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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Anlasser des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Anlasser umfassen einen Elektromotor mit einem Stator und einen auf einer Anlasserwelle angeordneten Läufer bzw. Rotor, dessen Stromzuführung über Bürsten erfolgt, sowie ein über ein in der Regel als Planetengetriebe ausgeführtes Anlassergetriebe mit der Anlasserwelle verbundenes Anlasserritzel, welches axial stufenlos verschiebbar ist, um vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors in die Verzahnung eines mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundenen Anlasserzahnkranzes einzugreifen.
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Während des Anlassvorgangs fließen über den in einem Kraftahrzeug eingebauten Anlasser Ströme in der Größenordnung von ca. 800 A, welche sich im Verhältnis der elektrischen Widerstände der Bauteile aufteilen. Der Sollpfad des Stroms verläuft über die die Bürsten, das Lagerschild des Anlassers und den Stator des Anlassers über das Anlassergetriebe zur Masse.
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In Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Bauteile des Anlassers, der aufgrund der Serienstreuung variieren kann, kann der Strom über das Lagerschild des Anlassers, die bürstennahe Radiallagerung der Anlasserwelle im Lagerschild, die Anlasserwelle, den Rotor, das Anlasserritzel und den während des Anlassvorgangs mit dem Anlasserritzel kämmenden Anlasserzahnkranz über die Abtriebswelle des Getriebes des Fahrzeugs und anschließend über Lagerstellen und das Getriebegehäuse zur Masse abfließen.
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In Abhängigkeit der Widerstände ist es auch möglich, dass der Strom über das Lagerschild des Anlassers, die bürstennahe Radiallagerung der Anlasserwelle im Lagerschild, die Anlasserwelle, den Rotor, das Anlasserritzel und den während des Anlassvorgangs mit dem Anlasserritzel kämmenden Anlasserzahnkranz über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, Lagerstellen und den Motor zur Masse abfließt.
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Somit können über die bürstennahe Radiallagerung der Anlasserwelle und den Läufer sehr hohe Ströme in das Getriebe und/oder in den Motor des Fahrzeugs abfließen, die in nachteiliger Weise zu Beschädigungen im Getriebe, beispielsweise an der Parksperre und/oder an Motorlagern führen können oder auch EMV-Probleme in Motorelektronik und Getriebeelektronik hervorrufen können.
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Aus der
DE 103 49 064 A1 ist ein Anlasser für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend ein Paar von Schrägkugellagern, welche zur radialen Abstützung des Rotors des Anlassers verwendet werden, wobei die Schrägkugellager nahe an den einander gegenüberliegenden Enden eines Kerns des Läufers angeordnet sind. Bei dem bekannten Anlasser weist der Kern Spulen auf, die einen Kommutator an einem der Enden des Kerns ausbilden, wobei eines der Lager innerhalb eines inneren Umfangsrandes des Kommutators angeordnet ist.
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Ferner geht aus der
EP 0 911 516 B1 ein Anlasser für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs hervor, umfassend einen Anlassermotor zum Erzeugen einer Drehkraft, einen Rotor, der durch den Anlassermotor drehbar ist, einen Ritzel-Bewegungskörper mit einem Zahntriebwerk, welches mit einem Ringzahnrad einer Maschine kämmen kann, wobei die Rasiallagerung des Rotors über Gleitlager erfolgt, wobei ein Gleitlager lagerschildseitig angeordnet ist.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlassern ist die Radiallagerung des Rotors elektrisch leitend ausgeführt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anlasser des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei dem über das Getriebe und/oder den Verbrennungsmotor fließende Nebenströme beim Anlassen des Verbrennungsmotors effektiv verhindert werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach wird ein Anlasser des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Elektromotor mit einem Stator und einem auf einer Anlasserwelle angeordneten Läufer, wobei die Anlasserwelle über ein Lager in einem mit dem Verbrennungsgehäuse mechanisch und elektrisch leitend verbundenen Lagerschild radial gelagert ist, vorgeschlagen, bei dem das lagerschildseitige Radiallager der Anlasserwelle elektrisch isoliert ausgeführt ist.
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Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Nebenstromfluss vom Lagerschild des Anlassers über die lagerschildseitige Radiallagerung der Anlasserwelle, die Anlasserwelle, den Rotor, das Anlasserritzel und den während des Anlassvorgangs mit dem Anlasserritzel kämmenden Anlasserzahnkranz durch das Getriebe und/oder den Verbrennungsmotor unterbunden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Schnittansicht eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Anlasser umfassend ein erfindungsgemäß elektrisch isoliert ausgeführtes lagerschildseitiges Radiallager darstellt, beispielhaft näher erläutert.
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Anlasser für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen sind dem Fachmann bestens bekannt, so dass im Rahmen der folgenden Figurenbeschreibung nur die erfindungsrelevanten Bauteile beschrieben und erläutert werden.
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In der beigefügten Figur ist der Verbrennungsmotor mit dem Bezugszeichen 11, das Getriebe mit dem Bezugszeichen 12, das Getriebegehäuse mit dem Bezugszeichen 19, die Wandlerkupplung mit dem Bezugszeichen 13, die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit dem Bezugszeichen 10 und die Antriebswelle des Getriebes mit dem Bezugszeichen 9 versehen; ferner ist der Anlasser des Verbrennungsmotors 11 mit dem Bezugszweichen 14 bezeichnet.
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Der Anlasser 14 gemäß der beigefügten Figur umfasst einen Elektromotor mit einem Stator 3, der einen Teil des Gehäuses des Anlassers bildet und einem auf einer Anlasserwelle 20 angeordneten Läufer 4, dessen Stromzuführung über Bürsten 5, 6 erfolgt, wobei die Bürste 5 den Plus-Pol und die Bürste 6 den mit dem Lagerschild 2 des Anlassers 14 elektrisch leitend verbundenen Minus-Pol der Bürsten bildet. Die Anlasserwelle 20 ist radial über Lager 1 im Lagerschild 2 gelagert. Zusätzlich zu dieser bürstennahen lagerschildseitigen Lagerung ist die Anlasserwelle 20 über ein weiteres, nicht dargestelltes Lager an dem dem Lagerschild 2 abgewandten Ende radial gelagert.
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Ferner umfasst der Anlasser 14 ein als Planetengetriebe ausgeführtes Anlassergetriebe 15 und ein über das Anlassergetriebe 15 mit der Anlasserwelle 20 verbundenes Anlasserritzel 8, welches axial stufenlos verschiebbar ist, um vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors 11 in die Verzahnung eines mit der Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 11 verbundenen Anlasserzahnkranzes 7 einzugreifen.
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Während des Anlassvorgangs fließen über den Anlasser Ströme in der Größenordnung von ca. 800 A, welche sich im Verhältnis der elektrischen Widerstände der Bauteile aufteilen. Der Sollpfad des Stroms verläuft hierbei über die Bürsten 5, 6, das Lagerschild 2 und den Stator 3 des Anlassers über das Anlassergetriebe über eine erste Masseverbindung 21 zur Fahrzeugmasse 23.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlassern, kann ein Nebenstrom über das mit der den Minus-Pol bildenden Bürste 6 elektrisch leitend verbundenes Lagerschild 2, die bürstennahe Radiallagerung 1 der Anlasserwelle 20 im Lagerschild 2, die Anlasserwelle 20, den Läufer 4, das Anlasserritzel 8 und den während des Anlassvorgangs mit dem Anlasserritzel 7 kämmenden Anlasserzahnkranz 7 über die Antriebswelle 9 des Getriebes und über Lagerstellen 16, 17 und das Gehäuse 19 des Getriebes 12 über eine zweite Masseverbindung 22 zur Fahrzeugmasse 23 abfließen.
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In Abhängigkeit der Widerstände der Bauteile ist es auch möglich, wie eingangs erläutert, dass ein Nebenstrom über das Lagerschild 2, die bürstennahe Radiallagerung 1 der Anlasserwelle 20 im Lagerschild 2, die Anlasserwelle 20, den Läufer 4, das Anlasserritzel 8 und den während des Anlassvorgangs mit dem Anlasserritzel kämmenden Anlasserzahnkranz 7 über die Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 11, Lagerstellen 18, des Gehäuses des Verbrennungsmotors 11 und die erste Masseverbindung 21 zur Fahrzeugmasse 23 abfließt.
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Der Anlasser 14 ist mit dem Anlassergetriebe 15 mit dem Gehäuse („Motorblock”) des Verbrennungsmotors 11 verschraubt, so dass das Anlassergetriebe 15 die eigentliche Masseanbindung des Anlassers 14 am Motorblock bildet. Üblicherweise ist der Stator 3 des Anlassers 14 mit dem Anlassergetriebe 15 über eine Steckverbindung verbunden, so dass sich in der Regel ein elektrischer Übergangswiderstand bildet, der einen Stromfluss vom Lagerschild 2 zum Anlassergetriebe 15 und vom Anlassergetriebe 15 zum Motorblock verhindert; aus diesem Grund fließt der Nebenstrom über die bereits beschriebenen, das bürstennahe, lagerschildseitige Lager 1 enthaltenden niederohmigen Pfade und nicht über das an dem dem Lagerschild 2 abgewandten Ende der Anlasserwelle 20 angeordnete Radiallager.
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Um einen Nebenstromfluss über das bürstennahe, lagerschildseitige Lager 1 zu unterbinden wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dieses Lager 1 elektrisch isoliert auszuführen. Dadurch werden auf einfache und kostengünstige Weise Nebenströme vermieden, welche zu Beschädigungen im Getriebe, beispielsweise an der Parksperre und/oder zu Beschädigungen an Motorlagern und/oder elektrischen Steuergeräten des Motors bzw. Getriebes führen können.
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Das Lager 1 kann beispielsweise als Gleitlager oder als Schrägkugellager ausgeführt sein.
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Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann auch das an dem dem Lagerschild 2 abgewandten Ende der Anlasserwelle 20 angeordnete Lager elektrisch isoliert ausgeführt sein, beispielsweise wenn der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem Stator 3 und dem Anlassergetriebe 15 konstruktionsbedingt gering ist.
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Im Rahmen einer anderen Weiterbildung der Erfindung können zusätzlich auch die Lager 24 und 25, über die das mit der Anlasserwelle 20 mechanisch verbundene Anlasserritzel 8 an dem Anlassergehäuse 26 verdrehbar gelagert ist, sowie gegebenenfalls weitere mit dem Anlassergehäuse 26 in Verbindung stehende Lager elektrisch isoliert ausgeführt sein, sodass in Falle einer elektrisch schlechten Masseverbindung des Anlassers 14 an das Gehäuse des Verbrennungsmotors 11 ein unerwünschter Stromfluss über das Anlassergehäuse 26 auf die Anlasserritzellagerung 24, 25 und von dort auf die Anlasserwelle 20 und den Anlasserkranz 7 verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- lagerschildseitiges Lager der Anlasserwelle 20
- 2
- Lagerschild
- 3
- Stator
- 4
- Läufer
- 5
- Bürste
- 6
- Bürste
- 7
- Anlasserzahnkranz
- 8
- Anlasserritzel
- 9
- Antriebswelle des Getriebes
- 10
- Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
- 11
- Verbrennungsmotor
- 12
- Getriebe
- 13
- Wandlerkupplung
- 14
- Anlasser
- 15
- Anlassergetriebe
- 16
- Lager
- 17
- Lager
- 18
- Lager
- 19
- Getriebegehäuse
- 20
- Anlasserwelle
- 21
- erste Masseverbindung
- 22
- zweite Masseverbindung
- 23
- Fahrzeugmasse
- 24
- Lager des Anlasserritzels
- 25
- Lager des Anlasserritzels
- 26
- Anlassergehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10349064 A1 [0007]
- EP 0911516 B1 [0008]