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Die Erfindung betrifft einen koaxialen Anlasser für eine
Maschine, umfassend einen Elektromotor zur Erzeugung einer
Drehkraft zum Anlassen einer Maschine; eine drehbare
Ausgangswelle, die an dem einen Ende des Motors in einer axial
ausgefluchteten Relation mit seiner drehbaren Ankerwelle
angeordnet und über einen Freilauf-Kupplungsmechanismus
betriebsmäßig mit der drehbaren Ankerwelle verbunden ist; und
eine Magnetschalteranordnung, die an dem anderen Ende des
Elektromotors in einer axial ausgefluchteten Relation
angeordnet ist, um den Elektromotor mit elektrischer Energie zu
versorgen und um die drehbare Ausgangswelle axial zu
verschieben; wobei die Magnetschalteranordnung folgendes
aufweist: eine zylindrische Erregerspule; einen Kolben, der
innerhalb der Erregerspule axial verschiebbar ist; einen
vorderen Magnetpfadbereich, der an dem einen Ende der Erregerspule
angeordnet ist und dem Kolben gegenüberliegt; einen hinteren
Magnetpfadbereich, der um den Umfang des Kolbens herum
angeordnet ist, wenn er in der Rückstellposition ist; eine
Buchse, die aus einem Material der Eisengruppe besteht und
die radial zwischen dem hinteren Magnetpfadbereich und dem
Kolben angeordnet ist; eine nichtmagnetische Hülse, die axial
neben der und in Kontakt mit der Buchse angeordnet ist, wobei
die nichtmagnetische Hülse und die Buchse den Kolben in einem
Bewegungsraum aus seiner Rückstellposition in die Position
führen, in der der Kolben gegen den vorderen
Magnetpfadbereich anliegt; und eine Schraubenfeder, die axial zwischen
dem Kolben und dem vorderen Magnetpfadbereich angeordnet ist.
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Ein herkömmlicher Anlasser für eine Maschine zum Anlassen
einer Fahrzeugmaschine ist entsprechend Fig. 1 aufgebaut.
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Der herkömmliche Anlasser 1 von Fig. 1 weist folgendes auf:
einen Gleichstrommotor 2, einen
Freilauf-Kupplungsmechanismus,
der verschiebbar über einer drehbaren Ausgangswelle 3
angebracht ist, eine Planeten-Untersetzungsgetriebeeinheit 5
zum Untersetzen und Übertragen der Drehgeschwindigkeit einer
drehbaren Ankerwelle 2a des Gleichstrommotors 2 auf ein
äußeres Kupplungsteil 4a des Freilauf-Kupplungsmechanismus 4,
und einen Schalthebel 8, der an seinem einen Ende mit einer
Kolbenstange einer Magnetschalteranordnung 6 in Eingriff ist,
die an einer Seite des Gleichstrommotors 2 angeordnet ist, um
den Freilauf-Kupplungsmechanismus 4 zu verschieben, und an
seinem anderen Ende mit einem ringförmigen Element 7 in
Eingriff ist, das an dem Freilauf-Kupplungsmechanismus 4
angebracht ist.
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Der herkömmliche Anlasser 1 benötigt jedoch den Schalthebel
8, um den Freilauf-Kupplungsmechanismus 4 auf die drehbare
Ausgangswelle 3 zu schieben, und da eine zweiachsige
Anordnung verwendet wird, bei der die Magnetschalteranordnung 6
zum Betätigen des Schalthebels 8 und Zuführen von
elektrischer Energie zu dem Gleichstrommotor 2 an der Seite des
Gleichstrommotors 2 angeordnet ist, unterliegt die
Konstruktion der Maschine in bezug auf die Auslegung des Fahrzeugs
engen Beschränkungen.
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Um das oben genannte Problem zu beseitigen, wurde
vorgeschlagen, den Magnetschalter an einem der axialen Endbereiche des
Gleichstrommotors zu positionieren, um einen Anlasser mit
einfacher Konfiguration wie etwa derjenigen eines
langgestreckten Zylinders zu erhalten. Gemäß diesem Vorschlag ist
die Grundkonstruktion derart, daß die drehbare Ankerwelle
hohl gemacht wird, und die Kolbenstange der
Magnetschalteranordnung, die zum Betätigen des Schalthebels verwendet
wurde, ist langgestreckt, so daß sie sich durch einen inneren
Durchgang des elektromagnetischen Kerns des Ankers erstreckt,
so daß sie die drehbare Ausgangswelle erreicht. Ein Anlasser
mit einer solchen Konstruktion wird als koaxialer Anlasser
bezeichnet, da die drehbare Ankerwelle des Gleichstrommotors
und die Kolbenstange des Magnetschalters koaxial
ausgefluchtet sind.
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Der oben angegebene koaxiale Anlasser hat zwar eine einfache
langgestreckte zylindrische Konfiguration, aber die
Gesamtlänge ist erheblich, wenn die Magnetschalteranordnung einfach
am hinteren Ende des Gleichstrommotors befestigt ist. Wenn
andererseits die Magnetschalteranordnung einfach kleiner
gemacht wird, ist es schwierig, die notwendige magnetische
Anziehungskraft aufrechtzuerhalten. Die Entwicklung eines
koaxialen Anlassers mit der oben angegebenen Konstruktion und
mit einer kürzeren Gesamtlänge ist daher von Interesse.
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Ein koaxialer Anlasser für eine Maschine gemäß der eingangs
genannten Art ist aus der DE-A-2 507 940 bekannt, wobei die
Magnetschalteranordnung eine Rückstellfeder und eine
Druckfeder aufweist, wobei die nichtmagnetischen Eigenschaften nicht
berücksichtigt werden. Außerdem ist ein becherförmiges
Gehäuse auf einem Tragelement angebracht und an seiner
Unterseite als Joch ausgebildet, das eine Buchse haltert. Auf
dieser Buchse ist ein Tragelement für eine Wicklung vorgesehen.
Das Gehäuse ist mit einem hinteren Joch verschlossen. Ein
Kolben, der einen Anker bildet, ist in der Buchse
verschiebbar geführt. Bei dieser Konstruktion gemäß DE-A-2 507 940 ist
keine Stirnseite des Magnetpfadabschnitts vorgesehen, die
eine nach außen weisende Schrägfläche hat, um einen
geeigneten Magnetpfad ohne unerwünschte magnetische Verluste zu
erhalten.
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Am hinteren Ende dieses koaxialen Anlassers für eine Maschine
nach dem Stand der Technik ist das Gehäuse mit einer
Abdeckung versehen, die eine nach außen vorspringende
becherförmige Kammer hat, die das äußere Ende einer Stange
aufnimmt, auf der die Rückstellfeder und die Schraubenfeder
gemeinsam mit entsprechenden Anschlagelementen angebracht sind.
Bei dieser Konstruktion umgibt die Abdeckung selber nur den
Endbereich der Magnetschalteranordnung, ohne daß sie eine
Trag- oder Anschlagfunktion für den Kolben hat. Die nach
außen vorspringende Kammer benötigt zusätzlichen Raum.
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Aus der Druckschrift FR-A-2 353 720 ist ein koaxialer
Anlasser für eine Maschine bekannt, der folgendes aufweist: einen
Elektromotor zum Erzeugen einer Drehkraft zum Anlassen einer
Maschine; eine drehbare Ausgangswelle, die an dem einen Ende
des Motors in einer axial ausgefluchteten Relation mit seiner
drehbaren Ankerwelle angeordnet und über einen
Freilauf-Kupplungsmechanismus betriebsmäßig mit der drehbaren Ankerwelle
verbunden ist; und eine Magnetschalteranordnung, die an dem
anderen Ende des Elektromotors in einer axial ausgefluchteten
Relation angeordnet ist, um den Elektromotor mit elektrischer
Energie zu versorgen und die drehbare Ausgangswelle axial zu
verschieben; wobei die Magnetschalteranordnung folgendes
aufweist: eine zylindrische Erregerspule, einen Kolben, der
innerhalb der Erregerspule axial verschiebbar ist, einen
vorderen Magnetpfadbereich, der an dem einen Ende der Erregerspule
angeordnet ist und dem Kolben gegenüberliegt, und einen
hinteren Magnetpfadbereich, der um den Umfang des Kolbens herum
angeordnet ist, wenn er in der Rückstellposition ist.
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Bei diesem herkömmlichen koaxialen Anlasser für eine Maschine
sind keine Einzelheiten ersichtlich, wie seine axiale
Gesamtlänge verkürzt und in der Magnetschalteranordnung eine
geeignete Anziehungskraft unterhalten werden soll. Statt dessen
ist eine ziemlich große Anzahl von Komponenten vorgesehen,
die axial außerhalb einer Ebene angeordnet sind, die durch
den hinteren Magnetpfadbereich geht, so daß alle diese
Komponenten zu der Gesamtlänge der Konstruktion beitragen.
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Ferner ist bei der herkömmlichen Konstruktion gemäß der
FR-A-2 353 720 keine Buchse aus einem Material der
Eisengruppe radial direkt zwischen dem Magnetpfadbereich und dem
Kolben angeordnet, und es ist keine nichtmagnetische Hülse
axial neben einer solchen Buchse angeordnet, wobei die
nichtmagnetische Hülse und die Buchse aus dem Material der Ei
sengruppe
den Kolben in einem Bewegungsraum aus seiner
Rückstellposition in die Position führen würden, in der der
Kolben gegen den vorderen Magnetpfadbereich anliegen würde.
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Ferner gibt es bei der herkömmlichen Konstruktion gemäß der
FR-A-2 353 720 keine Stirnseite des hinteren
Magnetpfadbereichs auf der Seite des vorderen Magnetpfadbereichs, die
eine nach außen weisende Schrägfläche hätte. Ein solches
Merkmal fehlt vollständig, da bei dieser Druckschrift
keinerlei Aufmerksamkeit auf die Verbesserung der magnetischen
Eigenschaften gerichtet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines kompakten koaxialen Anlassers für eine Maschine, der
geringe axiale Gesaintlänge hat und bei dem in seiner
Magnetschalteranordnung eine geeignete Anziehungskraft unterhalten
werden kann.
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Der koaxiale Anlasser gemäß der Erfindung für eine Maschine
ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite des hinteren
Magnetpfadbereichs an der Seite des vorderen
Magnetpfadbereichs eine nach außen weisende Schrägfläche aufweist, daß
die Schraubenfeder, die axial zwischen dem Kolben und dem
vorderen Magnetpfadbereich angeordnet ist, eine
nichtmagnetische Schraubenfeder ist, daß die Magnetschalteranordnung in
einem magnetischen Gehäuse montiert ist, dessen hinteres Ende
von einer nichtmagnetischen Platte verschlossen ist, die eine
Rückwand der Magnetschalteranordnung bildet, und daß die
nichtmagnetische Platte auf der äußeren Stirnseite des
hinteren Magnetpfadbereichs positioniert ist und als Anschlag für
den Kolben wirkt.
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Wenn bei dem koaxialen Anlasser gemäß der Erfindung ein
elektrischer Strom durch die Magnetschalteranordnung fließt, um
die Erregerspule zu aktivieren, fließt der Magnetfluß von dem
hinteren Magnetpfadbereich zu dem vorderen Magnetpfadbereich
durch die aus einem Material der Eisengruppe bestehende
Buchse und den Kolben und erzeugt eine starke magnetische
Anziehungskraft zwischen dem Kolben und dem vorderen
Magnetpfadbereich. Da eine nichtmagnetische Hülse zum Führen des
Kolbens entlang seiner Bewegungsstrecke vorgesehen ist und da
eine spezielle Konstruktion der Magnetschalteranordnung
verwendet wird, tritt zu diesem Zeitpunkt keine
Magnetflußstreuung auf. Das führt zu einer besonders hohen magnetischen
Anziehungskraft zwischen dem Kolben und dem vorderen
Magnetpfadbereich, so daß der Kolben von einer größeren Kraft
bewegt wird. Während dieser Bewegung des Kolbens wird der
Elektromotor eingeschaltet, und die drehbare Ausgangswelle mit
einem daraufangebrachten Ritzel wird nach außen geschoben,
um die Drehkraft auf eine anzulassende Maschine zu
übertragen.
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Eine Weiterentwicklung des koaxialen Anlassers für eine
Maschine gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die axial verschiebbare drehbare Ausgangswelle sich durch ein
Kupplungsinnenteil des Freilauf-Kupplungsmechanismus
erstreckt und mit dem Kupplungsinnenteil kämmt und eine
wendelförmige Keilnut aufweist; und daß eine
Rückstell-Schraubenfeder um die drehbare Ausgangswelle herum angeordnet ist und
mit ihrem einen Ende gegen eine Seitenwand eines radial nach
außen vorstehenden Bereichs der drehbaren Ausgangswelle und
mit ihrem anderen Ende gegen einen Vorsprung des
Kupplungsinnenteils anliegt; und daß die Verwindungsrichtung der
wendelförmigen Keilnut, die auf der drehbaren Ausgangswelle
angeordnet ist, entgegengesetzt ist zu der Richtung der Windung
der Rückstell-Schraubenfeder.
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Wenn bei dem koaxialen Anlasser gemäß dieser Ausführungsform
ein elektrischer Strom durch die Magnetschalteranordnung
fließt, schiebt ihre Stange die drehbare Ausgangswelle gegen
die Kraft der Rückstell-Schraubenfeder nach außen, und
gleichzeitig wird der Elektromotor eingeschaltet. Dadurch
wird die Drehkraft auf die drehbare Ankerwelle des
Elektromotors durch den Freilauf-Kupplungsmechanismus auf die drehbare
Ausgangswelle übertragen. Nachdem die Maschine angelassen
ist, wird die Magnetschalteranordnung desaktiviert, und die
drehbare Ausgangswelle wird von der Rückstell-Schraubenfeder
in ihre Ausgangsposition zurückgestellt. Diese Rückstellkraft
wirkt ebenfalls durch die drehbare Ausgangswelle auf die
Magnetschalteranordnung. Wenn die drehbare Ausgangswelle von
der Magnetschalteranordnung nach außen gedrückt wird, dreht
sich die drehbare Ausgangswelle während ihrer Verschiebung
längs der Verwindungsrichtung der wendelförmigen Keilnut,
weil die drehbare Ausgangswelle mit dem Kupplungsinnenteil
des Freilauf-Kupplungsmechanismus durch die wendelförmige
Keilnut kämmt. Da die Rückstell-Schraubenfeder, die um die
drehbare Ausgangswelle herum angeordnet ist und mit ihrem
einen Ende gegen den radial nach außen vorstehenden Bereich
der drehbaren Ausgangswelle anliegt, in eine Richtung
entgegengesetzt zu der Verwindungsrichtung der wendelförmigen
Keilnut gewickelt ist, wird während dieses Zeitraums die
Schraubenfeder aufgrund des Gleitkontakts ihres Endes mit der
drehbaren Ausgangswelle in ihrer durchmesser-vergrößernden
Richtung verdreht. Daher bietet die Schraubenfeder keinen
großen Widerstand gegen die Verschiebebewegung der drehbaren
Ausgangswelle.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Querschnitt in Längsrichtung durch einen
herkömmlichen Anlasser für eine Maschine;
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Fig. 2 ist ein Querschnitt in Längsrichtung und zeigt
einen koaxialen Anlasser für eine Maschine gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt, der den Durchfluß des
Magnetflusses in der Magnetschalteranordnung des
koaxialen Anlassers von Fig. 2 zeigt; und
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Fig. 4 ist ein Querschnitt, der die Magnetflußstreuung bei
einer herkömmlichen Magnetschalteranordnung zeigt.
BESTE ARTEN DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Der koaxiale Anlasser nach der Erfindung für eine Maschine
wird nun in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
ist, beschrieben.
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Fig. 2 zeigt einen koaxialen Anlasser 10 für eine Maschine
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der
koaxiale Anlasser 10 für eine Maschine gemäß dieser
Ausführungsform weist einen Gleichstrommotor 11 auf, in dessen
Mittelachse eine rohrförmige drehbare Ankerwelle 11a angeordnet
ist. Auf dem Außenumfang der rohrförmigen drehbaren
Ankerwelle 11a ist ein Ankerkern 11b im Preßsitz befestigt. An dem
einen axialen Ende (dem rechten in Fig. 2) des
Gleichstrommotors 11 ist eine Ritzelwelle oder eine drehbare
Ausgangswelle 12 in einer axial ausgefluchteten Relation mit der
drehbaren Ankerwelle 11a angeordnet. Diese drehbare
Ausgangswelle 12 ist mit ihrem einen Ende in einen inneren Durchgang
11c der drehbaren Ankerwelle 11a eingesetzt und ist axial
verschiebbar von einem Gleitlager 13 abgestützt, das zwischen
dem Innenumfang des inneren Durchgangs 11c und der drehbaren
Ausgangswelle 12 angeordnet ist.
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Die Übertragung der Drehkraft von der drehbaren Ankerwelle
11a auf die drehbare Ausgangswelle 12 wird durch eine
Planeten-Untersetzungsgetriebeeinheit 14 und einen
Freilauf-Kupplungsmechanismus 15 erreicht. Dabei weist die
Planeten-Untersetzungsgetriebeeinheit 14 folgendes auf: ein Sonnenrad 14a,
das auf einem Außenumfangsbereich eines Endes der drehbaren
Ankerwelle 11a integral geformt ist, ein Innenrad 14b, das
zwischen einem Joch 11d des Gleichstrommotors 11 und einem
vorderen Träger 16 der Anlasseranordnung angebracht ist, und
eine Vielzahl von Planetenrädern 14e, die mit dem Sonnenrad
14a und dem Innenrad 14b in Eingriff sind und auf Zapfen 14d
drehbar gehaltert sind, die an einem Träger 14c befestigt
sind, der mit einem Kupplungsaußenteil 15a des
Freilauf-Kupplungsmechanismus 15 integral ist. Eine wendelförmige Keilnut
15c ist auf der Innenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils
15b des Freilauf-Kupplungsmechanismus 15 gebildet und in
Eingriff mit einer wendelförmigen Keilnut 12a, die auf der
Außenumfangsfläche der drehbaren Ausgangswelle 12 gebildet
ist, so daß die drehbare Ausgangswelle 12 sich auch dann in
Axialrichtung verschieben kann, wenn von dem
Kupplungsinnenteil 15b eine Drehkraft auf sie aufgebracht wird. Auf der
Seite der drehbaren Ausgangswelle 12, die von dem vorderen
Träger 16 vorsteht, ist ein Ritzel 17 angebracht, um mit
einem Zahnkranz einer anzulassenden Maschine zu kämmen und
ihn anzutreiben.
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Der Gleichstrommotor 11 ist mit einem Kommutator 18 vom
Flächentyp versehen, der auf dem Außenumfang an dem einen oder
in Fig. 2 linken Ende der drehbaren Ankerwelle 11a angebracht
ist. Der Kommutator 18 vom Flächentyp ist mit einer Vielzahl
von Segmenten versehen, die in einer zu der drehbaren
Ankerwelle 11a senkrechten Ebene zum Gleitkontakt mit einer
Vielzahl von Bürsten 19 für die Kommutierung angeordnet sind,
wobei jedes der Segmente mit einem Ende einer Ankerwicklung 11e
verbunden ist, die auf den Ankerkern 11b gewickelt ist.
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Die Bürsten 19 sind von Bürstenhaltern 21 aus Kunststoff
gehaltert, die an der Außenseite des hinteren Trägerbereichs 20
angeordnet sind, der gesondert mit dem Joch 11d ausgebildet
und mit diesem Joch 11d durch einen Verriegelungsbereich
gekoppelt ist, und werden von einer Feder 22 gegen die
Gleitfläche des Kommutators 18 durch die jeweils in einem hinteren
Träger 20 gebildeten Öffnungen gedrückt. Ein Lager 23 ist auf
die Innenumfangsfläche der zentralen Öffnung des hinteren
Trägers 20 aufgesetzt, und dieses Lager 23 stützt den
hinteren Endbereich, der auf der Kommutatorseite der drehbaren
Ankerwelle 11a liegt. Der Bürstenhalter 21 ist durch
Zweistufen-Spritzgießen eines ortsfesten Kontakts 24, der mit einem
nicht gezeigten Anschlußelement an dem hinteren Bereich
verbunden ist, und durch Befestigen eines Anschlußelements 26,
mit dem eine plusseitige Zuleitung 25 der Bürste 19
verschweißt ist, mittels einer Schraube 27 aufgebaut.
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Außerdem weist der Anlasser 10 für eine Maschine gemäß der
Erfindung eine Magnetschalteranordnung 30 (nachstehend
einfach als eine Schalteranordnung bezeichnet) auf, die die
drehbare Ausgangswelle 12 zum Gleiten veranlaßt und die eine
Schaltfunktion zum Einschalten der elektrischen Kontakte hat,
wie später noch im einzelnen beschrieben wird, um durch das
Schließen des Schlüsselschalters (nicht gezeigt) des
Fahrzeugs von der Batterie (nicht gezeigt) elektrische Energie zu
dem Gleichstrommotor 11 zu liefern. Die Schalteranordnung 30
ist mit der Außenseite des hinteren Trägerbereichs 20
verbunden.
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Die Schalteranordnung 30 umfaßt eine Erregerspule 34, die auf
einen Kunststoff-Spulenkörper 34a gewickelt ist, der von
einem vorderen und hinteren Magnetpfadbereich (Kernen) 32 und
33 gehalten ist, die gemeinsam mit einem Gehäuse 31 einen
Magnetkreis bilden. Die Schalteranordnung 30 umfaßt ferner
einen Kolben 35, der verschiebbar in einer zentralen Bohrung
des Spulenkörpers 34a angeordnet ist, und eine bewegliche
Anordnung 36, die an dem Kolben 35 angebracht ist. Der Kolben
35 weist einen rohrförmigen Magnetpfadbereich 35a auf, und
der Endbereich des rohrförmigen Magnetpfadbereichs 35a liegt
dem vorderen Magnetpfadbereich 32 gegenüber. Eine
nichtmagnetische Schraubenfeder 37, beispielsweise aus rostfreiem
Stahl, ist zwischen einem Stufenbereich 35b, der in dem
Innenumfang des Magnetpfadbereichs 35a gebildet ist, und dem
vorderen Magnetpfadbereich 32 angeordnet. Die Schraubenfeder
37 hat die Funktion, den Kolben 35 zu veranlassen, in seine
in Fig. 2 gezeigte Rückstellposition zurückzukehren, wenn ein
Schlüsselschalter in die Aus-Position rückgestellt wird.
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Der hintere Magnetpfadbereich 33 weist einen zylindrischen
Magnetpfadbereich 33a auf, der an dem Außenumfang des
zylindrischen Magnetpfadbereichs 35a des Kolbens 35 positioniert
ist, wenn sich letzterer in der Rückstellposition befindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die auf der Seite des
vorderen Magnetpfadbereichs befindliche Stirnfläche 33b des
hinteren Magnetpfadbereichs 33a eine nach außen weisende
Schrägfläche, so daß der Endbereich des Magnetpfadbereichs
33a an seinem Ende scharf ist. Außerdem ist eine rohrförmige
Buchse 38a, die aus einem Material der Eisengruppe besteht,
zwischen dem Kolben 35 in der Rückstellposition und dem
hinteren Magnetpfadbereich 33 angeordnet. Eine nichtmagnetische
rohrförmige Hülse 38b, beispielsweise aus rostfreiem Stahl
und mit einem Innendurchmesser gleich dem der Buchse 38a, die
aus einem Material der Eisengruppe besteht, ist in
Ausfluchtung mit der Buchse 38a und zwischen dem vorderen
Magnetpfadbereich 32 und dem hinteren Magnetpfadbereich 33 angeordnet,
um den Kolben 35 zu führen.
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Die bewegliche Anordnung 36 umfaßt eine Stange 39, die an dem
einen Ende mit dem Kolben 35 verbunden und mit dem anderen
Ende entgegengesetzt zu dem Hinterende (dem linken Ende in
Fig. 2) der drehbaren Ausgangswelle 12 positioniert ist, und
einen ersten Halter 40 mit einer Öffnung 40a, die zu der
Seite der drehbaren Ausgangswelle 12 offen ist und auf dem
Außenumfang des kolbenseitigen Bereichs der Stange 39
befestigt ist. Auf dem Außenumfangsbereich des ersten Halters 40
ist verschiebbar ein bewegliches Kontaktelement 41
angebracht, das einen beweglichen Kontakt 41c hat, der zwischen
zwei Isolierelementen 41a und 41b angeordnet ist. Ein zweiter
Halter 42 ist auf der Außenumfangsfläche des anderen Endes
der Stange 39 axial verschiebbar angebracht, und eine Feder
43 ist zwischen dem zweiten Halter 42 und dem inneren Ende
der Öffnung des ersten Halters 40 angeordnet, um die drehbare
Ausgangswelle 12 vorwärts oder nach rechts in Fig. 2
vorzuspannen.
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Außerdem sind das andere Ende bzw. das Vorderende der Stange
39 und der zweite Halter 42 in die drehbare Ankerwelle 11a
des Gleichstrommotors 11 vom anderen Ende her eingesetzt. Im
Inneren der Hohlwelle der drehbaren Ankerwelle 11a ist eine
Schubstange 44 angeordnet, deren Vorderende über eine
Stahlkugel 45 in Berührung mit der Endwand einer Öffnung 12b
liegt, die in der Stirnfläche der drehbaren Ausgangswelle 12
gebildet ist. Außerdem ist eine Schraubenfeder 46 zwischen
der Endwand einer Öffnung 44a, die in der Stirnfläche der
Schubstange 44 gebildet ist, und der vorderen Endfläche der
Stange 39 angeordnet.
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Das eine Ende des zweiten Halters 42 verläuft vom Vorderende
der Stange 39 zu der Schubstange 44, um die Schraubenfeder 46
zu umschließen. 47 bezeichnet eine nichtmagnetische Platte
zum Abschließen des Hinterendes des Gehäuses 31, die als
Anschlag dient, um die Rückstellung des Kolbens 35 nach hinten
über sie hinaus zu verhindern, und als Rückwand der
Magnetschalteranordnung 30 dient.
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Der Betrieb des Anlassers 10 für eine Maschine gemäß der
obigen Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
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Wenn der Anlasserschalter eingeschaltet wird, wird die
Erregerspule 34 der Magnetschalteranordnung 30 aktiviert.
Aufgrund der Aktivierung der Erregerspule 34 wird ein Magnetfluß
erzeugt, so daß er von dem zylindrischen Magnetpfadbereich
33a des hinteren Magnetpfadbereichs 33 zu dem Kolben 35 durch
die Buchse 38a und von dem Magnetpfadbereich 35a des Kolbens
35 zu dem entgegengesetzten vorderen Magnetpfadbereich 32
verläuft, wie Fig. 3 zeigt. Wenn, wie Fig. 4 zeigt, keine
nichtmagnetische Hülse 38b verwendet wird und statt dessen
eine magnetische Buchse 38c zwischen dem vorderen und dem
hinteren Magnetpfadbereich 32 und 33 angeordnet ist, fließt
der größte Teil des Magnetflusses zwischen dem vorderen und
dem hinteren Magnetpfadbereich 32 und 33 durch eine solche
magnetische Buchse 38c, und nur ein kleiner Teil des
Magnetflusses fließt von dem kolbenseitigen Magnetpfadbereich 35a
zu dem vorderen Magnetpfadbereich 32. Daher ist es unmöglich,
zwischen dem Kolben 35 und dem vorderen Magnetpfadbereich 32
eine große magnetische Anziehungskraft zu erhalten.
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Wenn ferner das Vorderende des Magnetpfadbereichs 33a des
hinteren Magnetpfadbereichs 33 in einer Ebene gebildet ist,
die zu ihrer Achse senkrecht ist, wie Fig. 4 zeigt, oder wenn
die Feder 37 zum Rückstellen des Kolbens 35 aus einem
Magnetmaterial besteht, streut Magnetfluß aus diesen Teilen, wie
Fig. 4 zeigt, so daß es schwierig ist, zwischen dem Kolben 35
und dem vorderen Magnetpfadbereich 32 eine große magnetische
Anziehungskraft zu erhalten.
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Da bei dem Anlasser 10 für eine Maschine gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Buchse 38a aus einem
Material der Eisengruppe zwischen dem Kolben 35 in der
Rückstellposition und dem Magnetpfadbereich 33a des hinteren
Magnetpfadbereichs 33 angeordnet ist und die nichtmagnetische
Hülse 38b nur zum Führen des Kolbens 35 zwischen der Buchse
38a aus einem Material der Eisengruppe und dem vorderen
Magnetpfadbereich 32 angeordnet ist, wird der Streumagnetfluß
verringert, und die magnetische Anziehungskraft, die auf den
Kolben 35 wirkt, wird erheblich gesteigert.
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Durch effektive Nutzung der elektromagnetischen Kraft, die
durch die Aktivierung der Erregerspule 34 erzeugt wird, wird
somit der Kolben 35 von einer großen Kraft nach rechts in
Fig. 2 längs der Achse bewegt. Daher drückt die Stange 39 die
drehbare Ausgangswelle 12 durch die Schraubenfedern 46 und 43
und die Schubstange 44 nach außen, so daß das an ihrem Ende
angebrachte Ritzel 17 in Eingriff mit dem Zahnkranz der
anzulassenden Maschine geschoben wird.
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Gleichzeitig mit der Bewegung des Kolbens werden der
bewegliche Kontakt 41c und der ortsfeste Kontakt 24 in Kontakt
gebracht, um den Gleichstrommotor 11 zu aktivieren und um den
Gleichstrommotor 11 anzutreiben. Infolgedessen wird die
Drehung der drehbaren Ankerwelle 11a auf das Kupplungsaußenteil
15a des Freilauf-Kupplungsmechanismus 15 übertragen, nachdem
seine Drehgeschwindigkeit von der
Planeten-Untersetzungsgetriebeeinheit 14 verringert worden ist, und die Drehung des
Kupplungsaußenteils 15a wird auf das Kupplungsinnenteil 15b
durch die zylindrischen Rollen 15d übertragen. Die Drehung
des Kupplungsinnenteils 15b wird auf die drehbare
Ausgangswelle 12 durch die wendelförmigen Keilnuten 15c und 12a
übertragen, und das Ritzel 17 wird gedreht, so daß die Maschine
angelassen wird.
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Während dieser Zeit, d. h. während die drehbare Ausgangswelle
12 nach außen geschoben wird, wird die drehbare Ausgangswelle
12, während sie gedreht wird, in Richtung der Verwindung der
wendelförmigen Keilnut 12a verschoben, weil die drehbare
Ausgangswelle 12 durch die wendelförmige Keilnut 12a und die
wendelförmige Keilnut 15c in Eingriff mit dem
Kupplungsinnenteil 15b ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Drehkraft in der
Drehrichtung der drehbaren Ausgangswelle 12 auf eine
Rückstell-Schraubenfeder 50 aufgebracht, weil das eine Ende der
Schraubenfeder 50 gegen die Seitenfläche des radial nach
außen-vorstehenden Bereichs 12c der drehbaren Ausgangswelle
12 anliegt. Wenn die Windungsrichtung der Schraubenfeder 50
gleich der Drehrichtung der drehbaren Ausgangswelle 12 ist,
wird der Schraubendurchmesser der Rückstell-Schraubenfeder 50
durch die Verwindungskraft verringert, so daß sie auf die
drehbare Ausgangswelle 12 gewickelt wird, was einen
erheblichen Widerstand gegen die Verschiebebewegung der drehbaren
Ausgangswelle 12 erzeugen würde. Daher ist gemäß der
vorliegenden Erfindung die Rückstell-Schraubenfeder 50 in eine
Richtung entgegengesetzt zu der Verwindungsrichtung der
wendelförmigen Keilnut 12a gewickelt. Mit dieser Anordnung wird
der Widerstand, den die Rückstellfeder 50 auf die drehbare
Ausgangswelle 12 während der Verschiebung ausübt, praktisch
beseitigt, so daß die magnetische Anziehungskraft der
Magnetschalteranordnung 30 nicht groß sein muß, was kleine
Abmessungen der Magnetschalteranordnung 30 zuläßt.
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Gleichzeitig mit dem Herausschieben der drehbaren
Ausgangswelle 12 durch die Magnetschalteranordnung 30 bewegt sich der
bewegliche Kontakt 41c der beweglichen Anordnung 36 in
gleicher Weise axial nach rechts in Fig. 2, während sich die
Stange 39 bewegt, bis sie den ortsfesten Kontakt 24 berührt,
unmittelbar bevor das Ritzel 17 am Vorderende der drehbaren
Ausgangswelle 12 mit dem Zahnkranz (nicht gezeigt) der
Maschine kämmt. Das bewirkt, daß der Gleichstrommotor 11 von
der elektrischen Stromquelle aktiviert wird, und die drehbare
Ankerwelle 11a wird gedreht. Die Drehung der drehbaren
Ankerwelle 11a wird auf das Kupplungsaußenteil 15a des Freilauf-
Kupplungsmechanismus 15 nach Verringerung seiner
Drehgeschwindigkeit durch die Planeten-Untersetzungsgetriebeeinheit
14 übertragen. Die Drehung des Kupplungsaußenteils 15a wird
auf das Kupplungsinnenteil 15b durch die zylindrischen Rollen
15d des Freilauf-Kupplungsmechanismus 15 übertragen. Die
Drehung des Kupplungsinnenteils 15b wird auf die drehbare
Ausgangswelle 12 durch die wendelförmigen Keilnuten 15c und 12a
übertragen, und das Ritzel 17 wird gedreht, so daß die
Maschine (nicht gezeigt) angelassen wird.
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Nachdem die Maschine angelassen ist, wird die drehbare
Ausgangswelle 12 daran gehindert, rückwärts angetrieben zu
werden, und die Erregerspule 34 in der Magnetschalteranordnung
30 wird desaktiviert, so daß die drehbare Ausgangswelle 12
von der Herausschiebekraft befreit wird und die drehbare
Ausgangswelle 12 durch die Rückstell-Schraubenfeder 50 in die
Ausgangsposition rückgestellt wird.
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Wie beschrieben wurde, kann mit dem koaxialen Anlasser für
eine Maschine gemäß der Erfindung, da jegliche magnetische
Hülse aus einem Bewegungsraum zwischen dem vorderen und dem
hinteren Magnetpfadbereich 32 und 33 entfernt ist, jegliche
Magnetflußstreuung in der Magnetschalteranordnung 30
erheblich verringert werden, die elektromagnetische Kraft kann
effektiv auf den Kolben 35 wirken, und es kann eine größere
magnetische Anziehungskraft erhalten werden. Daher kann der
Anlasser eine kleine Größe haben, weil die erforderliche
magnetische Anziehungskraft auch dann aufrechterhalten werden
kann, wenn die Magnetschalteranordnung 30 kleine Größe hat.
Die magnetische Anziehungskraft kann außerdem erhöht werden,
indem an dem Ende des hinteren Magnetpfadbereichs 33 eine
nach außen weisende konische Fläche 33b vorgesehen ist.
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Außerdem ist bei dem koaxialen Anlasser für eine Maschine
gemäß der Erfindung die Wickelrichtung der
Rückstell-Schraubenfeder 50, die um die drehbare Ausgangswelle 12 entlang ihrem
Umfang angeordnet ist, zu der Verwindungsrichtung der auf der
drehbaren Ausgangswelle 12 gebildeten wendelförmigen Keilnut
12a entgegengesetzt, so daß der auf die drehbare
Ausgangswelle 12 während ihrer Verschiebebewegung wirkende Widerstand
klein gemacht werden kann, was es erlaubt, die magnetische
Anziehungskraft der Magnetschalteranordnung 30 zu vermindern
und die Magnetschalteranordnung 30 mit kleinen Abmessungen
auszubilden.