DE10237928C1

DE10237928C1 - Freilaufgehäuse sowie Ritzelanordnung für einen elektrischen Anlasser und elektrischer Anlasser mit einer solchen Ritzelanordnung

Info

Publication number: DE10237928C1
Application number: DE10237928A
Authority: DE
Inventors: Franz Lechner
Original assignee: Pan Plast & Co KG GmbH
Current assignee: Pan Plast & Co KG GmbH
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Ausbildung eines Freilaufgehäuses für einen elektrischen Anlasser, mit einem einen Freilauf für ein Anlasser-Ritzel bildenden Gehäuseabschnitt, an welchem um eine Gehäuselängsachse verteilt äußere Anlageflächen für Freilauf-Klemmelemente gebildet sind, die mit einer inneren mit dem Ritzel verbundenen oder an diesem vorgesehenen Mitnehmer- oder Anlagefläche zusammenwirken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Freilaufgehäuse gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1, auf eine Ritzelanordnung gemäß Oberbegriff 13 sowie auf einen Anlasser mit einer solchen Ritzelanordnung gemäß Oberbegriff 16.

Elektrische Anlasser für Brennkraftmaschinen, insbesondere auch für Otto- und Dieselmotoren sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Bekannt sind hierbei speziell Schubtriebanlasser, die u. a. ein auf einer Ankerwelle des Anlassers axial verschiebbares Ritzel aufweisen, welches bei aktiviertem Anlasser z. B. in eine Verzahnung eines Schwungrades an einer Motorwelle eingreift und Schwungrad für das Anlassen des Motors antreibt. Das Ritzel ist antriebsmäßig über einen Freilauf, beispielsweise über einen Rollenfreilauf und ein Freilaufgehäuse mit der Ankerwelle verbunden (vergl. z. B. DE 674 04 767 T2).

Die von dem Anlasser aufzubringende Leistung ist von der Größe des Fahrzeugs bzw. der Leistung des Motors abhängig. Beispielsweise bei PKW-Kleinwagen werden Anlasser mit einer Leistung bis zu 1 kW, bei PKW-Mittelklasse-Fahrzeugen Anlasser mit einer Leistung bis zu 2 kW und bei Fahrzeugen mit größerer Motorleistung Anlasser bis zu 3 kW verwendet. Über den Freilauf müssen somit relativ hohe Leistungen und Drehmomente übertragen werden.

Bisher werden die Freilaufgehäuse aus Stahl gefertigt, und zwar durch Kaltumformen und durch anschließende spanabhebende Bearbeitung, also in einem Verfahren, welches insbesondere auch von den Produktionsmitteln her sehr aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Freilaufgehäuse, eine ein solches Gehäuse aufweisende Ritzelanordnung (Ritzelgetriebe) aufzuzeigen, das bzw. die sich durch eine besonders einfache Herstellung auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Freilaufgehäuse entsprechend dem Patentanspruch 1 und eine Ritzelanordnung bzw. ein Ritzelgetriebe entsprechend dem Patentanspruch 13 ausgebildet. Ein Anlasser mit der erfindungsgemäßen Ritzelanordnung ist entsprechend dem Patentanspruch 16 ausgebildet.

Da das Freilaufgehäuse aus Kunststoff besteht, kann es z. B. in Spritzgießtechnik sehr einfach und preiswert gefertigt werden. Durch die die äußeren Anlageflächen des Freilaufs bildenden Einsätze aus Metall, vorzugsweise aus Stahl weist dieses Gehäuse trotz seiner Fertigung aus Kunststoff die notwendige Stabilität und Lebensdauer auf und ist für Anlasser mit den üblichen Leistungen verwendbar.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in sehr vereinfachter schematischer Teildarstellung die Ritzelanordnung und den Anker eines Schubschraubtriebanlassers;

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I durch den Rollenfreilauf der Ritzelanordnung des Anlassers der Fig. 1;

Fig. 3 und 4 im Längsschnitt sowie in Stirnansicht das Gehäuse des Freilaufs der Ritzelanordnung;

Fig. 5 in Einzeldarstellung eine Metallscheibe zur Verwendung bei der Ritzelanordnung bzw. bei dem Freilauf der Fig. 1 und 2.

In den Figuren ist 1 der Anker eines ansonsten nicht näher dargestellten elektrischen Anlassers für Brennkraftmaschinen, beispielsweise für einen Otto- oder Dieselmotor. Der Anker 1 ist in bekannter Weise mit einer Ankerwelle 2 versehen, die in einem dem Anker 1 näher liegenden Teilabschnitt 2.1 mit einem Steilgewinde versehen ist und daran anschließend mit einem kreiszylinderförmigen Abschnitt 2.2 ausgebildet ist.

Auf der Ankerwelle 2 sitzt in der bei Schubschraubtriebanlassern bekannten Weise eine Ritzelanordnung 3, die u. a. aus dem eigentlichen, beim Anlassen mit einem nicht dargestellten Zahnrad an der Welle des Verbrennungsmotors zusammenwirkenden Ritzel 4 und aus einem Antriebs- oder Kupplungselement 5 besteht, welches ebenso wie das Ritzel 4 auf der Ankerwelle 2 angeordnet ist und über welches das Ritzel 4 beim Anlassen antriebsmäßig mit der Ankerwelle 2 verbunden ist.

Das Antriebs- und Kupplungselement 5 weist hierfür in einem Freilaufgehäuse 6 einen mit dem Ritzel 4 zusammenwirkenden, d. h. teilweise von einer hohlwellenartigen Rollenbahn 4.1 dieses Ritzels 4 gebildeten Rollenfreilauf 8 sowie ein mit dem Steilgewinde des Ankerwellenabschnitts 2.1 zusammenwirkendes Innengewinde 9 auf.

Das Ritzel 4 und die Rollenbahn 4.1 bilden den Getriebekopf 7 des Anlassers. Der Rollenfreilauf 8 ist in einem kreiszylinder- oder napfförmigen Gehäuseabschnitt 6.1 ausgebildet, das Innengewinde 9 in einem hülsenartigen Gehäuseabschnitt 6.2. Der Gehäuseabschnitt 6.1 besitzt einen im Vergleich zum Gehäuseabschnitt 6.2 vergrößerten Außen- und Innendurchmesser. Das Gehäuse 6 ist mit den beiden Gehäuseabschnitten 6.1 und 6.2 einstückig als Spritzgießteil aus Kunststoff gefertigt, beispielsweise aus Polyamid.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Ausbildung und Formgebung des Gehäuses 6 im Detail. Der Gehäuseabschnitt 6.1 ist zu der dem Gehäuseabschnitt 6.2 abgewandten Stirnseite 6.3 und der Gehäuseabschnitt 6.2 zu der dem Gehäuseabschnitt 6.1 abgewandten Stirnseite 6.4 des Gehäuses 6 hin offen. Der Gehäuseabschnitt 6.1 ist an der die Gehäuselängsachse L umschließenden Innenfläche mit mehreren gleichgeformten Taschen 10 versehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform mit insgesamt fünf Taschen 10, die in gleichmäßigen Winkelabständen um die Längsachse L versetzt angeordnet und sowohl radial nach innen, d. h. zur Längsachse L als auch zu der Stirnseite 6.3 hin offen sind. Jede Tasche 10 ist von zwei Taschenabschnitten 10.1 und 10.2 gebildet, die bei sämtlichen Taschen 10 jeweils in einer angenommenen Umlaufrichtung (Pfeil A) um die Achse L aneinander anschließen, und zwar der Taschenabschnitt 10.2 auf den Taschenabschnitt 10.1 folgend. Jeder Taschenabschnitt 10.1 ist bei der dargestellten Ausführungsform in der Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse L im wesentlichen als Teil eines Kreisringes ausgebildet und besitzt im Vergleich zu dem anschließenden Taschenabschnitt 10.2 radial zur Achse L eine reduzierte Breite. Der anschließende Taschenabschnitt 10.2 bildet eine bezogen auf die Längsachse L radial außen liegende Begrenzungs- oder Anlagefläche 11, die leicht konkav gewölbt ist und deren Abstand von der Längsachse L sich in der angenommenen Umlaufrichtung A verringert.

Sämtliche Taschen 10 besitzen von der Längsachse L an ihrer zu dieser Längsachse offenen Seite einen Abstand, der gleich oder geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Rollenbahn 4.1.

Der die Taschen 10 aufweisende Innenraum 12 des Gehäuseteils 6.1 steht am Boden 12.1 über eine Öffnung 13 mit dem das Innengewinde 9 aufweisenden Innenraum 14 des Gehäuseteils 6.2 in Verbindung. Die Öffnung 13 besitzt an ihrer dem Innenraum 12 benachbarten Seite bzw. am Boden 12.1 einen Abschnitt 13.1 mit kreiszylinderförmigem Querschnitt und daran zu dem Innenraum 14 anschließend einen Abschnitt 13.2 mit ebenfalls kreiszylinderförmigem Querschnitt, wobei der Querschnitt des Abschnittes 13.2 gleich dem Querschnitt des Abschnittes 2.2 der Ankerwelle 1 ist, so daß das Gehäuse 6 auf diesem Abschnitt 2.2 mit dem Öffnungsabschnitt 13.2 gelagert ist. Es versteht sich, daß die Innenräume 12 und 14, aber auch die Abschnitte 13.1 und 13.2 der Öffnung 13 mit ihren Achsen achsgleich angeordnet sind und die Gehäuselängsachse L bilden.

Am Boden 12.1 sind im Bereich der Begrenzungs- und Anlageflächen 10 jeweils schlitzartige Vertiefungen 15 gebildet. Diese dienen zur Halterung von gewölbten Metallplättchen oder Einsätzen 16, die mit ihrer einen, konvex gewölbten Seite jeweils flächig gegen eine Anlagefläche 11 anliegen und diese Anlagefläche vollständig abdecken. Die Plättchen 16 stehen etwas über die Ebene der Stirnseite 6.3 vor. Die der Anlagefläche 11 abgewandte, leicht konkav gewölbte Seite jedes Metallplättchens 16 wirkt bei montiertem Rollenfreilauf 8 mit jeweils einer Rolle 17 dieses Rollenfreilaufs zusammen, die mit ihrer Achse parallel zur Längsachse L orientiert in der jeweiligen Tasche 10 angeordnet ist, und zwar zwischen der kreiszylinderförmigen Außenfläche der Rollenbahn 4.1 und einem Plättchen 16. Durch eine Druckfeder 18, die in dem jeweiligen Taschenabschnitt 10.1 aufgenommen ist, ist die zugehörige Rolle 17 in eine Position vorgespannt, in der diese Rolle klemmend zwischen der Außenfläche der Rollenbahn 4.1 und der dieser Welle zugewandten Seite des zugehörigen Metallplättchens 16 wirkt, so daß bei entgegen dem Pfeil A um die Längsachse L angetriebenen Gehäuse 6 das Ritzel 4 über die Rollenbahn 4.1 mitgenommen wird, wie dies bei Rollenfreiläufen bekannt ist.

Auf der Stirnseite 6.3 des Gehäuses 6 ist eine Metallplatte oder -scheibe 19 befestigt, die ringförmig ausgeführt ist und an der Innenseite eine Kontur aufweist, die der Kontur der Taschen 10 entspricht, d. h. an der Innenseite der Metallscheibe 19 sind Flächen 20 gebildet, an denen sich die Metallplättchen 16 mit ihrem über die Ebene der Stirnseite 6.3 vorstehenden Bereich anliegend abstützen. Durch diese zusätzliche Abstützung der Plättchen 16 an ihrem dem Boden 12.1 abgewandten Seite ist es trotz der Herstellung des Gehäuses 6 aus Kunststoff möglich, ein hohes Drehmoment über den Rollenfreilauf 8 zu übertragen.

Der das Innengewinde 9 aufweisende Gehäuseteil 6.2 ist mit einer ausreichenden Länge hergestellt, so daß beim Anlassen eines Motors bei mit dem Zahnrad des Motors in Eingriff stehendem Ritzel 4 eine ausreichende Länge dieses Innengewindes 9 mit dem Steilgewinde der Ankerwelle 2 in Eingriff steht und auch hierdurch hohe Drehmomente übertragen werden können, obwohl auch dieses Innengewinde 9 einstückig mit dem übrigen Gehäuse 6 aus Kunststoff gefertigt ist.

Durch die Ausbildung der Innenseite des Ringes bzw. der Scheibe 19 mit der den Taschen 10 entsprechenden Kontur ergeben sich an dieser Innenseite radial zur Achse des Ringes 19 nach innen vorstehende Vorsprünge 21, die bei montiertem Freilauf 8 bis in die Nähe der Umfangsfläche der Rollenbahn 4.1 reichen und Anlageflächen 22 bilden, gegen die sich die Rollen 17 zumindest bei extremen, über den Freilauf 8 übertragenen Drehmomenten abstützen können. Auch zwischen den Taschen 10 sind am Abschnitt 6.1 des Gehäuses 6 den Vorsprüngen 21 entsprechende Vorsprünge 23 gebildet, die ebenfalls bis an die Umfangsfläche der Rollenbahn 4.1 reichen, so daß hierdurch eine weitere Abstützung des Gehäuses 6 erreicht ist, und zwar an der Rollenbahn 4.1.

Bei fertig montiertem Freilauf ist das Gehäuse 6 an der Stirnseite 6.3 durch einen Deckel 24 verschlossen, der ebenfalls aus Metall gefertigt ist und in dem der Ring 19 aufgenommen ist. Der Deckel 24 besitzt einen Boden 25 mit einer kreisförmigen Öffnung, deren Querschnitt gleich dem Außenquerschnitt der Rollenbahn 4.1 ist. Weiterhin besitzt der Deckel 24 einen kreiszylinderförmigen Deckelrand 26, der das Gehäuse 6 am Abschnitt 6.1 im Bereich der Stirnseite 6.3 umschließt und dort in geeigneter Weise gehalten ist. Der Ring 19 stützt sich mit seiner Außenfläche an der Innenfläche des Deckelrandes 26 ab.

Zur axialen Sicherung des Getriebekopfes 7 bzw. Ritzels 4 mit seiner Rollenbahn 4.1 auf der Ankerwelle 2 bzw. am Freilaufgehäuse 6 ist zwischen der Stirnseite 6.3 dieses Gehäuses und der Innenseite des Bodens 25 eine zweiteilige Sicherungsscheibe 27 vorgesehen, gegen die sich der Getriebekopf 7 mit einer an die Rollenbahn 4.1 angrenzenden und dem Deckelboden 25 zugewandten Ringfläche axial abstützt und die ihrerseits mit ihrem Umfang gegen die Innenfläche des Deckelrandes 26 anliegt.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1

Anker

2

Ankerwelle

2.1

,

2.2

Ankerwellenabschnitt

3

Ritzelanordnung

4

Ritzel

4.1

Rollenbahn des Ritzels

5

Antriebs- oder Kupplungselement

6

Gehäuse

6.1

,

6.2

Gehäuseteil

6.3

,

6.4

Stirnseite

7

Getriebekopf

8

Rollenfreilauf

9

Innengewinde

10

Tasche

10.1

,

10.2

Taschenabschnitt

11

Anlage- oder Begrenzungsfläche

12

Innenraum

12.1

Innenraumboden

13

Öffnung

13.1

,

13.2

Öffnungsabschnitt

14

Innenraum

15

Ausnehmung

16

Metallplättchen

17

Rolle

18

Druckfeder

19

Metallring

20

Anlagefläche

21

Vorsprung

22

Anlagefläche

23

Vorsprung

24

Deckel

25

Deckelboden

26

Deckelrand

27

Sicherungsscheibe

Claims

1. Freilaufgehäuse für einen elektrischen Anlasser, mit einem einen Freilauf (8) für ein Anlasser-Ritzel (4) bildenden Gehäuseabschnitt (6.1), an welchem um eine Gehäuselängsachse (L) verteilt äußere Anlageflächen (11, 16) für Freilauf- Klemmelemente (17) gebildet sind, die mit einer inneren mit dem Ritzel verbundenen oder an diesem vorgesehenen Mitnehmer- oder Anlagefläche (4.1) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet,
daß das Freilaufgehäuse (6) aus Kunststoff gefertigt ist,
daß die äußeren Anlageflächen (16) für die Freilaufklemmelemente (17) von Einsätzen (16) aus Metall, vorzugsweise aus Stahl gebildet sind, und
daß die Einsätze (16) zumindest an einer dem Ritzel (4) zugewandten ersten Stirnseite (6.3) durch ein die Gehäuselängsachse (L) ringartig umschließendes Element abgestützt sind.

2. Freilaufgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) aus gehärtetem Stahl gefertigt sind.

3. Freilaufgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Spritzgießteil gefertigt ist.

4. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

5. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einsätze an Flächen (11) des Freilaufgehäuses (6) abstützen, und zwar mit einer der Gehäuseachse (L) abgewandten Seite.

6. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) an ihrer der Gehäuselängsachse (L) zugewandten Seite leicht um wenigstens eine Achse parallel zur Gehäuselängsachse (L) konkav gekrümmt sind.

7. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) an einer Seite, vorzugsweise an einer bezogen auf die Gehäuselängsachse (L) axial innen liegenden Seite durch Eingreifen in eine Ausnehmung (15) gehalten sind.

8. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (6.1) napf- oder schalenartig ausgebildet ist.

9. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (16) durch einen Ring (19) oder einen Deckel zumindest an ihren der ersten Stirnseite (6.3) benachbarten Seite abgestützt sind.

10. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (19) an radial nach innen reichenden Vorsprüngen (21) Anlageflächen (22) für die Freilauf-Klemmelemente (17) bildet.

11. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem ersten Gehäuseabschnitt (6.1) axial versetzt eine Lagerbohrung (13.2) zur Lagerung des Freilaufgehäuses (6) auf einer Ankerwelle (2) des Anlassers vorgesehen ist.

12. Freilaufgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zweiten Gehäuseabschnitt (6.2) mit einem Innengewinde (9) aufweist, und daß der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt (6.2) achsgleich vorgesehen sind.

13. Ritzelanordnung für einen elektrischen Anlasser, bestehend aus einem Ritzel (4), welches über einen Freilauf (8) antriebsmäßig mit einem Freilaufgehäuse (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Freilaufgehäuse (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.

14. Ritzelanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Anlagefläche von der Umfangsfläche einer mit dem Ritzel (4) verbundenen Rollenbahn (4.1) gebildet ist.

15. Ritzelanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf ein Rollenfreilauf ist.

16. Elektrischer Anlasser für Brennkraftmaschinen mit einer auf einer Ankerwelle (2) des Anlassers vorgesehenen Ritzelanordnung (3), die aus einem auf der Ankerwelle (2) angeordneten und in Achsrichtung der Ankerwelle (2) bewegbaren sowie mit der Ankerwelle (2) antriebsmäßig verbundenen Freilaufgehäuse (6) und einem ebenfalls auf der Ankerwelle (2) angeordneten und über einen in einem ersten Abschnitt (6.1) des Freilaufgehäuses (6) ausgebildeten Freilauf (8) antriebsmäßig mit dem Freilaufgehäuse (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Freilaufgehäuse (6) und das Ritzel (4) aufweisende Ritzelanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13-15 ausgebildet ist.