DE102010031508A1

DE102010031508A1 - Fahrzeug mit einem permanent eingespurten Vorgelegestarter

Info

Publication number: DE102010031508A1
Application number: DE201010031508
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus; Dr. Gutzer Ulrich; Fritz Pobitzer; Wilfried Barth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: DE102010031508B4

Abstract

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle und ein Gehäuse aufweist, einem zum Starten des Verbrennungsmotors vorgesehenen Elektrostarter, der ein Startergehäuse und ein außerhalb des Startergehäuses angeordnetes Starterritzel aufweist, das über eine Übersetzungseinrichtung, die einen Freilauf aufweist, mit der Kurbelwelle drehgekoppelt ist. Der Freilauf ermöglicht eine Drehmomentübertragung vom Starterritzel auf die Kurbelwelle. In umgekehrter Kraftflussrichtung öffnet der Freilauf. Das Gehäuse des Verbrennungsmotors weist eine Öffnung auf, in die ein Dichtungsabschnitt des Stbefindet sich innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Elektrostarter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor weisen üblicherweise einen sogenannten „Schubschraubtriebstarter” auf, d. h. einen Elektrostarter mit axial verschieblichem Einspurritzel. Durch Bestromen des Elektrostarters wird die Ankerwelle axial verschoben, so dass ein auf der Ankerwelle angeordnetes Starterritzel in einen Starterzahnkranz eintaucht und eingreift, der außerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Der Zahneingriff zwischen Starterritzel und Zahnkranz ist gefettet. Wenn das Fett nicht mehr in hinreichender Menge vorhanden ist, können Verschleiß- und Geräuschprobleme auftreten.
Die bei herkömmlichen Fahrzeugen ganz überwiegend vorgesehenen Schubschraubtriebstarter sind für Fahrzeuge, die mit einer Motorstart-/Stoppautomatik ausgerüstet sind, nicht geeignet, da mit ihnen schnelle Neustarts nach nur sehr kurzen Motorstopps, wie sie im Stop-and-Go-Verkehr vorkommen, nicht möglich sind. Bei der Verwendung eines Schubschraubtriebstarters muss der Verbrennungsmotor nämlich vor jedem Motorstart zuerst vollständig zum Stillstand gekommen sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Elektrostarter zu schaffen, der konstruktiv vorteilhaft aufgebaut und kostengünstig angeordnet ist und der auch für den Einsatz in Fahrzeugen, die mit einer Motorstart-/Stoppautomatik ausgestattet sind, geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle und ein Gehäuse aufweist. Ferner ist ein zum Starten des Verbrennungsmotors vorgesehener Elektrostarter vorhanden. Der Elektrostarter weist ein Startergehäuse und ein außerhalb des Startergehäuses angeordnetes Starterritzel auf. Das Starterritzel ist über eine Übersetzungseinrichtung, die einen Freilauf aufweist, mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehgekoppelt. Der Freilauf ist so konzipiert und angeordnet, dass er eine Drehmomentübertragung von dem Elektrostarter auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ermöglicht. Eine umgekehrte Drehmomentübertragung, d. h. vom Verbrennungsmotor auf den Elektrostarter wird vom Freilauf unterbunden. Der Freilauf „öffnet” also bei laufendem Verbrennungsmotor. Somit ist der Elektrostarter bei laufendem Verbrennungsmotor von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors entkoppelt.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das „Gehäuse” des Verbrennungsmotors eine Öffnung aufweist, an die das Startergehäuse angeflanscht ist. Der Begriff „angeflanscht” ist breit auszulegen und so zu interpretieren, dass das Startergehäuse mit dem Gehäuse des Verbrennungsmotors eine „Gehäuseeinheit” bildet, welche das Starterritzel umgibt. Beispielsweise kann das Startergehäuse von einer Seite des Verbrennungsmotors her an dessen Gehäuse angeflanscht sein. Bei der Seite kann es sich um die in Fahrtrichtung gesehen rechte Seite, die linke Seite oder aber auch um eine Unterseite oder eine Oberseite des Gehäuses des Verbrennungsmotors handeln.
Das Starterritzel kann vollständig oder teilweise innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors und/oder vollständig oder teilweise innerhalb des an das Gehäuse des Verbrennungsmotors angeflanschten Startergehäuses angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Starterritzel außerhalb des Startergehäuses angeordnet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass in die Öffnung des Gehäuses des Verbrennungsmotors ein Dichtungsabschnitt des Startergehäuses eingeschoben ist, wobei sich das Starterritzel innerhalb des Gehäuses des Verbrennungsmotors befindet.
Der Begriff „Gehäuse des Verbrennungsmotors” ist dabei breit auszulegen, so dass er insbesondere dessen Kurbelgehäuse sowie dessen Ölwanne umfasst.
Vorzugsweis ist ein „vorderer Abschnitt” des Startergehäuses wie eine Patrone von außen her in die Öffnung des Gehäuses des Verbrennungsmotors eingeschoben. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine einfache Montage und, sofern erforderlich, auch einen einfachen Austausch (Demontage) des Elektrostarters. Bei der Montage bzw. beim Austausch müssen lediglich Flanschverbindungen (z. B. Schrauben) geöffnet werden. Der Elektrostarter kann dann einfach aus der im Verbrennungsmotorgehäuse vorgesehenen Öffnung herausgezogen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft unterer Teil des Verbrennungsmotorgehäuses durch eine Ölwanne gebildet, wobei die Öffnung, in die der vordere Abschnitt des Elektrostartergehäuses eingeführt ist, in der Ölwanne vorgesehen ist. Die Ölwanne kann von unten her an ein Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors angeflanscht bzw. angeschraubt sein.
Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, dass die Öffnung, in die der vordere Abschnitt des Elektrostarters eingeschoben ist, eine im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors vorgesehene Öffnung ist.
Der Elektrostarter weist einen in dem Startergehäuse angeordneten Elektromotor auf. Der Elektromotor wiederum weist einen Anker auf, der über mindestens eine Planetengetriebestufe mit dem Starterritzel drehgekoppelt ist. Vorzugsweise sind zwei oder mehrere Planetengetriebestufen „hintereinander geschaltet” in dem Startergehäuse angeordnet, wodurch eine sehr hohe Übersetzung zwischen der Ankerwelle des Elektromotors und dem Starterritzel darstellbar ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist, dass der Elektrostarter einschließlich des Startergehäuses und der (Planeten-) Getriebestufen und des Starterritzels eine vorfertigbare bzw. vorgefertigte und vorgeprüfte, abgeschlossene Funktionseinheit bildet, welche an das Gehäuse des Verbrennungsmotors angeflanscht ist.
Bei der oben beschriebenen Anordnung kann der gesamte Elektrostarter öldicht in oder an die in der Ölwanne bzw. im Gehäuse des Verbrennungsmotors vorgesehene Öffnung an- bzw. eingesetzt werden. Zur Abdichtung kann zwischen dem Dichtungsabschnitt des Startergehäuses und einer radialen Innenseite der Verbrennungsmotorgehäuseöffnung eine Gehäusedichtung angeordnet sein. Das Startergehäuse kann aber auch in anderer Weise statisch gegenüber dem Verbrennungsmotorgehäuse abgedichtet sein.
Da der vordere Abschnitt des Elektrostarters gemäß der Erfindung in das Innere des Verbrennungsmotorgehäuses hineinragt, ist auch eine Abdichtung des Innenraums des Startergehäuses gegenüber dem teilweise ölbefüllten Gehäuse des Verbrennungsmotors erforderlich. Das Starterritzel, das auf einer Ritzelwelle des Elektrostarters angeordnet ist, kann z. B. mittels eines Wellendichtrings gegenüber dem Startergehäuse bzw. gegenüber dem Innenraum des Startergehäuses, in dem der Elektromotor angeordnet ist, abgedichtet sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Starterritzel über mindestens eine erste Übersetzungsstufe mit einer Zwischenwelle, die auch als „Vorgelegewelle” bezeichnet werden kann, drehgekoppelt. Die Zwischen- bzw. Vorgelegewelle wiederum ist über mindestens eine zweite Übersetzungsstufe mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehgekoppelt.
Der Freilauf kann zwischen der mindestens einen ersten Übersetzungsstufe und der Zwischenwelle oder zwischen der mindestens einen zweiten Übersetzungsstufe und der Zwischenwelle angeordnet sein. Vorzugweise ist der Freilauf zwischen der mindestens einen ersten Übersetzungsstufe und der Zwischenwelle angeordnet, was den Vorteil hat, dass bei laufendem Verbrennungsmotor die Zwischenwelle vom Verbrennungsmotor angetrieben wird. In diesem Fall kann es sich bei der Zwischenwelle um eine Ausgleichswelle oder um eine Welle eines zum Ausgleich von Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors vorgesehenen Ausgleichsmechanismus handeln. Eine Ausgleichswelle weist eine definierte Unwucht auf, die so konzipiert ist, dass dadurch Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors verringert werden. Alternativ dazu kann es sich bei der Zwischenwelle auch um eine Antriebswelle für ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors handeln, z. B. um eine Antriebswelle für eine mechanisch angetriebene Ölpumpe o. ä.
Wie bereits erläutert, ist die Erfindung insbesondere für Fahrzeuge geeignet, die mit einer Motorstart-/Stoppautomatik ausgerüstet sind. Eine Motorstart-/Stoppautomatik ist eine komplexe Steuerungselektronik, die bei Vorliegen vorgegebener Abschaltbetriebsparameter den Verbrennungsmotor automatisch abschaltet und bei Vorliegen vorgegebener Startbetriebsparameter den Verbrennungsmotor automatisch wieder startet.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines permanent eingespurten Vorgelegestarters, bei dem das Startergehäuse in eine Öffnung des Gehäuses des Verbrennungsmotors eingeschoben ist; und
2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Startergehäuse im Bereich der Öffnung des Gehäuses des Verbrennungsmotors an das Gehäuse des Verbrennungsmotors seitlich angeflanscht ist.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor, von dem hier lediglich eine Kurbelwelle 1 und ein Teil des Gehäuses des Verbrennungsmotors zu sehen ist. Das Gehäuse des Verbrennungsmotors ist hier durch ein Kurbelgehäuse 2 und eine von unten her an das Kurbelgehäuse 2 angeflanschte Ölwanne 3 gebildet. In der Ölwanne 3 ist eine Öffnung 4 vorgesehen, die ein stirnseitiger Abschnitt 5 eines Startergehäuses 6 eines Elektrostarters 7 eingeschoben ist. Zwischen einem Dichtungsabschnitt 8 des Startergehäuses 6 und einer radialen Innenseite der in der Ölwanne 3 vorgesehenen Öffnung 4 ist eine Dichtung 9 vorgesehen, über die das Startergehäuse 6 gegenüber der Ölwanne 3 abgedichtet ist.
Der Elektrostarter 7 weist einen hier nicht näher dargestellten Elektromotor auf, von dem lediglich eine Ankerwelle 10 zu sehen ist, die ein Sonnenrad einer ersten Planetengetriebestufe 11 bildet. Die Ankerwelle 10 ist in Axialrichtung unverschieblich, anders als dies bei dem eingangs erwähnten herkömmlichen Schubschraubtriebstarter der Fall ist. Das Sonnenrad kämmt mit ersten Planetenrädern 12 der ersten Planetengetriebestufe 11. Die Planetenräder 12 wälzen auf einem fest mit dem Startergehäuse 6 verbundenen Hohlrad 13 ab. Die Planetenräder 12 sind drehbar auf einem Steg 14 gelagert, der gleichzeitig ein Sonnenrad einer zweiten Planetengetriebestufe 15 bildet.
Das Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe 15 kämmt mit Planeten 16, die auf einem Hohlrad 17, das ebenfalls fest mit dem Startergehäuse 6 verbunden ist, abwälzen. Ein Steg 18 der zweiten Planetengetriebestufe 15, auf dem die Planeten 16 drehbar gelagert sind, bildet eine Ritzelwelle des Elektrostarters 7.
Die Ritzelwelle ragt aus dem Gehäuse 6 des Elektrostarters 7 heraus und ist mittels eines Wellendichtrings 19 gegenüber dem Gehäuse 6 des Elektrostarters abgedichtet. Auf der Ritzelwelle ist ein Starterritzel 20 angeordnet. Die Ritzelwelle und das Starterritzel 20 ragen somit in die mit Motoröl befüllte Ölwanne 3 des Verbrennungsmotors hinein.
Die Ankerwelle 10 ist somit über die beiden Planetengetriebestufen 11, 15 mit dem Starterritzel 20 drehkoppelt, wodurch sich eine beachtliche Übersetzung darstellen lässt.
Das Starterritzel 20 kämmt mit einem Zahnrad 21, das koaxial zu einer Zwischenwelle 22 angeordnet ist. Das Zahnrad 21 ist über einen Freilauf 23 in Antriebsrichtung des Elektrostarters 7 mit einem drehfest mit der Zwischenwelle 22 verbundenen Rad 24 drehgekoppelt. In umgekehrter Drehrichtung öffnet der Freilauf, d. h. eine Drehmomentübertragung von dem Rad 24 auf das Rad 21 ist nicht möglich.
Auf der Zwischenwelle 22 sitzt ferner ein weiteres Zahnrad 25, das mit einem Zahnrad 26 kämmt, welches mit der Kurbelwelle 1 des Verbrennungsmotors drehgekoppelt ist. Die Ritzelwelle des Elektrostarters 7 ist somit über eine erste Übersetzungsstufe, die durch das Starterritzel 20 und das Zahnrad 21 gebildet ist, mit der Zwischenwelle 22 drehgekoppelt. Die Zwischenwelle 22 ist über einen zweite Übersetzungsstufe, die durch die miteinander kämmenden Zahnräder 25, 26 gebildet ist, mit der Kurbelwelle 1 des Verbrennungsmotors drehgekoppelt.
Zwischen der Ritzelwelle und der Zwischenwelle bzw. zwischen der Zwischenwelle und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors können auch mehrere Übersetzungsstufen hintereinander geschaltet sein.
Die Zwischenwelle 22 kann als Ausgleichswelle zur Verringerung von Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors fungieren bzw. als Umkehrwelle für eine Ausgleichswelle. Alternativ dazu kann die Zwischenwelle 22 auch als Antriebswelle für ein Nebenaggregat fungieren, z. B. für eine mechanisch vom Verbrennungsmotor angetriebene Ölpumpe.
Bei Ausführungsbeispiel der 2 ist das Starterritzel 20 weitgehend vom Startergehäuse 6 umschlossen. Das Startergehäuse 6 weist jedoch im Bereich der Verzahnung des Starterritzels 20 eine Öffnung 27 auf. Im Bereich der Öffnung 27 des Startergehäuses und der Öffnung 4 des Gehäuses 3 des Verbrennungsmotors ist das Startergehäuse 6 seitlich (hier von unten her) an das Gehäuse 3 des Verbrennungsmotors angeflanscht. Das Starterritzel 20 kämmt dabei analog zum Ausführungsbeispiel der 1 mit dem Zahnrad 21.

Claims

Fahrzeug mit – einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle (1) und ein Gehäuse (2, 3) aufweist, – einem zum Starten des Verbrennungsmotors vorgesehenen Elektrostarter (7), der ein Startergehäuse (6) und ein Starterritzel (20) aufweist, das über eine Übersetzungseinrichtung (20, 21, 25, 26), die einen Freilauf (23) aufweist, mit der Kurbelwelle (1) drehgekoppelt ist, wobei der Freilauf (23) eine Drehmomentübertragung vom Starterritzel (20) auf die Kurbelwelle (1) ermöglicht und in umgekehrter Kraftflussrichtung öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 3) des Verbrennungsmotors eine Öffnung (4) aufweist, an die das Startergehäuse (6) angeflanscht ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterritzel (20) innerhalb des Gehäuses (2, 3) des Verbrennungsmotors und/oder des daran angeflanschten Startergehäuse (6) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterritzel (20) außerhalb des Startergehäuses (6) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Öffnung (4) ein Dichtungsabschnitt (8) des Startergehäuses (6) eingeschoben ist, wobei sich das Starterritzel (20) innerhalb des Gehäuses (2, 3) des Verbrennungsmotors befindet.
Fahrzeug nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft unterer Teil des Gehäuses (2, 3) des Verbrennungsmotors durch eine Ölwanne (3) gebildet ist, wobei die Öffnung (4) in der Ölwanne (3) vorgesehen ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrostarter (7) einen in dem Startergehäuse (6) angeordneten Elektromotor aufweist, wobei ein Anker (10) des Elektromotors über mindestens eine Planetengetriebestufe (11, 15) mit dem Starterritzel (20) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (10) über zwei hintereinandergeschaltete, in dem Startergehäuse (6) angeordnete Planetengetriebestufen (11, 15) mit dem Starterritzel (20) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (8) des Startergehäuses (6) über eine Gehäusedichtung (9) gegenüber der Öffnung (4) abgedichtet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterritzel (20) auf einer Ritzelwelle (18) des Elektrostarters (7) angeordnet ist, wobei die Ritzelwelle (18) mittels eines Wellendichtrings (19) gegenüber dem Startergehäuse (6) abgedichtet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterritzel (20) über mindestens eine erste Übersetzungsstufe (20, 21) mit einer Zwischenwelle (22) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (22) über mindestens eine zweite Übersetzungsstufe (25, 26) mit der Kurbelwelle (1) drehgekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (23) zwischen der mindestens einen ersten Übersetzungsstufe (20, 21) und der Zwischenwelle (22) oder zwischen der mindestens einen zweiten Übersetzungsstufe (25, 26) und der Zwischenwelle (22) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zwischenwelle (22) um eine Ausgleichswelle oder um eine Welle eines zum Ausgleich von Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors vorgesehenen Ausgleichsmechanismus handelt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (22) eine Antriebswelle für ein Nebenaggregat des Verbrennungsmotors bildet, insbesondere eine Antriebswelle für eine mechanisch angetriebene Ölpumpe.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Motorstart-/Stoppautomatik aufweist, welche den Fahrzeugmotor bei Vorleigen vorgegebener Abschaltbetriebsparameter automatisch abschaltet und bei Vorliegen vorgegebener Startbetriebsparameter automatisch wieder startet.