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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zum Andrehen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine zum Andrehen einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem System mit einer elektrischen Maschine wie einem Starter oder einem Startermotor nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind elektrische Maschinen, insbesondere Starter und Anlasser für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, die eine elektrische Maschine mit einem Kommutator aufweisen.
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen, insbesondere Starter oder Generatoren, mit einem abgedichteten, insbesondere gegenüber Umwelteinflüssen wie einem Eindringen von Schmutz und/oder Wasser abgedichteten, Gehäuse bekannt. Diese „dichten“ Starter werden beispielsweise bei Bergbau- oder Sonderfahrzeugen eingesetzt. Die Abdichtung des Gehäuses erfolgt herkömmlicherweise durch verschiedene Dichtmaßnahmen, wie zum Beispiel durch O-Ringe.
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Befindet sich ein Starter in seiner Ruhelage, beispielsweise wenn der Starter nicht in Betrieb ist, wird ein Starterritzel über Federkräfte in dieser Ruhelage gehalten. Wird der Starter in Betrieb genommen und erfolgt hierbei ein Erwärmen des Starters, dehnt sich auch die Luft in dem Gehäuse aus. Aufgrund der Abdichtung des Gehäuses kann diese Luft nicht entweichen, sodass im Gehäuse ein Überdruck entsteht. Der Überdruck bewirkt eine Kraft auf in dem Gehäuse angeordnete Bauteile, zum Beispiel auf eine Welle, insbesondere eine Abtriebswelle, welche teilweise in dem Gehäuse gelagert ist, und drückt die Abtriebswelle axial nach vorne, das heißt in Richtung eines Zahnkranzes des Verbrennungsmotors. Sobald die aufgrund des Überdrucks auf die Abtriebswelle wirkende Kraft größer ist als die in entgegengesetzter Richtung wirkende Federkraft, bewirkt der Überdruck ein Ausspuren des auf der Abtriebswelle gelagerten Ritzels aus dem Zahnkranz (ähnlich eines Pneumatikkolbens). Weiterhin bewirkt der Überdruck, dass das Ritzel nach einem Abschalten des Starters nicht mehr zurück in die Ruhelage gebracht werden kann, da die hierfür aufgebrachte Federkraft geringer ist als die entgegengesetzt wirkende Kraft des Überdrucks. Das Ritzel kann dann an dem Zahnkranz anstoßen bzw. nach dem Start nicht oder nicht ausreichend schnell aus dem Zahnkranz in Ruhelage gebracht werden. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß an der Kombination Ritzel/Zahnkranz bis hin zu einer Zerstörung des Starters, wenn das Ritzel den Zahnkranz nicht verlassen kann. Eine Erhöhung der Federkraft der Einspurfeder, um der Kraft des Überdrucks entgegen zu wirken, würde sich negativ auf das Einzugsverhalten des Relais auswirken.
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Aus der
DE 10 2008 002 272 A1 ist ein Gehäuse eines Starters mit einem Ventil bekannt, um einen Überdruck im Gehäuse abzubauen. Dieses Ventil muss jedoch von außen zugänglich am Starter angebracht werden, wodurch es auch den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Bei schmutzanfälligen Applikationen ist die optimale Funktion des Ventils über dessen Lebensdauer nicht sichergestellt. Außerdem werden Starter oftmals nach ihrem Anbau an den Verbrennungsmotor lackiert. Eine Lackschicht kann das Ventil blockieren, sodass dessen Funktion beeinträchtigt ist und das Ventil vor allem nicht mehr öffnen kann. Weiterhin ist eine aktive Steuerung des Ventils zum Öffnen bzw. Schließen notwendig, um den gezielten Druckabbau zu gewährleisten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer elektrischen Maschine, insbesondere bei einer Andrehvorrichtung wie einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse mit mindestens einer Abdichtvorrichtung, welche einen Gehäuseinnenraum gegenüber einer Umgebung des Gehäuses abdichtet, und mindestens eine Druckabbaueinrichtung, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung relativ zu der mindestens einen Abdichtvorrichtung translatorisch bewegbar ausgebildet ist, um bei einem Überdruck in dem Gehäuseinnenraum, insbesondere bewegungsbedingt, mindestens einen Entlüftungskanal auszubilden, über den ein zumindest teilweiser Druckabbau gewährleistet ist. Die elektrische Maschine ist vorteilhafterweise als Andrehvorrichtung wie ein Starter ausgebildet. Mit mindestens einer Druckabbaueinrichtung wird vorteilhafterweise ein Überdruck in dem Gehäuseinnenraum zumindest teilweise abgebaut. Vorzugsweise ist der Gehäuseinnenraum mittels der Abdichtvorrichtung luft- und/oder wasserdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet. In einer Ausführungsform umfasst die Abdichtvorrichtung einen Wellendichtring. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Abdichtvorrichtung zusätzlich eine Dichtlippe. Durch den bewegungsbedingten Druckabbau ist eine einfache Steuerung für einen Druckabbau realisiert.
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In einer Ausführungsform ist genau eine Druckabbaueinrichtung ausgebildet. Andere Ausführungsformen sehen mehr als eine Druckabbaueinrichtungen vor. Bei einem Druckabbau wird die Druckabbaueinrichtung relativ zu dem Gehäuse und/oder der Abdichtvorrichtung bevorzugt zumindest axial translatorisch bewegt. Bewegungsabhängig bildet die Druckabbaueinrichtung mindestens einen Entlüftungskanal aus, durch welchen ein zumindest teilweiser Druckabbau gewährleistet ist. In einer Ausführungsform wird der Entlüftungskanal zumindest teilweise durch die zumindest translatorische Bewegung der Druckabbaueinrichtung freigeschaltet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen vorgegebenen Vorrichtungen möglich.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung an einem zumindest teilweise aus dem Gehäuse herausragenden und bewegbaren Bauteil ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Druckabbaueinrichtung an dem herausragenden und bewegbaren Bauteil im Bereich der Abdichtvorrichtung ausgebildet. Vorzugsweise umschließt die Abdichtvorrichtung das Bauteil vollumfänglich, um eine vollständige und zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung an einem mit der mindestens einen Abdichtvorrichtung zusammenwirkenden Abschnitt des bewegbaren Bauteils, insbesondere in einer Ruhelage zwischen der mindestens einen Abdichtvorrichtung und einem Lager, ausgebildet ist. Vorteilhafterweise dichtet die Abdichtvorrichtung das Gehäuse zumindest bei einer Ruhelage des Bauteils vollständig ab. Bei einer translatorischen Bewegung des Bauteils wirkt die Abdichtvorrichtung des Gehäuses mit der Druckabbaueinrichtung derart zusammen, dass bei einem Überdruck ein Entlüftungskanal erzeugt wird, durch welchen der Überdruck aus dem Gehäuseinnenraum zumindest teilweise entweichen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung an einem Antriebsstrang, insbesondere an einer Welle wie eine Antriebswelle und/oder eine Abtriebswelle, der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist die Welle neben der rotatorischen Bewegung axial und/oder radial bewegbar ausgebildet und in dem Gehäuse abgedichtet gelagert. Bei einer Bewegung der Welle in axialer Richtung aufgrund eines Überdrucks wird der Entlüftungskanal zeitweise freigelegt. Ein Eindringen von äußeren Einflüssen wie Wasser oder Luft gegen den Überdruck ist aufgrund des Überdrucks jedoch nicht möglich.
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Entsprechend ist die Druckabbaueinrichtung bevorzugt im Bereich eines Axialhubs der Welle relativ zu dem Gehäuse ausgebildet, sodass die Druckabbaueinrichtung bzw. der Entlüftungskanal bei der Axialbewegung der Welle freigegeben wird. Vorteilhaferweise ist die Druckabbaueinrichtung bei einer Ruhelage der Welle, das heißt, wenn diese maximal in das Gehäuse hinein bewegt ist, innerhalb, insbesondere vollständig innerhalb, des Gehäuses ausgebildet, das heißt in einem Bereich der Welle, welcher in dem Gehäuse angeordnet ist. In Axialrichtung betrachtet befindet sich die Druckabbaueinrichtung auf der von dem Zahnkranz abgewandten Seite des Gehäuses bzw. der Abdichtvorrichtung, also zwischen der Abdichtvorrichtung und einem Lager. Im vorgespurten Zustand der Welle befindet sich die Entlüftungseinrichtung dann vor der Abdichtvorrichtung, also komplett außerhalb des Gehäuses.
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Vorteilhafterweise wird eine Verschmutzung der Entlüftungseinrichtung, beispielsweise durch Motoröl oder dergleichen, verhindert, da diese sich in der Ruhelage innerhalb des Gehäuses befindet und somit vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Weiterhin erfolgt eine automatische Reinigung bzw. Ausblasen der Entlüftungseinrichtung beim Ausspuren des Ritzels bzw. bei der Axialbewegung der Welle, falls sich beim Andrehen des Motors Schmutz in der Entlüftungseinrichtung eingelagert haben sollte. Entsprechend ist die Druckabbaueinrichtung vorteilhafterweise selbstreinigend.
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In noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung als Vertiefung in dem Antriebsstrang ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Vertiefung in der Welle ausgebildet. Vorteilhafterweise ist die Vertiefung in einer Oberfläche der Welle integriert. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Vertiefung in axialer und/oder radialer Richtung. In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Vertiefungen vorgesehen. Auf diese Weise ist ein gewünschter Durchflussquerschnitt einstellbar.
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Axialerstreckung der mindestens einen Druckabbaueinrichtung größer ist als eine Axialerstreckung der mindestens einen Abdichtvorrichtung des Gehäuses. Aufgrund der schmaleren Ausführung der Abdichtvorrichtung gibt diese die Vertiefung bzw. den Entlüftungskanal während der relativen Axialbewegung zum Druckabbau zwischenzeitlich frei. Das heißt, die Abdichtvorrichtung deckt die Druckabbaueinrichtung während der Bewegung nicht vollständig ab, sodass ein Bypass- bzw. Entlüftungskanal unter der Abdichtvorrichtung hindurch ausgebildet und eine fluidische Verbindung von Umwelt und Gehäuseinnenraum realisiert ist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Druckabbaueinrichtung teilumfänglich an dem Antriebstrang ausgebildet ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Vertiefung nur über einen Teil des Umfangs der Welle, also nicht vollumfänglich, beispielsweise höchstens um einen Winkelbereich von 15°, weiter bevorzugt höchstens 10° und am meisten bevorzugt höchstens 5°, des Umfangs der Welle. Mittels einer teilumfänglichen Ausführungsform der Entlüftungseinrichtung wird vorteilhafterweise verhindert, dass die Abdichtvorrichtung des Gehäuses während einer Axialbewegung mit einem damit verbundenen Druckabbau durch die Druckabbaueinrichtungen nicht mit der Welle vollständig abschließt bzw. an dieser anliegt und so ein vollständiger Druckabbau erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches hat dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einem Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators oder einer Andrehvorrichtung wie einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse mit mindestens einer Abdichtvorrichtung, welche einen Gehäuseinnenraum gegenüber einer Umgebung des Gehäuses abdichtet, und mindestens eine Druckabbaueinrichtung, wobei in dem Gehäuseinnenraum eine Druckveränderung aufgrund des Betriebs erfolgt, dass ein Bewegen der mindestens einen Druckabbaueinrichtung relativ zu der mindestens einen Abdichtvorrichtung durchgeführt wird, um einen Überdruck in dem Gehäuseinnenraum, insbesondere bewegungsbedingt, zumindest teilweise abzubauen. Der Druckabbau erfolgt hier nicht über eine Bewegung eines abdichtenden Elements gegenüber einem Innenraum, sondern durch eine Bewegung der Druckabbaueinrichtung gegenüber abdichtenden Elementen. Hierdurch ist die Druckabbaueinrichtung kleiner bauend ausgebildet und in bewegbare Bauteile integrierbar. Entsprechend selbtsttätig erfolgt eine Steuerung des Druckabbaus.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bewegen der mindestens einen Druckabbaueinrichtung selbsttätig ausgeführt wird, sodass ein Druckabbau automatisiert durchgeführt wird. Bevorzugt erfolgt somit der Überdruckabbau bewegungsbedingt bzw. druckabhängig und automatisiert bzw. selbsttätig. Ein Überdruck in dem Gehäuse bewirkt eine ungewollte Axialbewegung der Welle in Richtung des Zahnkranzes. Die Welle wird dabei aus dem Gehäuse herausgedrückt. Erfindungsgemäß wird während dieser ungewollten Axialbewegung der Überdruck im Gehäuse automatisiert zumindest teilweise abgebaut. Eine zusätzliche Steuerung und/oder Regelung der Druckabbaueinrichtung ist hierbei nicht notwendig. Während der ungewollten Axialbewegung bewegt sich die Vertiefung der Druckabbaueinrichtung entlang der Dichtlippe des Wellendichtrings der Abdichtvorrichtung. Dabei ist die Vertiefung der Druckabbaueinrichtung teilweise von einem Gehäuseinnenraum hin zu einer äußeren Umgebung freigelegt, sodass durch den hierbei entstehenden Bypasskanal der Überdruck aus dem Gehäuse entweichen kann.
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Vorteilhafterweise wird die ungewollte Axialbewegung der Welle beendet, sobald der Überdruck im Gehäuseinnenraum ausreichend abgebaut wird. Durch diesen Druckabbau kehrt die Welle wieder in ihre Ausgangslage zurück. Bei einem erneuten Druckaufbau, beispielsweise bei einer Erwärmung des Starters, wird die Welle erneut aus dem Gehäuse gedrückt und der Überdruck wird abgebaut. Vorteilhafterweise erfolgt eine Axialbewegung, das heißt ein Hin- und Zurückbewegen, der Welle, bis der Überdruck in dem Gehäuse soweit abgebaut ist, dass die aufgrund des Überdrucks auf die Welle wirkende Kraft kleiner ist als die in entgegengesetzte Richtung wirkende Federkraft.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Querschnittansicht eine als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine,
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2 in einer Querschnittansicht einen Ausschnitt der Andrehvorrichtung im Bereich eines Gehäuses und einer Abtriebswelle in einer Ruhelage der Abtriebswelle,
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3 in einer Querschnittansicht den Ausschnitt der Andrehvorrichtung nach 2 in einer vorgespurten Lage der Abtriebswelle, und
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4 in einer Querschnittansicht einen Ausschnitt der Andrehvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 zeigt in einer Querschnittansicht eine als Andrehvorrichtung ausgebildete elektrische Maschine 100 einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Relais 42, auch als Schalt- oder Einrückrelais ausgeführt. Ein Gehäuse 10 der Andrehvorrichtung umfasst einen zylindrischen Gehäuseteil 11 und einen Deckel 13, die miteinander verbunden sind. Das zylindrische Gehäuseteil 11 ist hinten durch den Deckel 13 verschlossen, in dessen Mittelteil eine nach außen gerichtete Nabe angeformt ist. Der Gehäuseteil 11 bildet zusammen mit dem Deckel 13 einen Innenraum 10a aus. Obwohl hier die in dem Innenraum 10a angeordneten Bauteile nicht dargestellt sind, werden diese Bauteile im Folgenden der Vollständigkeit halber beschrieben. In der Nabe befindet sich eine Lagerstelle, in welcher ein hinteres Ende einer Ankerwelle eines elektrischen Andrehmotors gelagert ist, der einen Anker aufweist. Radial außerhalb des Ankers befinden sich an der Wand des Gehäuseteils 11 mehrere (Permanent-)Magnete des Andrehmotors. Das vordere Ende der Ankerwelle ist mit einem im Durchmesser reduzierten Endabschnitt in einer achsgleich verlaufenden, nicht weiter dargestellten Sackbohrung einer Abtriebswelle 24 gelagert. Das andere Ende der Abtriebswelle 24 ist in einem das Gehäuseteil 11 verschließenden weiteren Deckel 25 mit einem dort angeordneten Lager 33 gelagert. Um den Gehäuseinnenraum 10a mit der herausragenden Abtriebswelle 24 abzudichten, weist das Gehäuse 10 eine Abdichtvorrichtung 14 auf. Die Ankerwelle weist nahe ihrem dem Lagerschild 25 zugewandten Ende eine Verzahnung (Sonnenrad) auf, in welche Planetenräder eingreifen, die auch mit einem außenliegenden, feststehenden Hohlrad eines Planetengetriebes kämmen (=Vorgelege). Zudem weist die elektrische Maschine einen hier nicht näher bezeichneten Freilauf auf, der an einem Steilgewinde 38 der Abtriebswelle 24 angeordnet ist.
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Ein Planetenträger treibt die Abtriebswelle 24 an, auf deren aus dem Gehäuse 10 durch den weiteren Deckel 25 herausragenden Teil ein Ritzel 35 mit einer Außenverzahnung angeordnet ist. Durch axiales Verschieben des Ritzels 35 kann die Außenverzahnung mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zwecks des Startvorgangs in Eingriff gebracht werden. Dies geschieht mit Hilfe des (Einrück-)Relais 42, in welchem beim Einschalten eines Stroms ein Magnetanker 19 über einen Fortsatz einen Hebel 44 verschwenkt, der über eine Kulisse, die zwischen Scheiben 46 liegt, das Ritzel 35 nach links verschiebt. Der Hebel 44 ist zweiarmig ausgebildet und mittels Zapfen in einem gehäusefesten Lager 49 schwenkbar angeordnet. Der Magnetanker 19 ist mit einer Ankerrückstellfeder 39 vorgespannt. Auf diesen Vorgang ist nur kurz eingegangen, da nicht erfindungswesentlich.
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An dem Deckel 13 liegt eine Bürstenplatte an, welche mit dem Deckel 13 verschraubt ist. Die Bürstenplatte ist einstückig ausgebildet. An ihr sind insbesondere aus Kunststoff bestehende Bürstenhalter befestigt, in welchen Kohlen angeordnet sind, die sich unter Federdruck an einen Kommutator anlegen, welcher an der Ankerwelle angeordnet ist. Die Kohlen sind mit einem Kontakt des Einrückrelais 42 verbunden.
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Die 2 zeigt in einer Querschnittansicht einen Ausschnitt der Andrehvorrichtung im Bereich des Gehäuses 10 und der Abtriebswelle 24 in einer Ruhelage der Abtriebswelle 24. Das Gehäuse 10 bildet einen luft- und wasserdicht abgeschlossenen Gehäuseinnenraum 10a. In den Gehäuseinnenraum 10a bzw. aus dem Gehäuse 10 hinaus ragt die Abtriebswelle 24. Die das Gehäuse 10 durchdringende Abtriebswelle 24 ist in dem Gehäuseinnenraum 10a über das Lager 33 bewegbar gelagert. Auf dem aus dem Gehäuseinnenraum 10a hinausragenden Teil der Abtriebswelle 24 ist das Ritzel 35 angeordnet. Das Ritzel 35 wird mittels einer Ritzelfeder 15 vorgespannt in seiner Position auf der Abtriebswelle 24 gehalten. Weiterhin verhindert ein umfänglich um die Abtriebswelle 24 angeordneter Sicherungsring 16 eine Axialbewegung des Ritzels 35 auf der Abtriebswelle 24. Um den Gehäuseinnenraum 10a mit der herausragenden Abtriebswelle 24 abzudichten, weist das Gehäuse 10 die Abdichtvorrichtung 14 auf. Die Abtriebswelle 24 ist von der Abdichtvorrichtung 14 in dem dargestellten Zustand vollumfänglich umschlossen. In dieser Ausführungsform umfasst die Abdichtvorrichtung 14 einen Wellendichtring 14a mit einer Dichtlippe 14b. Der Wellendichtring 14a ist als vorgespanntes Bauteil ausgebildet, dessen Dichtlippe 14b als Gummidichtung an der Abtriebswelle 24 anliegt. Mittels der Vorspannung des Wellendichtringes 14a wird die Dichtlippe 14b an die Abtriebswelle 24 gepresst und so der Gehäuseinnenraum 10a abgedichtet.
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Erfindungsgemäß weist die Abtriebswelle 24 eine Druckabbaueinrichtung 1 auf. Die Druckabbaueinrichtung 1 dient zum zumindest teilweisen Abbau eines Überdrucks in dem Gehäuseinnenraum 10a. Die Druckabbaueinrichtung 1 ist in der gemäß der 2 gezeigten Ruhelage komplett im Gehäuseinnenraum 10a angeordnet, also an dem Teil der Abtriebswelle 24, welcher sich in dem Gehäuseinnenraum 10a befindet. Somit ist die Druckabbaueinrichtung 1 zwischen der Abdichtvorrichtung 14 und dem Lager 33 angeordnet. In der Ausführungsform der 2 ist die Druckabbaueinrichtung 1 als kerbenartige Vertiefung 1a ausgebildet. Dabei ist die Vertiefung in die Abtriebswelle 24 integriert ausgebildet. Die Vertiefung 1a erstreckt sich sowohl in axialer Richtung (siehe Pfeil A) als auch in radialer Richtung der Abtriebswelle 24. Dabei weist die Vertiefung 1a eine Länge (Erstreckung in axialer Richtung A) von ca. 1–2 mm auf. Eine Breite der Vertiefung 1a (Erstreckung senkrecht zur axialen Richtung A) beträgt ca. 0,5 mm, sodass die Vertiefung 1a teilumfänglich an der Abtriebswelle 24 ausgebildet ist. Die Vertiefung 1a erstreckt sich über einen Winkelbereich von ca. 5° des Umfangs der Abtriebswelle 24. Dabei ist die Länge der Vertiefung 1a größer ausgebildet als die Breite. Somit ist die Vertiefung 1a der 2 als schmale und flache Kerbe bzw. Rille realisiert. Die Enden der Vertiefung 1a (in axialer Richtung A) sind abgeflacht und abgerundet ausgebildet. Eine detaillierte Beschreibung der Funktion der Druckabbaueinrichtung 1 bzw. der Vertiefung 1a folgt bei der 3.
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Die 3 zeigt in einer Querschnittansicht den Ausschnitt der Andrehvorrichtung nach 2 in einer vorgespurten Lage der Abtriebswelle 24. Die Ausführungsform der Andrehvorrichtung der 3 entspricht der Ausführungsform der 2. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird daher verzichtet. Im Folgenden wird vor allem auf die Funktion der Druckabbaueinrichtung 1 bzw. der Vertiefung 1a eingegangen. Erfindungsgemäß wirkt die Abdichtvorrichtung 14 mit der Druckabbaueinrichtung 1 zusammen. In der Ruhelage (siehe 2) und der vorgespurten Lage (siehe 3) der Abtriebswelle 24 ist das Gehäuse 10 bzw. dessen Innenraum 10a vollständig abgedichtet, es erfolgt somit kein Druckabbau mittels der Druckabbaueinrichtung 1. Der Druckabbau erfolgt lediglich während einer ungewollten Axialbewegung der Abtriebswelle 24. Hierbei wirken die Abdichtvorrichtung 14 und die Druckabbaueinrichtung 1 zusammen, sodass durch die Druckabbauvorrichtung 1 ein Überdruck bzw. Luft aus dem Gehäuse 10 entweichen kann. Insbesondere erfolgt der Druckabbau automatisiert in Abhängigkeit des jeweiligen im Gehäuse 10 herrschenden Überdrucks.
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Bei einem Erwärmen der Andrehvorrichtung baut sich im Gehäuseinnenraum 10a ein Überdruck auf, welcher aufgrund der Abdichtvorrichtung 14 nicht aus dem dichten Gehäuse 10 entweichen kann. Ab einem starterspezifischen Wert des Überdrucks, zum Beispiel zwischen 0,2 und 0,5 bar, wird die Abtriebswelle 24 von dem Überdruck ungewollt in axialer Richtung aus dem Gehäuseinnenraum 10a heraus gedrückt, also in Richtung eines Zahnkranzes. Dies geschieht beispielsweise, wenn ein auf die Abtriebswelle 24 in Axialrichtung A wirkender Überdruck in dem Gehäuseinnenraum 10a bzw. eine hieraus resultierende Kraft größer ist als eine in entgegengesetzter Axialrichtung A wirkende Federkraft der Ankerrückstellfeder 39 (siehe 1), insbesondere einer Ankerrückstellfeder 39 eines Relais 42. Bei dieser ungewollten Axialbewegung wird erfindungsgemäß der Überdruck im Gehäuse 10 mittels der Druckabbaueinrichtung 1 abgebaut. Die Luft kann aus dem Gehäuse 10 kontrolliert entweichen. Genauergesagt entweicht die Luft bzw. der Überdruck durch die Vertiefung 1a, welche einen Entlüftungs- bzw. Bypasskanal unter der Abdichtvorrichtung 14 bei einer Axialbewegung der Abtriebswelle 24 ausbildet. Hierfür ist die kerbenartige Vertiefung 1a in Axialrichtung A betrachtet länger ausgebildet als die Dichtlippe 14b der Abdichtvorrichtung 14. Weiterhin ist die Vertiefung 1a bzw. der hierdurch gebildete Entlüftungskanal in einem mit der Abdichtvorrichtung 14 zusammenwirkenden Abschnitt der Abtriebswelle 24, das heißt im Bereich eines relativen Axialhubes zwischen Abtriebswelle 24 und Abdichtvorrichtung 14 ausgebildet.
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Bei dieser Axialbewegung der Abtriebswelle 24 bewegt sich die Vertiefung 1a an der Abtriebswelle 24 relativ zu der Abdichtvorrichtung 14 am Gehäuse 10. Die Abdichtvorrichtung 14 ist in axialer Richtung A schmaler ausgebildet als die Vertiefung 1a. Somit deckt die Dichtlippe 14b der Abdichtvorrichtung 14 die Vertiefung 1a während der Axialbewegung nicht oder nie vollständig ab. Während der Axialbewegung, wenn die Vertiefung 1a unter der Abdichtvorrichtung 14 hindurch bewegt wird, bildet die Vertiefung 1a einen Entlüftungskanal zwischen dem Gehäuseinnenraum 10a und einer Umgebung außerhalb des Gehäuses 10 aus. Der Entlüftungskanal verläuft zwischen der Abtriebswelle 24 und der Abdichtvorrichtung 14. Durch den Entlüftungskanal wird der Überdruck, durch Ausströmen von Luft aus dem Gehäuseinnenraum 10a abgebaut. Um den Entlüftungskanal auch während einer Bewegung entlang der Abdichtvorrichtung 14 zu gewährleisten, ist die axiale Erstreckung der Vertiefung 1a größer ausgebildet als eine axiale Erstreckung der Abdichtvorrichtung 14, sodass der Entlüftungskanal nie vollständig von der Abdichtvorrichtung 14 abgedichtet ist.
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In der vorgespurten Lage ist die Abtriebswelle 24 durch den Überdruck im Gehäuseinnenraum 10a aus dem Gehäuse 10 zumindest soweit herausgedrückt bzw. bewegt, dass die Vertiefung 1a bzw. der Entlüftungskanal teilweise freigelegt ist und Luft entweichen kann. Gemäß der Ausführungsform der 3 befindet sich die Vertiefung 1a an der Abtriebswelle 24 in der vorgespurten Lage komplett außerhalb des Gehäuses 10. Durch die abgeflachte Form der Vertiefung 1a wird eine Beschädigung der Abdichtvorrichtung 14 während einer Axialbewegung der Abtriebswelle 24 an den Kanten der Druckabbaueinrichtung 1 verhindert. Ist der Überdruck ausreichend abgebaut, das heißt sobald die in entgegengesetzter Axialrichtung A wirkende Federkraft der Ankerrückstellfeder 39 größer ist als die mittels des Überdrucks auf die Abtriebswelle 24 wirkende Kraft, bewegt sich die Abtriebswelle 24 in Axialrichtung A in ihre Ruhelage zurück (siehe 2).
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Mit einer derartigen Druckabbaueinrichtung 1 an der Abtriebswelle 24 wird die ungewollte Axialbewegung, also das ungewollte Vorspuren des Ritzels 35 auf der Abtriebswelle 24 in Richtung des Zahnkranzes 40 (siehe 1), bei einem Überdruck im Gehäuseinnenraum 10a reduziert bzw. vermieden. Der Überdruck wird kontrolliert abgebaut, während das Gehäuse 10 der Andrehvorrichtung weiterhin dicht und somit gegenüber Umwelteinflüssen geschützt ist. Weiterhin ist dadurch sowohl ein sicheres Einspuren als auch Ausspuren bei hohen Startertemperaturen möglich. Mittels der Druckabbaueinrichtung 1 wird die ungewollte Axialbewegung zumindest soweit reduziert, dass das Ritzel 35 nicht mehr an dem Zahnkranz 40 anstößt. Der Verschleiß des Ritzels 35 bzw. des Zahnkranzes 40 wird verringert. Auch kann das Ritzel 35 nach einem Abschalten der elektrischen Maschine problemlos in die Ruhelage gebracht werden.
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Die 4 zeigt in einer Querschnittansicht einen Ausschnitt der Andrehvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform. Die Andrehvorrichtung der 4 entspricht grundsätzlich der Ausführungsform der 2 und 3. Die in der 4 gezeigte Ruhelage oder Ausgangslage der Abtriebswelle 24 entspricht der Ausführungsform der 2. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auf eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird daher verzichtet. Die Ausführungsformen der 2 bzw. 3 und 4 unterscheiden sich jedoch in der Ausführungsform der Vertiefung 1a der Druckabbaueinrichtung 1 an der Abtriebswelle 24. Die Anordnung der Vertiefung 1a an der Abtriebswelle 24 und die Funktion der Druckabbaueinrichtung 1 sind unverändert. In der 4 ist die Vertiefung 1a als rechteckige Rille mit geraden, also nicht abgerundeten Kanten, ausgebildet. Die Axialerstreckung dieser Rille ist ebenfalls größer als die Axialerstreckung der Abdichtvorrichtung 14, um die Ausbildung eines Entlüftungskanals und damit des teilweisen Überdruckabbaus zu gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008002272 A1 [0007]
