DE3141843A1

DE3141843A1 - Elektrischer schraubtrieb-anlasser fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3141843A1
Application number: DE19813141843
Authority: DE
Inventors: James O. 14845 Horseheads N.Y. Williams
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1980-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2492464A1; GB2085970A; JPS57116158A; FR2492464B1; IT8124632A0; MX151881A; CA1160473A; US4366385A; GB2085970B; IT1139995B

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6000 Frankfurt / Main Staufenstraße

Anm.: Facet Enterprises, Incorporated 7o3o S. YaIe,
Tulsa, Oklahoma 74136 V.St.A,

Bezeichnung: Elektrischer Schraubtrieb-Anlasser für Brennkraftmaschinen

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Beschreibung ..

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schraubtrieb-Anlasser für Brennkraftmaschinen mit einer vom Motoranker drehbaren Gewindespindel und einem auf dieser drehbaren und in einen Zahnkranz am Schwungrad der Brennkraftmaschine einspurbaren Ritzel.

Anlasser dieser Art mit Schraub- oder Bendixtrieb sind seit langem bekannt (Bussien, Automobiltechnisches Handbuch, 18. Auflage, 1. Band). Nachteilig ist bei ihnen das Blockieren des Ritzels beim Einspuren sowie das vorzeitige Ausspuren. Durch den harten Einspurschlag des Anlassers entstehen im Laufe der Betriebszeit an den Zahnkranζζahnen Kerben, an denen das Ritzel beim Vorspuren hängenbleiben kann und blockiert. Bei einzelnen starken Zündungen des Verbrennungsmotors, die jedoch noch nicht zum Durchlauf ausreichen, kann das Ritzel vorzeitig ausspuren._; Dies kann beim Anlassen, insbesondere des kalten Motors, Schwierigkeiten ergeben.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden heute vorwiegend andere Anlasser mit sogenanntem Schubanker-System verwendet, bei denen der Anker mit dem Ritzel zum Einspuren axial verschoben wird. Besonders verbreitet sind sogenannte Schubschraubtrieb-Anlasser, die auf der Außenseite des Gehäuses einen Einrückmagneten tragen, der über einen Einrückhebel das Einspuren des Ritzels bewirkt. Derartige Anlasser sind jedoch wegen des Platzbedarfs für den Huckepack-Magneten nicht voll befriedigend. Aus Herstellungsgründen ist es vielmehr erwünscht, ein Anlassergehäuse zu haben, das zur Befriedigung einer großen Anzahl von Maschinenausbildungen den verschiedensten Montagebedingungen leicht anpaßbar ist. Durch Beseitigung des Huckepack-Magneten von der Außenseite des Anlassergehäuses könnte letzteres in jeder gewünschten Stellung an der

Brennkraftmaschine ohne besondere -Rücksicht auf den Einrückmagneten oder die damit verbundenen Teile angebracht werden. Der Anlasser könnte dann so hergestellt werden, daß er die verschiedensten Montageerfordernisse für unterschiedliche Typen von Brennkraftmaschinen erfüllt, wodurch das Erfordernis der Herstellung verschiedener Typen von Anlassergehäuse stark begrenzt wird.

Anlasser mit koaxialen Magneten, durch welche das Erfordernis eines Huckepack-Magneten entfällt, sind nicht neu und aus dem Stand der Technik bekannt. In der US-PS 3 084 561 werden ein beweglicher Magnet sowie ein Schraubgewinde verwandt, um das Ritzel und eine Überholkupplung vor dem Einschalten des Motorschalters zur Drehung des Ankers zu bewegen. Die US-PS 3 572 133 verwendet eine reibschlüssige Verbindung zwischen einem beweglichen Antriebsteil und dem Anlassergehäuse zur Unterstützung des Einspurens des verschieblichen Antriebsteils in den Zahnkranz am Schwungrad der Brennkraftmaschine. Auch ist eine elektromagnetische Bremse vorgesehen, um eine Drehung des Antriebs zu verhindern und den Triebvorschub in Eingriff mit dem Zahnkranz zu erleichtern. Wenn das Ritzel eingespurt ist, wird die Bremse ausgerückt. Bei der US-PS 2 727 158 wird eine Elektromagnet zur axialen Bewegung eines verschieblichen Antriebsteils für das anfängliche Ineingriffbringen mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verwendet. Sobald dies geschehen ist, schließt ein Schalter für die Stromversorgung des Motors zur Drehung der Anlasserwelle. Dies veranlaßt den Antriebsteil, weiter axial in vollen Eingriff mit dem Zahnkranz einzuspuren. Ein Kugelschnäpperanordnung dient zur Kupplung des Antriebsteils mit einer Hülse, die dann den Elektromagneten ausschaltet. In der US-PS 3 124 694 ist ein axial verschieblicher Kern vorgesehen, der dem verschieblichen Antriebsteil eine anfängliche Axialbewegung erteilt. Die US-PS 3 922 558 lehrt eine elektromagnetische Anordnung zur Bewegung des Ritzels aus

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seiner Ruhestellung in die Betriebsstellung. In der Antriebsverbindung zwischen der elektromagnetischen Anordnung und dem Ritzel befindet sich ein Glied, das gegen das eine Ende des Ritzels anliegt. Dieses Glied ist in der Ruhestellung des Ritzels zwischen diesem und einem von der Ankerwelle getragenen Kragen eingeschlossen. Wenn der Elektromagnet erregt wird, führt dies zu einer Verschiebung des Ankers in solcher Weise, daß das Ritzel von dem Glied in seine Betriebsstellung ge-, bracht wird. Die Welle und das Ritzel rotieren relativ zu dem Anker und dem Glied, wenn der Anlassermotor läuft. Der Anker und das Glied wirken gleichzeitig als Bremse, um eine Drehung des Ritzels und der Welle zu verhindern, wenn das Ritzel in seine Ruhestellung zurückkehrt. In der Ruhestellung ist das Glied zwischen dem Ritzel und dem von der Welle getragenen Kragen eingeschlossen.

Die üS-PSen 1 939 4o5 und 2 333 765 verwenden einen Elektromagneten, um den Antriebsteil axial in Eingriff mit dem Zahnkranz am Motorschwungrad zu bringen, bevor der Anlassermotor in Drehung versetzt wird.

Keine der vorerwähnten Anlasserausführungen haben sich als vollständig zufriedenstellend für die heutigen Erfordernisse erwiesen. Entweder sind sie über lange Zeiträume unzuverlässig im Betrieb oder sie sind zu teuer in der Herstellung. Viele andere Probleme treten auf bei der Herstellung von Anlassern mit koaxialen Magneten wie die Schaffung brauchbarer elektrischer Eigenschaften des Magneten und der zugehörigen Teile, die Schaffung geeigneter Ein/Aus-Schalteinrichtungen für den elektrischen Anlassermotor und die Verminderung der gesamten Herstellungskosten, was alles miteinander bisher nicht völlig befriedigend gelöst werden konnte. Zusätzlich verwenden alle oben erwähnten Anlasserkonstruktionen elektromagnetische Wickelungen mit verhältnismäßig großer Stromauf-

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nähme zur Erleichterung des Einspurens des Ritzels in den Zahnkranz am Schwungrad der Brennkraftmaschine.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Anlasser für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, der sich unter Vermeidung eines Huckepack-Elektromagneten an der Außenseite des Anlassergehäuses durch einen besonders einfachen und betriebssicheren Aufbau auszeichnet, wobei dennoch harte Einspurschläge vermieden sind und das Ritzel an einem vorzeitigen Ausspuren gehindert ist.

Ausgehend von einem Anlasser der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewindespindel unmittelbar von der mit einem Schraubgewinde versehenen Ankerwelle gebildet ist, daß das Ritzel frei beweglich auf einem zylindrischen Abschnitt der Ankerwelle gelagert und über einen Freilauf in Treibrichtung drehfest und in axialer Richtung kraftschlüssig mit einer Gewindehülse verbunden ist, die auf das Schraubgewinde aufgeschraubt ist und daß eine elektromagnetische Halteeinrichtung vorgesehen ist, durch welche das eingespurte Ritzel an dem Anlassergehäuse axial festhaltbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in schematischer Darstellung einen

elektrischen Stromkreis für einen Anlasser nach der Erfindung,

Fig. 2: in Seitenansicht und teilweise im Schnitt

eine erste bevorzugte Ausführungform des

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erfindungsgemäßen Anlassers in Ruhestellung,

Fig. 3: in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus

Fig. 2 mit voll eingespurtem Ritzel,

Fig. 4: eine Darstellung ähnlich Fig. 2 in der

Andrehstellung der Brennkraftmaschine,

Fig. 5: noch eine weitere Darstellung ähnlich

Fig. 3 in der Überholstellung,

Fig. 6: eine Einzelheit aus den Figuren 2 bis

mit einer abgeänderten Ausführung der Erfindung,

Fig. 7: einen Querschnitt nach Linie 7-7 In Fig. 2,

Fig. 8: in perspektivischer Darstellung das bei

beiden Ausführungsformen verwendete Kuppelglied und

Fig. 9: in Stirnansicht die bei beiden Ausführungsformen verwendete Ankerscheibe der elektromagnetischen Halteeinrichtung.

In Fig. 1 ist die Erfindung in Verbindung mit dem Anlasserkreis für eine herkömmliche Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine gezeigt. Eine Batterie 11o ist mit der ersten Klemme 1o2 über ein Kabel 1o5 an Masse angeschlossen. Ein Relais 12o ist mit einem ersten Anschluß 112 über ein Kabel 116 an die zweite Klemme 1o8 der Batterie 11o angeschlossen. Ein Anlasserschalter 13o ist mit seiner einen Anschlußklemme über ein Kabel 126 an die erste Klemme 112 des Relais 12o

angeschaltet. Die andere Klemme 124 des Anlasserschalters 13o ist mit einer dritten Klemme 118 des Relais 12o über ein Kabel 128 verbunden. Ein Getriebe-Neutralstellungsschalter 14o ist mit seiner einen Klemme an Masse und seiner anderen Klemme an eine vierte Klemme 117 des Anlasserrelais 12o über ein Kabel 138 angeschlossen. Die zweite Klemme des Relais 12o ist über ein Kabel 145 mit dem Anlassermotor 15o verbunden. Der Anlassermotor 15o enthält einen Anlassertrieb 11o, wie er nachstehend näher erläutert wird. Schließlich ist der Anlasserkreis durch Verbindung des Anlassermotorgehäuses 4 mit Masse geschlossen.

Wie in den Figuren 2 bis 5 dargestellt, befindet sich der Anlassertrieb 1oo auf einer Abtriebswelle 11o, die drehbar in dem Anlassergehäuse 1o4 gelagert ist und sich von dem Motoranker 6 zu dem rüsselartig vorstehenden Lagerschild des Motors erstreckt. Die Abtriebswelle 1o hat einen zylindrischen Abschnitt 14 nahe ihrem äußeren Ende 12. Die Abtriebswelle 1o enthält ferner eine Einspureinrichtung, bestehend aus beispielsgemäß einem Schraubgewinde 16 auf einem weiteren zylindrischen Abschnitt 18, der sich zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 14 und dem Anker 6 erstreckt, wie dies in den Figuren 2 bis 5 dargestellt ist.

Der Anlassertrieb 1oo umfaßt eine Gewindehülseeinrichtung 39, eine Ringankereinrichtung 6o, ein Antriebsritzel 9o, eine Freilaufkupplung 8o und eine elektromagnetische Halteeinrichtung 92. Der Anlassertrieb 1oo erfaßt einen Zahnkranz am Schwungrad der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine, die angelassen werden soll.

Die Gewindehülseneinrichtung 39 umfaßt eine sich axial erstreckende Gewindehülse 2o und eine erste Ringscheibe 3o. Die sich axial erstreckende Gewindehülse 2o hat ein erstes Ende 21 und ein anderes Ende 29. Die Gewindehülse ist mit der

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Abtriebswelle 1o durch wechselseitigen Schraubeingriff zwischen an ihrem Innenumfang angebrachten Gewinderingen 26 mit dem Schraubgewinde 16 der Abtriebswelle verbunden. Auf diese Weise vermag die Gewindehülse 2o sich gleitend und zugleich drehend längs der Abtriebswelle 1o durch den gegenseitigen Schraubeneingriff 16, 26 zu bewegen, wenn die Abtriebswelle rotiert. Die Gewindehülse 2o ist ferner auf der Außenseite mit geraden axialen Keilen 28 versehen, die sich vom Ende 21 zum anderen Ende 2 9 erstrecken. Eine Ringnut 22 ist an der Außenseite der Gewindehülse zwischen dem einen Ende 21 und dem anderen Ende 29 ausgebildet. Die erste Ring-• scheibe 3o sitzt auf den geraden Keilen 28 nahe der auf der Gewindehülse 2o ausgebildeten Ringnut 22. Die erste Ringscheibe 3o hat einen äußeren Rand 34. Ein erster Klemmring ist in die Ringnut 22 eingesetzt, um die Lage der ersten Ringscheibe 3o auf der Gewindehülse 2o festzulegen.

Die Ringankereinrichtung besteht aus einer Mitnehmerhülse 4o und einer zweiten Ring- oder Ankerscheibe 5o. Die Mitnehmerhülse 4o hat einen ersten radial nach außen gerichteten End-Flansch 42. Der Endflansch 42 ist nahe dem Außenumfang 34 der ersten Ringscheibe 3o angeordnet. Die Mitnehmerhülse 4o erstreckt sich von da aus mit einem längsgerichteten zylindrischen Abschnitt 46 zu einem entgegengesetzten Flansch 48, der sich radial nach einwärts erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 4 6 enthält eine Vielzahl von Schlitzen 44, die mit Abstand von dem Flansch 42 beginnen und sich in Richtung zu dem Flansch 48 erstrecken, durch welchen sie sich öffnen, wie dies deutlich aus Fig. 8 zu einem später erläuterten Zweck ersichtlich ist.

Die zweite Ring- oder Ankerscheibe 5o hat einen Außenumfang 54, einen Innenumfang 52 und eine Stirnfläche 55 mit einer Vielzahl von gewölbten Schlitzen 56, die gemäß Fig. 9 vom Innenumfang 52 ausgehen und sich in Richtung zum Außenumfang

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erstecken. Die Ankerscheibe 5o ist durch Einschieben der Längsabsehnitte 46 der Kuppelhülse 4o in die gewölbten Schlitze 56 der Ankerscheibe 5o auf der Kuppelhülse 4o montiert. Ein erstes Vorspannglied 38 befindet sich zwischen dem geschlitzten Innenflansch 48 der Kuppelhülse 4o und der Ankerscheibe 5o. Das erste Vorspannglied 38, beispielsweise eine Kegeldruckfeder spannt auf diese Wiese die Ankerscheibe 5o gegen den Flansch 42 der Kuppelhülse 4o vor.

Das Ritzel 9o hat eine Bohrung 91 , in welche ein Gleitlager 99 eingesetzt ist, wie dies aus den Figuren 2 bis 5 hervorgeht. Auf diese Weise ist das Ritzel 9o verschieblich auf dem ersten zylindrischen Abschnitt 14 der Abtriebswelie 1o mit einem Gleitlager montiert. Das Ritzel 9o trägt eine Vielzahl von Zähnen 92, die dazu bestimmt sind in bzw. außer Eingriff mit dem Zahnkranz 2 an der anzulassenden Brennkraftmaschine gebracht zu werden.

Die Freilaufeinrichtung 8o besteht aus einem Rollenklemmgesperre 7o, einem Gehäuseteil 84, einem zweiten Klemmring oder Anschlagglied 78, einem elastischen Glied 88 und einem zweiten Vorspann 76. Das Ritzel 9o ist in einem Stück mit dem inneren Laufring 62 des Rollenklemmgesperres 7o ausgebildet. Der innere Laufring 62 ist auf dem äußeren Laufring 64 des Rollenklemmgesperres montiert. Der äußere Laufring 64 ist mittels Keilen 6 8 angekuppelt, die in die Längskeile 28 der Gewindehülse 2o nahe deren anderem Ende 29 eingreifen. Der äußere Laufring 64 enthält eine Vielzahl von darin ausgebildeten Nockenflächen 66, wie in Fig. 7 gezeigt. In eine jede der von den Nockenflächen 66 zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring ausgebildeten Ausnehmungen ist eine Rollenfeder 72 und eine Rolle 71 eingesetzt. Jede Rolle 71 und die zugehörige Feder 72 werden in ihrer entsprechenden Ausnehmung durch ein Paar von Halbscheiben 74 gehalten, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Rollen 71, die Federn 72 und die

Halbscheiben 74 sind zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring durch ein Gehäuse 84 gehalten. Das schalenförmige Gehäuse 84 ist auf der Außenseite des äußeren Laufrings 64 angebracht und erstreckt sich mit einem Ende radial nach einwärts gegen den inneren Laufring 62. Das Gehäuseglied 84 erstreckt sich mit dem anderen Ende vom äußeren Laufring 64 längs der Achse des Anlaßtriebs 1o in Richtung zum Motoranker 6 und endet zwischen dem zweiten Klemmring 78 und der Stirnfläche 55 der Ankerscheibe 5o„ In dem Gehäuseglied 84 ist eine Nut 82 für einen später erläuterten Zweck ausgebildet.

Wenn die Abtriebswelle dreht und Drehmoment von der Abtriebswelle 1o über die Gewindegänge 16, 26 und die geraden Keile 68 auf den äußeren Laufring 64 des Kugelschraubgetriebes übertragen wird, werden die Rollen 71 gegen die Nockenflächen 66 von den Federn 72 verkeilt, so daß eine relative Bewegung zwischen dem äußeren Laufring 64 und dem inneren Laufring 62 verhindert und Drehmoment auf das Ritzel 9o übertragen wird. Wenn die Brennkraftmaschine schneller dreht als die Abtriebswelle 1o, treibt der Zahnkranz 2 das Ritzel 9o schneller an, als die Abtriebswelle 1o rotiert. Wenn dies geschieht, drückt der innere Laufring 62 die Rollen 71 gegen die Federn 72 und weg von den Nockenflächen 66. Auf diese Weise können das Ritzel 9o und der innere Laufring 62 schneller drehen im Verhältnis zu den übrigen Teilen des Anlassertriebs 1oo.

Das Gehäuseglied 84 begrenzt die erste Ringscheibe 3o ebenso wie den Radialflansch 42 der Kuppelhülse 4o innerhalb des von dem becherförmigen Gehäuse 84 gebildeten Hohlraums mittels des zweiten Klemmring 78, der in die Nut 82 eingesetzt ist. Die erste Ringscheibe 3o und der Radialflansch 42 des Kuppelgliedes 4o sind somit frei, sich innerhalb des becherförmigen Gehäuses 84 in Richtung zum Ritzel 9o zu bewegen, werden jedoch an einer Axialbewegung in Richtung zum Motoranker 6 über die Ringnut 82 hinaus durch den Klemm-

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-VS-ring 78 ebenso wie den Klemmring 32 gehindert.

Das elastische Glied 88 ist in bevorzugter Ausgestaltung eine zusammendrückbare Hülse aus elastischem Material wie Gummi, wobei jedoch auch andere Materialien und Ausbildungen bei der Verwirklichung der Erfindung möglich sind. Das Nachgiebigen Glied 88 schwimmend zwischen den äußeren Laufring und der Ringscheibe 3o innerhalb des Gehäuse 84 angeordnet. Das zweite Vorspannglied 76 ist vorzugsweise eins Schraubendruckfeder (Fig. 5), die innerhalb des Gehäuses 84 so angeordnet ist, daß sie sich zwischen dem äußeren Laufring 6 4 und der ersten Ringscheibe 3o erstreckt. Auf diese Weise drückt das Vorspannglied 76 den äußeren Laufring 64 von der ersten Ringscheibe 3o weg längs der ineinandergreifenden Keile 28, 68 in Richtung auf den größten Abstand gegenüber der Gewindehülse 2o. Das zweite Vorspannglied 76 schafft hierdurch einen Spalt zwischen dem nachgiebigen Glied 88 und der ersten Ringscheibe 3o auf der Gewindehülse 2o, wie in den Figuren 2, 3 und 5 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Federkraft des Vorspannglieds 76 ist größer als die Federkraft des ersten Vorspanngliedes 38 zur Schaffung dieses Spaltes.

Die elektromagnetische Halteeinrichtung besteht aus einem festen oder stationären Magnetkern 95, der in einen Ringausnehmung innerhalb des Anlassergehäuses 4 eingesetzt ist. Der Magnetkern 95 besteht aus magnetisch leitendem Material wie Eisen oder Stahl und ist derartig U-förmig ausgebildet, daß eine Ringförmige Aufnahme 98 gebildet ist, in welche eine Haltewicklung 96 eingesetzt ist, die innerhalb der ringförmigen Ausnehmung durch Verwendung eines Harzes oder anderer herkömmlicher Mittel befestigt ist. Die Haltewicklung 96 hat zwei (nicht gezeigte) Anschlüsse, die über eine entsprechende elektrische Verbindung (nicht gezeigt) in bekannter Weise an den Stromkreis des Anlassermotors angeschlossen ist. Der

Magnetkern 95 ist innerhalb des Anlassergehäuses 4 derart angeordnet, daß, wenn das Ritzel 9o, der Freilauf 8o, die Ankerscheibe 6o und die Gewindehülse 2o längs der Schraubengänge 16, 26 aufgrund der Trägheitskraft verschoben werden, um das Ritzel 9o in den Zahnkranz 2 durch Drehung der Abtriebswelle Io einzuspuren, die Stirnfläche 55 der Ankerscheibe 5o, die sich radial außerhalb des Gehäuses 84 erstreckt, von dem Magnetkern 95 angezogen wird, wenn die Haltewicklung 96 erregt wird.

Wenn der Haltewicklung 96 über die AnschlußIeitungen elektrische Energie zugeführt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld reicht jedoch nicht dazu aus, den Anlassertrieb 1oo längs der Abtriebswelle 1o zu verschieben. Die Haltewicklung 96 nimmt beispielweise nur 1,5 Ampere auf. Dies steht im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen mit Huckepack-Einrückmagneten, die eine Stromaufnahme um eine Größenordnung höher haben, um einen herkömmlichen Anlassertrieb in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine einzurücken. Wenn die Stirnfläche 55 der Ankerscheibe 5o gegen den Magnetkern 95 anliegt, verläuft der vom magnetischen Feld erzeugte magnetische Fluß innerhalb einer geschlossenen Schleife durch den Magnetkern 95 über die Ankerscheibe 5o und kehrt zum Magnetkern 95 zurück. Der magnetische Fluß hält somit die Ankerscheibe 5o in Anlage an den Magnetkern 95 und bewirkt eine geschlossene Berührung zwischen den Pol- oder Stirnflächen des Magnetkerns und der Ankerscheibe. Auf diese Weise hält der Magnetkern 95 die Oberfläche 55 der Ankerscheibe 5o fest und hindert die Ankerscheibe daran, sich mit der Schraubhülse 2o zu drehen.

Nahe dem äußeren Ende der Abtriebswelle 1o befindet sich ein Anschlagglied 87, das auf dem ersten zylindrischen Abschnitt der Abtriebswelle sitzt, um die Bewegung des Ritzels 9o

entlang der Abtriebswelle gegen den Lagerschild 8 des Anlassergehäuses 4 zu begrenzen. Das Anschlagglied 87 enthält eine Ausdrehung 85 zur Aufnahme einer Rückstellfeder 86, die sich um die Abtriebswelle 1o erstreckt und in die Ausdrehung 85 hineingedrückt werden kann. Die Rückstellfeder 86 erstreckt sich von dem Ritzel 9o zu dem Anschlagglied 87. Wenn das Ritzel 9o einspurt, wird die Rückstellfeder 86 zusammengedrückt und vollständig von der Ausdrehung 85 im Anschlagglied 87 aufgenommen. Wenn der Anlassermotor abgeschaltet ist, hindert die Rückstellfeder 86 das Ritzel, sich von selbst längs der Abtriebswelle 1o zu bewegen und mit dem Zahnkranz 2 in Berührung zu gelangen.

Wirkungsweise

Wenn die Brennkraftmaschine angelassen werden soll, wird der Anlasserschalter 13o betätigt und dadurch eine elektrische Verbindung von der Batterie 11o über das Relais 12o zu dem Anker 6 und der Haltewicklung 96 hergestellt. In manchen Fällen ist ein Getriebeausrückschalter 14o an das Relais angeschlossen, der eine elektrische Verbindung über das Relais sperrt, wenn der Schalter 13o betätigt ist, bis das Getriebe sich in Neutral- oder Parkstellung befindet. Wenn der Anlasseranker 6 erregt wird, beginnen die Abtriebswelle 1o und der Anker 6 zu rotieren. Wegen der Trägheitskräfte rotieren die Gewindehülse 2o, die Ankerscheibe 5o, der Freilauf 8o und das Ritzel 9o jedoch nicht im Verhältnis zur Abtriebswelle Io. Auf diese Weise wird die Gewindehülse 3o axial durch die Schraubenwindenwirkung der Gewindegänge 16, 26 vorgeschoben, bis das Ritzel 9o in den Zahnkranz 2 einspurt.

Für den Fall, daß die Zähne 92 des Ritzels 9o auf die Zähne des Zahnkranzes 2 treffen, drückt die Gewindehülse 2o das

zweite Vorspannglied 76 zusammen, bis die Ringscheibe 3o gegen das elastische Glied 88 anliegt. Da eine weitere Bewegung der Gewindhülse 2o in Richtung zum Zahnkranz 2 durch die gegenseitige Anlage der Zähne verhindert ist, beginnt die Gewindhülse 2o mit der Abtriebswelle Io zu rotieren. Diese Drehung der Abtriebswelle 1o wird auf den Freilauf 8o und das Ritzel 9o über die geraden Keile 28, 68 auf der Gewindehülse 2o übertragen. Indem das Ritzel rotiert, kommen die gegeneinander anliegenden Zähne voneinander frei. Sobald die Zähne freigekommen sind, veranlaßt das zweite Vorspannglied 76 das Ritzel 9o und den Freilauf 8o, sich entlang den geraden Keilen 28, 68 zu bewegen, bis die Zähne 92 des Ritzels 9o völlig in den Zahnkranz 2 eingespurt sind.

Wenn das Ritzel 9o eingespurt ist, liegt die Stirnfläche 55 der Ankerscheibe 5o gegen den Magnetkern 95 an. Die durch die Leitungen zur Haltewicklung 96 zugeführte elektrische Energie ruft ein Magnetfeld hervor, dessen magnetischer Fluß in einer Schleife durch den Magnetkern 95, die Ankerscheibe 5o und zurück zum Magnetkern 95 verläuft. Der magnetische Fluß übt auf diese Weise eine Anziehungskraft aus, die eine enge Berührung zwischen den Polflächen des Magnetkerns 95 und der Ankerscheibe 5o hervorruft, welcher die Ankerscheibe 5o daran hindert, mit der Gewindehülse 2o zu drehen oder sich axial gegenüber dem Magnetkern 95 zu verschieben, solange die Haltewicklung 96 erregt ist. Gleichzeitig wird das Ritzel 9o durch das Losbrechmoment der Brennkraftmaschine daran gehindert zu drehen. Da die Abtriebswelle fortfährt zu drehen, wird der über den Anlassertrieb übertragene Drehmomentbetrag beginnen, bis auf einen hohen Scheitelwert anzusteigen. Die Gewindehülse 2o andererseits beginnt sich axial längs der Schraubengänge 16, 26 zu bewegen, bis die Oberfläche 36 der ersten Ringscheibe 3o gegen das nachgiebige Glied 88 anliegt.

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Das nachgiebige Glied 88 wird durch die sich axial vorbewegende erste Ringscheibe 3o auf der Gewindehülse 2o zusammengedrückt, bis der Widerstand des nagiebigen Gliedes 88 größer als diejenige Kraft ist, die erforderlich ist, um das Losbrechmoment der Brennkraftmaschine zu überwinden. Somit beginnt die Maschine anzulaufen. Das nachgiebige Glied 88 dient auch dazu, die oben erwähnten Drehmomentspitzen zu absorbieren. Auf diese Weise wird die metallische Beanspruchung die normalerweise auftritt, wenn metallische Teile Drehmomentspitzen unterworfen werden, wirksam reduziert. Sobald die Brennkraftmaschine zu drehen beginnt, gestattet der Anlassertrieb eine übertragung des gesamten entwickelten Motordrehmoments auf den Zahnkranz 2 wegen der unmittelbaren mechanischen Verbindung zwischen der Abtriebswelle 1o und dem Anlassertrieb 1oo.

Beim Zünden der Brennkraftmaschine dreht der Zahnkranz 2 das Ritzel 9o schneller, als der Anlassertrieb rotiert. Auf diese Weise überholt das Ritzel 9o den Anlassertrieb und die Gewindehülse 2o versucht, sich längs der Abtriebswelle 1o auf den ineinandergreifenden Gewindegängen 16, 26 in Richtung zum Motoranker 6 zu bewegen und damit außer Eingriff gegenüber dem Zahnkranz 2 der Brennkraftmaschine zu kommen. Wenn dies geschieht, übt die erste Ringscheibe 3o, die sich dreht und gegen den Motoranker 6 bewegt, eine Reibungskraft gegenüber dem Flansch 42 der Kupplungshülse 4o aus, die stillsteht. Diese Reibungskraft ruft ein Drehmoment von gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung zu dem aus, das von der Freilaufkupplung entwickelt wird. Auf diese Weise wird ein Gleichgewichtsstand hervorgerufen, der das Ritzel 9o in Eingriff mit dem Zahnkranz 2 der Brennkraftmaschine hält. Diese Reibungskraft hilft auch bei der Steuerung der Abtriebswelle, während des Überholvorganges frei zu drehen. Diese Anordnung eliminiert die Notwendigkeit, eine Nebenschlußwicklung vorzusehen, um die freie Drehbarkeit der Motorabtriebswelle zu begrenzen, wie dies bei vielen früheren Konstruktionen erforderlich ist.

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Wenn der Anlassermotor abgeschaltet wird, wie beispielsweise durch Wegfallen der Betätigung des Anlasserschalters 13o, wird auch die Haltewicklung 96 stromlos. Dadurch gibt der Magnetkern 95 die Ankerscheibe 5o frei und ermöglicht es dem Anlassertrieb durch Trägheit und die Kraft der Rückstellfeder 86 auszurücken, die als Antitrift-Feder wirkt, um ein versehentliches Einspuren des Ritzels 9o in den Zahnkranz zu verhindern, wenn der Anlassermotor ausgeschaltet ist.

Gemäß der in Fig. 6 gezeigten abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, in welcher die gleichen Bezugszeichen dieselben Bauteile bezeichnen, ist zwischen dem Klemmring 78 und dem Flansch 42 der Kupplungshülse 4o innerhalb des Gehäuses 84 ein erster Fieber-Reibring 193 eingeschaltet. In ähnlicher Weise ist ein weiterer Fieber-Reibring 195 zwischen der ersten Ringscheibe 3o und dem Ringflansch 42 der Kupplungshülse 4o angeordnet. Die beiden Fieber-Reibringe 193, 195 sind im Inneren des Gehäuses 84 mittels eines herkömmlichen Klebstoffes festgeklebt. Die Reibringe 193, 195 unterstützen das Anwachsen des Reibungsdrehmomentniveaus, das verfügbar ist, um dem beim Überholen des Ritzels entwickelte Drehmoment entgegenzutreten. Dies alles trägt dazu bei, die zum Festhalten der Ankerscheibe während solcher Perioden des Überholens erforderliche Größe der Haltewicklung zu vermindern ebenso wie die Drehmomentspitzen zu absorbieren, die während einer Fehlzündung und dem überholen der Kupplung auftreten. Die Wirkungsweise dieser abgeänderten Ausführungsform ist ähnlich derjenigen der zuvor beschriebenen.Ausführung mit der Ausnahme, daß die beiden Reibringe dazu beitragen, das Drehmomentniveau zu erhöhen, welches verfügbar ist, um dem von der Überholkupplung entwickelten Drehmoment zu widerstehen, welches ein Ausrücken des Ritzels gegenüber dem Zahnkranz zu bewirken versucht.

Claims

Patentansprüche ·

Π .j Elektrischer Schraubtrieb-Anlasser für Brennkraftmaschinen mit einer vom Motoranker drehbaren Gewindespindel und einem auf dieser drehbaren und in einen Zahnkranz am Schwungrad der Brennkraftmaschine eihspurbaren Ritzel, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel unmittelbar von der mit einem Schraubgewinde (16) versehen Ankerwelle (1o) gebildet ist, daß das Ritzel (9o) frei beweglich auf einem zylindrischen Abschnitt (14) der Ankerwelle (1o) gelagert und über einen Freilauf (8o) in Treibrichtung drehfest und in axialer Richtung kraftschlüssig mit .einer Gewindehülse (2o) verbunden ist, die auf das Schraubgewinde (16) aufgeschraubt ist und daß eine elektromagnetische Halteeinrichtung (94) vorgesehen ist, durch welche das eingespurte Ritzel (9o) an dem Anlassergehäuse (4) axial festhaltbar ist.
2. Anlasser nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Ritzel (9o) und Gewindehülse (2o) ein elastisches Glied (88) vorgesehen ist.
3. Anlasser nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Glied von einer Hülse (88) aus elastischem Material gebildet ist, die zwischen einer sich auf der Gewindehülse (2o) axial abstützenden Scheibe (3o) und einer Schulterfläche am hülsenseitigen Teil (64) des Freilaufs (8o) angeordnet ist.
4. Anlasser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Gewindehülse (2o) und

dem hülsenseitigen Teil (64) des Freilaufs (80) eine Feder (76) angeordnet ist, durch welche die Scheibe (3o) und die Schulterfläche im Ruhezustand auf einen größeren Abstand als die Länge der elastischen Hülse (88) gehalten sind.
5. Anlasser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Halteeinrichtung (94) eine drehbar, aber axial kraftschlüssig mit dem Freilauf (80) verbundene Ankerscheibe (5o) aufweist, die von einer am Anlassergehäuse (4) angeordneten Haltewicklung (96) gegen eine Stirnfläche im Inneren des Anlassergehäuses (4) anziehbar ist.
6. Anlasser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltewicklung (96) in einem im Querschnitt ü-förmigen Topfkern (95) eingebettet ist, dessen Schenkelenden die Stirnfläche bilden.
7. Anlasser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ankerscheibe (5o) über Federmittel (38) kraftschlüssig mit einem Mitnehmerglied (4o) verbunden ist, welches drehbar, aber axial unverschieblich an dem Freilauf (80) festgelegt ist.
8. Anlasser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Mitnehmerglied von einer mit einem inneren und einem äußeren Endflansch (48 bzw. 42) versehenen Kuppelhülse (4o) gebildet ist, die am Umfang verteilt sich durch den inneren Endflansch (4 8) öffnende Axialschlitze (44) zur Aufnahme von speichenartigen An-r Sätzen (58) im Inneren der Ankerscheibe (5o) aufweist, daß zwischen dem durch die Schlitze (44) unterbrochenen

Innenflansch (48) und der Ankerscheibe (5o) eine Druckfeder (38) e .ngespannt ist und daß Mittel (84, 78) vorgesehen sind, durch welche der Außenflansch (42) der Kuppelhülse (4o) drehbar, aber axial unverschieblich am Freilauf (8o) festgeiget ist.
9. Anlasser nach Anspruch 8 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet., daß die sich auf der Gewindehülse (2o) axial abstützende Scheibe (3o) , die elastische Hüle (88) und der Freilauf (8o) von einem an letzteren festgelegten Gehäuse (84) umschlossen sind, das mit seinem dem Freilauf (8o) abgekehrten Ende den Außenflansch (42) der Kuppelhülse drehbar, aber axial unverschieblich erfaßt.
10. Anlasser nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichn·-⁴· , daß der Außenflansch (42) der Kuppelhülse (4o) zwischen der sich auf der Gewindehülse (2o) axial abstützenden Scheibe (3o) und einer Ringscheibe (78) angeordnet ist, hinter welcher das Gehäuse (84) nach einwärts umgebördelt ist.
11. Anlasser nach Anspruch 1o,dadurch gekennzeichnet , daß beiderseits des Außenflansches (42) der Kuppelhülse (4o) ringförmige Reibglieder (193, 195) vorgesehen sind.
12. Anlasser nach einem der vorhergehenden .Ansprüche mit äußerer Lagerung der Ankerwelle und einer darauf angeordneten Anschlagbuchse zur Bewegungsbegrenzung des Ritzels, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagbuchse mit einer Ausdrehung (85) zur Aufnahme einer Rückstellfeder (86) für das Ritzel (9o) versehen ist.