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    Ein Anlasser für einen Verbrennungsmotor besitzt ein Widerstandsverhältnis r¶M¶/r¶B¶ gleich oder kleiner als 0,4, wenn r¶M¶ einen Motorinnenwiderstand des Anlassers und r¶B¶ einen Batterieinnenwiderstand bezeichnen. Außerdem besitzt der Anlasser ein Größenverhältnis L/D gleich oder kleiner als 1,0, wenn L die axiale Länge des Ankers und D den Außendurchmesser des Ankers bezeichnet. Weiterhin ist ein Mittel zur Unterdrückung eines Temperaturanstiegs am Anlasser vorgesehen.
    公开号:DE102004018357A1
    申请号:DE102004018357
    申请日:2004-04-15
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Masami Kariya Niimi；Masanori Kariya Ohmi；Tsutomu Kariya Shiga
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F02N11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen beim Betrieb eines Verbrennungsmotors benutztenAnlasser und insbesondere einen Anlasser mit einer relativ großen Leistungsabgabe.
    [0002] Inletzter Zeit wird vom Anlasser eines Verbrennungsmotors einen raumsparendeBauweise, ein geringes Gewicht, eine hohe Leistungsfähigkeit undein geringer Kostenaufwand gefordert. Um diesen Anforderungen gerechtzu werden, würdeman vorzugsweise einen Anlasser der Magnetbauart mit einem Mechanismuszur hohen Drehzahluntersetzung anwenden. Außerdem soll der Motor selbsteine kompakte Bauweise besitzen. Diese Anlasserbauart für Verbrennungsmotorenist beispielsweise durch die offengelegte japanische PatentanmeldungNr. 10-115274 offenbart, welche der US-Patentschrift 5, 945,742entspricht.
    [0003] Imallgemeinen arbeitet ein Anlasser als Motor. Ein Anlasser der Magnetbauarterfülltdie VerhältnisbedingungV0 = Vm + Vr, wobei V0 die Spannung einer Energiequelle bezeichnet,Vr den Spannungsabfall, der durch einen kombinierten Widerstandr verursacht wird, der sich aus dem inneren Widerstand eines Motors,dem inneren Widerstand einer Batterie und dem Leitungswiderstandzwischen der Batterie und dem Motor zusammensetzt, Vm eine in derAnkerspule auftretende elektromotorische Gegenkraft, und i einenStrom, der von der Energiequelle zum Motor fließt.
    [0004] WennD den Außendurchmessereines Ankers bezeichnet, lc eine Kernlänge, n eine Drehgeschwindigkeitund B eine Induktion des Magnetfeldes, besteht die folgende Beziehung: Vm = k1·B·lc·D·n und Vr = i·rwobeik1 eine Proportionalkonstante ist (siehe 1).
    [0005] Ausden vorstehenden Gleichungen leitet sich die folgende Beziehungab n = (V0 – i·r)/(k1·B·lc·D) .
    [0006] Andererseitskann ein Drehmoment T durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden T = k2·B·lc·i ,wobei k2 eineProportionalkonstante ist und ein mechanischer Verlust in diesemFall vernachlässigt wird.
    [0007] Ausgehendvon der vorstehenden Gleichung kann der Leistungsabgabe W durchdie Gleichung W = T·n = k·(lc·2·i – r·i2)ausgedrückt werden,wobei k eine Proportionalkonstante ist.
    [0008] Beispielsweisegilt im Falle einer 12V-Batterie V0 = 12.
    [0009] Entsprechendwird ein maximaler Wert der Leistungsabgabe Wmax durch die folgendeGleichung (1) dargestellt, wenn der der Stromwert i = 6/r ist. Wmax = 36·k/r (1)
    [0010] Wenndie Gleichung (1) im Hinblick auf die Kompaktheit des Motors ausgewertetwird, haben die Faktoren D und lc, welche die Motorabmessungen bestimmen,keine Bedeutung fürdie Leistungsabgabe. Die Reduzierung dieser Faktoren D und lc wirkt sichin einer Zunahme der Drehgeschwindigkeit n aus, reduziert aber dasDrehmoment T. Bei Anlassern, die über einen internen Mechanismuszur Reduzierung der Drehgeschwindigkeit verfügen, ermöglicht es jedoch eine Veränderungdes Verhältnisses derGeschwindigkeitsreduzierung den Anlassern, sich an der Ritzelausgangswelleauf ein willkürliches DrehmomentT und eine willkürlicheDrehgeschwindigkeit n einzustellen. Was die Kompaktheit anbetrifft habendeshalb beide, das Drehmoment T und die Drehgeschwindigkeit n, keinennachteiligen Einfluß aufdie Kompaktheit der Anlasser.
    [0011] Insbesonderenimmt mit der Abnahme des kombinierten Widerstands r die Leistungsabgabedes Motors zu. Die folgende Gleichung (2) liefert den kombiniertenWiderstand r fürden Fall, daß derWiderstand in den Schaltleitungen des Fahrzeugs vernachlässigt wird,wobei rB einen internen Widerstand der Batterieund rM einen internen Widerstand des Motorsbezeichnet. R = rB + rM (2)
    [0012] AlsErgebnis stellt die Reduzierung des internen Motorwiderstands rM einen Schlüssel dar, um ohne Erhöhung derMotorgröße einezufriedenstellende Leistungsabgabe zu erhalten.
    [0013] Außerdem istder Anlasser der Magnetbauart vorteilhaft, wenn man das Ergebnisin Hinblick auf den inneren Widerstand des Anlassers betrachtet, weiler keinen Reihenwicklungswiderstand aufweist.
    [0014] DerAnlasser der Magnetbauart besitzt jedoch den Ankerwiderstand rA und den Bürstenkontaktwiderstand rT. Daraus ergibt sich die folgende Gleichung(3). RM =rA + rT (3)
    [0015] DerAnkerwiderstand rA steht in einem direktenVerhältniszur Motorgröße (d.h.den Abmessungen des Motors). Wenn D den Außendurchmesser des Ankers bezeichnetund L die axiale Längeeiner den Anker bildenden Spule (L = Kernlänge lc + Längen beider Spulenenden) (siehe 1), so ergibt sich die folgendeGleichung (4). rA ∝ Spulenlänge/Spulenquerschnittsfläche rA ∝ L/D2 rA ∝ L/D (4)
    [0016] DerGrund warum die vorstehend beschriebene Umwandlung in die Formel(4) eingeführtwird, kann in folgender Weise erklärt werden. Wenn der Außendurchmesserklein ist, ist auch der Spulenquerschnitt klein. Eine Umfangslänge derSpule und eine radiale Längeder Spule müssenin einander entsprechender Weise reduziert werden. Es gibt jedoch eineGrenze bei der Querschnittsreduzierung der Ankerwelle. Um eine ausreichendeFlächefür denmagnetischen Pfad sicherzustellen, kann die radiale Abmessung derSpule nicht proportional verringert werden. Es ist deshalb realistischD2 durch D zu ersetzen.
    [0017] Injedem Fall ist die Reduzierung der axialen Länge L der Spule und die Erhöhung desAußendurchmessersD des Ankers höchstwirksam zur Steigerung der Leistungsabgabe (in anderen Worten: zur Reduzierungdes Ankerwiderstands rA). Diese Überlegungist auch auf Reihenschluß-Wicklungenanwendbar. Demgemäß ist essowohl bei der Magnet-Bauart als auch bei der Reihenschluß-Bauarterwünscht,die axiale Längeder Spule zu reduzieren und den Außendurchmesser des Ankers zuerhöhen..In diesem Fall stellt der Ankerwiderstand rA eine Summeaus einem Ankerwiderstand und einem Feldwiderstand dar. Kurz gefaßt ist eszur Steigerung der Leistungsabgabe ohne Steigerung der Größe erforderlich,den Wert L/D zu reduzieren.
    [0018] Die 2 zeigt das Verhältnis zwischender Ausgangsleistung eines herkömmlichenAnlassers der Bauart mit Geschwindigkeitsreduzierung und seinemkombinierten Widerstand r. Wie das Diagramm zeigt, stimmen die tatsächlich gemessenenWerte mit der theoretischen Gleichung (1) überein, die durch eine ausgezogeneLinie dargestellt ist. Die Daten zeigen getrennt verschiedene Wertedes Batterieinnenwiderstands rB. In derZeichnung wird die Klassifikation der Daten auf die Darstellungvon Batteriewerten gemäß JIS gestützt. Eserübrigtsich zu sagen, daß einAnlasser mit großerAusgangsleistung eine Batterie mit geringem Innenwiderstand rB benutzt.
    [0019] DieGröße des Innenwiderstandseines als Beispiel gewähltenAnlassers der 1,5-KW-Klasse wirdbeispielsweise durch die folgende Kombination ausgedrückt. ImFalle einer Reihenschluß-Bauartbeträgtder Ankerwiderstand 2,0 mΩ,der Feldwiderstand ist 2,0 mΩ undder Bürstenwiderstandsowie andere Widerständebelaufen sich auf 1,0 mΩ.Als Ergebnis erhältman einen Gesamtwiderstand (d.h. den Motorinnenwiderstand rm)) von 5,0 mΩ. Im Falle einer Magnet-Bauartist der Ankerwiderstand 2,0 mΩ, derFeldwiderstand 0 mΩ undder Bürstenwiderstand unddie anderen Widerständebelaufen sich auf 3,0 mΩ.Als Ergebnis erhältman einen Gesamtwiderstand (d.h. den Motorinnenwiderstand rM) von 5,0 mΩ. In diesem Fall ist der Bürstenwiderstandein Wert in einem dynamischen Zustand. Der dynamische Zustand istein sogenannter dynamischer Reibungszustand der Bürste. Umdie Leistungsabgabe einzustellen, benutzt die Magnetbauart eineBürste miteinem hohen Innenwiderstand (d.h. mit einem geringen Kupferanteil),so daß derGesamtwiderstand auf 5,0 mΩ abgeglichenist. Im allgemeinen benutzt die Reihenwicklung eine Kohlebürste miteinem Kupferanteil von annähernd70%, währenddie Magnetbauart eine Kohlebürstemit einem Kupferanteil von annähernd60% benutzt.
    [0020] Injedem Fall ist annäherndeine Hälftedes Motorinnenwiderstands rM der AnkerwiderstandrA. Demgemäß wird der kombinierte Widerstandr klein und die Ausgangsleistung nimmt zu, wenn der AnkerwiderstandrA abnimmt. Nach der Formel (4) wird der AnkerwiderstandrA mit zunehmendem D oder abnehmendem L(oder dem VerhältnisL/D) kleiner. Die 3, 4 und 5 zeigen herkömmliche Beispiele.
    [0021] Diein den Zeichnungen gezeigten Daten sind in Übereinstimmung mit dem Batterieinnenwiderstandin verschiedene Gruppen eingeteilt. Die Beziehung zwischen rM und D ist im wesentlichen theoretisch.Die Beziehung zwischen rM und L oder L/D stehtjedoch im Gegensatz zur Theorie. Obwohl L klein sein sollte, umKompaktheit und geringes Gewicht zu erreichen, glaubt man, daß die Wärmeaufnahmefähigkeit(D2L) des Anlassers vergrößert werdensollte, um den Temperaturanstieg bei der Erzeugung von Wärme zu unterdrücken. DieVergrößerung vonL dient deshalb vorzugsweise der Sicherung der Wärmewiderstandsfähigkeit.Andererseits kann es auch ein Verfahren geben, eine ausreichendeWärmeaufnahmefähigkeitdurch Vergrößerung vonD sicherzustellen. Berücksichtigtman jedoch die Einschränkung,daß derZahnkranz eines Verbrennungsmotors nicht vergrößert werden kann, dann muß das Anlasserritzelunvermeidlich auf eine vorgegebene Position ausgerichtet werdenund demgemäß kann Dnicht vergrößert werden.Außerdemwird die Umfangsgeschwindigkeit der Bürste ansteigen und entsprechendwird eine großeMenge Reibungswärmeerzeugt. Aufgrund dieser Gegebenheiten müssen die Kompaktheit und dasgeringe Gewicht geopfert werden, um eine ausreichende Länge L zu gewährleisten.Als Ergebnis werden herkömmlicherweisekeine Überlegungenin Bezug auf die Kompaktheit darauf verwandt, eine aktuelle Konstruktion hinsichtlichder Dimension L/D zu optimieren. Diese Tendenz ist bemerkenswert,wenn die Batteriegröße zunimmt,weil ihr Strom ansteigt.
    [0022] Die 6 zeigt das Verhältnis zwischenrM/rB und L/D umdeutlich (d.h. um den Einfluß derBatterie auszuschließen)das Verhältniszwischen Batteriegröße und demAnlasserwiderstand in Übereinstimmungmit den herkömmlichenAnlasserdaten zu zeigen, Wie in 6 gezeigt,neigt jedoch L/D dazu, groß zusein, wenn das Widerstands verhältnisklein ist (d.h. wenn rM im Vergleich mitrB klein ist). Dies steht im Gegensatz zuder oben beschriebenen Theorie der Motorcharakteristik. Kurz gesagt,in der Praxis sind die Anlasser kompakt (d.h. verhältnismäßig kleinhinsichtlich des Wertes L/D), wenn das Widerstandsverhältnis gleichoder größer 0,4ist, aber nicht kompakt (d.h. verhältnismäßig groß hinsichtlich des Wertes L/D),wenn das Widerstandsverhältniskleiner als 0,4 ist.
    [0023] Außerdem solltedie Leistungsabgabe des Anlassers unter Berücksichtigung verschiedeneranderer Gesichtspunkte als der Größe ermittelt werden. Die 7 ist ein Diagramm, dasdas Verhältniszwischen dem Batteriewiderstand und dem Anlasserwiderstand zeigt,berechnet nach der oben beschriebenen Gleichung (2). In diesem Diagrammstellen durchgehende Linien das Verhältnis zwischen dem InnenwiderstandrM des Anlassers und dem kombinierten Widerstandr für verschiedeneWerte des Batterieinnenwiderstands rB dar.Jeder im Diagramm gezeigte schwarze Markierungspunkt bezeichneteine herkömmlicherweisebenutzte Kombination eines Anlassers und einer Batterie. Außerdem zeigengestrichelte Linien die Beziehung zum Widerstandsverhältnis rM/rB. Die Ordinatezeigt außerdemdie aus der Gleichung (1) erhaltene Ausgangsleistung.
    [0024] Ausdiesem Diagramm wird verständlich, daß 1,8 KWabgegeben werden können,wenn ein Anlasser mit rM = 0,01 eine Batteriemit einem kleinen Innenwiderstand (z.B. 12E) benutzt. Wiedurch schwarze Markierungspunkte angezeigt, entspricht es der Realität, daß die wirklicheLeistungsabgabe bei der Kombination mit einer Batterie von 12B auf 0,8KW begrenzt ist, ausgehend von der Überlegung, daß die Anlasserleistungim Hinblick auf die Wärmewiderstandsfähigkeitabgesenkt werden sollte.
    [0025] Andererseitskann ein Anlasser mit rM = 0,002 3,0 KWabgeben, wenn er mit einer Batterie von 12E kombiniertist, und annähernd1,2 KW in Kombination mit einer Batterie von 12B. Diesist nahezu das gleiche wie eine Leistungsabgabe, die erzielbar ist,wenn ein Anlasser von rM = 0,01 eine Batterievon 12C benutzt. In diesem Falle wird, wie durch schwarzeMarkierungspunkte angezeigt, ein Anlasser gewöhnlich mit einer Batterie von 12E kombiniert, um3.0 KW abzugeben. Es ist nämlichaus 7 ersichtlich, daß der Anlassermit einem Widerstandsverhältnisvon gleich oder kleiner als 0,4 (d.h. der hinsichtlich seiner Kompaktheitzu verbessernde Anlasser) jener ist, der eine höhere Leistung gleich oder größer als2,0 KW abgibt. Es ist verständlich,daß ein Anlassermit höhererAusgangsleistung eine größere Wärmemengeerzeugt und daß deshalbbeim Entwurf eines Anlassers der Verbesserung der Wärmewiderstandsfähigkeitdie erste Prioritäteingeräumt wird.
    [0026] Inden vergangenen Jahren mußtenselbstangetriebene Fahrzeuge schweren Anforderungen zur Verbesserungder Wirtschaftlichkeit ihres Kraftstoffbedarfs genügen. Außerdem wirdim Interesse einer Erhaltung wertvoller globaler Umweltbedingungeneine wirtschaftliche Steuerung des Betriebs empfohlen. Außerdem bestehtauch die beharrliche Forderung nach einem geringen Gewicht. Insbesonderezur wirtschaftlichen Steuerung des Betriebs ist die Verwendung einesAnlassers mit hoher Leistungsabgabe auf einem abgesenkten Leistungsniveauwirkungsvoll beim Erreichen einer zufriedenstellenden Arbeitsweisehinsichtlich Lebensdauer, Brennstoffökonomie und Starterfunktion.Zum Beispiel wird es gemäß diesemKonstruktionsprinzip für fortschrittlichangesehen, einen herkömmlichenAnlasser von 1,2 KW durch einen neuen Starter von 2,0 KW zu ersetzen,weil er fürdas Kraftfahrzeug als Ganzes einen signifikanten Vorteil bringt.Der Motorraum ist jedoch sehr stark angefüllt und es steht nur noch wenignutzbarer Platz zur Verfügung.Der Einbau eines größeren Anlassersin diesen begrenzten, engen Raum ist schwierig. Es ist deshalb realistisch, dieAusgangsleistung des Anlassers zu erhöhen, ohne dessen Abmessungenzu vergrößern. Wie obenbeschrieben müssendie Anlasser mit hoher Ausgangsleistung ausreichend wärmewiderstandsfähig seinund es ist im allgemeinen schwierig, seine Gehäusegröße zu reduzieren. Kurz gesagt,die Anlasser mit niedriger Ausgangsleistung der 1,0-KW-Klasse oderkleiner könnenihre Motorkonstruktion optimieren. Andererseits erlauben die Anlassermit hoher Ausgangsleistung der 2,0-KW-Klasse keine ideale (kompakte)Motorkonstruktion, weil sie eine Unterdrückung der Wärmeentwicklung erfordern.
    [0027] ImHinblick die vorstehend beschriebenen Probleme liegt der vorliegendenErfindung die Aufgabe zugrunde, einen Anlasser zu schaffen, derfähig ist,diese Probleme zu lösen.
    [0028] Umdie oben beschriebenen Nachteile zu überwinden bereinigt die Erfindungeinen speziellen Bereich des Anlassers, in dem die Wärmeentwicklungschwierig ist, und sie kühltdiesen wärmeerzeugendenBereich ungeachtet der SpulenlängeL, wodurch der Temperaturanstieg wirksam unterdrückt wird, selbst wenn der Anlasserin seiner Größe reduziertwird. Die Erfindung ermöglichtes dadurch, einen optimierten L/D-Wert einzusetzen und schafft einen kompaktenAnlasser mit hoher Ausgangsleistung.
    [0029] Gewöhnlich istder Anlasser ein fürKurzzeitbetrieb ausgebildeter Motor, für den ein Temperaturanstiegohne Belang ist. Mit anderen Worten: der Motor vollendet seine Starttätigkeitinnerhalb von 0,7 Sekunden. Und dementsprechend beendet der Motorseine Starttätigkeitohne einen wesentlichen Temperaturanstieg zu verursachen. Außerdem istwährendder zur Versorgung des Anlassers mit elektrischer Energie benötigten Zeitdie Dauer des Maximalstroms (lock current) nicht länger als0,1 Sekunde. Nahezu währendder gesamten verbleibenden Energieversorgungszeit fließt unbelasteterStrom (annähernd70 A). Dieser unbelastete Strom ist unabhängig vom Leistungsvermögen desAnlassers nahezu konstant. Mit anderen Worten. Während nahezu der gesamten Dauerdes Startvorgangs des Motors kann der Betrag der Wärmeerzeugungauf das Niveau von annähernd70 × 70 × rM gedrücktwerden. Ein Anlasser mit kleinen Leistungsvermögen ist ziemlich unvorteilhaftnicht nur hinsichtlich seiner Kleinheit, sondern auch in diesemPunkt. Nichtsdestoweniger könnenviele Anlasser geringer Größe praktischbenutzt werden. Diese Tatsache ist der Nachweis dafür, daß kein Problemdabei hinsichtlich des Temperaturanstiegs besteht, solang der Anlasserfür einengewöhnlichenMotorstartvorgang benutzt wird.
    [0030] Beispielsweisegibt es in Bezug auf die Wärmewiderstandsfähigkeitdes Anlassers die folgenden beiden Anforderungen.
    [0031] I.Wenn der Verbrennungsmotor anspringt, muß der Anlasser in einem gewissenAusmaß (d.h. einevorgegebene Zeit) widerstandsfähigsein, selbst wenn sein Motor seine Rotation fortsetzt.
    [0032] II.Wenn der Startvorgang des Verbrennungsmotors sehr schlecht ist,muß derAnlasser in einem gewissen Ausmaß (d.h. eine vorgegebene Zeit)widerstandsfähigsein, selbst wenn der Fahrer den Zündschlüssel erneut in die Anlaßstellungschaltet.
    [0033] Dievorstehende Anforderung I ist in Bezug auf die Größe von rM nicht so bedeutungsvoll. Die 8 zeigt den Temperaturanstiegim Anlasser nachdem der Motor seinen Betrieb aufnimmt. Aus diesemDiagramm ersieht man, daß derHochtemperaturbereich ein Kontaktabschnitt der Bürste ist, der in keiner Beziehungzur Ankergröße steht.Die 8 zeigt Testdaten,die bei einem Simulationstest erhalten wurden, der langdauerndekontinuierliche Startvorgängeunter unnormalen Bedingungen simulierte. Nach diesem Simulationstestbesteht ein einzelner, vollständigerZyklus aus einer 10 Sekunden dauernden Zufuhr eines Stroms von 350A und einer nachfolgenden Einstellung der Stromzufuhr während 10 Sekunden.
    [0034] Diesgeht aus der Gleichung (3) und dem oben beschriebenen repräsentativenBeispiel hervor: Eine Hälftevon rM ist rA undder Rest ist rT. Der Betrag der erzeugtenWärme istnahezu gleich. Jedoch weisen der Anker und die Bürste in ihren Volumina große Unterschiedeauf. Mit anderen Worten: die Wärmekapazität des Ankersunterscheidet sich stark von der Wärmekapazität der Bürste. Außerdem ist der Bereich mitReibungskontakt einer großenMenge mechanisch erzeugter Wärmeausgesetzt. Demgemäß kann eineReduzierung der in diesem speziellen Bereich erzeugten Wärmemengeoder eine intensive Kühlungdieses Bereichs die Probleme wirksam beseitigen, selbst wenn dieSpulenlängeL des Ankers verringert ist. Außerdemist keine Energiezufuhr zum Motor erforderlich, wenn der Verbrennungsmotorbereits angesprungen ist. Es wird deshalb vorzugsweise der Betriebszustanddes Verbrennungsmotors und das sichere Beenden der Energieversorgung desAnlassermotors nach dem erfolgreichen Starten des Verbrennungsmotors überwacht.Falls ein solcher Steuermechanismus eingesetzt wird, wird die erforderlicheEnergieversorgungszeit 0,3 Sekunden oder weniger betragen. Unterdiesem Gesichtspunkt wird die Wärmeerzeugungweitgehend verhindert.
    [0035] Dieoben genannte Anforderung II bezieht sich auf eine besondere Situation,in der eine ausgewählteKombination eines Anlassers und einer Batterie keine ausreichendeoder geeignete Leistung für einebeim Start der Rotationsbewegung des Verbrennungsmotors erforderlicheBelastung dieses Anlassers erzeugt. Der Verbrennungsmotor wird sichdeshalb nicht starten lassen. Deshalb wird vorzugsweise durch Verwendungeines Sensors eine solche Situation überwacht und die Energieversorgungzum Anlasser beendet. Alternativ stellt es eine wirksame Maßnahme zurUnterdrückungeines Temperaturanstiegs im Anlasser dar, die Energieversorgungzu beenden, wenn die Temperatur einen gewissen Grenzwert übersteigt.
    [0036] Esstammt nämlichnahezu die Hälfteder erzeugten Wärmevon der Bürsteund ihrem Reibungskontakt ausgesetzten Bereich, deren Wärmeaufnahmefähigkeitenrelativ klein sind. Aufgrund dieser Tatsache sollte als eine derSchlüsselmaßnahmenzur Unterdrückungeines Temperaturanstiegs im Anlasser ein geeignetes Mittel zur Verringerungdes Betrags der von der Bürsteund ihrem unter Reibungskontakt stehenden Bereich erzeugten Wärme oder eineintensive Kühlungdieser Bereiche vorgesehen werden. Eine andere Schlüsselmaßnahme istdas sofortige Beenden der Energieversorgung des Anlassers, wennder Verbrennungsmotor erfolgreich gestartet wurde. Sieht man solcheMittel zur Unterdrückungeines Temperaturanstiegs vor, kann ein kompakter Anlasser mit geringemGewicht und hoher Leistung realisiert werden.
    [0037] ImHinblick auf die vorhergehenden Ausführungen schafft die Erfindungeinen ersten Anlasser füreinen Verbrennungsmotor, der elektrische Energie aus einer Batterieerhältund ein zum Eingriff in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotors geeignetes Ritzelaufweist sowie einen Motorabschnitt mit einem Joch und einem Ankerzum An trieb des Ritzels über einUntersetzungsgetriebe, wobei ein Innenwiderstand rM desMotorabschnitts und ein Innenwiderstand rB derBatterie einer Bedingungen entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oder kleinerist als 0,4, eine axiale LängeL einer den Anker bildenden Spule und ein Außendurchmesser D des Ankers(d.h. Kern) einer Bedingung entsprechen, wonach das Verhältnis L/Dgleich oder kleiner ist als 1,0, und wobei ein Mittel zur Unterdrückung eines Temperaturanstiegsim Anlasser vorgesehen ist.
    [0038] Entsprechenddieser Anordnung kann ein Anlasser mit hoher Ausgangsleistung einausreichend kleines VerhältnisL/D besitzen, ohne einen unnormalen Temperaturanstieg zu verursachen. DurchVerringerung von L bei festgelegtem D kann nämlich der Widerstand verringertwerden. Die Leistungsabgabe steigt. Alternativ kann durch größere Verringerungvon L im Vergleich mit einem verringerten D die gewünschte Ausgangsleistungsichergestellt werden. In jedem Fall bringt unter der Einschränkung, daß D wegender unveränderlichenBeziehung zum Zahnkranz nicht ausreichend vergrößert werden kann, die Erfindungdie Wirkung, daß die Ausgangsleistungzunimmt, selbst wenn die Länge reduziertwird. Als Ergebnis kann ein Hochleistungsanlasser von 2,0 KW oderdarüberin der Größe reduziertwerden und wird kompakt und leicht.
    [0039] Vorzugsweiseist das Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Vorrichtung zur Unterdrückung eines übermäßigen Stroms,die in der elektrischen Stromversorgung zwischen Batterie und Anlasservorgesehen ist. Die Vorrichtung zur Unterdrückung eines übermäßigen Stromsunterdrücktsicher den Temperaturanstieg im Anlasser und verhindert deshalbeine unnormale Wärmeerzeugungoder ein Durchbrennen eines Hochleistungsanlassers, selbst wenner in seiner Größe reduziertist.
    [0040] Vorzugsweiseist die Vorrichtung zur Unterdrückungeines übermäßigen Stromsein weichgelöteterAbschnitt im elektrischen Energieversorgungskreis des Anlassers.Das ist vorteilhaft, weil keine spezielle Vorrichtung oder mechanischeEinrichtung erforderlich ist der Hochleistungsanlasser demnach ohneKostensteigerung in seiner Größe reduziert werdenkann.
    [0041] Vorzugsweiseschließtdas Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Steuereinheit ein, die die elektrischeEnergieversorgung von der Batterie zum Anlasser unterbricht, wennsie auf ein Signal anspricht, das das Anspringen des Verbrennungsmotorsanzeigt, wodurch der Temperaturanstieg im Anlasser vermieden wird.Die Steuereinheit kann den Temperaturanstieg im Anlasser sicherverhindern. Somit kann der Anlasser ausreichend verkleinert werden.Beispielsweise kann die Steuerung für einen wirtschaftlichen Betriebmit einer Steuereinheit ausgeführtwerden, die in Übereinstimmungmit dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors arbeitet. In einemsolchen Fall kann diese Steuereinheit direkt als Steuereinheit zurSteuerung der elektrischen Energieversorgung des Anlassers benutzt werden.Mit anderen Worten: es ist keine spezielle oder zusätzlicheVorrichtung erforderlich.
    [0042] Vorzugsweiseumfaßtdas Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Kühlvorrichtung,die dem Anlasser Kühlluftzuführt.Die Kühlluft kannden Temperaturanstieg sicher verhindern. Somit kann der Hochleistungsanlasserausreichend in seiner Größe reduziertwerden. Der Motorabschnitt neigt dazu, besonders überfüllt zu seinund deshalb bringt die zusätzlicheKühlluftzufuhrzum Motorabschnitt bemerkenswerte Wirkungen bei der Unterdrückung desTemperaturanstiegs hervor.
    [0043] Vorzugsweiseveranlaßtdie Kühlvorrichtung denAnker zu einer Rotation als Ventilator zur Erzeugung der Kühlluft.Die Kühlvorrichtungist einfach.
    [0044] Außerdem hatvorzugsweise die den Anker bildende Spule eine einen Kommutatorbildende Stirnflächeund ein unterschnittener Bereich des Kommutators wirkt als Ventilatorzur Erzeugung der Kühlluft.Es sind keine speziellen Bauteile oder Komponenten zur Kühlung desAnlassers erforderlich.
    [0045] Außerdem umfaßt die Erfindungeinen zweiten Anlasser füreinen Verbrennungsmotor der elektrische Energie aus einer Batterieerhältund ein zum Eingriff in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotors geeignetesRitzel aufweist und einen Motorab schnitt mit einem Joch und einemAnker zum Antrieb des Ritzels überein Untersetzungsgetriebe, wobei ein stationärer Kontakt an einem Ende einerim Anlasser vorgesehenen und mit einem Batteriekabel für die Zufuhrelektrischer Energie von der Batterie zum Anlasser verbundenen Klemmevorgesehen ist, währendein beweglicher Kontakt direkt mit dem Zuführungskabel einer Bürste desMotorabschnitts verbunden ist und zur Bildung eines Schalters demstationärenKontakt zugeordnet ist, wobei ein Innenwiderstand rM desMotorabschnitts und ein Innenwiderstand rB derBatterie einer Bedingungen entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oder kleinerist als 0,4, eine axiale LängeL einer den Anker bildenden Spule und ein Außendurchmesser D des Ankerseiner Bedingung entsprechen, wonach das Verhältnis L/D gleich oder kleinerist als 1,0, und wobei Mittel zur Unterdrückung eines Temperaturanstiegsim Anlasser vorgesehen sind.
    [0046] Gemäß dieserAusgestaltung wird der Leistungsstrom über nur einen Kontaktabschnittzwischen dem Batteriekabel und den Bürstenanschlußkabel zugeführt, Derdem Reibungskontakt ausgesetzte Abschnitt der Bürste und der Kommutator sind derOrt, wo der Temperaturanstieg sehr groß ist. Demgemäß ist esmöglich,die im Reibungskontaktabschnitt von Bürste und Kommutator erzeugteWärme miteinem vergleichsweise kleinen thermischen Widerstand auf das Batteriekabelzu übertragen.Im Ergebnis kann das dicke Batteriekabel als Kühler oder Kühlrippe wirken. Dies bewahrtwirksam den Hochleistungsanlasser davor, Gegenstand eines anormalenTemperaturanstiegs zu werden. Der Wert L/D kann gesenkt werden.Der Größe des Anlassers kannreduziert werden.
    [0047] Vorzugsweisesind der bewegliche Kontakt und das Bürstenanschlußkabel durcheine Weichlötungbefestigt. Das Bürstenanschlußkabel hateine höhereTemperatur. Das Weichlot kann als Sicherung dienen, falls ein großer Strom über dasBürstenanschlußkabel fließt.
    [0048] Außerdem istGegenstand der Erfindung ein Anlasser der Magnetfeldbauart für einenVerbrennungsmotor, der elektrische Energie aus einer Batterie erhält und einzum Eingriff in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotors geeignetesRitzel aufweist und einen Motorabschnitt mit einem Joch und einemAnker zum Antrieb des Ritzels überein Untersetzungsgetriebe, wobei, wenn rB einInnenwiderstand der Batterie, rT den gesamtenBürstenwiderstandeinschließlicheinen Kontaktwiderstand zu einer Bürste und einem Kommutator,und rA einen Ankerwiderstand darstellt,der Innenwiderstand rB der Batterie undder Innenwiderstand rM (rM =rT + rA) des Motorabschnittseiner Bedingungen entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oderkleiner ist als 0,4, eine axiale Länge L einer den Anker bildenden Spuleund ein AußendurchmesserD des Ankers einer Bedingung entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis dasVerhältnisL/D gleich oder kleiner ist als 1,0, und der gesamte BürstenwiderstandrT kleiner ist als der Ankerwiderstand rA,, und der gesamte Bürstenwiderstand rT gleichoder kleiner ist als 1,5 mΩ.
    [0049] DerBürstenabschnitterzeugt eine große Wärmemengeund hat eine geringe Wärmeaufnahmefähigkeit:Es neigt deshalb die Temperatur des Bürstenabschnitts dazu, starkanzusteigen. Stellt man den Gesamtwiderstand rT desBürstenabschnitts geringerein als den Ankerwiderstand rA, wirkt sich diesin einer Unterdrückungdes Temperaturanstiegs im Anlasser aus und auch in einer Reduzierungdes Innenwiderstands rM des Motors. Es kannfür denAnlasser leicht eine höhereLeistungsabgabe und eine Verbesserung der Kühlfähigkeit erreicht werden.
    [0050] Vorzugsweiseist die Bürsteeine Metall-Graphit-Bürste,die 80% und mehr Kupfer enthält.Dies kann leicht ohne Kostensteigerung durch Austausch des Bürstenmaterialsverwirklicht werden.
    [0051] Dievorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden eingehendenBeschreibung, welche im Verbindung mit den beigefügten Zeichnungenzu lesen ist, in welchen
    [0052] 1. ein Längsschnitt durch einen herkömmlichenAnlasser ist,
    [0053] 2 ein Diagramm ist zur Darstellungder Beziehung zwischen der Ausgangsleistung und dem kombiniertenWiderstand eines herkömmlichenAnlassers,
    [0054] 3 ein Diagramm ist zur Darstellungder Beziehung zwischen einem Innenwiderstand eines herkömmlichenAnlassers und dem AußendurchmesserD seines Ankers,
    [0055] 4 ein Diagramm ist zur Darstellungder Beziehung zwischen dem Innenwiderstand eines herkömmlichenAnlassers und einer SpulenlängeL seines Ankers,
    [0056] 5 ein Diagramm ist zur Darstellungder Beziehung zwischen dem Innenwiderstand eines herkömmlichenAnlassers und einem Größenverhältnis L/D
    [0057] 6 ein Diagramm ist zur Darstellungder Beziehung zwischen einem Widerstandsverhältnis eines herkömmlichenAnlassers und dem Größenverhältnis L/D,
    [0058] 7 ein Diagramm ist zur Darstellungder theoretischen Beziehung zwischen dem kombinierten Widerstandund dem Innenwiderstand des Anlassers,
    [0059] 8 ein Diagramm zur Darstellungdes Ergebnisses eines Temperaturanstiegstests durchgeführt für einenherkömmlichenAnlasser der 1,5-KW-Klasse,
    [0060] 9 ein Längsschnitt durch einen Anlasser nacheiner Ausführungsformder Erfindung;
    [0061] 10 eine Seitenansicht desAnkers eines Anlassers nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
    [0062] 11 eine Stirnansicht desAnkers des Anlassers nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
    [0063] 12 einen Querschnitt durchden Anlasser nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nachder Linie XII-XII in 9,
    [0064] 13 eine Draufsicht auf eineBürsteund die zugehörigenTeile des Anlassers gemäß der bevorzugtenAusführungsformder Erfindung,
    [0065] 14 ein Diagramm zur Darstellungder Zielzone der erfindungsgemäßen Anlassersinnerhalb der Beziehungen zwischen dem Widerstandsverhältnis unddem Größenverhältnis L/D,
    [0066] 15 ein Diagramm zur Darstellungder Beziehung zwischen einem spezifischen Widerstand einer Metall-Graphit-Bürste undihrem Kupfergehalt,
    [0067] 16 ein Diagramm zur Darstellungder Beziehung zwischen dem Kupfergehalt der Metall-Graphit-Bürste undeinem Bürstenwiderstand und
    [0068] 17 ein Diagramm zur Darstellungder Kühlwirkungbei der bevorzugten Ausführungsform derErfindung.
    [0069] Einebevorzugte Ausführungsformder vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme aufdie beigefügtenZeichnungen erläutert.
    [0070] Wiedie 9 bis 13 zeigen umfaßt ein Anker 10 einenKern 11 und eine Spule 12. Ein Joch 20 schließt einenPermanentmagneten 22 und ein Gehäuse 21 ein. Das Joch 20 undder Anker 10 bilden gemeinsam den Motorabschnitt 1.Die Spule 12 besitzt zwei Spulenendabschnitte 12a und 12b anbeiden Enden in axialer Richtung gesehen. Ein Spulenendabschnitt 12a hatdie Aufgabe, an einer Stirnflächedes Kerns 11 als Kommutator zu wirken, Der Kommutator istin einem unterschnittenen Bereich 13 zurückgezogen.Der Kommutator 12a kann in Übereinstimmung mit der Rotationdes Ankers 10 rotieren, so daß er als Zentrifugalventilatorwirkt. Im Ergebnis fließtdie Luft in Richtung auf den unterschnittenen Bereich 13.Die Lüfterwirkungdes Kommutators 12a veranlaßt die über die Einströmöffnung 61a derAbdeckung 61 eingeführteKühlluft,den unterschnittenen Bereich 13 zu durchströmen undden in Reibungskontakt stehenden Bereich des Kommutators 12a unddie Bürste 30 zukühlenund dann übereine Auslaßöffnung 21a einesJochgehäuses 21 auszuströmen. Obwohldie Einströmöffnung 51a beidieser Ausführungsformin der Abdeckung 61 vorgesehen ist, ist es möglich, dieEinströmöffnung 51a ineinem anderen geeigneten Abschnitt anzuordnen.
    [0071] EinEnde des Bürstenzuführkabels 31 der Bürste 30 istmittels einer Weichlötung 35 festmit einem beweglichen Kontakt 41 verbunden. Wenn ein übermäßiger Strom über dasBürstenzuführkabel 31 fließt, oderwenn der Stromfluß während einerrelativ langen Zeit andauert, schmilzt das Weichlot 35 aufgrundeines Temperaturanstiegs bis zu einem vorgegebenen Niveau, wodurchdie Energieversorgung beendet wird. Das Weichlot 35 kannaus einen Material mit einem geeigneten Schmelzpunkt bestehen. Dementsprechendwirkt das Weichlot 35 als Schmelzsicherung. Beispielsweisekann bevorzugt fürdas Weichlot 35 ein Zinnmaterial verwendet werden, fallses erwünschtist, die Energieversorgung beim Erreichen eines Temperaturpegelsvon etwa 200°Czu beenden, währendein Bleimaterial bevorzugt benutzt wird, wenn das Weichlot die Energiezufuhrbeim Erreichen eines Temperaturpegels von etwa 300°C beendensoll.
    [0072] EinstationärerKontakt 42 ist an einem Ende einer Batterieklemme 45 vorgesehen.Der stationäre Kontakt 42 undder bewegliche Kontakt 41 bilden zusammenwirkend einenHauptkontaktabschnitt 40. Ein elektromagnetisches Solenoid 50 besitztei nen in seiner axialen Richtung beweglichen Stößel 51. Sowohl einUnterkontaktabschnitt 47 als auch der Hauptkontaktabschnitt 40 verursachenin Reaktion auf eine Bewegung des Stößels 51 eine Schaltaktion. DieRotation des Ankers 10 wird über ein Geschwindigkeitsreduziergetriebe 71 derPlanetenbauart, einen Kupplungsabschnitt 72 und eine Abtriebswelle 73 aufein Ritzel 40 übertragen.Der Stößel 51 des elektromagnetischenSolenoids 50 bewegt nicht nur den Schaltkontakt sondern über eineVerbindungsstange 91 auch eine Rotationsbeschränkungsstange 92 zurBeschränkungder Drehung des Ritzels 74. Wenn die Drehung des Ritzelsbeschränktist, veranlaßtdie durch die Drehung des Motors erzeugte Kraft das Ritzel, sichmit Hilfe der als gewendelte Keilwelle fungierenden Abtriebswellein axialer Richtung zu verschieben und dadurch in Eingriff mit demZahnkranz des Verbrennungsmotors zu gelangen.
    [0073] Eswird nun angenommen, daß derWiderstand der Ankerspule 12 rA istund der Widerstand der Bürste 30 rT. Der gesamte Bürstenwiderstand RT schließt einenKontaktwiderstand der Bürsteund des Kommutators ein. In diesem Fall besitzt der Motorabschnitt 1 keinenanderen Bereich der einen nennenswerte elektrischen Widerstand aufweist.Demgemäß kann eineWiderstand rM des Motorabschnitts 1 durch eineGleichung rM = rA +rT ausgedrückt werden.
    [0074] Wiein 15 gezeigt, besitztein Metall-Graphit-Material, das 80% oder mehr Kupfer enthält, einenspezifischen Widerstand von 10 MΩcmoder weniger. Die Bürstedieser Ausführungsformbesteht aus einem Metall-Graphit-Material mit einer solchen Charakteristik.Demgemäß ist dergesamte BürstenwiderstandrT gleich oder kleiner als 1,5 mΩ-. Diese Beziehungist in 16 gezeigt. Außerdem wirdder Beziehung rA > rT entsprochen.Andererseits wird auch der Beziehung L/D < 1,0 entsprochen, wenn die Länge derSpule 12L beträgtund der Außendurchmesserdes Ankers 10D beträgt.Da nämlichL kleiner ist als D, kann der Widerstand rA derSpule 12 reduziert werden. Der Bürstenwiderstand rT istebenfalls klein. Der Motorwiderstand rM kanndeshalb reduziert werden. Das Verhältnis des MotorwiderstandsrM und der Batterieinnenwiderstands rB ist gleich oder kleiner als 0,4 (d.h. rM/rB < 0,4).
    [0075] DieBatterieklemme 45 ist mit der Batterie über ein Kabel (nicht gezeigt)verbunden. Außerdem, obwohlin der Zeichnung nicht dargestellt, umfaßt die Schaltung vorzugsweiseeine Steuereinheit um sofort die Stromzufuhr zum Motorabschnittdes Anlassers zu beenden, wenn der Verbrennungsmotor anspringt.
    [0076] DerAnlasser gemäß der vorstehendbeschriebenen Ausführungsformwird nachfolgend noch erläutert.Wenn ein (nicht gezeigter) Zündschlüsselschaltergeschlossen wird, bewegt das elektromagnetische Solenoid 50 denStößel 51,was es einem relativ kleinen Strom (z.B. etwa 200 A) ermöglicht über denUnterkontaktabschnitt 47 in den Motor zu fließen. DerMotor beginnt aufgrund dieser Energieversorgung mit einer langsamenDrehung. Dadurch gelangt das Ritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz,weil das Ritzel an einer Drehbewegung gehindert ist. Danach wirdein starker Strom überden Hauptkontaktabschnitt 40 zugeführt und der Verbrennungsmotorbeginnt zu rotieren, Der starke Strom ist der maximal zur Verfügung stehendeStrom und beträgtbeispielsweise annähernd800 A.
    [0077] Wieoben beschrieben, sollte ein Hochleistungsanlasser im Vergleichmit einem Anlasser niedriger Leistung den Motorwiderstand rM absenken. Zu diesem Zweck sollte L verringertwerden. Wenn man jedoch die Wärmeaufnahmefähigkeitin Betracht zieht, muß Lals möglichstgroßerWert erhalten bleiben. Es wird deshalb D nachdrücklich vergrößert, um denMotorwiderstand rM zu reduzieren. In dieserHinsicht könnenkonventionelle Hochleistungsanlasser nicht als besonders gut bewertetwerden. Es besteht jedoch ein steigender Bedarf an Hochleistungsanlassernfür einewirtschaftliche Betriebssteuerung. Beispielsweise wird entsprechendeiner wirtschaftlichen Betriebssteuerung der Verbrennungsmotor automatischgestoppt, wenn vorgegebene Bedingungen eintreten. Es wird infolgedessendem Anlasser häufig elektrischeEnergie zugeführt,um den Verbrennungsmotor wiederholt zu starten. Die großen Abmessungender Anlasser stellen jedoch einen Flaschenhals bei der Realisierungder wirtschaftlichen Betriebsweise dar. Die vorliegende Erfindungzielt jedoch darauf ab, eine wirksame Verkleinerung des Motorabschnitts(z.B. L/D < 1)bei Hochleistungsanlassern zu realisieren, die eine Hochkapazitätsbatteriefür eineLeistung von 2,0 KW und mehr benutzen, d.h.
    [0078] einenMotorabschnitt mit einem Widerstandsverhältnis von rM/rB < 0,4,wie in 14 gezeigt. Zudiesem Zweck benutzt die vorliegende Erfindung verschiedene Mittelzur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs bei Fehlfunktionen.
    [0079] Insbesonderebenutzt diese Ausführungsformdie folgenden Mittel zur Unterdrückungeines Temperaturanstiegs im Anlasser.
    [0080] Einerstes Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs ist gemäß dieserAusführungsform dieWeichlötungzur Verbindung oder Befestigung des Bürstenzuführkabels 31. Wenndie Temperatur des Bürstenzuführkabels 31 denSchmelzpunkt dieses Weichlots erreicht, schmilzt die Lötung undbeendet die Energieversorgung. Dies verhindert deshalb wirksam,daß derAnlasser eine unnormale Wärme entwickeltoder Komponenten des Anlassers durchbrennen.
    [0081] Einzweites Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs gemäß dieserAusführungsform istdie Steuervorrichtung, die die Zündungund das Anspringen des Verbrennungsmotors und die wirtschaftlicheBetriebsweise optimiert. Diese Steuervorrichtung verhindert wirksam,daß dieEnergieversorgung des Anlassers für längere Zeit nutzlos fortgesetztwird,. Es wird deshalb ein in der Größe reduzierter Hochleistungsanlasserfür diewirtschaftliche Betriebssteuerung geschaffen.
    [0082] Eindrittes Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs gemäß dieserAusführungsformbesteht darin, den Anlasser mit Kühlluft zu versorgen, um denTemperaturanstieg im Anlasser zu zu unterdrücken. Außerdem nutzt diese Ausführungsform denunterschnittenen Bereich des Kommutators als Lüfter. Es ist deshalb kein speziellerLüftererforderlich. Der einen sehr starken Temperaturanstieg verursachendeKontaktbereich der Bürstekann intensiv gekühltwerden.
    [0083] Eineviertes Mittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs ist die Abführung der Bürstenwärme über das Bürstenzuführungskabel ohne wesentlichenthermischen Widerstand im dicken Batteriekabel. Der Bürstenbereichverursacht demnach keine ex tremen Temperaturerhöhungen. Nach dieser Ausführungsformist nur ein Kontaktbereich vorgesehen. Der Abstand zwischen derBürsteund der Batterieklemme ist kurz. Der thermische Widerstand ist sehrgering. Dagegen ist bei einem herkömmlichen Anlasser, wie er in 1 gezeigt ist, der Abstandzwischen der Bürste 30 undder Batterieklemme 45 lang und der Kontaktabschnitt wirdvon zwei in Reihe angeordneten Abschnitten gebildet. Der thermischeWiderstand ist deshalb relativ hoch.
    [0084] EinfünftesMittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs ist die Verwendung eines Bürstenabschnitts,der aus einem Material besteht, das einen ausreichenden Kupferanteilenthält,der hervorragend ist, sowohl was den elektrischen Widerstand alsauch den thermischen Widerstand betrifft, wodurch eine Wärmeerzeugungim Bürstenbereich wirksamunterdrücktwird.
    [0085] Die 17 zeigt den Temperaturanstieg beimfünftenZyklus währendeines Simulationstests zur Versorgung eines Anlassers mit elektrischerEnergie von 500 A, wobei der Anlasser eine in der Größe reduzierteGestalt aufweist und fähigist, eine Leistung von 2,0 KW anzugeben (unter den gleichen Bedingungenwie denen der 8). Dasin 17 gezeigte Testergebnisweist nach, daß jedesder vorstehend beschriebenen Mittel gemäß dieser Ausführungsformzufriedenstellende Verbesserungen mit sich bringt. Selbst wenn derAnlasser in seiner Größe reduziertwird und in der Lage ist, eine höhereLeistung abzugeben, kann insbesondere der Temperaturanstieg aufein Niveau gedrücktwerden, das im wesentlichen dem eines konventionellen Anlassersder 1,5-KW-Klasse(d.h. dem in 17 mit350 A getesteten) entspricht.
    [0086] DieMittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs gemäß dieserAusführungsformkönnen verschiedenartigkombiniert werden. Beispielsweise können zwei oder mehr der erstenbis fünftenMittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs kombiniert werden um ein angemessenes Niveauder Leistungsabgabe zu erreichen und einen unnormalen Zustand zueliminieren.
    [0087] Wievorstehend beschrieben, befähigtdiese Ausführungsformeinen Motorkonstrukteur oder -hersteller, einen optimierten Hochleistungsanlasserzu schaffen, der bei kompakten Abmessungen und geringem Gewichtfür diewirtschaftliche Betriebssteuerung geeignet ist.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor, der elektrische Energie aus einer Batterieerhält,umfassend ein zum Eingriff in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotorsgeeignetes Ritzel (74) und einen Motorabschnitt (1)mit einem Joch (20) und einem Anker (10) zum Antriebdes Ritzels überein Untersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß ein InnenwiderstandrM dieses Motorabschnitts (1) und einInnenwiderstand rB dieser Batterie einerBedingungen entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oderkleiner ist als 0,4, eine axiale Länge L einer den Anker (10)bildenden Spule (12) und ein Außendurchmesser D des Ankers(10) einer Bedingung entsprechen, wonach das Verhältnis L/D gleichoder kleiner ist als 1,0, und wobei ein Mittel zur Unterdrückung einesTemperaturanstiegs im Anlasser vorgesehen sind.
    [2] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieses Mittelzur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Vorrichtung zur Unterdrückung eines übermäßigen Stromsist, die zwischen Batterie und Anlasser vorgesehen ist.
    [3] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß dieVorrichtung zur Unterdrückungeines übermäßigen Stromsein weichgelöteterAbschnitt (35) im elektrischen Energieversorgungskreisdes Anlassers ist.
    [4] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dasMittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Steuereinheit einschließt, diedie elektrische Energieversorgung von der Batterie zum Anlasser unterbricht,wenn sie auf ein Signal anspricht, das das Anspringen des Verbrennungsmotorsanzeigt, wodurch der Temperaturanstieg im Anlasser unterdrückt wird.
    [5] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dasMittel zur Unterdrückungdes Temperaturanstiegs eine Kühlvorrichtungist, die dem Anlasser Kühlluftzuführt.
    [6] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß dieKühlvorrichtungden Anker (10) zu einer Rotation als Ventilator zur Erzeugungder Kühlluftveranlaßt.
    [7] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß dieden Anker bildende Spule (12) eine einen Kommutator (12a)bildende Stirnflächeaufweist und ein unterschnittener Bereich (13) dieses Kommutatorsals Ventilator zur Erzeugung der Kühlluft wirkt.
    [8] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor der elektrische Energie aus einer Batterieumfassend ein zum Eingriff in einen Zahnkranz des Verbrennungsmotorsgeeignetes Ritzel (74), einen Motorabschnitt (1)mit einem Joch (20) und einem Anker (10) zum Antriebdes Ritzels überein Untersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationärer Kontakt (42)an einem Ende einer im Anlasser vorgesehenen und mit einem Batteriekabelfür dieZufuhr elektrischer Energie von der Batterie zum Anlasser verbundenenKlemme vorgesehen ist, und daß einbeweglicher Kontakt (41) direkt mit dem Zuführungskabel (31)einer Bürste(30) des Motorabschnitts verbunden ist und zur Bildungeines Schalters dem stationärenKontakt zugeordnet ist, wobei ein Innenwiderstand rM desMotorab schnitts (1) und ein Innenwiderstand rB derBatterie einer Bedingung entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oder kleinerist als 0,4, eine axiale LängeL einer den Anker bildenden Spule (12) und ein Außendurchmesser Ddes Ankers einer Bedingung entsprechen, wonach das Verhältnis L/Dgleich oder kleiner ist als 1,0, und wobei Mittel zur Unterdrückung einesTemperaturanstiegs im Anlasser vorgesehen sind.
    [9] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß derbewegliche Kontakt (41) und das Bürstenanschlußkabel (31)durch eine Weichlötung(35) befestigt sind.
    [10] Anlasser der Magnetfeldbauart für einen Verbrennungsmotor,der elektrische Energie aus einer Batterie erhält, umfassend ein zum Eingriffin einen Zahnkranz des Verbrennungsmotors geeignetes Ritzel (74)und einen Motorabschnitt (1) mit einem Joch (20)und einem Anker (10) zum Antrieb des Ritzels über einUntersetzungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß wenn rB ein Innenwiderstand der Batterie, rT den gesamten Bürstenwiderstand einschließlich einesKontaktwiderstands zu einer Bürste(30) und einem Kommutator, und rA einenAnkerwiderstand darstellt, der Innenwiderstand rB derBatterie und der Innenwiderstand rM (rM = rT + rA) des Motorabschnitts (1) einerBedingungen entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis rM/rB gleich oderkleiner ist als 0,4, eine axiale Länge L einer den Anker bildendenSpule (12) und ein AußendurchmesserD des Ankers einer Bedingung entsprechen, wonach ein Widerstandsverhältnis dasVerhältnisL/D gleich oder kleiner ist als 1,0, und der gesamte BürstenwiderstandrT kleiner ist als der Ankerwiderstand rA,, und der gesamte Bürstenwiderstand rT gleichoder kleiner ist als 1,5 mΩ.
    [11] Anlasser füreinen Verbrennungsmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß diese Bürste (30)eine Metall-Graphit-Bürsteist, die 80% und mehr Kupfer enthält.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2007-02-15| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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