DE1052172B

DE1052172B - Electromagnetic thrust drive for electric starting motors of internal combustion engines

Info

Publication number: DE1052172B
Application number: DES41473A
Authority: DE
Inventors: Karel Sigmund
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-11-06
Filing date: 1954-11-06
Publication date: 1959-03-05

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schubtrieb für das Andrehritzel von elektrischen Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen mit einem koaxialen Elektromagneten auf der dem Ritzel abgewandten Kollektorseite des Motorankers, dessen entgegen der Magnetanziehungskraft federbelasteter Magnetanker über ein außerhalb der Motorachse axial bewegbares Schuborgan das Ritzel in seine Einspurstellung drückt und dabei in Abhängigkeit von dem Vorschub des Ritzels den Anlaßschalter schließt.The invention relates to an electromagnetic thrust drive for the starting pinion of electric starting motors for internal combustion engines with a coaxial electromagnet on the one facing away from the pinion Collector side of the motor armature, whose spring-loaded counter to the magnetic attraction force Magnet armature moves the pinion into its meshing position via a thrust element that can be moved axially outside the motor axis presses and thereby closes the starter switch depending on the advance of the pinion.

Bei einem bekannten Andrehmotor erfolgt der Schub des Ritzels über eine innerhalb der hohlen Ankerwelle befindliche Schubstange, die mit einem Steilgewinde versehen und innerhalb einer entsprechenden Gewindehülse geführt ist, damit das Ritzel bei seinem Vorschub zugleich langsam gedreht wird. Die Unterbringung eines solchen Schubschraubtriebes innerhalb der Hohlwelle des Motorankers erfordert verhältnismäßig viel Platz, so daß der Durchmesser der Ankerwelle und damit der des ganzen Andrehmotors entsprechend groß ausfällt. Weitere Nachteile sind die mangelhafte Zugänglichkeit und Wartungsmöglichkeit der innerhalb der Ankerhohlwelle befindlichen Teile des Schubschraubtriebes und schließlich auch das durch den vergrößerten Durchmesser bedingte vergrößerte Gewicht des Andrehmotors.In a known torque motor, the pinion is thrust via an armature shaft inside the hollow armature located push rod, which is provided with a coarse thread and within a corresponding Threaded sleeve is guided so that the pinion is rotated slowly at the same time as it is advanced. The shelter such a screw drive within the hollow shaft of the motor armature requires relatively plenty of space, so that the diameter of the armature shaft and thus that of the entire starting motor accordingly turns out big. Further disadvantages are the inadequate accessibility and maintenance options the parts of the thrust screw drive located within the armature hollow shaft and finally also the increased weight of the starting motor due to the increased diameter.

Bei einer anderen ähnlichen Ausführung ist auf einen Schubschraubtrieb verzichtet worden, so daß die durch die Ankerhohlwelle geführte Stange und dadurch auch die Ankerwelle selbst schwächer gehalten werden kann. Eine langsame Ritzeldrehung beim Einrücken wird hier durch eine Zweistufeneinschaltung des Andrehmotors erreicht, bei deren erster Stufe ein Teil der Feldwicklung des Andrehmotors kurzgeschlossen ist. Wenn hierbei auch der Durchmesser des Andrehmotors und dessen Gewicht nicht derart groß wie bei dem vorgenannten Andrehmotor ausfällt, so bleibt doch der grundsätzliche Nachteil, daß eine besondere Hohlwelle für den Andrehmotor benötigt wird, durch welche der — in diesem Falle als Zugtrieb ausgebildete — axiale Antrieb für das Ritzel geführt wird.In another similar embodiment, a screw drive has been dispensed with, so that the rod guided through the armature hollow shaft and thereby also the armature shaft itself are kept weaker can be. A slow rotation of the pinion when engaging is achieved here by means of a two-stage engagement of the starting motor reached, at the first stage a part of the field winding of the starting motor is shorted. Even if the diameter of the starting motor and its weight are not is as big as the aforementioned starting motor, the basic disadvantage remains, that a special hollow shaft is required for the starting motor, through which the - in this case Trained as a traction drive - is guided axial drive for the pinion.

Man hat auch bereits vorgeschlagen, den zum axialen Einrücken des Andrehritzels dienenden Schubtrieb von der dem Ritzel abgelegenen Seite des Andrehmotors aus über eine außerhalb des Andrehmotors verlaufende Zugstange auf das Ritzel wirken zu lassen. Wenn hierbei auch ein einfacher Andrehmotor ohne Hohlwelle verwendbar ist, so verkompliziert die außerhalb des Andrehmotors befindliche Anordnung des Schubtriebes doch ganz wesentlich die Andrehmotorkonstruktion. Im übrigen weist dieser Andrehmotor den weiteren Nachteil auf, daß auch der Elektromagnet des Schubtriebes außerhalb des Motor-It has also already been proposed to use the thrust drive for the axial engagement of the starter pinion from the side of the starting motor remote from the pinion via an outside of the starting motor to let running tie rod act on the pinion. Even if this is a simple torque motor can be used without a hollow shaft, complicates the arrangement located outside the starting motor of the thrust drive is the start of the motor construction. Otherwise, this cranking motor the further disadvantage that the electromagnet of the thrust drive outside the motor

Elektromagnetischer SchubtriebElectromagnetic thrust drive

für elektrische Andrehmotoren.for electric starting motors.

von Brennkraftmaschinenof internal combustion engines

Anmelder:Applicant:

Karel Sigmund,
Kromeriz (Tschechoslowakei)Karel Sigmund,
Kromeriz (Czechoslovakia)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10Representative: Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,
Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Karel Sigmund, Kromefiz (Tschechoslowakei),
ist als Erfinder genannt wordenKarel Sigmund, Kromefiz (Czechoslovakia),
has been named as the inventor

gehäuses angeordnet und nur eine Einstufen-Einschaltung vorgesehen ist, die infolge der fehlenden Drehbewegung des Ritzels beim Einrücken zu recht hohen Zahnbeanspruchungen führt.Housing arranged and only a single-stage switch-on is provided as a result of the lack of Rotational movement of the pinion when engaging leads to quite high tooth loads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mangel zu beheben und vor allem eine derartige Ausführung des elektromagnetischen Schubtriebes zu schaffen, die die Verwendung eines einfachen Andrehmotors ohne Hohlwelle und ohne außerhalb des Motorgehäuses verlaufende Betätigungsgestänge od. dgl. ermöglicht. Dabei soll außerdem auch eine gute Zugänglichkeit der Teile des Schubtriebes gewährleistet sein.The invention is based on the object of eliminating the aforementioned deficiencies and, above all, such a defect Execution of the electromagnetic thrust drive to create the use of a simple Starting motor without a hollow shaft and without actuating rods extending outside the motor housing or. Like. Enables. At the same time, good accessibility of the parts of the thrust drive should also be ensured be.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mit dem Magnetanker des Elektromagneten fest verbundene zwei- oder mehrarmige Brücke auf wenigstens zwei Schubstangen drückt, die parallel zur Achse des Motorankers innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sind, und daß an der Brücke der bewegliche isolierte Kontakt eines an sich bekannten Zweistuf en-Anlaß schalters federnd befestigt ist.
Eine solche Ausbildung des Schubtriebes erlaubt die Verwendung eines im Durchmesser kleinen Andrehmotors ohne Hohlwelle und eine nach außen völlig abgekapselte gedrungene Bauweise der ganzen Andrehvorrichtung. Die Benutzung der für das Vorschieben der Schubstangen benötigten Brücke der elektromagnetischen Einrückvorrichtung als Halterung bzw. Führung für den federnd befestigten isolierten Kontakt des Zweistufen-Anlaßschalters vereinfacht die Einrückvorrichtung trotz Anwendung einer bewährten Zweistufenschaltung wesentlich. DieThe object is achieved according to the invention in that a two-armed or multi-armed bridge firmly connected to the magnet armature of the electromagnet presses on at least two push rods which are arranged parallel to the axis of the motor armature within the motor housing, and that on the bridge the movable insulated contact is one known two-stage starter switch is resiliently attached.
Such a design of the thrust drive allows the use of a starting motor with a small diameter without a hollow shaft and a compact design of the whole starting device that is completely encapsulated from the outside. The use of the bridge of the electromagnetic engagement device required for advancing the push rods as a holder or guide for the resiliently attached, isolated contact of the two-stage starter switch simplifies the engagement device significantly despite the use of a proven two-stage circuit. the

809 768/158809 768/158

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erfindungsgemäß im Gehäuse des Andrehmotors ver- über eine bewegliche Leitung an den Kontaktring 9 laufenden Schubstangen können ohne Schwierigkeiten und dessen anderes Ende an den festen Kontakt 15 in Zwischenräumen der Feldwicklung geführt werden, angeschlossen ist. An dem Abtriebsende der Welle so daß auch hierfür keine besondere Ausführung des des Motorankers 2 ist ein Ritzel 19 in einem Lager-Andrehmotors notwendig ist. Schließlich sind auch 5 schild 20 des Elektromotors gelagert. Auf die Welle sämtliche zu überwachenden Teile der elektromagneti- des Motorankers ist ein Mitnehmergehäuse 21 aufgesehen Einrückvorrichtung nach Abheben einer Ab- zogen, in dem eine bekannte Lamellen- oder Rollendeckung bequem zugänglich. freilaufkupplung sitzt, die das Ritzel 19 mit dem Mit-According to the invention, in the housing of the cranking motor, via a movable line to the contact ring 9 running push rods can without difficulty and its other end to the fixed contact 15 are led in the spaces between the field winding is connected. At the output end of the shaft so that there is also no special embodiment of the motor armature 2 for this purpose, a pinion 19 in a bearing starter motor necessary is. Finally, 5 shields 20 of the electric motor are also stored. On the wave All parts of the electromagnetic motor armature to be monitored are exposed to a driver housing 21 Engaging device after lifting a trigger, in which a known slat or roller cover conveniently accessible. freewheel clutch sits, which the pinion 19 with the Mit-

Gemäß einer konstruktiven Ausführungsform der nehmergehäuse 21 kuppelt. Das Gehäuse dieser Kupp-According to a structural embodiment of the slave housing 21 couples. The housing of this coupling

Erfindung ist der bewegliche Kontakt des Zweistufen- io lung ist mit Vorsprüngen 22 versehen, die sich inInvention is the movable contact of the two-stage io development is provided with projections 22, which are in

Anlaßschalters schräg und schwenkbar an der Brücke schrägen Nuten 23 des Mitnehmergehäuses 21 bewe-Starter switch inclined and pivotable on the bridge inclined grooves 23 of the driver housing 21

angeordnet, so daß er bei deren Vorschieben zwei gen.arranged so that he has two gene when advancing.

innerhalb einer gemeinsamen Querebene des Magnet- Die Freilaufkupplung wird beim Herausschieben ankers angeordnete und die stufenweise Einschaltung des Ritzels durch eine auf der Ritzelwelle gelagerte des Andrehmotors bewirkende Kontakte in an sich 15 Ringscheibe 24 betätigt. Diese Scheibe 24 wird in der bekannter Weise zeitlich nacheinander schließt. Eine Ruhelage des Ritzels durch eine Feder 25, die sich solche Ausbildung des Zweistufen-Anlaßschalters ist gegen einen fest, jedoch lösbar am Ende des Mitaußerordentlich einfach und erfordert nur wenig nehmergehäuses 21 befestigten Flansch 26 abstützt, Teile, was den Schalter in der Herstellung billig und nach links gedruckt, wodurch die Kupplung gelöst betriebssicher macht. 20 wird. Durch Schubstangen 27 kann bei Betätigungwithin a common transverse plane of the magnet. The overrunning clutch is pushed out when it is pushed out armature and the gradual engagement of the pinion by a mounted on the pinion shaft of the cranking motor causing contacts in itself 15 ring disk 24 actuated. This disc 24 is in the known way closes one after the other. A rest position of the pinion by a spring 25, which Such a design of the two-stage starter switch is firm, but releasable at the end of the co-extraordinary simple and requires little slave housing 21 supports attached flange 26, Parts of what made the switch cheap to manufacture and printed to the left, thereby disengaging the clutch makes operationally reliable. 20 turns. By push rods 27 can upon actuation

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der elektromagnetischen Einrückvorrichtung dieAccording to a further embodiment of the invention, the electromagnetic engagement device

wirken die Schubstangen auf das Andrehritzel über Ringscheibe 24 über eine Stützplatte 28, die mit ela-the push rods act on the starter pinion via annular disk 24 via a support plate 28, which with elastic

eine an sich bekannte selbsttätig kraftschlüssig wer- stischen Puffern 29 versehen ist, nach rechts gescho-a self-actuating force-locking buffer 29 known per se is provided, shot to the right

dende Kupplung. .. ben werden. Dabei wird das Ritzel 19 mit der Welleend coupling. .. be practiced. The pinion 19 is with the shaft

Die selbsttätig kraftschlüssig werdende Kupplung 25 des Andrehmotorankers 2 über die kraftschlüssig werbewirkt eine Unterstützung der magnetischen Ein- dende Kupplung gekuppelt und gleichzeitig nach rückkraft auf das Ritzel, so daß der Elektromagnet rechts verschoben, so daß es in ein nur teilweise dardes Schubtriebes wesentlich kleiner als bei den be- gestelltes Zahnrad 30 eingreift, das mit der anzudrekannten Schubtrieben gehalten werden kann, bei denen henden Maschine fest verbunden ist.
die ganze Einrückkraft vom Elektromagneten erzeugt 30 Der beschriebene Schubtrieb arbeitet folgenderwerden muß. maßen:The automatically non-positive coupling 25 of the torque motor armature 2 via the non-positive advertising effect a support of the magnetic end coupling coupled and at the same time back force on the pinion, so that the electromagnet is shifted to the right, so that it is only partially dardes thrust drive much smaller than with the ordered gear 30 engages, which can be held with the thrust drives to be rotated, in which the up-and-coming machine is firmly connected.
the entire engagement force generated by the electromagnet 30 The thrust drive described must be as follows. measure:

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise Sobald der Anlaßschalter t (vgl. Fig. 3) eingeschaldargestellt; es zeigen: tet wird, fließt ein Strom durch die Magnetspule4 desIn the drawing, the invention is shown, for example, as soon as the starter switch t (see FIG. 3) is shown; it shows: tet is, a current flows through the solenoid 4 of the

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse des Elektromagneten 4, 5, 7, der Magnet zieht seinen An-Andrehmotors, in dem die elektromagnetische Schub- 35 ker 6 an, die Brücke 8 setzt auf die Enden der Schubvorrichtung im Schnitt dargestellt ist; zwecks besse- stangen 27 auf und schließt dabei den ersten Kontakt rer Übersichtlichkeit sind die Pole des Andrehmotors zwischen dem Kontaktring 9 und dem festen Kontakt und die Bürstenhalter nicht eingezeichnet; 14. Nun fließt ein zunächst durch den Schutzwider-1 shows a longitudinal section through the housing of the electromagnet 4, 5, 7, the magnet pulls its start-up motor, in which the electromagnetic pusher 6 is attached, the bridge 8 is set on the ends of the pusher is shown in section; for the purpose of besse- rods 27 and thereby closes the first contact For clarity, the poles of the starting motor between the contact ring 9 and the fixed contact are and the brush holder not shown; 14. Now a first flows through the protective resistor

Fig. 2 den Andrehmotor gemäß Fig. 1, jedoch mit stand 18 auf einen kleinen Wert begrenzter Anlaßeingerücktem Ritzel; 40 strom über die Feldwicklung und den Anker 2 desFig. 2 shows the cranking motor according to FIG. 1, but with stand 18, the reason is limited to a small value Pinion; 40 current through the field winding and the armature 2 of the

Fig. 3 das elektrische Schaltschema des Andreh- Andrehmotors, so daß dieser mit geringer Drehzahl3 shows the electrical circuit diagram of the cranking cranking motor, so that it operates at a low speed

motors. und kleinem Drehmoment in Bewegung gerät. Durchmotors. and low torque starts to move. By

Im Gehäuse 1 eines Andrehmotors ist der Motor- den Druck der Brücke 8 auf die Schubstangen 27 anker 2 gelagert. In dem mit dem Gehäuse 1 verbun- wird gleichzeitig die Kupplung zwischen der Welle denen Kollektor deckel 3 sitzt ein elektromagnetischer 45 des Andrehmotors und dem Ritzel 19 hergestellt und Schubtrieb, der aus einer Magnetspule 4, die im In- das Ritzel 19 eingerückt. Das Ritzel 19 greift sanft neren eines Topfmagneten 5 angeordnet ist, einem in das Zahnrad 30 ein. Bei der weiteren Einrück-Magnetanker 6 und einer Abschlußscheibe 7 des Topf- bewegung schiebt sich das Ritzel 19 weit in das Zahnmagneten besteht. Mit dem Magnetanker 6 ist eine rad 30 hinein, und der Kontaktring 9 schließt bei Beeinen beweglichen Kontakt 9 tragende Brücke 8 durch 50 rührung des Kontaktes 15 den Schutzwiderstand 18 Nietung fest verbunden. An dem als Kontaktring aus- kurz, so daß der Andrehmotor mit vollem Drehmogeführten beweglichen Kontakt 9 sind isolierende ment läuft. Gleichzeitig werden die Vorsprünge 22, Führungsstücke 10 befestigt, die in Öffnungen in der die sich in den schrägen Nuten 23 bewegen, gegen Brücke 8 liegen. Federn 11 und 11' halten den Kon- die Wirkung der Feder 25 auf den Flansch 26 getaktring 9 in einer schrägen Lage, so daß er beim An- 55 drückt, wodurch die Kupplung kraftschlüssig wird, ziehen des Ankers 6 — wobei der Anker die Brücke 8 Da die axiale Verschiebung des Ankers 6 des Elekgegen die Wirkung einer Feder 12 mitnimmt — zu- tromagneten kleiner ist als die über die Kupplung nächst einen mit der Stromzuführung 13 verbundenen vom Andrehmotor aus bewirkte Vorschubbewegung festen Kontakt 14 berührt und erst nach einer weite- des Ritzels, wird eine Reibung der Berührungsflächen ren Einziehbewegung des Ankers 6 auch einen weite- 60 der elastischen Puffer 29 und der Scheibe 24 während ren Kontakt 15 einschaltet. Die Kontakte 14 und 15 des Andrehens vermieden.In the housing 1 of a cranking motor, the motor pressure is the pressure of the bridge 8 on the push rods 27 anchor 2 supported. The coupling between the shaft is connected to the housing 1 at the same time which collector cover 3 sits an electromagnetic 45 of the cranking motor and the pinion 19 made and Thrust drive, which consists of a solenoid 4, which is engaged in the pinion 19. The pinion 19 engages gently Neren a pot magnet 5 is arranged, one in the gear 30 a. With the further engagement magnet armature 6 and a cover plate 7 of the pot movement, the pinion 19 pushes itself far into the tooth magnet consists. With the armature 6 a wheel 30 is inside, and the contact ring 9 closes with legs movable contact 9 supporting bridge 8 by touching the contact 15 the protective resistor 18 Firmly connected rivets. On the as a contact ring short, so that the starting motor with full torque control movable contact 9 are insulating ment runs. At the same time, the projections 22, Guide pieces 10 fixed in the openings in which move in the inclined grooves 23 against Bridge 8 lie. Springs 11 and 11 'keep the action of the spring 25 on the flange 26 clocking ring 9 in an inclined position, so that it presses when it is pressed on, making the coupling non-positive, pulling the armature 6 - the armature being the bridge 8 Since the axial displacement of the armature 6 of the Elekgegen the effect of a spring 12 entrains - closing magnet is smaller than that via the clutch next one connected to the power supply line 13 caused by the starting motor feed movement Fixed contact 14 touches and only after a further pinion, there is friction of the contact surfaces ren retraction movement of the armature 6 also a wide 60 of the elastic buffers 29 and the disk 24 during Ren contact 15 turns on. The contacts 14 and 15 of the cranking avoided.

sind an dem Gehäuse des Topfmagneten 5 isoliert an- Die Wirkung der im Mitnehmergehäuse 21 befindgebracht. Bolzen 16 dienen zur Befestigung der Deck- liehen Kupplung bringt den Vorteil mit sich, daß die platte 7 des Topfmagneten 5 und tragen gleichzeitig wesentliche Einrückkraft — etwa im Falle eines einen äußeren Anschlag für die in ihrer Ruhestellung 65 stirnseitigen Auftreffens der Zähne des Andrehritzels befindliche Brücke 8. Sie halten außerdem eine Ab- 19 auf den Zähnen des Zahnrades 30 oder bei Gegendeckung 17, die die empfindlichen Teile des elektro- kräften, die beim ersten Einrücken durch Abrundunmagnetischen Schubtriebes schützt. gen des stirnseitigen Zahnprofils entstehen können —are insulated on the housing of the pot magnet 5. Bolts 16 are used to fasten the deck borrowed coupling has the advantage that the plate 7 of the pot magnet 5 and at the same time carry substantial engagement force - for example in the case of a an outer stop for the frontal impact of the teeth of the starter pinion in their rest position 65 located bridge 8. You also hold an Ab- 19 on the teeth of the gear 30 or with counter-cover 17, the sensitive parts of the electro- forces that are generated when first engaging by round non-magnetic The thrust drive protects. genes of the frontal tooth profile can arise -

Auf die äußere Wand des Topfmagneten 5 ist ein nicht vom Elektromagneten, sondern vom Andreh-On the outer wall of the pot magnet 5 is a not from the electromagnet, but from the turning

Schutzwiderstand 18 aufgewickelt, dessen eines Ende 70 motor aus geliefert wird. Der Elektromagnet 4, 5, 7Protective resistor 18 wound, one end of which is supplied from 70 motor. The electromagnet 4, 5, 7

Claims

can therefore be dimensioned significantly weaker than with those starting motors in which the rotary movement of the starting motor is not used at the same time (via a screw drive) to engage the starting pinion. After turning off the starter switch, the magnet winding 4 is de-energized, the magnet armature 6 returns to its rest position under the action of the spring 12, thus releasing the push rods 27 and lifting the contact ring 9 from the stationary contacts 15 and 14. Under the action of the spring 25, the disks 24 and the push rods 27 are also returned to their rest position. The trained according to the embodiment as a bridge, the contact resiliently holding part could, for. B. also as a crosshead, disc or the like. Be designed. Patent claims:

1. Electromagnetic thrust drive for the starting pinion of electric starting motors for Internal combustion engines with a coaxial electromagnet on the collector side facing away from the pinion of the motor armature, whose armature is spring-loaded against the magnetic force of attraction The pinion is brought into its meshing position via a thrust element that can be moved axially outside the motor axis presses and thereby closes the starter switch as a function of the advance of the pinion, characterized in that one with the Magnet armature (6) of the electromagnet (4) firmly connected two- or multi-armed bridge (8) at least two push rods (27) pushes parallel to the axis of the motor armature (2) inside of the motor housing (1) are arranged, and that the movable insulated contact on the bridge (8) (9) a known two-stage starter switch (7 to 15) is resiliently attached.

2. Thrust drive according to claim 1, characterized in that the movable contact (9) of the two-stage starter switch (7 to 15) is arranged obliquely and pivotable on the bridge (8), so that when it is pushed forward, two within one common transverse plane of the armature (6) and the gradual activation of the Starting motor (1, 2) causing contacts (9, 14 and 15) in a known manner one after the other closes.

3. Thrust drive according to claims 1 and 2, characterized in that the push rods (27) on the starter pinion (19) via a known automatically non-positive coupling (21 to 25) act.

Considered publications:
German patent specifications No. 844 691, 321 138,
887, 452 473, 322 816;

Austrian Patent No. 165 002;
Swiss Patent No. 164 627;
French Patent No. 761 186, 808 457;
U.S. Patent No. 1,931,459.

1 sheet of drawings