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Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 43 02 854 C1 wird ein Starter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, dessen Motorwelle über ein Getriebe eine Antriebswelle antreibt, auf der ein Starterritzel aufsitzt. Das Starterritzel wird über ein Einrückrelais zwischen einer axial zurückgesetzten und einer axial vorgeschobenen Position verstellt, in der das Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine steht. Durch Betätigen des elektrischen Antriebsmotors läuft das Starterritzel um und treibt den Zahnkranz der Brennkraftmaschine an.
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Sobald die Brennkraftmaschine gestartet ist, kann mit steigender Motorumdrehung der Zahnkranz das Starterritzel überholen, woraufhin es zu einem Auswurf des Starterritzels aus dem Zahnkranz kommt. Bei dieser axialen Rückstellbewegung kann auch die Antriebswelle einen axialen Impuls in Richtung auf das Planetengetriebe erfahren. Um zu verhindern, dass die Antriebswelle axial verschoben wird, kann die Antriebswelle über eine formschlüssig gehaltene Sicherungsscheibe am Gehäuse des Planetengetriebes abgestützt sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Starter für eine Brennkraftmaschine so auszubilden, dass eine Welle des Starters bzw. ein Bauteil auf einer Welle axial gesichert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Über den erfindungsgemäßen Starter kann eine Brennkraftmaschine gestartet werden, indem ein elektromotorisch angetriebenes Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine gelangt und dieses antreibt. Das Starterritzel ist axial verschieblich auf einer Antriebswelle gelagert und wird in Drehrichtung von der Antriebswelle angetrieben. Die Antriebswelle ist über ein Vorgelege bzw. ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, mit der Motorwelle eines elektrischen Antriebsmotors kinematisch gekoppelt. Des Weiteren umfasst der Starter ein Einrückrelais, über das das Starterritzel axial zwischen einer zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition zu verstellen ist, in der das Starterritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht. Das Einrückrelais ist vorzugsweise als elektromagnetischer Aktuator ausgeführt und umfasst einen axial verstellbaren Hubanker, der kinematisch mit dem Starterritzel gekoppelt und zur Verstellung des Starterritzels zwischen einer Ruheposition und einer Verstellposition verschiebbar ist.
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Auf einer Welle des Starters ist eine Sicherungsscheibe formschlüssig gehalten, die die Aufgabe hat, die Welle des Starters axial in mindestens eine Verschieberichtung an einem Gehäuse zu sichern. Möglich ist aber auch, über die Sicherungsscheibe auf der Welle ein weiteres, auf der Welle aufsitzendes Bauteil, insbesondere das Starterritzel, axial in eine Richtung abzustützen bzw. die Verstellbewegung zu begrenzen. In beiden Fällen dient die Sicherungsscheibe als Anschlag.
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Die Sicherungsscheibe ist ringförmig geschlossen ausgebildet und kann zur Montage auf die Welle bis zum Erreichen eines Formschlusselementes auf der Mantelfläche der Welle aufgeschoben werden. Bei dem Formschlusselement handelt es sich zweckmäßigerweise um eine umlaufende Ringnut, die in die Mantelfläche der Welle eingebracht ist.
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Damit die Sicherungsscheibe bei der Montage formschlüssig in die Ringnut auf der Mantelfläche der Welle einragt, zugleich aber die Montage mit dem axialen Aufschieben der Sicherungsscheibe einfach durchgeführt werden kann, ist die Sicherungsscheibe zwischen einer ersten Querschnittsgeometrie, der ein erster Innendurchmesser zugeordnet ist, und einer zweiten Querschnittsgeometrie mit einem zweiten, sich unterscheidenden Innendurchmesser zu verstellen. Zur Montage weist die Sicherungsscheibe in der Querschnittsgeometrie mit größerem Innendurchmesser auf, was das problemlose Aufschieben der Sicherungsscheibe auf die Welle erlaubt.
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Für den formschlüssigen Eingriff in die Ringnut auf der Welle wird die Sicherungsscheibe, nachdem diese die endgültige axiale Position auf der Welle erreicht hat, von der ersten Querschnittsgeometrie in die zweite Querschnittsgeometrie mit reduziertem Innendurchmesser verstellt, so dass die die zentrale Ausnehmung in der Sicherungsscheibe begrenzenden Wandabschnitte in formschlüssigen Eingriff mit der Ringnut auf der Welle gelangen. Vorteilhafterweise ist der Innendurchmesser der Sicherungsscheibe so auf den Außendurchmesser der Welle angepasst, dass der Innendurchmesser in der ersten Querschnittsgeometrie größer und in der zweiten Querschnittsgeometrie kleiner als der Wellendurchmesser ist.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die axiale, formschlüssige Sicherung der Sicherungsscheibe auf der Welle mit einfachen Maßnahmen durchgeführt werden kann. Es handelt sich um eine montagefreundliche Ausführung, die außerdem nur einen verhältnismäßig geringen Einbauraum beansprucht. Gegenüber Ausführungen aus dem Stand der Technik, die üblicherweise zur axialen Sicherung neben einer Sicherungsscheibe auch eine Anlaufscheibe erfordern, wird eine signifikante Vereinfachung erreicht. Grundsätzlich ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung nur ein einziges Bauteil in Form der Sicherungsscheibe für die axiale Sicherung erforderlich; auf eine zusätzliche Anlaufscheibe kann verzichtet werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung weist die Sicherungsscheibe in der ersten Querschnittsgeometrie eine gewölbte Form auf, in der zweiten Querschnittsgeometrie dagegen eine zumindest annähernd plane Form. Die gewölbte Form ist vorteilhafterweise dem Ausgangszustand zugeordnet, wohingegen die Sicherungsscheibe im montierten Zustand die plane Form einnimmt, also eben und im Wesentlichen ohne Wölbung ausgeführt ist. Grundsätzlich möglich sind aber auch Ausführungen, in denen die Sicherungsscheibe auch im montierten Zustand eine nicht-plane Querschnittsgeometrie aufweist. Wesentlich ist jedoch, dass durch die Formänderung beim Übergang von erster zu zweiter Querschnittsgeometrie ein Abschnitt der Sicherungsscheibe in formschlüssigen Eingriff mit der Welle gelangt.
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Bei planer Querschnittsgeometrie im montierten Zustand erfordert die Sicherungsscheibe nur einen minimalen Einbauraum. Außerdem wird ein punkt- oder linienförmiger Kontakt zwischen der Sicherungsscheibe und dem Bauteil, an dem sich die Sicherungsscheibe abstützt bzw. das sich an der Sicherungsscheibe abstützt, vermieden. Bei einer Relativdrehung zwischen der Sicherungsscheibe und dem daran anliegenden Bauteil wird durch die flächige Anlage ein unzulässig hoher Verschleiß vermieden.
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Es kann zweckmäßig sein, die Sicherungsscheibe aus einem verhältnismäßig harten Material zu fertigen, beispielsweise als Federblechbauteil auszuführen, und/oder mit einer Beschichtung zu versehen, insbesondere zur Herabsetzung der Reibkräfte bei stirnseitigem Kontakt. Möglich ist auch eine Ausführung der Sicherungsscheibe aus einem verhältnismäßig weichen Material, was eine Umformung zum Überführen der Sicherungsscheibe von der ersten in die zweite Querschnittsgeometrie begünstigt.
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Grundsätzlich kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht, die Sicherungsscheibe zwischen den Querschnittsgeometrien zu verstellen. Möglich ist zum einen, wie oben ausgeführt, ein Verformen der Sicherungsscheibe, indem beispielsweise die Sicherungsscheibe im Ausgangszustand eine gewölbte Form aufweist, die durch Verformen in eine plane Querschnittsgeometrie überführt wird. Mit der Umformung geht eine Reduzierung des Innendurchmessers einher, wodurch der formschlüssige Eingriff zwischen der Sicherungsscheibe und der Welle bewirkt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführung wird die Formänderung dadurch erreicht, dass die Sicherungsscheibe beim Übergang zwischen erster und zweiter Querschnittsgeometrie eine Spannungsänderung erfährt. Die Sicherungsscheibe kann beispielsweise im Ausgangszustand unter Spannung gesetzt sein, wobei dieser Spannungszustand entweder eine stabile oder eine instabile Position sein kann und im letztgenannten Fall die Sicherungsscheibe in ihrer Ausgangsquerschnittsgeometrie gehalten sein muss. Nach dem Erreichen der axialen Montageposition auf der Welle wird die Sicherungsscheibe so verstellt, dass sich der Spannungszustand ändert, beispielsweise durch Entspannen der Sicherungsscheibe. In Betracht kommen Ausführungen der Sicherungsscheibe als Knackscheibe. Die zweite Querschnittsgeometrie, die die Sicherungsscheibe in Montageposition einnimmt, stellt vorzugsweise eine stabile Position dar.
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Grundsätzlich kommen verschiedene Ausführungen der Welle in dem Starter und der auf der Welle formschlüssig gehaltenen Sicherungsscheibe in Betracht. So ist es insbesondere möglich, dass es sich bei der die Sicherungsscheibe aufnehmenden Welle um die Antriebswelle des Starters handelt, die auch Träger des Starterritzels ist. In Betracht kommt aber auch eine Ausführung, in der die Anker- bzw. Motorwelle des elektrischen Antriebsmotors mit einer entsprechenden Sicherungsscheibe versehen ist. Des Weiteren ist es möglich, dass es sich bei der Welle um den Hubanker des Einrückrelais des Starters handelt, der ebenfalls mit einer entsprechenden Sicherungsscheibe versehen sein kann.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen Starter für eine Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem auf einer Antriebswelle angeordneten Starterritzel und einem Einrückrelais zum axialen Verstellen des Starterritzels,
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2 eine perspektivische Darstellung der Antriebswelle, die über eine Sicherungsscheibe axial an einem Getriebegehäuse abgestützt ist,
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3 die Sicherungsscheibe mit gewölbter Querschnittsgeometrie im Ausgangszustand,
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4 einen Schnitt durch Antriebswelle und aufgesetzter Sicherungsscheibe.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 dargestellte Starter 1 für eine Brennkraftmaschine weist ein Starterritzel 2 auf, das zum Starten der Brennkraftmaschine 4 in Eingriff mit einem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine gebracht wird. Das Starterritzel 2 ist auf einer Antriebswelle 5 wie mit dem Doppelpfeil gekennzeichnet axial verschieblich gelagert, wobei das Starterritzel 2 drehfest mit der Antriebswelle 5 gekoppelt ist. Das Starterritzel 2 wird zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit dem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine 4 über ein Einrückrelais 6 verstellt, das elektromagnetisch ausgebildet ist und eine bestrombare Relaiswicklung 7 sowie einen Hubanker 8 umfasst, der bei Bestromung der Relaiswicklung 7 in diese axial hineingezogen wird. Der Hubanker 8 ist über einen Einrückhebel 9 kinematisch mit dem Starterritzel 2 gekoppelt, so dass die axiale Verstellbewegung des Hubankers 8 zwischen einer Ruheposition und einer Verstellposition in eine korrespondierende axiale Stellbewegung des Starterritzels 2 zwischen der Außerfunktionsposition und der Eingriffsposition eingesetzt wird.
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Die drehende Antriebsbewegung auf die Antriebswelle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe eines elektrischen Startermotors 11 erzeugt, der über ein Getriebe, das als Planetengetriebe 12 ausgeführt ist, mit der Welle 5 gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des elektrischen Startermotors 11 wird die Antriebswelle 5 und damit auch das Starterritzel 2 in Drehung versetzt.
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Der Starter 1 ist ein Regel- bzw. Steuergerät 10 zugeordnet, über das die Funktionen des Einrückrelais 6 sowie des Startermotors 11 gesteuert werden.
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Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers 8 bei Betätigung des Einrückrelais 6 wird bei Erreichen der Verstellposition durch eine kinematische Kopplung des Schaltgliedes mit der Stellbewegung des Hubankers 8 der elektrische Strom für den Startermotor 11 eingeschaltet, so dass sich der Startermotor 11 in Bewegung setzt und die Welle 5 sowie das Starterritzel 2 drehend antreibt.
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Wie 2 in Verbindung mit den 3 und 4 zu entnehmen, ist auf der Antriebswelle 5 eine Sicherungsscheibe 13 formschlüssig gehalten, die sich zwischen einer Schrägverzahnung auf der Antriebswelle 5 und einem Gehäuse 14 des Getriebes befindet und sich an dem Gehäuse 14 axial abstützt. Die Sicherungsscheibe 13 bewirkt, dass die Antriebswelle 5 sich nicht axial in das Gehäuse 14 des Getriebes hineinbewegen kann. Beispielsweise beim Auswerfen des Starterritzels aus der Eingriffsposition mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine kann die Antriebswelle 5 einen axialen Impuls in Richtung des Getriebes erfahren; über die Abstützung durch die Sicherungsscheibe 13, die formschlüssig mit der Antriebswelle 5 verbunden ist, wird verhindert, dass die Antriebswelle sich axial in Richtung des Getriebegehäuses sowie des sich anschließenden Antriebsmotors bewegt.
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Wie 4 zu entnehmen, ist in die Mantelfläche der Antriebswelle 5 eine umlaufende Ringnut 15 eingebracht, in die im montierten Zustand die Sicherungsscheibe 13 formschlüssig einragt. Die Sicherungsscheibe 13 ist, wie insbesondere 3 zu entnehmen, als geschlossener Ring ausgebildet und weist im Ausgangszustand, also vor der Montage, eine gewölbte Querschnittsgeometrie auf. Im montierten Zustand (2, 4) ist dagegen die Sicherungsscheibe 13 mit einer planen Querschnittsgeometrie versehen. Die plane Querschnittsgeometrie wird dadurch erreicht, dass die Sicherungsscheibe 13 beim Montieren zunächst auf die Antriebswelle 5 aufgeschoben wird, bis die axiale Montageposition im Bereich der umlaufenden Ringnut 15 erreicht ist. Anschließend wird die Sicherungsscheibe 13 so verformt, dass die plane Querschnittsgeometrie gemäß 4 erreicht wird, in der zumindest eine Stirnseite der Sicherungsscheibe 13 flächig an der zugewandten Stirnseite des Gehäuses anliegt. Vorteilhafterweise sind beide Stirnseiten der Sicherungsscheibe 13 in der montierten Position plan bzw. flächig ausgebildet.
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Mit der Überführung der Sicherungsscheibe 13 von der Ausgangssituation gemäß 3, in welcher die Sicherungsscheibe 13 eine erste, gewölbte Querschnittsgeometrie aufweist, in die montierte Position gemäß den 2 und 4, in welcher die Sicherungsscheibe 13, eine zweite, plane Querschnittsgeometrie besitzt, geht eine Reduzierung des Innendurchmessers der Sicherungsscheibe einher. Dies führt dazu, dass die die zentrale Ausnehmung in der Sicherungsscheibe begrenzenden Wandabschnitte sich radial nach innen bewegen, so dass der lichte Innendurchmesser kleiner wird und eine formschlüssige Aufnahme der Sicherungsscheibe 13 in der Ringnut 15, welche in die Mantelfläche der Antriebswelle 5 eingebracht ist, erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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