DE102010038441B4 - Starting system for internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Startanlage für Brennkraftmaschinen (10), insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem Starter (11), dessen elektrischer Startermotor (12) zum Starten der Brennkraftmaschine von einem Startschalter (23) einschaltbar ist, und der ein Starterritzel (16) antreibt und der über ein mit dem Ritzel kämmendes Zwischenrad (17) in einen Zahnkranz (19) der Brennkraftmaschine radial einrückbar ist,dadurch gekennzeichnet,dass beim Einschalten des Startermotors (12) dieser über eine Reibverbindung (26) das Zwischenrad (17) zunächst in den Zahnkranz (19) einspurt und anschließend über Ritzel (16) und Zwischenrad (17) den Zahnkranz (19) zum Starten der Brennkraftmaschine (10) antreibt, wobei das Ritzel (16) mit dem Andrehen des Startermotors (12) das Zwischenrad (17) über die Reibverbindung (26) in den Zahnkranz (19) der Brennkraftmaschine (10) einspurt, unddass sich die Ritzeldrehung über die Reibverbindung (26) auf eine Schwenkmechanik (24) überträgt, wobei Zwischenrad (17) und Ritzel (16) jeweils in Lagerböcken (33 und 34) gelagert sind, die über Federelemente (35) miteinander derart verbunden sind, dass die Achsen von Ritzel (16) und Zwischenrad (17) innerhalb deren Zahnüberdeckung von einem maximalen Achsabstand (a) zueinander in der Ruhestellung des Zwischenrades (17) beim Verschwenken in die Arbeitsstellung entgegen der Kraft der Federelemente (35) auf einen minimalen Achsabstand (b) gedrückt werden.Starter system for internal combustion engines (10), in particular for motor vehicles, with a starter (11), the electric starter motor (12) of which can be switched on by a starter switch (23) to start the internal combustion engine, and which drives a starter pinion (16) and which drives a starter pinion (16) The intermediate gear (17) meshing with the pinion can be engaged radially in a toothed ring (19) of the internal combustion engine, characterized in that when the starter motor (12) is switched on, it first engages the intermediate gear (17) in the toothed ring (19) via a friction connection (26) and then via pinion (16) and intermediate wheel (17) drives the ring gear (19) to start the internal combustion engine (10), with the pinion (16) turning the starter motor (12) over the intermediate wheel (17) via the friction connection (26) ) meshes with the ring gear (19) of the internal combustion engine (10), and that the pinion rotation is transmitted via the friction connection (26) to a swivel mechanism (24), the intermediate gear (17) and pinion (16) each in Bearing blocks (33 and 34) are mounted, which are connected to one another via spring elements (35) in such a way that the axes of the pinion (16) and intermediate gear (17) within their tooth overlap of a maximum center distance (a) to one another in the rest position of the intermediate gear ( 17) when pivoting into the working position against the force of the spring elements (35) are pressed to a minimum center distance (b).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Startanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a starting system for internal combustion engines, in particular for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
Bei den üblichen Startanlagen für Brennkraftmaschinen wird das Ritzel des Starters über eine Hubschraub-Bewegung in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt, bevor der Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine eingeschaltet wird. Dabei liegt das Starterritzel in der Ruhelage am Außenumfang des Zahnkranzes zu diesem axial versetzt. Beim Startvorgang bewegt sich das Ritzel in einer leichten Drehbewegung auf den Zahnkranz zu. Um bei einer sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellung einen Fehlstart zu vermeiden, wird mit dem weiteren Vorspuren eine Feder vorgespannt. Mit dem Vorspannen der Feder wird das Ritzel weiter gedreht, bis es in die nächste Lücke des Zahnkranzes einspuren kann. Um ein sanftes Einspuren des Ritzels zu ermöglichen, wird zumeist erst ab einem bestimmten Vorspurweg des Ritzels der Hauptstrom des Startermotors eingeschaltet. Bei diesen Startanlagen erfordert die Hubschraub-Bewegung des Ritzels eine aufwändige kostspielige und komplizierte Mechanik. Ferner muss das Andrehmoment durch die Längsbewegung des Ritzels bei sogenannten frei ausstoßenden Startern mit einem ungünstig großen Hebelverhältnis auf den Zahnkranz der Maschine übertragen werden. Dies erfordert am Starter ein entsprechend kräftiges Ritzellager zur Aufnahme der dabei auftretenden Lagerkräfte.In the usual starting systems for internal combustion engines, the starter pinion is meshed with a toothed ring of the internal combustion engine via a helicopter movement before the starter motor is switched on to start the internal combustion engine. In the rest position on the outer circumference of the ring gear, the starter pinion is axially offset from this. During the starting process, the pinion moves slightly towards the ring gear. In order to avoid a false start in a so-called tooth-on-tooth position, a spring is pre-tensioned with the further pre-grooves. When the spring is pretensioned, the pinion is turned further until it can mesh with the next gap in the ring gear. In order to enable the pinion to engage smoothly, the main current of the starter motor is usually only switched on after a certain toe-in distance of the pinion. In these starting systems, the helicopter movement of the pinion requires complex, expensive and complicated mechanics. Furthermore, with so-called free-ejecting starters, the torque must be transmitted to the ring gear of the machine with an unfavorably large lever ratio due to the longitudinal movement of the pinion. This requires a correspondingly strong pinion bearing on the starter to absorb the bearing forces that occur.
Aus der Druckschrift
Solche Lösungen haben den Nachteil, dass anstelle einer komplizierten Mechanik für eine Hubschraub-Bewegung zum Einspuren des Starters in den Zahnkranz der Maschine der Schwenkmechanismus für das Zwischenrad einen separaten elektromagnetischen Antrieb beziehungsweise eine elektromagnetische Kupplung erfordert, was kostenintensiv und störanfällig ist und zudem eine zusätzliche Steuerung der elektromagnetischen Kupplung beziehungsweise des Antriebes erfordert.Such solutions have the disadvantage that instead of a complicated mechanism for a helicopter movement for engaging the starter in the ring gear of the machine, the swivel mechanism for the intermediate gear requires a separate electromagnetic drive or an electromagnetic clutch, which is costly and prone to failure and also requires an additional control the electromagnetic clutch or the drive requires.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, den Starter so zu vereinfachen, dass zum Einspuren des Zwischenrades in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine ein separater Verschwenkantrieb oder eine elektromagnetische Kupplung nicht benötigt werden.The aim of the present solution is to simplify the starter in such a way that a separate swivel drive or an electromagnetic clutch is not required for engaging the intermediate gear in the ring gear of the internal combustion engine.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Startanlage für Brennkraftmaschinen mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angeführten Merkmalen hat den Vorteil, dass zum Einspuren des Zwischenrades in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eine Reibverbindung mit dem Startermotor verwendet wird, so dass ein zusätzlicher Verstellantrieb oder eine elektromagnetische Kupplung entfällt, was deutlich kostengünstiger, leichter und in der Bauweise kompakter herstellbar ist. Es entfällt auch die Hubschraub-Mechanik mittels eines Einrückrelais, wodurch kleinere Massenträgheitsmomente zu überwinden sind, die einen Startermotor mit geringerer Leistung erlauben.The starting system according to the invention for internal combustion engines with the features listed in the characterizing part of claim 1 has the advantage that a friction connection with the starter motor is used to mesh the intermediate gear in the ring gear of the internal combustion engine, so that an additional adjustment drive or an electromagnetic clutch is not required, which is significantly more cost-effective , lighter and more compact in construction. There is also no need for a helicopter mechanism by means of an engagement relay, which means that smaller moments of inertia have to be overcome, which allow a starter motor with lower power.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. In einfachster, kostengünstiger Weise wird dabei das Ritzel beim Andrehen des Startermotors das Zwischenrad über die Reibverbindung verschwenken und in den Zahnkranz der Maschine einspuren. Zweckmäßigerweise wird dazu eine Schwenkmechanik verwendet, auf die sich die Ritzeldrehung über die Reibverbindung überträgt.The measures listed in the subclaims result in advantageous developments and improvements of the features specified in the main claim. In the simplest, most cost-effective way, when the starter motor is cranked, the pinion will pivot the intermediate gear via the friction connection and mesh with the ring gear of the machine. For this purpose, a swivel mechanism is expediently used, to which the pinion rotation is transmitted via the friction connection.
Gemäß Stand der Technik werden Ritzel und Zwischenrad auf mindestens einer ihrer Stirnseiten an einer als Schwenkmechanik ausgebildeten Lagerplatte derart mit Abstand zueinander gelagert, dass die Zähne von Ritzel und Zwischenrad miteinander kämmen. Zweckmäßigerweise besteht dabei die Reibverbindung zwischen Lagerplatte und Ritzel beziehungsweise Zwischenrad, vorzugsweise auf deren Stirnseite. Dabei wird die Anzahl der zusätzlichen Bauteile auf ein Minimum reduziert. Um das Zwischenrad vor und nach dem Starten der Brennkraftmaschine eindeutig zu positionieren, ist vorgesehen, dass die Schwenkmechanik im Ruhezustand des Starters von einer Rückholfeder gegen einen Ruheanschlag am Starter gedrückt ist, wobei die Rückstellkraft bzw. das Rückstellmoment der Rückholfeder geringer ist als die beim Startvorgang an der Schwenkmechanik durch die Reibverbindung wirksame Verschwenkkraft beziehungsweise das Verschwenkmoment. Ferner ist für eine eindeutige Positionierung des Zwischenrades während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine die Schwenkmechanik in ihrer Einspurstellung im Zahnkranz gegen einen Verschwenkanschlag am Starter gedrückt.According to the prior art, the pinion and intermediate wheel are supported on at least one of their end faces on a bearing plate designed as a pivot mechanism at a distance from one another in such a way that the teeth of the pinion and intermediate wheel mesh with one another. In this case, there is expediently the frictional connection between the bearing plate and the pinion or intermediate gear, preferably on the end face thereof. The number of additional components is reduced to a minimum. In order to clearly position the intermediate gear before and after starting the internal combustion engine, it is provided that the swivel mechanism is pressed by a return spring against a rest stop on the starter when the starter is at rest, the restoring force or the restoring torque of the return spring being lower than that during the starting process the pivoting force or pivoting moment acting on the pivoting mechanism through the friction connection. Furthermore, for a clear positioning of the intermediate gear during the starting process of the internal combustion engine, the swivel mechanism is pressed against a swivel stop on the starter in its meshing position in the ring gear.
Gemäß Stand der Technik ist vorgesehen, dass Ruheanschlag und Verschwenkanschlag am Innenumfang eines Gehäuseringes des Starters angeordnet sind, an dessen äußerer Stirnseite die Lagerplatte für Ritzel und Zwischenrad um die Starterachse verdrehbar gelagert ist. Auf dieses Weise sind die Anschläge der Verschwenkmechanik zur höheren Funktionssicherheit in den abgedichteten Bereich des Starters verlegt. In zweckmäßiger Weise ist dabei das Zwischenrad auf einen in der Lagerplatte axial verschiebbaren Achsbolzen gelagert, an dessen vorderem Ende eine Scheibe befestigt ist und an dessen hinterem Ende eine Schraubendruckfeder angreift, die sich unter Vorspannung an der Lagerplatte abstützt und im Ruhezustand das Zwischenrad mittels der Scheibe stirnseitig gegen die Lagerplatte drückt. Auf diese Weise lässt sich die Reibverbindung zwischen Lagerplatte und Zwischenrad über die Vorspannung der Schraubendruckfeder so einstellen, dass das Drehmoment zum Einspuren des Zwischenrades größer ist als das Rückstellmoment der an der Schwenkmechanik angreifenden Rückholfeder.According to the prior art, it is provided that the rest stop and pivot stop are arranged on the inner circumference of a housing ring of the starter, on the outer end of which the bearing plate for the pinion and intermediate gear is rotatably mounted about the starter axis. In this way, the stops of the pivoting mechanism are relocated to the sealed area of the starter for greater functional reliability. Conveniently, the intermediate wheel is mounted on an axially displaceable axle bolt in the bearing plate, at the front end of which a disk is attached and at the rear end of which a helical compression spring engages, which is supported under pretension on the bearing plate and the intermediate wheel by means of the disk when at rest presses on the face against the bearing plate. In this way, the frictional connection between the bearing plate and the intermediate gear can be adjusted via the preload of the helical compression spring so that the torque for engaging the intermediate gear is greater than the restoring torque of the return spring acting on the pivot mechanism.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Starter ein Mittel aufweist, welches die Reibverbindung zwischen Schwenkmechanik, insbesondere Lagerplatte und Ritzel beziehungsweise Zwischenrad in der Einspurstellung aufhebt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die volle Leistung des Motors auf den Zahnkranz der Maschine übertragen wirdGemäß Stand der Technik ist dabei der Verschwenkanschlag mit einer Rampe versehen, welche mit der hinteren Stirnseite des in der Lagerplatte axial verschiebbarem Achsbolzen zusammen wirkt, wodurch der Achsbolzen beim Einspuren des Zwischenrades in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine etwas axial nach außen gedrückt und damit der Anpressdruck zwischen Lagerplatte und Zwischenrad aufgehoben wird.A further embodiment of the invention consists in that the starter has a means which cancels the frictional connection between the swivel mechanism, in particular the bearing plate and the pinion or the intermediate gear in the meshing position. This has the advantage that the full power of the motor is transferred to the toothed ring of the machine. According to the state of the art, the pivot stop is provided with a ramp which interacts with the rear face of the axle bolt that is axially displaceable in the bearing plate The meshing of the intermediate gear in the ring gear of the internal combustion engine is pressed somewhat axially outwards and thus the contact pressure between the bearing plate and the intermediate gear is canceled.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass Zwischenrad und Ritzel jeweils in Lagerböcken gelagert sind, die über Federelemente miteinander derart verbunden sind, dass die Achsen von Ritzel und Zwischenrad innerhalb deren Zahnüberdeckung von einem maximalen Abstand zueinander in der Ruhestellung des Zwischenrades beim Verschwenken in die Arbeitsstellung auf einen minimalen Abstand entgegen der Kraft der Federelemente gedrückt werden. Durch diese variable Zahnüberdeckung zwischen Ritzel und Zwischenrad wird in vorteilhafter Weise für das Zwischenrad ein sicherer Einspurvorgang in den Zahnkranz der Maschine erreicht, indem bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung die Lagerböcke mit dem Zwischenrad soweit einfedern, bis der nächste Zahn des Zwischenrades eine Lücke des Zahnkranzes findet. Dies gewährleistet beim Andrehvorgang ein sanftes Einspuren des Zwischenrades.A particularly advantageous embodiment of the invention is that the intermediate gear and pinion are each mounted in bearing blocks that are connected to each other via spring elements in such a way that the axes of the pinion and intermediate gear within their tooth overlap from a maximum distance from each other in the idle position of the intermediate gear when pivoting in the working position can be pressed to a minimum distance against the force of the spring elements. This variable tooth overlap between the pinion and the intermediate gear ensures that the intermediate gear meshes reliably with the gear rim of the machine by compressing the bearing blocks with the intermediate gear until the next tooth of the intermediate gear is a tooth-on-tooth position Finds a gap in the ring gear. This ensures that the idler gear meshes smoothly during the cranking process.
FigurenlisteFigure list
Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Startanlage für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen in schematischer Darstellung aus dem Stand der Technik, -
2 den vorderen Teil eines Startes in raumbildlicher Darstellung in Ruhestellung aus dem Stand der Technik, -
3 den Starter aus2 mit einschwenkendem Zwischenrad bei Zahn-auf-Zahn-Stellung mit einem Zahnkranz aus dem Stand der Technik, -
4 den Starter aus3 beim Einspuren des Zwischenrades in den Zahnkranz aus dem Stand der Technik, -
5 den Starter aus4 in der Einspurstellung des Zwischenrades aus dem Stand der Technik, -
6 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einem Starter in der Vorderansicht mit einem federnd mit dem Ritzel kämmenden Zwischenrad in der Ruhestellung, -
7 den Starter aus6 mit einschwenkendem Zwischenrad in Zahn-auf-Zahn-Stellung mit dem Zahnkranz, -
8 den Starter aus7 mit in den Zahnkranz einspurendem Zwischenrad, -
9 den Starter aus8 in der Einspurstellung des Zwischenrades, -
10 ein Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik mit dem vorderen Teil eines Starters mit einer stirnseitig verdrehbar gelagerten Lagerplatte für das Zwischenrad in Ruhestellung, -
11 einen Querschnitt durch den vorderen Teil des Starters aus10 , -
12 einen Ausbruch am vorderen Teil des Starters aus11 mit der Lagerplatte in raumbildlicher Darstellung in ihrer Ruhestellung, -
13 den Starter aus12 mit der verschwenkten Lagerplatte kurz vor der Einspurstellung des nicht erkennbaren Zwischenrades, -
14 den Starter aus13 in der Einspurstellung des Zwischenrades, -
15 den Starter in raumbildlicher Vorderansicht mit am Zahnkranz eingespurtem Zwischenrad und -
16 einen Längsschnitt durch den hinteren Teil des Starters aus15 mit gelöster Reibverbindung zwischen Lagerplatte und Zwischenrad in der Einspurstellung.
-
1 a starting system for internal combustion engines of motor vehicles in a schematic representation from the prior art, -
2 the front part of a start in a three-dimensional representation in the rest position from the prior art, -
3rd the starter off2 with swiveling intermediate gear in tooth-on-tooth position with a gear rim from the state of the art, -
4th the starter off3rd when meshing the intermediate gear in the gear rim from the state of the art, -
5 the starter off4th in the meshing position of the intermediate gear from the state of the art, -
6th an embodiment according to the invention with a starter in the front view with an intermediate gear meshing resiliently with the pinion in the rest position, -
7th the starter off6th with swiveling intermediate gear in tooth-on-tooth position with the ring gear, -
8th the starter off7th with an intermediate gear meshing with the gear rim, -
9 the starter off8th in the meshing position of the intermediate wheel, -
10 an embodiment from the prior art with the front part of a starter with a bearing plate rotatably mounted on the end face for the intermediate wheel in the rest position, -
11 a cross section through the front part of thestarter 10 , -
12th a breakout on the front part of thestarter 11 with the bearing plate in three-dimensional representation in its rest position, -
13th the starter off12th with the pivoted bearing plate shortly before the meshing position of the intermediate gear, which cannot be seen, -
14th the starter off13th in the meshing position of the intermediate wheel, -
15th the starter in a three-dimensional front view with an intermediate gear meshed with the ring gear and -
16 a longitudinal section through the rear part of the starter15th with released frictional connection between the bearing plate and the intermediate gear in the meshing position.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Zum Starten der Brennkraftmaschine
Das Verschwenken des Zwischenrades
In
Während des Andrehvorganges wird die Schwenkmechanik
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass in den
In einem Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik gemäß der
Mit dem Einschalten des Startermotors
Die
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle Lösungen, die dem unabhängigen Anspruch 1 entsprechen. Dies gilt insbesondere für die Reibverbindung zwischen der Schwenkmechanik einerseits und dem Zwischenrad und/oder dem Ritzel andererseits. Zur Vermeidung einer verringerten Andrehleistung ist die zum Drehen des Zwischenrades zu überwindende Reibkraft möglichst gering zu halten oder in der Einspurstellung ganz aufzuheben. Die Schwenkmechanik kann dabei auch außerhalb der Starterachse schwenkbar gelagert sein, sofern ein Einspuren des Zwischenrades von außen in den Zahnkranz der Maschine erfolgt. Für die erfindungsgemäße Startanlage können ebenfalls verschiedene Startertypen wie zum Beispiel sogenannte Maulstarter verwendet werden. Die Reibverbindung der Schwenkmechanik kann auch als Rutschkupplung oder dergleichen dargestellt werden.The invention is not restricted to the exemplary embodiment shown, but rather encompasses all solutions that correspond to independent claim 1. This applies in particular to the frictional connection between the swivel mechanism on the one hand and the intermediate gear and / or the pinion on the other hand. In order to avoid a reduced starting power, the frictional force to be overcome for turning the idler gear is to be kept as low as possible or to be completely eliminated in the meshing position. The swivel mechanism can also be swivel-mounted outside the starter axis, provided that the intermediate gear meshes with the gear rim of the machine from outside. Different types of starters, such as so-called mouth starters, can also be used for the starter system according to the invention. The friction connection of the swivel mechanism can also be represented as a slip clutch or the like.
Claims (6)
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R020 | Patent grant now final |