DE1250194B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

F02n

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT Deutsche Kl.: 46 c5 -16

Nummer

Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag: Ausgabetag:

1250 194
F29336Ia/46c5 8. September 1959 14. September 1967 4. April 1968

Pateintscnnft stimmt mit der Aiislegeschrift überein

Das Hauptpatent. 1172 083 betrifft eine Einrückschaltung für elektromagnetisch betätigte Schubschraubtriebe an elektrischen Andrehmotoren für Brermkraftmaschinen, wobei eine von mehreren im Gehäuse des Andrehmotors angeordneten Feldwick-Iungen zum Einrücken des Ritzels in den Anlasserzähnkranz der Brennkraftmaschine Anwendung findet. Diese eine Feldwicklung ist um eine im Gehäusemantel angeordnete öffnung gelegt, und im Andrehmotorgehäuse ist in einer Längsmittelebene mit Bezug auf die Ankerwelle verschwenkbar ein Einrückhebel gelagert, dessen etaer Arm in die EinrUckrmiffe des auf der Ankerwelle verschiebbar gelagerten Ritzels eingreift und dessen anderer Arm im wesentlichen längs zur Ankerwelle gerichtet ist und einen Tauchanker trägt, der beim Erregen der Feldwicklungen des Andrehmotors durch das Magnetfeld der Feldwicklung, die um die öffnung im Gehäusemantel angeordnet ist, in Richtung zum Motoranker angezogen wird und dabei das Ritzel bis zum Eingriff in »o den Anlasserzahnkranz der Brennkraftmaschine verschiebt. Der Einrückhebel betätigt bei seiner Anzugsbewegung gleichzeitig einen Schalter, mit dessen ■ Hilfe die Feldwicklungen unter bestimmten Bedingungen in einer bestimmten Anordnung geschaltet as werden.

Es ist bei Andrehmotoren bereits bekannt, durch die Einschiebebewegung des Ritzels in den Anlasserzahnkranz Schaltvorgänge derart auszulösen, daß zu Beginn des Einspurens das Ritzel durch den Andrehmotor zunächst nur langsam gedreht wird, um das Einrücken in den Anlasserzahnkranz zu erleichtern, und erst danach der Andrehmotor voll eingeschaltet wird. Bei den bekannten Ausführungen dienen besondere Einspurwicklungen zur Erzeugung des Feldes für die anfänglich langsame Drehbewegung des* Ritzels, die in dem Moment, wo die Hauptfeldwicklungen eingeschaltet werden, so umgepolt werden, daß sie die Wirkung der letzteren verstärken.

Ein wesentlicher Nachteil der vorbekannten Andrehmotoren liegt in der Notwendigkeit zusätzlicher "Wicklungen allein für das langsame Drehen des Ritzels während des Einspurens. Der Motor wird dadurch ganz wesentlich verkompliziert und verteuert, was besonders stark ins Gewicht "fällt, da es sich um ein typisches Massenprodukt handelt. Es ist deshalb 'Aufgabe der Erfindung, die Einrückanordnung nach dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß die unterschiedliche Drehzal des Ritzels während des Einspurens und des eigentlichen AndrehVorganges durch eine bloße Schaltungsänderung der normalerweise vorhandenen Feldwicklungen erreicht wird.

Einrückschaltung für elektromagnetisch betätigte Schubschraubtriebe an elektrischen Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen

Zusatz zum Patent: 1172 083 Das Hauptpatent hat angefangen am

7. August 1958

Patentiert für: Ford-Werke Aktiengesellschaft, Köln Als Erfinder benannt: Frank R. Merriam jun., Plymouth, Mich.; Alex M.Pentland, Ann Arbor, Mich. (V:St.A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. September 1958 (760693)

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feldwicklungen bei Erregung des Andrehmotors derart geschaltet sind, daß zuersi eine Mehrheit der Feldwicklungen Magnetpole aufweist, deren Polarität mit Bezug zum Motoranker der Polarität, der Magnetpole der um die Gehäuseöffnung gelegten. Feldwicklung entgegengesetzt ist und dann beim Eingriff des Ritzels in den Arilasserzahnkranz durch den vom Einrückhebel betätigten Schalter die Feldwicklungen derart geschaltet sind, daß die Anzahl der Feldwicklungen mit Magnetpolen gleicher Polarität mit Bezug zum Motoranker gleich ist der Anzahl der Feldwicklungen mit einer dieser Polarität entgegengesetzten Polarität. ■

Wegen der Asymmetrie des Erregerfeldes während des Einspurens lauft das Ritzel zunächst nur langsam an und gelangt ohne Beschädigung der Zähne zum Eingriff mit dem Anlasserzahnkranz. Gegenüber der Einrückanordnung nach dem Hauptpatent ergibt sich außerdem der weitere Vorteil, daß die Änderung des Feldstromes beim Umschalten vom asymmetrischen auf das mit Bezug auf den Motoranker rotationssymmetrische Feld derart ausgenutzt werden kann, daß sich dabei unterschiedliche elektromotorische Kräfte am Tauchkolben des Einrückhebels ergeben. Auf diese Weise läßt sich zunächst eine relativ große Kraft aufbringen» die zur Betätigung der das Ritzel

U95U/210

auf der Ankerwelle bis zum Eingriff in den Anlasserzahnkranz verschiebenden Einrichtung dient, während nach dem Eingreifen des Ritzels in den Anlasserzahnkranz nur noch die notwendige Haltekraft wirkt.

In besonderer Ausbildung der Erfindung werden bei Erregung des Andrehmotors und bei zuerst geschlossenem Schalter von den Feldwicklungen die um die Gehäuseöffnung gelegte Feldwicklung vom

Erregerstrom in einer Richtung und die anderen io Gründen einer vereinfachten Darstellung in F i g. 1 FeldwicklungeninentgegengesetzterRichtungdurch- um 90° gedrehte Einrückhebel 34 gelagert, dessen flössen und nach erfolgtem öffnen des Schalters die sich in Längsrichtung des Mdtorankers erstreckender Richtung des Erregerstroms in einer der letztgenann- Arm 35 den Tauchanker 36 trägt und dessen anderer ten Feldwicklungen umgekehrt, so daß zuerst eine Arm 37 den Druckring 25 gabelförmig mit zwei Mehrheit von Magnetpolen mit gleichgerichteter 15 Schenkeln so übergreift, daß eine Drehung des Polarität mit Bezug zum Motoranker und dann je Drackringes 25 gegenüber der Einrückmuffe 24 verhindert ist. Der Einrückhebel 34 ist normalerweise federnd in einer Ruhestellung gehalten, in der das Ritzel 27 außer Eingriff mit dem Anlasserzahnkranz

tung mit Bezug hierzu urtverschiebbar der Druckring 25 gelagert. Das Ritzel 27, welches mit dem Anlasserzahnkranz 28 auf dem Schwungrad der Brennkraftmaschine in Eingriff kommt, ist drehbar auf der Ankerwelle 17 gelagert, und zwischen der Einriickmufle 24 und dem Ritzel 27 ist die Überholkupplung 31 angeordnet.

Mittels des Bolzens 38 ist am Motorgehäuse 12 senkrecht zum Motoranker schwenkbar der aus

eine gleiche Anzahl von Magnetpolen mit gleichgerichteter und entgegengesetzter Polarität gebildet ist.

Hierzu ist nach einem kennzeichnenden Merkmal so 28 ist.

derErfindung bei geschlossenem Schalter die erste als Hauptschlußwicklung um die Gehäuseöffnung angeordnete Feldwicklung mit einer zweiten als Hauptschlußwicklung ausgebildeten Feldwicklung in Reihe geschaltet und die Verbindung dieser beiden Feldwicklungen über den geschlossenen Schalter kurzgeschlossen und eine dritte und vierte als Hauptschlußwicklung ausgebildete Feldwicklung in Reihe geschaltet, und ein Teil des Erregerstromes bei ErDie Feldwicklung 52, die aus einer Hauptschlußfeldwicklung 53 und einer Nebenschlußfeldwicklung 54 besteht, ist um den Hohlkern 55 in der öffnung des Motorgehäuses 12 gelegt, und der Schalterknopf ist so angeordnet, daß er vom Arm 35 des Einrückhebels 34 erfaßt wird, wenn der Tauchanker 36 in den Hohlkern 55 bei Erregung des Andrehmotors hereingezogen wird. Dieser Schalterknopf öffnet für den später beschriebenen Zweck den Unterbrecher

regungsbeginn des ,Andrehmotors fließt von der 30 kontakt 57.

dritten und vierten Feldwicklung durch die zweite Feldwicklung. Nach dem Aufheben der genannten Kurzschlußverbindung durch öffnen des Schalters fließt der Efregerstrom von der ersten Feldwicklung durch die zweite Feldwicklung zur Motorankerwick-. lung, so daß der durch diese zweite Feldwicklung fließende Strom und die Polarität des von dieser Feldwicklung erzeugten Magnetfeldes mit Bezug zur Schaltung bei geschlossenem Schalter umgekehrt ist.

Zusätzlich zu den Feldwicklungen 53 und 54 sind drei weitere Hauptschlußfeldwicklungen 58, 61 und 62 angeordnet. Alle Feldwicklungen werden durch den von der Batterie 63 kommenden Strom erregt. Der Stromkreis wird zu diesem Zweck in bekannter Weise durch Betätigung des Anlasserschalters 64 geschlossen, der in geschlossener Stellung eine Magnetspule 65 erregt, die ihrerseits den Schaltkontakt 66 anzieht, so daß, wie F i g. 1 zeigt, der Stromkreis

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der 40 zwischen der Batterie und den Feldwicklungen genachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schlossen ist.

dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es Die bisher beschriebene Anordnung entspricht der zeigt Anordnung nach dem Haüptpatent, wobei die Neben-

Flg.: 1 schematisch einen den Fig. 4 bis 6 des Schlußfeldwicklung 54 als langer Nebenschluß quer Hauptpatentes entsprechenden mechanischen Aufbau 45 über den Andrehmotor gelegt ist, d. h. von der Andes Andrehmotors und die Anordnung der Feldwick- schlußklemme 69 für die Feldwicklungen zu einer an lungen gemäß der Erfindung, Masse liegenden anderen Anschlußklemme. Die

Fi g.'2 ein Schaltbild des Andrehmotors mit zu Hauptschlußfeldwicklungen 53, 58, 61, 62 sind nun Beginn der Erregung geschlossenem Schalter und gemäß der Erfindung so geschaltet, daß, wenn das Tig. 3 ein Schaltbild des Andrehraotors mit nach 50 Ritzel 27 mit dem Anlasserzahnkranz 28 im Eingriff der Erregung geöffnetem Schalter, nach dem das und der Unterbrecherkontakt 57 geöffnet ist Ritzel in Eingriff mit dem Anlasserzahnkranz der (s. F i g. 1 und 3), die beiden Feldwicklungen 58 und Brennkraftmaschine gekommen ist. 62 in Reihe geschaltet sind und der Erregerstrom

Bei dem in F i g. 1 schematisch dargestellten An- von der AnscHußklemme 69 durch die Feldwicklundrehmotor sind die Teile, die den Teilen des Andreh- 35 gen 58 und 62 zu den Bürsten 67 und 68, weiter motors nach dem Hauptpatent entsprechen, mit glei- durch den Kommutator 18 und Ankerwicklung und chen Bezugszeichen versehen. Es seien nachfolgend durch die Bürsten 71 und 72 an die Masse fließt. Wie die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen leicht festzustellen ist, erzeugen die beiden Feldwick- und in Fig. 1 schematisch angedeuteten Teile des lungen58 und 62 Magnetpole mit derselben Polarität Andrehmotors nach dem Hauptpatent erläutert: Die 60 mit Bezug zum Motoranker und, wie Fig. 1 zeigt, Ankerwelle 17, die drehbar innerhalb des Motor- sind dies Südpole. Ebenfalls sind bei geöffnetem gehäuses 12 gelagert ist, trägt den Kommutator 18 Unterbrecherkontakt 57 die beiden Feldwicklungen und das Ankerblechpaket 21 mit der Ankerwicklung. 53 und 61 in Reihe geschaltet, und der Erregerstrom Auf dem mit schraubenförmigen Außenkeilnuten fließt von der Anschlußklemme 69. durch die Feldversehenen Abschnitt der Ankerwelle 17 ist die mit «3 wicklungen 53 und 61 an die Bürsten 67 und 68, schraubenförmigen Innenkeilnuten versehene Ein- weiter durch den Kommutator 18 und Ankerwickriickmuffe24 für das Ritzel27 aufgeschoben. Auf lung an die Masse durch die Bürsten71 und 72. Die der Einrückmuffe 24 ist drehbar, aber in Längsrich- Feldwicklungen 53 und 61 sind so gewickelt, daß sie

Claims (1)

1 Magnetpole mit gleicher Polarität mit Bezug zum Motoranker erzeugen, und zwar entgegengesetzt der Polarität der Magnetpole, die von den Feldwicklungen 58 und 62 erzeugt wird. Die Magnetpole bilden somit, wie F i g. 1 zeigt, Nordpole. Es ist selbstverständlich, daß die Magnetpole der Feldwicklungen 58 und 62 auch umgekehrt liegen können, also magnetische NoidpoIe bilden, wpbei dann die. Magnetpole der Feldwicklungen S3 und 61 ebenfalls umgekehrt liegen und magnetische Südpole bilden. Unter den genannten Bedingungen, also eingerücktem Ritzel 27 und geöffnetem Unterbrecherkontakt 57, arbeitet der Andrehmotor wie ein normaler Hauptschlußschlupfmotor. Die F i g. 2 zeigt das Schaltbild des Andrehmotors, wenn das Ritzel 27 noch nicht in den Anlasserzahnkranz 28 eingreift, mit geschlossenem AnlassersChaN ter64 und noch geschlossenem Unterbrecherkontakt 57. Zu diesem Zeitpunkt fließt der Erregerstrom von der Anschlußklemme 69 durch die Feldwicklung 53 und von ihr durch den geschlossenen Unterbrecherkontakt 57 zur Masse. Der Erregerstrom fließt auch von der Anschlußklemme 69 durch die Feldwicklungen 58 und 62. Nach Verlassen der Feldwicklung 62 teilt er sich, und ein Teilstrom fließt durch die Bür- ^ sten 67 und 68 und weiter durch den Kommutator IS und die Motorankerwicklung und durch die Bürsten 71 und 72 zur Masse, während der andere Teilstrom durch die Feldwicklung 61 durch den geschlossenen Unterbrecherkontakt 57 zur Masse fließt. Durch einen Vergleich der F i g. 2 und 3 kann festgestellt werden,' daß, wenn der Unterbrecherkontakt 57 geschlossen ist (Fig. 2), der Erregerstrom durch die Feldwicklung 61 entgegengesetzt zu der Richtung fließt, die gegeben ist, wenn der Unterbrecherkontakt 57 geöffnet ist (F i g. 3). Die Polarität des mit Bezug zum Motoranker durch die Feldwicklung 61 erzeugten MagnetpoIes ist somit zu Beginn der Erregung des Andrelimotors umgekehrt zu der bei vollständig eingerückten Ritzel 27 und geöffnetem Unterbrecherkontakt 57, so daß zuerst eine Mehrheit von Magnetpolen mit einer Polarität gegeben ist, die der Polarität des durch die Feldwicklung 53, welche die öffnung im Motorgehäuse 12 umgibt, erzeugten Magnetpoles entgegengesetzt ist. Wie dargestellt, erzeugen die drei Feldwicklungen 58, 61 und 62 Magnetfelder, deren Südpole zum Anker hin liegen, während die Feldwicklung 53, unterstützt durch die Nebenschlußfeldwicklung 54, ein Magnetfeld erzeugt, dessen Nordpol zum Anker weist. Der Weg des Induktionsflusses für jede der Feldwicklungen 58, 61 und 62 führt durch das Motorgehäuse in die Nähe der Gehäuseöffnung, um ein Magnetfeld hoher Intensität um diese öffnung zu erzeugen. Als Folge dieses Magnetfeldes hoher Intensität wird eine große elektromagnetische Kraft auf den Tauchanker 36 ausgeübt, um ihn durch den Hohlkern 55 in die öffnung des Motorgehäuses 12 zu ziehen und damit mittels des Einrückhebels 34 das Ritzel 27 in Eingriff mit dem Anlasserzahnkranz 28 zu bringen. Wie vorher ausgeführt, teilt sich der die Feldwicklung 52 verlassende Erregerstrom, und es fließt ein Teil durch die Feldwicklung 61 und der Rest durch die Motorankerwicklung, während der gesamte, von der Feldwicklung 53 kommende Erregerstrom durch den geschlossenen Unterbrecherkontakt 57 zur Masse meßt. Hierdurch wird der Motoranker gezwungen, sich langsam zu drehen, wo-194 durch das Einrücken des Ritzels 27 in den Anlasserzahnkranz 28 erleichtert wird. Sobald das Ritzel 27 vollständig mit dem Anlasserzahnkranz28 im Eingriff ist, drückt der Arm 35 des Einrückhebels 34 den Schaltknopf 56 abwärts, der dadurch den Unterbrecherkontakt 57 öffnet. Wenn der Unterbrecherkontakt 57 geöffnet ist, ,fließt der volle Erregerstrom von den Feldwicklungen 58, 62 und 53, 61 durch die' Motor ankerwicklung, wodurch die volle Andrehkraft des Andrehmotors auf lien Anlasserzähnkranz 28 ausgeübt wird, Der Stromfluß durch die Feldwicklung 61 ist hierbei umgekehrt, wodurch die Anzahl der Magnetpole g)eicherrPpJa'rität mit Bezug zum Motoranker gleich der Anzahl von is Magnetpolen entgegengesetzter Polarität wird,, so daß der Andrehmotor wie ein üblicher HauptschluEmotor arbeitet. Ein besonders wirkungsvoller Andrehmotor gemäß der Erfindung wurde mit folgenden Werten für die ■ λο Feldwicklungen erreicht, die die Erfindung nicht begrenzen, sondern nur als Anhalt dienen sollen. Es wurden hergestellt: Feldwicklung 54 mit 75 Windungen eines Kupferdrahtes von 0,46 mm Durchmesser mit einem Widerstand von 0,24 Ohm, Feldwicklung 53 mit 10 Windungen eines Kirpferdrahtes von 3,06 mm Durchmesser mit einem Widerstand von 0,0092 Ohm, Feldwicklungen 58 und 62 aus je 8 Windungen eines flachen Kupferbandes von etwa 1X7 mm mit einem Widerstand von 0,0051 Ohm, Feldwicklung 61 aus 7 Windungen eines flachen Kupferbandes von etwa 1,5 X 7 mm mit einem Widerstand von 0,0031 Ohm. Als Motoranker wurde ein normaler handelsüblicher Anker mit einem Widerstand von annähernd 0,032 Ohm verwendet. Wie bei Betrachtung dieser Werte festgestellt werden kann, fließt, wenn der Unterbrecherkontakt 57 geschlossen ist, annähernd die Hälfte des die Feldwicklung 62 verlassenden Erregerstromes durch den Motoranker und die andere Hälfte durch die Feldwicklung 61. Die Erfindung ermöglicht die Gestaltung eines zuverlässigen Andrehmotors, in welchem ein Magnetfeld hoher Intensität um eine der Feldwicklungen zur Betätigung des Eingriffsmechanismus für das Ritzel erzeugt wird und in welchem sich das Ritzel langsam dreht, um seinen Eingriff in den Anlasserzahnkranz zu erleichtern. Patentansprüche:

1. Einrückschaltung für elektromagnetisch betätigte Schubschraubtriebe an elektrischen Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen, nach Patent 1172 083, wobei eine von mehreren im Gehäuse des Andrehmotors angeordneten Feldwicklungen zum Einrücken des Ritzels in den Anlasserzahnkranz der Brennkraftmaschine Anwendung findet, die um eine im Gehäusemantel angeordnete öffnung gelegt ist und im Andrehmotorgehäuse in einer Längsmittelebene mit Bezug auf die Ankerwelle verschwenkbar ein Einrückhebel gelagert ist, dessen einer Arm in die Einrückmuffe des auf der Ankerwelle verschiebbar gelagerten Ritzels eingreift und dessen anderer Arm im wesentlichen längs zur Ankerwelle gerichtet ist und einen Tauchanker trägt, der bei