-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
DE 10 2007 026 078 A1 wird eine elektrisch betätigbare Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Starterritzel beschrieben, welches zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsstellung und einer axial vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz an der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Das Starterritzel wird mithilfe eines Starterrelais axial verstellt und über einen elektrischen Startermotor angetrieben, wenn das Ritzel in Eingriff mit dem Zahnkranz steht.
-
Der Startermotor ist als Innenläufer-Motor ausgebildet und weist einen Anker mit einer rotierend gelagerten Ankerwelle auf, die Träger eines Ankerpakets mit bestrombaren Spulen ist. Benachbart zu der einem Kommutator axial gegenüberliegenden Stirnseite trägt die Ankerwelle ein Sonnenrad, welches Bestandteil eines dem Startermotor nachgeschalteten Planetengetriebes ist und mit Planetenrädern kämmt, die auf einem Planetenträger gelagert sind. Der Planetenträger weist zugleich eine Lagerbuchse zur Aufnahme des stirnseitigen Endes der Ankerwelle auf.
-
Um eine hohe Anzahl an Startvorgängen durchführen zu können, ist auf ein kleines Ankeraxialspiel zu achten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine so auszubilden, dass eine hohe Anzahl an Startvorgängen durchgeführt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung wird zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt und weist einen elektrischen Startermotor auf, um ein Starterritzel, welches in Eingriff mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zu bringen ist, drehend anzutreiben. Das Starterritzel ist zwischen einer Außerfunktionsposition und einer Eingriffsposition zu verstellen, in welcher das Starterritzel in den Zahnkranz eingreift. Die Verstellbewegung des Starterritzels erfolgt vorzugsweise axial in Richtung der Längsachse der Ankerwelle des Startermotors.
-
Zur Drehzahluntersetzung ist dem Startermotor ein Getriebe nachgeschaltet, das eingangsseitig von der Ankerwelle des Startermotors angetrieben wird und ausgangsseitig das Starterritzel antreibt. Bei dem Getriebe handelt es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe. Ein Bauteil, bei dem es sich um ein Getriebebauteil wie zum Beispiel ein Getriebehohlrad oder um ein gehäuseseitiges Bauteil wie zum Beispiel ein Zwischenlagerbauteil bzw. einen Getriebedeckel handelt, übernimmt zusätzlich eine Lagerungsfunktion für die Ankerwelle des Startermotors, indem die Ankerwelle, die Teil des Ankers und Träger eines Ankerpaketes ist, in der Lagerbuchse in dem Bauteil aufgenommen und drehbar gelagert ist. Die Lagerbuchse befindet sich in dem Bauteil und kann im Bauteil zur Montage der Startvorrichtung axial in eine Richtung bis zum Erreichen der endgültigen Montageposition verschoben werden. Die Verschiebemöglichkeit besteht in Richtung zum Startermotor, wobei in entgegengesetzter Richtung entweder keine Verschiebemöglichkeit der Lagerbuchse im Bauteil besteht oder zumindest nach Beendigung des Montagevorgangs eine Verschiebung der Lagerbuchse in Gegenrichtung ausgeschlossen ist.
-
Des Weiteren ist an einem Bauteil des Ankers ein Stützabschnitt angeordnet, an dem sich die Stirnseite der Lagerbuchse axial abstützt. Aufgrund der axialen Verschiebemöglichkeit der Lagerbuchse in Richtung auf den Startermotor kann die Lagerbuchse so weit axial vorbewegt werden, bis das Ankeraxialspiel auf null oder zumindest auf einen sehr kleinen Wert reduziert ist. Mit dem Erreichen der das Ankeraxialspiel reduzierenden Stellung ist die Position der Lagerbuchse in dem aufnehmenden Bauteil axial einseitig fixiert, so dass die Lagerbuchse nicht wieder zurückrutschen und das Ankeraxialspiel sich nicht vergrößern kann. Der Anker behält auch über eine große Anzahl an Startvorgängen seine axiale Position bei.
-
Es kommen grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten der axialen Abstützung des Ankers an der Lagerbuchse in Betracht. Bevorzugt erfolgt die Abstützung über einen Stützbund, der in die Mantelfläche der Ankerwelle eingebracht ist und an dem in montierter Position die Stirnseite der Lagerbuchse anliegt. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Abstützung im Bereich des Ankerpakets.
-
Der Lagerbuchse kommen somit zwei Funktionen zu. Zum einen ist die Ankerwelle drehbar an der Lagerbuchse gelagert, zum andern ist der Anker axial an der Stirnseite der Lagerbuchse abgestützt.
-
Bei der Montage wird zunächst das Bauteil, welches die Lagerbuchse aufnimmt, also beispielsweise das Hohlrad oder der Getriebedeckel, auf das Motorgehäuse des Startermotors aufgesetzt, wobei die Lagerbuchse auf die Ankerwelle aufgeschoben wird. Nachdem das Bauteil seine axiale Position am Motorgehäuse erreicht hat, wird die Lagerbuchse axial in Richtung auf den Startermotor so weit verschoben, bis die Anschlagsposition erreicht ist, in der die Stirnseite der Lagerbuchse am Stützabschnitt des Ankers anliegt. In dieser Position kann das aufnehmende Bauteil am Motorgehäuse endgültig fixiert werden. Der Startermotor mit dem Motorgehäuse, dem Anker, einem Kommutator zur Stromübertragung und dem stirnseitig auf das Motorgehäuse aufgesetzten Bauteil mit der Lagerbuchse bildet eine vorgefertigte Baugruppe, deren Produktion unabhängig von der Produktion der Startvorrichtung ist und für verschiedene Startvorrichtungen eingesetzt werden kann.
-
Die Lagerbuchse kann entweder im aufnehmenden Bauteil vormontiert sein, oder es erfolgt die Montage in zwei Schritten, bei denen zunächst das aufnehmende Bauteil am Gehäuse montiert und anschließend die Lagerbuchse in das aufnehmende Bauteil eingesetzt wird.
-
Nach dem Erreichen der endgültigen axialen Position, in welcher die Lagerbuchse am Stützabschnitt des Ankers anliegt, ist zweckmäßigerweise die Position der Lagerbuchse im Getriebebauteil unverrückbar festgelegt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass der Außenmantel der Lagerbuchse als Tannenzapfenprofil ausgebildet ist, welches in Richtung Startermotor weist, so dass die Lagerbuchse im Getriebebauteil auf den Startermotor zubewegt werden kann, in Gegenrichtung jedoch axial im Getriebebauteil fixiert ist. In Betracht kommen aber auch sonstige Befestigungsmaßnahmen, beispielsweise ein thermisches oder mechanisches Verstemmen, Schweißen oder Kleben der Lagerbuchse im Getriebebauteil nach dem Erreichen der endgültigen axialen Position.
-
Die Lagerbuchse kann, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, als beidseitig offene Hülse ausgebildet sein, durch die die Ankerwelle hindurchragt. Auf der dem Startermotor abgewandten Seite ist benachbart zur Stirnseite auf die Ankerwelle ein Zahnrad aufgesetzt, das mit einem Getriebebauteil kämmt. Bei diesem Getriebebauteil handelt es sich vorteilhafterweise um das Bauteil, in welchem auch die Lagerbuchse aufgenommen ist. Im Falle eines Planetengetriebes ist dies beispielsweise ein Hohlrad, das gehäusefest gelagert ist und eine Innenverzahnung aufweist, an welcher die Planetenräder abrollen. Das Zahnrad, welches drehfest an der Stirnseite der Ankerwelle angeordnet ist, ist in diesem Fall das Sonnenrad. Das Hohlrad bildet zugleich den Gehäusedeckel, der das Motorgehäuse stirnseitig verschließt.
-
Gegebenenfalls kommt auch eine Ausführung in Betracht, bei der die Verzahnung unmittelbar auf die Ankerwelle aufgebracht ist. In diesem Fall ist der Außendurchmesser der Verzahnung nicht größer als der Innendurchmesser der Lagerbuchse.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Starterritzel, das axial über ein Starterrelais verstellbar und über einen elektrischen Startermotor drehend anzutreiben ist, wobei dem Startermotor zur Drehzahluntersetzung ein Getriebe nachgeschaltet ist,
-
2 in perspektivischer Ansicht des Startermotors im Schnitt mit einem stirnseitig auf das Motorgehäuse aufsetzbaren Hohlrad als Getriebebauteil, welches eine Lagerbuchse zur Lagerung und Abstützung der Ankerwelle des Startermotors aufnimmt,
-
3 einen Schnitt durch die Lagerbuchse, deren äußere Mantelfläche als Tannenzapfenprofil ausgebildet ist,
-
4 einen Schnitt durch den Startermotor mit stirnseitig aufgesetztem Hohlrad, wobei die Lagerbuchse im Hohlrad sich noch in der axial zurückgesetzten Position befindet,
-
5 eine 4 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Lagerbuchse in der axial in Richtung auf den Startermotor vorgeschobenen Position zur axialen Abstützung des Ankers.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die in 1 dargestellte Startvorrichtung 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 Welle 5 wie mit dem Doppelpfeil gekennzeichnet axial verschieblich gelagert, wobei das Starterritzel 2 drehfest mit der Welle 5 gekoppelt ist. Das Starterritzel 2 wird zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit dem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine 4 über ein Starterrelais 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.
-
Die drehende Antriebsbewegung auf die Welle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe eines elektrischen Startermotors 11 erzeugt, der über ein Planetengetriebe 12 mit der Welle 5 gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des elektrischen Startermotors 11 wird die Welle 5 und damit auch das Starterritzel 2 in Drehung versetzt.
-
Der Startvorrichtung 1 ist ein Regel- bzw. Steuergerät 10 zugeordnet, über das die Funktionen des Starterrelais 6 sowie des Startermotors 11 gesteuert werden.
-
Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers 8 bei Betätigung des Starterrelais 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.
-
In den 2, 4 und 5 ist der Startermotor 11 im Schnitt dargestellt. In einem Motor- bzw. Polgehäuse 13, das den Stator bildet und an dessen Innenwand Permanentmagnete 14 angeordnet sind, ist ein Anker 15 mit einer Ankerwelle 16 und einem Ankerpaket 17 drehbar gelagert. Das auf der Ankerwelle 16 aufsitzende Ankerpaket 17 weist bestrombare Spulen auf, die über eine Kommutatoreinrichtung 18 mit Strom versorgt werden. Auf Seiten der Kommutatoreinrichtung 18 ist das Motorgehäuse 13 von einem Kommutatordeckel 19 stirnseitig verschlossen, in den ein Lager zur Lagerung der Ankerwelle 16 eingebracht ist. Der Kommutatordeckel 19 ist über geeignete Verbindungsmaßnahmen, beispielsweise über eine Verschraubung mit dem Motorgehäuse 13 lösbar zu verbinden.
-
An der dem Kommutatordeckel 19 gegenüberliegenden axialen Stirnseite befindet sich an dem Motorgehäuse 13 ein Hohlrad 20, welches ein Getriebebauteil des Planetengetriebes bildet, das dem Startermotor zur Drehzahluntersetzung nachgeschaltet ist. Das Hohlrad 20 bildet einen stirnseitigen Deckel zum Verschließen des Motorgehäuses 13 und des Planetengetriebes und nimmt eine Lagerbuchse 21 zur Lagerung der Ankerwelle 16 auf der dem Kommutatordeckel 19 abgewandten Seite auf. Die Lagerbuchse 21 ist als Hülse ausgebildet und an beiden axialen Stirnseiten offen. Im montierten Zustand ragt die Ankerwelle 16 durch die Lagerbuchse 21 hindurch. Benachbart zur Stirnseite, die dem Hohlrad 20 zugewandt ist, befindet sich an der Ankerwelle 16 ein Stützbund 22, der einen axialen Stützabschnitt für die Lagerbuchse 21 bildet. Im fertig montierten Zustand gemäß 5 liegt die Stirnseite der Lagerbuchse 21 an dem Stützbund 22 der Ankerwelle 16 axial an, wodurch das Axiallagerspiel des Ankers 15 erheblich, gegebenenfalls bis auf null reduziert wird.
-
Gegebenenfalls ist die Lagerbuchse 21 in einem Getriebedeckel aufgenommen, welcher nicht als Hohlrad ausgeführt ist.
-
Wie der Schnittdarstellung der Lagerbuchse 21 gemäß 3 zu entnehmen, weist die Mantelfläche der Lagerbuchse 21 ein Tannenzapfenprofil auf. Die Lagerbuchse 21 wird in der Weise in eine zentrische Ausnehmung im Hohlrad 20 eingesetzt, dass die Lagerbuchse 21 axial in Richtung auf den Startermotor 11, nicht jedoch in Gegenrichtung bewegt werden kann. Dies ermöglicht es, so wie in den 4 und 5 dargestellt, zunächst das Hohlrad 20 axial auf das Motorgehäuse 13 aufzusetzen, wobei die Lagerbuchse 21, so wie in 4 dargestellt, zunächst noch eine axial zurückversetzte Position in der Ausnehmung im Hohlrad 20 einnimmt. Somit besteht mit dem Einsetzen des Hohlrads 20 an die Stirnseite des Motorgehäuses 13 noch ein geringfügiger axialer Abstand zwischen der Stirnseite der Lagerbuchse 21 und dem Stützbund 22 auf der Ankerwelle 16.
-
Zur Reduzierung des Ankeraxialspiels wird die Lagerbuchse 22 in Richtung ihres Tannenzapfenprofils auf den Startermotor 11 gepresst, bis die Stirnseite der Lagerbuchse 21 auf Anschlag am Stützbund 22 der Ankerwelle 16 liegt. Dieser Zustand ist in 5 dargestellt. Daraufhin ist das Ankeraxialspiel gegebenenfalls bis auf null reduziert.
-
Wie den 4 und 5 des Weiteren zu entnehmen, trägt die Ankerwelle 16 an ihrer Stirnseite ein Sonnenrad 23. Die Ankerwelle 16 ragt durch die hülsenförmige Lagerbuchse 21 hindurch, das Sonnenrad 23 befindet sich axial auf der dem Anker 15 abgewandten Seite der Lagerbuchse 21. Das Sonnenrad 23 ist Teil des Planetengetriebes und kämmt im montierten Zustand mit Planetenrädern, die an der Innenverzahnung des Hohlrades 20 abrollen. Das Sonnenrad 23 kann als Steckverzahnung ausgeführt und auf die Ankerwelle aufgesteckt sein. In Betracht kommt auch eine Ausführung, in der das Sonnenrad als Verzahnung einteilig mit der Ankerwelle ausgebildet ist.
-
Alternativ zu dem Tannenzapfenprofil auf der Mantelfläche der Lagerbuchse 21 kommen auch sonstige Maßnahmen bzw. Ausführungen in Betracht, die einerseits bei der Montage eine axiale Bewegung der Lagerbuchse 21 im Getriebebauteil 20 in Richtung auf den Startermotor 11 ermöglichen und andererseits die axiale Bewegung in Gegenrichtung verhindern. Beispielsweise kann die Lagerbuchse 21 auch in der Ausnehmung im Getriebebauteil nach dem Erreichen der endgültigen axialen Position mechanisch oder thermisch verstemmt sein.
-
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
-
- DE 102007026078 A1 [0002]
