DE102009055373A1 - Starter for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Ein Starter für eine Brennkraftmaschine weist eine auf einer Antriebswelle axial verschiebbar gelagerten Ritzelwelle auf, die Träger eines Starterritzels ist. Zur axialen Begrenzung der Vorschubbewegung der Ritzelwelle ist eine Anschlagseinrichtung mit einem Anschlagsring auf der Antriebswelle und einem Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle vorgesehen. Das Anschlagsgegenstück ist als ein separat ausgeführtes Bauteil ausgeführt, das an der Innenseite der Ritzelwelle zu befestigen ist. Das Starterritzel bildet ein Steckritzel, das auf einen stirnseitigen Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufsteckbar ist.A starter for an internal combustion engine has a pinion shaft which is mounted axially displaceably on a drive shaft and which is the carrier of a starter pinion. To axially limit the feed movement of the pinion shaft, a stop device is provided with a stop ring on the drive shaft and a stop counterpart on the pinion shaft. The counterpart stop is designed as a separately executed component that is to be attached to the inside of the pinion shaft. The starter pinion forms a plug-in pinion which can be plugged onto an end-side support section of the pinion shaft.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a starter for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die Ritzelwelle ist als Hohlwelle ausgeführt, in der die Antriebswelle aufgenommen ist. Zur Montage muss die Antriebswelle axial über die freie Stirnseite der Ritzelwelle eingeführt werden. Die axiale Relativbewegung zwischen Antriebs- und Ritzelwelle wird über einen Anschlag begrenzt, der durch eine Anschlagsschulter an der Innenwand der Ritzelwelle und einen radial erweiterten Anschlagsring benachbart zur Stirnseite der Antriebswelle gebildet ist. In der Starterposition mit axial vorgeschobener Ritzelwelle liegt die Anschlagschulter axial am Anschlagring an.The pinion shaft is designed as a hollow shaft in which the drive shaft is received. For assembly, the drive shaft must be inserted axially over the free end face of the pinion shaft. The axial relative movement between the drive and pinion shaft is limited by a stop which is formed by a stop shoulder on the inner wall of the pinion shaft and a radially expanded stop ring adjacent to the end face of the drive shaft. In the starter position with axially advanced pinion shaft, the stop shoulder abuts axially against the stop ring.
Aus Kostengründen ist man bestrebt, eine möglichst hohe Anzahl von Gleichteilen für Starter zu verwenden, die für verschiedene Brennkraftmaschinen eingesetzt werden sollen. Eine Verringerung der Zähnezahl des Starterritzels geht mit einer Durchmesserreduzierung einher, was auch einen kleineren Durchmesser der im Inneren der Ritzelwelle gelagerten Antriebswelle bedingt. Der Durchmesserreduzierung sind jedoch aufgrund des für den Startvorgang erforderlichen Drehmoments Grenzen gesetzt, welches über die Antriebswelle auf die Ritzelwelle und das Starterritzel übertragen werden muss.For cost reasons, it is endeavored to use the highest possible number of identical parts for starters, which are to be used for various internal combustion engines. A reduction in the number of teeth of the starter pinion is associated with a diameter reduction, which also causes a smaller diameter of the mounted inside the pinion shaft drive shaft. However, the diameter reduction is limited due to the torque required for the starting process, which must be transmitted via the drive shaft to the pinion shaft and the starter pinion.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Starter für eine Brennkraftmaschine so auszuführen, dass mit geringem Aufwand Anpassungen an verschiedene Brennkraftmaschinen möglich sind.The invention is based on the object with simple constructive measures to run a starter for an internal combustion engine so that with little effort adaptations to different internal combustion engines are possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Der erfindungsgemäße, frei ausstoßende Starter für eine Brennkraftmaschine umfasst eine motorisch angetriebene Antriebswelle sowie eine Ritzelwelle, die als Hohlwelle ausgeführt und auf der Antriebswelle gelagert sowie gegenüber der Antriebswelle axial verschiebbar ist. Die Ritzelwelle ist Träger eines Starterritzels, das zum Starten in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine einspurt. Zum Einspuren wird die Ritzelwelle einschließlich des Starterritzels axial auf der Antriebswelle verschoben, wobei der Axialbewegung üblicherweise eine Drehbewegung der Ritzelwelle und des Starterritzels überlagert wird.The inventive, freely ejecting starter for an internal combustion engine comprises a motor-driven drive shaft and a pinion shaft, which is designed as a hollow shaft and mounted on the drive shaft and axially displaceable relative to the drive shaft. The pinion shaft is a carrier of a starter pinion, which latches for starting in a ring gear of an internal combustion engine. For meshing the pinion shaft including the starter pinion is axially displaced on the drive shaft, wherein the axial movement is usually superimposed on a rotational movement of the pinion shaft and the starter pinion.
Die axiale Verschiebebewegung der Ritzelwelle gegenüber der Antriebswelle ist über eine Anschlagseinrichtung begrenzt, welche einen Anschlagsring auf der Antriebswelle und ein Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle umfasst. Das Anschlagsgegenstück ist als ein eigenständiges, separates Bauteil ausgeführt, das an der Innenseite der Ritzelwelle einsetzbar ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Starterritzel als ein Steckritzel ausgeführt ist, das auf einen stirnseitigen Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufsteckbar ist.The axial displacement movement of the pinion shaft relative to the drive shaft is limited by a stop device which comprises a stop ring on the drive shaft and a stop counterpart on the pinion shaft. The stop counterpart is designed as a separate, separate component which is insertable on the inside of the pinion shaft. Furthermore, it is provided that the starter pinion is designed as a Steckritzel that can be plugged onto a front-side support portion of the pinion shaft.
Da das Anschlagsgegenstück nicht einteilig mit der Ritzelwelle ausgeführt ist, sondern als separates, eigenständiges Bauteil an der Innenseite der Ritzelwelle angeordnet wird, kann im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik die Ritzelwelle auf die freie Stirnseite der Antriebswelle axial und kollisionsfrei aufgeschoben werden. Bei der Montage des Starters werden zunächst die Lager-, Anschlags- und Sicherungsteile in das Innere der als Hohlwelle ausgeführten Ritzelwelle in der Reihenfolge ihrer späteren axialen Position eingeschoben, anschließend wird die Antriebswelle eingeführt. Mit dem Einschieben der Antriebswelle in die Ritzelwelle wird der Anschlagsring auf die Antriebswelle aufgeschoben; eine zweckmäßigerweise an der Stirnseite der Antriebswelle angebrachte Fase erleichtert das Aufschieben und radiale Aufweiten des Anschlagsrings, der bei dem Aufschiebevorgang seine endgültige axiale Position auf der Mantelfläche der Antriebswelle einnimmt.Since the stop counterpart is not made in one piece with the pinion shaft, but is arranged as a separate, independent component on the inside of the pinion shaft, the pinion shaft can be pushed axially and collision-free on the free end face of the drive shaft, in contrast to the prior art. When mounting the starter, the bearing, stop and securing parts are first inserted into the interior of the pinion shaft designed as a hollow shaft in the order of their later axial position, then the drive shaft is inserted. With the insertion of the drive shaft in the pinion shaft of the stopper ring is pushed onto the drive shaft; a suitably mounted on the front side of the drive shaft chamfer facilitates the sliding and radial expansion of the stop ring, which occupies its final axial position on the lateral surface of the drive shaft in the Aufschiebevorgang.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Ritzelwelle über die axial freie Stirnseite der Antriebswelle aufgeschoben werden kann, wobei der Trägerabschnitt auf der Ritzelwelle, welcher Träger des Steckritzels ist, im fertig montierten Zustand der freien Stirnseite der Antriebswelle vorgelagert ist, so dass der Trägerabschnitt und das darauf aufzusetzende Starterritzel einen unabhängig von der Antriebswelle wählbaren Durchmesser aufweisen können. Somit ist es möglich, auch bei kleinen Durchmessern von Starterritzeln bzw. einer geringen Zähnezahl des Starterritzels verhältnismäßig große Durchmesser der Antriebswelle zu wählen, wodurch entsprechend höhere Drehmomente zwischen der Antriebswelle und der Ritzelwelle übertragbar sind.This embodiment has the advantage that the pinion shaft can be slid over the axially free end face of the drive shaft, wherein the support portion on the pinion shaft, which is the carrier of the pinion in the assembled state of the free end face of the drive shaft is upstream, so that the support portion and the starter pinion to be fitted thereon can have a diameter that can be selected independently of the drive shaft. Thus it is possible, even with small ones Select diameters of starter pinions or a small number of teeth of the starter pinion relatively large diameter of the drive shaft, whereby correspondingly higher torques between the drive shaft and the pinion shaft can be transmitted.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Ausführung des Starterritzels als Steckritzel, das auf den Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufsteckbar ist. Das Starterritzel ist somit nicht einteilig mit der Ritzelwelle ausgeführt, sondern bildet ein separates und eigenständiges Bauteil, das auf den Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufzuschieben und drehfest zu verbinden ist. Dadurch ist eine Austauschbarkeit des Starterritzels gegeben, so dass je nach Einsatzzweck unterschiedliche Starterritzel verwendet werden können und zugleich die übrigen Bauteile des Starters, insbesondere der Antriebsmotor, das Einrückrelais, die Antriebswelle sowie die Ritzelwelle beibehalten werden können. Gegebenenfalls wird zusätzlich zum Starterritzel auch die Ritzelwelle ausgetauscht, um eine Adaption an den jeweiligen Einsatzzweck zu erreichen.Another advantage lies in the design of the starter pinion as Steckritzel which can be plugged onto the support portion of the pinion shaft. The starter pinion is thus not carried out in one piece with the pinion shaft, but forms a separate and independent component which is postponed to the support portion of the pinion shaft and rotatably connect. As a result, an interchangeability of the starter pinion is given, so that depending on the purpose different starter pinion can be used and at the same time the other components of the starter, in particular the drive motor, the engagement relay, the drive shaft and the pinion shaft can be maintained. Optionally, in addition to the starter pinion and the pinion shaft is replaced in order to achieve an adaptation to the particular application.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass die Anschlagseinrichtung unabhängig von der Vorschubverbindung zwischen Antriebswelle und Ritzelwelle ausgeführt ist. Beeinträchtigungen im Bereich der Vorschubverbindung bestehen somit nicht. So ist es beispielsweise möglich, die Vorschubverbindung über ein anschlagsfreies Steilgewinde zu realisieren, über das die Ritzelwelle dreh- und verschiebbar auf der Antriebswelle gelagert ist. Im Steilgewinde steht die volle Anzahl der Steilgewindezähne für die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Ritzelwelle zur Verfügung. Es sind keine Einschränkungen aufgrund eines Anschlags im Steilgewinde vorhanden. Der Anschlag wird vielmehr außerhalb des Steilgewindes, also mit axialem Abstand zum Steilgewinde über den Anschlagsring auf der Antriebswelle und das Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle realisiert.Another advantage of this embodiment is that the stop device is designed independently of the feed connection between the drive shaft and pinion shaft. Impairments in the area of the feed connection thus do not exist. So it is for example possible to realize the feed connection via a stop-free coarse thread, via which the pinion shaft is rotatably and slidably mounted on the drive shaft. In the coarse thread, the full number of coarse thread teeth is available for the transmission of the torque from the drive shaft to the pinion shaft. There are no restrictions due to a stop in the coarse thread. The stop is rather realized outside the helical thread, ie with axial distance to the coarse thread on the stop ring on the drive shaft and the stop counterpart on the pinion shaft.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Anschlagsgegenstück, welches an der Innenseite der Ritzelwelle gehalten ist, zugleich ein Lagerteil bildet, über das die Ritzelwelle auf der Antriebswelle verschiebbar und drehbar gelagert ist. Dem Anschlagsgegenstück kommt somit zusätzlich zur Anschlagsfunktion auch eine Lagerungsfunktion zu.According to a further expedient embodiment, it is provided that the stop counterpart, which is held on the inside of the pinion shaft, at the same time forms a bearing part, via which the pinion shaft is slidably and rotatably mounted on the drive shaft. The stop counterpart thus also has a storage function in addition to the stop function.
Dem Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle kann ein zusätzliches Sicherungsteil zur axialen Sicherung zugeordnet sein. Sowohl das Anschlagsgegenstück als auch das Sicherungsteil sind jeweils ringförmig ausgeführt, wobei das Anschlagsgegenstück unmittelbar auf der Mantelfläche der Antriebswelle aufliegt oder zumindest nur ein kleiner Luftspalt zwischen Mantelfläche und Innenseite des Anschlagsgegenstücks besteht, wohingegen das Sicherungsteil einen größeren radialen Abstand zur Mantelfläche der Antriebsfläche aufweisen kann. Das Sicherungsteil ist beispielsweise an der hinteren, dem Starterritzel axial gegenüberliegenden Stirnseite der Ritzelwelle angeordnet. Das Sicherungsteil sichert das Anschlagsgegenstück gegen ein unerwünschtes axiales Verschieben während der axialen Vorschubbewegung der Ritzelwelle.The stop counterpart on the pinion shaft may be associated with an additional securing part for axial securing. Both the stop counterpart and the securing part are each designed annularly, wherein the stop counterpart rests directly on the lateral surface of the drive shaft or at least only a small air gap between the lateral surface and inside of the stop counterpart, whereas the securing part may have a greater radial distance from the lateral surface of the drive surface. The securing part is arranged for example on the rear, the starter pinion axially opposite end face of the pinion shaft. The securing part secures the stop counterpart against undesired axial displacement during the axial advancing movement of the pinion shaft.
Dem Anschlagsgegenstück kann darüber hinaus ein Sicherungsring zugeordnet sein, der in der Anschlagsposition den Anschlagsring, der auf der Antriebswelle sitzt, radial übergreift. Sicherungsring und Sicherungsteil befinden sich vorzugsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten des Anschlagsgegenstücks. Der Sicherungsring hat die Aufgabe, ein radiales Aufweiten des Anschlagsrings auf der Antriebswelle, bedingt durch Fliehkräfte während der Drehbewegung von Antriebswelle und Ritzelwelle, zu verhindern.The stop counterpart can also be assigned a locking ring, which radially overlaps in the stop position the stop ring, which sits on the drive shaft. Circlip and securing part are preferably located on axially opposite sides of the stop counterpart. The circlip has the task of preventing a radial expansion of the stop ring on the drive shaft, due to centrifugal forces during the rotational movement of the drive shaft and pinion shaft.
Da die Ritzelwelle axial auf die Antriebswelle aufgeschoben bzw. die Antriebswelle in die Ritzelwelle eingeschoben wird, sind Ausführungen möglich, in denen der stirnseitige Trägerabschnitt der Ritzelwelle einen Durchmesser aufweist, der an das zu übertragende Kraftniveau angepasst ist und kleiner oder gleich ist wie der Durchmesser der Antriebswelle. Grundsätzlich kann der Durchmesser des Trägerabschnittes kleiner sein als der Durchmesser der Antriebswelle. Es kommen auch Ausführungen in Betracht, in denen die freie Stirnseite der Ritzelwelle im Bereich des Trägerabschnittes geschlossen ausgeführt ist, so dass die als Hohlwelle ausgeführte Ritzelwelle topfförmig mit geschlossenem Topfboden ausgeführt ist.Since the pinion shaft is pushed axially onto the drive shaft or the drive shaft is inserted into the pinion shaft, embodiments are possible in which the end-side support portion of the pinion shaft has a diameter which is adapted to the force level to be transmitted and is less than or equal to the diameter of the Drive shaft. In principle, the diameter of the support portion may be smaller than the diameter of the drive shaft. There are also embodiments into consideration, in which the free end face of the pinion shaft is designed to be closed in the region of the support section, so that the pinion shaft designed as a hollow shaft is designed cup-shaped with a closed pot bottom.
Gemäß vorteilhafter Ausführung ist die Antriebswelle elektromotorisch angetrieben, wobei zwischen der Rotorwelle des elektrischen Antriebsmotors und der Antriebswelle ein Getriebe zur Drehzahluntersetzung angeordnet ist, insbesondere ein Planetengetriebe.According to an advantageous embodiment, the drive shaft is driven by an electric motor, wherein a gear for speed reduction is arranged between the rotor shaft of the electric drive motor and the drive shaft, in particular a planetary gear.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Der in den
Die Ritzelwelle
Zur Begrenzung der axialen Vorschubbewegung der Ritzelwelle
Dem Lagerteil bzw. Anschlagsgegenstück
Der Sicherungsring
Zur Steuerung der Vorschub- und Drehbewegung der Ritzelwelle
Zur Erzeugung der Vorschubbewegung dient ein Einrückrelais, das über einen Einrückhebel auf einen Mitnehmer
Der Durchmesser des vorderen, der Stirnseite der Ritzelwelle
Zur Montage des Starters wird zunächst das axial vorne liegende Lagerteil
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