DE4215509C2 - Starteinrichtung für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung für Verbren­ nungsmotoren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Starteinrichtungen in Form von einstufigen Schubtriebanlassern sind bei Motoren aller Art bekannt. Der Schubtrieb beinhaltet in der Regel einen Magnetschalter, der das mit dem Anlasser­ motor verbundene Ritzel in Zahneingriff mit dem Schwungrad­ zahnkranz bringt, bevor der Motor bestromt wird. Schubtriebe können auch ohne Einrücksysteme ausgelegt sein, wobei das Trägheitsmoment des Einspurritzels bei richtiger Auslegung seiner Lagerung in einem Steilgewinde auf der antreibenden Welle bei deren rascher Drehzahlsteigerung zuerst axial ein­ spurt und erst bei Erreichen der axialen Begrenzung Drehmoment überträgt.

Zum Stand der Technik wird erstens das US-Patent 1 605 090 mit einem Zwischengetriebe genannt, welches eine zusätzliche Übersetzungssteigerung bildet und eine Dämpferfeder aufweist, die das Einspuren dämpft und das Ausspuren erleichtert; zwei­ tens die japanische Patentanmeldung 58-204 969, wo ebenfalls ein Zwischengetriebe zum Zwecke der Miniaturisierung und Po­ sitionsoptimierung des Antriebsmotors vorgeschlagen wird; drittens die DE-PS 8 19 473 mit einem Federspeicher im Schwungrad des Motors, der mit einem kleinen Elektromotor über eine hohe Übersetzung derart stark vorgespannt wird, daß der Motor anspringt, wenn der Federspeicher über eine Klinke aus­ gelöst wird; viertens das US-Patent 4 922 868, wo eine Elek­ trostarteinrichtung mit einem Zwischengetriebe kombiniert mit einer Handstarteinrichtung gezeigt ist, wobei je eine Klinkenmitnahme verwendet ist und eine Pufferfeder zur Minde­ rung des Einsatzstoßes beim Elektrostart verwendet wird und schließlich fünftens die DE-AS 12 12 355 mit einer Handstart­ einrichtung auf der Basis einer Schlingfeder als Kraftüber­ tragung in einer Drehrichtung.

Zum Zwecke der Einsparung von Gewicht hat es sich die Erfin­ dung zur Aufgabe gemacht, kleine und somit hochdrehende Elek­ tromotoren aus fremden Anwendungsgebieten für den Elektrostart von Verbrennungsmotoren tauglich zu machen, wobei das insbe­ sondere beim Beginn des Startvorgangs hohe Startmoment zuver­ lässig überwunden werden soll. 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 Elektromo­ toren, die bei Spielzeugen oder in Kraftfahrzeugen zum Betä­ tigen der verschiedenen Steuerbewegungen dienen. Derartige Kleinmotoren werden in hohen Stückzahlen hergestellt und zeichnen sich durch ein günstiges Leistungsgewicht sowie ge­ ringen Bauraum aus. Sie können, wenn sie mit dem Schwungrad des zu koppelnden Motors über eine Spiralfeder zusammenwirken, durchaus für ein dem Startmoment des Motors vergleichbar kleines Startmoment ausgelegt sein, da die Spiralfeder als Federspeicher den ersten Kompressionshub mit Hilfe der beim Spannen der Spiralfeder gewonnenen Zeit langsam überwinden hilft und anschließend eine über die Startdrehzahl des Start­ motors hinausgehende Drehbeschleunigung des Schwungrades veranlaßt, die zum zuverlässigen Anspringen des Motors führt.

Während der ersten Umdrehung "glättet" die Spiralfeder zusätz­ lich die Ungleichförmigkeit der Drehbewegungen insbesondere bei Einzylindermotoren. Vorteile sind daher auch bei der Aus­ legung der Schwungmasse des Schwungrades zu erkennen, da bei den ersten Umdrehungen während des Startvorganges die Spiral­ feder die Aufgabe des Schwungrades teilweise übernimmt. Die erste Umdrehung des Verbrennungsmotors wird durch die Spiral­ feder auf einen größeren Umdrehungsbereich des Startmotors verteilt.

Eine Einspureinrichtung ohne Freilauf und Einrückeinrichtung, also ein rein auf Winkelbeschleunigung ausgerichteter Zahn­ eingriff, wird sofort ausgespurt, d. h. außer Eingriff ge­ bracht, wenn das angetriebene Schwungrad überholt und das übertragene Drehmoment gegen Null geht. Wird ein starrer An­ trieb ohne drehelastisches Glied verwendet, so besteht bereits nach der ersten Zündung diese Gefahr, da die Trägheit der An­ kermasse des Elektromotors nicht entsprechend schnell nachbe­ schleunigen kann.

Die Spiralfeder liegt in dem für sie vorgesehenen Ringraum eines Zahnkranzes außen lediglich an, während sie im Inneren formschlüssig mit der Welle verbunden ist. Die Feder erzeugt in ihrer Ruhestellung durch ihre Vorspannung an ihrem Augen­ durchmesser einen Reibschluß, dessen Grenzmoment das Startmo­ ment geringfügig übersteigt. Bei motorseitigen Blockierungen, rückwärtsdrehenden Frühzündungen oder dergleichen wird die Feder zunächst nach innen um die Welle gewickelt, bis der äu­ ßere Reibschluß abgebaut wird und die elastische Wellenver­ bindung 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 näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Starteinrichtung mit Elektromotor, Zwischen­ welle und Schwungrad des teilweise dargestellten Verbrennungsmotors;

Fig. 2 eine Spiralfeder im Eingriff mit der Zwischenwelle;

Fig. 3 eine Spiralfeder im Schnitt in ihrem Einbauzustand in einem 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 Zahnkranz 4 auf, der vorzugsweise einstückig mit dem Schwung­ rad 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 schraubenförmig axial verschiebbar angeordnet ist. Eine Axi­ aldruckfeder 5a hat die Aufgabe, das Ritzel 5 in seiner Ruhe­ stellung lediglich festzuhalten; in die Funktion der auf Drehmasse des Ritzels 5 gründenden Einspurmechanik greift diese Feder 5a nicht ein. Die Zwischenwelle 8 ist in einer Lage­ rung 10 drehbar in einem Trägergehäuse 9 gelagert und trägt am gegenüberliegenden Ende eine Lagerbuchse 19, die ein Zahn­ rad 11 auf der Zwischenwelle 8 drehbar lagert. Das Ende der Zwischenwelle 8 weist eine formschlüssige Mitnahme - hier in Form eines Zweiflachs 8a - auf, der mit einem inneren Feder­ ende 18a einer Spiralfeder 1.8 - hier über einen Mitnehmer 17 - formschlüssig verbunden ist.

Im entspannten Zustand liegt die Spiralfeder 18 mit der Mehr­ zahl ihrer Windungen und schließlich mit ihrem äußeren Feder­ ende 18b in einer zylindrischen Ausnehmung eines Zahnrades 11 an und stellt so einen Reibschluß für den nächsten Startvor­ gang her. Das Zahnrad 11 steht mit seiner Verzahnung 12 mit der Verzahnung 13 eines Ritzels 14 im Dauereingriff, welches drehfest mit einer Starterwelle 16 eines Elektromotors 15 verbunden ist.

Die durch die Spiralfeder 18 gekoppelten Drehbewegungen zwi­ schen Elektromotor 15 und Schwungrad 3 bedürfen der Dämpfung, um nicht Schwingungen auftreten zu lassen, die sowohl den Reibschluß der Spiralfeder 18 in ihrer äußeren zylindrischen Lagerung im Zahnrad 11 vorzeitig lösen, als auch den vorzeitigen Ausspurvorgang des Ritzels 5 einleiten könnten. Diese Dämpfung besteht hier in einer raumsparend angebrachten Scheibe 21, die drehfest auf der Zwischenwelle 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 beim Ausführungsbeispiel eine Handstarteinrichtung 23 in Gestalt eines Seilzugstar­ ters 24 angeordnet, 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 Ver­ zahnung 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 bisweilen Schäden an den Stirnflächen der Zähne gibt. Vielmehr lädt das drehelastische Glied 20 bei Zahnberührung eine kurzzeitige Verzögerung des Einspurvorganges zu, bis die anschließende Zahnlücke gefunden ist. Es lassen sich daher auch Verzahnungen in Schwungräder integrieren, die als Polräder ausgebildet sind und daher aus elektrisch nicht lei­ tendem Material sein müssen.

Claims (6)

1. Starteinrichtung für Verbrennungsmotoren, speziell für kleinere, einzylindrige Einheiten, umfassend einen Elek­ tromotor (15) als Startermotor mit einem auf seiner Ab­ triebswelle (16) fest angeordneten Ritzel (14) und ein Untersetzungsgetriebe zur Reduzierung der Startdrehzahl, das eine Zwischenwelle (8) mit auf ihr gelagertem Zahn­ rad (11) und Ritzel (5) aufweist, wobei das Zahnrad (11) mit dem Ritzel (14) des Startermotors in Eingriff steht und wobei das Ritzel (5) mittels eines Steilgewindes (7) auf der Zwischenwelle (8) derart dreh- und axialbeweglich angeordnet ist, daß es beim Startvorgang in einen Zahn­ kranz (4) am äußeren Umfang eines Schwungrades (3) des zu startenden Verbrennungsmotors einspurt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Kraftflußweg zwischen dem Elektromo­ tor (15) und dem Schwungrad (3) ein drehelastisches Glied (20) angeordnet ist, das aus einer Spiralfeder (18) besteht, die als Federspeicher zwischen der Zwischenwel­ le (8) und dem auf ihr drehbar gelagerten Zahnrad (11) angeordnet ist.

2. Starteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (18) zur Begrenzung des Drehmomentes mit dem inneren Federende (18a) formschlüssig mit der Zwischenwelle (8) und mit dem äußeren Federende (18b) reibschlüssig mit dem Zahnrad (11) verbunden ist.

3. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegung und Abstimmung der Spiralfeder (18) ein Mehrfaches an Umdrehungen des Ritzels (14) erlaubt, bevor sich das Schwungrad (3) zu drehen beginnt.

4. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Startvorgang zuerst in an sich bekannter Weise die Verzahnung (6) des Ritzels (5) in den Zahnkranz (4) des Schwungrades (3) einspurt, anschließend dort das Ritzel (5) zum Stillstand kommt und erst nach dem Spannen der Spiralfeder (18) das Ritzel (5) das Drehen des Schwungrades (3) bewirkt.

5. Starteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralfeder (18) ein Dämpfungs­ glied beigeordnet ist, welches Kräfte erzeugt, die der Verdrehbewegung des Zahnrades 11) auf der Zwischenwel­ le (8) entgegengerichtet sind.

6. Starteinrichtung nach dem Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dämpfungsglied aus einer Scheibe (21) besteht, die von einer Feder (22) axial gegen die Win­ dungen der Spiralfeder (18) gepreßt wird.