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Elektromagnetische Zahnradschaltung, insbesondere für Anlasser von
Brennkraftmaschinen !Elektromotorischer Anlasser für Brennkraftmaschinen sind in
einer Vielzahl von Bauformen bekanntgeworden. Der,derErfindungzugrunde liegende
Anlasser gehört der Gattung von Anlassern an, bei der der Vorschub des Anlaßritzels
vermittels Elektromagneten aus der Ruhelage heraus in die Arbeitslage bewirkt wird,
d. fh. bei der das Einspuren durch Elektromagneten mit beweglichem Kern erfolgt
und bei der von diesem Einspurvorschub, und dem.. Rückzug des Ritzels in seine Ausgangslage
das Einschalten und Ausschaltendes Anlaßmotors gesteuert wird. Dabei sieht die Erfindung
auch die an sich bekannte Maßnahme der Anordnung der Magnetspule in Achsrichtung,des
Anlaßmotors vor.
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Nach bekanntgewordenen Vorschlägen für die vorgenannte Ausführungsform
hat man den Kern. der ritzelseitig angeordneten Magnetspule als Verschiebehülse
ausgebildet, wobei zwischen dieser und dem Ritze! eine Feder vorgesehen wurde.
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Da die Hülse sich jedoch in der Ausgangslage notwendigerweise im Bereich
geringerer Anzugskraft des Magneten. befindet, ist ihre Anfangsgeschwindigkeit gerade
in dem Augenblick klein, in welchem die Ritzelzäh:ne die Zahnkranzzähne berühren.
Dieser Umstand ist von nebensäc'.hlicher Bedeutung, wenn Zahn auf Zahnlücke stößt,
er führt aber zu Versagern, wenn Zahn auf Zahn stößt und infolge der geringen Geschwindigkeit
kein wirksamer Prellschlag erfolgt. Ohne den Prellschlag, bei dem das Ritze! zurückfedert
und Drehausweichbewegungen in Richtung des Freilaufs macht, findet jedoch keine
Drehverschiebung der Zähne (bzw.
Zahnlücken) gegeneinander statt,
und das Ritzel vermag nicht einzusparen.
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Erfindungsgemäß soll deshalb der Vorschub der Verschiebehülse über
die zwischengeschaltete Feder entgegen einer auf das Ritzel einwirkenden Sperre
erfolgen, wobei die Kraft der Feder so bemessen ist, daß sie die der Sperre schließlich
überwiegt.
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Auf diese Weise wird das Ritzel erst dann auf den Zahnkranz hin bewegt,
wenn eine genügend große Kraftreserve angesammelt ist, welche dem Ritzel die für
einwandfreies Einspuren beim Stoßen von Zahn auf Zahn notwendige Anfangsgeschwindigkeit
erteilt.
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A,ls besonders funktionssichere Sperre für das Ritzel kann nach der
Erfindung ein magnetischer Nebenfluß der Magnetspule dienen, der als gewellter Streufluß
ein Anhaften des Ritzels in seiner Ausgangslage bewirkt, bis die Feder eine das
Vorschnellen des Ritzels sichernde Spannung erreicht hat. Durch eine den Magnetfluß
hemmende Zwischenlage (stirnseitige Anordnung eines Messingod. dgl. Ringes an dem
Ritzel) kann die magnetische Wirkung in der gewollten Größe gehalten werden.
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Wie die Erfindung weiter vorsieht, soll der verschiebbare, hülsenförmige
Magnetkern magnetisch von der Motorwelle isoliert werden. Dies kann ,durch Zwischenanordnungen
von Lagerbuchsen aus einem unmagnetischen Werkstoff, z. B. Bronze, erzielt werden,
wobei auch die Maßnahme als im Erfindungsbereich liegend angesehen wird, die Motorwelle
ganz oder im notwendigen Längenbereich in mehr oder weniger großem Ausmaß unmagnetisch,
z. B. durch entsprechende Werkstoffwahl, zu. halten.
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Bezüglich der Bauform der Schaltanordnung isst erfindungsgemäß vorgesehen,
die Magnetspule ritzelseitig im Motorgehäuse bzw. Motorschild unterzubringen und
dabei den Motorschalter unmittelbar, zweckmäßig unter Zwischenschaltung von Federn,
durch,den hülsenförmigen Magnetkern zu betätigen. Für den Rückschub des Ritzels
aus der Arbeitsstellung ist in an sich bekannter Weise eine weitere Feder vorgesehen.
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Neben den einleitend hervorgehobenen kennzeichnenden Eigenschaften
läßt die Zeichnung noch weitere, in der nachstehenden Erläuterung aufgeführte, ebenfalls
Erfindungsmerkmale darstellende Besonderheiten erkennen.
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Das gilt besonders für die getroffen:, Vorsorge, den durch das schlagartige
Ein= und Aasspuren des Anlaßritzels unvermeidlichen Abrieb von den Zahnkränzen aus
dem Bereich .der Lagerung, in welchem er zerstörend wirken kann, hera.üszuhialten.
Der metallische Abrieb setzt sich vornehmlich an dem von der Magnetisierüng nicht
frei zu haltenden Lagerschild des Ritzels fest, wodurch die Lagerflächen Zerstörungen
unterliegen. Dem wird dadurch begegnet, daß beim Au.sspuren des Ritz.els kurz-Zeitig
eine Entmagnetisierung des Gehäuses herbeigeführt wird. Dies hat zur Folge; daß
der Eisen= abrieb beim Aasspuren des sich noch drehenden Ritäels von diesem abgeschleudert
wird. Zwecks Erzielung der "erwähnten kurzzeitigen Entmagnetisierung.sind besondere
Spulen vorgesehen, durch die ein Stromstoß geschickt wird, dessen Richtung dem Arbeitsstrom
entgegengesetzt ist. Dieser Vorgang 'hebt die Remanenz in den Stahlteilen der Schaltanordnung
kurzzeitig auf, so daß der am Ritzel haftende Eisenabrieb jeweils sofort albgeschleudert
wird-. Die Erfindung bedient sich hierbei der an sich bekannten Maßnahme der Anwendung
zweier Spulen für die Magnetspule, von denen die eine mit dem Einschalten des Anlaßmotors
geschlossen wird. Der erfindungsgemäße Unterschied besteht darin, daß die Windungs@zahlen
der beiden Spülen verschieden sind und daß die die größere Windungszahl aufweisende
Spule im Anschluß an ihre Kurzschließung durchAbschaltung der Magnetspule den entmagnetisierenden
Gegenstrom erhält.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i den wesentlichsten Teil des Anlassers
im Längsschnitt. Dazu gibt die Abb.2 eine die Magnetflüsse schematisch darstellende
Skizze wieder. Mit i ist die bis hinter den Bereich des Zahnkranzes 2 der Brennkraftmaschine
reichende Welle des Anlaßmotors bezeichnet. Sie ist bei 30 gelagert, wobei
als Anlage die Stoßmutter 3 dient, in der die Druckfeder 4 ruht, der entgegen das
Ritzel 5 in den Zahnkranz 2 der Brennkraftmaschine eingespurt wird. Das Ritzel5
ist in bekannter Weise mit einem Freilauf 6 auf der Welle i verschiebbar, wobei
das stirnseitig offene Freilaufgehäüse mit einem Messingring 7 abgeschlossen ist.
In dem mit 8 bezeichneten Lagerschild des Anlassergehäuses 29 ist, konzentrisch
um die Welle i herumgelegt, die Magnetspule 9 angeordnet. Der zugehörige Magnetkern
io hat Hülsenform. Er ist verschiebbar auf der Welle i und steht über die Feder
13 mit dem Ritzel 5 in kraftschlüssiger Verbindung. Zur magnetischen Trennung der
Welle i gegenüber dem magnetischen Hauptfluß der Magnetspule 9 sind zwischen dem
Magnetkern io und der Welle i Gleitbuchsen i i vorgesehen, .die den magnetischen
Hauptfluß in dem in Ahb. 2 in dickem Linienzug dargestellten Verlauf halben. Neben
der Magnetspule 9 ist in dem Anlassergehäuse 29 der selbsttätig arbeitende Anlaßschalter
untergebracht. Er wird aus den festliegenden Kontaktsegmenten 14 und dem axial und
drehbeweglichen Kontaktring 15 geblildet. Der Kontaktring 15 ist frei beweglich
und wird nach dem Abschalten im Drehsinn mitgenommen, so daß er sich gleichmäßig
ab-nutzt und keine Brandstellen -auftreten. Die köni'sche Schräübenfeder 16, - die,
sich an dem Abschlußring 17 der Magnet'spul-e 9 abstützt, wirkt im Öffnungssinne
auf den beweglichen Kontaktring 15 ein. Diesem zugeordnet ist der entgegen der Feder
i9 auf dem Magnetkern.iö verschiebbare Anschlagring 18. Mit 20 ist die eine der
Anschlußklemmen für .den Anlaßstrom bezeichnet. Für die Leitungsanschlüsse der Magnetspule
9 ist die Klemme 21 im Lagerschild 8 vorgesehen. Beachtlich für die Anordnung ist
die Gestaltung des hülsenförmigen Magnetkerns q o; er ist, wie Alsb. i erkennen
läßt, stirnseitig bei 22 flach abgeschrägt, und zwar in Abstimmung zu der Abschrägung
23 der Einfassung 25, die einen Ab schlußring 24 trägt, der .die Magnetspule 9 ritzelseitig
abschließt. Durch diese Maßnahme wird der
dem magnetischen Fluß
der Magnetspule 9 entgegenstehende Widerstand im. Luftspalt von vornherein auf ein
Kleinstmaß beschränkt.
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Die Wirkungsweise des Anlassers ist folgende: Wird mit einem Druckknopfschalter
die Magnetspule g in den Batteriestromkreis des Kraftfahrzeuges eingeschaltet, so
wird der Magnetkern io in die Magnetspule 9 hineingezogen. Der magnetische Nebenfluß,
der in Abb. 2 der Zeichnung schematisch durch die Bezugszahl a6 angedeutet ist,
hält das Ritze] 5 zunächst magnetisch in seiner Ausgangsstellung fest, so daß beim
Hineinziehen des Magnetkerns io die Feder 13 vorgespannt wird. Nachdem durch die
sich steigernde Spannung der Feder 13 das Ritze] 5 unter Überwindung der magnetischen
Haftung an dem Abschlußring 24 zum Einspuren in den Zahnkranz 2 vorgeschnellt ist,
rückt mit dem Magnetkern io auch der Anschlagring 18: vor. Dieser bringt den Kontaktring
15 in die Einschaltlage und damit den Anlaßmotor zum Anlaufen. Durch die Wahl des
Werkstoffes und der Stärke des den Abschluß für den. Freilauf 6 bildenden. Ringes
7 wird das Ausmaß der Stärke des magnetischen Nebenflusses zur Beeinflussung des
Ritzels 5 b°-stimmt. Nach Freigabe des Druckknopfes des Schalters zum Einschalten
der Magnetspule 9 nach erfolgtem Anlauf der Brennkraftmaschine wird die Magnetspule
9 stromlos. Daraufhin drücken die Federn 4 und 13 das Ritzel5 und den Magnetkern
io in die Ausgangsstellung zurück. Im Sinn der Erfindung liegt es, daß der Weg des
Magnetkerns io größer ist als der Ausspurweg des Ri'tzels 5. Die Feder 13 ist so
dimensioniert, daß,die Differenz zwischen beiden Wegen ausgeglichen wird. Sie hat
daher im Ausspurzustand, bei Kraftschlüssigkeit im Ruhestand, zwischen Magnetkern
io und Ritze] 5 eine Verkürzung gegenüber ihrer Normallänge, welche der Differenz
der vorerwähnten beiden. Wege entspricht. Bei Öffnung,des Stromkreises tritt eine
plötzliche Lösung der Feder 13 ein, welche das Zurückschnellen des Magnetkerns io
im Verein mit den Federn 16 und i9 bewirkt. Die Feder 4 drückt das Ritze] 5 zurück,
was bei normalem Startvorgang von dem im Umlauf befindlichen Zahnkranz 2 vorgenommen
wird. Stoßen beim Einspuren die Ritzelzähne stirnseitig an die Zähne des Zahnkranzes
2, so bringt die durch den zum Anlauf kommenden Anlaßmotor eintretende Drehung des
Ritzels 5 dieses zum Einspuren in den Zahnkranz 2.
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Die durchgehende Welle i kann so bemessen und aus einem solchen Werkstoff
hergestellt werden, daß sie ohne Bruchgefahr Verdrehungen standhält und als Torsionswelle
die auftretenden Stöße ohne Gefahr für den Anlasser aufnehmen kann.
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Aus den Abb.3, 4 und 5, die schematisch, die Magnetspule 9, den Magnetkern
io, den aus den Segmenten 14 und dem Kontaktring 15 bestehenden Schalter und die
Schaltverbindung mit dem Anlaßmoto.r zeigen, ist zu ersehen, daß die Magnetspule
aus zwei gleichsinnig angeordneten Spulen 31 und 32 besteht. Der mittelbar von Hand
zu, betätigende Anlaßschalter ist mit 33 bezeichnet; seine Schließung hat (vgl.
Abb. 3) einen Gleichfluß der Ströme in den beiden Spulen 31 und 32 zur Folge und
löst ein großes Anzugsmoment auf den Magnetkern io aus. Beim Schließen des Schalters
14, 15 wird die Spule 32 kurzgeschlossen (vgl. Abb. 4.), während die sich hieran
anschließende Öffnung des Anlaßsch:alters 33 die Rückbewegung des Magnetkerns .io
und die Öffnung des Schalters 14, 15 im Gefolge hat. Während der kurzen Zeitspanne
zwischen den beiden. Vorgängen (Öffnen der Schalter 33 und 14, 15) fließt der Strom
von der Anschlußklemme 20 über den Schalter 14, 15 in Hintereinanderfolge (vgl.
Abb. 5), aber in entgegengesetzter Richtung durch die Spulen 32 und 31. Da nun erfindungsgemäß
die Windungszahl der Spule 32 größer ist als die der Spule 31 und der Strom, der
die Spule 32 durchfließt, entgegen dem Arbeitsstromfluß (Abb. 3) gerichtet ist,
verbleiben wirksame Amperewindungen, die genügen, die Remanenz in den Stahlteilen
des Anlassergehäuses 29 usw. aufzuheben. Diese Wirkung ist nur kurzzeitig; sie reicht
jedoch aus, die Abriebteilchen, von denen oben gesprochen wurde, zum A'bschleudern
von dem sich noch drehenden Ritze] 5 bzw. der Welle i zu bringen.
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Wenn auch als Anwendungsgebiet für die Erfindung die elektromotorischen
Anlasser für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen in Betmacht kommen, so kann
jedoch die Erfindung auch bei Zahnradschaltungen anderer Getriebe, z. B. Werkzeugmaschinen
od. dgl., Verwendung finden.