DE3874157T2

DE3874157T2 - Anlasser fuer verbrennungsmotor.

Info

Publication number: DE3874157T2
Application number: DE8888100939T
Authority: DE
Inventors: Shuzoo Mitsubishi Denk Isozumi; Toshinori Mitsubishi De Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2008-01-23
Also published as: EP0277566B1; KR880009194A; KR910001693B1; EP0277566A1; US4853570A; DE3874157D1

Description

Die vor liegende Erfindung bezieht sich auf einen Motoranlasser, und insbesondere auf einen Motoranlasser des Koaxialtyps für ein Fahrzeug.

STAND DER TECHNIK

Fig. 1 veranschaulicht einen herkömmlichen Anlasser 200 für den Motor eines Fahrzeugs. Der Anlasser 200 umfaßt einen Gleichstrommotor 202, einen Überholkupplungsmechanismus 106, der gleitend auf dem verlängerten Abschnitt 102a der Welle 102 des Ankers des Gleichstrommotors gelagert ist, eine stirnseitige Abdeckung 114, die auch als Lager für das Ende des verlängerten Abschnittes der Welle dient, und einen Schalthebel 117, von dem ein Ende in Eingriff mit dem Stempel 207 eines elektromagnetischen Schalters 118 steht, der längsseits des Gleichstrommotors zur gleitenden Verstellung des Überholkupplungsmechanismus auf dem verlängerten Abschnitt der Welle vorgesehen ist, während sein anderes Ende in Eingriff mit einem ringförmigen Element 208 steht, das am Überholkupplungsmechanismus befestigt ist.
Der Anker 100 des Gleichstrommotors umfaßt einen Kern 101, die Welle 102 des Ankers, einen Kommutator 103, der auf dem hinteren Abschnitt der Welle angeordnet ist, und eine Ankerwicklung 104, die auf den Kern gewickelt und an den Kommutator angeschlossen ist. In der Welle 102 ist vor dem Ankerkern 101 ein spiraliger Keil 105 vorgesehen und steht mit einer Überholkupplung 106 in Eingriff. Bürsten 107 werden von Bürstenhaltern 108 in Kontakt mit dem Kommutator 103 gehalten und sind an der hinteren Abdeckung 109 durch Bolzen 110 befestigt. Zwischen der hinteren Abdeckung 109 und dem hinteren Endabschnitt der Welle 102 ist ein Lager 111 vorgesehen. Die Überholkupplung 106 umfaßt ein äußeres Element 106a, Rollen 106b, ein Ritzel 106c, das in Eingriff mit dem Zahnkranz eines Motors steht und von der Welle 102 durch ein Gleitlager 106d getragen wird, das an der innerseitigen Oberfläche des Ritzels angebracht ist, und eine Kappe 106e umfaßt, die den Körper der Überholkupplung abdeckt. Das Ritzel 106 ist gleitend in axialer Richtung der Welle 102 gelagert. Ein Endanschlag 112 ist auf der Welle 102 so angeordnet, daß das Ritzel 106c mit dem Endanschlag in Berührung kommt, wenn es nach vorne bewegt wird. An der innerseitigen Oberfläche des stirnseitigen Endabschnittes einer vorderen Abdeckung 114 ist ein Gleitlager 113 angebracht, das die Welle 102 an ihrem vorderen Ende trägt. An der innerseitigen Oberfläche eines Joches 115 sind eine Vielzahl von Dauermagneten 116, die für den Anker 100 als Feld wirken, befestigt und haben den Zweck, einen magnetischen Kreis aufzubauen und ein Gehäuse zu bilden. Die Enden eines Kunststoffhebels 117 stehen in Eingriff mit dem Stempel 119 des elektromagnetischen Schalters 118 und mit dem peripheren Abschnitt der Überholkupplung 106. An einem Stab 122 ist über einen elektrischen Isolator 121 ein beweglicher Kontakt 120 befestigt. Der Stab 122 ist in einen Kern 123 eingeschoben, so daß er nach hinten und vorne gleiten kann. Ein feststehender Kontakt 124 ist an einer aus einem elektrischen Isolator bestehenden Kappe 125 befestigt. Eine Antriebsspule 126 zum Bewegen des Stempels 119 ist um einen Spulenkörper 127 aus Kunststoff gewickelt und in einem Gehäuse 128 untergebracht. Ein Zuführungsleiter 129 verbindet den feststehenden Kontakt 124 mit der entsprechenden Bürste 107. Zwischen dem Kern 123 und dem Stempel 119 ist eine Rückholfeder 130 vorgesehen.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des herkömmlichen Motoranlassers beschrieben. Wenn der Zündschalter geschlossen wird, wird die Antriebsspule 126 des elektromagnetischen Schalters 118 zum Rückwärtsbewegen des Stempels 119 mit elektrischer Energie versorgt und stößt den Stab 122 zurück, um den beweglichen Kontakt 120 in Berührung mit dem feststehenden Kontakt 124 zu bringen. Daraufhin wird durch den feststehenden Kontakt 124, die Zuführungsleitung 129 und die Bürste 102 elektrische Energie an den Anker 100 geliefert, die ihn in Drehung versetzt. Die Umdrehungskraft des Ankers 100 wird durch den spiraligen Keil 105 am peripheren Abschnitt der Welle 102 auf die Überholkupplung 106 übertragen und versetzt das Ritzel 106c in Drehung. Da der Stempel 119 nach rückwärts bewegt wird, wird der Hebel 117 im Gegenuhrzeigersinne gedreht und läßt die Überholkupplung 106 nach vorne gleiten, um das Ritzel 106 mit dem Zahnkranz in Eingriff zu bringen, der an einem mit der Kurbelwelle des Motors verbundenen Schwungrad befestigt ist.
Unmittelbar nach dem Anlassen des Motors wird wegen des Einwegüberholverhaltens der Überholkupplung 106 nur das Ritzel 106c zusammen mit dem Zahnkranz bewegt, so daß das Ritzel auf Touren kommt.
Wenn der Zündschalter am Ende des Anlassens des Motors ausgeschaltet wird, wird die Antriebsspule 126 energielos, und der Stempel 119 kehrt durch die Kraft der Rückholfeder 130 im elektromagnetischen Schalter 118 in die Ausgangsstellung zurück. Ebenso kehrt die Überholkupplung 106 in die Ausgangsstellung zurück. Entsprechend kommt der Motoranlasser zum Stillstand.
Der wie beschrieben aufgebaute herkömmliche Anlasser 1 weist jedoch den Nachteil auf, daß er den Schalthebel 117 zur gleitenden Verschiebung der Überholkupplungsmechanismus 106 auf dem verlängerten Abschnitt 102a der Welle 102 benötigt. Der herkömmliche Anlasser 1 weist auch einen weiteren Nachteil auf, der darin besteht, daß die konstruktive Gestaltung des Motors im Fahrzeug sehr eingeschränkt ist, weil der elektromagnetische Schalter 118 zur Betätigung des Schalthebels 117 und zum Zuführen elektrischer Energie an den Gleichstrommotor 202 längsseits des Gleichstrommotors angebracht ist, wodurch der Anlasser zu einem Zweiachsentyp wird. Ein noch weiterer Nachteil des herkömmlichen Anlassers besteht darin, daß er keine gute Montagefähigkeit besitzt, weil der Anlasser schwer und die Anzahl der Komponenten groß ist.
Da beim herkömmlichen Motoranlasser der elektromagnetische Schalter 118 und der Gleichstrommotor parallel zueinander angeordnet sind, muß im Motor oder im Fahrzeug, oder dergleichen, beim Befestigen des Motoranlassers am Motor Platz zur Aufnahme des elektromagnetischen Schalters vorhanden sein. Daher besteht insofern ein Problem, als die konstruktive Anordnung des Motors im Fahrzeug, oder dergleichen, begrenzt ist.
Falls zur Lösung des Problems der elektromagnetische Schalter 118 und der Gleichstrommotor einfach hintereinander angeordnet werden, nimmt die Gesamtlänge des Motoranlassers zu und erschwert die konstruktive Gestaltung des Motors am hinteren Abschnitt des Motoranlassers. Dies stellt ein weiteres Problem dar.
Falls die Überholkupplung, die getrennt zusammengebaut wird, die Antriebsspule des elektromagnetischen Schalters, usw., im Anker untergebracht werden, um das genannte Problem zu lösen, wird es schwierig, eine gute Montage und eine ausreichende Verarbeitungsgenauigkeit sicherzustellen und den magnetischen Kreis richtig aufzubauen, um einen befriedigenden Wirkungsgrad und entsprechende Qualität zu erzielen. Dies stellt ebenfalls ein weiteres Problem dar.
Das Dokument DE-A-2 448 069 beschreibt einen Gleichstrommotor mit elektromagnetischem Schalter in Kiellinienbauweise, bei dem eine hohle Antriebswelle im Gleichstrommotor gelagert ist und das Ritzel mit Hilfe einer durch eine elektromagnetische Schalteranordnung angetriebene Stange nach vorne bewegt wird, um es zum Anlassen des Motors mit dem Gleichstrommotor in Eingriff zu bringen. Auch wird ein Kommutator vom Flächenkontakttyp dargestellt. Der eigentliche Kontakt mit dem Kommutator wird durch Bewegen der Bürste gegen die Fläche des Kommutators bewirkt, wobei diese Bewegung durch den elektromagnetischen Schalter herbeigeführt wird, während die Bürste normalerweise nicht in Kontakt mit dem Kommutator steht, es sei denn, daß der Fahrzeugmotor angelassen werden muß. Vor dem Motor sind in einer Entfernung zum elektromagnetischen Schalter Rollen vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen der hohlen Antriebswelle und einem mit Gewinde versehenen Rohr ermöglichen. Wenn der elektromagnetische Schalter betätigt wird, bewegt sich die Stange nach vorne und übt Kraft auf eine Übertragungswelle aus. Die Übertragungswelle kann sich axial in bezug auf den Motor bewegen, wobei jedoch ein Schraubengewinde zwischen der Übertragungswelle und dem mit Gewinde versehenen Rohr vorgesehen ist, so daß die Zahnradwelle rotieren kann, wenn die Axialbewegung erfolgt. Die Axialbewegung bringt ein Ritzel in Eingriff mit dem Zahnrad des Motors.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motoranlasser zu schaffen, der die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motoranlasser zu schaffen, dessen Größe und Gewicht reduziert und dessen Anzahl an Komponenten verringert ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Motoranlasser zu schaffen, bei dem ein elektromagnetischer Schalter und ein Elektromotor so hintereinander angeordnet sind, daß die Gesamtlänge des Motoranlassers klein genug bleibt, um die Montageeigenschaften derselben am Motor zu verbessern, wobei der Anlasser ein gutes Leistungsverhalten besitzt.
Die genannten Ziele werden durch den Motoranlasser gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht, der aufweist:
einen Elektromotor mit einer hohlen Welle und einem Ankerkern zur Lieferung einer Umdrehungskraft zum Anlassen des Motors;
eine Einwegkupplung mit einem keilförmigen Nocken auf der innerseitigen Oberfläche der hohlen Welle;
eine hohle innere Kupplungseinrichtung, die durch die Einwegkupplung drehbar in der hohlen Welle gehaltert ist; Rollen und Rollenfedern, die jeweils zwischen dem keilförmigen Nocken und der hohlen inneren Kupplung vorgesehen sind;
eine Ritzelwelleneinrichtung mit einem Ritzel, das mit einem Zahnkranz des Motors in Eingriff steht und in der hohlen inneren Kupplung zur Bewegung in axialer Richtung derselben durch Keilführung gelagert ist; eine elektromagnetische Schaltereinrichtung, die mit einem Ende am Elektromotor zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors befestigt ist;
eine Bewegungskörpereinrichtung, die sich zusammen mit dem elektromagnetischen Schalter bewegt und um die Ritzelwelle in axialer Richtung derselben bewegt, um das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff zu bringen; eine Stopeinrichtung, der auf dem peripheren Abschnitt der Ritzelwelle vorgesehen ist; und
eine Feder, die zwischen dem Endanschlag und der hohlen inneren Kupplung zum Rückholen der Ritzelwelle vorgesehen ist und die Stopeinrichtung in Kontakt mit dem Ende der hohlen inneren Kupplung gelangt, wenn die Ritzelwelle bewegt wird; wobei die hohle Welle einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkern im Abschnitt mit großem Durchmesser der hohlen Welle vorgesehen ist, wobei der keilförmige Nocken im Ankerkern angebracht ist; und wobei die Bewegungskörpereinrichtung teilweise im Abschnitt mit kleinem Durchmesser der hohlen Welle angeordnet ist.
Die Ritzelwelle ist mit dem Einwegkupplungsmechanismus versehen. Die Ritzelwelle wird durch den Bewegungskörper bewegt, der zusammen mit der Betätigung des elektromagnetischen Schalters bewegt wird.
Der Elektromotor und der elektromagnetische Schalter sind hintereinander so angeordnet, daß die Gesamtlänge des Motoranlassers klein genug ist, um den Motoranlasser kompakt und symmetrisch zur Achse desselben zu gestalten. Entsprechend werden die Montagefähigkeit des Motoranlassers am Motor und die Qualität des Motoranlassers verbessert.
Da der elektromagnetische Schalter am Ende des Gleichstrommotors und koaxial zu diesem angeordnet und die austreibende Welle gleitend in der hohlen Welle des Ankers gehaltert ist, wird die Gesamtlänge des Motoranlassers reduziert und verringert damit die Länge des Joches erheblich. Da ein entsprechendes Kräftemoment, das eine hohe Spannungsbeanspruchung in der vorderen Abdeckung verursachen würde, zwischen dem Lagerabschnitt der vorderen Abdeckung und ihrer am Motor befestigten Oberfläche nicht zur Wirkung kommt, kann die Dicke der vorderen Abdeckung verringert werden, um die Befestigung der vorderen Abdeckung am Ende des Joches zu ermöglichen, wenn die vordere Abdeckung zur Umkleidung des Endes des in einer Gußform plazierten Joches angegossen wird. Die vordere Abdeckung und das Joch können daher einstückig miteinander verbunden werden, um die Anzahl der Komponenten des Motoranlassers substantiell zu reduzieren und das Gesamtgewicht des Motoranlassers erheblich zu verringern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines herkömmlichen Motoranlassers dar;
Fig. 2 stellt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Motoranlassers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 3 stellt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des zweiten Abschnittes der vorderen Abdeckung eines Motoranlassers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 4 stellt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung des Seitenabschnittes der vorderen Abdeckung eines Motoranlassers gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; und
Fig. 5 stellt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Motoranlassers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend werden die Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 stellt einen Motoranlasser 10 dar, der eine der Ausführungsformen der Erfindung und einen Koaxialtyp bildet, bei dem ein elektromagnetischer Schalter an einem Ende eines Gleichstrommotors angeordnet ist, wobei die hohle Welle des Ankers des Gleichstrommotors und der Stempel des elektromagnetischen Schalters koaxial zueinander angeordnet sind, um den Stempel durch die innere Öffnung der hohlen Welle in die hohle Welle zu erstrecken und den Motoranlasser als schlanken Zylinder auszubilden. Der Motoranlasser 10 besitzt einen Gleichstrommotor 15, der hauptsächlich aus Dauermagneten 12 besteht, die in über den Umfang geführten Abständen an der innerseitigen Umfangsoberfläche des Joches 11 befestigt sind, so daß ein magnetischer Kreis hergestellt und ein Gehäuse gebildet wird, wobei der Anker 13 drehbar in der Mitte des Joches gelagert ist. Ein Kommutator 14 vom Flächenkontakttyp ist an einem Ende des Ankers vorgesehen.
Der Anker 13 weist eine hohle Welle 16 und einen Kern 17 auf, der auf dem peripheren Abschnitt der hohlen Welle montiert ist. Die innerseitige Umfangsoberfläche der hohlen Welle 16 besitzt eine Ausnehmung mit einer Vielzahl von Nockenoberflächen 16a, die mit Zwischenabstand über den Umfang verteilt sind. Der Flächenkontaktkommutator 14, der auf einen Endabschnitt (es handelt sich um den linken Endabschnitt in Fig. 1) der hohlen Welle 16 aufgebracht ist, besitzt eine Anzahl von Segmenten mit Oberflächen, die sich senkrecht zur Achse der hohlen Welle erstrecken, so daß sie in gleitender Berührung mit einer Vielzahl von Bürsten 18 stehen, um die Stromwendung durchzuführen. Die Enden einer in den Ankerkern 17 gelegten Ankerwicklung 19 sind mit den Segmenten des Kommutators 14 verbunden.
Die Bürsten 18 werden von Bürstenhaltern 21 aus Kunststoff gehaltert und sind innerhalb einer rückseitigen Abdeckung 20 angeordnet, die getrennt vom Joch 11 gebildet, aber damit verbunden ist. Die Bürsten 18 stehen durch Federn 22 in Druckkontakt mit den gleitenden Oberflächen des Kommutators 14, und zwar durch Öffnungen hindurch, die in der rückseitigen Abdeckung 20 angebracht sind. Ein Lager 23 ist an der innerseitigen Umfangsoberfläche des Mittelabschnittes der rückseitigen Abdeckung 20 angebracht, um die hohle Welle 16 am rückseitigen Ende in der Nähe des Kommutators 14 abzustützen.
Ein fester Kontakt 24, der mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Klemme verbunden ist, ist in den Bürstenhalter 21 eingefügt und vergossen. Eine Klemme 26, an die ein Zuführungsleitung 25 für die Bürste 18 an der positiven Seite angeschweißt ist, ist durch eine Schraube 27 am festen Kontakt 24 befestigt.
Ein Überholkupplungsmechanismus besteht aus den Nockenoberflächen 16a der Ausnehmung der innerseitigen Umfangsoberfläche der hohlen Welle 16. Ein rohrförmiges inneres Kupplungselement 28 ist in die innere Öffnung der hohlen Welle 16 eingeschoben, so daß sich das innere Kupplungselement entlang der gesamten Axiallänge jeder Nockenoberfläche 16a der hohlen Welle erstreckt und drehbar durch Lager 30 und 31 an der hohlen Welle und der vorderen Abdeckung 90 aus Kunststoff abgestützt ist, die am vorderen Ende (das rechte Ende in Fig. 2) des Joches 11 befestigt ist. Durch die äußere Umfangsoberfläche des inneren Kupplungselementes 28 und die Nockenoberflächen 16a der Ausnehmung der hohlen Welle 16 des Ankers 13 ist eine Vielzahl von keilförmigen Öffnungen definiert. In den keilförmigen Öffnungen sind Rollen 32 zum eingreifenden Aneinanderkuppeln der Nockenoberflächen 16a und der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kupplungselementes 28 und Federn (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Andrücken der Rollen in einer Richtung vorgesehen derart, daß sie mit den Nockenoberflächen und der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kupplungselementes in Eingriff gelangen. Der Überholkupplungsmechanismus umfaßt die Nockenoberflächen 16a, das innere Kupplungselement 28, die Rollen 32, die Federn, und so weiter. Die hohle Welle 16 des Ankers 13 dient als äußeres Kupplungselement des Überholkupplungsmechanismus.
In der inneren Öffnung des rohrförmigen Kupplungselementes 28 ist eine Ritzelwelle 33, bei der es sich um eine austreibende Welle handelt, vorgesehen. Das innere Kupplungselement 28 und die Ritzelwelle 33 stehen über spiralige Keile 33a miteinander in Eingriff, die an der inneren und äußeren Umfangsoberfläche des inneren Kupplungselementes und der Ritzelwelle angebracht sind. Das Stirnende der Ritzelwelle 33 ist einstückig mit dem Ritzel 33b ausgebildet, das mit dem Zahnkranz (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Motors in Eingriff steht. Die Ritzelwelle wird von einem Lager 34 gehaltert, das an der innerseitigen Oberfläche des inneren Kupplungselementes 28 in der Nähe des rückwärtigen Endes derselben befestigt ist. Zwischen dem Lager 34 und dem Sprengring 35, die am rückwärtigen Abschnitt der Ritzelwelle montiert sind, ist eine Feder 36 zum Rückholen der Ritzelwelle 33 in die Ausgangsstellung vorgesehen.
Die hintere Endfläche der Ritzelwelle 33 weist eine Ausnehmung 37 auf. In der Ausnehmung 37 ist ein erster Halter 38 beweglich eingepaßt, der eine zylindrische Form besitzt und an einem Ende offen ist. Zwischen dem anderen geschlossenen Ende des ersten Halters 38 und der rückseitigen Oberfläche der Ausnehmung 37 ist eine Stahlkugel 29 angebracht, die eine Schubkraft aufnimmt.
Der Motoranlasser 10 weist weiter einen elektromagnetischen Schalter 40 auf, der zum Verschieben der austreibenden Welle 33 und weiter zum gegenseitigen Verbinden des festen Kontaktes 24 und eines beweglichen Kontaktes 50c als Antwort auf das Schließen des Zündschalters (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Fahrzeuges dient, wobei der Schalter elektrische Energie aus einer Batterie an den Gleichstrommotor 15 liefert. Der elektromagnetische Schalter 40 ist mit der Außenseite der hinteren Abdeckung 20 durch Bolzen 41 verbunden und umfaßt eine Antriebsspule 44, die auf einem Kunststoffspulenkörper aufgewickelt und von einem vorderen und hinteren Kern 43a und 43b getragen wird, die zusammen mit einem Gehäuse 42, einem Stempel 45, der gleitend in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers gelagert ist, und einer beweglichen am Stempel 45 befestigten Baugruppe einen Weg für das magnetische Feld bilden. Der Stempel 45 wird von einer zwischen dem Stempel und dem vorderen Kern 43ä angeordneten Schraubenfeder 47 angedrückt, so daß der Stempel in seine in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung zurückkehrt, wenn der Zündschalter geöffnet wird.
Eine bewegliche Baugruppe 46 weist eine Stange 48 auf, die mit einem Ende am Stempel 45 und mit dem anderen Ende an den ersten Halter 38 am rückwärtigen Ende der Ritzelwelle 33 befestigt ist. Ein dritter Halter 49 mit einer zur Ritzelwelle 33 hin gerichteten Öffnung ist an der Umfangsoberfläche der Stange 48 in der Nähe des Stempels 45 befestigt. Ein zwischen zwei elektrische Isolatoren 50a und 50b eingespannter Kontakthalter 50 ist gleitend auf der äußeren Umfangsoberfläche des dritten Halters 49 angeordnet. Ein zweiter Halter 51 ist an der äußeren Umfangsoberfläche des vorderen Endabschnittes der Stange 48 angebracht, derart, daß der zweite Halter in axialer Richtung der Stange gleiten kann. Zwischen dem zweiten Halter 51 und dem inneren Ende der Öffnung des dritten Halters 49 ist eine Feder 52 vorgesehen, die die Ritzelwelle 33 nach vorne drückt (in Fig. 2 nach rechts hin). Zwischen der vorderen Endfläche der Stange 48 und dem inneren Ende der Öffnung des ersten Halters 38 ist eine Feder 53 vorgesehen, die die Ritzelwelle 33 nach vorne drückt. Das rückwärtige Ende des Gehauses 42 ist durch eine nichtmagnetische Platte 54 verschlossen und dient als Rückwand des elektromagnetischen Schalters 40, so daß die Platte den Stempel 45 stoppt, wenn er zurückbewegt wird.
Da auf die vordere Abdeckung 29 des Motoranlassers 10 kein großes Moment einwirkt, kann die Abdeckung aus Kunststoff mit geringer Dicke hergestellt werden. Da der Motoranlasser 10 ein Anlasser des Koaxialtyps ist, ist die Gesamtlänge desselben klein, so daß auch die Axiallänge des Joches 11 klein ist. Aus diesem Gründe kann die vordere Abdeckung 29 aus Kunststoff gegossen werden, so daß ein Ende des in einer Gießform in Stellung gebrachten Joches 11 in den Kunststoff eingebettet wird. Beim Gießen wird ein Halter 29a für das Lager 31 zum Abstützen des inneren Kupplungselementes 28 einstückig mit der vorderen Abdeckung 29 erzeugt.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Motoranlassers 10 beschrieben. Wenn der Zündschalter offen ist, wird die Antriebsspule 44 nicht mit elektrischer Energie versorgt und daher auch nicht erregt, so daß nur die Kraft der Feder 47 auf den Stempel 45 wirkt. Aus diesem Grunde befindet sich die bewegliche Baugruppe 46 in einer hinteren Stellung, wobei der Stempel 45 in Berührung mit der Platte 54 steht. Da zu dieser Zeit der feste Kontakt 24 und der bewegliche Kontakt 50c auf Abstand stehen, steht auch der Gleichstrommotor 15 still. Im übrigen befindet sich die Ritzelwelle 33 durch die Kraft der Feder 36 in der Rückwärtsstellung.
Wenn der Zündschalter geschlossen wird, wird die Antriebsspule 44 mit elektrischer Energie versorgt und schiebt die bewegliche Baugruppe 46 nach vorne, um den beweglichen Kontakt 50c mit dem festen Kontakt 24 in Berührung zu bringen. Dadurch wird elektrische Energie durch die Bürsten 18 und den Kommutator 14 an die Ankerwicklung 19 geliefert, so daß der Gleichstrommotor 15 anläuft. In der Zwischenzeit wird die Ritzelwelle 33 durch die Federn 52 und 53 der beweglichen Baugruppe 56 nach vorne gedrückt, so daß das Ritzel 53b und der am peripheren Abschnitt des Schwungrades des Motors befestigte Zahnkranz gleichzeitig mit dem Anlaufen des Gleichstrommotors 15 in Eingriff kommen. Wenn die Ritzelwelle 33 und das innere Kupplungselement 28 nach dem Anlaufen des Motors durch den Zahnkrank schneller als die hohle Welle 16 umlaufen, gelangen das innere Kupplungselement und die hohle Welle außer Eingriff, so daß die hohle Welle frei dreht.
Wenn am Ende des Anlaßvorganges des Motors der Zündschalter geöffnet wird, endet die Versorgung mit elektrischer Energie, so daß die bewegliche Baugruppe 46 zusammen mit dem Stempel 45 durch die Kraft der Feder 47 im elektromagnetischen Schalter 40 und die Ritzelwelle 33 durch die Kraft der Feder 36 zurückbewegt wird.
Fig. 3 stellt einen Motoranlasser dar, bei dem es sich um eine der Ausführungsformen der Erfindung handelt und die hohle Welle 16 des Ankers am vorderen Ende der Welle durch ein Lager 31 gehaltert wird, das in einen Halter 29a, der um die zentrale Öffnung der vorderen Abdeckung 29 gebildet ist, eingebaut ist.
Fig. 4 veranschaulicht einen Motoranlasser, bei dem es sich um eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung handelt und die Ritzelwelle 33 durch ein Lager 31 gehaltert wird, das um die zentrale Öffnung der vorderen Abdeckung 29 angebracht ist.
Die Dicke jeder der vorderen Abdeckungen 29 des Motoranlassers der Fig. 3 und 4 kann ebenfalls gering sein. Auch ist die Gesamtlänge des Joches 11 klein. Die vordere Abdeckung 29 kann also am Ende des Joches 11 befestigt werden, wenn die vordere Abdeckung gegossen wird.
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die entsprechende Zeichnung im einzelnen beschrieben.
Fig. 5 veranschaulicht einen Motoranlasser, der diese Ausführungsform bildet und einen Gleichstrommotor umfaßt, der aufweist: einen Anker 301; den Kern 302 des Ankers, die Welle 303 des Ankers, auf der der Kern 302 im Preßsitz angebracht ist und die mit einem keilförmigen Nocken 303a in der Welle versehen ist, um eine Überholkupplungsfunktion zu schaffen; einen Kommutator 304 vom Flächenkontakttyp, der auf dem rückwärtigen Abschnitt der Welle 303 montiert ist und eine Seite besitzt, die in Gleitberührung mit Bürsten 305 steht, um die Stromwendung zu bewirken und die senkrecht zur Achse der Welle verläuft; und eine Ankerwicklung 306, die um den Kern 302 gelegt, für die Stromwendung angeschlossen ist und dabei senkrecht zur Achse der Welle verläuft. Die Bürsten 305 werden durch Federn 305a nach vorne gedrückt, die hinter den Bürsten angeordnet sind, so daß die Vorderseite der Bürsten in Druckkontakt mit der gleitenden Fläche des Kommutators 304 steht. An der innerseitigen Umfangsoberfläche des Joches 308 ist eine Vielzahl von Dauermagneten 307 als magnetischer Pfad befestigt, so daß die Dauermagneten für den Anker 301 als Feld wirken. Das Joch 308 ist rückseitig an die hintere Abdeckung 309 und stirnseitig an die vordere Abdeckung 310 angefügt. Auf dem hinteren Endabschnitt der Welle 303 ist ein Lager 311 montiert und in die hintere Abdeckung 309 eingepaßt. In der hinteren Abdeckung 309 sind um eine mit dem Lager 311 ausgestattete Öffnung eine Anzahl von Löchern vorgesehen, die derjenigen der Bürsten 305 entspricht. Sie befinden sich an Stellen, die denjenigen der Bürsten entsprechen, so daß die Bürsten in Kontakt mit dem Kommutator 304 stehen. Bürstenhalter 312 aus Kunststoff nehmen die Bürsten 305 und die Federn 305a auf. Ein fester Kontakt 313, der mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Klemme in Verbindung steht, ist in den hinteren Abschnitt des Bürstenhalters 312 für die Bürste 305 auf der positiven Seite eingefügt und vergossen. Eine Klemme 314, an die eine Zuführungsleitung 305b für die Bürste 305 an der positiven Seite angeschweißt ist, ist durch eine Schraube 315 am festen Kontakt 313 befestigt. Auf dem auf der innerseitigen Oberfläche der Welle 303 gebildeten Nocken 303a sind Rollen 316 vorgesehen, so daß die Rollen und die Rollenfedern eine Überholfunktion erfüllen. An der äußeren Umfangsoberfläche des mittleren Abschnittes des inneren Kupplungselementes des Überholmechanismus ist ein Lager 318 angebracht, um die Welle 303 an ihrem vorderen Ende zu haltern. In der vorderen Abdeckung 310 ist ein Lager 319 eingesetzt, um das innere Kupplungselement 317 an seinem vorderen Ende zu haltern. Auf der inneren Oberfläche des inneren Kupplungselementes 317 ist ein spiraliger Keil 317a angebracht. Auf der äußeren Umfangsoberfläche des mittleren Abschnittes der Ritzelwelle 320, dessen Abschnitt an der Spitze ein Ritzel 330a und einen Flansch 320b zur Verhinderung des Eintrittes von Staub und Wasser aufweist, ist ein spiraliger Keil 320c angebracht. Die spiraligen Keile 317a und 320c sind so ineinandergepaßt, daß der Keil 320c nach vorne und hinten gleiten kann. Am hinteren Abschnitt der Ritzelwelle 320 ist ein Endanschlag 321 befestigt. Im inneren Kupplungselement 317 ist ein Lager 322 zur Halterung der Ritzelwelle 320 an ihrem hinteren Abschnitt und zum Lagern des vorderen Endes einer Rückholfeder 323 für die Ritzelwelle angebracht. Die Ritzelwelle 320 wird in ihrer axialen Richtung nach vorne bewegt, wobei die Feder 323 im Zusammenwirken mit dem Endanschlag 321 verformt wird. Wenn der Endanschlag 321 mit der hinteren Endseite 317b des inneren Kupplungselementes 317 in Berührung gekommen ist, endet die Vorwärtsbewegung der Ritzelwelle 320.
Der Motoranlasser besitzt weiter einen elektromagnetischen Schalter 324, der durch Bolzen 325 mit der hinteren Abdeckung 309 verbunden ist. Der elektromagnetische Schalter 324 bewegt die Ritzelwelle 320 nach vorne und bringt als Antwort auf das Schließen des Zündschalters einen beweglichen Kontakt 328 mit dem feststehenden Kontakt 313 in Berührung, so daß von einer Batterie elektrische Energie an den Gleichstrommotor geliefert wird. Der bewegliche Kontakt 328 ist auf elektrischen Isolatoren 327a und 327b am peripheren Abschnitt einer beweglichen Baugruppe 326 vorgesehen, die die Ritzelwelle 320 von hinten andrückt. Die bewegliche Baugruppe 326 umfaßt einen Stempel 326a, eine Stange 326b, einen zweiten Halter 326c, und einen ersten Halter 326d, der zwischen dem Stempel und der Stange befestigt und mit dem beweglichen Kontakt 328, usw., ausgestattet ist. Das rückseitige Ende der Stange 326b ist an der hinteren Endfläche des Stempels 326a verstemmt. Um die Stange 326b ist zwischen dem ersten und dem zweiten Halter 326d und 326c eine Feder 329 angeordnet, die die Ritzelwelle 320 andrückt. Zwischen der vorderen Endfläche des dritten Halters 330 und der hinteren Ausnehmung der Ritzelwelle 330 ist eine Stahlkugel 332 zur Übertragung einer Schubkraft vorgesehen. Eine Antriebsspule 333 ist auf einem Spulenkörper 333a aus Kunststoff zum Bewegen des Stempels 326a aufgewickelt. Ein hinterer Kern 334a, ein vorderer Kern 334b und ein Gehäuse 335 bilden einen magnetischen Kreis. An der hinteren Wand des elektromagnetischen Schalters 324 ist eine nichtmagnetische Platte 336 vorgesehen, die den Stempel 326a stoppt, wenn er zurückbewegt wird. Zwischen dem Gehäuse 335 und der Platte 336 ist eine Dichtung 337 angebracht, die den Eintritt des Wassers verhindert. Zwischen dem Stempel 326a und dem vorderen Kern 334b ist eine Feder 338 zum Rückführen der beweglichen Baugruppe 326 in ihre Ausgangsstellung vorgesehen, wenn der Zündschalter geöffnet wird. Bolzen 339 verbinden die vordere und die hintere Abdeckung 310 und 309 miteinander.
Nachfolgend wird die Betriebsweise des Motoranlassers im einzelnen beschrieben. Wenn der in der Zeichnung nicht dargestellte Zündschalter offen ist, wird die Antriebsspule 333 nicht mit elektrischer Energie versorgt, so daß nur die Kraft der Feder 338 auf den Stempel 326a wirkt. Daher befindet sich die bewegliche Baugruppe 326 in einer hinteren Stellung, während der Stempel 326a in Berührung mit der Platte 336 steht. Gleichzeitig stehen der feste Kontakt 313 und der bewegliche Kontakt 328 auf Abstand voneinander, so daß der Gleichstrommotor stillsteht. Aufgrund der Wirkung der Feder 323 befindet sich die Ritzelwelle 320 in der hinteren Stellung, so daß die Rückseite des Flansches 320b im Stillstand in Berührung mit der vorderen Endfläche des inneren Kupplungselementes 317 steht.
Wenn der Zündschalter geschlossen wird, wird die Antriebsspule 333 mit elektrischer Energie zum Bewegen des Stempels 326a versorgt, der die bewegliche Baugruppe 326 nach vorne schiebt, um den beweglichen Kontakt 328 in Berührung mit dem festen Kontakt 313 zu bringen. Dementsprechend wird elektrische Energie durch die Bürsten 305 und den Kommutator 304 an die Ankerwicklung 306 geliefert, so daß der Gleichstrommotor anläuft. In der Zwischenzeit wird die Ritzelwelle 320 durch die Druckfedern 329 und 331 der beweglichen Baugruppe 326 nach vorne geschoben, so daß das Ritzel 320a und der am peripheren Abschnitt des Schwungrades des Motors befestigte Zahnkranz zu derselben Zeit in Eingriff miteinander gelangen, in der der Gleichstrommotor anläuft. Unmittelbar nach dem Starten des Motors werden die Ritzelwelle 320 und das innere Kupplungselement 317 wegen der Einwegüberholfunktion zusammen mit dem Zahnkranz bewegt, so daß die Ritzelwelle und das innere Kupplungselement relativ zum Anker 301 umlaufen.
Wenn der Zündschalter am Ende des Anlaufens des Motors geöffnet wird, endet die Zufuhr der elektrischen Energie, so daß die bewegliche Baugruppe 326 durch die im elektromagnetischen Schalter 324 befindliche Feder 338, und das Ritzel 320 durch die Feder 323 zurückbewegt wird.
Obgleich in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Flächenkontaktkommutator 304 vorgesehen ist, kann statt dessen auch ein anderer Kommutatortyp verwendet werden.
Obwohl weiter bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Permanentmagneten 307 vorgesehen sind, die als Feld des Gleichstrommotors bilden, können statt der Dauermagneten auch Kerne mit aufgewickelten Spulen verwendet werden.
Obwohl schließlich bei der beschriebenen Ausführungsform die Ritzelwelle 320 und das Ritzel 320a einstückig ausgebildet sind, kann das Ritzel statt dessen auch auf die Ritzelwelle aufgekeilt und mit einem Endanschlag versehen sein.

Claims

1. Motoranlasser, umfassend:

einen Elektromotor mit einer hohlen Welle (16; 303) und einem Ankerkern (13; 302) zur Lieferung einer Drehungskraft zum Anlassen des Motors;

eine Einwegkupplung mit einem keilförmigen Nocken (16a; 303a) auf der innerseitigen Oberfläche der hohlen Welle (16; 303);

eine hohle innere Kupplung (28; 317), die durch die Einwegkupplung drehbar in der hohlen Welle (16; 303) gehaltert ist;

Rollen (32; 316) und Rollenfedern, die jeweils zwischen dem keilförmigen Nocken (16a; 303a) und der hohlen inneren Kupplung (28; 317) vorgesehen sind;

eine Ritzelwellen-Einrichtung (33; 320) mit einem Ritzel (33b; 320a), das mit einem Zahnkranz des Motors in Eingriff steht und in der hohlen inneren Kupplung (28; 317) zur Bewegung in axialer Richtung derselben durch Keilführung gelagert ist;

einen elektromagnetischen Schalter (40; 324), der mit einem Ende am Elektromotor zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors befestigt ist;

eine Bewegungskörpereinrichtung (48), der sich zusammen mit dem elektromagnetischen Schalter (40; 324) bewegt und die Ritzelwelle (33; 320) in axialer Richtung derselben bewegt, um das Ritzel (33b; 320a) mit dem Zahnkranz in Eingriff zu bringen;

eine Stopeinrichtung (35; 321), die auf dem peripheren Abschnitt der Ritzelwelle (33; 320) vorgesehen ist; und

Federmittel (36; 323), die zwischen der Stopeinrichtung (35; 321) und der hohlen inneren Kupplung (28; 317) zum Rückholen der Ritzelwelle (33; 320) vorgesehen ist und die Stopeinrichtung in Kontakt mit dem Ende der hohlen inneren Kupplung (28; 317) gelangt, wenn die Ritzelwelle (33; 320) bewegt wird; wobei die hohle Welle (16; 303) einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkern (13; 302) im Abschnitt mit großem Durchmesser der hohlen Welle (16; 303) vorgesehen ist, wobei der keilförmige Nocken (16a; 303a) im Ankerkern (13; 302) angebracht ist; und wobei die Bewegungskörpereinrichtung teilweise im Abschnitt mit kleinem Durchmesser der hohlen Welle (16; 303) angeordnet ist.

2. Motoranlasser nach Anspruch 1, der außerdem eine Lagereinrichtung (30, 31; 318, 319) aufweist, die zwischen einer stirnseitigen Abdeckung (29) des Elektromotors und der hohlen inneren Kupplung (28; 317) vorgesehen ist.

3. Motoranlasser nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Anker (13; 301) mit einem Kommutator vom Flächenkontakttyp (14; 304) versehen ist, der eine in Schleifkontakt mit Bürsten (18; 305) stehende Fläche besitzt, die senkrecht zur Achse der hohlen Welle (16; 303) verläuft.

4. Motoranlasser nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 3, bei dem ein Flansch (320b) am Ritzel (320a) vorgesehen ist, der von der hohlen inneren Kupplung (317) der Ritzelwelle (320) absteht.