DE4215509A1 - Starteinrichtung für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung für Verbrennungs­ motoren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einstufige Schubtriebanlasser sind die Regel bei PKW- und LKW- Motoren; Motorradmotoren weisen diese Startart nur gelegentlich auf. Dort werden auch Elektromotoren über Kettentriebe mit der Kurbelwelle des anzulassenden Motors unter Zwischenschaltung einer Überholkupplung verbunden, um Gewicht und Bauraum zu sparen. Meist aber handelt es sich bei den Zahntrieben und den Kettentrieben um einstufige Untersetzungsgetriebe. Der Schub­ trieb beinhaltet in der Regel einen Magnetschalter, der das kleine mit dem Anlassermotor verbundene Ritzel in den Zahnein­ griff mit der Schwungradverzahnung bringt, bevor der Motor be­ stromt wird. Schraubtriebe können auch ohne Einrücksysteme aus­ gelegt sein, wobei das Trägheitsmoment des Einspurritzels bei richtiger Auslegung seiner Lagerung in einem Steilgewinde auf der antreibenden Welle bei deren rascher Drehzahlsteigerung zuerst axial einspurt und erst bei Erreichen der axialen Be­ grenzung Drehmoment überträgt.

Alle derartigen Systeme verwenden relativ große Motoren, deren Drehmoment so ausgelegt ist, daß der von der Kompression er­ zeugte Widerstand in jedem Betriebsfall überwunden werden kann.

Zum Zwecke der Einsparung von Gewicht hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, wesentlich kleinere und somit hochdrehende Elektromotoren aus fremden Anwendungsgebieten für den Elektro­ start von kleinen Verbrennungsmotoren tauglich zu machen. Kosten und Bauraum sollen klein gehalten werden.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 beschrieben.

Vorteile hinsichtlich Kosten und Gewicht bieten sich bei der erfindungsgemäßen Lösung durch die Verwendung von Elektromoto­ ren, die bei Spielzeugen oder in Kraftfahrzeugen zum Betätigen der verschiedenen Steuerbewegungen dienen. Derartige Kleinmoto­ ren werden in hohen Stückzahlen hergestellt und zeichnen sich durch ein günstiges Leistungsgewicht sowie geringen Bauraum aus. Sie können, wenn sie mit dem Schwungrad des zu koppelnden Motors über eine erfindungsgemäße Triebfeder zusammenwirken, durchaus für ein dem Startmoment des Motors vergleichbar klei­ neres Startmoment ausgelegt sein, da die Triebfeder als Feder­ speicher den ersten Kompressionshub mit Hilfe der beim Spannen der Triebfeder gewonnenen Zeit langsam überwinden hilft und an­ schließend eine über die Startdrehzahl des Startermotors hin­ ausgehende Drehbeschleunigung des Schwungrades veranlaßt, die zum zuverlässigen Anspringen des Motors führt.

Während der ersten Umdrehung "glättet" die Triebfeder zusätz­ lich die Ungleichförmigkeit der Drehbewegungen insbesondere bei Einzylindermotoren. Vorteile sind daher auch bei der Auslegung der Schwungmasse des Schwungrades zu erkennen, da bei den ersten Umdrehungen während des Startvorganges die Triebfeder die Aufgaben des Schwungrades teilweise übernimmt. Die erste Umdrehung des Verbrennungsmotors wird durch die Triebfeder auf einen größeren Umdrehungsbereich des Startermotors verteilt.

Eine Einspureinrichtung ohne Freilauf und Einrückeinrichtung, also ein rein auf Winkelbeschleunigung ausgerichteter Zahnein­ griff, wird sofort ausgespurt, d. h. außer Eingriff gebracht, wenn das angetriebene Schwungrad überholt und das übertragene Drehmoment gegen Null geht. Wird ein starrer Antrieb ohne elastisches Glied verwendet, so besteht bereits nach der ersten Zündung diese Gefahr, da die Trägheit der Ankermasse des Elek­ tromotors nicht entsprechend schnell nachbeschleunigen kann.

Die spiralenförmig ausgebildete Triebfeder liegt in dem für sie vorgesehenen Ringraum eines Zahnrades außen lediglich an, während sie im inneren formschlüssig mit der Welle verbunden ist. Die Feder erzeugt in ihrer Ruhestellung durch ihre Vor­ spannung an ihrem Außendurchmesser einen Reibschluß, dessen Grenzmoment das Startmoment geringfügig übersteigt. Bei motor­ seitigen Blockierungen, rückwärtsdrehenden Frühzündungen oder dergleichen wird die Feder zunächst nach innen um die Welle ge­ wickelt, bis der äußere Reibschluß abgebaut wird und die ela­ stische Wellenverbindung durchrutscht.

Schließlich weist die Bauart mit einer Zwischenwelle den Vor­ teil auf, daß koaxial zum Schwungrad Bauraum verbleibt zur Unterbringung beispielsweise einer Handstarteinrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Starteinrichtung mit Elektromotor, Zwischenwelle und Schwungrad des teilweise dargestellten Verbren­ nungsmotors;

Fig. 2 eine Triebfeder in einer spiralenförmig gewickelten Ausführung;

Fig. 3 die Triebfeder im Schnitt in ihrem Einbauzustand in einen Zahnrad.

Wird mit 1 ein Motorgehäuse des zu startenden Verbrennungsmo­ tors bezeichnet, so ist in diesem eine Kurbelwelle 2 gelagert, an deren freiem Ende ein Schwungrad 3 drehfest angeordnet ist. Dieses Schwungrad 3 weist an seinem äußeren Umfang einen Zahn­ kranz 4 auf, der vorzugsweise einstückig mit dem Schwungrad 3 verbunden ist. In die Verzahnung dieses Zahnkranzes 4 greift die Verzahnung 6 eines Ritzels 5 ein, welches mittels eines Steilgewindes 7 auf einer Zwischenwelle 8 drehbar und schrauben­ förmig axial verschiebbar angeordnet ist. Eine Axialdruckfeder 5a hat die Aufgabe, das Ritzel 5 in seiner Ruhestellung ledig­ lich festzuhalten; in die Funktion des auf Drehmasse des Rit­ zels 5 gründende Einspurmechanik greift diese Feder 5 nicht ein. Die Zwischenwelle 8 ist in einer Lagerung 10 drehbar im Gehäuse gelagert und trägt am gegenüberliegenden Ende eine Lagerbuchse 19, die ein Zahnrad 11 auf der Zwischenwelle 8 drehbar lagert. Das Ende der Zwischenwelle 8 weist eine formschlüssige Mitnahme - hier in Form eines Zweiflaches 8a - auf, der mit einem inneren Federende 18a der zuvor bereits beschriebenen Triebfeder 18 - hier über einen Mitnehmer 17 - formschlüssig verbunden ist.

Im entspannten Zustand liegt die Spiralfeder mit der Mehrzahl ihrer Windungen und schließlich mit seinem äußeren Federende 18b in einer zylindrischen Ausnehmung eines Zahnrades 11 an und stellt so einen Reibschluß für den nächsten Startvorgang her. Das Zahnrad 11 steht schließlich mit seiner Verzahnung 12 mit der Verzahnung 13 eines Antriebsritzels 14 im Dauereingriff, welches drehfest mit einer Starterwelle 16 eines Elektromotors 15 verbunden ist.

Die durch die Triebfeder 18 gekoppelten Drehbewegungen zwischen Elektromotor 15 und Schwungrad 3 bedürfen der Dämpfung, um nicht Schwingungen auftreten zu lassen, die sowohl den Reibschluß der Triebfeder 18 in ihrer äußeren Lagerung im Zahnrad 11 vorzeitig lösen, als auch den vorzeitigen Ausspurvorgang des Ritzels 5 einleiten könnten. Diese Dämpfung besteht hier in einer raum­ sparend angebrachten Scheibe 21, die drehfest auf der Zwischen­ welle 8 auf deren Zweiflach 8a angeordnet ist und einer an ihrem äußeren Umfang liegenden Ringfläche durch die Kraft einer Feder 22 gegen das Zahnrad 11 gepreßt wird.

Koaxial zum Schwungrad 3 ist in unserem Ausführungsbeispiel eine Handstarteinrichtung 23 in Gestalt eines Seilzugstarters 24 an­ geordnet, der in bekannter Weise direkt auf das Schwungrad 3 wirkt.

Es sei noch auf den Vorteil einer mit einem drehelastischen Glied 20 ausgerüsteten Starteinrichtung hingewiesen: Die Verzah­ nung 6 des Ritzels 5 spurt in den Zahnkranz 4 "weich" ein, d. h. es treten keine harten Stöße beim Aufeinandertreffen der Zähne auf, wie es von Schubtriebstartern her bekannt ist, wo es bis­ weilen Schäden an den Stirnflächen der Zähne gibt. Vielmehr läßt das drehelastische Glied 20 bei Zahnberührung eine kurzzeitige Verzögerung des Einspurvorgangs zu, bis die anschließende Zahn­ lücke gefunden ist. Es lassen sich daher auch Verzahnungen in Schwungräder integrieren, die als Polräder ausgebildet sind und daher aus elektrisch nicht leitendem Aluminiummaterial sein müssen.

Claims (10)

1. Starteinrichtung für Verbrennungsmotoren, speziell für kleinere einzylindrige Einheiten, umfassend

• - einen Elektromotor als Startermotor,
• - ein Untersetzungsgetriebe zur Reduzierung der Start­ drehzahl,
• - eine Zwischenwelle mit einem Steilgewinde,
• ein Ritzel, dessen Innendurchmesser ein Steilgewinde aufweist, welches mit dem Steilgewinde auf der Zwischenwelle zusammenarbeitet,
• - ein Schwungrad des zu startenden Verbrennungsmotors, welches einen Zahnkranz am Außendurchmesser aufweist, in welchem das Ritzel der Zwischenwelle beim Startvor­ gang einspurt,

dadurch gekennzeichnet, daß in das durch das Einspuren des Ritzels (5) zustande gekommene Zahnradgetriebe zwischen Elektromotor (15) und Schwungrad (3) auf dem Kraftflußweg zusätzlich ein drehelastisches Glied (20) angeordnet ist.

2. Starteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehelastische Glied (20) aus einer Triebfeder (18) besteht, die als Federspeicher zwischen einer Zwischenwel­ le (8) und einem auf ihr gelagerten Zahnrad (11) angeord­ net ist.

3. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Triebfeder (18) zur Begrenzung des Drehmomentes mit einem inneren Federende (18a) formschlüs­ sig mit der Zwischenwelle (8) und mit dem äußeren Federende (18b) reibschlüssig mit dem Zahnrad (4) verbunden ist.

4. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auslegung und Abstimmung der Trieb­ feder (18) ein Mehrfaches an Umdrehungen des Antriebsrit­ zels (14) erlaubt, bevor sich das Schwungrad (3) zu drehen beginnt.

5. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Startvorgang die Verzahnung (6) des Ritzels (5) in den Zahnkranz (4) des Schwungrades (3) ein­ gespurt ist, seine Arbeitslage zuverlässig eingenommen hat, dort zum Stillstand gekommen ist und erst nach Spannen der Triebfeder (18) der eigentliche Startvorgang durch Drehen des Schwungrades (3) beginnt.

6. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Triebfeder (18) ein Dämpfungsglied beigeordnet ist, welches Kräfte erzeugt, die der Verdreh­ bewegung des Zahnrades (11) auf der Zwischenwelle (8) ent­ gegengerichtet sind.

7. Starteinrichtung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Dämpfungsglied aus einer Scheibe (21) besteht, die von einer Feder (22) axial gegen die Windungen der Triebfeder (18) gepreßt wird.

8. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zwischenwelle (8) von der koaxialen Kurbelwelle (2) räumlich so weit entfernt ist, daß koaxial zur Kurbelwelle (2) eine Handstarteinrichtung (23) im Trägergehäuse (9) angeordnet werden kann.

9. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektromotor (15), die Zwischenwelle (8) mit dem elastischen Glied (20) sowie die Handstartein­ richtung (23) im Trägergehäuse (9) angeordnet sind.