-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
DE 396639 wird ein Starter für eine Brennkraftmaschine beschrieben, der einen elektrischen Startermotor aufweist, dessen Drehbewegung über Zahnräder auf ein Starterritzel übertragen wird, welches zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine verstellbar ist. Das Starterritzel wird zur Überführung von der Außereingriffs- in die Eingriffsposition quer zur Motorachse des Startermotors verstellt. Zur Ausführung dieser Stellbewegung ist das Starterritzel auf einem schwenkbaren Arm gelagert und wird von einem Starterrelais in Richtung der Eingriffsposition mit dem Zahnkranz verstellt. Der Arm, welcher das Starterritzel trägt, erstreckt sich in Radialrichtung zur Motorwelle, auf die ein Antriebszahnrad aufgesetzt ist, welches mit dem Starterritzel kämmt und dieses antreibt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Starter für eine Brennkraftmaschine, dessen Starterritzel quer zur Motorachse auslenkbar ist, kompakt auszuführen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Der erfindungsgemäße Starter wird für Brennkraftmaschinen eingesetzt und weist einen Startermotor sowie ein Starterritzel auf, welches vom Startermotor angetrieben wird und zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die Verstellbewegung erfolgt quer zur Motorachse des Startermotors oder entlang einer Kurvenbahn, welche geradlinig oder gekrümmt ist und in einer Ebene senkrecht zur Motorachse liegt. Bei der Stellbewegung des Starterritzels kann es sich um eine Radialbewegung, um eine translatorische Tangentialbewegung bzw. um eine Bewegung entlang einer gekrümmten Bahn, beispielsweise entlang einer Kreisbahn in der Ebene senkrecht zur Motorachse handeln. Die Auslenkbewegung zwischen der Außereingriffsposition und der Eingriffsposition mit dem Zahnkranz erfolgt vorzugsweise mittels eines Starterrelais, wobei grundsätzlich auch Ausführungen ohne Starterrelais in Betracht kommen, bei denen die Auslenkbewegung in die Eingriffsposition nach dem Starten des Startermotors durch Fliehkraft erfolgt und die rückstellende Bewegung durch die Kraft eines auf das Starterritzels wirkenden Federelementes durchgeführt wird.
-
Das Starterritzel ist in einem Exzenterbauteil drehbar aufgenommen, das im Startergehäuse des Starters schwenkbar gelagert ist. Hierbei sind die Längsachse des Starterritzels und die Schwenkachse des Exzenterbauteils exzentrisch zueinander angeordnet. Das Exzenterbauteil kann insbesondere als ein das Starterritzel teilweise umgreifendes Bauteil ausgeführt sein.
-
Des Weiteren ist das Starterritzel mit einem Schwenkritzel verbunden, welches koaxial zum Starterritzel angeordnet ist. Das Starterritzel und das Schwenkritzel können einteilig ausgeführt sein und sind insbesondere über eine Welle miteinander verbunden. Über die Welle ist die Baueinheit mit Starterritzel und Schwenkritzel im Exzenterbauteil gelagert.
-
Mit dieser Ausführung wird der Vorteil erzielt, dass aufgrund der separaten Ausführung von Starterritzel und Schwenkritzel, welche drehfest miteinander verbunden sind, eine Anpassung an die konstruktiven Gegebenheiten im Starter leicht möglich ist. Zugleich wird eine klein bauende Ausführung erreicht, insbesondere in Radialrichtung, da aufgrund der koaxialen Anordnung von Starterritzel und Schwenkritzel kein zusätzlicher Bauraum für diese Baueinheit in Radialrichtung erforderlich ist. Die Lagerung von Starterritzel und Schwenkritzel erfolgt im bzw. am Exzenterbauteil, welches, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, um die Längsachse des Antriebsritzels schwenkbar gelagert ist. Bei einer Auslenkung des Exzenterbauteils führt das Starterritzel aufgrund seiner exzentrischen Anordnung zur Schwenkachse des Exzenterbauteils die gewünschte Stellbewegung zwischen der Außereingriffs- und der Eingriffsposition in der Ebene senkrecht zur Motorachse des Startermotors aus. Insbesondere bei einer Lagerung innerhalb des Exzenterbauteils ist das Starterritzel zumindest teilweise im Exzenterbauteil aufgenommen, was ebenfalls im Hinblick auf eine klein bauende Ausführung vorteilhaft ist. Das Schwenkritzel kann gegebenenfalls aus dem Exzenterbauteil herausragen, um die Eingriffsverbindung mit dem Antriebsritzel einzugehen.
-
Das Exzenterbauteil umfasst beispielsweise eine Exzenterscheibe, die mit einer Lagerausnehmung versehen ist, in welcher die Welle, die Starterritzel und Schwenkritzel verbindet, gelagert ist. Das Schwenkritzel ist beispielsweise als ein das Antriebsritzel umgreifendes Hohlrad ausgeführt, das bei der Schwenkbewegung des Exzenterbauteils, die mit der Verstellbewegung des Starterritzels zwischen Außereingriffs- und Eingriffsposition einhergeht, an der Verzahnung des Antriebsritzels abrollt. Das Schwenkritzel und das Antriebsritzel weisen beispielsweise eine Geradverzahnung auf. Grundsätzlich möglich sind auch Ausführungen des Schwenkritzels mit einer Außenverzahnung, wobei auch in diesem Fall das Schwenkritzel bei der Verstellbewegung des Exzenterbauteils am Antriebsritzel abrollt. Das Antriebsritzel kann bei einer Ausführung des Schwenkritzels mit einer Außenverzahnung ebenfalls eine Außenverzahnung aufweisen oder gegebenenfalls als ein Hohlrad mit Innenverzahnung ausgebildet sein.
-
Vorteilhafterweise ist das Exzenterbauteil um die Längsachse des Antriebsritzels schwenkbar gelagert. Das Antriebsritzel kann koaxial oder achsparallel zur Motorlängsachse angeordnet sein. Gegebenenfalls ist zwischen Motorwelle und Antriebsritzel ein Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe zwischengeschaltet, um eine Drehzahluntersetzung zu erreichen. Grundsätzlich möglich sind aber auch Ausführungen ohne ein derartiges zwischengeschaltetes Getriebe, wobei eine Drehzahlreduzierung über die Verzahnung von dem Antriebsritzel mit dem Schwenkritzel sowie dem Größenverhältnis von Schwenkritzel zum Starterritzel erzielt werden kann.
-
Bei einer Verstellung des Starterritzels zwischen Außereingriffs- und Eingriffsposition über ein Starterrelais greift dieses zweckmäßigerweise an dem Exzenterbauteil an, das um seine Schwenkachse verstellt wird. Gemäß vorteilhafter Ausführung weist das Starterrelais einen elektromagnetisch betätigbaren Hubanker aus, der eine axiale Stellbewegung ausführt. Der Hubanker des Starterrelais ist insbesondere achsparallel zur Motorachse des Startermotors angeordnet, was einer Standardanordnung im Starter entspricht. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Positionierung des Hubankers quer zur Motorachse des Startermotors.
-
Die Verbindung zwischen dem Starterrelais und dem Exzenterbauteil erfolgt vorzugsweise über eine Koppeleinrichtung, welche die Funktion hat, die Stellbewegung des Stellglieds des Starterrelais in die Schwenkbewegung des Exzenterbauteils umzusetzen. Grundsätzlich kommen verschiedene Ausführungen von Koppeleinrichtungen in Betracht, beispielsweise ein Verzahnungsmechanismus, ein Kurvenmechanismus oder ein Gelenkmechanismus. Der Verzahnungsmechanismus umfasst beispielsweise eine vom Hubanker des Starterrelais betätigte Spindel, welche ein Zahnrad antreibt, das mit einer Verzahnung am Exzenterbauteil kämmt. Die Koppeleinrichtung kann einen Kurvenmechanismus umfassen, bei dem ein Kurvenzapfen in einer nutförmigen Kurvenbahn geführt ist. Im Falle eines Gelenkmechanismus umfasst die Koppeleinrichtung vorzugsweise mehrere Koppellenker, die gelenkig gekoppelt sind, um die Verbindung zum Exzenterbauteil herzustellen und dieses um die Schwenkachse zu verschwenken.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt längs durch einen Starter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Starterritzel, das über eine Welle mit einem Schwenkritzel verbunden ist, das als ein Hohlrad ausgebildet ist, wobei die Welle zwischen Starterritzel und Schwenkritzel in einem schwenkbar gelagerten Exzenterbauteil aufgenommen ist,
-
2 das Exzenterbauteil mit der darin gelagerten Baueinheit, bestehend aus Starterritzel, Welle und Schwenkritzel, dargestellt in perspektivischer Ansicht,
-
3 eine als Kurvenmechanismus ausgeführte Koppeleinrichtung zur Umsetzung der Stellbewegung eines Starterrelais in die Stellbewegung des Starterritzels zum Überführen von der Außereingriffs- in die Eingriffsposition mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine,
-
4 der Kurvenmechanismus gemäß 3 in einer weiteren Ansicht,
-
5 eine weitere Koppeleinrichtung, bei der die Stellbewegung des Hubankers des Starterrelais über einen verschiebbaren Keil und einen Hebel auf das Exzenterbauteil übertragbar ist,
-
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Starterrelais, dessen Hubanker einen Keilschieber verstellt,
-
7 in einer perspektivischen Ansicht der Keilschieber im Eingriff mit dem Exzenterbauteil,
-
8 ein Starter in einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem der Hubanker des Starterrelais über einen Gelenkmechanismus mit mehreren Einzellenkern mit dem Exzenterbauteil gekoppelt ist,
-
9 der Gelenkmechanismus in Einzeldarstellung,
-
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Hubanker des Starterrelais über eine Spindel ein Zahnrad antreibt, welches mit einer Verzahnung am Exzenterbauteil kämmt.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Starters 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Der Starter weist in einem Startergehäuse 3 einen elektrischen Startermotor 2 auf, dessen Anker- bzw. Motorwelle im Betrieb umläuft und über ein Planetengetriebe 4 und eine Freilaufeinrichtung 5 ein Antriebsritzel 6 antreibt, das koaxial zur Motorlängsachse 11 angeordnet ist. Das Antriebsritzel 6, das eine geradlinige Außenverzahnung aufweist, ist von einem als Hohlrad mit einer geradlinigen Innenverzahnung ausgebildeten Schwenkritzel 7 umgriffen, das über eine Welle 8 mit einem Starterritzel 9 verbunden ist. Die gemeinsame Längsachse 12 der Baueinheit mit dem Schwenkritzel 7, der Welle 8 und dem Starterritzel 9 ist um das Exzentermaß e gegenüber der Motorlängsachse 11 versetzt angeordnet.
-
Die Welle 8, welche das Schwenkritzel 7 und das Starterritzel 9 miteinander verbindet, ist drehbar in einer Lagerausnehmung eines Exzenterbauteils 10 aufgenommen, das um die Motorlängsachse 11 des Startermotors 2 schwenkbar gelagert ist. Aufgrund der exzentrischen Anordnung von Starterritzel 9 bzw. Schwenkritzel 7 gegenüber der Motorlängsachse 11 führt das Starterritzel 9 bei einer Schwenkbewegung des Exzenterbauteils 10 eine Bewegung quer zur Motorlängsachse 11 aus, beispielsweise in Radialrichtung zur Motorlängsachse 11. Gleiches gilt für das als Hohlrad ausgeführte Schwenkritzel 7, das bei einer Schwenkbewegung des Exzenterbauteils 10 auf dem Antriebsritzel 6 abrollt.
-
An das Startergehäuse 3 ist ein Starterrelais 13 angeflanscht, welches als elektromagnetischer Aktuator ausgeführt ist und über das die Verstellbewegung des Exzenterbauteils 10 ausgeführt wird. Das Starterrelais 13 weist einen Hubanker auf, der bei Bestromung des Starterrelais 13 eine axiale, translatorische Bewegung parallel zur Motorlängsachse 11 ausführt, welche über eine geeignete Koppeleinrichtung auf das Exzenterbauteil 10 übertragen wird, das daraufhin um seine Schwenkachse verschwenken kann, wodurch auch das Starterritzel 9 zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine verstellt wird.
-
In 2 ist zur Veranschaulichung mit dem Doppelpfeil 14 die Schwenkbewegung des Exzenterbauteils 10, in welchem das Starterritzel 9 sowie das Schwenkritzel 7 gelagert sind, um die Längsachse 11 dargestellt.
-
In den folgenden Figuren sind Koppeleinrichtungen 15 gezeigt, über die die translatorische Hubbewegung des Hubankers des Starterrelais in die Schwenkbewegung des Exzenterbauteils 10 um die Achse 11 umgesetzt wird. Die 3 und 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Koppeleinrichtung 15, welche als ein Kurvenmechanismus ausgeführt ist und einen Schwenkhebel 17 umfasst, der vom Hubanker 16 des Starterrelais betätigt wird und in einer Ebene verschwenkt wird, welche senkrecht zu der Ebene der Exzenterscheibe liegt, die Bestandteil des Exzenterbauteils 10 ist. Der Schwenkhebel 17 weist eine innen liegende Kurvenbahn 18 auf, in die ein Zapfen 19 einragt, der mit dem Exzenterbauteil 10 verbunden ist. Bei einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 17 wandert der Zapfen 19 entlang der Kurvenbahn 18, wodurch das Exzenterbauteil 10 um die Längsachse 11 verschwenkt wird.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 umfasst die Koppeleinrichtung 15 einen Keil 20, der am Hubanker des Starterrelais angeordnet ist und der einen Hebel 21 bewegt, welcher am Außenumfang des Exzenterbauteils 10 angreift. Bei einer Stellbewegung des Hubankers des Starterrelais wird der Hebel 21 so verstellt, dass das Exzenterbauteil 10 um seine Achse 11 verschwenkt wird.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 weist die Koppeleinrichtung 15 ebenfalls einen Keil 20 auf, der von dem Hubanker 16 des Starterrelais 13 bewegt wird. Der Keil 20 greift in eine Kurvenbahn 22 am Exzenterbauteil 10 an. Die Kurvenbahn 22 ist insbesondere im Randbereich in das scheibenförmige Exzenterbauteil 10 eingebracht. Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers 16 wird über das Zusammenwirken des Keils 20 mit der Kurvenbahn 22 die gewünschte Schwenkbewegung des Exzenterbauteils 10 erreicht.
-
Die 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Koppeleinrichtung als ein Gelenkmechanismus 23 ausgebildet ist. Wie der Detaildarstellung gemäß 9 zu entnehmen, umfasst der Gelenkmechanismus 23 eine Umlenkscheibe 27, welche gehäuseseitig drehbar gelagert und von dem Hubanker 16 des Starterrelais um die gehäuseseitige Drehachse verschwenkbar ist. An der Umlenkscheibe 27 greift des Weiteren eine Schubstange 28 mit Abstand zur gehäuseseitigen Drehachse sowie dem Anlenkpunkt des Hubankers 16 an, wobei die Längsachse der Schubstange 28 zumindest annähernd orthogonal zur Längsachse des Hubankers 16 liegt. Die axiale Stellbewegung des Hubankers 16 wird über die Umlenkscheibe 27 in eine axiale Stellbewegung der Schubstange 28 umgesetzt, die in einem 90°-Winkel zur Stellbewegung des Hubankers 16 liegt.
-
Auf der der Umlenkscheibe 27 abgewandten Seite beaufschlagt die Schubstange 28 einen Schwenkhebel 17, der fest mit dem Exzenterbauteil 10 verbunden ist. Somit wird bei einer Auslenkung des Hubankers 16 auch die Schubstange 28 ausgelenkt, die daraufhin gegen den Schwenkhebel 17 stößt und das Exzenterbauteil 10 verschwenkt.
-
Zu erkennen ist in 9 auch das Planetengetriebe 4, das die Bewegung der Anker- bzw. Motorwelle des elektrischen Startermotors in die Drehbewegung des Antriebsritzels umsetzt.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß 10 ist die Koppeleinrichtung 15 als ein Verzahnungsmechanismus ausgeführt und umfasst eine Spindel 24, die vom Hubanker des Starterrelais 13 angetrieben wird und ein Zahnrad 25 antreibt, welches mit einer Außenverzahnung 26 am Exzenterbauteil 10 kämmt, wodurch das Exzenterbauteil 10 verschwenkt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
