DE2447713C2

DE2447713C2 - Startermotor

Info

Publication number: DE2447713C2
Application number: DE2447713A
Authority: DE
Inventors: Christopher Peter Great Barr Birmingham Squires
Original assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1973-10-09
Filing date: 1974-10-07
Publication date: 1981-09-17
Also published as: AU7388974A; US3955427A; JPS5319762B2; FR2246750A1; IT1019492B; IN140620B; ES430771A1; AR209074A1; DE2447713A1; ZA746150B; GB1477135A; JPS5065806A; FR2246750B1

Description

te! in seine Ruheposition zurückführen zu können, und daß das zweite federnde Element zum ersten Element derart angeordnet ist, daß es das erste Element nur während der Bewegung der Ritzeleinrichtung von der Ruhestellung in die Betriebsposition abstützt

Diese zweiarmige Hebeleinrichtung weist zwei verschieden lange Federelemente auf, wodurch in einer Drehrichtung ein großes Drehmoment ausgeübt werden kann, d. h. in dieser Drehrichtung besteht eine hohe Federstärke, da beide Federelemente zusammenarbeiten, und in der anderen Richtung hat die Hebeleinrichtung nur einen geringen Federdruck dem Anker entgegenzusetzen, da in dieser Richtung nur noch das erste Federelement wirkt, so daß das erste Federelement leicht durch den Anker nach rechts ausgebogen werden kann. Mit einfachen konstruktiven Mitteln wird eine Bewegung des Ankers zugelassen, wobei die Hebeleinrichtung in der anderen Drehrichtung weiterhin einen ausreichend hohen Druck auf das Ritzel ausüben kann. Diese Lösung ist konstruktiv einfach und störunanfällig.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch aufgeführt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein Schnitt durch einen Teil eines Anlaßmotors für eine Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Bauteils der Ritzeleinrichtung, die in F i g. 1 gezeigt ist, und

Fig.3 und 4 Darstellungen jeweiliger Stößel von Teilen der in Fig. 1 gezeigten Hebeleinrichtung.

Gemäß den Zeichnungen weist der Anlaßmotor ein zylindrisches Stahlgehäuse 11 auf, das an einem Ende durcii eine gegossene Endhaube 12 verschlossen ist. Im zylindrischen Gehäuse befindet sich ein Elektromotor, dessen Läufer durch eine Welle 14 abgestützt is¹., die zur Drehung an einem Ende in der Endhaube 12 und am anderen Ende in einer zweiten Endhaube gelagert ist, welche am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 11 angebracht ist. Der Ständer des Elektromotors ist an der Innenseite des Gehäuses 11 angebracht, wobei das Gehäuse 11 selbst einen Teil des magnetischen Jochs des Ständers oder dieses Joch überhaupt bildet. Eine Ritzeleinrichtung 15 wird von der Welle 14 zwischen dem Läufer 13 und dem angrenzenden Wellenlager getragen. Wie bei herkömmlichen An/aßmotoren kann die Einrichtung 15 sowohl eine begrenzte Drehbewegung als auch eine begrenzte Axialbewegung der Welle 14 gegenüber ausführen, und sie ist mit der Welle 14 durch schraubenförmige Werbzähne an der Welle 14 und an der Innenseite einer Hülse 16 der Einrichtung 15 gekuppelt. L/ie Ritzeleinrichtung kann damit axial der Welle 14 gegenüber zwischen einer Ruhestellung (die in F i g. I gezeigt ist), in der sich die Hülse 16 gegen einen Ring 17 an der Welle legt, und einer Betriebsstellung wandern, in der das freie Ende des Ritzels 18 der Einrichtung 15 sich gegen einen Anschlag 19 legt, der von der Welle getragen wird. Im Betrieb befindet es sich im kämmenden Eingriff mit dem Zahnkranz einer zugehörigen Brennkraftmaschine. Auf Grund der schraubenförmigen Kerbzahnverbindung geht die axiale Bewegung der Ritzeleinrichtung 15 zwischen ihrer Ruhestellung und ihrer Betriebsstellung mit einer Drehung der Rit/.eleinrichtnng der Welle gegenüber einher. An den Enden seiner Bewegung, besonders in der Betriebsstellung, wird die Ritzeleinrichtung jedoch durch die Welle 14 in Drehung versetzt, wenn die Welle 14 vom Elektromotor angetrieben wird.

Um die Ritzeleinrichuing 15 zwischen ihren Endlagen zu bewegen, ist ein Hubmagnet 21 vorgesehen, zu dem eine Elektromagnetwicklung und ein Anker 22 gehören. Die Wicklung 22 ist durch den Hubmagneten 21 am Gehäuse 11 angebracht und liegt damit in einem Abstand von der Welle 14, und der Hubmagnet 21 ist so angeordnet, daß der Anker 22 parallel zur Welle 14 bewegbar ist. Eine Rückstellfeder 23 drückt den Anker in eine Ruhestellung, aus der der Anker in das Gehäuse des Hubmagneten gegen die Wirkung der Feder 23 durch Erregen der Elektromagnetwicklung eingezogen werden kann.

Der Anker 22 ist mit der Ritzeleinrichtung 15 durch eine Hebeleinrichtung 24 gekuppelt, die zwischen ihren Enden zur gelenkigen Bewegung dem Gehäuse gegenüber gelagert ist. Die Hebeleinrichtung ist zur gelenkigen Bewegung um eine Achse gelagert, die im rechten Winkel zwischen den Achsen des Ankers 22 und der Welle 14 liegt, und damit entspricht die außenliegende Ruhestellung des Ankers 22 einer .-^rückgezogenen Ruhestellung der Riizeieinrichtung i5.

Die Hebeleinrichtung 24 ist durch ein erstes und ein zweites Federstahlelement 25, 26 gebildet. Das Element 25 erstreckt sich an einem Ende durch ein Loch in einer Verlängerung 22a des Ankers 22 und ist in einer mvh /ι. beschreibenden Weise an seinem gegenüberliegemicn Ende mit der Ritzeleinrichtung 15 gekuppelt. O.is Element 26 ist kürzer als das Element 25. und es licgi im flächigen Kontakt mit der Fläche des Eiements 25. die zum Motor und zum Hubmagneten hin /cijit. P;is Element 26 ist in der gleichen Weise wie das Klenicni 2.5 mit der Ritzeleinrichtung 15 gekuppelt, ist jedoch nicht ausreichend lang genug, um die Verlängeruiij: 22a ;\> erreichen. Die Hebeeinrichtung 24 ist am Gehäuse iks Anlaßmotors durch zwei parallele zylindrische Bolzen 27, 28 gelenkig gelagert, die an der I-'ndhaiihc 12 angebracht sind und die sich im rechten Winkel /ii ilen Achsen der Welle 14 und des Hubmagneten 21 erstrecken und die in einer Ebene parallel /ti den Achsen und zwischen diesen liegen. Die beulen Eler.ente der Hebeleinrichtung 24 gehen zwischen den Bolzen 27, 28 durch, und damit bilden die Bolzen 27, 28 jeweils ein Drehlager, um das sich die Hcbek'nrichiung verschwenken kann.

Die Verbindung der Elemente 25, 26 mit der Ritzeleinrichtung 15 ist wie folgt. An ihrem Ende, das vom Hubmagneten 21 entfernt liegt, sind die Elemente 25, 26 jeweils gegabelt, um zwei teilkreisfömiige Schenkel zu bilden, die in Fig. 3 und 4 durch die Buchstaben a und b bezeichnet sind. Der Abstand der Schenkel 25a, 256 und 26a, 266 ist derart, daß die Schenkel zu beiden Seiten der Hülse 16 der Ritzeleinnchtung 15 vorbeigehen können, und an dem freien Ende weist jeder der vier Schenkel eine nach innen gebogene Lasche ζ·Λ. Wenn die Hebeeinrichtung aiso in bezug auf die Ritzeleinrichtung richtig sitzt, liegen die Schenkel 25a, 26* auf einer Seite der Hülse 16, die Schenkel 256, 26r> liegen auf der gegenüberliegenden Seite der Hülse Ij, und die Laschen der Schenkel erstrecken sich nach innen zu der Hülse hin. Zwei Kupplungsringe 29, 31 umschließen die Hülse 16 und sind an einem Ende durch einen Widerlage.ring 32 und am anderen Ende durch einen Sprengring 33 in der vorgesehenen Lage gehalten. Die Kupplungsringe 29, 31 sind aus Kunstharz geformt und weisen jeweils zwei diametral gegenüberliegende, sich radial nach außen erstreckende Zapfen auf, die in der Zeichnung durch den

Buchstaben a bezeichnet sind. Die Zapfen der Ringe 29, 31 haben also eine solche Torrn, daß sie Scheitelkanten aufeinander zu richten, und sie sind so dimensioniert, daß der Spalt zwischen den Schcitelkanten der Zapfen 29a, 31 a zu beiden Seiten der llüise 16 ausreichend groß ist. um die Laschen der Schenkel 25a. 26,7 bzw. 256, 266 aufzunehmen. Darüber hinaus weist jeder der Ringe 29, 31 einen einstückig angeformten Anschlag auf, der mit dem angehängten Buchstaben ο bezeichnet ist und der einem betreffenden Zapfen zugeordnet ist, derart, daß die beiden Anschläge zu beiden Seiten der Ritzeleinrichtung ein oberes und ein unteres Widerlager bilden, zwischen die sich die Laschen der Schenkel 25, 26 erstrecken. Auf jeder Seite der Ritzeleinrichtmng 15 bilden die Ringe 29, 3! zusammen also eine Ausnehmung, in die die Laschen der betreffenden Schenkel der F.lemente 25, 26 hineinführen. Die .Scheitelkanten der Zapfen 29,-i. 31 verhindern eine Bewegung der HebrlrinrirhliintT 74 in eine axiale Rk^-HiUf!" der Ritzeleinrichtung gegenüber, und die Anschläge 296. Mb verhindern eine seitliche Bewegung der Einrichtung 24 der Einrichtung 15 gegenüber. F.s versteht sich jedoch, daß wegen des Ringreifens der Hebeleinrichtung /wischen zwei gegenüberliegenden Schcitclkanlen die Hebeeinrichtung um diese Kanten herum der Rit/eleinrichtung gegenüber verschwenkbar ist.

Die Arbeitsweise des Anlaßmotors geht wie folgt vonstatten.

Wenn der Anlaßmotor nicht in Betrieb ist. befinden sich dessen Bauteile in den in F i g. 1 gezeigten Stellungen. Der Anker 22 des Hubmagneten 21 befindet sich in seiner Ruhestellung, ebenso die Ritzcleinrich· tung. Wenn der AnlaQmotor betrieben werden soll, wird /unüchst die F.lektrnnv-.gnetwicklung des Hubmagneten 21 erregt, um damit den Anker 22 gegen die Wirkung der Feder 23 zurückzufahren. Die Hebeeinrichtung 24 schwenkt um den Bolzen 28 herum, um damit die Rii/eloinriehning 15 längs der Welle 14 zu ihrer Betnebssiellung hin /u schieben. Auf Grund der schraubenförmigen Kerbzahnverbindung zwischen der Rit/L-Icmrichtung und der Welle 14 dreht sich die Rit/eleinnchtung der Welle 14 gegenüber, während sie sich iixuii ;ius ihrer minesteming zu ihrer Hetnebsstellung hm bewegt. Wenn angenommen wird, daß das Rit/ul 18 sauber in den Zahnkranz des Brennkraftmotors eingreift und in einen voll kämmenden Eingriff wandert, wirkt der Hebel 24 wie cm unflexibler Hebel, und wenn die Ritzeleinrichtung ihre Betriebsstellung erreicht, schließt der Anker 22 einen zugehörigen elektrischen Schalter, was ein Erregen des F.lektromolors und eine damit cmhergehende Drehung der Welle 14 bewirkt. Wie vorstehend erwähnt, führt eine Drehung der Welle 14 zu einer Drehung der Ritzeleinrichtung 15. so daß das Ritzel 18 den Zahnkranz des Motors in Drehung versetzt.

Wenn der Anlaßmotor nicht mehr laufen soll, w ird ein von Hand bedienbarer Schalter geöffnet, um den Hubmagneten 21 zi: entregen. Bei Entregung des Hubmagneten 21 führt die Feder 23 den Anker 22 in seine Ruhestellung zurück. Br, der Anker 22 jedoch um eine bestimmte Strecke zu seiner Ruhestellung hin gewandert ist. wird der Schalter, der die Erregung der Elektromotoren bestimmt, jedoch nicht geöffnet, und damit dreht sich die Welle 14 weiter. Während die Welle 14 läuft, besteht natürlich eine Tendenz, daß das Ritzel 18 in seiner Be'.riebssieüun" gehalten '.».ird Damit der Aniaßmotor ohne weiteres in seinen auseeschalteten Zustand zurückgebracht w.e^rden kann, ist das Element 25 der Hebeleinrichtung 24 so gewählt, daß dessen Stärke schwächer als die Stärke der Feder 23 ist, so daß dann, wenn eine Tendenz, besteht, daß die Ritz.eleinrichtung in seiner Betriebsstcllung gehalten wird, der Hebel

■■> 25 ausgefedert wird, um eine Rückkehr des Ankers 22 in seine Ruhestellung zu ermöglichen, und daraufhin wird der Elektromotor entregt, und das Hemmnis gegen eine Rückkehrbewegung der Ritzeleinrichtung entfällt. Die im Element 25 durch dessen Au.sfederung gespeicherte

κι Energie wird also dazu ausgenutzt, die Ritzeleinrichtung in ihre Ruhestellung zurückzuführen, und daraufhin nehmen die Bauteile erneut die in F i g. I gezeigten Stellungen ein.

Wenn während des Betriebs des Anlaßmotors das

ι. Ritzel 18 auf den Zahnkranz des Brennkraftmotors Zahn auf Zahn trifft, wird eine Bewegung der Ritzeleinrichtung in ihre Betriebsstellung unterbunden, ehe der Anker 22 die Stellung erreicht, in der der

bestimmt. Während der Bewegung der Hebeeinrichtung 24 in diese Richtung stützt das Element 26 natürlich das Element 25 ab, und damit hat die Hebeleinrichtung eine größere Stärke als während der Bewegung der Hebeeinrichtung in die entgegengesetzte Richtung. Der Elektromagnet ist jedoch ausreichend stark, um ein Ausfedern der Elemente 25 und 26 zu bewirken, und damit kann der Schalter geschaltet werden, der die Errcgup , des Elektromotors bestimmt. Sofort mit dem Beginn der Drehung der Welle 14 wird natürlich die Anlage von Zahn an Zahn aufgehoben, und das Ritzel 18 kann sich in einen kämmenden Eingriff in den Zahnkran/ des Brcnnkraftmolorr bewegen. Die Ritzel einrichtung wird dann durch die Hebeleinrichtung schnell in ihre Betriebsstellung bewegt, während sich die Hebeleinrichtung in ihren geraden Zustand zurückbegibt. Da beide Elemente der Hebeleinrichtung ausgefedert waren, ist die Kraft, die auf die Ritzcleinrichlung ausgeübt wird, ausreichend stark, um die Ritzeleinrichtung sehr schnell in ihre Bctriebsstellung zu bewegen, und es ist ersichtlich, daß diese Situation sehr erwünscht ist. da die Welle sich dem Zahnkranz des Brennkraftmotors gege !Über dreht, und außer wenn das Ritzel schnell in »"inen /. »Ilen hingrill mit dem Zahnkranz bewegt wird, kann ein Ratschen des Ritzels gegen den Zahnkranz erfolgen.

Wenn der Hubmagnet voll arbeitet, kann das Ritzel immer noch in der Lage sein, sich weiter in einen Eingriff (gegen den Anschlag) durch die Schraubenwirkung zu bewegen, wobei eine solche Bewegung durch das Ausfedern des Federhebels 25, 26 aufgenommen wird.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung besteht die Gefahr, daß das Element 25 durch Überwandern des Ankers 22 während der Rückkehr des Ankers 22 in seine Ruhestellung beschädigt wird. Um diese Gefahr auf ein Minimum zu reduzieren, kann die Einrichtung durch Weglassen der nach innen gebogenen Laschen der Schenkel 26a. 266 des Elements 26 modifiziert werden. Diese Abwandlung gestattet es dem unteren Ende des Elements 26. sich der Rilzeleinrichtung gegenüber während einer solchen Überwanderung des Ankers 22 zu bewegen, so daß das Element 25 längs der gesamten Länge ausfedern kann, um die Überwanderung aufzunehmen. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn sich das Element 26 so nicht bewegen kann, das Ausfedern des Elements 25 zur Aufnahme des Uberwanderns auf die Ausfederung des Teils des Elements 25 an dem Anker 22 beschränkt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche;

1. Startermotor für eine Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor, einer von dem Motor in Drehung gesetzten Welle, einer Ritzel-Zahnradeinrichtung, die mit der Welle drehbar und axial auf der Welle zwischen einer Betriebsposition und einer Ruheposition bewegbar ist, einem Elektromagneten mit einem Anker im Abstand von der Welle und zur Welle parallel beweglich und einer zwei federnde Elemente aufweisenden Hebeleinrichtung, die zwischen ihren Enden zur Verschwenkung um eine Achse gelagert ist, die im rechten Winkel zu den Achsen der Welle und des Elektromagneten liegt und zwischen ihnen durchführt, wobei die Hebeleinrichtung den Anker und die Ritzeleinrichtung so verbindet, daß die Ritzeleinrichtung durch den Anker zwischen der Ruheposition und der Betriebsposition bewegt werden kann, und das erste federnde Element mit einem Ende am Anker und mit dem anderea Ende an der Ritzeleinrichtung angreift und mit den Anker in eine Ruheposition drückenden Federmitteln, wobei gegebenenfalls die kombinierte Stärke der federnden Elemente nicht so groß ist, daß eine Bewegung des Ankers unter der Wirkung des Elektromagneten in dem Fall verhindert wird, daß die Ritzel-Zahnradeinrichtung an einer Bewegung in ihre Betriebsposition gehindert ist, so daß die Elemente durch eine Bewegung des Ankers ausgefedert werden und damit eine ausreichende Kraft zur Bewegung der Ritzel-Zahnradeinrichtung in ihre Betr?b3position entstehen lassen, wenn das Hindernis gegen eine Bewegung der Ritzel-Zahnradcinrichtung beseitigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elastische Element (26) nicht an dem Anker (22) angreift, daß das erste federnde Element (25) schwächer als die Federmittel (23) ist, die den Anker in seine Ruheposition drücken, um bei in Betriebsposition gehaltener Ritzel-Zahnradeinrichtung (15) und entregtem Elektromagnet durch Ausbiegen des federnden Elements (25) den Anker (22) durch die Federmittel (23) in seine Ruheposition zurückführen zu können, und daß dp·-·, zweite federnde Element (26) zum ersten Element (25) derart angeordnet ist, daß es das erste Element (25) nur während der Bewegung der Ritzeleinrichtung (18) von der Ruhestellung in die Betriebsposition abstützt.

2. Startermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinrichtung (24) durch zwei Widerlager (27, 28) drehbar gelagert ist, zwischen denen sich die Hebeleinrichtung (24) erslreckt.

Die Erfindung betrifft einen Startermotor für eine Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor, einer von dem Motor in Drehung gesetzten Welle, einer Ritzel-Zahnradeinrichtung, die mit der Welle drehbar und axial auf der Welle zwischen einer Betriebsposition und einer Ruheposition bewegbar ist, einem Elektromagneten mit einem Anker im Abstand von der Welle und zur Welle parallel beweglich und einer zwei federnde Elemente aufweisenden Hebeeinrichtung, die zwischen ihren Enden zur Verschwenkung um eine Achse gelagert ist. die im rechten Winkel zu den Achsen der Welle und des Elektromagneten liegt und zwischen ihnen durchführt, wobei die Hebeleinrichtung der. Anker und die Ritzeleinrichtung so verbindet, daß die Ritzeleinrichtung durch den Anker zwischen der ι Ruheposition und der Betriebsposition bewegt werden kann, und das erste federnde Element mit einem Ende am Anker und mit dem anderen Ende an der Ritzeleinrichtung angreift und mit den Anker in eine Ruheposition drückenden Federmitteln, wobei gegebein nenfalls die kombinierte Stärke der fedemdeti Elemente nicht so groß ist, daß eine Bewegung des Ankers unter der Wirkung des Elektromagneten in dem Fall verhindert wird, daß die Ritzel-Zahnradeinrichtung an einer Bewegung in ihre Betriebsposition gehindert ist,

H so daß die Elemente durch eine Bewegung des Ankers ausgefedert werden und damit eine ausreichende Kraft zur Bewegung der Ritzel-Zahnradeinrichtung in ihre Betriebsposition entstehen lassen, wenn das Hindernis gegen eine Bewegung der Ritzel-Zahnradeinrichtung

2(i beseitigt ist.

Ein derartiger Startermotor ist aus der US-PS 31 7? 728 bekannt. Bei diesem bekannten Startermotor weist die Hebeleinrichtung zwei einander parallele, aneinander befestigte Federelemente auf, die immer

2Ί gemeinsam gebogen werden, so daß sie wie eine einzige Feder arbeiten. Diese Feder ist genügend stark, um das Ritzel in die Stellung zu drücken, in der die Ritzelzähne mit den Zähnen des Zahnkranzes kämmen. Dies kommt in den Fällen vor, in denen die Zähne des Zahnkranzes

«ι mit denen des Ritzeln zuerst nicht übereinstimmen, so daß das Ritzel niebt in den Zahnkranz einfahren kann, sondern davor an der Stirnseite stehenbleibt und so lange das Ritzel weilergedreht werden muß, bis die Zähne des Ritzels mit den Lücken des Zahnkranzes

η übereinstimmen.

Die bekannte Feder ist somit genügend stark, um diese Funktion ausüben zu können. Aber diese erforderliche Federstärke ist zu groß, um es dem Anker zu erlauben, sich gegen die Federstärke nach rechts

to bewegen zu können. Eine Bewegung des Ankers nach rechts gegen die Federstärke ist aber beim Ausschalten des Anlassers erforderlich, da der Anker bei diesem Anlassertyp in der linken Stellung einen Schalter betätigt, der dafür sorgt, daß sich der Anlasser so lange

r> dreht, bis die Zähne des Ritzels zwischen die Zähne des Zahnkranzes gelangen können. Beim Ausschalten des Anlassers muß sich also der Anker nach rechts bewegen, um diesen Schalter nicht mehr zu betätigen, und dies auch dann, wenn der Ritzel in seiner rechten Position

.ο verbleibt, weil sich die den Ritzel tragende Welle weiter dreht. In dieser Situation ist es also erforderlich, daß der Anker sich bewegt. Da dies die starke Feder nicht zuläßt, sind bei dieser bekannten Konstruktion weitere Teile und Federn angeordnet, die dem Anker diese

>> zusätzliche Bewegung erlauben. Dies ist konstruktiv aufwendig und wegen der Vielzahl der Teile störunesanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Startermotor der eingangs genannten Ar' derart zu verbessern, daß eine Bewegung des Ankers gegenüber dem Ritzel durch eine einfache Konstruktion zugelassen wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zweite elastische Element nicht an dem Anker angreift, daß das erste federnde Element schwächer als die Federmittel

'■ ist, die den Anker in seine Ruheposition drücken, um bei in Betriebsposition gehaltener Ritzel-Zahnradeinrichtung und entregtem Elektromagnet durch Ausbiegen des federnden Elements den Anker durch die Federmit-