-
Die Erfindung betrifft eine Motorstartvorrichtung (elektrischer Anlasser), für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Diese soll eine Schadstoffemissions-Verringerung und eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs sicherstellen.
-
Eine bekannte Motorstartvorrichtung ist in
US 5 323 663 A beschrieben und in
4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. In
4 bezeichnet das Bezugszeichen
1 einen Elektromotor, das Bezugszeichen
2 ein Planetenuntersetzungsgetriebe zur Verstärkung eines Drehmoments, welches von dem Elektromotor
1 erzeugt wird, das Bezugszeichen
3 eine Freilaufkupplung zur Übertragung des verstärkten Drehmoments auf ein Anlasserrad des Elektromotors (nicht gezeigt), das Bezugszeichen
3a ein Ritzel, welches der Freilaufkupplung
3 zugeordnet ist, das Bezugszeichen
4 einen Hebel zum Hin- und Herbewegen der Freilaufkupplung
3, und das Bezugszeichen
5 eine elektromagnetische Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stroms für den Elektromotor
1 welcher den Hebel
4 antreibt.
-
Als Nächstes wird nun der Betrieb der Motorstartvorrichtung beschrieben. Wenn ein nicht gezeigter Schlüsselschalter eines ebenso nicht gezeigten Kraftfahrzeugs geschlossen wird oder alternativ die elektromagnetische Schaltvorrichtung 5 unter vorbestimmten Startbedingungen elektrisch mit Energie versorgt wird, wird der Hebel 4 veranlasst, sich um eine Achse zu drehen. Als Folge davon wird die Freilaufkupplung 3 dazu veranlasst, sich in Richtung des nicht gezeigten Anlasserrades zu bewegen, wodurch das Ritzel 3a in Eingriff mit dem Anlasserrad gebracht wird.
-
Daraufhin wird ein nicht gezeigter Kontakt der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 5 geschlossen, wodurch ein elektrischer Strom dem Elektromotor 1 zugeführt wird. Das vom Elektromotor abgegebene Drehmoment dreht die Freilaufkupplung 3, wodurch das Anlasserrad mit dem Ritzel 3a in Eingriff gebracht wird, um dadurch die Brennkraftmaschine zu starten. Wenn nach dem Anlassen die Drehzahl eine vorbestimmte Drehzahl erreicht oder überschreitet, wird die Stromversorgung zu der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 5 unterbrochen.
-
Die vorstehend beschriebene, herkömmliche Motorstartvorrichtung leidet unter dem Problem, dass ein Geräusch und insbesondere ein Ankurbelgeräusch aufgrund des Eingriffs des Ritzels 3a mit dem Anlasserrad erzeugt wird, und der Ankurbelzustand (d. h. der Zustand, in welchem beide Zahnräder miteinander im Eingriff sind) besteht, wenn die Brennkraftmaschine gestartet ist. Ferner entsteht eine Verzögerung beim Starten des Motors. Zusätzlich kann ein fehlerhafter Eingriff zwischen dem Ritzel 3a und dem Anlasser auftreten.
-
Aus der
US 5 126 582 A ist ein Anlassermotor für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Anker (
52) und einer zugehörigen Feldwicklung (
22a), einer Fliehkraftkupplung (
52d) zum Übertragen und Unterbrechen des Anlasser-Drehmoments auf die Motorwelle, wobei der Durchmesser des Ankers größer ist als dessen axiale Erstreckung. Ferner weist dieser Anlasser ein Planetengetriebe und ein Überholkupplung (
30) auf, die radial innerhalb des Anlassermotors angeordnet ist, wobei die Überholkupplung das Ein- und Ausrücken des Anlassers bewirkt.
-
Alternativ kann dieses Ein- und Ausrücken auch beispielsweise durch eine an sich übliche Trockenscheiben-Kupplung erfolgen (
US 5 323 663 A ), die ebenfalls elektromagnetisch betätig bar ist. Ferner bietet sich der
US 6 397 808 B1 zur Folge die Übertragung der Motorleistung des Anlassers auf die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Triebriemens an, was offensichtlich Montagevorteile ermöglicht.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorstartvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung bereitzustellen, bei welcher die Geräuscherzeugung unterdrückt und eine Verzögerung beim Starten vermieden wird. Dabei soll ein wirtschaftlicher Kraftstoffverbrauch sichergestellt und die Schadstoffemission verbessert sein. Außerdem soll eine gute Montagefähigkeit der Motorstartvorrichtung an dem Motor ermöglicht werden.
-
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
-
Bei der Anordnung der vorstehend erwähnten Motorstartvorrichtung können der Motor und die Motorstartvorrichtung ständig in einem verbundenen Zustand angeordnet werden, so dass nach dem Starten des Motorbetriebes die Antriebskraft auf den Motor übertragen wird. Die elektromagnetische Kupplung zur Übertragung bzw. zum Unterbrechen der Antriebskraft ist an einer Stelle stromabwärts eines Drehelements des Elektromotors angeordnet, welcher in konstanter Art und Weise im Hinblick darauf gekoppelt ist, dass die Motorstartvorrichtung nicht mehr von dem Motor angetrieben wird, nachdem der Motorbetrieb gestartet worden ist. Um die Montage der Motorstartvorrichtung des Motors zu verbessern, wird darüber hinaus der Elektromotor in der Art und Weise flach ausgebildet, dass er in diametraler Richtung vergrößert, aber die Gesamtlänge verringert ist.
-
Bei der Motorstartvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Startvorgang des Motors verkürzt und die Geräuscherzeugung verringert werden, was sowohl zum wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch als auch zur Reduzierung der Schadstoffe beiträgt.
-
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und entsprechende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, welche lediglich beispielhaft in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erwähnt sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Im Laufe der folgenden Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigt:
-
1 eine Seitenansicht, welche eine Motorstartvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teilweise im Schnitt darstellt;
-
2 eine schematische Darstellung zur beispielhaften Erläuterung, in welcher Art und Weise die Motorstartvorrichtung gemäß der Erfindung an einer Brennkraftmaschine angebracht sein kann;
-
3 eine Ansicht, welche schematisch einen Zustand der Motorstartvorrichtung darstellt, welche an dem Motor aus einer lateralen Sicht angebracht ist; und
-
4 eine Seitenansicht, welche eine herkömmliche Motorstartvorrichtung teilweise im Schnitt darstellt.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsform 1
-
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Frontplatte und das Bezugszeichen 7 eine hintere Platte. Die Frontplatte 6 und die hintere Platte 7 bilden zusammen ein Gehäuse. Eine Motorwelle 8 ist drehbar in dem Gehäuse gelagert. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Elektromotor, welcher eine Motorwelle 8, einen Ankerkern 10, welcher starr an der Motorwelle 8 angebracht ist, und eine Ankerwicklung 11 aufweist, welche um den Ankerkern 10 gewickelt ist. Der Ankerkern 10 ist flach ausgebildet, wobei der äußere Durchmesser größer dimensioniert ist als die Länge in axialer Richtung. Die Ankerwicklung 11 erstreckt sich nach außen von dem Ankerkern 10 in Richtung der vorderen Seite des Elektromotors 9 und ist nach hinten gelegt, um dadurch ein Wicklungsende 11a zu bilden.
-
Des Weiteren bezeichnet das Bezugszeichen 30 im Wesentlichen ein Untersetzungsgetriebe, dessen Untersetzungsverhältnis derart gewählt ist, dass der Betrieb bei einem maximalen Ausgangspegel des Elektromotors 9 unter Berücksichtigung des Untersetzungsverhältnisses des Kupplungsabschnitts mit dem Motor realisiert werden kann. Darüber hinaus ist gemäß der Ausführungsform der Erfindung das Untersetzungsgetriebe 30 als ein Planetenuntersetzungsgetriebe in die Motorstartvorrichtung eingebaut. Das Untersetzungsgetriebe 30 weist ein Zahnrad als Hohlrad 31 auf, welches derart eingebaut ist, dass es diametral innerhalb des Wicklungsendes 11a des Elektromotors 9 angebracht wird, wie aus 1 ersichtlich ist. Das Hohlrad 31 ist mit einer vorbestimmten Klemmkraft mittels eines ringförmigen Klemmelements 33 an die Frontplatte 6 fest geklemmt. Das Klemmelement hat einen L-förmigen Querschnitt.
-
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine elektromagnetische Kupplung, welche zum lösbaren Kuppeln des Elektromotors 9 mit dem Motor dient. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Rolle bzw. Scheibe, welche an der Motorseite angebracht ist und Nuten 22b aufweist, in welche ein Riemen gespannt eingreift, um den Elektromotor 9 mit dem nicht gezeigten Motor operativ zu koppeln. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 23 einen bewegbaren Kern der elektromagnetischen Kupplung 21, welche in axialer Richtung elektromagnetisch angeregt wird.
-
Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Einwegkupplung, welche zum Übertragen eines Drehmoments in lediglich einer Richtung dient. Darüber hinaus ist die Einwegkupplung 24 durch ein äußeres Kupplungselement 24a, ein inneres Kupplungselement 24b, Rollen 24c und eine nicht gezeigte Feder als Hauptelemente ausgebildet und derart angeordnet, dass sie diametral im Inneren der elektromagnetischen Kupplung 21 angeordnet ist.
-
Der bewegbare Kern 23 der elektromagnetischen Kupplung 21 ist mit dem äußeren Kupplungselement 24a der Einwegkupplung 24 gekoppelt, wobei ein konisches scheibenförmiges Federelement 26 dazwischen derart angeordnet ist, dass der bewegbare Kern 23 lediglich in axialer Richtung der Drehwelle 8 bewegt werden kann. Das Bezugszeichen 27 bezeichnet einen Zwischenraum, welcher zwischen dem bewegbaren Kern 23 und der Scheibe 22 der elektromagnetischen Kupplung 21 definiert ist. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 28 einen Spulenkörper mit einem Kernelement 28a, um welches eine Wicklung gewickelt bzw. gewunden ist.
-
Nachstehend erfolgt die Beschreibung des Betriebs der Motorstartvorrichtung 53. Wenn das nicht gezeigte Motorantriebsrelais und die elektromagnetische Kupplung 21 durch das Schließen des Schlüsselschalters des Kraftfahrzeugs oder alternativ unter vorbestimmten Motorstartbedingungen elektrisch mit Energie versorgt werden, erfolgt ein magnetischer Fluss von dem Kernelement 28a durch die Scheibe 22 der elektromagnetischen Kupplung 21 zu dem Zwischenraum 27 und dem bewegbaren Kern 23 in dieser Reihenfolge, was dazu führt, dass der bewegbare Kern 23 zu dem Kernelement 28a magnetisch hingezogen wird. Als Folge davon legt sich die Scheibe 22 an den bewegbaren Kern 23.
-
Im Wesentlichen zur selben Zeit wird die elektrische Energieversorgung des Elektromotors 9 gestartet, wobei ein Drehmoment von dem Elektromotor erzeugt wird, welches (durch das Planetengetriebe 30) übertragen wird, um dadurch den Betrieb des Motors mittels eines nicht gezeigten Riemens zu starten.
-
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass das Hohlrad 31 zwischen der Frontplatte 6 und dem Klemmelement 33 mit einer vorbestimmten Klemmkraft angeordnet ist. Wenn eine Kraft aufgebracht wird, die größer als die vorbestimmte Klemmkraft ist, und diese auf die Motorstartvorrichtung wirkt, dreht sich das Hohlrad 31.
-
Bei der vorstehenden Beschreibung der Motorstartvorrichtung ist davon ausgegangen worden, dass ein Riemen als Übertragungselement verwendet wird, welcher die Motorstartvorrichtung und die Brennkraftmaschine miteinander verbindet. Die Übertragungseinrichtung kann auch durch eine Folge von Zahnrädern, eine Kette oder Ähnliches ersetzt werden.
-
2 ist eine schematische Ansicht zur beispielhaften Darstellung, auf welche Art und Weise die vorstehend beschriebene Motorstartvorrichtung an der Brennkraftmaschine angebracht wird. Ferner ist 3 eine Seitenansicht derselben. In den 2 und 3 bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine Brennkraftmaschine und das Bezugszeichen 51 bezeichnet eine Kurbelscheibe, welche starr an der Kurbelwelle des Motors angebracht ist.
-
Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 52 ein automatisches Spannelement zur Justierung der Spannkraft des Riemens 70. Das automatische Spannelement ist aus einer Feder und einem Dämpfer aufgebaut. Das Bezugszeichen 53 bezeichnet eine Motorstartvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 54 und 55 Hilfsmaschinen, welche beispielsweise durch einen Wechselstromgenerator gebildet werden, wobei das Bezugszeichen 56 eine Leerlaufscheibe bezeichnet, und das Bezugszeichen 60 ein Abgassystem des Motors.
-
Auf der Seite des Motors entgegengesetzt derjenigen, welche in 3 gezeigt ist, befindet sich ein Einlasssystem in einer Anordnung, welche ähnlich der des Abgassystems ist. Aufgrund der Anordnung des Abgassystems und des Einlasssystems, wie vorstehend beschrieben, behindern sich die Hilfsmaschinen und die strukturellen Elementen des Motorsystems bei der Montage der Hilfsvorrichtungen bzw. Hilfsmaschinen einschließlich der Motorstartvorrichtung 53, wenn nicht die Gesamtlängen oder die Längsdimensionierung der Hilfsmaschinen in entsprechender Art und Weise limitiert werden. Wenn dies anders wäre, könnten die Hilfsmaschinen nicht an dem Motor oder Modifizierung oder Änderung des Designs bzw. der Struktur des Motors montiert werden.
-
In diesem Zusammenhang ist es zu erwähnen, dass die Motorstartvorrichtung 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung an dem Motor montiert werden kann, ohne dass Bedarf für Modifikationen besteht, da der Elektromotor 1 flach ausgeführt ist. Insbesondere ist eine Ölpumpe für ein hydraulisches Servolenkungssystem an der Stelle montiert worden, wo bei den meisten herkömmlichen Motorsystemen die Motorstartvorrichtung 53 zu installieren ist. Aufgrund der Anpassung des motorgetriebenen Servolenksystems wird jedoch ein Raum zugänglich, welcher es ermöglicht, die Motorstartvorrichtung 53 an der Stelle zu montieren die in den Figuren gezeigt ist, und zwar ohne Modifikation des Motors.
-
Mit anderen Worten sind der Motor und die Motorstartvorrichtung 53 bei dem Motor, welcher mit der Motorstartvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, ständig im gekoppelten Zustand angeordnet, so dass die Antriebskraft auf den Motor übertragen werden kann, nachdem der Betrieb des Motors gestartet worden ist, und wobei die elektromagnetische Kupplung 21 zum Unterbrechen bzw. Übertragen der Antriebskraft an der Stelle stromabwärts des Drehelements des Elektromotors angeordnet ist, welcher ständig mit dem Ziel gekoppelt ist, einen Antrieb der Motorstartvorrichtung 53 vom Motor zu verhindern, nachdem der Motorbetrieb gestartet worden ist. Zum Zweck der Verbesserung der Montagefähigkeit der Motorstartvorrichtung des Motors wird der Elektromotor 1 derartig flach ausgebildet, dass dieser in diametraler Richtung vergrößert ist und dabei die Gesamtlänge verringert ist.
-
In letzten Jahren hat es eine Tendenz gegeben, dass die Hilfsmaschinen des Motors, wie beispielsweise die Wasserpumpe, der Luftkompressor, die Pumpe der Servolenkung oder Ähnliches in einer motorangetriebenen Struktur implementiert werden, welche elektrisch unter Verwendung von Elektromotoren angetrieben werden.
-
Dadurch dass die Motorstartvorrichtung 53 in ihrer Gesamtlänge verkürzt ist, da der Elektromotor 9 flach gestaltet ist, kann dieser am Motor so angebracht werden, dass Modifikationen des Motors an Stellen, wo sich elektrisch angetriebene Hilfsmaschinen befinden, nicht notwendig sind.
-
Da der Stoßabsorptionsmechanismus zum Schutz der mechanischen Elemente der Motorstartvorrichtung in der Motorstartvorrichtung untergebracht ist, ohne die Gesamtlänge davon zu erhöhen, kann die Motorstartvorrichtung mit erhöhter Funktionstüchtigkeit und einer höheren Verlässlichkeit realisiert werden.
-
Bei der vorstehend beschriebenen Motorstartvorrichtung ist das Untersetzungsgetriebe 30 innerhalb des inneren Umfangs des Wicklungsendes 11a der Ankerwicklung angeordnet, so dass das Untersetzungsgetriebe das Wicklungsende 11a in diametraler Richtung überlappt. Diese Anordnung trägt zur Verkürzung der Gesamtlänge der Motorstartvorrichtung bei, wodurch dessen Anbringbarkeit am Motor verbessert werden kann.
-
Die Einwegkupplung 24 ist innerhalb der inneren Peripherie des bewegbaren Kerns 23 derart angeordnet, dass diese den bewegbaren Kern 23 in diametraler Richtung gesehen überlappt. Diese Anordnung trägt auch zur Reduzierung der Gesamtlänge der Vorrichtung bei.
-
Darüber hinaus ist bei der vorstehend beschriebenen Motorstartvorrichtung der bewegbare Kern 23 und das äußere Kupplungselement 24a der Einwegkupplung 24 an inneren und äußeren Umfangsabschnitten des scheibenförmigen Federelements 26 gekoppelt. Aufgrund dieser Anordnung kann der bewegbare Kern 23 derart angeordnet sein, dass dieser lediglich in axialer Richtung der Motorwelle 8 bewegbar ist, so dass als Folge davon die Gesamtlänge der Vorrichtung weiterhin reduziert werden kann, wodurch die Montagefähigkeit verbessert werden kann, ohne dass in axialer Richtung ein Bauraum erforderlich wäre.
-
Darüber hinaus kann bei der vorstehend beschriebenen Motorstartvorrichtung der bewegbare Kern und das äußere Kupplungselement der Einwegkupplung mittels des scheibenförmigen Federelements aneinander gekoppelt werden. Aufgrund dieser Anordnung kann der bewegbare Kern derart angeordnet sein, dass dieser lediglich in axialer Richtung der Motorwelle bewegbar ist. Dadurch kann ebenfalls die Gesamtlänge der Vorrichtung reduziert werden.
