DE102009057743A1 - Starter für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Starter für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Es wird ein Starter für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges vorgestellt welcher einen Startermotor (2), ein Starterritzel (3), welches auf einer Ankerwelle (4) verschiebbar ist und welches eine Rotationsachse (5) aufweist, vorgestellt. Der Starter weist weiterhin auf: eine Verschiebungsvorrichtung (6), mit welcher das Starterritzel (3) auf der Ankerwelle (4) verschiebbar ist, einen Verriegelungsvorrichtung (8) zur Fixierung des Starterritzels (3) hinsichtlich einer axialen Bewegung und eine Fliehkraftvorrichtung (7) mit einem Gewichtselement (71), welche sich mit dem Starterritzel (3) um dessen Rotationsachse (5) mitdreht. Die Fliehkraftvorrichtung (7) kann bei einer bestimmten Schwelle einer Starterdrehzahl eine Schubkraft (13) auslösen, durch welche das Starterritzel (3) in einen auisgespurten Zustand (10) versetzt werden kann. Erfindungsgemäß ist das Starterritzel (3) durch die Verriegelungsvorrichtung (8) in einem ausgespurten Zustand hinsichtlich der axialen Bewegung fixierbar. Weiterhin ist die Verriegelungsvorrichtung (8) entriegelbar, wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl null ist und die Starterdrehzahl null ist. Weiterhin ist das Starterritzel (3) nach der Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung (8) durch die Verschiebungsvorrichtung (6) auf elektrisch stromlose Weise in einen eingespurten Zustand (10) versetzbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Starter für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges.
  • Starter sind zum Beispiel in der Form von Schub-Schraubtrieb-Startern mit und ohne Vorgelege bekannt. Sie weisen Startermotor, Starterritzel, Ankerwelle und Verschiebungsvorrichtung in Form eines Einrückhebels auf.
  • Die US 4502429 zitiert mit ihrer 1 eine japanische Gebrauchsmusterschrift (Nr. 21415/63 ), welche einen Starter mit einer Fliehkraftvorrichtung und einer Verriegelungsvorrichtung offenbart. Dabei wird ein Starterritzel durch die Verriegelungsvorrichtung entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in einem eingespurten Zustand gehalten. Bei einer hohen Starterdrehzahl bewirkt die Fliehkraftvorrichtung eine Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung, so dass das Starterritzel durch eine Schubkraft der Rückstellfeder ausspurt. Beim Einrücken des Starterritzels muss jedoch die Kraft der Rückstellfeder überwunden werden, was durch ein Einrückrelais und einen Einrückhebel oder eine ähnliche Vorrichtung erfolgt. Diese klassische Einrücktechnik besitzt jedoch Nachteile hinsichtlich Geräusch- und Vibrationsentwicklung beim Einspurvorgang des Ritzels in einen Anlasszahnkranz einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors.
  • Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Starter darzustellen, welcher hinsichtlich der Entwicklung von Geräuschen und Vibrationen beim Einspurvorgang optimiert ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Starter gemäß dem Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Starter zeichnet sich dadurch aus, dass er einen Startermotor, ein Starterritzel, eine Ankerwelle und eine Verschiebungsvorrichtung aufweist. Mit Hilfe des Startermotors wird die Ankerwelle angetrieben. Das Starterritzel ist drehfest jedoch axial verschiebbar auf der Ankerwelle angebracht und dreht sich mit der Ankerwelle um eine gemeinsame Achse. Die Verschiebungsvorrichtung dient dazu, das Starterritzel auf der Ankerwelle axial zu verschieben, d. h. das Starterritzel ein- und/oder auszuspuren. Einspuren meint dabei, dass eine Verschiebung des Starterritzels auf der Ankerwelle hin zu der Position eines Ineinandergreifens der Verzahnungen von Starterritzel und Anlasszahnkranz erfolgt.
  • Weiterhin weist der Starter eine Verriegelungsvorrichtung auf, mittels welcher das Starterritzel bei einer verriegelten Stellung der Verriegelungsvorrichtung in einer bestimmten axialen Position auf der Ankerwelle fixiert werden kann. Bei einer entriegelten Stellung der Verriegelungsvorrichtung ist das Starterritzel auf der Ankerwelle axial verschiebbar.
  • Weiterhin weist der Starter eine Fliehkraftvorrichtung auf. Die Fliehkraftvorrichtung selbst weist ein Gewichtselement auf und ist mit dem Starterritzel um dessen Rotationsachse drehbar. D. h. immer, wenn sich das Starterritzel dreht, dreht sich auch die Fliehkraftvorrichtung. Bei einer Rotation der Fliehkraftvorrichtung wirkt eine Fliehkraft insbesondere auf das Gewichtselement der Fliehkraftvorrichtung. Die Fliehkraftvorrichtung verfügt über einen Mechanismus, welcher so gestaltet ist, dass ab einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Fliehkraftvorrichtung, d. h. bei einer bestimmten Starterdrehzahl sowie höheren Starterdrehzahlen, eine Schubkraft ausgelöst werden kann, durch welche das Starterritzel in einen ausgespurten Zustand versetzt werden kann.
  • Erfindungsgemäß zeichnet sich der Starter dadurch aus, dass der Einspurvorgang des Starterritzels durch die Verschiebungsvorrichtung erfolgt und zwar auf rein mechanische Weise, d. h. auf elektrisch stromlose Weise. Hierfür weist die Verschiebungsvorrichtung ein elastisches Element auf, welches an seiner dem Starterritzel zugewandten Seite direkt oder indirekt mit dem Starterritzel verbunden ist und welches auf seiner dem Starterritzel abgewandten Seite direkt oder indirekt mit der Ankerwelle verbunden ist, so dass die dem Starterritzel abgewandte Seite des elastischen Elementes axial nicht auf der Ankerwelle verschiebbar ist. Somit wird bei einer Bewegung des Starterritzels hin zum ausgespurten Zustand, d. h. in Richtung zum elastischen Element, das elastische Element komprimiert. Im komprimierten Zustand übt das elastische Element durch sein Bestreben entkomprimiert zu werden eine Einspurkraft auf das Starterritzel in Richtung zum eingespurten Zustand aus. So lange der Verbrennungsmotor nach einem abgeschlossenen Startvorgang in Drehbewegung ist, wird jedoch ein Einspuren des Starterritzels durch die Verriegelungsvorrichtung verhindert. Bei verriegelter Verriegelungsvorrichtung ist das Starterritzel in ausgespurtem Zustand axial auf der Ankerwelle fixiert, und die Einspurkraft wirkt gegen die Verriegelungsvorrichtung.
  • Ein Einspuren des Starterritzels erfolgt, wenn die Verriegelungsvorrichtung entriegelt wird. Aufgrund der Tatsache, dass in diesem Fall das Starterritzel nicht mehr axial fixiert ist, ist eine Entkomprimierung des elastischen Elementes und dadurch die Verschiebung des Starterritzels in den eingespurten Zustand möglich. Die Verriegelungsvorrichtung kann dabei zum Beispiel einen Haken oder einen Schieber aufweisen, welcher am Starterritzel zu dessen axialer Fixierung mittelbar oder unmittelbar eingreift, wobei das Entriegeln des Hakens oder des Schiebers zum Beispiel durch einen Magnetschalter erfolgen kann. Dabei kann der Magnetschalter durch ein elektronisches Steuergerät ansteuerbar sein, in welchem eine Information über eine Motordrehzahl und eine Starterdrehzahl vorliegt. Die Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung erfolgt dann, wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl null ist und eine Starterdrehzahl null ist.
  • Ein elektrisch stromloses Einspuren des Starterritzels bietet den Vorteil, dass ein Voreinspuren bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor auf energiesparende Weise erfolgen kann. Durch das Voreinspuren kann der Einspurvorgang hinsichtlich der Entwicklung von Geräuschen und Vibrationen, die mit dem Einspuren des Starterritzels in den Anlass-Zahnkranz verbunden sind, optimiert werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elastische Element die Form einer Feder, wie zum Beispiel einer Spiralfeder, auf. Dabei wirkt die Federkraft entlang der Drehachse des Starterritzels. Beim Ausrücken des Starterritzels wird die Feder zusammengedrückt, die Federkraft wirkt also in Richtung des eingespurten Zustands auf das Starterritzel. Im eingespurten Zustand des Starterritzels ist die Feder nicht völlig entspannt, sondern drückt weiter auf das Starterritzel in Richtung des eingespurten Zustandes und hält so den eingespurten Zustand aufrecht. Die Feder besitzt den Vorteil, dass sie eine besonders kostengünstige Form des elastischen Elementes darstellt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Fliehkraftvorrichtung neben dem Gewichtselement Gelenke und Hebel auf. Dadurch ist das Gewichtselement einerseits an dem Starterritzel mechanisch angebunden und andererseits an der Ankerwelle. Die mechanische Anbindung des Gewichtselementes an der Ankerwelle ist dabei fest, d. h. nicht axial verschiebbar. Die mechanische Anbindung des Gewichtselementes an dem Starterritzel ist mit dem Starterritzel axial verschiebbar. Durch die Fliehkraftvorrichtung kann die Fliehkraft, welche bei Rotation der Fliehkraftvorrichtung auf das Gewichtselement der Fliehkrafteinrichtung in Richtung senkrecht zur Drehachse des Starterritzels wirkt, in eine Schubkraft umgewandelt werden. Die Schubkraft wirkt auf die mechanische Anbindung des Gewichtselementes an dem Starterritzel, und damit auf das Starterritzel selbst, in Richtung des ausgerückten Zustands des Starterritzels. Durch die Fliehkraftvorrichtung kann auf simple mechanische Weise, d. h. ohne eine elektrische Ausrückeinrichtung, ein Ausrücken des Starterritzels bewirkt werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Starters mit einer Fliehkraftvorrichtung im ausgespurten Zustand,
  • 2 eine schematische Darstellung des Starters gemäß 1 im eingespurten Zustand,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Fliehkraftvorrichtung mit einer Gelenke und Hebel umfassenden Einrichtung,
  • 1 zeigt die schematische Darstellung eines Starters 1 für einen Verbrennungsmotor mit einem Startermotor 2, einem Starterritzel 3, einer Ankerwelle 4 und einer Verschiebungsvorrichtung 6 in der Form einer Feder 61 zur Verschiebung des Starterritzels 3 in einer Einspurrichtung. Das Starterritzel 3 ist auf der Ankerwelle 4 drehfest und axial verschiebbar gelagert. Die Ankerwelle 4 und das Starterritzel 3 sind um eine gemeinsame Rotationsachse 5 drehbar.
  • Der Starter 1 weist weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung 8 auf, welche einen Schieber 81 aufweist, mittels dessen das Starterritzel 3 in einem ausgespurten Zustand 9 hinsichtlich einer axialen Beweglichkeit verriegelt werden kann. In 1 ist die Verriegelungsvorrichtung 8 in ihrer verriegelten Stellung gezeigt, d. h. das Starterritzel (3) ist ausgespurt, bzw. es besteht kein Eingriff des Starterritzels 3 in einen Anlasszahnkranz 12 des nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Der ausgespurte Zustand 9 liegt bei laufendem Verbrennungsmotor vor. Mit dem Starterritzel 3 ist drehfest eine Fliehkraftvorrichtung 7 verbunden, welche ein Gewichtselement 71 aufweist.
  • 2 zeigt die schematische Darstellung des Starters 1 bei einem eingespurten Zustand 10 des Starterritzels 3. Ein Einspuren des Starterritzels 3 in den Anlasszahnkranz 12 erfolgt durch eine Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung 8 bzw. durch ein Zurückschieben des Schiebers 81. Die Entriegelung erfolgt, z. B. durch eine elektronische Ansteuer- und Betätigbarkeit der Verriegelungsvorrichtung 8, sobald der Verbrennungsmotor angehalten wird bzw. zum Stillstand kommt. Nach erfolgter Entriegelung wird das Starterritzel 3 durch eine Kraft der Feder 61 in den eingespurten Zustand 10 und durch den Startermotor 2 über die Ankerwelle 4 in Rotation versetzt. Durch die Rotation des Starterritzels 3 wird der Verbrennungsmotor über den Anlasszahnkranz 12 gestartet. Mit dem Starterritzel 3 wird auch die Fliehkraftvorrichtung 7 in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 5 versetzt. Dabei wirkt insbesondere auf das Gewichtselement 71 eine Fliehkraft, welche das Gewichtselement 71 in Richtung senkrecht zu der Rotationsachse 5 von der Rotationsachse entfernt.
  • 3 verdeutlicht die Funktionsweise der Fliehkraftvorrichtung 7 bei einem Ausspuren des Starterritzels 3. Die Fliehkraftvorrichtung 7 weist neben dem Gewichtselement 71 Gelenke 720, 721, 722 und Hebel 730, 731 auf. Dabei ist das Gewichtselement 71 über einen ersten Hebel 730 mit dem Starterritzel 3 verbunden, wobei der erste Hebel 730 über ein erstes Gelenk 720 am Gewichtselement 71 drehbar gelagert ist und über ein zweites Gelenk 721 mittelbar oder unmittelbar am Starterritzel 3 drehbar gelagert ist. Das Gewichtselement 71 ist über einen zweiten Hebel 731 mit der Ankerwelle 4 verbunden, wobei der zweite Hebel 731 über ein drittes Gelenk 722 an der Ankerwelle 4 drehbar gelagert ist, wobei das dritte Gelenk 722 auf der Ankerwelle 4 axial nicht verschiebbar ist. Bei einer Rotation des Gewichtselements 71 um die Rotationsachse 5 wirkt eine Fliehkraft 11 auf das Gewichtselement 71 in Richtung senkrecht zu der Rotationsachse 5 und weg von der Rotationsachse 5, d. h. in einer zentrifugalen Richtung. Aufgrund der Konstruktion aus den Hebeln 730 und 731 sowie den Gelenken 710, 721, 722 resultiert aus der Fliehkraft 11 auch eine Schubkraft 13, welche auf das Gelenk 721 und auf das damit verbundene Starterritzel 3 parallel zur Rotationsachse 5 in Richtung des ausgespurten Zustandes 9 des Starterritzels 3 wirkt. Wenn die Schubkraft 13 so groß ist, dass die Kraft der Feder 61 überwunden wird und somit das Starterritzel 3 in den ausgespurten Zustand 9 versetzt wird, verriegelt die Verriegelungsvorrichtung 8 das Starterritzel 3 im ausgespurten Zustand. Die Verriegelung erfolgt z. B. durch eine elektronische Ansteuer- und Betätigbarkeit der Verriegelungsvorrichtung 8. Im ausgespurten Zustand 9 erfolgt, z. B. durch eine elektronsiche Ansteuer- und Betätigbarkeit des Startermotors 2, eine Abschaltung des Startermotors 2, das Starterritzel 3 kommt zum Stillstand.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Starter
    2
    Startermotor
    3
    Starterritzel
    4
    Ankerwelle
    5
    Rotationsachse
    6
    Verschiebungsvorrichtung
    61
    Feder
    7
    Fliehkraftvorrichtung
    71
    Gewichtselement
    720
    erstes Gelenk
    721
    zweites Gelenk
    722
    drittes Gelenk
    730
    erster Hebel
    731
    zweiter Hebel
    8
    Verriegelungsvorrichtung
    81
    Schieber
    9
    ausgespurter Zustand
    10
    eingespurter Zustand
    11
    Fliehkraft
    12
    Anlasszahnkranz
    13
    Schubkraft
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4502429 [0003]
    • JP 21415/63 [0003]

Claims (3)

  1. Starter für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, aufweisend – einen Startermotor (2), – ein Starterritzel (3), welches auf einer Ankerwelle (4) verschiebbar ist und welches eine Rotationsachse (5) aufweist, – eine Verschiebungsvorrichtung (6), mit welcher das Starterritzel (3) auf der Ankerwelle (4) verschiebbar ist, – einer Verriegelungsvorrichtung (8) zur Fixierung des Starterritzels (3) hinsichtlich einer axialen Bewegung und – eine Fliehkraftvorrichtung (7) mit einem Gewichtselement (71), welche sich mit dem Starterritzel (3) um dessen Rotationsachse (5) mitdreht, – wobei die Fliehkraftvorrichtung (7) bei einer vorbestimmten Schwelle einer Starterdrehzahl eine Schubkraft (13) auslösen kann, durch welche das Starterritzel (3) in einen ausgespurten Zustand (9) versetzt werden kann dadurch gekennzeichnet, dass – das Starterritzel (3) durch die Verriegelungsvorrichtung (8) in dem ausgespurten Zustand (9) hinsichtlich der axialen Bewegung fixiert werden kann, – die Verriegelungsvorrichtung (8) entriegelbar ist, wenn eine Verbrennungsmotordrehzahl null ist und wenn die Starterdrehzahl null ist – und das Starterritzel (3) nach der Entriegelung der Verriegelungsvorrichtung (8) durch die Verschiebungsvorrichtung (6) auf elektrisch stromlose Weise in einen eingespurten Zustand (10) versetzt werden kann.
  2. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebungsvorrichtung (6) eine Feder (61) aufweist, deren Federkraft auf das Starterritzel (3) in Richtung der Rotationsachse (5) und zu der Position des Starterritzels (3) im eingespurten Zustand (10) hin wirkt.
  3. Starter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftvorrichtung (7) neben dem Gewichtselement (71) Gelenke (720, 721, 722) und Hebel (730, 731) aufweist, wobei – das Gewichtselement (71) über einen ersten Hebel (730) mit dem Starterritzel (3) verbunden ist, wobei der erste Hebel (730) über ein erstes Gelenk (720) am Gewichtselement (71) drehbar gelagert ist und über ein zweites Gelenk (721) mittelbar oder unmittelbar am Starterritzel (3) drehbar gelagert ist, – das Gewichtselement (71) über einen zweiten Hebel (731) mit der Ankerwelle (4) verbunden ist, wobei der zweite Hebel (731) über ein drittes Gelenk (722) an der Ankerwelle (4) drehbar gelagert ist und das dritte Gelenk (722) auf der Ankerwelle (4) axial nicht verschiebbar ist, – bei einer Rotation des Gewichtselements (71) um die Rotationsachse (5), eine Fliehkraft (11), welche auf das Gewichtselement (71) wirkt, durch die Fliehkraftvorrichtung (7) zumindest teilweise in die Schubkraft (13) umwandelbar ist.
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