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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Anlasser
für Kraftfahrzeuge.
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Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Anlasser für Kraftfahrzeuge
in koaxialer Bauweise, bestehend aus einem Elektromotor, einer Einwegkupplung
zur Übertragung
des Abtriebsmoments des Elektromotors auf ein Anlasserritzel, das
verschiebbar an einer koaxial zur Ankerwelle des Elektromotors angeordneten
Anlasserwelle angebracht ist, so dass es mit einem Zahnkranz einer
Brennkraftmaschine in Eingriff kommt, wenn der Anlasser betätigt wird,
ferner aus einem koaxial zum Ritzel angeordneten Elektromagneten,
der bei seiner Einschaltung über
ein Stellglied und eine zwischen dem Stellglied und dem Ritzel eingesetzte Übertragungsfeder die
axiale Verschiebung des Ritzels nach vorn bewirkt und über mindestens
einen am Stellglied vorgesehenen beweglichen elektrischen Kontakt
den Elektromotor einschaltet, und der einen Anlasserkörper umfasst,
der koaxial bezüglich
der Abtriebswelle des Elektromotors angeordnet, drehfest und axial
verschiebbar mit dieser verbunden ist, und an dessen einem Ende
ein Anlasserritzel angeordnet ist, wobei das Stellglied auf den
Anlasserkörper
einwirkt, und die Freilaufkupplung zwischen dem Anlasserkörper und
dem Ritzel eingesetzt ist.
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Einen
solchen gattungsbildenden Stand der Technik zeigt z.B. die
DE 41 17 681 A1 .
Hierbei ist ein beweglicher Kern eines Einrückrelais über einen radialen Mitnehmer
und ein zylindrisches Stellglied verbunden, was zu einer großen radialen
Bauform führt.
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Bei
einer anderen bekannten Ausführungsart eines
koaxialen Anlassers ist die als Freilaufkupplung ausgeführte Einwegkupplung
zwischen der Abtriebswelle der Elektromotorgruppe und der Anlasserwelle
eingebaut und axial zwischen der Elektromotorgruppe und dem elektromagnetischen
Einrückrelais
angeordnet, das sich wiederum hinter dem Anlasserritzel befindet.
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Durch
diese Gestaltung läßt sich
zwar der Bauraumbedarf des Anlassers radial und quer im Vergleich
zur klassischen Ausführung
eines Anlassers mit seitlichem Einrückrelais und Umlenkhebel verringern.
Sie ist jedoch insofern nicht völlig
zufriedenstellend, als der axiale Gesamtraumbedarf des Anlassers
besonders groß ausfällt, unabhängig davon,
ob zwischen dem Elektromotor und der Einwegkupplung ein Getriebemotor
vorhanden ist oder nicht.
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Darüber hinaus
führt die
vorgeschlagene Gestaltung zu einer komplexen mechanischen Einheit,
bei der notwendigerweise mindestens zwei koaxiale Wellen erforderlich
sind, und zwar die Abtriebswelle der Elektromotorgruppe und die
Anlasserwelle.
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Der
Zweck der Erfindung besteht darin, einen koaxialen Anlasser vorzuschlagen,
dessen axiale Länge
möglichst
kurz ausfällt
und dessen mechanische Gestaltung besonders einfach sein soll.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung einen Kraftfahrzeug-Anlasser der vorgenannten Art vor,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Stellglied mit einem beweglichen Kern des Elektromagneten in axialer
Richtung verbunden ist.
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Nach
weiteren Merkmalen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- – Der
Anlasserkörper
umfaßt
eine Führungsstulpe,
die nach vorne durch einen zylindrischen Außenmantel verlängert wird,
der das Antriebsorgan der Einwegkupplung bildet, deren Abtriebsorgan aus
einer rückseitigen
Verlängerung
des Anlasserritzels besteht, die sich axial im Innern des Mantels
erstreckt.
- – Die
Führungsstulpe
des Anlasserkörpers
wird durch das elektromagnetische Einrückrelais eingefaßt.
- – Das
Stellglied umfaßt
einen radialen Innenbund, der mit einer radialen Vorderseite auf
ein erstes Ende der Übertragungsfeder
einwirkt, deren zweites Ende auf eine Auflagefläche einwirkt, die am Anlasserkörper ausgebildet
ist.
- – Zwischen
dem zweiten Ende der Übertragungsfeder
und der Auflagefläche
am Anlasserkörper sind
Trennmittel vorgesehen.
- – Die
Trennmittel bestehen aus einem Gleitstück.
- – Zwischen
einer radialen Rückseite
des radialen Innenbunds des Stellglieds und einer Anschlagfläche an der
Rückseite
der Führungsstulpe
des Anlasserkörpers
ist eine Trennfeder vorgesehen, um den Anlasserkörper axial nach hinten zurückzustellen,
wenn das elektromagnetische Einrückrelais
nicht mehr eingeschaltet ist.
- – Der
radiale Innenbund des Stellglieds ist verschiebbar an der zylindrischen
Außenfläche der Führungsstulpe
des Anlasserkörpers
angebracht.
- – Das
Stellglied ist axial geradlinig verschiebbar mit einem beweglichen
Kern des Einrückrelais
in Form einer Muffe verbunden, an deren hinterem Ende sich der bewegliche
elektrische Kontakt befindet.
- – Der
Anlasser umfaßt
eine Rückstellfeder
für die Rückstellung
des Stellglieds.
- – Bei
der Rückstellfeder
handelt es sich um eine Druckfeder, die zwischen dem Stellglied
und einer Auflagefläche
des Anlasserkörpers
angeordnet ist.
- – Das
Stellglied umfaßt
einen radialen Außenbund,
der an einer radialen Rückseite
mit einer feststehenden Anschlagfläche zusammenwirkt, um die Ruhestellung
des Stellglieds zu bestimmen, während
eine radiale Vorderseite mit einem Ende der Rückstellfeder zusammenwirkt.
- – Die
Abtriebswelle der Elektromotorgruppe und die Anlasserwelle sind
einstückig
ausgeführt.
- – Der
Anlasserkörper
wird drehend über
Kerbverzahnungen angetrieben, die an der Anlasserwelle und im Anlasserkörper vorgesehen
sind.
- – Bei
der Einwegkupplung handelt es sich um eine Freilaufkupplung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, auf denen folgendes dargestellt ist:
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– 1 zeigt
eine Längsschnittansicht
des Vorderteils eines Kraftfahrzeuganlassers in erfindungsgemäßer Ausführung und
in Ruhestellung.
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– 2 zeigt
eine Ansicht entsprechend 1, wobei
der Anlasser in Betätigungsstellung dargestellt
wird.
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In
den Figuren wird jeweils das Vorderteil 10 eines erfindungsgemäß ausgeführten elektrischen Kraftfahrzeuganlassers
dargestellt.
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Vereinbarungsgemäß wird das
Vorderteil als linker Teil der Figuren und das Hinterteil als rechter Teil
der Figuren bezeichnet.
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Der
zylindrische Hauptkörper 12 des
Anlassers umfaßt
das Polgehäuse 14,
das die Elektromotorgruppe umgibt, die bei dem in den Figuren veranschaulichten
Beispiel nur aus einem Elektromotor besteht, der schematisch mit
seinem Anker 16 und mit seiner Ankerwelle 18 dargestellt
ist, welche die Abtriebswelle der Elektromotorgruppe im Sinne der
Erfindung bildet.
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Das
Gehäuse 12 des
Anlassers 10 wird nach vorne durch eine Kappe 20 mit
einem Befestigungsflansch 22 verlängert.
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Die
Nase 24 der Kappe umfaßt
eine Öffnung 26 für den Durchgang
eines Zahnkranzes 28, der in den Figuren schematisch angedeutet
wird und der zu dem (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor
gehört,
der mit dem Anlasser ausgerüstet
ist.
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausführungsart wird die Ankerwelle 18 des
Elektromotors nach vorne axial durch eine Anlasserwelle 30 verlängert, die
einstückig
mit der Ankerwelle 18 ausgeführt ist und deren vorderes
Ende 32 unter Zwischenschaltung einer Lagerhülse 34 drehend
in der Nase 24 angebracht ist und deren hinteres Ende 36,
das ihr Verbindungsteil mit der Ankerwelle 18 bildet, aus
einem außen
gekerbten Abschnitt besteht.
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Das
Vorderteil der Anlasserwelle 30 umfaßt einen feststehenden axialen
Anschlag 38, der zwecks Zusammenwirken mit der radialen
Vorderseite 40 eines Anlasser ritzels 42 vorgesehen
ist.
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Das
Ritzel 42 ist verschiebbar an der Anlasserwelle 30 mit
dazwischen angeordneten Hülsen 44 angebracht,
so daß es
sich axial in beiden Richtungen zwischen der in 1 veranschaulichten
Ruhestellung und der in 2 dargestellten Betätigungsstellung
verschieben kann, in der die Zähne 46 des Ritzels 42 mit
dem Zahnkranz 28 in Eingriff treten.
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Das
Ritzel 42 geht hinten axial in eine einstückig ausgeführte zylindrische
Verlängerung 48 über, die
das innere Element eines Freilaufs 50 bildet.
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Das äußere Element
des Freilaufs 50 besteht in einem zylindrischen Außenmantel 52,
der axial nach vorne einen Anlasserkörper in Form einer Stulpe 54 verlängert.
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Der
Mantel 52 ist über
eine radiale Wand 56 mit der Stulpe 54 verbunden.
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Die
zylindrische Stulpe 54 ist verschiebbar an der durchgehenden
Welle 18–30 angebracht,
und ihre zylindrische Innenwand umfaßt Kerbverzahnungen 58,
die mit den Kerbverzahnungen 36 zusammenwirken, wobei diese
Kerbverzahnungen vorzugsweise als Schraubennuten ausgeführt sind.
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Der
Anlasserkörper 54 ist
daher drehfest mit der Ankerwelle 18 des Motors verbunden,
wobei er axial verschiebbar an dieser Welle und folglich im Verhältnis zur
Anlasserwelle 30 angebracht ist.
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Der
Anlasserkörper 54 ist
geradlinig axial beweglich mit dem Anlasserritzel 42 über die
Verschlußabdeckung 60 des
Freilaufs 50 verbunden.
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Das
Ritzel 42 und der Anlasserkörper 54 bilden somit
eine bewegliche Einheit, die axial entlang der Welle 18, 30 verschiebbar
angebracht ist.
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Der
Anlasser umfaßt
außerdem
ein koaxiales Einrückrelais 62.
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Das
Einrückrelais 62 besteht
im wesentlichen aus einer elektromagnetischen Spule 64,
die in einer Schale 66 gelagert und von einem Spulengehäuse 68 umgeben
ist.
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Das
Einrückrelais 62 umfaßt einen
feststehenden Kern 70, der sich mit einem rohrförmigen Innenabschnitt 72 axial
in das Innere der Spule 64 erstreckt.
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Außerdem umfaßt das elektromagnetische Einrückrelais
einen beweglichen Kern 74, der als ein verschiebbar im
Spulengehäuse 68 angebrachtes zylindrisches
rohrförmiges
Element ausgeführt
ist.
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Durch
die gegenüberliegenden
Flächen 78 und 80 des
feststehenden Kerns 72 und des beweglichen Kerns 74 wird
ein Luftspalt 76 begrenzt.
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Der
rückseitige
Endabschnitt 82 des beweglichen Kerns 74 trägt einen
beweglichen Kontakt 84, der auf einem nichtleitenden Träger 86 befestigt
ist, welcher wiederum verschiebbar auf dem rückseitigen Teil 82 angebracht
ist.
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Zwischen
dem Träger 86 und
einem im rückseitigen
Teil 82 angebrachten Anschlagring 90 ist eine
als Kontaktdruckfeder bezeichnete Schraubendruckfeder 88 eingesetzt.
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Der
bewegliche Kontakt 84 kann dadurch axial im Verhältnis zum
rückseitigen
Teil 84 nach hinten mit Blick auf 1 entgegen
der Rückstellkraft verschoben
werden, die durch die Druckfeder 88 ausgeübt wird.
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Der
bewegliche Kontakt 84 kann mit einem feststehenden Kontakt 92 zusammenwirken,
der in Form einer Kupferscheibe ausgeführt ist, die an einer Stahlklemme 94 angeschweißt ist,
die über
einen nichtleitenden Träger 96 im
Gehäuse 12 angebracht ist.
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Der
Anlasser 10 umfaßt
desweiteren ein Stellglied 100 zur Übertragung der axialen Schubkraft
vom beweglichen Kern 74 zum Anlasserkörper 54.
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Das
Stellglied 100 besteht im wesentlichen aus einer Muffe
aus unmagnetischem Werkstoff 102, die verschiebbar im Innern
des Teils 72 gelagert ist, wobei die zylindrische Außenfläche 104 der
Muffe dazu mit einer Gleitbeschichtung versehen sein kann.
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Die
Muffe 102 des Stellglieds 100 umfaßt einen
radialen Innenbund 106 der sich radial in Richtung der
zylindrischen Außenfläche 55 der
Stulpe 54 des Anlassers erstreckt, an der er mit seinem
radialen inneren Ende in Form einer Lagerbuchse 108 verschiebbar
angebracht ist.
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Die
Muffe 102 wird axial nach hinten durch axiale Ansätze 110 verlängert, welche
die axiale Verbindung zwischen dem Stellglied 100 und dem
beweglichen Kern über
Haken 112 herstellen, die an den Ansätzen 110 ausgebildet
sind.
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Die
Muffe 102 des Stellglieds 100 wird nach vorne
durch einen radialen Außenbund 114 verlängert, dessen
radiale Rückseite 116 in
Ruhestellung an der radialen Vorderseite 71 des Elements 70 anliegt.
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Der
bewegliche Kern 74 und das Stellglied 100 bilden
so eine bewegliche Einheit, die verschiebbar im Verhältnis zum
feststehenden Kern 72 und im Verhältnis zum Anlasserkörper 54 eingebaut
ist.
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Zwischen
dem Stellglied 100 und dem Anlasserkörper 54 ist eine Spiralfeder
eingesetzt, die als Übertragungsfeder 120 bezeichnet
wird.
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Ein
erstes Ende 122 der Übertragungsfeder 120 kommt
an einer radialen Vorderseite 124 des Bunds zur Anlage,
während
das zweite Ende 126 der Übertragungsfeder 120 an
der radialen Rückseite 57 der
radialen Wand 56 des Anlasserkörpers anliegt, wobei dazwischen
ein Gleitstück 128 angeordnet
ist, um die Drehverbindung zwischen dem Anlasserkörper 54 und
der Feder 120 zu lösen.
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Das
Gleitstück 128 könnte auch
durch andere gleichwertige Mittel ersetzt werden, wie beispielsweise
durch Kugeln, die in einem Käfig
gehalten werden.
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Eine
Spiralfeder, die als Trennfeder 130 bezeichnet wird, ist
zwischen einer radialen Rückseite 132 des
Bunds 106 des Stellglieds 100 und einer Druckscheibe 134 eingesetzt,
die am hinteren Ende 136 der Stulpe 54 des Anlasserkörpers mittels
eines Federrings 138 befestigt ist.
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Eine
als Rückstellfeder 140 des
Stellglieds 100 be zeichnete Spiralfeder ist axial zwischen
der radialen Vorderseite 115 des radialen Außenbunds 114 des
Stellglieds 100 und einer feststehenden Auflagefläche 142 eingesetzt,
die in einer Innenhülse 144 der
Kappe 20 ausgebildet ist.
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Es
folgt nun eine Beschreibung der Funktionsweise des Anlassers.
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Wenn
der Fahrer die Zündung
einschaltet, bewirkt er die Stromversorgung der Spule 64.
Das Einrückrelais 62 bewirkt
dann eine axiale Verschiebung des beweglichen Kerns 74 und
des Stellglieds 100 nach vorn entgegen der Rückstellfeder 140.
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Bei
dieser Verschiebung nimmt das Stellglied 100 den Anlasserkörper 54 und
das Ritzel 42 vermittels der Übertragungsfeder 120 mit
nach vorn. Wenn das Ritzel 42 nicht mit dem Zahnkranz 28 in Eingriff
treten kann, wird die Feder 120 axial unter der Einwirkung
der durch das Stellglied 100 auf sie übertragenen Kraft zusammengedrückt.
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Wenn
das Ritzel 42 mit dem Zahnkranz 28 des Verbrennungsmotors
in Eingriff tritt und sich axial bis zur Anlage an dem feststehenden
Anschlag 38 verschiebt, kommt der bewegliche Kontakt 84 mit dem
feststehenden Kontakt 92 in Berührung. Bei diesem Kontakt wird
die Kontaktdruckfeder 88 zusammengedrückt, so daß der bewegliche Kern 74 seine axiale
Verschiebung fortsetzen kann, wobei gleichzeitig der bewegliche
Kontakt 84 und der feststehende Kontakt 92 aneinander
in Anlage verbleiben, bis der bewegliche Kern 74 mit dem
feststehenden Kern 72 in Berührung kommt, das heißt bis zum
Verschwinden des Luftspalts 76.
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Die
Elektromotorgruppe, d.h. der Elektromotor 16 wird dann
mit Strom versorgt und beginnt zu drehen, wodurch er über die
Kerbverzahnungen 36, 58 den Anlasserkörper 54 drehend
antreibt, der über den
Freilauf 50 wiederum das Ritzel 42 dreht.
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Wenn
die Stromversorgung der Spule 64 unterbrochen wird, entspannt
sich die Kontaktdruckfeder 88, wobei sie die Einheit aus
beweglichem Kern 74 und Stellglied 100 axial nach
hinten mitnimmt.
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Unter
der Einwirkung der Rückstellfeder 140 wird
die Trennfeder 130 axial zusammengedrückt, wodurch der elektrische
Kontakt zwischen dem beweglichen Kontakt 84 und dem feststehenden
Kontakt 92 unterbrochen wird. Diese Trennung der Kontakte
bewirkt die Abschaltung der Elektromotorgruppe 16.
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Die
aus dem beweglichen Kern 74 und dem Stellglied 100 bestehende
bewegliche Einheit verschiebt sich axial nach hinten, bis die radiale
Rückseite 116 des
Bunds 114 des Stellglieds 100 erneut an der radialen
Vorderseite 71 des feststehenden Elements 70 zur
Anlage kommt.
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Als
Variante kann die nach hinten vorgenommene Rückstellung des Anlasserkörpers 54 in
seine Ruhestellung über
eine Trennfeder 130 erfolgen, deren Windungen unter der
Einwirkung der Rückstellfeder 120 aneinander
zur Anlage kommen, wobei die so zusammengedrückte Feder den Anlasserkörper 54 über die
Scheibe 134 mitnimmt.
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Desweiteren
besteht die Möglichkeit,
eine axiale Verlängerung
der Lagerbuchse 108 nach hinten vorzusehen, die nach einem
bestimmten Weg zur Zusammendrückung
der Trennfeder 130 an der Scheibe 134 zum Anschlag
kommt, um den Anlasserkörper 34 axial
nach hinten mitzunehmen.
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Als
nicht dargestellte Variante ist es ferner möglich, die Rückstellfeder 140 zwischen
dem feststehenden Kern 72 und dem beweglichen Kern 74 anzuordnen.