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Umschaltgetriebe zur Drehmomentübertragung zwischen Anlaß-Lichtmaschine
und Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Umschaltgetriebe
zur Drehmomentübertragung zwischen einer als Andrehmotor oder als Lichtmaschine
arbeitenden elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge,
insbesondere für Einspurfahrzeuge wie Krafträder, Motorroller u. dgl.
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Es ist bekannt, in. Fällen, in denen; zwei Einzelgeräte unerwünscht
sind, weil sie aus Raumgründen nicht oder nicht örtlich geschickt unterzubringen
sind, die Lichtmaschine und den Anlasser zu einer Baueinheit zusammenzufassen. In
diesem Falle macht aber das. UnteTsetzungsgetriebe, das zwischen Brennkraftmaschinenkurbelwelle
und Lichtmaschinenwelle einzuschalten ist, gewisse Schwierigkeiten, und zwar namentlich
in raun- und gewichtsmäßiger Hinsicht. Dieses Getriebe, das bei Anlasserbetrieb
eine Untersetzung zur Kurbelwelle zu bewirken hat,-bei Lichtmaschinenbetrieb dagegen
ausgeschaltet ist, soll weder die Bauabmessungen der Anlaß-Lichtmaschine vergrößern
noch dessen Gewicht wesentlich steigern. Außerdem muß es die Bedingung erfüllen,
daß bei Anlasserbetrieb die Kupplung zwischen Getriebeabtriebsrad und Kurhe:lwellenantriebsglied!
ebenso zuverlässig erfolgt wie bei Lichtmaschinenbe@trieb der Kraftschluß zwischen
der Kurbelwelle und dem den Lichtmaschinenanker aufnehmenden Träger.
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Ein diese Bedingungen erfüllendes Getriebe ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß es in den hülsenförmigen Träger des Liehtmaschinenankers eingebaut
und ihm eine das Kurbelwe.llen.antriebsglied in Abhängigkeit von der Drehzahl wechselweise
mit dem Getriebeabtriebs.rad oder dem Ankerträger kuppelnde Umschaltvorrichtung
zugeordnet ist. Auf diese Weise ist erreichbar, daß der bei einer Lichtmaschine
ohnehin vorhandene, bisher unausgenutzte Raum innerhalb des Ankerträgers zur Aufnahme
des Getriebes heranziehbar ist, durch dieses also keine Abmessungssteigerungen hervorgerufen
werden.
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Vorteilhafterweise ist die Ausbildung so getroffen, daß als Getriebe,
ein Planetengetriebe vorgesehen und dieses zwischen Sonnenrad und Außenrad mit zwei
axial hintereinander angeordneten Sätzen von Planetenrädern versehen ist. Dadurch
ergibt sich der Vorteil, daß die. für die Ungleichförmigkeit der Bewegung der Brennkraftmaschine
erforderliche zusätzliche Schwungmasse nicht über das Getriebe, sondern unmittelbar
auf die Kurbelwelle wirkt. Infolge dieser Entlastung des Getriebes können die Abmessungen
desselben entsprechend gering gehalten werden. Dabei empfiehlt es sich, die Planetenräder
auf achsparallelen Zapfen eines Lagerkörpers anzuordnen, der bei Lichtmaschinenbetrieb
mit dem Ankerträger unmittelbar kuppelbar ist. Die Umschalteinrichtung besteht vorzugsweise
aus in zwei in der Achsrichtung nebeneinanderliegen.den Ebenen. angeordneten Fliehkraftkörpern,
vorzugsweise Kugeln, welche das Außenrad des Planetengetriebes wechselweise mit
einem Sperring der Kurbelwelle und dem Lagerkörper des Planetengetriebes kuppeln.
Es empfiehlt sich, die vorteilhafterweise unter Wirkung einer Ringfeder stehenden
Kupplungskugeln in radialen Bohrungen des Außenrades bewegbar anzuordnen und diese
Bohrungen innenseitig in eine Ringnut des Sperrringes, außenseitig gegen einen Flansch
des Lagerkörpers münden zu lassen.
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Es kann eine das Auslösen der Kupplungskugeln aus ihrer Arbeitsstellung
in der Sperringnut sichernde Einrichtung vorgesehen werden. Diese wird dann zweckvoll
so ausgebildet, daß sie zugleich ein Arbeitsglied betätigt, welches die, Mitnahme
des Ankerträgers durch den Lagerkörper gewährleistet. Eine solche Sicherungs- und
Mitnahmeeinrichtung kann aus in radialen Bohrungen des Lagerkörpers bewegbaren Fliehkraftkörpern,
vorzugsweise Kugeln, gebildet sein, welche über eine Schrägfläche auf das axial
bewegbare Außenrad des Planetengetriebes wirken, wobei dieses Rad seinerseits die
Kupplungskugeln auf einer an die Sperringnut anschließenden Kegelfläche radial nach
außen drückt. Dabei bewirken die gleichen Sicherungskugeln in ihrer nach der Betätigung
des Außenrades erreichbaren Außenlage durch Reibung oder Eingriff die Mitnahme des
Ankerträgers.
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Es ist aber auch möglich, das Umschalten von Anlasser- auf Lichtmaschinenbetrieb
und umgekehrt durch einen zwischen dem Außenrad des Planetengetriebes,
und
dem Kurbelwellenantriebsglied bei Anlasserbetrieb den Kraftschluß bewirkenden Freilauf
und durch eine bei Lichtmaschinenbetrieb nach Lösen dieses Freilaufs den Ankerträger
und den Lagerkörper verbindende Kupplung erfolgen zu lassen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung
der Zeichnungen: erläutert, welche zwei Ausführungsbeispiele veranschaulichen. Es
zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Anlaß-Lichtmaschine, Fig.2 eine Darstellung
des Planetengetriebes in Seitenansicht, Fig.3 die Anordnung der Kupplungskugeln
in Seitenansicht, Fig.4 die Anordnung der Sicherungskugeln in Seitenansicht, Fig.
5 die Stellung der Kugeln bei Anlasserbetrieb, Fig. 6 dde Stellung der Kugeln in
einer Zwischen-Lage, Fig. 7 die Stellung der Kugeln bei Lichtmaschinenbetrieb, Fig.8
die Maschine mit Freilauf und Klauenkupplung, Fig. 9 einen Schnitt durch die Klauenkupplung,
Fig. 10 eine Stirnansicht dazu.
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Der Lichtmaschinenanker 1 sitzt fest auf der Hülse 2, die ihrerseits
mittels ihres Flansches 3 mit der Lagerhülse 4 des Sonnenrades 5 verbunden ist.
Dieses kämmt mit den Planetenrädern 611, 6U und 6-. Diesen ist ein gleicher Satz
Planetenräder 7a, 7b und 7c in einem gewissen Abstand inAchsrichtung zugeordnet.
Die, Planetenräder 7 stehen mit dem Außenrad 8 des Planetengetriebes in Eingriff.
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Die beiden Sätze Planetenräder 6a bis 6c und 711 bis 7c sind mittels
Zapfen 9 in dem Lagerkörper 10 gelagert, und zwar so, daß je ein Planetenrad 6a
und 711, 6' und 74, 6c und 7c auf ein und demselben Zapfen 9 angeordnet ist. Die
Zapfen 9 sind dabei in achsparallele Bohrungen des Körpers 10 eingelassen und nehmen
an ihren beiden Enden die Räder 6 bzw. 7 auf. Der Lagerkörper 10, der zugleich als
Schwungmasse -wirkt, kann, -wie dies das gezeichnete Ausführungsbeispiel zeigt,
mit einer Schwungscheibe 11 verbunden sein. Er ist dann vorzugsweise mit ihr einstückig.
Es ergibt sich dann, wie ein Blick auf die Zeichnung erkennen läßt, der Vorteil,
daß die Schwungmasse das Getriebe nicht belastet, sondern unmittelbar auf die Kurbelwelle
12 wirkt.
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Die Kurbelwelle 12 umgibt der am Motorgehäuse befestigte Sperring
13, der Kugelpfannen 14 aufweist, an die eine kegelförmige Schrägfläche 15 anschließt.
Den Kugelpfannen. 14 stehen in ihrer Radialebene Bohrungen 16 gegenüber, die In
dem Außenrad 8 vorgesehen sind und die je, eine Kupplungskugel 17 aufnehmen, auf
welche eine nach innen drückende Ring-oder Schnürfeder 18 wirkt.
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Außerdem sind in die radialen Bohrungen 19 des Lagerkörpers 10 Kugeln
20 eingelassen, welche bei ihrer Bewegung nach außen auf eine Schrägfläche 21 des
Außenrades 8 wirken. Diesen Kugeln kann ebenfalls eine Ring- oder Schnürfeder 22
zugeordnet sein, die, wenn die Kugeln 20 ihre Außenlage einnehmen und dabei in die
im Durchmesser kleineren Löcher 23 des Ankerträgers 2 eingreifen, seitlich in eine
Nut; 24 des Lagerkörpers 10 ausweichen kann.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende: Beim Einschalten der
als Andrehmotor -wirkenden elektrischen Maschine wälzen sich die Planetenräder 7
auf der Innenverzahnung des zunächst stillstehenden Außenrades 8 ab, während sich
die Planetenräder 6 auf der Außenverzahnung des sich drehenden Sonnenrades 5 abwälzen.
Durch die Zapfen 9 der Planetenräder 6, 7 wird der Lagerkörper 10 mitgenommen und
damit auch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gedreht. Bei diesem Andrehvorgang
sind die Kupplungskugeln 17 in Ruhe. Sie liegen fest in ihren Kugelpfannen 14 und
halten das Außenrad 8 fest, damit es von den Planetenrädern 7 nicht mitgedreht wird.
Mit steigender Drehzahl kommen die Sicherungskegeln 20 zur Wirkung. Die Kupplungskugeln
17 werden durch das Außenrad 8 aus ihren Kugelpfannen 14 herausgedrückt, wenn die
Sicherungskugeln 20 unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen streben, dabei den
Ankerträger 2 berühren und schließlich in dessen Locher 23 einrasten. Die, Kugeln
20 gleiten dabei an der Schrägfläche 21 des Außenrades 8 nach außen und drücken
das Außenrad 8 in Richtung zur Brennkraftmaschine. Das Außenrad 8 drückt also die
Kupplungskugeln 17 aus ihren Pfannen 14 heraus, so daß sie auf den Schrägflächen
15 des Sperringes 13 nach außen rollen. Wenn nun das Planetengetriebe dadurch gesperrt
wird, daß der Lagerkörper 10 und der Ankerträger 2 durch die Sicherungskugeln 20
miteinander gekuppelt «-erden, wird das Außenrad 8 von den Planetenrädern 7 mitgedreht.
Nun. können auch die Kupplungskugeln 17 unter der Wirkung der Fliehkraft in ihren
Bohrungen 16 nach außen rollen, um die Kupplung zwischen dem feststehenden Sperring
13 und dem sich jetzt drehenden Außenrad 8 aufzuheben. Die Kurbelwelle- 12 treibt
über das Planetengetriebe 5, 6 den Anker der nunmehr als Lichtmaschine arbeitenden
elektrischen Maschine an.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist zwischen das Außenrad 8 und
den Sperring 13 an Stelle der Kupplungskugeln 17 ein Klemmrollenfreilauf 26 eingeschaltet.
In dem Rollenraum sind die, Klemmrollen 28 angeordnet (Fig. 9). Diese Rollen sind
gleich groß, berühren sich und stehen unter der Wirkung einer Feder 29. Sie legen
sich in Einbuchtungen 27 des Außenrades 8 ein. Diese Einbuchtungen haben eine ziemlich
flache Wölbung.
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Beim Anlassen legen sich die Rollen in die in Fig. 10 angedeutete
Klemmlage, so daß der Kraftschluß zwischen dem Außenrad 8 und dem Sperring 13 gegeben
ist. Tritt jedoch bei zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine der umgekehrte
Kraftfluß auf, so wird der Freilauf gelöst, die Rollen nehmen die- Lage gemäß Fig.
9 ein.
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Damit die Rollen in dieser Lage bleiben und nicht einmal den Sperring
13 reibend berühren, empfiehlt es sich, eine. sie in der Außenlage sichernde Einrichtung
vorzusehen, die in Fig. 10 schematisch angedeutet ist. Der Spreizhebeil 30 steht
unter der Wirkung des in 31 angelenkten Winkelhebels 32. Dieser wird durch die Fliehkraft
nach außen bewegt, wodurch der Spreizhebel 30 in Spreizstellung gebracht wird, in
der er die Rollen in ihrer Außenlage sichert. Sobald die Drehzahl ein bestimmtes
Maß unterschreitet, fällt der Hebel 32 in seine Ausgangslage zurück und mithin auch
der Spreizhebel 30, so daß dann die Rollen ihre Klemmlage einnehmen können.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt bei Lichtmaschinenbetrieb die
Mitnahme des Ankerträgers 2 durch den Lagerkörper 10 mit Hilfe einer zwischen diese
beiden Teile eingebauten Lamellenkupplung 33, zu deren Betätigung Fliehkraftkugeln
34 dienen, deren Bohrungen nicht in einer Radialebene, sondern winklig dazu gerichtet
sind. Es tritt daher, wenn die Kugeln 34 durch die Fliehkraft nach außen gedrückt
werden,
eine Druckkomponente in Achsrichtung auf, welche die Kupplung
33 betätigt.