DE3836832C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anlasser einer Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Der erfindungsgemäße Anlasser findet Anwendung bei Maschinen für alle Zwecke.

Bei einem bekannten Anlasser der genannten Art (US-PS 41 57 083) sitzt die Anlasserscheibe auf einer zur Motorankerwelle parallel versetzten, einteiligen Zwischenwelle. Dies führt zu einer komplexen, platzaufwendigen Konstruktion.

Eine koaxiale Anordnung der Abtriebswelle eines elektrischen Anlassermotors mit einer Zwischenwelle, auf welche über eine Überholkupplung ein Druckgasanlasser vermittels einer Zahnstangen-/Ritzelanordnung wirkt, sowie mit der Kurbelwelle einer anzulassenden Brennkraftmaschine, ist an sich bekannt (DE-PS 6 42 700).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von solchen Anlassern, welche sowohl einen Elektromotor als auch eine Anlasserscheibe zum wahlweisen Anlassen von Maschinen mit Hilfskraft oder von Hand aufweisen, zu vereinfachen und die Baugröße zu reduzieren, so daß die Gesamtvorrichtung ausreichend kompakt zum Einsatz in existierende Maschinen für alle Zwecke baut, ohne daß irgendwelche wesentlichen Änderungen der Gesamtkonstruktion erforderlich sind.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Anlasser für eine Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aus.

Erfindungsgemäß weist also der Anlassermotor eine Motorankerwelle auf, welche axial mit der Maschinenantriebswelle fluchtet. Koaxial zwischen der Motorankerwelle und der Maschinenantriebswelle ist eine Zwischenwelle über ein Untersetzungsgetriebe, wie etwa ein Planetengetriebe, an die erstere und über eine Überholkupplung an die letztere gekuppelt. Somit ist eine Konstruktion mit einem Minimum an Platzbedarf geschaffen, welche in bestehende Maschinen ohne weitere Änderungen paßt.

Die Zwischenwelle wird mittels des Anlassermotors über das Untersetzungsgetriebe zum Anlassen des Motors über die Überholkupplung in einer vorbestimmten Drehrichtung betrieben.

Die Anlasserscheibe ist die Zwischenwelle koaxial umschließend drehbar gehalten. An dem Zugglied oder dergleichen auf der Anlasserscheibe kann zum Antreiben der Anlasserscheibe in derselben Drehrichtung wie die Zwischenwelle manuell gezogen werden. Ferner ist eine Kupplung, vorzugsweise eine Fliehkraft­ kupplung oder eine andere automatische Kupplung, zum Getrennthalten der Anlasserscheibe von der Maschinenantriebswelle während des Betriebs des Anlassermotors und zum betriebsmäßigen Verbinden der Anlasserscheibe mit der Maschinenantriebswelle, wenn die Anlasserscheibe in der vorbestimmten Dreh­ richtung manuell angetrieben wird, vorgesehen.

Zum Starten der Maschine mit Hilfskraft kann der Anlassermotor mittels einer Energiequelle, wie einer Batterie angetrieben werden. Die daraus re­ sultierende Drehung der Motorankerwelle in der vorbestimmten Drehrichtung wird mittels des Untersetzungsgetriebes auf die Zwischenwelle und dann mittels der Überholkupplung auf die Maschinenantriebswelle übertragen. Nachdem die Maschine angelaufen ist, erlaubt es die Überholkupplung der Maschinenan­ triebswelle, schneller zu laufen als die Zwischenwelle und demzufolge schneller als die Motorankerwelle. Die Anlasserscheibe wird von der Maschinenantriebs­ welle mittels der automatischen Kupplung während eines solchen Anlassens der Maschine mit Hilfskraft getrennt gehalten.

Für das manuelle Anlassen wird Zug auf das um die Anlasserscheibe gewundene Zugglied ausgeübt. Die daraus resultierende Drehung der Anlasserscheibe in der vorbestimmten Richtung führt dazu, daß die automatische Kupplung einkuppelt, um das Drehmoment der Anlasserscheibe auf die Maschinenantriebswelle zu übertragen. Die Motorankerwelle und die Zwischen­ welle werden beide mittels der Überholkupplung von der Drehbewegung abgekuppelt. Die automatische Kupplung kuppelt aus, wenn die Anlasserscheibe nicht mehr dreht, was ein von der Anlasserscheibe unabhängiges Drehen der Maschinenantriebswelle erlaubt, nachdem die Maschine angelaufen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den erfindungs­ gemäßen Anlasser, wobei der Anlasser an der Stelle des Schwungradgehäuses einer Maschine und mit der Kurbelwelle der Maschine gekuppelt angebracht ist; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Planeten­ getriebes des Anlassers nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Anlassers mit 10 bezeichnet. Der Anlasser ist in einer Brennkraftmaschine der Hubkolbenart mit einem Kurbelgehäuse 12 gezeigt, aus dem eine Kurbelwelle 14 herausragt. Die Kurbelwelle 14 stellt ein Beispiel für eine Maschinenantriebswelle dar, an die der erfindungsgemäße Anlasser zum Anlassen der Maschine gekuppelt werden kann.

Fest auf das sich verjüngende Ende 16 der Kurbelwelle 14 ist ein Schwungrad 18 montiert, welches in diesem Ausführungsbeispiel mit Flügeln 20 versehen ist, um zusätzlich als Kühlventilator zu dienen. Das Schwungrad 18 ist in einem Schwungradgehäuse 22 aus Blech eingeschlossen, welches sowohl an dem Kurbelgehäuse 12 als auch an dem Zylinderblock (nicht gezeigt) der Maschine befestigt ist, der mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist. Das Schwungrad­ gehäuse 22 dient dazu, einen mittels des Schwungrades 18 erzeugten Kühlluftstrom dem nicht gezeigten Zylinderblock und anderen Teilen der Maschine zuzuführen. In dem Schwungradgehäuse 22 ist eine relativ große Durchgangsöffnung 24 ausgebildet, die bezüglich der Achse X-X der Kurbelwelle 14 der Maschine zentriert ist. Eine Anlasserabdeckung 26 ist mittels einer Schraube 28 an der Außenseite (in Fig. 1 nach rechts gezeigt) des Schwungradge­ häuses 22 befestigt, um die Durchgangsöffnung 24 zu überdecken und einen Teil des Anlassers 10 zu umschließen. Die Anlasserabdeckung 26 weist eine zweite Durchgangsöffnung 30 auf, welche bezüglich der Kurbelwellenachse X-X zentriert ist und ebenfalls als stationäre Halterung des Anlassers 10 dient.

Großzügig mittels des Schwungradgehäuses 22 und der Anlasserabdeckung 26 umschlossen ist der Anlasser 10 zum Anlassen der Maschine an das Schwungrad 18 gekuppelt. Der Anlasser 10 umfaßt sowohl einen elektrischen Anlassermotor 32 als auch eine handbe­ triebene Anlasserscheibe 34 zum wahlweisen Starten mit Hilfskraft oder von Hand.

Der Anlassermotor 32 umfaßt ein Motorgehäuse 36, das so an der Anlasserabdeckung 26 befestigt ist, daß es teilweise davon nach außen ragt. Innerhalb des Motorgehäuses 36 sind herkömmlicherweise ein Satz Feldwicklungen 38, ein Anker 40 und eine Motor­ ankerwelle 42 vorgesehen. Die Feldwicklungen 38 sind an einem Anlassermotor-Joch 44 befestigt, der seinerseits an dem Motorgehäuse 36 angebracht ist. Der von den Feldwicklungen 38 umgebene Anker 40 ist auf der Ankerwelle 42 zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt. Das äußere oder rechte Ende (in Fig. 1) der Ankerwelle 42 ist drehbar in einem Gleitlager 46 gelagert. Die Ankerwelle 42 fluchtet mit der Achse X-X der Kurbelwelle 14 der Maschine. Wenn die Feldwicklungen 38 mittels einer Energiequelle, wie etwa einer Batterie (nicht gezeigt) erregt werden, dreht sich die Ankerwelle 42 in einer vorher festgelegten Drehrichtung, um die Maschine anzulassen.

Zum Absenken der Drehgeschwindigkeit und damit Erhöhen des abgegebenen Drehmoments des Anlasser­ motors 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Planetengetriebe 48 vorgesehen.

Gemäß Fig. 2 umfaßt das Planetengetriebe 48 ein Sonnenrad 50 mit Kerbverzahnung, das auf der Motor­ ankerwelle 42 zur gemeinsamen Rotation mit dieser befestigt ist, einen inneren- oder Drehkranz 52, der an dem Anlassermotor-Joch 44 befestigt ist, und Planetenräder 54, die mit dem Sonnenrad 50 und dem Drehkranz 52 drehbar in Eingriff stehen. Die Planetenräder 54 sind alle mittels eines Planeten­ radträgers 56 drehbar gehalten, welcher einstückig mit einer Zwischenwelle 58 drehbar um die Kurbelwellen­ achse X-X ausgeführt ist.

Da der Drehkranz 52 gegen eine Drehbewegung arretiert ist, überträgt das Planetengetriebe 48 das Drehmoment der Motorankerwelle 42 über das Sonnenrad 50, die Planetenräder 54 und den Planetenradträger 56 auf die Zwischenwelle 58. Die Drehrichtungen der Motor­ ankerwelle 42 und der Zwischenwelle 58 sind gleich.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwelle 58 transversal in einen ersten Abschnitt 60 und einen zweiten Abschnitt 62 geteilt, während die Zwischenwelle auch einstückig ausgeführt sein kann.

Der erste Abschnitt 60 ist einstückig mit dem Planeten­ radträger 56 ausgeführt. Die beiden Abschnitte 60 und 62 der Zwischenwelle 58 sind an ihren jeweiligen Enden mittels einer flexiblen Kupplung 64 miteinander verbunden, um einen möglichen Versatz der Maschinen­ kurbelwelle 14 bezüglich der Motorankerwelle 42 zu tolerieren.

Die flexible Kupplung 64 umfaßt einen Ansatz 66 an einem Ende des zweiten Abschnitts 62 der Zwischen­ welle und eine an dem Ansatz befestigte flexible Scheibe 68. Der erste Abschnitt 60 der Zwischenwelle ist mit seiner Stirnseite an der flexiblen Scheibe 68 befestigt. Demzufolge verbindet die flexible Kupplung 64 die beiden Abschnitte 60 und 62 der Zwischenwelle fest miteinander, soweit es die Über­ tragung eines Drehmomentes von einem auf den anderen Abschnitt betrifft. Selbstverständlich könnte der Ansatz 66 auch auf dem ersten Abschnitt 60 der Zwischenwelle ausgebildet sein.

Eine die beiden Abschnitte 60 und 62 der Zwischenwelle und die flexible Kupplung 64 dazwischen lose und koaxial umgebende Antriebshülse 70 weist ein offenes Ende in Richtung des Anlassermotors 32 und ein geschlossenes Ende 74 auf, das mittels Schrauben oder anders an der Nabe 76 des Schwungrades 18 befestigt ist. Das geschlossene Ende 74 der Antriebs­ hülse 70 ist mit einer koaxialen Ausnehmung 78 versehen, an die der zweite Abschnitt 62 der Zwischen­ welle mittels einer Überholkupplung 80 gekuppelt ist. Eine Öldichtung 82 ist außerhalb der Überhol­ kupplung 80 in der Ausnehmung 78 vorgesehen.

Die Überholkupplung 80 ist an sich bekannt. Sie überträgt das Drehmoment der Motorankerwelle 42 in der vorbestimmten Drehrichtung und damit von der Zwischenwelle 58 auf die Kurbelwelle 14, wenn die Maschine mit Hilfskraft angelassen wird. Nachdem die Maschine angelaufen ist, erlaubt es die Überhol­ kupplung 80 jedoch der Kurbelwelle 14, unabhängig von der Zwischenwelle 58 oder diese überholend zu drehen.

Zum manuellen Anlassen der Maschine ist die Anlasser­ scheibe 34 drehbar und koaxial auf einer Hohlwelle oder Haltehülse 84 angebracht, die über den ersten Abschnitt 60 der Zwischenwelle 58 so geschoben ist, daß sie eine Drehung der Anlasserscheibe erlaubt. Die Haltehülse 84 ist mit einem integrierten Flansch 86 versehen, der peripher über den Drehkranz 52 an dem Anlassermotor-Joch 44 befestigt ist. Eine Rückholfeder 88, vorzugsweise in der Form einer Spiralfeder ist zwischen der Anlasserscheibe 34 und der Haltehülse 84 angebracht, wobei sie die Anlasserscheibe in der der vorbestimmten Drehrichtung der Motorankerwelle 42 entgegengesetzten Richtung vorspannt. Ein Zugseil 90 oder ein ähnliches langge­ strecktes flexibles Element ist mindestens teilweise um die Anlasserscheibe 34 gewunden und erstreckt sich teilweise nach außerhalb der Anlasserabdeckung 26.

Mit 92 ist eine Überwurfmutter über der Haltehülse 84 bezeichnet. Die Überwurfmutter 92 wirkt mit einem Abstandshalter 94 zusammen, um die Anlasser­ scheibe 34 über der Haltehülse 84 zu halten und es ihr gleichzeitig zu ermöglichen, relativ zu der Haltehülse zu drehen.

Durch Antrieb mittels Anziehen des Zugseiles 90 dreht sich die Anlasserscheibe 34 um die Haltehülse 84 in derselben Richtung wie die Motorankerwelle 42. Das Drehmoment der Anlasserscheibe wird folgender­ maßen auf die Kurbelwelle 14 der Maschine übertragen.

Die Antriebshülse 70 überträgt das Drehmoment der Anlasserscheibe 34 auf die Kurbelwelle 14. Da jedoch die Anlasserscheibe 34 von der Kurbelwelle getrennt gehalten werden muß, nachdem die Maschine angelaufen ist oder wenn die Maschine mittels des Anlassermotors 32 angelassen wird, ist eine Kupplung 96 zum Ankuppeln der Anlasserscheibe 34 an die Antriebshülse 70 nur während des manuellen Anlassens der Maschine mittels der Anlasserscheibe 34 vorgesehen.

Die Kupplung 96 ist in diesem Ausführungsbeispiel als automatische oder Fliehkraftkupplung mit mehreren Fliehgewichten 98 drehbar an eine Seite der Anlasser­ scheibe 34 gekuppelt gezeigt. Die Fliehgewichte werden wegen der erzwungenen Drehung der Anlasser­ scheibe 34 infolge der Zentrifugalkraft in betriebs­ mäßigen Eingriff mit der Antriebshülse 70 gedrückt. Der Abstandshalter 94 dient zusätzlich dazu, die Fliehgewichte 98 gleitend auf der Anlasserscheibe 34 zu halten.

Betrieb

Für das Anlassen der Maschine mit Hilfskraft werden die Feldwicklungen 38 des Anlassermotors 32 mittels Strom aus der (nicht gezeigten) Batterie oder einer anderen Energieversorgungsquelle erregt. Die Motor­ ankerwelle 42 mit dem Anker 40 darauf wird dann in eine vorbestimmte Richtung gedreht.

Die Motorankerwelle 42 ist direkt an das Sonnenrad 50 des Planetengetriebes 48 gekuppelt. Wegen der gemeinsamen Drehung des Sonnenrades 50 und der Motorankerwelle 42 zwingt der Drehkranz 52 des Planetengetriebes 48 die Planetenräder 54 dazu, sich um die Kurbelwellenachse X-X in derselben Drehrichtung wie die Motorankerwelle zu drehen. Das Drehmoment der Planetenräder 54 wird mittels des Planetenradträgers 56 auf den ersten Abschnitt 60 der Zwischenwelle 58 übertragen.

Das Drehmoment des ersten Abschnitts 60 der Zwischen­ welle wird dann über die flexible Kupplung 64, den zweiten Abschnitt 62 der Zwischenwelle, die Überholkupplung 80 und das Schwungrad 18 auf die Kurbelwelle 14 der Maschine übertragen. Die Energie­ versorgung des Anlassermotors 32 kann nach dem Anlaufen der Maschine abgeschaltet werden. Da die Kurbelwelle 14 der Maschine an Drehzahl zunimmt, isoliert die Überholkupplung 80 die Drehung der Kurbelwelle und des darauf sitzenden Schwungrades 18 von der Zwischenwelle 58 und den anderen daran gekuppelten drehenden Teilen.

Die Antriebshülse 70 dreht sich mit der Kurbelwelle 14 bei einem solchen Anlassen der Maschine mit Hilfskraft. Die Anlasserscheibe 34 ist jedoch von der Antriebshülse getrennt gehalten und somit von der Drehung abgekuppelt.

Der Anlassermotor 32 ist in dem erläuterten Aus­ führungsbeispiel über die Anlasserabdeckung 26 an dem Schwungradgehäuse 22 befestigt. Da sie beide aus Metallblech sind, sind das Schwungradgehäuse 22 und die Anlasserabdeckung 26 nicht sehr fest. Demzu­ folge kann beim Gebrauch ein Versatz zwischen der Motorankerwelle 42 und der Kurbelwelle 14 der Maschine auftreten. Solch ein Versatz stellt kein ernstes Problem bei der Leistungsübertragung von der Motor­ ankerwelle auf die Kurbelwelle der Maschine dar, weil die flexible Kupplung 64 zwischen den beiden Abschnitten 60 und 62, in welche die Zwischenwelle 58 aufgeteilt ist, liegt. Darüber hinaus ist der Anlasser 10 der Maschine vorzugsweise an dem Schwung­ radgehäuse 22 angebracht, weil in diesem Fall der Aufbau des Kurbelgehäuses 12 der Maschine nicht für die Halterung des Anlassers geändert werden muß.

Zum manuellen Anlassen wird an dem um die Anlasser­ scheibe 34 gewundenen Zugseil 90 gezogen. Die Anlasser­ scheibe 34 dreht dann gegen die Kraft der Rückhol­ feder 88 in der vorbestimmten Drehrichtung des Anlassermotors 32. Infolge dieser Drehung der Anlasser­ scheibe 34 werden die Fliehgewichte 98 darauf zentri­ fugal in betriebsmäßigen Eingriff mit dem offenen Ende der Antriebshülse 70 geschleudert. Das resul­ tierende Drehmoment der Antriebshülse wird über das Schwungrad 18 an die Kurbelwelle 14 der Maschine übertragen, wodurch die Maschine angelassen wird.

Wenn die Anlasserscheibe 34 sich nicht mehr dreht, nachdem Zug auf das Zugseil 90 ausgeübt worden ist, lösen sich die Fliehgewichte 98 aus dem Eingriff mit der Antriebshülse 70. Nur die Antriebshülse 70 dreht dann mit der Kurbelwelle 14 der Maschine, nachdem die Maschine angelaufen ist. Das Zugseil 90 wird, wenn es losgelassen ist, wieder um die Anlasserscheibe 34 gewunden, weil die Anlasserscheibe wegen der Vorspannung der Rückholfeder 88 in umge­ kehrter Richtung dreht.

Auch während des manuellen Anwerfens dient die Überholkupplung 80 dazu, es der Kurbelwelle 14 der Maschine zu erlauben, unabhängig von der Zwischen­ welle 58 zu drehen. Der Anlassermotor 32 wird daher nicht wegen der erzwungenen Drehung der Kurbelwelle 14 der Maschine gedreht.

Claims (4)

1. Anlasser für eine Maschine, der mit Hilfskraft oder manuell betreibbar ist, mit einem elektrischen Anlassermotor (32) und einer manuell zu betätigenden Anlasserscheibe (34), über die wahlweise ein Drehmoment auf eine Maschinenantriebswelle (14) aufbringbar ist, wobei eine Zwischenwelle (58) zwischen der Motorankerwelle (42) und der Maschinenantriebswelle (14) vorgesehen und mit der Motorankerwelle (42) über ein Untersetzungsgetriebe (48) verbunden ist, wobei die Zwischenwelle (58) vom Anlassermotor (32) in einer vorbestimmten Richtung antreibbar ist, wobei eine Kupplung (80) zwischen der Zwischenwelle (58) und der Maschinenantriebswelle (14) vorgesehen ist, wobei die Anlasserscheibe (34) die Zwischenwelle (58) koaxial umgebend in gleicher Drehrichtung wie die Zwischenwelle (58) drehbar angeordnet ist und wobei eine Kupplung (70, 96) zwischen der Anlasserscheibe (34) und der Maschinenantriebswelle (14) zum Getrennthalten der Anlasserscheibe von der Maschinenantriebswelle (14) bei Betrieb des Anlassermotors (32) und zum Kuppeln der Anlasserscheibe (34) bei deren manueller Betätigung mit der Maschinenantriebswelle (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorankerwelle (42) des Anlassermotors (32) und die Zwischenwelle (58) mit der Maschinenantriebswelle (14) koaxial fluchtend angeordnet sind, daß die Zwischenwelle (58) einen ersten Abschnitt (60), der über das als Planetengetriebe ausgebildete Untersetzungsgetriebe (48) mit der Motorankerwelle (42) gekuppelt ist, und einen zweiten Abschnitt (62) aufweist, der über eine Überholkupplung (80) mit der Maschinenantriebswelle (14) kuppelbar ist, und daß eine flexible Kupplung (64) zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (60, 62) der Zwischenwelle (58) angeordnet ist, um eine Fehlausrichtung der Maschinenantriebswelle (14) bezüglich der Motorankerwelle zuzulassen.

2. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Kupplung (64) einen Ansatz (66) an einem Ende entweder des ersten (60) oder des zweiten Abschnitts der Zwischenwelle (58) und eine flexible Scheibe (68) umfaßt, welche an dem Ansatz befestigt ist, wobei der jeweils andere Abschnitt (62) mit seinem Ende an der flexiblen Scheibe (68) befestigt ist.

3. Anlasser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (70, 96) zwischen der Anlasserscheibe (34) und der Maschinenantriebswelle (14) eine Antriebshülse (70), welche die Zwischenwelle (58) relativ dazu drehbar umgibt und an der Maschinenantriebswelle (14) befestigt ist, und eine automatische Kupplung (96) umfaßt, welche zwischen der Anlasserscheibe (34) und der Antriebshülse (70) so angeordnet ist, daß die Anlasserscheibe (34) nur dann mit der Antriebshülse (70) gekuppelt wird, wenn die Anlasserscheibe (34) manuell in der vorbestimmten Drehrichtung getrieben wird.

4. Anlasser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Kupplung (96) eine Fliehkraftkupplung mit mehreren Fliehgewichten (98) ist, welche an der Anlasserscheibe (34) gelagert sind, so daß sie infolge einer Drehung der Anlasserscheibe (34) aufgrund der Zentrifugalkraft betriebsmäßig mit der Antriebshülse (70) in Eingriff kommt.