DE3908870C2 - Koaxial-Starter für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Koaxial-Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des einzigen Anspruchs.

Die Grundkonstruktion eines solchen Starters ist die, daß die Läuferwelle 202 des Gleichstrommotors 201 hohl ist und die Betätigungsstange 204 des elektromagnetischen Schalters 203 in der inneren Öffnung 202a der Läuferwelle liegt und in Richtung einer Abtriebswelle 205 herausragt, wie dies in Fig. 5 anhand eines herkömmlichen Koaxial-Starters dargestellt ist. Da die Läuferwelle 202 des Gleichstrommotors 201, die Betätigungsstange 204 des elektromagnetischen Schalters 203 und die Abtriebswelle 205 sich längs derselben Achse erstrecken, wird ein solcher Starter ein Koaxial-Starter genannt. Am Vorderende der Abtriebswelle 205 ist ein Ritzel 206 vorgesehen, welches sich im Eingriff mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine befindet, wobei das rückwärtige Ende der Abtriebswelle in die innere Öffnung 202a der Läuferwelle 202 eingeschoben ist. Die Abtriebswelle 205 ist an ihrem eingeschobenen Ende 205a durch eine Lagerhülse 207 gelagert, die in der inneren Öffnung 202a der Läuferwelle 202 befestigt ist, so daß die Abtriebswelle axial verschiebbar ist. Das Drehmoment wird von der Läuferwelle 202 des Gleichstrommotors 201 auf die Abtriebswelle 205 über ein Kraftübertragungsglied 209 übertragen, das eine Überholkupplung 208 einschließt, die als Einwegkupplung ausgebildet ist. Das Kraftübertragungsglied schließt ebenso ein Planetenreduktionsgetriebe 210 ein, bei dem ein Sonnenrad 210a auf der Außenoberfläche des Vorderteils der Läuferwelle 202 ausgebildet ist, sowie Planetenräder 210b. Die Überholkupplung 208 umfaßt ein äußeres Glied 208a, an dem Lagerzapfen 211 für die Planetenräder 210b angebracht sind, und ein inneres Glied 208b, das mit schraubenförmigen Nuten 205c in Eingriff steht, die auf der Außenumfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 205b der Abtriebswelle 205 ausgebildet sind. Da jedoch ein Festkontakt 212, ein beweglicher Kontakt 213, der seinerseits mit dem Festkontakt in Berührung gebracht werden kann, um elektrischen Strom zum Gleichstrommotor 201 zu liefern, und eine Abdeckung 214 für die Kontakte am hinteren Abschnitt des elektromagnetischen Schalters 203 vorgesehen sind, ist die Gesamtlänge des Koaxialstarters so groß, daß es einem Teil der Verbrennungskraftmaschine in die Quere kommt. Dies ist ein Problem. Da der Festkontakt 212 mit der Bürste des Gleichstrommotors 201 durch einen außerhalb des Starterkörpers liegenden Draht 215 verbunden werden muß, ist ein Zusammenbau des Starters nicht sehr effektiv. Dies ist ein anderes Problem. Nebenbei können der Draht 215, eine Schraube 216 zum Anschließen des Drahtes und eine Schraube 217 zum Befestigen einer Anschlußklemmleiste für die Kraftquelle ebenfalls Teilen der Brennkraftmaschine in die Quere kommen. Dies ist ein weiteres Problem.

Aus der GB-PS 994 887 ist ein Koaxial-Starter der eingangs genannten Gattung bekannt, bei dem die beiden Festkontakte durch Öffnungen des Gehäuseteils hindurch geführt sind, die in radialer Richtung im Bereich außerhalb der Magnetspule angeordnet sind. Das im wesentlichen scheibenförmige Gehäuseteil dient in seinem mittleren Abschnitt als fester Hohlkern des elektromagnetischen Schalters. Dem mittleren Abschnitt des Hohlkerns gegenüberliegend ist ein axial in der Magnetspule verschieblicher Magnetkern angeordnet, an dessen spulenabgewandtem Ende ein glockenförmiger Kontaktträger angebracht ist. Am freien Ende des Kontaktträgers ist eine Kontaktscheibe befestigt. Der glockenförmige Kontaktträger umgreift die Magnetspule des elektromagnetischen Schalters und bei Betätigung dieses Schalters bewegt sich der bewegliche Magnetkern in die Spule hinein, bis die am Kontaktträger befestigte Kontaktscheibe außerhalb der Spule die beiden Festkontakte berührt und somit zwischen ihnen den Kontakt herstellt. Da der Kontaktträger in der kontaktierenden Stellung vom beweglichen Magnetkern aus die Magnetspule umgreifen muß, um den Kontakt mit den Festkontakten herstellen zu können, ragt der Kontaktträger in der Ruhestellung des beweglichen Magnetkerns in axialer Richtung entsprechend weit aus der Magnetspule heraus. Dadurch ergibt sich eine große axiale Baulänge dieses herkömmlichen Koaxial-Starters.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Koaxial-Starter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der eine gegenüber bekannten Bauarten verkürzte Baulänge aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem Koaxial-Starter mit den Merkmalen des einzigen Anspruchs gelöst.

Bei dem Koaxial-Starter ist ein Gehäuseteil mit einem durchgehenden Loch im hinteren Abschnitt zwischen dem Joch des elektrischen Motors und einem elektromagnetischen Schalter vorgesehen. Ein Lager zum Lagern der Läuferwelle des elektrischen Motors ist in dem Gehäuseteil vorgesehen; der Bürstenhalter des Motors ist an festen Kontakten angegossen, von denen einer über eine äußere Anschlußklemme mit einer Kraftquelle verbunden ist und von denen der andere mit der Bürste des Motors verbunden ist; der Bürstenhalter ragt aus dem ungefähr mittigen Abschnitt des Gehäuseteils heraus; und die Festkontakte ragen rückwärts aus dem Durchgangsloch des Gehäuseteils heraus, um dem beweglichen Kontakt des elektromagnetischen Schalters gegenüberzuliegen. Da der auf den Festkontakten angegossene Bürstenhalter durch den zwischen dem Joch des elektrischen Motors und dem elektromagnetischen Schalter angeordneten Gehäuseteil getragen wird, befinden sich die gegenseitigen Berührungsflächen des beweglichen Kontaktes und der Festkontakte am Vorderabschnitt des elektromagnetischen Schalters, so daß die Länge des Koaxial-Starters reduziert ist. Da der Bürstenhalter auf den Festkontakten angegossen ist, ist die Zahl der nach dem Gießvorgang montierten Teile verringert, um den Montagevorgang des Elektromotors zu erleichtern und um die Herstellungskosten des Starters zu verringern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Koaxial-Starters ist ein Gehäuseteil mit einem Durchgangsloch in seinem hinteren Abschnitt zwischen dem Joch des elektrischen Motors und einem elektromagnetischen Schalter vorgesehen; ein Lager zum Lagern der Läuferwelle des elektrischen Motors ist im Gehäuseteil vorgesehen; der Bürstenhalter des Motors ist auf Festkontakten angegossen, von denen einer über eine äußere Anschlußklemme mit einer Kraftquelle verbunden ist und der andere mit der Bürste des Motors; der Bürstenhalter ragt aus einem nahezu mittigen Abschnitt des Gehäuseteils heraus; die Festkontakte ragen aus dem Durchgangsloch des Gehäuseteils und aus dem Ausschnitt des Kerns des elektromagnetischen Schalters heraus; das hintere Ende des Bürstenhalters erstreckt sich in dieselbe Ebene wie die Festkontakte; und der Kern wird von den Festkontakten getragen. Da jeder Abschnitt des Kerns und der Festkontakt, die einander in axialer Richtung des elektromagnetischen Schalters überlappen, längs der Achse des Schalters vergrößert ist, ist die Länge des Koaxial-Starters reduziert und die Genauigkeit der Lage des Kernes ist vergrößert.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Koaxial-Starters, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Bürsten- und Kollektorabschnittes des Koaxial-Starters nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Koaxial-Starters nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Bürsten- und Kollektorabschnittes des Koaxial-Starters nach Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines üblichen Koaxial-Starters.

Der Starter 20 nach Fig. 1, 2 umfaßt den Gleichstrommotor 26, ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Planeten-Reduktionsgetriebe und eine nicht dargestellte Überholkupplung. Der Gleichstrommotor 26 umfaßt permanent Magnete 22, die mit Abständen in Umfangsrichtung an der Innenumfangsseite des Joches 21 angebracht sind und auf diese Weise einen magnetischen Durchlaß und eine Abdeckung bilden, ferner einen Läufer 23, der innerhalb des Joches drehbar gelagert ist, und einen Kollektor 24, der am rückwärtigen Ende des Läufers 23 angeordnet ist und in Verbindung steht mit den Bürsten 25 längs des Umfanges des Kollektors. Der Läufer 23 besteht aus einer Läuferwelle 27, die hohl ist, einem an der äußeren Umfangsfläche der Welle angebrachten Läuferkern 28 und einer Läuferspule 29, die auf dem Läuferkern angeordnet ist und deren Enden mit dem Kollektor 24 verbunden sind. Eine Abtriebswelle 30 ist mit ihrem Hinterende in die Läuferwelle 27 eingesetzt und an ihrem Vorderende mit einem Ritzel 31 versehen, so daß das Ritzel mit dem Zahnkranz einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Verbindung gebracht werden kann. Der Teil des Koaxial-Starters, der in dem nicht geschnittenen Abschnitt der teilweise geschnittenen Ansicht nach Fig. 1 dargestellt ist, ist in Aufbau und Wirkungsweise gleich mit dem bekannten Koaxial-Starter nach Fig. 5.

Die Bürsten 25 sind in einem aus Kunststoff bestehenden Bürstenhalter 32 eingebaut. Ein Festkontakt 33, der mit einer Kraftquelle über eine äußere Anschlußschraube 33a und ein Kabel verbunden ist, und ein Festkontakt 34, der mit einer der Bürsten 25 verbunden ist, sind mit dem Bürstenhalter 32 durch Einformen der Kontakte während des Herstellens des Bürstenhalters aus Kunststoff verbunden.

Ein Lager 36, welches die Läuferwelle an ihrem hinteren Ende lagert, ist in einem Gehäuseteil 35 eingepaßt, das eine Abdeckung rund um den Bürstenhalter darstellt und mit seinem Vorderende an das rückwärtige Ende des Jochs 21 angepaßt ist und darüber hinaus an seinem nach hinten ragenden Ende T in Kontakt mit dem Kern 40 steht. Der Bürstenhalter 32 und der Gehäuseteil 35 sind aneinander mit Hilfe einer Schraube 37 befestigt.

Die Festkontakte 33 und 34 ragen nach hinten aus der Durchgangsöffnung 35a des Gehäuseteils 35 heraus, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Läufer 23 und der Bürstenhalter 32 sind in den Fig. 2(a) bzw. 2(b) dargestellt. Der Bürstenhalter 32 hat kastenförmige Abschnitte 32a, in welche die Bürsten 25 sowie Federn zum Andrücken der Bürsten sitzen. Der Festkontakt 34, der mit der Bürste 25 über einen in den Zeichnungen nicht dargestellten Draht verbunden ist, ist in den Bürstenhalter 32 während dessen Herstellung aus Kunststoff eingebettet worden. Der Festkontakt 33, der mit einer Kraftquelle über eine außenliegende Anschlußschraube 33a und ein Kabel verbunden ist, ist ebenfalls in den Bürstenhalter 32 während dessen Herstellung aus Kunststoff eingebettet worden. Die Festkontakte 33 und 34 ragen rückwärts aus dem Bürstenhalter 32 heraus. Das rückwärtige Ende M des gegossenen Halters 32 und das vorstehende rückwärtige Ende T des Gehäuseteils 35 erstrecken sich in derselben Ebene wie der Kern 40. Das Gehäuseteil 35 ist in der Fig. 2(c) dargestellt. Die Festkontakte 33 und 34 ragen aus den Öffnungen 35a des Gehäuseteils 35 heraus, so daß die rückwärtigen Enden der Kontakte hinter dem Gehäuseteil liegen und gegenüber dem beweglichen Kontakt 46 des elektromagnetischen Schalters 38 des Koaxial-Starters liegen. Bei der Montage des Koaxial-Starters wird der Bürstenhalter 32 rund um den Kollektor 24 des Läufers 23 geschoben und der Gehäuseteil 35 wird dann rund um den Bürstenhalter aufgepaßt, wie dies durch Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist, so daß die Kontakte 33 und 34 rückwärts herausragen.

Der elektromagnetische Schalter 38 umfaßt eine auf einen Kunststoff-Spulenkörper 41 aufgewickelte elektromagnetische Spule 42 und wird durch den Kern 40 getragen, der zusammen mit der Abdeckung 39 des Schalters einen magnetischen Durchlaß darstellt, ferner ein Betätigungsglied 43, welches verschiebbar in der Mittelöffnung des Spulenkörpers eingepaßt ist, ferner eine rohrförmige, aus nicht-magnetischem rostfreien Stahl bestehende Stange 44, deren eines Ende an dem Betätigungsglied befestigt ist und deren anderes Ende in einer inneren Öffnung der Läuferwelle 27 liegt, und ferner einen beweglichen Kontakt 46, der über einen elektrischen Isolator 45 auf der Stange gegenüber den Festkontakten 33 und 34 befestigt ist. Eine Schubstange 47 liegt verschiebbar in der rohrförmigen Stange 44 und ragt aus dessen Vorderende heraus. Das Vorderende der Schubstange 47 steht in Kontakt mit einer Stahlkugel 48, welche in einer Höhlung am rückwärtigen Ende der Abtriebswelle 30 angeordnet ist. Eine Schraubenfeder 49 ist in der rohrförmigen Stange 44 angeordnet, um eine schiebende Kraft für die Schubstange 47 bereitzustellen. Eine weitere Schraubenfeder 50 ist rund um die Schubstange 47 vorgesehen, um die Stahlkugel 48 in einer vorgesehenen Lage zu halten. Eine nicht-magnetische Platte 51 ist an der Abdeckung 39 vorgesehen. Diese Teile werden durch eine Schraube 52 zusammengehalten, die sich durch sie hindurch erstreckt. Fernerhin ist eine Dichtung 53 vorhanden.

Die Wirkungsweise des Koaxial-Starters 20 wird nun beschrieben. Wenn der Zündschlüssel des Fahrzeuges gedreht wird, wird der elektromagnetische Schalter 38 erregt, so daß das Betätigungsglied 43 nach vorne bewegt wird. Dadurch wird die rohrförmige Stange 44 bewegt, um die Schraubenfeder 49 zusammenzudrücken und eine Schubkraft für die Schubstange 47 zu liefern, um die Abtriebswelle 30 vorwärtszuschieben, so daß das Ritzel 31 mit dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine in Eingriff kommt. Zur selben Zeit kommt der an der rohrförmigen Stange 44 befestigte bewegliche Kontakt 46 in Berührung mit den festen Kontakten 33 und 34, so daß elektrische Energie dem Gleichstrommotor 26 zugeführt wird. Die Läuferwelle 27 des Motors 26 beginnt sich daraufhin zu drehen und das Drehmoment der Welle wird auf die Abtriebswelle 30 über das Planeten-Reduktionsgetriebe und die Überholkupplung übertragen, so daß die Verbrennungskraftmaschine durch die Drehbewegung des Ritzels 31 gestartet wird. Nachdem die Verbrennungskraftmaschine auf diese Weise gestartet worden ist, wird der elektromagnetische Schalter 38 entregt, so daß die Abtriebswelle 30 durch eine an geeigneter Stelle vorgesehene Rückholfeder in die Ursprungslage zurückbewegt wird und das Ritzel löst sich von dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine.

Obwohl das rückwärtige Ende M des mit den Festkontakten 33 und 34 zusammengegossenen Bürstenhalters 32 und das herausragende rückwärtige Ende T des Gehäuseteils 35 im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem Kern 40 in Berührung stehen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch anders verwirklicht werden; so können beispielsweise die rückwärtigen Enden M und T nicht vorhanden sein und eine Nase ist an dem Abschnitt des Kerns vorhanden, der den festen Kontakten entspricht und das ganze Vorderende des Kerns ist in Berührung mit dem rückwärtigen Ende des Gehäuseteils. Bei der letztgenannten Ausführungsform liegt der elektromagnetische Schalter in einer weiter nach vorne gerückten Lage als beim bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß die Länge des Koaxial-Starters weiter herabgesetzt wird.

Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Koaxial-Starters in einer anderen Ausführungsform. Fig. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Bürsten- und Kollektorabschnittes des Koaxial-Starters. Es werden jetzt nur noch die Unterschiede zu den Koaxial-Startern beschrieben, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind. Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Bürstenhalter 32 in dem Axialstarter vorgesehen, so daß das rückwärtige Ende des mit einer Kraftquelle verbundenen Festkontaktes 33b in dieselbe Ebene vorsteht wie der Kern 40 des elektromagnetischen Schalters 38. Die rückwärtigen Enden des Festkontaktes 33b und des Festkontaktes 34b, der mit einer der Bürsten des Gleichstrommotors des Starters verbunden ist, ragen in dieselbe Ebene wie das rückwärtige Ende M des gegossenen Bürstenhalters 32 und die Umfangsflächen der Festkontakte sind bogenförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 4(b) dargestellt ist. Der Kern 40 hat einen Ausschnitt 40a, wie dies in Fig. 4(d) dargestellt ist. Die Festkontakte 33b und 34b ragen aus der Durchgangsöffnung 35a des Startergehäuses und aus dem Ausschnitt 40a heraus und liegen dem beweglichen Kontakt des elektromagnetischen Schalters 38 gegenüber. Der Kern 40 ist rund um die Festkontakte 33b und 34b gelagert. Da die rückwärtigen Enden der Festkontakte 33b und 34b des Schalters 38 sich in dieselbe Ebene wie das rückwärtige Ende M des gegossenen Bürstenhalters 32 erstreckt und die Festkontakte sich aus dem Ausschnitt 40a des Kernes 40 herauserstrecken, so daß die Kontakte sich mit dem Kern in axialer Richtung des Schalters überlappen, wird die Länge des Koaxial-Starters herabgesetzt. Da der Kern 40 rund um die Festkontakte 33b und 34b gelagert ist, wird die Lagegenauigkeit des Kerns vergrößert und die Montage des Starters wird erleichtert.

Obwohl die Feldmagnete bei den Gleichstrommotoren von jedem der Koaxial-Starter nach den Fig. 1, 2, 3 und 4 aus Permanentmagneten bestehen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch anders ausgeführt werden; z.B. können die Feldmagnete auch als Elektromagnete ausgebildet sein, die aus einem Kern und einer darum gewundenen Spule bestehen.

Obwohl bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele Planetenreduktionsgetriebe vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch anders ausgeführt werden; so können die Planetenreduktionsgetriebe auch weggelassen werden.

Obwohl bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsformen die Festkontakte in den Bürstenhalter beim Gießen des Halters in denselben eingearbeitet worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auch anders ausgeführt werden; so können die Festkontakte am Bürstenhalter auch durch Schrauben und Muttern oder ähnliches befestigt werden.

Claims (1)

1. Koaxial-Starter für eine Brennkraftmaschine mit

   • - einem Elektromotor (26) mit hohler Läuferwelle (27),
   • - einer mit einem Ende im Inneren der Läuferwelle (27) liegenden und axial verschiebbaren Abtriebswelle (30), an deren aus der Läuferwelle (27) herausragendem Ende ein Ritzel (31) angebracht ist,
   • - einer Überholkupplung zum Übertragen des Drehmomentes von der Läuferwelle (27) auf die Abtriebswelle (30) sowie
   • - einem das ritzelabgewandte Ende der Läuferwelle (27) lagernden und die Bürstenhalter (32) tragenden Gehäuseteil (35), an dessen motorabgewandter Seite ein elektromagnetischer Schalter (38) mit einem scheibenförmigen Hohlkern (40), einer Magnetspule (42) sowie zwei Festkontakten (33, 34) und einem den Festkontakten gegenüberliegenden, beweglichen Kontakt (46) angebracht ist, wobei mit dem beweglichen Kontakt (46) eine an der Abtriebswelle (30) axial angreifende Schubstange (47) verbunden ist und einer (34) der Festkontakte (33, 34) mit dem Bürstenhalter (32) und der andere Festkontakt (33) mit einer Stromquelle verbunden ist,
   • - wobei ferner das Gehäuseteil (35) neben der Lageröffnung (36) für die Läuferwelle (27) Öffnungen (35a) aufweist, durch die die Festkontakte (33, 34) hindurchragen,
     dadurch gekennzeichnet,
   • - daß die Öffnungen (35a) für die Festkontakte (33, 34) radial zwischen der Läuferwelle (27) und der Magnetspule (42) liegen.