DE4344355A1 - Starteinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Startermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1. Bei derartigen Starteinrichtungen, wie sie in großem Umfange im Serieneinsatz bei Kraftfahrzeug- Antriebsmaschinen sind, ergibt sich ein Problem daraus, daß der Strom im Einspurstromkreis infolge des Vorhandenseins zumindest einer elektromagnetischen Erregerwicklung mit temperaturab­ hängigem Ohmschen Widerstand in relativ starkem Maße tempera­ turabhängig ist. Daraus resultiert, wie auch in der DE-PS 41 06 247, F02N 11/08, dargelegt, eine starke Abhängigkeit der letzt­ lich auf das Ritzel nebst Stützfeder wirkenden Einspurkraft und demgemäß eine entsprechende Temperaturabhängigkeit der Beschleu­ nigung des Ritzels. Bei niedrigen Temperaturen und demgemäß hohen Einspurströmen erfolgt gleichsam eine schlagartige Axial­ bewegung des Ritzels, was, sofern die Zähne des Ritzels nicht bezüglich der Zahnlücken des Zahnrades ausgerichtet sind, zu Aufprallvorgängen der Zahnflanken und dadurch nicht nur zu vorzeitigem Verschleiß, sondern auch zu einer Erschwerung des Einspurens führt.

In der genannten deutschen Patentschrift wird als Gegenmaßnahme das Vorsehen eines NTC-Widerstands in Kombination mit Ohmschen Widerständen im Einspurstromkreis angegeben; durch diese Maß­ nahme soll eine weitgehende Temperaturunabhängigkeit des resul­ tierenden Ohmschen Widerstandes des Einspurstromkreises und damit eine Konstanz des Einspurstromes erreicht werden. Zwar ist eine derartige Lösung günstiger als die in der DE-OS 23 33 047, F02N 11/08, vorgesehene Umschaltung zwischen einem relativ kurzen Strompfad bei hohen und einem längeren, demgemäß einen größeren Ohmschen Widerstand bewirkenden Stromkreis bei niedri­ gen Temperaturen, da eine bessere Anpassung an unterschiedliche Temperaturwerte möglich ist, jedoch kann die beschriebene Stromkonstanthaltung bei den hohen Stromwerten und dem relativ großen zu erfassenden Temperaturbereich Schwierigkeiten machen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Starteinrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln Temperatureinflüsse auf den Einspurvorgang mit den daraus resultierenden Nachteilen vermeidet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Bezüglich der Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 sei darauf hingewiesen, daß der Einsatz der Pulsweitenmodulation bei Starteinrichtungen aus der EP 0 373 777 B1, F02N 11/08, in der Weise bekannt ist, daß nach kontinuierlicher Erregung während des Einspurvorganges in der Haltephase ein in der Weise puls­ weitenmodulierter Strom sichergestellt wird, daß er einerseits als Haltestrom ausreicht, andererseits keine thermische Bela­ stung darstellt.

Bei der Erfindung erfolgt demgegenüber bei dem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel die Pulsweitenmodulation zumindest während der Einspurphase, um schlagartige Beschleunigungen des Ritzels und dadurch die eingangs beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten insbesondere bei tiefen Temperaturen zu vermeiden. Wie erfin­ dungsgemäß erkannt wurde, erfolgt der Einspurvorgang dann opti­ mal, wenn die Beschleunigungen des Ritzels so niedrig gewählt sind, daß dabei die dieses abstützende Feder nicht gespannt wird, da die in der Feder sonst gespeicherte Energie zu uner­ wünschten, das Einspuren erschwerenden Prallbewegungen des Ritzels nach dem Auftreffen auf Stirnseiten des Zahnrades führt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 die wesentlichen Bestand­ teile der Starteinrichtung wiedergibt, während die weiteren Figuren den Zeitverlauf des Einspurstromes bei verschiedenen Temperaturen zeigen.

In Fig. 1 erkennt man bei 1 den elektrischen Startermotor üblichen und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus, der mittels des Kontaktes 2 des Magnetschalters 3 dann eingeschaltet wird, wenn die Zähne des Ritzels 4 auf der Ausgangswelle 5 des Star­ termotors 1 durch Axialverschiebung des Ritzels (diese Axial­ verschiebung in Fig. 1 nach rechts erfolgt in bekannter Weise mittels einer vom Magnetschalter 3 mechanisch angesteuerten Gabel über die Druckfeder 6) in die Zähne des Zahnrades 7 auf der Welle 8 der zu startenden Brennkraftmaschine eingespurt sind.

Auch zur Durchführung dieser Einspurbewegung des Ritzels 4 dient in an sich bekannter Weise der Magnetschalter 3. Er liegt demge­ mäß in einem Stromkreis 9, der als Einspurstromkreis bezeichnet werden kann und der als strombestimmendes Bauelement den strom­ messenden Transistor 10 enthält. Dieser liefert einerseits an die Pulsweitenmodulationsstufe 11, der der Oszillator 12 zuge­ ordnet ist, über die Leitung 13 Signale für den Ist-Wert des jeweils im Stromkreis 9 fließenden Stromes, die mit vom Soll­ wertgeber 14 kommenden Sollwertsignalen verglichen werden; dem­ gemäß wird das Tastverhältnis der vom Oszillator 12 kommenden Impulse in der Stufe 11 so variiert, daß die über den Treiber 15 zum Transistor 10 gelangenden Ansteuersignale eine Arbeitsweise des Transistors 10 sicherstellen, die ihrerseits bei allen Tem­ peraturen zur Einhaltung gewünschter Strommaximalwerte führt. Diese Stromwerte sind also so bemessen, daß bei der Beschleuni­ gung des Ritzels 4 die Druckfeder 6 nicht komprimiert wird, so daß Prallvorgänge bei stirnseitigen Berührungen zwischen den Zahnrädern 4 und 7 vermieden sind.

Sobald der Kontakt 2 geschlossen ist, wird das Potential der Klemme 30 über die Haltesignalleitung 16 an den Sollwertgeber 14 geleitet, der dann auf einen vorgegebenen Haltestrom für den Magnetschalter 3 als Sollwert umschaltet.

Der Startvorgang wird eingeleitet durch Betätigen des Kontaktes 17, der beispielsweise in das Zündanlaßschloß eines Kraftfahr­ zeugs integriert sein kann. Sodann erfolgt ein Anstieg des Stromes in dem Kreis 9 mit einem derart begrenzten Gradienten, daß schließlich eine Axialbewegung des Ritzels 4 in Richtung auf das Zahnrad 7 mit einer Beschleunigung einsetzt, die noch nicht zur Kompression der Feder 6 führt. Dies wird durch entsprechende Pulsweitenmodulation in dem Schaltungsbaustein 11 und damit durch eine Stromregelung erreicht. Diese Impulsweitenmodulation ist in den oberen Diagrammen der Fig. 2, 3 und 4 für unter­ schiedliche Temperaturen, und zwar -30°C, +20°C und +100°C, dargestellt. Im übrigen zeigen diese Figuren den Verlauf des Stromes i in dem in Fig. 1 mit 9 bezeichneten Stromkreis. Man erkennt deutlich den relativ flachen Anstiegsgradienten des Stromes i zwischen dem in allen Figuren mit A bezeichneten Ein­ schaltpunkt (Betätigung des Startschalters 17) und einem ersten Maximalwert B, bei dem - abgesehen von einer durch eine Strom­ senke gekennzeichneten Spielbeseitigung - die Axialbewegung des Ritzels 4 beginnt. Im Zeitpunkt C ist der Einspurvorgang be­ endet, d. h. dem Kontakt 2 (siehe Fig. 1) geschlossen, und die Drehbewegung des Startermotor 1 beginnt.

Schlagwortartig kann man sagen, daß mittels eines temperaturun­ abhängigen, relativ flachen Stromgradienten unter Vermeidung kritischer temperaturabhängiger Schaltglieder, wie NTC-Wider­ stände, kritische Pralleffekte beim Einspurvorgang vermieden sind.

Claims (3)

1. Starteinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem elek­ trischen Startermotor, einem in Drehverbindung mit diesem stehenden, axial durch eine Feder beim Einspuren in ein brennkraftmaschinenseitiges Zahnrad abgestütztes Ritzel und einem Magnetschalter mit zumindest einem in einem Erreger­ stromkreis des Startermotors liegenden Kontakt zum Einschal­ ten desselben nach Einspuren des Ritzels, dem ein elektro­ magnetischer Einspurstromkreis zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspurstromkreis (9) einen Strom­ regler (10-16) zur Strombegrenzung auf Werte (6) enthält, die nur die Feder nicht spannende Axialbeschleunigungen des Ritzels (4) hervorrufen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (10-16) nach dem Prinzip der Pulsweitenmodula­ tion arbeitet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (10-16) einen strommessenden Transistor (10) in Reihe mit dem Magnetschalter (3) und ferner einen Sollwertspeicher (14) für zumindest einen Maximalwert des Einspurstromes (i) sowie für einen nach Schließen des Kon­ taktes (2) zu haltenden Haltestromwert aufweist.