DE3902710A1 - Startervorrichtung der koaxialbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Startervorrichtung der Koaxialbauart. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Startervorrichtung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Anspruchs 1, wie sie zum Starten der Maschine eines Kraftfahrzeuges angewendet wird.

Bisher ist eine konventionelle Startervorrichtung zum Starten der Maschine eines Kraftfahrzeuges von der sogenannten zweiachsigen Bauart, bei der eine elektromagnetische Schaltvorrichtung zum Speisen von Energie zu einem Gleichstrommotor seitlich von dem Gleichstrommotor angeordnet ist.

Eine solche zweiachsige Startervorrichtung brachte jedoch große Einschränkungen bei der Konzeption einer Maschine für ein Kraftfahrzeug mit sich.

Es wurde deshalb ein Vorschlag zur Vereinfachung der Gestalt der Startervorrichtung gemacht. Gemäß diesem Vorschlag ist die Startervorrichtung im wesentlichen länglich mit zylindrischer Form gestaltet, wobei eine elektrische Schaltvorrichtung an einem axialen Ende des Gleichstrommotors angeordnet ist.

Die vorgeschlagene Startervorrichtung ist in Fig. 3 gezeigt. Gemäß Fig. 3 ist eine Startervorrichtung 1 der koaxialen Bauart mit einer hohlen Ankerwelle 3 eines Gleichstrommotors 2 ausgerüstet. Eine Schubstange 4 a einer elektromagnetischen Schaltvorrichtung 4 erstreckt sich vom rückwärtigen Ende des Gleich­ strommotors 2 in die innere Durchgangsbohrung 3 a der hohlen Ankerwelle 3. In die Ankerwelle 3 ragt eine damit koaxiale Abtriebswelle 5 so hinein, daß das rückwärtige Ende der Abtriebswelle 5 in Kontakt mit dem freien Ende der Schubstange 4 a steht. Wenn die elektromagnetische Schaltvorrichtung betätigt wird, wird somit die Abtriebswelle 5 mittels der Schubstange 4 a vorgeschoben.

Auf dem äußeren Umfang des Frontendes der Ankerwelle 3 ist ein Sonnenrad 6 a angeformt, mit dem mehrere Planetenräder 6 b kämmen. Die Planetenräder 6 b kämmen ferner mit einem Hohlrad 6 c, das am inneren Umfang eines Startergehäuses 7 ausgebildet ist. Sämtliche Planetenräder 6 b sind jeweils mittels von einem Träger 6 e wegragenden Zapfen 6 d getragen. Das Sonnen­ rad 6 a, die Planetenräder 6 b, das Hohlrad 6 c, die Zapfen 6 d und der Träger 6 e bilden ein untersetzendes Planetengetriebe 6, welches die Drehzahl der Ankerwelle 3 ins Langsame untersetzt.

Auf die Abtriebswelle 5 ist eine Überholkupplung 8 aufgepaßt. Ein inneres Kupplungsglied 8 a der Überhol­ kupplung 8 wirkt mit der Abtriebswelle 5 über eine Anordnung mit Schraubnocken und Schraubnut 5 b, 5 a zusammen, wobei der Außendurchmesser des Wellenab­ schnittes mit Schraubnut 5 a größer als der Innendurch­ messer der inneren Durchgangsbohrung 3 a der Hohlwelle 3 ist, derart, daß bei Übertragung eines Drehmomentes vom inneren Kupplungsglied 8 a die Abtriebswelle 5 in axialer Richtung verschoben wird. Auf dem Frontende der Abtriebswelle 5 sitzt ein Ritzel 9, das mit einem Ringzahnrad einer Maschine (nicht gezeigt) in Eingriff bringbar und daraus wieder zurückziehbar ist. Wenn die Abtriebswelle 5 nach vorne verschoben wird, wird das Ritzel 9 in das Ringzahnrad zu dessen Antrieb eingespurt.

Die beschriebene konventionelle Startervorrichtung hat jedoch den folgenden Nachteil. Wenn die Maschine oder die Startervorrichtung leerlaufen und der Zündschlüssel des Kraftfahrzeuges gedreht wird, kommt das Ritzel der Startervorrichtung mit dem Ringzahnrad der Maschine in Eingriff, wodurch die Bauteile der Startervorrichtung einer stoßartigen Belastung ausgesetzt werden. Die Stoßbelastung kann praktisch nicht durch stoßverzehrende Energie aufgenommen werden, weil die Überholkupplung torsions­ steif ist, so daß die Stoß- bzw. Schlagbelastung manchmal zum Bruch der Bauteile führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Startervorrichtung der koaxialen Bauart zu schaffen, welche eine Stoßbe­ lastung ohne jegliche nachteilige Beeinflussung der Bauteile der Startervorrichtung selbst dann aufnimmt, wenn bei abnormem Einspuren des Ritzels der Startervorrichtung in das Ringzahnrad einer Kraftfahrzeugmaschine eine große Stoß- bzw. Schlagbe­ lastung ausgeübt wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Startervorrichtung der Koaxialbauart gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in einer Darstellung wie Fig. 1 eine andere Ausführung einer Startervorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine konventionelle Startervorrichtung der Koaxialbauart.

In den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen für gleiche oder funktionsgleiche Bauteile verwendet, und zwar insbesondere in Fig. 1, die eine typische Ausführung einer Startervorrichtung der Koaxial­ bauart nach der Erfindung zeigt.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszahl 10 eine Startervor­ richtung der Koaxialbauart. Ein von einer Ankerwelle 11 abgegebenes Drehmoment wird mittels eines Planeten­ getriebes 12 und einer Überholkupplung 13 in der Weise übertragen, wie dies anhand der konventionellen Startervorrichtung beschrieben ist. Bei der Erfindung umfaßt das Planetengetriebe 12 ein Sonnenrad 12 a, das an einem äußeren Umfangsabschnitt des Frontendes der Ankerwelle 11 angeformt ist, ein Hohlrad 12 b, das am inneren Umfang des Startergehäuses der Starter­ vorrichtung 20 ausgebildet ist, und mehrere Planeten­ räder 12 e, welche sowohl mit dem Sonnenrad 12 a als auch mit dem Hohlrad 12 b kämmen und jeweils über Zapfen 12 c an einem Träger 12 d abgestützt sind.

Ein Bund 15 mit verringertem Durchmesser ist am Frontende der Ankerwelle 11 benachbart dem Sonnenrad 12 a angeformt, und der Träger 12 d des Planetengetriebes 12 ist auf diesem Bund 15 mittels eines Kugellagers 14 abgestützt, das am inneren Umfang des Trägers 12 d angebracht ist. Diese Konstruktion, bei welcher der Träger 12 d direkt von der Ankerwelle 11 mittels des Kugellagers 14 abgestützt ist, schafft den folgenden Vorteil. Hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern ist es wünschens­ wert, daß jedes Planetenrad in einer solchen Weise abwälzt, daß die Drehachsen stets mit der Mittelachse der Ankerwelle zusammenfallen. Gemäß Fig. 3, welche die konventionelle Startervorrichtung 1 zeigt, bei welcher der Träger 6 e am rückwärtigen Ende des inneren Kupplungsgliedes 8 e der Überholkupplung 8 mittels eines Lagers abgestützt ist, können die axiale Drehmitte des Trägers und die Drehachsen der Planetenräder nur schwer in einer vorbestimmten Lage gehalten werden, wenn der Eingriffszustand der Überholkupplung 8 mit der Abtriebswelle 5 über die Schraubnocken/Schraubnut-Anordnung angenommen wird. Wenn eine Verformung der Überholkupplung die Folge ist, können aus den zusammenwirkenden Teilen des Planetengetriebes abnorme Geräusche hervorgehen. Ferner können die Stirnflächen der Planetenräder abgenutzt werden. Schließlich kann eine abnorme Belastung des Planetengetriebes 12 zusätzlich zu einer durch das Einspuren des Ritzels 9 mit dem Ringzahnrad entstehenden Stoßbelastung hinzukommen und so zu einer Zerstörung der Vorrichtung führen. Mit der Konstruktion nach Fig. 1, daß heißt bei unmittelbarer Abstützung des Trägers 12 d an der Ankerwelle 11 mittels des Kugellagers 14, wird dafür gesorgt, daß die Drehachsen der Planetenräder stets mit der Drehachse der Ankerwelle 11 fluchten, sofern für eine genaue Bearbeitung Sorge getragen ist. Somit kann der oben beschriebene Nachteil eliminiert werden.

Der Träger 12 d des Planetengetriebes 12 hat einen zylindrischen Abschnitt 12 f, der zum vorderen Ende hin offen ist. Der zylindrische Abschnitt 12 f ist auf den äußeren Umfang eines äußeren Kupplungsgliedes 13 a der Überholkupplung so aufgepreßt, daß relative Gleitbewegung in Umfangsrichtung stattfindet, wenn ein vorbestimmtes vom Planetengetriebe 12 übertragenes Drehmoment überschritten wird. Demgemäß wird bei normalem Betrieb der Startervorrichtung der Träger 12 d zusammen mit dem äußeren Kupplungsglied 13 a der Überholkupplung 13 mitgedreht.

Das innere Kupplungsglied 13 b der Überholkupplung 13 wird an seinem vorderen Ende von einem Lager 16 in einer Frontglocke 17 abgestützt. Das Frontende des inneren Kupplungsgliedes 13 b ragt von dem Lager 16 nach vorn zu einem Ritzel 9 derart, daß es bei zurückgezogenem Zustand mit der Stirnfläche des Ritzels 9 in Kontakt ist. Andererseits steht die rückwärtige Stirnfläche des inneren Kupplungsgliedes 13 b in Berührung mit dem Träger 12 d bzw. einer Stirnwand des äußeren Laufringes des Kugellagers 14. Bei der konventionellen Startervorrichtung der Koaxialbauart gemäß Fig. 3, bei welcher die rückwärtige Stirnfläche des Schraubennutabschnittes der Abtriebswelle in Berührung mit dem Frontende der Ankerwelle steht, um das Ritzel in zurückgezogenem Zustand in bestimmter Lage zu halten, ist es problema­ tisch, die Abtriebswelle in einer exakten Anschlag­ stellung wegen Verschleißes im Kontaktbereich zu halten, weil ein großer Drehzahlunterschied zwischen der Ankerwelle und der Abtriebswelle besteht. Gemäß der Konstruktion nach Fig. 1 wird dieses Problem eliminiert. Es besteht nämlich kein großer Drehzahl­ unterschied zwischen dem inneren Kupplungsglied 13 b und dem Träger 12 d bzw. dem äußeren Laufring des Lagers 14, weil die Drehzahl der Ankerwelle mittels des Planetengetriebes 12 reduziert wird, so daß weniger Verschleiß im Kontaktbereich erzeugt wird und eine genaue Positionierung des Ritzels in seinem zurückgezogenen Zustand aufrechterhalten werden kann.

Die Funktion der Startervorrichtung des oben be­ schriebenen Ausführungsbeispieles sei nun erläutert.

Wenn der Anlasserschalter eines Kraftfahrzeuges eingeschaltet wird, wird elektrischer Strom zu einer Erregerspule der elektromagnetischen Schalt­ vorrichtung 4 gespeist, so daß die Schubstange 4 a axial in Fig. 1 gesehen nach rechts aufgrund einer in der Erregerspule erzeugten elektromagnetischen Kraft bewegt wird. Als Folge davon wird die Abtriebs­ welle 5 mit dem Ringzahnrad der Maschine gekuppelt. Gleichzeitig erzeugt die Bewegung der Schubstange den Kontakt von festen und beweglichen Kontakten (nicht gezeigt) so daß eine Energiequelle mit dem Gleichstrommotor 2 zu dessen Betätigung zusammenge­ schaltet wird. Als Ergebnis wird ein von der Ankerwelle 11 erzeugtes Drehmoment über das äußere Kupplungsglied 13 a der Überholkupplung 13 übertragen, wobei die Drehzahl mittels des Planetengetriebes 12 reduziert wird. Das Drehmoment wird vom äußeren Kupplungs­ glied 13 a auf das innere Kupplungsglied 13 b mittels Zylinderrollen 13 c übertragen. Das Drehmoment des inneren Kupplungsgliedes 13 b wird auf die Abtriebs­ welle 5 mittels der Schraubnocken-/Schraubnutanordnung übertragen, so daß die Maschine mittels des an der Abtriebswelle 5 angebrachten Ritzels 9 gestartet wird. Nach dem Start der Maschine wird die Übertragung des Drehmomentes durch die Wirkung der Überhol­ kupplung 13 unterbunden, und gleichzeitig werden die Abtriebswelle 5 und die Plungerstange 4 a der elektromagnetischen Schaltvorrichtung 4 in ihre Ausgangsstellung mittels einer Rückholfeder zurück­ gestellt, welche an geeigneter Stelle angeordnet ist.

Wenn das Ritzel 9 in das im Leerlaufbetrieb befindliche Ringzahnrad eingespurt wird und eine abnorme Stoß­ belastung auf das Ritzel 9 ausgeübt wird, findet eine relative Gleitbewegung des Paßabschnitts zwischen dem zylindrischen Abschnitt 12 f am Frontende des Trägers des Planetengetriebes 12 und dem äußeren Kupplungsglied 13 b statt. Als Folge davon kann die Stoßwirkung in diesem Paßabschnitt absorbiert werden, um Bruch von Bauteilen des untersetzenden Getriebes zu vermeiden.

Bei der oben beschriebenen Ausführung ist das Kugel­ lager 14 am inneren Umfangsabschnitt des Trägers 12 d auf den Bund 15 am Frontende der Ankerwelle 11 aufgepaßt, um dadurch den Träger 12 d abzustützen. Es kann jedoch auch eine Konstruktion nach Fig. 2 realisiert werden. Dabei ist der rückwärtige Abschnitt des äußeren Kupplungsgliedes 13 a nach hinten zum inneren Umfangsabschnitt des Trägers 12 d hin ver­ längert, und das Kugellager 14 ist zwischen dem inneren Umfang der rückwärtigen Verlängerung des äußeren Kupplungsgliedes 13 a und dem Bund 15 der Ankerwelle 11 angeordnet. Bei Anwendung dieser Konstruktion läßt sich die Drehachse des Trägers 12 d deshalb in Fluchtung mit der Drehachse der Ankerwelle 11 halten, weil der zylindrische Abschnitt am Frontende des Trägers 12 d auf das äußere Kupplungs­ glied 13 a aufgepaßt ist. Demgemäß wird eine Kon­ struktion des Planetengetriebes erzielt, bei der eine Abweichung von der korrekten Drehachsenlage vermieden ist.

Bei der Erfindung kann der zylindrische Abschnitt 12 f am Frontende des Trägers 12 d auf das äußere Kupplungsglied 13 a nicht nur durch Pressen sondern auch durch Schrumpfen oder durch andere Paßmaßnahmen erzielt werden, sofern nur das beschriebene relative Gleiten in Umfangsrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes sichergestellt ist.

Wie oben beschrieben kann bei einer Startervorrichtung der Koaxialbauart gemäß der Erfindung bei Auftreten einer großen Stoßbelastung der Startervorrichtung aufgrund abnormer Belastung wegen abnormen Einspurens des Ritzels in das Ringzahnrad der Maschine schnell durch die relative Gleitbewegung zwischen dem zylin­ drischen Abschnitt am Frontende des Trägers und dem äußeren Kupplungsglied absorbiert werden, wodurch eine mögliche Beschädigung von Bauteilen der Starter­ vorrichtung ausgeschlossen werden kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (6)

1. Startervorrichtung der Koaxialbauart mit einem Gleichstrommotor, einem Ritzel (9) am Frontende einer axial verschieblichen Abtriebswelle (5) und einer mit der Abtriebswelle fluchtenden Ankerwelle (11), von der ein Drehmoment auf die Abtriebswelle über ein untersetzendes Planeten­ getriebe (12 a-12 e) sowie über eine Überhol­ kupplung (13) übertragbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Träger (12 d) zur Ab­ stützung der Planetenräder (12 e) des Planeten­ getriebes an seinem Frontende einen zylindrischen Abschnitt (12 f) aufweist, der auf den Umfang eines äußeren Kupplungsgliedes (13 a) der Über­ holkupplung (13) so aufgepaßt ist, daß eine relative Gleitbewegung in Umfangsrichtung bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes stattfindet.

2. Startervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12 d) von der Ankerwelle (11) über ein Wälzlager (14) abgestützt ist, das am Frontende der Ankerwelle (11) angeordnet ist.

3. Startervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (11) an ihrem Frontende einen Bund (15) mit verringertem Durchmesser benachbart einem an die Ankerwelle angeformten Sonnenrad (12 a) aufweist, und daß der Träger (12 d) auf diesem Bund (15) mittels des Wälzlagers (14) abgestützt ist.

4. Startervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Kupplungsglied (12 d) über Zylinder­ rollen (13 c) mit einem inneren Kupplungsglied (13 b) zusammenwirkt.

5. Startervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12 d) direkt abgestützt ist (Fig. 1).

6. Startervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12 d) indirekt über das äußere Kupplungsglied (13 a) abgestützt ist (Fig. 2).