DE1928469C3 - Schraubtrieb-Andrehmotor für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubtrieb-Andrehmotor für eine Brennkraftmaschine mit elektrisch betätigter, auf das Ritzel einwirkender Reibungsbremse als Einrückhilfe des Ritzels.

In der DE-PS 4 59 942 ist ein derartiger Schraubtrieb-Andrehmotor beschrieben, bei dem das zum Einrücken des Ritzels erforderliche Bremsdrehmoment von einer elektromagnetischen Bremse bereitgestellt wird. Bei einem derartigen Andrehmotor kann bei der starken Belastung eine Batterie beim Anlaßvorgang und bei durch Batteriealterung und Witterungsverhältnissen bedingten Verschlechterungen der elektrischen Energieversorgung der Einrückvorgang des Ritzels schleppend sein, da der mit zu geringer Spannung betriebene Elektromagnet die Reibungsbremse nur schwach betätigen kann.

In der GB-PS 5 57 296 ist ferner ein Schraubtrieb-Andrehmotor beschrieben, bei der das Ende des Ankers eines Elektromagneten in eine in das Ritzel eingreifende Stellung verlagerbar ist und das Ritzel zum Einrücken in Drehrichtung völlig anhält Dabei ist jedoch die Einrückvorrichtung großen StoObelastungen ausgesetzt, und beim Herunterlaufen des Ankers des Elektromagneten vom Riizei und beim Anlaufen des Ritzels ergeben sich Schwierigkeiten.

Durch die Erfindung soll dagegen ein Schraubtrieb-Andrehmotor der eingangs beschriebenen Art geschaffen werden, bei dem das Ritzel gut eingerückt wird und

ίο die Einrückhilfe keinen starken Stoßbelastungen ausgesetzt ist

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Schraubtrieb-Andrehmotor gemäß Anspruch 1. Bei dem erfindungsgemäßen Andrehmotor ist die

■S Reibungsbremse somit ständig eingerückt, und ihr Bremsdrehmoment aufnehmendes Teil ist über das »digital« arbeitende elektromagnetisch betätigte Gesperre mit dem Gehäuse des Andrehmotors verbindbar. Hierdurch wird stets das gleiche Bremsdrehmoment erhalten, solange nur genügend Energie aus der Batterie des Kraftfahrzeuges zur Verfügung steht, um das elektromagnetisch betätigte Gesperre überhaupt schalten zu können. Das zum Einrücken des Ritzels verfügbare Bremsdrehmoment ist stets durch die

Vorspannfeder der Reibungsbremse vorgegeben. Das Gesperre hat einen sehr einfachen Aufbau, läßt sich

kostengünstig herstellen und hat eine hohe Lebensdauer bei guter Betriebssicherheit

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

den Unteransprüchen angegeben und ergeben sich auch aus der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Andrehvorrichtung und

Fig.2 einen teilweise gebrochenen Schnitt des Gesperres längs der Linie 2-2 der F i g. 1.

Gemäß der Zeichnungen enthält die Andrehvorrichtung ein Andrehritzel 12, das gleitend auf einer Welle 14 angeordnet ist. Die Welle 14 wird durch einen (nicht gezeigten) Andrehmotor angetrieben, der in bekannter Weise eingeschaltet wird, wenn der Bedienungsmann einen Startschalter dreht oder drückt Ein Rollenfreilauf 18 bekannter Bauweise enthält einen äußeren Laufring 20, einen inneren Laufring 22 und mehrere Antriebsrol len 24. Der Freilauf ist in einem Blechstück 26 eingeschlossen. Der innere Laufring 22 ist durch einen Steg 28 einstückig mit dem Andrehritzel 12 verbunden.

Eine Muffe 30 ist einstückig an dem äußeren Laufring 20 des Freilaufes angeformt und hat an ihrer Innenseite schraubenförmige Gewindegänge 32, die gleitfähig mit Gewindegängen 34 verschraubt sind, die auf der motorgetriebenen Welle 14 ausgebildet sind.

Das Ritzel 12, der Freilauf 18 und die Kupplung 30 bilden den verschiebbaren Antriebsteil der Andrehvor richtung, die gemäß der Darstellung in der ausgerückten Stellung an einer Druckscheibe 36 anliegt Infolge der schraubenförmigen Wellenverbindung 32, 34 kann dieser verschiebbare Antriebsteil sich sowohl mit der Welle 14 drehen als auch um eine begrenzte Weglänge in Axialrichtung auf der Welle vorgeschoben werden, wodurch das Andrehritzel 12 an das Schwungrad 38 der Brennkraftmaschine angekuppelt wird Der im Sinne der F i g. 1 rechte Endpunkt des Verschiebeweges des Andrehritzels 12 wird durch Anlage an einer Druck scheibe 40 gebildet, die in einer Verlängerung 44 des Gehäuses des Andrehmotors gehaltert ist.

Eine axiale Kraftkomponente zur Verschiebung des Antriebsteiles der Andrehvorrichtung von seiner

ausgerückten in die eingerückte Stellung wird durch das Mitwirken von Reibverzögerungskräften erzeugt. Im einzelnen ist eine zur Muffe 30 konzentrisch angeordnete Scheibe 46 vorgesehen, die durch das Gesperre 48 entweder verriegelt oder freigegeben werden kann. Auf sich gegenüberliegenden Seiten der Scheibe 46 sind zwei Reibringe 52 und 54 angeordnet, von denen der eine mit dem Freilauf 18 und der andere mit der Druckplatte 56 verbunden ist, die gleitfähig auf der Außenfläche der Muffe 30 angebracht ist Eine to Schraubenfeder 60 ist konzentrisch um die Muffe 30 angeordnet und liegt an einem Ende an der Druckplatte 56 an, während ihr anderes Ende durch einen L-Ring 62 gehaltert wird, der an einem Ring 64 anliegt Die Feder 60 übt eine Kraft aus, die die Reibteile mit einer vorbestimmten Kraft in Anlage an die Scheibe 46 drückt Die so hergestellte Reibverbindung verzögert die Drehung des Antriebsteiles der Andrehvorrichtung, wodurch der Antriebsteil auf der mit Gewindegängei* versehenen Welle verschraubt wird und axial in die eingerückte Stellung mit dem Schwungrad 38 verschoben wird.

In der Kammer des Freilaufes ist ein Druckring 66 angeordnet, der auf einer Seite am inneren Laufring 22 und an der anderen Seite an Stiften 58 anliegt, die sich durch den Freilauf hindurcherstrecken und an der Druckplatte 56 anliegen. Wenn das Andrehritzel 12 am Endpunkt seiner Einrückbewegung an die Druckscheibe 40 anschlägt, wird das maximale Drehmoment vom Andrehmotor über das Andrehgetriebe auf die Brennkraftmaschine übertragen, wobei durch die Schraubwellenverbindung sehr starke Kräfte erzeugt werden, so daß die Muffe und der äußere Laufring 20 ihre Axialbewegung fortsetzen, obwohl der innere Laufring 22 und das Andrehritzel 12 auf einen festen Anschlag aufgetroffen sind. Zu diesem Zweck ist in der Kammer des Freilaufs ein Zwischenraum freigelassen, der eine begrenzte Teleskopbewegung zwischen dem inneren und äußeren Laufring und den zugehörigen Bauteilen gestattet Die Druckplatte 56 wird jedoch während dieses letzten Teiles des Verschiebeweges daran gehindert der Muffe 30 und dem äußeren Laufring 20 zu folgen, da die Stifte 58 und der Druckring 66 am inneren Laufring 22 anliegen, so daß die durch die Feder vorgespannte Reibverbindung mit der Scheibe 46 freigegeben wird. Wenn das volle Andrehmoment übertragen wird, wird somit eine Abbremsung durch Reibkräfte ausgeschaltet, so daß die erforderliche Andrehleistung nicht verringert wird.

Im Gegensatz zu bisher vorgeschlagenen Einrichtungen wird im Rahmen der Erfindung auf Rückstellfedern sowie auf äußeren Bremseinrichtungen zur Erzeugung hoher Trägheitskräfte zum Zwecke der Rückstellung verzichtet (lediglich zur Vermeidung unkontrollierter Längsbewegungen können schwache Federn vorgesehen sein). Anstelle dieser nachteiligen oder teueren Anordnungen ist ein Gesperre 48 vorgesehen, das eine Solenoidspule 70, einen Riegelzapfen 72, eine am Riegelzapfen 72 befestigte Schiene 74, die in Axialrichtung parallel zur Achse der Andrehvorrichtung verläuft, sowie in Umfangsrichtung versetzte Zähne 76 enthält, die am Außenumfang der Scheibe 46 ausgebildet sind.

Wenn die Spule 70 erregt wird, wird der Riegelzapfen 72 nach unten gezogen, wodurch die Schiene 74 in Eingriff mit den Zähnen 76 gebracht wird, so daß die Scheibe 46 drehfest jedoch in Axialrichtung verschiebbar gehaltert wird, wodurch die Reibverbindung zur Wirkung kommt und die Andrehvorrichtung in Eingriff mit dem Schwungrad 38 gebracht wird. V/enn die Spule 70 entregt wird, kehrt der Riegelzapfen 72 in die zurückgezogene Lage zurück, wodurch die Scheibe 46 freigegeben wird und frei umlaufen kann, so daß keine Reibkraft erzeugt wird. Die Spuie 70 liegt vorzugsweise im gleichen Schaltkreis wie der Andrehmotor oder wird durch einen mechanisch gekoppelten Schalter gleichzeitig mit dem Andrehmoior ein- oder ausgeschaltet hauptsächlich zu dem Zweck, daß die Entregung sofort erfolgt wenn der Bedienungsmann den Startschalter in die Ausschaltstellung zurückdreht

Die Arbeitsweise der Erfindung wird am besten aus dem nachfolgend beschriebenen Ablauf eines Andrehvorganges ersichtlich. In der Ruhestellung befinden sich die Bauteile in der in F i g. 1 gezeigten Lage. Wenn der B<,--dienungsmann einen Startschalter niederdrückt wird der Andrehmotor eingeschaltet, wodurch die Antriebswelle 14 in Drehung versetzt und gleichzeitig die Spule 70 erregt wird, so daß die Scheibe 46 sich nicht drehen kann. Der verschiebbare Antriebsteil der Andrehvorrichtung, der die Muffe 30, den Freilauf 18, das Andrehritzel 12 und die zugehörigen Bauteile einschließlich der Reibverbindung und der Scheibe 46 enthält, verschiebt sich in Axialrichtung zum Schwungrad 38 hin, und zwar infolge des oben beschriebenen Zusammenwirkens der Reibverzögerung und der Schraubeiigänge 32 und 34. Wenn sich der verschiebbare Antriebsteil in Richtung der Einrückverbindung bewegt bleibt die Scheibe 46 in Eingriff mit der Schiene 74, so daß die Reibverzögerung aufrechterhalten wird und sich die Vorrichtung weiter verschiebt. Bei beginnendem Eingreifen des Andrehritzels 12 am Schwungrad 38 wird das Andrehmoment auf die Schraubengänge 32 und 34 übertragen, so daß ein starker Schraubhub erzeugt wird, und infolgedessen gelangt das Andrehritzel 12 rasch in vollen Eingriff mit dem Schwungrad 38. Beim Auftreffen des Andrehritzels 12 auf die Druckplatte 40 wird seine Axialbewegung gehemmt, jedoch dreht es sich weiterhin gemeinsam mit der Antriebswelle 14, wodurch das Schwungrad 38 in Drehung gebracht wird. Der äußere Laufring 20 und die Muffe 30 setzen ihre Axialbewegung fort, wodurch der innere Laufring 22 in den äußeren Laufring 20 eingeschoben und die Reibverbindung über die Stifte 58 und die Scheibe 56 gelöst wird. Während der zum Anlassen benötigten Belastungsspitzen beansprucht daher die Reibverbindung nichts von der Antriebsleistung des Andrehmotors.

Im Falle nicht korrekten Anlaßvorganges kann es vorkommen, daß das Schwungrad 38 das Andrehritzel 12 zeitweise stärker beschleunigt als der Andrehmotor, und in diesem Fall dreht der Freilauf 18 durch, die starken Schraubkräfte gehen verloren, und die Andrehvorrichtung beginnt unter dem Einfluß der Trägheitskräfte auszurücken. Jedoch tritt lediglich eine begrenzte Ausrückbewegung auf, die nicht ausreicht, die volle Ausrückung durchzuführen, da vorher die Reibverbindung erneut eingreift und eine Kraft erzeugt, die das Andrehritzel in der Eingriffstellung hält. Infolgedessen bleibt selbst bei stotternden Anlaßvorgängen ein zwangsläufiger Eingriff erhalten.

Stoßbelastungen, die entweder durch das Anschlagen des Andrehritzels 12 an der Druckplatte 40, durch das nach dem Einschubvorgang auftretende Anschlagen des Freilaufes oder die während eines Fehlstarts eingeleitete Bewegung in Richtung auf die Ausrückstellung hervorgerufen werden, werden infolge der Parallelausrichtung der Schiene 74 zur Achse der Antriebsvorrich-

tung nicht unmittelbar auf den Riegelzapfen 72 des Gesperres übertragen. Soweit diese Stoßbelastungen an das Gesperre übertragen werden, müssen sie die Reibverbindung durchlaufen, und ihre Größe ist infolgedessen auf die Übertragungsfähigkeit der Reibverbindung beschränkt. Infolge der Begrenzung derartiger Stoßbelastungen kann ein verhältnismäßig kleines und billiges Solenoidgesperre verwendet werden, das dennoch eine hohe Verläßlichkeit und Lebensdauer aufweist.

Wenn der Bedienungsmann feststellt, daß die Kraftmaschine zufriedenstellend in Gang gesetzt wurde,

dreht er den Startschalter ab, wodurch gleichzeitig dei Andrehmotor und die Spule 70 entregt werden. Da! Gesperre 48 wird gelöst, wodurch die Scheibe 4t freigegeben und die Reibverbindung außer Betriet gesetzt wird und somit alle Kräfte, die die Andrehvor richtung in der Einrückstellung zu halten suchen ausgeschaltet werden. Die durch den sich verlangsa menden Andrehmotor erzeugten Trägheitskräfte brin gen die nun von anderen Kräften freie Andrehvorrich tung nach Art einer ausschließlich mit Trägheitskräfter arbeitenden Vorrichtung in die ausgerückte Stellung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schraubtrieb-Andrehmotor für eine Brennkraftmaschine mit elektromagnetisch betätigter, auf das Ritze! einwirkender Reibungsbremse als Einrückhilfe des Ritzels, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige, das Bremsmoment aufnehmende, unter Reibschluß mit dem Ritzel (12,20,30) verbundene Platte (46) vorgesehen ist, die in einer ersten Phase des Anlaßvorganges mittels eines elektromagnetisch betätigten Gespeires (48) gegen Drehung festgehalten wird, jedoch axial verschiebbar bleibt, wobei die Anordnung derart ist, daß die ringförmige Platte in einer zweiten Phase des Anlaßvorganges vom Gesperre (48) befreit umläuft

2. Schraubtrieb-Andrehmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetisch betätigte Gesperre (48) eine Solenoidspule (70) aufweist, ferner einen Riegelanker (72, 74) und mit diesem zusammenarbeitende, am Umfang der ringförmigen Platte (46) vorgesehene Zähne (76).

3. Schraubtrieb-Andrehmotor nach Anspruch 2, wobei die ringförmige Platte geringe axiale Abmessungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegelanker einen Ankerzapfen (72) und eine von diesem getragene Gesperreschiene (74) aufweist, die parallel zur Achse der Motorwelle (14) verläuft

4. Schraubtrieb-Andrehmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetisch betätigte Gesperre (48) im wesentlichen gleichzeitig mit dem Andrehmotor erregt wird.

5. Schraubtrieb-Andrehmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (12) begrenzt axial verschiebbar, jedoch drehfest mit einer mit der Motorwelle (14) zusammenarbeitenden Schraubmuffe (30) verbunden ist, daß ferner das Ritzel (12) und die Muffe (30) durch eine Feder (60) in eine Stellung maximalen gegenseitigen axialen Abstandes vorgespannt sind, daß außerdem die Einruckbewegung des Ritzels durch einen Anschlag (40) begrenzt ist und daß eine Einrichtung (58,66) zum Lösen der Reibungsbremse beim Anlaufen des Ritzels an den Anschlag (40) betätigt wird.