren in the ring gear 25.
Figur 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung der an der Wechselwirkung zwischen Polrohr 28 und seinen Polschuhen 31 bzw. Polen und Bürsten 58 bzw. Anker beteiligten Teile der Startvorrichtung mit der prinzipiellen Anordnung der Bürsten und dem Kommutierungswinkel ßmech > 8°. Die Polschuhe 31 - ob als elektrisch erregter Pol oder als permanent erregter Pol - sind am Umfang abwechselnd unterschiedlich gepolt (Nordpol - Südpol - Nordpol - Südpol - Nordpol - Südpol). Auf dem Kommutator 52, der hier durch seinen Außenumfang symbolisch dargestellt ist, stehen sich zwei Bürstenpaare gegenüber. Die beiden sich auf ca. 10Uhr- und 2Uhr-Position befindenden Bürsten sind Plusbürsten, die beiden anderen Bürsten sind Minusbürsten.FIG. 2 shows a schematic representation of the parts of the starting device involved in the interaction between pole tube 28 and its pole shoes 31 or poles and brushes 58 or armature with the basic arrangement of the brushes and the commutation angle β mech > 8 °. The pole pieces 31 - whether as an electrically excited pole or as a permanently excited pole - are polarized differently on the circumference (North Pole - South Pole - North Pole - South Pole - North Pole - South Pole). On the commutator 52, which is symbolically represented here by its outer circumference, two pairs of brushes face each other. The two brushes, which are at about 10 o'clock and 2 o'clock, are plus brushes, the other two brushes are minus brushes.
Je eine sich gegenüberstehende Plus- bzw. Minusbürste bildet ein Paar.Each one opposite plus or minus brush forms a pair.
Aufgrund der Tendenz zu kürzeren Startzeiten und der Verlagerung des Lastprofils ist für Starter eine deutliche Vergrößerung des Kommutierungswinkels (elektrischer Kommutierungswinkel ßeι > 24°, d. h. mechanischer Kommutierungswinkel ßmeCh > 8° bei Polpaarzahl z=3) im Vergleich zu den üblichen Werten notwendig.Due to the tendency to shorter start times and the shift of the load profile is for starters a significant increase in the commutation angle (electrical commutation ß e ι> 24 °, ie mechanical commutation ß meCh > 8 ° for pole pair z = 3) compared to the usual values necessary ,
Für optimale Kommutierungsverhältnisse ist es erforderlich, die Leiter im feldfreien Bereich zu kommutieren. Hierzu wird dieser Kommutierungswinkel auf den jeweiligen Arbeitspunkt der Maschine optimiert. Dieser Kommutierungswinkel ßeι beschreibt die elektrische Verschiebung des Kommutierungswinkels zum Feld. Dieser Kommutierungswinkel wird in der Regel durch mechanische Verschiebung einer mechanischen Komponente, z.B. der Kohlebürsten eingestellt. In Abhängigkeit der Polpaarzahl z ist die dafür notwendige mechanische Verschiebung ßmeCh=ßei/z. Bei einer sechspoligen Maschine mit der Polpaarzahl z=3 ist also der elektrischeFor optimal commutation conditions, it is necessary to commutate the conductors in the field-free area. For this purpose, this commutation angle is optimized for the respective operating point of the machine. This commutation angle β e ι describes the electrical shift of the commutation angle to the field. This commutation angle is usually set by mechanical displacement of a mechanical component, eg the carbon brushes. Depending on the number of pole pairs z, the mechanical displacement required for this is βmeCh = β e i / z. In a six-pole machine with the pole pair number z = 3 so is the electric
Kommutierungswinkel dreimal so groß wie die mechanisch eingestellte Verschiebung. Commutation angle three times as large as the mechanically adjusted displacement.

Claims

Anspruchclaim
Verwendung einer Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor (13), der als elektrischer Gleichstrommotor mit drei Polpaaren im Stator (35) ausgeführt ist, mit einem Anker (37), der über einen Kommutator (52) bestrombar ist, wobei zumindest zwei Bürstenpaare aus je einer Plus- und einer Minusbürste am Kommutator (52) zur Stromversorgung anliegen, wobei zumindest ein Bürstenpaar zu einem Polpaar im Stator (35) mit einem mechanischen Kommutierungswinkel (ßmech) eingestellt ist, der größer als 8 mechanische Winkelgrade ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Startvorrichtung in einem Start-Stopp-System verwendet wird. Use of a starting device for internal combustion engines with a starter motor (13), which is designed as a DC electric motor with three pairs of poles in the stator (35), with an armature (37) which can be energized via a commutator (52), wherein at least two pairs of brushes from each a plus and a minus brush on the commutator (52) for power supply, wherein at least one pair of brushes to a pole pair in the stator (35) with a mechanical commutation angle (ß m ec h ) is set, which is greater than 8 mechanical degrees, characterized in that the starting device is used in a start-stop system.
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