DE4115940A1 - IC engine starter motor with mechanical armature brake - is speed limited by centrifugal masses rotating with armature in radial chambers open at outer edges - Google Patents
IC engine starter motor with mechanical armature brake - is speed limited by centrifugal masses rotating with armature in radial chambers open at outer edgesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung (Starter) für eine Brennkraftmaschine mit einem ein Ritzel antreibenden, elektrischen Startermotor mit einem Freilauf und mit einer Begrenzungseinrichtung zur Vermeidung einer unzulässig hohen Ankerdrehzahl des Startermotors aufgrund von Reibungskräften bei einem Überholen der Ritzeldrehzahl durch die Dreh zahl der Brennkraftmaschine nach erfolgtem Anlas sen.The invention relates to a starting device (Starter) for an internal combustion engine with a Pinion-driving, electric starter motor with a freewheel and with a limiting device to avoid an impermissibly high armature speed of the starter motor due to frictional forces an overtaking of the pinion speed by the rotation Number of internal combustion engines after the start sen.
Eine derartige Andrehvorrichtung ist bekannt. Sie besteht aus einem elektrischen Startermotor, dem bevorzugt ein Stirnzahnfreilauf beziehungsweise eine Überholkupplung zugeordnet ist (GB- PS 15 07 930). Ferner weist sie ein Einrückrelais auf, das dem Einspuren eines Ritzels der Andrehvor richtung in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine dient, um die Brennkraftmaschine starten zu können. Such a starting device is known. they consists of an electric starter motor, the preferably a front tooth freewheel or an overrunning clutch is assigned (GB- PS 15 07 930). It also has an engagement relay on the engagement of a pinion Direction in a ring gear of the internal combustion engine serves to start the internal combustion engine.
Ferner übernimmt das Einrückrelais die Schaltfunk tion für den Anlaßstrom.The engagement relay also takes over the switching radio tion for the starting current.
Zur Begrenzung der Ankerdrehzahl des Startermotors bei einem Überholvorgang der Drehzahl des Ritzels durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist es bekannt, bei dem Startermotor eine Nebenschlußwick lung auszubilden. Der Überholvorgang erfolgt da durch, daß die Brennkraftmaschine anspringt und ihre Drehzahl stetig wächst, so daß sie schon kurz nach der Anlaßphase eine höhere Drehzahl als das Ritzel aufweist. Kommt nach einem Startvorgang die Brennkraftmaschine zum Selbstlauf, kann zum Bei spiel durch ungünstige Reibungsverhältnisse, insbe sondere durch Lagerreibung im Stirnzahnfreilauf, der Anker auf eine unzulässig hohe Ankerdrehzahl hochgezogen werden. Dieser Umstand kann zu einem Ausschleudern des Kommutators und/oder der Wickel köpfe des Ankers führen. Die bisher bekannte, ein gebaute Nebenschlußwicklung verhinderte ein solches Hochdrehen. Beispielsweise kann die Drehzahl des Ankers auf 12 000 min-1 durch eine derartige Maß nahme begrenzt werden. Eine Nebenschlußwicklung er fordert jedoch zusätzliche Herstellungsschritte und ist kostenintensiv.To limit the armature speed of the starter motor when overtaking the speed of the pinion by the speed of the internal combustion engine, it is known to develop a shunt winding in the starter motor. The overtaking process takes place because the internal combustion engine starts up and its speed increases continuously, so that it has a higher speed than the pinion shortly after the starting phase. If the internal combustion engine comes to a self-running after a starting process, the armature can be pulled up to an impermissibly high armature speed, for example due to unfavorable friction conditions, in particular due to bearing friction in the spur tooth freewheel. This fact can lead to the commutator and / or the winding heads of the armature being ejected. The previously known, built shunt winding prevented such a spinning. For example, the speed of the armature can be limited to 12,000 min -1 by such a measure. A shunt winding, however, requires additional manufacturing steps and is costly.
Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Weise eine kostengün stigere Begrenzung der Drehzahl des Ankers reali siert ist. Hierzu ist die Begrenzungseinrichtung als drehzahlabhängige, mechanische Bremseinrichtung des Ankers ausgebildet. Wird eine bestimmte maximal zulässige Drehzahl des Ankers überschritten, so tritt die Bremseinrichtung in Funktion und verhin dert ein Überschreiten der vorgebbaren Maximaldreh zahl.The starting device according to the invention with the In contrast, the main claim features the advantage that a cost-effective in a simple manner Real limitation of the speed of the armature is. This is the limiting device as a speed-dependent, mechanical braking device of the anchor. Will be a certain maximum permissible speed of the armature exceeded, see above the braking device operates and prevents changes the specified maximum rotation number.
Die Bremseinrichtung kann vorzugsweise als Flieh kraft-Bremseinrichtung ausgebildet sein. Bevorzugt wird die Drehbewegung des Ankers zur Steuerung der Fliehkraft-Bremseinrichtung herangezogen. Es ist jedoch auch denkbar, daß andere sich drehende Teile der Andrehvorrichtung diese Funktion übernehmen, zum Beispiel Getriebeteile oder dergleichen.The braking device can preferably be used as a flee force braking device be formed. Prefers the rotation of the armature is used to control the Centrifugal braking device used. It is however also conceivable that other rotating parts the starter take over this function, for example gear parts or the like.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Bremswirkung - wie bereits erwähnt - nach Überschreiten einer vorgebbaren Maximaldreh zahl des Ankers einsetzt. Insbesondere erhöht sich die Bremswirkung mit Vergrößerung der Ankerdreh zahl.According to a further development of the invention, it is provided hen that the braking effect - as already mentioned - after exceeding a specifiable maximum rotation number of anchors. In particular, increases the braking effect with an increase in the armature rotation number.
Für die Bremsfunktion ist die Bremseinrichtung mit Fliehkraftgewichten versehen, die aufgrund ihrer Position drehzahlabhängig eine Bremse betätigen. Je höher die Ankerdrehzahl desto weiter werden die Fliehkraftgewichte aus ihrer Ruheposition ausge lenkt und umso stärker wird die genannte Bremse an gezogen. Erniedrigt sich die Drehzahl des Ankers aufgrund der Bremswirkung wieder, so bewegen sich auch die Fliehkraftgewichte in Richtung ihrer Grundstellung und bewirken dadurch ein entsprechen des Lockern der Bremse.For the braking function, the braking device is included Centrifugal weights provided because of their Apply a brake depending on the speed. Each the higher the armature speed the further the Centrifugal weights out of their rest position steers and the stronger the brake is applied drawn. The speed of the armature decreases due to the braking effect again, so move also the centrifugal weights in the direction of their Basic position and thereby cause a corresponding loosening the brake.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbei spiel drehen sich die Fliehkraftgewichte mit dem Anker mit. Insbesondere können die Fliehkraftge wichte derart verschieblich gelagert sein, daß sie sich bei Vergrößerung der Ankerdrehzahl aufgrund vergrößerter Fliehkraft in bezug auf die Drehachse des Ankers radial nach außen bewegen.According to a particularly preferred embodiment the centrifugal weights rotate with the Anchor with. In particular, the centrifugal force weights so displaceably that they changes when the armature speed increases increased centrifugal force with respect to the axis of rotation move the armature radially outwards.
Es ist möglich, daß die Fliehkraftgewichte Brems backen/Bremsflächen aufweisen, die mit einer still stehenden Reibfläche zusammenwirken. Alternativ ist es auch möglich, daß die Fliehkraftgewichte selbst die Bremsbacken bilden, daß also die Bremsbacken eine Doppelfunktion aufweisen, indem sie einerseits als Fliehkraftgewichte wirken und andererseits die Bremswirkung erzielen.It is possible that the centrifugal weights brake baking / braking surfaces with a still standing friction surface interact. Alternative is it is also possible that the centrifugal weights themselves the brake shoes form, that is, the brake shoes have a dual function by doing one hand act as centrifugal weights and on the other hand the Achieve braking effect.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Reibfläche als zylindrische Innenmantelfläche eines Bremskörpers ausgebildet ist. Bevorzugt ist ein auf der Anker welle drehfest angeordnetes Sternrad, das in randoffenen Kammern Bremsbacken/Bremsflächen besit zende Fliehkraftgewichte aufweist. Zur Herbeifüh rung der Ruhestellung der Fliehkraftgewichte ist vorzugsweise eine Federanordnung vorgesehen. Die Fliehkraftgewichte werden gegen die Kraft der Fe deranordnung aufgrund sich steigender Drehzahl ra dial nach außen bewegt. Hierbei treten sie dann ge gen die Reibfläche, was zur Abbremsung führt.It is preferably provided that the friction surface as cylindrical inner surface of a brake body is trained. An anchor is preferred shaft rotatably arranged star wheel, which in brake shoes / brake surfaces with open-edge chambers centrifugal weights. To bring about is the rest of the centrifugal weights preferably a spring arrangement is provided. The Centrifugal weights are against the force of the Fe the arrangement due to increasing speed ra dial moved outwards. Here they occur against the friction surface, which leads to braking.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Brems backen/Bremsflächen besitzenden Fliehkraftgewichte in gleichmäßigem Winkelabstand am Umfang des Stern rades angeordnet und mittels der sich etwa in Um fangsrichtung erstreckenden Federeinrichtung mit einander verbunden sind. Die Federeinrichtung ist bevorzugt von einer Spiralzugfeder gebildet, die sich - wie bereits erwähnt - in Umfangsrichtung er streckt.In particular, it is provided that the brake bake / centrifugal weights with braking surfaces at an even angular distance on the circumference of the star rades arranged and by means of the approximately in order traversing spring device with are connected. The spring device is preferably formed by a spiral tension spring, the itself - as already mentioned - in the circumferential direction stretches.
Die Fliehkraftgewichte sind mit Ausnehmungen verse hen, in die Abschnitte der Spiralzugfeder einliegen und hierdurch eine radial nach innen gerichtete Fe derkraft auf die Fliehkraftgewichte ausüben.The centrifugal weights are verses with recesses into the sections of the spiral tension spring and thereby a radially inward Fe exert force on the centrifugal weights.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Reibfläche an einem den Bremskörper bildenden Zwischenlagerhalter des Starters ausgebildet ist.In particular, it is provided that the friction surface an intermediate storage bracket forming the brake body the starter is trained.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the figures explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbe reich einer Andrehvorrichtung, Fig. 1 shows a longitudinal section through a rich Teilbe a cranking device,
Fig. 2 eine Bremseinrichtung der Andrehvorrich tung der Fig. 1, Fig. 2 shows a braking device of the Andrehvorrich processing of Fig. 1,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremseinrichtung und Fig. 3 shows another embodiment of a braking device and
Fig. 4 eine Detailansicht eines die Bremsein richtung aufweisenden Bereichs der Fig. 1. Fig. 4 is a detailed view of the direction-range Bremsein FIG. 1.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Andrehvor richtung 1, wobei insbesondere Teile eines Starter motors 2 und des zugehörigen Ankers 3 mit Anker welle 4 sowie ein an die Ankerwelle 4 angeschlos senes Stirnradfreilauf 5 und ein vom Stirnradfrei lauf 5 angetriebenes Ritzel 6 dargestellt sind. An gedeutet ist ferner ein Zahnkranz 7 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, wobei bei einem Einspurvorgang des Ritzels 6 in den Zahnkranz 7 die Brennkraftmaschine gestartet wird. Zum Einspuren wird das Ritzel axial mittels eines Betätigungshe bels 8 verschoben, wobei der Betätigungshebel 8 von einem nicht dargestellten Einrückrelais der Andreh vorrichtung 1 betätigt wird. Fig. 1 shows a section of a Andrehvor direction 1 , in particular parts of a starter motor 2 and the associated armature 3 with armature shaft 4 as well as a spur gear freewheel 5 connected to the armature shaft 4 and a pinion 6 driven by the spur gear free 5 are shown. Also indicated is a ring gear 7 of an internal combustion engine (not shown), the internal combustion engine being started when the pinion 6 is engaged in the ring gear 7 . To engage the pinion is moved axially by means of an actuating lever 8 , the actuating lever 8 being actuated by an engagement relay (not shown) of the starting device 1 .
Im einzelnen weist die Andrehvorrichtung 1 einen Zwischenlagerhalter 9 auf, der ein Lager 10 für die Ankerwelle 4 trägt. Angrenzend an den Zwischenla gerhalter 9 ist eine Anlaufscheibe 24 angeordnet, die nach einem Startvorgang beziehungsweise bei ei ner Wiederholung eines Startvorgangs den Anker rasch nach dem Abschalten des Einrückrelais zum Stillstand bringt. Dies erfolgt vorzugsweise da durch, daß eine nicht dargestellte Rückstellfeder die Anlaufscheibe 24 gegen den Zwischenlagerhalter 9 drückt, so daß die Ankerdrehzahl heruntergebremst wird. Über eine weitere Anlaufscheibe 11 liegt der Anker 3 an der anderen Seite des Zwischenlagerhal ters 9 an.In particular, the starting device 1 has an intermediate bearing holder 9 , which carries a bearing 10 for the armature shaft 4 . Adjacent to the intermediate bearing holder 9 , a thrust washer 24 is arranged which brings the armature to a standstill quickly after the starting relay has been switched off after a starting process or when a starting process is repeated. This is preferably done by a return spring, not shown, pressing the thrust washer 24 against the intermediate bearing holder 9 , so that the armature speed is braked down. About a further thrust washer 11 , the armature 3 is on the other side of the Zwischenlagerhal age 9 .
Erfindungsgemäß ist die Andrehvorrichtung 1 mit ei ner drehzahlabhängigen, mechanischen Bremseinrich tung 12 für den Anker 3 versehen. Die Bremseinrich tung 12 ist als Fliehkraft-Bremseinrichtung 13 aus gebildet. Sie weist ein drehfest auf der Ankerwelle 4 angeordnetes Sternrad 14 auf, das randoffene Kam mern 15 besitzt. Zwischen den einzelnen Kammern 15 sind Stege 16 vorgesehen, die radial verlaufen und zur Sternform des Sternrades 14 führen. Vorzugs weise sind die Kammern 15 in gleichmäßigem Winkel abstand am Umfang des Sternrades 14 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind beispielsweise sechs Kammern 15 und im Ausführungsbeispiel der Fi gur 3 drei Kammern 15 vorgesehen. In den Kammern 15 liegen Fliehkraftgewichte 17 ein. Diese sind ringabschnittförmig ausgebildet und weisen an ihren Außenseiten Bremsflächen 18 auf. Mit den Stirnflä chen der Stege 16 bilden die Bremsflächen 18 etwa eine Kreiskontur. Dieser Kreiskontur liegt eine Reibfläche 19 gegenüber, die an einem Bremskörper 20 ausgebildet ist, wobei der Bremskörper 20 von einem Kragen 25 an dem Zwischenlagerhalter 9 gebil det ist. Die Reibfläche 19 ist als zylindrische In nenmantelfläche am Kragen 25 des Zwischenlagerhal ters 9 ausgebildet.According to the starter 1 is provided with egg ner speed-dependent, mechanical Bremseinrich device 12 for the armature 3 . The Bremseinrich device 12 is formed as a centrifugal braking device 13 . It has a non-rotatably arranged on the armature shaft 4 star wheel 14 , the edge open Kam 15 has 15 . Between the individual chambers 15 there are webs 16 which run radially and lead to the star shape of the star wheel 14 . Preference, the chambers 15 are arranged at a uniform angle on the circumference of the star wheel 14 . In the embodiment of FIG. 2, for example, six chambers 15 and three chambers 15 are provided in the embodiment of FIG. 3 . Centrifugal weights 17 lie in the chambers 15 . These are designed in the form of a ring section and have braking surfaces 18 on their outer sides. With the Stirnflä surfaces of the webs 16 , the braking surfaces 18 form approximately a circular contour. This circular contour is opposite a friction surface 19 which is formed on a brake body 20 , the brake body 20 is formed by a collar 25 on the intermediate bearing holder 9 . The friction surface 19 is formed as a cylindrical inner surface on the collar 25 of the Zwischenlagerhal age 9 .
Die Fliehkraftgewichte 17 und auch die Stege 16 sind mit Ausnehmungen 21 versehen, wobei die ein zelnen Ausnehmungen 21 benachbarter Teile ineinan der übergehen und die Gesamtanordnung der Ausneh mungen 21 eine Ringnut 22 bildet. In dieser Ringnut 22 liegt eine kreisförmig ausgebildete Spiralzugfe der 23 ein. Durch die Spiralzugfeder 23 werden die einzelnen Fliehkraftgewichte 17 mittels der Feder kraft radial nach innen in die zugehörigen Kammern 15 hineingezogen.The centrifugal weights 17 and also the webs 16 are provided with recesses 21 , the individual recesses 21 of adjacent parts merging into one another and the overall arrangement of the recesses 21 forming an annular groove 22 . In this annular groove 22 is a circular Spiralzugfe 23 . By means of the spiral tension spring 23 , the individual centrifugal weights 17 are pulled radially inward into the associated chambers 15 by means of the spring.
Die Fliehkraftgewichte 17, die aufgrund ihrer Bremsflächen 18 auch als Bremsbacken bezeichnet werden können, sind im Hinblick auf ihr Gewicht und ihre Anordnung sowie in bezug auf die Federkraft der Spiralzugfeder 23 und die Drehzahl der Anker welle 4 derart bremsend wirksam, wobei sie beim Überschreiten einer Maximaldrehzahl des Ankers 3 radial nach außen - unter Überwindung der Kraft der Spiralzugfeder 23 - aus ihren Kammern 15 derart weit treten, daß sie mit ihren Bremsflächen 18 die Reib fläche 19 berühren und dadurch die Ankerdrehzahl erniedrigen.The centrifugal weights 17 , which can also be referred to as brake shoes due to their braking surfaces 18 , are so braking in terms of their weight and their arrangement and in relation to the spring force of the spiral tension spring 23 and the speed of the armature shaft 4 , when they exceed one Maximum speed of the armature 3 radially outwards - overcoming the force of the spiral tension spring 23 - step out of their chambers 15 to such an extent that they touch the friction surface 19 with their braking surfaces 18 and thereby lower the armature speed.
Vorzugsweise ist die Anordnung derart ausgelegt, daß die Fliekraftgewichte 17 zum Beispiel bis zu einer Drehzahl von 11 000 min-1 noch nicht wirksam sind, also noch nicht in Berührung mit der Reibflä che 19 gelangen. Erhöht sich die Drehzahl des An kers über die genannten 11 000 min-1, was beispiels weise bei einem Überholvorgang der Ritzeldrehzahl durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine nach er folgtem Anlassen erfolgen kann, so verlagern sich die einzelnen Fliehkraftgewichte 17 aufgrund der wachsenden Fliehkraft noch weiter nach außen und bremsen daher den Anker 3 durch ihre Anlage an der Reibfläche 19 ab. Diese Abbremsung reicht aus, um das Hochziehen der Ankerdrehzahl durch Lagerreibung im Stirnzahnfreilauf 5 zu vermeiden. Fällt durch das Abbremsen die Drehzahl wieder unter die Leer laufdrehzahl, so zieht die Spiralzugfeder 23 die Federkraftgewichte 17 in ihre Ruhestellung zurück.The arrangement is preferably designed in such a way that the centrifugal force weights 17 are not yet effective, for example up to a speed of 11,000 min −1 , that is to say not yet come into contact with the friction surface 19 . Increases the speed of the anchor over the above 11 000 min -1 , which can take place, for example, in an overhaul of the pinion speed by the speed of the internal combustion engine after it is started, then the individual centrifugal weights 17 shift due to the increasing centrifugal force outside and therefore brake the armature 3 by their abutment on the friction surface 19 . This braking is sufficient to prevent the armature speed from being raised by bearing friction in the spur tooth freewheel 5 . If the speed drops again below the idling speed due to braking, the spiral tension spring 23 pulls the spring force weights 17 back into their rest position.
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