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Ritzeleinrückung für Anlasser von Brennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem auf der
Antriebswelle längs verschiebbaren und drehbaren und mit dieser über eine Freilaufkupplung
verbundenen Ritzel, das über eine Feder mittels eines Schubglieds verschoben und,
falls seine Zähne auf die Stirnseite der Zähne des Schwungradzahnkranzes der Brennkraftmaschine
treffen, durch Fortsetzung der Bewegung des Schubgliedes unter Anwendung von Schrägflächen
in Verbindung mit einem an dem getriebenen Teil der Kupplung angreifenden Verdrehkörper
auch verdreht werden kann.
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Bei einer bekannten Andrehvorrichtung dieser Art, deren Ritzel lose
auf der Schraubhülse einer Freilauflamellenkupplung mit Kupplungsmutter sitzt und
durch diese mit der Antriebswelle verbunden ist, kann das Ritzel, falls seine Zähne
stirnseitig auf diejenigen des Schwungradkranzes auftreffen, durch Vorschub einer
Einrückmuffe über ein auf der Schubhülse verschiebbares, mit Spiralnuten versehenes
Rohrstück verdreht werden, das mit einer Stirnverzahnung in eine solche der Kupplungsmutter
eingreifen kann. Das Rohrstück selbst wird beim Vorschub der Einrückmuffe durch
das Zusammenwirken der Spiralnuten mit in diese eingreifenden Stiften verdreht,
die an der Einrückmuffe festsitzen und in Längsnuten der Schraubhülse parallel zur
Antriebsachse geführt sind. Ein Mangel dieser mit einer solchen Lamellenfreilaufkupplung
ausgerüsteten Andrehvorrichtungen besteht darin, daß während des Andrehens, insbesondere
bei Dieselmotoren, das Ritzel bei vorübergehenden Drehmomentumkehrungen infolge
der Schraubverbindung zwischen Schraubhülse und Kupplungsmutter unter schlagartigen
Geräuschen auf der Schraubhülse hin und her bewegt wird.
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Bei einer anderen bekannten Andrehvorrichtung ist das Ritzel auf der
'Antriebswelle frei verschiebbar und drehbar angeordnet und mit ihr durch eine Rollenfreilaufkupplung
verbunden.
An einem rohrförmigen Ansatz des treibenden Teils der Kupplung ist eine Hülse frei
dreh- und verschiebbar angeordnet, die mittels einer Verzahnung an dem getriebenen
Teil der Kupplung unmittelbar angreifen kann und mit Schrägflächen ausgestattet
ist, mit denen ein Stift des Einrückhebels zusammenwirkt, der beim Schwenken des
Hebels eine Drehbewegung der Hülse herbeiführt. Diese Vorrichtung hat in der Praxis
keine Verwendung gefunden, weil das angestrebte Ziel, nämlich die Lösung des Ritzels
aus der blockierten Stellung, nicht befriedigend erreicht wird und außerdem ein
ziemlich verwickelter Hebelmechanismus erforderlich ist, um die Hülse von der Kupplung
während des Andrehens lösen zu können.
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Durch die Erfindung wird eine Lösung angegeben, durch welche die angeführten
Mängel der bekannten Vorrichtungen vermieden werden, und die sich durch Einfachheit
des Aufbaus auszeichnet. Sie besteht darin, daß an dem die Verdrehung des Ritzels
bewirkenden Verdrehkörper ein Reibglied wirksam ist, dessen Wirkung selbsttätig
aufgehoben wird, wenn das Ritzel in den Zahnkranz eingerückt ist. Das Reibglied
kann so ausgebildet und angeordnet sein, daß es den Verdrehkörper gegen einen feststehenden
Teil der Andrehvorrichtung abbremst oder daß es ihn nachgiebig mitnimmt.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i den Ritzeltrieb einer Andrehvorrichtung im Längsschnitt
in der Ruhestellung, Fig. 2 einen Teil des Triebes in Ansicht, Fig. 3 den Ritzeltrieb
bei einer Zahn- auf Zahnstellung, Fig. 4 den Ritzeltrieb bei volleingespurtem Ritzel,
Fig. 5 einen Teil des Triebes wie in Fig. 2 in abgewandelter Form, Fig. 6 eine zweite
Ausführungsform des Ritzeltriebs im Längsschnitt, Fig. 7 den Ritzeltrieb nach Fig.
6 in einer Zahn- auf Zahnstellung, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie I-1 der Fig.
6, Fig. 9 einen Teil der in Fig. 6 dargestellten Andrehvorrichtung in abgewandelter
Form, Fig. io eine dritte Ausführungsform im Längsschnitt. In den Fig. i bis 4 ist
io die Antriebswelle einer beispielsweise elektrisch angetriebenen Andrehvorrichtung.
Die am Ende in einem Tragarm ii gelagerte Welle hat einen glatten zylindrischen
Abschnitt 12 und einen genuteten Abschnitt 13. Auf dem glatten Teil ist ein Ritzel
14 frei dreh- und verschiebbar gelagert. Das Ritzel hat einen Flansch 15 mit Kranz
r6, der den getriebenen Teil einer Rollenfreilaufkupplung 17 bildet. Den treibenden
Teil der Kupplung bildet eine Hülse 18, die längs verschiebbar mit dem genuteten
Teil 13 der Welle über Leisten i9 gekuppelt ist. Zwischen radial ansteigenden Bahnen
der Hülse 18 und dem Kranz 16 liegen in üblicher Weise Freilaufrollen 2o. Auf der
Hülse 18 sitzt dreh- und verschiebbar eine Einrückmuffe 21, in die ein Gabelhebel
22 eingreift, der zum Einrücken des Ritzels in den Zahnkranz 23 der anzudrehenden
Brennkraftmaschine, von Hand oder mittels eines Elektromagneten um einen festen
Zapfen 24 geschwenkt werden kann. Auf den Kranz 16 der Freilaufkupplung ist eine
becherförmige Kapsel 25 aufgesteckt. Der Boden 26 der Kapsel, der in der Mitte eine
Öffnung für den Durchtritt der Hülse 18 hat, wird durch eine an ihrem Außenrand
abgesetzte Ringscheibe 27 gestützt und gegen die Stirnfläche der Muffe 21 gehalten.
Der zylindrische Teil der Kapsel hat am Rand Einschnitte 28, deren Flanken zur Achse
der Antriebswelle geneigt sind (Fig. 2). In die Einschnitte greifen Zapfen 29 ein,
die fest in dem Kranz 16 sitzen. Ferner ist die Kapsel mit fensterartigen Durchbrüchen
30 versehen (Fig.2), in denen ringsegmentförmige Bremskörper 31 sitzen, die
durch eine Ringfeder 32 nach außen gedrückt werden, so daß sie an der zylindrischen
Innenwand des die Kupplung an dieser Stelle umgebenden Lagerarms ii mit Druck anliegen.
Die Breite der Bremskörper ist geringer als die Breite der Durchbrüche in der Achsrichtung
der Kapsel. In die zylindrische Innenwand des Lagerarms ist ein Ring 33 drehbar
eingelassen. Er ist ein wenig breiter als die Bremskörper und dabei so angeordnet,
daß die Bremskörper nur bei voll eingespurtem Ritzel ganz an ihm anliegen. Zwischen
der an der Muffe 21 anliegenden Ringscheibe 27 und einem Absatz 34 der Hülse 18
ist eine Druckfeder 35 angeordnet, die ein nachgiebiges Weiterbewegen der 'Muffe
gestattet, wenn beim Einrücken des Ritzels dessen Zähne auf die Stirnseite der Zähne
des Schwungradkranzes stoßen.
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Die Andrehvorrichtung wirkt in folgender Weise: Um das Ritzel 14 in
den Zahnkranz 23 einzurücken, wird der Hebel 22 um den Zapfen 24 geschwenkt. Dadurch
wird über die Feder 35 die ganze Kupplung zusammen mit dem Ritzel gegen den Zahnkranz
hin verschoben. Wenn die Ritzelzähne in die Zahnlücken des Zahnkranzes 23 passen,
gelangt der ganze Ritzeltrieb ohne weiteres in die Betriebsstellung nach Fig. 4.
In oder kurz vor dieser Stellung schließt der Einrückhebel 22 einen nicht dargestellten
Schalter, so daß die Andrehvorrichtung an eine Batterie angeschlossen wird, und
die Antriebswelle nur das Ritzel über die Freilaufkupplung antreibt. Wie aus Fig.
4 ersichtlich ist, liegen dabei die Bremskörper 31 an dem drehbaren Ring 33 an,
so daß ihre Bremswirkung aufgehoben und damit eine unnötige Abnutzung der Andrehvorrichtung
durch die Bremskörper ausgeschlossen ist.
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Falls jedoch die Ritzelzähne gegen die Stirnseite der Zahnkranzzähne
stoßen, wird das Ritzel und die mit ihm verbundeneFreilaufkupplung an einerweiteren
Verschiebung auf der Antriebswelle gehindert. Um das Ritzel aus dieser Lage zu lösen
und mit Bezug auf den Zahnkranz 23 in eine für das Einspuren geeignete Lage zu bringen,
wird die Muffe 21 weiterverschoben und dabei die Feder 35 zusammengedrückt. Bei
dieser Verschiebung nimmt die Muffe die Kapsel 25 mit, so daß die schrägen Flanken
der Einschnitte 28 an den im Kranz 16 sitzenden Stiften 29 entlang gleiten und so
eine Verdrehung des Kranzes 16 und des damit verbundenen Ritzels bewirken, weil
die Hülse 25 durch die Bremskörper 31 an einer Drehung bis zum Erreichen eines dem
Bremsmoment der Bremskörper entsprechenden Drehmoments verhindert ist. Die Verdrehung
des Kupplungsteils 16 geschieht im Sinne der Antriebsdrehrichtung der Welle 12,
die durch den
Pfeil P angedeutet ist. Die Freilaufkupplung läßt
diese Verdrehung zu ohne zu sperren. Sobald die Ritzelzähne den Zahnlücken im Zahnkranz
gegenüberstehen, wird das Ritzel über die Kupplung durch die Feder 35 eingespurt,
die beim Vorschub der Muffe gespannt worden ist.
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Es kann aber nun auch der Fall eintreten, daß das Ritzel bei einem
stirnseitigen Zusammentreffen mit dem Zahnkranz so mit diesem verhaftet ist, durch
Kerben o. dgl., daß seine Loslösung in dem angegebenen Drehsinn auf dem eben beschriebenen
Weg nicht möglich ist. In diesem Falle überschreitet das am Kranz 16 zur Lösung
des Ritzels aufzuwendende Drehmoment das Bremsmoment der Körper 31. Die Folge davon
ist, daß beim Verschieben der Muffe 21 samt der Kapsel 25 letztere unter Überwindung
des Bremsmoments der Bremskörper 31 in einem der Antriebsdrehrichtung entgegengesetzten
Drehsinn verdreht wird. Da der Fahrer bei diesem Versuch ein Einrücken des Ritzels
nicht erreichen konnte, läßt er die Muffe zi wieder in ihre Ausgangslage zurückgehen.
Er erreicht dadurch, daß der Kranz 16 der Freilaufkupplung bzw. das Ritzel entgegen
dem Drehsinn des Pfeiles P verdreht wird. Die Freilaufkupplung sperrt in diesem
Drehsinn, so daß jetzt die Welle 12 zusammen mit dem Anker verdreht wird. Bei einem
erneuten Verschieben der Muffe 21 wird nun in weitaus den meisten Fällen ein glattes
Einrücken des Ritzels möglich sein, da das Ritzel gegenüber dem Zahnkranz eine andere
Ausgangsstellung eingenommen hat.
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In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Kapsel 25 dargestellt.
Sie unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform lediglich
dadurch, daß die Flanken der Einschnitte 36 parallel zur Hülsenachse verlaufen,
während die in der Achsrichtung der Vorrichtung sich erstreckenden Flanken 37 der
Durchbrüche zur Achse geneigt sind. Die Wirkung der Hülse ist grundsätzlich dieselbe
wie bei dem beschriebenen Beispiel.
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Bei dem in den Fig. 6 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
sind die mit dem ersten Aus= führungsbeispiel übereinstimmenden Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen. io ist wieder die Antriebswelle, auf deren glattem Abschnitt
12 das Ritzeli4 mit dem getriebenen Kupplungsteil 15, 16 sitzt, während auf dem
genuteten Abschnitt 13 als treibender Teil der Kupplung eine Hülse 40 und
auf dieser eine Muffe 41 angeordnet ist. Die Muffe hat einen nach innen ragenden
Stift 42, der in eine Schrägnut 43 der Hülse 40 eingreift. Zwischen der Muffe und
der Hülse4o sitzt die Druckfeder 35.
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Auf den Kupplungsteil 16 ist eine becherförmige Kapsel 4¢ aufgesteckt,
die am Rand Ausschnitte 45 mit zur Antriebswelle parallelen Flanken hat, in die
die Zapfen 29 des Teils 16 eingreifen. Der Boden 46 der Kapsel, der in der Mitte
eine Öffnung für den Durchtritt der Kupplungshülse 4o hat, liegt zwischen der Muffe
41 und einer Reibscheibe 47. Die Reibscheibe ist an einer Verdrehung gegen die Muffe
durch Vorsprünge 48 gesichert, die in Nuten 49 eines ringförmigen Ansatzes 5o der
Muffe eingreifen. Zwischen der Reibscheibe 47 und einer Schulter 51 der Hülse 4o
ist ein Federpuffer 52 angeordnet, der aus einer Feder 53 und zwei diese Feder einschließenden
Blechbechern 54, 55 besteht. Der Rand des Bechers 54 ist nach außen und der Rand
des Bechers 55 derart nach innen abgebogen, daß die Feder die beiden Becher nur
bis zum gegenseitigen Anschlag der Ränder, also nur auf eine vorbestimmte Länge
auseinander drücken kann. Diese größte Länge des Federkörpers ist so bemessen, daß
sie um den Betrag x kleiner ist als der um die Dicke der Reibscheibe 47 verminderte
Abstand, der in der Ruhelage der Andrehvorrichtung zwischen der Schulter 51 und
dem Kapselboden 46 besteht.
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Zum Einrücken des Ritzels in den Schwungradzahnkranz 23 wird wie beim
ersten Ausführungsbeispiel der Hebel 22 um den Drehzapfen 24 geschwenkt und dadurch
die Muffe 41 in Richtung gegen den Zahnkranz 23 verschoben. Die Bewegung der Muffe
wird über die Feder 35 auf die Kupplung und das Ritzel übertragen. Wenn die Ritzelzähne
dabei gegen die Stirnseite der Zähne am Zahnkranz stoßen und dadurch das Ritzel
und die Kupplung an einer weiteren Bewegung gehindert sind, kann der Fahrer die
Muffe 41 entgegen dem Druck der Feder 35 weiterschieben. Dabei wird die Muffe infolge
der Führung des Stiftes 42 in der Schrägnut 43 zugleich relativ zu der durch das
Ritzel über die Kupplung festgehaltenen Hülse. 40 verdreht. Nachdem die Muffe und
mit ihr auch die Kapsel 44 um den kleinen Weg x weitergeschoben worden ist, drückt
der Kapselboden 46 die Reibscheibe 47 gegen den Federpuffer 52. Beim Weiterschieben
der Muffe wird auch die Feder 53 zusammengedrückt und die Drehung der Muffe 41 durch
die Reibung zwischen dem Kapselboden und der Muffe bzw. Bier Reibscheibe 47 auf
die Kapsel 44 übertragen, die über den Zapfen 29 das Ritzel mitdreht, wobei die
Freilaufkupplung wie beim ersten Beispiel gelöst ist.
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Wenn das Ritzel wegen besonders ungünstiger Verhältnisse durch die
beschriebenen Maßnahmen nicht verdreht werden kann, treten im wesentlichen dieselben
Erscheinungen auf wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Da das Reibungsmoment an
der Kapsel 44 dabei nicht -ausreicht, um das Ritzel zu lösen, rutscht die Reibkupplung
an dem Hülsenboden. Wenn der Fahrer nach diesem erfolglosen Einspurversuch den Einrückhebel
22 zurücknimmt, wird die Kapsel 44 entgegen der Antriebsdrehrichtung durch die Reibkupplung
von der Muffe mitgedreht und dadurch das Ritzel samt der Antriebswelle über die
dabei kraftschlüssige Freilaufkupplung verdreht. Das Ritzel kommt jetzt in eine
andere Anfangsstellung gegenüber dem Zahnkranz, so Qaß bei einem neuen Einrückversuch
das Ritzel ohne Hemmungen eingerückt werden kann.
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In Fig. 9 ist eine andere Form der Reibkupplung zwischen der Muffe
41 und der Kapsel 44 dargestellt. An der Muffe ist eine Scheibe 6o angebracht, deren
äußerer Rand als konische Reibfläche 61 ausgebildet ist. Entsprechend ist an der
Hülse eine konische Reibfläche 62 vorgesehen.
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Fig. io zeigt eine Andrehvorrichtung, bei der an Stelle der Rollenfreilaufkupplung
eine Reibscheibenfreilaufkupplung verwendet ist. Die übrigen Teile, insbesondere
die Muffe, die Kapsel und die dazwischenliegende Reibkupplung, sind ebenso ausgebildet
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6.
An Stelle der bei den
Beispielen gewählten glatten Reibflächen könnten auch Flächen gewählt werden, die,
z. B. durch Verzahnungen, formschlüssig meinandergreifen. In diesem Fall wäre aber
zu beachten, daB der FormschluB mindestens beim Bewegen der Muffe in der Einspurrirhtung
dann ausrasten kann, wenn das Ritzel am Zahnkranz uneingespurt haften bleibt.