Andrehvorrichtung mit einem elektrischen Andrehmotor für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung mit einem insbesondere als Hauptstrommotor
ausgebildeten elektrischen Andrehmotor für Brennkraftmaschinen, der ausgeprägte
Feldpole sowie ein mit einem Zahnkranz der Maschine kuppelbares, auf seiner Antriebswelle
dreh- und längsverschiebbar gelagertes Ritzel und eine Schraubhülse hat, die auf
einem mit Steilgewinde versehenen Abschnitt der Antriebswelle verschraubbar und
mit dem Ritzel über eine Freilaufkupplung verbunden ist.Starting device with an electric starting motor for internal combustion engines
The invention relates to a cranking device with a motor, in particular as a main current motor
trained electric torque motor for internal combustion engines, the pronounced
Field pole as well as one that can be coupled to a toothed ring of the machine on its drive shaft
rotatably and longitudinally displaceably mounted pinion and a screw sleeve that on
a section of the drive shaft provided with a coarse thread can be screwed and
is connected to the pinion via an overrunning clutch.
Bei Andrehmotoren dieser Art wird das Ritzel ausschließlich durch
die Gewindeverbindung der Schraubhülse mit der Antriebswelle in und außer Eingriff
mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine gebracht. Dabei besteht der Nachteil, daß
das Ritzel schon vor Beendigung des Andrehvorganges vorübergehend ausgespurt werden
kann, wenn die Brennkraftmaschine während des Andrehvorgangs durch einige Zündungen
beschleunigt wird, ohne jedoch von selbst aus eigener Kraft weiterzulaufen. Es ist
bekannt, ein solches vorzeitiges Ausspuren des Ritzels durch mechanische, z. B.
der Fliehkraft unterworfene Sperrglieder zu unterbinden. Es bereitet aber Schwierigkeiten,
solche Sperrglieder so auszubilden und einzustellen, daß sie einerseits das Ritzel
nicht länger als erforderlich in seiner Einspurstellung festhalten und es andererseits
nicht vorzeitig freigeben. Solche Sperrglieder sind in ihrer Wirkung vom jeweiligen
Zustand des Ritzelgetriebes stark abhängig. So besteht z. B. die Gefahr, daß das
Ritzel bei starker Verschmutzung des Getriebes aus seiner Einspurstellung erst mit
erheblicher Verzögerung ausgelöst wird, was zur Folge haben kann, daß es durch die
laufende Brennkraftmaschine mit überhöhter Drehzahl angetrieben wird.With starting motors of this type, the pinion is exclusively through
the threaded connection of the screw sleeve with the drive shaft in and out of engagement
brought with the ring gear of the internal combustion engine. There is the disadvantage that
the pinion can be temporarily disengaged before the end of the cranking process
can if the internal combustion engine during the cranking process by some ignitions
is accelerated without, however, continuing to run on its own. It is
known, such premature disengagement of the pinion by mechanical, z. B.
to prevent the centrifugal force subject locking members. But it causes difficulties
to train and adjust such locking members so that they on the one hand the pinion
do not hold on longer than necessary in its lane position and on the other hand it
do not release prematurely. Such locking members are in their effect from the respective
State of the pinion gear strongly dependent. So there is z. B. the risk that the
If the gearbox is heavily soiled, the pinion does not move out of its meshing position until
considerable delay is triggered, which can have the consequence that it is triggered by the
running internal combustion engine is driven at excessive speed.
Gemäß der Erfindung werden die genannten Nachteile dadurch vermieden,
daß der treibende Teil der Freilaufkupplung entgegen der Kraft einer Feder auf der
Hülse längsverschiebbar, jedoch gegen diese im wesentlichen unverdrehbar geführt
ist und daß an der Hülse bei eingeschaltetem Andrehmotor eine von den Feldpolen
erzeugte magnetische Kraft angreift, die bestrebt ist, die Hülse in der Lage zu
halten, die sie bei eingespurtem Ritzen einnimmt.According to the invention, the disadvantages mentioned are avoided by
that the driving part of the overrunning clutch against the force of a spring on the
Sleeve is longitudinally displaceable, but guided essentially non-rotatably against this
and that one of the field poles is on the sleeve when the torque motor is switched on
generated magnetic force attacks, which strives to be able to the sleeve
hold, which it occupies with the grooved crack.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung eine Andrehvorrichtung mit elektrischem Andrehmotor dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 den Andrehmotor im Längsschnitt und F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II in F i g.1, F i g. i einen Schnitt nach der Linie 111-III in F i g. 1 und
F i g. 4- ein Schaltbild des Andrehmotors. Der Andrehmotor hat ein zylindrisches
Gehäuse 10, an dem innen vier mit Polschuhen 11 versehene Polkerne
12 befestigt sind. An jedem Ende des Gehäuses sitzt ein Lagerschild 13 bzw.14, in
denen die Antriebswelle 15 des Andrehmotors gelagert ist. Diese trägt innerhalb
der Pole einen Anker 16 mit Stromwender 17. Zwischen dem Anker und dem Lagerschild
13 hat die Welle einen mit Steilgewinde 18 versehenen Abschnitt, auf dem eine Hülse
19 sitzt, die innen ein entsprechendes Gewinde und außen Längsnuten 20 hat. Der
Endabschnitt 21 der Welle ist glatt und trägt ein auf ihm dreh- und längsverschiebbares
Ritzel 22, das mit dem Schwungradzahnkranz 23 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine
in Eingriff gebracht werden kann. Das Ritzel ist mit der Hülse 19 über eine Rollenfreilaufkupplung
24 verbunden, deren Rollen 25 auf dem Schaft 26 des Ritzels aufliegen. Der treibende
Teil der Kupplung wird von einem Ring 27 gebildet, der einen Fortsatz
28 mit kleinerem Außendurchmesser hat. Der Fortsatz hat an seinem freien
Ende nach innen vorspringende Leisten 29, die in die Längsnuten 20 der Hülse
19
eingreifen. Die Hülse 19 trägt an ihrem dem Anker zugekehrten Ende einen
Bund 30, der an seinem äußeren Umfang mit einer Ringnut 31 versehen
ist. Zwischen dem Bund 30 und dem Ring 27 der Kupplung ist eine schraubenförmige
Druckfeder 32 eingespannt, die bestrebt ist, die Kupplung samt Ritzen gegen das
Ende der Welle 15 hin zu verschieben. In die Hülse 19 ist außen nahe ihrem dem Ritzen
zugekehrten Ende ein Sprengring 33 eingelassen, der einen Anschlag für den Kupplungsring
27 bildet. Ferner sitzt in der Welle 15 ein Sprengring 34, der den Schraubweg der
Hülse 19 begrenzt.In the drawing, a turning device with an electric turning motor is shown as an embodiment of the subject matter of the invention. It shows F i g. 1 the starting motor in longitudinal section and FIG. 2 shows a section along the line II-II in F i g.1, F i g. i shows a section along the line III-III in FIG. 1 and F i g. 4- a circuit diagram of the cranking motor. The starting motor has a cylindrical housing 10, to which four pole cores 12 provided with pole shoes 11 are fastened on the inside. At each end of the housing there is a bearing plate 13 or 14, in which the drive shaft 15 of the starting motor is mounted. This carries an armature 16 with commutator 17 within the poles. Between the armature and the bearing plate 13, the shaft has a section provided with a coarse thread 18 on which a sleeve 19 sits, which has a corresponding thread on the inside and longitudinal grooves 20 on the outside. The end section 21 of the shaft is smooth and carries a pinion 22 which is rotatable and longitudinally displaceable on it and which can be brought into engagement with the flywheel ring gear 23 of an internal combustion engine, not shown. The pinion is connected to the sleeve 19 via a roller freewheel clutch 24, the rollers 25 of which rest on the shaft 26 of the pinion. The driving part of the coupling is formed by a ring 27 which has an extension 28 with a smaller outer diameter. At its free end, the extension has inwardly projecting strips 29 which engage in the longitudinal grooves 20 of the sleeve 19. At its end facing the armature, the sleeve 19 has a collar 30 which is provided with an annular groove 31 on its outer circumference. A helical compression spring 32 is clamped between the collar 30 and the ring 27 of the coupling, which strives to move the coupling together with the cracks towards the end of the shaft 15. A snap ring 33, which forms a stop for the coupling ring 27, is let into the sleeve 19 on the outside near its end facing the cracks. Furthermore, a snap ring 34 is seated in the shaft 15 and limits the screw travel of the sleeve 19.
Zwischen zwei benachbarten Polkernen 12 des Andrehmotors ist innen
am Gehäuse 10 ein U-förmiger Bügel 35 befestigt, dessen Schenkel 36 und 37
sich radial nach innen erstrecken. Jeder der Schenkel hat
eine rechteckige
Öffnung 38. In diesen Öffnungen ist ein im Querschnitt ebenfalls rechteckiges
Gestänge 39 geführt, dessen Enden über den Bügel und die Feldpole vorstehen. An
dem der Hülse 19 zugekehrten Ende des Gestänges ist eine Platte 40 befestigt,
die in die Ringnut 31 des Hülsenbundes 30 eingreift. Am anderen Ende des Stabes
sitzt ein dachförmig abgewinkeltes, als Magnetanker wirkendes Eisenstück
41 mit zwei Armen 42 und 43. Jeder dieser beiden Arme überdeckt
die Stirnseite eines der Polschuhe 11 der beiden Polkerne 12, zwischen denen der
Bügel sitzt. In der Ruhelage des Ritzels 22 und der Hülse 19 hat das Eisenstück
41 von den Polschuhen einen Abstand, der dem vollen Einspurweg a des Ritzels
entspricht. Der zwischen den Schenkeln 36 und 37 liegende Abschnitt des Gestänges
hat nahe dem Schenkel 37 einen Bund 44, der das Widerlager für eine
Druckfeder 45 bildet, die zwischen dem Bund und dem Schenkel 36 des Bügels eingespannt
ist.Between two adjacent pole cores 12 of the cranking motor, a U-shaped bracket 35 is fastened on the inside of the housing 10 , the legs 36 and 37 of which extend radially inward. Each of the legs has a rectangular opening 38. A rod 39, which is also rectangular in cross section, is guided in these openings, the ends of which protrude over the bracket and the field poles. At the end of the linkage facing the sleeve 19, a plate 40 is attached which engages in the annular groove 31 of the sleeve collar 30. At the other end of the rod sits a roof-shaped angled iron piece 41 acting as a magnet armature with two arms 42 and 43. Each of these two arms covers the end face of one of the pole pieces 11 of the two pole cores 12, between which the bracket sits. In the rest position of the pinion 22 and the sleeve 19, the iron piece 41 has a distance from the pole pieces which corresponds to the full meshing path a of the pinion. The section of the linkage lying between the legs 36 and 37 has near the leg 37 a collar 44 which forms the abutment for a compression spring 45 which is clamped between the collar and the leg 36 of the bracket.
Die Andrehvorrichtung arbeitet in folgender Weise: Beim Einschalten
des Motors läuft der Anker 16 mit der Antriebswelle 15 ruckartig hoch. Dabei verschraubt
sich die Hülse 19 infolge ihrer eigenen Trägheit und derjenigen des mit ihr gekuppelten
Freilaufs samt Ritzel auf der Ankerwelle gegen den Zahnkranz hin und verschiebt
den Freilauf samt dem Ritzel über die Feder 32. Außerdem nimmt die Hülse das Gestänge
39 entgegen dem Druck der Feder 45 mit. Wenn die Ritzelzähne beim Vorschub auf Zahnlücken
des Schwungradkranzes 23 treffen, gelangt das Ritzel unter Zurücklegung des Weges
a in seine volle Einspurstellung, in der die Hülse 19 am Ring 34 anschlägt. Über
den weiteren Verlauf des Andrehvorgangs ist dann die Hülse mit der Antriebswelle
kraftschlüssig verbunden. Das Gestänge 39 mit dem Eisenstück 41 ist bei der
Hülsenverschiebung mitgenommen worden, so daß seine Arme 42 und 43 an den Polschuhen
des Motors anliegen und durch das Magnetfeld dieser Pole festgehalten werden. Wenn
nun während des Andrehvorgangs das Ritzel 22 beim Auftreten einer oder einiger unzureichender
Zündungen kurzzeitig beschleunigt wird, spurt es trotzdem nicht aus, weil es über
die Hülse 19 durch das Gestänge 39 in seiner Einspurlage gehalten wird. Sobald
jedoch die Brennkraftmaschine aus eigener Kraft läuft, sinkt der Strom im Andrehmotor
auf einen so niederen Wert, daß die stark abgefallene magnetische Kraft der Pole
das Gestänge 39 nicht mehr gegen die auf die Hülse 19 einwirkende Rückschraubkraft
sowie die Rückführkraft der Feder 45 zu halten vermag.The starting device works in the following way: When the motor is switched on, the armature 16 with the drive shaft 15 jerks upwards. As a result of its own inertia and that of the freewheel and pinion coupled to it, the sleeve 19 screws itself against the ring gear on the armature shaft and moves the freewheel and pinion over the spring 32. In addition, the sleeve takes the linkage 39 against the pressure of the spring 45 with. When the pinion teeth meet tooth gaps of the flywheel ring 23 during the advance, the pinion reaches its full meshing position by covering the path a, in which the sleeve 19 strikes the ring 34. The sleeve is then positively connected to the drive shaft over the further course of the cranking process. The rod 39 with the iron piece 41 has been taken along with the sleeve displacement, so that its arms 42 and 43 rest against the pole pieces of the motor and are held by the magnetic field of these poles. If the pinion 22 is briefly accelerated during the cranking process when one or a few inadequate ignitions occur, it still does not disengage because it is held in its meshed position via the sleeve 19 by the linkage 39. However, as soon as the internal combustion engine is running on its own, the current in the starting motor drops to such a low value that the greatly reduced magnetic force of the poles is no longer able to hold the linkage 39 against the screw-back force acting on the sleeve 19 and the return force of the spring 45 .
Wenn beim Einspurhub des Ritzels dessen Zähne nach Zurücklegen des
Weges b stirnseitig gegen Zähne des Zahnkranzes 23 stoßen, schraubt sich die Hülse
19 bis zum Anschlag 34 vor und preßt dabei die Feder 32 zusammen. Der Druck, mit
dem das Ritzel gegen den Zahnkranz 23 gepreßt wird, entspricht dem Druck der Feder
32 und ist daher verhältnismäßig gering, so daß der Andrehmotor das Ritzel leicht
in eine günstige Einspurlage zu verdrehen vermag. Eine Beschädigung des Ritzels
oder des Zahnkranzes 23 ist dabei nicht zu erwarten. Nach dem Abschalten des Andrehmotors
wird das Ritzel durch die zurückschraubende Hülse 19 ausgespurt. Die Feder 45 unterstützt
diesen Vorgang und verbindet überdies ungewollte Einspurbewegungen des Ritzels bei
stillstehendem Andrehmotor.If during the meshing stroke of the pinion its teeth after moving the
Path b abut the face against teeth of the ring gear 23, the sleeve is screwed
19 up to the stop 34 and thereby compresses the spring 32. The pressure, with
which the pinion is pressed against the ring gear 23 corresponds to the pressure of the spring
32 and is therefore relatively small, so that the starting motor easily turns the pinion
able to twist into a favorable single-track position. Damage to the pinion
or of the ring gear 23 is not to be expected. After switching off the starting motor
the pinion is disengaged by the screwing back sleeve 19. The spring 45 supports
this process and also connects unwanted meshing movements of the pinion
with the starting motor at a standstill.