DE102011079754B4

DE102011079754B4 - Antriebsrad für eine Brennkraftmaschine mit permanent verbundenem Startermotor

Info

Publication number: DE102011079754B4
Application number: DE102011079754.8A
Authority: DE
Inventors: Werner Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: DE102011079754A1

Abstract

Antriebsrad zum Antreiben einer Kurbelwelle (4) einer Brennkraftmaschine (1), umfassend:- ein an der Kurbelwelle (4) befestigbares Innenrad (8),- ein mit einem Startermotor (2) permanent verbindbares Außenrad (7),- eine radial zwischen dem Innenrad (8) und dem Außenrad (7) angeordnete Freilaufkupplung (9), die bei sperrendem Freilauf das Antriebsmoment des Startermotors (2) via dem Innenrad (8) auf die Kurbelwelle (4) überträgt,- ein zwischen dem Außenrad (7) und dem Innenrad (8) angeordnetes Rillenkugellager (11), das das Außenrad (7) und das Innenrad (8) radial gegeneinander abstützt,- und einen Sprengring (26), der in einer neben dem Rillenkugellager (11) verlaufenden Ringnut (28) des Innenrads (8) angeordnet ist und das Rillenkugellager (11) auf dem Innenrad (8) axial abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (5) einen den Sprengring (26) umgreifenden Haltering (29) umfasst, der eine fliehkraftbedingte Aufspreizung des Sprengrings (26) begrenzt, wobei das Rillenkugellager (11) seitens des Halterings (29) mit einer Lagerdichtung (32) versehen ist, die gemeinsam mit einem sich radial auswärts erstreckenden Ringbund (31) des Halterings (29) einen mit Schmierfett (33) befüllten Ringraum begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad zum Antreiben einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zwecks Startens derselben. Das Antriebsrad umfasst folgende Bauteile,

- ein an der Kurbelwelle befestigbares Innenrad,
- ein mit einem Startermotor permanent verbindbares Außenrad,
- eine radial zwischen dem Innenrad und dem Außenrad angeordnete Freilaufkupplung, die bei sperrendem Freilauf das Antriebsmoment des Startermotors via dem Innenrad auf die Kurbelwelle überträgt,
- ein zwischen dem Außenrad und dem Innenrad angeordnetes Rillenkugellager, das das Außenrad und das Innenrad radial gegeneinander abstützt,
- und einen Sprengring, der in einer neben dem Rillenkugellager verlaufenden Ringnut des Innenrads angeordnet ist und das Rillenkugellager auf dem Innenrad axial abstützt.

Hintergrund der Erfindung
Anders als bei konventionellen Ritzelstartern befindet sich bei den sogenannten permanent eingespurten Startertrieben der elektrische Startermotor in permanentem Eingriff mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Dies erfolgt über ein Stirnradgetriebe oder einen Zahnriemen- oder Keilrippenriementrieb oder einen Kettentrieb zwischen dem Startermotor und der Kurbelwelle und über eine Freilaufkupplung, die im gesperrten Zustand das Antriebsmoment des Startermotors auf die Kurbelwelle überträgt und die im geöffneten Zustand ein Überholen der Kurbelwelle gegenüber dem Startermotor zulässt.
Ein auf der Kurbelwelle angeordnetes Antriebsrad der eingangs genannten Art geht aus der DE 10 2010 005 423 A1 hervor. Das als Riemenrad ausgebildete Außenrad ist über einen Zahnriemen mit dem elektrischen Startermotor der Brennkraftmaschine verbunden und mittels eines Kugellagers drehbar auf dem Innenrad gelagert, das mit der Kurbelwelle verschraubt ist. Die radial zwischen dem Außenrad und dem Innenrad angeordnete Freilaufkupplung sperrt, wenn das Antriebsmoment des Startermotors auf die Kurbelwelle übertragen wird, und öffnet, wenn die Brennkraftmaschine startet und die Kurbelwelle das Außenrad überholt.
Für den einwandfreien Betrieb des Antriebsrads ist eine axiale Fixierung des Kugellageraußenrings und des Kugellagerinnenrings erforderlich. Die Axialfixierung erfolgt einerseits an Axialschultern des Außenrads bzw. des Innenrads und andererseits an Sprengringen, die in Ringnuten des Außenrads bzw. des Innenrads neben dem Kugellager angeordnet sind. Bei dem Sprengring auf dem Innenrad handelt es sich um einen Sicherungsring für Wellen, der in diesem Fall mit Kurbelwellendrehzahl rotiert und dementsprechend hohen Fliehkräften ausgesetzt ist. Mit zunehmender Kurbelwellendrehzahl steigt also das Risiko, dass sich der Sprengring in unzulässigem Maße aufspreizt und unter Aufhebung der axialen Lagerfixierung selbstständig die Ringnut des Innenrads verlässt.
Die DE 40 07 942 C1 zeigt einen Sprengring und einen den Sprengring umgreifenden Haltering, der eine fliehkraftbedingte Aufspreizung des Sprengrings begrenzt.
Die DE 10 2008 000 883 A1 zeigt eine Startvorrichtung mit einem Haltering, der einen Sprengring radial beabstandet umgreift.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsrad der eingangs genannten Art konstruktiv dahingehend zu verbessern, dass die Axialfixierung des Rillenkugellagers im gesamten Drehzahlbereich der Kurbelwelle sicher gewährleistet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung den abhängigen Ansprüchen entnehmbar sind.
Demnach soll das Antriebsrad weiterhin einen den innenradseitigen Sprengring umgreifenden Haltering umfassen, der eine fliehkraftbedingte Aufspreizung des Sprengrings begrenzt. Im Hinblick auf die einfache Montierbarkeit des Halterings soll dieser den Sprengring radial beabstandet umgreifen. Dabei ist der Radialabstand kleiner als die Nuttiefe der Ringnut, so dass der Sprengring auch im größtmöglich aufgespreizten Zustand noch an der Nutwand anläuft.
Der Haltering ist ein Drehteil, vorzugsweise jedoch ein dünnwandiges Blechumformteil mit einem Ringkragen, der auf der dem Rillenkugellager abgewandten Seite des Sprengrings auf dem Innenrad aufgepresst ist.
Das Rillenkugellager ist seitens des Halterings oder beidseitig mit einer Lagerdichtung versehen. Diese soll gemeinsam mit einem sich radial auswärts erstreckenden Ringbund des Halterings einen mit Schmierfett befüllten Ringraum begrenzen. Neben seiner Funktion als Sprengringsicherung dient der Haltering somit auch als Schmutzabweiser für das Kugellager, indem der Fettring das Lager gegen Eindringen von Staub, Wasser oder Ölen schützt.
Figurenliste
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

1 einen bekannten Riemenstartertrieb in schematischer Darstellung;
2 ein erfindungsgemäßes Antriebsrad im Längsschnitt und
3 die Einzelheit X des Rillenkugellagers.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ausgangspunkt der Erläuterungen sei ein bekannter Startertrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 gemäß der schematischen Darstellung in 1. Der Startertrieb umfasst im wesentlichen einen elektrischen Startermotor 2 mit einem motorseitigen Antriebsrad 3, ein auf der Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine 1 angeordnetes Antriebsrad 5' und ein die beiden Antriebsräder 3, 5' umschlingendes Zugmittel 6. Das kurbelwellenseitige Antriebsrad 5' setzt sich zusammen aus einem Außenrad 7', das über das antreibende Zugmittel 6 permanent mit dem Startermotor 2 verbunden ist, einem Innenrad 8', das fest auf der Kurbelwelle 4 montiert ist und einer Freilaufkupplung 9', die zwischen dem Außenrad 7' und dem Innenrad 8' angeordnet ist. Die Freilaufkupplung 9' überträgt im gesperrten Zustand das am Außenrad 7' anliegende Antriebsmoment des Startermotors 2 via Innenrad 8' auf die Kurbelwelle 4 und lässt im geöffneten Zustand ein Überholen der Kurbelwelle 4 gegenüber dem Startermotor 2 zu, so dass der Startermotor 2 nach dem Startvorgang der Brennkraftmaschine 1 abgestellt und der Startertrieb zum Stillstand kommen kann.
2 zeigt die erfindungsgemäße konstruktive Ausgestaltung eines kurbelwellenseitigen Antriebsrads 5 eines hier als Zahnriemenstarter ausgeführten Startertriebs. Das Antriebsrad 5 umfasst folgende Bauteile, die zur Achse 10 der Kurbelwelle (nicht dargestellt) koaxial angeordnet sind: das für den Eingriff mit dem Zahnriemen entsprechend außenverzahnte Außenrad 7, das Innenrad 8, die Freilaufkupplung 9 und ein einreihiges Rillenkugellager 11 zur drehbeweglichen Abstützung des Außenrads 7 auf dem Innenrad 8. Das Innenrad 8 bildet auf der kurbelwellenfernen Seite mit einer Gummispur 12 und einer Tilgermasse 13 einen Torsionsschwingungsdämpfer und umfasst auf der kurbelwellennahen Seite eine angeschraubte Nabe 14, die über eine deren Zentralbohrung 15 durchsetzende Kurbelwellenschraube an der Kurbelwelle befestigt wird (die Kurbelwellenschraube und die Kurbelwelle sind nicht dargestellt).
Das Außenrad 7 und das Innenrad 8 sind im axialen Bereich der Freilaufkupplung 9 und des Rillenkugellagers 11 im wesentlichen u-förmig und mit ihren einander zugewandten offenen Seiten radial ineinander verschachtelt. Dabei ist die Freilaufkupplung 9 - hier in Form eines Außenstern-Rollenfreilaufs - radial zwischen dem Außenmantel 16 eines Innenstegs 17 des Außenrads 7 und dem Innenmantel 18 eines Außenstegs 19 des Innenrads 8 angeordnet. Das Rillenkugellager 11 ist radial zwischen dem Innenmantel 20 des Innenstegs 17 des Außenrads 7 und dem Außenmantel 21 eines Innenstegs 22 des Innenrads 8 angeordnet.
Wie es aus der in 3 dargestellten Einzelheit X des Rillenkugellagers 11 deutlich wird, erfolgt die axiale Abstützung von dessen Lagerringen einerseits mittels Axialschultern 23 und 24 am Außenrad 7 bzw. am Innenrad 8 und andererseits mittels Sprengringen 25 und 26, die in Ringnuten 27 und 28 des Außenrads 7 bzw. des Innenrads 8 neben dem Rillenkugellager 11 eingesetzt sind. Da der Sprengring 26 mit dem Innenrad 8 und dieses mit Kurbelwellendrehzahl rotiert, wirken auf den Sprengring 26 dementsprechend hohe Fliehkräfte. Ein den Sprengring 26 umgreifender Haltering 29 verhindert, dass der Sprengring 26 aufgrund dieser Fliehkräfte unzulässig stark aufgespreizt wird und die Ringnut 28 verlässt.
Bei dem Haltering 29 handelt es sich um ein dünnwandiges Blechumformteil, das auf der dem Rillenkugellager 11 abgewandten Seite des Sprengrings 26 mittels eines Ringkragens 30 auf dem Innenrad 8 aufgepresst ist. Der Haltering 29 umgreift den Sprengring 26 mit einem radialen Abstand, der kleiner als die Nuttiefe der Ringnut 28 ist. Das ermöglicht zum einen eine einfache Montage des Halterings 29 auf das Innenrad 8 und gewährleistet zum anderen, dass der Sprengring 26 selbst bei maximaler Aufspreizung, d.h. bei Anlage am Haltering 29 noch axial an der Ringnut 28 anläuft.
Der Haltering 29 umfasst ferner einen angeformten Ringbund 31, der mit der Lagerdichtung 32 des beidseitig abgedichteten Rillenkugellagers 11 einen mit Schmierfett 33 befüllten Ringraum begrenzt. Auf diese Weise ist das Rillenkugellager 11 zusätzlich zu den Lagerdichtungen 32, 34 gegen Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten, insbesondere Spritzwasser geschützt.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Startermotor
3: Antriebsrad seitens Startermotor
4: Kurbelwelle
5: Antriebsrad seitens Kurbelwelle
6: Zugmittel
7: Außenrad
8: Innenrad
9: Freilaufkupplung
10: Kurbelwellenachse
11: Rillenkugellager
12: Gummispur
13: Tilgermasse
14: Nabe
15: Zentralbohrung der Nabe
16: Innensteg-Außenmantel des Außenrads
17: Innensteg des Außenrads
18: Außensteg-Innenmantel des Innenrads
19: Außensteg des Innenrads
20: Innensteg-Innenmantel des Außenrads
21: Innensteg-Außenmantel des Innenrads
22: Innensteg des Innenrads
23: Axialschulter
24: Axialschulter
25: Sprengring
26: Sprengring
27: Ringnut
28: Ringnut
29: Haltering
30: Ringkragen des Halterings
31: Ringbund des Halterings
32: Lagerdichtung
33: Schmierfett
34: Lagerdichtung

Claims

Antriebsrad zum Antreiben einer Kurbelwelle (4) einer Brennkraftmaschine (1), umfassend: - ein an der Kurbelwelle (4) befestigbares Innenrad (8), - ein mit einem Startermotor (2) permanent verbindbares Außenrad (7), - eine radial zwischen dem Innenrad (8) und dem Außenrad (7) angeordnete Freilaufkupplung (9), die bei sperrendem Freilauf das Antriebsmoment des Startermotors (2) via dem Innenrad (8) auf die Kurbelwelle (4) überträgt, - ein zwischen dem Außenrad (7) und dem Innenrad (8) angeordnetes Rillenkugellager (11), das das Außenrad (7) und das Innenrad (8) radial gegeneinander abstützt, - und einen Sprengring (26), der in einer neben dem Rillenkugellager (11) verlaufenden Ringnut (28) des Innenrads (8) angeordnet ist und das Rillenkugellager (11) auf dem Innenrad (8) axial abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (5) einen den Sprengring (26) umgreifenden Haltering (29) umfasst, der eine fliehkraftbedingte Aufspreizung des Sprengrings (26) begrenzt, wobei das Rillenkugellager (11) seitens des Halterings (29) mit einer Lagerdichtung (32) versehen ist, die gemeinsam mit einem sich radial auswärts erstreckenden Ringbund (31) des Halterings (29) einen mit Schmierfett (33) befüllten Ringraum begrenzt.
Antriebsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (29) den Sprengring (26) radial beabstandet umgreift, wobei der Radialabstand kleiner als die Nuttiefe der Ringnut (28) ist.
Antriebsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Haltering (29) um ein dünnwandiges Blechumformteil mit einem Ringkragen (30) handelt, der auf der dem Rillenkugellager (11) abgewandten Seite des Sprengrings (26) auf dem Innenrad (8) aufgepresst ist.