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Diese Erfindung betrifft eine elektromagnetische
Steuervorrichtung für den elektrischen Anlassermotor von
Verbrennungsmotoren, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt
ist.
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Derartige elektromagnetische Steuervorrichtungen werden in
Fahrzeugen oft zum Anlassen von Verbrennungsmotoren
verwendet.
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FR-A-2,571.783 offenbart eine derartige Vorrichtung, bei der
ein bewegbarer Kern und das zugeordnete Steuerelement über
ein dazwischenliegendes Fedempaar miteinander gekoppelt
sind. Das Steuerelement ist mit einem Ende eines
Übertragungshebels verbunden, der eine Mittelöffnung besitzt, die
mit einem vorgegebenen Spiel einen ortsfesten Drehpunkt
umgibt. Das andere Ende dieses Hebels ist mit einem
Freilaufritzelaufbau verbunden, der längs der Welle des
Anlassermotors verschiebbar ist. Der Aufbau erfolgt so, daß sich der
bewegbare Kern beim Erregen der Steuerspule aus seiner
Ruhestellung zusammen mit dem Steuerelement um einen Anfangshub
bewegt, bei dem sich der Hebel um sein unteres Ende dreht,
bis der Hebel eindeutig in den zugeordneten Drehzapfen
eingreift. Wenn das Anlaßritzel nicht sofort in die
Schwungscheibe des Motors eingreift, folgt das Steuerelement nicht
mehr der Bewegung des bewegbaren Kerns, wobei es die
dazwischenliegenden Federn spannt. Diese Federn bewirken eine
weitere Drehung des Übertragungshebels und ein Eingreifen des
Anlaßritzels in die Schwungscheibe des Motors, sobald der
Anlassermotor erregt wird.
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Gegenstand dieser Erfindung ist es, eine verbesserte
elektromagnetische Vorrichtung zu liefern, wie sie oben erwähnt
wurde.
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Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit einer
elektromagnetischen Vorrichtung erreicht, die jene Merkmale besitzt,
die im Anspruch 1 festgelegt sind.
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Auf diese Weise erhält man das relative axiale Spiel zwischen
dem Steuerelement und dem Hebelübertragungselement innerhalb
und nicht mehr außerhalb des bewegbaren Kerns. Dadurch kännen
die axiale Abmessung der Steuervorrichtung und damit die
axiale Gesamtabmessung der elektromagnetischen Vorrichtung
kleiner gemacht werden.
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Die Erfindung wird nun anhand von einigen bevorzugten
Ausführungsformen eines nichteinschränkenden Beispiels und im
Zusammenhang mit den beiliegenden zeichnungen beschrieben, in
denen zeigt:
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Fig 1 vereinfacht einen Teilschnitt durch einen
Anlassermotor;
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Fig. 2, 3 und 4 Längsschnitte durch eine
elektromagnetische Vorrichtung gemäß der Erfindung in verschiedenen
Arbeitsschritten; und
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Fig. 5 und 6 Längsschnitte durch eine elektromagnetische
Vorrichtung gemäß zwei Abarten der Ausführungsform.
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In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 100 ein Anlassermotor
bezeichnet, der herkömmlich aus einem Gehäuse 102, in dem eine
Läuferwicklung 104 angeordnet ist, sowie aus einem Rotor 106
besteht, der im wesentlichen ein Paket von Blechen 108
enthält, in denen die Ankerwicklung, ein Kommutator 110 und eine
Welle 112 konzentrisch zum Gehäuse 102 angeordnet und
zwischen zwei Auflager C und C' so befestigt sind, daß sie sich
frei drehen können.
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Jener Teil der Welle 112, der dem Lager C entspricht, ist mit
einer Schrägverzahnung 114 versehen, die in die Nabe 116
einer Freilaufkupplung 118 eingreift, die ein Zahnritzel 120
antreiben kann.
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Eine elektromagnetische Steuervorrichtung 2 ist dem
Anlassermotor 100 zugeordnet.
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Wenn die elektromagnetische Vorrichtung 2 erregt wird, drückt
sie das Freilaufrad 118 zum Ringzahnrad (Schwungscheibe) 122
eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) und schließt
einen Schalter, der den Anlassermotor anspeist. Das Ritzel 120
greift in das Ringzahnrad 122 ein und versetzt es in Drehung.
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Die Schrägverzahnung ist entgegengesetzt zur Drehrichtung des
Rotors 106 und damit entgegengesetzt zur Drehung der Welle
112 gerichtet, die gemeinsam damit aufgebaut ist, so daß das
Ritzel 120 versucht, die Nabe 116 von der Schrägverzahnung
114 der Welle 112 "abzuschrauben", wenn das Ritzel 120 ein
Drehmoment auf das Ringzahnrad 122 überträgt. Das Ritzel 120
drückt gegen die Schulter 124 und hält damit den Eingriff in
das Ringzahnrad (Schwungscheibe) 122 des Verbrennungsmotors,
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Dieser Zustand, der in der Anlaßphase notwendig ist, ist
besonders dann kritisch, wenn der Verbrennungsmotor nicht
anspringt, da der Anlassermotor weiter angespeist wird, auch
wenn der Elektromagnet (2) nicht mehr erregt ist.
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In diesem Fall muß die Anspeisung des Anlassermotors
unterbrochen werden, damit die elektromagnetische Vorrichtung 2
das Ritzel 120 vom Ringzahnrad (Schwungscheibe) 122 trennen
kann. Um diese Anforderung zu erfüllen, wird dem
kinematischen Getriebe, das aus der Anlasservorrichtung 2, dem Hebel
L und dem Freilaufrad mit der Nabe und dem Ritzel (118, 116,
120) besteht, ein vorgegebenes Spiel P verliehen.
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In Fig. 2, 3 und 4 sind die (ritzelseitige) Auflager und die
elektromagnetische Steuervorrichtung, die allgemein die
Bezugsziffer 2 trägt, für den elektrischen Anlassermotor eines
Verbrennungsmotors mit dem Bezugszelchen c versehen. Ein
Hebelübertragungselement L, dessen Drehpunkt sich beim
Bezugszeichen F auf dem Auflager C befindet, ist der
elektromagnetischen Vorrichtung 2 zugeordnet.
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Die elektromagnetische Vorrichtung 2 enthält einen
Elektromagnet 4 mit einer Wicklung 6. Die Wicklung 6 ist in einer
Spule 8 untergebracht, die einen rohrförmigen Kern 12 besitzt.
Das rohrförmige Gehäuse 16 umschließt die Wicklung 6 und die
Spule 8. Das Gehäuse 16 besitzt einen Endteil 16a, der einen
verkleinerten Durchmesser besitzt und koaxial zu sowie neben
dem rohrförmigen Kern 12 der Spule 8 verläuft, in dem ein
bewegbarer Kern 22 axial verschiebbar ist.
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Der bewegbare Kern 22 besitzt axial gegenüberliegende Enden,
die mit den Bezugszeichen 22a und 22b versehen sind. Das Ende
22a des bewegbaren Kerns 22 ist aufgeweitet und bildet außen
einen erweiterten Teil 24, der eine Schulterfläche 26
festlegt. Eine Feder 28, die zwischen der Schulterfläche 26 und
dem Gehäuse 16 liegt, ist um den Kern 22 angeordnet.
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Der bewegbare Kern 22 besitzt eine mittlere, axiale
Durchgangsöffnung 30. In der Nähe des Endes 22b führt die Öffnung
30 in einen axialen Hohlraum 34 mit einem größeren
Durchmesser, der mit einer Querscheibe 32 verschlossen werden kann.
Eine Schulterfläche 36 ist im Hohlraum ausgebildet. Ein
Steuerelement 38, dessen axial gegenüberliegende Enden mit den
Bezugszeichen 38a, 38b bezeichnet sind, ist in der Öffnung 30
im Hohlraum 34 axial verschiebbar. Am Ende 38b besitzt das
Steuerelement einen Kopf 40 mit vergrößertem Querschnitt, der
im Hohlraum 34 zwischen der Schulterfläche 36 und der Scheibe
32 gleiten kann. Der Abstand zwischen der Schulterfläche 36
und der Scheibe 32, die die Anschlagflächen für den Kopf 40
bilden, ist größer als die Abmessungen in axialer Richtung
dieses Kopfes, so daß der Kopf im Hohlraum 34 mit einem
vorgegebenen relativen Axialspiel axial bewegbar ist, das in den
Zeichnungen das Bezugszeichen P trägt. Am Ende 38a ist das
Steuerelement 38 mit einer Queröffnung 42 versehen, in die
ein Ende des Hebelübertragungselements L eingreift.
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Gemeinsam mit der Spule 8 und dem Gehäuse 16 ist ein
ortsfester Kern 44 aufgebaut, der einen zylindrischen Mittelteil
44a, in den ein Ende des Kerns 12 der Spule eingreift, ein
Ringzahnrad oder Flansch 44b sowie ein Ende 44c besitzt, das
sich kegelstumpfförmig verjüngt und zum bewegbaren Kern 22
gerichtet ist. Der ortsfeste Kern 44 besitzt eine axiale
Durchgangsöffnung 46, in der eine Stange 48 axial
verschiebbar ist. Die Stange 48 ist an beiden Enden mit entsprechenden
Köpfen 50 und 52 versehen.
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Eine Metallplatte 54, die außerhalb der Öffnung 46 liegt, ist
auf der Stange 48 verschiebbar angebracht, die durch eine
darin vorgesehene Mittelöffnung 56 verläuft. Die Platte 54
wirkt als bewegbarer Kontakt eines Schalters, der allgemein
die Bezugsziffer 55 trägt. Eine Schraubenfeder 60, die um die
Stange angeordnet ist und versucht, die Platte 54 gegen den
Kopf 52 zu drücken, liegt zwischen der Platte 54 und einer
Buchse 58, die auf der Stange 48 sitzt.
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Ein schalenförmiges Element 62, das aus einem elektrisch
isolierenden Werkstoff besteht, liegt neben dem ortsfesten Kern
44, wobei es in einer abgebogenen Kante 16b des Gehäuses 16
verriegelt ist. Die Basis des Elements 62 ist mit zwei
parallelen Öffnungen 64 versehen, in die zwei Schrauben 65 und 66
eingesetzt sind, deren Köpfe 65a und 66a in den Zwischenraum
67 zwischen dem Element 62 und dem ortsfesten Kern 44 so
verlaufen, daß sie den Enden des bewegbaren Kontakts 54
gegenüberliegen. Die Köpfe 65a und 66a der Schrauben 65 und 66
dienen als ortsfeste Kontakte. Jener Teil des Schaftes der
Schraube 65, der außerhalb des schalenförmigen Elements 62
liegt, ist elektrisch mit der Batterie (nicht dargestellt)
verbunden. Der gleiche Teil der Schraube 66 liegt elektrisch
an den Wicklungen des Anlassermotors.
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Eine Schraubenfeder 70, die mit dem Kopf 52 den bewegbaren
Kontakt 54 gegen den ortsfesten Kern 44 drückt, liegt
zwischen dem Kopf 52 der Stange 48 und dem Element 62.
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Fig. 1 zeigt die Ruhestellung der Vorrichtung. In dieser
Stellung liegt der Kopf 40 des Steuerelements 38 an der
Scheibe 32, die den Hohlraum 30 verschließt. Wenn in dieser
Stellung die Wicklung 6 des Elektromagneten 4 erregt wird,
bewegt sich der bewegbare Kern 22 zum ortsfesten Kern 44,
wobei er einen Anfangshub von vorgegebener Länge ausführt, ohne
in das Steuerelement 38 einzugreifen oder dieses mitzunehmen.
Sobald die Schulterfläche 36 des Steuerelements 38 gegen den
Kopf 40 gedrückt wird, wie dies Fig. 2 zeigt, nimmt der
bewegbare Kern 22 auf seinem Weg das Steuerelement 38 mit,
wodurch das Hebelübertragungselement L betätigt wird, das das
Zahnritzel 120 von Fig. 1 vorschiebt und mit dem Ringzahnrad
(Schwungscheibe) 122 des Verbrennungsmotors kuppelt. Die
Scheibe 32, die gemeinsam mit dem bewegbaren Kern 22
aufgebaut ist, greift in die Stange 48 ein und bewegt diese
zwangsweise in Übereinstimmung mit ihrem Kopf 50, wodurch die
Feder 70 zusammengedrückt und die Arbeitsstellung erreicht
wird, in der der bewegbare Kontakt 54 die ortsfesten Kontakte
65a und 66a berührt und miteinander verbindet, d.h. den
Schalter 55 schließt, um Strom dem elektrischen Anlassermotor
zuzuführen, der sich zu drehen beginnt und den
Verbrennungsmotor antreibt. Wenn der Hub des bewegbaren Kerns 22 und
damit der Stange 48 andauert, trennt sich der Kopf 52 vom
bewegbaren Kontakt 54 (Fig. 3), wodurch die Feder 60 gespannt
wird, die eine Schließ- und Einspannwirkung des bewegbaren
Kontakts 54 auf die ortsfesten Kontakte 65a und 66a ausübt.
Der Hub der Stange 48 endet, wenn der bewegbare Kern 22 mit
dem ortsfesten Kern 44 in Berührung tritt: in dieser Stellung
sind der Kopf 52 der Stange 48 und der bewegbare Kontakt 54
um einen Abstand P getrennt (wobei P' kleiner als P ist).
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Wenn die Erregung der Wicklung 6 beendet wird, bewegt sich
der bewegbare Kern 22 durch die Wirkung der Feder 28 aus
dieser Stellung zur Ruhestellung. Für einen vorgegebenen
Anfangshub P' erfolgt die Rückkehr des bewegbaren Kerns 22
gleichzeitig mit der Bewegung der Stange 48 durch den Druck
der Federn 60 und 70. Bei einem Hub, der größer als P' und
kleiner als P ist, öffnet der Schalter 55, wobei der
Anlassermotor nicht mehr angespeist wird. Auf diese Weise sollte
bei der Anfangsbewegung der bewegbare Kern 22 das
Steuerelement 38 und den zugeordneten Hebel L nicht mitnehmen. Weiters
wird bei diesem Schritt die Anspeisung des Anlassermotors
plötzlich beendet, so daß dieser keine Leistung mehr zum
Verbrennungsmotor überträgt. Das Ritzel 120 (Fig. 1), das kein
Drehmoment zum Ringzahnrad (Schwungscheibe) 122 überträgt,
wird nicht mehr gegen die Schulter 124 der Schrägverzahnung
114 der Welle 112 gedrückt, wodurch es leichter wird, den
Anlassermotor und den Verbrennungsmotor zu entkuppeln.
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Dieses Entkuppeln beginnt, wenn die mit dem bewegbaren Kern
22 gemeinsam aufgebaute Scheibe 32 an den Kopf 40 des
Steuerelements
38 stößt, diesen mitnimmt und damit das
Hebelübertragungselement L betätigt.
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Fig. 5 zeigt eine Abart der Ausführungsform dieser Erfindung,
bei der jene Teile, die Teilen in den bisherigen Zeichnungen
ident oder im wesentlichen gleich sind, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wurden. Bei der Vorrichtung von Fig. 5
handelt es sich beim Hohlraum 30, der im bewegbaren Kern 22
ausgebildet und zum Hebel L gerichtet ist, um ein Sackloch
mit einem Boden 82. Der Kopf 40 des Steuerelements 38 kann im
Hohlraum 30 zwischen dessen Boden 82 und einem Anschlagring
84 gleiten, der neben der Öffnung des Hohlraums 30 befestigt
ist. Das Steuerelement 38 verläuft durch diesen Ring 84 mit
einem radialen Spiel.
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Fig. 6 zeigt eine Abart der Lösung von Fig. 5.
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Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der
Vorrichtung in Fig. 5 dadurch, daß das Steuerelement 38
während der Bewegung des bewegbaren Kerns 22 Stellungen
einnehmen kann, die nicht koaxial zum bewegbaren Kern 22 liegen.
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Bei der Vorrichtung von Fig. 6 erkennt man, daß:
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- das Steuerelement 38 zwischen seinen Enden 38a und 38b
konkave Außenflächen 38c besitzt;
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- der Kopf 40 mit einer Fläche 40b versehen ist, die zum
Teil 22b des bewegbaren Kerns gerichtet ist und die Form
einer kugelförmigen Kappe besitzt, deren Achse mit der
Achse des Steuerelements 38 übereinstimmt; wobei die
Fläche 82 des bewegbaren Kerns 22, die mit der Fläche 40b in
Berührung steht, entsprechend kugelförmig ausgebildet ist;
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- die Fläche 40a des Kopfs 40 mit einem Kreisring, der zum
Teil 22a des bewegbaren Kerns 22 gerichtet ist, die Form
eines Kugelteils besitzt;
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- die Kugelflächen 40a, 40b über eine dritte Ringfläche 40c
verbunden sind, deren Radius im wesentlichen kleiner als
der Radius der Flächen 40a, 40b ist;
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- der Anschlagring 84, der auf dem Kern 22 in der Nähe der
Öffnung 30 abgeschrägt ist, einen trapezförmigen
Querschnitt besitzt, so daß seine Fläche 84a, die zum Kern 22
gerichtet ist, die Außenfläche 40a längs eines Umfangs
berührt, der zwischen der Verbindungsfläche 40c sowie jenem
Teil der Fläche 40a liegt, der diametral weiter innen
angeordnet ist, wenn der Kopf 40 mit diesem Anschlagring 84
in Berührung steht;
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- die Queröffnung 42 am Ende 38a des Steuerelements 38 so
ausgebildet ist, daß in ihr das Ende l des Hebels L
eingehakt wird; wobei das Ende l des Hebels L bei den
Montageschritten in die Öffnung 42 freigebbar eingesetzt wird.
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Die Arbeitsweise der in Fig. 5 und 6 gezeigten Abarten ist
ähnlich der Arbeitsweise jener Ausführungsformen, die oben im
Zusammenhang mit Fig. 2 bis 4 beschrieben wurden.