DE1476451C

DE1476451C - Engaging device for starting motors for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1476451C
Authority: DE
Inventors: Alec Harry North Wembley Gubb Kenneth Frederick Greenford Middl esex Seilly (Großbritannien) F16b2 24
Original assignee: CAV Ltd
Current assignee: CAV Ltd
Publication date: 1971-09-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrückvorrichtung von Andrehmotoren für Brennkraftmaschinen mit Schraubtrieb und Überlastkupplung. Es besteht die Aufgabe, die Überlastkupplung mit einem bei Einspurhemmung (Zahn-auf-Zahn-Stellung) kleineren und bei eingespurtem Ritzel höheren Gleitmoment auszubilden (an sich bekannte und gelöste Aufgabe). Weiterhin besteht die Aufgabe, die Axialbewegung der Mutter des Schraubtriebes unter. Zuhilfenahme einer elektromagnetischen Verdrehsicherung mit begrenztem Verdrehsicherungsmoment zu bewirken. Auch diese Aufgabe ist bekannt und (in anderem Zusammenhangt als mit der erstgenannten Aufgabe) bereits gelöst worden. Auf Grund beider Aufgaben und der Vereinigung ihrer konstruktiven Lösungsmerkmale soll eine besonders sichere, robuste und den Erfordernissen der Praxis gerecht werdende Einrückvorrichtung geschaffen werden. Beschädigungen der Zähne des Ritzels oder des Zahnrades der Brennkraftmaschine sollen weitgehend ausgeschlossen werden. ' - ' ...The invention relates to an engagement device for starting motors for internal combustion engines with screw drive and overload clutch. The task is to use the overload clutch a smaller one with one-track inhibition (tooth-on-tooth position) and higher with a meshed pinion Develop sliding moment (known and solved task). There is also the task of Axial movement of the nut of the screw drive under. With the help of an electromagnetic anti-twist device to be effected with a limited anti-rotation torque. This task is also known and (in a different context than the former Task) has already been solved. Because of both tasks and the union of their constructive Solution features should be a particularly safe, robust and practical solution Engaging device can be created. Damage to the teeth of the pinion or the gear of the Internal combustion engine should be largely excluded. '-' ...

Gemäß der Erfindung ist die Einrückvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mjt Gewinde versehenen Teil der Antriebswelle des Andrehmotors eine Mutter angeordnet ist, die bei Erregung einer an sich bekannten elektromagnetischen Verdrehsicherung mit begrenztem Verdrehsicherungsmoment und bei gleichzeitiger Drehung der Antriebswelle sich in Einspurrichtung axial verschiebt, daß ferner die Mutter ihre Axialbewegung einer gleitend auf der Welle angeordneten ersten Hülse übermittelt und zwischen Mutter und erster Hülse die Überlastkupplung angeordnet ist, daß ferner eine Verlängerung der Antriebswelle eine zweite Hülse trägt, auf der gleitbar eine mit dem Ritzel fest verbundene dritte Hülse angeordnet ist, die mit der zweiten Hülse drehfest, doch axiales Gleiten zulassend, verbunden ist, daß ferner zwischen der ersten Hülse und einer Innenschulter der dritten Hülse eine Druckfeder angeordnet ist, die bei Einspurhemmung sich der Axialbewegung der ersten Hülse und damit der Mutter derart widersetzt, daß die letztere das Verdrehsicherungsmoment der genannten elektromagnetischen Einrichtung überwindet und eine das Einspuren gestattende Winkelverdrehung des Ritzels zuläßt, und daß die Stirnseite der zweiten Hülse als Anschlagsschulter ausgebildet ist, gegen die die erste Hülse in Einspurstellung anstößt, wobei sich die Überlastkupplung auf Grund ihrer erfolgten Axialbewegung gegen die Kraft einer Feder auf ein hohes Gleitmoment vorspannt. According to the invention, the engagement device is characterized in that on a mjt thread provided part of the drive shaft of the starter motor a nut is arranged, which when excited a known electromagnetic anti-rotation lock with limited anti-rotation torque and with simultaneous rotation of the drive shaft moves axially in the meshing direction, that also the Mother transmits its axial movement to a first sleeve slidably arranged on the shaft and between the nut and the first sleeve, the overload clutch is arranged, that also an extension of the Drive shaft carries a second sleeve on which a third sleeve that is fixedly connected to the pinion can be slid is arranged, which is rotatably connected to the second sleeve, but allowing axial sliding, that furthermore, a compression spring is arranged between the first sleeve and an inner shoulder of the third sleeve is that the axial movement of the first sleeve and thus of the nut in such a way at Einspurverrammung opposes that the latter the torque of the said electromagnetic device against rotation overcomes and allows the meshing permitting angular rotation of the pinion, and that the The end face of the second sleeve is designed as a stop shoulder against which the first sleeve is in the meshed position pushes, with the overload clutch due to its axial movement against the The force of a spring is pretensioned to a high sliding torque.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer ..Einrückvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Schnitt dargestellt.In the drawing is an embodiment of an engaging device according to the present invention shown in section.

Die obere und die untere Hälfte der Zeichnung zeigen die Teile der Anlaßeinrichtung in ihrer Ruhestellung bzw. in ihrer Arbeitsstellung.The upper and lower halves of the drawing show the parts of the starting device in their rest position or in their working position.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Umriß eines Elektromotorgehäuses gezeigt, in dem eine Feldwicklung angeordnet ist (nicht dargestellt). Innerhalb des Gehäuses ist ein Anker 11 drehbar gelagert, der eine Welle 12 besitzt, die sich durch die Endwand des Gehäuses 10 und jenseits einer Verlängerung 13 des Gehäuses 10 hinaus erstreckt. Am Gehäuse 10 ist ein elektrischer Anschluß 14 angeordnet, über den der elektrische Motor an eine Stromquelle angeschlossen werden kann, wobei der andere Anschluß über das Gehäuse erfolgt.In the drawing, 10 is an outline of an electric motor housing is shown in which a field winding is arranged (not shown). Within the housing, an armature 11 is rotatably mounted, the one Has shaft 12 extending through the end wall of the housing 10 and beyond an extension 13 of the Housing 10 extends addition. On the housing 10, an electrical connection 14 is arranged through which the electric motor can be connected to a power source, with the other connection via the Housing takes place.

Die Rotorwelle 12 ist in ihrer Länge an verschiedenen Punkten abgestuft, und das Ende dieser Welle, das sich entfernt vom Anker befindet, trägt eine Befestigungsmutter 15, die auf der Welle 12 eine Hülse 16 festhält. Die Hülse 16 trägt einen Anschlag 17; darüber hinaus ist um die Hülse 16 ein gezahntes Ritzel 18 angeordnet, das aus einem Stück mit einem rohrförmigen Teil 19 ausgebildet ist, das einen ringförmigen Raum zwischen sich und der Hülse 16The rotor shaft 12 is stepped in length at various points, and the end of this shaft, which is located away from the armature, carries a fastening nut 15 on the shaft 12 a Sleeve 16 holds. The sleeve 16 carries a stop 17; In addition, around the sleeve 16 is a toothed one Pinion 18 arranged, which is formed in one piece with a tubular part 19, which is an annular Space between you and the sleeve 16

ίο bildet. Das rohrförmige Teil 19 wird mittels eines Lagers 20 getragen, das in dem Ende der Verlängerung 13 angeordnet ist. Ferner ist innerhalb des rohrförmigen Teils 19 in einer Nut- und Federverbindung eine zweite Hülse 21 gleitbar angeordnet, die ebenfalls gleitbar auf der Welle 12 angeordnet ist.ίο educates. The tubular part 19 is by means of a Bearing 20 which is arranged in the end of the extension 13. Further is inside the tubular Part 19 a second sleeve 21 slidably arranged in a tongue and groove connection, which also is slidably disposed on the shaft 12.

Weiterhin ist zwischen einer Abstufung, die auf der inneren Oberfläche des rohrförmigen Teiles 19 ausgebildet ist, und dem benachbarten Ende der Hülse 21 eine wendeiförmige Druckfeder 22 vor-Furthermore, there is a step on the inner surface of the tubular part 19 is formed, and the adjacent end of the sleeve 21 has a helical compression spring 22 in front of

gesehen. . ' ■ .seen. . '■.

Das Ende der zweiten Hülse21, das entfernt'von dem Ritzel 18 istTHrarr seinem äußeren Umfang mit sich axial erstreckenden Nuten versehen, die mit einer angetriebenen Kupplungsplatte 23 im Eingriff stehen.The end of the second sleeve21 that is removed from the pinion 18 is THrarr with its outer periphery axially extending grooves which are in engagement with a driven clutch plate 23.

as Mit dieser Kupplungsplatte 23 wirken zwei treibende Kupplungsplatten 24 und 25 zusammen, die an beiden Seiten der angetriebenen Kupplungsplatte 23 angeordnet sind und die mit einem Paar von ringförmigen Auskleidungen versehen sind, die aus einem Material mit hohem Reibungs-Koeffizienten hergestellt sind. Die treibende Kupplungsplatte 25 ist nicht drehbar auf einer Mutter 26 angeordnet und steht außerdem nicht drehbar mit einem ringförmigen Kupplungsmantel 27 in Eingriff, mit dem nicht drehbar auch die Kupplungsplatte 24 im Eingriff steht. Die innere Kante der Kupplungsplatte 24 stützt sich auf einem Kragen 28 ab, der in Nut- und Federeingriff auf der zweiten Hülse 21 angeordnet ist und der somit eine Schulter bildet, gegen die die Platte 24 anschlägt, wie es nachstehend näher beschrieben werden soll.As with this clutch plate 23 act two driving forces Clutch plates 24 and 25 together, which are on both sides of the driven clutch plate 23 are arranged and which are provided with a pair of annular liners consisting of a Material with a high coefficient of friction are made. The driving clutch plate 25 is arranged non-rotatably on a nut 26 and is also non-rotatable with an annular Coupling jacket 27 in engagement, with which the coupling plate 24 is also non-rotatably in engagement. The inner edge of the coupling plate 24 is supported on a collar 28 which is in tongue and groove engagement is arranged on the second sleeve 21 and which thus forms a shoulder against which the plate 24 strikes, as will be described in more detail below.

Ferner sind, wie es in der oberen Hälfte der Zeichnung dargestellt ist, die Kupplungsplatten 24 und 25 nach innen schalenförmig geneigt angeordnet, wenn die Anlaßeinrichtung sich in Ruhestellung befindet. Die Mutter 26 besitzt an ihrer inneren Oberfläche ein Steilgewinde, das mit einem komplementären Steilgewinde auf der Oberfläche der Welle 12 im Eingriff steht. Der Neigungswinkel des Steilgewindes liegt zwischen 40° bis 60°. Darüber hinaus ist das Ende der Mutter 26, das sich in Nähe der Hülse 21 befindet, mit einer Druckscheibe 21 α versehen, die bei Betätigung der Anlaßeinrichtung mit dem entsprechenden Ende der Hülse 21 zum Anschlag kommt.Furthermore, as is shown in the upper half of the drawing, the clutch plates 24 and 25 are arranged inclined inwardly in the shape of a bowl when the starting device is in the rest position. The nut 26 has a coarse thread on its inner surface which engages with a complementary coarse thread on the surface of the shaft 12. The angle of inclination of the high helix thread is between 40 ° and 60 °. In addition, the end of the nut 26, which is located in the vicinity of the sleeve 21, is provided with a thrust washer 21 α which, when the starting device is actuated, comes to a stop with the corresponding end of the sleeve 21.

Auf der Oberfläche der Mutter 26 sind eine Mehrzahl von axial sich erstreckenden Nuten ausgebildet, die mit entsprechend ausgebildeten Federn, die auf der inneren Oberfläche einer magnetisierbaren Platte 30 vorgesehen sind, im Eingriff stehen. Wie es in der oberen Hälfte der Zeichnung gezeigt ist, wird die Platte gegen das ringförmige Polstück einer ringförmigen Solenoidwicklung 31 angezogen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Wenn die Platte 30 magnetisch angezogen wird, schlägt sie gegen einen Bremsring 32 an, der aus einem Lagermaterial hergestellt ist. Das Solenoid ist so angeordnet, daß es gleichzeitig mit dem Elektromotor erregt wird. WennA plurality of axially extending grooves are formed on the surface of nut 26, those with appropriately designed springs on the inner surface of a magnetizable plate 30 are provided, are in engagement. As shown in the top half of the drawing, the Plate attracted against the annular pole piece of an annular solenoid winding 31, which is within of the housing is arranged. When the plate 30 is magnetically attracted, it slams against you Brake ring 32, which is made of a bearing material. The solenoid is arranged so that it is excited simultaneously with the electric motor. When

sich die Mutter 26 hierbei vorwärts bewegt, drückt ein Anschlagring 33, der' auf der Mutter befestigt ist, die Platte 30 fort von. dem Ring 32, wie es in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellt ist. .If the nut 26 moves forward, a stop ring 33, which is attached to the nut, presses plate 30 away from. the ring 32, as shown in the lower half of the drawing. .

Nachstehend soll die Wirkungsweise der Anlaßeinrichtung näher beschrieben werden.The operation of the starting device is described below are described in more detail.

Wenn beim Anlassen der Elektromotor erregt wird, wird auch das Solenoid 31 erregt, so daß die Platte 30 angezogen wird. Da die Welle 12 sich zu drehen beginnt, wird die Mutter 26 in axialer Richtung fort vom Ankerll bewegt. Diese Bewegung der Mutter bewirkt eine axiale Bewegung des Kupplungsmantels 28, der Hülse 21, der Feder 22 und des Ritzels 18. . Vorausgesetzt, daß die Zähne des Ritzels 18 frei in die Zahnlücken des Zahnrades 18 a des Motors gleiten können, wird diese Bewegung fortgesetzt, bis die Hülse 21 gegen den Anschlag 17, wie es in der unteren Hälfte der Zeichnung dargestellt ist, anschlägt. Sobald dieses eintritt, erfolgt die weitere axiale Bewegung der Mutter 26 entgegen der Federung der .Antriebskupplungsplatten, mit dem Ergebnis, daß sich die Mutter mit der Welle zu drehen beginnt. Während dieser axialen Bewegung der Mutter wird die Platte 30 durch den Anschlag 33 von dem Ring 32 abgehoben. Die Mutter bewegt sich um einen weiteren Betrag, so daß die Kupplung gespannt und der Abstand zwischen dem Druckring 21 α und dem Ende der Hülse 21 vermindert wird. Bei der gespannten Kupplung hat die Mutter keine andere Möglichkeit, als sich mit der Welle zu drehen, wobei der anzulassende Motor angedreht wird. Die Höhe der Belastung der Kupplung ist genügend, um sicherzustellen, daß der Motor durchgedreht wird. Wenn indessen die Belastung, die durch den Motor ausgeübt wird, übermäßig ansteigt, beginnt die Kupplung bei einem vorbestimmten Drehmoment zu gleiten, so daß die Gefahr einer Beschädigung der Anlaßeinrichtung und des Elektromotors ausgeschlossen ist.When the electric motor is energized at start-up, the solenoid 31 is also energized so that the plate 30 is attracted. As the shaft 12 begins to rotate, the nut 26 is moved in the axial direction away from the armature. This movement of the nut causes an axial movement of the clutch jacket 28, the sleeve 21, the spring 22 and the pinion 18. Provided that the teeth of the pinion 18 can slide freely into the tooth gaps of the gear 18 a of the motor, this movement is continued until the sleeve 21 strikes against the stop 17, as shown in the lower half of the drawing. As soon as this occurs, the further axial movement of the nut 26 takes place against the suspension of the .Antriebskupplungsplatten, with the result that the nut begins to rotate with the shaft. During this axial movement of the nut, the plate 30 is lifted off the ring 32 by the stop 33. The nut moves a further amount, so that the coupling is tensioned and the distance between the pressure ring 21 α and the end of the sleeve 21 is reduced. With the clutch under tension, the nut has no other option than to turn with the shaft, thereby turning on the motor to be started. The amount of load on the clutch is sufficient to ensure that the engine will spin. Meanwhile, if the load exerted by the motor increases excessively, the clutch starts to slip at a predetermined torque, so that the danger of damaging the starting device and the electric motor is eliminated.

Wenn der Motor mit Unterbrechungen gezündet hat, wird das Ritzel beschleunigt, und auf Grund der Wirkung des Steilgewindes zwischen der Mutter 26 und der Welle 12 beginnt das Ritzel außer Eingriff mit dem Motorzahnrad 18 a. Wenn dieses stattfindet, kommt die Scheibe 30 mit dem Ring 32 in Berührung, so daß die Mutter gegenüber der Drehzahl der Welle abgebremst und bewirkt wird, daß sich die Mutter fort von dem Anker 11 bewegt. Auf diese Weise wird das Ausspuren des Ritzels verhindert.If the engine has ignited intermittently, the pinion will accelerate, and due to the Effect of the coarse thread between the nut 26 and the shaft 12, the pinion begins to disengage with the motor gear 18 a. When this occurs, the disc 30 comes into contact with the ring 32, so that the nut is braked relative to the speed of the shaft and causes the nut to move moved away from the armature 11. This prevents the pinion from disengaging.

Wenn der Motor ordnungsgemäß zu laufen beginnt, und der Elektromotor und das Bremssolenoid durch den Fahrer entregt werden, wird das Ritzel 18 außer Eingriff mit dem Zahnrad 18 α gebracht, was durch die Wirkung der Rückholfeder 34, die zwischen der Verlängerung und dem Kupplungsmantel angeordnet ist, begünstigt wird.When the engine starts to run properly and the electric motor and brake solenoid work the driver are de-energized, the pinion 18 is disengaged from the gear 18 α, which is caused by the action of the return spring 34, which is arranged between the extension and the clutch shell is, is favored.

Die Feder 34 wird während des Eingriffvorganges der Anlaßeinrichtung gespannt.
, Bei der oben beschriebenen Wirkungsweise der Anlaßeinrichtung wurde angenommen, daß das Ritzel frei in das Motorzahnrad eingreift. Dieses tritt indessen nicht immer ein. Wenn ein Zahn-auf-Zahn-Eingriff des Ritzels und des Motorzahnrades auftritt, wird zunächst die Schlagbeanspruchung durch die Wirkung der Feder 22 abgefedert, und es tritt eine relative axiale Bewegung des rohrförmigen Teiles 19 und der Hülse 21 ein.The spring 34 is tensioned during the engagement process of the starting device.
In the operation of the starting device described above, it was assumed that the pinion meshes freely with the motor gear. However, this does not always occur. When a tooth-on-tooth engagement of the pinion and the motor gear occurs, the impact load is initially cushioned by the action of the spring 22, and a relative axial movement of the tubular part 19 and the sleeve 21 occurs.

Die Größe einer solchen relativen Bewegung ist durch die Feder 22 begrenzt, die bei Zusammendrückung eine axiale Belastung auf die Mutter 26 ausübt. In Abhängigkeit von dem Neigungswinkel des Steilgewindes, und wenn die axiale Belastung einenThe amount of such relative movement is limited by the spring 22, which when compressed exerts an axial load on the nut 26. Depending on the angle of inclination of the High helix, and if the axial load is one

ίο gewissen Wert erreicht, findet ein Gleiten zwischen der Platte 30 und dem Ring 32 statt. Die sich ergebende drehende Bewegung der Mutter 26 wird auf das Ritzel 18 übertragen. Wenn der Zahn-auf-Zahn-Eingriff überwunden ist, bewegt die Feder 22 das Ritzel in Eingriff mit dem Zahnrad, wobei ein voller Eingriff, wie oben beschrieben, erfolgt. Durch diese Anordnung wird das Drehmoment, das auf das Ritzel 18 wirkt, gesteuert. Falls sich das Drehmoment erhöhen sollte, wird die Mutter 26 weiter axial infolge der Wirkung des Steilgewindes gegen die-Wirkung der Feder 22 bewegte ^ίο reached a certain value, there is a slide between the plate 30 and the ring 32 instead. The resulting rotating movement of nut 26 will transferred to the pinion 18. When the tooth-on-tooth engagement is overcome, the spring 22 moves the pinion meshes with the gear, with full meshing as described above. Through this arrangement controls the torque acting on pinion 18. If the torque should increase, the nut 26 is further axially due to the action of the coarse thread counter to the action the spring 22 moved ^

Claims

Claim:

Engaging device of changing motors for

as internal combustion engines with screw drive and overload clutch with one-track inhibition (tooth-on-tooth position) smaller and with injected Pinion higher sliding torque, characterized in that on one with A nut (26) is arranged on the threaded part of the drive shaft (12) of the starting motor is that when a known electromagnetic anti-rotation device (30, 31) is excited with limited anti-rotation torque and with simultaneous rotation of the drive shaft (12) moves axially in the direction of engagement, that also the nut (26) their axial movement of a The first sleeve (21), which is slidably arranged on the shaft (12), is transmitted and between the nut (26) and first sleeve (21) the overload clutch (23, 24, 25, 27) is arranged that, further, an extension the drive shaft (12) carries a second sleeve (16) on which one can slide with the Pinion (18) fixedly connected third sleeve (19) is arranged, which rotatably with the second sleeve (16), but allowing axial sliding is connected that further between the first sleeve (21) and an inner shoulder of the third sleeve (19) a Compression spring (22) is arranged, which in the case of single-lane

inhibition of the axial movement of the first sleeve (21) and thus the nut (26) in this way opposes that the latter (26) overcomes the anti-rotation torque of said electromagnetic device (30,31) and a angular rotation of the pinion (18) which allows meshing, and that the end face (17) the second sleeve (16) is designed as a stop shoulder against which the first sleeve (21) is in the meshing position pushes, the overload clutch due to its axial movement biased against the force of a spring (34) to a high sliding torque.

1 sheet of drawings