DE3541228A1

DE3541228A1 - Elektrischer anlasser mit zwei antriebsmotoren

Info

Publication number: DE3541228A1
Application number: DE19853541228
Authority: DE
Inventors: Alfred Bruno Venissieux Mazzorana
Original assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Current assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1985-11-21
Publication date: 1986-06-19
Also published as: US4684816A

Description

Beschrei bung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Anlasser mit zwei Antriebsmotoren von denen der eine in einem ersten Arbeitstakt zum Vorschub seines Anlassergetriebes mit Hilfe einer in Längsrichtung festliegenden Mutter dient, die durch diesen ersten Motor in Drehung versetzt wird, während das besagte Anlassergetriebe in einem zweiten Arbeitstakt gleichzeitig von dem ersten und dem zweiten Motor in Drehung versetzt wird.

Aus der US-PS 2 302 680 sind Anlasser der genannten Art bekannt, bei denen einer der Motoren zum Vorschub des Anlassergetriebes durch Drehung einer in Längsrichtung festliegenden Mutter dient, die mit einem Außengewinde einer Hülse zusammenwirkt, welche auf der Welle des Läufers des Hauptmotors sitzt. Die Stärke der beiden Motoren dient gemeinsam zur Übertragung einer größeren Kraft auf das Ritzelrad des Anlassergetriebes. Ein solcher Anlasser ist kompliziert aufgebaut, weil der Hilfsmotor die Mutter mit Hilfe eines schrägverzahnten Rädervorgeleges betätigt, dessen Herstellung aufwendig und dessen Montage schwierig ist. Ein solcher Anlasser ermöglicht nicht die Verwendung eines Reduziergetriebes, das mit der Läuferwelle des Hauptmotors verbunden ist, so daß letzterer groß dimensioniert sein muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Konstruktion so auszubilden, daß erste Antriebselemente auf die Reduzierelemente einwirken können, um den Vorschub des Getriebes des Anlassers und dessen Eingriff mit jenem der anzulassenden Verbrennungskraftmaschine

zu bewirken, daraufhin die zweiten Elemente in Drehung zu versetzen, die dazu dienen, das genannte Anlassergetriebe anzutreiben, dar?ufhin den Augenblick des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine zu ermitteln, danach die Energiezufuhr für die ersten Antriebselemente abzuschalten, damit die zweiten Antriebselemente auf Grund ihrer Verbindung mit den Reduzierelementen den Rücklauf des Anlasserorgans in seine Ruhestellung bewirken.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht ein Eingriffsritzelrad, das auf der Welle eines ersten Motors aufgekeilt ist, mit einem Zahnrad in Eingriff, das in bezug auf das

IQ Gehäuse des Anlassers frei drehbar ist und dessen Bohrung schraubenförmige Nuten tragt, die mit entsprechenden Nuten in Eingriff stehen, welche auf dem Umfang des Endzapfens des Getrieben'tzel rades des großen Zahnkranzes des Verbrennungsmotores ausgebildet sind. Die gerade Verzahnung des genannten Ritzelrades steht dabei in Eingriff mit der komplementär ausgebildeten Innenverzahnung der Bohrung eines Ritzelrades, das mit jenem in Eingriff steht, welches auf die Welle des zweiten Motors aufgekeilt ist, wobei .die Mittel zur axialen Rückstellung mit dem Antriebsritzelrad verbunden sind.

Das Ritzelrad, das mit jenem des zweiten Motors in Eingriff steht, weist vorzugsweise eine verlängerte go Nabe auf, deren Bohrung mit einer Geradverzahnung versehen ist, die mit jener des Antriebsritzels zusammenwirkt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung treibt der erste Motor ein Reduziergetriebe an, dessen Ausgangszahnrad eine Nabe

mit einer Bohrung aufweist, die schraubenförmig genutet ist und mit dem Umfang des komplementär ausgebildeten rohrförmigen Endzapfens des Anlassergetriebes zusammenarbeitet, wobei die Welle, über deren Länge das Anlassergetriebe sich hin- und herverschiebt, einen Bereich mit geraden Rippen aufweist, die in die axialen Nuten eingreifen, welche in der Bohrung des genannten rohrförmigen Endzapfens ausgebildet sind, während die Welle des Anlassergetriebes mit dem Ausgangszahnrad eines Reduziergetriebes fest verbunden ist, das von dem zweiten Motor betätigt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines elektrischen Anlassers gemäß einer ersten Ausführungsform derErfindung,
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Fig. 2 eine Bremsvorrichtung für das durch den zweiten Motor angetriebene Ritzelrad,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines elektrischen

Anlassers gemäß einer zweiten Ausführungsform

der Erfindung,
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Fig. 5 eine Bremsvorrichtung für das Ausgangszahnrad

des von dem zweiten Motor angetriebenen

Reduziergetriebes und

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI in Fig. 5.

Der in Fig. 1 gezeigte Anlasser weist im wesentlichen ein Gehäuse 1 auf, das die im folgenden beschriebenen Mechanismen enthält, die von einem ersten Elektromotor gesteuert werden sowie von einem zweiten Elektromotor Der Motor 2 ist mit einer Ausgangswelle 2a versehen, die sich in einem Lager 1a des Gehäuses 1 dreht und auf die ein Ritzelrad 2b aufgekeilt ist, das mit einem Zahnrad 4 in Eingriff steht, das durch ein Rollenlager 5, beispielsweise ein Kugellager, in bezug auf eine Hohlnabe 1b des Gehäuses 1 frei drehbar ist. Das Zahnrad 4 ist mit einer Bohrung versehen, die schraubenförmige Nuten 4a aufweist, in die Nuten 6 eingreifen, welche auf dem äußeren Teil des Endzapfens 7 eines Ritzelrades 8 ausgebildet sind, dessen Verzahnung mit derjenigen des großen Zahnkranzes 9 des Verbrennungsmotors in Eingriff treten soll. Man erkennt, daß die Verzahnung des Ritzelrades 8 mit den Längsrillen 10 zusammenarbeitet, die in der Bohrung des Ritzelrades 11 ausgebildet sind. Genauer gesagt, letzteres bildet eine längliche Hohlnabe 11a, in deren Bohrung sich die Rillen 10 befinden.

Das Ritzelrad 11 steht mit einem Ritzelrad 12 in Eingriff, das auf der Welle 3a des zweiten Motors 3 aufgekeilt ist, wobei sich diese Welle in einem Lager 1c des Gehäuses 1 dreht.

In der Bohrung, die die Rillen 10 besitzt, ist eine Kehle 13 ausgearbeitet, in der ein Sprengring 14 sitzt, der für das Ritzelrad 8 einen Anschlag bildet. Tatsächlich ist zwischen dem Sprengring 14 und einem kleinen Kragen 7a des Endzapfens 7 eine Schraubenfeder 15 angeordnet, die im Zustand der Ruhe die Hinterseite des Ritzelrades 8 an dem Sprengring 14 in Anlage hält.

Es ist zu erkennen, daß das äußere freie Ende des

Endzapfens 7 des Ritzelrades 8 mit einem Umfangsanschlag 16 versehen ist.

Die Funktionsweise ergibt sich aus den folgenden Erläuterungen. Wenn der Motor 2 unter Spannung gesetzt wird, dreht sich das Ritzelrad 2b, wobei es das Zahnrad 4 in Drehung versetzt. Da aufgrund der Reibung das Ritzelrad 11 drehfest ist, bewirkt das Zusammenspiel zwischen den schraubenförmigen Nuten 4a bzw. 6 des Zahnrades 4 und des Endzapfens 7 des Ritzelrades 8 eine Verschiebung des letzteren nach links, und zwar entgegen der Wirkung der Feder 15, so daß die Verzahnung des Ritzelrades 8 mit derjenigen des großen Zahnkranzes 9 in Eingriff tritt. Diese Verschiebung nach links wird dadurch begrenzt, daß der Anschlag 16 an einen ringförmigen Bereich 4b des Zahnrades 4 anstößt, wobei dieser Anschlag durch die Bohrung der Nabe 1b läuft.

Wenn das Ritzelrad 8 mit dem großen Zahnkranz 9 in Eingriff tritt, wird der Motor unter Spannung gesetzt, um dadurch die Drehung des Zahnrads 11 zu bewirken, das aufgrund der vorhandenen Längsrillen 10 das Ritzelrad 8 in Drehung versetzt, bis die Verbrennungskraftmas:hine angelassen ist. Man erkennt, daß das auf das Ritzelrad 8 einwirkende Drehmoment die Resultierende der beiden von den beiden Motoren entwickelten Momente ist.

Um sicher zu sein, daß sich das Ritzelrad 8 vorschiebt, ist es absolut erforderlich, daß das Ritzelrad 11 drehfest ist. Zu diesem Zweck kann der Motor 3 mit Permanentmagneten ausgerüstet werden, so daß durch Kurzschließen seiner Bürsten die einfache Reibungswirkung verstärkt werden kann. Man kann auch eine Vorrichtung, wie bei 17 in Fig. 2 und 3 gezeigt, verwenden. Diese Vorrichtung passt sich an das Ritzelrad

an, dessen eine Seite zwei Achsen 19 trägt, die sich diametral gegenüberliegen und um die sich Schuhe 20 verschwenken. Jeder dieser Schuhe weist einen Fuß 20a auf, der aufgrund der Wirkung der beiden Zugfedern 22 mit einem Radkranz 21 in Eingriff kommt, der fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Im Ruhezustand drücken die Federn die Füße gegen den Radkranz 21, um das Ritzel rad 11 festzulegen.

Sobald das Ritzelrad 11 durch den Motor 3 in Drehung versetzt wird, schwenken die Schuhe aufgrund der Tatsache, daß sie eine wesentlich größere Masse darstellen als die Füße 20a in bezug auf deren Schwenkachsen 19, um diese Schwenkachsen. Dadurch verlassen die Füße den Radkranz 21, und das Ritzelrad 11 wird nicht mehr gebremst. Stifte 23 begrenzen das Spiel der Schuhe 20 nach außen.

Wenn der Verbrennungsmotor angelassen worden ist, wird die Stromzufuhr zum Motor 2 unterbrochen, so daß die von dem Motor 3 auf das Ritzelrad 8 ausgeübte Wirkung über das Ritzelrad 11 das Wiederaufschrauben des genuteten Teils 6 des Endzapfens 7 in bezug auf die schraubenförmigen Rillen 4a des Ritzelrades 4 hervorruft, das dann drehfest ist. Die Feder 15 kann ebenfalls für diese Rückführung ausreichen, wenn man gleichzeitig die Motoren 2 und 3 abschaltet, wodurch die elektrische Steuerung des Systems vereinfacht wird.

Es versteht sich ohne weiteres, daß die feste Verbindung zwischen dem Endzapfen oder der Stange 7 und dem Ritzelrad 8 aufgehoben werden kann, indem zwischen diesen beiden Elementen eine Feder auf einander berührenden Zähnen geschaltet wird, d.h. ein Freilaufsystem, durch das wieder ein herkömmliches Anlassergetriebe hergestellt wird.

In Fig. 4 ist ein elektrischer Anlasser für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt, der ein Gehäuse 101 aufweist, welches die verschiedenen Mechanismen zur Betätigung des betreffenden Anlassergetriebes 102 umschließt. Dieses Anlassergetriebe ist wie üblich mit einem Ritzelrad 103 versehen, das mit einem Zahnkranz 104 in Eingriff treten soll, der mit der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Das Anlassergetriebe 102 weist wie gewöhnlich einen Freilauf 105 mit einem Außenkäfig 105a auf, welcher mit einer rohrförmigen Stange 106 verbunden ist, deren Innenbohrung mit geraden Rillen 107 versehen ist. Die besagte Stange kann sich in bezug auf einen Bereich 108 verschieben, der mit Rillen versehen ist, die komplementär zu den Rillen 107 ausgebildet sind und der Teil einer Welle 109 ist, die mit dem Ausgangszahnrad 110 eines Reduziergetriebes 111 fest verbunden ist, das von dem zweiten Motor 112 des Reduziergetriebes erfindungsgemäß angetrieben wird. Die Welle 109 weist einen Teil 109a reduzierten Durchmessers auf, auf dessen Länge die Innenbahn 105b des Freilaufs 105 hin- und hergleitet, wobei diese Verlängerung die Träger für die Gleitbewegung des Anlassergetriebes 2 bildet. Der Umfang der Hülse 106 ist mit schraubenförmigen Nuten 113 versehen, die mit komplementären Rippen 114a in Eingriff stehen, welche in der Bohrung eines Zahnrads 114 ausgebildet sind, das eine rohrförmige Hülse 114b größeren Durchmessers aufweist, deren Umfang mit einem Lager 115 zusammenwirkt, das mit dem Gehäuse 101 durch eine Lagerbuchse 116 fest verbunden ist.

Die Umfangsverzahnung 114c des Zahnrads 114 steht mit dem Ausgangsritzelrad 117 des ersten Motors 118 durch ein Doppelritzel 119 in Eingriff. Man erkennt, daß das Doppelritzel 119 auf einer Welle 120 frei

gelagert ist, um die sich ein zweites Doppelritzel dreht, das Teil eines Reduziergetriebes 111 ist.

Die Funktionsweise ist folgende: Zunächst wird der Motor 118 unter Spannung gesetzt, wodurch die Drehbewegung des Rades 114 veranlasst wird. Da die Hülse 106 aufgrund der Reibungskräfte drehfest ist, bewirkt das Zusammenspiel der schraubenförmigen Nuten 113 mit den komplementären Nuten 114a des besagten Rades die

¹^ Längsverschiebung des Anlassergetriebes 102 in Richtung nach links, so daß sein Ritzel 103 wie gewöhnlich mit dem großen Zahnkranz 104 der Verbrennungskraftmaschine in Eingriff kommt. In diesem Moment wird der Motor 112 unter Spannung gesetzt, um dadurch die

!5 Welle 109 zu drehen, die mit Hilfe der geraden Nuten oder Rillen im Bereich 108 die Hülse 106 in Drehung versetzt und demzufolge diejenige des Ritzelrades 103, die den großen Zahnkranz 104 und den Anlassvorgang der Verbrennungskraftmaschine steuert. Man erkennt, daß dann die Drehmomente, die von den beiden Motoren entwickelt werden, auf das Ritzelrad 103 übertragen werden.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine angelassen ist, wird die Stromzufuhr für den Elektromotor 118 unterbrochen, so daß die Drehbewegung des Motors 112, die sich fortsetzt, aufgrund seiner Verbindung mit den Organen des Reduziergetriebes die Rückführung des Anlassergetriebes 105 in die Ausgangslage bewirkt. Es leuchtet ein, daß der Vorschub des Anlassergetriebes nur erfolgen kann, wenn die Welle 109 sich nicht dreht. Wie oben ausgeführt, können die verschiedenen Reibungskräfte diese drehfeste Verbindung ermöglichen, man kann aber auch das Zahnrad 110 mit einer Vorrichtung zur Stillsetzung 122 versehen, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.

Die Vorrichtung 122 passt sich an ein Ritzelrad 110 an, das mit dem Zahnrad 121 des Reduziergetriebes in Eingriff steht. Eine der Flanken des Ritzelrades 110 trägt zwei diametral gegenüberliegende Achsen 124, um die zwei Schuhe 125 verschwenkbar gelagert sind, welche mit einem festen Radkranz 126 zusammenwirken können, beispielsweise einem mit dem Gehäuse 101 durch zwei vorhandene Zugfedern 127 fest verbundenen Radkranz. Die Schuhe 125 sind asymmetrisch, d.h., daß der Abstand, der ihren aktiven Teil oder Fuß 125a, welcher mit dem Radkranz 126 zusammenwirkt, trennt, sehr viel kleiner ist als derjenige, der die fragliche Achse des hinteren Teils 125b dieser Schuhe trennt. Wenn sich also das Zahnrad 110, angetrieben durch das Zahnrad 121, dreht, läßt somit die Zentrifugalkraft die Schuhe verschwenken, so daß ihre Füße 125a den Radkranz 126 verlassen. Die nach außen erfolgende Bewegung der Schuhe wird durch Zapfen 128 begrenzt, welche in Einkerbungen dieser Schuhe eingreifen. Wenn sich also das Rad 114 dreht, um nochmals die oben erläuterte Funktionsweise anzusprechen, dann lässt es das Anlassergetriebe 102 zwangsläufig vorrücken, so daß der Bereich 108 der Welle 109 durch die Vorrichtung 122 drehfest gemacht wi rd.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine einmal in der üblichen Weise angelassen ist, trennt der Freilauf das Ritzelrad 103 der Welle 109, und eine Schraubenfeder 129, die zwischen einem Bereich 114d des Rades 114 und einem mit der Hülse 106 fest verbundenen Anschlag 130 angeordnet ist, bewirkt die Rückkehr des Anlassergetriebes in seine Ausgangslage, während die Motoren 118 und 112 stillgesetzt werden. Der Anlschlag 130 bildet eine Vorschubgrenze für das Anlassergetriebe, so daß dieses an der freien Kante der Hülse 114d des Rades 114 zur Anlage kommt.

Claims

PATENTANWÄLTE . . ,-

TiSCHER, KERN & BREHM _v

Atbert-Rosshaupter-Strasse 65 D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7 60 55 20 ■ Telex 5214950 isar d ■ Telegramme Kernpatent München

SOCIETE de PARIS et du RHONE Soc-7445

36, Avenue Jean Mermoz 21. November 1985

FR - 69008 LYON

Elektrischer Anlasser mit zwei Antriebsmotoren

Patentansprüche

/iy Verfahren zum Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe eines elektrischen Anlassers, dadurch gekennzeichnet ,daß erste Antriebsmittel (2, 118) auf Reduzierorgane zur Einwirkung gebracht werden, um den Vorschub des Anlassergetriebeorgans (8, 118) zu bewirken und seinen Eingriff mit Aufnahmeorganen (9, 4) der Verbrennungskraftmaschine, woraufhin zweite Elemente in Drehung versetzt werden, die das genannte Anlassergetriebeorgan ihrerseits in Drehung versetzen, wonach der Augenblick des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine festgestellt wird und die Stromzufuhr

der ersten Antriebselemente (2, 118) unterbrochen wird, so daß die zweiten Elemente (3, 112) aufgrund ihrer Verbindung mit den Reduzierelementen bewirken, daß das Anlassergetriebeorgan in seine Ruhestellung zurückkehrt.
2. Elektrischer Anlasser für das Verfahren nach Anspruch 1, mit zwei Motoren (2, 3), von denen der eine zum Vorschieben des Anlassergetriebes mit Hilfe einer in Längsrichtung fixierten Mutter dient, die durch den ersten Motor in Drehung versetzt wird, während das Anlassergetriebe durch den zweiten Motor in Umdrehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsritzel (3) auf der Welle (2a) des ersten Motors (2) aufgekeilt ist, das mit einem Zahnrad (4) in Eingriff steht, welches in bezug auf das Gehäuse (1) frei drehbar gelagert ist und dessen Bohrung mit schraubenförmigen Rillen (4b) ausgestattet ist, die mit entsprechenden Rillen (6) zusammenwirken, welche auf dem Umfang des Endzapfens (7) des Anlasserritzeis (8) für den großen Zahnkranz (9) der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sind, wobei die Geradverzahnung des genannten Ritzelrades (8) mit der komplementären Innenverzahnung (10) der Bohrung des Ritzelrades (11) in Eingriff steht, das in ein Ritzelrad (12) eingreift, welches auf der Welle des zweiten Motors (3) aufgekeilt ist, wobei die Rückstellelemente (15) mit dem Anlasserritzel (8) verbunden sind.
3. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Ritzel rad (11), das mit dem Ritzelrad (12) des zweiten Motors (3) in Eingriff steht, eine längliche Nabe (11a) aufweist, deren Bohrung mit einer geraden Verzahnung (10) versehen ist, welche mit derjenigen des Anlasserritzels (8) zusammenwirkt.

-s-
4. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Endzapfens (7) des Anlasserritzels (8) mit einem Umfangsanschlag (16) versehen ist, der an einem ringförmigen festen Bereich zur Anlage bringbar ist.
5. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem zweiten Motor (3) gesteuerte Ritzelrad (11) mit einer Trägheits-

¹^ bremse (17) verbunden ist, die sich löst, wenn dieses Ritzelrad sich zu drehen beginnt.
6. Elektrischer Anlasser zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei Motoren (118, 112),

¹^ von denen einer zum Vorschub des Anlassergetriebes durch Drehen einer in Längsrichtung fixierten Mutter dient, während das Anlassergetriebe durch den zweiten Motor in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motor (118) ein Reduziergetriebe (117, 119, 114) betätigt, dessen Aus gangszahnrad (114) eine Nabe aufweist, die rait einer Bohrung versehen ist, in der sich schraubenförmige Rillen (114a) befinden, welche mit dem komplementär geformten Umfang der rohrförmigen Hülse (106) des An-1assergetriebes (102) zusammenwirkt, wobei die Welle (109), auf der die genannte Hülse glätet, einen Bereich (108) mit geraden Rippen aufweist, welche in die axialen Rillen (107) eingreifen, welche in der Bohrung der genannten rohrförmigen Hülse ausgebildet sind, während die Welle (109) des Anlassergetriebes mit dem Ausgangszahnrad (110) eines Reduziergetriebes (111) fest verbunden ist, das von dem zweiten Motor (112) angetrieben wird.
7. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülse

(106) einen ringförmigen Anschlag (130) trägt, der an einer Hülse (114b) des Ausgangszahnrades (114) des Reduziergetriebes zur Anlage kommt, welches von dem ersten Motor (118) angetrieben wird, wobei eine Rückstellfeder (129) zwischen dem Anschlag und dem Zahnrad (114) angeordnet ist.
8. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß das Ausgangszahnrad (114) des Reduziergetriebes, das von dem ersten Motor (118) angetrieben wird, sich in bezug auf ein rohrförmiges Lager (115) dreht, das mit dem Gehäuse (101) des Anlassers fest verbunden ist.
9. Elektrischer Anlasser nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Ausgangsritzel (110) des Reduziergetriebes (111) mit einer Trägheitsbremse (122) verbunden ist, die sich löst, sobald das Ritzelrad sich in Umdrehung setzt.
10. Elektrischer Anlasser nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet,daß die Drehmomente, die von den beiden Motoren (2, 3 112, 118) erzeugt werden, auf das Ritzelrad (8, 103) zur Einwirkung kommen, sobald dieses mit dem großen Zahnkranz (9, 104) der Verbrennungskraftmaschine in Eingriff tritt.