DE102010041727A1

DE102010041727A1 - Starter for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102010041727A1
Application number: DE102010041727A
Authority: DE
Inventors: Rainer Stoeckl; Stephan Kaske; Sven Hartmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Also published as: CN102444523B; EP2436913B1; CN102444523A; HUE050585T2; EP2436913A1

Abstract

Ein Starter für eine Brennkraftmaschine weist ein axial zwischen einer Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Antriebsposition verstellbares Starterritzel auf, das gegenüber einem antreibenden Bauteil axial verschieblich angeordnet und über eine Federanordnung axial abgestützt ist. Die Federanordnung weist eine nicht-lineare Federkennlinie auf.A starter for an internal combustion engine has an axially adjustable between a non-functional position and an advanced drive position starter pinion, which is axially displaceable relative to a driving member and axially supported by a spring assembly. The spring arrangement has a non-linear spring characteristic.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a starter for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In der DE-PS 317609 wird ein elektrisch betätigbarer Starter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der ein auf einer Antriebswelle axial verschiebbares Starterritzel aufweist, welches im vorgeschobenen Zustand mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in Eingriff steht. Das Starterritzel wird mithilfe eines Einrückhebels zwischen seiner axial zurückgezogenen Außerfunktionsposition und der vorgerückten Antriebsposition verstellt, in der der Eingriff mit dem Zahnkranz hergestellt ist. Für den Drehantrieb greift das Starterritzel formschlüssig in einen Mitnehmer ein, der drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei das Starterritzel gegenüber dem Mitnehmer axial verschieblich gelagert und über ein Federelement abgestützt ist. Das Federelement mildert den Stoß beim Vorrücken im Falle eines Zahn-auf-Zahn-Auftreffens des Starterritzels auf den Zahnkranz ab. Nachdem die Eingriffsposition zwischen den Zähnen des Starterritzels und des Zahnkranzes erreicht ist, wird das Starterritzel durch die Kraft des zusammengepressten Federelementes in seine endgültige axiale Position verschoben.In the DE-PS 317609 An electrically actuated starter for an internal combustion engine is described, which has an axially displaceable on a drive shaft starter pinion, which is in the advanced state with a ring gear of an internal combustion engine engaged. The starter pinion is adjusted by means of an engagement lever between its axially retracted disengaged position and the advanced drive position in which engagement with the sprocket is established. For the rotary drive, the starter pinion engages positively in a driver, which is rotatably connected to the drive shaft, wherein the starter pinion is axially displaceable relative to the driver and supported by a spring element. The spring element alleviates the shock on advancing in the event of a tooth-on-tooth impact of the starter pinion on the sprocket. After the engagement position between the teeth of the starter pinion and the ring gear is reached, the starter pinion is moved by the force of the compressed spring element in its final axial position.

Ein vergleichbarer Starter wird auch in der DE 10 2007 026 078 A1 beschrieben. Auch bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Starter befindet sich zwischen dem Starterritzel und dem Mitnehmer ein in Achsrichtung wirksames Federelement.A comparable starter will also be in the DE 10 2007 026 078 A1 described. Also in the case of the starter known from this publication is located between the starter pinion and the driver an effective spring in the axial direction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein sicheres Einspuren des Starterritzels in einem Starter in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine bei reduzierten Kräften zu gewährleisten.The invention has for its object to ensure with simple constructive measures a secure meshing of the starter pinion in a starter in the ring gear of an internal combustion engine at reduced forces.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Der erfindungsgemäße Starter ist vorzugsweise über einen elektrischen Startermotor angetrieben und wird zum Starten einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Es handelt sich beispielsweise um einen frei ausstoßenden Starter.The starter according to the invention is preferably driven by an electric starter motor and is used to start an internal combustion engine. It is, for example, a free-launching starter.

Das Starterritzel des Starters ist axial zwischen einer Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Antriebsposition zu verstellen, in der das Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine steht. Das Starterritzel ist gegenüber einem antreibenden Bauteil axial verschieblich angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um die Ritzelwelle handelt, welche Träger des Starterritzels ist und die ihrerseits direkt oder indirekt von einer Antriebswelle angetrieben wird, die vom Startermotor betätigt wird. Gegenüber dem antreibenden Bauteil ist das Starterritzel über eine Federanordnung axial abgestützt, wodurch der Impuls beim Vorrücken und einem Auftreffen Zahn-auf-Zahn auf den Zahnkranz der Brennkraftmaschine erheblich abgemildert wird. Die Federanordnung übt eine axiale Federkraft auf das Starterritzel aus. Beim Zahn-auf-Zahn-Auftreffen wird die Federanordnung zusammengedrückt, wodurch in der Federanordnung Energie gespeichert wird. Mit dem Einspuren in den Zahnkranz bewirkt die gespeicherte Federenergie das axiale Vorrücken des Starterritzels in die endgültige Startposition.The starter pinion of the starter is to be adjusted axially between an inoperative position and an advanced drive position, in which the starter pinion is in engagement with a ring gear of an internal combustion engine. The starter pinion is axially displaceable relative to a driving member, which is, for example, the pinion shaft, which is the carrier of the starter pinion and in turn is driven directly or indirectly by a drive shaft which is actuated by the starter motor. Compared to the driving component, the starter pinion is axially supported by a spring arrangement, whereby the pulse during advancement and an impact tooth-on-tooth on the ring gear of the internal combustion engine is significantly mitigated. The spring arrangement exerts an axial spring force on the starter pinion. When tooth-on-tooth impact the spring assembly is compressed, which is stored in the spring assembly energy. With the meshing in the ring gear causes the stored spring energy, the axial advancement of the starter pinion in the final starting position.

Beim erfindungsgemäßen Starter besitzt die Federanordnung eine nicht-lineare Federkennlinie. Dies hat den Vorteil, dass während des Vorrückens des Starterritzels zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Vergleich zu einem linearen Federverhalten unterschiedliche Federkräfte wirksam sind, die in besserer Weise auf die aktuelle Situation angepasst werden können. So ist es beispielsweise möglich, die Federanordnung mit einer progressiven Federkennlinie zu versehen, so dass die Federkräfte mit zunehmendem axialen Zusammenpressen der Federanordnung überproportional ansteigen. Der Vorteil der progressiven Federkennlinie liegt darin, dass auch bei verhältnismäßig klein dimensionierten Federanordnungen verhältnismäßig hohe axial wirkende Federkräfte übertragbar sind. Bei einem linearen Federverhalten muss dagegen ein verhältnismäßig großer Federweg vorgehalten werden, um ein Anschlagen des Federelementes auf Block und damit einen plötzlich auftretenden Impuls zu vermeiden.In the starter invention, the spring assembly has a non-linear spring characteristic. This has the advantage that during the advance of the starter pinion at different times in comparison to a linear spring behavior different spring forces are effective, which can be adapted to the current situation in a better way. For example, it is possible to provide the spring assembly with a progressive spring characteristic, so that the spring forces increase disproportionately with increasing axial compression of the spring assembly. The advantage of the progressive spring characteristic is that relatively high axially acting spring forces are transferable even with relatively small-sized spring assemblies. For a linear spring behavior, however, a relatively large spring travel must be kept in order to avoid striking the spring element to block and thus a sudden impulse.

Das nicht-lineare Federverhalten wird, gemäß einer vorteilhaften Ausführung, durch eine Reihenanordnung von zumindest zwei Federelementen erreicht, die sich zweckmäßigerweise in mindestens einem Federkennwert voneinander unterscheiden. So ist es beispielsweise möglich, beide Federelemente mit einem linearen Federverhalten zu versehen, wobei sich zweckmäßigerweise der maximal zur Verfügung stehende Federweg in den Federelementen unterscheidet. Die Federkonstante bei einem linearen Federverhalten kann entweder für beide Federelemente gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. Es ist insbesondere möglich, im Falle unterschiedlicher Federkonstanten demjenigen Federelement mit kleinerer Federkonstante auch einen kürzeren maximalen Federweg zuzuordnen, wohingegen das weitere Federelement mit größerer Federkonstante auch einen größeren maximal zulässigen Federweg aufweist. Darüber hinaus kommen auch Ausführungen von in Reihe geschalteten Federelementen in Betracht, bei denen ein Federelement ein lineares und ein weiteres Federelement ein nicht-lineares, insbesondere progressives Federverhalten aufweist.The non-linear spring behavior is, according to an advantageous embodiment, achieved by a series arrangement of at least two spring elements, which are advantageously different from each other in at least one spring characteristic. For example, it is possible to provide both spring elements with a linear spring behavior, wherein expediently the maximum available spring travel in the spring elements differs. The spring constant with a linear spring behavior can either be the same for both spring elements or differ from each other. In particular, it is possible, in the case of different spring constants, to assign a shorter maximum spring travel to that spring element having a smaller spring constant, whereas the further spring element having a larger spring constant also has a larger maximum permissible spring travel. In addition, also come versions of series connected Spring elements into consideration, in which a spring element has a linear and another spring element has a non-linear, in particular progressive spring behavior.

Bei unterschiedlichen Federwegen gelangt dasjenige Federelement mit kürzerem maximalen Federweg bei zunehmender Anpresskraft in eine Auf-Block-Stellung, wodurch sich das Federverhalten dieses Federelementes schlagartig ändert. Dieses Federelement kann nicht länger federnd zusammengedrückt werden, so dass nur noch die Federkraft des weiteren oder der weiteren Federelemente wirksam ist und im Falle von insgesamt zwei in Reihe geschalteten Federelementen eine Reduzierung auf nur noch ein wirksames Federelement erfolgt. Hiermit ist eine plötzliche Änderung der Federcharakteristik verbunden. Da bei einer Reihenschaltung von linearen Federelementen die Gesamt-Federkonstante geringer ist als die Federkonstante der Einzelfedern, wird eine plötzliche Verhärtung der Federanordnung erreicht, sobald ein Federelement den maximal zur Verfügung stehenden Federweg ausgeschöpft hat. Der plötzliche Anstieg in der Federkennlinie stellt ein progressives Federverhalten dar.With different spring travel that spring element reaches a shorter maximum travel with increasing contact pressure in an on-block position, whereby the spring behavior of this spring element changes abruptly. This spring element can no longer be resiliently compressed, so that only the spring force of the other or the other spring elements is effective and in the case of a total of two series-connected spring elements is a reduction to only one effective spring element. This is associated with a sudden change in the spring characteristic. Since in a series connection of linear spring elements, the overall spring constant is lower than the spring constant of the individual springs, a sudden hardening of the spring assembly is achieved as soon as a spring element has exhausted the maximum available travel. The sudden increase in the spring characteristic represents a progressive spring behavior.

Die Federelemente der Reihenschaltung sind zweckmäßigerweise unmittelbar nebeneinander liegend angeordnet. Hierdurch wird eine besonders Platz sparende Ausführung erreicht.The spring elements of the series connection are expediently arranged directly next to one another. As a result, a particularly space-saving design is achieved.

Eines der Federelemente oder auch sämtliche Federelemente können von einem Abdeckblech überdeckt sein, welches insbesondere Bestandteil der Federanordnung ist. Über das Abdeckblech wird ein Schutz vor Verschmutzung erreicht. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Abdeckblech eines der Federelemente bildet. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, das Abdeckblech zusätzlich zu den in Reihe geschalteten Federelementen vorzusehen.One of the spring elements or even all spring elements may be covered by a cover plate, which is in particular part of the spring assembly. The cover plate provides protection against contamination. According to a particularly advantageous embodiment, it is provided that the cover plate forms one of the spring elements. In principle, it is also possible to provide the cover plate in addition to the series-connected spring elements.

Mindestens ein Federelement ist zweckmäßigerweise als ein Federring ausgeführt, beispielsweise als eine Tellerfeder oder als eine ringförmige Wellenfeder, die in Achsrichtung nur einen geringen Bauraum beanspruchen.At least one spring element is expediently designed as a spring ring, for example as a plate spring or as an annular wave spring, which require only a small space in the axial direction.

Alternativ zu einer Reihenschaltung von mehreren Federelementen ist es auch möglich, ein einzelnes Federelement mit einer nichtlinearen Federkennlinie, insbesondere einer progressiven Federkennlinie in der Federanordnung vorzusehen. Die nichtlineare Federkennlinie wird beispielsweise bei Schraubenfedern mit zylindrischer Einhüllender dadurch erreicht, dass sich die Steigung zwischen den Windungen ändert und/oder die Drahtstärke der Feder variiert wird. Möglich ist auch eine Kegelform oder Doppelkegelform der Schraubenfeder, gegebenenfalls in Kombination mit variierender Steigung zwischen den Windungen und/oder sich ändernder Drahtstärke.As an alternative to a series connection of a plurality of spring elements, it is also possible to provide a single spring element with a non-linear spring characteristic, in particular a progressive spring characteristic in the spring arrangement. The nonlinear spring characteristic is achieved, for example, in helical springs with a cylindrical envelope in that the pitch between the turns changes and / or the wire thickness of the spring is varied. Also possible is a conical or double cone shape of the coil spring, optionally in combination with varying pitch between the turns and / or changing wire thickness.

Des Weiteren kommt auch eine Parallelschaltung beispielsweise eines linearen oder eines nicht-linearen Federelementes oder von zwei bzw. mehreren nichtlinearen Federelementen in Betracht.Furthermore, a parallel connection, for example, of a linear or a non-linear spring element or of two or more nonlinear spring elements is also possible.

Vorteilhafterweise ist das Starterritzel über einen Sicherungsring axial auf dem antreibenden Bauteil gesichert. Der Sicherungsring befindet sich an der der Federanordnung axial gegenüberliegenden Seite des Starterritzels und verhindert, dass das Starterritzel sich axial zu weit von der Federanordnung entfernt. Der Sicherungsring stellt somit einen Anschlag für das Starterritzel dar, über das das Starterritzel axial in Position gehalten wird.Advantageously, the starter pinion is secured axially on the driving component via a securing ring. The circlip is located on the spring assembly axially opposite side of the starter pinion and prevents the starter pinion axially away too far from the spring assembly. The locking ring thus represents a stop for the starter pinion, via which the starter pinion is held axially in position.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 einen Starter für eine Brennkraftmaschine in einem Längsschnitt, 1 a starter for an internal combustion engine in a longitudinal section,

2 einen Längsschnitt durch ein Starterritzel und eine Ritzelwelle, gegenüber der das Starterritzel axial verschieblich gelagert und über eine Federanordnung abgestützt ist, wobei die Federanordnung zwei in Reihe geschaltete Federelemente aufweist, 2 a longitudinal section through a starter pinion and a pinion shaft against which the starter pinion is axially displaceably mounted and supported by a spring arrangement, wherein the spring arrangement comprises two series-connected spring elements,

3 eine Ausführungsvariante eines Starterritzels und einer Ritzelwelle, bei der die Federanordnung ebenfalls zwei in Reihe geschaltete Federelemente aufweist, von denen ein Federelement zugleich ein Abdeckblech bildet. 3 a variant of a starter pinion and a pinion shaft, wherein the spring assembly also has two series-connected spring elements, of which a spring element at the same time forms a cover plate.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine Startvorrichtung 10 im Längsschnitt dargestellt. Die Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und das Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andreh- bzw. Starterritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.In 1 is a starting device 10 shown in longitudinal section. The starting device 10 For example, has a starter motor 13 and an engagement relay 16 on. The starter motor 13 and the engagement relay 16 are on a common drive end shield 19 attached. The starter motor 13 Functionally, it serves a cranking or starter pinion 22 drive it when in the sprocket 25 the internal combustion engine, not shown here is eingespurt.

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 umgeben 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 dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des weiteren 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 Einspurrelais 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 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 Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück) im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab, und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.The starter motor 13 has a pole tube as a housing 28 on, the pole pieces on its inner circumference 31 carries, each from a field winding 34 are wrapped. The pole shoes 31 in turn surround an anchor 37 that made a slats 40 built anchor package 43 and one in grooves 46 arranged armature winding 49 having. The anchor package 43 is on a drive shaft 44 pressed. At the starter pin 22 opposite end of the drive shaft 44 is also a commutator 52 attached, among other things, from individual Kommutatorlamellen 55 is constructed. The commutator bars 55 are in known manner with the armature winding 49 electrically connected in such a way that when the commutator bars are energized 55 through carbon brushes 58 a rotary motion of the anchor 37 in the pole tube 28 results. One between the Einspurrelais 16 and the starter motor 13 arranged power supply 61 supplies both the carbon brushes when switched on 58 as well as the excitation winding 34 with electricity. The drive shaft 44 is commutator side with a shaft journal 64 in a plain bearing 67 supported, which in turn in a Kommutatorlagerdeckel 70 is held stationary. The commutator cover 70 turn is by means of tie rods 73 that go beyond the circumference of the pole tube 28 are distributed (screws, for example, 2, 3 or 4 pieces) in the drive end shield 19 attached. It supports the pole tube 28 at the drive end plate 19 off, and the commutator bearing cap 70 at the pole tube 28 ,

In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlager 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite 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 86 aufgenommen sind. Desweiteren 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, ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese 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 sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen-Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. Im Ausführungsbeispiel bildet der Innenring 140 die als separates Bauteil ausgeführte Ritzelwelle, auf der das Andreh- bzw. Starterritzel 22, das die Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) aufweist, drehfest, jedoch mit axialer Stellmöglichkeit aufsitzt. Zwischen dem Andreh- bzw. Starterritzel 22 und der Ritzelwelle 140 befindet sich eine in 2 und 3 erläuterte Federanordnung 302. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 können auch permanentmagnetisch erregte Pole verwendet werden.In drive direction closes to the anchor 37 a so-called sun wheel 80 on, the part of a planetary gearbox 83 is. The sun wheel 80 is from several planet wheels 86 surrounded, usually three planet wheels 86 by means of roller bearings 89 on axle journal 92 are supported. The planet wheels 86 roll in a ring gear 95 off, in the pole tube 28 is stored outside. Towards the output side closes to the planetary gears 86 a planet carrier 98 in which the axle journals 92 are included. The planet carrier 98 will turn into an interim storage 101 and a slide bearing arranged therein 104 stored. The interim storage 101 is designed pot-shaped, that in this both the planet carrier 98 , as well as the planet wheels 86 are included. Furthermore, in the cup-shaped intermediate storage 101 the ring gear 95 arranged, which ultimately by a cover 107 opposite the anchor 37 closed is. Also the interim storage 101 supports with its outer circumference on the inside of the pole tube 28 from. The anchor 37 indicates that of the commutator 52 opposite end of the drive shaft 44 another shaft journal 110 on, who also in a plain bearing 113 is absorbed, from. The plain bearing 113 in turn is in a central hole of the planet carrier 98 added. The planet carrier 98 is integral with the output shaft 116 connected. This output shaft 116 is with her from the interim storage 101 opposite end 119 in another camp 122 , which in the drive end shield 19 is fixed, supported. The output shaft 116 is divided into different sections: So follows the section that is in the plain bearing 104 of the interim storage 101 is arranged, a section with a so-called spur toothing 125 (Internal toothing), which is part of a so-called shaft-hub connection. This shaft-hub connection 128 allows in this case the axially rectilinear sliding of a driver 131 , This driver 131 is a sleeve-like extension, which is integral with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137 is. This freewheel 137 (Richtgesperre) consists further of the inner ring 140 that is radially inward of the outer ring 132 is arranged. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 are clamp bodies 138 arranged. These clamp bodies 138 prevent, in cooperation with the inner and outer ring relative rotation between the outer ring and the inner ring in a second direction. In other words: the freewheel 137 allows a relative movement between the inner ring 140 and outer ring 132 only in one direction. In the embodiment, the inner ring forms 140 designed as a separate component pinion shaft on which the starter or starter pinion 22 that the helical gearing 143 (External helical gearing), non-rotatably, but is seated with axial Stellposition. Between the starter or starter pinion 22 and the pinion shaft 140 there is an in 2 and 3 explained spring arrangement 302 , The starter pin 22 Alternatively, it can be designed as a straight-toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34 It is also possible to use permanent-magnetically excited poles.

Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Einrückrelais 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den Kohlebürsten 58 geführt. Der Startermotor 13 wird dabei bestromt.Subsequently, the Einspurmechanismus will be discussed. The engagement relay 16 has a bolt 150 on, which is an electrical contact and which is connected to the positive terminal of an electric starter battery, which is not shown here. This bolt 150 is through a relay cover 153 passed. This relay cover 153 closes a relay housing 156 from, by means of several fasteners 159 (Screws) on the drive end plate 19 is attached. In the engagement relay 16 is still a pull-in winding 162 and a so-called holding winding 165 arranged. The intake winding 162 and the holding winding 165 both cause each in the on state an electromagnetic field, which both the relay housing 156 (made of electromagnetically conductive material), a linearly movable armature 168 and an armature conclusion 171 flows through. The anchor 168 carries a push rod 174 , when linear insertion of the anchor 168 towards a shift pin 177 is moved. With this movement of the push rod 174 to the shift pin 177 This is from its rest position towards two contacts 180 and 181 moved, leaving a on to the contacts 180 and 181 End of the shift pin 177 attached contact bridge 184 both contacts 180 and 181 connects electrically with each other. This is done by the bolt 150 electrical power via the contact bridge 184 away to the power supply 61 and thus to the carbon brushes 58 guided. The starter motor 13 is energized.

Das Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat darüber hinaus die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 einzuspuren.The engagement relay 16 or the anchor 168 moreover has the task of using a tension element 187 one the drive end shield 19 to move rotatably arranged lever. This lever 190 , usually designed as a fork lever, engages with two tines, not shown here, on its outer circumference two discs 193 and 194 to a between this clamped driving ring 197 to the freewheel 137 towards the resistance of the spring 200 to move and thereby the starter pinion 22 in the sprocket 25 einzuspuren.

In 2 ist das Andreh- bzw. Starterritzel 22 in Alleindarstellung gezeigt. Das Starterritzel 22 mit der Verzahnung 143 sitzt auf der als separates Bauteil ausgeführten Ritzelwelle 140 auf, die einen Abschnitt kleineren Durchmessers und einen Abschnitt größeren Durchmessers aufweist, wobei sich das Starterritzel 22 auf dem Abschnitt kleineren Durchmessers befindet. Im Übergang zum Abschnitt größeren Durchmessers besitzt die Ritzelwelle 140 einen Absatz bzw. eine Ringschulter 301. Zwischen der zugewandten Stirnseite des Starterritzels 22 und dem Absatz 301 ist eine Federanordnung 302 aufgenommen, welche in Achsrichtung Federkräfte zwischen der Ritzelwelle 140 und dem Starterritzel 22 überträgt. Über die Federanordnung 302 soll der Impuls beim axialen Vorrücken des Starterritzels 22 und einem Auftreffen Zahn-auf-Zahn auf den Zahnkranz der Brennkraftmaschine reduziert werden. Zugleich soll die Federanordnung 302 das Einspuren des Starterritzels 22 in den Zahnkranz unterstützen.In 2 is the cranking or starter pinion 22 shown in solo view. The starter pinion 22 with the teeth 143 sits on the pinion shaft designed as a separate component 140 on, which has a smaller diameter portion and a larger diameter portion, wherein the starter pinion 22 located on the smaller diameter section. In the transition to the larger diameter section has the pinion shaft 140 a heel or an annular shoulder 301 , Between the facing end face of the starter pinion 22 and the paragraph 301 is a spring arrangement 302 recorded, which in the axial direction spring forces between the pinion shaft 140 and the starter pinion 22 transfers. About the spring arrangement 302 should the impulse during axial advancement of the starter pinion 22 and an impact tooth-on-tooth can be reduced to the ring gear of the internal combustion engine. At the same time, the spring arrangement 302 the meshing of the starter pinion 22 assist in the sprocket.

Die Federanordnung 302 umfasst zwei Federelemente 303 und 304, die axial in Reihe hintereinander liegend angeordnet sind. Zwischen den beiden Federelementen 303, 304 befindet sich ein im Querschnitt L-förmiges Abdeckblech 305, das das Federelement 304 überdeckt. Der radiale Schenkel des Abdeckblechs 305 umschließt die Ritzelwelle 140 und dient zugleich als Abstützung für die an beiden Seiten befindlichen Federelemente 303 und 304. Der sich in Achsrichtung erstreckende Schenkel des Abdeckblechs 305 verläuft in Richtung der Ritzelwelle 22 und übergreift das zweite Federelement 304. Die radiale Erstreckung des radialen Schenkels des Abdeckblechs 305 ist so gewählt, dass die zugewandte Stirnseite des Starterritzels 22 vom horizontalen Schenkel des Abdeckblechs kollisionsfrei übergriffen werden kann, so dass auch bei einer axialen Annäherung des Starterritzels 22 an den Absatz 301 an der Ritzelwelle 140 keine Kollisionsgefahr mit dem Abdeckblech 305 besteht.The spring arrangement 302 includes two spring elements 303 and 304 which are arranged axially in series one behind the other. Between the two spring elements 303 . 304 there is a cross-sectionally L-shaped cover plate 305 that the spring element 304 covered. The radial leg of the cover plate 305 encloses the pinion shaft 140 and at the same time serves as a support for the spring elements located on both sides 303 and 304 , The leg extending in the axial direction of the cover plate 305 runs in the direction of the pinion shaft 22 and engages over the second spring element 304 , The radial extent of the radial leg of the cover plate 305 is chosen so that the facing end face of the starter pinion 22 can be overlapped by the horizontal leg of the cover plate without collision, so that even with an axial approach of the starter pinion 22 to the paragraph 301 at the pinion shaft 140 no risk of collision with the cover plate 305 consists.

Die beiden Federelemente 303 und 304 sind jeweils als ringförmige Tellerfedern ausgeführt, welche in Achsrichtung nur einen minimalen Bauraum beanspruchen. Das erste Federelement 303 ist auf einer Zwischenstufe am Absatz 301 der Ritzelwelle 140 aufgenommen und gegen den radialen Schenkel des Abdeckbleches 305 abgestützt. Das zweite Federelement 304 stützt sich an der gegenüberliegenden Seitenwand des radialen Schenkels des Abdeckblechs 305 ab sowie an der axialen Stirnseite des Starterritzels 22.The two spring elements 303 and 304 are each designed as annular disc springs, which require only a minimal space in the axial direction. The first spring element 303 is at an intermediate stage on the heel 301 the pinion shaft 140 taken and against the radial leg of the cover plate 305 supported. The second spring element 304 is supported on the opposite side wall of the radial leg of the cover plate 305 as well as on the axial end face of the starter pinion 22 ,

Die beiden Federelemente 303 und 304 besitzen jeweils ein lineares Federverhalten mit einer konstanten Federrate, die sich jedoch voneinander unterscheidet. Auch der maximal zur Verfügung stehende Federweg beider Federelemente 303, 304 unterscheidet sich voneinander. Das erste Federelement 303 weist einen kleineren maximalen Federweg als das zweite Federelement 304 auf. Auch ist die Federrate des ersten Federelementes 303 kleiner als die Federrate des zweiten Federelementes 304. Beispielhafte Werte sind ein Federweg von 0.5 mm und eine Federrate von 15 N/mm für das erste Federelement 303 und ein Federweg von 1 mm und eine Federrate von 40 N/mm für das zweite Federelement 304.The two spring elements 303 and 304 each have a linear spring behavior with a constant spring rate, which, however, differs from each other. Also, the maximum available travel of both spring elements 303 . 304 is different from each other. The first spring element 303 has a smaller maximum spring travel than the second spring element 304 on. Also, the spring rate of the first spring element 303 smaller than the spring rate of the second spring element 304 , Exemplary values are a travel of 0.5 mm and a spring rate of 15 N / mm for the first spring element 303 and a spring travel of 1 mm and a spring rate of 40 N / mm for the second spring element 304 ,

Sofern beide Federelemente 303 und 304 noch nicht so weit zusammengedrückt sind, dass sie auf Block liegen und somit ihre Federkraft entfalten können, ist aufgrund der Reihenschaltung der beiden Federelemente die Gesamtfederrate der Federanordnung ebenfalls konstant, jedoch kleiner als jede Einzelfederrate. Es ergibt sich somit ein verhältnismäßig welches Federverhalten, das beim Vorrücken des Starterritzels zu Beginn des Auftreffens des Starterritzels auf den Zahnkranz wirksam ist.If both spring elements 303 and 304 not yet compressed so far that they lie on block and thus can develop their spring force, the total spring rate of the spring assembly is also constant, but smaller than each single spring rate due to the series connection of the two spring elements. This results in a relatively which spring behavior, which is effective in advancing the starter pinion at the beginning of the impact of the starter pinion on the sprocket.

Mit zunehmendem Zusammenpressen der Federanordnung gelangt das erste Federelement 303 aufgrund des kürzeren Federwegs in eine Aufblockstellung, wodurch das Federelement 303 nicht weiter an dem Federverhalten der Federanordnung teilnimmt. Somit bleibt allein das zweite Federelement 304 wirksam, dessen Federrate signifikant höher ist als die Gesamtfederrate der Federanordnung. Der Übergang zwischen der Gesamtfederrate der Anordnung, welche kleiner ist als die kleinere Federrate der beiden Einzelfedern, zur allein wirksamen Federrate des zweiten Federelementes 304 erfolgt sprungartig. Somit besteht ein nicht-linearer, progressiver Anstieg in der Federkennlinie der Federanordnung 302.With increasing compression of the spring assembly, the first spring element passes 303 due to the shorter spring travel in a Aufblockstellung, whereby the spring element 303 not further participates in the spring behavior of the spring assembly. Thus, only the second spring element remains 304 effective, the spring rate is significantly higher than the total spring rate of the spring assembly. The transition between the total spring rate of the arrangement, which is smaller than the smaller spring rate of the two individual springs, the only effective spring rate of the second spring element 304 takes place abruptly. Thus, there is a nonlinear, progressive increase in the spring characteristic of the spring assembly 302 ,

Wird die Federanordnung durch eine axiale Anpresskraft so weit zusammengedrückt, dass auch der Federweg des zweiten Federelementes 304 aufgebraucht wird, gelangt auch dieses Federelement 304 in eine Auf-Block-Stellung, in der dieses Federelement kein Federverhalten aufweist. Somit sind beide Federelemente 303, 304 hinsichtlich ihres Federverhaltens außer Kraft gesetzt, es besteht eine starre Abstützung des Starterritzels 22 in Achsrichtung am Absatz 301 der Ritzelwelle 140. Auch der Übergang zwischen dem federnden Verhalten der Federanordnung, bei dem nur das zweite Federelement 304 wirksam ist, und der starren Abstützung erfolgt sprungartig.If the spring assembly is compressed by an axial contact force so far that the spring travel of the second spring element 304 is used up, also passes this spring element 304 in an on-block position, in which this spring element has no spring behavior. Thus, both spring elements 303 . 304 overridden in terms of their spring behavior, there is a rigid support of the starter pinion 22 in the axial direction on the heel 301 the pinion shaft 140 , Also, the transition between the resilient behavior of the spring assembly, in which only the second spring element 304 is effective, and the rigid support takes place abruptly.

Auf der der Federanordnung 302 axial gegenüberliegenden Seite ist das Starterritzel 22 über einen Sicherungsring 306 gegen ein axiales Lösen von der Ritzelwelle 140 gesichert. Der Sicherungsring 306 ist in eine umlaufende Nut in der Mantelfläche der Ritzelwelle 140 aufgenommen. Der Sicherungsring 306 ist axial so platziert, dass das Starterritzel 22 einen axialen Bewegungsspielraum auf der Ritzelwelle 140 besitzt.On the spring arrangement 302 axially opposite side is the starter pinion 22 via a circlip 306 against an axial release of the pinion shaft 140 secured. The circlip 306 is in a circumferential groove in the lateral surface of the pinion shaft 140 added. The circlip 306 is placed axially so that the starter pinion 22 an axial range of motion on the pinion shaft 140 has.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 entspricht im Wesentlichen demjenigen nach 2, so dass im Hinblick auf übereinstimmende Bauteile und Funktionsweisen auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Unterschiede bestehen bei der Federanordnung 302, die im Ausführungsbeispiel nach 3 lediglich zwei Bauteile umfasst, nämlich das als ringförmige Tellerfeder ausgebildete Federelement 304 sowie das Abdeckblech 305, das eine zusätzliche Federfunktion und somit die Aufgabe eines zweiten Federelementes übernimmt. Aufgrund der axial hintereinander liegenden Anordnung sind das Federelement 304 und das Abdeckblech 305 in Reihe geschaltet, so dass die konstante Gesamtfederrate der Federanordnung 302 kleiner ist als die konstanten Einzelfederraten von Federelement 304 und Abdeckblech 305. Das Abdeckblech 305 befindet sich auf der dem Absatz 301 an der Ritzelwelle 140 zugewandten Seite und übergreift mit seinem axialen Schenkel das tellerförmige Federelement 304.The embodiment according to 3 essentially corresponds to the one after 2 , so that reference is made to the above description with regard to matching components and functions. Differences exist in the spring arrangement 302 , which in the embodiment according to 3 comprises only two components, namely designed as an annular disc spring spring element 304 as well as the cover plate 305 , which takes on an additional spring function and thus the task of a second spring element. Due to the axially one behind the other arrangement, the spring element 304 and the cover plate 305 connected in series, so that the constant total spring rate of the spring assembly 302 smaller than the constant single spring rates of spring element 304 and cover plate 305 , The cover plate 305 is on the heel 301 at the pinion shaft 140 facing side and engages with its axial leg, the plate-shaped spring element 304 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 317609 [0002]
DE 102007026078 A1 [0003]

Claims

Starter for an internal combustion engine, with a starter pinion ( 22 ) which is axially adjustable between an inoperative position and an advanced drive position, wherein the starter pinion ( 22 ) arranged axially displaceable relative to a driving component and via a spring arrangement ( 302 ) is axially supported, characterized in that the spring arrangement ( 302 ) has a nonlinear spring characteristic.

Starter according to claim 1, characterized in that the spring arrangement ( 302 ) has a progressive spring characteristic.

Starter according to claim 1 or 2, characterized in that the spring arrangement ( 302 ) at least two series-connected spring elements ( 303 . 304 ) having.

Starter according to claim 3, characterized in that the spring elements ( 303 . 302 ) each have a linear spring behavior.

Starter according to claim 4, characterized in that the spring elements ( 303 . 304 ) have a spring constant differing from each other.

Starter according to one of claims 3 to 5, characterized in that the spring elements ( 303 . 304 ) have a differing maximum spring travel.

Starter according to one of claims 3 to 6, characterized in that the spring elements ( 303 . 304 ) are arranged axially immediately adjacent to each other.

Starter according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one spring element ( 303 . 304 ) of the spring arrangement ( 302 ) of a cover plate ( 305 ) is covered.

Starter according to one of claims claim 8, characterized in that the cover plate ( 305 ) forms a spring element.

Starter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the driving component, the pinion shaft ( 140 ), on which the starter pinion ( 22 ) held against rotation and is mounted axially displaceable.

Starter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the driving component is a driver which is connected to the starter pinion ( 22 ) rotatably connected and opposite the starter pinion ( 22 ) Is mounted axially displaceable.

Starter according to one of claims 1 to 11, characterized in that the starter pinion ( 22 ) via a retaining ring ( 306 ) is secured axially on the driving component.

Starter according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one spring element ( 303 . 304 ) of the spring arrangement ( 302 ) is formed as a spring ring.