Grundaufbau. 5. Starter

Transkript

1 Starter

2 Pkw-Starter: als Schub-Schraubtriebstarter bis 2 kw Nennleistung, 12V Nfz-Starter: bis 12 l Hubraum 12V oder 24V Starter möglich Starterdrehzahl fällt mit Temperatur erforderliche Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors steigt mit fallender Temperatur Grundaufbau Startermotor (=Elektromotor) Ausführung als Nebenschlussmotor permaneterregter Motor Reihenschlussmotor kombinierte Neben- und Reihenschlussmotoren Einrückrelais (Relais, Einrückmagnet = Magnetschalter ) Einspurgetriebe (Ritzel, Freilauf (Rollenfreilauf, Lamellenfreilauf) Polgehäuse Rohr nimmt Polschuhe mit den Erregerwicklungen oder Dauermagnete auf dient zum Rückschluss der magnetischen Feldlinien besteht aus einem magnetisch gut leitenden Stahl Anker nimmt die Ankerwicklungen auf durch dauernde wechselnde Stromrichtung in den Ankerspulen entsteht magnetisches Wechselfeld Wirbelströme rufen Erwärmung des Ankers hervor Abhilfe: besteht aus einzelnen Blechen, die gegeneinander isoliert sind Unterdrückung der Wirbelströme Nuten der Ankerbleche nehmen Ankerwicklung auf leitet magnetische Feldlinien vom Nordpol zum Südpol dazu: kleiner Luftspalt zwischen Polschuhen und Anker Wicklungen enden im Kollektor

3 Einrückrelais (=Magnetschalter) Kombination aus Relais und Einrückmagnet Aufgabe Relais niedriger Steuerstrom schalten hohen Hauptstrom PKW bis 1000A, NKW bis 2600A Aufgabe Einrückmagnet Ritzel zum Einspuren in Motorzahnkranz vorschieben Funktion zu Beginn des Einzuges Stromfluss über beide Wicklungen erhöhte Magnetkraft (überwinden des Einrückwiderstande) dann nur noch Haltewicklung, Einzugswicklung wird kurzgeschlossen Anker wird in die Wicklung gezogen Ritzel spurt ein Andrücken der Kontaktbrücke an die Hauptstromkontakte Rückstellfeder Ausgangsstellung (höherer Strom für Durchdrehen des Motors) Quelle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik Europa Verlag Einspurgetriebe (=Ritzel und Freilauf) Übertragen von Schub- und Drehbewegung besteht im Wesentlichen aus: Ritzel zur Kraftübertragung sowie Drehzahl- und Momentwandlung Freilauf als Überholkupplung nach dem Starten 3 Arten Rollenfreilauf, Lamellenfreilauf, Stirnzahlfreilauf kraftschlüssige Übertragung des Antriebsmoment auf das Ritzel nach Anspringen des Motors wird Anker vom Motor angetrieben eingespurtes Ritzel wird vom Startermotor getrennt starkes Hochdrehen würden den Anker zerstören Einrückhebel für den Einspurhub Einspurfeder, ermöglicht Einspuren bei Stellung Zahn auf Zahn

4 Rollenfreilauf a Drehrichtung 1 Ritzel 2 Freilaufring 3 Rollenklemmkurve 4 Rolle 5 Ritzelschaft 6 Feder für kleinere Starter (Pkw und LLKW) Freilaufring mit den Rollengleitkurven (=Teil des Mitnehmers, über Steilgewinde mit der Ankerwelle verbunden) Zylinderrollen können sich auf der Gleitkurve bewegen stellen Kraftfluss her Funktion Federn drücken Rollen im Ruhezustand in verengten Teil Freilaufring wird vom Startermotor angetrieben Rollen klemmen sich in verengtem Raum fest (links) Ritzelschaft wird mit dem Startermotor gekuppelt nach dem Anspringen des Motors Rollen werden vom überholenden Ritzel (wird jetzt vom Motor angetrieben) in den erweiterten Teil der Rollengleitkurven gedrückt Vorgang erfolgt entgegen der Federkraft Kraftschluss wird gelöst Vorteil: nur kleine Massen müssen beschleunigt werden

5 Lamellenfreilauf für größere Starter (NFZ) 1 Antriebslager 2 Anschlagbund 3 Tellerfeder 4 Drucklamelle 5 Außen- / Innenlammelle 6 Mitnehmerflansch 7 Anker 8 Ritzel 9 Getriebespindel 10 Steilgewinde 11 Anschlagring 12 Polgehäuse Kupplungsteil ist schraubenförmig aus Steilgewinde der Getriebespindel verdrehbar; kraftschlüssig durch Flächenpressung (Kraftfluss: Ankerwelle Mitnehmerflansch Außenlamellen Innenlamellen Kupplungsteil Getriebespindel Ritzel) löst kraftschlüssige Verbindung, wenn n Motor > n Starter Robert Bosch GmbH, Funktion Ruhestellung Vorspannfeder drück Lamellenpaket zusammen dadurch Mitnahme des Kupplungsteils durch Reibung Kraftschluss Ritzel eingespurt Kupplungsteil drückt auf Tellerfeder Lammelenpaket voll kraftschlüssig Robert Bosch GmbH, Drehmomentbegrenzung Kuppelteil drückt Tellerfeder durch Kräftegleichgewicht bei maximalem Einstellwert Lamellen rutschen durch Überholen Kraftrichtungswechsel Kuppelteil läuft an Anschlag an und hebt Kraftschluss auf

6 Ritzel Einspuren des Startvorgangs in Zahnkranz Übersetzungsverhältnis: 10-15(8-20) : 1 Drehmomenterhöhung am Schwungrad Evolventenverzahnung und Zähne sind stirnseitig angeschrägt großes Spiel beim Einspuren notwendig (gegenüber Dauereingriff) Ritzelstirnfläche muss in Ruhestellung Mindestabstand zum Starterkranz haben Ritzel muss zum Starterschutz selbsttätig ausspuren Kennzeichnung Bosch Robert Bosch GmbH,

7 Starter Auswahl PKW Schub-Schraubtriebstarter ohne Vorgelege Schub-Schraubtrieb-Starter mit Permanetfeld und Vorgelege NKW Zweistufiger Schubtriebstarter schwere NFZ besitzen meist zweistufige Starter in unterschiedlichen Bauformen, z.b. Reihenschlussmotor oder Doppelschlussmotor, leichte NFZ mit Schub-Schraubtriebstarter (wie PKW) Schub-Schraubtriebstarter ohne Vorgelege Merkmale: Elektromotor mit direktem Antrieb (meist Gleichstrom-Reihenschluss-Motor) aufgebautes Einrückrelais Einspurgetriebe (Schub-Schraub-Bewegung) Rollenfreilauf Einspuren Mitnehmer (über Rollenfreilauf mit Ritzel gekoppelt) bewegt auf dem Steilgewinde der Ankerwelle (Folie) Mitnehmer wird federnd vom Einrückhebel vorgeschoben bewegt vom Magnetschalter durch das Steilgewinde in Drehung versetzt Ritzelzahn trifft auf Zahnlücke spurt sofort ein Zahn auf Zahn: (Einspur)Feder so weit zusammengedrückt, bis der Magnetschalter den Hauptstrom einschaltet Anker mit Ritzel dreht sich bis zum einspuren Elektrische Systeme im Kfz Vogel Buchverlag

8 Schub-Schraubtrieb-Starter mit Permanetfeld und Vorgelege Erregerwicklung ist durch Permanentmagneten ersetzt Dauermagnete sind in einem dünnwandigen Rohr befestigt Rohr ist gleichzeitig auch Startergehäuse bei gleicher Leistung 20 % Gewichtseinsparung und kleiner Abmessungen spart Kosten und Platz (gegenüber Schub-Schraubtrieb-Starter mit Erregerwicklung) Einrückrelais, Einspurgetriebe und Arbeitsweise beiden Startertypen identisch elektrische Innenschaltung abweichend bei Schalten des Starterstromkreises fließt Strom direkt zu Kohlebürsten und Anker Planetengetriebe (n, M ) verringert hohe Drehzahl des Starters und erhöht das Drehmoment am Ritzel Einspur-, Ausspur- und Überholvorgang entsprechen denen des Schub-Schraubtrieb Grundschaltung Schubtrieb-Starter Elektrische Systeme im Kfz Vogel Buchverlag Robert Bosch GmbH, Zünd-Start-schalter 2 Steuerrelais 3 Sperrklinke 4 Ritzel 5 Zahnkranz 6 Umschalter 7 Einrückmagnet 8 Reihenschlusswicklung 9 Nebensvhlusswicklung 10 Batterie

9 Nutzfahrzeug-Starter Besonderheiten bis 12 Liter Hubraum 12 oder 24V-Starter darüber nur 24V-Starter Vorteil 24V-Starter es fließt nur der halbe Strom gegenüber 12V-Startern Hauptstarterleitung kann kleiner dimensioniert werden bessere Wärmeabfuhr da kleiner Querschnitt bei verhältnismäßig großer Oberfläche geringerer Spannungsabfall da geringere Widerstandsänderung durch Erwärmung bei Belastung aber erhöhte Kontaktkorrosion Zweistufiger Schubtriebstarter NKW Aufbau Ankerwelle als Hohlwelle (an Ritzelseite mit Mitnehmerflansch) Lamellenfreilauf Einrückrelais und Einrückmagnet (Magnetschalter) an Kollektorseite Besonderheit Magnetschalter baulich andere Ausführung Ritzel wird über Einrückstange (in der Hohlwelle) verschoben Magnet betätigt außerdem über AuslösehebelSperrklinke Anschlagplatte Kotaktbrücke des Steuerrelais Steuerrelais schaltet Startermotor in 2 Stufen ein Zweistufiger Schubtriebstarter - 1. Schaltstufe Vorstufe Einschalten Magnetspule des Steuerrelais und Haltewicklung H werden angesteuert über Steuerrelaiskontakt K bekommt Einzugswicklung E des Einrückmagneten Strom magnetische Kraftwirkung (Einrückmagnet) Einrückstange wird axial verschoben Nebenschlusswicklung N ist mit Starteranker in Reihe geschaltet schwaches Magnetfeld geringes Drehmoment Startermotor dreht sich langsam sanftes Einspuren Zweistufiger Schubtriebstarter - 1. Schaltstufe am Ende des Einspurvorganges Sperrklinke am Steuerrelais wird angehoben Kontaktbrücke am Relais schließt Kontaktbrücke im Steuerrelais schließt Reihenschlusswicklung wird zugeschaltet Startermotor nimmt vollen Strom auf Lamellenfreilauf ist voll kraftschlüssig beim Umschaltvorgang im Steuerrelais wird Nebenschlusswicklung N auf Masse geschalten Drehmoment Erhöhung

10 zuvor wird in Reihe liegende Einzugswicklung E des Einrückmagneten stromlos, da beide Anschlüsse an Plus liegen Schaltvorgang bewirkt: Reihenschlussmotor wird zum Doppelschlussmotor in Nebenschlusswicklung wird starkes Magnetfeld induziert Drehmomenterhöhung Drehzahlbegrenzung des Ankers durch Entlastung des Startermotors keine unzulässig hohe Drehzahlen Schaltung von Startanlagen PKW Startanlagen NFZ Startanlagen Startanlagen mit Startsperreinrichtung Startanlagen mit Startwiederholeinrichtung Batterieumschaltanlage Startanlagen mit Startdoppelrelais für Parallelbetrieb Pkw-Startanlagen Verbrennungsmotor im Nahbereich des Fahrers, einfacher Aufbau,Wegfahrsperre Startvorgang akustisch verfolgt werden kann keine besonderen Schutz- und Überwachungsgeräte um versehentliche Starterbetätigung auszuschließen können zusätzlich Zündwiederholsperren (mechanisch oder elektrisch) eingebaut sein typische PKW- Startanlage 3 Schaltsufen Zündung ein/aus, Starter Robert Bosch GmbH, 4 Vorwiderstand nicht generell verbaut Starter mit Klemme 15a erforderlich mehrstufigen Zündstartschalter Stellung Ein Stellung "Starten" elektrischer Kraftstoffpumpe läuft meist bei Ein an Startspannungsanhebung begünstigt bei Anlagen mit kontaktgesteuerten Zündspulen und vorgeschaltetem Widerstand das Starten des kalten Motors dazu wird der Zündspulenvorwiderstand überbrückt Variante (X-Kontakt: über Relais werden Verbraucher ausgeschalten) Starter benötigt zusätzliche Anschlussklemme (15a).

11 Pkw mit einem Dieselmotor vor Start muss Vorglühanlage geschaltet werden Robert Bosch GmbH, heute als kombinierter Fahrtglühschalter kann nach der Glühzeit in die Startposition weitergeschaltet werden NKW - Startanlagen mit Startsperreinrichtung bei weggebautem Motor (Omnibussen mit Heckmotor) höherer Schaltaufwand erforderlich, Startvorgang wird akustisch nicht mehr eindeutig vom Fahrer wahrgenommen Anlage besitzt elektronischen Startsperrrelais Abschalten nach durchgeführtem Startvorgang (D+-Signal vom Generator) Sperre bei bereits laufendem Motor oder eingelegter Gang Sperre bei noch auslautendem Motor Sperre nach einem Fehlstart bei 2 letztgenannten Fällen: Sperrzeit im Relais vor Startversuch Startanlagen mit Startwiederholeinrichtung als Erweiterung der Startanlage mit Startsperreinrichtung Schaltungslogik: Startwiederholrelais spricht bei normalem Einspuren des Starterritzels nicht an Startwiederholrelais unterbricht erfolglosen Startvorgang und wiederholt ihn automatisch Vermeiden von thermische Überlastung des Starters zusätzlich ist ein Startsperrrelais eingebaut Schaltung vorwiegend über Schubtriebstarter mit elektrisch zweistufiger Einschaltweise mit zusätzlicher Anschlussklemme 48 (Startwiederholrelais)

12 Startanlagen mit Startdoppelrelais für Parallelbetrieb Anwendung bei sehr große Verbrennungsmotoren aus Platzgründen können 2 kleinere Starter verwendet werden Parallelbetrieb für erforderliche Startdrehzahl 2 Einzelstartern leisten etwa die doppelte Startleistung des Einzelgeräts Schaltung besitzt Startsperrrelais und Startwiederholrelais zusätzlich besitzen Parallelstartanlagen mit niedriger Spannung ein Doppelstartrelais Relais bewirkt das sie Starter nacheinander in den Zahnkranz einspuren wenn 2. Starter vollständig eingespurt hat voller Startstrom geschaltet Starter muss zusätzliche Anschlussklemmen besitzen 5 Startsperrrelais 6 Startwiederholrelais 7 Startdoppelrelais Robert Bosch GmbH,