Starter

Einfach

• Früher hat man Autos mit einer Kurbel gestartet.
• Motorräder hat man gestartet:
• durch Schieben,
• mit einer Kurbel,
• mit Pedalen,
• oder mit einem Kickstarter.
• Elektrische Starter waren früher (ab 1912) teuer, schwer zu bauen oder gingen schnell kaputt.
• Seit den 1960er Jahren haben die meisten Autos Schub-Schraubtrieb-Starter.
• Hybrid-Autos haben oft Starter und Generator in einem Bauteil (Starter-Generatoren).
• riemengetriebene Starter-Generatoren sind über einen Riemen mit dem Motor verbunden (wie der normale Generator),
• integrierte Starter-Generatoren sind auf der Kurbelwelle zwischen Motor und Getriebe.

Ausführlich

Bevor der elektrische Starter von Cadillac 1912 in Autos und von der Indian Motor Cycle Company 1914 erstmals in Motorrädern (durchgesetzt hat er sich dort aber erst ab 1965 durch Harley-Davidson) verbaut wurde, hat man die Motoren noch mit Muskelkraft gestartet. Bei Autos geschah das durch Kurbeln, bei Motorrädern durch Anschieben, Kurbeln, Pedale oder Kickstarter.
Erste Starter waren teuer und schwer zu bauen oder unterlagen hohem Verschleiß. Spätestens seit den 1960er Jahren wird bis heute in Autos größtenteils der Schub-Schraubtrieb-Starter verwendet. Dieser wird wegen des vermehrten Einsatzes von Hybrid-Fahrzeugen aber langsam durch riemengetriebene Starter-Generatoren (RSG) oder integrierte Starter-Generatoren (ISG) abgelöst.

Einfach

• Ein Motor kann nicht von alleine starten.
• Der Motor braucht Hilfe von außen.
• Beim Starten muss der Motor erst in Bewegung gebracht werden.
• Die schweren Teile im Motor (Schwungrad, Kurbelwelle, Kolben mit Pleuel) wollen sich nicht bewegen.
  Das nennt man Massenträgheit.
• Die Teile im Motor (Kolben mit Kolbenringen und Zylinderwand) reiben aneinander.
• Die Luft im Zylinder muss zusammengedrückt werden.
  Das nennt man Verdichtung.
• Der Starter muss stark genug sein.
• Das Losbrechmoment ist die Kraft zum Starten.
• Das Losbrechmoment muss größer sein als die Massenträgheit, die Reibung und die Verdichtung.

Ausführlich

Damit ein Verbrennungsmotor eigenständig laufen kann, muss er zunächst mit fremder Energie gestartet werden. Was früher mit Muskelkraft geschah, wird heute von starken Elektromotoren übernommen.
Die beweglichen Bauteile des Motors befinden sich im Ruhezustand. Um sie in Bewegung zu versetzen, muss die Massenträgheit überwunden werden. Außerdem wirkt die Reibung der Bauteile der Bewegung entgegen . Der letzte Widerstand ergibt sich aus der Verdichtung. Dafür ist ein bestimmtes Drehmoment notwendig.
Bei der Kurbel bzw. Kickstarter gibt es einen längeren Hebelarm im Vergleich zum Ritzel. Um dort eine bestimmte Kraft am äußersten Rand zu erzeugen, wird ein hohes Drehmoment des elektrischen Motors des Starters benötigt.
Das Losbrechmoment ist das Drehmoment, das benötigt wird, um den Verbrennungsmotor gegen die drei oben genannten Widerstände in Bewegung zu versetzen.

Einfach

Baugruppen

Der Starter hat drei wichtige Teile:

• Das Einrückrelais (→)
• schaltet den Strom von der Batterie zum Startermotor und
• bewegt den Einrückhebel.
  Der Einrückhebel bewegt das Ritzel zum Starten in das Schwungrad.
• Der Startermotor (→)
• ist ein Gleichstrommotor und
• dreht das Ritzel.
  Das Ritzel dreht das Schwungrad zum Starten.
• Das Einspurgetriebe (→) hat die Teile:
• Einrückhebel,
• Ritzel,
• Einspurfeder und
• Rollenfreilauf.

Ausführlich

Baugruppen

Der Starter besteht aus drei Baugruppen:

• Das Einrückrelais (→)
• schaltet über die Kontaktbrücke den Starterhauptstrom von der Batterie zum Startermotor und
• schiebt über den Einrückhebel das Ritzel zum Starten in das Schwungrad.
• Der Startermotor (→)
• ist ein Gleichstrommotor und
• treibt das Ritzel im Schwungrad zum Starten des Verbrennungsmotors an.
• Das Einspurgetriebe (→) besteht aus:
• dem Einrückhebel zum Einspuren des Ritzels,
• dem Ritzel, dass die Kraft des Startermotors mit einer bestimmten Übersetzung auf das Schwungrad überträgt,
• der Einspurfeder, die das Einspuren bei der Stellung Zahn auf Zahn ermöglicht und
• dem Rollenfreilauf, der den Startermotor vor zu hoher Drehzahl nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors schützt.

Einfach

• Das Einrückrelais wird auch Magnetschalter genannt.
• Das Einrückrelais ist ein Schließer-Relais.
• Das Einrückrelais hat zwei Aufgaben.
1. Beim Starten kommt Strom an Klemme 50 vom Relais.
   Der Strom schaltet die Einzugswicklung und die Haltewicklung an.
   Die Wicklungen erzeugen ein Magnetfeld und ziehen den Anker an.
   Das Anker zieht am Einrückhebel.
   Der Einrückhebel schiebt das Ritzel in den Zahnkranz vom Schwungrad.
2. Das Einrückrelais schließt dann die Kontaktbrücke.
   Die Kontaktbrücke leitet den Strom zum Startermotor.
   Auf beiden Seiten von der Einzugswicklung ist jetzt Plus (Klemme 50 und Klemme 45)
   Die Haltewicklung hält das Ritzel im Zahnkranz.

Ausführlich

Das Das Einrückrelais funktioniert wie ein gewöhnliches Schließer-Relais, indem es mit einem kleinen Steuerstrom einen großen Arbeitsstrom schaltet.
Dafür wird durch ein Magnetfeld ein Anker bewegt, der die Kontaktbrücke schließt, welche den Strom für den Startermotor weiterleitet.
Außerdem zieht dieser Anker den Einrückhebel, der dann das Ritzel in den Zahnkranz des Schwungrads des Verbrennungsmotors schiebt.
Der Steuerstrom liegt an Klemme 50 des Einrückrelais an und bestromt die Einzugswicklung und die Haltewicklung. Diese beiden Spulen erzeugen zusammen ein Magnetfeld, das stark genug ist, um den Anker samt Einrückhebel zu bewegen.
Erst wenn das Ritzel vollständig in das Schwungrad eingespurt ist, kann die Kontaktbrücke am Ende des Ankers schließen. Durch diese werden die Klemmen 30 und 45 am Einrückrelais verbunden und der Startermotor kann direkt von der Starterbatterie bestromt werden.
Sobald die Kontaktbrücke geschlossen ist, wird die Einzugswicklung wegen eines Potenzialausgleichs an den Klemmen 50 und 45 nicht mehr bestromt. Die Haltewicklung, die direkt mit der Gehäusemasse verbunden ist, reicht aus, um den Anker in seiner Position zu halten.

Einfach

Inhalt kommt noch!
Bitte vorerst das Fachkundebuch nutzen oder das Video.

Ausführlich

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Einfach

Das Einspurgetriebe hat die Teile:

• Einrückhebel
• Das Einrückrelais schaltet und zieht oben am Einrückhebel.
• Der Einrückhebel drückt unten das Ritzel nach vorne in den Zahnkranz.
• Der Einrückhebel muss unten ganz vorne sein.
• Dann schließt oben im Relais die Kontaktbrücke.
• Der Startermotor bekommt dann Strom und dreht das Ritzel.
• Ritzel
• Das Ritzel wird vom Einrückhebel nach vorne geschoben.
• Das Ritzel ist auf einem Steilgewinde.
• Die Zähne vom Ritzel müssen in die Zähne vom Zahnkranz auf dem Schwungrad.
• Manchmal gehen die Zähne vom Ritzel nicht in die Zähne vom Zahnkranz.
  Das nennt man Zahn auf Zahn.
• Dann arbeitet die Einspurfeder.
• Einspurfeder
• Manchmal gehen die Zähne vom Ritzel nicht in die Zähne vom Zahnkranz.
• Dann drückt der Einrückhebel die Einspurfeder zusammen.
• Der Einrückhebel bewegt sich ganz nach vorne.
• Die Kontaktbrücke im Einrückrelais kann schließen.
• Der Startermotor bekommt Strom und dreht sich.
• Das Ritzel dreht sich dann auch.
• Die Zähne vom Ritzel rutschen in die Zähne vom Zahnkranz.
• Die Einspurfeder entspannt sich wieder.
• Rollenfreilauf
• Der Verbrennungsmotor startet und dreht sich schnell.
• Das Ritzel hat viel weniger Zähne als der Zahnkranz.
• Das Ritzel bleibt noch im Zahnkranz.
• Der Startermotor würde dann viel zu schnell vom Ritzel angetrieben werden und kaputt gehen.
• Darum gibt es den Freilauf.
• Vor dem Starten verbindet der Freilauf die Welle vom Startermotor mit dem Ritzel.
• Nach dem Starten trennt der Freilauf das Ritzel von der Welle vom Startermotor.
• Das Ritzel dreht dann viel schneller als der Startermotor.
• Der Freilauf ist eine Überholkupplung.

Ausführlich

Zum Einspurgetriebe gehören folgende Bauteile:

• Einrückhebel
• Ritzel
• Einspurfeder
• Rollenfreilauf

Der Einrückhebel ist drehbar gelagert. Wenn das Einrückrelais schaltet und oben am Einrückhebel zieht, drückt er unten den Mitnehmer über das Steilgewinde und somit das Ritzel nach vorne in Richtung Zahnkranz.
Durch das Steilgewinde dreht sich das Ritzel in der Vorwärtsbewegung. Dabei treffen die Zähne des Ritzels idealerweise in die Lücken des Zahnkranzes und der Startvorgang kann beginnen.
Es kann aber auch passieren, dass die Zähne des Ritzels auf die Zähne des Zahnkranzes stoßen (wird auch als Zahn auf Zahn bezeichnet).
Da sich der Einrückhebel unten dann nicht vollständig nach vorne bewegen kann, bedeutet es auch, dass er sich oben nicht vollständig nach hinten bewegen kann. Dann könnte die Kontaktbrücke nicht schließen und der Startermotor bekommt keinen Strom.
Für diesen Fall gibt es die Einspurfeder, die unten zwischen Einrückhebel und Ritzel sitzt. Bei Zahn auf Zahn wird sie soweit zusammengedrückt, dass der Einrückhebel sich vollständig bewegen kann und die Kontaktbrücke schließt. Der Startermotor wird bestromt und durch dessen Bewegung werden die Zähne des Ritzels in die Lücken des Zahnkranzes geschoben. Die Einspurfeder gibt dann wieder nach.
Da nach dem Start des Verbrennungsmotors das Ritzel und der Zahnkranz immer noch verbunden sind, würde sich der Starter wegen des Übersetzugsverhältnisses plötzlich mit dem 10-15 fachen der Leerlaufdrehzahl drehen. Das würde den Startermotor zerstören, weshalb der Freilauf benötigt wird.
Dieser stellt beim Startvorgang eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Ritzel und Ankerwelle her. Sobald nach dem Start das durch den Zahnkranz angetriebene Ritzel schneller als die Ankerwelle dreht, wird diese Verbindung getrennt.

Einfach

• Es gibt Startermotoren mit Dauermagneten außen.
• Startermotoren mit Elektromagneten außen haben mehr Drehmoment.
• Startermotoren mit Dauermagneten brauchen ein Planetengetriebe.
  Das nennt man Vorgelege.
• Das Vorgelege erhöht das Drehmoment.
• Und das Vorgelege verringert die Drehzahl.
• Das Vorgelege hat die Teile:
• Sonnenrad:
• Das Sonnenrad sitzt in der Mitte.
• Das Sonnenrad ist der Eingang vom Planetengetriebe.
• Das Sonnenrad wird durch den Startermotor über die Ankerwelle angetrieben.
• Hohlrad:
• Das Hohlrad ist mit dem Startergehäuse verbunden.
• Das Hohlrad führt die Planetenräder.
• Planetenräder:
• Die Planetenräder sind auf dem Planetenradträger.
• Planetenradträger:
• Der Planetenradträger ist der Ausgang vom Planetengetriebe.
• Am Planetenradträger ist die Drehzahl kleiner und das Drehmoment größer.
• Der Planetenradträger treibt über die Antriebswelle das Ritzel an.

Ausführlich

Permanenterregte Startermotoren (mit Dauermagneten außen) benötigen aufgrund ihres niedrigeren Drehmoments ein Vorgelege. Dabei handelt es sich um ein Planetengetriebe zur Drehmomentsteigerung. Gleichzeitig wird die Drehzahl verringert.
Das Planetengetriebe besteht aus den folgenden Teilen:

• ein Sonnenrad in der Mitte als Eingang, das durch den Startermotor über die Ankerwelle angetrieben wird,
• ein außen liegendes Hohlrad, das mit dem Startergehäuse verbunden ist und die Planetenräder führt,
• Planetenräder, die auf dem Planetenradträger gelagert sind,
• dem Planetenradträger als Ausgang, der die verringerte Drehzahl und das erhöhte Drehmoment über die Antriebswelle an das Ritzel weitergibt.

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