Startanlage

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Ein Verbrennungsmotor kann nicht aus eigener Kraft anlaufen, daher wird er für den Startvorgang von einem Elektromotor angetrieben, den man Starter oder Anlasser nennt. Die erforderliche Mindestdrehzahl beim Start beträgt beim Ottomotor 60-100 U/min und beim Dieselmotor ca. 200 U/min. Die als Starter verwendeten Elektromotoren weisen jedoch Betriebsdrehzahlen von 2.000 Umdrehungen pro Minute auf, daher muss zwischen Starter und Verbrennungsmotor eine Antriebsübersetzung von 1:10 bis 1:20 geschaltet werden. Diese erfolgt über das Starterritzel und den Anlasserzahnkranz.

Die notwendige Startdrehzahl hängt maßgeblich von den Kenngrößen des Verbrennungsmotors (Motortyp, Hubvolumen, Zylinderzahl, Kompression, Lagerreibung, Motoröl, Gemischaufbereitung und angehängte Zusatzlasten) sowie der Außentemperatur ab. Generell werden mit sinkenden Temperaturen steigende Drehmomente und höhere Drehzahlen, also eine zunehmende Startenergie benötigt. Die von einer Starterbatterie bereitgestellte Leistung vermindert sich allerdings je kälter es wird, da der Innenwiderstand ansteigt. Dieses gegenläufige Verhalten von Leistungsbedarf und Leistungsangebot bedeutet, dass ein Kaltstart den ungünstigsten Betriebsfall darstellt, auf den die Starteranlage ausgelegt sein muss.

Wirkungsweise des Anlassers

Beim Startvorgang wird das Starterritzel mithilfe des Einrückrelais in den Zahnkranz eingespurt, der sich in der Regel am Schwungrad befindet. Das Starter treibt über den Motorzahnkranz den Verbrennungsmotor bis zum Selbstlauf an. Weil die nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors auftretenden Drehzahlen durch ihre Rückübersetzung den Anlasser zerstören würden, muss das Ritzel ein- und ausgespurt werden und einen Freilauf besitzen. PKW Starter bestehen aus folgenden Baugruppen:

  • Elektromotor zum Teil mit Getriebe (Startermotor)
  • Einrückrelais
  • Einspurgetriebe

Der Startermotor

Es werden überwiegend Reihenschluss-Motoren verwendet, bei denen die Feldwicklungen in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet sind. Dies hat ein hohes Anlaufdrehmoment zur Folge. Startermotoren mit Dauermagneten als Feld belasten die Batterie beim Starten weniger. Die Stromaufnahme des Erregerfeldes entfällt. Zum Teil werden die hohes Drehzahlen dieses Starters durch ein zusätzliches Planetengetriebe an die erforderliche Drehzahl angepasst. Starter mit Dauermagnetfeld sind empfindlich gegenüber Stößen, Schlägen und Drücken.

Wie funktioniert der Starter?

Der Gleichstrom fließt durch die Feldwicklung und erzeugt dort ein konstantes Magnetfeld. Über die Kohlebürsten und die Lamellen des Kommutators fließt der Strom zur Ankerwicklung. Das dort erzeugte Ankermagnetfeld wird vom Erregerfeld abgestoßen und bewirkt eine Teildrehung des Ankers, bis sich ungleiche Magnetpole gegenüberstehen. Durch das ständige Umpolen der Stromrichtung durch den Kommutator wird eine durchgehende Drehbewegung erzeugt.

Aufbau und Funktion des Einrückrelais (Magnetschalter)

Beim Schubschraubtrieb-Starter, welcher heutzutage vorwiegend in PKW eingesetzt wird, enthält das Einrückrelais zwei Wicklungen. Die Einzugswicklung und die Haltewicklung. Die Einzugswicklung wird bei Betätigung des Startschalters in Reihe zur Erregerwicklung und zur Ankerwicklung geschaltet. Es entsteht ein geringes Drehmoment des Ankers. Die Haltewicklung ist unmittelbar an Masse geschaltet. Die Magnetfelder beider Wicklungen ziehen den Einrückhebel gegen die Kraft der Rückstellfeder an. Durch Umlenkung des Hebels wird auf das Einspurgetriebe eine axiale Kraft übertragen.

Das Einspurgetriebe

Das Einspurgetriebe besteht im Wesentlichen aus vier Bauteilen:

  • Einspurfeder
  • Mitnehmer
  • Rollenfreilauf
  • Ritzel

Gemeinsam sorgen sie für einen sicheren Einspurvorgang des Ritzels im Zahnkranz und verhindern Beschädigungen beim Ausspuren. Der Einrückhebel überträgt seine Schubkraft über die Einspurfeder auf den Mitnehmer. Dieser ist mit dem Rollenfreilauf fest verbunden. Einen Teil des Freilaufs bildet das Ritzel. Mitnehmer, Rollenfreilauf und das Ritzel sind über ein Steilgewinde mit der Ankerwelle verbunden. Das Ankerdrehmoment erlaubt das Einschieben des Ritzels trotz des Steilgewindes. Trifft das Ritzel dabei auf eine Zahnlücke im Zahnkranz, kann eingespurt werden. Trifft dabei Zahn auf Zahn, wird die Einspurfeder zusammengedrückt und die Ankerdrehung schraubt das Ritzel in die Zahnlücke. Am Ende des Einspurvorganges schaltet die Kontaktbrücke des Einrückrelais den Startermotor ein.

Leistungsmerkmale von Pkw-Anlassern:

  • Wartung ist nicht erforderlich
  • Nennspannung 12 V
  • Nennleistung bis 1,8 KW
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