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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 626 653 A wird ein Starter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der ein auf einer Antriebswelle angetriebenes Ritzel aufweist, welches auf der Antriebswelle axial zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgerückten Eingriffsposition verschiebbar ist, in der das Ritzel mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine kämmt. Der Vorschubbewegung des Ritzels ist eine Drehbewegung gegenüber der Antriebswelle überlagert, die dadurch erreicht wird, dass das Ritzel über einen radialen Stift in eine Schrägnut in der Mantelfläche der Antriebswelle einragt. Durch die kombinierte Vorschub- und Drehbewegung des Ritzels wird das Einspuren in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine erleichtert.
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Zum Starten der Brennkraftmaschine wird die Antriebswelle von einem elektrischen Startermotor in Drehung versetzt. Die Antriebswelle und das Starterritzel erreichen eine hohe Drehzahl, wodurch hohe Lagerkräfte und Vibrationen entstehen können.
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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 Lagerkräfte und Vibrationen im Starter reduziert sind.
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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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Der erfindungsgemäße Starter für eine Brennkraftmaschine weist ein Starterritzel auf, das axial zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition zu verstellen ist, in der das Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht. Das Starterritzel ist auf einer Antriebswelle gelagert, welche von einem elektrischen Startermotor in Rotation versetzt wird. Das Starterritzel sitzt auf der Antriebswelle auf und ist mit der Antriebswelle über eine Schraubennut und einen in die Schraubennut eingreifenden Führungsstift gekoppelt, so dass bei einer Relativbewegung das Starterritzel sowohl eine axiale Vorschubbewegung auf der Antriebswelle als auch eine Relativdrehbewegung ausführt, was das Einspuren des Starterritzels in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine erleichtert. Für die Durchführung der Relativbewegung wird der Führungsstift zwischen den Nutenden der Schraubennut verstellt, die zugleich die Endpositionen der Relativbewegung zwischen Starterritzel und Antriebswelle darstellen. Die Relativbewegung des Starterritzels gegenüber der Antriebswelle wird beispielsweise über ein Einrückrelais erzeugt, das zum Beispiel als ein elektromechanisches Stellglied ausgebildet ist und bei elektrischer Betätigung das Starterritzel aus der Außereingriffsposition in Richtung der vorgerückten Eingriffsposition verstellt.
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Der Führungsstift sowie die Schraubennut bewirken eine Unwucht im Antriebswellen-Starterritzel-System, wodurch insbesondere bei den hohen Drehzahlen des Starterritzels verhältnismäßig hohe Lagerbelastungen und Vibrationen entstehen können. Zur Reduzierung der Unwucht ist an dem Starterritzel eine Unwuchtsausgleichseinrichtung angeordnet, über die die durch die Schraubennut und den Führungsstift entstehende Unwucht zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig kompensiert wird. Das Starterritzel sitzt auf der Antriebswelle auf und läuft gemeinsam mit dieser um, so dass auch eine in der Antriebswelle entstehende Unwucht von der Unwuchtsausgleichseinrichtung am Starterritzel ausgeglichen werden kann.
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Die Unwuchtsausgleichseinrichtung ist vorteilhafterweise als ein separates, eigenständiges Bauteil ausgeführt, das fest oder lösbar mit dem Starterritzel zu verbinden ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass das Starterritzel als Standardbauteil ausgeführt sein kann, an dem in geeigneter Weise die Unwuchtsausgleichseinrichtung anzuordnen ist.
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In Betracht kommt aber auch eine Ausführung der Unwuchtsausgleichseinrichtung als eine Ausnehmung, die in das Starterritzel eingebracht ist, um die Unwucht zu kompensieren. Auch in diesem Fall kann es sich bei dem Starterritzel um ein Standardbauteil handeln, das jedoch einer entsprechenden Nachbearbeitung zum Erzeugen des Unwuchtsausgleichs unterzogen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schraubennut in die Mantelfläche der Antriebswelle eingebracht und der Führungsstift mit dem Starterritzel verbunden ist, das auf der Antriebswelle aufsitzt. Der Führungsstift erstreckt sich vorzugsweise in Radialrichtung und ragt radial von außen in die Schraubennut in der Mantelfläche der Antriebswelle ein.
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Gemäß einer alternativen Ausführung ist dagegen vorgesehen, dass die Schraubennut in das Starterritzel eingebracht ist und der Führungsstift mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Führungsstift ragt in dieser Ausführung radial von der Antriebswelle ab und greift in die Schraubennut im aufsitzenden Starterritzel bzw. einem Bund am Starterritzel ein.
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Für den Fall, dass die Unwuchtsausgleichseinrichtung als separates Bauteil ausgebildet ist, handelt es sich vorzugsweise um ein Zusatzmassenteil, das mit dem Starterritzel lösbar oder fest zu verbinden ist. Das Zusatzmassenteil kann von einem eigenständigen, zusätzlichen Bauteil gebildet werden, das in geeigneter Weise am Starterritzel angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass das Zusatzmassenteil von einem Abschnitt des Führungsstiftes gebildet ist, was den Vorteil hat, dass auf ein zusätzliches, ergänzendes Bauteil für die Unwuchtsausgleichseinrichtung verzichtet werden kann. Dem Führungsstift kommt somit in dieser Ausführung eine doppelte Funktion zu: Zum einen greift der Führungsstift in die Schraubennut ein, so dass bei der Vorschubbewegung dem Starterritzel zusätzlich eine Relativdrehbewegung gegenüber der Antriebswelle aufgeprägt wird. Zum andern dient ein Abschnitt des Führungsstifts zum Unwuchtsausgleich.
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Die Ausführung, dass die Unwuchtsausgleichseinrichtung von einem Abschnitt des Führungsstiftes gebildet ist, eignet sich in besonderer Weise für den Fall, dass der Führungsstift am Starterritzel angeordnet und die Schraubennut in die Mantelfläche der Antriebswelle eingebracht ist. Grundsätzlich möglich ist aber auch die Ausführung in umgekehrter Weise, bei der die Schraubennut in das Starterritzel eingebracht ist und der Führungsstift an der Antriebswelle befestigt ist; auch in diesem Fall ragt der Führungsstift in das Starterritzel ein und ist somit am Starterritzel angeordnet.
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Grundsätzlich kann der Führungsstift über seine gesamte Länge abschnittsweise oder vollständig an den Unwuchtsausgleich angepasst sein. Gemäß vorteilhafter Ausführung bildet der Kopf des Führungsstiftes das Zusatzmassenteil für den Unwuchtsausgleich. Der Kopf des Führungsstiftes überragt zweckmäßigerweise das Starterritzel radial nach außen, wobei das Maß, mit dem der Führungsstift radial übersteht, neben der Querschnittsgeometrie und der Masse den Unwuchtsausgleich bestimmt. Der Kopf des Führungsstiftes kann gegenüber dem Führungsstiftkörper verbreitert ausgeführt sein oder sich einseitig quer zur Führungsstiftachse erstrecken. Dies hat zugleich den Vorteil, dass der Hinterschnitt zwischen dem Kopf und dem Führungsstiftkörper eine Angriffsfläche für ein Werkzeug zum Entfernen des Führungsstiftes aus dem tragenden Bauteil bildet. Der Führungsstift ist zweckmäßigerweise lösbar in eine Ausnehmung im tragenden Bauteil – also in der Antriebswelle oder im Starterritzel – eingesteckt und kann bei Bedarf manuell oder mithilfe eines Werkzeuges aus der Ausnehmung wieder entfernt werden.
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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 in perspektivischer Einzeldarstellung die Antriebswelle,
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3 das Starterritzel auf der Antriebswelle, mit einem Führungsstift im Starterritzel, der in eine Schraubennut in der Mantelfläche der Antriebswelle eingreift,
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4 eine 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Führungsstift in einer radial weiter herausragenden Position,
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5 einen Schnitt quer zur Antriebswellenachse durch das Starterritzel im Bereich des Führungsstiftes,
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6 eine weitere perspektivische Ansicht eines Starterritzels mit einem Führungsstift in alternativer Ausführung.
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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 den folgenden 2 bis 6 zu entnehmen, wird die Relativbewegung des Starterritzels 2 auf der Antriebswelle 5 über den Eingriff eines Führungsstiftes 14 in eine Schraubennut 13 gesteuert, wobei die Schraubennut 13 in die Mantelfläche der Antriebswelle 5 und der Führungsstift 14 in das auf der Antriebswelle 5 aufsitzende Starterritzel 2 eingebracht ist. Der Führungsstift 14 ist in eine radiale Ausnehmung 15 (5) in der Wandung des Starterritzels 2 eingesetzt und durchragt die Wandung, so dass die radial innen liegende Spitze des Führungsstiftes 14 in die Schraubennut 13 eingreift. Der Ausrichtung der Ausnehmung 15 entsprechend verläuft auch der Führungsstift 14 in Radialrichtung, bezogen auf die Wellenlängsachse der Antriebswelle 5.
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Der Führungsstift 14 weist einen Stiftkörper 14a auf, welcher in die Ausnehmung 15 eingreift, sowie einen Kopf 14b, der radial außerhalb der Ausnehmung 15 liegt und die äußere Mantelfläche des Starterritzels 2 überragt. Der Führungsstift 14 übernimmt zusätzlich zu seiner Eingriffsfunktion in der Schraubennut 13 auch eine Unwuchtsausgleichsfunktion, um eine Unwucht, die durch das Abtragen von Material zum Herstellen der Schraubennut 13 bzw. durch den Führungsstift 14 selbst entsteht, zumindest teilweise zu kompensieren. Insbesondere der Kopf 14b des Führungsstiftes 14 ist als Zusatzmassenteil ausgebildet und übernimmt den Unwuchtsausgleich. Je nach Höhe der zu kompensierenden Unwucht kann der Führungsstift 14 mehr oder weniger weit die äußere Mantelfläche des Starterritzels 2 radial überragen (3, 4).
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist der Kopf 14b einen größeren Radius auf als der Stiftkörper 14a, wodurch zum einen die Einschubtiefe in die Ausnehmung 15 in der Wandung des Starterritzels 2 begrenzt und zum andern ein erhöhter Unwuchtsausgleich möglich ist. Außerdem kann der Führungsstift 14 an seinem Kopf 14b von einem entsprechenden Werkzeug oder auch manuell ergriffen werden, um gegebenenfalls den Führungsstift aus der Ausnehmung 15 herauszuziehen.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 weist der Führungsstift 14 einen Kopf 14b auf, der einen sich quer zur Stiftlängsachse erstreckenden Abschnitt aufweist, welcher bezogen auf die Längsachse der Antriebswelle 5 ebenfalls quer verläuft und versetzt angeordnet ist. Der Führungsstift 14 ist in dieser Ausführung asymmetrisch ausgebildet, wobei über die Asymmetrie zusätzliche Möglichkeiten für einen Unwuchtsausgleich gegeben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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