DE112020004816T5

DE112020004816T5 - Fahrzeuganlasser mit integriertem Wärmeschutz

Info

Publication number: DE112020004816T5
Application number: DE112020004816.0T
Authority: DE
Inventors: Michael E. Kirk; jun. William P. Whitlock; Randy L. Andis; Rodney E. Spangler
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: PHINIA TECHNOLOGIES INC. (N.D.GES.D. STAATES D, US
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2021126653A1; CN114829765B; US20210190027A1; US11473546B2; CN114829765A

Abstract

Beschrieben wird eine Anlasserbaugruppe (22), die einen Schalter (40) zum Bestromen eines Solenoids (34) enthält. Bestromen des Solenoids koppelt ein Anlasserzahnrad (30) ein und schaltet den Anlassermotor (32) ein. Ein auf Wärme ansprechender Schalter (44) ist vorgesehen, um durch Betrieb des Elektromotors entstehende Hitze aufzunehmen, und in einer elektrischen Leitung (46) angeordnet, die den Betrieb des Schalters steuert, der das Solenoid steuert, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters zum Öffnen des Solenoidschalters führt. Der Einsatz eines solchen auf Wärme ansprechenden Schalters schaltet den Elektromotor ab, wenn der Elektromotor erhöhten Betriebstemperaturen ausgesetzt ist, die andernfalls zu Schäden an dem Elektromotor führen könnten. Die Anlasserbaugruppe kann eine Steuerschaltung (66) enthalten, die einen Mikroprozessor (68) enthält, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig an den Schalter gekoppelt ist, der das Solenoid steuert. Die Steuerschaltung ist programmiert, das Solenoid abzuschalten, wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, um dadurch Schaden von dem Elektromotor abzuhalten.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 62/950,568 , die am 19.12.2019 mit dem Titel „Vehicle starter with integrated thermal protection“ eingereicht wurde, deren Offenbarung hiemit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Anlassersysteme für Verbrennungsmotoren und ist insbesondere relevant für Anlassersysteme für Nutzfahrzeuge und andere Großgeräte.
2. Beschreibung von Stand der Technik
In jüngerer Zeit gab es viele signifikante Fortschritte bei Anlassersystemen für Personenwägen. Beispielsweise ist es heute für eine elektronische Steuereinheit (ECU) derartiger Personenwägen üblich, den Motor anzuhalten und danach automatisch einen Fahrzeuganlasser zu betätigen, um das Fahrzeug wieder zu starten. In derartigen Fahrzeugen, bei denen die ECU den Betrieb des Anlassersystems steuert, kann die ECU dazu programmiert sein, Schäden des Anlassersystems aufgrund von verschiedenen Handlungen des Fahrers zu begrenzen oder zu verhindern.
Nutzfahrzeuge und Ausrüstung wie der Sattelschlepper eines Sattelzugs, schwere Ausrüstung, kommerzielle Busse und andere große Fahrzeuge sowie große stationäre Generatoren nutzen häufig ein weniger kompliziertes Anlassersystem. Die Hersteller von solchen großen Fahrzeugen und Ausrüstung beziehen den Motor häufig von einem separaten Hersteller. Der Motorhersteller konzipiert solche Motoren oft für einen breiten Einsatzbereich anstatt nur für einen einzigen Einsatzzweck. Als Folge davon bieten Motorenhersteller oft nur ein relativ einfaches Anlassersystem an. Viele solcher Anlassersysteme sind anfällig für thermische Schäden aufgrund von falscher Bedienung durch den Nutzer des Fahrzeugs bzw. der Anwendung.
Es besteht somit weiterhin ein Bedarf an kostengünstigen Lösungen, welche bei derartigen Anlassersystemen die Möglichkeit von Schäden durch Fehlbedienungen an dem Anlassersystem begrenzen oder verhindern.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung schafft eine kostengünstige Anlasserbaugruppe, die durch Fehlbedienungen des Anwenders bedingte Schäden des Anlassersystems begrenzt, ohne dass das Fahrzeug einen speziellen Kabelbaum haben muss.
Die Erfindung schafft in einer ihrer Ausgestaltungen eine Anlasserbaugruppe für einen Verbrennungsmotor, wobei die Anlasserbaugruppe dafür ausgelegt ist, mit einer Spannungsquelle und dem Verbrennungsmotor zu arbeiten, um den Motor anzulassen, und die Anlasserbaugruppe enthält einen Elektromotor, der einen Anlasserzahnkranz antreibt. Der Anlasserzahnkranz ist selektiv zwischen einer eingekoppelten Position und einer ausgekoppelten Position verscheibbar, wobei der Anlasserzahnkranz in der eingekoppelten Position betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist und in der entkoppelten Position von dem Verbrennungsmotor entkoppelt ist. Ein Solenoid ist mit dem Anlasserzahnkranz gekoppelt, wobei Einschalten des Solenoids den Anlasserzahnkranz in die eingekoppelte Position bringt und der Anlasserzahnkranz durch Vorspannung in die entkoppelte Position zurückkehrt, wenn das Solenoid abgeschaltet wird. Einschalten des Solenoids schließt auch einen Motorschalter. Der Motorschalter ist in einer ersten elektrischen Leitung angeordnet, die dafür ausgelegt ist, den Elektromotor an die Spannungsquelle anzuschließen, wobei Schließen des Motorschalters den Elektromotor einschaltet und Öffnen des Motorschalters den Elektromotor ausschaltet. Ein Solenoidschalter ist in einer zweiten elektrischen Leitung angeordnet, die mit dem Solenoid in Verbindung steht, wobei Schließen des Solenoidschalters das Solenoid einschaltet und öffnen des Solenoidschalters das Solenoid abschaltet. Ein auf Wärme ansprechender Schalter ist vorgesehen, um Wärme aufnehmen, die durch Betrieb des Elektromotors erzeugt wird, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter sich bei Auftreten höherer Temperaturen öffnet. Der auf Wärme ansprechende Schalter ist in einer dritten elektrischen Leitung angeordnet, die betriebsfähig an den Solenoidschalter gekoppelt ist (z. B. kann die dritte Leitung die Spule eines Solenoidschalters bilden, der als Solenoidschalter ausgebildet ist), wobei Bestromen der dritten elektrischen Leitung den Solenoidschalter schließt und Abschalten der dritten elektrischen Leitung den Solenoidschalter öffnet, und wobei die dritte elektrische Leitung durch Anbringen an der Anlasserbaugruppe geerdet ist. Der auf Wärme ansprechende Schalter ist in der dritten elektrischen Leitung zwischen dem Solenoidschalter und der Erdungsstelle angeordnet, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters Bestromen der dritten elektrischen Leitung verhindert und zum Öffnen des Solenoidschalters führt. Der Einsatz eines solchen auf Wärme ansprechenden Schalters schaltet den Elektromotor ab, wenn der Elektromotor erhöhten Betriebstemperaturen ausgesetzt ist, die andernfalls den Motor schädigen könnten.
Bei manchen Ausführungsformen enthält die dritte elektrische Leitung auch einen benutzerbetätigten Schalter. Ein solcher benutzerbetätigter Schalter kann die Form eines Schalters haben, der von einem Zündschüssel betätigt wird. Bei solchen Ausgestaltungen kann das Solenoid die Form eines Magnetschalters haben, wobei die dritte elektrische Leitung die Spule des Magnetschalters bildet. Bei solchen Ausgestaltungen kann die dritte elektrische Leitung in Reihe von der Spannungsquelle zu dem benutzerbetätigen Schalter, zu dem Magnetschalter, zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter zu Masse verlaufen. Bei wieder anderen Varianten kann der Elektromotor in einem Hauptgehäuse angeordnet sein, wobei das Hauptgehäuse geerdet ist und der Magnetschalter in einem Schaltergehäuse angeordnet ist, wobei das Schaltergehäuse elektrisch von dem Hauptgehäuse isoliert an dem Hauptgehäuse montiert ist und die dritte elektrische Leitung durch Anschluss an das Hauptgehäuse geerdet ist, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter in der drillen Leitung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Hauptgehäuse angeordnet ist.
Bei anderen Ausgestaltungen kann der auf Wärme ansprechende Schalter die Form eines Bimetallschalters haben.
Bei manchen Ausgestaltungen kann der auf Wärme ansprechende Schalter an einer Bürstenplattenbaugruppe des Elektromotors montiert sein und von dort Wärme aufnehmen.
Verbindet man verschiedene Merkmale der vorstehend erwähnten Ausgestaltungen, ist bei einigen Ausgestaltungen der auf Wärme ansprechende Schalter ein Bimetallschalter, der in einer dritten elektrischen Leitung angeordnet ist, wobei die dritte elektrische Leitung zudem einen benutzerbetätigten Schalter enthält, der Solenoidschalter ein Magnetschalter ist und die dritte elektrische Leitung die Spule des Magnetschalters bildet und in Reihe von der Spannungsquelle zu dem benutzerbetätigten Schalter, zu dem Magnetschalter, zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter, zu Masse verläuft. Der Elektromotor kann bei einer solchen Ausgestaltung in einem Hauptgehäuse angeordnet sein, das geerdet ist, wobei der Magnetschalter in einem Schaltergehäuse angeordnet ist, das Schaltergehäuse an dem Hauptgehäuse elektrisch von diesem isoliert montiert ist, und wobei die dritte elektrische Leitung geerdet ist, indem sie an das Hauptgehäuse angeschlossen ist, der auf Wärme ansprechende Schalter in der dritten Leitung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Hauptgehäuse angeordnet ist, und wobei das Solenoid auch an dem Hauptgehäuse gehalten ist. Eine solche Ausgestaltung kann erfordern, dass der benutzerbetätigte Schalter geschlossen wird, um den Solenoidschalter zu schließen.
Bei jeder der vorstehend erörterten Ausgestaltungen kann die Anlasserbaugruppe auch eine Steuerschaltung enthalten, die einen Mikroprozessor enthält, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig an den Solenoidschalter angeschlossen ist. Die Steuerschaltung steht mit einer Motorspannungsmessleitung in Verbindung, wodurch die Steuerschaltung auf Spannungsänderungen in dem Elektromotor reagiert. Die Steuerschaltung steht auch mit einer elektrischen Leitung in Verbindung, die mit der Spannungsquelle in Verbindung steht, wodurch die Steuerschaltung auf die Spannung der Spannungsquelle reagiert. Die Steuerschaltung ist dazu programmiert, den Solenoidschalter zu öffnen, sobald vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, um Schaden an dem elektrischen Motor zu verhindern.
Bei manchen Ausgestaltungen mit Steuerschaltungen enthält die Steuerschaltung einen MOSFET Schalter, wobei der MOSFET Schalter in der elektrischen Leitung angeordnet ist, die den Betrieb des Solenoidschalters steuert, Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters zum Öffnen des Magnetschalters führt und der MOSFET Schalter mit dem auf Wärme ansprechenden Schalter in Reihe geschaltet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung mit einem MOSFET Schalter ist die Schaltung vorteilhaft so ausgelegt, dass der auf Wärme ansprechende Schalter immer noch zum Öffnen der elektrischen Leitung betätigt werden kann, die den Betrieb des Solenoidschalters steuert, und somit den Magnetschalter zu öffnen, falls der MOSFET Schalter in seine Schließstellung kurzschließt.
In Ausgestaltungen, die eine Steuerschaltung enthalten, kann die Steuerschaltung programmiert sein,

a) eine Verzögerung zwischen aufeinanderfolgendem Schließen des Magnetschalters von wenigstens drei Sekunden zu erfordern (und dadurch eine schnelle Wiedereinschaltsperre zu schaffen),
b) das Schließen des Solenoidschalters zu verhindern, wenn die Spannung der Spannungsquelle eine vorgegebene obere Spannungsschwelle für laufenden Motor überschreitet (und dadurch eine Motorlaufsperre zu schaffen)
c) das Schließen des Solenoidschalters zu verhindern, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene erste untere Spannungsschwelle fällt (um dadurch eine Unterspannungsabschaltung zu schaffen),
d) der Solenoidschalter zu öffnen, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene zweite untere Spannungsschwelle fällt, wobei die zweite untere Spannungsschwelle kleiner als die erste untere Spannungsschwelle ist (um dadurch eine Unterspannungsabschaltung zu schaffen),
e) den Solenoidschalter nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne bei geschlossenem Solenoidschalter zu öffnen (und dadurch eine zeitbegrenzte Anlasserfunktion zu schaffen),
f) wenn der auf Wärme ansprechende Schalter in einer dritten elektrischen Leitung angeordnet ist und die dritte elektrische Leitung auch einen benutzerbetätigten Schalter enthält und, wenn der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist und die Spannung des Elektromotors unter eine vorgegebene Schwelle sinkt, den Solenoidschalter vorübergehend zu öffnen und dann zu schließen und, falls die Spannung des Elektromotors nicht über die vorgegebene Schwelle ansteigt und drei aufeinanderfolgende Öffnungs- und Schließvorgänge des Solenoidschalters durchgeführt werden, den Solenoidschalter zu öffnen (um dadurch eine automatische Wiederanlauffunktion zu schaffen), und
g) wenn die Steuerschaltung auf die Spannung in einer elektrischen Leitung reagiert, die den benutzerbetätigten Schalter enthält, und der Solenoidschalter geöffnet wird, wenn nach dem Schließen des Solenoidschalters und dem Einschalten des Solenoids, die Spannung der elektrischen Leitung, die den benutzerbetätigten Schalter enthält, über eine vorgegebene Schwelle zurück ansteigt (um dadurch eine automatische Auskopplung beim Start zu gewährleiten).

Bei den verschiedenen Ausführungsgestaltungen mit Steuerschaltung kann die Steuerschaltung in einem Steuereinheitengehäuse angeordnet sein, wobei das Steuereinheitengehäuse an dem Schaltergehäuse angebracht ist. Eine vibrationsdämpfende und elektrisch isolierende Montagebaugruppe kann eingesetzt werden, um das Steuereinheitengehäuse und das Schaltergehäuse an dem Hauptgehäuse zu befestigen, wobei die Montagebaugruppe das Hauptgehäuse elektrisch von dem Steuereinheitengehäuse und von dem Schaltergehäuse isoliert.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann erforderlich sein, dass der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist, damit der Solenoidschalter geschlossen werden kann, wie dies bei weniger komplizierten Anlassersystemen erforderlich ist.
Figurenliste
Die vorstehend genannten und andere Merkmale der Erfindung sowie die Möglichkeit zu ihrer Verwirklichung werden durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich und die Erfindung lässt sich besser verstehen. Es zeigen:

1 eine Ansicht eines Fahrzeugs, das eine Anlasserbaugruppe, wie hier beschrieben, nutzt,
2 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Systems mit einem auf Wärme ansprechenden Schalter,
3 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Anlasserbaugruppe mit einem auf Wärme ansprechenden Schalter,
4 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Anlasserbaugruppe mit einem Mikrokontroller zur Steuerung des Betriebs eines Magnetschalters,
5 eine perspektivische Ansicht einer Anlasserbaugruppe mit integrierten Wärmeschutzfunktionen,
6 eine perspektivische Ansicht des Magnetschaltergehäuses und des Steuerschaltungsgehäuses der Anlasserbaugruppe von 5,
7 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Magnetschaltergehäuses, das für die Anlasserbaugruppe von 5 verwendet werden kann,
8 eine schematische Ansicht eines Anlassersystems, das die Anlasserbaugruppe von 5 enthält,
9 eine schematische Ansicht der Steuerschaltung der Anlasserbaugruppe von 5, und
10 eine Tabelle der Steuerschaltungslogik für die Anlasserbaugruppe von 5, die an verschiedene Einsatzbereiche in geeigneter Weise angepasst werden kann.

Übereinstimmende Bezugszeichen bezeichnen die verschiedenen Ansichten einander entsprechende Teile. Obwohl die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen veranschaulichen, sollen die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht erschöpfend sein oder den Schutzumfang der Erfindung auf die genau dargestellten Ausführungsformen beschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Beispiel eines Fahrzeugs 20, in dem eine Anlasserbaugruppe 22, wie sie hier beschrieben ist, verwendet werden kann, ist in 1 dargestellt. Das dargestellte Fahrzeug 20 ist ein Sattelschlepper und bildet einen Teil eines Sattelzugs. Die Anlasserbaugruppe 22 kann auch in anderen Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, wie etwa Bussen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Industrie- und Bauausrüstung sowie ähnlichen großen Fahrzeugen. Sie kann auch für größere Generatorgruppen und anderer stationärer Ausrüstung eingesetzt werden. Obwohl die Anlasserbaugruppe 22 besonders gut für den Einsatz in großer Ausrüstung und Fahrzeugen geeignet ist, kann sie auch in kleineren Fahrzeugen und Ausrüstung eingesetzt werden, die Verbrennungsmotoren haben.
2 veranschaulicht ein herkömmliches Anlassersystem 10. Das System 10 enthält zwei benutzerbetätigte Schalter, nämlich einen Schlüsselschalter 11 und einen Drucktasten-Zündschalter 12. Nach Drehen des Schlüsselschalters 11 in eine geschlossene Position oder eine Einschaltposition, kann der Drucktastenschalter 12 betätigt/geschlossen werden, um eine Anlasssequenz zu starten. Wenn beide Schalter 11, 12 geschlossen sind, bewirkt dies, dass sich der Magnetschalter 13 schließt, wodurch das Solenoid 14 bestromt wird. Es wird angemerkt, dass 2 den Magnetschalter 13 von der Anlasserbaugruppe getrennt angeordnet zeigt, während 3 eine Anlasserbaugruppe zeigt, bei welcher der Magnetschalter 13 an dem Hauptgehäuse der Anlasserbaugruppe montiert ist.
Bestromen des Solenoids 14 schaltet den Anlassermotor 15 ein und bringt ein Zahnrad 16 mit einem Hohlrad an dem Verbrennungsmotor in Eingriff, wenn der Motor gestartet wird. Zudem ist in dem Anlassersystem 10 ein thermostatischer Verbinder 17 enthalten, der einen auf Wärme ansprechenden Schalter veranlasst, den Anlassermotor 15 abzuschalten, wenn er überhitzt. Der auf Wärme ansprechende Schalter ist in einer elektrischen Leitung angeordnet, die den Anlassermotor 15 an Masse anschließt. Der thermostatische Verbinder 17 ist ein nicht-standard zweipoliger Verbinder, der dafür verwendet wird, den Masseanschluss der Anlasserbaugruppe zu bilden. Ein herkömmlicher Masseanschluss wäre ein einpoliger Verbinder und Verwendung des thermostatischen Verbinders 17 erfordert, dass der Kabelbaum des Fahrzeugs zur Verwendung mit der Anlasserbaugruppe, die einen solchen thermostatischen Verbinder 17 hat, modifiziert wird.
4 zeigt ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Anlasserbaugruppe. Die Anlasserbaugruppe von 4 enthält keinen thermostatischen Verbinder 17 und keinen auf Wärme ansprechenden Schalter. Stattdessen enthält die Baugruppe von 4 eine Steuerschaltung 18, die mit einer Logikschaltung programmiert ist, um eine Beschädigung der Anlasserbaugruppe zu begrenzen, und ähnelt der Anlasserbaugruppe, die im US-Patent Nr. 10,082,122 offenbart ist, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Eine Anlasserbaugruppe 22 ist in 5 dargestellt, welche die Vorteile des Einsatzes eines auf Wärme ansprechenden Schalters ähnlich wie die in 2 und 3 dargestellte Anlasserbaugruppe und die Vorteile des Einsatzes einer Steuerschaltung ähnlich wie die in 4 dargestellte Anlasserbaugruppe bietet, während verschiedene Nachteile dieser herkömmlichen Anlasserbaugruppen überwunden werden, was in der nachstehenden Beschreibung erörtert wird. Eine schematische Darstellung eines Anlassersystems mit einer Anlasserbaugruppe 22 ist in 8 gezeigt.
Die Anlasserbaugruppe 22 wird verwendet, wenn ein Verbrennungsmotor 24 gestartet wird. Die Anlasserbaugruppe 22 wird selektiv an den Motor 24 gekoppelt, indem ein Anlasserzahnrad 30, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Ritzels hat, in ein Hohlrad 26 des Motors 24 eingreift. Eine Spannungsquelle 28, wie etwa die Fahrzeugbatterie, wird verwendet, um einen Elektromotor 32 anzutreiben, der den Anlassermotor bildet. Beim Starten des Motors 24 greift das Anlasserzahnrad 30 in das Hohlrad 26 ein und der von der Spannungsquelle 28 angetriebene Elektromotor 32 versetzt das Anlasserzahnrad 30 in Drehung, das seinerseits das Hohlrad 26 zum Starten des Motors antreibt.
Es wird angemerkt, dass der Elektromotor 32 von einer elektrischen Maschine gebildet wird, die beim Starten des Motors 24 als Motor verwendet wird. Bei manchen Ausführungsformen kann diese elektrische Maschine nur als Elektromotor betrieben werden, während sie bei anderen selektiv entweder als Elektromotor oder als Generator betrieben werden kann. Die Verwendung des Begriffs „Motor“ für diese elektrische Maschine impliziert nicht, dass diese nur als Motor betrieben werden kann und dieser Begriff kann hier auch für eine elektrische Maschine verwendet werden, die als Generator arbeiten kann.
Das Anlasserzahnrad 30 ist zwischen einer eingekoppelten Position, in der es in das Hohlrad 26 eingreift, und einer entkoppelten Position, in der es von dem Hohlrad 26 entkoppelt ist, beweglich. Das Anlasserzahnrad 30 und der Elektromotor 32 sind in der eingekoppelten Position betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotor 24 gekoppelt und in der entkoppelten Position von dem Verbrennungsmotor 24 entkoppelt.
Eine Freilaufkupplung 33 ist zwischen dem Anlasserzahnrad 30 und dem Elektromotor 32 angeordnet. Wenn das Zahnrad 30 nach dem Starten des Motors 24 mit dem Hohlrad 26 gekoppelt bleibt, wird deshalb die sich ergebende exzessive Rotationsgeschwindigkeit des Anlasserzahnrads 30 nicht zurück zu dem Elektromotor 32 übertragen. Der Einsatz von solchen Freilaufkupplung in einer Anlasserbaugruppe ist Fachleuten wohl bekannt.
Ein Solenoid 34 ist mit dem Anlasserzahnrad 30 gekoppelt, so das Bestromen des Solenoids 34 das Antriebszahnrad 30 in die eingekoppelte Position verschiebt. Das Antriebszahnrad 30 ist zu der entkoppelten Position mit der Feder 35 vorgespannt.
Wenn das Solenoid 34 abgeschaltet wird, bewegt sich das Anlasserzahnrad 30 in seine entkoppelte Position.
Bestromen des Solenoids 34 schließt einen Schalter 36, der hier als Motorschalter bezeichnet wird, da er die Bestromung des Elektromotors 32 steuert. Der Motorschalter 36 ist in einer elektrischen Leitung 38 angeordnet, die den Elektromotor 32 an die Spannungsquelle 28 anschließt, so das Schließen des Motorschalters 36 den Elektromotor 32 einschaltet und Öffnen des Motorschalters 36 den Elektromotor 32 abschaltet. Der Einsatz eines Solenoids zum Steuern des Verschiebens eines Anlasserzahnrads in Eingriff mit einem Motorhohlrad hinein und aus ihm hinaus sowie der Betrieb eines Schalters zum Bestromen des Anlassermotors ist Fachleuten wohl bekannt.
Der Schalter 40 wird hier als Solenoidschalter bezeichnet, da er die Bestromung des Solenoids 34 steuert. Der Solenoidschalter 40 ist in einer elektrischen Leitung 42 angeordnet, die mit dem Solenoid in Verbindung steht, wobei Schließen des Solenoidschalters 40 das Solenoid 34 einschaltet und Öffnen des Solenoidschalters 40 das Solenoid abschaltet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Solenoidschalter 40 ein Magnetschalter, der eine Spule 41 und einen Stößel aufweist. Wenn die Spule 41 eingeschaltet ist, bewegt die Spule den Stößel zum Schließen des Schalters 40. Wenn die Spule 41 abgeschaltet ist, wird der Stößel durch Vorspannung einer Feder in eine Position gebracht, in welcher der Schalter 40 geöffnet ist. Die Verwendung eines magnetischen Schalters zur Steuerung der Bestromung eines Anlassersolenoids ist Fachleuten wohl bekannt.
Ein auf Wärme ansprechender Schalter 44 ist vorgesehen, um durch Betrieb des Elektromotors 32 erzeugte Wärme aufzunehmen, so dass sich der auf Wärme ansprechende Schalter 44 öffnet, wenn erhöhte Temperaturen auftreten. Der auf Wärme ansprechende Schalter 44 ist in einer elektrischen Leitung 46 angeordnet, die den Betrieb des Solenoidschalters 40 steuert, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 zum Öffnen des Solenoidschalters 40 führt. Folglich schaltet der auf Wärme ansprechende Schalter 44 den Elektromotor 32 ab, wenn der Elektromotor 32 erhöhten Betriebstemperaturen unterliegt, die ansonsten Schaden an dem Elektromotor 32 verursachen könnten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der auf Wärme ansprechende Schalter 44 ein Bimetallschalter. Ein geeignetes Beispiel eines solchen Bimetallschalters ist in US-Patent Nr. 7,209,337 offenbart, das am 24. April 2007 mit dem Titel „Electrical Thermal Overstress Protection Device“ für Bradfield et al erteilt wurde, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 32 ein Gleichstrommotor mit einer Bürstenplattenbaugruppe 48, die elektrischen Strom mit dem Rotor 50 und einem Stator 52, der die Form einer Feldspule hat, kommuniziert. Die Bürstenplattenbaugruppe 48, der Rotor 50 und der Stator 52 arbeiten auf eine Fachleuten wohl bekannte Art.
Der auf Wärme ansprechende Schalter 44 ist an der Bürstenplattenbaugruppe 48 des Elektromotors 32 montiert und nimmt von ihr Wärme auf. Die Bürstenplattenbaugruppe 48 übermittelt im Betrieb des Elektromotors 32 elektrischen Strom an den Rotor 50 und ist im Fall eines Überhitzens des Elektromotors 32 erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Bürstenplattenbaugruppe 48 als Montageort für den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 verwendet wird, kann der Schalter 44 auch an einer beliebigen Anzahl alternative Stellen angeordnet werden, sofern solche Stellen Wärmeenergie so auf den Schalter 44 übertragen, dass der Schalter 44 Wärmeenergie, die für die Betriebstemperatur des Elektromotors 32 repräsentativ ist, erfassen kann. Beispielsweise könnte der Schalter 44 alternativ an dem Stator 52 montiert werden, an einem Bauteil, das mit dem Rotor 50 über dem Stator 52 in thermischer Verbindung steht oder an dem Rotor 50 oder dem Stator 52.
Es wird angemerkt, dass das Montieren des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 auf der Bürstenplattenbaugruppe die physikalische Stelle des Schalters 44 beschreibt und der Schalter 44 auf die Temperatur an dieser physikalischen Stelle reagiert. Das Montieren des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 an dieser Stelle bedeutet nicht, dass der Schalter den elektrischen Strom steuert, der von der Bürstenplattenbaugruppe 48 übertragen wird.
Wie vorstehend angemerkt, ist der auf Wärme ansprechende Schalter 44 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der elektrischen Leitung 46 angeordnet. Wenn der auf Wärme ansprechende Schalter 44 offen ist, wird der Solenoidschalter 40 ebenfalls offen sein, was dazu führt, dass das Anlasserzahnrad 30 sich in seine ausgekoppelte Position bewegt und der Elektromotor 32 abgeschaltet wird. Die elektrische Leitung 46 enthält einen benutzerbetätigten Schalter 54, der die Form eines Schalters haben kann, der von einem Zündschlüssel betätigt wird.
Wie man in 5 sehen kann, verläuft die elektrische Leitung 46 in Reihe von der Spannungsquelle 28 zu dem benutzerbetätigten Schalter 54, zu dem Solenoidschalter 40, zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter 44, zu einer Masse 56. Wie man in 5 auch sehen kann, bildet die elektrische Leitung 46 die Spule des Magnetschalters, der den Solenoidschalter 40 bildet. Wenn durch die elektrische Leitung 46 Strom fließt, wird folglich die Spule des Schalters 40 eingeschaltet und der Solenoidschalter 40 geschlossen. Es wird auch angemerkt, dass der Solenoidschalter 40 die elektrische Leitung 46 nicht öffnet oder schließt, sondern die elektrische Leitung 42, welche die Spule des Solenoids 34 bildet, so dass durch die Leitung 42 fließender Strom das Solenoid 34 einschaltet und dadurch den Motorschalter 36 schließt und das Anlasserzahnrad 30 in Eingriff mit dem Hohlrad 36 bringt.
Obwohl bei dem in 5 dargestellten Anlassersystem nur ein einziger benutzerbetätigter Schalter 54 verwendet wird, können alternative Ausgestaltungen mehrere solche benutzerbetätigte Schalter verwenden. Beispielsweise kann eine alternative Ausgestaltung sowohl einen schlüsselbetätigten Schalter als auch einen Drucktastenschalter, die in Reihe geschaltet sind, nutzen, wobei beide diese benutzerbetätigten Schalter geschlossen sein müssen, um den Solenoidschalter 40 zu schließen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 32 in einem Hauptgehäuse 58 montiert, das durch Befestigung an dem Fahrzeugrahmen geerdet ist. Für die Komponenten der Starterbaugruppe, die eine Erdung erfordern, kann eine solche Erdung somit durch Befestigung an dem Hauptgehäuse 58 erfolgen.
Die Erdung eines Anlassermotorgehäuses durch Anbringen des Gehäuses an dem Fahrzeugrahmen ist Fachleuten wohl bekannt. Für die in den 3 und 4 gezeigte Ausgestaltung nach dem Stand der Technik ist das Anlassermolorgehäuse elektrisch geerdet und die Erdung für den Magnetschalter wird erreicht, indem die Leitung an einem Gehäuse des Magnetschalters angebracht wird und dann das Magnetschaltergehäuse direkt an dem Hauptgehäuse des Anlassermotors angebracht wird.
Die Erdung des Solenoidschalters 40 des Ausführungsbeispiels der 5 und 8 wird auf andere Weise erreicht als die der Anlasserbaugruppen, die in den 3 und 4 dargestellt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 8 ist der Solenoidschalter 40 über den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 wie vorstehend erwähnt geerdet. Der Solenoidschalter 40 in Form eines Magnetschalters ist in einem Schaltergehäuse 60 angeordnet und die Leitung 46 ist an dem Schaltergehäuse 60 angebracht. Das Schaltergehäuse 60 ist jedoch elektrisch von dem Hauptgehäuse 58 isoliert und eine Verlängerung der Leitung 46, die an der Außenseite des Schaltergehäuses 60 angebracht ist, verläuft zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter 44 und ist dann an dem Hauptgehäuse 58 angebracht, um die Erdung 56 zu bilden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltergehäuse 60 in dem Hauptgehäuse 58 mit einer Gummimontagebaugruppe 62 montiert, die nicht nur das Schaltergehäuse 60 von dem Hauptgehäuse 58 isoliert, sondern auch Vibrationsdämpfung bewirkt.
Es wird angemerkt, dass die Anordnung des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 in der Leitung, die zur Erdung des Magnetschalters verwendet wird, der die Bestromung des Solenoids steuert, sich von der der in den 2 und 3 dargestellten Anlasserbaugruppe unterscheidet. Die Lage des auf Wärme ansprechenden Schalters in dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Spannungsquelle 28 und Masse 64 in Form des Fahrzeugrahmens. (Bezugszahl 19 deutet diese Position in dem schematischen Diagramm von 8 an). Die Lage des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 in dem Ausführungsbeispiel der 5 und 8 hat verschiedene Vorteile. Einer dieser Vorteile ist, dass ein nicht-standard zweipoliger Verbinder und Änderungen des Kabelbaums des Fahrzeugs nicht mehr erforderlich sind. Ein anderer Vorteil ergibt sich bei Verwendung des auf Wärme ansprechenden Schalters mit einem Mikroprozessor, was nachstehend erörtert wird.
Die Anlasserbaugruppe 22 der 5 und 8 enthält auch eine Steuerschaltung 66, die einen Mikroprozessor 68 enthält. Die Steuerschaltung 66 ist betriebsfähig an den Solenoidschalter 40 gekoppelt, wodurch sie die Spule des Magnetschalters, der den Solenoidschalter 40 bildet, abschalten kann, um dadurch den Solenoidschalter 40 zu öffnen und so das Solenoid 34 abzuschalten und das Anlasserzahnrad 30 in seine entkoppelte Position zu schieben und den Elektromotor abzuschalten. Vorausgesetzt, dass der benutzerbetätigte Schalter 54 geschlossen bleibt, kann die Steuerschaltung 66 den Solenoidschalter 40 selektiv öffnen und schließen. Die Steuerschaltung 66 enthält einen MOSFET Schalter 70 (9), der verwendet wird, um die elektrische Leitung 46 zu öffnen und zu schließen und dadurch diese Steuerung des Solenoidschalters 40 zu übernehmen.
Die Steuerschaltung 66 ist einem Steuereinheitengehäuse 72 angeordnet. Das Steuereinheitengehäuse ist an dem Schaltergehäuse 60 angebracht und mehrere vibrationsdämpfende und elektrisch isolierende Halterungen bilden eine Montagebaugruppe 62, die dazu verwendet wird, das Steuereinheitengehäuse 72 und das Schaltergehäuse 60 an dem Hauptgehäuse 58 zu befestigen. Isolierende Sockel 62 isolieren das Hauptgehäuse 58 elektrisch sowohl von dem Steuereinheitengehäuse 72 als auch dem Schaltergehäuse 60, die aneinander befestigt sind. Die elektrische Leitung 46 wird verwendet, um die Steuerschaltungen 66 und die elektrische Leitung 42 an Masse anzuschließen. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass verschiedene individuelle Erdungsstellen in 9 gezeigt sind. Diese einzelnen Erdungsstellen sind schlussendlich durch die elektrische Leitung 46 und den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 geerdet.
Die Steuerschaltung 66 steht mit einer Motorspannungsmessleitung 74 in Verbindung, wodurch die Steuerschaltung auf Spannungsänderungen in dem elektrischen Motor reagieren kann. Dies kann mit einer Leitung erreicht werden, die mit dem M-Anschluss der Anlasserbaugruppe in Verbindung steht.
Die Steuerschaltung 66 steht auch mit einer elektrischen Leitung 76 in Verbindung, die mit der Spannungsquelle in Verbindung steht, wodurch die Steuerschaltung auf die Spannung der Spannungsquelle reagieren kann. Dies kann mit einer Leitung erreicht werden, die mit dem B+ Anschluss der Anlasserbaugruppe in Verbindung steht.
Die Steuerschaltung 66 steht auch mit einer Messleitung 78 in Verbindung, die mit einer elektrischen Leitung in Verbindung steht, in welcher der benutzerbetätigte Schalter angeordnet ist. Diese Messleitung sollte dieselbe Spannung wie der B+ Anschluss erfassen, wenn der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist. Mit anderen Worten entspricht die Spannung in dieser Leitung der Spannung der Spannungsquelle, wenn der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist. Dies kann mittels einer Leitung erreicht werden, die mit dem S+ Anschluss der Anlasserbaugruppe in Verbindung steht.
Die Steuerschaltung ist programmiert, den Solenoidschalter zu öffnen, sobald vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, um dadurch Schaden von dem Motor abzuwenden. Genauer gesagt kann die Steuerschaltung dahingehend programmiert sein,

Diese Funktionen sind auch in der in 10 zur Verfügung gestellten Tabelle zusammengefasst. Dazu wird angemerkt, dass US-Patent Nr. 10,082,122 , das am 25. September 2018 mit dem Titel „Starter System Having Controlling Relay Switch“ für Kirk erteilt wurde, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird, eine Beschreibung einer Steuerschaltung und Programmlogik enthält, die mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann.
Wie aus der vorstehend beschriebenen Funktionalität ersichtlich, ist die Steuerschaltung 66 programmiert, verschiedene Funktionen zu enthalten, die dazu dienen, den Elektromotor 32 vor Wärmeschäden zu schützen. Manche dieser Funktionen erfüllen jedoch auch einen anderen Zweck als Wärmeschutz.
Beispielsweise bieten das Merkmal einer Niedervoltsperre und das Merkmal einer Eingriffsüberwachung bzw. automatischen Wiederholung andere Vorteile als Wärmeschutz. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben jedoch erkannt, dass die Steuerschaltung 66 gewisse Grenzen hat. Während die Schaltungslogik beispielsweise arbeitet, um Wärmeschäden auf der Grundlage von üblichen Gebrauchsmustern zu verhindern, könnte ein Benutzer, der wiederholt versucht, einen Motor zu starten, solche Versuche so oft wiederholen, dass der Elektromotor trotzdem durch Wärme geschädigt wird, obwohl jeder einzelne Versuch von der Steuerschaltung 66 begrenzt wurde. Bei dem Ausführungsbespiel der 5 und 8, das den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 enthält, würde der Schalter 44 jedoch öffnen, sobald der Elektromotor 32 exzessiver Wärme ausgesetzt ist, um solche thermischen Schäden unabhängig von der Abfolge von Handlungen des Benutzers, die eingetreten sind, um ein solche Situation zu schaffen, zu begrenzen oder zu verhindern.
Wie vorstehend erwähnt, enthält die Steuerschaltung 66 ein MOSFET-Schalter 70, wobei der MOSFET-Schalter 70 in der elektrischen Leitung 46 angeordnet ist, die den Betrieb des Solenoidschalters 40 steuert. Genauer gesagt ist der MOSFET-Schalter 70 in Reihe mit der Spule 41 des Magnetschalters 40 geschaltet und auf der Niederspannungsseite dieser Spule angeordnet. Der auf Wärme ansprechende Schalter 44 ist in Reihe mit dem MOSFET-Schalter 70 in der elektrischen Leitung 46 angeordnet. Öffnen des MOSFET-Schalters 70 oder des auf Wärme ansprechenden Schalters 44 verhindert die Erdung der Spule des Schalters 40 und führt dadurch zum Öffnen des Solenoidschalters 40. Wie man in den 8 und 9 sehen kann, ist diese Anordnung so, dass der auf Wärme ansprechende Schalter 44 weiterhin betrieben werden kann, um die elektrische Leitung 46 zu öffnen und dadurch den Solenoidschalter zu öffnen, falls bei dem MOSFET-Schalter 70 in geschlossenem Zustand ein Kurzschluss auftritt.
Obwohl die Steuerschaltung 66 als robust angesehen wird, ist anzumerken, dass der MOSFET-Schalter 70 einen möglichen Ausfallpunkt darstellt. Wenn solche MOSFET-Schalter ausfallen, schließen sie üblicherweise in einem geschlossenem Zustand kurz. Wenn der MOSFET-Schalter 70 in einem geschlossenen Zustand ausfällt, funktioniert die Anlasserbaugruppe 42, die in den 5, 8 und 9 dargestellt ist, weiterhin als eine handbetätigte Anlasserbaugruppe, würde aber keine der durch die Logik der Steuerschaltung 66 bereit gestellte Schutzfunktionen mehr haben. Der auf Wärme ansprechende Schalter 44 würde jedoch weiterhin thermischen Schutz für die Anlasserbaugruppe 42 bewirken, falls der MOSFET-Schalters 70 im geschlossenen Zustand kurzschließt.
In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass anstelle der Verwendung von sowohl einem auf Wärme ansprechenden Schalter 44 als auch einer Steuerschaltung 66 eine alternative Ausgestaltung der Anlasserbaugruppe 22 die Steuerschaltung 66 weglassen könnte und ausschließlich auf den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 in der elektrischen Leitung 46 bauen, der die Spule 41 des Magnetschalters 40 mit Masse verbindet. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass 6 die Kombination eines Schaltergehäuses 60 und eines Steuereinheitengehäuses 72 zeigt, die bei dem Ausführungsbeispiel von 5 verwendet wird. 7 entspricht einem alternativen Ausführungsbeispiel, das keine Steuerschaltung 66 enthält und nur ein Schaltergehäuse 60 aufweist, das an dem Hauptgehäuse 58 unter Verwendung einer vibrationsdämpfenden und elektrisch isolierenden Montagebaugruppe 62 montiert ist. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass das Schaltergehäuse 60 an dem Hauptgehäuse 58 über die Verlängerung der Leitung 46, die den auf Wärme ansprechenden Schalter 44 enthält, in derselben Weise wie bei dem Ausführungsbeispielen der 5 und 8 geerdet wäre, die eine Steuerschaltung 66 enthalten.
Die hier beschriebenen Anlasserbaugruppen sind für den Einsatz in großen Fahrzeugen und Anwendungen gut geeignet. Die Spannungsquellen für solche Anwendungen können eine Reihe von verschiedenen Nennspannungen haben. Beispielsweise haben große Nutzfahrzeuge in den USA üblicherweise 12V-Systeme, während solche in Europa üblicherweise 24V-Systeme nutzen und es Anzeichen dafür gibt, das die Nutzfahrzeugindustrie auf 48V-Systeme übergehen wird. Außerhalb von Autobahnen genutzte Ausrüstung hat weltweit in der Regel 24V. Anlasser für Diesellokomotiven haben in der Regel 32V oder 64V. Die hier beschriebenen Anlassersysteme sind zur Verwendung mit all diesen Nennspannungssystemen und anderen, die nicht erwähnt sind, geeignet.
Obwohl die hier offenbarten Anlassersysteme besonders gut für den Einsatz in großen Fahrzeugen/Anwendungen geeignet sind, sind sie nicht auf spezielle Einsatzzwecke beschränkt und können auch in Personenwägen und anderen weniger intensiv genutzten Fahrzeugen und Anwendungen genutzt werden. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass die offenbarte Anlasserbaugruppe wesentliche Vorteile in Bezug auf solche Fahrzeuge/Anwendungen bietet, die relativ einfache Anlassersysteme haben, wie etwa solche, die sich nur beschränkt auf eine ECU stützen und/oder erfordern, das ein benutzerbetätigter Schalter zum Einleiten einer Anlassersequenz geschlossen ist, aber auch vorteilhaft in Fahrzeugen/Anwendungen genutzt werden kann, die komplexere Anlassersysteme mit einer ECU haben.
Bei den Ausführungsbeispielen der 5 bis 9 ist der auf Wärme ansprechende Schalter 44 ein Bimetallschalter, der sich zum Auskoppeln des Anlasserzahnrads 30 und Abschalten des Elektromotors 32 bei 150°C öffnet und nicht wieder schließt, bevor der Schalter auf 130°C abgekühlt ist. Dieser Temperaturbereich ist zum Schutz elektrischer Maschinen 32 vor Wärmeschäden gut geeignet und hängt nicht direkt von der Nennspannung des Systems ab. Obwohl manche Anwendungen andere Temperaturbereiche erfordern können, wird dies vermutlich an Unterschieden in der physikalischen Größe und Kapazität der elektrischen Maschine, den Einsatzbedingungen oder einem anderen Faktor liegen.
Obwohl die Erfindung an einem beispielhaften Aufbau geschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung im Rahmen von Geist und Umfang dieser Offenbarung weiter abgewandelt werden. Diese Anmeldung soll deshalb auch beliebige Varianten, Anwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62950568 [0001]
US 10082122 [0022, 0051]
US 7209337 [0033]

Claims

Anlasserbaugruppe (22) für einen Verbrennungsmotor (24), wobei die Anlasserbaugruppe dafür eingerichtet ist, mit einer Spannungsquelle (28) und dem Verbrennungsmotor zum Starten des Motors zusammenzuarbeiten und die Anlasserbaugruppe aufweist: einen Elektromotor (32), der ein Anlasserzahnrad (30) antreibt, wobei das Anlasserzahnrad selektiv zwischen einer eingekoppelten Position und einer ausgekoppelten Position verschiebbar ist und das Anlasserzahnrad in der eingekoppelten Position betriebsfähig an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist und in der auskoppelten Position von dem Verbrennungsmotor entkoppelt ist, ein Solenoid (34), das an das Anlasserzahnrad gekoppelt ist, wobei Bestromen des Solenoids das Anlasserzahndrad in die eingekoppelte Position verschiebt und das Anlasserzahnrad durch Vorspannung in die ausgekoppelte Position gebracht wird, wenn das Solenoid abgeschaltet wird, und wobei Bestromen des Solenoids einen Motorschalter (36) schließt und der Motorschalter in einer ersten elektrischen Leitung (38) angeordnet ist, die dafür ausgelegt ist, den Elektromotor an die Spannungsquelle zu koppeln, wobei Schließen des Motorschalters den Elektromotor einschaltet und Öffnen des Motorschalters den Elektromotor abschaltet, einen Solenoidschalter (40), der in einer zweiten elektrischen Leitung (42) angeordnet ist, die mit dem Solenoid in Verbindung steht, wobei Schließen des Solenoidschalters das Solenoid bestromt und Öffnen des Solenidschalters das Solenoid abschaltet, einen auf Wärme ansprechenden Schalter (44), der dafür vorgesehen ist, von dem Elektromotor (32) erzeugte Wärme aufzunehmen, wobei sich der auf Wärme ansprechende Schalter öffnet, wenn erhöhte Temperaturen auftreten, und der auf Wärme ansprechende Schalter in einer dritten elektrischen Leitung (46) angeordnet ist, die betriebsfähig an dem Solenoidschalter angeschlossen ist, wobei Bestromen der dritten elektrischen Leitung den Solenoidschalter schließt und abschalten der dritten elektrischen Leitung den Solenoidschalter öffnet, und wobei die dritte elektrische Leitung durch Anbringen an der Anlasserbaugruppe geerdet ist, der auf Wärme ansprechende Schalter in der dritten elektrischen Leitung zwischen dem Solenidschalter und Masse (56) angeordnet ist, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters Bestromen der dritten elektrischen Leitung verhindert und zum Öffnen des Solenoidschalters führt.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die dritte elektrische Leitung einen benutzerbetätigten Schalter (54) enthält.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Solenoidschalter (40) ein Magnetschalter ist und die dritte elektrische Leitung eine Spule (41) des Magnetschalters bildet.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 3, wobei die dritte elektrische Leitung (46) einen benutzerbetätigten Schalter (54) enthält und in Reihe von der Spannungsquelle (28) zu dem benutzerbetätigten Schalter (54), zu dem Magnetschalter (40), zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter (44) und zu Masse (56) verläuft.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Elektromotor in einem Hauptgehäuse (58) montiert ist, das Hauptgehäuse geerdet ist und der Magnetschalter (40) in einem Schaltergehäuse (60) angeordnet ist, das Schaltergehäuse an dem Hauptgehäuse elektrisch von dem Hauptgehäuse isoliert montiert ist, und wobei die dritte elektrische Leitung (46) geerdet ist, indem sie an das Hauptgehäuse angeschlossen ist, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter in der dritten Leitung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Hauptgehäuse angeordnet ist.
Anlasser nach Anspruch 1, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter (44) ein Bimetallschalter ist.
Anlassersystem nach Anspruch 1, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter auf der Bürstenplattenbaugruppe (48) des Elektromotors montiert ist und von ihr Wärme aufnimmt.
Anlassersystem nach Anspruch 1, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter (44) ein Bimetallschalter ist und die dritte elektrische Leitung (46) auch einen benutzerbetätigten Schalter (54) enthält, wobei der Solenoidschalter (40) ein Magnetschalter ist und die dritte elektrische Leitung eine Spule des Magnetschalters bildet und in Reihe von der Spannungsquelle (28) zu dem benutzerbetätigtem Schalter (54), zu dem Magnetschalter (40), zu dem auf Wärme ansprechenden Schalter (44) und Masse (56) verläuft, wobei der Elektromotor (32) in einem Hauptgehäuse (58) montiert ist, wobei das Hauptgehäuse geerdet ist und der Magnetschalter in einem Schaltergehäuse (60) angeordnet ist, das Schaltergehäuse an dem Hauptgehäuse montiert und elektrisch von ihm isoliert ist, und wobei die dritte elektrische Leitung durch Anschluss an das Hauptgehäuse geerdet ist und der auf Wärme ansprechende Schalter in der dritten Leitung zwischen dem Schaltergehäuse und dem Hauptgehäuse angeordnet ist, und wobei das Solenoid vom dem Hauptgehäuse getragen wird.
Anlasserbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zusätzlich mit: einer Steuerschaltung (66), die einen Mikroprozessor (68) enthält, der betriebsfähig an den Solenoidschalter (40) angeschlossen ist, wobei die Steuerschaltung mit einer Motorspannungsmesserfassungsleitung (74) in Verbindung steht, wobei die Steuerschaltung auf Spannungsänderungen in dem Elektromotor reagiert, die Steuerschaltung auch mit einer elektrischen Leitung (76) in Verbindung steht, die mit der Spannungsquelle in Verbindung steht, wodurch die Steuerschaltung auf die Spannung der Spannungsquelle reagiert, und wobei die Steuerschaltung programmiert ist, den Solenoidschalter zu öffnen, sobald vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, um Schaden von dem Elektromotor abzuhalten.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung einen MOSFET-Schalter (70) enthält, der MOSFET-Schalter in der dritten elektrischen Leitung (46) angeordnet ist, die den Betrieb des Solenoidschalters steuert, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters zum Öffnen des Solenoidschalters führt und der MOSFET-Schalter in Reihe mit dem auf Wärme ansprechenden Schalter angeordnet ist.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 10, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter (44) steuerbar ist, die dritte elektrische Leitung (46) zu öffnen, die den Betrieb des Solenoidschalters (40) steuert, und dadurch den Solenoidschalter im Falle eines Kurzschlusses des MOSFET-Schalters (70) im geschlossenen Zustand zu öffnen.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung (66) dafür programmiert ist: a) eine Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Schließvorgängen des Solenoidschalters von wenigstens drei Sekunden zu erfordern, b) das Schließen des Solenoidschalters (40) zu verhindern, wenn die Spannung der Spannungsquelle (28) eine vorgegebene Spannungsschwelle für laufenden Motor übersteigt, c) das Schließen des Solenoidschalters verhindert, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene erste untere Spannungsquelle fällt, d) den Solenoidschalter öffnet, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene zweite untere Spannungsschwelle sinkt, wobei die zweite untere Spannungsschwelle kleiner als die erste untere Spannungsschwelle ist, e) den Solenoidschalter öffnet, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne bei geschlossenem Solenoidschalter verstrichen ist, f) wobei der auf Wärme ansprechende Schalter (44) in einer dritten elektrischen Leitung (46) angeordnet ist und die dritte elektrische Leitung zudem einen benutzerbetätigen Schalter (54) enthält und, wenn der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist und die Spannung des Elektromotors (32) unter eine vorgegebene Schwelle sinkt, der Solenoidschalter vorrübergehend geöffnet und dann geschlossen wird und, falls die Spannung des Elektromotors nicht über die vorgegebene Schwelle steigt und drei solche aufeinanderfolgende Öffnungen und Schließungen des Solenoidschalters durchgeführt werden, der Solenoidschalter geöffnet wird, und g) wobei die Steuerschaltung auf die Spannung in einer elektrischen Leitung, die den benutzerbetätigten Schalter (54) enthält, reagiert und der Solenoidschalter geöffnet wird, wenn nach dem Schließen des Solenoidschalters und Bestromen des Solenoids die Spannung der elektrischen Leitung, die den benutzerbetätigten Schalter enthält, über einen vorgegebenen Schwellenwert zurück ansteigt.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 12, wobei der benutzerbetätigte Schalter (54) geschlossen sein muss, um den Solenoidschalter (40) zu schließen.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 8, zudem mit: einer Steuerschaltung (66), die einen Mikropressor (68) enthält, der betriebsfähig an den Solenidschalter angeschlossen ist, wobei die Steuerschaltung mit einer Motorspannungserfassungsleitung (74) in Verbindung steht, wodurch die Steuerschaltung auf Spannungsänderungen in dem Elektromotor reagiert, die Steuerschaltung zudem mit einer elektrischen Leitung (76) in Verbindung steht, die mit der Spannungsquelle in Verbindung steht, wodurch die Steuerschaltung auf die Spannung der Spannungsquelle reagiert, die Steuerschaltung programmiert ist, den Solenidschalter zu öffnen, sobald vorgegebene Bedingungen erfüllt sind, um Schaden von dem Elektromotor abzuwenden, wobei die Steuerschaltung in einem Steuereinheitengehäuse (72) montiert ist und das Steuereinheitengehäuse an dem Schaltergehäuse (60) angebracht ist, und einer vibrationsdämpfenden und elektrisch isolierenden Montagebaugruppe (62) zum Befestigen des Steuereinheitengehäuses und des Schaltergehäuses an dem Hauptgehäuse, wobei die Montagebaugruppe das Hauptgehäuse elektrisch von dem Steuereinheitengehäuse und dem Schaltergehäuse isoliert.
Montagebaugruppe nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung einen MOSFET Schalter (70) enthält, der MOSFET Schalter in der dritten elektrischen Leitung (46) angeordnet ist, die den Betrieb des Solenoidschalters (40) steuert, wobei Öffnen des auf Wärme ansprechenden Schalters (44) zu einem Öffnen des Solenidschalters führt und der MOSFET Schalter mit dem auf Wärme ansprechenden Schalter in Reihe geschaltet ist.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 15, wobei der auf Wärme ansprechende Schalter steuerbar ist, die dritte elektrische Leitung (46) zu öffnen, die den Betrieb des Solenidschalters steuert, und dadurch den Solenoidschalter im Fall eines im geschlossenen Zustand kurzgeschlossen MOSFET Schalters (70) zu öffnen.
Arilasseibaugruppe nach Anspruch 16, wobei die Steuerschaltung (66) programmiert ist: a) eine Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Schließvorgängen des Solenoidschalters von wenigstens drei Sekunden zu erfordern, b) das Schließen des Solenoidschalters (40) zu verhindern, wenn die Spannung der Spannungsquelle (28) eine vorgegebene Spannungsschwelle für laufenden Motor übersteigt, c) das Schließen des Solenoidschalters verhindert, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene erste untere Spannungsquelle fällt, d) den Solenoidschalter öffnet, wenn die Spannung der Spannungsquelle unter eine vorgegebene zweite untere Spannungsschwelle sinkt, wobei die zweite untere Spannungsschwelle kleiner als die erste untere Spannungsschwelle ist, e) den Solenoidschalter öffnet, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne bei geschlossenem Solenoidschalter verstrichen ist, f) wobei der auf Wärme ansprechende Schalter (44) in einer dritten elektrischen Leitung (46) angeordnet ist und die dritte elektrische Leitung zudem einen benutzerbetätigen Schalter (54) enthält und, wenn der benutzerbetätigte Schalter geschlossen ist und die Spannung des Elektromotors (32) unter eine vorgegebene Schwelle sinkt, der Solenoidschalter vorrübergehend geöffnet und dann geschlossen wird und, falls die Spannung des Elektromotors nicht über die vorgegebene Schwelle steigt und drei solche aufeinanderfolgende Öffnungen und Schließungen des Solenoidschalters durchgeführt werden, der Solenoidschalters geöffnet wird, und g) wobei die Steuerschaltung auf die Spannung in einer elektrischen Leitung, die den benutzerbetätigten Schalter (54) enthält, reagiert und der Solenoidschalter geöffnet wird, wenn nach dem Schließen des Solenoidschalters und Bestromen des Solenoids die Spannung der elektrischen Leitung, die den benutzerbetätigten Schalter enthält, über einen vorgegebenen Schwellenwert zurück ansteigt.
Anlasserbaugruppe nach Anspruch 17, wobei der benutzerbetätigte Schalter (54) geschlossen sein muss, damit der Solenoidschalter (40) zum Schließen des Solenoidschalters (40) geschlossen werden kann.