DE1958444C3 - Einrichtung zum Anlassen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

mit der Einzugswicklung (38) parallel zur Hilfsfeld- 45 Setzungsverhältnis des Vorgeleges erhöht. Zur Erzeu-

wicklung (13) und diese Parallelschaltung in Reihe mit dem Anker (U) des Andrehmotors (10), dem Anlaßschalter (40) und der Stromquelle (16) liegt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptstufe die Reihenschlußwicklung (12) in Reihe mit dem Anker (11) des Andrehmotor«. (10) unmittelbar an der Stromquelle (16) angeschlossen ist und die Hilfsfeldwicklung (13) als Nebenschlußwicklung parallel zum Anker (11) Hegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Anlassen von Brennkraftmaschinen, mit einem elektrischen Motor für ein Ritzel, einem über einen Anlaßschalter willkürlich einschaltbaren elektromagnetischen Einrückrelais, das bei Erregung das Ritzel in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt und gegen Ende des Einspurvorgangs einen Hauptstromschalter im Stromkreis des Motors schließt, sowie ferner mit einem Einspurgetriebe, das beim Einspurvorgang eine gung dieser Kraft müssen leistungsstarke elektromagnetische Relais vorgesehen werden. Starke Elektromagnete aber erfordern große Mengen an Wicklungskupfer, große Querschnitte in den Zuleitungen und er- höht abbrandfeste Schaltkontakte. Außerdem vergrößern sich die baulichen Abmessungen erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es, Einrichtungen zum Anlassen von Brennkraftmaschinen so weiterzubilden, daß nur geringe axiale Vorschubkräfte zum Einspuren de^ Ritzels bei »Eck-auf-Eck-Stellung« erforderlich sind, so daß das Einrückrelais möglichst klein bemessen werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mr'or in an sich bekannter Weise eine Reihenschlußwic-.lung und eine Hilfsfeldwicklung aufweist, die so geschaltet und bemessen sind, daß der Motor in der zwischen dem Einlegen des Anlaßschalters und dem Schließen des Hauptstromschalters liegenden Vorstufe ein zur normalen Betriebsdrehrichtung entgegenge-

f>5 setztes, jedoch zum Drehen der Ankerwelle nicht ausreichendes Drehmoment erzeugt.

Es sind zwar schon elektrische Andrehmotoren mit einer zusätzlich zu einer Reihenschlußwicklune an-

«ordneten Nebenschlußwicklung bekannt, die in der Vorstufe des Andrehvorgangs in Serie und in der Hauptstufe parallel zum Anker geschaltet ist. Bei diejen bekannten Anordnungen ist jedoch keine »mechanische Ritzel- bzw. Ankerverdrehung«, dso kein Drehen der Ankerwelle gegenüber derr. festgesetzten Ritzel möglich, und die Nebenschlußwicklung ist außerdem so bemessen, daß der Motor in der Vorstufe das Ritzel langsam entgegen der Betriebsdrehrichtung bewegt. Durch die Rückwärtsdrehung des Ritzels unier ig gleichzeitigem Vorschub wird zwar das Einspuren erleichtert, jedoch ist der beim Einschalten des Hauptstroms infolge der Umkehrung der Drehrichtung zwischen Ritzel und Zahnkranz auftretende »Einspurschlag« erheblich und kann vor allem bei Andrehmotoren größerer Leistung zu starken Schaden an Ritzel und Zahnkranz führen.

Demgegenüber nützt die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil des sicheren und sanften Einspurens des bewährten Startertriebs mit mechanischer Anker- und Ritzelverdrehung aus, ohne ejnen besonders leistungsstarken Elektromagneten zu benötigen. Beim Festbeißen des Ritzels am Zahnkranz ist im Andrehmotor bereits ein rückwärts gerichtetes Drehmoment vorhanden, so daß zur Verdrehung der Ankerwelle nur noch eine geringe vom Einrückrelais aufzubringende Restkraft erforderlich ist. Das Einrückrelais kann entsorechend klein bemessen werden, und in allen Fällen ist ein sicheres und schonendes Einspuren des Ritzels gewährleistet.

Eine besonders vorteilhafte Lösung ist dadurch erreicht, daß in der Vorstufe Hilfsfeld- und Reihenschlußwicklung gegensinnig und in der Hauptstufe gleichsinnig erregt sind. Die Erregungsumkehr der Hilfsfeldwicklung kann zweckmäßig durch einen Umschalter er- ;,s folgen, dessen bewegliches Schaltglied auf dem Schahanker des Einrückrelais befestigt ist.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltskizze eines Schubtriebanlasser mit mechanischer Ritzel- und Ankerverdrehung,

F i g. 2 den Schubtrieb des Anlassers nach F i g. 1 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt.

Ein elektrischer Andrehmotor 10 mit einem Anker 11 ein«:r Reihenschlußwicklung 12 und e^:ner Hilfsfeldwicklung 13 isl über einen von einem elektromagnetischen Einrückrelais 14 betätigten Hauptstromschalter 15 mit einer Stromquelle 16 verbunden.

Der Motor hat eine Ankerwelle 17, die einen Schubtrieb 18 (F i g. 2) mit sogenannter mechanischer Ritzel- 5" und Ankerverdrehung trägt.

Der Schubtrieb 18 hat eine Hülse 19, die axial verschiebbar aber nicht verdrehbar auf der Ankerwelle angeordnet ist. Die Hülse 19 trägt am Mantelumfang ein Steilgewinde 20, welches mit einem Kupplungsglied 21 zusammenwirkt, das auf seiner Stirnseite mit sägezahnförmigen Kupplungszähnen 22 versehen ist.

Ein Ritzel 23 sitzt dreh- und verschiebbar auf einer Lagerhülse 24, die mit der Hülse 19 fest verbunden ist. Das Ritzel 23 trägt an seiner dem Kupplungsglied 21 ^ zugekehrten Seite sägezahnförmige Kupplungszähne 25, die mit den Zähnen 22 des Kupplungsgliedes 21 in der nachstehend noch beschriebenen Weise zusammenwirken.

Auf die Hülse 19 ist ein topfförmiges Gehäuse 26 6; aufgeschoben, an dessen Boden ein Dämpfungsglied sitzt, An diesem liegt eine Scheibe 28 an, die gegen eine RiruTschulter 19' der Hülse 19 stößt. Zwischen dieser Scheibe 28 und dem Kupplungsglied 21 ist eine Schraubenfeder 29 angeordnet.

An der Scheibe 28 stützt sich außerdem eine weitere Schraubenfeder 30 ab, deren anderes Ende an einer Hi'lse 31 angreift, die das Kupplungsglied 21 mit Spiel umgreift und am Kupplungszahnkranz des Ritzels 23 befestigt ist.

Auf die Hülse 19 ist ferner eine Verschiebemufle 32 aufgesetzt, deren eine Stirnseite am Boden des Gehäuses 26 anliegt. Ein Sprengring 33 hält zusammen mit der Ringschulter 19' die Verschiebemuffe 32 und das Gehäuse 26 gegen Verschieben gesichert auf der Hülse 19 fest.

An der Verschiebemuffe 32 greift ein Einrückhebel

34 an, der von dem Schaltanker 35 des Einrückrelais 14 betätigt wird und den Schubtrieb 18 auf der Ankerwelle 17 so zu verschieben vermag, daß das Ritzel 23 mit dem Zahnkranz 36 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Eingriff kommt.

Das Einrückrelais 14 trägt auf seinem Kern 37 eine Einzugswicklung 38 und eine Haltewicklung 39. Die Haltewickiung 39 ist einerseits über einen Anlaßschalter 40 mit der Stromquelle 16 verbunden und ondererseits an Masse gelegt. Die Einzugswicklung 38 isl mit einem Ei.de an dem Ausgang des Anlaßschalters 40 und mit dem anderen Ende an dem Ausgang des Hauptstromschalters 15 angeschlossen. Auf dem Schaltanker

35 des Relais 14 sitzen die beweglichen Schaltelemente des Hauptstromschalters 15 und eines mit einem Ruhekontakt 41 und einem Arbeitskontakt 42 versehenen Umschalters 43.

Der Umschalter 43 verbindet in seiner Ruhestellung den Anker 11 über die Hilfsfeldwicklung 13 mit dem Ausgang des Anlaßschalters 40, dessen Eingang an der Stromquelle 16 liegt. In dieser Schaltstellung, die bei eingelegtem Anlaßschalter 40 der elektrischen Vorstufe des Anlassers entspricht, liegt die Einzugswicklung 38 in Reihe mit der Reihenschlußwicklung 12 des Motors 10 parallel zur Hilfsfeldwicklung 13. Hilfsfeldwicklung 13 und Reihenschlußwicklung 12 sind gegensinnig erregt.

Bei voll eingezogenem Schaltanker 35 ist der Hauptstromschalter 15 geschlossen, während das bewegliche Schaltglied des Umschalters 43 den Arbeitskontakt 42 berührt. In dieser Schaltstellung, die der elektrischen Hauptstufe des Anlassers entspricht, liegen die Reihenschlußwicklung 12 über den Hauptstromschalter 15 unmittelbar an der Stromquelle 16 und die Hilfsfeldwicklung 13 parallel zum Anker 11 an Masse. Die Hilfsfe'dwicklung 13 ist im gleichen Sinn erregt wie die Reihenschlußwicklung 12. Die Erregerwicklung 38 des Relais 14 ist stromlos, die Haltewicklung 39 liegt über dem Anlaßschalter 40 parallel zum Andrehmotor 10 an der Stromquelle 16.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist im folgenden beschrieben: Beim Schließen des Anlaßschalters werden Anker 11 und Hilfsfeldwicklung 13 des Andrehmotors 10 über den Ruhekontakt 41 des Umschalters 43 mit Strom beaufschlagt. Gleichzeitig fließt Strom aber Anlaßschalter 40, Einzugswicklung 38, Reihenschlußwicklung 12 und Anker 11 zur Masse. Reihenschlußwicklung 12 und Hilfsfeldwicklung 13 sind so bemessen, daß ihr resultieret.des Erregerfeld zusammen mit dem Ankerfeld ein zur Betriebsdrehrichtung des Andrehmotors 10 entgegengesetztes Drehmoment erzeugt, das jedoch nicht ausreicht, den Anker 11 zu drehen.

Durch den Stromfluß in der Einzugswicklung 38 wird

das Relais 14 erregt und der Schaltanker 35 eingezogen. Die Anordnung ist so getroffen, daß erst gegen Ende der Einzugsbewegung der Umschalter 43 betätigt und kurz danach der Hauptstromschalter 15 geschlossen wird.

Die Einzugsbewegung des Schaltankers 35 wird über den Einrückhebel 34 auf die Verschiebemuffe 32 über tragen. Der Schubtrieb 18 schiebt sich gegen den Zahnkranz 36 der Brennkraftmaschine vor. Finden die Ritzelzähne eine Lückenstellung des Zahnkranzes 26. so spurt das Ritzel 23 in den Zahnkranz ein. Am Ende des Einspurweges sprechen der Hauptstromschaher 15 und der Umschalter 43 an. Reihenschlußwicklung 12 und die nunmehr als Nebenschlußwicklung wirkende Hilfsfeldwicklung 13 erzeugen jetzt mit dem Ankerfeld ein Drehmoment in Betriebsdrehrichtung des Andrehmotors. Das Drehmoment wird über die Welle 17 auf die Hülse 19. von dort über das Steilgewinde 20 auf das Kupplungsglied 21 und weiter über die Kupplungszähne 22, 25 auf das Ritzel 23 und den Zahnkranz 36 der Brennkraftmaschine übertragen.

Treffen beim Vorspuren des Schubtriebes 18 die Ritzelzähne auf die Zähne des Zahnkranzes 36 auf (Zahnauf-Zahn-Stellung), so schiebt sich die Hülse 19 mit der Lagerhülse 24 relativ zum Kupplungsglied 21 und zum Ritzel 23 etwas weiter zum Zahnkranz 36 vor. Infolge des Steilgewindes 20 wird dabei das Kupplungsglied 21 und mit ihm das Ritzel 23 gedreht; die Ritzelzähne drehen an den Zähnen des Zahnkranzes 36 vorbei und das Ritzel 23 spurt bei Zahn-auf-Liicke-Stellung in den Zahnkranz ein.

Wenn beim Vorspuren des Schubtriebs 18 die Stirnkante eines Ritzelzahns auf eine Stirnkante des Zahnkranzes 36 trifft und sich dort festbeißt (Eck-auf-Eck-Stellung), wird das Ritzel sowohl am Längsverschieben in Einspurrichtung als auch am Verdrehen gehindert, in dieser Stellung wird die Muffe 32, das Gehäuse 26. die Hülse 19 und die Lagerhülse 24 durch den Einrückhebel 34 unter Zusammendrücken der Schraubenfeder 29 und 30 relativ zum Ritzel 23 gegen den Zahnkranz 36 vorgeschoben. Der Vorschub ist begrenzt durch das Anstoßen der Hülse 19 am Ritzelschaft 23' und so bemessen, daß der Einzugshub des Schaltankers 35 des Relais 14 nicht ausreicht, den Hauptstromschalter 15 und den Umschalter 43 zu betätigen.
Da das Ritzel 23 am Zahnkranz 36 festgesetzt ist,

ίο muß wegen des Steilgewindes 20 Hülse 19 und Ankerwelle 17 entgegen der Betriebsdrehrichtung verdreht werden. Diese Verdrehung wird durch das in der elektrischen Vorstufe der erfindungsgemäßen Anordnung an dem Anker 11 angreifende rückwärts gerichtete Drehmoment unterstützt, so daß das Einrücktelais praktisch nur noch die zum Zusammendrücken der beiden Schraubenfedern 29 und 30 erforderliche axiale Kraft aufbringen muß.

Da der Hauptschalter 15 von dem Relais 14 nicht geschlossen werden kann (Blindschaltung) muß der Anlaßvorgang wiederholt werden. Durch die Verdrehung der Ankerwelle 17 nehmen nach Abfall des Relais 14 und Zurückspuren des Einspurgetriebes Ritzel 23 und Zahnkranz 36 der Brennkraftmaschine eine veränderte Zahnstellung zueinander ein, so daß beim erneuten Anlaßvorgang das Ritzel 23 in einer günstigeren Stellung zum Zahnkranz 36 stehen wird und einspuren kann.

Beim Andrehen der Brennkraftmaschine stellen die sägezahnförmigen Kupplungszähne 22 und 25 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Hülse 19 und dem Ritzel 23 her. Sobald die Brennkraftmaschine angesprungen ist und sich das Ritzel 23 schneller als die Ankerwelle 17 dreht, tritt an den Kupplungszähnen 22 und 25 eine Richtungsumkehr der Kräfte auf, wodurch die Kupplungszähne entgegen der Kraft der Feder 29 außer Eingriff kommen und sich die Kupplung zwischen Hülse 19 und Ritzel löst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Verdrehung des Ritzels bzw. der Ankerwelle des Motors bewirkt, wenn Ritzelzahn auf Zahnkranzzahn auftrifft. Beim Bau von elektrischen Andrehmotoren (Anlas-Sem) für Brennkraftmaschinen ist man bestrebt, ein einwandfreies und zuverlässiges Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz zu erzielen und die beim Andrehen des eingespurten Ritzels auftretende Schlagbeanspruchung derZähne weitgehend herabzusetzen. ίο Bei den bekannten Einrichtungen der erwähnten An ist das Ritzel über ein Steilgewinde mit einer Hülse verbunden, die verschiebbar auf einer vom Motor angetriebenen Welle gelagert und von dem elektromagnetischen Einrückrelais beeinflußt ist, welches bei Erregung die Hülse samt Ritzel gegen den Zahnkranz der Brennkraftmaschine vorschiebt und bei eingespurtem Ritzel den Motor einschaltet. Wenn dabei Ritzelzähne und Zahnkranzzähne stirnseitig aufeinandertreffen, wird das Ritzel durch die weiterbewegte Hülse über das Steilgewinde gedreht, bis es in den Zahnkranz einschießen kann. Es kommt jedoch auch vor, d~ß eine Stirnkante eines Ritzeizahns auf die Stirnkante eines Zahnkranzzahnes auftrifft (»Eck-auf· Eck-Stellung«) und das Ritzel sich am Zahnkranz festbeißt. In diesem Falle erzwingt das Steilgewinde zwischen Hülse und Ritzel eine P.ückdrehung der Hülse samt der Ankerwelle des Motors, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das Einrückrelais seinen vollen Einzugshub nicht ausführen. d. h. den Motor nicht einschalten kann und der Anlaß- }o Vorgang wiederholt werden muß. Dabei nimmt infolge der vorangegangenen Rückdrehung der Ankerwelle das Ritzel gegenüber dem Zahnkranz eine andere Stellung als vorher ein, so daß es nunmehr in den Zahnkranz einspuren kann. Diese bekannten Andreheinrichtungen mit der sogenannten »mechanischen Ritzel- und Ankerverdrehung« sind jedoch insofern nachteilig, als zum Vorschieben der Hülse bei gleichzeitiger Rückdrehung der Motorwelle insbesondere bei Startern größerer Leistung eine verhältnismäßig große Kraft erforderlich ist, die vom Einrückrelais aufgebracht werden muß. Besonders bei Andrehmotoren mit Vorgelege zwischen Anker- und Ritzelachse ist die erforderliche Kraft erheblich, da sich das Ankerverdrehmoment proportional mit dem Über- Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Anlassen von Brennkraftmaschinen, mit einem elektrischen Motor für ein Ritzel, einem über einen Anlaßschalter willkürlich einschaltbaren elektromagnetischen Einrückrelais, das . bei Erregung das Ritzel in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt und gegen Ende des Einspurvorgangs einen Hauptstromschalter im Stromkreis des Motors schließt, sowie ferner mit einem Einspurgetriebe, das beim Einspurvorgang eine Verdrehung des Ritzels bzw. der Ankerwelle des Motors bewirkt, wenn Ritzeizahn auf Zahnkranzzahn auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) in an sich bekannter Weise eine Reihenschlußwicklung (12) und eine Hiifsfeldwicklung (13) hat, die so geschaltet und bemessen sind, daß der Motor in der zwischen dem Einlegen des Anlaßschalters (40) und dem Schließen des Hauptstromschalters (15) liegenden Vorstufe ein zur normalen Betriebsdrehrichtung entgegengesetztes, jedoch zum Drehen der Ankerwelle (17) nicht ausreichendes Drehmoment erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorstufe Hilfsfeldwicklung (13) und Reihenschlußwicklung (12) gegensinnig erregt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptstufe, nach dem Schließen des Hauptstromschalters (15), Hilfsfeldwicklung (13) und Reihenschlußwicklung (12) gleichsinnig erregt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsumkehr der Hilfsfeldwicklung (13) beim Übergang zar Hauptstufe durch einen Umschalter (43) erfolgt, dessen bewegliches Schaltglied auf dem Schaltanker (35) des Einrückrelais (14) befestigt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einrückrelais (14) eine Einzugswicklung (38) und eine Haltewicklung (39) hat und in der Vorstufe die Reihenschlußwicklung (12) des Motors (10) zusammen