DE3838510A1 - Elektrischer anlasser mit schaltschutz fuer kraftfahrzeug-verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetschal­ ter-Anlasser für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungs­ motor, dessen Tauchkern mit einem schwenkbaren Ga­ belgehäuse des Anlassers verbunden ist und die Po­ sitionierung des Starterritzels des genannten An­ lassers mit dem Zahnkranz des Verbrennungsmotors gewährleistet.

Da die Verbindung zwischen der Anlaßbatterie und dem Anlasserstromkreis bei dieser Art von Anlasser nicht gleich bei Einschaltung des Magnetschützes vonstatten geht, bewirkt der stromlose Anlasser nicht die Rotation des Starterritzels.

Eine Feder, die je nach Stellung zusammengedrückt oder freigegeben wird, ermöglicht für den Fall, daß ein Ritzelzahn in einen Zahn des Verbrennungsmotor- Zahnkranzes eingreift, die Verbindung der Anlaßbat­ terie mit dem Stromkreis des Anlassermotors, um so die Rotation desselben und daher den Eintritt des Ritzels in den Zahnkranz durch die Entspannung der Eingriffsfeder zu bewirken, was unbedingte Voraus­ setzung ist, damit das genannte Ritzel richtig in den genannten Kranz eintreten kann.

Diese starken Federn legen die Bedingungen für die Dimensionierung der elektromagnetischen Kontakte und der Anlasser fest.

Um außerdem den Verbrauch zu reduzieren, besitzen diese Schütze auf bekannte Weise zwei Wicklungen, einerseits die sogenannte "Anzugswicklung" mit hoher Strombelastung, die bei Herstellung der direkten Verbindung der Anlaßbatterie mit dem Spei­ sestromkreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, und die andere Wicklung, die sogenannte "Hal­ tewicklung" für geringe Strombelastung, die durch den Anlaßsteuerschalter ausgeschaltet wird.

Der Gabelhebel zur Betätigung des Starterritzels ist üher die Eingriffsfeder mit dem Tauchkern des Magnetschützes verbunden.

Nach Einschalten des Anlaßstromkreises durch den Steuerschalter wirkt die Trägheitsreaktion des Starters der plötzlichen Magnetanziehungskraft ent­ gegen, die von den beiden Wicklungen, der "Anzugs­ wicklung" und der "Haltewicklung", ausgeübt wird, deren Kräfte zusammenkommen, mit Auswirkung auf den Tauchkern, der somit eine plötzliche Beschleunigung erfährt, sobald der Tauchkern sich verschiebt, um das funktionsbedingte Spiel zu beseitigen, welches einer einwandfreien Funktionsweise des Anlassers eigen ist.

Für den Fall, daß die Eingriffsfeder im Magnet­ schütz angeordnet ist, wird die genannte Feder zu­ sammengedrückt und es kommt dann zur Entsynchroni­ sierung zwischen der Bewegung des Tauchkerns und der Bewegung des Starterritzels.

Unter bestimmten Bedingungen ist daher die Folge, daß die Stromversorgungskontakte des Anlassermotors sich schließen, bevor das Ritzel in den Anlaßzahn­ kranz des Verbrennungsmotors eingetreten ist.

Die vorzeitige Rotation des Ritzels führt im allge­ meinen dazu, daß die Zähne des Ritzels an den Zäh­ nen des Anlaßzahnkranzes anschlagen, wodurch bei wiederholtem Auftreten des Fehlers eine Zerstörung der Zähne dieser beiden Organe und anschließend eine Zerstörung des Anlaßsystems bewirkt wird.

Nun aber sind die zusammenkommenden Anziehungskräf­ te der Anzugs- und Haltewicklungen nicht erforder­ lich. Tatsächlich ist die Haltewicklung allein in der Lage, das Starterritzel in Nähe des Anlaßzahn­ kranzes des Verbrennungsmotors vorwärts zu bewegen. Erst wenn das Starterritzel in Zahn-an-Zahn-Posi­ tion mit dem Kranz ankommt, wird eine Speisung der beiden Wicklungen, der Anzugs- und der Haltewick­ lung, unabdinglich, um die Eingriffsfeder zu bean­ spruchen.

Vorliegende Erfindung hat den Zweck die oben be­ schriebenen Schwierigkeiten zu beseitigen, indem die Anzugskraft des Tauchkerns reduziert wird, so­ lange das Starterritzel nicht in Nähe des Zahnkran­ zes ankommt, in den es eintreten soll, so daß die Trägheitsbeanspruchung geringer bleibt als die Vor­ spannung der Eingriffsfeder. Damit erreicht man eine vollkommene Synchronisation zwischen Tauchkern und Starterritzel.

Vorliegende Erfindung betrifft in diesem Zusammen­ hang einen elektrischen Anlasser für einen Kraft­ fahrzeug-Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor und einem Schaltschütz, bestehend aus einem Tauch­ kern, der, verbunden mit einem Ende eines Gabelhe­ bels, der schwenkbar im Innern des Anlassers ange­ ordnet ist, um den Eingriff des Starterritzels mit dem Anlasser-Zahnkranz des Verbrennungsmotors si­ cherzustellen, einen Kontaktträgerstab beansprucht, um den elektrischen Speisekreis des Anlassermotors zu schließen, und zwei Wicklungen, deren magneti­ sche Anziehung eine Verschiebung des Tauchkerns be­ wirkt, wobei die eine Wicklung, die sogenannte "An­ zugswicklung" für hohe Stromzufuhr, bei Herstellung der direkten Verbindung der Anlasserbatterie mit dem Speisekreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, während die andere Wicklung, die sogenannte "Haltewicklung" für geringe Stromzufuhr, durch einen Anlaßsteuerschalter ausgeschaltet wird, da­ durch gekennzeichnet, daß er über einen Hilfsschal­ ter verfügt, der durch die Verschiebung des Tauch­ kerns betätigt wird, welcher mit Hilfe des Kontakt­ trägerstabes die Ausschaltung der Wicklung während der Anlaßphase entsprechend einer axialen Verschie­ bung des Starterritzels bis zu dem Moment gewähr­ leistet, wo er in Nähe des Anlaßzahnkranzes des Verbrennungsmotors ankommt.

Der Hilfsschalter ist in den Speisestromkreis der Anzugswicklung eingebaut und besteht einerseits aus zwei Kontaktzungen, die an einem im Innern des Magnetschützen angeordneten Stützisolator ange­ bracht und dazu geeignet sind, auf einem isolieren­ den Teil des Kontaktträgerstabes aufzuliegen und zu gleiten, wenn sich dieser verschiebt, während die Anzugswicklung ausgeschaltet wird, und andererseits aus einem Führungsring, der von dem Stab gehalten wird und worauf die erwähnten Zungen aufliegen und gleiten, wenn eine neuerliche Verschiebung des Stabes stattfindet, woraufhin die Anzugswicklung bis zum Hubende des erwähnten Stabes eingeschaltet wird.

Die nachstehende Beschreibung, worin auf die beige­ fügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die als nichteinschränkende Beispiele dienen sollen, wird besser verständlich machen, wie die Erfindung rea­ lisiert werden kann.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt, der einen elektri­ schen Anlasser mit einem Magnetschütz entsprechend einer Ausführungsart der Erfindung darstellt.

Fig. 2 stellt das Schaltschema eines herkömmli­ chen Anlassers dar.

Fig. 3 stellt perspektivisch und in größerem Maßstab den Kontaktträger des Hilfsschalters gemäß der Erfindung dar.

Fig. 4 stellt in Form eines Längsteilschnittes und in größerem Maßstab den Kollektorring (bague collectrice) des Hilfsschalters dar, der an der Gleitachse befestigt ist, welche den Speisekontakt des Anlassermotors trägt.

Die Fig. 5 bis 7 stellen schematisch die ver­ schiedenen Funktionsstufen eines mit dem Hilfs­ schalter gemäß der Erfindung versehenen Schützes während des Anlaßvorganges eines Verbrennungsmotors dar.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist das Magnetschütz 1 in Solenoidausführung gemäß der Erfindung am Anlas­ ser mittels eines offenen Ansatzes befestigt, der am Stützflansch 3 vorgesehen ist, welcher am Ge­ stell 4 mit Hilfe einer Reduziereinheit 5 ange­ bracht ist, die von einem Zwischenflansch 6 in den Lagern 7 und 8 festgehalten wird, in denen die Wel­ le 9 des Starters 10 und die Welle 11 rotieren, woran auf starre Weise der Anker 12 des Anlassers angeordnet ist.

Der Starter 10 besteht aus einer Ritzelverschiebe­ muffe 13, die an der Welle 9 so angebracht ist, daß eine axiale Gleitbewegung möglich wird, sowie aus einem Ritzel 14, das lose auf der Welle 9 montiert und über eine Freilaufkupplung 15 an das Ende der Muffe 13 angekuppelt ist.

Zur Begrenzung der Längsbewegung des Ritzels 14 ist an der Welle 9 auf starre Weise ein Anschlag 16 be­ festigt.

Das Magnetschütz 1 besitzt ein am Ansatz 2 des vor­ deren Stützflansches 3 befestigtes Gehäuse 20.

Im Innern des Gehäuses 20 befindet sich ein Tauch­ kern 21, der eine axiale Bohrung aufweist, in der eine Spezialfeder 22 um eine Achse 23 herum ange­ ordnet ist, die den Tauchkern 21 mit Hilfe der Ein­ griffsfeder 22 auf elastische Weise mit einem Ga­ belhebel 17 verbindet.

Der Gabelhebel 17, der um eine Achse 18 drehbar an­ geordnet ist, ist am anderen Ende mit der Muffe 13 des Starters 10 verbunden, der bei der Längsbewe­ gung des genannten Starters in Richtung auf den Zahnkranz 19 des Anlasser-Verbrennungsmotors bean­ sprucht wird. Eine Rückholfeder 24 hält den Tauch­ kern 21 in seiner Ruhestellung am Ende des Gabelhe­ bels 17 fest, wobei diese Stellung einem Spiel J entspricht, das zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnkranz 19 vorhanden ist, und wodurch ein Spiel J 1 zwischen den Einhakelementen der Achse 23 am Ende des Gabelhebels 17 festgelegt wird.

Zwei Wicklungen, die sogenannte "Anzugswicklung" 25 und die sogenannte "Haltewicklung" 26, sind im In­ nern des Gehäuses 20 des Schützes koaxial so ange­ ordnet, daß der Tauchkern 21 in Richtung auf den feststehenden Kern 27 des genannten Schützes bean­ sprucht wird.

Ein Stab 28, der elektrisch vom feststehenden Kern 27 isoliert ist, durch den er an einem Ende 28 a frei hindurchtritt, besitzt in Nähe des Endes 28 b einen Leistungskontakt 29.

Der Stab 28 wird in einer solchen Lage gehalten, daß in Ruhestellung ein Spiel J 2 zwischen dem Tauchkern 21 und dem Ende 28 a des Stabes 28 be­ steht.

Diese Stellung wird durch den Leistungskontakt 29 bestimmt, der an einer Sicherungsscheibe 34 über eine Feder 30 anschlägt und gleichzeitig auf einem Führungsflansch 31 ruht, durch den der Stab 28 verläuft und in dessen Aussparung 35 die Feder 30 ruht. Der Leistungskontakt 29 wird in Ruhestellung unter Einwirkung einer Feder 32, die sich wiederum am Boden einer Verschlußkappe 33 abstützt, in der der Führungsflansch 31 sitzt, in seiner Auflagepo­ sition gehalten.

Eine am Boden der Verschlußkappe 33 angeordnete und elektrisch vom Gehäuse 20 des Schützes 1 getrennte Klemme 36 gewährleistet die direkte Verbindung zwi­ schen der Batterie des Fahrzeugs 37 und dem Speise­ stromkreis des Anlassermotors mit Hilfe des Lei­ stungskontakts 29 und der Klemme 38, wenn der ge­ nannte Kontakt beim Betrieb am Hubende des Stabs 28 auf den genannten Klemmen zur Auflage kommt.

Entsprechend der Erfindung besitzt das Schütz 1 einen Hilfsschalter 24, der geeignet ist, die Aus­ oder Einschaltung der Anzugswicklung 25 zu gewähr­ leisten.

Dazu besteht der Hilfsschalter 44 aus zwei elasti­ schen Kontaktzungen 39 und 40, die am Kontakthal­ terstab 28 entlangschleifen können und durch einen Stützisolator 41 gehalten werden, der koaxial zum Stab 28 in der Verschlußkappe 33 angeordnet ist (Fig. 1 und 3).

Die Zungen 39 und 40 sind elektrisch mit dem Spei­ sestromkreis der Anzugswicklung 25 über einen Füh­ rungsring 42 in Reihe geschaltet, der am Stab 28 durch bekannte Mittel befestigt ist, wie z.B. durch Haken 42 a, die durch Zurückschieben des Metalls er­ zielt werden (Fig. 4). Vorteilhafterweise wird der Stab 28 aus Kunststoff mit dem Führungsring 42 ge­ gossen.

Die Reibungspunkte der Zungen 39 und 40 am Stab 28 werden in einem Abstand J 3 zum Führungsring 22 be­ stimmt, der etwas kleiner ist als D = J+J 1+J 2. Die Fig. 5 bis 7 stellen schematisch die ver­ schiedenen Funktionsstufen eines Magnetschützes mit dem Hilfsschalter gemäß der Erfindung beim Anlaß­ vorgang eines Verbrennungsmotors im Vergleich zu einem Schaltschema eines herkömmlichen Anlassers dar, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Bei einem herkömmlichen Anlasser werden bei Ein­ schaltung des Magnetschützes über den Anlasser­ schalter 43 die Anzugswicklung 25 und die Halte­ wicklung 26 gespeist und ihre Anzugskräfte addieren sich und bewirken den Anzug des Tauchkerns 21, der somit eine plötzliche Beschleunigung erfährt und zunächst die Spiele J, J 1 und J 2 beseitigt, und diese Beschleunigung neigt durch die Trägheitsreak­ tion des Starters dazu, die Eingriffsfeder 22 zu­ sammenzudrücken und damit den weiter oben beschrie­ benen Fehler zu bewirken.

Die Funktionsweise des in den Fig. 5 bis 7 dar­ gestellten Anlassers unterscheidet sich wesentlich dadurch, daß, wenn man den Anlaßschalter 43 (Fig. 5) schließt, nur die Haltewicklung 26 gespeist wird, denn die Zungen 39 und 40 schleifen direkt am Stab 28, der aus isolierendem Material hergestellt ist.

Der Tauchkern 21 wird durch die Anzugskraft, die von der genannten Wicklung 26 ausgeht, zum festste­ henden Kern 27 hin gezogen und ermöglicht die Be­ seitigung der Spiele J und J 1.

Während dieser ersten Anlaßphase erfolgt keine Zu­ sammendrückung der Feder 22 durch die Trägheit we­ gen der mäßigen Anzugskraft, die von der Haltewick­ lung 26 ausgeht.

Sobald das Ritzel 14 in der Position Zahn/Ritzel 14 gegen Zahnkranz 19 (Fig. 6) ankommt, hat der Tauchkern 21 die Entfernung D = J+J 1+J 2 zurückge­ legt. Da J 3 etwas kleiner ist als D, sind die Zungen 39 und 40 mit dem Führungsring in Kontakt und erlauben das Schließen des Speisestromkreises der Anzugs­ wicklung 25.

Aufgrund dessen wird die Anzugskraft des Tauchkerns 21 sehr groß und ermöglicht das Zusammendrücken der Eingriffsfeder 22.

Hat man J 4 = J 1+J 2+J 3+J 5, so bewirkt man das Schließen des Speisestromkreises des Motors des An­ lassers M durch Auflage des Leistungskontakts 29 auf den Klemmen 36 und 38 (Fig. 7).

Der Elektromotor M beginnt zu rotieren und ermög­ licht den Eintritt des Ritzels 14 in den Zahnkranz 19 des Verbrennungsmotors.

Die Arbeitsfolge des Anlassers bleibt ähnlich wie beim herkömmlichen Anlasser, insbesondere hinsicht­ lich der Haltespule 26, die allein gespeist wird, während die Anzugsspule 25 durch den Leistungskon­ takt 29 kurzgeschlossen wird.

Es ist deutlich erkennbar, daß die vorliegende Er­ findung vorteilhaft den Eingriff des Ritzels in den Zahnkranz erlaubt, ohne die Anwendung der Anzugs­ kraft sowohl der Anzugs- als auch der Haltewicklung in der ersten Anlaßphase zu erfordern, die der Ver­ schiebung des Zahnkranzes entspricht, von welchem Moment an die Anzugswicklung in einer zweiten An­ laßstufe eingeschaltet wird, die einer neuerlichen Verschiebung des Tauchkerns entspricht.

Es versteht sich von selbst, daß die soeben be­ schriebene Ausführungsart zahlreichen Abänderungen unterworfen werden kann, ohne deswegen den Rahmen der Erfindung zu sprengen.

Claims (2)

1. Elektrischer Anlasser für einen Kraftfahrzeug- Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor und einem Schaltschütz, bestehend aus einem Tauchkern (21), der, verbunden mit einem Ende eines Gabelhebels (17), der schwenkbar im Innern des Anlassers ange­ ordnet ist, um den Eingriff des Starterritzels (14) mit dem Anlasser-Zahnkranz (19) des Verbrennungsmo­ tors sicherzustellen, einen Kontaktträgerstab (28) beansprucht, um den elektrischen Speisekreis des Anlassermotors zu schließen, und zwei Wicklungen (26, 27), deren magnetische Anziehung eine Verschie­ bung des Tauchkerns (21) bewirkt, wobei die eine Wicklung, die sogenannte "Anzugswicklung" (25) für hohe Stromzufuhr, bei Herstellung der direkten Verbindung der Anlasserbatterie (37) mit dem Spei­ sekreis des Anlassermotors kurzgeschlossen wird, während die andere Wicklung, die sogenannte "Halte­ wicklung" (26) für geringe Stromzufuhr, durch den Anlaßsteuerschalter (43) und einen Hilfsschalter (44) ausgeschaltet wird, der in den Speisekreis der Anzugswicklung (25) eingebaut ist und durch die Verschiebung des Tauchkerns (21) betätigt wird, der mit Hilfe des Kontakthalterstabes (28) die Abschal­ tung der Anzugswicklung (25) während der Anlaßphase entsprechend der axialen Verschiebung des Starter­ ritzels (14) bis zu dem Moment sicherstellt, wo er in Nähe des Anlasser-Zahnkranzes (19) des Verbren­ nungsmotors ankommt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (44) einerseits aus zwei leitfä­ higen Kontaktzungen (39) und (40) besteht, die von einem innerhalb des Schützes (1) angeordneten Stützisolator (33) getragen werden, wobei diese Zungen (39) und (40) geeignet sind, auf einem iso­ lierenden Teil des Kontakthalterstabes (28) aufzu­ liegen und zu gleiten, während sich dieser ver­ schiebt, wobei die Anzugswicklung (25) ausgeschal­ tet wird, und andererseits aus einem Führungsring (42), der von dem Stab (28) gehalten wird und worauf die erwähnten Zungen (39) und (40) aufliegen und gleiten, wenn eine neuerliche Verschiebung des Stabes (28) stattfindet, woraufhin die Anzugswick­ lung (25) bis zum Hubende des erwähnten Stabes (28) eingeschaltet wird.

2. Elektrische Anlasser für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontakthalterstab (28) am Füh­ rungsring (42) mit Kunststoff ausgegossen ist.