DE4006797A1 - Andrehvorrichtung mit bremseinrichtung - Google Patents
Andrehvorrichtung mit bremseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung mit
einer ein Ritzel für den Antrieb eines Zahnkranzes
einer Brennkraftmaschine tragenden, von einem Rotor
angetriebenen Abtriebswelle, die für den Ein- be
ziehungsweise Ausspurvorgang des Ritzels axial ver
schieblich gelagert ist.
In der Kraftfahrzeugtechnik dienen derartige An
drehvorrichtungen zum Start der Fahrzeug-Brenn
kraftmaschinen. Für den Startvorgang der Fahrzeug-
Brennkraftmaschinen muß ein angetriebenes Ritzel in
einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspuren.
Für die hierzu erforderliche Axialbewegung des Rit
zels ist eine dieses tragende Abtriebswelle axial
verschieblich gelagert. Wird der Startvorgang been
det, so spurt das Ritzel aus dem Zahnkranz wieder
aus, wobei die Abtriebswelle in ihre Ausgangsstel
lung (Ausspurstellung) zurücktritt. Nachteilig ist,
wenn nach dem Ausspuren das Ritzel noch eine län
gere Zeit nachläuft, da dann bei einem möglicher
weise erfolgenden weiteren Startvorgang kein sau
beres Einspuren erfolgt, sondern durch eine zu
große Relativbewegung zwischen Ritzel und Zahnkranz
eine Beschädigung erfolgen könnte. Besonders lang
ist die Auslaufzeit bei Getriebe-Andrehvorrichtun
gen gegenüber Direkt-Andrehvorrichtungen (ohne Ge
triebestufe), da die Trägheitsmomente durch das
Übersetzungsverhältnis im Quadrat ansteigen.
Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung mit den im
Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber
den Vorteil, daß lange Auslaufzeiten des Ritzels
beim Beenden des Startvorgangs verhindert sind. Er
findungsgemäß wird durch die sich in die Ausspur
stellung zurückbewegende Abtriebswelle selbsttätig
eine Bremswirkung ausgelöst, die den Rotor des An
triebs und damit auch das Ritzel abbremst. Die er
findungsgemäße Lehre schlägt dafür vor, daß die
Rückbewegung der Abtriebswelle derart auf den Rotor
übertragen wird, so daß sich dieser ebenfalls axial
verlagert und dabei gegen die Bremsfläche tritt.
Bei Getriebe-Andrehvorrichtungen ist ein derartiges
Abbremsen besonders effektiv, da der Rotor ein Ele
ment darstellt, dem ein relativ niedriges Drehmo
ment zugeordnet ist. Somit führen auch schon rela
tiv kleine Bremskräfte zu großer Wirkung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese
hen, daß die Abtriebswelle gegen ein federndes An
lageglied des Rotors tritt. Diese federnde Abstüt
zung zwischen Abtriebswelle und Rotor gleicht ei
nerseits Toleranzen aus und führt dennoch zur Über
tragung von Axialkräften auf den Rotor.
Vorteilhaft ist es, wenn das Anlageglied koaxial
zum Rotor angeordnet ist. Hierdurch sind Unwuchten
vermieden und auch kleine Trägheitsmomente erzielt.
Um die federnde Wirkung des Anlageglieds zu erhal
ten, ist bevorzugt zwischen Anlageglied und Rotor
eine Druckfeder angeordnet.
Ein besonders platzsparender und dennoch einfacher
Aufbau ergibt sich, wenn das Anlageglied in einer
Axialbohrung einer Rotorwelle axial verschiebbar
geführt ist. Insbesondere kann das Anlageglied als
Anlaufbolzen ausgebildet sein. Dieser hat vorzugs
weise einen kreisförmigen Querschnitt, wobei sich
seine Mittelachse koaxial zur Rotorachse erstreckt.
Eine gute Bremswirkung läßt sich dann erzielen,
wenn die Bremsfläche an einer Bremsscheibe ausge
bildet ist. Diese befindet sich vorzugsweise zwi
schen der Stirnseite eines dem Rotor zugeordneten
Kommutators und einem Gehäusebereich der Andrehvor
richtung.
Insbesondere ist vorgesehen, daß der Gehäusebereich
von einer ein Rotorlager umgebenden Anlagefläche
gebildet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren
näher erläutert. Es zeigen.
Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Andrehvor
richtung und
Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Darstellung der
Fig. 1, wobei eine Einspurstellung ein
genommen ist.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine An
drehvorrichtung 1. Diese weist ein Gehäuse 2 auf,
in dem ein Gleichstrommotor 3 und ein Einrückrelais
4 untergebracht sind. Der Gleichstrommotor 3 weist
einen Rotor 5 auf, der auf eine Abtriebswelle 6
wirkt, auf dessen Ende 7 ein Ritzel 8 drehfest an
geordnet ist. Für den Anlaßbetrieb einer nicht dar
gestellten Brennkraftmaschine rückt das Ritzel 8 in
die in der Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Posi
tion 9 vor und spurt dabei in einen Zahnkranz 10
der Brennkraftmaschine ein. Die axiale Verlagerung
des Ritzels in die Position 9 wird durch das Ein
rückrelais 4 veranlaßt. Hierauf wird im nachfolgen
den noch näher eingegangen.
Der Rotor 5 ist mit einem Kommutator 11 versehen,
an dessen Segmenten 12 eine Rotorwicklung 13 ange
schlossen ist. Der Kommutator 11 wirkt mit einer
Kohlebürstenanordnung 14 zusammen. Ferner ist ein
Stator 15 mit Statorwicklung 16 vorgesehen, der dem
Rotor 5 mit geringem Luftspalt gegenüberliegt.
Der Rotor 5 weist eine Rotorwelle 17 auf, die an
ihrem einen Ende 18 in einem Nadellager 19 gelagert
und von einer Gehäusekappe 20 überfangen ist. Das
andere Ende der Rotorwelle 17 weist eine von ihrer
Stirnseite 21 ausgehende, zentrale Aufnahmebohrung
22 auf, in die das eine Ende 23 der Abtriebswelle 6
eingreift. Das andere Ende der Rotorwelle 17 ist
über ein Nadellager 31, das in der Aufnahmebohrung
22 angeordnet ist, auf dem Ende 23 der Abtriebs
welle 6 gelagert. Die Mantelfläche 24 des mit
Aufnahmebohrung 22 versehenen Endes 25 der Rotor
welle 17 ist als Sonnenrad 26 ausgebildet, das mit
Planetenrädern 27 kämmt, die auf einem Planetenträ
ger 28 angeordnet sind (in der Fig. 1 ist ledig
lich ein Planetenrad 27 dargestellt). Die Planeten
räder 27 sind unter Zwischenschaltung von Nadella
ger auf Lagerstiften 29 angeordnet.
Ferner kämmen die Planetenräder 27 mit einem mit
Innenverzahnung versehenen Hohlrad 30, das ortsfest
im Gehäuse 2 angeordnet ist.
Das Ende 23 der Abtriebswelle 6 ist über ein Nadel
lager 37 in der Aufnahmebohrung des Axialsteges 39
gelagert. Der Freilaufaußenring 35 wird durch ein
Rillenkugellager 38, das auf dem Axialsteg 39 ange
ordnet und sich andererseits im Gehäuse 2 abstützt,
gehalten (Festlager). Im gegenüberliegenden Endbe
reich 32 der Abtriebswelle 6 ist - vom Gehäuse 2 ge
halten - ein Zylinderrollenlager 33 vorgesehen, dem
- nach außen - ein Simmerring 34 vorgeschaltet ist.
Das Zylinderrollenlager 33 führt die Abtriebswelle
6 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.
Der Planetenträger 28 ist axial mit einem Frei
laufaußenring 35 über Schrauben 36 verbunden.
Der Freilaufaußenring 35 gehört einer Freilaufein
richtung 40 an, die als Rollenfreilauf ausgebildet
ist. Sie weist federbeaufschlagte Rollen 41 auf,
die mit einem Innenring 42 der Freilaufeinrichtung
40 zusammenwirken. Der Innenring 42 steht über ein
Steilgewinde 43 mit der Abtriebswelle 6 in Verbin
dung. Ferner weist die Abtriebswelle 6 eine Nut 44
auf, in der ein Sprengring 45 angeordnet ist. Der
Sprengring 45 bildet einen Anschlag, der - bei einer
noch näher zu beschreibenden - Axialverlagerung der
Abtriebswelle 6 mit einer Stufe 46 des Innenrings
42 zusammenwirkt.
Auf der Abtriebswelle 6 ist ein Haltering 47 befe
stigt, der einen Radialkragen 48 aufweist. Ferner
liegt in einer Nut 49 des Halterings 47 ein Spreng
ring 50 ein, der eine Scheibe 51 abstützt. Zwischen
Scheibe 51 und Radialkragen 48 wird somit ein Ring
kanal 52 ausgebildet.
Am Ende 7 der Abtriebswelle 6 ist das Ritzel 8
drehfest, jedoch axial verschieblich gelagert. Es
wird von einer Schraubendruckfeder 54 beaufschlagt.
Diese wird vorgespannt, wenn sich beim Einspuren
des Ritzels 8 in den Zahnkranz 10 eine Zahn-Auf-
Zahn-Stellung ergibt.
Das Einrückrelais 4 weist eine ortsfeste Relais
wicklung 61 auf, die mit einem Anker 62 zusammen
wirkt. Der Anker 62 ist axial verschieblich gela
gert und wird von einer als Schraubendruckfeder
ausgebildeten Rückstellfeder 112 im nicht erregten
Zustand des Einrückrelais′ 4 in die in der Fig. 1
dargestellte Position gedrängt. Die Achse 63 weist
an ihrem einen Endbereich 65 ein Kontaktelement 66
auf, daß mit elektrischen Anschlüssen 67 zusammen
wirken kann.
Der Anker 62 ist mit einem Stößel 68 verbunden, der
in einen Gehäuseraum 69 des Gehäuses 2 hineinragt.
Der Stößel 68 wirkt mit einem als Doppelhebel aus
gebildeten Einrückhebel 70 zusammen, der etwa in
seinem mittleren Bereich mittels eines Querbolzens
71 schwenkbeweglich gelagert ist. Der Querbolzens
71 wird an einem gehäuseseitigen Ausleger 72 gehal
ten. Das untere Ende 73 des Einrückhebels 70 ist
mit einem Vorsprung 74 versehen, der in den Ringka
nal 52 eingreift. Am anderen Ende 75 des Einrückhe
bels 70 ist ein Mitnahmekopf 76 ausgebildet. Durch
Verlagerung des Stößels 68 wird der Einrückhebel 70
mitgenommen, wodurch eine Axialverlagerung der Ab
triebswelle 6 erfolgt. Im nicht erregten Zustand
des Einrückrelais′ 4 ist dafür Sorge zu tragen, daß
das Ritzel 8 die in der Fig. 1 mit durchgezogenen
Linien dargestellte Position nicht verläßt. Eine
Verriegelungsvorrichtung 77, die im wesentlichen
von einer Bügelfeder 80, einer Steuerhülse 108, ei
nem Ring 117 sowie Federn 99 und 112 gebildet ist,
verhindert, daß sich das Ritzel 8 unbeabsichtigt in
Richtung auf den Zahnkranz 10 der Brennkraftma
schine bewegt, da dies zur Beschädigung der Teile
führen könnte. Diese unbeabsichtigte Axialbewegung
könnte ohne Verriegelungsvorrichtung 77 dadurch
eintreten, daß bremsende Momente, die z. B. durch
die Lager und Wellendichtringe auftreten, die Ab
triebswelle 6 in Einspurposition bewegen, das
heißt, die Rückstellfederkräfte sind kleiner als
die am Steilgewinde auftretenden Axialkraftkompo
nenten.
Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Mitnahme
kopf 76 den Abstand zwischen der einen Seite 119
des Rings 117 und einer Stirnfläche 120 des Steuer
kragens 108 nicht voll ausfüllt; vielmehr verbleibt
ein Leerweg b.
Das Steilgewinde 43 erlaubt eine Axialverlagerung
der Abtriebswelle 6 um das Maß a.
Die Aufnahmebohrung 22 in der Rotorwelle 17 des Ro
tors 5 läuft in einer Axialbohrung 131 aus, in der
ein federndes Anlageglied 132 untergebracht ist.
Das Anlageglied 132 ist als Anlaufbolzen 133 ausge
bildet. Dieser besitzt einen kreisförmigen Quer
schnitt, der derart zum Durchmessermaß der Axial
bohrung 131 bemessen ist, daß der Anlaufbolzen 133
axial verschiebbar in der Axialbohrung 131 geführt
wird. Die der Abtriebswelle 6 abgewandte Seite 134
des Anlaufbolzens 133 wird von einer als Schrauben
feder ausgebildeten Druckfeder 135 beaufschlagt,
das heißt, das eine Ende 136 der Druckfeder 135
stützt sich an dem Anlaufbolzen 133 ab und das an
dere Ende 137 der Druckfeder 135 liegt am Grund 138
der als Sackbohrung ausgebildeten Axialbohrung 131
an.
Die Mantelfläche 139 des Anlaufbolzens 133 weist im
Abstützbereich der Druckfeder 135 einen Radialkra
gen 140 auf. Hierdurch steht der übrige Bereich der
Mantelfläche 139 mit Abstand der Innenwandung 141
der Axialbohrung 131 gegenüber. Der Abstand ist ge
rade so bemessen, daß dort ein Sprengring 143 auf
genommen werden kann, der in eine an der Innenwan
dung 141 ausgebildeten Ringnut 142 eingesetzt ist.
Der Sprengring 143 bildet einen Anschlag für den
Anlaufbolzen 133; das heißt, er begrenzt bei nicht
beaufschlagtem Anlaufbolzen 133 die durch die
Druckfeder 135 bewirkte Axialbewegung des Anlauf
bolzens 133.
Die der Abtriebswelle 6 zugekehrte Seite 144 des
Anlaufbolzens 133 weist eine zentrale Anlauferhe
bung 145 auf. Die Anordnung ist nun derart ausge
bildet, daß in der in der Fig. 1 dargestellten
Ausspurstellung der Abtriebswelle 6 deren Stirn
seite 146 die Anlauferhebung 145 des Anlaufbolzens
133 derart beaufschlagt, daß letzterer um einen
Verschiebeweg c von dem Sprengring 143 abgehoben
wird. Hierdurch wird die Druckfeder 135 entspre
chend komprimiert, so daß eine Reaktionskraft auf
den Rotor 5 des Gleichstrommotors 3 ausgeübt wird.
Der Verschiebeweg c beträgt ca. 2 bis 3 mm.
Am kommutatorseitigen Ende 18 ist die Rotorwelle 17
in einem Rotorlager 147 geführt, das als Nadellager
19 ausgebildet ist. Zwischen der Stirnseite 148 des
Rotors 5 beziehungsweise Kommutators 11 und einen
Gehäusebereich 149 der Andrehvorrichtung 1 ist eine
mit Bremsfläche 150 versehene Bremsscheibe 151 an
geordnet. Der Gehäusebereich 149 wird von einer das
Rotorlager 147 umgebenden Anlagefläche 152 gebil
det.
Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung 1 arbeitet
folgendermaßen:
Für einen Startvorgang der (nicht dargestellten)
Brennkraftmaschine wird über einen Startschalter
das Einrückrelais 4 erregt. Dies führt dazu, daß
sich der Anker 62 nach rechts (Fig. 1) bewegt, wo
durch die Steuerhülse 108 derart gegen die Bügelfe
der 80 anläuft, daß diese radial aufgespreizt wird.
Hierdurch wird der Ring 117 freigegeben. Eine Rela
tivbewegung zwischen der Steuerhülse 108 und dem
Ring 117 ist unter Aufzehrung des Leerweges b des
halb möglich, weil letzterer axial verschieblich
auf der Steuerhülse 108 gelagert ist. Nimmt die Bü
gelfeder 80 ihre aufgespreizte Stellung ein, so ist
der Leerweg b aufgebraucht, das heißt, die linke
Seite des Mitnahmekopfes 76 wird von der Steuer
hülse 108 mitgenommen. Der Einrückhebel 70 führt
eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn um den Quer
bolzen 71 herum aus. Dabei verlagert der Vorsprung
74 die Abtriebswelle 6 in Richtung auf den Zahn
kranz 10, wodurch das Ritzel 8 in die Zahnung des
Zahnkranzes 10 einspuren kann. Die Einspurkräfte
sorgen dafür, daß nunmehr das Ritzel 8 vollständig
in den Zahnkranz 10 einfährt, wobei aufgrund des
Steilgewindes 43 die Abtriebswelle 6 bis in Endpo
sition axial herausfährt, so daß - im Ergebnis - die
in der Fig. 1 mit gestrichelten Linien eingezeich
nete Position 9 vom Ritzel 8 eingenommen wird. Da
durch die Anzugsbewegung des Einrückrelais′ 4 das
Kontaktelement 66 in Verbindung zu den elektrischen
Anschlüssen 67 tritt, wird der Gleichstrommotor 3
erregt, das heißt, der Rotor 5 beginnt zu drehen,
wodurch das Ritzel 8 über das aus Sonnenrad 26,
Planetenrädern 27 und Hohlrad 30 gebildete Unter
setzungsgetriebe mitgenommen wird.
Wird der Startvorgang beendet, so fällt das Ein
rückrelais 4 ab. Die Abfallbewegung wird von den
Rückstellfedern 64 und 112 unterstützt. Dabei tritt
der Ring 117 gegen den Mitnahmekopf 76 des Einrück
hebels 70, so daß der Einrückhebel 70 entgegen dem
Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch das Ritzel 8 in
die in der Fig. 1 mit durchgezogener Linie darge
stellte Position zurückgeholt wird. Da im Endsta
dium des Startvorgangs die nunmehr im Betrieb be
findliche Brennkraftmaschine die Drehung des Rit
zels 8 "überholt" wird durch das Steilgewinde 43
der Ausspurvorgang unterstützt.
Ist wieder die Ausspurposition (Ruheposition) ein
genommen (Fig. 1), so befindet sich auch die Bü
gelfeder 80 wieder in Ausgangsstellung, das heißt,
sie sichert den Ring 117, so daß der Einrückhebel
70 in der in der Fig. 1 dargestellten Position fi
xiert ist. Damit ist eine unbeabsichtigte Axialver
lagerung der Abtriebswelle 6 verhindert.
Verlagert sich die Abtriebswelle 6 - wie beschrie
ben - für den Startvorgang der Brennkraftmaschine in
ihre Einspurstellung, die in der Fig. 2 darge
stellt ist, so entlastet die Stirnseite 146 der Ab
triebswelle 6 den Anlaufbolzen 133, so daß er durch
die Druckfeder 135 mit seinem Radialkragen 140 ge
gen den Sprengring 143 gedrängt wird. Der Rotor 5
des Gleichstrommotors 3 unterliegt daher keiner
durch den Anlaufbolzen verursachter Axialkraftbe
aufschlagung mehr. Wird der Startvorgang beendet,
so tritt die Abtriebswelle 6 in ihre in der Fig. 1
dargestellte Ausrückstellung zurück, wodurch die
Stirnseite 146 den Anlaufbolzen 133 unter Kompri
mierung der Druckfeder 135 in die in der Fig. 1
dargestellte Stellung zurückdrängt. Hierdurch wird
eine Reaktionskraft auf den Rotor 5 ausgeübt, wo
durch die Stirnseite 148 des Kommutators 11 gegen
die Bremsscheibe 151 gedrängt wird. Die Brems
scheibe 151 wiederum stützt sich an der Anlageflä
che 152 des Gehäuses 2 ab. Hierdurch erfolgt eine
Abbremsung der Drehbewegung des Rotors 5. Dieser
Bremsvorgang ist besonders bei der dargestellten
Getriebe-Andrehvorrichtung effektiv, da er an einer
Stelle erfolgt, der ein relativ niedriges Drehmo
ment zugeordnet ist. Die Folge ist eine sehr kurze
Auslaufzeit der Andrehvorrichtung.
Claims (10)
1. Andrehvorrichtung mit einer ein Ritzel für den
Antrieb eines Zahnkranzes einer Brennkraftmaschine
tragenden, von einem Rotor angetriebenen Abtriebs
welle, die für den Ein- beziehungsweise Ausspurvor
gang des Ritzels axial verschiebbar gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (6)
in Ausspurstellung den Rotor (5) axial derart be
aufschlagt, daß er (5) gegen eine Bremsfläche (150)
tritt.
2. Andrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abtriebswelle (6) gegen ein
federndes Anlageglied (132) des Rotors (5) tritt.
3. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das An
lageglied (132) koaxial zum Rotor (5) angeordnet
ist.
4. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Anlageglied (132) und Rotor (5) eine Druckfeder
(135) angeordnet ist.
5. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das An
lageglied (132) in einer Axialbohrung (131) einer
Rotorwelle (17) axial verschiebbar geführt ist.
6. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das An
lageglied (132) als Anlaufbolzen (133) ausgebildet
ist.
7. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bremsfläche (150) an einer Bremsscheibe (151) aus
gebildet ist.
8. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bremsscheibe (151) zwischen der Stirnseite (146)
eines dem Rotor (5) zugeordneten Kommutators (11)
und einem Gehäusebereich (149) der Andrehvorrich
tung (1) angeordnet ist.
9. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge
häusebereich (149) von einer ein Rotorlager (147)
umgebenden Anlagefläche (152) gebildet ist.
10. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung
als Getriebe-Andrehvorrichtung.
Priority Applications (12)
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