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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Anlasser für Kraftfahrzeugmaschinen und eine rotierende elektrische Maschine, die dafür ausgelegt ist, daß sie mit Hilfe einer verbesserten Konstruktion Vibrationsstößen widerstehen kann.
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2. Stand der Technik
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Die japanische Patentveröffentlichung
JP 3 125 944 B2 offenbart einen Anlasser, der mit einer Ausgangswelle ausgestattet ist, auf die ein Drehmoment eines Motors über eine Drehzahluntersetzungseinrichtung übertragen wird, ferner über eine Kupplung, die an einen Außenumfang der Ausgangswelle über Spiral-Schiebekeile angeschlossen ist, und mit einem Kleinzahnrad, welches auf die Ausgangswelle integral mit der Kupplung aufgesetzt oder aufgepaßt ist. Wenn es erforderlich wird, eine Maschine zu starten, wird das Kleinzahnrad von dem Motor zusammen mit der Kupplung in Kämmeingriff mit einem Ringzahnrad der Maschine verschoben, um das Drehmoment auszugeben, welches von der Kupplung übertragen wird, und zwar auf das Ringzahnrad, um die Maschine anzukurbeln.
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Der Motor besitzt eine Ankerwelle, die durch ein Hülsenlager festgehalten ist, so daß sie gegen eine Bewegung in einer axialen Richtung derselben festgehalten wird. Wenn daher diese Ankerwelle Pulsationen des Drehmoments unterworfen wird, die durch das Ankurbeln der Maschine erzeugt werden, dreht sich der Anker, während dieser in der axialen Richtung vibriert. Um ein solches Problem zu vermeiden, besitzt gemäß der Darstellung in 19 die Ankerwelle 410 des Anlassers ein Ende mit einem kleinen Durchmesser 420, welches in dem Hülsenlager 400 eingepaßt ist, und zwar in Anlage an eine Schulter 430, wobei das Ende des Hülsenlagers 400 die Ankerwelle 410 gegen eine Bewegung nach rechts festhält, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Es wirkt eine Belastungslast zwischen der Schulter 430 der Ankerwelle 410 und dem Ende des Lagers 400. Eine Erhöhung des Druckes, der auf die Flächen der Schulter 430 und das Ende des Lagers 400 ausgeübt wird, führt zu einem Verschleiß oder zu einem Festfressen desselben. Um dieses Problem zu milder, ist der Flansch 440, der sich in radialer Richtung und nach außen hin erstreckt, an dem Ende des Lagers 400 ausgebildet, um einen Bereich des Lagers 400 zu vergrößern, der in Kontakt mit der Schulter 430 der Ankerwelle 410 steht, um den Druck pro Einheitsfläche zu senken, der auf die Schulter 430 und das Lager 400 einwirkt.
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Die Vergrößerung des Bereiches der Berührung zwischen der Schulter 430 und dem Ende des Lagers 400 kann auch erreicht werden durch 1) Erhöhen des Durchmessers des Endes 420 der Ankerwelle 410, um die Größe des Lagers 400 zu erhöhen, oder 2) Reduzieren des Durchmessers des Endes 420 bei Erhöhung der Dicke des Lagers 400. Der Verschleiß oder das Festfressen der Flächen der Schulter 430 und des Endes des Lagers 400 kann dadurch vermieden werden, indem man eine Beilegscheibe dazwischen installiert, um die Geschwindigkeiten der Schulter 430 und des Lagers 400 relativ zu der Beilegscheibe zu reduzieren.
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Das Lager 400 mit dem Flansch 440 muß gewöhnlich in einer speziellen Weise bearbeitet werden, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten des Anlassers führt. Zusätzlich konzentriert sich die Belastungslast auf den Flansch 440, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Brechens des Flansches 440 erhöht wird.
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Die Vergrößerung des Durchmessers des Endes 420 der Ankerwelle 410, um die Größe des Lagers 400 zu erhöhen, erfordert eine unerwünschte Vergrößerung des Durchmessers der Ankerwelle 410, um einen gewünschten Bereich der Fläche 430 sicherzustellen, was dann zu einer Erhöhung des Gesamtgewichtes des Ankers führt. Dies stellt ein sehr schwerwiegendes Problem bei modernen Anlassern dar, die leichtgewichtig sein sollten. Die vergrößerte Größe des Lagers 400 erfordert eine Änderung in der Auslegung eines Rahmens, der das Lager 400 festhält, was zu einer Erhöhung der Gesamtproduktionskosten des Anlassers führt.
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Eine Reduzierung des Durchmessers des Endes 420 der Ankerwelle 410, um die Dicke des Lagers 400 zu vergrößern, kann zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit des Endes 420 führen. Dieses Verfahren ist daher nicht von Nutzen. Darüber hinaus führt eine Vergrößerung der Belastungslast, die auf das Lager 400 wirkt, zu einem Drehmomentverlust der Ankerwelle 410, wodurch die Ausgangsleistung des Anlassers reduziert wird. Es ist somit wesentlich, die Belastungslast zu reduzieren, die auf die Ankerwelle 410 wirkt.
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Ferner offenbart die
DE 10 2004 002 699 A1 , dass in einem Anker für eine rotierende elektrische Maschine Segmente eines Kommutators mittels Spulenenden, welche an einem axialen Ende des Ankers angeordnet sind, vorgesehen sind. Eine Bürste der rotierenden elektrischen Maschine ist angeordnet, um mit den Kommutatorsegmenten in einer axialen Richtung des Ankers in Kontakt zu stehen. An den Flächen der Kommutatorsegmente ist eine Mehrzahl an Rillen in zirkulären Reihen konzentrisch zu einer Ankerwelle unter annähernd gleichen Abständen in einer radialen Richtung ausgestaltet. Der Kontaktbereich des Kommutators und der Bürste ist verglichen mit jenem eines Ankers mit flachen Kommutatorflächen aufgrund der Rillen vergrößert. Da die Stromdichte auf der Kontaktfläche während der Erregung annähernd 50% und 60% beträgt, ist der Spannungsabfallverlust daher dementsprechend verringert. Die Leistungsabgabe ist als Folge erhöht.
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Die
JP H05-106 538 A zeigt als nächstliegender Stand der Technik einen Anlasser mit einem Gehäuse, einem Anker, einem Kommutator mit darauf gleitenden Bürsten und einem Bürstenhalter. In dem Anlasser sind eine Untersetzungsgetriebekammer und eine Motorkammer durch eine Trennwand getrennt. Eine Ankerwelle treibt einen Zirkulationslüfter an und der durch den Zirkulationslüfter erzeugte Zirkulationszug zirkuliert durch die mehreren Belüftungsöffnungen hin zu der Motorkammer und der Untersetzungsgetriebekammer. Daher wird die in der Motorkammer erwärmte heiße Luft in der Untersetzungsgetriebekammer gekühlt, um zu der Motorkammer zurück zu kehren und eine Ankerspule usw. zu kühlen. Folglich kann trotz der Verwendung eines luftdichten, vollständig geschlossenen Motortyps eine Motortemperatur durch eine Wärmekapazität der Untersetzungsgetriebekammer mit einer niedrigen Temperatur reduziert werden und eine Wärmeabstrahlung nach außen kann sowohl von der Motorkammer als auch von der Untersetzungsgetriebekammer erfolgen, was die Kühlleistung verbessert.
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Weiter zeigt die
JP 2001-136 710 A einen Kommutator, bei welchem mehrere Reihen von Nuten, die sich im Wesentlichen in der Umfangsrichtung erstrecken, in einem Bereich ausgebildet sind, bei welchem eine Bürste mit dem äußeren Umfang des Kommutators in Gleitkontakt kommt.
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Ferner offenbart die
JP H08-114 164 A einen Anlasser, bei welchem bei einem Endrahmen ein Teil für ein Bürsten-Erregungselement integral mit dem Endrahmen ausgebildet ist. Das Teil für das Bürsten-Erregungselement besitzt einen vertieften Teil. Das Bürsten-Erregungselement, welches vorgesehen ist, um eine mit einer Batterie elektrisch verbundene Bürste gegen den Gleichrichter eines Ankers zu drücken, ist in dem vertieften Teil angeordnet. Wenn das Bürsten-Erregungselement in dem Teil für das Bürsten-Erregungselement ernthalten ist, ist ein Ende des Bürsten-Erregungselements an dem Teil für das Bürsten-Erregungselement fixiert, wobei nach dem Zusammenbau des Bürsten-Erregungselements mit dem Teil für das Bürsten-Erregungselement ein Lösen dieser Bauteile durch eine zuverlässige und einfache Konstruktion verhindert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zu beseitigen.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen Anlasser oder eine rotierende elektrische Maschine zu schaffen, der bzw. die dafür ausgelegt ist, um axiale Vibrationen zu steuern oder diesen zu widerstehen, und zwar axialen Vibrationen einer Ankerwelle.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, die Folgendes aufweist: (a) ein Gehäuse mit einem Endrahmen; (b) einen Anker, der mit einer Ankerwelle ausgestattet ist, um ein Drehmoment zu erzeugen, wobei die Ankerwelle an einem Ende derselben durch den Endrahmen drehbar über ein Lager festgehalten wird; (c) einen Kommutator, der an dem Anker angeordnet ist, wobei der Kommutator eine zylinderförmige Kommutatoroberfläche aufweist, und zwar über der Ankerwelle auf einer Seite des Endes, welches durch den Endrahmen festgehalten wird; (d) Bürsten, die auf der Kommutatoroberfläche in elektrischem Kontakt mit derselben reiten, wobei die Bürsten auf der Kommutatoroberfläche während der Drehung des Kommutators gleiten; (e) eine Halterplatte bzw. Halterungsplatte, die an dem Gehäuse befestigt ist; (f) Bürstenhalter, von denen jeder eine der Bürsten festhält, wobei die Bürsten an der Halterplatte befestigt sind; (g) eine Vielzahl an Vorsprüngen, die sich an der Kommutatorfläche in einer Umfangsfläche der Kommutatorfläche erstrecken, auf welcher die Bürsten auf der Kommutatorfläche gleiten, wobei die Vorsprünge im wesentlichen in einer axialen Richtung der Kommutatoroberfläche angeordnet sind, senkrecht zu der Umfangsrichtung; (h) Drückmechanismen, von denen jeder so arbeitet, um eine Oberfläche von einer der Bürsten in Kontaktberührung mit den Vorsprüngen zu drücken, um elektrische Kontakte zwischen den Bürsten und der Kommutatoroberfläche herzustellen; (i) einen Anschlagmechanismus, der auf der Seite des Endes der Ankerwelle vorgesehen ist, die durch den Endrahmen festgehalten wird. Der Anschlagmechanismus arbeitet in solcher Weise, um den Anker gegen eine Bewegung anzuhalten, und zwar relativ zu dem Endrahmen in einer axialen Richtung des Ankers. Die Halterungsplatte weist Oberflächen auf, die in einer Dickenrichtung derselben einander gegenüberliegen und die sich senkrecht zu der Ankerwelle erstrecken. Die Halterplatte befindet sich an einer ihrer Flächen in Anlage mit einer Endwand des Endrahmens, die in der axialen Richtung des Ankers orientiert ist, und liegt einer von sich gegenüberliegenden Oberflächen der Bürsten in der axialen Richtung des Ankers gegenüber. Jeder der Bürstenhalter besitzt eine Halterungswand, die der anderen der sich gegenüberliegenden Flächen einer entsprechenden Bürste in der axialen Richtung des Ankers gegenüberliegt. Dabei ist die Halterungswand so gelegen, daß sie über einen Spalt einen Abstand zur Bürste aufrechterhält, wenn sich der Anker in einer Position befindet, die am weitesten von dem Endrahmen entfernt gelegen ist, und zwar innerhalb eines Bereiches, in welchem sich der Anker durch den Anschlagmechanismus bewegen kann, oder die Halterungswand ist so gelegen, daß sie über einen Spalt einen Abstand zur Bürste aufrechterhält, wenn sich der Anker in einer Position befindet, die am engsten oder dichtesten bei dem Endrahmen gelegen ist, innerhalb eines Bereiches, in welchem sich der Anker durch den Anschlagmechanismus bewegen kann, und wobei die Halterungsplatte so gelegen ist, dass sie einen Abstand gemäß eine zweiten Spalt zur Bürste aufrechterhält, wenn der Anker sich in einer Position befindet, die am weitesten entfernt von dem Endrahmen innerhalb des Bereiches gelegen ist.
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Jeder der Bürstenhalter besitzt eine Kammer, in welcher eine entsprechende eine der Bürsten festgehalten ist, und die durch eine erste Wand und eine zweite Wand definiert ist, welche der ersten Wand in der axialen Richtung des Ankers gegenüberliegt. Die erste Wand liegt einer der sich gegenüberliegenden Flächen der Bürste gegenüber, um dadurch einen Abstand über einen ersten Spalt von dieser zu behalten, wenn der Anker sich in einer Position befindet, die am weitesten von dem Endrahmen entfernt gelegen ist, und zwar innerhalb eines Bereiches, in welchem der Anker durch den Anschlagmechanismus eine Bewegung ausführen kann. Die zweite Wand liegt der anderen der gegenüberliegenden Flächen der Bürste gegenüber, um diese über einen zweiten Spalt in Abstand zu halten, wenn der Anker sich in einer Position befindet, die am dichtesten oder am engsten bei dem Endrahmen innerhalb des Bereiches liegt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Halterplatte eine äußere Peripherie, welche zwischen einem Joch und dem Endrahmen eingeklemmt ist und welche sich senkrecht zu einer Länge der Ankerwelle erstreckt, und jeder der Bürstenhalter ist dichter bei dem Endrahmen gelegen als die Halterplatte.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ende der Ankerwelle, welches durch das Lager festgehalten wird, im Durchmesser kleiner als ein Hauptabschnitt der Ankerwelle, um dadurch eine Schulter zwischen dem Ende und dem Hauptabschnitt auszubilden. Die Schulter dient als Bewegungsgrenze des Ankers zu dem Endrahmen hin. Das Ende des Ankers besitzt eine Spitze, die sich durch und nach außen von dem Endrahmen erstreckt. Die Spitze wird durch ein Anschlagteil festgehalten, so daß die Bewegung der Spitze innerhalb des Endrahmens begrenzt wird. Die Schulter und das Anschlagteil bilden den Anschlagmechanismus.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Lager, welches das Ende der Ankerwelle festhält, durch ein Kugellager gebildet sein, welches als ein Anschlagmechanismus dient. Das Kugellager enthält einen Innenring, der an einer Außenperipherie des Endes der Ankerwelle aufgepaßt ist, und enthält einen Außenring, der in einer Lager-Montagekammer eingepaßt ist, die in dem Endrahmen ausgebildet ist, um dadurch die axiale Bewegung des Ankers zu begrenzen.
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Die rotierende elektrische Maschine kann so konstruiert sein, um einen Brennkraftmotor zu starten.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Anlasser für eine Maschine mit einer rotierenden elektrischen Maschine nach dem ersten Aspekt geschaffen.
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Spezifischer ausgedrückt dienen die Vorsprünge dazu, eine dichte Passung der Kommutatorfläche zu der Oberfläche von jeder der Bürsten herzustellen, und zwar während des Gleitens der Bürsten auf der Kommutatorfläche, wodurch Vibrationsbewegungen der Ankerwelle in einer axialen Richtung derselben minimiert werden. Dies führt zu einer Reduzierung der Belastungslast, die auf das Lager wirkt, wodurch ein Bedarf nach einem Flansch an einem Ende des Lagers beseitigt wird und auch die Produktionskosten des Anlassers reduziert werden können.
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Der Angriff der Vorsprünge mit der Oberfläche von jeder der Bürsten führt zu einer Vergrößerung einer Fläche des physikalischen Kontaktes zwischen den Bürsten und der Kommutatoroberfläche, wodurch Stabilität der elektrischen Kontakte zwischen den Bürsten und der Kommutatoroberfläche sichergestellt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Anlasser ferner eine Drehzahluntersetzungseinrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um die Drehgeschwindigkeit der Ankerwelle zu reduzieren.
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Die Drehzahluntersetzungseinrichtung kann durch eine Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsvorrichtung implementiert sein, die ein Sonnenzahnrad enthält, welches an einem Ende der Ankerwelle ausgebildet ist, und zwar gegenüber dem Ende, welches durch das Lager festgehalten wird, und Planetenzahnräder umfaßt, die in Kämmeingriff mit dem Sonnenzahnrad placiert sind. Die Planetenzahnräder laufen um das Sonnenzahnrad herum und folgen der Drehung der Ankerwelle, während sich diese dreht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Anlasser ferner eine Ausgangswelle, die in Ausrichtung mit der Ankerwelle placiert ist, eine Kupplung, die an einen Außenumfang der Ausgangswelle über Spiral-Schiebekeile angefügt ist, und ein Kleinzahnrad, welches auf die Ausgangswelle aufgepaßt ist und welches in Kämmeingriff mit der Maschine gebracht wird, um das Drehmoment der Ausgangswelle auszugeben, welches zu dem Kleinzahnrad über die Kupplung übertragen wird, wenn ein Starten der Maschine erforderlich wird. Das Kleinzahnrad ist zusammenhängend oder einstückig mit der Kupplung ausgebildet. Die Planetenzahnrad-Drehzahluntersetzungsvorrichtung ist zwischen der Ausgangswelle und der Ankerwelle angeordnet, um die Drehgeschwindigkeit der Ankerwelle zu reduzieren und um die reduzierte Drehzahl auf die Ausgangswelle zu übertragen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Ende der Ankerwelle, welches in dem Lager festgehalten wird, im Durchmesser kleiner ausgebildet sein als ein Hauptabschnitt der Ankerwelle, auf welchem ein Ankerkern aufgepaßt ist, um eine Schulter zwischen dem Ende und dem Hauptabschnitt zu definieren. Die Schulter ist in Anlage mit einem Ende des Lagers placiert, um eine Belastungslast aufzunehmen, die auf den Anker wirkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Vorsprünge, die von der Kommutatorfläche abstehen oder sich von dieser aus erstrecken, Rippen mit einem im wesentlichen V-gestalteten Querschnitt sein.
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Gemäß einem nicht beanspruchten Aspekt der Erfindung wird eine rotierende elektrische Maschine geschaffen, die Folgendes aufweist: (a) einen Anker, der zur Erzeugung eines Drehmoments arbeitet; (b) einen Kommutator, der an dem Anker angeordnet ist, wobei der Kommutator eine Kommutatorfläche aufweist; (c) Bürsten, die auf der Kommutatorfläche in elektrischem Kontakt mit derselben reiten, wobei die Bürsten auf der Kommutatorfläche während der Drehung des Ankers gleiten; (d) eine Vielzahl an Vorsprüngen, die sich an der Kommutatorfläche in einer Umfangsrichtung der Kommutatorfläche erstrecken, in welcher die Bürsten auf der Kommutatorfläche gleiten, wobei die Vorsprünge im wesentlichen in einer Breitenrichtung der Kommutatorfläche senkrecht zu der Umfangsrichtung angeordnet sind; (e) Drückmechanismen, von denen jeder so arbeitet, um eine Fläche von einer der Bürsten in konstante Anlage mit den Vorsprüngen zu drücken, um elektrische Kontakte zwischen den Bürsten und der Kommutatoroberfläche herzustellen; und (f) einen flachen Bereich, der an wenigstens einem Endabschnitt der Kommutatorfläche ausgebildet ist, die einander in der Breitenrichtung gegenüberliegen. Der flache Bereich bleibt von den Vorsprüngen unbelegt. Die Ausbildung des flachen Bereiches oder der flachen Fläche vermeidet das Brechen von Rändern oder Kanten der Kommutatorfläche und erhöht die Einfachheit der Bearbeitung der Vorsprünge.
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Bevorzugt ist ein Bereich, in welchem die Vorsprünge in der Breitenrichtung der Kommutatorfläche angeordnet sind, kleiner als eine Weite oder Breite von jeder der Bürsten, die in der Breitenrichtung der Kommutatorfläche definiert ist.
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Die rotierende elektrische Maschine umfaßt ferner einen flachen Bereich, der an dem anderen der Endabschnitte der Kommutatorfläche ausgebildet ist. Der flache Bereich bleibt von den Vorsprüngen frei bzw. wird durch diese nicht belegt. Ein Bereich, in welchem die Vorsprünge angeordnet sind, liegt innerhalb eines Bereiches, in welchem die Bürsten auf der Kommutatoroberfläche gleiten, und zwar in der Breitenrichtung der Kommutatoroberfläche.
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Der Kommutator ist um einen Umfang einer Ankerwelle in der Form eines Zylinders angeordnet, dessen Umfangsfläche als Kommutatoroberfläche dient.
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Die Endabschnitte der Kommutatorfläche liegen einander in einer axialen Richtung des Kommutators gegenüber. Der andere der Endabschnitte der Kommutatoroberfläche besitzt eine Verbindung zwischen dem Kommutator und einer Ankerwicklung.
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Die Kommutatoroberfläche erweitert sich in einer Radiusrichtung einer Ankerwelle des Kommutators.
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Die Endabschnitte der Kommutatoroberfläche liegen einander in der Radiusrichtung der Ankerwelle des Kommutators gegenüber.
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Jede der Bürsten besitzt eine Biegefestigkeit von 16 MPa oder höher, bestimmt auf der Grundlage einer Biegefestigkeit eines Testteiles, berechnet entsprechend einer Gleichung, die lautet 8 × P × L/(2 × A × B2), worin L ein Abstand (cm) zwischen Abstützungen bedeutet, auf die das Testteil placiert wird, A eine Weite (cm) des Testteiles bedeutet, B eine Dicke (cm) des Testteiles angibt und wobei P eine maximale Last (N) bedeutet, wenn das Teststück bricht.
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Jede der Bürsten kann aus einem Stapel von Schichten gebildet sein. In diesem Fall beträgt die Biegefestigkeit der Bürste einen Mittelwert der Biegefestigkeiten der Schichten.
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Die rotierende elektrische Maschine kann so ausgelegt werden, um eine Brennkraftmaschine zu starten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung kann vollständiger anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, wobei jedoch darauf hingewiesen sei, daß diese Ausführungsformen nicht eine Einschränkung der Erfindung bedeuten, sondern diese lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses gewählt wurden.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Teil-Schnittansicht, die einen Anlasser gemäß der nicht beanspruchten ersten Ausführungsform der Erfindung wiedergibt;
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2(a) eine Teil-Schnittansicht, die den Angriff einer Bürste an eine Kommutator-oberfläche in dem Anlasser von 1 darstellt;
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2(b) eine Teil-Schnittansicht, die eine Verschiebung einer Kommutatoroberfläche relativ zu einer Bürste aufgrund einer Vibrationsbewegung einer Ankerwelle in dem Anlasser von 1 zeigt;
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3 eine Ansicht, welche Komponenten des Druckes wiedergibt, der auf jede der Rippen wirkt, die an einer Kommutatorfläche in dem Anlasser von 1 ausgebildet sind;
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4 eine Teil-Schnittansicht, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer zweiten nicht beanspruchten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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5 eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche den Angriff einer Bürste an einer Kommutatorfläche bei der rotierenden elektrischen Maschine von 4 wiedergibt;
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6 eine Teil-Schnittansicht, welche eine rotierende elektrische Maschine gemäß der dritten nicht beanspruchten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die den Angriff einer Bürste an einer Kommutatorfläche in der rotierenden elektrischen Maschine von 6 veranschaulicht;
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8 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die den Angriff einer Bürste an einer Kommutatorfläche in einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vierten nicht beanspruchten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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9 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die den Angriff einer Bürste an einer Kommutatorfläche in einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß der fünften nicht beanspruchten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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10 eine Ansicht, welche eine Biegefestigkeits-Testmaschine darstellt;
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11 eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Biegefestigkeit einer Bürste und den mechanischen Vibrationen, die auf die Bürste aufgebracht werden, zeigt;
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12 eine Teilansicht, die den Angriff einer Kommutatorfläche mit einer Bürste bei einem herkömmlichen Motor darstellt;
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13 eine longitudinale Schnittansicht, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß der anspruchsgemäßen sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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14 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine innere Struktur der rotierenden elektrischen Maschine von 13 veranschaulicht;
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15 eine Längsschnittansicht, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß der anspruchsgemäßen siebenten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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16 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die eine innere Konstruktion der rotierenden elektrischen Maschine von 15 veranschaulicht, wenn ein Kommutator sich in einer äußersten linken Position befindet;
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17 eine teilweise vergrößerte Schnittdarstellung, die eine innere Konstruktion der rotierenden elektrischen Maschine von 15 zeigt, wenn sich ein Kommutator in einer äußersten rechten Position befindet;
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18 eine longitudinale Schnittansicht, die eine rotierende elektrische Maschine gemäß der anspruchsgemäßen achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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19 eine Teil-Schnittansicht, die eine innere Konstruktion eines herkömmlichen Anlassers zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in mehreren Ansichten bezeichnen, ist insbesondere in 1 ein Kraftfahrzeugmaschinen-Anlasser 1 gemäß der ersten nicht beanspruchten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
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Der Anlasser 1 besteht im wesentlichen aus einer rotierenden elektrischen Maschine, die als Elektromotor 2 ausgelegt ist, einer Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3, einer Ausgangswelle 4, einer Kupplung 5, einem Kleinzahnrad 6 und einem Solenoid-Schalter 8. Das Kleinzahnrad 6 ist zusammenhängend oder einstückig mit der Kupplung 5 ausgebildet und auf die Ausgangswelle 4 aufgepaßt. Die Ausgangswelle 4 ist über die Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 mit dem Motor 2 gekoppelt. Bei einer Erregung arbeitet der Solenoid-Schalter 8, um die Kupplung 5 und das Kleinzahnrad 6 von dem Motor 2 wegzubewegen (d. h. gemäß der Darstellung in den Zeichnungen nach links hin), und zwar vermittels eines Schiebehebels 7, wobei auch Hauptkontakte (nicht gezeigt) geschlossen werden, welche die Motor-Stromversorgungsschaltung, die als Hauptschaltung bezeichnet wird, anschließen, um den Motor 2 zu erregen. Bei einer Erregung arbeitet der Motor 2, um ein Drehmoment zu erzeugen, welches seinerseits auf die Ausgangswelle 4 über die Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 übertragen wird.
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Der Motor 2 besteht aus einem typischen Gleichstrommotor, der einen Anker 11 und ein Feldsystem aus einem Joch 9 und Permanentmagneten 10 enthält, die um den Innenumfang des Joches 9 herum angeordnet sind. Der Anker 11 ist drehbar innerhalb von dem Feldsystem angeordnet und arbeitet in solcher Weise, um ein Drehmoment zu erzeugen, wenn dieser einer elektromagnetischen Kraft unterworfen wird, wie diese durch das Feldsystem entwickelt wird. Die Permanentmagnete 10 können durch Feldwicklungen ersetzt sein.
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Die Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 ist durch einen typischen epizyklischen Untersetzungsgetriebezug gebildet (auch als eine Planetengetriebe-Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung bezeichnet) und besteht aus einem Sonnenzahnrad 3a, einem inneren Zahnrad 3b und Planetenzahnrädern 3c. Das Sonnenzahnrad 3a ist an dem Ende einer Ankerwelle 12 des Motors 2 ausgebildet. Das innere Zahnrad 3b wird in seiner Geschwindigkeit oder Drehzahl durch einen Drehmoment-Begrenzer begrenzt, was noch später beschrieben werden soll. Die Planetenzahnräder 3c werden in Kämmeingriff mit den Zahnrädern 3a und 3b gebracht.
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Der Drehmoment-Begrenzer besitzt eine Drehscheibe 13, die durch Reibung festgehalten wird. Die Drehscheibe 13 ist mit dem inneren Zahnrad 3b gekoppelt. Im Betrieb bewirkt die Zugabe eines übermäßigen Drehmoments auf das interne Zahnrad 3b, welches größer ist als das Haltedrehmoment desselben, daß die Drehscheibe 13 des Drehmoment-Begrenzers gegen die Reibung schlüpft, wodurch das innere Zahnrad 3b die Möglichkeit erhält, sich zu drehen, um das übermäßige Drehmoment zu absorbieren.
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Die Ausgangswelle 4 ist koaxial in Ausrichtung zu der Ankerwelle 12 angeordnet und ist an einem Ende desselben mit der Ankerwelle 12 über eine Ausgangswelle 3d der Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 verbunden und an dem anderen Ende mit dem Frontgehäuse 15, und zwar über ein Lager 14, um sich zu drehen.
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Die Kupplung 5 besteht aus einer Einwegkupplung (auch als Überholkupplung bezeichnet) und befindet sich in Eingriff mit einem spiralförmigen Schiebekeil 4a, der an der Ausgangswelle 4 ausgebildet ist, um sich entlang der Ausgangswelle 4 zu bewegen. Wenn es erforderlich wird, die Maschine zu starten, arbeitet die Kupplung 5, um das Drehmoment der Ausgangswelle 4 auf das Kleinzahnrad 6 zu übertragen. Wenn das Kleinzahnrad 6 durch die Maschine gedreht wird, so daß die Drehgeschwindigkeit des Kleinzahnrades 6 diejenige der Ausgangswelle 4 überschreitet, arbeitet die Kupplung 5 in solcher Weise, daß sie die Übertragung des Drehmoments von dem Kleinzahnrad 6 auf die Ausgangswelle 4 blockiert.
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Das Kleinzahnrad 6 ist einstückig oder zusammenhängend mit der Kupplung 5 konstruiert. Wenn es erforderlich wird, die Maschine zu starten, wird das Kleinzahnrad 6 von dem Motor 2 zusammen mit der Ausgangswelle 4 wegbewegt und gelangt in Kämmeingriff mit einem Ringzahnrad (nicht gezeigt), welches an die Maschine angeschlossen ist, und überträgt dann das Drehmoment von der Kupplung 5 auf das Ringzahnrad, um die Maschine anzukurbeln.
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Der Solenoidschalter 8 enthält eine Erregerwicklung (nicht gezeigt), die durch Energie erregt wird, welche von einer Speicherbatterie aus zugeführt wird, die in dem Fahrzeug installiert ist, und zwar nach dem Schließen eines Starterschalters (nicht gezeigt) vermittels eines Fahrzeug-Operators, wobei ein Tauchkolben (nicht gezeigt) innerhalb der Erregerwicklung bewegbar ist. Wenn die Erregerwicklung durch Schließen des Starterschalters erregt wird, erzeugt sie eine magnetische Anziehungskraft, um den Tauchkolben anzuziehen, um die Hauptkontakte der Hauptschaltung des Motors 2 zu schließen. Wenn alternativ die Erregerwicklung entregt wird, verschwindet die magnetische Anziehung, so daß der Tauchkolben rückwärts durch eine Rückholfeder (nicht gezeigt) bewegt wird, um die Hauptkontakte zu öffnen.
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Der Schiebehebel 7 wird durch einen Hebelhalter 16 festgehalten, der schwenkfähig ist, um die longitudinale Bewegung des Tauchkolbens auf die Kupplung 5 zu übertragen (d. h. die laterale Bewegung, wenn man wie in 1 blickt). Spezifischer ausgedrückt umfaßt der Schiebehebel 7 eine Abstützwelle 7a, die durch den Schiebehalter 16 festgehalten wird und drehbar ist. Der Schiebehebel 7 umfaßt auch Enden 7b und 7c, die der Abstützwelle 7a gegenüberliegen. Das Ende 7b ist mit dem Tauchkolben des Solenoidschalters 8 gekoppelt. Das Ende 7c ist mit der Kupplung 5 gekoppelt, um die Bewegung des Tauchkolbens zu der Kupplung 5 zu übertragen. Wenn im Betrieb der Tauchkolben nach rechts bewegt wird, wenn man wie in den Zeichnungen blickt, wird durch die magnetische Anziehung, die durch den Solenoidschalter 8 erzeugt wird, das Ende 7b des Schiebehebels 7 veranlaßt, durch den Tauchkolben angezogen zu werden, wodurch das Ende 7c um die Abstützwelle 7a herum schwingt, um die Kupplung 5 von dem Motor 2 wegzustoßen.
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Es wird nun das Konstruktionsmerkmal des Anlassers 1 im Folgenden beschrieben.
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Die Ankerwelle 12 des Motors 2 besitzt Enden 12a und 12b. Das Ende 12a wird drehbar durch ein Lager 18 festgehalten, welches in einer Lagermontagevorrichtung 17a eines Endrahmens 17 eingepaßt ist. Das Ende 12b wird durch ein Lager 19 drehbar relativ zur Ausgangswelle 3b der Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 gehalten. Die Ankerwelle 12 besteht aus einem Hauptkörper 12c, auf welchem ein Ankerkern 20 über Riffelungen aufgepaßt ist. Der Hauptkörper 12c ist im Durchmesser größer als die Endabschnitte 12a und 12b, um Schultern 12d und die Enden 12a und 12b jeweils zu bilden.
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Die Lager 18 und 19, welche die Enden 12a und 12b der Ankerwelle 12 in Lage halten, sind jeweils durch ein hohles zylinderförmiges ölfreies Lager implementiert, welches beispielsweise aus einer porösen metallenen Hülse gebildet ist, die Schmieröl enthält.
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Das Lager 18, welches das Ende 12a der Ankerwelle 12 in Lage hält, ist vermittels eines Preßsitzes an einer inneren Umfangswand der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a in Anlage mit einem Ende derselben angebracht (d. h. einem rechten Ende in der Zeichnung), und zwar mit der Endwand des Endrahmens 17. Das andere Ende des Lagers 18 erstreckt sich von der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a nach außen hin, und zwar in einer axialen Richtung der Ankerwelle 12. Das Lager 19, welches das Ende 12b der Ankerwelle 12 in Lage hält, ist gemäß einem Preßsitz innerhalb einer zylinderförmigen Kammer aufgenommen, die in der äußeren Welle 3d der Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 ausgebildet ist, und besitzt ein Ende (d. h. ein linkes Ende, wenn man wie in 1 blickt), welches in einem gegebenen Intervall weg von der Endwand der zylinderförmigen Kammer gelegen ist.
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Die Enden 12a und 12b der Ankerwelle 12 werden durch die Lager 18 und 19 in Lage gehalten und sind in der axialen Richtung der Ankerwelle 12 bewegbar. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine rechte eine Schulter der Schultern 12d der Ankerwelle 12 in Anlage mit dem Ende des Lagers 18 placiert, während die andere Schulter 12d in einem gegebenen Intervall von der Wand der äußeren Welle 3b der Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 abliegend placiert ist. Dies ermöglicht es der Ankerwelle 12, sich in der axialen Richtung um eine Strecke zwischen der Schulter 12d und der Wand der Ausgangswelle 3d zu bewegen. Eine Rückwärtsbewegung (d. h. eine Bewegung nach rechts hin, wenn man wie in 1 blickt) der Ankerwelle 12 wird durch die Anlage der Schulter 12d mit der Endfläche des Lagers 18 gestoppt, während eine vorwärts verlaufende Bewegung der Ankerwelle 12 durch Anstoßen der Schulter 12d an die Ausgangswelle 3d der Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 gestoppt wird.
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Der Motor 2 enthält einen zylinderförmige Kommutator 22, der aus Kommutatorsegmenten gebildet ist, wie dies klar in den 2(a) und 2(b) gezeigt ist, die durch einen Isolator 21 in Lage gehalten sind. Jedes der Kommutatorsegmente ist mechanisch und elektrisch mit einer der Ankerwicklungen 23 verbunden, die um den Ankerkern 20 gewickelt sind.
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Der Kommutator 22 ist an einer äußeren Umfangsfläche desselben mit einer Vielzahl von geriffelten Vorsprüngen oder V-gestalteten Rippen 24 ausgebildet, die sich parallel über den gesamten Umfang des Kommutators 22 in einer Drehrichtung des Kommutators 22 erstrecken. Die Rippen 24 sind in einer Breitenrichtung angeordnet (d. h. einer horizontalen Richtung, wenn man wie in den 2(a) und 2(b) blickt), und zwar von der Kommutatorfläche.
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Die Kohlenstoffbürsten 25 reiten auf der Oberfläche des Kommutators 22. Jede der Kohlenstoffbürsten 25 ist in einer Bodenwand mit geriffelten Vorsprüngen ausgestattet, die mit den Rippen 24 des Kommutators 22 unter Druck in Kämmeingriff gelangen, wie dieser durch die Bürstenfeder 26 erzeugt wird. Jede der Bürsten 25 wird durch einen Bürstenhalter 27 in Lage gehalten und wird durch die Bürstenfeder 26 in konstante Anlage mit der Oberfläche des Kommutators 22 gedrückt. Die Bürstenfedern 26 sind jeweils beispielsweise durch eine Spiralfeder implementiert. Eine Kombination aus jeder der Vorrichtungen gemäß den Bürstenhaltern 27 und jeder der Bürstenfedern 26 kann eine bekannte Konstruktion aufweisen, und eine Erläuterung derselben in Einzelheiten wird daher hier weggelassen. Die Vorsprünge können an den Bodenwänden der Bürsten 25 durch Drehen des Kommutators 22 in Kontakt mit den Rippen 24 ausgebildet sein, wobei die Bodenwände der Bürsten 25 Ausnehmungen oder Gräben in den Bodenwänden ausheben.
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Im Betrieb des Anlassers 1, wenn der Starterschalter geschlossen wird, um die Erregerwicklung des Solenoidschalters 8 zu erregen, wird der Tauchkolben veranlaßt, durch magnetische Anziehung nach rechts bewegt zu werden, wenn man wie in 1 blickt, um den Schiebehebel 7 zu schwingen, wodurch die Bewegung des Tauchkolbens auf die Kupplung 5 übertragen wird. Dies veranlaßt die Kupplung 5, von dem Motor 2 entlang der Ausgangswelle 4 zusammen mit dem Kleinzahnrad 6 bewegt zu werden, bis die Endfläche des Kleinzahnrades 6 gegen die Endfläche des Ringzahnrades der Maschine schlägt.
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Danach wird der Tauchkolben weiter angezogen und schließt die Hauptkontakte der Hauptschaltung des Motors 2. Der Motor 2 wird mit Energie von der Batterie her versorgt, so daß der Anker 11 einer elektromagnetischen Kraft unterworfen wird, die durch das Feldsystem erzeugt wird, und ein Drehmoment erzeugt. Das Drehmoment nimmt in seiner Größe durch die Drehzahl-Untersetzungsvorrichtung 3 zu und wird auf die Ausgangswelle 4 und auf das Kleinzahnrad 6 über die Kupplung 5 übertragen. Wenn das Kleinzahnrad 6 eine Winkelposition erreicht hat, bei der das Kleinzahnrad 6 in Eingriff mit dem Ringzahnrad gelangen kann, wird das Kleinzahnrad 6 in Eingriff mit dem Ringzahnrad gedrückt. Nach der Vervollständigung des Eingriffes des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad wird das Drehmoment von dem Kleinzahnrad 6 auf das Ringzahnrad übertragen, um die Maschine anzukurbeln.
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Wenn nach dem Starten der Maschine der Startschalter geöffnet wird, wird die Erregerwicklung des Solenoidschalters 8 entregt, so daß die magnetische Anziehung verschwindet und der Tauchkolben durch die Rückholfeder zurückgeführt wird (in 1 nach links hin). Dies bewirkt, daß die Hauptkontakte des Motors 2 geöffnet werden, um die Zufuhr der Energie zu dem Motor 2 anzuhalten. Der Motor 2 stoppt dann die Drehung des Ankers 11. Die Rückholbewegung des Tauchkolbens veranlaßt auch die Kupplung 5, zurückgezogen zu werden, und zwar durch den Schiebehebel 7, um das Kleinzahnrad 6 außer Eingriff von dem Ringzahnrad zu bringen. Das Kleinzahnrad 6 bewegt sich zu dem Motor 2 entlang der Ausgangswelle 4 zusammen mit der Kupplung 5 hin.
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Das Merkmal der Konstruktion des Stators 1 wird nun im Folgenden beschrieben.
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Während der Drehung des Kommutators 22 befindet sich jede der Bürsten 25 in Angriff oder Anlage mit den geriffelten Vorsprüngen desselben mit den V-gestalteten Nuten, von denen jede zwischen benachbarten zwei der Rippen 24 des Kommutators 22 vorgesehen ist oder definiert ist, wodurch Vibrationen des Ankers 11 in der axialen Richtung desselben minimiert werden. Spezifischer ausgedrückt, wenn der Anker 11 von einer korrekten Position aus, wie dies in 2(a) veranschaulicht ist, um eine Strecke Δx in der axialen Richtung verschoben wird, wie dies in 2(b) veranschaulicht ist, ergibt sich eine Verschiebung des Kommutators 22 von den Bürsten 25, so daß die geriffelten Vorsprünge der Bürsten 25 etwas von den Rippen 24 angehoben werden. Die Last Fs, die durch die Bürstenfeder 26 erzeugt wird, wirkt auf eine schräge Fläche von jeder der Rippen 24, wie dies in 3 veranschaulicht ist, um eine Komponente Fa zu erzeugen, welche die geneigte Fläche in der axialen Richtung des Kommutators 22 drückt. Die Lastkomponente Fa arbeitet in solcher Weise, um den Anker 11 in die Anfangsposition zurückzuführen, um die axialen Vibrationen des Ankers 11 zu reduzieren. Fb gibt eine Komponente der Last Fs an, die senkrecht zu der geneigten Fläche der Rippen (ridges) 24 orientiert ist.
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Eine Belastungslast, die auf den Anker 11 wirkt und die sich aus Pulsationen des Drehmoments ergibt, wenn die Maschine angekurbelt wird, nimmt ab, was zu einer Abnahme im Druck führt, der auf die Schulter 12d der Ankerwelle 12 und der Endfläche des Lagers 18 ausgeübt wird. Dies beseitigt den Bedarf nach einem Flansch an dem Ende des Lagers 18 und ermöglicht es dem Lager 18, durch ein einfaches ölfreies Lager implementiert zu werden, wie beispielsweise ein ölimprägniertes Lager, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten des Anlassers 1 führt. Der Bedarf wird auch beseitigt, eine Kontaktfläche zu vergrößern, und zwar zwischen der Schulter 12d der Ankerwelle 12 und dem Ende des Lagers 18, um den darauf wirkenden Druck zu reduzieren, wodurch der Freiheitsgrad für die Auswahl der Außendurchmesser der Ankerwelle 12 und des Endes 12a vergrößert wird.
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Die Reduzierung des Drucks, der auf die Kontaktfläche zwischen der Schulter 12d der Ankerwelle 12 und dem Ende des Lagers 18 ausgeübt wird, dient dazu, ein Festfressen oder einen Verschleiß dazwischen zu vermeiden, und zwar ohne dabei getrennte Teile, wie beispielsweise Beilegscheiben, verwenden zu müssen.
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Die Ausbildung der Rippen 24 an der Oberfläche des Kommutators 22 führt zu einer Erhöhung der Kontaktfläche zwischen dem Kommutator 22 und den Bürsten 25. Der Eingriff oder Angriff der Rippen 24 mit den Nuten zwischen den geriffelten Vorsprüngen an den Bürsten 25 stellt die Stabilität der elektrischen Kontakte zwischen dem Kommutator 22 und den Bürsten 25 sicher.
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4 zeigt den Anker 11 gemäß einer nicht beanspruchten zweiten Ausführungsform der Erfindung, der in dem Anlasser 1 installiert ist, welcher in 1 veranschaulicht ist.
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Der Anker 11 besteht, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, aus einer Ankerwelle 12, einem Ankerkern 20, der auf die Ankerwelle 12 über Riffelungen aufgepaßt ist, aus Ankerwicklungen 23, die um den Ankerkern 20 gewickelt sind, und dem Kommutator 22, der an einem Ende der Ankerwelle 12 installiert ist.
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Der Kommutator 22 ist aus Kommutatorsegmenten 50 gebildet, die durch einen Isolator 21 in Lage gehalten werden und die umfangsmäßig an der Ankerwelle 12 in Form eines hohlen Zylinders angeordnet sind.
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Jedes der Kommutatorsegmente 50 umfaßt einen Anheber oder Steiger (riser) 51, der mechanisch und elektrisch an eine der Ankerwicklungen 23 angefügt ist. Der Kommutator 22 besitzt ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform V-gestaltete Rippen 24 bzw. rippenförmige Form am Außenumfang bzw. der Außenumfangsfläche desselben. Die Rippen 24 können durch Bearbeiten von V-gestalteten Nuten ausgebildet werden, die sich parallel über den gesamten Umfang des Kommutators 22 in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Kommutators 22 erstrecken.
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Die Kohlenstoffbürsten 25 reiten ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform auf der Oberfläche des Kommutators 22. Jede der Kohlenstoffbürsten 25 besitzt in ihrer Bodenwand riffelförmige Vorsprünge, die mit Rippen 24 des Kommutators 22 unter Druck in Kämmeingriff gelangen, der durch eine Bürstenfeder (nicht gezeigt) erzeugt wird. Jede der Bürsten 25 wird durch einen Bürstenhalter (nicht gezeigt) in Lage gehalten und wird durch die Bürstenfeder in konstante Anlage mit der Oberfläche des Kommutators 22 gedrückt. Eine Kombination aus jeder Einrichtung gemäß dem Bürstenhalter und der Bürstenfeder ist identisch mit der Konstruktion, wie sie anhand der ersten Ausführungsform erläutert wurde.
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Der Kommutator 22 umfaßt gemäß der Darstellung in 5 im wesentlichen V-gestaltete Nuten 24a, die an der Außenumfangsfläche desselben ausgebildet sind. Die Nuten 24a erstrecken sich parallel zueinander, und zwar in einer Umfangsrichtung des Kommutators 22, in welchen die Bürsten 8 auf dem Kommutator 22 gleiten, und sind in gleich großen Intervallen voneinander beabstandet, und zwar in einer Breitenrichtung des Kommutators 22 (d. h. der axialen Richtung der Ankerwelle 12), um die Rippen 24 festzulegen.
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Die Umfangsfläche des Kommutators 22, welche die Hebevorrichtungen 51 enthält, die aus ringförmigen flachen und glatten Flächenbereichen 29 und einem ringförmigen zentralen Bereich gebildet sind, der sich zwischen den flachen Flächenbereichen 29 erstreckt, ist durch die Rippen 24 belegt. Die Nuten 24a sind tiefer als die flachen Flächenbereiche 29. Mit anderen Worten liegt der obere Teil von jeder der Rippen 24 fluchtend mit den flachen Flächenbereichen 29.
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Der Bereich a1 in der Breitenrichtung des Kommutators 22, in welchem die Rippen oder Erhebungen 24 ausgebildet sind, ist kleiner als die Weite A1 von jeder der Bürsten 25, wenn man in der Breitenrichtung des Kommutators 22 blickt, und liegt innerhalb eines Bereiches der Fläche des Kommutators 22, auf welchem die Bürsten 25 gleiten. Demzufolge gleiten die Endabschnitte des Bodens von jeder der Bürsten 25, die in der Breitenrichtung des Kommutators 22 gegenüberliegend angeordnet sind, auf den flachen Flächenbereichen 29 des Kommutators 22.
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Wie oben beschrieben ist, besitzt die Umfangsfläche des Kommutators
22 flache Flächenbereiche
29, auf denen Vorsprünge oder Nuten ausgebildet sind.
12 zeigt die Nuten
120, die in der Umfangsfläche eines Kommutators
110 ausgebildet sind, um die Stabilität des elektrischen Kontaktes zwischen einer Bürste
100 und dem Kommutator
110 sicherzustellen, um die Qualität eines Elektromotors zu erhöhen. Eine solche Konstruktion ist in der
JP S62-118 732 A offenbart. Die Nuten
120 belegen die gesamte Breite des Kommutators
110, d. h. sie liegen von dem Ende zu dem Ende der Umfangsfläche des Kommutators
110 hin, was zu einer Erhebung oder Rippe führen kann, wie durch X angezeigt ist, die an dem Ende des Kommutators
110 ausgebildet ist. Die Rippe oder Erhebung X ist dünn und in der Festigkeit geringer ausgebildet. In ähnlicher Weise kann auch eine Erhebung oder Rippe, wie bei Y angezeigt ist, an einem Ende der Bürste
100 ausgebildet sein. In einem Fall, bei dem ein solcher Motortyp in einem Anlasser zum Starten von Brennkraftmaschinen verwendet wird, können die Bürste
100 und der Kommutator
110 starken Vibrationen unterliegen, die durch die Maschine entstehen, und dadurch reißen Der Kommutator
22 des Anlassers
1 dieser Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, besitzt die flachen Flächenbereiche
29, die an den Enden der Umfangsflächen derselben ausgebildet sind, auf denen die Bürsten
25 teilweise gleiten, wodurch das Brechen der Ränder oder Kanten des Kommutators
22 und der Bürsten
25 vermieden werden. Die Ausbildung der flachen Bereiche
29 vereinfacht die Bearbeitung der Nuten
24a, ohne daß dabei Aufmerksamkeit den Enden des Kommutators
22 geschenkt werden muß.
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6 zeigt eine Teil-Schnittansicht, welche den Anker 11 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt, der in dem Anlasser 1 installiert werden kann, wie in 1 veranschaulicht ist.
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Der Anker 11 besitzt einen Kommutator 22, der sich senkrecht zur Achse der Ankerwelle 12 erstreckt. Spezifischer ausgedrückt erstreckt sich ein Abschnitt von jeder der Ankerwicklungen 23 nach außen hin, und zwar von einem der Schlitze 20a des Ankerkernes 20, und ist parallel zu einer Endfläche des Ankerkernes 20 angeordnet, um eines der Kommutatorsegmente 50 zu bilden.
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Die Ankerwicklungen 23 enthalten viele Kombinationen von unteren Wicklungsschichten 140 und oberen Wicklungsschichten 141 als auch Schlitze 20a. Jede der unteren Wicklungsschichten 140 besitzt einen geradlinigen Abschnitt 140a. In ähnlicher Weise besitzt jede der oberen Wicklungsschichten 141 einen geraden Abschnitt 141a. Jeder der geraden Abschnitte 140a ist in Überlappung mit einem der geradlinigen Abschnitte 141a innerhalb der Schlitze 20a eingelegt. Ein Ende von jeder der unteren Wicklungsschichten 140 erstreckt sich von einem der Schlitze 20a nach außen hin und ist mit einem Ende von einer der oberen Wicklungsschichten 141 verbunden, welches sich außerhalb von dem anderen der Schlitze 20a erstreckt. Eine solche Verbindung wird realisiert, nachdem die oberen und die unteren Wicklungsschichten 141 und 140 in die Schlitze 20a eingeführt worden sind und innerhalb des Ankerkernes 20 angeordnet worden sind.
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Jede der oberen Wicklungsschichten 141 umfaßt ein Wicklungsende 141b, welches sich von dem geradlinigen Abschnitt 141a aus fortsetzt, der in dem Schlitz 20a angeordnet ist. Das Wicklungsende 141b erstreckt sich außerhalb des Schlitzes 20a parallel zu der Endwand des Ankerkernes 20 und dient als eines der Kommutatorsegmente 50. Die Kommutatorsegmente 50 sind umfangsmäßig von der Endwand des Ankerkernes 20 angeordnet, um den Kommutator 22 zu bilden. Der Kommutator 22 besitzt eine Hauptfläche (d. h. die nach rechts weisende Kommutatorfläche, wenn man wie in 6 blickt), auf welcher die Kohlenstoffbürsten 25 reiten. Jede der Bürsten 25 wird durch einen Bürstenhalter (nicht gezeigt) festgehalten und wird durch eine Bürstenfeder (nicht gezeigt) in konstante Anlage mit der Kommutatorfläche gedrückt. Eine Kombination aus jedem Bürstenhalter und jeder Bürstenfeder kann eine bekannte Konstruktion aufweisen, so daß eine Erläuterung derselben in Einzelheiten hier weggelassen wird.
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Die Erhebungen oder Rippen 24 sind gemäß der Darstellung in 7 durch Nuten 24a definiert, die in der Kommutatorfläche in Form von geschlossenen Schleifen ausgebildet sind. Die Nuten 24a erstrecken sich koaxial zu der Achse der Ankerwelle 12 in gleichen Intervallen voneinander beabstandet. Die Kommutatorfläche ist ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform aus ringförmigen flachen und glatten Flächenbereichen 29 und einem ringförmigen Bereich gebildet, der sich zwischen den flachen Flächenbereichen 29 erstreckt und durch die Rippen oder Erhebungen 24 belegt ist. Das obere Ende von jeder der Rippen oder Erhebungen 24 schließt fluchtend mit den flachen Flächenbereichen 29 ab.
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Der Bereich a2 in der Radiusrichtung der Kommutatorfläche, innerhalb welchem die Nuten 24a ausgebildet sind, ist kleiner als die Weite A2 von jeder der Bürsten 25, wenn man in der Radiusrichtung des Kommutators 22 blickt, und liegt innerhalb eines Bereiches der Kommutatorfläche, auf welchem die Bürsten 25 gleiten. Demzufolge gleiten die Endabschnitte des Bodens von jeder der Bürsten 25, die in Radiusrichtung des Kommutators 22 einander gegenüberliegen, auf den flachen Flächenbereichen 29 des Kommutators 22.
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Der Kommutator 22 des Anlassers 1 dieser Ausführungsform besitzt ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform flache Flächenbereiche 29, die an dem Außenumfang und an dem Zentrum der Kommutatoroberfläche ausgebildet sind, auf welcher die Bürsten 25 teilweise gleiten, wodurch eine Rißbildung des äußeren Umfangsrandes des Kommutators 22 und der außenseitigen und innenseitigen Ränder oder Kanten der Böden der Bürsten 25 vermieden wird, die sich aufgrund von Vibrationen ergeben können, die von der Maschine her übertragen werden.
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Die Kommutatorsegmente 50 können alternativ durch ein spezielles Material ausgebildet sein, welches von dem Wicklungsende 141b der Ankerwicklungen 23 getrennt ist.
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8 zeigt den Anker 11 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, die eine abgewandelte Ausführungsform der einen Ausführungsform gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, wie in den 4 und 5 veranschaulicht ist.
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Der Kommutator 22 besitzt V-gestaltete Rippen oder Erhebungen 24, die im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform von den flachen Flächenbereichen 29 der Kommutatoroberfläche in der Radiusrichtung des Kommutators 22 vorragen.
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Der Bereich a1 in der Breitenrichtung des Kommutators 22, innerhalb welchem die Rippen oder Erhebungen 24 ausgebildet sind, ist ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform kleiner als die Weite oder Breite A1 von jeder der Bürsten 25, wenn man in der Breitenrichtung des Kommutators 22 blickt, und liegt innerhalb eines Bereiches der Fläche des Kommutators 22, auf welchem die Bürsten 25 gleiten. Demzufolge gleiten die Endabschnitte des Bodens von jeder der Bürsten 25, die in der Breitenrichtung des Kommutators gegenüberliegen, auf den flachen Flächenbereichen 29 des Kommutators 22.
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Andere Anordnungen sind identisch mit denjenigen der zweiten Ausführungsform, und eine detaillierte Erläuterung derselben wird daher hier weggelassen.
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9 zeigt den Anker 11 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung, der eine abgewandelte Ausführungsform der dritten Ausführungsform darstellt, wie in den 6 und 7 veranschaulicht ist.
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Der Kommutator 22 besitzt V-gestaltete Rippen oder Erhebungen 24, die im Gegensatz zu der dritten Ausführungsform von den flachen Flächenbereichen 29 der Kommutatoroberfläche in der axialen Richtung der Ankerwelle 12 vorragen.
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Der Bereich a2 in der Radiusrichtung der Kommutatorfläche, innerhalb welchem die Rippen oder Erhebungen 24 ausgebildet sind, ist ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform kleiner als die Weite oder Breite A2 von jeder der Bürsten 25, wenn man in der Radiusrichtung des Kommutators 22 blickt, und liegt innerhalb eines Bereiches der Kommutatoroberfläche, in welchem die Bürsten 25 gleiten. Demzufolge gleiten die Endabschnitte des Bodens von jeder der Bürsten 25, die in der Radiusrichtung des Kommutators 22 einander gegenüberliegen, auf den Flächenbereichen 29 des Kommutators 22.
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Andere Anordnungen sind identisch mit denjenigen der dritten Ausführungsform, und eine detaillierte Erläuterung derselben wird daher hier weggelassen.
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Es wurde eine gewünschte Biegefestigkeit der Bürsten 25 in jeder der Ausführungsformen gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform in einer Weise berechnet, wie dies weiter unten beschrieben wird. 10 zeigt eine Biegefestigkeits-Testmaschine, die verwendet wurde.
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Zuerst wurde ein Testteil 200 vorbereitet mit einer gegebenen Länge und mit einem rechteckförmigen Querschnitt.
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Dieses Testteil 200 wurde auf zwei Halterungen 211 placiert, die in einem gegebenen Intervall voneinander beabstandet angeordnet waren.
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Es wurde ein Keil 120 an dem Zentrum des Testteiles 200 aufgesetzt und mit einer konstanten Geschwindigkeit von 29 N/s oder weniger gedrückt und es wurde eine maximale Last gemessen, die auf das Testteil 200 aufgebracht wurde, als es brach.
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Es wurde eine Festigkeit des Testteiles 200 gemäß einer Gleichung ermittelt, die lautet 8 × P × L/(2 × A × B2), in welcher L der Abstand (cm) zwischen den Halterungen 211 bedeutet, A die Weite oder Breite (cm) des Testteiles 200 bedeutet, B die Dicke (cm) des Testteiles 200 angibt und in welcher P die maximale Last (N) bedeutet, wenn das Testteil 200 brach.
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Schließlich wurde die Biegefestigkeit der Bürsten 25 berechnet, und zwar basierend auf derjenigen des Testteiles 200, die in der oben erläuterten Weise ermittelt wurde.
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Die Bürsten 25, die bei jeder der oben erläuterten Ausführungsformen verwendet werden und auch bei Ausführungsformen verwendet werden, die noch später beschrieben werden, sind in bevorzugter Weise so ausgelegt, daß sie eine Biegefestigkeit von 16 MPa oder mehr aufweisen, und zwar auf der Grundlage der oben erläuterten Art und Weise.
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Der Anlasser 1, wie er oben beschrieben wurde, erfährt gewöhnlich hohe Vibrationen, die von der Maschine her übertragen werden, was die Einfachheit unterstützt, mit der die Bürsten 25 brechen, wenn die Biegefestigkeit der Bürsten 25 abnimmt. Auf experimentelle Weise wurde eine Beziehung herausgefunden zwischen der Biegefestigkeit der Bürsten 25, die in der oben erläuterten Weise bestimmt wurde, und den mechanischen Vibrationen, die auf die Bürsten 25 einwirken. 11 veranschaulicht die Testdaten in Verbindung mit einer solchen Beziehung. Die Testdaten zeigen, daß dann, wenn die Biegefestigkeit der Bürsten 25 bei 16 MPa oder mehr liegt, Risse oder Brüche, die aufgrund der Vibrationen entstehen, die auf den Motor 2 des Anlassers 1 aufgebracht werden, in den Bürsten 25 nicht in dem Bereich der praktischen Verwendung des Motors 2 auftreten.
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Jede der Bürsten 25 kann aus einem Stapel von gebondeten Schichten hergestellt sein, welche Widerstandswerte aufweisen, die voneinander verschieden sind. In diesem Fall liegt der Wert, der durch Multiplizieren der Biegefestigkeit der Schichten abgeleitet wird, und zwar durch Flächenverhältnisse und durch Mittelwertsbildung, in bevorzugter Weise bei 16 MPa oder mehr. Wenn beispielsweise jede der Bürsten 25 aus einem Stapel von zwei Schichten gebildet ist: einer Schicht mit einem Viertel einer Gesamtfläche der zwei Schichten und einer Schicht mit drei Viertel der Gesamtfläche, wird die gemittelte Biegefestigkeit durch Multiplizieren der Biegefestigkeit der einen der Schichten mit einem Viertel bestimmt, Multiplizieren der Biegefestigkeit der anderen der Schichten mit drei Viertel bestimmt und dann durch eine Mittelwertsbildung.
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13 zeigt den Anlassermotor 2 gemäß der beanspruchten sechsten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Anlassermotor 2 enthält ähnlich wie bei den oben erläuterten Ausführungsformen ein Joch 9. Das Joch 9 ist aus einem hohlen Zylinder gebildet und ist an seinem offenen Ende mit einem Endrahmen 66 verbunden, um ein Gehäuse des Anlassermotors 2 festzulegen.
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Die Ankerwelle 12 des Motors 2 besitzt ein Ende 112a, welches durch den Endrahmen 66 über ein Lager 70 festgehalten wird. Das Lager 70 besteht aus einem Hülsenlager (auch Radiallager genannt) und ist über einen Preßsitz in einer Lagerbefestigungsvorrichtung 17a befestigt. Das Lager 70 besitzt gemäß der Darstellung in 14 ein Ende, welches mit einem Ende der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a in der Radiusrichtung der Ankerwelle 12 fluchtend ist, und zwar ohne zu dem Anker 12 hin vorzuragen.
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Das Ende 112a ist im Durchmesser kleiner als ein Hauptkörper der Ankerwelle 12, um eine Schulter 112b zu bilden. Die Schulter 112b dient als ein Anschlag, um die Ankerwelle 12 vor einer Bewegung nach rechts hin festzuhalten, wie in 14 veranschaulicht ist. Spezifischer ausgedrückt liegt die Schulter 112b den Enden der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a und dem Lager 70 in der axialen Richtung der Ankerwelle 12 gegenüber und arbeitet in solcher Weise, um eine nach rechts verlaufende Bewegung der Ankerwelle 12 aufzuhalten, wenn die Schulter 112b die Enden der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a und das Lager 17 bewegt und dagegen anstößt.
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Das Ende 112a der Ankerwelle 12 erstreckt sich von einer äußeren Wand des Endrahmens 66 nach außen hin. Eine Beilegscheibe 312 ist in einer ringförmigen Nut 112c eingepaßt, die in dem Ende 112a ausgebildet ist, um die Ankerwelle 12 an dem Endrahmen 66 zu sichern, wodurch die Ankerwelle 12 gegen eine Bewegung von dem Endrahmen 66 weg festgehalten wird. In der Position, wie sie in 14 veranschaulicht ist, liegt die Schulter 112b von den Enden der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a und dem Lager 70 um einen gegebenen Spalt entfernt. Dies ermöglicht es der Ankerwelle 12, sich innerhalb des Spaltes vorwärts und rückwärts zu bewegen.
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Der Kommutator 22 ist ähnlich wie bei den oben erläuterten Ausführungsformen aus Kommutatorsegmenten 50 gebildet, die durch einen Isolator 21 in Form eines Zylinders festgehalten werden. Jedes der Kommutatorsegmente 50 ist mechanisch und elektrisch mit einer der Ankerwicklungen 23 verbunden, die um den Ankerkern 20 herum gewickelt ist.
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Der Kommutator 22 enthält, ähnlich wie bei den oben erläuterten Ausführungsformen, an seiner äußeren Umfangsfläche V-gestaltete Erhebungen oder Rippen 24, die sich parallel über den gesamten Umfang des Kommutators 22 in der Richtung der Drehung des Kommutators 22 erstrecken.
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Die Kohlenstoffbürsten 25 reiten auf der Umfangsfläche des Kommutators 22. Jede der Kohlenstoffbürsten 25 enthält eine Bodenwand, in welcher Riffelungsvorsprünge ausgebildet sind, die mit den Erhebungen oder Rippen 24 des Kommutators 22 unter Druck kämmen, wie dieser durch eine Bürstenfeder (nicht gezeigt) erzeugt wird, um einen elektrischen Kontakt mit dem Kommutator 22 herzustellen.
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Jede der Bürsten 25 wird durch einen Bürstenhaltemechanismus festgehalten. Der Bürstenhaltemechanismus ist durch eine Box implementiert, die aus einer Halterungsplatte 150 besteht, welche an einer Innenwand des Endrahmens 66 angebracht ist, und einem Bürstenhalter 160, der an die Halterungsplatte 150 angefügt ist. Die Halterungsplatte 150 besteht aus einer ringförmigen Metallplatte mit einer zentralen Öffnung und ist gemäß einer klaren Darstellung in 13 an einer der sich gegenüberliegenden Hauptflächen derselben angebracht, und zwar direkt an der Innenwand des Endrahmens 66, die in die axiale Richtung der Ankerwelle 12 weist. Die Halterungsplatte 150 erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung der Ankerwelle 12 und dient als eine Erdungsplatte, über die ein negativer Anschluß (nicht gezeigt) von jeder der Bürsten 25 geerdet ist.
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Jeder der Bürstenhalter 160 besitzt gemäß der Darstellung in 14 eine Halterungswand 160a, die einer entsprechenden einen der Bürsten 25 in der axialen Richtung der Ankerwelle 12 gegenüberliegt. Die Halterungswand 160a ist auch so gelegen, um die Bürste 25 über einen Spalt A entfernt zu halten, wenn der Anker 11 sich in einer Position befindet, die gemäß der Darstellung in 14 am weitesten von dem Endrahmen 66 innerhalb des Bereiches entfernt gelegen ist, innerhalb welchem die Ankerwelle 12, wie bereits oben beschrieben wurde, die Möglichkeit hat, sich zu bewegen, und zwar innerhalb des Spaltes zwischen der Schulter 112b und den Enden der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a und dem Lager 70.
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Der Kommutator 22 ist, wie oben beschrieben wurde, in elektrischem Kontakt mit den Bürsten 25, und zwar über einen mechanischen Angriff der Erhebungen oder Rippen 24 mit den Nuten, die in den Böden der Bürsten 25 ausgebildet sind, um eine Stabilität der elektrischen Verbindung sicherzustellen. Das Einpassen der Rippen oder Erhebungen 24 in die Nuten der Bürsten 25 arbeitet in solcher Weise, daß die Bürsten 25 gegen eine Bewegung relativ zu dem Anker 11 in der axialen Richtung festgehalten werden. Wenn konsequenterweise der Anker 11 Vibrationen erfährt, die von der Maschine übertragen werden, so daß er in der axialen Richtung desselben vibriert, hat dies zur Folge, daß auch die Bürsten 25 zusammen mit dem Anker 11 vibrieren. Die Anschläge (d. h. die Schulter 112b der Ankerwelle 12 und die Beilegscheibe 312) dienen jedoch dazu, die Bürsten 25 von den Halterungswänden 160a zumindest über dem Spalt A entfernt zu halten, so daß der Bedarf dafür beseitigt wird, daß die Bürstenhalter 160 Vibrationen der Bürsten 25 absorbieren müssen. Die Bürstenhalter 160 brauchen daher nicht eine erhöhte mechanische Festigkeit aufzuweisen. Darüber hinaus führen Vibrationen des Ankers 11, der Halterungsplatte 150, an welcher die Bürstenhalter 160 angebracht sind, nicht zu einer Resonanz mit den Bürsten 25. Wenn ferner der Anker 11 sich zu dem Endrahmen 66 hin bewegt, so daß die Bürsten 25 gegen die Halterungsplatte 150 anschlagen, absorbiert die Halterungsplatte 150 einen solchen Anschlag oder Aufschlag über die Fläche derselben, die in direkter Anlage mit der Innenwand des Endrahmens 66 placiert ist. Die Halterungsplatte 150 braucht daher nicht eine erhöhte Dicke oder mechanische Festigkeit aufzuweisen. Der Endrahmen 66 ist in bevorzugter Weise beispielsweise aus tiefgezogenem Aluminium hergestellt, so daß dieser eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit besitzt, um dem Aufschlag zu widerstehen, der durch die Halterungsplatte 150 ausgeübt wird.
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Die Schulter 112b der Ankerwelle 12 und die Beilegscheibe 312 dienen in der oben beschriebenen Weise als ein Anschlagmechanismus, um die Ankerwelle 12 gegen eine Bewegung in der axialen Richtung derselben aus dem Bereich heraus festzuhalten, der durch den Spalt A definiert ist. Der Anschlagmechanismus liegt an einem der Enden der Ankerwelle 12, welches näher bei den Bürstenhaltemechanismen gelegen ist, was zu einer Reduzierung in der Zahl der Teile führt, die zum Definieren des Spaltes A zwischen jeder der Bürsten 25 und einem entsprechenden einen der Bürstenhalter 160 führt (d. h. der Halterungswand 160a). Dies führt zu einer Reduzierung hinsichtlich der Anordnungstoleranz der Teile und vereinfacht die Leichtigkeit, den Spalt A zu minimieren, so daß die Größe des Bürstenhaltemechanismus minimiert werden kann.
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Anstelle der Beilegscheibe 312 kann die Spitze des Endes 112a der Ankerwelle 12, die aus dem Endrahmen 66 vorragt, plastisch verformt werden, z. B. gestaucht werden, um die Ankerwelle 12 festzuhalten, und zwar gegen eine Bewegung in der Richtung nach links, wenn man wie in den 13 und 14 blickt.
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Die 15, 16 und 17 zeigen den Anlassermotor 2 gemäß der beanspruchten siebenten Ausführungsform der Erfindung, der sich von der ersten bis sechsten Ausführungsform lediglich in der Konstruktion des Bürstenhaltemechanismus unterscheidet. Die anderen Anordnungen sind identisch, und eine detaillierte Erläuterung derselben wird daher hier weggelassen.
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Die ringförmige Halterungsplatte 150 ist dichter an den Magneten 10 gelegen als die Bürsten 25. Die Halterungsplatte 150 wird an dem Umfangsrand derselben zwischen dem Joch 9 und dem Endrahmen 66 eingeklemmt oder eingefaßt. Jeder der Bürstenhalter 160 besitzt gemäß der Darstellung in 16 eine Halterungswand 160b, die dichter bei der inneren Wand des Endrahmens 66 gelegen ist. Die Halterungswand 160b liegt der Fläche der Bürste 25 in der axialen Richtung der Ankerwelle 12 gegenüber. Mit anderen Worten erstreckt sich die Halterungswand 160b im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Bürste 25. Die Halterungswand 160b ist so gelegen, um einen Abstand von der Bürste 25 über einen Spalt B aufrechtzuerhalten, wenn der Anker 11 sich in einer Position befindet, wie diese in 16 veranschaulicht ist, die am engsten oder dichtesten bei dem Endrahmen 66 gelegen ist, d. h. dort, wo die Schulter 112b der Ankerwelle 12 in Anlage mit den Enden des Lagers 70 und der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a placiert ist. Zusätzlich ist die Halterungswand 160a auch so gelegen, um die Bürste 25 über einen Spalt C entfernt zu halten, wenn der Anker 11 sich in einer Position befindet, wie sie in 17 veranschaulicht ist, die am weitesten von dem Endrahmen 66 entfernt gelegen ist, d. h. dort, wo die Beilegscheibe 312 in Anlage mit der Außenwand des Endrahmens 66 placiert ist.
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Wenn demzufolge der Anker 11 vibriert, und zwar aufgrund von Vibrationen der Maschine, dienen die Anschläge (d. h. die Schulter 112b der Ankerwelle 12 und die Beilegscheibe 312) als Anschlagmechanismus, um die Bürsten 25 von den Halterungswänden 160b und der Halterungsplatte 150 entfernt zu halten, wodurch der Bedarf dafür beseitigt wird, daß die Bürstenhalter 160 und die Halterungsplatte 150 Vibrationen der Bürsten 25 absorbieren müssen. Die Bürstenhalter 160 und die Halterungsplatte 150 müssen keine erhöhte mechanische Festigkeit aufweisen, d. h. eine erhöhte Dicke besitzen.
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Der Anschlagmechanismus liegt an einem der Enden der Ankerwelle 12, welches dichter bei dem Bürstenhaltemechanismus gelegen ist, was zu einer Reduzierung der Zahl der Teile führt, die zur Festlegung der Spalte B und C zwischen der Bürste 25 und der Halterungswand 160b und zwischen der Bürste 25 und der Halterungsplatte 150 verwendet werden. Dies führt zu einer Reduzierung in der Zusammenbautoleranz der Teile und vereinfacht die Minimierung der Spalte B und C, so daß die Größe des Bürstenhaltemechanismus minimiert werden kann.
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18 zeigt den Anlassermotor 2 gemäß der beanspruchten achten Ausführungsform der Erfindung, die eine modifizierte Ausführungsform der ersten bis sechsten Ausführungsform darstellt, wie in 13 veranschaulicht ist.
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Ein Kugellager 170 ist in der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a installiert, um das Ende 112a der Ankerwelle 12 drehbar zu tragen. Das Kugellager 170 enthält einen Innenring 170a und einen Außenring 170b. Der Innenring 170a ist gemäß einem Preßsitz auf dem Umfang des Endes 112a der Ankerwelle 12 befestigt. Der Außenring 170b ist gemäß einem Preßsitz an dem Innenumfang der Lagerbefestigungsvorrichtung 17a befestigt. Spezifischer ausgedrückt dienen der Innen- und der Außenring 170a und 170b als ein Anschlag, um den Anker 11 anzuhalten, und zwar bei einer Bewegung in der axialen Richtung desselben.
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Die Verwendung des Kugellagers 170 als ein Anschlag beseitigt den Bedarf dafür, daß das Ende 112a der Ankerwelle 12 von dem Endrahmen 66 nach außen hin vorragt, was nicht mehr zu dem Bedarf führt, ein Loch in dem Innenrahmen 66 auszubilden. Diese Konstruktion ist daher in bezug auf Wasser- und Staubabdichtung oder -dichtigkeit wünschenswert.
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Bei der sechsten Ausführungsform ist jeder der Bürstenhaltemechanismen so ausgelegt, um den Spalt A zwischen der Oberfläche der Bürste 25 und der Halterungswand 160a sicherzustellen, wenn der Anker 11 in der Position placiert wird, die am weitesten von dem Endrahmen 66 entfernt gelegen ist, wobei jedoch der Spalt A beseitigt werden kann. Spezifischer ausgedrückt können die Bürstenhalter 160 alternativ so konstruiert sein, daß die Bürste 25 die Halterungswand 160a berührt, wenn der Anker 11 von dem Endrahmen 66 wegbewegt wird, und zwar aufgrund von Vibrationen der Maschine. Der Grad der Berührung kann gesteuert werden, und zwar durch den Ort der Beilegscheibe 312 an dem Ende 112b der Ankerwelle 12, um den physikalischen Aufschlag auf den Bürstenhalter 160 zu minimieren, der sich aus der Berührung ergibt.
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In ähnlicher Weise kann bei der siebenten Ausführungsform jeder der Bürstenhaltemechanismen alternativ so konstruiert sein, daß jede der Bürsten 25 die Halterungswand 160a und die Halterungsplatte 150 während der Vibrationen der Bürste 25 berührt. Der Grad der Berührung kann durch die Örtlichkeiten der Beilegscheibe 312 am Ende 112b der Ankerwelle 12 und durch die Schulter 112b an der Ankerwelle 12 gesteuert werden.
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Die Elektromotore 2 in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wurden so erläutert, daß sie in dem Maschinenanlasser 1 installiert sind, sie können jedoch in irgendwelchen anderen vielfältigen Maschinen verwendet werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, um das Verständnis derselben zu vereinfachen, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung in vielfältiger Weise realisiert werden kann, ohne dabei das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Die vorliegende Erfindung ist daher so zu interpretieren, daß sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen bei den dargestellten Ausführungsformen mit umfaßt, die realisiert werden können, ohne dabei das Prinzip der Erfindung zu verlassen, wie es sich aus den anhängenden Ansprüchen ergibt.
