DE1124304B

DE1124304B - Roller freewheel of screw drives on starting motors of internal combustion engines

Info

Publication number: DE1124304B
Application number: DEG27495A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hoven
Original assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Current assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Priority date: 1959-07-13
Filing date: 1959-07-13
Publication date: 1962-02-22

Description

Rollenfreüauf von Schraubtrieben an Andrehmotoren von Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollenfreilauf von Schraubtrieben an Andrehmotoren von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, bei denen das Andrehritzel mit einer in einem Gewinde hoher Steigung auf der Andrehwelle verschiebbar angeordneten Freilaufkupplung verbunden ist. Bei solchen Andrehmotoren hat es sich bewährt, eine fliegende Anordnung des Ritzels auf der Motorwelle zu wählen. Der ritzelseitige Lagerschild des Motorgehäuses läßt sich dabei geschlossen ausführen, so daß der Andrehmotor vor Verschmutzung geschützt ist. Durch die erzielbare kürzere Stützweise der Motorwelle zwischen den Lagern wird es ferner ermöglicht, den Motor mit verhältnismäßig kleinem Luftspalt und damit wesentlich höherem Wirkungsgrad als bisher auszuführen. Als Nachteil der bekannten Anordnung wird aber empfunden, daß die Beanspruchung des Lagers, in dem der mit dem Ritzel verbundene Freilauf geführt wird, relativ hoch ist.Roller freewheel of screw drives on starting motors of internal combustion engines The invention relates to a roller freewheel of screw drives on starting motors of internal combustion engines in motor vehicles, in which the starting pinion with a One-way clutch displaceably arranged in a thread with a high pitch on the starting shaft connected is. With such starting motors, it has proven useful to use a flying arrangement of the pinion on the motor shaft. The end shield of the motor housing on the pinion side can be carried out closed, so that the starting motor from contamination is protected. Due to the shorter support method of the motor shaft that can be achieved between the It is also possible to store the motor with a relatively small air gap and thus to carry out a significantly higher degree of efficiency than before. As a disadvantage of the known arrangement is felt that the stress on the bearing in which the freewheel connected to the pinion is performed is relatively high.

Ausgehend von einer bekanntgewordenen Ausbildung von Andrehmotoren mit Federhülserifreilauf, bei der der Außenteil dieses Freilaufs innerhalb der Lagerbohrung des Lagerschildes angeordnet wurde.. schlägt die Erfindung vor, die obenerwähnten Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß der Rollenfreilauf von Schraubtrieb-Andrehmotoren mit Nadelrollen ausgestattet ist und sein Innenring sowie sein Außenring in die Bohrung des Lagerrings im Lagerschild des Andrehmotors hineinragen, wobei der Außenring als Lagerzapfen ausgebildet ist.Based on a known training of cranking motors with spring sleeve freewheel, in which the outer part of this freewheel is within the bearing bore of the end shield was arranged .. the invention proposes the above Difficulties to be resolved by the fact that the roller freewheel of screw drive starting motors is equipped with needle rollers and its inner ring and outer ring in the The bore of the bearing ring protrudes into the end shield of the starter motor, whereby the outer ring is designed as a bearing pin.

Der Außenring des Freilaufs ist dabei zweckmäßig, wie die Erfindung weiter vorsieht, in Richtung auf den Andrehmotor über den Innenring des Freilaufs hinaus verlängert, und seine Verlängerung umgibt die Schraubtriebsteuermutter konzentrisch. Außenring und Steuermutter sind in bekannter Weise durch Längskeile verbunden. Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind die Nadeln des Nadellagers zur weiteren Verringerung des Freilaufdurchmessers in einem gemeinsamen, die Anlage der Nadeln bewirkenden Kä-fig gehalten, der durch Federn vorgespannt ist. Zwischen der Schraubtriebsteuermutter und dem das Ritzel tragenden Innenring des Freilaufs sind, wie die Erfindung schließlich noch empfiehlt, Federn, die vorteilhaft Tellerfedern sind, vorgesehen.The outer ring of the freewheel is expediently, as the invention further provides, extended in the direction of the starting motor beyond the inner ring of the freewheel, and its extension surrounds the screw drive control nut concentrically. Outer ring and control nut are connected in a known manner by longitudinal wedges. As the invention also provides for the needles of the needle bearing to further reduce the free-running diameter in a joint, the system of the needles causing Kä- are held fig which is biased by springs. As the invention finally recommends, springs, which are advantageously disc springs, are provided between the helical drive control nut and the inner ring of the freewheel carrying the pinion.

Weitere Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt hierbei Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Schraubtrieb und den Freilauf einer Andrehvorrichtung, Fig.'-' einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung des erfindungsgemäß ausgebildeten Freilaufs, Fig. 3 eine teilweise geschnitten dargestellte Stirnansieht des Freilaufs nach der Fig. 2, Fig. 4 eine Seitenansicht des Freilaufs mit geschnitten dargestellten äußeren Teilen, Fig. 5 den die Freilauf-Nadeln haltenden Käfig mit Tragringen und Fig. 6 den Erfindungsgegenstand axial auseinandergezogen in perspektivischer Darstellung.Further features of the invention can be found in the following description of exemplary embodiments and the drawings. 1 shows a longitudinal section through the screw drive and the freewheel of a cranking device, FIG. 1 - a longitudinal section through another embodiment of the freewheel designed according to the invention, FIG. 3 shows a partially sectioned front view of the freewheel according to FIG 4 shows a side view of the freewheel with outer parts shown in section, FIG. 5 shows the cage holding the freewheel needles with support rings, and FIG. 6 shows the subject of the invention axially exploded in a perspective view.

In der Fig. 1 ist der Andrehmotor mit 1 und die Andrehmotorwelle mit 2 bezeichnet. Auf der Andrehwelle ist in einem Außen-Steilgewinde 2' die Schraubtriebsteuermutter 3 verschraubbar. Längskeile 3' an ihrem Umfang greifen forinschlüssig in Keilnuten 4' des als Lagerzapfen ausgebildeten Außenrings 4 des Freilaufs ein. Der Außenring4 ist dreh- und längsverschiebbar im Lager 5 des Lagerschildes 6 des Andrehmotorgehäuses geführt. Weiterhin sind auf der Welle 2 das Andrehritzel 7 und der Innenring 8 des Freilaufs gelagert. Das Ritzel 7 ist mit dem Innenring 8 kraftschlüssig verbunden oder besteht mit diesem aus einem Stück.In FIG. 1 , the starting motor is denoted by 1 and the starting motor shaft is denoted by 2. The screw drive control nut 3 can be screwed into an external coarse thread 2 'on the starting shaft. Longitudinal wedges 3 ' on their circumference engage positively in keyways 4' of the outer ring 4 of the freewheel, which is designed as a bearing pin. The outer ring 4 is rotatably and longitudinally displaceably guided in the bearing 5 of the end shield 6 of the starting motor housing. Furthermore, the starting pinion 7 and the inner ring 8 of the freewheel are mounted on the shaft 2. The pinion 7 is positively connected to the inner ring 8 or consists of one piece with it.

Beim Andrehen der Brennkraftmaschine verschraubt sich die Steuermutter 3 im Steilgewinde 2' der Andrehmotorwelle 2 und drückt dabei entgegen der Kraft der Feder 9 das Ritzel 7 vor sich her, bis es nach Einrücken in den Zahnkranz 10 der Brennkraftmaschine gegen die als Widerlager dienende Scheibe 11 schlägt.When the internal combustion engine is cranked, the control nut 3 is screwed into the helical thread 2 'of the cranking motor shaft 2 and pushes the pinion 7 in front of it against the force of the spring 9 until, after engaging the ring gear 10 of the internal combustion engine, it strikes against the disc 11 serving as an abutment .

Der Andrehmotor 1 dreht nun über den gesperrten Freilauf und das Ritzel 7 die Brennkraftmaschine durch, bis sie anspringt. Nach dem Anspringen nimmt die Brennkraftmaschine eine höhere Drehzahl an als der Andrehmotor und treibt ihrerseits über den Zahnkranz 10 entsprechend der übersetzung zwischen Zahnkranz und Ritzel das Ritzel 7 an. Die Drehzahl des Andrehmotors steigt hierbei etwa auf seine Leerlaufdrehzahl; beim weiteren Hochdrehen des Ritzels 7 löst sich der Freilauf, und entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine wird das Ritzel allein weiter hochgedreht.The starting motor 1 now rotates the internal combustion engine via the locked freewheel and the pinion 7 until it starts. After starting, the internal combustion engine assumes a higher speed than the starting motor and in turn drives the pinion 7 via the ring gear 10 according to the ratio between the ring gear and the pinion. The speed of the cranking motor increases here to about its idling speed; When the pinion 7 is further turned up, the freewheel is released, and the pinion alone is turned up further in accordance with the speed of the internal combustion engine.

Auf die Lebensdauer des Lagers 5 wirkt es sich sehr vorteilhaft aus, daß bei der Ausführung des Freilaufs nach der Erfindun- sich der Außenrina 4 des Freilaufs nur mit der Leerlaufdrehzahl des Andrehmotors dreht, während bei den bekannten Ausführungen, bei denen das Ritzel 7 selbst im Lager 5 ge- lagert ist, das Lager mit der nach dem Anspringen der Brennkraftmaschine sehr viel höheren Drehzahl des Ritzels belastet wird.It has a very advantageous effect on the service life of the bearing 5 that, when the freewheel is carried out according to the invention, the outer ring 4 of the freewheel only rotates at the idling speed of the starting motor, while in the known designs in which the pinion 7 itself is in Bearing 5 is mounted , the bearing is loaded with the very much higher speed of the pinion after the internal combustion engine has started.

Auch der Andrehmotor selbst wird durch die erfindungsgemüße > Ausbildung und Anordnung C des Freilaufs wesentlich geschont. Während bei einer bekannten Anordnung die Andrehmotorwelle in einer mit dem Ritzel 7 verbundenen Buchse gelagert ist, erfolgt nunmehr die Lagerung über den Außenring 4 des Freilaufs im Lager 5. Bei der bisher üblichen Lagerung beschleunigt das durch den Zahnkranz angetriebene Ritzel durch die Reibung des Freilaufs die Andrehmotorwelle über deren Leerlaufdrehzahl hinaus. Das im Lagerschild vorgesehene Lager wird hierbei mit der vollen Drehzahl des Ritzels beansprucht. Bei einem elektrischen Andrehmotor liegt der Verschleiß von Bürsten und Kollektor eines wesentlich über seine Leerlaufdrehzahl beschleunigten Ankers entsprechend hoch. Bei der Anordnung nach der Erfindung hingegen wird infolge der geringeren Reibung des Freilaufs der Anker eines elektrischen Andrehmotors nicht mehr wesentlich über seine Leerlaufdrehzahl beschleunigt. Die Lagerbuchse im Lagerschild wird nur noch mit der entsprechend niedrigeren Drehzahl des Andrehmotors beansprucht und wirkt mit ihrer Reibung der Beschleunigung des Andrehmotors entgegen.Even the starter motor itself is essentially preserved by the erfindungsgemüße> configuration and arrangement C of the freewheel. While in a known arrangement the starter motor shaft is mounted in a socket connected to the pinion 7 , the bearing is now carried out via the outer ring 4 of the freewheel in the bearing 5. In the previously used mounting, the pinion driven by the ring gear accelerates through the friction of the freewheel Starting motor shaft beyond its idling speed. The bearing provided in the end shield is loaded with the full speed of the pinion. In the case of an electric starting motor, the wear on the brushes and collector of an armature that is accelerated significantly above its idle speed is correspondingly high. In the arrangement according to the invention, however, due to the lower friction of the freewheel, the armature of an electric starting motor is no longer accelerated significantly above its idle speed. The bearing bush in the end shield is only stressed at the correspondingly lower speed of the starting motor and its friction counteracts the acceleration of the starting motor.

Fig. 2 zeigt halb geschnitten eine andere Ausbildung des Freilaufs nach Fig. 1. Die auf der Andrehmotorwelle 2 verschraubbare Schraubtriebsteuermutter3 weist eine Bohrung20 für eine Kugelsperre für das eingerückte Ritzel 7 sowie ein Innenteilgewinde 21 für das Außenteilgewinde 2' der Andrehmotorwelle 2 auf. über die Steuermutter 3 ist der Außenring 4 des Freilaufs geschoben, der gegen Verdrehung durch fonnflüssigen Eingriff der Längskeile 3' der Mutter 3 in den Keilnuten4' des Ringes 4 gesichert ist. Es hat sich hierbei bewährt, das Profil der Nuten des Klenungesperres auch gleichzeitig zur formschlüssigen Keilverbindung von Steuermutter 3 und Außenring4 zu verwenden.Fig. 2 shows a half-sectioned embodiment of the freewheel according to Fig. 1. The screw drive control nut 3 that can be screwed onto the starting motor shaft 2 has a bore 20 for a ball lock for the engaged pinion 7 and an internal thread 21 for the external thread 2 'of the starting motor shaft 2. via the control nut 3, the outer ring 4 is pushed the freewheel, which is secured against rotation by engagement of the longitudinal fonnflüssigen wedges 3 'of the nut 3 in the Keilnuten4' of the ring. 4 It has proven useful here to use the profile of the grooves of the Klenungesperres at the same time for the form-fitting wedge connection of control nut 3 and outer ring 4.

über die Andrehmotorwelle 2 ist der Innenring 8 des Freilaufs mit dem Ritzel 7 geschoben. Vor der motorseitigen Stirnfläche des Innenrings 8 liegt ein Ring 22, der als Widerlager für die Feder 9 dient. Das ritzelseitige Ende der Feder 9 stützt sich in einer in die Andrehmotorwelle 2 eingestochene Nut ab. Die Feder 9 unterstützt das Ausrücken des Ritzels 7 aus dem Zahnkranz 10 (Fig. 1) nach dem Abschalten des Andrehmotors 1. The inner ring 8 of the freewheel with the pinion 7 is pushed over the starting motor shaft 2. A ring 22, which serves as an abutment for the spring 9 , is located in front of the end face of the inner ring 8 on the motor side. The pinion-side end of the spring 9 is supported in a groove cut into the starting motor shaft 2. The spring 9 supports the disengagement of the pinion 7 from the ring gear 10 (FIG. 1) after the starting motor 1 has been switched off.

Zwischen den Ringen 4 und 8 des Freilaufs ist eine der Nadeln 12 dargestellt, die in einem Fenster des Käfigs 13 gehalten ist. Der Käfig 13 wird an beiden C Stirnseiten von den Ringen 14 und 15 gehalten. Der gesamte Cr Schraubtrieb ist gegen axiale Verschiebung der einzelnen Teile gegeneinander durch die Sprengringe 16, 17 und 18 gesichert. Die in einer Ausspai uno, der Steuermutter 3 liegende Feder 19 erteilt dem Käfig 13 in Richtung des Umfanges eine Vorspannung und hält die Nadeln 12 in Anlage an die Klemmflächen, so daß ein sicheres, sofortiges Greifen des Freilaufs gewährleistet ist.One of the needles 12, which is held in a window of the cage 13 , is shown between the rings 4 and 8 of the freewheel. The cage 13 is held by the rings 14 and 15 on both C end faces. The entire Cr screw drive is secured against axial displacement of the individual parts against one another by the snap rings 16, 17 and 18. The spring 19 lying in a Ausspai uno, the control nut 3 gives the cage 13 a bias in the direction of the circumference and holds the needles 12 in contact with the clamping surfaces, so that a safe, immediate gripping of the freewheel is guaranteed.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Freilaufs sind zwischen den Stirnflächen der Schraubtriebsteuermutter 3 und des das Ritzel 7 tragenden Innenrings 8 des Freilaufs bzw. des Ringes 22 als Federelemente Tellerfedern 23 und 24 vorgesehen, die beim Einrücken des Ritzels 7 in den Zahnkranz 10 beim Anschalten des Andrehmotors 1 den Stoß des Ritzels 7 auf die Scheiben 11 am ritzelseitigen Ende der Andrehmotorwelle 2 abfangen. Diese Abfederung beim Auflauf auf die Scheiben 11, die nur die Massenkräfte des Ritzels 7, des Innenrings 8 sowie des Ringes 22 direkt aufzunehmen haben, vermindert Prellungen und Geräusche.In the illustrated in Fig. 2 embodiment of the freewheel according to the invention are arranged between the end faces of the screw drive control nut 3 and 7 bearing inner ring 8 is provided, the pinion of the freewheel and the ring 22 as spring elements disc springs 23 and 24, which upon engagement of the pinion gear 7 into the ring gear 10, when the starting motor 1 is switched on, intercept the impact of the pinion 7 on the disks 11 at the end of the starting motor shaft 2 on the pinion side. This cushioning when running onto the disks 11, which only have to directly absorb the inertial forces of the pinion 7, the inner ring 8 and the ring 22, reduces bruises and noises.

Geräuschmindernd wirkt sich fernerhin aus: der geringe Durchmesser des Freilaufs sowie seine Ausbildung als Innen-Freilauf. Infolge des geringen und über seine ganze Länge gleichen Durchmessers kann der Außenring 4 des Freilaufs aus Material geringerer Stärke hergestellt werden als bisher. Außerdem ist der Aufwand bei der Fertigung geringer.A further noise-reducing effect: the small diameter the freewheel as well as its training as an indoor freewheel. As a result of the low and The outer ring 4 of the freewheel can have the same diameter over its entire length can be made of material with a lower thickness than before. Besides, the effort is less in manufacturing.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Freilaufs zeigen die Fig. 4 und 5. Fig. 4 zeigt eine Ansicht auf den zusammengebauten Freflauf nach Schneiden des Außenringes 4 sowie der Sprengringe 16 und 17. Dargestellt ist der Käfig 13 mit den Nadeln 12 sowie die in einer Aussparung der Steuermutter 3 liegende Feder 19, die, in den Käfig 13 eingreifend, diesen verspannt. An der Schraubtriebsteuennutter 3 sind die den Eingriff in den Außenring 4 bewirkenden Längskeile 3' gezeigt. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Käfig 13 und die Ringe 14 und 15. Further details of the freewheel according to the invention are shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows a view of the assembled freewheel after cutting the outer ring 4 and the snap rings 16 and 17. Shown is the cage 13 with the needles 12 and in a recess of the Control nut 3 lying spring 19 which, engaging in the cage 13, clamps this. At the Schraubtriebsteuennutter 3, the engagement in the outer ring 4 effecting longitudinal wedges 3 'is shown. 5 shows a section through the cage 13 and the rings 14 and 15.

Claims

PATENT CLAIMS. 1. Roller freewheel of screw drives with overhung starting pinions on starting motors for internal combustion engines, characterized gekennzeichne4 that the Freflauf is equipped with needle rollers (12) and its inner ring (8) and its outer ring (4) in you, bore of the bearing ring (5) in the end shield ( 6) of the cranking motor (1) protrude, the outer ring (8) being designed as a bearing journal.

2. Roller freewheel according to claim 1, characterized in that the outer ring (4) in the direction of the starting motor (1) is extended beyond the inner ring (8) of the freewheel and surrounds the extension of the helical drive control nut (3) concentrically. 3. Roller freewheel according to Claims 1 and 2, characterized in that the needles (12) are held in a common cage (13) which causes their abutment and which is biased by a spring (19). 4. Roller freewheel according to claims 1 to 3, characterized in that between the helical drive control nut (3) and the inner ring (8) of the freewheel supporting the starter pinion (7) springs (23 and 24) are provided. 5. roller freewheel according to claim 4, characterized in that the springs (23 and 24) are disc springs. Documents considered: German Patent No. 751 459; German utility model No. 1791839; Austrian Patent No. 101 210; USA. Patent Nos. 2,811,044, 2,818,735.