DE4115940A1 - Andrehvorrichtung (starter) fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung (Starter) für eine Brennkraftmaschine mit einem ein Ritzel antreibenden, elektrischen Startermotor mit einem Freilauf und mit einer Begrenzungseinrichtung zur Vermeidung einer unzulässig hohen Ankerdrehzahl des Startermotors aufgrund von Reibungskräften bei einem Überholen der Ritzeldrehzahl durch die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine nach erfolgtem Anlas­ sen.

Eine derartige Andrehvorrichtung ist bekannt. Sie besteht aus einem elektrischen Startermotor, dem bevorzugt ein Stirnzahnfreilauf beziehungsweise eine Überholkupplung zugeordnet ist (GB- PS 15 07 930). Ferner weist sie ein Einrückrelais auf, das dem Einspuren eines Ritzels der Andrehvor­ richtung in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine dient, um die Brennkraftmaschine starten zu können.

Ferner übernimmt das Einrückrelais die Schaltfunk­ tion für den Anlaßstrom.

Zur Begrenzung der Ankerdrehzahl des Startermotors bei einem Überholvorgang der Drehzahl des Ritzels durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist es bekannt, bei dem Startermotor eine Nebenschlußwick­ lung auszubilden. Der Überholvorgang erfolgt da­ durch, daß die Brennkraftmaschine anspringt und ihre Drehzahl stetig wächst, so daß sie schon kurz nach der Anlaßphase eine höhere Drehzahl als das Ritzel aufweist. Kommt nach einem Startvorgang die Brennkraftmaschine zum Selbstlauf, kann zum Bei­ spiel durch ungünstige Reibungsverhältnisse, insbe­ sondere durch Lagerreibung im Stirnzahnfreilauf, der Anker auf eine unzulässig hohe Ankerdrehzahl hochgezogen werden. Dieser Umstand kann zu einem Ausschleudern des Kommutators und/oder der Wickel­ köpfe des Ankers führen. Die bisher bekannte, ein­ gebaute Nebenschlußwicklung verhinderte ein solches Hochdrehen. Beispielsweise kann die Drehzahl des Ankers auf 12 000 min^-1 durch eine derartige Maß­ nahme begrenzt werden. Eine Nebenschlußwicklung er­ fordert jedoch zusätzliche Herstellungsschritte und ist kostenintensiv.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Weise eine kostengün­ stigere Begrenzung der Drehzahl des Ankers reali­ siert ist. Hierzu ist die Begrenzungseinrichtung als drehzahlabhängige, mechanische Bremseinrichtung des Ankers ausgebildet. Wird eine bestimmte maximal zulässige Drehzahl des Ankers überschritten, so tritt die Bremseinrichtung in Funktion und verhin­ dert ein Überschreiten der vorgebbaren Maximaldreh­ zahl.

Die Bremseinrichtung kann vorzugsweise als Flieh­ kraft-Bremseinrichtung ausgebildet sein. Bevorzugt wird die Drehbewegung des Ankers zur Steuerung der Fliehkraft-Bremseinrichtung herangezogen. Es ist jedoch auch denkbar, daß andere sich drehende Teile der Andrehvorrichtung diese Funktion übernehmen, zum Beispiel Getriebeteile oder dergleichen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Bremswirkung - wie bereits erwähnt - nach Überschreiten einer vorgebbaren Maximaldreh­ zahl des Ankers einsetzt. Insbesondere erhöht sich die Bremswirkung mit Vergrößerung der Ankerdreh­ zahl.

Für die Bremsfunktion ist die Bremseinrichtung mit Fliehkraftgewichten versehen, die aufgrund ihrer Position drehzahlabhängig eine Bremse betätigen. Je höher die Ankerdrehzahl desto weiter werden die Fliehkraftgewichte aus ihrer Ruheposition ausge­ lenkt und umso stärker wird die genannte Bremse an­ gezogen. Erniedrigt sich die Drehzahl des Ankers aufgrund der Bremswirkung wieder, so bewegen sich auch die Fliehkraftgewichte in Richtung ihrer Grundstellung und bewirken dadurch ein entsprechen­ des Lockern der Bremse.

Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbei­ spiel drehen sich die Fliehkraftgewichte mit dem Anker mit. Insbesondere können die Fliehkraftge­ wichte derart verschieblich gelagert sein, daß sie sich bei Vergrößerung der Ankerdrehzahl aufgrund vergrößerter Fliehkraft in bezug auf die Drehachse des Ankers radial nach außen bewegen.

Es ist möglich, daß die Fliehkraftgewichte Brems­ backen/Bremsflächen aufweisen, die mit einer still­ stehenden Reibfläche zusammenwirken. Alternativ ist es auch möglich, daß die Fliehkraftgewichte selbst die Bremsbacken bilden, daß also die Bremsbacken eine Doppelfunktion aufweisen, indem sie einerseits als Fliehkraftgewichte wirken und andererseits die Bremswirkung erzielen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Reibfläche als zylindrische Innenmantelfläche eines Bremskörpers ausgebildet ist. Bevorzugt ist ein auf der Anker­ welle drehfest angeordnetes Sternrad, das in randoffenen Kammern Bremsbacken/Bremsflächen besit­ zende Fliehkraftgewichte aufweist. Zur Herbeifüh­ rung der Ruhestellung der Fliehkraftgewichte ist vorzugsweise eine Federanordnung vorgesehen. Die Fliehkraftgewichte werden gegen die Kraft der Fe­ deranordnung aufgrund sich steigender Drehzahl ra­ dial nach außen bewegt. Hierbei treten sie dann ge­ gen die Reibfläche, was zur Abbremsung führt.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Brems­ backen/Bremsflächen besitzenden Fliehkraftgewichte in gleichmäßigem Winkelabstand am Umfang des Stern­ rades angeordnet und mittels der sich etwa in Um­ fangsrichtung erstreckenden Federeinrichtung mit­ einander verbunden sind. Die Federeinrichtung ist bevorzugt von einer Spiralzugfeder gebildet, die sich - wie bereits erwähnt - in Umfangsrichtung er­ streckt.

Die Fliehkraftgewichte sind mit Ausnehmungen verse­ hen, in die Abschnitte der Spiralzugfeder einliegen und hierdurch eine radial nach innen gerichtete Fe­ derkraft auf die Fliehkraftgewichte ausüben.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Reibfläche an einem den Bremskörper bildenden Zwischenlagerhalter des Starters ausgebildet ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbe­ reich einer Andrehvorrichtung,

Fig. 2 eine Bremseinrichtung der Andrehvorrich­ tung der Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremseinrichtung und

Fig. 4 eine Detailansicht eines die Bremsein­ richtung aufweisenden Bereichs der Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Andrehvor­ richtung 1, wobei insbesondere Teile eines Starter­ motors 2 und des zugehörigen Ankers 3 mit Anker­ welle 4 sowie ein an die Ankerwelle 4 angeschlos­ senes Stirnradfreilauf 5 und ein vom Stirnradfrei­ lauf 5 angetriebenes Ritzel 6 dargestellt sind. An­ gedeutet ist ferner ein Zahnkranz 7 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, wobei bei einem Einspurvorgang des Ritzels 6 in den Zahnkranz 7 die Brennkraftmaschine gestartet wird. Zum Einspuren wird das Ritzel axial mittels eines Betätigungshe­ bels 8 verschoben, wobei der Betätigungshebel 8 von einem nicht dargestellten Einrückrelais der Andreh­ vorrichtung 1 betätigt wird.

Im einzelnen weist die Andrehvorrichtung 1 einen Zwischenlagerhalter 9 auf, der ein Lager 10 für die Ankerwelle 4 trägt. Angrenzend an den Zwischenla­ gerhalter 9 ist eine Anlaufscheibe 24 angeordnet, die nach einem Startvorgang beziehungsweise bei ei­ ner Wiederholung eines Startvorgangs den Anker rasch nach dem Abschalten des Einrückrelais zum Stillstand bringt. Dies erfolgt vorzugsweise da­ durch, daß eine nicht dargestellte Rückstellfeder die Anlaufscheibe 24 gegen den Zwischenlagerhalter 9 drückt, so daß die Ankerdrehzahl heruntergebremst wird. Über eine weitere Anlaufscheibe 11 liegt der Anker 3 an der anderen Seite des Zwischenlagerhal­ ters 9 an.

Erfindungsgemäß ist die Andrehvorrichtung 1 mit ei­ ner drehzahlabhängigen, mechanischen Bremseinrich­ tung 12 für den Anker 3 versehen. Die Bremseinrich­ tung 12 ist als Fliehkraft-Bremseinrichtung 13 aus­ gebildet. Sie weist ein drehfest auf der Ankerwelle 4 angeordnetes Sternrad 14 auf, das randoffene Kam­ mern 15 besitzt. Zwischen den einzelnen Kammern 15 sind Stege 16 vorgesehen, die radial verlaufen und zur Sternform des Sternrades 14 führen. Vorzugs­ weise sind die Kammern 15 in gleichmäßigem Winkel­ abstand am Umfang des Sternrades 14 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind beispielsweise sechs Kammern 15 und im Ausführungsbeispiel der Fi­ gur 3 drei Kammern 15 vorgesehen. In den Kammern 15 liegen Fliehkraftgewichte 17 ein. Diese sind ringabschnittförmig ausgebildet und weisen an ihren Außenseiten Bremsflächen 18 auf. Mit den Stirnflä­ chen der Stege 16 bilden die Bremsflächen 18 etwa eine Kreiskontur. Dieser Kreiskontur liegt eine Reibfläche 19 gegenüber, die an einem Bremskörper 20 ausgebildet ist, wobei der Bremskörper 20 von einem Kragen 25 an dem Zwischenlagerhalter 9 gebil­ det ist. Die Reibfläche 19 ist als zylindrische In­ nenmantelfläche am Kragen 25 des Zwischenlagerhal­ ters 9 ausgebildet.

Die Fliehkraftgewichte 17 und auch die Stege 16 sind mit Ausnehmungen 21 versehen, wobei die ein­ zelnen Ausnehmungen 21 benachbarter Teile ineinan­ der übergehen und die Gesamtanordnung der Ausneh­ mungen 21 eine Ringnut 22 bildet. In dieser Ringnut 22 liegt eine kreisförmig ausgebildete Spiralzugfe­ der 23 ein. Durch die Spiralzugfeder 23 werden die einzelnen Fliehkraftgewichte 17 mittels der Feder­ kraft radial nach innen in die zugehörigen Kammern 15 hineingezogen.

Die Fliehkraftgewichte 17, die aufgrund ihrer Bremsflächen 18 auch als Bremsbacken bezeichnet werden können, sind im Hinblick auf ihr Gewicht und ihre Anordnung sowie in bezug auf die Federkraft der Spiralzugfeder 23 und die Drehzahl der Anker­ welle 4 derart bremsend wirksam, wobei sie beim Überschreiten einer Maximaldrehzahl des Ankers 3 radial nach außen - unter Überwindung der Kraft der Spiralzugfeder 23 - aus ihren Kammern 15 derart weit treten, daß sie mit ihren Bremsflächen 18 die Reib­ fläche 19 berühren und dadurch die Ankerdrehzahl erniedrigen.

Vorzugsweise ist die Anordnung derart ausgelegt, daß die Fliekraftgewichte 17 zum Beispiel bis zu einer Drehzahl von 11 000 min^-1 noch nicht wirksam sind, also noch nicht in Berührung mit der Reibflä­ che 19 gelangen. Erhöht sich die Drehzahl des An­ kers über die genannten 11 000 min^-1, was beispiels­ weise bei einem Überholvorgang der Ritzeldrehzahl durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine nach er­ folgtem Anlassen erfolgen kann, so verlagern sich die einzelnen Fliehkraftgewichte 17 aufgrund der wachsenden Fliehkraft noch weiter nach außen und bremsen daher den Anker 3 durch ihre Anlage an der Reibfläche 19 ab. Diese Abbremsung reicht aus, um das Hochziehen der Ankerdrehzahl durch Lagerreibung im Stirnzahnfreilauf 5 zu vermeiden. Fällt durch das Abbremsen die Drehzahl wieder unter die Leer­ laufdrehzahl, so zieht die Spiralzugfeder 23 die Federkraftgewichte 17 in ihre Ruhestellung zurück.

Claims (17)

1. Andrehvorrichtung (Starter) für eine Brenn­ kraftmaschine, mit einem ein Ritzel antreibenden, elektrischen Startermotor mit einem Freilauf und mit einer Begrenzungseinrichtung zur Vermeidung ei­ ner unzulässig hohen Ankerdrehzahl des Startermo­ tors aufgrund von Reibungskräften bei einem Überho­ len der Ritzeldrehzahl durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine nach erfolgtem Anlassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (12) als drehzahlabhängig wirksame mechanische Brems­ einrichtung (12) des Ankers (3) ausgebildet ist.

2. Andrehvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (12) als Fliehkraft-Bremseinrichtung (13) ausgebildet ist.

3. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremswirkung der Bremseinrichtung (12) nach Über­ schreiten einer vorgebbaren Maximaldrehzahl des An­ kers (3) einsetzt.

4. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bremswirkung mit Vergrößerung der Ankerdrehzahl er­ höht.

5. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (12) Fliehkraftgewichte (17) auf­ weist, die aufgrund ihrer drehzahlabhängigen Posi­ tion eine Bremse betätigen.

6. Andrehvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Fliehkraftgewichte (17) mit dem Anker (3) mitdrehen.

7. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft­ gewichte (17) derart verschieblich gelagert sind, daß sie sich bei Vergrößerung der Ankerdrehzahl aufgrund vergrößerter Fliehkraft in bezug auf die Drehachse des Ankers (3) radial nach außen bewegen.

8. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft­ gewichte (17) Bremsbacken/Bremsflächen (18) aufwei­ sen, die mit einer stillstehenden Reibfläche (19) zusammenwirken.

9. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft­ gewichte (17) Bremsbacken bilden.

10. Andrehvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (19) als zylindrische Innenmantelfläche eines Bremskörpers (20) ausgebildet ist.

11. Andrehvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch ein auf der An­ kerwelle (4) drehfest angeordnetes Sternrad (14), das in randoffenen Kammern (15) Brems­ backen/Bremsflächen (18) besitzende Fliehkraftge­ wichte (17) aufweist.

12. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß den Fliehkraft­ gewichten (17) eine Federanordnung (Spiralzugfeder 23) zugeordnet ist.

13. Andrehvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftgewichte (17) ge­ gen die Kraft der Federanordnung (Spiralzugfeder 23) radial nach außen bewegbar sind.

14. Andrehvorrichtung nach Anspruch 11 und 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsbacken/ Bremsflächen (18) besitzenden Fliehkraftgewichte (17) in gleichmäßigem Winkelabstand am Umfang des Sternrades (14) angeordnet und mittels der sich etwa in Umfangsrichtung erstreckenden Federeinrich­ tung (Spiralzugfeder 23) miteinander verbunden sind.

15. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Federein­ richtung von einer Spiralzugfeder (23) gebildet ist, die sich in Umfangsrichtung erstreckt.

16. Andrehvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft­ gewichte (17) Ausnehmungen (21) aufweisen, in die Abschnitte der Spiralzugfeder (23) einliegen.

17. Andrehvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (19) an einem Zwischenlagerhalter (9) der Andrehvorrichtung (1) ausgebildet ist.