DE1956518A1 - Thrust drive for starting motors of internal combustion engines - Google Patents
Thrust drive for starting motors of internal combustion enginesInfo
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Description
R. 9667 Sh/Hf
4.11.1969R. 9667 Sh / Hf
November 4, 1969
Anlage zurAttachment to
Patent— . n -,Patent—. n -,
η -τ -. - ι -ι · -ι ρ Anmeldung η -τ -. - ι -ι · -ι ρ Registration
ν^^\7Τ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^Α|^^^ϋ^^^Ι^^Γ| iiiL I.L aiii ft^ν ^^ \ 7 Τ ^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ Α | ^^^ ϋ ^^^ Ι ^^ Γ | iiiL IL aiii ft ^
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart W, Breitscheidstr.4 ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart W, Breitscheidstrasse 4
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schubtrieb für Andrehmotoren von Brennkraftmaschinen mit einer in der hohlen Ankerwelle des Andrehmotors axial verschiebbaren Einrückstange, auf welcher ein Andrehritzel sowie eine mit dem Andrehritzel drehfest verbundene, mit einem Steilgewinde versehene Hülse sitzt, deren Gewindeabschnitt den beim Andrehvorgang getriebenen Teil einer Kupplung trägt, während der treibende Teil der KupplungThe invention relates to a thrust drive for starting motors of internal combustion engines with an armature shaft in the hollow of the starting motor axially displaceable engaging rod on which a starting pinion and one with the starting pinion are non-rotatable connected, provided with a coarse thread sleeve sits, the threaded portion of the part driven during the turning process a clutch, while the driving part of the clutch
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mit einem drehfest mit der Ankerwelle verbundenen Mitnehmer in Eingriff steht.is in engagement with a driver connected to the armature shaft in a rotationally fixed manner.
Bei bekannten Schubtrieben dieser Art sind der treibende und der getriebene Kupplungsteil als Reibscheiben ausgebildet, die beim Andrehvorgang durch Vorschub eines Widerlagers kraftschlüssig miteinander verbunden werden.In known thrust drives of this type, the driving and the driven coupling part are designed as friction disks, which be positively connected to one another during the turning process by advancing an abutment.
Es' hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser Ausführungsform bereits bei geringen Schaltzahlen starke Abnutzungserscheinungen an den Reibscheiben auftreten, die insbesondere bei Andrehmotoren höherer Leistung in kurzer Zeit zum Bruch der Reibscheiben führen können.It 'has been shown, however, that in this embodiment already If the number of operations is low, severe signs of wear occur on the friction disks, particularly in the case of cranking motors higher performance can lead to breakage of the friction disks in a short time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schubtrieb obengenannter Art für hohe Beanspruchungen, wie sie z.B. beim Andrehen schnelllaufender Direkteinspritz-Dieselmotoren auftreten, zu schaffen, der sich durch große Verschleißfestigkeit und lange Lebensdauer auszeichnet.The invention is based on the object of providing a thrust drive of the type mentioned above for high loads, such as, for example, when High-speed direct-injection diesel engines start to crank, to create that is characterized by great wear resistance and long service life.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem treibenden Kupplungsteil und dem getriebenen Kupplungsteil eine formschlüssige Verbindung besteht und zwischen dem treibenden Kupplungsteil und der Hülse in axialer Richtung wirkende Dämpfungselemente angeordnet sind.This object is achieved according to the invention in that between the driving coupling part and the driven coupling part there is a positive connection and acting in the axial direction between the driving coupling part and the sleeve Damping elements are arranged.
Es ist ein Schubtrieb mit mechanischer Ritzel- und Ankerverdrehung bekannt, bei welchem die Kraftübertragung von einem treibenden Kupplungsglied auf das Andrehritzel durch Form-Bchluß erfolgt, dessen grundsätzlicher Aufbau jedoch erheblich von dem des erfindungsgemäßen Schubtriebs abweicht. Der Nachteil dieses Schubtriebs liegt neben seines komplizierten Aufbaus aus einer Vielzahl von Einzelteilen vor allem darin, daßIt is a thrust drive with mechanical pinion and armature rotation known, in which the power transmission from a driving coupling member to the starting pinion by form closure takes place, the basic structure of which, however, differs considerably from that of the thrust drive according to the invention. The disadvantage this thrust drive is, in addition to its complicated structure made up of a large number of individual parts, above all in the fact that
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die Verbindungsmittel zur Kraftübertragung von Ankerwelle zum Andrehritzel einen verhältnismäßig geringen Abstand zur Drehachse der Ankerwelle haben. Dadurch sind diese Verbindungsmittel besonders hohen Kräften ausgesetzt und verschleißen rasch. Darüber hinaus bedingt diese Anordnung eine relativ große Baulänge des Startertriebs.the connecting means for power transmission from the armature shaft to the starter pinion have a relatively small distance from the axis of rotation the armature shaft. As a result, these connecting means are exposed to particularly high forces and wear out quickly. In addition, this arrangement requires a relatively large overall length of the starter drive.
Demgegenüber weist der erfindungsgemäße Schubtrieb den Vorteil auf, daß alle Verbindungsmittel zur Kraftübertragung, sowohl die Mittel zur drehfesten Verbindung des Mitnehmers mit dem treibenden Kupplungsteil, als auch die formschlüssige Verbindung zwischen treibendem und getriebenen Kupplungsteil einen großen Abstand von der Drehachse der Ankerwelle haben. Dadurch und durch die Anordnung von Dämpfungselementen zwischen treibendem Kupplungsteil und Hülse, die den Einspurschlag des Schubtriebes und die beim Andrehvorgang auftretenden Drehmomentspitzen weitgehend herabsetzen, wird die Verschleißfestigkeit und damit die Lebensdauer des Schubtriebes wesentlich erhöht.In contrast, the thrust drive according to the invention has the advantage on that all connecting means for power transmission, both the means for the rotationally fixed connection of the driver with the driving coupling part, as well as the positive connection between the driving and driven coupling part a large Have a distance from the axis of rotation of the armature shaft. This and the arrangement of damping elements between driving Coupling part and sleeve that largely control the meshing of the thrust drive and the torque peaks that occur during the cranking process reduce the wear resistance and thus the service life of the thrust drive is significantly increased.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown.
Der teilweise dargestellte Andrehmotor 10 ist von einem GehäuseThe partially shown starting motor 10 is of a housing
11 umgeben, dessen ritzelseitige öffnung von einem Lagerflansch11, the pinion-side opening of which is surrounded by a bearing flange
12 abgedeckt ist. Auf der hohlen Ankerwelle 13 des Andrehmotors 10 ist ein topfförmiger Mitnehmer 14 befestigt, dessen öffnung ein Lagerdeckel Vp absc_hließt, der in dem Lagerflansch 12 mittels eines Kugellagers 16 drehbar gelagert ist. Durch die hohle Ankerwelle 13, den Lagerdeckel 15 und den Lagerflansch 12 ist eine Einrückstange 17 hindurchgeführt. Auf ihr sitzt ein Andrehritzel 18 und eine mit einem Steilgewinde 19 versehene Hülse 20, die mit dem Ritzel 18 durch eine Paßfeder 21 drehfest verbunden ist. Ritzel 18 und Hülse 20 sind durch eine Mutter 22 fest mit der Einrückstange 17 verbunden. Hülse 20 ist12 is covered. A cup-shaped driver 14, the opening of which closes off a bearing cover Vp , which is rotatably supported in the bearing flange 12 by means of a ball bearing 16, is fastened to the hollow armature shaft 13 of the cranking motor 10. An engaging rod 17 is passed through the hollow armature shaft 13, the bearing cover 15 and the bearing flange 12. On it sits a starter pinion 18 and a sleeve 20 provided with a coarse thread 19, which is non-rotatably connected to the pinion 18 by a feather key 21. The pinion 18 and sleeve 20 are firmly connected to the engagement rod 17 by a nut 22. Sleeve 20 is
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einerseits mittels eines Rollenlagers 23 im Lagerflansch 12 und andererseits durch ein Nadellager 24 in der hohlen Ankerwelle 13 drehbar und axial verschiebbar geführt.on the one hand by means of a roller bearing 23 in the bearing flange 12 and on the other hand by a needle bearing 24 in the hollow armature shaft 13 rotatably and axially displaceably guided.
Der Steilgewindeabschnitt 19 der Hülse 20 trägt einen Ringkörper 25 mit entsprechend ausgebildetem Innengewinde, der den getriebenen Teil einer Kupplung zwischen Andrehmotor 10 und Ritzel 18 bildet. Der treibende Kupplungsteil ist als Ringscheibe 26 ausgeführt, die auf einer Nabe 27 des Ringkörpers verschiebbar sitzt und am Umfang radiale Ansätze 28 trägt, die in am Umfang verteilte Längsschlitze 29 des Mitnehmers 14 mit dem für eine einwandfreie Bewegung in axialer Richtung erforderlichen Spiel eingreifen. Ringkörper 25 und Ringscheibe 26 tragen auf ihren einander zugekehrten Stirnseiten je einen Kranz sägezahnförmiger Kupplungszahne 30a bzw. 30b, die unter dem Druck einer zwischen Ringkörper 25 und einem auf der Hülse befestigten Ring 31 gehaltenen Schraubenfeder 32 miteinander in Eingriff stehen. Di Ringscheibe 26 stützt sich dabei mit ihrer den Zähnen 30b gegenüberliegenden Stirnseibe mittels mehreren als Dämpfungselemente wirkender Federscheiben 33 an einer Axialschulter 34- der Hülse 20 ab. Die Kupplungszähne 30a und 30b bilden zusammen eine Überholkupplung, die eine Relativdrehung des Ritzels 18 gegenüber der Ankerwelle 13 gestattet, wenn die Brennkraftmaschine angesprungen ist und sich das Ritzel 18 schneller dreht als die Ankerwelle 13.The coarse thread section 19 of the sleeve 20 carries an annular body 25 with a correspondingly formed internal thread, which the driven part of a coupling between the starting motor 10 and pinion 18 forms. The driving coupling part is an annular disk 26 executed, which is slidably seated on a hub 27 of the ring body and carries radial lugs 28 on the circumference, which in longitudinal slots 29 distributed on the circumference of the driver 14 with the necessary for proper movement in the axial direction Intervene game. Wear ring body 25 and ring washer 26 a wreath on each of the front sides facing one another sawtooth-shaped coupling teeth 30a and 30b, which under the Pressure of a helical spring 32 held between the ring body 25 and a ring 31 fastened on the sleeve to one another in Engagement stand. The ring washer 26 is supported by her the teeth 30b opposite end washer by means of several spring washers 33 acting as damping elements on one Axial shoulder 34- of the sleeve 20. The clutch teeth 30a and 30b together form an overrunning clutch which allows the pinion 18 to rotate relative to the armature shaft 13, when the internal combustion engine has started and the pinion 18 rotates faster than the armature shaft 13.
Zur Unterstützung der Überholkupplung beim Lösen der Kupplungszähne ist zwischen Ringkörper 25 und Ringscheibe 26 eine aus Kugelkäfig 35» Kugeln 36 und Konusring 37 bestehende Fliehkrafttrenneinrichtung angeordnet. Der Kugelkäfig 35 sitzt fest in einer ringförmigen Aussparung 38 des Ringkörpers 25 und nimmt die Kugeln 36 auf. Der Konusring 37 ist in einer Vertiefung in der dem Hingkörper 25 zugekehrten Stirnseite der Ringscheibe 26 befestigt und liegt mit seiner Innenkegelflache 40 anIn order to support the overrunning clutch when the clutch teeth are released, one is off between the ring body 25 and the ring disk 26 Ball cage 35 »balls 36 and conical ring 37 existing centrifugal separation device arranged. The ball cage 35 is firmly seated in an annular recess 38 of the annular body 25 and takes the balls 36 on. The conical ring 37 is in a recess in the end face of the annular disk facing the hanging body 25 26 and is attached with its inner conical surface 40
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den Kugeln 56 an. Die Teile sind so bemessen, daß auch bei vollem Zahneingriff der Uberholkupplung die Kugeln 36 in axialer Richtung ohne Spiel zwisehen Kugelkäfig 35 und Konusring 37 festgehalten sind.the balls 56. The parts are dimensioned so that even with full meshing of the overrunning clutch the balls 36 in axial direction without play between ball cage 35 and conical ring 37 are recorded.
Die Arbeitsweise des Schubtriebes ist so, daß beim Einschalten eines nicht dargestellten Einrückrelais die Einrückstange 17 mit der Hülse 20 und dem Ritzel 18 gegen den Zahnkranz 39 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine vorgeschoben wird. Gleichzeitig wird eine elektrische Vorstufe des Andrehmotors 10 geschlossen, in welcher der Andrehmotor mit reduzierter Stromstärke beaufschlagt ist, so daß sich die Ankerwelle 13 langsam dreht. Die Drehbewegung wird über den Mitnehmer 14, die Ringscheibe 26, die Kupplungszähne 30b und 30a, den Ringkörper 251 über das Steilgewinde 19, die Hülse 20 und die Paßfeder 21 auf das Ritzel 18 übertragen.The mode of operation of the thrust drive is such that when an engaging relay (not shown) is switched on, the engaging rod 17 is advanced with the sleeve 20 and the pinion 18 against the ring gear 39 of an internal combustion engine, not shown. Simultaneously an electrical preliminary stage of the starting motor 10 is closed, in which the starting motor with reduced current intensity is acted upon, so that the armature shaft 13 rotates slowly. The rotary movement is via the driver 14, the washer 26, the clutch teeth 30b and 30a, the ring body 251 Transferred to the pinion 18 via the coarse thread 19, the sleeve 20 and the feather key 21.
Trifft ein Ritzelzahn auf einen Zahn des Zahnkranzes 39, so wird das Ritzel 18 über die Stirnseite des Zahnkranzes hinweggedreht, bis es in die nächste Zahnlücke einspuren kann. Der beim Einspuren des Ritzels 18 und Andrehen des Zahnkranzes 39 der Brennkraftmaschine auftretende Einspurschlag wird durch die zwischen Ringscheibe 26 und Hülse 20 angeordneten Federscheiben 33 erheblich gedämpft.If a pinion tooth meets a tooth of the ring gear 39, so the pinion 18 is rotated over the face of the ring gear until it can mesh with the next tooth gap. Of the when the pinion 18 meshes and the ring gear 39 is turned of the internal combustion engine occurring track run-out is caused by the spring washers arranged between the ring washer 26 and the sleeve 20 33 considerably attenuated.
Trifft die Stirnkante eines Ritzelzahns auf die Stirnkante eines Zahns des Zahnkranzes 39» in der sich durch Abnützung eine Kerbe gebildet hat, so kann das Ritzel nicht an der Zahnkranzstirnseite vorbeidrehen. In diesem Fall muß der Anlaßvorgang wiederholt werden.If the front edge of a pinion tooth meets the front edge of a tooth of the ring gear 39 »in which by wear has formed a notch, the pinion cannot turn past the face of the ring gear. In this case, the starting process be repeated.
Ist das Ritzel 18 voll in den Zahnkranz 39 der Brennkraftmaschine eingespurt, so wird ein nicht dargestellter Haupt-If the pinion 18 is fully meshed with the ring gear 39 of the internal combustion engine, a main (not shown)
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Stromschalter geschlossen; der Andrehmotor erhält vollen Strom und dreht über das Ritzel 18 und den Zahnkranz 39 die Brennkraftmaschine an,Power switch closed; the starting motor receives full power and rotates the internal combustion engine via the pinion 18 and the ring gear 39 at,
Wenn -die Brennkraftmaschine anläuft, beschleunigt der Zahnkranz 59 das Andrehritzel 18, so daß es sich schneller dreht als die Ankerwelle 13 des Andrehmotors 10. Das hat zur Folge, daß das Ritzel 18 über das Steilgewinde 19 und die Rückenflanken der Kupplungszähne 30a auf die Zähne 30b der Ringscheibe 26 eine Kraft in Umfangsrichtung ausübt. Die Belastung der Kupplungszähne 30a, 30b kehrt sich um, die Kupplungszähne gehen infolge ihrer Sägezahnform und infolge der Wirkung des Steilgewindes 19 auf den Ringkörper 25 gegen die Kraft der Schraubenfeder 32 auseinander; das Andrehritzel 18 kann frei gegenüber der AnkerweHe 13 laufen.When the internal combustion engine starts up, the ring gear accelerates 59 the starting pinion 18 so that it rotates faster than that Armature shaft 13 of the cranking motor 10. This has the consequence that the pinion 18 over the coarse thread 19 and the back flanks of the Coupling teeth 30a exerts a force in the circumferential direction on the teeth 30b of the annular disk 26. The load on the clutch teeth 30a, 30b is reversed, the clutch teeth go as a result their sawtooth shape and as a result of the action of the coarse thread 19 on the ring body 25 against the force of the helical spring 32 apart; the starter pinion 18 can run freely with respect to the armature shaft 13.
Die Trennung der Kupplungszahne 30a und 30b wird unterstützt und beschleunigt durch die Fliehkrafttrenneinrichtung zwischen Ringkörper 25 und Ringscheibe 26. Bei zunehmender Drehzahl werden die Kugeln 36 durch die Fliehkraft nach außen gedrückt. Dabei wird der Ringkörper 25 in axialer Richtung entgegen der Kraft der Schraubenfeder 32 verschoben, so daß die Kupplungszähne 30a und 30b schnell und sicher getrennt werden. The separation of the clutch teeth 30a and 30b is supported and accelerated by the centrifugal separating device between ring body 25 and ring disk 26. With increasing speed the balls 36 are pressed outward by centrifugal force. The ring body 25 is opposite in the axial direction Displaced force of the coil spring 32, so that the clutch teeth 30a and 30b are separated quickly and safely.
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