DE102010003361A1

DE102010003361A1 - Geräuschoptimierte Verzahnung

Info

Publication number: DE102010003361A1
Application number: DE201010003361
Authority: DE
Inventors: Samuel Billot; Stefan Tumback; Uwe Ehrenwall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-29
Also published as: CN102918257B; JP5787975B2; WO2011117055A2; EP2553258A2; CN102918257A; WO2011117055A3; JP2013527892A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere eine Startervorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine. Diese umfasst eine geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) zweier miteinander in Eingriff bringbarer Zahnräder (22, 25). Die geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) ist an mindestens einer der Zahnräder (22, 25) als Hochverzahnung ausgeführt, die ein asymmetrisches Verzahnungsprofil (214) aufweist.

Description

Stand der Technik
DE 10 2008 042 434.5 betrifft ein Reduziergetriebe sowie eine Startervorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Mittels des Reduziergetriebes erfolgt eine drehzahlreduzierende Kopplung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle mittels mindestens zweier Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen. Die Zahnräder sind gerade verzahnt ausgebildet, wobei die Verzahnung zwischen diesen als Hochverzahnung ausgebildet ist. Die Ausbildung der Verzahnung als Hochverzahnung ermöglicht es, die Überdeckung der miteinander in Eingriff stehenden verzahnten Bauteil deutlich zu erhöhen. Eine Hochverzahnung ist eine Verzahnung, bei der die Überdeckung der Verzahnung ≥ 2,0 ist, indem ein Normaleingriffswinkel reduziert wird und bevorzugt kleiner als 20° gehalten wird. Bei der Auslegung der Verzahnung als Hochverzahnung ergeben sich steilere Flanken, eine größere Profilüberdeckung sowie geringere auftretende Radialkräfte, die auf die Lagerung der miteinander kämmenden Zahnräder wirken. Die Hochverzahnung ist im Vergleich zur herkömmlichen Verzahnungsgeometrie unempfindlicher gegen Achsabstandsabweichungen sowie Rundlauffehler, des Weiteren wird die Laufruhe verbessert. Im Vergleich zu einer Doppelschrägverzahnung, die auch als Pfeilverzahnung bezeichnet wird, hat eine Hochverzahnung den Vorteil, dass die eingesetzten geradverzahnten Zahnräder mittels herkömmlicher Fertigungsprozesse herstellbar sind und somit bestehende Montageprozesse beibehalten werden können.
Häufig werden für die drehzahlreduzierende Verzahnung aus Ritzel und Zahnkranz Zahnräder verwendet, die eine herkömmliche Verzahnung aufweisen.
Dies hat den Nachteil, dass während des Betriebes Schwingungen angeregt werden, die die akustischen Eigenschaften der Verzahnung aus Andrehritzel und Zahnkranz verschlechtern. Dadurch entstehende Geräusche können mitunter vergleichsweise laut und damit störend sein.
Um die Entstehung solcher Schwingungen zu vermeiden, wird zum Beispiel eine Geradverzahnung mit einem geringeren Übersetzungsverhältnis vorgesehen. Diese Maßnahme verbessert die Eingriffsverhältnisse und reduziert die Entstehung von Schwingungen und den damit einhergehenden Geräuschpegel. Dadurch werden die akustischen Eigenschaften verbessert. Die Reduzierung des Übersetzungsverhältnisses bedeutet jedoch auch, dass die Dynamik der Startvorrichtung verändert wird, so dass Startvorgänge bei extrem niedrigen Temperaturen beeinträchtigt sein können. Dies wiederum hat zur Folge, dass Anforderungen des Kundenlastenheftes nicht mehr erfüllt werden können bzw. eine Anpassung der Anforderungen in Betracht gezogen werden muss.
Ferner wird, um die Entstehung dieser Schwingungen zu reduzieren, eine Schrägverzahnung zwischen den miteinander kämmenden Zahnpartnern, Andrehritzel und Zahnkranz vorgesehen. Diese Maßnahme verbessert die Eingriffsverhältnisse und verhindert das Entstehen von Schwingungen und den damit einhergehenden Geräuschpegel. Dadurch werden die akustischen Eigenschaften verbessert. Die Ausbildung einer Schrägverzahnung bedeutet jedoch, dass axiale Schubkräfte auf die Zahnräder wirken, die die Schrägverzahnung aufweisen. Dies wiederum hat zur Folge, dass in Abhängigkeit von den entstehenden Schubkräften eine entsprechende Lagerung der Zahnräder bzw. der die Zahnräder aufnehmenden Wellen vorgesehen sein muss. Auch muss die Steifigkeit des Gehäuses unter Berücksichtigung der auftretenden Schubkräfte dementsprechend ausgelegt sein. Dies führt zu einer aufwändigen Konzeption des Gehäuses, welches nunmehr die bei der Verwendung von Schrägverzahnungen auftretenden Axialkräfte abfangen muss. Damit einher geht eine erhebliche Kostensteigerung. Des Weiteren liegt an den Zahnrädern, die eine Schrägverzahnung aufweisen, eine höhere Reibung vor, so dass der Wirkungsgrad der Verzahnung aus Andrehritzel und Zahnkranz verschlechtert wird und damit die Leistung des Anlassers reduziert wird. Dies bedeutet, dass die Startfähigkeit der Startervorrichtung bzw. von dessen Elektroantrieb reduziert ist. Um dies auszugleichen, wäre die Leistung des Elektromotors zu erhöhen, um die notwendige Startfähigkeit unter allen auftretenden Betriebsbedingungen sicherzustellen. Dies hat zur Folge, dass der Verschleiß des Elektromotors zunimmt, insbesondere der Verschleiß des Kommutierungssystems, so dass die Lebensdauer des Elektromotors reduziert wird. Dem vorteilhaften Schwingungsverhalten der Schrägverzahnung steht eine Verschlechterung des Wirkungsgrades und die aufwändigere Konstruktion gegenüber.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Verzahnung zwischen zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, insbesondere eines Andrehritzels, einer Startervorrichtung und eines Zahnkranzes einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, durch die das Geräuschniveau und das Schwingungsverhalten der Verzahnung aus Andrehritzel und Zahnkranz erheblich verbessert ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird der hohe Wirkungsgrad einer herkömmlichen Geradverzahnung im Wesentlichen beibehalten. Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird die Verzahnung zwischen den miteinander kämmenden Zahnrädern als Hochverzahnung ausgebildet, die das Einspuren der Zahnräder ineinander erleichtert. An mindestens einem der miteinander kämmenden Räder ist eine asymmetrische Geometrie des Verzahnungsprofiles vorgesehen, welche sich zumindest über einen Teil der axialen Länge der Verzahnung erstreckt.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann einerseits eine kompakte Bauweise und andererseits eine erheblich erhöhte Lebensdauer bei einer kostengünstigen Gestaltung der Verzahnung aus Andrehritzel und Zahnkranz erreicht werden. Die miteinander kämmende Paarung aus Andrehritzel und Zahnkranz ist mit einer optimierten Verzahnung versehen, die ein Sonderprofil aufweist, um den Geräuschpegel während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine bei miteinander kämmendem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine und Andrehritzel der Startvorrichtung zu reduzieren. Die optimierte Auslegung der Paarung Andrehritzel und Zahnkranz hat den Vorteil, dass durch die optimierte Verzahnung der Betrieb deutlich in akustischer Weise optimiert ist, d. h. insgesamt der auftretende Geräuschpegel erheblich absinkt. Darüber hinaus ist eine kompakte und kostensparende Konstruktion möglich. Die Kostenersparnis wird insbesondere dadurch erreicht, dass nach wie vor eine Geradverzahnung Verwendung findet. Dadurch können Axialkräfte vermieden werden, die andernfalls über bauliche Maßnahmen der Lager und des Gehäuses der Startvorrichtung aufgefangen werden müssten. Die Lagerung der Antriebs- und der Kurbelwelle bzw. der Zahnräder kann der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend derart ausgelegt werden, dass keine oder lediglich geringe axiale Kräfte aufzufangen sind. Die Verbesserung der akustischen Eigenschaften wird dadurch erreicht, dass die Verzahnung als Hochverzahnung ausgelegt ist. Dies erlaubt eine Steigerung der Profilüberdeckung der miteinander kämmenden Zahnräder, was ein verbessertes Geräusch- und Schwingungsverhalten zur Folge hat. Das verringerte Schwingungsniveau wirkt sich positiv auch auf die Lebensdauer der optimierten Verzahnung zwischen Andrehritzel und Zahnkranz aus.
Unter geräuschoptimierter Hochverzahnung wird im vorliegenden Falle eine Verzahnung verstanden, bei der die Überdeckung der Verzahnung erhöht ist, indem der Normaleingriffswinkel reduziert wird und die Geometrie eines Zahnkopfes eine Rücknahme des Zahnkopfprofils aufweist. Des Weiteren ist die Hochverzahnung derart ausgebildet, dass im Bereich des Zahnfußes eine Verstärkung des Zahnfußprofils dargestellt ist. Dadurch ergeben sich steilere Flanken, eine größere Profilüberdeckung und geringere Radialkräfte, die auf die Lagerung der Zahnräder wirken. Des Weiteren wird durch die Rücknahme des Zahnkopfprofils eine Verringerung von ein Geräusch verursachenden Eintrittsstößen beim Eingriffsbeginn der miteinander kämmenden Zahnräder im Idealfall verhindert bzw. erheblich reduziert. Die Verstärkung des Zahnfußprofils erhöht die Steifigkeit der Zähne, was ebenfalls zu einer wesentlichen Senkung des auftretenden Geräuschpegels beiträgt. Die das Sonderprofil darstellende Hochverzahnung ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Zahngeometrie wesentlich unempfindlicher gegen Achsabstandsabweichungen sowie Rundlauffehler; des Weiteren ist die Laufruhe der miteinander kämmenden Zahnräder erheblich verbessert.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Hochverzahnung weist diese eine effektive Mindestprofilüberdeckung von etwa 1 oder größer als 1 zwischen dem Andrehritzel und dem Zahnkranz auf. Die Zahnhöhe ist so auszulegen, dass der unkorrigierte Evolventenbereich eine effektive Mindestprofilüberdeckung von ≥ 1 zwischen Andrehritzel und Zahnkranz erreicht. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Formkreisdurchmesser d_Fa so gewählt wird, dass die Eingriffsstrecke g_a der Beziehung g_a = 1·p_egehorcht, wobei p_e die (Stirn-)Eingriffsteilung bezeichnet. Die Profilüberdeckung ε_a stellt das Verhältnis der Eingriffsstrecke zur Stirneingriffsteilung p_e dar. Die Stirneingriffsteilung p_e = m·μ/cos(α) ist der Abstand zweier Rechts- oder Linksflanken auf der Eingriffslinie. Mit diesen Eingriffen an der Verzahnung kann auch eine Tragfähigkeitsoptimierung der Verzahnung realisiert werden.
Durch die oben geschilderten Maßnahmen werden die Anforderungen an das einerseits optimale Geräusch- und Schwingungsverhalten, andererseits an eine ausreichende Festigkeit der miteinander kämmenden Zahnräder erfüllt. Die Erhöhung der Profilüberdeckung erfolgt unter anderem durch die Verwendung eines verkleinerten Moduls für eine bestimmte Übersetzung am Zahnradpaar, das durch folgende Auslegung zu ermitteln ist:
Das verwendete Modul muss festigkeitsgerecht ausgewählt werden, damit die Tragfähigkeit im Bereich der Zahnfüße der Verzahnung gegeben ist. Das minimal verwendbare Modul liegt erfahrungsgemäß bei 1,0 mm. Dieser Wert ist jedoch nur als Anhaltswert zu verstehen, da durch Verwendung verbesserter Materialien gegebenenfalls auch ein geringeres Modul möglich sein kann.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung weist die Hochverzahnung einen Normaleingriffswinkel von 10° bis 35°, bevorzugt etwa 15° oder etwa 25° auf. Durch die Reduzierung des Normaleingriffswinkels der Hochverzahnung ergeben sich steilere Flanken, eine größere Profilüberdeckung sowie geringere auftretende Radialkräfte. Damit ist die Hochverzahnung im Vergleich zu einer herkömmlichen Geometrie unempfindlicher gegenüber Achsabstandsabweichungen und Rundlauffehlern, auch die Laufruhe wird verbessert. Bei spanlos gefertigten Verzahnungen kann der Eingriffswinkel bis auf etwa 10° reduziert werden, insbesondere wenn die Profilüberdeckung ≥ 1,0 ist. Wird die Verzahnung abwälzgefräst, so kann der Eingriffswinkel beispielsweise bis auf 15° reduziert werden. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise zur Erhöhung der Festigkeit durch Auswahl eines anderen Materials, lassen sich auch normale Eingriffswinkel von < 10° erreichen.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist dadurch gegeben, dass die Zahnfüße der Hochverzahnung eine von einer Trochoidenform abweichende Form aufweisen. Der Zahnfußradius der Verzahnung wird durch die Verwendung eines kleineren Moduls verringert. Die Zahnfußform wird zur Verbesserung der Zahnfußfestigkeit anstelle einer herkömmlichen Verrundung des Zahnfußes vorteilhafterweise durch eine korrigierte Zahnfußverrundung ersetzt. Die optimierte Zahnfußform weicht von der bisher ausgebildeten Trochoidenform ab.
In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist vorgesehen, dass die Zahnköpfe der Hochverzahnung einen modifizierten Kopfbereich aufweisen. Im Zahnkopfbereich kann die Flanke beispielsweise durch eine an das verwendete Modul angepasste, leichte Kopfrundung ausgebildet sein. Alternativ dazu kann eine Kopfrücknahme vorgesehen werden. Die Kopfrücknahme wird durch drei tangential zueinander verlaufende Radien, die unterschiedlich sind, dargestellt, die jeweils Zahnflanke und Zahnkopf miteinander verbinden. Diese letzte Maßnahme ermöglich einen stoßfreien Einlauf von kraftübertragenden Zahnflanken, so dass der Verschleiß herabgesetzt wird und der Geräuschpegel vermindert wird.
Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäß vorgeschlagene Hochverzahnung mittels eines herkömmlichen Fertigungsprozesses hergestellt werden. Es sind keine zusätzlichen Fertigungsschritte vorzunehmen, so dass die Verzahnung relativ kostengünstig hergestellt werden kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist der Abtriebswelle der Startervorrichtung ein Freilauf zugeordnet. Über den Freilauf kann verhindert werden, dass die schon gestartete Brennkraftmaschine die Antriebswelle des Reduziergetriebes mit einer hohen Drehzahl beaufschlagt und somit beispielsweise ein über diesen angeschlossenen Elektromotor beschädigt. Durch den Freilauf wird eine einseitige Drehmomentübertragung realisiert, so dass das Drehmoment lediglich von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen werden kann und nicht in umgekehrter Richtung.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend wirkt die Hochverzahnung mit einer am Verzahnungsprofil asymmetrischen Geometrie, die zumindest über eine eingeschränkte Länge der Verzahnung verläuft, zusammen. Die asymmetrische Geometrie des Verzahnungsprofils kann sowohl im stirnseitigen Bereich des Zahnkranzes der Verbrennungskraftmaschine als auch im stirnseitigen Bereich des in den Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine in axiale Richtung einzuspurenden Andrehritzels der Startervorrichtung ausgeführt sein. Im Rahmen der asymmetrischen Geometrie des Verzahnungsprofils wird die Verzahnung derart gestaltet, dass die Zahndicke entweder des Andrehritzels oder des Zahnkranzes der Verbrennungskraftmaschine über eine bestimmte Zahnbreite, ausgehend von der vorderen Stirnseite des jeweiligen Zahnrades, lediglich einseitig, d. h. asymmetrisch, reduziert wird, und auf diesem mit reduzierter Zahndicke ausgebildeten Bereich ein angestrebtes Verdrehflankenspiel einen Wert von zum Beispiel 0,3 mm annimmt. Demzufolge ermöglicht diese Gestaltung, dass die übliche Zahnbreite, bei der die Zahndicke nicht reduziert ist, mit einem deutlich geringeren Flankenspiel ausgelegt werden kann. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen wird zum einen das Einspuren des Andrehritzels in den Zahnkranz abgesichert und zum anderen das Geräuschniveau der miteinander kämmenden Verzahnung spürbar abgesenkt. Die Reduzierung der Zahndicke zur Darstellung einer asymmetrischen Geometrie des Verzahnungsprofils kann unabhängig von der Drehrichtung der Startervorrichtung auf den rechten oder den linken jeweiligen Zahnflanken der miteinander kämmenden Zähne der Verzahnung erfolgen. Bei der Auslegung der asymmetrischen Verzahnung ist zu berücksichtigen, dass die Sicherheit zur Flankenpressung und zur Zahnfußspannung sowohl auf dem Bereich der reduzierten Zahndicke als auch auf dem in normaler Zahndicke ausgestalteten Bereich eingehalten werden. Hinsichtlich der Auslegung einer asymmetrischen Verzahnung sollte wie folgt vorgegangen werden:
Bei der Auslegung einer geräuschoptimierten Geradverzahnung wird eine Reduzierung des Verdrehflänkenspiels angestrebt. Zugleich soll zur Absicherung des Einspurens des Andrehritzels in die Außenverzahnung des Zahnkranzes der Verbrennungskraftmaschine ein Mindestverdrehflankenspiel von 0,3 mm eingehalten werden. Bei der Auslegung der Verzahnung sollte wie folgt verfahren werden:

1. In einem ersten Auslegungsschritt wird eine optimierte Verzahnungsgeometrie ausgelegt, die sicherstellt, dass eine angegebene Mindestfuß- und eine Mindestflankensicherheit eingehalten wird. Das bei der optimierten Verzahnungsgeometrie vorliegende Verdrehflankenspiel darf unterhalb 0,3 mm liegen.
2. In einem zweiten Auslegungsschritt wird eine aus der optimierten Verzahnungsgeometrie gemäß dem ersten Schritt abgeleitete Verzahnungsgeometrie mit reduzierter Zahnbreite zum Erreichen des geforderten Verdrehflankenspiels von 0,3 mm abgeleitet. Dabei ist sicherzustellen, dass der gleiche Zahnfußradius wie bei der im ersten Verfahrensschritt optimierten Verzahnungsgeometrie verwendet wird. Die Reduzierung der Zahnbreite kann durch das Einstellen eines kleineren Profilverschiebungsfaktors zum Beispiel am Andrehritzel vorgenommen werden, der Kopfkreisdurchmesser ist beizubehalten.
3. In einem dritten Auslegungsschritt wird bewertet, ob die angegebene Mindestfußsicherheit nach dem zweiten Auslegungsschritt eingehalten ist.

Entspricht die Mindestfußsicherheit der Verzahnungsgeometrie gemäß dem zweiten Auslegungsschritt der Fußsicherheit einer Referenzverzahnung, so wird die optimierte Verzahnungsgeometrie gemäß dem ersten Auslegungsschritt zugelassen. Falls dies nicht zutrifft, sollte bei der optimierten Verzahnung gemäß dem ersten Auslegungsschritt eine Modulerhöhung vorgenommen werden und der Vorgang gemäß dem zweiten Auslegungsschritt und dem dritten Auslegungsschritt, d. h. der Bewertung, wiederholt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Paarung aus miteinander kämmenden Verzahnungen von Andrehritzel und Zahnkranz,
2 eine Seitenansicht einer Verzahnungspaarung aus Andrehritzel und Zahnkranz mit geräuschoptimierter Hochverzahnung,
3 eine Seitenansicht der geräuschoptimierten Hochverzahnung und
4 eine Ansicht einer asymmetrisch ausgebildeten Verzahnungsgeometrie an einer Stirnseite eines Andrehritzels einer Startervorrichtung oder eines Zahnkranzes einer Verbrennungskraftmaschine.
Ausführungsvarianten
1 zeigt eine Startervorrichtung 10 in einem Längsschnitt. Die Startervorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16 (zum Beispiel Relais, Starterrelais) auf. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es in einen Zahnkranz 25 einer in 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist. Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgehen wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An den dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 ist ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise zwei, drei oder vier Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 der Startervorrichtung 10 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines Umlaufgetriebes, wie zum Beispiel eines Planetengetriebes 83, ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 der Startvorrichtung 10 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 76 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt.
Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: so folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Wellen-Nabe-Verbindung 128 ist. Die Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist eine hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenringes 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innenring 140 und dem Außenring 132 eine Relativdrehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Anstatt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten auch permanent magnetisch erregte Pole verwendet werden.
Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. der Anker 168 hat darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190 ist üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt und umgreift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken” zwei Scheiben 193, 194 an ihrem Außenumfang. Dadurch wird ein zwischen diesen eingeklemmter Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 bewegt und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 der in 1 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eingespurt.
Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus näher eingegangen. Der elektrische Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an dem Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 ist ein Anschluss für den elektrischen Startermotor 13, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktor 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 und eine Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 hat eine Wicklung 162, die Schalteinrichtung 161 weist eine Wicklung 165 auf. Die Wicklung 161 der Schubeinrichtung 160 und die Wicklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Die Welle-Nabe-Verbindung 128 kann statt mit einer Geradverzahnung 125 auch mit einer Stellgewindeverzahnung versehen sein. Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach

a) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist,
b) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Stellgewindeverzahnung aufweist oder
c) das Andrehritzel 22 geradverzahnt ist und die Welle-Nabe-Verbindung 128 eine Stellgewindeverzahnung aufweist.

2 zeigt anhand eines Einzelzahns die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer asymmetrischen Verzahnung mit Hochverzahnung mit teilweise reduzierter Zahnbreite im vorderen Bereich der Verzahnung.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird nachfolgend eine asymmetrische Verzahnung 214 anhand eines Einzelzahnes 202 beschrieben. Bei dem Einzelzahn 202 kann es sich um einen Zahn einer Verzahnung handeln, die bevorzugt als Geradverzahnung ausgebildet wird. Der in 2 dargestellte Einzelzahn 202 mit einer asymmetrischen Verzahnung 214 kann entweder an der Außenverzahnung eines Andrehritzels 22 gemäß der Darstellung in 1 ausgebildet sein oder aber an einem Außenumfang eines Zahnkranzes 25, der zum Andrehen einer Verbrennungskraftmaschine dient. Bei dem in 2 dargestellten Einzelzahn 202 ist eine Zahnflanke 204 in einer Zahnbreite 206 ausgebildet. Der erfindungsgemäßen Lösung folgend wird vorgeschlagen, dass an der Zahnflanke 204 gemäß der Darstellung in 2 innerhalb eines vorderen Bereiches 228, der sich ausgehend von einer Stirnseite 32 des Einzelzahns 202 erstreckt, entlang einer reduzierten Zahnbreite 208 eine reduzierte Zahndicke 212 ausgebildet ist. Die reduzierte Zahndicke 212 erstreckt sich ausgehend von der Stirnseite 230 des Einzelzahns 202 entlang der reduzierten Zahnbreite 208 bis hin zu einem Überfangsflankenbereich 226. Innerhalb dieses Übergangsflankenbereichs 226 an der Zahnflanke 204 geht die reduzierte Zahndicke 212 allmählich in eine ursprüngliche Zahndicke 210 über. Dies bedeutet, dass an der Zahnflanke 204 die asymmetrische Verzahnung 214 ausgebildet ist.
Durch die asymmetrische Verzahnung 214 kann das beim Kämmen der Einzelzähne 202 von Andrehritzel 22 und Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine erheblich verbessert werden, ohne dass die Absicherung eines sicheren Einspurens des Andrehritzels 222 in die Außenverzahnung des Zahnkranzes 25 der Verbrennungskraftmaschine gefährdet wäre. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene asymmetrische Verzahnung 214 ist derart gestaltet, dass die Zahndicke 210 innerhalb des Vorderbereichs 228 des Einzelzahns 202 – ausgehend von der Stirnseite 230 des Andrehritzels 22 oder des Zahnkranzes 25 – gesehen über die reduzierte Zahnbreite 208 nur einseitig an der Zahnflanke 204 des Einzelzahns 202 ausgeführt wird, so dass innerhalb dieses Vorderbereichs 228 eine Zahnflanke 204 des Einzelzahns 202 eine reduzierte Zahndicke 212 aufweist. Entlang dieses Vorderbereichs 228, charakterisiert durch die reduzierte Zahndicke 212 entlang der reduzierten Zahnbreite 208, beträgt ein angestrebtes Verdrehflankenspiel beispielsweise 0,3 mm. Dies bewirkt, dass die Verzahnung über den verbleibenden Teil der Zahnbreite 206, abzüglich der reduzierten Zahnbreite 208, mit einem deutlich geringeren Verdrehflankenspiel, welches unter 0,3 mm liegt, ausgelegt werden kann. Durch die Kombination beider Maßnahmen, d. h. der Ausbildung der asymmetrischen Verzahnung 214 im Vorderbereich 228 des Einzelzahns 202, bezogen auf die Stirnseite 230, und der Verringerung des Flankenspiels entlang der Zahnbreite 206 abzüglich der reduzierten Zahnbreite 208, wird einerseits ein sicheres Einspuren des Andrehritzels 22 in den Zahnkranz 25 sichergestellt und zum anderen das Geräuschniveau beim Kämmen der Verzahnung erheblich reduziert.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass am Einzelzahn 202 der asymmetrischen Verzahnung 214 ein Kopfkreis des Einzelzahns 202 mit dem Bezugszeichen 216, ein Teilkreis des Einzelzahns 202 mit dem Bezugszeichen 218 und der Fußkreis mit dem Bezugszeichen 220 bezeichnet ist. Kritisch ist ein Bereich innerhalb eines Zahnfußes 222 des Einzelzahns 202, dessen mechanische Belastung beim Kämmen der Einzelzähne 202 der asymmetrisch ausgelegten Verzahnung 214 nicht überschritten werden darf. Mit Bezugszeichen 226 ist der Übergangsflankenbereich bezeichnet, innerhalb dessen die reduzierte Zahndicke 212 in die ursprüngliche Zahndicke 210 übergeht.
Bei der Auslegung der beschriebenen asymmetrischen Verzahnung 214 ist zu berücksichtigen, dass die Sicherheit zur Flankenpressung zur auftretenden Spannung im Bereich des Zahnfußes 220 sowohl auf dem Bereich mit reduzierter Zahndicke 212 eingehalten wird, als auch in dem Bereich, der in der nicht reduzierten, d. h. der ursprünglichen Zahndicke 210 ausgebildet ist. Zur Auslegung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen asymmetrischen Verzahnung 214 wird folgendermaßen vorgegangen:
Bei der Auslegung der geräuschoptimierten, z. B. als Geradverzahnung ausgebildeten asymmetrischen Verzahnung 214 wird die Reduzierung des Verdrehflankenspiels der Zahnflanken 204 der Einzelzähne 202 angestrebt. Gleichzeitig damit wird zur Absicherung des sicheren Einspurens des Andrehritzels 22 in die Verzahnung des Zahnkranzes 25 zumindest ein Verdrehflankenspiel von 0,3 mm eingehalten. Um diese gegenläufigen Effekte zu beherrschen, wird bei der Auslegung der Verzahnung folgendes Vorgehen vorgeschlagen:
Als erster Schritt erfolgt die Auslegung einer optimierten Verzahnungsgeometrie zum Einhalten einer Fußspannungssicherheit am Zahnfuß 222 des Einzelzahns 202 und entsprechend die Auslegung einer Fußrundung 224 sowie einer Einhaltung maximal zulässiger Flankenspannungen, die an den Zahnflanken 204 der Einzelzähne 202 auftreten. Bei der im ersten Schritt auszulegenden optimierten Verzahnungsgeometrie darf das Verdrehflankenspiel unterhalb von 0,3 mm liegen.
In einem weiteren zweiten Auslegungsschritt wird aus der im ersten Schritt abgeleiteten optimierten Verzahnungsgeometrie eine Verzahnungsgeometrie mit reduzierter Zahnbreite 208 bei Erreichen des geforderten Verdrehflankenspiels von 0,3 mm abgeleitet. Dabei ist der gleiche Radius am Zahnfuß 222 zu verwenden, wie bei der gemäß dem ersten Verfahrensschritt erhaltenen optimierten Verzahnungsgeometrie. Die reduzierte Zahnbreite 208 kann, ausgehend von der ursprünglichen Zahnbreite 206, durch das Einstellen eines kleineren Profilverschiebungsfaktors zum Beispiel bei der Fertigung des Andrehritzels 22 erhalten werden. Der Kopfkreisdurchmesser des Kopfkreises 216 des Einzelzahns 202 der asymmetrischen Verzahnung 214 ist dabei nicht zu ändern.
Stellt sich bei einem dritten, einer Bewertung dienenden Verfahrensschritt heraus, dass die Sicherheit am Zahnfuß 222 der Verzahnungsgeometrie mindestens gleich der einer, abgeleitet aus einer bewährten Verzahnungsgeometrie angegebenen Mindestfußsicherheit ist, dann wird die im ersten Verfahrensschritt ermittelte optimierte Verzahnungsgeometrie zugelassen.
Ist bei dem dritten, eine Bewertung darstellenden Verfahrensschritt gewährleistet, dass die Sicherheit im Zahnfuß 222 der Verzahnungsgeometrie gemäß dem vorliegenden Auslegungsschritt mindestens gleich der der Referenzverzahnung ist, dann kann die im ersten Verfahrensschritt ermittelte optimierte Verzahnungsgeometrie zugelassen werden. Ist dies hingegen nicht erfüllt, so sollte bei der im ersten Verfahrensschritt ermittelten und ausgelegten optimierten Verzahnung eine Modulerhöhung der Auslegung der Verzahnung vorgenommen werden und die sich daran anschließenden beiden Verfahrensschritte, d. h. der zweite und der dritte Verfahrensschritt, nochmals durchlaufen werden.
Der Kopfkreisdurchmesser 216 ist in 2 mit da, der Teilkreisdurchmesser 218 mit d_Ff und der Fußkreisdurchmesser mit der Bezeichnung d_f hervorgehoben.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Verzahnungspaarung aus Andrehritzel und Zahnkranz mit geräuschoptimierter Hochverzahnung.
Der Darstellung gemäß 3 ist entnehmbar, dass Einzelzähne 202 des Zahnkranzes 25 der Verbrennungskraftmaschine und des Andrehritzels 22 der Startervorrichtung 10 miteinander kämmen. Sowohl der Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine als auch das Andrehritzel 22 der Startervorrichtung 10 sind in der Darstellung gemäß 3 nur teilweise dargestellt. Eine Außenverzahnung des Zahnkranzes 25 der Verbrennungskraftmaschine ist als geräuschoptimierte Hochverzahnung 232 ausgebildet, die mit Einzelzähnen 202 und einer ebenfalls als geräuschoptimierte Hochverzahnung 234 ausgebildeten Außenverzahnung der Startervorrichtung kämmt. In der Darstellung gemäß 2 ist das Andrehritzel 22, welches auf der Abtriebswelle 116 gelagert ist, in den Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine eingespurt.
Der Darstellung gemäß 4 ist eine Seitenansicht der geräuschoptimierten Hochverzahnung zu entnehmen, die sowohl am Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine als auch an diesem einzuspurenden Andrehritzel der Startervorrichtung ausgebildet sein kann.
4 zeigt, dass ein Einzelzahn 202 der geräuschoptimierten Hochverzahnung Zahnflanken 204 aufweist, die im Gegensatz zu herkömmlichen Verzahnungsprofilen 238 modifizierte Bereiche aufweisen. Zu den modifizierten Bereichen der Zahnflanken 204 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen geräuschoptimierten Verzahnung, d. h. der Hochverzahnung 232, 234, sind einerseits ein im Vergleich zum herkömmlichen Zahnfußprofil 238 ausgebildeter verstärkter Zahnfuß 236 zu nennen sowie eine durch Bezugszeichen 240 im Gegensatz zum herkömmlichen Zahnprofil ausgebildete Kopfrücknahme 240 unterhalb des Kopfkreisdurchmessers da 216.
Die in 4 dargestellte Ausführung der geräuschoptimierten Verzahnung, d. h. der Hochverzahnung 232, 234, die sowohl an einer als Geradverzahnung ausgebildeten Außenverzahnung des Andrehritzels 22 der Startervorrichtung 10 als auch an der als Geradverzahnung ausgebildeten Außenverzahnung des Zahnkranzes 25 der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet werden kann, zeichnet sich durch eine effektive Mindestprofilüberdeckung von etwa 1 oder > 1 zwischen den Andrehritzeln und dem Zahnkranz 25 aus. Ein wesentliches Ziel der Auslegung der Hochverzahnung liegt darin, die Zahnhülse so auszulegen, dass der unkorrigierte Evolventenbereich eine effektive Mindestprofilüberdeckung von ≥ 1 zwischen dem Andrehritzel 22 und dem Zahnkranz 25 erreicht. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Formkreisdurchmesser d_Fa so gewählt wird, dass die Eingriffsstrecke g_a der Beziehung g_a = 1·p_egehorcht, wobei p_e die (Stirn-)Eingriffsteilung bezeichnet. Die Profilüberdeckung εα ist als das Verhältnis der Eingriffsstrecke zur (Stirn-)Eingriffsteilung p_e definiert. Die (Stirn-)Eingriffsteilung p_e = m·π/cos(α) ist der Abstand zweier Rechts- oder Linksflanken entlang der Eingriffslinie. Wird die Hochverzahnung derart ausgelegt, werden die Anforderung einerseits an das optimale Geräusch- und Schwingungsverhalten und andererseits an eine ausreichende Festigkeit der miteinander kämmenden Zahnräder 22, 25 erfüllt. Die Erhöhung der Profilüberdeckung erfolgt unter anderem durch die Verwendung eines verkleinerten Moduls für eine bestimmte Übersetzung an dem miteinander kämmenden Zahnradpaar, das anhand folgender Überlegungen zu ermitteln ist:
Das verwendete Modul ist festigkeitstechnisch derart auszuwählen, dass tragfähige Zahnfüße 222 erhalten werden. Das minimal verwendbare Modul liegt erfahrungsgemäß bei 1,0 mm. Dieser Wert ist jedoch nur als Anhaltswert zu verstehen, da durch die Verwendung verbesserter Materialien auch eine Verringerung des Moduls erreicht werden kann.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene geräuschoptimierte Verzahnung 232, 234, insbesondere ausgebildet als Hochverzahnung, ist mit einem Normaleingriffswinkel von 10° bis 35°, bevorzugt etwas 15° oder etwas 25°, versehen. Durch die Reduzierung des Normaleingriffswinkels für die Hochverzahnung ergeben sich steilere Flanken 204, eine größere Profilüberdeckung sowie geringere auftretende Radialkräfte. Damit ist die Hochverzahnung im Vergleich zu einer herkömmlichen Geometrie unempfindlicher gegen Achsabstandsabweichungen sowie Rundlauffehler, des Weiteren wird die Laufruhe nicht unerheblich verbessert. Bei spanlos gefertigten Verzahnungen 232, 234 kann der Normaleingriffswinkel auf etwa 10° reduziert werden, insbesondere wenn eine Profilüberdeckung von ≥ 1,0 gegeben ist. Wird die Verzahnung abwälzgefräst, so kann der Normaleingriffswinkel beispielsweise auf 15° reduziert werden. Durch die Erhöhung der Festigkeit, in der Regel durch eine andere Materialauswahl gegeben, kann der Normaleingriffswinkel auch kleinere Werte als 10° annehmen. Die Zahnfüße 222 der geräuschoptimierten Verzahnungen 232, 234 weisen insbesondere eine von der Trochoidenform abweichende Form auf. Die Zahnfußrundung 224 wird durch die Verwendung des kleineren Moduls erheblich verringert. Beispielsweise kann die Zahnfußform zur Verbesserung der Zahnfußfestigkeit die herkömmliche Verrundung 224 des Zahnfußes 222 durch eine korrigierte Version in vorteilhafter Weise ersetzen. Dies erfolgt unter Beibehalt des Eingriffes der miteinander kämmenden Einzelzähne 202 der geräuschoptimierten Verzahnung 232, 234. In vorteilhafter Weise sind – wie in 4 dargestellt – die Zahnköpfe der geräuschoptimierten Verzahnung 232, 234 mit einem modifizierten Kopfbereich versehen. Im Zahnkopfbereich kann die Zahnflanke 204 beispielsweise durch eine an das verwendete Modul jeweils leicht angepasste Kopfrundung bzw. eine Kopfrücknahme 240 modifiziert sein. Beide Maßnahmen ermöglichen einen stoßfreien Einlauf der kraftübertragenden Zahnflanken 204. Dies setzt einerseits den Verschleiß herab und vermindert andererseits Geräuscherzeugung.
Bei der Auslegung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen geräuschoptimierten Verzahnung 232, 234 mit einem asymmetrischen Verzahnungsprofil 214, wie in 2 dargestellt, ist zu berücksichtigen, dass die Sicherheit zur Flankenpressung und zur Zahnvorspannung sowohl auf dem Bereich mit reduzierter Zahndicke 212 als auch auf dem Bereich, der in der normalen Zahndicke 210 ausgebildet ist, eingehalten wird. Dafür wird das folgende Vorgehen zum Erhalt eines asymmetrischen Verzahnungsprofils 214 vorgeschlagen:
Bei der Auslegung der geräuschoptimierten Verzahnung 232, 234, insbesondere als geradverzahnte Hochverzahnung wird eine Reduktion des Verdrehflankenspiels angestrebt. Zugleich soll zur Absicherung des sicheren Einspurens des Andrehritzels 22 in den Zahnkranz 25 ein Mindestverdrehflankenspiel von etwa 0,3 mm eingehalten werden. Bei der Auslegung der geräuschoptimierten Verzahnung 232 wird folgendes Vorgehen dargestellt:
Als erster Schritt erfolgt die Auslegung einer optimierten Verzahnungsgeometrie zum Einhalten einer Mindestfuß- und Mindestflankensicherheit. Das Verdrehflankenspiel darf bei dieser Auslegung unterhalb von 0,3 mm liegen.
Ausgehend von der optimierten Verzahnungsgeometrie gemäß dem ersten Schritt wird eine Verzahnungsgeometrie abgeleitet, die eine reduzierte Zahnbreite 208 zum Erreichen des geforderten Drehflankenspiels von 0,3 mm aufweist. Dabei ist der gleiche Zahnfußradius wie bei der optimierten Verzahnungsgeometrie gemäß dem ersten Schritt zu verwenden. Die Reduzierung der Zahnbreite kann durch das Einstellen eines kleineren Profilverschiebungsfaktors am Andrehritzel 22 beispielsweise vorgenommen werden, der Kopfkreisdurchmesser 216 sollte dabei nicht verändert werden.
In einem dritten Auslegungsschritt wird, wenn die Fußsicherheit der Verzahnungsgeometrie gemäß dem zweiten Verfahrensschritt mindestens gleich der Fußsicherheit bei einer Referenzverzahnung ist, die optimierte Verzahnungsgeometrie gemäß dem ersten Verfahrensschritt zugelassen. Fällt der Vergleich negativ aus, sollte der erste Verfahrensschritt zum Erhalt einer optimierten Verzahnungsgeometrie durch eine Modulerhöhung vorgenommen werden und die sich daran anschließenden Verfahrensschritte 2) und 3) wiederholt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008042434 [0001]

Claims

Elektrische Maschine, insbesondere Startervorrichtung (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einer geräuschoptimierten Verzahnung (232, 234) zweier miteinander in Eingriff bringbarer Zahnräder (22, 25), dadurch gekennzeichnet, dass die geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) an mindestens einem der Zahnräder (22, 25) als Hochverzahnung ausgeführt ist, die ein asymmetrisches Verzahnungsprofil (214) aufweist.
Elektrische Maschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnköpfe der geräuschoptimierten Verzahnung (232, 234) einen modifizierten Kopfbereich, insbesondere eine Kopfrücknahme (240) aufweisen.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnfüße (222) der geräuschoptimierten Verzahnung (232, 234) eine von der Trochoidenform abweichende Form aufweisen.
Elektrische Maschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochverzahnung eine effektive Mindestprofilüberdeckung von etwa 1 oder ≥ 1 zwischen einem Andrehritzel (22) und einem Zahnkranz (25) der Verbrennungskraftmaschine aufweist.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochverzahnung (232, 234) einen Normaleingriffswinkel von 10° bis 35°, bevorzugt etwa 15° oder etwa 25°.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) als Geradverzahnung ausgebildet ist.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) Einzelzähne (202) aufweist, deren Zahndicke (210) in einem vorderen Bereich (228), ausgehend von einer Stirnseite (230), in einer reduzierten Zahndicke (212) ausgeführt ist.
Elektrische Maschine gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die reduzierte Zahndicke (212) entlang einer reduzierten Zahnbreite (208), ausgehend von der Stirnseite (230) des Andrehritzels (22) oder des Zahnkranzes (25), erstreckt.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdrehflankenspiel im vorderen Bereich (228), der in der reduzierten Zahndicke (212) entlang der reduzierten Zahnbreite 208 ausgeführt ist, zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, bevorzugt bei 0,3 mm liegt.
Elektrische Maschine gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehflankenspiel außerhalb des vorderen Bereichs (228) kleiner 0,3 mm beträgt.
Elektrische Maschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnflanken (204), an der die reduzierte Zahndicke (212) entlang der reduzierten Zahnbreite (208) ausgeführt ist, einen Übergangsflankenbereich (226) aufweisen, innerhalb dessen die reduzierte Zahndicke (212) in die Zahndicke (210) übergeht.
Startervorrichtung (10) einer Brennkraftmaschine mit einem Andrehritzel (22), welches in einen Zahnkranz (25) der Brennkraftmaschine einspurbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verzahnungen des Andrehritzels (22) und/oder des Zahnkranzes (25) als geräuschoptimierte Verzahnung (232, 234) ausgebildet ist.