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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Verwandter Stand der Technik
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In
Fahrzeugen mit Maschinen (d. h. internen Verbrennungsmaschinen)
wird normalerweise ein Anlasser zum Starten der Maschinen verwendet.
Obwohl eine Vielfalt von Anlasserarten bekannt ist, ist eine Art
von solchen Anlassern bei einem Elektromotor des Magnetfeldtyps
mit einem Anker bzw. Rotor und einer Feldspule, einem Solenoid bzw.
Elektromagnet bzw. Magnet und einem Schalter vorgesehen. Der Magnet
wird dazu verwendet, unter Verwendung eines Verschiebehebels, ein
Kleinzahnrad bzw. Zahnrad bzw. Ritzel zu einem Zahnkranz bzw. Hohlrad
hin zu verschieben, welches an einer fahrzeuggestützten
Maschine befestigt ist. Der Schalter schaltet einen Hauptkontakt
ein/aus, welcher in einem elektrischen Schaltkreis zum Antreiben
des Motors (bekannt als ein Motorschaltkreis) angeordnet ist, wobei der
Motorschaltkreis den Motor durch Zufuhr von Strom von einer Batterie
zum Motor antreibt. Diese Art von Anlasser ist durch das
japanische Gebrauchsmuster Nr.
56-42437 offenbart.
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In
dieser Konfiguration können der Magnet und der Schalter
unabhängig voneinander betrieben werden. Zum Beispiel wird
zuerst nur der Magnet angetrieben, um das Zahnrad mit dem Hohlrad
in Eingriff zu bringen, und dann wird der Schalter betätigt, um
den Hauptkontakt zu schließen, so dass der Strom dem Motor
zugeführt wird. Durch diese aufeinander folgende Betriebstechnik
kann der Motor angetrieben werden, um die Maschine nach Vollendung des
Eingriffs zwischen dem Zahnrad und dem Hohlrad zu starten.
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Beim
vorstehenden Anlasser hat der Magnet zum Schieben des Zahnrads eine
elektromagnetische Spule bestehend aus zwei Spulen. Diese zwei Spulen
sind eine Anziehungsspule zur Erzeugung einer Magnetkraft, welche
notwendig ist zum Anziehen des Kolbens, und eine Rückhaltespule
zur Erzeugung einer Magnetkraft, welche notwendig ist zum Zurückhalten
des Kolbens. Es ist normalerweise erforderlich, dass sowohl das
eine Ende der Anziehungsspule als auch das eine Ende der Rückhaltespule
elektrisch mit einem Verbindungselement oder anderen elektrischen
Anschlusselementen verbunden sind. Ferner ist das andere Ende der
Anziehungsspule elektrisch mit feststehenden Kontakten des Hauptkontakts
verbunden, so dass, wenn der Hauptkontakt im Motorschaltkreis durch
den elektrischen Schalter geschlossen wird, die Anziehungsspule über
den Hauptkontakt kurzgeschlossen wird, d. h. kein Strom durch die
Anziehungsspule fließt.
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Ferner
sind beim oben offenbarten Anlasser die elektromagnetische Spule
des Magnets und die Feldspule des Motors elektrisch durch ein Verdrahtungselement
miteinander verbunden. Diese elektrische Verbindung lässt
Strom zur Feldspule über die elektromagnetische Spule fließen,
ohne den Hauptkontakt zu schließen, wann immer das Zahnrad
mit dem axial durch den Magnet geschobenen Hohlrad in Kontakt gebracht
wird. In anderen Worten, der Strom fließt über
die elektromagnetische Spule durch die Feldspule. Dieser Stromfluss
lässt den Rotor des Motors etwas drehen, und lässt
so das Zahnrad etwas als Antwort auf die Übertragung der
leichten Drehung des Motorrotors auf das Zahnrad drehen, und ermöglicht
so dem Zahnrad und dem Hohlrad miteinander in Eingriff zu gelangen.
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Bei
der durch den vorstehenden Anlasser offenbarten Struktur ist die
elektrische Schaltungsanordnung jedoch kompliziert, was zu einer
großen Anzahl von für die elektrische Schaltung
erforderlichen Teilen führt. Außerdem sind verschiedene
Arbeitsschritte zur Herstellung des Anlassers erforderlich. Solche
Arbeitsschritte weisen einen Schritt auf, bei welchem ein Ende der
Anziehungsspule und ein Ende der Rückhaltespule elektrisch
mit zum Beispiel einem Verbindungselement verbunden werden, einen
Schritt, bei welchem das andere Ende der Anziehungsspule elektrisch
mit den feststehenden Kontakten des Hauptkontakts verbunden wird,
und einen Schritt, bei welchem die elektromagnetische Spule des
Magneten zum Schieben des Zahnrades und die Feldspule des Motors
wechselseitig elektrisch verbunden werden durch einen leitenden
Draht. Diese vielen Arbeitsschritte führen zu einer Zunahme
der Herstellungskosten des Anlassers.
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Außerdem
hat der vorstehend offenbarte Anlasser eine Schwierigkeit, dass
keine Dauermagnete als Magnetfeldsystem des Motors verwendet werden können.
Das heißt, dieser Anlasser ist gezwungen, eine Feldspule
als sein Magnetfeldsystem zu verwenden. Die durch die vorstehende
Veröffentlichung offenbarte Technik kann nicht bei Motoren
des Dauermagnetfeldtyps angewendet werden, welche Dauermagnete in
ihrem Magnetfeldsystem verwenden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
vorstehenden Umstände gemacht, und es ist ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, einen Anlasser bereitzustellen, welcher
einen Solenoid bzw. Elektromagneten bzw. Magneten, zum Schieben
des Kleinzahnrades bzw. Zahnrades bzw. Kitzels, und einen Schalter
hat, um den Hauptkontakt des Motorschaltkreises zu öffnen/schließen,
wobei der Magnet und der Schalter unabhängig voneinander
gesteuert werden können, die Anzahl der Herstellungsschritte
verringert werden kann durch Vereinfachen der elektrischen Schaltungsanordnung,
und Dauermagnete und eine Feldspule wahlweise vom Magnetfeldsystem
eines Motors angenommen werden können.
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Um
das Ziel zur erreichen, liefert die vorliegende Erfindung in einem
Aspekt einen Anlasser (1) für ein Fahrzeug mit
einer Maschine (EG) mit einem Zahnkranz bzw. Hohlrad (27),
aufweisend: einen Elektromotor (2), welcher ein Drehmoment
als Antwort auf den Empfang von elektrischer Energie erzeugt, welche
von einer Batterie (6) über einen elektrischen
Schaltkreis (40) zugeführt wird, welcher die Batterie
und den Motor elektrisch verbindet, wobei der Schaltkreis die Energie überträgt;
eine Ausgangswelle (3), welche als Antwort auf den Empfang des
Drehmoments vom Motor dreht, wobei die Ausgangswelle eine Längsrichtung
als eine Axialrichtung definiert hat; ein bewegliches Bauteil (12, 13)
mit einem Kleinzahnrad bzw. Zahnrad bzw. Ritzel (13), welches
das Drehmoment auf das Hohlrad überträgt und an
der Ausgangswelle zusammen mit dem Zahnrad in der Axialrichtung
beweglich ist; einen Magneten (5), welcher eine elektromagnetische
Spule (14), bestehend aus einer einzelnen Spule und elektrisch vom
Schaltkreis getrennt, einen feststehenden Kern (16) und
einen Kolben (20) aufweist, wobei die Zufuhr von Anregungsstrom
zur elektromagnetischen Spule es dem feststehenden Kern ermöglicht,
magnetisiert zu werden zur Anziehung des Kolbens, so dass eine Bewegung
des Kolbens zu einem Schub des beweglichen Elements in der Axialrichtung
zum Hohlrad hin führt; und einen Schalter (7),
welcher im Schaltkreis vorgesehen ist und welcher einen Kontakt
(32, 33), einen beweglichen Kern (28)
und eine Schalterspule (15) hat, welche als Elektromagnet
wirkt, welcher den beweglichen Kern als Antwort auf die Zufuhr von Strom
zur Schalterspule zieht, wobei eine Bewegung des beweglichen Kerns
zu Ein-/Ausschaltvorgängen des Schalters führt,
wobei es dem Schalter ermöglicht wird, unabhängig
vom Magneten zu funktionieren, wenn sowohl der Schalter als auch
der Magnet gesteuert werden.
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Wie
beschrieben hat der Magnet, welcher das Zahnrad schiebt, eine einzelne
Magnetspule, welche elektrisch vom Schaltkreis für den
Motor getrennt ist. Daher kann die elektrische Schaltungsanordnung
vereinfacht werden im Vergleich zu der herkömmlichen. Außerdem
werden die vorstehenden Arbeitsschritte, welche zur Herstellung
von elektromagnetischen Spulen mit zwei Spulen (bestehend aus einer
Anziehungsspule und einer Rückhaltespule) erforderlich
waren, unnötig.
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Der
Anlasser gemäß der vorliegenden Erfindung kann
einen Dauermagneten oder eine Feldspule als sein Motorfeldsystem
annehmen. Selbst wenn die Feldspule verwendet wird, ist es nicht
erforderlich, einen Schritt der elektrischen Verbindung der Feldspule
und der elektromagnetischen Spule des Zahnrad schiebenden Magneten
einzuführen. Daher führt eine vereinfachte elektrische
Schaltungsanordnung zu einer Verringerung der Anzahl der elektrischen
Teile. Die Anzahl der Herstellungsschritte kann verringert werden,
was zu einer Anlasserherstellung mit eingesparten Kosten führt.
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Als
einen zweiten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zum Starten einer fahrzeuggestützten Maschine, aufweisend:
einen Anlasser (1); einen Anregungsschaltkreis (44),
durch welchen der Anregungsstrom von einer fahrzeuggestützten
Batterie (6) zur elektromagnetischen Spule fließt;
ein Anlasserrelais (23), welches die Batterie und den Anregungsschaltkreis
verbindet; eine Diode (46) mit einer Kathode und einer
Anode, wobei die Kathode elektrisch mit einem positiven Potentialseitenpunkt
(22) der elektromagnetischen Spule verbunden und die Anode
elektrisch mit Masse verbunden ist; und eine Steuereinrichtung (43),
welche Anregungs- und Nicht-Anregungsvorgänge der elektromagnetischen
Spule über das Anlasserrelais steuert.
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Bei
dieser Maschinenanlasservorrichtung wird das Anlasserrelais als
Antwort auf ein Antriebssignal von der Steuereinrichtung geschlossen
(eingeschaltet), ein Anregungsstrom fließt von der Batterie zur
elektromagnetischen Spule des Zahnrad schiebenden Magnets über
das Anlasserrelais. Wenn die Steuereinrichtung dann dem Strom befiehlt
zu stoppen, wird das Anlasserrelais geöffnet (ausgeschaltet),
wodurch der Anregungsstrom abgeschaltet wird. Dies bewirkt eine
elektromotorische Gegenkraft (d. h. eine Stoßspannung) über
die elektromagnetische Spule aufgrund ihrer Induktivität.
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Die
Diode ist jedoch zur elektromagnetischen Spule parallel geschaltet,
wobei ihre Kathode mit der positiven Potentialseite der elektromagnetischen
Spule verbunden ist, und ihre Anode mit Masse verbunden ist. Daher
kann die elektromotorische Gegenkraft gut durch die Diode absorbiert
werden, wobei kein Strom durch das Anlasserrelais fließt
aufgrund der elektromotorischen Gegenkraft. Es tritt keine Bogenentladung
zwischen den Kontakten des Anlasserrelais auf, was den Verschleiß der
Kontakte reduziert und zu einer längeren Lebensdauer des
Anlassers führt.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise in einer Leerlaufstoppvorrichtung eingebaut,
welche in der Lage ist, ein Anhalten und Neustarten der Maschine automatisch
zu steuern, wobei die Leerlaufstoppvorrichtung die Maschine während
eines Zeitraums in einem Moment neu startet, in welchem die Maschine zu
stoppen beginnt, bis zu einem Moment, in welchem der Motor vollständig
stoppt, wobei die Maschine während des Zeitraums aufgrund
der Trägheit der Maschinendrehung dreht.
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Bei
diesem bevorzugten Beispiel ist es, da die Betriebsweisen sowohl
des Magneten zum Schieben des Zahnrades als auch des Schalters für die
Stromzufuhr zum Motor unabhängig voneinander gesteuert
werden können, möglich, den Motor während
seiner Drehung aufgrund seiner Trägheit neu zu starten,
nachdem ein Motorstopp durch eine Leerlaufstoppvorrichtung angeordnet
wurde. In dieser Situation kann der Schalter aktiviert werden vor
der Aktivierung des Magneten, so dass der Motor vor einer Bewegung
des Zahnrads zum Hohlrad der Maschine zu drehen beginnt. Dies bedeutet,
dass das Zahnrad mit dem Hohlrad in einem Zustand in Eingriff gelangt, in
welchem ein relativer Unterschied zwischen den Drehzahlen des Hohlrades,
welches aufgrund der Trägheit rotiert, und denen des Zahnrades
reduziert ist. Daher wird der Eingriff zwischen den beiden Zahnrädern
zuverlässig.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den beiliegenden Zeichnungen ist
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1 eine
Querschnittsansicht, welche einen Anlasser gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht, welche eine Magneteinheit (einen Zahnrad schiebenden
Magnet und einen Motorelektrifizierungsschalter) gemäß der ersten
Ausführungsform darstellt;
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3 ein
elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches eine Vorrichtung zum Starten
einer Maschine gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
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4 ein
elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches eine Vorrichtung zum Starten
einer Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht, welche eine Magneteinheit gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
Querschnittsansicht, welche einen elektromagnetischen Schalter zeigt,
welcher für einen Anlasser des herkömmlichen Standes
der Technik verwendet wird;
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7 eine
graphische Darstellung, welche Federcharakteristiken und Anziehungskraftcharakteristiken
eines elektromagnetischen Schalters, welcher für einen
Anlasser gemäß des herkömmlichen Standes
der Technik verwendet wird, und eines Zahnrad schiebenden Magneten
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 eine
Querschnittsansicht, welche eine Magneteinheit gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen werden im Folgenden einige
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Mit
Bezug auf 1 bis 3 wird eine
Vorrichtung zum Starten einer fahrzeuggestützten Maschine
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Die
Vorrichtung zum Starten der Maschine der ersten Ausführungsform
weist einen Anlasser 1 auf, welcher eine fahrzeuggestützte
Maschine EG startet. 1 ist eine Querschnittsansicht,
welche den Anlasser 1 darstellt. Bei der ersten Ausführungsform
ist die Vorrichtung zum Starten der Maschine EG in ein Fahrzeug
geladen, welches ein Leerlaufstoppsystem hat. Das Leerlaufstoppsystem
ist zum Beispiel in der Lage, die Maschine EG automatisch anzuhalten,
wenn das Fahrzeug an einer Kreuzung durch ein Stoppzeichen im Stillstand
ist, oder aufgrund eines Verkehrsstaus oder ähnlichem im
Stillstand ist.
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Wie
in 1 dargestellt, weist der Anlasser 1 einen
Motor 2, eine Ausgangswelle 3, einen Verschiebehebel 4,
ein beweglicher Zahnradkörper (wird später beschrieben),
einen Zahnrad schiebenden Solenoid bzw. Elektromagneten bzw. Magneten 5, eine
Batterie (siehe 3) und einen Motor-Elektrifizierungsschalter 7 auf.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die Ausgangswelle
eine Längsrichtung, so dass Richtungen längs der
Längsrichtung als eine Axialrichtung AX, Richtungen, welche
radial zur Axialrichtung AX längs einer Ebene senkrecht
zur Axialrichtung AX verlaufen, als eine Radialrichtung RA, und
Richtungen um die Axialrichtung AX als eine Umfangsrichtung CR definiert
werden können.
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Der
Motor 2 erzeugt ein Drehmoment. Die Ausgangswelle 3 wird
gedreht unter Übertragung mit dem Drehmoment der Maschine 2.
Der bewegliche Zahnradkörper ist so angegeben, dass er
axial beweglich ist (nach links und rechts in 1)
längs der Ausgangswelle 3. Der Zahnrad schiebende
Magnet 5 hat eine Funktion, den beweglichen Zahnradkörper über
den Schalthebel 4 in einer zum Motor entgegen gesetzten
Richtung (nach links in 1) zu schieben. Der Motor-Elektrifizierungsschalter 7 öffnet/schließt
einen Hauptkontakt (wird später beschrieben), welcher an
einem Motorschaltkreis vorgesehen ist, welcher Strom von der Batterie 6 zum Motor 2 zuführt.
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3 ist
ein elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches die Vorrichtung zum
Starten der Maschine EG gemäß der ersten Ausführungsform
darstellt. Zum Beispiel ist, wie in 3 dargestellt,
der Motor 2 ein Kommutatormotor, welcher einen Feldmagneten 8,
einen Gleichrichter 9, einen Anker bzw. Rotor 10 und
eine Bürste 11 aufweist. Der Feldmagnet 8 ist
durch eine Vielzahl von Dauermagneten gebildet. Der Rotor 10 hat
eine Rotorwelle, deren eines Ende mit dem Gleichrichter versehen
ist. Die Bürste 11 ist am äußeren
Umfang des Gleichrichters 9 vorgesehen. Der Feldmagnet 8 des
Motors 2, welcher aus den Dauermagneten aufgebaut ist,
kann durch einen Feldelektromagneten ersetzt werden, welcher aus
einer Feldspule besteht.
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Die
Ausgangswelle 3 ist mit der Rotorwelle über ein
Untersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) ausgerichtet angeordnet.
Das Drehmoment des Motors 2 wird übertragen, durch
das Untersetzungsgetriebe reduziert.
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Das
Untersetzungsgetriebe ist zum Beispiel ein bekanntes Planetenuntersetzungsgetriebe,
bei welchem ein Planetenträger, welcher die Orbitalbewegung
eines Planetenrades aufnimmt, mit der Ausgangswelle 3 integriert
angegeben ist.
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Der
bewegliche Zahnradkörper ist durch eine Kupplung 12 und
ein Kleinzahnrad bzw. Zahnrad bzw. Ritzel 13 konfiguriert,
was später beschrieben wird.
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Die
Kupplung 12 weist eine Keilhülse 12a (siehe 1),
einen Außenteil, einen Innenteil, eine Rolle und eine Rollenfeder
auf. Die Keilhülse 12a ist über eine
Spiralkeilverbindung am äußeren Umfang der Ausgangswelle 3 angebracht.
Der Außenteil ist mit der Keilhülse 12a integriert
vorgesehen. Der Innenteil ist relativ drehbar am inneren Umfang
des Außenteils angeordnet. Die Rolle ist zwischen dem Außenteil
und dem Innenteil angeordnet zur Verbindung/Trennung des Drehmoments
dazwischen. Die Rollenfeder spielt die Rolle des Drückens
der Rolle. Die Kupplung 12 ist als eine Einwegkupplung
angegeben, welche das Drehmoment in einer Richtung vom Außenteil
zum Innenteil über die Rolle überträgt.
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Das
Zahnrad 13 ist mit dem Innenteil der Kupplung 12 integriert
und wird relativ drehbar durch den äußeren Umfang
der Ausgangswelle 3 über Lager (nicht dargestellt)
gehalten.
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Der
Zahnrad schiebende Magnet 5 und der Motorelektrifizierungsschalter 7 haben
eine Magnetspule (d. h. eine elektromagnetische Spule) 14 bzw. eine
Schalterspule 15, von welchen jede einen Elektromagnet
bildet, wenn Strom durchfließt. Ein feststehender Kern 16 ist
zwischen der Magnetspule 14 und der Schalterspule 15 angeordnet,
um von diesen Spulen gemeinsam genutzt zu werden. Inzwischen sind
ein Magnetgehäuse 17 und ein Schaltergehäuse 18 in
der Axialrichtung AX durchgehend ausgebildet. Insbesondere das Magnetgehäuse 17 und
das Schaltergehäuse 18 sind integral ausgebil det,
um ein einziges Gesamtgehäuse bereitzustellen. In anderen Worten,
wie in 1 dargestellt, sind der das Zahnrad schiebende
Magnet 5 und der Motorelektrifizierungsschalter 7 in
Axialrichtung AX in Reihe angeordnet, um eine Magneteinheit integral
zu konfigurieren, und sind an einem Anlassergehäuse 19 befestigt,
um zum Motor 2 parallel zu sein. Das Magnetgehäuse 17 dient
auch als ein Magnetjoch des das Zahnrad schiebenden Magneten 5,
während das Schaltergehäuse 18 auch als
ein Magnetjoch des Motorelektrifizierungsschalters 7 dient.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, welche die Magneteinheit (den das Zahnrad
schiebenden Magneten 5 und den Motorelektrifizierungsschalter 7)
darstellen. Wie in 2 dargestellt, hat das Gesamtgehäuse
eine mit einem Boden versehene zylindrische Form, wobei ein axiales
Ende (erstes Ende E1) (linke Seite in 2) mit einem
ringförmigen Boden versehen ist, und das andere axiale
Ende (zweites Ende E2) geöffnet ist. Der äußere
Durchmesser des Gesamtgehäuses ist gleichmäßig
vom ersten Ende E1 zum zweiten Ende E2. Es ist jedoch sichergestellt,
dass das Magnetgehäuse 17, welches einen Teil
des Gesamtgehäuses an der Seite des ersten Endes E1 bildet,
dicker ist als das Schaltergehäuse 18, welches
einen Teil des Gesamtgehäuses an der Seite des zweiten
Endes E2 bildet. In anderen Worten, die innere Umfangsfläche
des Gesamtgehäuses hat eine Abstufung zwischen dem Magnetgehäuse 17 und
dem Schaltergehäuse 18.
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Der
feststehende Kern 16 ist so ausgelegt, dass er in eine
ringförmige Kernplatte 16a und einen Kernteil 16b aufgeteilt
ist, welcher längs des inneren Umfangs der Kernplatte 16a zur
Befestigung verstemmt bzw. abgedichtet ist. Die Kernplatte 16a hat eine äußere
Umfangsfläche auf der Spulenseite (Seite des ersten Endes
E1) in der Dickenrichtung, deren Oberfläche mit der Abstufung
am inneren Umfang des Gesamtgehäuses in Kontakt gebracht
wird, um dadurch die Position des feststehenden Kerns 16 auf der
Spulenseite festzuspannen.
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Mit
Bezug auf 2 und 3 werden
im folgenden die Konfigurationen des Zahnrad schiebenden Magneten 5 und
des Motorelektrifizierungsschalters 7 beschrieben, mit
Ausnahme des Gesamtgehäuses (das Magnetgehäuse 17 und
das Schaltergehäuse 18) und des feststehenden
Kerns 16.
- a) Der Zahnrad schiebende
Magnet 5 weist die Magnetspule 14, einen Kolben 20 und
eine Verbindung 21 auf. Die Magnetspule 14 ist
längs des inneren Umfangs des Magnetgehäuses 17 angeordnet,
welches einen Teil des Gesamtgehäuses auf der Seite des
ersten Endes E1 ausbildet. Der Kolben 20 ist aus Eisen
und so angeordnet, dass er dem Kernteil 16b des feststehenden
Kerns 16 gegenüberliegt und es ihm ermöglicht
wird, axial längs des inneren Umfangs der Magnetspule 14 beweglich
zu sein. Die Verbindung 21 überträgt die
Bewegung des Kolbens 20 auf den Verschiebehebel 4.
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Die
Magnetspule 14 ist aufgebaut aus einer einzelnen Spule
und hat ein Ende, welches mit einem externen Verbindungsanschluss 22 (siehe 3) verbunden
ist, und das andere Ende, welches zum Beispiel an einer Oberfläche
der Kernplatte 16a durch Schweißen oder ähnliches
befestigt ist zur Erdung.
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Der
externe Verbindungsanschluss 22 ist mit einer elektrischen
Verdrahtung 44 verbunden, so dass ein Anregungsstrom über
ein Anlasserrelais 23 (siehe 3) von der
Batterie 6 zur Magnetspule 14 geleitet werden
kann.
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Die
Magnetspule 14 hat einen inneren Umfang, an welchem eine
zylindrische Hülse 24 angeordnet ist, um den äußeren
Umfang des Kolbens 20 gleitend zu halten.
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Wenn
der feststehende Kern 16 bei der Zufuhr von Strom zur Magnetspule 14 magnetisiert
wird, wird der Kolben 20 zu einer Endfläche des
Kernteils 16b gegen die Reaktionskraft einer Rückstellfeder 25,
welche zwischen dem Kernteil 16b und dem Kolben angeordnet
ist, angezogen. Dann, wenn die Stromzufuhr zur Magnetspule 14 gestoppt
wird, wird der Kolben 20 zurückgeschoben durch
die Reaktionskraft der Rückstellfeder 25 in der
Richtung entgegen gesetzt zum Kernteil 16b (links in 2).
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Der
Kolben 20 hat im wesentlichen eine zylindrische Gestalt
mit einem zylindrischen Loch, welches an seinem radial zentralen
Teil ausgebildet ist. Das zylindrische Loch ist an einem axialen
Ende des Kolbens 20 offen und am anderen Ende davon mit
einem Boden versehen.
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Die
Verbindung 21, welche die Gestalt einer Stange hat, ist
in das zylindrische Loch des Kolbens 20 zusammen mit einer
Antriebsfeder 26 eingefügt. Daher hat die Verbindung 21 einen
Endteil, welcher aus dem zylindrischen Loch des Kolbens 20 ragt. Dieser
Endteil der Verbindung 21 ist mit einer Eingriffsnut 21a ausgebildet,
mit welcher ein Endteil des Verschiebehebels 4 in Eingriff
ist. Der andere Endteil der Verbindung 21 ist mit einem
Flanschteil 21b versehen. Der Flanschteil 21b hat
einen äußeren Durchmesser, welcher es dem Flanschteil
ermöglicht, gleitend längs des inneren Umfangs
des zylindrischen Lochs beweglich zu sein. Der Flanschteil 21b,
welcher durch die Antriebsfeder 26 belastet ist, wird gegen
die Bodenfläche des zylindrischen Lochs gedrückt.
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Bei
der Bewegung des Kolbens 20 gelangt eine Endfläche
des Zahnrades 13, welches in der Richtung entgegen gesetzt
zum Motor über den Verschiebehebel 4 geschoben
wird, in Kontakt mit einer Endfläche eines Zahnkranzes
bzw. Hohlrades 27 (siehe 1), welches
an einer Kurbelwelle der Maschine EG befestigt ist. Dann wird die
Antriebsfeder 26 kontrahiert, während man den
Kolben 20 sich bewegen und von der einen Endfläche
des Kernteils 16b anziehen lässt. Daher sammelt
die Antriebsfeder 26 Reaktionskraft an, welche es dem Zahnrad 13 erlaubt,
mit dem Hohlrad 27 in Eingriff zu gelangen.
- b) der Motorelektrifizierungsschalter 7 weist die Schalterspule 15,
einen beweglichen Kern 28, eine Kontaktabdeckung 29,
zwei Anschlussbolzen 30 und 31, ein Paar feststehender
Kontakte 32 und einen beweglichen Kontakt 33 auf.
Die Schalterspule 15 ist längs des inneren Umfangs des
Schaltergehäuses 18 angeordnet, welches einen
Teil des Gesamtgehäuses auf der Seite des zweiten Endes
E2 bildet. Der bewegliche Kern 28 liegt dem Kernteil 16b des
feststehenden Kerns 16 gegenüber und man lässt
ihn sich in der Axialrichtung AX bewegen. Die Kontaktabdeckung 29, welche
aus Harz besteht, wird montiert, wobei sie das offene Ende blockiert,
d. h. das zweite Ende E2 des Gesamtgehäuses (das offene
Ende des Schaltergehäuses 18). Die zwei Anschlussbolzen 30 und 31 sind
an der Kontaktabdeckung 29 befestigt. Das Paar feststehender
Kontakte 32 ist an den zwei Anschlussbolzen 30 und 31 befestigt. Der
bewegliche Kontakt 33 verbindet/trennt elektrisch zwischen
dem Paar feststehender Kontakte 32.
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Die
Schalterspule 15 ist aufgebaut aus einer einzigen Spule
und hat ein Ende, welches mit einem externen Verbindungsanschluss 34 (siehe 3) verbunden
ist, und das anderes Ende, welches zum Beispiel mit einer Oberfläche
der Kernplatte 16a durch Schweißen oder ähnliches
verbunden ist zur Erdung.
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Der
externe Verbindungsanschluss 34 ist mit einer elektrischen
Verdrahtung 45 verbunden, so dass Anregungsstrom von der
Batterie 6 zur Schalterspule 15 über
ein Motorrelais 35 (siehe 3) geleitet
werden kann. Die externen Verbindungsanschlüsse 22 und 34 sind
je aus zum Beispiel einem Metallplattenanschluss gebildet. Enden
der jeweiligen Plattenanschlüsse sind extern herausragend
in der Axialrichtung AX von der Kontaktabdeckung 29 vorgesehen.
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Die
Schalterspule 15 hat eine radial äußere Umfangsseite,
an welcher ein axiales magnetisches Pfadbauteil 36 angeordnet
ist zu Bildung eines Teils eines magnetischen Pfads. Die Schalterspule 15 hat auch
eine axiale Seite dem feststehenden Kern gegenüberliegend,
auf welcher ein radiales magnetisches Pfadbauteil 37 angeordnet
ist zur Ausbildung eines Teils des magnetischen Pfads.
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Das
axiale magnetische Pfadelement 36 hat eine zylindrische
Gestalt und ist in das Schaltergehäuse 18 längs
dessen innerem Umfang eingefügt, ohne wesentliche Lücke
dazwischen. Eine Endfläche des axialen magnetischen Pfadelements 36 auf
der Seite des ersten Endes E1 wird mit der äußeren
Umfangsfläche der Kernplatte 16a in Kontakt gebracht zur
Bestimmung der axialen Position des Elements 36.
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Das
radiale magnetische Pfadelement 37 ist senkrecht zur Axialrichtung
AX angeordnet. Das radiale magnetische Pfadelement 37 hat
eine radial äußere Endfläche an der Seite
des ersten Endes E1, welche Fläche mit einer axialen Endfläche
des axialen magnetischen Pfadelements 36 in Kontakt gebracht
wird, um die Position des Elements 37 mit Bezug auf die
Schalterspule 15 zu erzwingen. Das radiale magnetische
Pfadele ment 37 hat eine runde Öffnung an seinem
radial zentralen Teil, so dass der bewegliche Kern 28 sich
in der Axialrichtung AX hindurch bewegen kann.
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Der
feststehende Kern 16 wird magnetisiert bei der Zufuhr von
Strom zur Schalterspule 15. Dann wird der bewegliche Kern 28 zu
der anderen Endfläche des Kernteils 16 gegen die
Reaktionskraft der Rückstellfeder 38 gezogen,
welche zwischen dem Kernteil 16b und dem beweglichen Kernteil 28 angeordnet
ist. Wenn die Stromzufuhr zur Schalterspule 15 gestoppt
wird, wird der bewegliche Kern 28 zurückgeschoben
in der zum Kernteil entgegengesetzten Richtung (nach rechts in 2)
durch die Reaktionskraft der Rückstellfeder 38.
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Die
Kontaktabdeckung 29 hat einen zylindrischen Rumpfteil 29a.
Der Rumpfteil 29a wird in das Schaltergehäuse 18 längs
dessen innerem Umfang eingeführt, wobei das Schaltergehäuse 18 einen
Teil des Gesamtgehäuses an der Seite des zweiten Endes
E2 bildet. Die Kontaktabdeckung 29 ist so angeordnet, dass
die axiale Endfläche des Rumpfteils 29a in Kontakt
mit einer Oberfläche des radialen magnetischen Pfadelements 37 ist,
und im offenen Ende, d. h. dem zweiten Ende E2 des Gesamtgehäuses,
abgedichtet und befestigt ist.
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Der
Anschlussbolzen 30, einer der beiden Anschlussbolzen, ist
mit einem Batteriekabel 39 (siehe 3) verbunden.
Der Anschlussbolzen 31, der andere der beiden Anschlussbolzen,
ist mit einem Motorkabel 40 (siehe 1 und 3)
verbunden. Dieses Motorkabel 40 dient als elektrischer
Schaltkreis, welcher die Batterie 6 und den Motor 2 verbindet
(d. h. es dient als Motorschaltkreis).
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Das
Paar feststehender Kontakte 32, welche getrennt (oder können
integral damit vorgesehen sein) von den zwei Anschlussbolzen 30 und 31 vorgesehen
sind, sind elektrisch an den zwei Anschlussbolzen 30 und 31 innerhalb
der Kontaktabdeckung 29 befestigt.
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Der
bewegliche Kontakt 33 ist so angeordnet, dass der Abstand
vom beweglichen Kontakt 33 zum beweglichen Kern größer
ist als der Abstand von dem Paar fest stehender Kontakte 32 zum
beweglichen Kern (rechts in 2). Der
bewegliche Kontakt 33 erhält die Belastung einer
Kontaktfeder 42 und wird gegen eine Endfläche
eines Harzstabes 41 gedrückt, welcher an dem beweglichen
Kern 28 befestigt ist. Es sollte beachtet werden, dass
die Anfangsbelastung der Rückstellfeder 38 größer
eingestellt wird als die der Kontaktfeder 42. Deshalb sitzt,
wenn die Schalterspule 15 in den energielosen Zustand versetzt
wird, der bewegliche Kontakt 33 an einem inneren Sitz 29b (siehe 2)
der Kontaktabdeckung 29, wobei die Kontaktfeder 42 kontrahiert
wird.
-
Der
Hauptkontakt ist aus dem Paar feststehender Kontakte 32 und
dem beweglichen Kontakt 33 ausgebildet. Aufgrund der Vorspannung
durch die Kontaktfeder 42 gelangt der bewegliche Kontakt 33 in Kontakt
mit dem Paar feststehender Kontakte 32 mit einer guten
Anpresskraft. Folglich wird Strom über das Paar feststehender
Kontakte 32 geleitet, um dadurch den Hauptkontakt zu schließen
(einzuschalten). Wenn der bewegliche Kontakt 33 von dem
Paar feststehender Kontakte 32 weggezogen wird, wird der
Strom über das Paar feststehender Kontakte 32 abgeschaltet,
um dadurch den Hauptkontakt zu öffnen (abzuschalten).
-
Die
Arbeitsweise des Anlassers 1 wird beschrieben.
-
Der
Betrieb des Anlassers 1 wird gesteuert durch eine ECU (electronic
control unit, elektronische Steuereinheit) 43 durch das
Anlasserrelais 23 und das Motorrelais 35.
- a) Der Fall, in welchem die Maschine EG normal gestartet
wird (d. h. der Fall, in welchem der Nutzer einen Zündschalter
(nicht dargestellt) einschaltet zum Starten der Maschine EG im Zustand,
in welchem die Maschine EG vollständig angehalten ist).
-
Wenn
ein Maschinenstartsignal, welches durch einen Einschaltbetrieb des
Zündschalters ausgegeben wird, eingegeben wird, gibt die
ECU 43 ein Antriebssignal (Einschaltsignal) an das Anlasserrelais 23 aus.
Dann wird das Anlasserrelais 23 eingeschaltet, so dass
Strom von der Batterie 6 zur Magnetspule 14 des
Zahnrad schiebenden Magneten 5 geleitet wird zur Magnetisierung
des Kernteils 16b. Dann lässt man den Kolben 20 sich
bewegen, um vom magnetisierten Kernteil 16b angezogen zu
werden. Bei der Bewegung des Kolbens 20 wird der bewegliche
Zahnradkörper (die Kupplung 12 und das Zahnrad 13)
in der zum Motor entgegengesetzten Richtung geschoben über
den Verschiebehebel 4. Dann gelangt eine Endfläche
des Zahnrades 13 in Kontakt mit einer Endfläche
des Hohlrades 27 und stoppt.
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Nach
Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer (z. B. 30 bis 40 ms) von der
Ausgabe des Maschinenstartsignals, gibt die ECU 43 ein
Antriebssignal (Einschaltsignal) an das Motorrelais 35 aus,
um das Motorrelais 35 einzuschalten. So wird Strom von
der Batterie 6 zur Schalterspule 15 des Motorelektrifizierungsschalters 7 geleitet,
um es dem beweglichen Kern 28 zu ermöglichen,
zum Kernteil 16b gezogen zu werden. Dann wird der bewegliche
Kontakt 33 mit dem Paar feststehender Kontakte 32 in
Kontakt gebracht und durch die Kontaktfeder unter Vorspannung gesetzt,
um dadurch den Hauptkontakt zu schließen. Als Folge wird
dem Motor 2 Strom zugeführt, um ein Drehmoment
im Rotor 10 zu erzeugen. Das Drehmoment wird dann über
das Untersetzungsgetriebe zur Ausgangswelle 3 übertragen.
Das Drehmoment der Ausgangswelle 3 wird ferner über die
Kupplung 12 zum Zahnrad 13 übertragen.
Wenn das Zahnrad 13 sich bis zu einer Position dreht, welche
den Eingriff mit dem Hohlrad 27 ermöglicht, lässt man
das Zahnrad 13 mit dem Hohlrad 27 in Eingriff gelangen
durch die in der Antriebsfeder 26 angesammelte Reaktionskraft.
Daher wird das Drehmoment vom Zahnrad 13 auf das Hohlrad 27 übertragen,
wobei die Maschine EG gestartet wird.
- b) Der
Fall, bei welchem ein Maschinenneustart in einem Maschinenstoppprozess
von einem Maschinenleerlaufstoppsystem gefordert wird, und bei welchem
die Maschine EG während inaktiver Drehbewegungen vor dem
vollen Anhalten der Maschine EG neu gestartet wird.
-
Wenn
Bedingungen zum automatischen Anhalten der Maschine EG (z. B. wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, das Bremspedal getreten ist und ähnliches)
aus einem Leerlaufzustand erfüllt sind, gibt die ECU 43 ein
Maschinenstoppsignal aus, um die Kraftstoffeinspritzung und die
Zufuhr von Ansaugluft zu stoppen. Als Folge tritt die Maschine EG in
einen Maschinenstoppprozess, wobei das Hohlrad 27 beginnt,
die Um drehungen zu verringern. Wenn der Maschinenneustart gefordert
wird, während das Hohlrad 27 die Umdrehungen verringert
(vor dem vollständigen Stoppen der Maschinenumdrehungen), gibt
die ECU 43 ein Antriebssignal (Einschaltsignal) an das
Motorrelais 35 aus. Bei der Ausgabe des Antriebssignals
wird das Motorrelais 35 eingeschaltet, so dass Strom von
der Batterie 6 zur Schalterspule 15 geleitet wird.
Als Folge wird der Hauptkontakt geschlossen, um Strom zum Motor 2 zu
leiten, wodurch ein Drehmoment im Rotor 10 erzeugt wird.
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Die
ECU 43 gibt dann ein Antriebssignal (Einschaltsignal) an
das Anlasserrelais 23 aus. Wenn das Anlasserrelais 23 eingeschaltet
wird, wird Strom von der Batterie 6 zur Magnetspule 14 geleitet,
um den Zahnrad schiebenden Magneten 5 zu betätigen. Bei
der Betätigung des Zahnrad schiebenden Magneten 5 wird
der bewegliche Zahnradkörper über den Verschiebehebel 4 in
der zum Motor entgegengesetzten Richtung geschoben. Folglich wird
die Endfläche des Zahnrades 13 mit der Endfläche
des Hohlrades 27 in Kontakt gebracht. Dann wird an dem Punkt,
wenn beide Zahnräder 13 und 27 sich in
die Positionen gedreht haben, welche einen Eingriff ermöglichen,
der Eingriff zwischen diesen Zahnrädern erzielt. So wird
das Drehmoment des Motors 2 vom Zahnrad 13 auf
das Hohlrad 27 übertragen, wobei die Maschine
EG neu gestartet wird.
-
Beim
Anlasser 1 der vorliegenden Erfindung ist die Magnetspule 14 des
Zahnrad schiebenden Magneten 5 aus einer einzigen Spule
gebildet, und die Magnetspule 14 ist elektrisch vom Motorschaltkreis
getrennt (d. h. die Magnetspule 14 ist nicht mit dem Motorschaltkreis
verbunden). Deshalb kann die Schaltkreiskonfiguration vereinfacht
werden. In anderen Worten, einige Prozesse (z. B. ein Prozess des Verbindens
eines Endes einer Anziehungsspule und eines Endes einer Haltespule
mit Verbindungselementen oder ähnlichem, und ein Prozess
des elektrischen Verbindens des anderen Endes der Anziehungsspule
mit den feststehenden Kontakten 32, welche auf der Motorseite
angeordnet sind und den Hauptkontakt konfigurieren, können
ausgelassen werden. Diese Prozesse waren sonst benötigt
worden, wenn die Magnetspule 14 von zwei Spulen konfiguriert
wird, einer Anziehungsspule und einer Haltespule.
-
Beim
Anlasser 1 der vorliegenden Ausführungsform braucht
der Feldmagnet 8 des Motors 2 nicht auf einen
Feldelektromagneten beschränkt werden. Daher kann entweder
ein Dauermagnet oder eine Feldspule verwendet werden. Die Verwendung einer
Feldspule erfordert nicht die Herstellung einer Verbindung zwischen
der Magnetspule 14 des Zahnrad schiebenden Magneten 5 und
der Feldspule über eine elektrische Verdrahtung.
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Auf
diese Weise kann die Schaltkreiskonfiguration des Anlassers 1 vereinfacht
werden, um dadurch die Anzahl der Teile und die Anzahl der Herstellungsprozesse
zu verringern. Als Folge kann der Anlasser 1 mit geringeren
Kosten vorgesehen werden.
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Ferner
ermöglicht der Anlasser 1 der vorliegenden Ausführungsform
einen unabhängigen Betrieb des Zahnrad schiebenden Magneten 5 und
des Motorelektrifizierungsschalters 7. Deshalb kann, wenn
der Maschinenneustart während des Maschinenstoppprozesses,
welcher von einem Leerlaufstoppsystem durchgeführt wird,
gefordert wird, die Maschine neu gestartet werden während
der inaktiven Umdrehungen vor dem vollständigen Anhalten. In
diesem Fall, wie unter dem obigen Punkt (b) beschrieben, welcher
den Betrieb erläutert, wird der Motorelektrifikationsschalter 7 vor
dem Betrieb des Zahnrad schiebenden Magneten 5 betätigt.
Insbesondere eine Stromzufuhr zur Schalterspule 15 vor der
Magnetspule 14 erlaubt dem Motor 2 vor der Bewegung
des beweglichen Zahnradkörpers zum Hohlrad 27 hin
zu drehen. Deshalb kann ein Eingriff zwischen dem Zahnrad 13 und
dem Hohlrad 27 in dem Zustand erzielt werden, in welchem
die relative Anzahl von Umdrehungen dieser Zahnräder in
inaktiven Umdrehungen verringert wurde. Die Stabilität
der Maschine EG kann so verbessert werden, während das
Startgeräusch verringert werden kann.
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Außerdem
sind der Zahnrad schiebende Magnet 5 und der Motorelektrifizierungsschalter 7 in
Reihe in der Axialrichtung AX angeordnet. Daher wird im Vergleich
mit einer Struktur, bei welcher der Magnet und Schalter in der Umfangsrichtung
CR angeordnet sind, ein Bereich in der Axialrichtung AX gesehen eingenommen.
In anderen Worten, eine besetzte Größe in der
Radialrichtung RA des Motors 2 wird kleiner gehalten. Daher
kann die Magneteinheit gemäß der vorliegenden
Ausführungsform in einem Montageraum angeordnet werden,
welcher fast derselbe ist wie ein Raum, welcher zur Montage einer herkömmlichen
Art eines elektromagnetischen Schalters für einen Anlasser
mit einem Kolben sowohl zum Schieben eines Zahnrades als auch zum Öffnen/Schließen
des Hauptkontaktes benötigt wird.
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Ferner
ist die Magneteinheit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu
einer Konfiguration, bei welcher der Zahnrad schiebende Magnet 5 und der
Motorelektrifizierungsschalter 7 unabhängig voneinander
in Bezug auf ihre Anordnung und Strukturen sind, weiterhin vorteilhaft,
indem die Anzahl von Teilen und die Herstellungskosten verringert
werden können. Die Vereinigung der Gehäuse des
Magnets 5 und des Schalters 7 verbessert den Widerstand
gegenüber angelegten Vibrationen.
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Die
Schalterspule 15 ist eine einzige Spule, so dass im Vergleich
zum Zwei-Spulen-Typ einer Schalterspule, ein Wickelschritt zeitlich
verkürzt werden kann und der Schaltkreis vereinfacht werden kann.
Für den Zwei-Spulen-Typ der Schalterspule sind zwei Anschlussleitungen
zur Erdung erforderlich, während der Ein-Spulen-Typ der
Schalterspule nur eine erdungsseitige Anschlussleitung benötigt. Daher
kann ein Schritt zur Fertigung der Erdungsanschlussleitung vereinfacht
werden.
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Zweite Ausführugnsform
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Mit
Bezug auf 4 wird nun im Folgenden eine
Vorrichtung zum Starten einer fahrzeuggestützten Maschine
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Bei
der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen sowie
in den unten vorgesehenen Abwandlungen sind Bauteile, welche identisch
oder ähnlich sind mit denen der ersten Ausführungsform, mit
den gleichen Bezugszahlen versehen, um deren Erläuterung
wegzulassen.
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Die
zweite Ausführungsform ist der Verlängerung der
Lebensdauer der im Anlasserrelais 23 und im Motorrelais 53 verwendeten
Kontakte, welche bei der ersten Ausführungsform beschrieben
wurden, zugeordnet.
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Da
die Konfigurationen des Anlassers 1 und der Magneteinheit
(dem Zahnrad schiebenden Magneten 5 und dem Motorelektrifizierungsschalter 7)
die gleichen sind wie die bei der ersten Ausführungsform,
wird auf deren Erläuterung verzichtet.
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Die
Magnetspule 14 der ersten Ausführungsform ist
nicht aus zwei Spulen ausgebildet, einer Anziehungsspule und einer
Haltespule. Stattdessen wurde die Magnetspule 14 der ersten
Ausführungsform aus einer einzigen Spule gebildet, deren
eines Ende mit dem Anlasserrelais 23 verbunden ist, und deren
anderes Ende geerdet bzw. mit Masse verbunden ist. Wenn deshalb
das Anlasserrelais 23 abgeschaltet wird und die Magnetspule 14 in
den energielosen Zustand versetzt wird, wird eine elektromotorische
Gegenkraft (d. h. eine Stoßspannung) erzeugt durch die
Induktivität der Magnetspule 14. Mit der Erzeugung
der elektromotorischen Gegenkraft wird Strom durch das Anlasserrelais 23 geleitet.
Als Folge tritt eine Bogenentladung auf über die Kontakte
des Anlasserrelais 23. Daher ist die zweite Ausführungsform
ausgerichtet auf die Vermeidung solcher Bogenentladungen, während
noch die verschiedenen bei der ersten Ausführungsform beschriebenen
Vorteile erzielt werden.
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Mit
Bezug auf 4 werden unten insbesondere
Eigenschaften einer Schaltkreiskonfiguration der zweiten Ausführungsform
beschrieben, welche sich von denen bei der ersten Ausführungsform
beschriebenen unterscheiden. 4 ist ein
elektrisches Schaltkreisdiagramm, welches die Vorrichtung zum Starten
einer Maschine gemäß der zweiten Ausführungsform
darstellt.
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Im
Zahnrad schiebenden Magneten 5 ist eine Diode 46 parallel
zur Magnetspule 14 angeschlossen. In gleicher Weise ist
im Motorelektrifizierungsschalter 7 eine Diode 47 parallel
zur Schalterspule 15 angeschlossen. In anderen Worten,
beim Zahnrad schiebenden Magneten 5 ist die Kathode der
Diode 46 mit dem Punkt der positiven Potentialseite verbunden,
das heißt, mit dem Anschluss 22 der Magnetspule 14,
und die Anode ist mit der Erdungsseite verbunden. In gleicher Weise
ist beim Motorelektrifizierungsschalter 7 die Kathode der
Diode 47 mit dem Punkt der positiven Potentialseite, das
heißt dem Anschluss 34 der Schalterspule 15 verbunden,
und die Anode ist mit der Erdungsseite verbunden.
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Bei
der obigen Konfiguration kann die elektromotorische Kraft, welche
in der Magnetspule 14 erzeugt wird, wenn das Anlasserrelais 23 abgeschaltet
wird, um die Magnetspule 14 in den energielosen Zustand
zu versetzen, von der Diode 46 absorbiert werden. Der Magnetspule 14 wird
insbesondere ein Kurzschluss durch die Diode 46 erlaubt,
so dass die in der Magnetspule 14 erzeugte elektromotorische Kraft
durch die Diode 46 absorbiert werden kann. Daher tritt,
da kein Strom durch das Anlasserrelais 23 fließt,
keine Bogenentladung über die Kontakte des Anlasserrelais
auf. Als Folge kann ein Verschleiß der Kontakte des Anlasserrelais 23 unterdrückt
werden, wobei verhindert werden kann, dass die Lebensdauer der Kontakte
verkürzt wird.
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Auf
die gleiche Weise kann, wenn das Motorrelais 35 abgeschaltet
wird, um die Schalterspule 15 in den energielosen Zustand
zu versetzen, die elektromotorische Gegenkraft, welche in der Schalterspule 15 erzeugt
wird, durch die Diode 47 absorbiert werden. Daher tritt,
da kein Strom durch das Motorrelais 35 fließt,
keine Bogenentladung über die Kontakte des Motorrelais 35 auf.
Als Folge kann ein Verschleiß der Kontakte des Motorrelais 35 unterdrückt werden,
wobei es verhindert werden kann, dass die Lebensdauer der Kontakte
verkürzt wird.
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Die
zwei Dioden 46 und 47 können in einem Gehäuse
der Magneteinheit aufgenommen sein, welches Gehäuse aus
dem Gesamtgehäuse (dem Magnetgehäuse 17 und
dem Schaltergehäuse 18) und der Kontaktabdeckung
gebildet ist. In diesem Fall, kann verhindert werden, dass die Dioden 46 und 47 verschleißen,
da sie nicht der Außenseite ausgesetzt sind. Außerdem
brauchen, da die Dioden 46 und 47 mit dem Gehäuse
der Magneteinheit verbunden werden können, keine Verbindungsanschlüsse
neu bereitgestellt werden.
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Auf
diese Weise können bei der zweiten Ausführungsform
die Lebensdauer der Kontakte, welche im Anlasserrelais 23 und
im Motorrelais 35 verwendet werden, verlängert
werden. Die Verlängerung der Lebensdauer der Kontakte ist
insbesondere effektiv bei einem Fahrzeug, welches ein Leerlaufstoppsystem
installiert.
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Insbesondere
die Anzahl der Neustarts der Maschine EG wird drastisch erhöht
(z. B. um einen Faktor von ungefähr zehn) bei einem Fahrzeug,
welches ein Leerlaufstoppsystem installiert, im Vergleich zu einem
Fahrzeug, das kein Leerlaufstoppsystem installiert. Deshalb ist
die Verhinderung von Verschleiß der Kontakte des Anlasserrelais 23 und
des Motorrelais 35 zur Verlängerung der Lebensdauer der
Kontakte äußerst wichtig unter den Umständen, unter
welchen die Verwendung des Leerlaufstoppsystems vorherrscht, und
kann auch zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des
Leerlaufstoppsystems führen.
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Dritte Ausführungsform
-
Mit
Bezug auf 5 bis 7 ist eine
Vorrichtung zum Starten einer fahrzeuggestützen Maschine
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Die
dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
und zweiten Ausführungsform, indem ein verjüngter
Vorsprung 20a am Kolben 20 des Zahnrad schiebenden
Magneten 5 vorgesehen ist.
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5 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Magneteinheit der dritten
Ausführungsform darstellt. Wie in 5 gezeigt,
ist der Kolben 20 des Zahnrad schiebenden Magneten 5 mit
dem Vorsprung 20a versehen, welcher eine verjüngte
Gestalt aufweist. Der Kolben 20 hat insbesondere eine Endfläche
an einer radial inneren Seite, an welcher der verjüngte
Vorsprung 20a herausragend und zum Kernteil 16b axial
gegenüberliegend vorgesehen ist. Unterdessen hat der Kernteil 16b eine
axiale Endfläche, in welcher eine verjüngte Ausnehmung 16c so gebildet
ist, dass der Vorsprung 20a des Kolbens 20 darin
aufgenommen werden kann, wenn der Kolben 20 vom Kernteil 16b angezogen
wurde.
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Der
Aufbau des Kolbens 20 durch Vorsehen des verjüngten
Vorsprungs 20a an der Endfläche kann viel magnetischen
Fluss durch den Vorsprung 20a fließen lassen.
Deshalb kann, im Vergleich zu den elektromagnetischen Schaltern
der herkömmlichen Anlasser, der Anlasser der vorliegenden
Ausführungsform die Sättigung der Flussdichte
verbessern, um dadurch die Anziehungskraft zu erhöhen. 6 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen für einen herkömmlichen
Anlasser verwendeten elektromagnetischen Schalter darstellt. Die „elektromagnetischen
Schalter der herkömmlichen Anlasser” beziehen
sich hier auf einen elektromagnetischen Schalter, wie in 7 dargestellt,
bei welchem eine einzige Bewegung des Kolbens 20 sowohl
das Schieben eines beweglichen Zahnradkörpers als auch
das Öffnen/Schließen eines Hauptkontakts ausführt,
oder betreffen einen elektromagnetischen Schalter, welcher nicht
mit dem verjüngten Vorsprung 20a an der Endfläche
des Kolbens 20 versehen ist, dessen Endfläche
dem Kernteil 16b (d. h. dem Kolben 20 mit einer
ebenen Endfläche) gegenüberliegt.
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7 ist
ein Schaubild, welches Federcharakteristiken und Anziehungskraftcharakteristiken
eines elektromagnetischen Schalters zeigt, welcher für einen
herkömmlichen Anlasser und den Zahnrad schiebenden Magneten
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Der
elektromagnetische Schalter eines herkömmlichen Anlassers
hat eine Kontaktfeder 41 (siehe 6), welche
Kontakte schiebt, sowie die Rückstellfeder 25 und
die Antriebsfeder 26. Deshalb wird, wie durch die gestrichelte
Linie (b) in 7 angegeben, ein benötigter
Wert der Anziehungskraft groß zur Zeit der Erzielung des
Kontakts (zum Zeitpunkt, wenn der bewegliche Kontakt 33 die
feststehenden Kontakte 32 kontaktiert hat). Wenn eine Kolbenlücke (der
auf der horizontalen Achse in 7 angegebene Wert)
kleiner wird, nimmt die Neigung der Anziehungskraftcharakteristik
dramatisch zu.
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Andererseits
hat der Zahnrad schiebende Magnet 5 der vorliegenden Erfindung
nur eine Funktion des Schiebens des beweglichen Zahnradkörpers zum
Hohlrad 27 hin, während die Funktion des Öffnen/Schließens
des Hauptkontakts durch den Motorelektrifizierungsschalter 7 ausgeführt
wird. Deshalb kann der erforderliche Wert der Anziehungskraft kleiner
gemacht werden, wenn die Kolbenlücke eine Größe
aufweist, welche der Größe zum Zeitpunkt der Erzielung
des Kontakts entspricht. In dieser Hinsicht kann, wie durch die
durchgezogene Linie (a) in 7 angegeben,
die Anziehungskraft bei der vorliegenden Erfindung erhöht
werden durch Vorsehen des verjüngten Vorsprungs 20a an
der radial inneren Seite der Endfläche des Kolbens 20.
Die Zunahme der Anziehungskraft führt zu einer Abnahme
der Anzahl von Wicklungen der elektromagnetischen Spule 14, wodurch
es möglich wird, die elektromagnetische Spule 14 in
der Größe kompakter zu gestalten.
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Außerdem
kann die Neigung der Anziehungskraftcharakteristiken klein gemacht
werden, wodurch man die Eigenschaften der Anziehungskraftcharakteristiken
für die Federcharakteristiken geeigneter werden lässt.
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Wie
oben beschrieben, ist der Zahnrad schiebende Magnet 5 der
vorliegenden Ausführungsform mit dem Vorsprung 20a an
der radial inneren Seite der Endfläche des Kolbens 20 versehen.
Deshalb kann die Rückstellfeder 25 radial außerhalb
des Kolbens 20 und des Kernteils 16b angeordnet
werden. Insbesondere wird, wie in 5 dargestellt,
ein Ende der Rückstellfeder 25 durch eine Federhalteausnehmung 20b,
welche in einem radial äußeren Teil des Kolbens 20 gebildet
ist, gehalten. Das andere Ende der Rückstellfeder 25 wird
durch eine Federhalteausnehmung 16d gehalten, welche in
einem radial äußeren Teil des Kernteils 16b ausgebildet
ist. Daher ist die Rückstellfeder nahe zum inneren Umfang
der Hülse 24 angeordnet.
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In
diesem Fall kann ein Schmiermittel, wie z. B. Schmierfett, auf die
innere Umfangsoberfläche der Hülse 24 aufgetragen
werden, so dass der Kolben 20 sich glatt längs
des inneren Umfangs der Hülse 24 bewegen kann.
In dieser Hinsicht kann bei der Anordnung der Rückstellfeder 25 nahe
beim inneren Umfang der Hülse 24, wie oben erwähnt,
das Schmiermittel, welches von der inneren Umfangsfläche
der Hülse tropft, vorübergehend zwischen Drahtteilen der
Rückstellfeder 25 gesammelt werden. Dann, wenn
der Kolben 20 zum Kernteil 16b durch die Kontraktion
der Rückstellfeder 25 zurückgezogen wurde, wird
das Schmiermittel zwischen den Drahtteilen der Rückstellfeder 25 heraus
geschoben und kehrt zum inneren Umfang des Hülse 24 zurück.
Daher können die Schmiereigenschaften zwischen der Hülse 24 und
dem Kolben 20 aufrecht erhalten werden.
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Vierte Ausführungsform
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Mit
Bezug auf 8 ist eine Vorrichtung zum Starten
einer fahrzeuggestützten Maschine gemäß einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche eine Magneteinheit der vierten
Ausführungsform darstellt. Bei der vierten Ausführungsform
ist der Kernteil 16b mit einem Vorsprung 16e versehen.
Der Vorsprung 16e hat eine verjüngte Gestalt und
ist so ausgebildet, dass er dem Kolben 20 des Zahnrad schiebenden
Magneten 5 axial gegenüberliegt.
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Insbesondere
wie in 8 dargestellt, hat der Kernteil 16b eine
Endfläche an einer radial inneren Seite, an welcher der
verjüngte Vorsprung 16e vorspringend und dem Kolben 20 axial
gegenüberliegend vorgesehen ist. Der Kolben 20 hat
währenddessen eine axiale Endfläche, an welcher
eine verjüngte Ausnehmung 20 ausgebildet ist,
so dass der Vorsprung 16e des Kernteils 16b darin
eingepasst werden kann, wenn der Kolben 20 zum Kernteil 16b gezogen
wurde.
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Das
Aufbauen des Kernteils 16b durch Vorsehen des verjüngten
Vorsprungs 16e an der Endfläche kann ermöglichen,
dass viel magnetischer Fluss durch den Vorsprung 16e fließt.
Deshalb kann ähnlich zur zweiten Ausführungsform
und im Vergleich zum elektromagnetischen Schalter des herkömmlichen
Anlassers, welcher in 6 dargestellt ist, der Anlasser
der vorliegenden Ausführungsform die Sättigung
der Flussdichte verbessern, um dadurch die Anziehungskraft zu erhöhen.
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Ähnlich
zu der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Zunahme,
führt die Zunahme der Anziehungskraft zu einer Abnahme
der Anzahl der Wicklungen der elektromagnetischen Spule 14, wodurch
es möglich gemacht wird, die elektromagnetische Spule 14 in
ihrer Größe kompakter auszubilden.
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Abwandlungen
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Bei
der ersten Ausführungsform sind der Zahnrad schiebende
Magnet 5 und der Motorelektrifizierungsschalter 7 in
Reihe in Axialrichtung AX angeordnet, um integral eine Magneteinheit
zu konfigurieren. Alternativ kann jedoch der Magnet 5 und
der Schalter 7 getrennt konfiguriert werden.
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Die
Dioden 46 und 47 der zweiten Ausführungsform
sind nicht notwendigerweise in dem Gehäuse der Magneteinheit
untergebracht, sondern können außerhalb des Gehäuses
angeordnet sein. Dasselbe gilt für das Gehäuse,
in welchem der Magnet 5 und der Schalter 7 getrennt
konfiguriert sind. Zum Beispiel kann die Diode 46 außerhalb
des Gehäuses des Magneten 5 angeordnet sein, wobei
die Kathode mit dem externen Verbindungsanschluss 22 verbunden
ist, und die Anode mit der Erdungsseite (z. B. dem Magnetgehäuse 17)
verbunden ist. In ähnlicher Weise kann die Diode 47 außerhalb
des Gehäuses des Schalters 7 angeordnet sein,
wobei die Kathode mit dem externen Verbindungsanschluss 34 und
die Anode mit der Erdungsseite (z. B. dem Schaltergehäuse 18)
verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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