(57)【要約】  本発明は、第１の直動形磁石からの力が伝達される可動の操作エレメントを有するプランジャー形リレー（４００，５００）に関する。プランジャー形リレー（４００，５００）は、少なくとも１つの第２の直動形磁石を有し、第２の直動形磁石は可動の操作エレメント（５０，１５０）に力を伝達し、第２の直動形磁石の磁力は第１の直動形磁石の磁力に依存せずに調整される。
2010524161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直動形磁石からの力が伝達される可動の操作エレメントを有するプランジャー形リレー（４００，５００）において、
少なくとも１つの第２の直動形磁石を有し、前記第２の直動形磁石は前記可動の操作エレメント（５０，１５０）に力を伝達し、
前記第２の直動形磁石の磁力が前記第１の直動形磁石の磁力に依存せずに調整されることを特徴とする、プランジャー形リレー（４００，５００）。
【請求項２】
前記操作エレメントは磁気部分を有し、前記第１の直動形磁石の磁力も前記第２の直動形磁石の磁力も前記操作エレメントの前記磁気部分に作用する、請求項１記載のプランジャー形リレー（４００，５００）。
【請求項３】
前記第１の直動形磁石（１０，１００）および前記第２の直動形磁石（２０，４０；１２０，１４０）は、少なくとも部分的に相互に同心の巻線として構成されており、且つ、前記可動の操作エレメント（５０，１５０）に配置されている少なくとも１つの端部を有するヨークまたは前記可動の操作エレメント（５０，１５０）を包囲する、請求項１記載のプランジャー形リレー（４００，５００）。
【請求項４】
前記第１の直動形磁石（１０，１００）および前記第２の直動形磁石（２０，４０；１２０，１４０）はそれぞれ、タッピングを有する一貫した巻線の巻線部分として構成されており、前記タッピングは前記第１の直動形磁石の巻線部分と前記第２の直動形磁石の巻線部分とを隔てるものである、または、
前記第１の直動形磁石（１０，１００）および前記第２の直動形磁石（２０，４０；１２０，１４０）はそれぞれ、電気的に接続可能な２つの端部を有する１つの巻線として構成されている、請求項１記載のプランジャー形リレー（４００，５００）。
【請求項５】
前記第１の直動形磁石（１０，１１０）および／または前記第２の直動形磁石（２０，１２０）の給電部に接続されており、且つ前記第１の直動形磁石（１０，１１０）および／または前記第２の直動形磁石（２０，１２０）の温度を検出するよう配置されている、少なくとも１つのＮＴＣ素子をさらに有する、請求項１記載のプランジャー形リレー（４００，５００）。
【請求項６】
直動形磁石装置（４００，５００）によって形成された磁力を用いてクラッチを作動させる方法において、
前記磁力の形成部に電流を供給した際に一緒に作用する少なくとも２つの巻線部分を有する直動形磁石装置（４００，５００）を設け、
前記巻線部分（１０，２０；１１０，１２０）に別個に電流を供給することを特徴とする、クラッチを作動させる方法。
【請求項７】
前記クラッチ（２７０）の作動は複数の巻線部分（１０，２０；１１０，１２０）への電流供給を含み、前記巻線部分（１０，２０；１１０，１２０）の数は一定の期間にわたり増加または減少する、請求項６記載のクラッチ（２７０）を作動させる方法。
【請求項８】
請求項１から５までのいずれか１項記載のプランジャー形リレー（４００，５００）と、電気的なスタータモータ（４９０）と、クラッチ（２７０）とを有する、自動車の内燃機関用のスタータにおいて、
前記プランジャー形リレー（４００，５００）は操作のために前記クラッチ（２７０）と連結されており、前記クラッチは前記操作に依存して、前記電気的なスタータモータ（４９０）によって形成された回転出力を前記内燃機関に供給することを特徴とする、スタータ。
【請求項９】
内燃機関のスタータ用の制御装置（４９５；５９５ａ，ｂ）において、
少なくとも２つの異なる出力信号を出力し、
同一の操作エレメント（５０；１５０；２６０）に作用する、前記スタータの少なくとも２つの異なる直動形磁石（１０，２０；１１０，１２０；２１０，２２０）を、前記出力信号を用いて相互に別個に制御することを特徴とする、制御装置（４９５；５９５ａ，ｂ）。
【請求項１０】
さらに少なくとも２つの出力側を有し、該出力側は少なくとも２つの直動形磁石（１０，２０；１１０，１２０；２１０，２２０）に相互に別個に電流を供給する、請求項９記載の制御装置（４９５；５９５ａ，ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スタータを制御して内燃機関と連結するための噛み合わせリレーを備えた内燃機関用のスタータメカニズムに関する。
【０００２】
ピニオンスタータが公知であり、このピニオンスタータでは始動過程においてスタータピニオンが直動形磁石を用いて内燃機関のリングギアに噛み合わされる。ピニオンが噛み合わされた最終位置に達すると、すなわち内燃機関のリングギアに完全に係合すると直動形磁石における接触ブリッジを閉じる。接触ブリッジが閉じられることによって電気的なスタータモータに電流が供給される。内燃機関が始動されると、直動形磁石が遮断され、これによってピニオンが内燃機関のリングギアから外れ、したがって電気的なスタータモータはもはや内燃機関と連結されていない。
【０００３】
通常のスタータにおいては始動時に直動形磁石に定格電流が供給されるので、ピニオンは定加速し、したがって内燃機関のリングギアに達すると急激に制動される。したがって、殊に内燃機関の運転中にも規則的に始動および停止されるハイブリッドモータにおいては、高いノイズ負荷が生じる。
【０００４】
ノイズ負荷を低減するために、明細書DE 197 02 321 A1では挿入形リレーが提案され、この挿入型リレーではピニオンに作用する加速力をパルス幅変調によって所期のように制御することができる。上記の明細書に記載されている制御では、所望の挿入運動を達成するために、供給される電流のデューティ比を変更することによって運動を所期のように制御することができる。必要とされる磁力が高いことに基づき、パルス幅変調が基礎とする周波数は２０ｋＨｚよりも高くなければならない。何故ならば、周波数がそれよりも低い場合には、直動形磁石の駆動制御によってノイズ負荷が可聴領域において生じるからである。したがって２０ｋＨｚよりも高い周波数が必要とされ、この２０ｋＨｚよりも高い周波数により、所期の駆動制御を実現するためにはプランジャー形リレーのインダクタンスも非常に低くしなければならなくなる。したがって、このようにパルス幅制御されたプランジャー形リレーは、巻数が少ないにもかかわらず必要とされる力を形成できるようにするために、少数の巻線および大きなワイヤ断面を有する。それと同時に大きな給電電流が必要とされる。
【０００５】
発明の概要
本発明によるスタータメカニズムにより、殊に高い電流を必要とせず、それと共にコストの掛かるパワーエレクトロニクスを必要とせずに、内燃機関のリングギアにスタータピニオンを僅かなノイズで連結させることができる。さらには、本発明によるスタータメカニズムはパルス幅制御を必要としないので、制御は著しく簡潔化される。本発明により使用されるプランジャー形リレーはインダクタンスの低い電磁石に制限されるものではなく、むしろ巻数の多い巻線を使用することができ、そのような巻数の多い巻線は僅かな電流でも既に高い磁力を形成する。
【０００６】
本発明が基礎とするコンセプトは、電磁石の出力、したがって電磁石が形成する磁力を電磁石の１つまたは複数の巻線部分の選択を介して制御することである。
【０００７】
第１の始動フェーズにおいて僅かな磁力が必要とされる場合には、全ての巻線部分の一部に電流が供給され、比較的高い磁力が必要とされる場合には数が高められる。
【０００８】
基本的に、形成される総磁力の合算が個々の巻線部分の完全なスイッチオンまたはスイッチオフによって達成される。形成される個々の磁力成分は０（スイッチオフ）、または１００％（定格電流での巻線部分への給電）、または−１００％（逆方向での巻線部分への給電）である。総磁力における個々の巻線部分の割合は、操作エレメントと押圧力によって結合されている磁気部分に相対的な配置構成、巻数、磁気結合、幾何学によって定まる。さらには、巻線方向も考慮すべきである。原理的には、形成される磁界が同じ方向を示す場合には、巻線部分の個々の巻線成分を合算することができるか、少なくとも一方の巻線部分が他方の巻線部分の磁界とは反対方向である磁界を、例えば逆の極性の電流を供給することによって、または巻線の向きを逆にすることによって形成する場合には、部分的に補償することができる。
【０００９】
本発明によれば、例えば磁力が直接的に同一の磁気エレメントに作用することによって、個々の磁石、すなわち個々の巻線部分によって形成される磁力が一緒に作用する。択一的に、その都度の直動形磁石が作用する個々のエレメントを相互に押圧力によって、例えばクランクメカニズム、伝動装置などによって直接的または間接的に結合させることができる。有利には、全ての直動形磁石が同一の操作エレメント、例えば操作エレメントの異なる箇所、または有利には操作エレメントの同一の箇所に作用する。
【００１０】
原理的には、直動形磁石によって形成される磁界は有利には、力を伝達するよう操作エレメントと結合されている磁気部分に、例えば操作エレメントと一体的に構成することによって作用する。磁気部分は、例えば永久磁石材料による高い相対透磁率および／または高い予磁化を有する磁気材料を有する。有利には、大抵の巻線部分または全ての巻線部分に完全に電流が供給される場合であっても僅かにしか磁気的に飽和しないように、磁気部分が設計されている。
【００１１】
本発明によるプランジャー形リレーは複数の直動形磁石、すなわち第１の直動形磁石および第２の直動形磁石を有する。複数の直動形磁石への分割は電気的な分割を意味しているので、例えば、巻線を種々の巻線部分に分割することができるタッピングによってそれぞれの直動形磁石を相応に種々に制御できる場合には、同一の巻線を複数の直動形磁石に分割することができる。相互に別個に制御可能な複数の直動形磁石への分割によって所定の物理的な配置構成が得られるが、これは必ずしも必要ではない。つまり例えば、２つの直動形磁石を一貫したワイヤの相互に直接的に接している巻線によって実現することができ、磁石の分割をタッピングの挿入によって実施することができる。択一的に、直動形磁石の分割は物理的な分割でも良く、これにより２つの物理的に別個の巻線が設けられ、これらの別個の巻線はそれぞれ２つの端部を有し、これら２つの端部は別の回路によって駆動制御される。２つの直動形磁石への分離によって、第１の直動形磁石を第１の磁気ストロークエレメントに作用させ、第２の直動形磁石を第２の磁気ストロークエレメントに作用させることもでき、この場合には、形成された力の結合を達成するために、磁気エレメントがレバーメカニズムおよび／または伝動装置メカニズムを介して力を伝達するよう相互に接続されている。結合された力は操作エレメントに伝達される。複数の直動形磁石が物理的に相互に分離されて実現される場合には、これらの直動形磁石は一貫した操作エレメントに作用することができ、この操作エレメントはそれと同時に磁気特性を有し、形成される個々の磁力の複合作用を達成することができる。殊に、第１の直動形磁石を第２の直動形磁石の直ぐ隣に設けることができるか、２つの直動形磁石を相互に同心に配置されている巻線として設けることができ、共通の磁気部分は２つの直動形磁石の長手軸を通って延在し、そこにおいて形成された磁界が組み合わされ、やはり可動の操作エレメントが配置されている極にこの組み合わされたた磁界が供給される。
【００１２】
基本的に、個々の直動形磁石によって形成された磁界がヨークを用いて組み合わされるか、力伝達式の結合によって磁気的に形成される共通の力に統合される個々の力に変換される。
【００１３】
有利な実施形態においては、プランジャー形リレーが可動の操作エレメントを有し、この可動の操作エレメントは磁気部分を有する。第１の直動形磁石および第２の直動形磁石の磁力はこの磁気部分に作用する。このために例えば、第１の直動形磁石および第２の直動形磁石が共通のヨーク上に配置されることによって、それらの直動形磁石の磁力が結合される。この場合にはヨークの一方の端部または両方の端部を操作エレメントの近傍または操作エレメントの磁気部分に設けることができ、磁力によって操作エレメントとヨークの極との間に設けられている空隙が縮小される。操作エレメントはこの力を、例えばクランクを介してピニオンに伝達させ、このピニオンを動かすことができる。
【００１４】
本発明の別の実施形態においては、第１の直動形磁石および第２の直動形磁石が少なくとも部分的に同心の巻線として構成されており、これらの直動形磁石は１つのヨークを包囲する。択一的に、同心の巻線は可動の操作エレメントを包囲することができる。
【００１５】
別の実施形態においては、第１の直動形磁石が第２の直動形磁石および／または別の直動形磁石の隣に配置されており、それらの直動形磁石はそれぞれヨークに巻き付けられている巻線によって実現される。ヨークの代わりに、相互に並んで配置されている直動形磁石が操作エレメントも包囲することができる。
【００１６】
電気的な観点で直動形磁石を分割するために、これらの直動形磁石を一貫した巻線として構成することができ、この巻線は１つまたは複数のタッピングを有する。このタッピングは巻線全体を個々の巻線部分に電気的に分割するためのものとして使用され、これらの個々の巻線部分がそれぞれ第１の直動形磁石、第２の直動形磁石および別の直動形磁石を実現する。択一的に、直動形磁石の電気的な分割を相互に隔てられた個々の巻線によって行うこともでき、それらの端部をそれぞれスイッチング可能な給電部に接続することができる。タッピングを有する一貫した巻線の場合には、スイッチング可能な電流源を一方の巻線端部とタッピング、一方のタッピングと他方のタッピング、および／または、一貫した巻線の両方の端部に接続することができる。形成された磁力を調整するために、電流源が巻線の両端部に接続される場合には巻線全体に電流を流し、高いストローク力を形成することができ、これに対し、電流源が一方の巻線端部と１つのタッピングまたは２つのタッピングに接続される場合には、形成されるストローク力が低減されている。何故ならば、これによって巻線全体のうちの一部にのみ電流が供給されるからである。
【００１７】
別の実施形態においては、プランジャー形リレーがさらに少なくとも１つのＮＴＣ素子を有し、このＮＴＣ素子の抵抗は温度の上昇と共に低下する。ＮＴＣ素子は有利には電流源と巻線との間に直列に接続されている。すなわち電流源と巻線端部のうちの一方との間に接続されているか、電流源とタッピングとの間に接続されている。
【００１８】
原理的には、電流源の代わりに電圧源を使用することもできる。さらには、巻線エレメントを１つのタッピングおよび／または２つのタッピングによって相互に短絡させることができ、その間に存在するそれぞれの巻線部分はもはや自動車には設けられない。電圧源の場合には流れる電流が高まり、これによって形成される総磁力が変更される。定電流を供給する電流源の場合には、短絡によって巻線の一部にのみ電流が流れる。短絡した巻線部分は磁力を形成せず、これによって磁力を適切に低減させることができる。同様にして、短絡時よりも多くの巻線部分に電流を供給してその種の短絡を解消することによって磁力を高めることができる。総ストローク力を変更するために直動形磁石の結線を変更することができる。すなわち直列から並列また並列から直列に変更することができる。
【００１９】
ＮＴＣ素子を別のやり方で電流源ないし電圧源および直動形磁石と接続させることもできる。ＮＴＣ素子は有利には巻線部分の温度を有し、この巻線部分の電流供給部にＮＴＣ素子が接続されている。択一的に、ＮＴＣ素子は直動形磁石の直接的な電流供給部に接続されるのではなく、それぞれの直動形磁石の電流供給および／または電圧供給を行う制御部に接続されている。
【００２０】
本発明によるコンセプトはクラッチを操作する方法によってさらに使用され、この方法においては直動形磁石装置には少なくとも２つの巻線部分が設けられており、これらの巻線部分には相互に別記に電流を供給することができ、上述のやり方でのそれぞれの巻線部分への別個の電流供給によって形成された総磁力が調整される。
【００２１】
方法の有利な実施形態においては、クラッチの操作には複数の巻線部分への電流および／または電圧の供給が含まれる。巻線部分の数は始動フェーズの間に増加する。したがってこれと共に、始動フェーズの第１の区間においては２つの巻線部分の一方のみに電流を供給することができ、これに対して、始動プロセスの第２のフェーズにおいては２つの巻線部分、すなわち巻線全体に電流が供給される。これによって、直動形磁石装置は第２のフェーズにおいて第１のフェーズよりも大きい磁力を形成し、これによって振動が低減され、したがって発生するノイズも低減される。択一的に、電流供給に応じて先ず比較的高いストローク力を形成することができ、この期間には比較的低いストローク力を有するフェーズが続き、電流が供給される直動形磁石の数は相応に変更される。
【００２２】
基礎となる本発明のコンセプトはさらに自動車の内燃機関用のスタータによって実現され、このスタータはプランジャー形リレーと、電気的なスタータモータと、この電気的なスタータモータを内燃機関に連結させるクラッチとを有し、またプランジャー形リレーはクラッチを操作し、プランジャー形リレーは相互に別個に電流を供給することができる少なくとも２つの巻線部分ないし直動形磁石を有し、これらは上述したように電力を供給することができる。
【００２３】
本発明による方法は有利には制御装置によって実施され、この制御装置は始動プロセスの終了フェーズ、すなわち第２のフェーズにおけるストローク力の所望の上昇または低減を減らすために、異なる２つの出力信号を相応のタイミングで出力することができる。制御装置は上述のプランジャー形リレーについての相補的なコンポーネントを形成し、その機能は制御と共に基礎となる本発明のコンセプトを実施する。制御装置の出力信号は電力段に対するシリアルなディジタルまたはアナログの制御信号でよく、これらの制御信号は直動形磁石の複数の巻線部分を相応に制御する。択一的に、制御装置は直動形磁石に直接的に電流を供給するには十分な電力を有する出力信号も出力する。択一的に、制御装置は第２の始動フェーズにおいても（または第１の始動フェーズにおいても）、別の直動形磁石の作用に反する作用を及ぼす巻線部分を接続することができ、そのような巻線部分は部分的な補償によって総ストローク力を低減する。
【００２４】
有利には、制御装置は少なくとも２つの出力側を有し、これらの出力側は２つの直動形磁石に相互に別個に電流を供給するか、直動形磁石の別個の電力段を所望の方法に応じて制御する。
【００２５】
制御装置は簡単な実施形態では単安定フリップフロップによって実現することができ、この単安定フリップフロップの時定数は個々の直動形磁石の電流供給フェーズを規定する。択一的に、制御装置はクラッチの操作エレメントの位置を求めるセンサからの信号も受信し、例えば所定の位置に達すると上述のやり方で総磁力を低減することができる。さらには制御装置を、プログラムメモリを備えた計算ユニットとして、例えば電気メモリを備えたマイクロコントローラとして設けることができる。さらには制御装置を総自動車制御部の一部、例えばこの総自動車制御部のハードウェアと協働して自動車の運転を制御するソフトウェアのルーチン、プログラムまたはプログラム部分によって実現することができる。
【００２６】
制御装置は有利には、クラッチを介して内燃機関を始動させるための回転出力を制御し、この回転出力をクラッチに伝達する電気モータの給電も制御する。
【００２７】
本発明の別の実施形態によれば、プランジャー形リレーは電力源と接続され、１つまたは複数の直動形磁石または１つまたは複数の巻線部分を流れる電流および／またはそれらに印加される電圧を検出するセンサが設けられている。誘導的な反応が生じる方向への操作エレメントの移動は直動形磁石および／または巻線部分において電圧を形成するので、検出された電流値ないし電圧値は制御に使用され、この制御は総磁力が所望の目標値に応じて変更または調整されるべき１つまたは複数の時点を求めるために、前述の検出された電流値ないし電圧値が使用されることによって行われる。１つの実施形態においてはセンサ巻線が使用され、このセンサ巻線は直動形磁石、巻線部分および／または可動の操作エレメントに配置されており、センサ巻線内に誘導される電圧を介して操作エレメントの移動および／または直動形磁石と操作エレメントの磁気的な結合を求める。
【００２８】
例えば制御装置によって直動形磁石を駆動制御する場合には、ＮＴＣ素子を介して検出される温度をさらに考慮し、有利には始動プロセスの第１のフェーズおよび第２のフェーズの長さまたは開始点および終了点を変更することによって、直動形磁石の温度に依存する特性を補償することができる。内部抵抗、したがって形成されるストローク力は温度と共に変化するので、これによって総ストローク力を温度に依存せずに設定することができる。
【００２９】
別の実施形態においては、プランジャー形リレーが給電時にスタータモータを内燃機関に完全に連結させるには十分であるストローク力を形成する直動形磁石または巻線部分を有する。最初に比較的高いストローク力を達成するために、別の直動形磁石を接続することができ、この別の直動形磁石が故障しても第１の直動形磁石の磁力は完全な連結には十分なものである。有利には、別の直動形磁石も完全な連結には十分な磁力を形成するように設計されている。このようにして、内燃機関の始動を直動形磁石または巻線部分の故障時においても可能にする冗長が得られる。
【００３０】
別の安全措置として、各直動形磁石ないし各巻線部分は別個の線路を有することができ、動作時に機関室（内部において線路も故障する可能性がある）においては、一方の線路が故障した場合であっても最低限のストローク力が保証されている。別の実施形態においては、自動車の機関電子装置は始動プロセスのトリガを制御し、これとは別個の別のスタート・ストップ制御装置は直動形磁石の個別の制御を実施する。有利には、スタート・ストップ制御装置を付加的なトリガメカニズムによって駆動制御することができるので、機関電子装置の故障時に依然として始動の機能は保証されている。同様にして、スタート・ストップ制御装置を外部制御部により制御することができるので、機関電子装置は直動形磁石を直接的に駆動制御する。このようにして、上述のような直動形磁石の二段階式または多段階式の制御が行われなくても、内燃機関を始動させることができる。
【００３１】
１つの実施形態では、噛み合わせのために例えば使用される直動形磁石の一部にのみ電流を供給することによって比較的小さいストローク力が形成される第１の始動フェーズにおいて、これに続く第２のフェーズにおけるストローク力よりも小さいストローク力が形成される。第２のフェーズにおいては、ピニオンを確実に位置決めするために既存の全ての直動形磁石に電流を供給することによって高いストローク力が形成される。
【００３２】
さらには、連続する複数のフェーズも考えられ、これらのフェーズにおいては給電される直動形磁石の数が目標の力に応じて設定される。
【００３３】
本発明の実施例を図面に示し、以下の記述において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるプランジャー形リレーの第１の実施形態の原理回路図を示す。
【図２】本発明によるプランジャー形リレーの第２の実施形態の原理回路図を示す。
【図３】クラッチの操作エレメントにおける直動形磁石の本発明による配置構成の原理図を示す。
【図４】直動形磁石のアクティブ化を時間的に図示したものであり、図４ａは従来技術を示し、図４ｂおよび４ｃは本発明による構成を示す。
【図５】本発明による回路の第１のバリエーションを示す。
【図６】本発明による回路の第２のバリエーションを示す。
【００３５】
実施形態：
図１は、本発明によるプランジャー形リレーの原理図を示す。プランジャー形リレーは第１の直動形磁石１０および第２の直動形磁石２０を有し、これらの直動形磁石１０，２０は並んでヨーク３０に巻き付けられている。ヨーク３０は第１の脚部を有し、この第１の脚部はシリンダ状に成形されている２つの直動形磁石１０および２０と同じ長手軸を有する。第１の直動形磁石１０は第２の直動形磁石２０と直接的に接触しているが、これらの直動形磁石１０と２０との間に空隙を設けてもよい。ヨーク３０は高い相対透磁率を有する材料から形成されており、またそれと共に、第１の直動形磁石１０および第２の直動形磁石２０によって形成される磁界を集束する。ヨークは第２の脚部を有し、この第２の脚部はウェブを介して第１の脚部と共にＵ字の形状を形成する。第２の脚部は付加的な第３の磁石４０によって包囲されており、この第３の磁石の磁界は同様にヨーク３０に作用する。Ｕ字状のヨークの開かれた端部には可動の操作エレメント５０が示されており、この操作エレメント５０は同様に磁気特性を有し、したがって１つまたは全ての直動形磁石のアクティブ化時に、この場合には磁極を形成するヨークの開かれた端部へと移動する。
【００３６】
したがって図１に示されているプランジャー形リレーは第１の磁石１０および少なくとも１つの第２の磁石２０ないし３０を有し、それらの磁石の磁界はヨークによって集束される。集束された磁界は操作エレメント５０の近傍におけるヨークの開かれた端部において共通のストローク力に変換される。図１においては、直動形磁石は可動の操作エレメントを包囲せずに、形成される磁界のための集束レールとして作用するヨークを包囲している。共通のストローク力によって、可動の操作エレメント５０は方向Ａでヨークに相対的に運動する。
【００３７】
第１の直動形磁石１０および第２の直動形磁石２０を巻線から形成することができ、この場合には第１の直動形磁石１０と第２の直動形磁石がタッピングによって隔てられている。択一的に、第１の直動形磁石１０を第２の直動形磁石２０とは別個に巻き付けることできるので、２つの直動形磁石はそれぞれ２つの巻線端部を有し、これらの巻線端部を外方に向かって延ばし、且つ相互に別個に電流制御部に接続することができる。
【００３８】
図２は、本発明によるプランジャー形リレーの第２の実施形態の原理回路図を示す。プランジャー形リレーは第１の直動形磁石１１０および第２の直動形磁石１２０を有し、これらの直動形磁石１１０，１２０は同心の巻線または巻線部分として共通のシリンダ状の空間１３０の周囲に配置されている。空間１３０内には操作エレメント１５０が設けられており、この操作エレメント１５０にはその配置構成に基づき２つの直動形磁石１２０，１１０が作用する。したがって図２に示しされている実施形態の構造は、２つの直動形磁石によって形成される磁力の結合が行われる。この原理は図１のプランジャー形リレーとは異なるものであり、この図１のプランジャー形リレーでは単に磁界が加算され、続いて操作エレメントに対する共通のストローク力に変換されていた。図２に示した実施形態においては、さらにプランジャー形リレーが付加的な直動形磁石として設けられている別の直動形磁石１４０を有する。基本的に、本発明は付加的な直動形磁石１４０，４０が無くとも実現できることを言及しておく。
【００３９】
直動形磁石１１０，１２０および１４０によって形成される個々の磁力によって可動の操作エレメント１５０の方向Ａ’における運動が生じる。
【００４０】
直動形磁石１１０，１２０および１４０はシリンダ状の空間の周囲に同心に巻き付けられた巻線として設けられており、この場合、第１の直動形磁石１１０および第２の直動形磁石１２０を重なって巻き付けられた２つの別個の巻線として設けることができるか、タッピングを介して電気的に隔てられている２つの巻線部分に分割され、これによって第１の直動形磁石および第２の直動形磁石が設けられる一貫した巻線として設けることができる。付加的な直動形磁石１４０は第１の直動形磁石および第２の直動形磁石について軸方向にずらされて設けられているが、直動形磁石１２０および１１０と同じ高さに設けることもできる（図示せず）。
【００４１】
可動の操作エレメント５０，１５０はクラッチを操作するために設けられるので、方向ＡないしＡ’における運動によってスタータ電気モータが所期のように内燃機関のピニオンに結合される、またはピニオンから分離される。
【００４２】
図３には、物理的に分離されている２つの直動形磁石を有する、本発明による直動形磁石装置の原理図が示されている。第１の直動形磁石２１０および第２の直動形磁石２２０はそれぞれ可動の操作エレメントを有し、これらの直動形磁石２１０，２２０は力を伝達するようにヒンジを用いてクラッチ２７０の操作エレメント２６０に接続されている。２つの直動形磁石２１０および２２０の総ストローク力は先ずクラッチ２７０の操作エレメント２６０において合算されるので、図３に示した実施形態においてはそれぞれの磁界が相互に別個に形成され、また別個に機械的なストローク力に変換される。これらの形成されたストローク力はクラッチ２７０の操作エレメント２６０において結合される。
【００４３】
したがって直動形磁石の作用の合算は機械的なレベルで達成される。すなわち、図２の装置においても行われるように力が合算される。しかしながら、図１に示した実施形態では磁界の結合が行われており、そのようにして結合された総磁界が機械的な力に変換され、この機械的な力が可動の操作エレメント５０に作用する。図２の実施形態においては、２つの直動形磁石１１０および１２０によって操作素子の同一の箇所において機械的な作用が操作エレメントに及び、これに対して図３に示した実施形態においては第１の直動形磁石２１０および第２の直動形磁石２２０のストローク力の影響はクラッチ２７０の操作エレメント２６０において結合される。図２に示した実施形態は図１に示した実施形態と作用の点において類似するものであり、力だけでなく、共通の配置構成に基づいて電界も操作エレメント１５０の同一の部分において合算される。
【００４４】
図１から図３に示した実施形態の作用の仕方は異なっているが、これらの実施形態は本発明が基礎とするコンセプトを実施するものであり、したがって少なくとも２つの直動形磁石の別個の選択的な電流供給は選択可能な種々の力レベルを生じさせ、この種々の力ベルでもってプランジャー形リレーまたはクラッチの操作エレメントが作動される。したがって種々の巻線ないし直動形磁石ないし巻線部分の種々の力成分が形成され、これらの力成分によってクラッチは多段式に操作される。この関係において多段式とは、種々の直動形磁石のアクティブ化ないし電流供給を分離できることに基づき種々の度合いの操作力が形成されることを意味する。
【００４５】
図４ａ〜４ｃにおいては、本発明（４ｂ，４ｃ）の制御信号が従来技術（図４ａ）による制御信号と対比して示されている。
【００４６】
図４ａには、形成された磁力がパルス幅変調によって変更される。初期フェーズＴ1内では操作エレメントが第１の力でもって操作され、この第１の力は終了フェーズＴ2の間の操作力よりも小さい。出力を制御するために、図４ａに示されている上述の従来技術によれば、比較的小さい力を形成するために個々の直動形磁石が期間Ｔ1の間に低いデューティ比でもって駆動制御される。それに続く終了フェーズＴ2の間に比較的大きい力を形成するためにデューティ比が高められ、これにより比較的大きい力が形成される。
【００４７】
これとは異なり、本発明によれば、第１のフェーズＴ1の間に第１の直動形磁石には電流、すなわち一定の有効電力を有する直流電流または交流電流、つまりＳ2が供給され、他方、第２の直動形磁石は電流が供給されない状態にとどまる（図４ｃのＳ3を参照されたい）。第２のフェーズＴ2の間は、２つの直動形磁石に電流が供給される。すなわち、信号Ｓ２およびＳ３は０より大きい値を有する。２つの直動形磁石の作用が合算されることによって、より高い総有効力が得られる。
【００４８】
択一的に、第１のフェーズの間にＳ2もＳ3も０より大きい値を取ることによって比較的大きい力を形成することができ、これに対して、第２のフェーズの間に信号Ｓ2またはＳ3の一方のみを０より大きくすることによって比較的小さい力が形成されるべきである。
【００４９】
信号Ｓ1，Ｓ2およびＳ3は例えば、図示されている信号振幅に比例する一定のピーク振幅を有する電圧、例えば直流電圧または交流電圧を表す。
【００５０】
図５は、内燃機関の始動プロセスに必要とされる回転出力を形成するために使用される電気モータと組み合わされた直動形磁石の回路の実施例を示す。プランジャー形リレー４００は第１の直動形磁石４１０および第２の直動形磁石４２０を有する。２つの直動形磁石は共通して可動の操作エレメント４５０を操作し、この操作エレメント４５０はクラッチ（図示せず）を操作するために使用される。それと同時に、可動の操作エレメント４５０は一方または両方の直動形磁石のアクティブ化の際にスイッチ４８０を閉じ、これにより電気モータ４９０が電圧源に接続される。この電圧源は第１の直動形磁石４１０および第２の直動形磁石４２０への給電にも使用され、これらの直動形磁石４１０，４２０は個別にスイッチＳ2およびＳ3によって制御される。スイッチＳ2およびＳ3の制御シーケンスは図４ｂまたは４ｃに示されており、図４ｂおよび４ｃに示されている振幅はそれぞれのスイッチを流れる電流に相当する。
【００５１】
図６には本発明によるプランジャー形リレーの択一的な結線が示されている。図６に示されている回路はプランジャー形リレー５００を有し、このプランジャー形リレー５００は第１の直動形磁石５１０および第２の直動形磁石５２０を有する。本発明によれば、２つの直動形磁石に相互に別個に電流を供給することができ、第１のスイッチＳ２は第２の直動形磁石５２０に給電電圧を制御して供給し、第２のスイッチＳ３は第１の直動形磁石５１０に給電電圧を供給する。
【００５２】
図５に示した実施形態と図６に示した実施形態を比較すると、図５に示した実施形態では２つのスイッチが共通の制御装置に収容されている。この制御装置は自動車の機関電子装置とは別個に設けることができるか、この機関電子装置の一部を形成することができる。これとは異なり図６に示した実施形態では、スイッチＳ3が制御装置５９５ａ内に設けられており、これに対してスイッチＳ2が機関制御部５９５ｂ内に設けられている。有利には、上述の本発明の構成にしたがいプランジャー形リレー５００に電流を供給するために、機関制御部５９５ｂは制御装置５９５ａと接続されている。図６に示した回路においてはスイッチＳ2がスイッチＳ3の設けられている制御装置５９５ａとは別個の制御装置（機関電子装置５９５ｂ）内に収容されているので、これと共に別個に設けられている線路に基づき、機関制御部５９５ｂまたは制御装置５９５ａが故障した場合にはプランジャー形リレー５００の制御に関してある程度の冗長が得られる。
【００５３】
図５および図６に示したスイッチＳ2およびＳ3は電気的なリレー、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、トライアック、または一般的に、そのスイッチング状態を外部の制御信号によって制御することができるパワーエレクトロニクスでよい。スイッチ４８０（図５）またはスイッチ５８０（図６）は有利には、そのスイッチング状態がクラッチの可動の操作エレメントの位置に基づき変更されるスイッチでよい。有利には、クラッチのある程度の閉鎖度合いに対応する位置に操作エレメントが達すると、開かれた状態から閉じられた状態に移行するためにスイッチ４８０ないし５８０が設計され配置されている。
【００５４】
有利には、スタータによって始動される内燃機関をその駆動部が有している自動車のためのスタータにおいてクラッチを操作するために本発明によるプランジャー形リレーおよび本発明による方法が提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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