DE3925906C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschieben des Ritzels eines Anlassers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der US 45 25 632 ist eine Vorrichtung bekannt, deren Wirkungsmechanismus im folgenden anhand von Fig. 1 erläutert wird. Der dort gezeigte Anlasser 1 weist vier Hauptabschnitte auf: einen Gleichstrom-Elektromotor 2, eine Ritzelanordnung 3, die verschieb­ bar auf der Ausgangswelle 2b des Motors 2 sitzt, eine Elektro­ magnetschalteranordnung 4 an einer Seite des Elektromotors 2, einen Verschiebehebel 5, der den Kolben bzw. die Wicklung der Elektromagnetschalteranordnung 4 mit der Ritzelanordnung 3 verbindet. Diese Abschnitte werden nun in der vorgegebenen Folge erläutert.

Die Rotorwelle 2a des Elektromotors 2 umfaßt einen Fortsatz 2b (z.B. die Ausgangswelle), der sich nach vorne (in der Ab­ bildung nach rechts) vom Motor 2 erstreckt. Die Ritzelanord­ nung 3 ist auf der Ausgangswelle 2b des Motors 2 verschiebbar angeordnet und weist eine Freilaufkupplung 18 auf, die aus einem äußeren Kupplungsteil 18a, einem inneren Kupp­ lungsteil 18b und Rollen 18c aufgebaut ist, die zwischen dem äußeren und inneren Teil 18a, 18b liegen. Das Ritzel 19, das in Eingriff mit einem Ring-Zahnrad der (nicht gezeigten) Ma­ schine gelangen kann, bildet einen sich nach vorne erstrecken­ den Fortsatz des inneren Kupplungsteiles 18b. Ein rückwärti­ ger zylindrischer Fortsatz 20 des äußeren Kupplungsteiles 18b ist an seiner Innenfläche über Nuten an die Außenfläche der Ausgangswelle 2b gekoppelt, auf welcher schraubenförmige Nuten 2c ausgebildet sind. Auf diese Weise ist die Ritzelanordnung 3 in Axialrichtung auf der Ausgangswelle 2b verschiebbar an­ geordnet und kann das Drehmoment des Motors 2 in einer Rich­ tung über die Freilaufkupplung 18 übertragen. Weiterhin ist auf der Außenfläche des hinteren zylindrischen Fortsatzes 20 eine Anschlagscheibe 21 ausgebildet, so daß ein unterer, gabel­ förmiger Endabschnitt 5b des Verschiebehebels 5 zwischen die Anschlagscheibe 21 und die hintere Fläche des äußeren Kupplungs­ teils 18a mit daran befestigter Ritzelanordnung 3 eingreifen kann. Die Elektromagnetschalteranordnung 4 zum Treiben und Verschieben der Ritzelanordnung 3 und zum Anschalten des Motors 2 umfaßt einen stationären Kern und eine Rahmenanordnung so­ wie eine Wicklungs- oder Kolbenanordnung, die darin verschieb­ bar angeordnet ist. Zunächst zum stationären Abschnitt:

Der zylindrische äußere Rahmen 6 umfaßt eine ringförmige vor­ dere Endwand 6a, durch welche sich der Kolben 7 erstreckt. Ein ringscheibenförmiger stationärer Kern 8 weist einen inne­ ren zylindrischen Fortsatz gegenüber der ringförmigen Hinter-Endfläche des Kolbens 7 auf, der von dieser durch einen Spalt getrennt ist. Der stationäre Kern 8 ist am Hinterende des Rahmens 6 befestigt und bildet damit eine Rahmenanordnung, in der eine Erregerspule 10 auf einen Spulenkörper 9 gewickelt Platz findet. Das Hinterende der Rahmenanordnung ist weiterhin über eine Kappe 13 aus Kunstharz abgeschlossen, durch welche sich ein Anschlußbolzen 14 mit einem stationären Kontaktpunkt 14a an seinem Vorderende erstreckt.

Die Kolbenanordnung umfaßt den zylindrischen Kolben 7, der dann, wenn die Spule 10 erregt ist, in Richtung auf den Kern gleitet. Der Kolben 7 umfaßt einen stangenförmigen Hinterfort­ satz 7a (Kolbenstange), der sich durch die Zentralöffnung des Kerns 8 erstreckt. Auf der Kolbenstange ist ein bewegbarer scheibenringförmiger Kontakt 12 mittels einer Trägerhülse 12a montiert. Die Hülse 12a ist gleitverschiebbar auf der Stange 7a angebracht und wird über eine Schraubenfeder 24 in Richtung auf einen Anschlagring 7c gedrückt, der auf der Stange 7a be­ festigt ist. Auf diese Weise wird der bewegbare Kontakt 12 auf der Stange 7a über eine vorbestimmte geringe axiale Distanz verschoben, wenn der Kolben 7 in seine extreme Rückziehposi­ tion verschoben wird und der Kontakt 12 in Kontakt mit dem stationären Kontakt 14a gelangt. Weiterhin umfaßt der Kolben 7 eine zentrale zylindrische Bohrung 7b, die nach vorne offen ist. Innerhalb dieser Bohrung 7b erstreckt sich axial ver­ schiebbar ein kolbenförmiges Hebeleingriffsteil 15 mit einem Flansch 15a an seinem Hinterende. Der Vorderfortsatz des Ein­ griffsteils 15 erstreckt sich vom Vorderende der Bohrung 7b durch ein Ringteil 16, welches die Bohrung 7b abschließt. Ein Paar von Eingriffsscheiben 15b ist auf dem Vorderfortsatz des Hebeleingriffsteils 15 angeordnet und steht in Eingriff mit einem gabelförmigen Oberende des Hebels 5. Weiterhin ist eine schraubenförmige Spannfeder 17 das Eingriffsteil 15 in der Bohrung 7b des Kolbens 7 umgebend vorgesehen und wird an einem Ende auf dem Ringteil 16 (dieses ist am Kolben 7 befestigt) und am anderen Ende auf einem Flansch 15a des Eingriffsteils 15 abgestützt und spannt das Eingriffsteil 15 in die Bohrung 7b hinein vor. Eine Rückholschraubenfeder 11 ist zwischen dem Kolben 7 und dem Kern 8 vorgesehen und stützt sich am Hinter­ ende des Kolbens 7 sowie an einem inneren Radialfortsatz des Kerns 8 ab. Die Rückholfeder 11 beaufschlagt den Kolben 7 in eine Richtung fort vom Kern 8.

Der Hebel 5 weist einen oberen und einen unteren Eingriffsend­ abschnitt 5a, 5b auf und ist schwenkbar an einer Schwenkhalte­ rung 5c angelenkt, die im wesentlichen in der Mitte (über die Länge des Hebels 5) angebracht ist. Die Schwenkhalterung 5c wird zwischen einer Haltefläche 22a einer Vorderklammer 22 des Anlassers 1 und einer Metallplatte 23 gehalten, die an einer Haltebasis 23a angebracht ist. Auf diese Weise ist der Hebel 5 auf der Schwenkhalterung 5c verschwenkbar.

Im folgenden wird kurz die Wirkungsweise des Anlassers 1 be­ schrieben. Wenn der nicht gezeigte Schlüsselschalter des Kraft­ fahrzeugs angeschaltet wird, so fließt ein Erregerstrom durch die Spule 10 der Elektromagnetanordnung 4. Die daraus resul­ tierende Magnetkraft zieht den Kolben 7 in den Kern 8. Die Bewegung des Kolbens 7 wird über das Eingriffsteil 15 und den Hebel 5 auf die Ritzelanordnung 4 übertragen. Demzufolge ver­ schwenkt der Hebel 5 entgegen dem Uhrzeigersinn in der Abbil­ dung, bis die Seite des Ritzels 19 gegen die Seiten der Zähne des Ring-Zahnrads der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) an­ schlagen, so daß dann die Schwenkbewegung des Hebels 5 stoppt. Wenn die Verschwenkbewegung des Hebels 5 angehalten wird, so wird die Bewegung des Eingriffsteils 15, das in Eingriff mit dem Hebel 5 steht, ebenfalls gestoppt. Der Kolben 7 bewegt sich jedoch weiter in Richtung auf den Kern 8 und drückt so die Feder 17 zusammen. Die zusammengedrückte Feder 17 beauf­ schlagt über das Eingriffsteil 15 und den Hebel 17 das Ritzel 19 in Richtung auf das Ring-Zahnrad der Maschine. Schließlich kommt der bewegbare Kontakt 12 in Kontakt mit dem stationären Kontakt 14a, so daß ein Erregerstrom durch den Elektromotor 2 fließt. Das nun entstehende Drehmoment an der Ausgangswelle 2b des Motors 2 wird über die Freilaufkupplung 18 auf das Ritzel 19 übertragen. Nun dreht das Ritzel 19 in eine Zahn/Lücken-Übereinstimmungsposition (also in den Kennwinkel) bezüglich des Ring-Zahnrades der Maschine. Demzufolge wird nun das Ritzel 19 aufgrund der Beaufschlagungskraft der Druck­ feder 17, die über den Hebel 5 übertragen wird, nach vorne in einen vollen Kämmeingriff mit dem Ringzahn der Maschine ver­ schoben.

Die Elektromagnetschalteranordnung 4 weist also eine zweifache Funktion auf: Zum einen funktioniert sie als Relais, um den Betriebsstrom des Motors 2 zu schalten, zum anderen treibt und verschiebt sie über das Verschwenken des Hebels 5 die Ritzel­ anordnung 3 in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad der Maschine.

Der oben beschriebene Ritzelverschiebemechanismus des Anlas­ sers bringt nun den Nachteil mit sich, daß er großbauend und teuer ist. Dies resultiert aus folgenden Faktoren:

• (1) Um sicherzustellen, daß das Ritzel 19 in einen sicheren Eingriff mit dem Ring-Zahnrad der Maschine gebracht wird, muß die Spannfeder 17 im gespannten Zustand eine Kraft ausüben können, die groß genug ist, das Ritzel 19 in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad zu drücken. Die Beaufschlagungskraft der zusam­ mengedrückten Feder 17 wirkt aber gegen die Bewegung des Kol­ bens 7 in Richtung auf den Kern 8, wenn das Verschwenken des Hebels 5 endet. Um nun die starke Kraft der Spannfeder 17 gegen die Bewegung des Kolbens 7 zu überwinden, muß die Spule 10 eine magnetische Kraft aufbringen können, die groß genug ist, um den Kolben 7 in Richtung auf den Kern 8 entgegen der Spannkraft der Feder 17 zu ziehen. Demzufolge wird eine groß­ bauende Spule 10 mit einer großen Menge an Wicklungskupfer notwendig.
• (2) Um eine zuverlässige Wirkungsweise der Anlasseranordnung sicherzustellen, muß ein hinreichendes Spiel des Hebels 5 beim Eingriff einerseits mit dem Hebeleingriffsteil 15 und anderer­ seits mit der Freilaufkupplung 18 sichergestellt sein. Ins­ besondere muß ein Spiel zwischen dem oberen Ende 5a des Hebels 5 und den gegenüberliegenden Flächen der Eingriffsscheibe 15b auf dem Hebeleingriffsteil 15 vorhanden sein. Dasselbe gilt bezüglich des Spiels zwischen dem unteren Ende 5b des Hebels 5 und den gegenüberliegenden Flächen der Anschlagscheibe 21 und dem äußeren Kupplungsteil 18a. (Die genauere Begründung wird weiter unten bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung noch klarer.) Um nun dieses große Spiel beim Eingriff des Hebels 5 an seinem oberen und an seinem unteren Ende zu kompensieren, muß die Gesamtlänge des Spaltes g zwischen dem Kolben 7 und dem Kern 8, also der Weg, der vom Kolben 7 von seiner anfänglichen Vorder- zu seiner endgültigen Hinterposition zurückgelegt wird, sehr groß gewählt werden. Dies wiederum hebt die notwendige Größe der Anordnung.
• (3) Die Länge des oberen Arms des Hebels 5 vom Schwenkpunkt 5c bis zu seinem Oberende 5a macht es weiterhin notwendig, daß der Kolben 7 über eine große Spaltlänge g hin bewegt wird. Dies ist ein zusätzlicher Faktor, der die Anlasseranordnung großbauend macht.

Von den oben beschriebenen drei Faktoren, die alle zur Steige­ rung der Baugröße und der Kosten des Anlassers beitragen, wird nun der erste genauer unter Bezug auf Fig. 2 erläutert. Fig. 2 zeigt in einer durchgezogenen Kurve P und in einer strich­ punktierten Kurve P′ die Beziehung zwischen Spaltlänge g (ent­ lang der Abszisse) zwischen dem Kolben 7 und dem Kern 8 und der magnetischen Anziehungskraft (entlang der Ordinate), die zwischen den Teilen besteht. Weiterhin ist über eine durch­ gezogene Kurve S die Spannkraft der zusammengedrückten Feder 17, die auf den Kolben 7 drückt, wenn sich der Kolben 7 in einem Abstand g vom Kern 8 befindet, verdeutlicht. Die Spann­ kraft S beginnt dann auf den Kolben 7 in einer Richtung fort vom Kern 8 zu wirken, wenn die Seite des Ritzels 19 an die Seite des Ring-Zahnrads der Maschine anschlägt. Danach steigt die Spannkraft S linear mit abnehmender Spaltlänge g. Ande­ rerseits ist die magnetische Anziehungskraft P bzw. P′ auf den Kolben in Richtung auf den Kern 8 in etwa umgekehrt pro­ portional zur Spaltlänge g, wobei die Größe der Kraft P bzw. P′ bei der jeweiligen Spaltlänge g über die der Erregerspule 10 zugeführten Spannung (bzw. den dort fließenden Strom) fest­ gelegt ist. Im allgemeinen wird der Anlasser 1 mit elektrischer Energie aus einer Speicherbatterie mit einer Nennspannung von 12 V versorgt. Die durchgezogene Kurve P zeigt die Anziehungs­ kraft auf den Kolben 7 bei der Nennspannung von 12 V. Durch verschiedene Faktoren, z. B. einen Temperaturanstieg, kann die über die Spule 10 wirkende Spannung auf zwei Drittel (2/3) des Nennwertes bzw. bis unter 8 V absinken. In einem solchen Fall wird die auf den Kolben 7 wirkende Kraft auf einen Pegel redu­ ziert, wie er mit der strichpunktierten Kurve P′ gezeigt ist, welche die Kurve S der Spannkraft der Feder 17 berührt. Wenn dies passiert, so sind die Anziehungskraft P′ auf den Kolben 7 in Richtung auf den Kern 8 und die Spannkraft S, die auf die­ sen in der zum Kern 8 entgegengesetzten Richtung wirkt, bei einer Spaltlänge g ausgeglichen, bei welcher die zwei Kurven P′ und S einander berühren. Demzufolge kann der Kolben 7 nun nicht weiter in Richtung auf den Kern 8 über diese Spaltlänge hin bewegt werden, bei welcher die zwei Kräfte ausgeglichen sind, so daß dem Motor 2 niemals ein Betriebsstrom zugeführt werden kann. Die Größe der Spannkraft S (bei entsprechender Spaltlänge g) der Feder 17 kann jedoch nicht unter einen vor­ bestimmten Wert gebracht werden, da sie groß genug sein muß, um das Ritzel 19 in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad der Maschi­ ne zu bringen. Demzufolge muß die Wicklungszahl der Spule 10 groß genug gewählt werden, so daß die resultierende Anziehungs­ kraft P im wesentlichen über dem Wert der Spannkraft S über die gesamte Spaltlänge g liegt und zwar auch dann, wenn die zugeführte Spannung wesentlich unter die Nennspannung der Bat­ terie fällt.

Der oben beschriebene zweite Faktor (2) und der dritte Faktor (3) stehen nun in Beziehung zum ersten Faktor (1). Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Anziehungskraft P oder P′ auf den Kolben 7 vom Kern 8 etwa umgekehrt proportional zur Spaltlän­ ge g. Wenn die Anfangsspaltlänge (d. h. der gesamte Abstand, der vom Kolben 7 zurückzulegen ist) vermindert wird, so ent­ wickelt eine Spule gleicher Größe eine höhere Anziehungskraft P oder P′ über die Länge der Axialbewegung des Kolbens 7 von seiner Anfangs- (extrem vorderen) zu seiner Endposition (extrem hinteren Position). Wenn andererseits die Anfangsspaltlänge groß ist, so wird die Größe der Anziehungskraft P oder P′ auf einen sehr niedrigen Wert bei der Anfangsposition des Kolbens 7 gebracht. Dies wiederum bedingt eine groß ausgelegte Erreger­ spule 10. Dies bedeutet aber, daß eine größere Anfangsspaltlän­ ge nicht nur in einer größeren axialen Dimensionierung der Elektromagnetschalteranordnung 4 sondern auch in einer größe­ ren und teureren Spule 10 resultiert.

Aus der JP 58-101 265 (A) - Abstract ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Hebel in seinem Schwenkpunkt auf einer Feder gelagert ist, welche ihn fort vom Elektromotor drückt. Die oben beschriebenen Nachteile treten aber auch bei dieser Vorrichtung auf.

Aus der GB-PS 15 59 011 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser ist der Hebel mit Spiel gelagert, so daß sich beim Anlassen der Hebel zunächst über eine gewisse Strecke bewegt, bis er anschlägt und dann das Ritzel zu bewegen beginnt. Dadurch ergeben sich wiederum die eingangs erläuterten Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen frühestmöglichen Beginn der Einspurbewegung des Ritzels bei maximaler Einrückkraft in der Endphase des Einspurvorgangs zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die unter Bezug auf Abbildungen beschrieben werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines herkömmlichen Kraftfahr­ zeuganlassers unter Erläuterung von Einzelheiten dessen Ritzelverschiebemechanismus,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung der im Ritzelverschiebemechanismus des Anlassers nach Fig. 1 entwickelten Kräfte,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1 jedoch durch eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einer elastischen Halteeinrichtung,

Fig. 4 bis 4d schematische Diagramme zur Erläuterung der Wir­ kungsweise des Ritzelverschiebemechanismus des An­ lassers nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Diagramm ähnlich dem nach Fig. 2 jedoch zur Er­ läuterung der Beziehung der Kräfte, die von einem Ritzelverschiebemechanismus eines Anlassers nach Fig. 3 entwickelt werden; und

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach Fig. 1 betreffend eine weitere bevorzugte Ausführungsform des An­ lassers gemäß der vorliegenden Erfindung.

In den Abbildungen bezeichnen dieselben Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Teile.

Im folgenden werden unter Bezug auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.

Fig. 3 zeigt einen Anlasser gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Anlasseranordnung 1 nach Fig. 3 ist im wesentlichen gleich der nach Fig. 1, die oben beschrieben wurde. Sie umfaßt also vier Hauptabschnitte. Einen Gleichstromelektromotor 2 zum Starten einer dazugehörigen Maschine, eine Ritzelanordnung 3, die verschiebbar auf der Ausgangswelle 2b des Motors 2 sitzt, eine Elektromagnetschal­ teranordnung 4 zum Schalten des dem Motor 2 zugeführten Stroms und zum Verschieben der Ritzelanordnung 3, einen Hebel 5, um den Kolben 7 der Schalteranordnung 4 mit der Ritzelanordnung 3 in Wirkverbindung zu bringen. Die Teile, welche Teilen des Anlassers nach Fig. 1 entsprechen oder diesen ähnlich sind, werden mit denselben Bezugsziffern versehen, wobei keine wei­ tere Beschreibung dieser Teile vorgesehen ist. Die Unterschie­ de liegen jedoch in folgenden Punkten:

• (a) Beim Anlasser nach Fig. 1 wird die Hinterseite der Schwenk­ halterung 5c des Hebels 5 im wesentlichen unelastisch durch die Metallplatte 23 getragen, welche auf der Haltebasis 23a montiert ist. Beim Anlasser nach Fig. 3 gemäß der Erfindung wird sie jedoch durch eine elastische Halteeinrichtung ab­ gestützt. Dies ist ein offensichtlicher und besonders wichti­ ger baulicher Unterschied.
• (b) Das Spiel zwischen dem oberen und dem unteren Eingriffs­ ende des Hebels 5 ist beim Anlasser nach Fig. 3 vernachlässig­ bar klein. Es ist nur so groß, daß die Bewegung des Hebels 5 gewährleistet ist. Im Gegensatz dazu ist das Spiel beim Anlas­ ser nach Fig. 1 groß genug, um die axiale Betriebs- oder Nach­ geblänge des bewegbaren Kontakts 12 auf der Kolbenstange 7a beim Kontakt mit dem stationären Kontakt 14a zu kompensieren. Die Verminderung des Spiels beim Starter nach Fig. 3 wird da­ durch möglich, daß die oben unter (a) erwähnte elastische Halteeinrichtung 32 vorgesehen ist, wie dies unten näher beschrieben wird.
• (c) Die maximale (d. h. Anfangs-) Spaltlänge g zwischen dem Kolben 7 und dem stationären Kern 8 ist geringer beim Starter nach Fig. 3, was vom oben genannten Unterschied (b) herkommt.
• (d) Die Erregerspule 10 ist kleiner beim Starter nach Fig. 3. Dies wird durch die Unterschiede (a) und (c) möglich, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Als Ergebnis der Merkmale (b) bis (d) sind das Gesamtformat und die Kosten des Anlassers nach Fig. 3 gegenüber denen des Anlassers nach Fig. 1 verringert. Aufgrund des gestaltungs­ mäßigen Unterschieds (a) ist der Anlasser nach Fig. 3 mit ei­ ner Spannfeder 17 versehen, die eine größeres Federkonstante auf­ weist, wie dies unten beschrieben wird.

Im folgenden wird von den oben beschriebenen Unterschieden (a) bis (d) zur Erläuterung des Unterschieds (a) die Struktur der elastischen Halteeinrichtung 32 beschrieben. Die elasti­ sche Halteeinrichtung 32 umfaßt eine Federstützplatte 32a, die an der vorderen Endwand 6a des äußeren Rahmens 6 des Schalters 4 und am Joch des Motors 2 befestigt ist und an ihrer äußeren (d. h. vorderen) Endfläche einen Rücksprung aufweist. Eine Schraubenfeder 32b ist auf der Bodenfläche des Rücksprungs der Federstützplatte 32a mit ihrem einen Ende gehalten und erstreckt sich in Axialrichtung der Anlasseranordnung 1. Eine metallische Scheibenplatte 32c ist am anderen Ende der Feder 32b angebracht und liegt auf der Rückseite der Schwenkhalte­ rung 5c des Hebels 5 an. Auf diese Weise spannt die Feder 32b im zusammengedrückten Zustand die Schwenkhalterung 5c des Hebels 5 nach rechts in der Abbildung. Die Bewegung der Plat­ te 32c in Rückwärtsrichtung (nach links in der Abbildung) wird durch den Umfang der Federstützplatte 32a begrenzt, die daran anschlägt. Man kann natürlich die Anordnung so ab­ ändern, daß eine Rückwärtsbewegung der Platte 32c durch eine Gesamtkompression der Feder 32b (die Federwindungen sitzen aufeinander auf) erreicht wird, anstelle durch einen Anschlag an der Federstützplatte 32a.

Im folgenden wird anhand der Fig. 4a bis 4d und 5 die Wirkungs­ weise des Ritzelverschiebemechanismus des Starters nach Fig. 3 erläutert, wobei insbesondere auf die elastische Halteeinrich­ tung 32 Wert gelegt wird.

Bevor der Anlasseranordnung 1 elektrische Energie zugeführt wird, befindet sich der Kolben 7 in seiner Anfangsposition über die Spannkraft der Rückholfeder 11. In diesem Zustand entsprechen die Relativpositionen des Kol­ bens 7, des Hebels 5 und der Ritzelanordnung 3 der Darstellung nach Fig. 4a. Die Feder 32b der elastischen Halteeinrichtung 32 spannt die Platte 32c auf die Schwenkhalterung 5c des Hebels 5, so daß die Vorderseite der Schwenkhalterung 5c des Hebels 5 gegen die gegenüberliegende Haltefläche 22a der Klammer 22 anschlägt.

Wenn der Zündschalter des Fahrzeugs angeschaltet wird, so wird elektrischer Strom von der Batterie des Fahrzeugs (nicht gezeigt) der Erregerspule 10 der Elektromagnetschalter­ anordnung 4 zugeführt. Die von der Spule 10 erzeugte magneti­ sche Kraft zieht den Kolben 7 in Richtung auf den stationären Kern 8. Demzufolge kippt der Hebel 5 um die Halterung 5c und schiebt die Ritzelanordnung 3 vorwärts in eine Position, in welcher die Seite des Ritzels 19 gegen die Seite des Zahnrads 34 der Maschine anschlägt, so daß eine weitere Vor­ wärts-Verschiebebewegung der Ritzelanordnung 3 auf der Aus­ gangswelle 2b des Motors 2 begrenzt wird. Der Kolben 7 bewegt sich jedoch weiter in Richtung auf den Kern 8 (in der Abbil­ dung nach links). Somit wird die Feder 32b der elastischen Halteeinrichtung 32 beaufschlagt und zusammengedrückt, bis die Platte 32c am Umfang der Federstützplatte 32a anschlägt und die in Fig. 4b gezeigte Position erreicht. Solange die Feder 32b zusammengedrückt wird, bewegt sich der Kolben über eine axiale Länge l1 entsprechend der Kompression der Feder 32b. Die Spannfeder 17 ist nicht wirksam und wird während des Vorgangs nach Fig. 4a bis zum Vorgang nach Fig. 4b nicht kom­ primiert.

Wie in Fig. 5 gezeigt, steigt die Spannkraft S 1 der Feder 32b der elastischen Halteeinrichtung 32, die auf den Hebel 5 wirkt, linear mit einem Abnehmen der Spaltlänge g über die Anfangs­ länge l1 an. Die Spannkraft S 1 der Feder 32b (genauer gesagt, die Kraft S 1 aus Fig. 5 ist gleich dem Wert (y/x) S 1′, wobei S 1′ die Spannkraft der Feder 32b ist, die auf die Schwenkhalte­ rung 5c des Hebels 5 wirkt, wobei x die Gesamtlänge des Hebels 5 von seinem unteren Ende 5b bis zu seinem oberen Ende 5a und y dessen Teillänge vom unteren Ende 5b bis zur Schwenkhalte­ rung 5c sind) ist wesentlich geringer als die Größe der an­ ziehenden Magnetkraft P (die von der Spule 10 bei Nennspan­ nung der Batterie entwickelt wird) oder auch geringer als die der Kraft P′ (die bei verminderter Spannung z. B. auf zwei Drittel der Nennspannung erzeugt wird), welche auf den Kol­ ben 7 in Richtung auf den Kern 8 wirkt. Es ist festzustellen, daß der Maximalbetrag der Spannkraft S 1 der Feder 32b, die am linken Ende der Länge l1 in Fig. 5 erreicht wird, gerin­ ger ist als der Minimalbetrag der Spannkraft S 2 der Feder 17, die über das Eingriffsteil 15 auf den Hebel 5 wirkt (wie in Fig. 5 gezeigt, wird dieser Minimalbetrag der Spannkraft S 2 von der Feder 17 dann entwickelt, wenn die Feder 17 gerade anfängt, auf das Eingriffsglied 15 zu wirken). Dies ist der Grund dafür, daß die Feder 32b erst über die Anfangslänge l1 der Bewegung des Kolbens 7 wirkt, während die Feder 17 über diese Länge unbewegt bleibt.

Nachdem der in Fig. 4b gezeigte Zustand erreicht wurde, kann eine weitere Bewegung des Kolbens 7 nach links in der Abbil­ dung nur durch Zusammendrücken der Feder 17 durchgeführt wer­ den. Das obere Ende 5a des Hebels 5 und damit das Eingriffs­ teil 15, das hiermit in Eingriff steht, können aus dem in Fig. 4b gezeigten Zustand nicht weiter nach links in der Ab­ bildung bewegt werden. Nach dem Zeitpunkt also, nach welchem die Platte 32c auf der Abstützplatte 32a in Anschlag gelangt, wie in Fig. 4b gezeigt, bis zu dem Zeitpunkt, in welchem sich der Kolben 7 in seiner Endposition (extrem hintere Position) bewegt hat (wie in Fig. 4c gezeigt), bewirkt eine Bewegung des Kolbens 7 in Richtung auf den Kern 8 ein Zusammendrücken der Feder 17. Wenn der Kolben 7 in seiner in Fig. 4c gezeig­ ten Position anlangt, so kommt der bewegbare Kontakt 12 in Kontakt mit dem stationären Kontakt 14a, so daß der Motor 2 mit Strom versorgt wird. Die Spannkraft S 2, die von der Feder 17 während der oben erläuterten Zeitperiode aufgebracht wird, ist in Fig. 5 gezeigt, wobei 12 den Abstand bezeichnet, über welchen sich der Kolben 7 von dem Zeitpunkt beginnend bewegt, zu welchem die Feder 32b anfängt zusammengedrückt zu werden, bis zu dem Zeitpunkt, in welchem der Kolben 7 seine endgülti­ ge Position erreicht. Diese Spannkraft S 2 wirkt über den Hebel 5 auf die Ritzelanordnung 3 und schiebt diese in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad 34 der Maschine über den anfänglichen kurzen Abstand (l 2-l 1), wenn das Ritzel 19 endgültig in Kämmeingriff gebracht wird, wie dies unten unter Bezug auf Fig. 4d beschrie­ ben ist. Die Federkonstante der Feder 17 wird also so hoch gewählt, daß der Eingriff des Ritzels 19 mit dem Ringzahnrad 34 fehler­ frei bewirkt wird.

Wenn der bewegbare Kontakt 12 und der stationäre Kontakt 14a, wie in Fig. 4c gezeigt, in Kontakt gebracht wurden, um dem Elektromotor 2 Strom zuzuführen, wird das vom Motor 2 erzeugte Drehmoment dem Ritzel 19 über die Freilaufkupplung 18 mitgeteilt und dreht das Ritzel 19 um einen geringen Win­ kel in die Kämmposition bezüglich des Ring-Zahnrades 34 der Maschine. Aufgrund der Spannkraft S 2 der Feder 17, die über den Hebel 5 mit der Schwenkhaltung 5c als Schwenkpunkt wirkt, wird die Ritzelanordnung 3 vorwärts in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad 34 geschoben. Nachdem sich die Feder 17 somit auf ihre volle Länge in der Bohrung des Kolbens 7 entspannt und das Ritzel 19 in Kämmeingriff mit dem Ringzahnrad 34 bringt, dehnt sich die Feder 32b der elastischen Halterung 32 und schiebt die Ritzel­ anordnung 3 weiter, bis die Vorderseite des Ritzels 19 gegen den Stoppring 2d anschlägt, der auf der Ausgangswelle 2b des Motors 2 angebracht ist. Die endgültige vollständig eingegrif­ fene Position der Ritzelanordnung 3 ist in Fig. 4d gezeigt.

Wie oben unter Bezug auf die Fig. 4a bis 4d und 5 beschrieben, wird der anfangs geringeren Anziehungskraft, die auf den Kol­ ben 7 vom Kern 8 über die Anfangslänge l 1 wirkt, nur die Spann­ kraft S 1 aus der Feder 32b entgegengesetzt. Die stärkere Spann­ kraft S 2 der Feder 17 ist über diese Länge l 1 nicht wirksam. Wenn andererseits die stärkere Spannkraft S 2 der Feder 17 mit ins Spiel kommt und auf den Kolben 7 wirkt, so wird sie von der starken magnetischen Anziehungskraft, die auf den Kolben 7 wirkt, überwunden, da dieser nun nur noch über einen kurzen Abstand vom Kern 8 getrennt ist. Dies geht klar aus Fig. 5 hervor. Somit ist auch dann, wenn die der Spu­ le 10 des Elektromagnetschalters 4 zugeführte Spannung erheb­ lich unter der Nennspannung liegt, so daß die magnetische An­ ziehungskraft der Normalkurve P auf die der Kurve P′ abgesenkt ist, die Größe der magnetischen Anziehungskraft, die auf den Kolben 7 wirkt, wesentlich größer als die Spannkraft S 1 oder S 2 bei den jeweiligen Schaltlängen g. Dadurch, daß man die elastische Halteeinrichtung 32 vorsieht, kann also die Bewe­ gung des Kolbens 7 über die gesamte Länge über eine klein­ dimensionierte Spule 10 sichergestellt werden, was das oben erwähnte Merkmal (d) des Anlassers nach Fig. 3 erfüllt.

Die Dimensionierungsbeziehung des Ritzelverschiebemechanismus des Anlassers nach Fig. 3 wird in folgender Weise vorgenommen:
Auch dann, wenn das Ritzel 19 in seiner vollen, in Fig. 4d ge­ zeigten Eingriffsposition steht, verbleibt immer noch ein gering­ fügiger Spalt zwischen der Vorderseite der Schwenkhalterung 5c und der gegenüberliegenden Stützfläche 22a der Vorderkammer 22.

Dieser Spalt dient zwei Zwecken, wie dies im folgenden erläu­ tert wird:

Wenn das Ritzel 19 sich in Eingriff mit dem Ring-Zahnrad 34 befindet, wie dies in Fig. 4d gezeigt ist, so beaufschlagt die Spannkraft der Feder 32b nach wie vor die Schwenkhaltung 5c in Richtung auf die gegenüberliegende Fläche 22a. Somit wird die Ritzelanordnung 3 kontinuierlich über das untere Ende 5b des Hebels 5 in Vorwärtsrichtung 35 beaufschlagt. Dadurch wird sicher verhindert, daß sich die Ritzelanordnung 3 während ihres Eingriffes mit dem Ring-Zahnrad 34 zurückbewegt. Ins­ besondere dann, wenn die Maschine gerade gestartet wird, kann eine Rückwärtskraft momentan über die Freilaufkupplung 18 durch die pulsierende Drehung der Maschine erzeugt werden. Die Spann­ kraft der Feder 32b verhindert nun ein Vor- und Zurückschütteln (oder Vibrieren) der Ritzelanordnung 3, die ansonsten durch eine solche pulsierende Drehung der Maschine entstehen könnte.

Weiterhin wird durch den oben genannten Spalt das Spiel am obe­ ren und am unteren Eingriff des Hebels auf eine vernachlässig­ bare Größe reduziert, wie dies oben in (b) erläutert wurde. Im folgenden wird erläutert, warum ein deutliches Spiel am oberen und am unteren Eingriff des Hebels 5 beim Anlasser nach Fig. 1 notwendig ist.

Wie im Einleitungsteil unter Bezug auf Fig. 1 erläutert, ist der bewegbare Kontakt 12 auf einer Trägerhülse 12a montiert, die verschiebbar auf der Kolbenstange 7a angebracht ist, wobei die Trägerhülse 12a von der Feder 24 in Richtung auf den Stopp­ ring 7c beaufschlagt wird, der auf der Stange 7a gesichert ist. Auf diese Weise wird der bewegbare Kontakt 12 wirksam und wird über eine geringe axiale Länge relativ zur Stange 7a verschoben, wenn er in Kontakt mit dem stationären Kontakt 14a gelangt, so daß keine elektrischen Kontaktschwierigkeiten beispielsweise durch Abbrand oder dergleichen auftreten können. Wenn kein Spiel entsprechend der axialen Arbeitslänge des bewegbaren Kontaktes 12 am oberen und am unteren Eingriff des Hebels 5 vorgesehen sind, so entsteht folgendes Problem: Unter der Annahme, daß die Spule 10 nach dem Starten durch den Motor 2 entregt wird und der Kolben 7 zurückkehrt (also in der Abbildung nach rechts bewegt wird) und zwar durch die Kraft der Rückholfeder 11 und zwar über eine geringe axiale Distanz, die kleiner ist als die axiale Wirklänge des bewegbaren Kontaktes 12, so wird die Ritzel­ anordnung 3 zurück (in der Abbildung nach links) über eine axi­ ale Länge verschoben, welche der Vorwärtsbewegung des Kolbens 7 entspricht, und zwar über den Hebel 5, der hier als spielfrei oben und unten im Eingriff befindlich gedacht sein soll. Wäh­ rend dieses Zeitraums bleiben die Kontakte 12 und 14a in Kon­ takt. Aus diesem Grund dreht der Motor 2 weiterhin und treibt die Ritzelanordnung 3 über die schraubenförmige Nut 12c und die Ausgangswelle 2b an. Durch die Moment-Übertragung über die schraubenförmige Nut 2c wird der Ritzelanordnung 3 sowohl eine axiale als auch eine rotatorische Kraft von der Nut 2c mitge­ teilt, so daß die Ritzelanordnung 3 in Vorwärtsrichtung getrie­ ben wird. Diese Vorwärtsbewegung der Ritzelanordnung 3, die aus dem Drehmoment des Motors 2 resultiert, wird dem Kolben 7 über den Hebel 5 mitgeteilt, so daß der Kolben 7 nach hinten entgegen der Kraft der Rückholfeder 11 gedrückt wird. Dementsprechend werden die Kontakte 12 und 14a in Kontakt gehalten, so daß der Motor 2 auch dann mit Strom versorgt wird, wenn die Stromzufuhr zum Elektromagnetschalter 4 abgeschaltet wurde.

Im Gegensatz dazu wird beim Starten nach Fig. 3 gemäß der vor­ liegenden Erfindung das Spiel am oberen und am unteren Ende des Hebels 5 auf ein vernachlässigbares Minimum reduziert, das einen Betrieb des Hebels 5 sicherstellt. Der Grund hierfür liegt in folgendem:
Wie unter Bezug auf Fig. 4d oben angenommen wurde, verbleibt ein schmaler Spalt zwischen der Schwenkhalterung 5c des Hebels 5 und der gegenüberliegenden Haltefläche 22a auch dann, wenn sich die Ritzelanordnung in vollständigem Eingriff mit dem Ring- Zahnrad 34 befindet. Die Breite dieses Spaltes ist so ausgewählt, daß ihr Wert groß genug ist, um eine geringfügige Anfangs-Rück­ kehrbewegung des Kolbens 7 über eine axiale Arbeitslänge des bewegbaren Kontakts 12 zuzulassen, die dann durch die Bewegung der Schwenkhalterung 5c des Hebels 5 über den oben erwähnten schmalen Spalt absorbiert wird, so daß keine Bewegung des unteren Endes 5b des Hebels 5 stattfindet. Dementsprechend bleibt die Ritzelanordnung 3 in voller Eingriffsposition, wie sie in Fig. 4d gezeigt ist, während dieser Zeit. Lediglich nachdem der Kolben 7 über die Rückholfeder 11 über einen axialen Abstand zurückgeholt wurde, der gleich oder größer ist der axialen Wirk­ länge des bewegbaren Kontaktes 12, um die Trennung der Kontakte 12 und 14b zu vollenden, schlägt die Vorderseite der Schwenkhal­ terung 5c des Hebels 5 an der gegenüberliegenden Haltefläche 22a an. Wenn also der Hebel 5 anfängt, auf dem festen Schwenk­ punkt 5c als Gelenkpunkt zu schwenken und die Ritzelanordnung 3 anfängt, sich über die Rückkehrbewegung des Kolbens 7 über den Hebel 5 nach rückwärts zu bewegen, ist der Elektromotor 2 be­ reits entregt. Es kann also nicht das Problem der Stromversor­ gung des Motors 2 auftreten, die auch dann nicht abgeschaltet wird, wenn die Stromversorgung zum Elektromagnetschalter 4 unterbrochen wurde. Somit können am oberen und am unteren Ende des Hebels 5 des Anlassers nach Fig. 3 die Freiräume auf ein Minimum gebracht werden, ohne dadurch nachteilige Effekte in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Reduktion des Spiels am oberen und am unteren Eingriffs­ ende des Hebels 5 macht es nun möglich, daß die Anfangsspalt­ länge zwischen dem Kolben 7 und dem Kern 8 wie oben unter Punkt (c) erläutert, reduziert wird. Die Reduktion der Anfangsspalt­ breite zwischen dem Kolben 7 und dem Kern 8 macht es wiederum möglich, die Größe der Erregerspule 10 zu reduzieren, wie dies im Einleitungsabschnitt der Beschreibung bereits angedeutet und in Punkt (d) erwähnt wurde. Die Verminderung des Spiels beim Eingriff des Hebels 5 bringt nun nicht nur eine Reduktion der axialen Länge der Schalteranordnung 4 sondern auch eine Reduk­ tion der Gesamtgröße und der Kosten für den Anlasser mit sich.

Im folgenden wird unter Bezug auf die Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Fig. 6 zeigt eine Anlasseranordnung entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Anlasser nach Fig. 6 ist identisch mit der unter Bezug auf Fig. 3 gezeigten Ausführungsform (wobei entsprechende Teile mit denselben Bezugs­ ziffern bezeichnet sind), bis auf folgende Unterschiede:

Die Axial-Mittellinie des Eingriffsteils 15 ist bezüglich der axialen Mittellinie des Kolbens 7, in welchem dieses Teil ver­ schiebbar angeordnet ist, in Richtung auf die Achse der Ausgangs­ welle 2b des Motors 2 verschoben. Auf diese Weise wird die Länge des oberen Arms des Hebels 5 beginnend an der Schwenkhalterung 5c bis zum oberen Ende 5a kürzer im Vergleich zu der des Hebels 5 des Anlassers 1 nach Fig. 3. Die Hebelwirkung des Hebels 5, d. h. das Verhältnis der unteren Armlänge vom unteren Ende 5b bis zur Schwenkhalterung 5c zur oberen Armlänge von der Schwenk­ halterung 5c zum oberen Ende 5a des Hebels 5 ist größer; somit ist die Anfangsspaltbreite g zwischen dem Kolben 7 und dem sta­ tionären Kern 8 (d. h. die gesamte axiale Bewegungslänge des Kol­ bens 7) noch kürzer als bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Auf diese Weise werden die Baugröße und die Kosten der Spule 10 und damit diejenigen der gesamten Elektromagnetschalteranord­ nun 4 weiter reduziert. Im übrigen sind Aufbau und Wirkungs­ weise des Anlassers nach Fig. 6 ähnlich derjenigen des Anlas­ sers nach Fig. 3.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Verschieben des Ritzels eines Anlassers für eine Brennkraftmaschine, umfassend

• - einen Elektromotor (2) mit einer Ausgangswelle (2a);
• - eine Ritzelanordnung (3), die axial verschiebbar auf der Ausgangswelle (2a) des Elektromotors (2) angeordnet ist und vom Elektromotor (2) angetrieben wird, wobei die Ritzelanordnung (3) ein Ritzel (19) umfaßt, das in Kämmeingriff mit einem angetriebenen Zahnrad (34) der Brennkraftmaschine über eine Bewegung der Ritzelanordnung (3) in Einrückrichtung fort vom Elektromotor (2) bringbar ist;
• - eine Elektromagnetschalteranordnung (4), die an einer Seite des Elektromotors (2) montiert ist und einen zylindrischen Kolben (7) aufweist, der zwischen einer ersten und einer zweiten Position in axialer Richtung parallel zur Axialrichtung der Ausgangswelle (2a) des Elektromotors (2) verschiebbar ist;
• - ein Eingriffsteil (15), das am Kolben (7) des Elektromagnetschalters (4) so montiert ist, daß es entlang der Axialrichtung des Kolbens (7) verschiebbar ist;
• - eine vorgespannte erste Spannfeder (17) zum Beaufschlagen des Eingriffsteils (15) in Richtung auf den Kolben (7), deren Federspannung in der ersten Phase der Einrückbewegung im wesentlichen unverändert bleibt;
• - einen Verschiebehebel (5), der mit einem ersten Ende (5a) mit einem Ende des Eingriffsteils (15) und mit einem zweiten Ende (5b) mit der Ritzelanordnung (3) in Eingriff steht, wobei der Verschiebehebel (5) im wesentlichen in der Mitte seiner Länge eine Schwenkhalterung (5c) aufweist, über welche der Verschiebehebel (5) verkippbar ist;
• - eine Haltefläche (22a) zum Begrenzen einer Bewegung der Schwenkhalterung (5c) des Schwenkhebels (5) in der ersten Axialrichtung, und
• - eine zweite Haltefläche (32c) zum Begrenzen einer Bewegung der Schwenkhalterung (5c) des Schwenkhebels (5) in der zweiten Axialrichtung,

dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Haltefläche (32c) an einer elastischen Halteeinrichtung (32) gebildet ist, welche eine zweite Spannfeder (32b) umfaßt und die zweite Haltefläche (32c) auf die Schwenkhalterung (5c) des Schwenkhebels (5) in Richtung auf die Stützfläche (22a) spannt;
daß die elastische Halteeinrichtung (32) einen Anschlag (32a) umfaßt, um eine Bewegung der Schwenkhalterung (5c) des Schwenkhebels (5) in einer Richtung fort von der Stützfläche (22a) über eine vorbestimmte Distanz entgegen der Kraft der zweiten Spannfeder (32b) zu begrenzen; und
daß die erste und die zweite Spannfeder (17, 32b) derart dimensioniert sind, daß beim Einrücken zuerst die zweite Spannfeder (32b) der elastischen Halteeinrichtung (32) über die vorbestimmte Distanz gespannt wird, bevor die erste Spannfeder (17) weiter gespannt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffsteil (15) bezüglich der Mittelachse des Kolbens (7) in Richtung auf die Ausgangswelle (2a) des Elektromotors (2) versetzt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (5a) und das zweite Ende (5b) des Verschiebehebels (5) weitgehend spielfrei mit dem Eingriffsteil (15) bzw. der Ritzelanordnung (3) in Eingriff stehen.