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Dokumentenidentifikation DE102004036579A1 31.03.2005
Titel Anlasser mit einer Konstruktion zur Verhinderung einer Überhitzung
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Oomi, Masanori, Kariya, Aichi, JP;
Shiga, Tsutomu, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 28.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004036579
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse F02N 11/10
IPC-Nebenklasse F02N 11/08   H02H 7/085   H02H 5/04   
Zusammenfassung Ein Anlasser (1) zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine umfaßt einen Elektromotor (2), eine Ausgangswelle (3), die durch den Motor angetrieben wird, ein Kleinzahnrad (4b), welches mit der Ausgangswelle gekuppelt ist, und einen Magnetschalter (7). Es wird elektrische Energie dem Motor von einer im Fahrzeug mitgeführten Batterie (28) über einen Schalter (A) zugeführt, dessen bewegbarer Kontakt (35) durch den Magnetschalter (7) angetrieben wird. Der bewegbare Kontakt (35) ist mit einem Bürstenanschlußdraht (34) über eine Verbindungsstelle (C) angeschlossen, die durch eine Weichlötverbindungsstelle gebildet ist. Die Verbindungsstelle (C), die durch eine Weichlötverbindung gebildet ist, ist dicht bei einem Kommutator (9) positioniert und ist durch eine Endabdeckung (13) abgedeckt, so daß die Temperatur der Verbindungsstelle (C) höher wird als an anderen Stellen in dem Anlasser. Die Verbindungsstelle (C) kann einfach durchschmelzen, wodurch dann die Energiezufuhr zu dem Motor (2) unterbunden wird, wenn die Temperatur ungewöhnlich hoch ansteigt, so daß dadurch der Anlasser vor einer Überhitzung geschützt wird.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine, und betrifft spezieller einen Anlasser, der eine Konstruktion aufweist, um eine Überhitzung zu verhindern.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es hat sich als ernst zu nehmendes Problem entwickelt, daß sich die Erde durch Kohlendioxid aufwärmt, welches in der Atmosphäre enthalten ist. Um mit diesem Problem fertig zu werden, wurden zur Reduzierung des Brennstoffverbrauches bei Automobilfahrzeugen große Anstrengungen unternommen, um die Automobilteile und Komponenten kleiner zu gestalten. Bei einem Anlassermotor zum Ankurbeln einer Maschine wurden die Größe und auch das Gewicht in beträchtlicher Weise reduziert.

Andererseits führt die Verkleinerung zu einem Problem einer Überhitzung. Um das Überhitzungsproblem zu lösen, wurden verschiedene Maßnahmen, wie beispielsweise die Verbesserung der Wärmehaltbarkeit von Materialien, die bei dem Anlasser verwendet werden, getroffen. Solche Maßnahmen waren jedoch nicht in ausreichender Weise wirksam, um das Überhitzungsproblem zu lösen.

Wenn es so schwierig ist, eine Maschine zu starten, oder wenn ein Schlüsselschalter nicht in seine Ursprungsposition zurückkehrt, fließen andauernd eine große Strommenge, wie beispielsweise mehrere hundert Ampere, durch einen Anlasser, und zwar für eine längere Zeit. Wenn dies auftritt, überhitzt der Anlasser und es folgen daraus weitere schwerwiegende Probleme. Wenn ein Schalter zum Zuführen von Strom zu dem Anlasser nicht geöffnet wird, und zwar auf Grund von dessen Fehlfunktion, nachdem die Maschine erfolgreich angekurbelt worden ist, können mehrere zehn Ampere fortlaufend zu dem Anlasser fließen. In diesem Fall fährt der Anlasser damit fort, sich mit hoher Drehzahl zu drehen. Nicht nur der Anlasser wird dabei überhitzt, sondern auch die Kommutatorsegmente können von einer Kommutatoroberläche auf Grund von einer hohen aufgebrachten Zentrifugalkraft abgetrennt werden. Dies kann dann zu einem vollständigen Verlust des Anlassers führen.

Es wurden vielfältige Vorschläge gemacht, und zwar hinsichtlich von möglichen Wegen und Verfahren, die Stromzufuhr zu dem Anlasser unter solchen Unfallsituationen, wie sie zuvor erläutert wurden, zu unterbrechen. Beispielsweise ist in der JP-A-10-66311 und in der WO-02/16763 A1 vorgeschlagen, eine Sicherung vorzusehen, die durchschmilzt, wenn der Anlasser überhitzt wird. Solch eine Sicherung kann in einer Hauptschaltung zum Zuführen von Strom zu dem Anlasser oder in einer Anschlußlitze, welche die Bürsten anschließt, vorgesehen sein. Die Sicherung kann dadurch ausgebildet werden, indem eine Querschnittsfläche eines bestimmten Abschnitts der Schaltung reduziert wird. Auf der anderen Seite wird in der DE-100 44 081 A1 und in der JP-A-59-185869 vorgeschlagen, eine Lötverbindung an einer bestimmten Position einer Hauptschaltung auszubilden, um Strom dem Anlasser zuzuführen, so daß die Stromzufuhr unterbrochen oder aufgehoben wird, und zwar durch Deformation oder durch Schmelzen der Lötverbindung oder des Lötanschlusses, wenn der Anlasser überhitzt wird.

Jedoch wurde das Überhitzungsproblem nicht in zufrieden stellender Weise durch diese Vorschläge gelöst. Wenn die vorgeschlagene Sicherung in der Anlasserschaltung verwendet wird, kann die Sicherung bei einer bestimmten Stromgröße, die der Sicherung zueigen ist, durchbrennen. Die Größe des Stromes, der durch den Anlasser unter einer Bedingung entsprechend keiner Last fließt, beträgt mehrere zehn Ampere, während die Größe des Stromes hoch ist, und zwar bei mehreren hundert Ampere liegt, wenn der Anlasser fortlaufend betätigt wird, ohne daß dabei ein Erfolg beim Anlassen der Maschine auftritt. Es ist daher schwierig, den Strom bei verschiedenen Werten abzustellen, und zwar mit Hilfe einer einzelnen Sicherung. Das heißt, wenn die Sicherung so ausgelegt wird, daß sie bei mehreren hundert Ampere durchschmilzt, wird sie erfolgreich durchschmelzen, und zwar bei einem hohen Wert des Stromes, wird jedoch nicht bei einem niedrigen Wert des Stromes, wie beispielsweise bei mehreren zehn Ampere, durchschmelzen.

Wenn auf der anderen Seite die Sicherung so ausgelegt ist, daß sie bei einem niedrigen Stromwert durchschmilzt, besteht eine Möglichkeit dafür, daß die Stromzufuhr in unnötiger Weise abgeschaltet wird. Zusätzlich ist es dabei auch unvermeidbar, daß ein Widerstand in der Schaltung durch eine Sicherung erhöht wird, was zu einer Reduzierung der Anlasser-Ausgangsleistung führt. Auf Grund der großen Strommenge oder Stromgröße, die gewöhnlich in den Anlasser fließt, wird die Anlasser-Ausgangsleistung in beträchtlicher Weise reduziert, wenn eine Erhöhung im Widerstand auftritt, und zwar auch bei einem kleinen Betrag. Um solch eine Ausgangsleistungsreduzierung zu kompensieren, muß der Anlasser größer ausgeführt werden, was im Gegensatz zu der Verkleinerungsabsicht steht.

Bei der Technologie der Ausbildung einer Lötverbindung in der Hauptschaltung (in der DE-100 44 081 A und der JP-A-59-185869 vorgeschlagen) wird erwartet, daß die Lötverbindung verformt wird oder getrennt wird, und zwar ohne Fehler getrennt wird, bevor die Komponenten des Anlassers durch die Überhitzung beschädigt oder zerstört werden. Zu diesem Zweck wurde die Lötverbindung oder der Lötanschluß an einer Position vorgenommen, bei der die Temperatur am höchsten ist, und an einer Position, die am dichtesten bei der Stromversorgungsquelle, wie beispielsweise einer Batterie, liegt. Gewöhnlich ist die Position, an der die Temperatur am höchsten ist, eine Kommutatoroberfläche mit Bürsten, die Gleitkontakt damit haben. Es ist jedoch schwierig, die Lötverbindung an einer Stelle auszuführen, bei der eine konstante Wärmeleitung von der Kommutatoroberfläche erwartet werden kann.

Die JP-A-59-185869 offenbart eine Lötverbindung, die zwischen einem Anschlußbolzen eines Magnetschalters und einem stationären Kontakt ausgebildet ist. Es ist ferner ein nachgiebiges Teil offenbart, um zwangsweise die Schaltung zu trennen, wenn die Lötverbindung oder der Lötanschluß schmilzt, und zwar bei einer hohen Temperatur. In der DE-100 44 081 A1 wird auch vorgeschlagen, ein ähnliches nachgiebiges Teil zum Trennen von zwei Kontakten zu verwenden, zwischen welchen eine Lötverbindung ausgebildet ist. Da jedoch die Lötverbindung in beiden Vorschlägen an einer Stelle positioniert ist, die weit von einer Wärmeerzeugungsstelle entfernt liegt, ergibt sich dabei eine Möglichkeit, daß ein Anlassermotor in dem Anlasser beschädigt wird, bevor die Lötverbindung oder der Lötanschluß die Stromzufuhr unterbricht. Da ferner ein nachgiebiges Teil bei beiden Vorschlägen zur Anwendung gelangt, ist eine größere Zahl von Teilen erforderlich, was dann auch zu höheren Herstellungskosten führt. Ferner wird in der DE-100 44 081 vorgeschlagen, die Bürsten und die Anschlußlitzen mit Zinn bzw. Lötmaterial zu verbinden. Da jedoch die Lötmaterialverbindungen weit von der Stromquelle entfernt gelegen sind, ist es schwierig, die Stromzufuhr zu unterbrechen, bevor andere Teile durch Hitze beschädigt oder zerstört werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben erläuterte Problem entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten kompakten Anlasser zu schaffen, bei dem die Stromzufuhr ohne Fehler oder Ausfall unterbrochen wird, wenn der Anlasser beginnt, sich zu überhitzen.

Der Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine besteht aus einem Elektromotor, einer Ausgangswelle, die durch Elektromotor angetrieben wird, einem Kleinzahnrad, welches über einen Schiebekeil mit der Ausgangswelle gekuppelt ist, und einem Magnetschalter, um das Kleinzahnrad mit einem Ringzahnrad der Maschine in Eingriff zu bringen und um elektrischen Strom dem Elektromotor zuzuführen. Der Elektromotor enthält einen Stator zum Erzeugen eines Magnetfeldes und einen Anker, der sich in dem Stator dreht. Der Anker besitzt einen Kommutator, mit welchem Bürsten gleitfähig in Kontakt stehen, um auf diese Weise elektrischen Strom dem Anker von einer im Fahrzeug befindlichen Batterie aus zuzuführen. In dem Stromversorgungskreis ist ein Schalter mit einem stationären Kontakt und einem beweglichen Kontakt angeordnet, der durch einen Tauchkolben des Magnetschalters angetrieben wird.

Der bewegliche Kontakt ist mit der Bürste über einen Bürstenzuführdraht verbunden. Ein Ende des Bürstenzuführdrahtes ist mechanisch und auch elektrisch mit der Bürste verbunden, und das andere Ende des Bürstenzuführdrahtes ist direkt mit dem bewegbaren Kontakt über eine Weichlötverbindung verbunden, die bei einer niedrigen Temperatur von ca. 300°C gebildet wird. Die Verbindung, die durch Weichlöten ausgebildet wird, ist in der Nachbarschaft des Kommutators positioniert, der eine große Menge an Wärme erzeugt. Der Magnetschalter und der Schalter sind in einer Abdeckung eingeschlossen, die nicht gekühlt wird, so daß die Verbindung, die durch die Weichlötverbindung gebildet ist, eine hohe Temperatur erreicht, wenn der Anlasser beginnt, sich zu überhitzen. Ferner ist der Bürstenzuführdraht so ausgeführt, daß eine bestimmte Zugkraft auf den bewegbaren Kontakt aufgebracht wird, wenn der Schalter geschlossen wird.

Da die Verbindung, die durch die Weichlötverbindung gebildet wird, dicht bei dem Kommutator gelegen ist und die Wärme, die an der Kommutatorfläche erzeugt wird, leicht zu der Verbindung über den Bürstenzuführdraht geleitet werden kann, wird die Temperatur der Verbindung in einfacher Weise unter den gewöhnlichen Situationen oder Bedingungen hoch, z.B. dann, wenn Strom fortwährend dem Elektromotor aus irgendwelchen Gründen zugeführt wird. Da die Verbindung ferner durch die Endabdeckung eingeschlossen ist, kann die Wärme der Verbindung nicht in einfacher Weise abgegeben oder zerstreut werden. Es schmilzt daher die Verbindung, die durch die Weichlötverbindung realisiert ist, durch, bevor andere Komponenten des Anlassers durch die Wärme beschädigt oder zerstört werden. Da zusätzlich eine Kraft aufgebracht werden muß, welche den Bürstenzuführdraht von der Verbindung weg zieht, wird der Bürstenzuführdraht sehr schnell von dem beweglichen Kontakt abgetrennt, wenn die Verbindung durchschmilzt. Es ist daher auch nicht erforderlich, ein nachgiebiges oder elastisches Teil zum Trennen des Zuführdrahtes von dem beweglichen Kontakt vorzusehen.

Es kann ein Hilfsschalter parallel zu dem Schalter in der Stromversorgungsschaltung geschaltet sein. In diesem Fall ist der Hilfsschalter dafür ausgelegt, um zu schließen, bevor der Schalter geschlossen wird, und um eine begrenzte Strommenge dem Elektromotor zuzuführen, so daß ein Prozeß gemäß der Erstellung eines Eingriffes zwischen dem Kleinzahnrad und dem Ringzahnrad in langsamer Weise durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung kann in vorteilhafter Weise bei einem Anlasser angewendet werden, dessen Kleinzahnrad in Eingriff mit einem Ringzahnrad der Maschine gebracht wird, während die Drehung des Kleinzahnrades eingeschränkt wird.

Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich unmittelbar aus einem besseren Verständnis von bevorzugten Ausführungsformen, die im folgenden unter Hinweise auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine zeigt, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konstruktion zum Halten eines bewegbaren Kontaktes wiedergibt;

3 ist eine Draufsicht, die eine Verbindung zwischen einem bewegbaren Kontakt und einem Bürstenzuführdraht darstellt, wobei die Verbindung aus einer Weichlotverbindung besteht;

4 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches elektrische Verbindungen in dem Anlasser veranschaulicht;

5 zeigte eine Querschnittsansicht, die einen rückwärtigen Abschnitt eines Anlassers wiedergibt, und zwar gemäß einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung; und

6 ist ein Schaltungsdiagramm, welches elektrische Verbindungen in dem Anlasser darstellt, der in 5 gezeigt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 bis 4 beschrieben. 1 zeigt einen Anlasser 1 zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird. Dieser Anlasser 1 besteht aus einem so genannten Kleinzahnrad-Dreheinschränkungstyp eines Anlassers, der dafür verwendet wird, um relativ kleine Maschinen anzukurbeln. Der Anlasser 1 besteht aus folgendem: einem Elektromotor 2, der ein Drehmoment erzeugt; einer Ausgangswelle 3, die durch den Elektromotor 2 angetrieben wird; einer Kleinzahnradeinheit 4, die verschiebbar mit der Ausgangswelle 3 gekuppelt ist; einem Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5, welches in Eingriff mit der Kleinzahnradeinheit 4 gelangt, um deren Drehung einzuschränken; einem Magnetschalter 7, der die elektrische Stromzufuhr zu dem Elektromotor 2 in einer EIN- und AUS-Weise steuert und auch den Betrieb des Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteiles 5; und andere zugeordnete Komponenten. Der Magnetschalter 7 enthält einen Schalter A (dieser wird mehr in Einzelheiten an späterer Stelle beschrieben) mit einem stationären Kontakt 33 und mit einem bewegbaren Kontakt 35.

Der Elektromotor 2 ist ein bekannter Motortyp, der zusammengesetzt ist aus einem Stator 8 zum Zuführen eines Magnetfeldes, und einem Anker 10, der drehbar in dem Stator 8 angeordnet ist, wobei der Anker 10 einen Kommutator 9 aufweist, über den elektrischer Strom dem Anker über Bürsten 11 zugeführt wird. Der Elektromotor 2 wird zwischen einem Frontgehäuse 12 und einem Endgehäuse oder Endabdeckung 13 gehalten. Der Stator 8 besteht aus einem zylinderförmigen 8a und aus Permanentmagneten 8b, die innerhalb des Joches 8a angeordnet sind. Der Anker 10 enthält einen Ankerkern 10b, um den eine Ankerwicklung 10c gewickelt ist, eine Ankerwelle 10a, die gemäß einem Preßsitz in einem zentralen Loch des Ankerkernes 10b befestigt ist. Die Wicklungsenden der Ankerwicklung 10c, die auf einer rückwärtigen axialen Endfläche des Ankerkernes 10b gebogen sind, werden als Kommutator 9 verwendet. Die Bürsten 11 kontaktieren gleitfähig die Oberfläche des Kommutators 9 in der axialen Richtung des Ankers 10.

Die Ausgangswelle 3 ist koaxial mit der Ankerwelle 10a an der Frontseite des Anlassers 1 angeordnet und wird drehbar durch ein Lager 14 abgestützt, welches in dem Frontgehäuse 12 gehalten ist, und durch ein anderes Lager 15 abgestützt, welches in einem Zentralgehäuse 16 gehalten wird, welches innerhalb des Frontgehäuses 12 angeordnet ist. Ein bekannter Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsmechanismus und eine Einwegkupplung sind zwischen der Ankerwelle 10a und der Ausgangswelle 3 zwischengefügt.

Der Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsmechanismus besteht aus einem Sonnenzahnrad, welches an dem Frontende der Ankerwelle 10a ausgebildet ist, und besteht aus Planetenzahnrädern 17, die mit dem Sonnenzahnrad kämmen. Jedes Planetenzahnrad 17 dreht sich um eine Zahnradwelle 17a und alle Planetenzahnräder rotieren um das Sonnenzahnrad. Die Einwegkupplung besteht aus einem Kupplungsaußenteil 18, an welchem die Zahnradwellen 17a befestigt sind, einem Kupplungsinnenteil 19, welches zusammenhängend oder einstückig mit der Ausgangswelle 13 ausgebildet ist, und aus Kupplungsrollen 20, die zwischen dem Kupplungsaußenteil 18 und dem Kupplungsinnenteil 19 angeordnet sind. Das Kupplungsaußenteil 18 dreht sich zusammen mit der Umlaufdrehung der Planetenzahnräder 17 und überträgt ein Drehmoment des Ankers 10 auf das Kupplungsinnenteil 19 über die Rollen 20. Es wird somit die Drehung des Ankers 10, dessen Drehzahl durch den Planetenzahnrad-Untersetzungsmechanismus reduziert wurde, auf die Ausgangswelle 3 übertragen. Die Übertragung des Drehmoments von der Ausgangswelle 3 zum Anker 10 wird durch die Einwegkupplung unterbrochen.

Die Kleinzahnradeinheit 4 besteht aus einem Kleinzahnrad 4b und einem Flansch 22, der an einer rückwärtigen Seite des Kleinzahnrades 4b ausgebildet ist. Der Flansch 22 besitzt einen Durchmesser, der größer ist als derjenige des Kleinzahnrades 4b, und es sind eine Reihe von Ausnehmungen oder Vertiefungen 22a an dem Außenumfang des Flansches 22 ausgebildet. Ein Buchsenschiebekeil 4a ist in der Innenbohrung der Kleinzahnradeinheit 4 ausgebildet und ein männlicher Schiebekeil 3a ist an dem Außenumfang der Ausgangswelle 3 ausgebildet. Beide Schiebekeile sind miteinander gekuppelt, so daß dadurch die Kleinzahnradeinheit 4 über eine Schiebekeilkupplung mit der Ausgangswelle 3 gekuppelt ist, so daß die Kleinzahnradeinheit 4 sich verschiebbar auf der Ausgangswelle 3 in der axialen Richtung bewegt, während sich die Ausgangswelle 3 dreht. Die Kleinzahnradeinheit 4 ist zur Rückseite hin vorgespannt, und zwar mit Hilfe einer Feder 21, die zwischen dem Frontende des Frontgehäuses 12 und der Kleinzahnradeinheit 4 angeordnet ist.

Ein Einschränkungsteil 23, welches die Bewegung der Kleinzahnradeinheit 4 zu der Rückseite hin einschränkt, und zwar nachdem das Kleinzahnrad 4b in Eingriff mit einem Ringzahnrad R der Maschine gelangt ist, ist an einer Rückseite des Flansches 22 angeordnet. Das Einschränkungs- oder Beschränkungsteil 23 funktioniert im Zusammenwirken mit dem Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 in einer Weise, die noch an späterer Stelle in Einzelheiten beschrieben wird. Ein Blende 24 zum Schließen oder zum Öffnen einer Frontöffnung des Frontgehäuses 12 ist an der Frontseite der Kleinzahnradeinheit 4 angeordnet und wird zu dem vorderen axialen Ende der Kleinzahnradeinheit 4 durch die Feder 21 nach vorne gestoßen.

Eine Kurbelwellenstange 6 besteht aus einer runden Metallstange und beide Enden sind in eine Kurbelwellengestalt gebogen. Somit besteht die Kurbelwellenstange 6 aus einem geraden Abschnitt 6c, einem Kupplungsende 6a und einem Betätigungsende 6b. Das Kupplungsende 6a ist mit einem Haken 26 gekuppelt, der als ein Tauchkolben 25 des Magnetschalters 7 ausgebildet ist. Das Betätigungsende 6b ist mit dem Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 verbunden. Der gerade Abschnitt 6c erstreckt sich in der axialen Richtung durch einen Raum zwischen den Permanentmagneten 8b, die an die innere Bohrung des Joches 8a angeschlossen sind, und wird drehbar durch ein Paar von Lagern (nicht gezeigt) gehalten. Wenn der Tauchkolben 25 sich nach oben bewegt, wird die Kurbelwellenstange 6 gedreht und dadurch stößt dann das Betätigungsende 6b das Dreheinschränkungsteil 5 nach oben. Das Dreheinschränkungsteil 5 gelangt in Eingriff mit den Vertiefungen oder Ausnehmungen 22a, die an dem Flansch 22 der Kleinzahnradeinheit 4 ausgebildet sind. Es wird somit die Drehung der Kleinzahnradeinheit 4 eingeschränkt, bevor der Elektromotor 2 anfängt, sich zu drehen.

Es wird nun die Konstruktion des Magnetschalters 7 unter Hinweis auf die 1 und 4 beschrieben. Der Magnetschalter 7 besteht aus einer Wicklung 29, welcher ein elektrischer Strom von einer Batterie 28 aus zugeführt wird, einem Tauchkolben 25, der innerhalb der Wicklung 29 angeordnet ist, und durch eine Magnetkraft angetrieben wird, die in der Wicklung 29 erzeugt wird, einer Rückholfeder 30, die den Tauchkolben 25 nach unten hin vorspannt, und aus anderen zugeordneten Komponenten. Der Magnetschalter 7 ist an der Rückseite des Elektromotors 2 in solcher Weise angeordnet, daß der Tauchkolben 25 senkrecht zu der axialen Richtung des Ankers 10 positioniert wird, und ist in der rückwärtigen Abdeckung 13 enthalten. Der Magnetschalter 7 ist mit einer Montagebasis 31 verbunden, die ortsfest in der rückwärtigen Abdeckung 13 positioniert ist.

Wie in 4 gezeigt ist, besteht der Schalter "A" aus einem stationären Kontakt 33, der mit der Batterie 28 über ein Batteriekabel 32 verbunden ist, und aus einem bewegbaren Kontakt 35, der mit der Bürste (die Plusseite) 11 über einen Bürstenanschlußdraht 34 verbunden ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist der stationäre Kontakt 33 zusammenhängend oder einstückig mit einem Anschlußbolzen 36 ausgebildet, der innerhalb der Endabdeckung 13 positioniert ist. Das Batteriekabel 32 ist mit dem Anschlußbolzen 36 verbunden, der sich von der Endabdeckung 13 aus erstreckt.

Wie in 1 dargestellt ist, wird der bewegbare Kontakt 35 durch einen Halter 37 aus einem isolierenden Harzmaterial zusammen mit einer Feder 38 gehaltert (siehe hierzu 2) und ist dicht bei der Plusseitenbürste 11 positioniert. Der bewegbare Kontakt 35 wird durch den Halter 37 gehaltert und liegt dem stationären Kontakt 33 gegenüber. Der Halter 37 ist mechanisch mit dem Tauchkolben 25 des Magnetschalters 7 über eine Halterstütze 39 verbunden und bewegt sich zusammen mit dem Tauchkolben 25. Der bewegbare Kontakt 35 wird durch den Halter 37 gehalten, wie in 2 dargestellt ist. Das heißt, der bewegbare Kontakt 35 ist gegen ein Paar von Klauen 37b durch die Feder 38 vorgespannt, die zwischen dem bewegbaren Kontakt 35 und einer Basisplatte 37a des Halters 37 angeordnet ist. Die Feder 38 erteilt eine Stoßkraft auf den bewegbaren Kontakt 35, wenn der bewegbare Kontakt 35 den stationären Kontakt 33 kontaktiert, wodurch ein geeigneter Kontaktdruck zwischen dem stationären Kontakt 33 und dem bewegbaren Kontakt 35 erzeugt wird.

Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Ende des Bürstenanschlußdrahtes 34 mechanisch und elektrisch mit der Plusseitenbürste 11 verbunden. Das andere Ende des Bürstenanschlußdrahtes 34 ist direkt mit einer rückwärtigen Fläche des bewegbaren Kontaktes 35 verbunden (eine Frontfläche des bewegbaren Kontaktes 35 kontaktiert den stationären Kontakt 33), und zwar durch eine Weichlötverbindung. Die Weichlötverbindung wird bei einer niedrigen Temperatur, wie beispielsweise 300 °C, realisiert.

Es wird nun die Betriebsweise des Anlassers 1, der oben beschrieben wurde, im folgenden dargestellt. Nach dem Schließen des Schlüsselschalters 27 wird elektrischer Strom der Wicklung 29 des Magnetschalters 7 zugeführt. Der Tauchkolben 25, der innerhalb der Wicklung 29 angeordnet ist, wird nach oben bewegt (in 1), und zwar durch die magnetische Kraft, die in der Wicklung 29 erzeugt wird. Das Kupplungsende 6a der Kurbelwellenstange 6, welches mit dem Tauchkolben 25 verbunden ist, bewegt sich nach oben und es wird dadurch das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5, welches mit dem Betätigungsende 6b der Kurbelwellenstange 6 verbunden ist, nach oben bewegt. Das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 gelangt in Eingriff mit der Vertiefung oder Ausnehmung 22a, die an dem Flansch 22 ausgebildet ist. Es wird somit die Drehung der Kleinzahnradeinheit 4 eingeschränkt.

Andererseits kontaktiert gemäß der nach oben verlaufenden Bewegung des Tauchkolbens 25 der bewegbare Kontakt 35 den stationären Kontakt 33 (der Schalter "A" wird geschlossen). Es wird dann elektrischer Strom dem Elektromotor 2 von der Batterie 28 her zugeführt und der Elektromotor 2 fängt dadurch an, sich zu drehen. Die Drehung des Elektromotors 2 wird auf die Ausgangswelle 3 über den Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsmechanismus und die Einwegkupplung übertragen, es wird die Drehzahl des Elektromotors 2 durch den Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsmechanismus reduziert. Wenn sich die Ausgangswelle 3 dreht, wird die Kleinzahnradeinheit 4, die über eine Schiebekeilkupplung mit der Ausgangswelle 3 verbunden ist, nach vorne gestoßen (zu dem Ringzahnrad R der Maschine hin), und zwar auf der Ausgangswelle 3, da die Drehung der Kleinzahnradeinheit 4 eingeschränkt wird. Es gelangt somit das Kleinzahnrad 4b in Eingriff mit dem Ringzahnrad R.

Wenn das Kleinzahnrad 4b mit dem Ringzahnrad R kämmt, wird die Einschränkung von dessen Drehung freigegeben und es wird eine Rückwärtsbewegung der Kleinzahnradeinheit 4 durch das Einschränkungsteil 23 eingeschränkt, da das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 von der Vertiefung 22a des Flansches 22 frei kommt, und wird an der Rückseite des Einschränkungsteiles 23 positioniert. Das Kleinzahnrad 4b, welches mit dem Ringzahnrad R kämmt, wird durch die Ausgangswelle 3 gedreht und es wird somit die Maschine angekurbelt.

Nachdem die Maschine angekurbelt wurde, wird der Schlüsselschalter 27 geöffnet. Die Magnetkraft, die in der Wicklung 29 erzeugt wird, verschwindet und der Tauchkolben 25 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück (in die Position, die in 1 gezeigt ist), und zwar auf Grund der Vorspannkraft der Rückholfeder 30. In Einklang mit dieser nach unten erfolgenden Bewegung des Tauchkolbens 25 wird die Kurbelwellenstange 6 in Drehung versetzt und das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück. Die Kleinzahnradeinheit 4 bewegt sich nach hinten hin, und zwar in ihre ursprüngliche Position, was auf Grund der Vorspannkraft der Feder 21 erfolgt, da das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil 5 von der Rückfläche des Einschränkungsteiles 5 frei kommt und damit dieses die Möglichkeit erhält, sich nach hinten hin zu bewegen. Die Stromzufuhr zu dem Elektromotor 2 wird im Ansprechen auf das Öffnen des Schalters "A" abgestellt, was dann eine Abwärtsbewegung des Tauchkolbens 25 bewirkt.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind wie folgt. Der Magnetschalter 7 ist in der Endabdeckung 13 enthalten und der Tauchkolben 25 ist senkrecht zu der Ankerwelle 10a positioniert. Es kann daher der bewegbare Kontakt 35, der mit dem Tauchkolben 25 verbunden ist, dicht bei der Bürste 11 positioniert werden, die gleitend den Kommutator 9 kontaktiert. Eine große Wärmemenge, die bei dem Kommutator bzw. bei der Kommutatorfläche erzeugt wird, kann somit in einfacher Weise zu der Verbindung C geleitet werden (siehe hierzu 3), die aus der Weichlötverbindung besteht, und zwar zwischen dem bewegbaren Kontakt 35 und dem Bürstenzuführdraht 34 über den Bürstenzuführdraht 34. Die Kommutatoroberfläche ist die Position, an der die Temperatur in dem Anlasser 1 den höchsten Wert erreicht und die Verbindung C ist in dem Raum gelegen, der durch die Endabdeckung 13 umschlossen ist. Daher wird die Temperatur der Verbindungsstelle C nahezu zur höchsten Temperatur in dem Anlasser 1. Wenn demzufolge die Temperatur des Anlassers 1 ungewöhnlich hoch ansteigt, und zwar aus irgendeinem Grund, schmilzt die Verbindungsstelle C weg, und zwar schnell, und es wird dadurch die Stromzufuhr zu dem Elektromotor 2 unterbrochen und abgeschaltet, bevor andere Abschnitte des Anlassers 1 durch die entstehende Hitze beschädigt werden.

Da die Verbindungsstelle C aus einer Weichlötverbindung besteht, kann der elektrische Widerstand der Verbindungsstelle C niedrig gehalten werden. Bei einer herkömmlichen Sicherung bzw. Schmelzsicherung, die dadurch gebildet wird, indem teilweise eine Querschnittsfläche einer Stromzufuhrschaltung reduziert wird, wird der elektrische Widerstand hoch und die Ausgangsleistung des Anlassers wird eingeschränkt.

Der bewegbare Kontakt 35 wird durch den Bürstenzuführdraht 34 gezogen, wenn der bewegbare Kontakt 35 sich in Kontakt mit dem stationären Kontakt 33 befindet. Es wird daher der Bürstenanschlußdraht 34 in einfacher und schneller Weise von dem bewegbaren Kontakt 35 getrennt, ohne daß dabei ein nachgiebiges Teil zum Trennen der beiden vorgesehen werden muß (wie dies bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Anlasser der Fall ist), wenn die Verbindungsstelle C auf Grund einer hohen Temperatur wegschmilzt. Wenn der Bürstenanschlußdraht 34 an den bewegbaren Kontakt 53 bei einer hohen Temperatur, wie beispielsweise 500°C angeschweißt wird, kann der Bürstenanschlußdraht 34 durch die Hitze verschlechtert oder beschädigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Verbindungsstelle C durch eine Weichlötverbindung bei einer niedrigen Temperatur von ca. 300 °C gebildet. Es wird daher der Bürstenanschlußdraht 34 nicht beschädigt oder in einen schlechteren Zustand gebracht und kann daher für eine lange Zeit in Verwendung bleiben.

Es wird nun unter Hinweis auf die 5 und 6 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist eine Hilfsschalter "B" parallel zu dem Schalter "A" geschaltet. Der Hilfsschalter B besteht aus einem stationären Hilfskontakt 40, der elektrisch mit dem stationären Kontakt 33 verbunden ist, und aus einem bewegbaren Hilfskontakt 41, der elektrisch mit dem bewegbaren Kontakt 35 verbunden ist. Der stationäre Hilfskontakt 40 besteht aus einem Material, welches einen Widerstand besitzt, der höher ist als derjenige des stationären Kontaktes 33, wie beispielsweise aus Kohlenstoff und ist elektrisch mit dem Hilfskontakt 33 über eine Metallplatte 42 verbunden, die an der Endabdeckung 13 zusammen mit dem Anschlußbolzen 36 fixiert ist. Alternativ kann der stationäre Hilfskontakt 40 auch aus einem Material, wie beispielsweise Kupfer, hergestellt sein und es kann ein Teil mit einem höheren Widerstand zwischen dem stationären Hilfskontakt 40 und dem stationären Kontakt 33 eingeschaltet sein.

Der bewegbare Hilfskontakt 41 ist aus einer nachgiebigen Metallplatte 43 gebildet (z.B. einer Kupferplatte), die in eine U-Gestalt geformt ist und die elektrisch mit dem bewegbaren Kontakt 35 verbunden ist. Der bewegbare Hilfskontakt 41 wird durch den Halter 37 zusammen mit dem bewegbaren Kontakt 35 gehalten. Die nachgiebige oder elastische Metallplatte 43 funktioniert auch als eine Kontaktfeder, die eine Kontaktierungskraft zwischen dem stationären Hilfskontakt 40 und dem bewegbaren Hilfskontakt 41 liefert, wenn diese geschlossen werden. Ein Abstand zwischen dem stationären Hilfskontakt 40 und dem bewegbaren Hilfskontakt 41 ist kleiner ausgeführt als ein Abstand zwischen dem stationären Kontakt 33 und dem bewegbaren Kontakt 35, so daß der Hilfsschalter B schließt, bevor der Hauptschalter A schließt. Der Hilfsschalter B ist sehr dicht bei dem Schalter A positioniert.

Es wird nun die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform kurz beschrieben. Der Prozeß gemäß der Einschränkung der Drehung der Kleinzahnradeinheit 4 ist der gleiche wie derjenige bei der ersten Ausführungsform. Nachdem die Kleinzahnraddrehung eingeschränkt wurde, wird der Hilfsschalter B geschlossen und eine geringe Strommenge (da der Strom durch den Widerstand des Hilfsschalters B eingeschränkt ist) wird dem Elektromotor 2 zugeführt. Während die Ausgangswelle 3 durch den Elektromotor 2 mit niedriger Drehzahl angetrieben wird, wird die Kleinzahnradeinheit 4 langsam nach vorne gestoßen. Das Kleinzahnrad 4b gelangt langsam in Eingriff mit dem Ringzahnrad R. Da das Kleinzahnrad 4b langsam nach vorne gestoßen wird, ist der Kollisionszusammenprall zwischen dem Kleinzahnrad 4b und dem Ringzahnrad R gemindert und der Eingriff zwischen dem Kleinzahnrad 4b und dem Ringzahnrad R wird sanft oder glatt hergestellt. Bis der Eingriff zwischen dem Kleinzahnrad 4b und dem Ringzahnrad R hergestellt ist, ist der Schalter A nicht geschlossen, da die nach oben verlaufende Bewegung des Tauchkolbens 25 durch die Kurbelwellestange 6 behindert ist, die mit der Vertiefung 22a des Flansches 22 gekuppelt ist.

Nachdem das Kleinzahnrad 4b mit dem Ringzahnrad R kämmt, wird der Tauchkolben 25 weiter nach oben bewegt und es wird dann der Schalter A geschlossen. Es wird ein voller Betrag des Stromes dem Elektromotor 2 zugeführt und der Elektromotor 2 dreht sich mit voller Drehzahl, wobei dann die Maschine angekurbelt wird.

Die Verbindungsstelle C (siehe 3) zwischen dem Bürstenzuführdraht 34 und dem bewegbaren Kontakt 35 bei dieser Ausführungsform ist durch Weichlöten in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Es wird daher die Verbindungsstelle C schnell geöffnet, und zwar bevor andere Abschnitte des Anlassers 1 durch eine ungewöhnlich hohe Temperatur beschädigt werden. Somit wird die Stromversorgung des Elektromotors 2 schnell unterbrochen, wodurch der Anlasser 1 vor einer Überhitzung geschützt wird. Bei dieser Ausführungsform ist der Hilfsschalter B dicht bei dem Schalter A positioniert und die Wärme, die in dem Hilfsschalter B erzeugt wird, wird auf die Verbindungsstelle C zusätzlich zu einer großen Wärmemenge übertragen, die zu der Verbindungsstelle C über den Bürstenanschlußdraht 34 übertragen wird. Daher wird die Verbindungsstelle C noch weiter schnell geöffnet, wenn die Temperatur ungewöhnlich hoch ansteigt.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf die vorangegangenen bevorzugten Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, daß Änderungen hinsichtlich der Form und hinsichtlich von Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen, wie er durch die anhängenden Ansprüche festgehalten ist, zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. Anlasser (1) zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine mit einem Ringzahnrad (R), welcher Anlasser folgendes aufweist:

    einen Elektromotor (2) mit einem Stator (8) zum Vorsehen eines Magnetfeldes, und einen Anker (10), der sich in dem Stator drehen kann, wobei der Stator ein zylinderförmiges Joch (8a) enthält, welches einen magnetischen Kreis bildet, der Anker einen Kommutator (9) enthält, mit welchem Bürsten (11) gleitend in Kontakt stehen, um elektrischen Strom dem Anker zuzuführen;

    einen Magnetschalter (7) mit einer Wicklung (29) zum Erzeugen einer magnetischen Kraft durch Zuführen von elektrischem Strom zu derselben, und mit einem Tauchkolben (25), der in der Wicklung angeordnet ist und durch die magnetische Kraft angetrieben wird;

    eine elektrische Schaltung zum Zuführen von elektrischem Strom zu dem Anker (10) von einer Batterie (28) aus;

    einen Schalter (A), um selektiv die elektrische Schaltung gemäß der Bewegung des Tauchkolbens (25) zu öffnen und zu schließen, wobei der Schalter einen stationären Kontakt (33) enthält, der mit der Batterie (28) verbunden ist, und einen bewegbaren Kontakt (35) enthält, der mit der Bürste (11) über einen Bürstenanschlußdraht (34) verbunden ist, bei dem:

    ein Ende des Bürstenanschlußdrahtes (34) elektrisch und mechanisch mit der Bürste (11) verbunden ist und das andere Ende des Anschlußdrahtes direkt mit dem bewegbaren Kontakt (35) über eine Weichlötverbindungsstelle verbunden ist.
  2. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei dem der bewegbare Kontakt (3 5) in der Nachbarschaft der Bürste (11) positioniert ist.
  3. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Hilfsschalter (B), der parallel zu dem Schalter (A) geschaltet ist, wobei:

    der Hilfsschalter (B) dafür ausgelegt ist, zu schließen, bevor der Schalter (A) geschlossen wird, um elektrischen Strom, dessen Größe kleiner ist als diejenige, die zugeführt wird, wenn der Schalter (A) geschlossen wird, dem Anker (10) zuzuführen; und

    der Hilfsschalter (B) in der Nachbarschaft des bewegbaren Kontaktes (33) des Schalters (A) positioniert ist.
  4. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder wie, bei dem:

    ein axiales Ende des zylinderförmigen Joches (8a) mit einer Endabdeckung (13) verschlossen ist; und

    der Schalter (A) und der Magnetschalter (7) in der Endabdeckung (13) enthalten sind und von dieser abgedeckt sind.
  5. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, bei dem:

    ein axiales Ende des zylinderförmigen Joches (8a) mit einer Endabdeckung (13) abgedeckt ist; und

    der Schalter (A), der Hilfsschalter (B) und der Magnetschalter (7) in der Endabdeckung (13) enthalten sind und von dieser abgedeckt sind.
  6. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, welcher Anlasser (1) ferner folgendes enthält: eine Ausgangswelle (3), die durch den Elektromotor (2) angetrieben wird; eine Kleinzahnradeinheit (4), die mit der Ausgangswelle über einen Spiralschiebekeil (3a, 4a) gekuppelt ist; ein Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil (5), welches dafür ausgebildet ist, um mit der Kleinzahnradeinheit (4) in Eingriff zu gelangen, um die Drehung der Kleinzahnradeinheit einzuschränken; und eine Kurbelwellestange (6), die durch den Tauchkolben (25) gemäß einer Drehung angetrieben wird, um das Kleinzahnrad-Dreheinschränkungsteil (5) in Eingriff mit der Kleinzahnradeinheit (4) zu bringen, um dadurch die Kleinzahnradeinheit auf der Ausgangswelle zu dem Ringzahnrad (3) der Brennkraftmaschine hin zu belasten und um einen Eingriff zwischen der Kleinzahnradeinheit (4) und dem Ringzahnrad (R) herzustellen.
  7. Anlasser zum Ankurbeln einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 5, wobei der Anlasser folgendes enthält:

    eine Ausgangswelle (3), die durch den Elektromotor (2) angetrieben wird; eine Kleinzahnradeinheit (4), die an die Ausgangswelle über einen Spiralschiebekeil (3a, 4a) gekuppelt ist; ein die Drehung des Kleinzahnrades einschränkendes Teil (5), welches dafür ausgebildet ist, um mit der Kleinzahnradeinheit (4) in Eingriff zu gelangen, um die Drehung der Kleinzahnradeinheit einzuschränken; und eine Kurbelwellestange (6), die durch den Tauchkolben (25) gemäß einer Drehung angetrieben wird, um das die Drehung des Kleinzahnrades einschränkende Teil (5) in Eingriff mit der Kleinzahnradeinheit (4) zu bringen, wodurch die Kleinzahnradeinheit auf der Ausgangswelle zu dem Ringzahnrad (R) der Brennkraftmaschine hin belastet wird, und um einen Eingriff zwischen der Kleinzahnradeinheit (4) und dem Ringzahnrad (R) herzustellen, wobei:

    das die Drehung des Kleinzahnrades einschränkende Teil (5) in Eingriff mit der Kleinzahnradeinheit (4) gebracht wird, bevor der Hilfsschalter (B) geschlossen wird; dann der Hilfsschalter (B) geschlossen wird, um die Ausgangswelle (3) langsam zu drehen, so daß die Kleinzahnradeinheit (4) zu dem Ringzahnrad (R) hin belastet wird, und um einen Eingriff zwischen der Kleinzahnradeinheit (4) und dem Ringzahnrad (R) zu erstellen; und wobei dann der Hauptschalter (A) geschlossen wird, um einen vollen Strom im Elektromotor (2) zum Ankurbeln der Maschine zuzuführen.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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