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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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Aus der
DE 626 653 A ist ein Starter für eine Brennkraftmaschine bekannt, der ein auf einer Antriebswelle aufsitzendes Starterritzel aufweist, welches über eine Vorschubeinrichtung zwischen einer axial zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Zum Starten der Brennkraftmaschine wird die Antriebswelle einschließlich Starterritzel von einem elektrischen Startermotor angetrieben.
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Der Vorschubbewegung des Starterritzels auf der Antriebswelle ist eine Drehbewegung überlagert, was mittels einer Schraubennut, die in einen hülsenförmigen Schaft des Starterritzels eingebracht ist, und eines Führungsstiftes erreicht wird, der radial von der Mantelfläche der Antriebswelle abragt. In der Außereingriffsposition und in der Eingriffsposition liegt der Führungsstift an der jeweiligen Stirnseite der Schraubennut an.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage eines Starters für eine Brennkraftmaschine, dessen Starterritzel über einen Führungsstift und eine Schraubennut mit einer Antriebswelle gekoppelt ist, zu vereinfachen und die Funktionstüchtigkeit für eine lange Betriebsdauer zu gewährleisten.
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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 umfasst ein Starterritzel, das auf einer Antriebswelle aufsitzt und gegenüber der Antriebswelle zwischen einer axial zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer axial vorgerückten Eingriffsposition verstellbar ist, in welcher das Starterritzel mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine kämmt. Das Starterritzel ist über eine Schraubennut und einen in die Schraubennut eingreifenden Führungsstift mit der Antriebswelle gekoppelt, so dass das Starterritzel bei der axialen Vorschubbewegung zusätzlich auch eine Relativdrehbewegung gegenüber der Antriebswelle ausführt. Der Vorschub des Starterritzels auf der Antriebswelle erfolgt in der Regel über eine Vorschubeinrichtung, beispielsweise ein Starterrelais, das zum Beispiel als elektromagnetisches Stellglied ausgeführt sein kann. Zum Antreiben des Zahnkranzes werden die Antriebswelle und das Starterritzel von einem elektrischen Startermotor in Rotation versetzt, wobei zur Untersetzung der Motordrehzahl zwischen der Motorwelle und der Antriebswelle ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe zwischengeschaltet sein kann.
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Die Kopplung zwischen Starterritzel und Antriebswelle erfolgt beispielsweise dergestalt, dass die Schraubennut in die Mantelfläche der Antriebswelle eingebracht und der Führungsstift mit dem Starterritzel verbunden ist und in die Schraubennut einragt. Der Führungsstift erstreckt sich in Radialrichtung, er ist separat vom Starterritzel ausgeführt, jedoch mit diesem verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführung befindet sich der Führungsstift auf der Antriebswelle und ragt in Radialrichtung von dieser ab, wobei die Schraubennut in die Wandung eines hülsenförmigen Ritzelschaftes eingebracht ist, der Bestandteil des Starterritzels und auf die Antriebswelle aufgeschoben ist. In beiden Fällen führt das Starterritzel eine Schraubenbewegung, also eine kombinierte translatorische und rotatorische Relativbewegung gegenüber der Antriebswelle aus, sobald das Starterritzel von der Vorschubeinrichtung zum Einrücken in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellt wird.
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Der Führungsstift weist auf der der Schraubennut zugewandten Seite einen sich zur freien Stirnseite verjüngenden Querschnitt auf. Dies ermöglicht es zum einen, den Führungsstift in vereinfachter Weise in die Ausnehmung des den Führungsstift tragenden Bauteils so weit einzusetzen, bis die endgültige Betriebsposition erreicht ist, in der die Spitze des Führungsstiftes radial in die Schraubennut einragt. Zum andern ist die Führung des Führungsstiftes in der Schraubennut signifikant verbessert, es ist insbesondere die Reibung zwischen Führungsstift und der innen liegenden Wandung der Schraubennut verringert, so dass geringere Kräfte zum Verstellen des Starterritzels genügen und die Relativverstellbewegung des Starterritzels gegenüber der Antriebswelle für einen langen Betriebszeitraum sichergestellt ist.
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Der Führungsstift kann zumindest benachbart zu seiner freien, in die Schraubennut einragenden Stirnseite konusförmig ausgebildet sein. In Betracht kommt aber auch zum Beispiel eine ballige, konvex nach außen geformte Ausführung in dem der freien Stirnseite zugewandten Abschnitt. Die verjüngende Querschnittsform beschränkt sich zweckmäßigerweise auf den der freien Stirnseite benachbarten Bereich, wohingegen der übrige Abschnitt des Führungsstiftes vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, was den Vorteil hat, dass der zylindrische Abschnitt in einer entsprechend zylindrisch geformten Ausnehmung bzw. Bohrung, welche leicht herzustellen ist, aufgenommen werden kann. In Betracht kommt aber auch eine Ausführung des Führungsstiftes mit nicht-zylindrischer Querschnittsform über die gesamte oder einen Großteil der axialen Länge, wobei in diesem Fall die Ausnehmung in dem den Führungsstift aufnehmenden Bauteil vorteilhafterweise an die nicht-zylindrische Querschnittsgeometrie des Führungsstiftes angepasst ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die mit dem Führungsstift zusammenwirkende Schraubennut mit einem sich zur offenen Seite erweiternden Querschnitt ausgebildet. Die Schraubennut ist zumindest annähernd U-förmig ausgeführt, wobei die offene U-Seite eine größere Quererstreckung zwischen den Nutwänden aufweist als der Nutgrund. Auch dies erleichtert die Führung des in die Schraubennut einragenden Abschnittes des Führungsstiftes. Gegebenenfalls ist die Querschnittsform der Schraubennut an die Querschnittsform des Führungsstiftes benachbart zu dessen freier Stirnseite angepasst, also beispielsweise bei konusförmiger Stiftspitze mit einem konusförmigen Querschnitt und bei balliger Stiftspitze mit balligem Querschnitt versehen.
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Die Schraubennut ist vorteilhafterweise im Wege des Fließpressens oder des Einprägens in das betreffende Bauteil eingebracht. Diese Herstellung ist insbesondere im Falle einer sich zum Nutgrund verjüngenden Querschnittsgeometrie zweckmäßig, da in diesem Fall kein Hinterschnitt besteht.
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Grundsätzlich kommen sowohl einseitige Schraubennuten mit einem Führungsstift als auch zwei Schraubennuten mit jeweils einem Führungsstift in Betracht, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
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Ein weiterer Vorteil der Ausführung des Führungsstiftes mit sich zur freien Stirnseite verjüngendem Querschnitt liegt außerdem darin, dass für die Montage keine sich an die Schraubennut anschließende Montagenut für das Einführen des Führungsstiftes erforderlich ist.
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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 Seitenansicht auf das Starterritzel und die Antriebswelle, wobei das Starterritzel und die Antriebswelle über eine Schraubennut, die in einen Ritzelschaft des Starterritzels eingebracht ist, und einen Führungsstift auf der Antriebswelle kinematisch gekoppelt sind,
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3 das Starterritzel und die Antriebswelle aus 2 im Längsschnitt,
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4 im Schnitt quer zur Längsachse das Starterritzel und die Antriebswelle mit einem radial teilweise eingeführten Führungsstift in einer Bohrung, die in die Wandung des Ritzelschaftes eingebracht ist, sowie mit einer Schraubennut, die in die Mantelfläche der Antriebswelle eingebracht ist,
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5 das Ausführungsbeispiel gemäß 4 mit vollständig eingesetztem Führungsstift.
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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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In den 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für die kinematische Verbindung zwischen der Antriebswelle 5 und dem auf der Antriebswelle aufsitzenden Starterritzel 2 dargestellt. Das Starterritzel 2 ist mit einem hülsenförmigen Ritzelschaft 2a versehen, in dessen Wandung eine Schraubennut 13 eingebracht ist, in welche ein Führungsstift 14 einragt, der fest mit der Antriebswelle 5 verbunden ist. Der Führungsstift 14 ist in eine Ausnehmung in der Antriebswelle 5 eingesetzt, wobei die Ausnehmung die Antriebswelle durchsetzt. Der Führungsstift 14 weist einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 5 auf, so dass beide Stirnseiten des Führungsstiftes 14 radial von der Antriebswelle 5 abragen und in jeweils eine Schraubennut 13 auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Ritzelschaftes 2 einragen.
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Die stirnseitigen Abschnitte des Führungsstiftes 14 weisen einen sich in Richtung auf die Stirnseite verjüngenden Querschnitt auf, beispielsweise einen konusförmigen oder sich ballig verjüngenden Querschnitt. Dies erleichtert zum einen das Einführen des Führungsstiftes 14 in die Ausnehmung in die Antriebswelle 5, zum andern ist die Führung des Führungsstiftes 14 in der jeweiligen Schraubennut 13 vereinfacht, insbesondere in reibungsreduzierter Weise.
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In den 2 und 3 ist das Starterritzel 2 in seiner axial zurückgezogenen Außereingriffsposition dargestellt. Zum Vorrücken wird das Starterritzel 2 von dem Einrückrelais beaufschlagt, wobei das Starterritzel 2 aufgrund der Verbindung zur Antriebswelle 5 über die Schraubennut 13 und den Führungsstift 14 eine kombinierte Axial- und Rotationsbewegung relativ zur Antriebswelle 5 ausübt. In der zurückgezogenen Außereingriffsposition liegt der Führungsstift 14 an einer der Stirnseiten der Schraubennut 13 an, in der vorgerückten Eingriffsposition liegt der Führungsstift 14 an der gegenüberliegenden Stirnseite der Schraubennut 13 an.
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In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem in die Wandung des Ritzelschaftes 2a des Starterritzels eine Bohrung 15 eingebracht ist, in die der Führungsstift 14 einsetzbar ist. Die Bohrung 15 ist zylindrisch ausgebildet. Die Schraubennut 13 befindet sich in der Mantelfläche der Antriebswelle 5 und weist einen im Querschnitt trapezförmigen, sich vom Nutgrund radial zur Nutaußenseite erweiternden Querschnitt auf.
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Der Führungsstift 14 ist im Bereich der in die Schraubennut 13 einragenden Stirnseite konusförmig ausgebildet und im Übrigen zylindrisch ausgeführt, wobei der zylindrische Abschnitt sich zumindest über drei Viertel der axialen Länge des Führungsstiftes 14 erstreckt. Die Querschnittsgeometrie des stirnseitigen Abschnittes des Führungsstiftes 14 und der Schraubennut 13 sind aneinander angepasst, so dass im montierten Zustand gemäß 5 der stirnseitige Abschnitt des Führungsstiftes 14 die Schraubennut 13 in Radialrichtung und in Umfangsrichtung vollständig ausfüllt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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