DE10258908A1

DE10258908A1 - Freilaufkupplungs-Baueinheit für den Starter eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10258908A1
Application number: DE2002158908
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. Sigurd
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Bei einer Freilaufkupplungs-Baueinheit für den Anlasser oder Starter eines Verbrennungsmotors, mit koaxial zueinander angeordneten Ringkörpern (12, 13) und zwischen diesen in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Klemmrollen (15), wobei ein äußerer Ringkörper (12) mit einem Mitnehmerflansch (18) und einer Hülse (23) einstückig ausgeführt ist und die Hülse (23) ein inneres Steilgewinde für den Eingriff in einem äußeren Steilgewinde der Ankerwelle eines elektrischen Startermotors aufweist, und wobei ein innerer Ringkörper (13) als hohle Ritzelwelle (14) ausgeführt und mit einem Andrehritzel (16) verbunden ist, welches für den Eingriff in einem Zahnkranz eines Rades des anzudrehenden Verbrennungsmotors vorgesehen ist, ist erfindungsgemäß das Andrehritzel (16) gegenüber der hohlen Ritzelwelle (14) undrehbar und längs verschieblich angeordnet, wobei innerhalb der Ritzelwelle (14) eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Einspurfeder (19) angeordnet ist, die mit einem Ende an dem Andrehritzel (16) und mit dem anderen Ende an einem von dem Mitnehmerflansch (18) gehaltenen Stützring (20) axial abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Freilaufkupplungs-Baueinheit für den Anlasser oder Starter eines Verbrennungsmotors, mit koaxial zueinander angeordneten Ringkörpern und zwischen diesen in Umfangsrichtung angeordneten Klemmrollen, wobei ein äußerer Ringkörper mit einem Mitnehmerflansch und einer Hülse einstückig ausgeführt ist und die Hülse ein inneres Steilgewinde für den Eingriff in einem äußeren Steilgewinde der Ankerwelle eines elektrischen Startermotors aufweist, und wobei ein innerer Ringkörper als hohle Ritzelwelle ausgeführt und mit einem Andrehritzel verbunden ist, welches für den Eingriff in einem Zahnkranz eines Rades des anzudrehenden Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Zum Anwerfen von Verbrennungsmotoren finden beispielsweise Schubschraubtrieb-Anlasser Verwendung. In einem solchen Anlasser oder Starter ist zu dessen Schutz ein Klemmrollenfreilauf eingebaut, der das Durchdrehen des Starters durch den angesprungenen Verbrennungsmotor verhindert.
Ein bekannter, in 4 der Zeichnung schematisch dargestellter Schubschraubtrieb-Starter enthält in seinem elektrischen Stromkreis einen Startschalter 1, ein Einrückrelais 2 und eine Erregerwicklung 3. Weitere Bauteile dieses Starters sind eine Rückstellfeder 4, ein Einrückhebel 5 und für den Eingriff in einem Zahnkranz 6 eines Rades des anzuwerfenden Verbrennungsmotors ein mit einem Freilauf 7 verbundenes Andrehritzel 7a. Eine Ankerwelle eines elektrischen Startermotors ist von einer Einspurfeder 8 umgeben und enthält ein Steilgewinde 9. Dieses ist in dem Bereich der Ankerwelle angeordnet, der sich zwischen dem Andrehritzel 7a und dem Anker 10 des Startermotors befindet. Die Antriebsenergie für den Startermotor liefert eine Batterie 11. Zum Stromkreis gehören außerdem eine Einzugswicklung E und eine Relaishaltewicklung H.
Ein Schubschraubtrieb spurt das Andrehritzel 7a durch einen Einrückmagneten in den Zahnkranz 6 ein. Der Einrückmagnet enthält Schaltkontakte für den Starterstrom.
Beim Schließen des Startschalters 1 ist die Relaishaltewicklung H eingeschaltet und es fließt außerdem Strom durch die Reihenschaltung von Einzugswicklung E und Elektromotor. Der Einrückmagnet zieht an und bewegt über den Einrückhebel 5 und die Einspurfeder 8 den Freilauf 7 mit dem Ritzel 7a zum Zahnkranz 6 hin.
Bei günstiger Stellung von Ritzel 7a und Zahnkranz 6 trifft ein Ritzelzahn sofort eine Zahnlücke. In diesem Fall spurt das Andrehritzel 7a so weit in den Zahnkranz 6 ein, bis das Ende des Schubweges erreicht ist und die Kontaktbrücke im Einrückrelais 2 an den Relaiskontakten anliegt. Der Startermotor ist jetzt eingeschaltet.
Falls jedoch das Andrehritzel 7a nicht sofort eine Zahnlücke an dem Zahnkranz 6 findet, wird es von diesem am weiteren Vorrücken gehindert. Der Einrückhe bel 5 drückt dann die Einspurfeder 2 zusammen und der Hauptkontakt schließt, ohne dass das Ritzel 7a und der Zahnkranz 6 im Eingriff sind. Der Elektromotor dreht das Ritzel nun so lange auf der Zahnkranzstirnseite, bis eine Ritzel-Zahnlücke vor einem Zahnkranzzahn liegt und die vorgespannte Einspurfeder 8 das Andrehritzel 7a und den Freilauf 7 zum Zahnkranz 6 hin schiebt.
Beim Abschalten der Relaiswicklung H drückt die Rückstellfeder 4 den Relaisanker und das Andrehritzel 7a mit dem Freilauf 7 in die Ruhelage zurück. Dieses Ausspuren wird beim Überholen durch das Steilgewinde 9 unterstützt.
Aus der Druckschrift EP 0 288 458 B1 ist eine Baueinheit der eingangs genannten Art bekannt. Konkrete Informationen über den zugehörigen Startermotor und sein Zusammenwirken mit dem Freilauf und dem Andrehritzel sind dieser Veröffentlichung jedoch nicht zu entnehmen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine an einem Startermotor angepaßte Freilaufkupplung zu schaffen, welche eine kompakte Bauform aufweist und sich in einfacher Weise herstellen und montieren läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Andrehritzel gegenüber der hohlen Ritzelwelle undrehbar und längs verschieblich angeordnet ist, wobei innerhalb der Ritzelwelle eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Einspurfeder angeordnet ist, die mit einem Ende an dem Andrehritzel und mit dem anderen Ende an einem von dem Mitnehmerflansch gehaltenen Stützring axial abgestützt ist. Auf diese Weise wirkt die Einspurfeder unmittelbar auf das Andrehritzel ein. Dadurch ergibt sich eine optimale Dynamik beim Einspuren. Durch das Zusammendrücken der Einspurfeder entstehen keine Verluste. Durch die Verlagerung der Einspurfeder nach innen, also in den inneren Hohlraum der Ritzelwelle, ist eine direkte Abstützung einer Hubscheibe an dem Mitnehmerflansch möglich, was ein effektiveres Einspuren gewährleistet. Die Verzahnung des Andrehritzels wird zur Drehmomentübertragung genutzt, wodurch zusätzliche Elemente zum Herstellen eines Formschlusses entfallen können. Dadurch ergeben sich weniger Bauteile, ein geringeres Gewicht und somit die Einsparung von Kosten. Außerdem kann bei dieser Ausführung die Ankerwelle des verwendeten Startermotors kürzer ausgeführt werden als bei vorbekannten Baueinheiten.
Der Mitnehmerflansch und die Ritzelwelle können einfache Ziehteile sein. Dadurch können gleichmäßige Wandstärken erzeugt werden, was Vorteile hinsichtlich der Kraftübertragung bringt. Die Wandstärken können sehr gering ausgeführt werden, so dass sich Gewichtsvorteile ergeben. Außerdem kann auf eine teuere spangebende Nachbearbeitung verzichtet werden.
Die Halterung einer an dem Mitnehmerflansch abgestützten Hubscheibe kann mit einem Haltering in einfacher Weise erzeugt werden. Mit dem Haltering ist nur ein einziges Teil erforderlich, welches zusammen mit der Hubscheibe auf die mit dem Mitnehmerflansch einstöckig ausgeführte Hülse aufgeklipst werden kann. Dadurch ergibt sich für die Freilaufkupplung mit dem Andrehritzel und der Hubscheibe eine montagefertige Baueinheit.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird zum Vergleich mit der bereits erläuterten vorbekannten Starter-Baueinheit im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Baueinheit mit einem Andrehritzel und einer Freilaufkupplung in aufgeschnittener, perspektivischer Ansicht;
2 die Baueinheit ohne Ankerwelle in einem Längsschnitt;
3 die Baueinheit in einer stirnseitigen Ansicht;
4 einen Schubschraubtrieb-Starter nach dem vorbekannten Stand der Technik in schematischer Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine erfindungsgemäße Baueinheit enthält eine Freilaufkupplung mit einem äußeren Ringkörper 12, einem inneren Ringkörper 13, welcher einstückig mit einer hohlen Ritzelwelle 14 ausgeführt ist, und mit mehreren zwischen den Ringkörpern 12 und 13 in Umfangsrichtung angeordneten Klemmrollen 15, sowie ein Andrehritzel 16, eine Hubscheibe 17 und einen Mitnehmerflansch 18. Das Andrehritzel 16 ist mit der Ritzelwelle 14 so verbunden, dass es sich gegenüber der Ritzelwelle nicht verdrehen, aber axial verstellen kann.
Innerhalb der hohlen Ritzelwelle 14 ist eine als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildete Einspurfeder 19 angeordnet, die sich mit einem Ende an dem Andrehritzel 16 und mit dem anderen Ende an einem Stützring 20 abstützt. Der Stützring befindet sich innerhalb des Ringkörpers 13 und wird an seiner von der Einspurfeder 19 abgewandten Stirnseite von dem Mitnehmerflansch 18 axial gehalten, auf den wiederum die Hubscheibe 17 axial einwirkt.
Außerdem ist innerhalb der Ritzelwelle 14 eine weitere zylindrische Schraubendruckfeder angeordnet. Diese als Ausspurfeder 21 bezeichnete Feder hat einen geringeren Windungsdurchmesser als die Einspurfeder 19, ist von der Einspurfeder 19 koaxial umgeben und stützt sich mit einem Ende axial an einer Kappe 22 ab, die sich in einer Bohrung des Körpers des Andrehritzels 16 befindet. Mit dem anderen Ende stützt sich die Ausspurfeder 21 in einer Bohrung des Stützringes 20 axial ab.
Der mit dem äußeren Ringkörper 12 einstückig ausgebildete Mitnehmerflansch 18 geht an seinem von den Klemmrollen 15 abgewandten axialen Ende in eine Hülse 23 über, deren innere Oberfläche mit einem inneren Steilgewinde 24 versehen ist. Dieses ist für den Eingriff in einem entsprechend ausgebildeten äußeren Steilgewinde vorgesehen, welches an einer nicht dargestellten Ankerwelle eines elektrischen Startermotors ausgebildet ist. Für die Aufnahme der Ankerwelle sind der innere Hohlraum 25 der Hülse 23 und der innere Hohlraum 26 des Stützringes 20 vorgesehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Starterfreilauf ist anstelle eines Einrückrelais, wie es bei vorbekannten Schubschraubtrieb-Startern benutzt wird, die Hubscheibe 17 verwendet. Diese unterstützt das erste Einspuren des Andrehritzels 16. Zu Beginn des Starterbetriebs muß das Andrehritzel 16 in den Zahnkranz des Rades des anzudrehenden Verbrennungsmotors einspuren. Die dafür notwendige axiale Verschiebung der Freilaufkupplung einschließlich des Andrehritzels 16 wird durch die Hubscheibe 17 und das Steilgewinde der Ankerwelle eingeleitet. Nach dem Anspringen kann der Verbrennungsmotor schnell auf hohe Drehzahlen beschleunigen. Der Freilauf hebt den Kraftfluß zwischen Andrehritzel 16 und Ankerwelle auf, wenn der Verbrennungsmotor anspringt, das Ritzel aber noch eingespurt ist (Überholvorgang). Auf diese Weise wird eine Zerstörung des Ankers des Startermotors durch Fliehkräfte verhindert.
Das Einspuren und Ausspuren geschieht wie folgt: Bei Drehung des Startermotors wird die Hubscheibe 17 durch Mitnahmefinger, die mit dem Anker verbunden sind, mitgenommen. Die Hubscheibe 17 stützt sich bei der Verdrehung an den Rampen des Starters ab. Sie wird axial verschoben. Gleichzeitig bewirkt das Steilgewinde 24 der Hülse 23 am Mitnehmerflansch 18, welches auf dem Steilgewinde der Ankerwelle sitzt, eine Drehmomentübertragung und axiale Verschiebung der Freilaufkupplung mit dem Andrehritzel 16. Die Freilaufkupplung mit dem Ritzel wird in Richtung Zahnkranz geschoben. Treffen Ritzelzahn und Zahnkranzzahn aufeinander, ermöglicht die Einspurfeder 19, dass das Ritzel 16 zurückfedert, bis ein Ritzelzahn einspuren kann. Beim Einspurvorgang wird die Ausspurfeder 21 gespannt, so dass sie beim Ausspuren das Zurückstellen der Freilaufkupplung unterstützen kann. Die Hauptrückstellbewegung geht vom Steilgewinde aus.
Für die Drehmomentübertragung haben die Ankerwelle und die Hülse 23 am Mitnehmerflansch 18 die Steilgewinde 24. Bei Drehung der Ankerwelle wird der Mitnehmerflansch 18 infolge der Steilgewinde-Verbindung mitgenommen und gleichzeitig axial in Richtung Zahnkranz verschoben. Der Mitnehmerflansch 18 hat Klemmrampen (Außenstern), worüber das Moment über die Klemmrollen 15 auf die Ritzelwelle 14 übertragen wird. Die Ritzelwelle 14 ist undrehbar mit dem Andrehritzel 16 verbunden. Idealerweise ist stirnseitig aus der Ritzelwelle 14 das Profil der Ritzelverzahnung ausgestanzt.

1: Startschalter
2: Einrückrelais
3: Erregerwicklung
4: Rückstellfeder
5: Einrückhebel
6: Zahnkranz
7: Freilauf
7a: Andrehritzel
8: Einspurfeder
9: Steilgewinde
10: Anker
11: Batterie
12: Äußerer Ringkörper
13: Innerer Ringkörper
14: Ritzelwelle
15: Klemmrolle
16: Andrehritzel
17: Hubscheibe
18: Mitnehmerflansch
19: Einspurfeder
20: Stützring
21: Ausspurfeder
22: Kappe
23: Hülse
24: Inneres Steilgewinde
25: Hohlraum
26: Hohlraum
E: Einzugswicklung
H: Relaishaltewicklung

Claims

Freilaufkupplungs-Baueinheit für den Anlasser oder Starter eines Verbrennungsmotors, mit koaxial zueinander angeordneten Ringkörpern (12, 13) und zwischen diesen in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Klemmrollen (15), wobei ein äußerer Ringkörper (12) mit einem Mitnehmerflansch (18) und einer Hülse (23) einstückig ausgeführt ist und die Hülse (23) ein inneres Steilgewinde (24) für den Eingriff in einem äußeren Steilgewinde der Ankerwelle eines elektrischen Startermotors aufweist, und wobei ein innerer Ringkörper (13) als hohle Ritzelwelle (14) ausgeführt und mit einem Andrehritzel (16) verbunden ist, welches für den Eingriff in einem Zahnkranz eines Rades des anzudrehenden Verbrennungsmotors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (16) gegenüber der hohlen Ritzelwelle (14) undrehbar und längs verschieblich angeordnet ist, wobei innerhalb der Ritzelwelle (14) eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Einspurfeder (19) angeordnet ist, die mit einem Ende an dem Andrehritzel (16) und mit dem anderen Ende an einem von dem Mitnehmerflansch (18) gehaltenen Stützring (20) axial abgestützt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Einspurfeder (19) eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ausspurfeder (21) geringeren Windungsdurchmessers koaxial angeordnet ist.