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Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem auf der Antriebswelle verdreh-
und verschieM-bar gelagerten Ritzel, das über einen Freilauf mit einer Schraubhülse
verbunden ist, die auf einem Steilgewindeabsehnitt der Antriebswelle sitzt und beim
Andrehvorgang unter dem Einfluss einer Bremsvorrichtung steht, welche konzentrisch
zur- Antriebswelle angeordnet und am Gehäuse der Andrehvorrichtung unverschiebbar
gehalten ist sowie mit der Schraubhülse in Zahneingriff steht und sie gegenüber
der sich drehenden Welle zurückhält
und dadurch die Einspurbewegung
des Ritzels zumindest unterstützt.
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Es wurde bereits eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen,
bei der die Schraubhülse beim Andrehvorgang unter dem Einfluss einer Bremskraft
steht, welche von der linzugskraft eines konzentrisch zur Welle angeordneten Elektromagneten
hergeReitet ist. Dazu ist die Spule des Elektromagneten unter schiebbar am Gehäuse
gehalten während der anker verschiebbar, jedoch nicht drehbar mit der Schraubhülse
gekuppelt ist und durch die Einzugskraft des Magneten in axialer Richtung gegen
eine feststehende Bremsfläche gezogen wird. Die Antriebswelle des Rotors, auf deren
Steilgewindeabschnitt die Schraubhülse anÖeordnet ist, tragt auch noch den Flankollektor,
gegen den Schlelfbürsten durch Federn Gedrückt werden. Die Federn üben dabei auf
den Anker des Notors, die Antriebswelle, die Schraubhülse, den Freilauf und das
Ritzel einen Axialhub aus. Ein Teil der vom Getriebe auf die Antriebswelle ausgeübten
Reaktionskraft wird dabei zwar von den Schleifbürsten oder deren Federn kompensiert,
vor allem wenn der Kollektor als Plankollektor ausgebildet ist, dennoch tritt an
Kollektorlager Reibung auf, die zu einen unerwünschten Leistungsabfall führt. Dazu
nimmt eine solche Andrehvorrichtung mit elektromagnetisch erzeugter Reibung, die
mechanisch auf das Getriebe aufgebracht wird, eine zu geringe Leerlaufdrehzahl an.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Andrehvorrichtung
für Brennkraetmaschinen zu schafen, die mit einer Bremsvorrichtung versehen ist,
mit deren Hilfe Reibung sowohl mechanisch erzeugt als auch mechanisch auf das Getriebe
aufgebracht wird, ohne dass ein Axialschub der Antriebswelle auftritt, welcher unerwünschte
Reibung beispielsweise an Kollektorlager erzeugt. Die Andrehvorrichtung soll ausserdem
unabhängig von der verwendeten Kollektorbauart anwendbar sein.
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Erfindungsgemäss wird die Auf gabe dadurch gelöst, dass die Bremsvorrichtung
als au sich bekannte Rutschkupplung ausgebildet ist, depen innere Kupplungsscheiben
zugehörie Innenzahnringe aufweisen, welche in eine Aussenverzahnung der Schraubhülse
eingreifen, und däss eine Pückstellfeder zwischen dem dem Ritzel abgewandten Ende
der Schraubhülse und einem. am Gehäuse befestigten Anschlagteil au geordnet ist
und die Schraubhülse in ihrer axialen Ruhelage einschliesslich der Rutschkupplung
am Anschlagteil zu halten sucht.
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Dazu lässt sich die Rutschkupplung in vorteilhafter Weise verhältnismässig
einfach und kostensparend herstellen, wenn die inneren FLupplungsscheiben an ihren
einander zugekehrten Seiten nahe dem Grund der Innenzahnringe Vorsprünge aufweisen,
auf denen Tellerfedern gelagert sind, welche die inneren Rupplungsscheiben au äussere
Kupplungsscheiben drücken.
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Vorteilhafterweise kann die Nasse der als Rutschkupplung auspebildeten
Bremsvorrichtung verhältnisrässig klein gehalten werden, wenn die Aussenverzahnung
der Schraubhülse als Aussen-Schrägverzahnung ausbebildet ist, die mit derselben
Steigungsrichtung wie das Steilgewinde der Antriebswelle versehen ist, Um bein Anschlagen
des Ritzels am Anschlagring den auf das Getriebe wirkenden Anfahrstoss zu mindern,
sind Freilauf und Schraubhülse nicht starr miteinander verbunden, sondern vorteilhafterweise
so ausgebildet, dass die Schraubhülse an ihrem dem Ritzel zugekehrtem Ende mit einem
Flansch versehen ist, der einen Aussenzahnkranz trägt und mit einen am äusseren
Laufring des Freilaufs angeordneten Innenzahnring im Zahneingriff steht und dass
die Schraubhülse und der Freilauf in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar
sind. Besonders zweckmässig ist es dabei, am äusseren Laufring des Freilaufs gegenüber
dem Flansch
der Schraubhülse einen Dämpfungsring aus elastischem
Naterial anzuordnen Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den übrigen Unteansprüchen und der Beschreibung.
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Ein husfohrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben.
Sie zeigt eine Andrehvorrichtung im Längsschnitt.
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Die Vorrichtung hat einen Motor 1, an dem ein Getriebe 2 angeflanscht
ist. Der Rotor 1 hat eine Antriebswelle 3, die einen Anker 4 trägt und daneben einen
Stellgewindeabschnitt 5 hat, auf dem eine Schraubhülse 6 verschraubbar gelagert
ist.
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Die Antriebswelle 3 ist in einem nicht dargestellten Lagerschild und
einem maul artigen Ansatz 8 des Getriebegehäuses 9 gelagert und tritt mit Spiel
durch eine topfförmige Zwischenwand 10 hindurch, die zwischen dem Getriebegehäuse
9 und dem Polgehäuse 11 des Motors 1 eingespannt ist. Die Gehäuse 9 und 11 sind
über Zuganker 12 fest miteinander verbunden.
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Die Schraubhülse 6 hat an ihrem dem Anker 4 abgewandten Ende einen
Flansch 13, der mit einem Aussenzahnring 14 versehen ist.
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Die Zähne des hussenzahnrings 14 stehen im Eingriff mit Zähnen eines
Innenzahnrings 15, der an einer Stirnseite 16 eines äusseren Laufrings 17 eines
Freilaufs 18 angeordnet ist. Der Freilauf 18 und die Schraubhülse 6 bilden das Getriebe
und sind in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar. Ein innerer Laufring 19
des Freilaufs 18 ist als Flansch eines Ritzels 20 ausgebildet, das dreh- und verschiebbar
auf der Antriebswelle 3 sitzt. Die Antriebswelle 3 trägt einen Anschlagring 21,
der die Einspurbewegung des Ritzels 20 begrenzt, wenn es voll
in
einen durch eine Öffnung 22 des maul artigen Gehäuseansatzes 8 ragenden Zahnkranz
23 der Brennkraftmaschine eingespurt ist.
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Die Schraubhülse 6 ist an ihrer Mantelfläche mit einer Schrägverzahnung
24 versehen, welche dieselbe Steigungsrichtung wie das Steilgewinde 5 der Antriebswelle
3 hat. In die Schrägverzahnung 24 greifen Zähne 25 zweier als Innenzahnringe ausgebildeter
innerer Eupplungsscheiben 26 und 27 einer auf der Schraubhülse drehbaren Rutschkupplung
28. Die inneren Rupplz1ngsscheiben 26 und 27 weisen an ihren. einander zugekehrten
Stirnseiten nahe dem Zahngrund Vorsprünge 29 und 30 auf, auf welchen Tellerfedern
31 :uiid 32 gelagert sind, die die inneren Kupplungsscheiben 26 und 27 gegen zugehörige
äussere Kupplungsscheiben 33 und 34 drücken. Zwischen die äusseren Kupplungsscheiben
33 und 34 sind die inneren Kupplungsscheiben 26 und 27 sowie die Tellerfedern 31
und 32 umgebende Zwischenringe 36 angeordnet, deren Dicke das erforderliche axiale
Kupplungsspiel zwischen den Kupplungsscheiben 26, 27, 33, 34 bestimmt. Die äusseren
Kupplungsscheiben 33 und 34 sowie die Zwischenringe 36 c- nd durch Niete 35 fest
miteinander verbunden. Die Rutschkupplung 28 ist zwischen der Zwischenwand 10 und
einem ringförmigen Vorsprung 37 des Getriebegehäuses 9 mit geringem Axialspiel gehalten.
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An der dem Anker zugekehrten Seite der Zwischenwand 10 liegt eine
Rückstellfeder 38 an, die sich mit ihrem anderen Ende an einem auf der Schraubhülse
6 befestigten Haltering 39 abstützt und die Schraubhülse 6 zum Anker 4 hin zu bewegen
sucht. Der Freilauf 18 hat ein den äusseren Laufring 17 und den Zahntrieb 14, 15
übergreifendes Gehäuse 40. Zwischen der Stirnseite des Innenzahnrings 15 und dem
Gehäuse 40 ist noch ein Begrenzungsring 41 eingelegt, an dem auch der Aussenzahnring
14 des Elansches 13 der Schraubhülse 6 anliegt, wenn die Schraubhülse 6 zum Freilauf
18 ihre in axialer Richtung am weitesten entfernte
Stellung einnimmt.
In dieser Stellung gegenüber dem Freilauf 18 suchen sowohl die Rückstellfeder 38
als auch eine Einspur ender 42 die Schraubhülse 6 zu halten. Die iinspurfeder 42
ist zwischen der Stirnseite 16 des äusseren Freilaufrings 17 und einer ausnehmung
am Flansch 13 der Schraubhülse 6 untergebracht. Ausserdem ist au der Stirnseite
16 des äusseren Freilaufrings 17 noch ein Dämpfungsring 43 aus elastischem Naterial
angeordnet. Der Dämpfungsring 43 dampft und begrenzt die Axialbewe-ung von Freilauf
18 und Schraubhülse 6 auf einen der zu.
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Beim Andrehen der Brennkraftmaschine erhält nach dem Schliessen des
nicht dargestellten Hauptschalters der Rotor 1 Strom, so dass sich die Antriebswelle
3 zu drehen beginnt. Dem Beschleunigen des Motors 1 und somit der Antriebswelle
3 wirkt die Massetragheit der Rutschkupplung 28 und des Getriebes 6, 18 entgegen.
Die inneren Kupplungsscheiben 26 und 27 der Rutschkupplung 28, welche in die Aussen-Schrägverzahnung
24 der Schraubhülse 6 eingreifen, verhindern durch Reiben an den äusseren Xupplungsscheiben
33 und 34, dass sich die Schraubhülse G mit der Antriebswelle 3 mit derselben Geschwindigkeit
dreht.
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Dadurch erfährt die Schraubhülse 6 mit dem Freilauf 18 und dem Ritzel
20 eine Axialbewegung, die das Ritzel 20 gegen den Zahnkranz 23 der Brennkraftmaschine
vorspurt. Durch Anordnung einer Schrägverzahnung 24 auf der Schraubhülse 6, die
dieselbe Steigungsrichtung hat wie das Steilgewinde 5 der Antriebswelle 3, wird
ein rasches Vorspuren ermöglicht und kaim darüberhinaus die Trägheitsmasse der Rutschkupplung
28 verhältnismässig klein gehalten werden.
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Tritt beim Vorspuren des Ritzels 20 eine Zahn-auf-Zahn-Stellung ein,
dann kann sich der Freilaufteil 18 des Getriebes nicht mehr zum Zahnkranz 23 hin
bewegen. Die Schraubhülse 6 jedoch
schiebt sich weiter mit einer
Schraubbewegung in den Innenzahnring 15 des äusseren Freilaufrings 17 hinein entgegen
der Rraft der iEinspurfeder 42 und des Dämpfungsrings 43, den die Schraubhülse 6
soweit zusammendrückt, bis das Ritzel 20 über den Freilauf 18 mitgedreht wird, in
Zahn-auf-Lücke-Stellung zum Zahnkranz 23 gelangt und einspuren kann. Durch die Trägheit
-der Rutschkupplung 28 werden die Schraubbewegung der Schraubhülse 6 auf den Freilauf
18 zu und anschliessend die Ritzelverdrehung gegenüber dem Zahnkranz 23 verlangsamt.
Liegen die Ritzelzähne an den Arbeitsflanken des Zahnkranzes 23 an, so führt das
Getriebe 6, 18 bis zum Anliegen des Ritzels 20 am Anschlag 21 auf der Antriebswelle
3 eine geradlinige Schraubbewegung aus. Wenn das Ritzel 20 am Anschlag 21 anliegt,
wird der Dämpfungsring 4Z erneuttund noch stärker zusammengedrückt, so dass der
Anfahrstoss gedämpft wird und das Getriebe 6, 18 nunmehr das Drehmoment des Motors
1 über den Zahntrieb 14, 15 als Kraftübertragungsglied auf das Ritzel 20, das jetzt
mit der Antriebswelle 3 im Kraftschluss den Zahnkranz 23 durchdreht, bis die Brennkraftmasciiine
anspringt. Die Rutschkupplung 28 nimmt während des Durchdrehens ebenfalls die Drehzahl
des Motors 1, d.h. der Antriebswelle 3 an, so dass keine Reibungskräfte mehr auftreten,
die die Leistung des Motors 1 beeinträchtigen. Der Reibungseinfluss der Rückstellfeder
28 ist dabei vernachlässigbar gering.
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Wirft dann die Andrehvorrichtung die Brennkraftmaschine an, so dreht
sich der Zahnkranz 23 und mit ihm das Ritzel 20 schneller als der Motor 1, wobei
das tberholmornent über das Steilgewinde 5 der Antriebswelle 3 eine Kraftkomponente
auf das Getriebe 6, 18 in Ausspurrichtung bewirkt. Bei der Zunahme der Drehzahl
des Getriebes 6, 18 spricht infolge ihrer Trägheit die Rutschkupplung 28 wieder
an, indem die in die
Aussen-Schrägverzahnung 24 eingreifenden inneren
Kupplungsscheiben 26 und 27 die Drehbewegung des Getriebes 6, 18 bremsen. Dadurch
eilt die Antriebswelle 3 der Rutschkupplung 28 erneut voraus und hält das Getriebe
6, 18 über das Ritzel 2C im Eingriff mit dem Zahnkranz 23. Das Ritzel 20 wird somit
entgegen dem Reibmoment am Anschlag 21 gehalten.
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Ist die Brennkraftmaschine noch nicht voll gezündet, so dass der Rotor
1 den Zahnkranz 23 nochmals durchdrehen muss, dann überträgt das Getriebe 6, 18
wieder - wie oben bescnrieben - das Drehmoment des Motors 1 über den Zahntrieb 14,
15 gedämpft durch den Dämpfungsring 43 auf das Ritzel 20 und den Zahnkranz 23. Das
Reibmoment der Rutschkupplung 28 verzögert dazu die Drehzahl der Rutschkupplung
28 auf die Drehzahl der Antriebswelle 3, so dass keine das Drehmoment des Rotors
1 beeinträchtigenden Reibkräfte mehr auftreten.
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Ist die Brennkraftmaschine angelassen, wird der Motor 1 der Andrehvorrichtung
weiterhin überholt, bis der Anker 4 des Motors 1 seine Leerlaufdrehzahl erreicht.
Dabei wird über das Reibmoment der Rutschkupplung 28 deren Drehzahl ebenfa5'se se
erhöht. Das Getriebe 6, 18 bleibt über das Ritzel 20 noch in Eingriff mit dem Zahnkranz
23, obwohl über den Freilauf 8 der Kraft schluss zwischen dem Ritzel 20 und der
Antriebswelle 3 gelöst ist, bis auch die Rutschkupplung 28 die Drehzahl der Antriebswelle
3 angenommen hat. Der Andrehvorgang ist somit beendet, denn nun wird das Getriebe
6, 18 auf dem Steilgewindeabschnitt 5 der Antriebswelle 3 mit Unterstützung der
Kraft der Rückstellfeder 38 ausgespurt, auch wenn der Motor 1 noch unter Strom steht.
Die Rückstellfeder 38 bewirkt ausserdem
die Auslaufbremsung, indem
sie über das Getriebe 6, 18 die Rutschkupplung 28 gegen den Boden der topfförmigen
Zwischenwand 10 in die Ruhelage des Getriebes 6, 18 und der Rutschkupplung 28 drückt.
Solange der Motor 1- noch läuft, hält der Anker 4 die sich drehenden Teile 3, 6,
18, 28 auf seiner Drehzahl. Sie behalten jedoch ihre axiale Lage bei. Wird mit dem
nicht dargestellten Hauptschalter der Motor 1 abgeschaltet, bevor das Getriebe ausgespurt
ist, dann drückt ebenfalls die Rückstellfeder 38 das Getriebe 6, 18 und die Rutschkupplung
28 in ihre Ruhelage, in welcher die äussere Kupplungsscheibe 34 an den Boden der
topfförmigen Zwischenwand 10 gedrückt ist, wodurch gleichzeitig durch die Auflaufbremsung
das Getriebe 6, 18 und die Rutschkupplung 28 zum Stillstand kommen.