DE466282C

DE466282C - Electrical system for motor vehicles with an electrical machine serving as a starter motor and as a power generator

Info

Publication number: DE466282C
Application number: DEK95936D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ KESSELRING DIPL ING
Current assignee: FRITZ KESSELRING DIPL ING
Priority date: 1925-02-17
Filing date: 1925-09-20
Publication date: 1928-10-03

Description

Elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge mit einer als Anlaßmotor und als Stromerzeuger dienenden elektrischen Maschine Automobile und andere, vornehmlich der Beförderung von Personen dienende Kraftfahrzeuge sind gewöhnlich mit einer elektrischen Anlage zur Beleuchtung des Fahrzeuges und zum Anwerfen des Verbrennungsmotors ausgerüstet. In der Regel enthält die Anlage zwei elektrische Maschinen, einen Stromerzeuger zum Laden eines Sammlers, aus dem die Beleuchtungsanlage gespeist wird, und einen Anlaßmotor, der den Anlaßstrom aus demselben Sammler entnimmt. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine elektrische Maschine für das Anlassen als Motor und zu anderer Zeit, im besonderen während der Fahrt, als Generator zu verwenden.Electrical system for motor vehicles with a starter motor and Electric machines used as power generators, automobiles and others, primarily Vehicles used to transport people are usually electric Equipment for lighting the vehicle and starting the internal combustion engine. As a rule, the system contains two electrical machines, one power generator for loading a collector from which the lighting system is fed, and one Starter motor that takes the starting current from the same collector. It's also beautiful has been proposed an electric machine for starting as a motor and too at other times, especially while driving, to use as a generator.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine elektrische Anlage für Kraftfahrzeuge mit einer als Motor und als Generator benutzten Maschine.The present invention is an electrical system for Motor vehicles with a machine used as a motor and as a generator.

Die Erfindung setzt zwei Kupplungen zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor voraus, nämlich: I. eine aus Zahnrädern, einem Kettentrieb o. dgl. oder aus einer Verbindung von verschiedenen derartigen Getrieben bestehende Kupplung, die beim Generatorbetrieb der elektrischen Maschine arbeitet und hier darum kurz Generatorkupplung genannt wird; eine nur während des Anlassens wirksame Kupplung, hier Motorkupplung genannt, von der bekannten Art, die als Hauptbestandteile ein mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekuppeltes Zahnrad -gewöhnlich das mit Zahnkranz versehene Schwungrad - und ein mit der Ankerwelle der elektrischen Maschine durch ein Schraubenpaar verbundenes Ritzel aufweist und durch das Schlüpfen des einen Gliedes dieses Schraubenpaares gegen das andere das Ritzel durch axiale Verschiebung mit dem Zahnrad des Verbrennungsmotors in Eingriff und außer Eingriff bringt.The invention uses two clutches between the electric machine and ahead of the internal combustion engine, namely: I. One of gears, a chain drive o. The like. Or a combination of various such transmissions Clutch that works when the electrical machine is operating as a generator and here therefore it is called generator coupling for short; effective only during starting Coupling, here called motor coupling, of the well-known type that serves as the main component a gear coupled to the crankshaft of the internal combustion engine - usually that with a ring gear - and one with the armature shaft of the electric one Machine having a pinion connected by a pair of screws and by slipping the one link of this pair of screws against the other the pinion through axial Displacement with the internal combustion engine gear engaged and disengaged brings.

Eine weitere Voraussetzung ist ein Freilauf im Zug der Generatorkupplung, der ein Laufen der elektrischen Maschine auch bei Stillstand des Verbrennungsmotors, wie es für das Anlassen erforderlich ist, ermöglicht.Another prerequisite is a freewheel in the train of the generator clutch, the running of the electrical machine even when the internal combustion engine is at a standstill, as required for starting.

Dauernde Betriebssicherheit einer solchen Anlage ist schwer zu erreichen, vor allem wegen des Verschleißes an Stromwender und Bürsten der elektrischen Maschine, der darauf zurückzuführen ist, daß die Bürsten, die den starken Anlaßstrom führen, mit hohem Druck auf dem Stromwender ruhen müssen.Permanent operational safety of such a system is difficult to achieve, mainly because of the wear and tear on the commutator and brushes of the electrical machine, which is due to the fact that the brushes, which carry the strong starting current, must rest on the commutator with high pressure.

Diese Störungsquelle soll erfindungsgemäß durch die Anordnung eines Elektromagneten beseitigt werden, der, vom Anlaßstrom öder einem Teil dieses Stromes erregt, die den Anlaßstrom führenden Bürsten während des Anlassens stärker andrückt. Dieser Elektromagnet kann erfindungsgemäß auch dazu verwendet werden, eine zwischen den Anker der elektrischen Maschine und die Motorkupplung eingeschaltete Kupplung, die für gewöhnlich ausgerückt ist, nur während des Anlassens einzurücken.According to the invention, this source of interference should be provided by the arrangement of a Solenoid to be eliminated, which, from the starting current, becomes desolate one Part of this current excites the brushes carrying the starting current during starting presses harder. According to the invention, this electromagnet can also be used for this purpose one between the armature of the electric machine and the motor coupling engaged clutch, which is usually disengaged, only during starting to engage.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung durch Ausführungsbeispiele ist auf der Zeichnung dargestellt in Abb. I ein schematischer Grundriß, der zwei verschiedene Anordnungen der elektrischen Anlage in Verbindung mit dem Explosionsmotor veranschaulicht, im oberen Teil eine Anlage, deren elektrische Maschine mit der Motorkupplung unmittelbar zusammengebaut ist, im unteren Teil eine Anlage, deren Motorkupplung mit der elektrischen Maschine durch eine lange Welle verbunden ist, in Abb. 2 der Längsschnitt einer elektrischen Maschine mit einer unmittelbar angebauten Motorkupplung bekannter Art und einem zwischen dieser Kupplung und dem Anker angeordneten Elektromagneten zur Verstärkung des Anlasserbürstendruckes, in Abb. 3 eine Einzelheit der Motorkupplung dieser Maschine, in Abb. 4 ein Querschnitt nach der Ebene A-B der Maschine von Abb. 2, in Abb. 5 im Längsschnitt eine andere Form des zur Erhöhung des Anlasserbürstendrucks dienenden Elektromagneten und eine von ihm überwachte Kupplung zwischen der Ankerwelle der elektrischen Maschine und der Antriebswelle der (nicht gezeichneten) Motorkupplung, in Abb. 6 eine Seitenansicht des Bürstenapparates der Vorrichtung von Abb. 5.To explain the invention in more detail by means of exemplary embodiments on the drawing shown in Fig. I a schematic plan, the two different Illustrates arrangements of the electrical system in connection with the explosion engine, in the upper part a system whose electrical machine is directly connected to the motor coupling is assembled, in the lower part a system whose motor coupling with the electrical Machine connected by a long shaft, in Fig. 2 the longitudinal section of a electric machine with a directly attached motor coupling of a known type and an electromagnet arranged between this coupling and the armature Reinforcement of the starter brush pressure, in Fig. 3 a detail of the motor coupling of this machine, in Fig. 4 a cross-section along the plane A-B of the machine in Fig. 2, in Fig. 5 in longitudinal section another form of the to increase the starter brush pressure Serving electromagnet and a clutch between the armature shaft that is monitored by him the electrical machine and the drive shaft of the motor coupling (not shown), in fig. 6 a side view of the brushing apparatus of the device of fig. 5.

In Abb. I ist I der Explosionsmotor, 2 sein mit Zahnkranz versehenes Schwungrad, 3 ein zweites Zahnrad auf der Kurbelwelle, das mittels der Zahnräder 4 und 5 die Ventilsteuerwellen 6 und 7 antreibt.In Fig. I, I is the explosion engine, 2 is its ring gear Flywheel, 3 a second gear on the crankshaft, which by means of the gears 4 and 5 drives the valve control shafts 6 and 7.

Bei der Anlage im oberen Teil der Abbildung wird die elektrische Maschine 8, die das Ritzel 9 der Motorkupplung dicht bei sich hat, von der Steuerwelle 7 über einen Kettentrieb mit den Rädern Io und II und der Kette I2 und eine Welle I3 angetrieben. Zwischen diese Welle und die Ankerwelle der Maschine ist der Freilauf I4 eingeschaltet. Bei der Anlage im unteren Teil der Abbildung wird die elektrische Maschine 8 von der Steuerwelle 6 durch einen Kettentrieb mit clen Rädern 15 und 16 und der Kette T 7 angetrieben. Zwischen das Kettenrad 16 und die Ankerwelle der Maschine ist der Freilauf 14. eingeschaltet. Die Motorkupplung i8 mit dem Ritzel9 ist von der elektrischen Maschine 8 abgerückt und mit ihr durch die lange Welle i9 verbunden. Die Drehrichtungen der Räder sind durch Pfeile angedeutet.In the system in the upper part of the figure, the electrical machine 8, which has the pinion 9 of the motor coupling close to it, from the control shaft 7 via a chain drive with the wheels Io and II and the chain I2 and a shaft I3 powered. The freewheel is located between this shaft and the armature shaft of the machine I4 switched on. In the case of the system in the lower part of the figure, the electrical Machine 8 from the control shaft 6 by a chain drive with clen wheels 15 and 16 and the chain T 7 driven. Between the sprocket 16 and the armature shaft The machine is free-running 14. switched on. The engine clutch i8 with the pinion 9 has moved away from the electrical machine 8 and with her through the long shaft i9 connected. The directions of rotation of the wheels are indicated by arrows.

Die in Abb.2 dargestellte elektrische Maschine hat zwei Ankerwicklungen und zwei Stromsender. Mit der Wicklung 2o und dem Stromsender 21 arbeitet die Maschine als Generator. Die Wicklung 22 mit dem Stromwender 23 find Bürsten 2d. wird zum Anlassen benutzt. 25 ist ein amMaschinengehäuse befestigter Elektromagnet, dessen Erregerwicklung 26 im Stromkreis der Anlaßwicklung 22 liegt. Er hat zwei Anker 27 (Abb. 5), die mit Armen 28 durch Vermittlung der federbelasteten Bürstendruckhebe129 auf die Bürsten 24. so einwirken, daß der Bürstendruck bei Erregung des Magneten 25, also während des Anlassens, erhöht wird.The electrical machine shown in Figure 2 has two armature windings and two current transmitters. With the winding 2o and the current transmitter 21, the machine works as a generator. The winding 22 with the commutator 23 find brushes 2d. is used for starting. 25 is an electromagnet attached to the machine housing, the field winding 26 of which is in the circuit of the starting winding 22. It has two armatures 27 (Fig. 5), which act with arms 28 through the intermediary of the spring-loaded brush pressure lifters 129 on the brushes 24 in such a way that the brush pressure is increased when the magnet 25 is excited, i.e. during starting.

Die Motorkupplung dieser Maschine soll, obwohl sie keinen 'Teil der Erfindung bildet, doch zur völligen Erklärung der Abb. 2 beschrieben werden. In das hohle Wellenende 30 ist die Mutter 31 fest eingesetzt. In dieser Mutter ruht die Schraubenspindel 32. Sie enthält in einer Bohrung den hohlen Schaft 33 des Ritzels 9. An ihrem inneren Ende 34 ist ein Ende der Rückholfeder 35 befestigt, deren zweites Ende bei 36 am rechten Ende der Ankerwelle festgehalten wird. Die Spin-_del32 ist am äußeren Ende schalenartig erweitert. An den Flansch 37 der Schale ist der tellerförmige Blechkörper 38 angeschraubt. Er hat in der Mitte eine stenförmige üffnung 39 (Abb. 3), die auf die Zahnung des Ritzels 9 paßt. Das Ritzel kann unter Spannung der Feder 4o, die in seinem hohlen Schaft untergebracht ist und sich auf den Boden der Bohrung der Spindel 32 stützt, ein Stück weit gegen die Spindel verschoben werden, wobei es mit seiner inneren Stirnseite in die Höhlung der schalenförmigen Erweiterung der Spindel eintritt und durch den Eingriff seiner Zähne in die sternförmige üffnung 39 gehindert ist, sich gegen die Spindel zu drehen. Die Auswärtsbewegung des Ritzels unter dem Einfluß der Feder 40 ist durch eine mit dem Ritzel fest verbundene Scheibe41 begrenzt, die sich an die Zähne der öffnung 39 des Tellers 38 anlegt, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist. In die Spindel 32 ist ein mehrteiliger Ring 4.2 eingesetzt, der im Zusammenwirken mit der Mutter 3-1 und der Schulter ,43 der Ankerwelle die axiale Verschiebung der Spindel gegen die Mutter 31 begrenzt.The motor coupling of this machine, although not forming part of the invention, is intended to be described in order to fully explain FIG. The nut 31 is firmly inserted into the hollow shaft end 30. The screw spindle 32 rests in this nut. It contains the hollow shaft 33 of the pinion 9 in a bore. At its inner end 34, one end of the return spring 35 is attached, the second end of which is held at 36 at the right end of the armature shaft. The spin-_del32 is widened like a shell at the outer end. The plate-shaped sheet metal body 38 is screwed onto the flange 37 of the shell. In the middle it has a star-shaped opening 39 (Fig. 3) which fits onto the teeth of the pinion 9. The pinion can be moved a little way against the spindle under tension of the spring 4o, which is housed in its hollow shaft and is supported on the bottom of the bore of the spindle 32, with its inner end face in the cavity of the bowl-shaped extension of the Spindle enters and is prevented by the engagement of its teeth in the star-shaped opening 39 from rotating against the spindle. The outward movement of the pinion under the influence of the spring 40 is limited by a disk 41 which is firmly connected to the pinion and which rests against the teeth of the opening 39 of the plate 38, as can be seen from FIG. A multi-part ring 4.2 is inserted into the spindle 32, which, in cooperation with the nut 3-1 and the shoulder 43 of the armature shaft, limits the axial displacement of the spindle relative to the nut 31.

Das Gesperre, das bei Beginn des Einrückens die Drehung des Ritzels verhindert oder auf einen bestimmten Betrag begrenzt, ist auf der Zeichnung angedeutet durch die am Gerüst der Vorrichtung festen Anschläge 44 und den Finger 45, der am Teller 37 beweglich gelagert ist, bei Stillstand der Vorrichtung in den Bereich der Anschläge 44 ragt und bei Umlauf des Ritzels durch ein Fliehgewicht 46 außer dem Bereich der Anschläge e 44 gehalten wird.The locking mechanism that starts the rotation of the pinion at the start of engagement prevented or limited to a certain amount is indicated on the drawing by the fixed stops 44 and the finger 45 on the frame of the device Plate 37 movable is stored when the device is at a standstill protrudes into the area of the stops 44 and when the pinion rotates by a flyweight 46 is held outside the range of the stops e 44.

Bei der Anordnung nach Abb. 5 und 6 ist der Kern 25 des Elektromagneten, der zur zeitweiligen Erhöhung des Anlasserbürstendruckes dient, als Ring mit U-Profil ausgeführt und auf ein Lager der Maschine geschoben. Die Erregerwicklung 26 ist in der Höhlung des Ringes untergebracht. Die Anker 27 sind in Scharnieren 5o an dem Ring 25 gelagert. Sie tragen Arme 5I mit Stellschrauben, die auf die federnden Bürstendruckliebel 29 einwirken.In the arrangement according to Figs. 5 and 6, the core 25 of the electromagnet is which serves to temporarily increase the starter brush pressure, as a ring with a U-profile executed and pushed onto a bearing of the machine. The excitation winding 26 is housed in the cavity of the ring. The anchors 27 are in hinges 5o the ring 25 stored. They carry arms 5I with adjusting screws that are on the resilient Brush pressure love 29 act.

Als eine nur während des Anlassers wirksame Kupplung zwischen der Motorkupplung und der elektrischen Maschine ist in Abb. 5 ein Planetengetriebe bekannter Art angenommen. Auf die Maschinenwelle 52 ist außerhalb des Lagers, das den Ringelektromagneten 25 trägt, ein Zahnrad 53 aufgekeilt. Auf eine in der Verlängerung der Welle 52 liegende Welle 54 ist eine Scheibe 55 aufgekeilt. Sie trägt auf zwei Zapfen 56, die noch durch eine Scheibe 57 abgestützt sind, die losen Zahnräder 58. Diese Zahnräder kämmen mit dem Zahnrad 53 und einem Zahnkranz 59 an der Innenseite eines Ringes 6o, der von den beiden Scheiben 6I und 62, mit denen er fest vernietet ist, getragen wird. Die Scheibe 6I ruht lose auf der Nabe der Scheibe 55, die Scheibe 62 lose auf der Welle 52. Diese Scheibe hat in der Nähe der Bohrung, durch welche die Welle 52 hindurchtritt, mehrere zahnlückenartige Aussparungen 63. In ihrem Bereich liegen die mit Klauen 64 ausgestatteten Enden der Arme 65, die mit den Ankern 27 des Elektromagneten fest verbunden sind. Die Abmessungen sind so gewählt, daß die Klauen 64 in die Aussparungen 63 der Scheibe 62 eintreten können, wenn der Elektromagnet erregt wird. An die Welle 54 wird die Motorkupplung angeschlossen, beispielsweise so, wie in Abb. I unten die Motorkupplung I8 durch die hohle Welle I9 an die Maschine 8 angeschlossen ist.As a coupling between the Motor coupling and the electric machine is a planetary gear in Fig. 5 Kind of accepted. On the machine shaft 52 is outside the bearing that holds the ring electromagnet 25 carries, a gear 53 is keyed. On a lying in the extension of the shaft 52 Shaft 54 is keyed to a disk 55. It carries on two tenons 56 that are still are supported by a disk 57, the loose gears 58. These gears mesh with the gear 53 and a ring gear 59 on the inside of a ring 6o, the is carried by the two discs 6I and 62 to which it is firmly riveted. The disk 6I rests loosely on the hub of the disk 55, the disk 62 loosely on the Shaft 52. In the vicinity of the hole through which shaft 52 passes, this disc has several tooth gap-like recesses 63. Those with claws are located in their area 64 equipped ends of the arms 65, which are fixed to the armatures 27 of the electromagnet are connected. The dimensions are chosen so that the claws 64 into the recesses 63 of the disc 62 can occur when the electromagnet is energized. To the wave 54 the motor coupling is connected, for example as shown in Fig. I below the motor coupling I8 is connected to the machine 8 through the hollow shaft I9.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Solange die Wicklung 26 des Elektromagneten stromlos ist, befinden sich die Anker 27 und darum auch die Klauen 64 (in der gezeichneten Stellung) außer Eingriff mit der Scheibe 62. Dabei ist die Kupplung gelöst. Wenn die Welle 52 umläuft, werden von dem Zahnrad 53 durch Vermittlung der losen Räder 58 der Zahnkranz 59 und die damit verbundenen Teile 6o, 6I, 62 im entgegengesetzten Sinn herausgedreht. Auf die Welle 54 wird dabei nur ein ganz geringes Drehmoment übertragen, das nicht imstande ist, die entgegenstehenden, hauptsächlich von der Rückholfeder und dem Gesperre der Motorkupplung herrührenden Widerstände zu überwinden. In diesem Zustand befindet sich die Vorrichtung beim Stillstand und beim Generatorbetrieb der elektrischen Maschine. Wenn aber die Maschine durch Einschalten des Anlaßstromesangelassen wird, so werden durch den Elektromagneten 25, 26 die Klauen 64 gegen die Scheibe 62 hin bewegt. Treffen sie dabei sogleich auf die Aussparungen 63, so wird die Scheibe 62 und somit der Zahnkranz 59 von Anfang an festgehalten. Treffen sie zuerst auf Zähne zwischen den Aussparungen 63, so führt die Scheibe 62 eine kleine Drehung aus, bis die Klauen in die nächsten Aussparungen eintreten können, wodurch die Scheibe mit dem Zahnkranz 59 wiederum zum Stillstand kommt. Wenn der Zahnkranz 59 so festgehalten ist, so müssen sich die von dem Zahnrad 53 gedrehten Räder 58 auf ihm abrollen, und dabei wird die Scheibe 55 und die Welle 54 mitgenommen. Das Planetengetriebe bewirkt dabei zugleich eine Erniedrigung der Drehgeschwindigkeit und Erhöhung des Drehmomentes der Welle 54 gegenüber den entsprechenden Größen der Welle 52.The device works in the following way: As long as the winding 26 of the electromagnet is de-energized, there are armatures 27 and therefore also the Claws 64 (in the position shown) out of engagement with the disk 62. Here the clutch is released. When the shaft 52 rotates, the gear 53 through Mediation of the loose wheels 58 of the ring gear 59 and the associated parts 6o, 6I, 62 turned out in the opposite sense. On the shaft 54 is thereby only transmit a very small amount of torque, which is not able to counteract the mainly originating from the return spring and the locking mechanism of the engine clutch Overcoming resistance. The device is in this state at Standstill and during generator operation of the electrical machine. But if the machine is started by turning on the starting current, so are made by the electromagnet 25, 26 moves the claws 64 against the disk 62. Meet them right away on the recesses 63, the disk 62 and thus the ring gear 59 is from the beginning held on. If they meet teeth between the recesses 63 first, this leads the disk 62 a small turn until the claws into the next notches can occur, whereby the disc with the ring gear 59 in turn to a standstill comes. If the ring gear 59 is held in this way, the must be of the gear 53 turned wheels 58 roll on it, and thereby the disk 55 and the shaft 54 taken away. The planetary gear causes at the same time a lowering of the Rotational speed and increase in the torque of the shaft 54 compared to the corresponding Sizes of shaft 52.

Durch die an sich bekannte Trennung der Motorkupplung I8 von der elektrischen Maschine 8 (Abb. I unten) wird, im Vergleich mit der Anordnung nach Abb. 2, der Vorteil besserer Zugänglichkeit des Elektromagneten zum Andrücken der Anlasserbürsten erreicht.By separating the motor coupling I8 from the electrical one, which is known per se Machine 8 (Fig. I below) is, in comparison with the arrangement according to Fig. 2, the Advantage of better accessibility of the electromagnet for pressing the starter brushes achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Electrical system for motor vehicles with a as a starter motor and as an electric machine serving as a power generator, characterized in that, that the starting current carrying brushes (24) by one of the starting current or a Part of this current excited electromagnets (25) more strongly during starting pressed on the commutator (23).

2. Plant according to claim I, characterized in that that the electromagnet (25) a clutch between the armature during starting the electric machine (shaft 52) and the drive shaft (5d.) of the motor coupling engages (Fig. 6).

3. Plant according to claim i, characterized in that the electromagnet (25) made of an iron ring with a [) profile, one embedded in the cavity of this ring Excitation winding (26) and several mounted on a flange of the ring, the cavity of the ring bridging anchors (27) acting on the starter brushes (24) exists and coaxially with the commutator (23) on one camp the machine (Fig. 6). Plant according to claim 2, wherein between the drive shaft (54) of the motor coupling and the armature (shaft 52) of the electrical Machine a planetary gear (53 to 63) is switched on, characterized in that that the armature (27) of the electromagnet claws (64) and a member (59 to 62) of the planetary gear is provided with gaps (63) in the area of these claws, such that when the electromagnet is excited, the armature claws in the gaps of the gear part fall in and engage the clutch by holding the gear part.