Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Einrückrelais für eine Andrehvorrichtung (Starter, insbesondere Schub- Schraubtrieb-Starter) einer Brennkraftmaschine, mit einem Magnetkern, dem eine Relaisspule zugeordnet ist und mit einem Anker, der eine Schaltachse auf¬ weist, die einen Durchbruch des Magnetkerns durch¬ dringt und auf der eine Buchse angeordnet ist, die in einem Führungsabschnitt des Durchbruchs lagert und die eine Kontaktbrücke trägt.

Derartige Einrückrelais dienen dem Zweck, einen ho¬ hen Strom mit einem verhältnismäßig niedrigen Steu¬ erstrom zu schalten. Der hohe Strom (Starterstrom) , der für das Andrehen einer Brennkraftmaschine mit¬ tels Starter erforderlich ist, beträgt zum Beispiel bei Personenkraftwagen bis zu ca. 1000 Ampere, bei Nutzkraftwagen bis zu ca. 2500 Ampere. Zum Ein¬ schalten des niedrigen Steuerstroms genügt daher

der Startschalter. Der hohe Starterstrom wird mit¬ tels des Einrückrelais geschaltet. Das Einrückre¬ lais hat jedoch noch eine weitere Funktion, da es dem Vorschieben des Ritzels des Starters zum Ein¬ spuren in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine dient. Der Anker des Einrückrelais ist zum Schalten des Starterstroms mit einer Kontaktbrücke verbun¬ den, die im erregten Zustand des Einrückrelais Hauptstromkontakte miteinander verbindet. Für die Herbeiführung eines geeigneten Kontaktierungsdrucks zum Schalten des großen Starterstroms ist die Kon¬ taktbrücke axial mittels einer Federanordnung be¬ aufschlagt und auf einer Schaltachse eines Ankers des Einrückrelais gelagert. Die Federanordnung greift nicht unmittelbar an der Kontaktbrücke an, sondern mittelbar über eine die Kontaktbrücke hal¬ tende Buchse. Bei der Montage und im Betrieb weist das bekannte Einrückrelais Nachteile auf, weil die Zuordnung der Stellung der Kontaktbrücke zu ihrer Soll-Stellung oftmals nicht hinreichend genau ein¬ gehalten wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Einrückrelais mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß eine spielfreie und positions¬ genaue Zuordnung der Kontaktbrücke zu ihrer Soll- Stellung gewahrt wird. Hierzu ist zwischen dem Ma¬ gnetkern und der Buchse eine Verdrehsicherung ange¬ ordnet. Damit bleibt die Relativstellung von der Buchse zum Magnetkern stets erhalten oder sie wird zumindest immer dann wieder hergestellt, wenn sich

das Einrückrelais im nicht erregten Zustand befin¬ det, da dann die Buchse tief in den Führungsab¬ schnitt des Durchbruchs hineinfährt. Die Kontakt¬ brücke hat zur Buchse selbst eine feste Drehwinkel¬ zuordnung, so daß stets eine korrekte Ausrichtung von Kontaktbrücke zum Magnetkern und auch zu den Hauptstromkontakten gewährleistet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß die Verdrehsicherung durch einen nicht kreisförmigen Querschnitt der Mantelfläche der Buchse gebildet ist und daß der Führungsabschnitt des Durchbruchs formpassend zur Querschnittskontur der Mantelfläche ausgebildet ist. Insbesondere kann der nicht kreisförmige Querschnitt als Viereck, vorzugsweise als Sechseck, ausgebildet sein. Damit bleibt zwischen Magnetkern und Buchse -unabhängig von dem Betriebszustand des Einrückrelais- stets die vorgegebene Drehwinkelstellung erhalten.

Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und Lager- εpiel ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Füh¬ rungsabschnitt derart konisch ausgebildet ist, daß er sich mit zunehmender Tiefe verjüngt. Dies hat zur Folge, daß sich im nicht erregten Zustand des Einrückrelais die Mantelfläche der Buchse spielfrei am Führungsabschnitt abstützt, so daß eine äußerst präzise Drehwinkelausrichtung erfolgt. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch zweckmäßig, daß die Mantelfläche der Buchse derart entsprechend ko¬ nisch ausgebildet ist, so daß ihr Querschnitt in Richtung auf die Kontaktbrücke wächst. Dies hat den Vorteil einer vergrößerten Führungs- und Auflage¬ fläche.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese¬ hen, daß die Verdrehsicherung durch eine nicht ebene Stirnfläche der Buchse gebildet ist, wobei die Stirnfläche mit einer entsprechend geformten Kopffläche des Führungsabschnitts zusammenwirkt. Im nicht erregten Zustand des Einrückrelais tritt die Stirnfläche der Buchse auf die Kopffläche des Füh¬ rungsabschnitts, so daß eine winkelgenaue Ausrich¬ tung der beiden Teile erfolgt. Die Kopffläche ist vorzugsweise als Ringschulter des Durchbruchs aus¬ gebildet, wobei der Führungsabschnitt für die Auf¬ nahme der Buchse einen größeren Durchmesser als der übrige Bereich des Durchbruchs aufweist.

Zur Bildung der nicht ebenen Stirnfläche können auf dieser Zähne ausgebildet sein, die in entsprechende Vertiefungen an der Kopffläche eingreifen.

Vorzugsweise sind die Zähne kreisförmig auf der Stirnfläche angeordnet.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Zähne derart schräg verlaufende Flanken haben, daß sie sich in Richtung auf die Zahnwurzeln verbrei¬ tern beziehungsweise in Richtung auf die Zahnköpfe verjüngen. Die Vertiefungen an der Kopffläche sind entsprechend ausgebildet, so daß beim Eingreifen der Zähne in die entsprechenden Vertiefungen eine spielfreie und exakte Ausrichtung zwischen Buchse und Magnetkern erfolgt.

Durch die Zahnausbildung erhält die Buchse ein kro- nenförmiges Aussehen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Buchse und da¬ mit die Kontaktbrücke in unterschiedlichen Drehwin¬ kelstellungen durch Verdrehen um mindestens eine Zahnteilung relativ zum Magnetkern montierbar ist. Durch diese Maßnahme kann also bei der Montage des Einrückrelais eine entsprechende WinkelZuordnung zwischen Kontaktbrücke und Magnetkern vorgenommen werden, um beispielsweise bauliche Besonderheiten eines Motorraums eines Kraftfahrzeugs berücksichti¬ gen zu können.

Wie bereits erwähnt, ist die Kontaktbrücke verdreh¬ fest an der Buchse befestigt. Diese verdrehfeste Lagerung wird bevorzugt durch eine Na- sen/Ausneh ungs-Verbindung zwischen den genannten Teilen erzielt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Buchse einen durchmesserkleineren Bund auf, der ein Loch der Kontaktbrücke durchgreift. Die Na¬ sen/Ausnehmungs-Verbindung kann am Bund beziehungs¬ weise am Loch ausgebildet sein, wobei der Bund vor¬ zugsweise eine Nase aufweist, die radial verläuft, und das Loch mit einer entsprechenden Ausnehmung versehen ist, in die die Nase eingreift. Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, daß der Bund an eine Ringfläche der Buchse angrenzt, die durch den kleineren Durchmesser des Bundes gegen¬ über der übrigen Mantelfläche der Buchse gebildet wird, wobei mindestens eine Nase an der Ringfläche ausgebildet ist, die in eine entsprechende Ausneh¬ mung an der Kontaktbrücke eingreift. Vorzugsweise sind zwei sich diametral gegenüberliegende Nasen und entsprechende Ausnehmungen vorgesehen.

Vorteilhaft ist es, wenn sich die Nase in Richtung ihres freien Endbereichs verjüngt. Entsprechend ist die Ausnehmung ausgebildet, so daß eine spielfreie Zuordnung der beiden Teile möglich ist.

Nach einer weiteren Ausbildungsform ist vorgesehen, daß je nach Drehwinkelposition der Nasen/Ausneh- mungs-Verbindung die WinkelStellung zwischen Kon¬ taktbrücke und Magnetkern vorgebbar ist. Dies be¬ deutet, daß für verschiedene Ausführungsformen des Einrückrelais die Lage der Nasen/Ausnehmungs-Ver- bindung entsprechend variiert wird, so daß entspre¬ chend unterschiedliche Drehwinkelpositionen zwi¬ schen Kontaktbrücke und Magnetkern erzielt werden können, um bauliche Besonderheiten zu berücksichti¬ gen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß meh¬ rere Ausnehmungen zur Auswahl unterschiedlicher DrehwinkelStellungen an der Kontaktbrücke vorge¬ sehen sind, so daß bei der Montage die Nase einer ausgewählten Ausnehmung zugeordnet wird und in¬ sofern eine individuelle Drehwinkelstellung vorge¬ geben wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Einrückre¬ lais einer Andrehvorrichtung einer Brenn¬ kraftmaschine,

Figur 2 eine Draufsicht auf eine Buchse für eine Kontaktbrücke des Einrückrelais nach Figur 1,

Figur 3 die Buchse der Figur 2 in Seitenansicht,

Figur 4 einen Längsschnitt durch ein Einrückre¬ lais nach einem anderen Ausführungsbei spiel, wobei jedoch nur der Bereich einer Kontaktkammer dargestellt ist,

Figur 5 eine Draufsicht auf eine Buchse für die Halterung einer Kontaktbrücke gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4,

Figuren 6 bis 9 die Buchse eines weiteren Ausfüh- rungsbeispieles im Längsschnitt, in Draufsicht, in Seitenansicht und in Rück¬ ansicht und

Figuren 10 und 11 ein weiteres Auεführungsbeispiel einer Vieleck-Buchse mit konischen Wan¬ dungen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ein¬ rückrelais 1, das dem Vorschieben eines Ritzels zum Einspuren in den Zahnkranz einer nicht dargestell¬ ten Brennkraftmaschine dient und gleichzeitig dafür verwendet wird, mit einem verhältnismäßig niedrigen Steuerstrom (der mittels Zündstartschalter einge¬ schaltet wird) einen hohen Starterstrom für den Be¬ trieb der Andrehvorrichtung zu schalten.

Das Einrückrelais 1 weist eine Relaisspule 2 auf, die sich auf einem Spulenhalter 3 befindet. Der Spulenhalter 3 ist auf ein Ankerführungsrohr 4 auf¬ geschoben, das mit seinem einen Ende eine Axialwand 5 einer Ringstufe 7 eines Magnetkerns 6 übergreift.

Die Relaisspule 2 ist von einem Gehäuse 8 abge¬ deckt, das mit einem durchmesserkleineren Endab¬ schnitt 9 am anderen Ende des Ankerführungsrohres 4 anliegt. Eine Feder 10 stützt sich einerseits an einer Innenwand des Endabschnitts 9 und anderer¬ seits an der zugehörigen Stirnfläche des Spulenhal¬ ters 3 ab, wodurch die Spule in Richtung auf den Magnetkern 6 gedrängt wird und damit rüttelsicher lagert.

In dem Ankerführungsrohr 4 ist axial verschieblich ein Anker 11 gelagert, der eine aus den Teilen 12 und 13 bestehende (geteilte) Schaltachse 14 auf¬ weist, wobei das Teil 12 dem Anker 11 und das Teil 13 dem Magnetkern 6 zugeordnet ist. Die beiden Teile 12 und 13 weisen in der in der Figur 1 darge¬ stellten nicht erregten Stellung des Einrückrelais 1 einen axialen Abstand a voneinander auf.

An seinem freien Ende 15 trägt der Anker 11 ein Be- tätigungsfortsatz 16, der -unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Hebelmechanismus ¹ - zum Vorschieben des bereits erwähnten Ritzels dient.

Ferner ist der Anker 11 mit einer dem Magnetkern 6 zugewandten, axialen Ausnehmung 17 versehen, in die eine Spiraldruckfeder 18 mit einem Ende eingreift und sich dort am Grund der Ausnehmung 17 abstützt, wobei das andere Ende der Spiraldruckfeder 18 am

Magnetkern 6 anliegt. Die Spiraldruckfeder 18 bil¬ det somit eine Rückstellfeder für den Anker 11.

Das Teil 13 der Schaltachse 14 lagert in einem Durchbruch 19 des Magnetkerns 6. Der Durchbruch 19 weist einen durchmessergrößeren Führungsabschnitt 20 auf, der einer Kontaktkammer 21 zugewandt ist und besitzt einen durchmesserkleineren Bereich 22, der dem Anker 11 zugewandt ist. Das Teil 13 der Schaltachse 14 weist eine Ringnut 23 auf, in die eine Lagerhülse 24 eingreift. Die Lagerhülse 24 ist mit ihrer Mantelfläche in dem Bereich 22 des Durch¬ bruchs 19 axial verschieblich geführt. Dabei stützt sich eine Kontaktfeder 26 mit einem Ende am oberen Abschnitt 25 der Lagerhülse 24 und mit ihrem ande¬ ren Ende an einer Buchse 27 ab, wobei die Buchse 27 in dem Führungsabschnitt 20 des Durchbruchs 19 axial verschieblich lagert. Die Kontaktfeder 26 greift in eine Sackbohrung 28 der Buchse 27 ein, wobei sie sich am Grund der Sackbohrung 28 ab¬ stützt.

Die Buchse 27 ist mit einem durchmesserkleineren Bund 29 versehen, auf den eine Kontaktbrücke 30 aufgeschoben ist. Der Bund 29 durchgreift ein Loch 31 der Kontaktbrücke, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine verdrehfeste Halterung zwischen Buchse 27 und Kontaktbrücke 30 bewirken.

Im Bereich ihres innerhalb der Kontaktkammer 21 ge¬ legenen freien Endes 32 weist das Teil 13 der Schaltachse 14 einen Anεchlagkragen 33 auf, an dem sich eine Druckfeder 34 mit ihrem einen Ende ab¬ stützt, wobei deren anderes Ende an der Innenseite eines Gehäusedeckels 35 anliegt. Im Inneren des Ge-

häusedeckels 35 wird die bereits genannte Kontakt¬ kammer 21 ausgebildet.

An der anderen Seite des Anschlagkragens 33 liegt eine IsolierstoffScheibe 36 an, die einen größeren Durchmesser als der Bund 29 aufweist. Zwischen ei¬ ner an den Bund 29 angrenzenden Ringfläche 37 der Buchse 27 und der Isolierstoffscheibe 36 ist die Kontaktbrücke 30 angeordnet, wobei letztere zwi¬ schen den genannten Teilen mittels der Kontaktfeder 26 eingeklemmt wird. Auf diese Art und Weise iεt die Kontaktbrücke 30 einerseits in definierter, je¬ doch nachgiebiger Stellung an dem Teil 13 der Schaltachse 14 gehalten und kann zum Schalten des Hauptstroms den entsprechenden Kontaktdruck auf¬ bringen. Die Kontaktbrücke 30 wirkt hierzu mit Hauptstromkontakten 38 zusammen, die am Gehäuse¬ deckel 35 angeordnet sind.

Erfindungsgemäß ist eine Verdrehsicherung 39 zwi¬ schen der Buchse 27 und dem Magnetkern 6 vorgese¬ hen. Dies führt dazu, daß die Buchse 27 stets ihre Winkelstellung relativ zum Magnetkern 6 während des Betriebs des Einrückrelais 1 beibehält, so daß die verdrehfest auf der Buchse 27 gehaltene Kontakt¬ brücke 30 stets die gewünschte Position zu den Hauptstromkontakten 38 beibehält.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 weist die Buchse 27 zur Ausbildung der Verdrehsi¬ cherung 39 einen nicht kreisförmigen Querschnitt 40 bezüglich ihrer Mantelfläche 41 auf, wobei der Füh¬ rungsabschnitt 20 des Durchbruchs 19 formpassend zur nicht kreisförmigen Querschnittskonfiguration

ausgebildet iεt, so daß sich die beiden Teile nicht relativ zueinander verdrehen können.

Vorzugsweise iεt der unrunde Querεchnitt alε Vieleck 42, insbesondere als Sechseck 43 ausgebil¬ det.

Im Betrieb des Einrückrelais ergibt sich folgende Funktion: Wird die Relaisεpule 2 deε Einrückrelaiε 1 erregt, εo wird der Anker 11 in daε Innere der Relaiεspule 2 hineingezogen, wodurch sich der axiale Abstand a zwischen den beiden Teilen 12 und 13 der zweiteiligen Schaltachse 14 stetig verrin¬ gert, bis die beiden Teile 12 und 13 axial aufein¬ anderstoßen, wodurch der Anker 11 das Teil 13 der Schaltachse 14 nach rechts (Figur 1) verschiebt. Das Teil 13 der Schaltachse 14 nimmt über die Buchse 27 die Kontaktbrücke 30 mit, die schließlich die Hauptstromkontakte 38 zum Einschalten des Hauptstroms kontaktiert. Der Schaltweg ist derart bemessen, daß die Buchse 27 mit einem Teil ihres Querschnitts 40 stets innerhalb des Führungsab- εchnittε 20 verbleibt, wobei aufgrund des nicht kreisförmigen Querschnitts 40 und der entsprechend ausgestalteten Querschnittskonfiguration des Füh¬ rungsabschnittes 20 eine feste Winkelstellung zwi¬ schen diesen Teilen erhalten bleibt.

Die Figuren 4 bis 9 zeigen weitere Ausfüh¬ rungsbeispiele eines Einrückrelais, das im Aufbau dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 entspricht, le¬ diglich jedoch an der Buchεe 27 eine anders ausge¬ bildete Verdrehsicherung 39 aufweist, auf die im folgenden näher eingegangen werden soll.

Die Verdrehsicherung 39 des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels ist durch eine nicht ebene Stirnfläche 44 der Buchse 27 und eine entsprechend geformte Kopffläche 45 des Führungsabschnitts 20 des Durchbruchs 19 gebildet. Die Kopffläche 45 ent¬ steht aufgrund des durchmessergrößeren Führungsab¬ schnitts 20 im Vergleich zum durchmesεerkleineren, übrigen Bereich 22 deε Durchbruchs 19. Insofern bildet die Kopffläche 45 eine Ringstufe 46 des Durchbruchs 19.

Insbesondere ist -wie aus den Figuren 4 bis 9 er¬ sichtlich- die Verdrehsicherung 39 dadurch gebil¬ det, daß auf der Stirnfläche 44 axial gerichtete Zähne 47 angeordnet sind, die in entsprechende Ver¬ tiefungen 48 an der Kopffläche 45 eingreifen, wenn sich das Einrückrelais 1 in nicht erregtem Zustand befindet. Die Zähne 47 sind vorzugsweise kreisför¬ mig auf der Stirnfläche 44 angeordnet, wodurch die Buchse 27 ein kronenförmiges Aussehen erhält.

Die Zähne weisen derart schräg verlaufende Flanken 49 auf, daß sie sich in Richtung auf die Zahnwur¬ zeln 50 verbreitern beziehungsweise in Richtung auf die Zahnköpfe 51 verjüngen. Eine entsprechende Aus¬ bildung ist bei den Vertiefungen 48 vorgesehen.

Um die bereits erwähnte verdrehfeste Lagerung der Kontaktbrücke 30 an der Buchse 27 zu erzielen, ist eine Nasen/Ausnehmungs-Verbindung 52 zwischen die¬ sen Teilen vorgesehen. Diese Nasen/Ausnehmungs-Ver¬ bindung 52 kann am Bund 29 in Form einer oder meh¬ rerer Nasen und am Loch 31 der Kontaktbrücke 30 in Form einer oder mehrerer entsprechender Ausnehmun¬ gen vorgesehen sein. Im gezeigten Ausführungεbei-

spiel der Figuren ist vorgesehen, daß an der Ring¬ fläche 37 der Buchse 27 Nasen 53 vorgesehen sind, die in entsprechende Ausnehmungen 54 an der Kon¬ taktbrücke eingreifen. Vorzugsweise sind zwei ein¬ ander diametral gegenüberliegende Nasen 53 vorgese¬ hen. Diese Nasen 53 verjüngen sich in Richtung ih¬ rer freien Endbereiche; entsprechend sind die Aus¬ nehmungen 54 ausgebildet, so daß die Buchse 27 ver¬ drehfest die Kontaktbrücke 30 hält.

Sofern mehrere Ausnehmungen 54 an der Kontaktbrücke 31 vorgesehen sind, können unterschiedliche Dreh¬ winkelpositionen zwischen Kontaktbrücke 30 und Buchse 27 erzeugt werden, je nachdem in welche der Ausnehmungen 54 die Nasen 53 eingreifen. Dies er¬ möglicht es, eine entsprechend unterschiedliche An¬ ordnung der Hauptstromkontakte 38 an dem Gehäuse¬ deckel 35 vorzusehen, um gegebenenfalls bauliche Besonderheiten einer Brennkraftmaschine oder der¬ gleichen berücksichtigen zu können.

Entsprechend ist es auch möglich, bei der Montage des Einrückrelais einen gewünschten Zahneingriff für die Vorgabe einer Drehwinkelpoεition zwiεchen Führungsabschnitt 20 und Buchse 27 vorzusehen; dies iεt auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 mög¬ lich, indem das Sechseck 43 in entsprechend vorge¬ gebener Drehwinkelpoεition zum Führungεabεchnitt 20 ausgerichtet wird, wobei die einmal bei der Montage festgelegte Drehwinkelstellung dann beim weiteren Betrieb des Einrückrelais beibehalten bleibt.

Nach dem zweiten Ausführungεbeiεpiel nach Figur 4 und 5 ist die Mantelfläche der Buchse 27 im Bereich der Zähne 47 konisch auεgebildet, wobei εich ihr

Querschnitt in Richtung auf die Kontaktbrücke 30 hin vergrößert. Dementsprechend ist auch der Füh- rungεabεchnitt 20 am Durchbruch 19 des Magnetkernes 6 konisch ausgebildet, indem er εich mit zunehmen¬ der Tiefe verjüngt.

Beim dritten Auεführungεbeispiel nach Figur 6 bis 9 ist dagegen die Buchse 27 zylindrisch ausgebildet. Sie greift in einen entsprechend zylindrisch aus¬ gebildeten Führungsabschnitt des Magnetkerns 6 ein, wie er in Figur 4 bei 20a gestrichelt angedeutet iεt.

Die Figuren 10 und 11 zeigen zwei Varianten des Ausführungεbeiεpielε der Figuren 1 bis 3, da hier bei der Verdrehsicherung 39 ein koniεch verlaufen¬ der Querschnitt 40 vorgesehen ist, das heißt, die Flächen deε Vieleckε 42 verlaufen εchräg, wobei eine entεprechende Konfiguration im Führungεab- schnitt 20 vorgesehen ist. Dies hat zur Folge, daß die Buchse 27 bei nicht erregtem Einrückrelais spielfrei im Führungsabschnitt 20 lagert.

Eine weitere vorteilhafte Variante einer Verdrehsi¬ cherung besteht darin, die konisch ausgebildete Sechseck-Führung der Führungsbuchse 27 gemäß Figur 11 noch mit einer Zahnkontur 47 an dem der Kontakt¬ platte abgewandten Ende zu versehen und den Füh¬ rungsabschnitt am Durchbruch des Magnetkernes 6 entsprechend zu gestalten.