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Elektrische Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen Elektrische
Andrehvorrichtungen für Brennkraft-Maschinen, die mit einem Elektromotor angetrieben
werden, sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Insbesondere ist eine
Andrehvorrichtung bekannt, bei der der Rotor des Elektromotors eine Hohlwelle besitzt.
In dieser Hohlwelle ist ein Schaft, an dessen einem Ende ein in einen Zahnkranz
einer Brennkraftmaschine einrückbares Andrehritzel befestigt ist, über ein Steilgewinde
drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die von dem Rotor zum Antrieb des Ritzels
auf den Zahnkranz zu übertragende Antriebskraft wird durch eine Lamellenkupplung
von dem Rotor auf die Welle des Ritzels übertragen. Diese bekannte Vorrichtung hat
den Nachteil, daß zwischen dem Rotor und dem Ritzel kein flexibles Torsionsglied
zwischengeschaltet ist. Eine Beschädigung der Übertragungselemente läßt sich bei
dieser Ausführungsform nur dadurch vermeiden, daß die Lamellenkupplung bei hohen
überlastungen oder Torsionsstößen rutscht. Wird die Kupplung aber so eingestellt,
daß sie bei Torsionsstößen rutschen kann, dann kann sie nur beschränkt Drehmomente
übertragen.
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Bei einer anderen bekanntgewordenen Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen
ist ein elastischer, zusammendrückbarer Gummikörper vorgesehen, dessen einander
gegenüberliegende Enden eine als Gummiring ausgebildete Antriebsverbindung bilden.
Dämpfungseinrichtungen aus Gummi weisen den grundsätzlichen Nachteil auf, daß sie
unzuverlässig sind und daß die beim Gleiten auftretende Wärme die Gummikörper mit
der Zeit zerstört. Die Lebensdauer einer derartigen Andrehvorrichtung ist daher
sehr kurz.
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Bei einer weiteren Andrehvorrichtung ist die Motorwelle und die Ritzelwelle
aus einem Stück hergestellt und der Anker des Motors außerdem noch in axialer Richtung
verschiebbar angeordnet. Auf Grund dieser Konstruktion ergibt sich eine sehr langgestreckte
Andrehvonichtung, die für normale Kraftfahrzeuge nicht geeignet ist.
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Auch eine andere Andrehvorrichtung, bei der die Welle zum Antrieb
des Ritzels außerhalb des Elektromotors angeordnet ist, ist wegen des großen Durchmessers
der Andrehvorrichtung für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen praktisch nicht brauchbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Andrehvorrichtung
für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die kompakt gebaut ist, große Drehmornente übertragen
kann und in der Lage ist, Belastungsstöße abzufangen.
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Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen
mit einem Elektromotor, dessen Rotor eine Hohlwelle besitzt, mit einem Andrehritzel,
das über ein Steilgewinde drehbar und axial verschiebbar mit dem Rotor verbunden
ist und in einen auf der Welle der Brennkraftinaschine angeordneten Zahnkranz einrückbar
ist. Die Erfindung besteht darin, daß in der Hohlwelle eine relativ torsionselastische
Andrehwelle angeordnet ist, die an ihrem dem Andrehritzel abgewandten Ende mit der
Hohlwelle über axial sich erstreckende Nuten und Federn fest verbunden und an der
dem Andrehritzel zugewandten Seite des Rotors in der Hohlwelle lose geführt ist
und die an ihrem, an dieser Seite über den Rotor hinausragenden Teil in bekannter
Weise das Steilgewinde zur Aufnahme einer mit dem Andrehritzel fest verbundenen
Schraubhülse aufweist. Mit einer derartigen Andrehvorrichtung ist es möglich, trotz
kompakter Bauweise hohe Antriebskräfte zu übertragen. Der Erfindungsgegenstand ist
aber auch so ausgebildet, daß er auf Grund der torsionselastischen Andrehwelle Belastungsstöße
auffangen kann.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung weist zweckmäßigerweise die Andrehwelle
innerhalb der Hohlwelle einen eingeschnürten Teil und einen mit Keilnuten versehenen
Endteil auf, der in einen mit inneren Keilnuten versehenen Endteil der Hohlwelle
eingreift. Mit dieser Ausbildung des Erfindungsgegenstandes wird sichergestellt,
daß die Andrehvorrichtung sowohl hohe Drehmoinente übertragen kann als auch Belastungsstöße
auffängt.
Zur drehfesten und axial verschiebfesten Verbindung zwischen
der Andrehwelle und der Hohlwelle weisen die Keilnuten einen sehr großen Steigungswinkel
auf.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt F i g. 1 den
Erfindungsgegenstand in Seitenansicht und im Querschnitt aus der Sicht der in F
i g. 2 eingetragenen Schnittlinie 1-1 und F i g. 2 den Gegenstand
nach F i g. 1 in Endansicht und im Querschnitt aus der Sicht der in F i
g. 1 eingetragenen Pfeile 2-2.
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In den Zeichnungen ist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse
10 gezeigt, in dem die Statorwicklung 11 eine Elektromotors untergebracht
ist. Der Rotor 12 dieses Motors ist auf einer Hohlwelle 13
befestigt, die
eine lange Andrehwelle 14 umgibt. Ein Ende der Hohlwelle 13 endet gleich
lang mit dem benachbarten Ende des Rotors 12 (nachstehend als Vorderende bezeichnet),
während das hintere Ende der Hohlwelle 13 sich über das hintere Ende des
Rotors 12 hinaus erstreckt und einen Kommutator 15 trägt. Außerdem umgibt
das hintere Ende der Hohlwelle 13 eine Lagerbüchse 16, die durch einen
zentrischen Zapfen 17 getragen wird. Der Zapfen 17
erstreckt sich nach
vom durch das Innere einer Haube 18, die einen hinteren Abschluß für das
Gehäuse 10 bildet.
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Das hintere Ende der Andrehwelle 14 enthält Keilnuten, die mit einem
sehr großen Steigungswinkel angeordnet sind und die mit den Keilnuten in der Hohlwelle
13 im Eingriff stehen, so daß sowohl eine relative axiale Verschiebung als
auch eine Drehbewegung verhütet werden. Die Andrehwelle 14 erstreckt sich mit einer
beträchtlichen Länge über das Vorderende des Rotors 12 nach vom hinaus und bildet
eine Verlängerung 14 a. Sie ist am vorderen Ende in einem Vorderlager
19 gelagert, das in einem den vorderen Teil des Gehäuses 10 abschließenden
Dekkel 20 angeordnet ist. Innerhalb des Mittelteiles des Rotors 12 ist in axialer
Richtung die Andrehwelle 14 derart eingeschnürt, daß ein Zwischenraum zwischen der
Hohlwelle 13 und der Andrehwelle 14 geschaffen wird, wodurch die Andrehwelle
14 sehr torsionselastisch wird.
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Ein Teil der Verlängerung 14a zwischen dem Vorderlager 19 und
dem Rotor 12 ist als Steilgewinde mit einem Steigungswinkel von annähernd 6011 ausgebildet.
Dieser Teil der Welle steht im Eingriff mit einer mit entsprechendem Steilgewinde
versehenen Schraubhülse 21, die die Verlängerung 14 a umgibt. Auf dem vorderen Ende
der Schraubhülse 21 ist ein Andrehritzel 22 vorgesehen, das durch Axialverschiebung
in Eingriff mit einem Zahnkranz 23 des Motors gebracht wird.
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Die Keilnuten auf dem Ende der Andrehwelle 14 sind gegenüber der Achse
der Andrehwelle 14 geneigt, und die Keilnuten auf dem inneren Umfang der Hohlwelle
13 sind so ausgebildet, daß sie genau axial verlaufen. Infolge dieser Anordnung
wird, wenn sich die Andrehwelle 14 im Eingriff mit der Hohlwelle 13 befindet,
ein sehr dichter Sitz zwischen den Keilnuten der Andrehwelle 14 und der Hohlwelle
13
geschaffen, der genügt, um jede axiale Bewegung dieser beiden Teile im
Betrieb zu verhindern.
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In dem Deckel 20 ist die Wicklung 24 eines Solenoids angeordnet. Der
Anker 25 des Solenoids, der nach'rückwärts durch eine Spiraldruckfeder
26 vorgespannt ist, umgibt die Schraubenhülse 21 und ist als zylindrisches
Rohr ausgebildet, das innen einen Absatz 25 a aufweist. Eine Ringscheibe
27 wird normalerweise gegen den Absatz 25 a mittels einer Spiraldruckfeder
26 angepreßt, die sich mit ihrem anderen Ende an einem Anschlag an dem hinteren
Ende des Ankers 25 abstützt. Ferner liegt die innere Kante der Ringscheibe
27 an einen Anschlagring 29 an, der auf der Schraubenhülse 21 vorgesehen
ist, wenn der Anker 25 gegen die Wirkung der Spiraldruckfeder 26
in
die Wicklung 24 des Solenoids hineingezogen wird.
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Den hinteren Teil der Schraubhülse 21 umgibt ein Kragen
37, der durch eine Spiraldruckfeder 38 nach vorn gepreßt wird, die
zwischen dem Kragen 37 und einem Anschlagring auf der Schraubhülse 21 angeordnet
ist, Die Innenfläche des Kragens 37 läuft nach vorn glockenförmig aus. In
der Glocke des Kragens 37 liegen mit Abstand zueinander mehrere Kugeln
39, die innerhalb entsprechender Bohrungen in der Schraubhülse 21 angeordnet
sind. Wenn sich die Schraubhülse 21 in ihrer rückwärtigen Stellung befindet, werden
die Kugeln 39 durch den Kragen 37
in Eingriff mit einer Ringnut 40
auf der Andrehwelle 14 gehalten, um das Andrehritzel 22 gegen einen unbeabsichtigten
Eingriff mit dem Schwungrad 23 zu schützen.
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Indessen werden in der vorderen Stellung der Schraubhülse 21 Kugeln
durch den Kragen in eine entsprechende Anzahl von Aussparungen 41 in der Welle gedrückt,
um das Andrehritzel 22 gegen eine vorzeitige Loslösung von dem Zahnkranz
23 zu sichern.
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Die Andrehvorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Um den Motor anzulassen,
wird mittels eines entfernt angeordneten Schalters ein Stromkreis, in dem eine Spannungsquelle
und die Wicklung 24 des Solenoids liegt, geschlossen. Die auf diese Weise erregte
Solenoidwicklung 24 zieht den Anker 25 gegen die Wirkung der Spiraldruckfeder
26 nach vom. Während dieser Bewegung des Ankers 25 bewirkt die Anlage
der Ringscheibe 27 an dem Anschlagring 29, daß die Schraubhülse 21
nach vom bewegt wird, um teilweise das Andrehritzel 22 mit dem Zahnkranz
23 in Eingriff zu bringen. Während dieser axialen Verschiebung wird das Ritzel
22 gleichzeitig durch das Steilgewinde der im Eingriff stehenden Schraubhülse 21
und Andrehwelle 14 gedreht. Wenn der Anker 25
vollständig in die Wicklung
24 hineingezogen worden ist, werden die Schalterkontakte 36, 36a geschlossen
und der Elektromotor in Bewegung gesetzt, so daß das Andrehritzel 22 in vollen Eingriff
mit dem Zahnkranz 23 durch die Wirkung des Steilgewindes gebracht wird.
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Für den Fall, daß einer der Zähne des Andrehritzels 22 gegen einen
Zahn des Zahnkranzes 23 Ende gegen Ende zusammenstößt, kann der Anker
25 trotzdem voll in die Windung hineingezogen werden auf Grund der axialen
Bewegungsmöglichkeit der Ringscheibe 27 gegen die Wirkung der Spiraldruckfeder
28. Auf diese Weise wird der Motor angelassen und bewirkt, daß das Andrehritzel
22 gedreht wird, bis ein teilweiser Eingriff durch die Wirkung der Spiraldruckfeder
28 bewirkt wird, worauf der volle Eingriff, durch das Steflgewinde erfolgt.
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Wenn nun der Motor läuft und der entfernt angeordnete Schalter geöffnet
wird, kehrt der Anker 25
unter der Wirkung der Spiraldruckfeder
26 in seine
Ausgangsstellung zurück und drückt den Kragen
37
von dem Andrehritzel 22 weg, so daß die Kugeln aus den Aussparungen 41
herausgedrückt werden. Zur gleichen Zeit werden die Kontakte 36, 36 a geöffnet,
und das Ritzel wird außer Eingriff mit dem Zahnkranz 23, und zwar teilweise
durch die Wirkung der Spiraldruckfeder 26, die auf die Schraubhülse 21 über
den Anker 25, die Ringscheibe 27 und den Kragen 37
wirkt, und
teilweise durch die Wirkung des Steilgewindes, gebracht. Wenn die Schraubhülse 21
voll auf ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, greifen die Kugeln 39 wieder
in die Ringnut 40 in der Welle ein, um einen versehentlichen Wiedereingriff des
Andrehritzels 22 mit dem Zahnkranz 23 zu verhindern.