DE19963626A1 - Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Abstract

Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen mit einem in einem Stromkreis (20) angeordneten Startermotor (11), mit einem in einem Zahnkranz (19) der Brennkraftmaschine einrückbaren Ritzel (18) sowie mit Mitteln zum Ein- und Ausrücken des Ritzels und/oder zum Schließen und Öffnen des Stromkreises durch einen axial betätigbaren und durch Federkraft rückstellbaren Schalter (21). Für ein sanftes Vorspuren und Einspuren des Ritzels am Anfang einerseits und ein schnelles Abschalten des Starters am Ende des Startervorgangs andererseits wird vorgeschlagen, als Mittel einen Aktuator (25) mit einem Servomotor (28), einer axial verschiebbaren Schubstange (29), mit einem Getriebe (30) zwischen Servomotor und Schubstange sowie mit einer mechanischen Kupplung (31) vorzusehen, wobei die Kupplung bei eingeschaltetem Servomotor (28) selbsttätig schließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruches 1.

Stand der Technik

Bei sogenannten Schub-Schraubtrieb-Startern gemäß der EP-PS 518895 wird bekanntlich das Starterritzel durch einen Aktuator vor- und eingespurt und sodann der elektrische Startermotor über einen von dem Aktuator betätigten Schalter an Spannung gelegt. Das Startprinzip beruht darauf, daß über einen handbetätigten Startschalter ein sogenanntes Starter- Einrückrelais mit einer Einrück- und Haltewicklung eingeschaltet wird, wodurch der Relaisanker entgegen der Kraft einer Rückstellfeder axial bewegt wird. Die Ankerbewegung des Einrückrelais wird dabei über einen Einspurhebel und eine Einspurfeder auf ein Freilaufgetriebe übertragen, welches vorn das Ritzel trägt. Durch diese Ankerbewegung wird das Ritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt. Nach Durchlaufen eines Teils des Ankerweges wird zusätzlich der Stromkreis des Startermotors über eine Kontaktbrücke des Einrückrelais geschlossen und damit die Drehung des Startermotors eingeleitet.

Bei sogenannten Schraubtrieb-Startern wird der Startermotor ebenfalls von einem Starterrelais eingeschaltet und damit das Starterritzel in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt.

Der Startermotor beginnt dabei zunächst zu drehen und schiebt das Ritzel mit dem Freilauf vor. Der Vorschub entsteht durch die Massenträgheit des Ritzels und die Kopplung des Ritzels mit der Ankerwelle durch ein Steilgewinde. Nach dem Ausschalten des Starters wird das Ritzel durch eine Ausspurfeder wieder aus dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine ausgespurt.

Da mit zunehmendem Ankerweg des Starterrelais die Einrückkraft auf Grund der magnetischen Verhältnisse im Arbeitsluftspalt des Starterrelais zunimmt, wird durch die zunehmende Einspurkraft und das aufgrund der Trägheitsmassen des Ritzels verzögerte Vor- und Einspuren des Ritzels eine zwischengeschaltete Einspurfeder mehr oder weniger gespannt. Dies führt in ungünstigen Fällen dazu, daß der Stromkreis des Startermotors bereits geschlossen wird und der Startermotor die volle Andrehkraft erzeugt, bevor das Ritzel ausreichend weit in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt ist. Dadurch kommt es zu einem erhöhten Verschleiß des Ritzels und des Zahnkranzes oder gar zu Fehlstarts beim Durchdrehen des Ritzels auf den Zahnflanken des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine. Außerdem ist nachteilig, daß durch den progressiv dynamischen Einrückvorgang eine hohe Auftreffgeschwindigkeit und Auftreffkraft des Ritzels auf den Zahnkranz sowie ein starker Einspurschlag mit entsprechendem starken Materialverschleiß in diesem Bereich auftritt. Nachteilig ist ferner der relativ große Stromstoß in den Relaiswicklungen beim Einschalten des Starterrelais.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, daß dynamische Verhalten der Startvorrichtung beim Vor- und Einspuren des Ritzels ohne Beeinträchtigung des Abschalt- und Ausspurverhaltens zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Startvorrichtung mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß mit dem elektrischen Servomotor ein gleichmäßiges Vor- und Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine möglich ist, wodurch das dynamische Verhalten des Einrückvorgangs deutlich verbessert wird. Trägheitseffekte am Aktuator werden dabei nur zu Beginn des Einrückvorganges wirksam. Eine magnetische Beschleunigung der axial verschiebbaren Schubstange während des Einrückvorganges, wie sie bei Starterrelais bekannt ist, tritt hier nicht mehr auf. Auch bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung wird wie bisher die Einspurfeder gespannt, so daß zum vollständigen Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz auch nur die Kraft der Einspurfeder wirksam wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß selbst bei leistungsstarken Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise bei Nutzkraftfahrzeugen, die bislang über ein elektrisch zweistufiges Einspuren der Startvorrichtung gestartet werden, die vorgeschlagene Startvorrichtung mit deutlich weniger Aufwand zu verwenden ist. Darüber hinaus ergibt sich durch die erfindungsgemäße Startvorrichtung auf Grund der relativ geringen Auftreffgeschwindigkeit des Ritzels auf den Zahnkranz ein reduzierter Einspurschlag sowie ein geringerer Materialverschleiß an Ritzel und Zahnkranz. Auch der Stromimpuls beim Starterrelais wird mit der vorgeschlagenen Lösung deutlich verringert. Mit der Kupplung des Aktuators wird sicher gestellt, daß die Verstellkraft des Aktuators während des Startvorganges wirksam bleibt, da die Kupplung nur bei eingeschaltetem Servomotor selbsttätig schließt. Am Ende des Startvorganges wird durch das Abschalten des Servomotors und durch Öffnen der Kupplung die Schubstange wie bei einem Startrelais durch Federkraft zurückgestellt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Um beim Abschalten ein Blockieren des Servomotors als Folge der Selbsthemmung zu verhindern, ist die Kupplung des Aktuators als Freilaufkupplung ausgebildet und in konstruktiv vorteilhafter Weise zwischen einer ersten und zweiten Stufe des Aktuator-Getriebes angeordnet.

Zur Erzielung einer starken Untersetzung des Aktuator- Getriebes ist die erste Getriebestufe ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle als Abtriebswelle des Servomotors und einem davon angetriebenen Schneckenrad.

Eine weitere Untersetzung im Getriebe ergibt sich in vorteilhafter Weise dadurch, daß die zweite Getriebestufe aus einem Antriebsritzel und einem damit kämmenden Zahnrad gebildet ist.

Zur Umwandlung der Drehbewegung der zweiten Getriebestufe in eine Längsbewegung für die Schubstange des Aktuators ist zweckmäßigerweise ab der zweiten Getriebestufe noch eine dritte Stufe nachgeschaltet, die aus einem mit dem Zahnrad der zweiten Getriebestufe auf einer Achse starr verbundenen kleineren Zahnrad und einer damit kämmenden Zahnstange gebildet ist, die ihrerseits Teil der den Ausgang des Aktuators bildende Schubstange ist.

Für eine möglichst einfache und zuverlässige Abschaltung des Starters am Ende eines Startvorganges durch Abschalten des Aktuators wird in vorteilhafter Weise vorgeschlagen, daß an der Schubstange eine Rückstellfeder in der Art angreift, daß die Schubstange bei geöffneter Kupplung in ihre durch einen Anschlag vorgegebene Ruhelage rückstellbar ist.

Die Anbindung des Aktuators mit dem Schalter im Stromkreis des Startermotors erfolgt in vorteilhafter Weise dadurch, daß das eine Ende der Schubstange eine Kontaktbrücke zur Überbrückung zweier Schaltkontakte im Stromkreis des Startermotors trägt, wobei die Rückstellfeder zwischen einem Schalterdeckel und dem Ende der Schubstange unter Vorspannung eingesetzt ist.

Im konstruktiv einfacher Weise ist ferner vorgesehen, daß der Schalterdeckel an der Rückseite eines Aktuatorgehäuses befestigt ist, welches eine Zwischenwand zur Lagerung zur Schubstange aufweist, die zugleich mit dem an der Schubstange angebrachten Anschlag zusammenwirkt.

Für die Verwendung des Aktuators bei Schub-Schraubtrieb- Startern wird zur Ankopplung der Schubstange an den Einrückmechanismus des Starters in vorteilhafter Weise vorgeschlagen, daß das andere Ende der Schubstange durch die Vorderseite des Aktuatorsgehäuses hindurchgeführt und dort gelagert ist sowie an das Ende eines an sich bekannten Umlenkhebels zum Ein- und Ausrücken des Starterritzels angelenkt ist.

Für eine einfach und zuverlässig arbeitende Kupplung wird vorgeschlagen, daß in einer topfförmigen Trommel am Ende einer das Antriebsritzel der zweiten Getriebestufe tragenden Welle zwei einander diametral gegenüberliegende Kupplungsbacken angeordnet sind, die einerseits mit dem Schneckenrad der ersten Getriebestufe und andererseits bei eingeschaltetem Servomotor entgegen der Kraft einer Rückholfeder mit der Innenwandung der Trommel in Wirkverbindung stehen.

Zur Ausgestaltung der Kupplung als Freilaufkupplung, ist des weiteren vorgesehen, daß die Kupplungsbacken an ihrem an der Trommel sich anlegenden Außenbereich mit einem Reibbelag versehen sind.

Die Anbindung der beiden Kupplungsbacken mit der ersten Getriebestufe kann dabei auf verschiedene Weise erfolgen. So ist zum Beispiel vorgesehen, daß die Kupplungsbacken in vorteilhafter Weise auf je einem an der Stirnseite des Schneckenrades vorstehenden Lagerzapfen gelagert sind und in Antriebsrichtung des Schneckenrades einen Fliehgewichtsfortsatz aufweisen, an dessen Endbereich das Ende der Rückstellfeder angreift. Die Kupplungsbacken werden hierbei mit dem Einschalten des Servomotors von dem sich drehenden Schneckenrad mitgenommen und die Fliehkräfte des Fliehgewichtsfortsatzes so weit nach außen geschwenkt, bis die Reibbeläge sich an der Innenwandung der Trommel anlegen und diese zum Antrieb der zweiten Getriebestufe mitnehmen.

Alternativ dazu wird vorgeschlagen, daß die Kupplungsbacken auf je einem Lagerzapfen gelagert sind, der an der Stirnseite einer am Boden der Trommel lose eingesetzten Ringscheibe vorsteht. Die kraftschlüssige Verbindung mit dem Schneckenrad erfolgt hier durch eine unterhalb der Lagerstelle der Kupplungsbacken am Lagerzapfen angeordneten Axial-Verzahnung der Kupplungsbacken, die mit einem Zahnkranz auf einem axialen Fortsatz des Schneckenrades kämmen. Ein kompaktes mehrstufiges Getriebe mit der Kupplung wird dadurch realisiert, daß das Schneckenrad auf der die Trommel und das Antriebsritzel der zweiten Getriebestufe tragenden Welle gelagert ist, die ihrerseits an ihren beiden Enden im Aktuatorgehäuse gelagert ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung mit dem Aktuator, Fig. 2 einen Längsschnitt des vergrößert dargestellten Aktuators mitsamt dem Schalter, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Aktuator aus Fig. 2 nach der Linie A-A', Fig. 4 eine Ansicht der Innenseite des Schalterdeckels im Schnitt nach Linie B-B' aus Fig. 2, Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Schneckenrad und einem ersten Ausführungsbeispiel der Kupplung in vergrößerter Darstellung, Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie A-A' aus Fig. 5, Fig. 7 zeigt analog zu Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplung und Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie A-A' aus Fig. 7.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung 10 mit einem Startermotor 11, einem Planetengetriebe 12 als Vorgelege und einem Einspurgetriebe 13, bestehend aus einem Steilgewinde 14 auf einem Abschnitt einer Abtriebswelle 15 des Planetgetriebes 12. Auf dem Steilgewinde 14 befindet sich ein das Muttergewinde aufweisender Mitnehmerschaft 16, der über ein Freilaufgetriebe 17 mit einem Ritzel 18 eine Baueinheit bildet. Zum Andrehen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine durch den Startermotor 11 wird das Ritzel 18 in einen angedeuteten Zahnkranz 19 der Brennkraftmaschine eingespurt. Der Startermotor 11 ist in einem Stromkreis 20 über ein Schaltelement 21 mit dem Pluspol der nicht dargestellten Akkumulatorbatterie eines Kraftfahrzeug- Bordnetzes einerseits sowie mit Masse anderseits verbunden. Zum Ein- und Ausrücken des Ritzels 18 am Zahnkranz 19 ist ein Ein- und Ausrückorgan 22 vorgesehen, daß einen Betätigungshebel 23, eine Einrückfeder 24 sowie einen Aktuator 25 als Antrieb umfaßt.

In Fig. 2 ist der Aktuator 25 in einem Längsschnitt durch das Aktuatorgehäuse 26 und einen an seiner hinteren Stirnseite 26a befestigtem Schalterdeckel 27 des Schaltelementes 21 dargestellt. Der Aktuator als Mittel zum Ein- und Ausrücken des Ritzels 18 sowie zum Schließen und Öffnen des Stromkreises 20 für den Startermotor 11 umfaßt in seinem Gehäuse 26 einen Servomotor 28 als Antrieb, eine axial verschiebbare Schubstange 29 als Abtrieb, ein mehrstufiges Getriebe 30 zwischen Servomotor 28 und Schubstange 29 sowie eine mechanische Kupplung 31, die bei eingeschaltetem Servomotor 28 selbsttätig schließt, was in Verbindung mit den Fig. 3 bis 8 näher erläutert wird. Des weiteren ist in dem, in Fig. 3 erkennbaren, längsgeteilten Aktuatorgehäuse 26 eine elektronische Strombegrenzungseinrichtung 32 untergebracht. Deren Anschluß erfolgt in nicht dargestellter Weise über eine Klemme im Schalterdeckel 27, die in üblicher Weise über den Startschalter des Kraftfahrzeugs aktiviert wird. Ein rechtes Ende 29a der Schubstange 29 trägt eine Kontaktbrücke 33 zur Überbrückung zweier Schaltkontakte 34, 35 im Schalterdeckel 27, die im Stromkreis 20 des Startermotors 11 liegen. Die Schubstange 29 trägt ferner einen Anschlag 36, der mit einer Zwischenwand 37 des Aktuatorgehäuses 26 zusammenwirkt und in der ein Lager 38 für die Schubstange 29 eingesetzt ist. Zwischen den beiden im Schalterdeckel 27 mit Abstand eingesetzten Schaltkontakten 34 und 35 stützt sich eine Rückstellfeder 39 für die Schubstange 29 einerseits am Schalterdeckel 27 und andererseits an der Stirnseite der Schubstange 29 unter Vorspannung ab. Die Kontaktbrücke 33 ist kappenförmig ausgebildet und zur Vermeidung von Kontaktprellungen an ihrem Rand geschlitzt. Durch den geschlitzten Rand wird über der gesamten Lebensdauer ein konstanter Querschnitt in der Kontaktfläche sichergestellt In Verbindung mit Fig. 4 ist ferner erkennbar, daß die Schaltkontakte 34 und 35 jeweils noch mit einem Vorstromkontakt 40 aus Widerstandsmaterial versehen sind, durch die der Starteranker in langsamer Drehbewegung und der Einschaltstromstoß des Startermotors 11 vermieden bzw. herabgesetzt wird. Die Kontaktbrücke 33 ist auf der Schubstange 29 axial verschiebbar, jedoch am Schubstangenende durch einen Sprengring fixiert. Zwischen den Anschlag 36 und der Kontaktbrücke 33 ist eine vorgespannte Kontaktdruckfeder 41 eingesetzt. Der Schalterdeckel 27 ist mittels Fixierzapfen 42 in einer vorgegebenen Position an der Rückseite des Aktuatorgehäuses 26 mit einem Spannband 43 befestigt.

In Verbindung mit Fig. 3 ist erkennbar, daß das Getriebe 30 des Aktuators 25 mehrstufig ausgebildet ist. Die erste Getriebestufe bildet ein Schneckengetriebe 44 mit einer Schneckenwelle 45 als Abtriebswelle des Servomotors 28 sowie ein davon angetriebenes Schneckenrad 46. Die zweite Getriebestufe 50 besteht aus einem Antriebsritzel 47 und einem damit kämmenden Zahnrad 48. Eine dritte Getriebestufe 49 ist der zweiten Getriebestufe 50 nachgeschaltet, in dem ein mit dem Zahnrad 48 der zweiten Getriebestufe 50 auf einer Achse starr verbundenes kleineres Zahnrad 51 mit einer Zahnstange 52 kämmt, welches Teil der den Ausgang des Aktuators 25 bildenden Schubstange 29 ist. Diese dritte Getriebestufe 49 setzt die Drehbewegung des Servomotors 28 in eine Axialbewegung der Schubstange 29 um.

Aus den Fig. 5 bis 8 geht in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 hervor, daß die Kupplung 31 des Aktuators 25 als Freilaufkupplung ausgebildet und zwischen der ersten und zweiten Stufe des Getriebes 30 angeordnet ist. In einer topfförmigen Trommel 54 am Ende einer das Antriebsritzel 47 der zweiten Getriebestufe 50 tragenden Welle 55 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Kupplungsbacken 56 bzw. 57 angeordnet, die einerseits mit dem Schneckenrad 46 des Schneckengetriebes 44 als erste Getriebestufe und andererseits bei geschlossener Kupplung 31 mit der Innenwandung der Trommel 54 in Wirkverbindung stehen. Dabei ist das Schneckenrad 46 auf der die Trommel 54 und das Antriebsritzel 47 der zweiten Getriebestufe 50 tragenden Welle 55 gelagert, die ihrerseits wiederum an ihren beiden Enden gemäß Fig. 3 im Aktuatorgehäuse 26 gelagert ist. Wie weiter unten erläutert wird, schließt die Kupplung 31 selbsttätig während der Einschaltzeit des Servomotors 21. Hierzu sind die Kupplungsbacken 56 und 57 an ihren sich an die Trommel 54 anliegenden Außenbereichen 56a und 57a mit einem Reibbelag 58 versehen.

In einer ersten Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 sind die Kupplungsbacken 56 auf je einem an der Stirnseite des Schneckenrades 46 vorstehenden Lagerzapfen 59 gelagert. Ferner weisen die Kupplungsbacken 56 und 57 einen in der durch einen Pfeil angedeuteten Antriebsrichtung des Schneckenrades 46 verlaufenden Fliehgewichtsfortsatz 60 auf an, dessen Endbereich das Ende einer um die Welle 55 geschlungene Rückholfeder 61 angreift.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Kupplung 31 gemäß Fig. 7 und 8 sind die Kupplungsbacken 57 auf je einem von zwei Lagerzapfen 64 gelagert, die an der Stirnseite einer am Boden der Trommel 54 lose eingesetzten Ringscheibe 65 vorstehen. Bei dieser Aufführungsform haben die Kupplungsbacken 56 und 57 unterhalb ihrer Lagerstelle am Lagerzapfen 64 eine Axial-Verzahnung 66, die mit einem Zahnkranz 67 auf einem axialen Fortsatz 68 des Schneckenrades 46a kämmen.

Die Wirkungsweise der Startvorrichtung nach den Fig. 1 bis 6 soll nunmehr näher erläutert werden. Zum Andrehen der Brennkraftmaschine wird zunächst von einem Motorsteuergerät oder vom Startschalter des Kraftfahrzeugs über eine Steuerleitung 62 der Servomotor 28 in einer fest vorgegebenen Drehrichtung gestartet. Über das Schneckengetriebe 44 beginnt sich nun das Schneckenrad 46 zu drehen und die Kupplungsbacken 56 werden in Folge der Fliehkraft, die an den Fliehgewichtsfortsätzen 60 wirksam wird, entgegen der Kraft der Rückstellfeder 61 um die Lagerzapfen 59 nach außen geschwenkt, bis die Reibbeläge 58 sich an die Innenwandung der Trommel 54 anlegen. Damit wird die Trommel 54 mitgenommen und über die Welle 55 wird nunmehr das Antriebsritzel 47 der zweiten Getriebestufe 50 gedreht. Da die zweite Getriebestufe mit der dritten Getriebestufe 49 fest verzahnt ist, wird somit die Schubstange 29 nach rechts gegen die Kraft Rückstellfeder 39 verschoben. Da das rechte Ende 29b der Schubstange 29 durch die vorderen Stirnseite 26b des Aktuatorgehäuses 26 hindurchgeführt und dort gelagert ist sowie an das Ende des. Betätigungshebels 23 (siehe Fig. 1) angelenkt ist, wird mit dem Verschieben der Schubstange 29 der Betätigungshebel 23 derart verschwenkt, daß sein unteres Ende über die Einrückfeder 24 das Freilaufgetriebe 17 mit dem Ritzel 18 nach links vorspurt. Das Ritzel 18 erhält dabei zur Erleichterung des Einspurvorganges über das Steilgewinde 14 eine leichte Drehung. Im Falle einer Zahn-auf-Lücke-Stellung zwischen Ritzel 18 und Zahnkranz 19 tritt das Ritzel 18 in den Zahnkranz 19 ein, bevor die Kontaktbrücke 33 die Schaltkontakte 34 und 35 überbrückt. Erst im letzten Drittel des axialen Weges der Schubstange 29 wird der Stromkreis 20 des Startermotors 11 durch die Kontaktbrücke 33 geschlossen und damit der Startermotor 11 eingeschaltet. Für ein sanftes Anlaufen des Startermotors 11, was insbesondere bei einer Zahl-auf-Zahn-Stellung des Ritzels 18 am Zahnkranz 19 von Bedeutung ist, wird der Startermotor 11 zunächst über die Vorstromkontakte 40 mit einem vorgegebenen Widerstand an Spannung gelegt.

Beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine wird nun der Startermotor 11 überholt, das heißt, das Ritzel 18 wird nunmehr vom Zahnkranz 19 der Brennkraftmaschine angetrieben und das Freilaufgetriebe 17 öffnet. Der Startvorgang kann nunmehr beendet werden. Dazu wird der Servomotor 25 über die Steuerleitung 62 abgeschaltet. Über die Rückholfedern 61 werden sodann die beiden Kupplungsbacken 56 wieder zurück geschwenkt und von der Trommel 54 gelöst. Die vorgespannte Rückholfeder 39 drückt nunmehr die Schubstange 29 in ihre Ruhelage gemäß Fig. 2 zurück, wobei der Betätigungshebel 23 ebenfalls in seine Ruhelage zurück schwingt. Das Ritzel 18 wird dabei - oftmals unterstützt von einer nicht dargestellten Rückholfeder - aus dem Zahnkranz 19 ausgerückt.

Bei der Ausführungsform der Kupplung 31 gemäß Fig. 7 und 8 ist die Wirkungsweise derart, daß mit dem Einschalten des Servomotors 28 das Schneckenrad 46a mit dem Zahnkranz 67 am Fortsatz 68 gedreht wird, während die Ringscheibe 65 mit den Kupplungsbacken 57 auf Grund der Massenträgheit weiterhin stehen bleibt. Dadurch werden durch die Axial-Verzahnung 66 die Kupplungsbacken 57 mittels des Zahnkranzes 67 nach außen geschwenkt, bis die Reibbeläge 58 der Kupplungsbacken 57 sich an die Innenwandung der Trommel 54 anlegen und diese mitnehmen. Die weitere Wirkungsweise des Startvorganges stimmt mit der zuvor beschriebenen Wirkungsweise des ersten Ausführungsform überein.

So lange der Servomotor 28 eingeschaltet bleibt, sorgt sein Drehmoment über die Selbstverstärkung dafür, das die Kupplung 31 geschlossen bleibt. Erst bei fehlendem Antriebsmoment des Servomotors 28 werden die Kupplungsbacken 57 durch die Kraft der an ihnen angreifenden Rückholfedern 69 in ihre gemäß Fig. 8 dargestellte Ausgangslage zurück geschwenkt, die Kupplung 31 wird geöffnet und die Schubstange 29 kann durch die vorgespannte Rückstellfeder 39 in ihre Ruhelage zurück gedrückt werden.

In Fig. 1 ist der Aktuator 25 mit seinem Gehäuse 26 an der Rückseite des sogenannten Antriebslagers 11a der Startvorrichtung 10 angeflanscht. Ebenso ist es jedoch möglich, das Unterteil des Aktuatorsgehäuses 26 in eine Aussparung des Polgehäuses des Startermotors 11 einzuspannen. Durch einen Ringwulst gemäß Fig. 3 aus elastischen Material ist eine Abdichtung eines umlaufenden Flügelspaltes möglich. Zur Einstellung eines Axialspieles an der Schneckenwelle 45 des Servomotors 28 kann ein Zahnrad 71 mit stirnseitiger Rampe in eine Tasche 72 des Aktuatorgehäuses 26 mit glatten Wänden eingesetzt werden. Durch eine angespritzte Verzahnung an der Oberseite der Tasche im oberen Gehäuseteil wird dabei ein Verdrehen des Zahnrades 71 nach dessen Einstellung bei abgenommenem oberen Gehäuseteil verhindert.

Der Aktuator 25 kann ebensogut für Startvorrichtungen mit einem Brems-Schraubtrieb verwendet werden. In diesem Fall ist das linke Ende der Schubstange 29 - statt an einem Betätigungshebel 23 - mit einer Betätigungsstange zu koppeln, die in bekannter Weise eine Bremsvorrichtung am Freilaufgetriebe betätigt, wodurch der langsam sich drehende Startermotor 11 das Ritzel 18 mit dem Freilaufgetriebe 17 auf dem Steilgewinde 14 der Abtriebswelle 15 in den Zahnkranz 19 vorzuschieben vermag.

Durch den seitlich geschlitzten Rand der Kontaktbrücke 33 wird ferner eine Mehrpunktauflage am Kontaktbolzen 34, 35 erreicht. Bedingt durch die Federbewegung der Vorstromkontakte 40 wird bei jeder Kontaktgabe die Kontaktbrücke 33 weiter gedreht, wodurch sich ein gleichmäßiger Abbrand der Kontaktfinger 33a an der Kontaktbrücke ergibt.

Falls vom Aktuator 25 bei Startvorrichtungen mit Schub- Schraubtrieb ein größerer Arbeitschub erforderlich ist, muß aus Platzgründen die Schubstange 29 von ihrem schalterseitigen Endabschnitt abgekoppelt werden, wie dies bislang schon bei größeren Einrückrelais für Startvorrichtungen bekannt ist. Der dann als Schalterachse dienende Endabschnitt 29a ist sodann eigengelagert auszuführen.

Der Abtrieb des Aktuators 25 kann sich, nur behindert durch die Reibung der nachgeschalteten Getriebestufen, durch die Rückstellfeder 39 in seine Ruhelage bewegen und die Hauptstromkontakte schnell öffnen. An den Schaltkontakten 34, 35 ergeben sich durch das rasche Erlöschen der Lichtbögen geringe Verluste und damit eine geringe Beschädiungsgefahr bzw. ein geringer Verschleiß der Schaltkontaktflächen.

Damit das Drehmoment auf der Kupplungseingangsseite beim Abschalten des Servomotors 28 zu null wird, ist die Untersetzung im Schneckengetriebe 44 deutlich unterhalb der Selbsthemmung zu wählen. Bei entsprechend größeren Platzverhältnissen könnte das Schneckengetriebe 44 auch durch ein mehrstufiges Stirnradgetriebe ersetzt werden. Die Gesamtuntersetzung des Getriebes 30 ist zwischen fünfzig und siebzig zu wählen. Da der Servomotor während des gesamten Startvorganges eingeschalten bleibt, die Schubstange 29 jedoch nur während des Einspurvorganges und des Einschaltens des Startermotors 11 bewegt wird, ist die Kupplung an den Reibbelägen 58 derart ausgelegt, daß beim Blockieren der zweiten und dritten Getriebestufe die Kupplung 31 geschlossen bleibt, so daß auch der Servomotor 28 blockiert wird. Falls dieser nicht kurzschlußfest angelegt ist, wird die Strombegrenzungseinrichtung 32 so ausgelegt, daß eine Überhitzung des Servomotors 28 bei blockierten Antrieb verhindert wird.

Claims (16)

1. Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen mit einem in einem Stromkreis (20) angeordneten Startermotor (11), mit einem in einen Zahnkranz (19) der Brennkraftmaschine einrückbaren Ritzel (18) sowie mit Mitteln zum Ein- und Ausrücken des Ritzels und/oder Schließen und Öffnen des Stromkreises durch einen axialbetätigbaren und durch Federkraft rückstellbaren Schalter (21), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Aktuator (25) mit einem Servomotor (28), mit einer axialverschiebbaren Schubstange (29), mit einem Getriebe (30) zwischen Servomotor (28) und Schubstange (29), sowie mit einer bei einschaltendem Servomotor (28) selbsttätig schließenden Kupplung (31) umfaßt.

2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Freilaufkupplung (31) ausgebildet ist.

3. Startvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (31) zwischen einer ersten und zweiten Stufe (44, 50) des Getriebes (30) angeordnet ist.

4. Startvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Getriebestufe ein Schneckengetriebe (44) mit einer Schneckenwelle (45) als Antriebswelle des Servomotors (28) und einem davon angetriebenen Schneckenrad (46) ist.

5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Getriebestufe (50) aus einem Antriebsritzel (47) und einem damit kämmenden Zahnrad (48) gebildet ist.

6. Startvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, der zweiten nachgeschaltete Getriebestufe (49) aus einem mit dem Zahnrad (48) der zweiten Getriebestufe (50) auf einer Achse starr verbundenen kleineren Zahnrad (51) und einer damit kämmenden Zahnstange (52) gebildet ist, welche Teil der den Ausgang des Aktuators (25) bildenden Schubstange (29) ist.

7. Startvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schubstange (29) eine Rückstellfeder (39) derart angreift, daß die Schubstange (29) bei geöffneter Kupplung (31) in ihre durch einen Anschlag (36) vorgegebene Ruhelage zurückstellbar ist.

8. Startvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende (29a) der Schubstange (29) eine Kontaktbrücke (33) zur Überbrückung zweier Schaltkontakte (34, 35) im Stromkreis (20) des Startermotors (11) trägt, wobei die Rückstellfeder (39) zwischen einem Schalterdeckel (27) und dem Ende (29a) der Schubstange (29) unter Vorspannung eingesetzt ist.

9. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterdeckel (27) an der Rückseite (26a) eines Aktuatorsgehäuses (26) befestigt, ist, welches eine Zwischenwand zur Lagerung der Schubstange (29) aufweist, die zugleich mit dem an der Schubstange (29) angebrachten Anschlag (36) zusammenwirkt.

10. Startvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (29b) der Schubstange (29) durch die vordere Stirnseite (26b) des Aktuatorgehäuses (26) hindurchgeführt und dort gelagert ist sowie an das Ende eines an sich bekannten Betätigungshebels (23) zum Ein- und Ausrücken des Starterritzels (18) angelenkt ist.

11. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche (2 bis 10), dadurch gekennzeichnet, daß in einer topfförmigen Trommel (54) am Ende einer das Antriebsritzel (47) der zweiten Getriebestufe (50) tragenden Welle (55) zwei einander diametral gegenüber liegende Kupplungsbacken (56; 57) angeordnet sind, die einerseits mit dem Schneckenrad (46) der ersten Getriebestufe (44) und andererseits bei eingeschaltetem Servomotor (28) entgegen der Kraft einer Rückholfeder (61; 69) mit der Innenwandung der Trommel (54) in Wirkverbindung stehen.

12. Startvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (46) auf der die Trommel (54) und das Antriebsritzel (42) der zweiten Getriebestufe (50) tragenden Welle (55) gelagert ist, die ihrerseits an ihren beiden Enden im Aktuatorgehäuse (26) gelagert ist.

13. Startvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsbacken (56; 57) an ihren an der Trommel (54) sich anlegenden Außenbereich mit einem Reibbelag (58) versehen sind.

14. Startvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsbacken (56) auf je einem von der Stirnseite des Schneckenrades (46) vorstehenden Lagerzapfen (59) gelagert sind und in Antriebsrichtung des Schneckenrades (46) einen Fliehgewichtfortsatz (60) aufweisen, an dessen Endbereich das Ende der Rückholfeder (61) angreift.

15. Startvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsbacken (57) auf je einem Lagerzapfen (64) gelagert sind, der an der Stirnseite einer am Boden der Trommel (54) lose eingesetzten Ringscheibe (65) vorsteht.

16. Startvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsbacken (57) unterhalb ihrer Lagerstelle am Lagerzapfen (64) eine Axialverzahnung (66) aufweisen, die mit einem Zahnkranz (67) auf einem axialen Fortsatz (68) des Schneckenrades (46a) kämmen.