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Die Erfindung betrifft eine Anlasservorrichtung für eine
Brennkraftmaschine und speziell eine Ankerwicklungsanordnung
eines Elektromotors für eine Anlasservorrichtung einer
Brennkraftmaschine
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Die JP-OS 63-181643 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen
Anlasservorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Anlassen
eines Fahrzeugmotors, wobei eine hohle drehbare Ankerwelle
vorgesehen ist. In Fig 1, die die herkömmliche koaxiale
Anlasservorrichtung der obigen japanischen Druckschrift
zeigt, bezeichnet 1 einen Anker eines
Gleichstrom-Elektromotors, 2 ist ein Ankerkern, 3 ist eine drehhbare
Ankerwelle, die hohl ist und in der keilförmige Nocken 3a
gebildet ist, um eine Freilaufkupplungsfunktion vorzusehen,
und der Ankerkern 2 ist auf den Außenumfang der drehbaren
Welle 3 aufgepreßt. 4 ist ein Stirnkommutator, der an dem
Außenumfang des hinteren Bereichs der drehbaren Welle 3
angebracht ist, wobei die Kommutatoroberfläche, die in
direktem Gleitkontakt mit Bürsten 5 ist, in einer zu der
drehbaren Welle 3 senkrechten Fläche gebildet ist. Der
Kommutator 4 ist mit einer Ankerspule 6, die auf den Kern 2
gewickelt ist, verbunden. Die Bürsten werden von Federn 5a
hinter den Bürsten 5 nach vorn gedrängt, und die Spitzen der
Bürsten 5 sind in Druckkontakt mit der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 4 gebracht. 7 ist eine Vielzahl von
Permanentmagneten zur Erzeugung eines Magnetfelds in dem Anker 1,
wobei jeder Magnet an dem Innenumfang eines Jochs 8 unter
Bildung eines Magnetpfads befestigt ist. Das Hinterende des
Jochs 8 ist in einen hinteren Abstützblock 9 eingesetzt, und
das Vorderende des Jochs 8 ist in einen vorderen
Abstützblock 10 eingesetzt. 11 ist ein Lager, das auf dem
Hinterende der drehbaren Welle 3 angebracht und von dem hinteren
Abstützblock 9 abgestützt ist.
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12 bezeichnet Rollen, die auf dem Nocken 3a, der in der
Innenfläche der drehbaren Welle 3 geformt ist, angeordnet
sind, um gemeinsam mit Rollenfedern eine Freilauffunktion zu
ergeben. 13 ist ein inneres Kupplungselement des
Freilaufmechanismus, der mit einem Lager 14 an dem Außenumfang des
Zwischenbereichs versehen ist, um das Vorderende der
drehbaren Welle 3 abzustützen. 15 ist ein Lager, das in den
vorderen Abstützblock 10 eingebaut ist, um das Vorderende
des inneren Kupplungselements 13 abzustützen. 13a sind
Schraubenkeile, die in der Innenfläche des inneren
Kupplungselements 13 geformt sind und mit Schraubenkeilen 16c in
axialem Gleiteingriff sind, die in dem Außenumfang des
Zwischenbereichs einer Ritzelwelle 16 geformt sind, die an
ihrem Vorderende ein Ritzel 16a und einen Flansch 16b für
Staub- und Wasserdichtheit trägt. 17 ist ein am hinteren
Bereich der Ritzelwelle 16 angeordneter Anschlag, 18 ist ein
Lager, das an der Innenfläche des inneren Kupplungselements
13 angeordnet ist, um den hinteren Bereich der Ritzelwelle
16 abzustützen, und das Lager 18 stützt das Vorderende der
Rückholfeder 19 der Ritzelwelle 16 ab. Wenn die Ritzelwelle
16 vorwärtsbewegt wird, wird die Feder 19 von dem Anschlag
17 ausgelenkt, und die Vorwärtsbewegung ist beendet, wenn
der Anschlag 17 an der hinteren Endfläche 13b des inneren
Kupplungselements 13 anliegt.
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20 ist ein Magnetschalter, der mit dem hinteren Abstützblock
9 durch Bolzen verbunden ist, wobei der Magnetschalter 20
eine Vorwärtsantriebsfunktion hat, bei der die Ritzelwelle
16 gedreht wird, und eine Schaltfunktion hat, bei der die
Kontakte beim Schließen eines Schlüsselschalters geschlossen
werden, um die Stromzufuhr von der Batterie zu dem
Elektromotor zuzulassen.
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Bei der beschriebenen herkömmlichen Anlasservorrichtung für
eine Brennkraftmaschine weist der Anker 1 des Gleichstrom-
Elektromotors im allgemeinen eine Ankerwicklung auf, die
vier Teilspulen hat, die in jede Nut 2a eingesetzt sind
durch Doppelwellenwickeln in jedes Nutenpaar, das in einem
vorbestimmten Abstand in der Vielzahl von Nuten 2a im
Außenumfang des Ankerkerns 2 gebildet ist, wie die Fig. 2
und 3 zeigen, und durch Vorsehen von zwei Doppelwellen-
Wicklungsspulen 1a in einer Nut 2a, so daß in jeder Nut 2a
vier Teilspulen angeordnet sind.
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Da jedoch die herkömmliche Anlasservorrichtung für eine
Brennkraftmaschine einen Gleichstrom-Elektromotor aufweist,
dessen Ankeer 1 so aufgebaut ist, daß in jeder Nut 2a des
Ankerkerns 2 vier Teilspulen angeordnet sind, benötigen die
Nuten 2a eine relativ große Tiefe, die ausreicht, um vier
Teilspulen in einer einzigen Nut 2a aufzunehmen, was es
unmöglich macht, den Durchmesser der drehbaren Ankerwelle 3
groß zu machen, und eine Einschränkung der radialen Größe
der Freilaufkupplung in der drehbaren Welle bedeutet, so daß
das Problem besteht, daß die Verwendung dieser Art von
Anlasservorrichtung in bestimmten Brennkraftmaschinen mit
großem Hubraum, die ein hohes Antriebsdrehmoment zum Anlassen
benötigen, im Hinblick auf mechanische Festigkeit und
Haltbarkeit schwierig ist.
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Da außerdem der Durchmesser der drehbaren Ankeerwelle 3 aus
den genannten Gründen nicht groß gemacht werden kann, muß
das äußere Kupplungselement des Freilaufkupplungsmechanismus
gemeinsam mit dem Wellenbereich der drehbaren Ankerwelle 3
oder als damit einheitliche Konstruktion ausgebildet werden,
so daß die Montage der Rollen 12 sehr schwierig ist, was
geringe Produktivität zur Folge hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine
Anlasservorrichtung für eine Brennkraftmaschine anzugeben, bei der die
vorgenannten Probleme des herkömmlichen Anlassermotors für
eine Brennkraftmaschine nicht auftreten.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
einer Anlasservorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die
einen Elektromotor aufweist, der eine hohle drehbare
Ankerwelle zur Aufnahme einer Kraftübertragungseinrichtung darin
hat, und die bei einer Brennkraftmaschine mit großem Hubraum
verwendet werden kann und verbesserte Produktivität hat.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
einer Anlasservorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei
die Ankerspulenanordnung nur relativ flache Nuten benötigt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
einer Ankerspulenanordnung für eine Anlasservorrichtung
einer Brennkraftmaschine mit einer drehbaren Ankerwelle mit
relativ großem Außendurchmesser, so daß der Innendurchmesser
der drehbaren Ankerwelle groß gemacht sein kann und
ermöglicht, daß der Kraftübertragungsmechanismus in der drehbaren
Welle angeordnet sein kann, so daß Haltbarkeit und hohe
Produktivität erreicht werden.
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Angesichts der oben genannten Aufgaben betrifft die
Erfindung eine Anlasservorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
wobei die Vorrichtung aufweist: einen Elektromotor mit einer
drehbaren Ankerwelle, die hohl ausgebildet ist, so daß eine
Kraftübertragungseinrichtung im Inneren positioniert werden
kann, und mit einem Ankerkern, der auf der drehbaren Welle
angebracht ist und in seinem Umfang eine große Anzahl von
Nuten hat, um in diese eine Ankerspule zu wickeln, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ankerspule des Elektromotors durch
Wickeln einer Einzelwellen-Wicklungspule und einer
Doppelwellen-Wicklungsspule in Kombination gebildet ist, so daß
drei Spulenleiterabschnitte pro Nut für die Mehrzahl der
Nuten positioniert sind.
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Gemäß der Anlasservorrichtung der Erfindung besteht die
Ankerspule des Elektromotors aus einer kombinierten Wicklung
einer Einzelwellen-Wicklungsspule und einer Doppelwellen-
Wicklungsspule, so daß drei Spulenleiter pro Nut
positioniert sind. Daher hat jede Nut eine ausreichende Tiefe, um
drei Spulenleiter aufzunehmen. Somit wird ermöglicht, daß
eine hohle drehbare Ankerwelle einen großen Außendurchmesser
hat, was es zuläßt, daß der Innendurchmesser der drehbaren
Ankerwelle groß gemacht wird, so daß der in der drehbaren
Welle angeordnete Kraftübertragungsmechanismus haltbar ist
und hohe Produktivität hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der genauen
Beschreibung der folgenden bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; die
Zeichnungen zeigen in:
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Fig. 1 einen Schnitt durch eine herkömmliche koaxiale
Anlasservorrichtung;
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Fig. 2 einen Schnitt der herkömmlichen
Anlasservorrichtung entlang der Linie II-II von Fig. 1;
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Fig. 3 ein Verbindungsschema, das die Ankerspule zeigt,
die auf den Ankerkern des Gleichstrommotors der
herkömmlichen Anlasservorrichtung gewickelt ist;
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Fig. 4 teilweise im Schnitt eine Vorderansicht der
koaxialen Anlasservorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 5 einen Schnitt der Anlasservorrichtung entlang der
Linie V-V von Fig. 4;
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Fig. 6 ein Verbindungsschema, das schematisch die
Ankerspulen zeigt, die auf den Ankerkern des
Gleichstrommotors der Anlasservorrichtung der
Ausführungsform der Erfindung von Fig. 4 gewickelt sind;
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Fig. 7 ein Verbindungsschema zur Erläuterung der
Wicklungsanordnung der in Fig. 6 gezeigten Ankerspule,
wobei zum besseren Verständnis einige Teile
weggelassen sind; und
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Fig. 8 ein Verbindungsschema, das schematisch die
Ankerspulen zeigt, die auf den Ankerkern des
Gleichstrommotors der Anlasservorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung gewickelt
sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Anlasservorrichtung gemäß der Erfindung wird
nachstehend im einzelnen im Hinblick auf Ausführungsformen
beschrieben, die in den Zeichnungen gezeigt sind. In
sämtlichen Zeichnungen sind identische oder entsprechende Teile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Anlasservorrichtung 30 gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung. In den Fig. 4 und 5,
die die Ausführungsform zeigen, sind Komponenten, die gleich
oder entsprechend denen der herkömmlichen
Anlasservorrichtung nach Fig. 1-3 sind, mit gleichen Bezugszeichen
versehen, und ihre Beschreibung entfällt.
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Die Anlasservorrichtung 30 dieser Ausführungsform weist
einen Gleichstrommotor 34 auf, der hauptsächlich aus
folgendem besteht: Permenentmagneten 32, die mit umfangsmäßigen
Abständen dazwischen fest an der Innenumfangsfläche des
Jochs 31 angebracht sind, das einen Magnetkreis definiert
und eine Außenwand bildet, einen Anker 33, der an dem
zentralen Bereich des Jochs 31 drehbar angeordnet ist, und
einen Kommutator, der an einem Ende des Ankers 33 angeordnet
ist. Der Anker 33 des Gleichstrom-Elektromotors 34 besteht
aus einer hohlen drehbaren Ankerwelle 35 und einem Ankerkern
36, der auf dem Außenumfang der drehbaren Welle 35
angebracht ist.
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In dem Außenumfang des Ankerkerns 36 ist eine Vielzahl von
Nuten 37, in die 32 Ankerspulen zu wickeln sind, in gleichen
umfangsmäßigen Abständen geformt, und in die Nuten 37 sind
in Kombination eine Einzelwellen-Wicklungsspule 38 und eine
Doppelwellen-Wicklungsspule 39 gewickelt. Die Art und Weise,
wie die Spulen gewickelt sind, ist in Fig. 6 schematisch
gezeigt. Zur Erläuterung dieser Wicklungsstruktur der
Ankerspule sind zum besseren Verständnis die Einzelwellen-
Wicklungsspulen 38 und die Doppelwellen-Wicklungsspule 39,
die in zwei Nuten 37 gewickelt sind, in Fig. 7 schematisch
gezeigt. Wie Fig. 7 zeigt, ist die
Doppelwellen-Wicklungsspule 39, die am einen Ende mit dem neunten Segment des
Kommutators verbunden ist, zweimal durch eine ausgewählte
der Nuten 37 und eine weitere Nut 37, die die vierte Nut
ist, gezählt in Umfangsrichtung von der der gewählten Nut
benachbarten Nut, gewickelt und am anderen Ende mit dem
zwanzigsten Segment des Kommutators verbunden. Die
Einzelwellen-Wicklungsspule 38 ist jeweils durch eine der Nuten
37, durch die die Doppelwellen-Wicklungsspule 39 gewickelt
ist, und eine weitere Nut 37 gewickelt, die die vierte Nut
ist, gezählt in Gegenrichtung von der Nut, die jeder der
Nuten 37 benachbart ist, durch die die
Doppelwellen-Wicklungsspule 39 gewickelt ist, und die
Einzelwellen-Wicklungsspule 38 ist an den entgegengesetzten Enden mit den
jeweiligen Kommutatorsegmenten verbunden. Das Wicklungsmuster,
das vorstehend beschrieben ist, ist bei sämtlichen Nuten 37
angewandt worden (Fig. 6), so daß durch jede Nut 37 drei
Spulenleiter der Einzelwellen-Wicklungsspule 38 und der
Doppelwellen-Wicklungsspule 39 gehen.
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Durch die Bildung der Ankerspule mit der Einzelwellen-
Wicklungsspule 38 und der Doppelwellen-Wicklungsspule 39 in
Kombination und durch Anordnen von drei Spulenleitern in
jeder der Nuten 37 wird die Tiefe der Nuten 37 flacher als
in dem Fall, in dem vier Leiter eingesetzt sind, und somit
kann der Außendurchmesser der hohlen drehbaren Ankerwelle 35
im Hinblick auf die mechanische Festigkeit größer gemacht
werden, und der Innendurchmesser kann ebenfalls größer
gemacht werden.
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In der Innenumfangsfläche des hohlen Bereichs der drehbaren
Ankerwelle 35 ist ein ausgesparter Bereich gebildet, in dem
ein Freilaufkupplungsmechanismus 40 angeordnet ist. Der
Freilaufkupplungsmechanismus 40 selbst ist grundsätzlich der
gleiche wie der herkömmliche Mechanismus gemäß Fig. 1, aber
der Freilaufkupplungsmechanismus 40 ist als separate Einheit
hergestellt und hat ein äußeres Kupplungselement 41, das
nicht gemeinsam mit der drehbaren Ankerwelle ausgebildet,
sondern davon unabhängig ist.
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Im allgemeinen geht man davon aus, daß das Betriebsverhalten
des Gleichstrom-Elektromotors schlechter wird, wenn eine
geringere Zahl von Spulenleitern in den Nuten 37 angeordnet
ist, aber da die Nuten 37 flacher werden, um den Abstand
zwischen den innersten Enden der Nuten 37 zu vergrößern,
können die Nuten größer gemacht werden, so daß der
Magnetfluß leichter durch sie gehen kann, und es ist möglich, den
Gleichstrommotor mit einem Betriebsverhalten auszulegen, das
im wesentlichen gleich dem des herkömmlichen Motors gemäß
Fig. 1 ist, auch wenn die Zahl der Spulenleiter, die in
einer Nut angeordnet sind, um Eins verringert ist.
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Bei der Anlasservorrichtung gemäß der in den Fig. 4 und 5
gezeigten Ausführungsform sind 32 Nuten auf dem Ankerkern
gebildet, und die Einzelwellen- und die
Doppelwellen-Wicklungsspulen sind in diese Nuten in Kombination gewickelt; in
dem Ankerkern können aber auch 28 Nuten gebildet sein, in
die die Einzelwellen-Wicklungsspulen 38 und die
Doppelwellen-Wicklungsspulen 39 in Kombination gewickelt sind. Bei
dieser Ausführungsform können zwar infolge der Kombination
der entsprechenden Spulen 38 und 39 und der Zahl der Nuten
37 nur zwei Spulenleiter in zwei Nuten angeordnet sein, aber
das Betriebsverhalten des Gleichstrom-Elektromotors wird im
wesentlichen nicht beeinträchtigt.
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Außerdem ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 der
separate Freilaufkupplungsmechanismus 40 in der drehbaren
Ankerwelle 35 angeordnet, weil der Durchmesser der drehbaren
Ankerwelle 35 groß gemacht werden kann, aber die Erfindung
ist nicht unbedingt darauf beschränkt, und es kann die
gleiche Konstruktion wie bei der herkömmlichen
Anlasservorrichtung nach Fig. 1 mit Ausnahme der Anordnung der auf den
Ankerkern gewickelten Ankerspule verwendet werden. Da der
Durchmesser der drehbaren Ankerwelle auch in diesem Fall
groß ist, kann natürlich jeder Teil, der die
Freilaufkupplung bildet, gegenüber der herkömmlichen Konstruktion dicker
gemacht werden, so daß die Konstruktion mechanisch fest ist.
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Wie beschrieben wurde, sind bei der Anlasservorrichtung
gemäß der Erfindung drei Spulenleiter in jeder Nut angeordnet
durch die Kombination einer Einzelwellen-Wicklungsspule und
einer Doppelwellen-Wicklungsspule für den ggrößten Teil der
Nuten des Ankerkerns, so daß der Außendurchmesser der hohlen
Ankerwelle groß gemacht werden und der radiale Raum in der
drehbaren Ankerwelle vergrößert sein und eine unabhängig
angeordnete Kraftübertragungseinheit in der drehbaren Welle
angebracht sein kann, so daß die Montage erleichtert wird;
alternativ kann die Dicke jedes Teils der
Kraftübertragungseinheit um einen Wert vergrößert werden, der dem
erweiterten radialen Raum entspricht, um die Haltbarkeit zu
verbessern, so daß diese Anlasservorrichtung in
Brennkraftmaschinen mit großem Hubraum verwendet werden kann.