DE3422577C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Untersetzungsanlasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-AS 20 14 902 ist ein derartiger Anlasser bekannt, bei dem die Freilaufkupplung auf der Ritzelantriebswelle angeordnet ist. Hierdurch greift an der Kupplung auf Grund des Untersetzungsverhältnisses ein hohes Drehmoment an, so daß sie entsprechend ausgelegt werden muß und für eine Gewichtsreduktion nicht herangezogen werden kann. Wenn das Untersetzungsverhältnis bei einem solchen Anlasser, bei dem der Zahnkranz der Freilaufkupplung als Untersetzungszahnrad dient, vergrößert werden soll, ergibt sich eine Vergrößerung des Außendurchmessers der Kupplung, es sei denn, man reduziert auf Kosten der mechanischen Festigkeit die Größenverhältnisse.

Aus der JP-OS 58-12 471 ist ein Anlasser bekannt, bei dem die Freilaufkupplung direkt auf der Motorwelle angeordnet ist, jedoch ist die Drehzahl des Anlassermotors so hoch, bspw. über 20 000 Upm, daß eine übliche Freilaufkupplung nicht verwendet werden kann.

Schließlich ist aus der US-PS 11 56 869 eine Getriebeanordnung für einen Anlasser bekannt, der mit einem Preßluftmotor als Anlassermotor arbeitet. Es ist eine Vorgelegewelle vorgesehen, auf der eine Reibkupplung mit einem Zahnrad auf dem Außenumfang angeordnet ist, das mit einem Zahnritzel auf einem Abschnitt der Antriebswelle in Eingriff steht. Ferner ist auf der Vorgelegewelle ein weiteres Zahnrad vorgesehen, das mit einem Zahnrad auf einem weiteren Abschnitt der Antriebswelle in Eingriff steht. Beim Anlassen wird das Drehmoment des Preßluftmotors auf den ersten Abschnitt der Antriebswelle übertragen, von dort auf die Vorgelegewelle und von dieser zurück auf den zweiten Abschnitt der Antriebswelle, der mit dem ersten Abschnitt über eine Klinkenkupplung verbindbar ist. Auf diese Weise wird die Drehzahl des zweiten Abschnitts heruntergesetzt und das Drehmoment erhöht. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine wird der Preßluftmotor als Pumpe direkt über die Antriebswelle von der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei der erste und zweite Abschnitt der Antriebswelle durch die Klinkenkupplung miteinander in Eingriff stehen. Damit ist ein direkter Kraftschluß zwischen Anlassermotor und Brennkraftmaschine bei deren Betrieb vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anlasser der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß an der Freilaufkupplung kein hohes Drehmoment angreift und die Freilaufkupplung auch keiner hohen Drehzahl des Anlassermotors unterliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Anordnen der Freilaufkupplung auf der Vorgelegewelle ergibt sich eine mittlere Drehzahl gegenüber der des Antriebsmotors, wobei die Untersetzung der Drehzahl in zwei Stufen erfolgt, so daß das an der Freilaufkupplung liegende Drehmoment verringert ist, wodurch die Freilaufkupplung selbst leichter bzw. kleiner ausgebildet werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Untersetzungsanlassers,

Fig. 2 in entsprechender Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel, und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Abwandlungsform des zweiten Ausführungsbeispiels.

Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel umfaßt einen Anlassermotor M, dessen Welle am vorderen Ende drehbar von einem Anlassergehäuse 9 gehalten ist. Auf der Motorwelle 1 ist ein Motorzahnrad 1a ausgebildet.

Eine Freilaufkupplung 100 weist einen äußeren Ring 2, einen inneren Ring 3, mehrere Rollen 4, mehrere Rollenfedern 5, eine Scheibe 6 und Lager 7 auf. Eine Vorgelegewelle 8 ist am Gehäuse 9 befestigt, und die Freilaufkupplung 100 ist auf der Vorgelegewelle 8 vorgesehen. Der äußere Ring 2 ist becherförmig und drehbar auf der Vorgelegewelle 8 gehalten, wobei ein Zahnkranz (erstes Untersetzungszahnrad) 2a am Außenumfang ausgebildet ist, so daß der Zahnkranz 2a mit dem Zahnrad 1a der Motorwelle 1 kämmt. Der innere Ring 3 ist drehbar auf der Welle 8 über Lager 7 gehalten und an seinem Außenumfang mit einer Innenlauffläche 3a an einem Ende und mit einem Zahnkranz (zweites Untersetzungszahnrad) 3b am anderen Ende versehen. Die Rollen 4 und die Federn 5 sind in jeweilige Mitnehmerkammern eingesetzt, die vom äußeren Ring 2 und vom inneren Ring 3 gebildet sind, und in den Kammern durch die Scheibe 6 gehalten werden. Die Freilaufkupplung 100 überträgt das Drehmoment von der Motorwelle auf den inneren Ring 3, wobei die Drehzahl in Abhängigkeit vom Untersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 1a und dem Zahnkranz 2a herabgesetzt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Untersetzungsverhältnis gleich 2 gewählt.

Eine Scheibe 11 ist zwischen dem inneren Ring 3 und dem Gehäuse 9 angeordnet.

Eine Nutenhohlwelle 13 ist drehbar vom Gehäuse 9 und einem zentralen Lagerhalter 10 über zwei Lager 14 und 15 gehalten. Ein Antriebszahnrad 12 ist am Außenumfang der Hohlwelle 13 ausgebildet und steht mit dem Zahnkranz 3b der Freilaufkupplung 100 in Eingriff.

Eine Nutenwelle (Ritzelantriebswelle) 16 ist in die Nutenhohlwelle 13 eingesetzt und steht damit über eine nicht dargestellte schraubenförmige Feder in Eingriff, so daß die Nutenwelle 16 drehbar und verschiebbar in der Nutenhohlwelle 13 gehalten ist.

Ein Ritzel 17 ist am vorderen Ende der Nutenwelle 16 angebracht und wird in Eingriff mit einem Hohlrad 18 der Brennkraftmaschine gebracht, wenn der Anlasser betätigt wird.

Ein Magnetschalter 19 ist koaxial mit der Nutenwelle 16 angeordnet. Der Magnetschalter 19 enthält einen Kolben 20, der axial verschiebbar in einer Solenoidspule 20a so gehalten ist, daß der Kolben 20 in die Spule gezogen wird, wenn diese erregt wird. Eine Stange 21 steht in Arbeitsverbindung mit dem Kolben 20 und an einem Ende mit der Nutenwelle 16 über eine Kugel 22 in Eingriff, die in einer Bohrung gehalten ist, die in der Welle 16 ausgebildet ist. Wenn der Magnetschalter 19 über den nicht dargestellten Zündschloßschalter erregt wird, wird der Kolben 20 eingezogen und wird dadurch die Nutenwelle 16 nach vorne gedrückt, um das Ritzel 17 mit dem Hohlrad 18 in Eingriff zu bringen. Gleichzeitig wird ein am Kolben 20 befestigter beweglicher Kontakt 23 in Eingriff mit einem festen Kontakt 24 gebracht, so daß der Anlassermotor M von einer Batterie Ba über die geschlossenen Kontakte 23 und 24 mit elektrischer Energie versorgt wird, um den Anlassermotor M in Gang zu setzen.

Wenn sich der Anlassermotor M zu drehen beginnt, wird seine Drehkraft von der Motorwelle 1 über den Zahnkranz 2a des äußeren Ringes 2, den Zahnkranz 3b des inneren Ringes 3, das Antriebszahnrad 12 der Nutenhohlwelle 13 und die Ritzelantriebswelle 16 auf das Ritzel 17 übertragen, wobei eine erste Untersetzung der Drehzahl zwischen dem Zahnrad 1a der Motorwelle 1 und dem Zahnkranz 2a des äußeren Ringes 2 der Freilaufkupplung erfolgt, während eine zweite Untersetzung zwischen dem Zahnkranz 3b des inneren Ringes 3 und dem Antriebszahnrad 12 der Nutenhohlwelle 13 erfolgt.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine die Drehzahl des Ritzels 17 nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine überschreitet, wird die Drehkraft der Brennkraftmaschine in eine Richtung übertragen, die der Richtung beim Anlassen der Brennkraftmaschine entgegengesetzt ist, solange das Ritzel 17 mit dem Hohlrad 18 in Eingriff steht. Diese Drehkraft wird jedoch nicht durch die Freilaufkupplung 100 auf den Anlassermotor M übertragen, so daß verhindert wird, daß der Anlassermotor M infolge einer Überdrehung bricht.

Es sei angenommen, daß bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das erste Untersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 1a der Motorwelle 1 und dem Zahnkranz 2a des äußeren Ringes 2 der Freilaufkupplung 100 auf 2 festgelegt ist, während das zweite Untersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnkranz 3b des inneren Ringes 3 und dem Antriebszahnrad 12 auf 2,5 festgelegt ist, so daß das Gesamtuntersetzungsverhältnis gleich 5 wird. In diesem Fall kann die mechanische Festigkeit, die für die Freilaufkupplung benötigt wird, nicht für das Untersetzungsverhältnis von 5, sondern für das Untersetzungsverhältnis von 2 ausgelegt werden. Wenn ein Untersetzungsanlasser mit einem herkömmlichen Anlasser ohne Untersetzung und der gleichen Ausgangsleistung verglichen wird, ist das Gewicht des Untersetzungsanlassers geringer als das des herkömmlichen Anlassers, wobei die mechanische Festigkeit, die für die Kupplung des Untersetzungsanlassers benötigt wird, im wesentlichen gleich der des herkömmlichen Anlassers ist. Andererseits liegt die Drehzahl der Kupplung des herkömmlichen Anlassers bei etwa 10 000 Upm während des Laufs ohne Last, während die Drehzahl des Anlassermotors beim Untersetzungsanlasser bei etwa 20 000 Upm liegt, was bedeutet, daß die Drehzahl des Getriebes des Untersetzungsanlassers etwa 10 000 Upm beträgt. Die Freilaufkupplung des herkömmlichen Anlassers kann daher auch beim Untersetzungsanlasser verwandt werden, wenn die Kupplung auf der Vorgelegewelle vorgesehen wird. Die Kupplung kann nämlich gemeinsam beim Untersetzungsanlasser und beim herkömmlichen Anlasser verwandt werden, so daß die Kupplung bei dem erfindungsgemäßen Untersetzungsanlasser so klein wie beim herkömmlichen Anlasser sein kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Anlassers besteht darin, daß die erforderliche mechanische Festigkeit des Getriebes leicht erhalten werden kann, da die Festlegung des Übersetzungs-(Untersetzungs-)Verhältnis frei ist und die Bauteile für das Getriebe oder Zahnrad auf der Motorwelle und das Antriebszahnrad auf der Ritzelantriebswelle (Nutenhohlwelle beim obigen Ausführungsbeispiel) unabhängig ausgelegt werden können, da die Untersetzung der Drehzahl in zwei Stufen erfolgt.

Wenn der Anlassermotor mit einer Leitung von 1,0 kW sich zu drehen beginnt, wird ein Kraftimpuls von etwa 10 kg · m erzeugt. Die folgende Tabelle zeigt die Kraftimpulse am Ritzel und an der Freilaufkupplung in Abhängigkeit von der Lage der Freilaufkupplung.

Wie es in der obigen Tabelle dargestellt ist, liegt ein Kraftimpuls gleich dem Kraftimpuls von 10 kg · m am Ritzel an der Kupplung beim Beispiel 1, während beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung der Kraftimpuls von 4 kg · m durch das zweite Untersetzungsverhältnis von 2,5 geteilt an der Kupplung liegt. Beim Beispiel 2 wird der Kraftimpuls von 2 kg · m durch das Untersetzungsverhältnis 5 geteilt an die Kupplung gelegt. Das bedeutet, daß die Größe und das Gewicht der Kupplung umso kleiner sind, je kleiner der aufliegende Kraftimpuls ist. Bei einer derartigen Kupplung ist eine Drehzahl von 13 000 bis 15 000 Upm der obere Grenzwert. Da die Drehzahl beim Beispiel 2 im Gegensatz dazu gleich der des Motors ist und bei etwa 20 000 Upm liegt, kann die in üblicher Weise benutzte Kupplung nicht angewandt werden. Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die Drehzahl bei 10 000 Upm, so daß eine in üblicher Weise benutzte Kupplung verwandt werden kann. Bezüglich der Arbeit der Kupplung des herkömmlichen Anlassers mit gleicher Ausgangsleistung liegt der Kraftimpuls bei 4 kg · m und die Drehzahl bei 10 000 Upm. Die Kupplung kann daher bei einem herkömmlichen Anlasser und bei einem Untersetzungsanlasser benutzt werden, so daß eine Kupplung mit geringen Kosten und geringem Gewicht in vorteilhafter Weise benutzt werden kann.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der innere Ring 3 weggelassen werden, wenn die Vorgelegewelle 8 drehbar durch das Gehäuse 9 gehalten ist und die innere Lauffläche 3a und der Zahnkranz 3b direkt am Außenumfang der Vorgelegewelle ausgebildet sind.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem mit gleichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile oder Konstruktionsteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Diese Teile werden nicht nochmals beschrieben.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Anlassermotor M koaxial mit einer Ritzelantriebswelle angeordnet. Die Ritzelantriebswelle wird von einer Nutenhohlwelle 36 bei diesem Ausführungsbeispiel gebildet, die drehbar und axial verschiebbar durch das Gehäuse 9 mittels eines Lagers 14 gehalten ist. Das Ritzel 17 ist am vorderen Ende der Nutenhohlwelle 36 ausgebildet. Die Nutenhohlwelle 36 wird vom Magnetschalter 19 über einen Hebel 19a angetrieben, so daß sie sich nach vorne bewegt. Eine Nutenwelle 33 ist in die Nutenhohlwelle 36 eingesetzt und steht damit über eine nicht dargestellte schraubenförmige Feder in Eingriff. Das Antriebszahnrad 12 ist an einem Ende der Nutenwelle ausgebildet. Eine Bohrung 12a ist an ihrem Ende gebildet, in die das vordere Ende der Motorwelle 1 eingesetzt ist, und die Motorwelle 1 ist drehbar durch ein Lager 32 gehalten.

Eine Vorgelegewelle ist drehbar durch das Gehäuse 9 und einen zentralen Lagerhalter 10 mit Hilfe von zwei Lagern 31 gehalten. Die innere Lauffläche 30a und der Zahnkranz 30b der Freilaufkupplung sind direkt auf dem Außenumfang der Vorgelegewelle 30 ausgebildet.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlungsform des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Vorgelegewelle 30 am Gehäuse 9 und am zentralen Lagerhalter 10 befestigt ist, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Freilaufkupplung 100 in Fig. 3 ist daher gleich dem beim ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1.

Bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der gesamte Aufbau des Anlassers kleiner in seiner Größe und seinem Gewicht gemacht werden, da die Ritzelantriebswelle (Nutenhohlwelle) und die Motorwelle koaxial angeordnet sind, und die Vorgelegewelle parallel zu diesen Wellen angeordnet ist. Da darüber hinaus das Ritzel koaxial mit der Motorwelle des Anlassermotors angeordnet ist, wird die Form des Anlassers ersichtlich ähnlich der des herkömmlichen Anlassers, so daß es möglich ist, eine Austauschbarkeit mit einem herkömmlichen Anlasser sicherzustellen.

Claims (7)

1. Untersetzungsanlasser mit einem Anlassermotor (M), auf dessen Motorwelle (1) ein Motorzahnrad (1a) ausgebildet ist, einer verschiebbaren Ritzelantriebswelle (16, 36), die an einem Ende ein Ritzel (17) trägt und mit einem Antriebszahnrad (12) verbunden ist, einer Vorgelegewelle (8, 30) parallel zur Motorwelle (1) und zur Ritzelantriebswelle (16), wobei auf der Vorgelegewelle (8, 30) ein Zahnkranz vorgesehen ist, der mit dem Motorzahnrad (1a) in Eingriff steht, und mit einer Freilaufkupplung (100) zum Übertragen des Drehmoments in nur eine Richtung von der Motorwelle (1) auf die Ritzelantriebswelle (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (100) auf der Vorgelegewelle (8, 30) angeordnet ist und die Freilauf/Vorgelegewelle-Anordnung einen äußeren Untersetzungszahnkranz (2a) für den Eingriff mit dem Motorzahnrad (1a) sowie einen inneren Untersetzungszahnkranz (3b; 30b) für den Eingriff mit dem Antriebszahnrad (12) aufweist.

2. Untersetzungsanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zahnkranz (2a) an einem äußeren Ring (2) und der innere Zahnkranz (3b) an einem inneren Ring (3) der Freilaufkupplung (100) ausgebildet ist.

3. Untersetzungsanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Untersetzungszahnkranz (30b) direkt auf der Vorgelegewelle (8, 30) ausgebildet ist, wobei die Freilaufkupplung (100) Rollen (4) und Federn (5) aufweist, die zwischen einem äußeren Ring (2) und der Vorgelegewelle (8, 30) zur Drehmomentübertragung angeordnet sind.

4. Untersetzungsanlasser nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelantriebswelle (16) in einer Nutenhohlwelle (13) verschiebbar angeordnet ist, die im Anlassergehäuse (9) gelagert ist und das Antriebszahnrad (12) trägt.

5. Untersetzungsanlasser nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Nutenhohlwelle ausgebildete Ritzelantriebswelle (36) verschiebbar im Anlassergehäuse (9) gelagert ist und mit einer Nutenwelle (33) in Eingriff steht, die an einem Ende mit dem Antriebszahnrad (12) versehen ist.

6. Untersetzungsanlasser nach den Ansprüchen 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (1) koaxial zur Ritzelantriebswelle (36) angeordnet ist.

7. Untersetzungsanlasser nach den Ansprüchen 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetschalter (19) koaxial zur Ritzelantriebswelle (16) angeordnet ist.)