[0001] 本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的用于内燃机的起动机。

[0002] 在博世汽车工程手册第25版第986页描述了一种这种类型的被实施为推动式螺旋齿轮起动机(Schub-Schubtrieb-Starter)的起动机，所述起动机通过一种所谓的起动继电器被通电。所述继电器承担如下功能：使起动电机的小齿轮接合也就是说啮合到内燃机的齿圈中，和接通起动电机的主电流。在小齿轮啮合到齿圈中时，在此需区别两个可能的过程：在大约20％-30％的接通中，小齿轮的齿进入齿圈的齿槽，而在大约70％-80％的接通中，在啮合时小齿轮的齿碰到齿轮圈的齿上并且所述啮合需通过啮合弹簧进行辅助。这种已知的起动机结构类型虽然只需要一个唯一的继电器，并且由此可以低成本地进行制造，另一方面，对于在将电机线圈与电源相连接的开关触点上的高的电机电流的接通过程，产生了非常恶劣的工作条件。特别是在电池部分放电的情况下并且在啮合部件的机械磨损增加的情况下，在接通起动机主电流时的动力可能减小至在接通过程中产生的电弧会将触点焊接的程度。另一方面，在小齿轮直接啮合到电机齿圈中时，依据起动机的结构类型，在齿-齿槽起始位置上，接通过程的动力和由此决定的触点磨损可能很大。

[0003] 为了改善接通过程，特别是在高功率起动机中，由上述的文献出处还可知，在所谓的滑动齿轮式起动机中，以两阶段接通电机电流，其中，在第一阶段中，所述起动机的小齿轮朝向电机的齿圈运动，并且同时给起动电机的电枢通以减小的电流，从而在啮合时使所述电枢旋转并且使小齿轮通过所述电枢旋转，并由此使啮合过程变得容易。在此，啮合机构具有止动爪，所述止动爪在小齿轮的啮合过程结束时才闭合继电器的另一个开关触点并且通过该开关触点闭合电机的主电路。由此，所述啮合过程和电机主电流的接通过程在两个分开的工作过程中进行，但是所述起动继电器的结构在机械和电方面是复杂的且易受干扰的。

[0017] 图1示意性地示出了被实施为推进式螺旋齿轮起动机的本发明的用于内燃机的起动机10的机械结构。所述起动机10具有起动电机12，所述起动电机的输出轴14具有与在传动筒18中的相应的内螺纹共同作用的陡螺纹16。作为替代，所述输出轴14可以通过未示出的连接在中间的行星齿轮传动装置进行传动。所述传动筒18与自由滚动圈20的外圈固定连接，所述自由滚动圈的内圈带有小齿轮22。所述小齿轮22和自由轮20支承在输出轴14上并且可沿轴向移动直到挡块24。在此，所述小齿轮22被啮合到未示出的内燃机的齿圈26中。所述轴向移动是通过在后面的附图中详细示出的继电器装置28实现的，所述继电器装置通过偏转杆29和啮合弹簧32作用在自由轮20上。电池用作装置的电源34，所述电池的负极21接地，并且正极30一方面直接与所述继电器装置28相连接，另一方面通过点火起动开关36与所述继电器装置28相连接。通过继电器装置给串联线圈38通电，所述串联线圈通过电刷40和42并且通过电机的集流环44接地。起动电机12的电枢用46表示，所述起动电机的定子用48表示。

[0018] 图2示出了在一种常规实施方式中的单阶段通电的起动机的电路图。在此，所述电源的正极30一方面通过点火起动开关36以及接点50与所述起动继电器49相连接，另一方面直接与所述起动继电器49相连接。所述起动继电器包括保持线圈52和吸引线圈54，所述保持线圈和吸引线圈具有相同线圈绕向、缠绕在相同的铁心上并且两个线圈都有一个线圈末端与接点50相连接。保持线圈52的另一个线圈末端接在负极31上并且接地，保持线圈54的相应的另一个线圈末端通过串联线圈38和起动电机12的电枢46与负极连接并且接地。一旦继电器衔铁完全或几乎完全被吸入并且所述小齿轮22已啮合到齿圈26中，则保持线圈和吸引线圈共同操纵起动继电器49的工作触点56，起动电机12通过所述工作触点直接与正极30相连接。

[0019] 在这种已知的布置中，所述保持线圈52和吸引线圈54共同承担将小齿轮22啮合到内燃机上的齿圈26中的工作并且同时承担将起动电机12的主电流接通的功能。如果在此所述小齿轮22的齿进入齿圈26的齿槽，则为了啮合只需要很小的力，并且在接通触点56时的动力相对较大。另一方面，如果在啮合时所述小齿轮22的齿碰到齿圈26的齿上，在接通触点56时的动力相对较小，从而在啮合时需附加地将在图1中示出的啮合弹簧32压紧并且只能为操纵工作触点56提供很少的能量。由此可能产生相对较长时间存在的电弧以及焊接处，所述电弧和焊接处至少在较长的时间后会对起动机的功能造成损害。

[0020] 图3示出了在一种的本发明实施方式中的单阶段通电的起动机，通过所述实施方式消除了前面所描述的困难。该电路布置在啮合继电器57的结构以及所述啮合继电器与直流电源30，31的连接方面基本上在图2中的那个电路布置相对应，然而在这种布置中，所述继电器触点56并不承担高电机电流的接通功能，而是仅用于给接通继电器60的线圈58通电，所述接通继电器随后通过其工作触点62接通电机电流。这种布置也是以单阶段工作，其中，所述小齿轮22同样地如在依据图2的布置中一样啮合到齿圈26中，并且电机电流在所述小齿轮22的啮合运动结束时或快要结束时被满额接通。但与图2中的布置不同的是，除了用于小齿轮22的啮合工作之外，只要求所述啮合继电器57对受很小负荷的触点56进行操纵，并且电机电流真正的接通过程是通过接通继电器60进行，从而将啮合和接通功能完全分开并且啮合过程不会对接通继电器60的接触系统产生反作用。

[0021] 图4示出了用于起动机12的两阶段通电的电路布置。在此，图3中用于单阶段通电的啮合继电器57被一个具有常闭触点66和工作触点68的啮合继电器64代替。在此，触点66和68的固定接点能够以并联的方式通过先导控制继电器70与正极30相连接，其中，继电器线圈的一个末端连接在负极31上并接地，并且另一个末端通过接点50和点火起动开关36与直流电源的正极30相连接。所述啮合继电器64的保持线圈52也同样地通过先导控制继电器70连接到直流电源的正极30和负极31上。

[0022] 在这种实施方式中，啮合继电器64的两个线圈52和54具有相反的线圈绕向，其中，所述保持线圈52具有比所述吸引线圈54明显更多的匝数，并且通过足够大的电流被激励，尽管吸引线圈54磁通势相反，该电流仍能单独实现小齿轮22的啮合过程。在此，所述吸引线圈54以有利的方式对啮合运动的动力起阻尼作用，并且同时在起动机12的串联线圈38上提供足够高的励磁电流，用于使所述起动电机稍微转动并且使啮合过程变得容易或者说实现啮合过程。在这种布置中，还可以使用辅助啮合过程的啮合弹簧。

[0023] 起动机12的通电又与啮合继电器64的功能无关地由接通继电器60承担。为此，在啮合继电器64的接通运动结束时或将要结束时，通过将所述啮合继电器的工作触点68闭合并且将常闭触点66断开，给接通继电器60的线圈通电，从而所述接通继电器通过其工作触点62向所述起动电机12提供其预设的工作电流，而不会受到啮合过程的不利影响。通过断开常闭触点66，将切断啮合继电器64的吸引线圈54的电流，所述啮合继电器的保持线圈52仍被激励直到点火起动开关36断开并由此确保起动过程继续进行。

[0024] 使用先导控制继电器70对于根据图4的电路布置的工作方式不是强制性必需的，所述啮合继电器64也可以与图3中的电路布置类似直接通过点火起动开关通电。另一方面，电机电流在通过所述吸引线圈54的第一通电阶段中处于最高为200A的数量级，从而至少对于高功率的起动电机，在第一通电阶段中使用用于绕过点火起动开关36的先导控制继电器是有利的。

[0025] 图5示出了图4中电路布置的一种变型，所述电路布置与之前所描述的实施方式不同的是，用于接通继电器60的线圈58的励磁电流不流过先导控制继电器70，而是直接从电源正极30的馈电线分接。虽然这具有缺点，即在啮合继电器64和接通继电器60之间还需要附加的连接，但另一方面，减小了经过啮合继电器64的电流并且可以至少在较小的电机实施方式中宁可省去所述先导控制继电器70。图5的电路布置的所有其他功能都与图4中的相对应，因此不再进行讨论。

[0026] 为了解释图6和图7中的图示进行阐述，在图3至图5中用附图标记50i、50k、50m和50n表示附加的接点。在此，接点50i在所述先导控制继电器70的继电器触点的固定接点上，接点50k在所述接通继电器60的线圈接头上，接点50m在啮合继电器57或64的工作触点的一个接点上并且接点50n在啮合继电器57或64的工作触点的另一个接点上。这些附图标记使对图6和图7中的图示说明更为容易，其中，同样示意地示出了在实践中通常被实施为双触点或具有接触片的开关触点。

[0027] 图6示出了根据图3的单阶段通电的本发明的起动机的结构构造。在此，所述起动电机12、啮合继电器57和接通继电器60构成一个结构单元72，其中，将两个继电器57和60或所述两个继电器之一固定地集成到起动电机12的壳体中，或者说可拆卸地与所述壳体相连接。啮合继电器57、接通继电器60和起动电机12的内部结构用符号由相应的接点示出。因此，啮合继电器57通过外部接点从点火起动开关36获取起动信号，由此，使工作触点56闭合，并且使用于激励继电器的接点50m和50n相互连接。

[0028] 在所述接通继电器60中，正极60通过工作触点62与继电器上的接点45相连接并且所述接点在外部与起动电机12连接并且通过所述起动电机的串联线圈38与负极31相连接或者说接地。

[0029] 图7示出了与图4或图5对应的两阶段通电的依据本发明的起动机的空间布置。在此，先导控制继电器70、啮合继电器64、接通继电器60和起动电机12构成一个结构单元
74。又将继电器70、64和60可选择地个别或共同地集成到起动电机12的壳体中或可拆卸地与所述壳体相连接。接点和触点的图示与图4和5相对应，图4和图5的区别仅在于啮合继电器64的工作触点68的供电方式。在此，啮合继电器64的接点50n可选择地与所述先导控制继电器70上的接点50i相连接或直接与电源的正极30相连接。