DE102012209809A1

DE102012209809A1 - Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012209809A1
Application number: DE201210209809
Authority: DE
Inventors: Stephan Kaske; Javier Bores
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2013-12-12

Abstract

Eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine weist eine Freilaufeinrichtung im Übertragungsweg zwischen einem Startermotor und einem Starterritzel auf, wobei sich ein mit dem Starterritzel gekoppelter Stützbund an einem Mitnehmer der Freilaufeinrichtung axial abstützt. Die Stirnseite des Stützbundes ragt in eine ringförmige Führungskontur im Mitnehmer ein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 10 2007 061 106 A1 wird eine elektrisch betätigbare Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die ein Starterritzel aufweist, welches axial zwischen einer zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition verstellbar ist, in der das Starterritzel mit dem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine kämmt. Die axiale Verstellbewegung wird mithilfe eines Starterrelais durchgeführt. Die Drehbewegung des Starterritzels zum Antreiben des Zahnkranzes wird über einen elektrischen Startermotor erzeugt, der über ein Planetengetriebe und einen Rollenfreilauf das Starterritzel drehend antreibt. Der Rollenfreilauf weist einen Mitnehmer auf, der einen Rollenbund des Starterritzels übergreift und über Klemmrollen mit dem Rollenbund verbunden ist. Der Rollenfreilauf überträgt die Antriebsbewegung des Startermotors auf das Starterritzel. Sobald die Brennkraftmaschine gestartet ist und das Starterritzel durch die höhere Drehzahl des Zahnkranzes angetrieben wird, wird die kinematische Drehkopplung zwischen Mitnehmer und Rollenbund aufgehoben. Hierbei ist darauf zu achten, dass die verhältnismäßig hohen Relativdrehzahlen zwischen Rollenbund und Mitnehmer nicht zu einer unzulässig hohen Reibungsbelastung und Wärmeentwicklung führen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine so auszubilden, dass Schädigungen in einer Freilaufeinrichtung der Startvorrichtung auch über eine lange Betriebsdauer vermieden werden.
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, welcher ein Starterritzel, das in Eingriff mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zu bringen ist, drehend antreibt. Das Starterritzel ist zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine zu verstellen, wobei die Verstellbewegung vorzugsweise axial in Richtung der Längsachse der Ankerwelle des Startermotors erfolgt. Die Verstellbewegung des Starterritzels wird beispielsweise mittels eines elektromagnetischen Starterrelais durchgeführt.
Dem Startermotor kann zur Drehzahluntersetzung ein Getriebe nachgeschaltet sein, beispielsweise ein Planetengetriebe, um die hohe Drehzahl des Startermotors in eine niedrigere Antriebsdrehzahl des Starterritzels umzusetzen. Im Übertragungsweg zwischen dem Startermotor und dem Starterritzel befindet sich außerdem eine Freilaufeinrichtung, die eine Bewegungs- und Drehmomentübertragung vom Startermotor auf das Starterritzel überträgt, wohingegen in Gegenrichtung, also vom Starterritzel zum Startermotor, der Antriebsstrang für den Fall unterbrochen ist, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine der Zahnkranz das Starterritzel überholt. Auf diese Weise sollen Beschädigungen in der Startvorrichtung, insbesondere im Startermotor vermieden werden. Falls dem Startermotor ein Getriebe nachgeschaltet ist, befindet sich die Freilaufeinrichtung zwischen dem Getriebe und dem Starterritzel.
Die Freilaufeinrichtung weist einen motorseitigen Mitnehmer auf, mit dem ein ritzelseitiger Rollen- bzw. Stützbund zusammenwirkt. Der Stützbund ist mit dem Starterritzel drehgekoppelt, so dass bei einer Antriebsbewegung des Startermotors, welche über den Mitnehmer auf den Stützbund übertragen wird, auch das Starterritzel in Drehung versetzt wird. Der Stützbund liegt mit einer axialen Stirnseite an dem Mitnehmer an.
Bei der Freilaufeinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Rollenfreilauf mit Stützrollen zwischen dem Mitnehmer und dem Stützbund. Vorteilhafterweise übergreift der Mitnehmer den Stützbund topfförmig und sind die Stützrollen zwischen der Mantelfläche des Stützbundes und der Innenseite des Mitnehmers angeordnet, an der Rollenkonturen ausgebildet sind, in denen die Stützrollen je nach Antriebsrichtung zwischen einer antriebs- und drehmomentübertragenden Position und einer Freigabeposition verstellbar sind, in welcher die kinematische Drehkopplung zwischen Mitnehmer und Stützbund aufgehoben ist.
In den Mitnehmer ist eine Führungskontur eingebracht, in die die Stirnseite des Stützbundes einragt. Die Führungskontur, die vorteilhafterweise in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Starters liegt, kann sich in einem verhältnismäßig geringen radialen Abstand zur Längsachse erstrecken, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der in die Führungskontur einragenden Stirnseite am Stützbund reduziert ist und somit auch eine geringere Reibung mit entsprechend reduziertem Wärmeeintrag entsteht. Der Eingriff der Stirnseite des Stützbunds in die Führungskontur erlaubt außerdem eine präzise Führung bei reduziertem Spiel. Auf zusätzliche Bauelemente, beispielsweise einen Stützring zwischen dem Stützbund und dem Mitnehmer kann verzichtet werden.
Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen Herstellbarkeit der Führungskontur im Mitnehmer, die insbesondere durch spanlose Bearbeitung des Mitnehmers erzeugt werden kann, vorzugsweise durch Fließpressen. Hierdurch ist der Herstellungsaufwand reduziert.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Führungskontur als umlaufende Ringnut ausgebildet, die in die Innenwand des Mitnehmers eingebracht ist. Der Mitnehmer ist vorzugsweise topfförmig ausgebildet, wobei die Führungskontur in den Innenboden des Mitnehmers eingebracht ist. Die nutförmige Ausführung hat den Vorteil, dass die Führungskontur radial nach innen und nach außen von Wandabschnitten des Mitnehmers begrenzt ist, wobei an mindestens einem der Wandabschnitte eine zusätzliche Abstützung der Stirnseite gegeben sein kann. Hierfür weist die Stirnseite des Stützbundes zweckmäßigerweise eine Ringschulter auf, so dass die Stirnseite einen axial weiter nach außen ragenden Führungsabschnitt besitzt, der in die Führungskontur im Mitnehmer einragt, und einen axial zurückgesetzten Ringschulterabschnitt, der den die Führungskontur begrenzenden Wandabschnitt im Mitnehmer übergreift, jedoch zweckmäßigerweise ohne Reibkontakt zum Wandabschnitt. Die Ringschulter befindet sich vorzugsweise auf der radialen Außenseite des Stützbundes, so dass der axial überragende Führungsabschnitt entsprechend radial nach innen versetzt ist, wodurch kleinere Umfangsgeschwindigkeiten im Falle eines Freilaufs zwischen Mitnehmer und Stützbund realisiert werden.
Die ringförmige und als Nut ausgeführte Führungskontur umschließt eine Erhebung in der Wandung des Mitnehmers, der, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, eine stirnseitige Ausnehmung im Stützbund zugeordnet ist, in welche die Erhebung einragt. Die Erhebung kann gekrümmt ausgeführt sein, beispielsweise zumindest abschnittsweise teilkugelförmig, wodurch ein Reibkontakt zwischen der Mantelfläche der Erhebung und der Innenwand der stirnseitigen Ausnehmung im Stützbund vermieden wird. Zugleich verbessert die in die Ausnehmung einragende Erhebung die radiale Führung des Stützbundes am Mitnehmer.
Um bei einem Freilauf verhältnismäßig niedrige Umfangsrelativgeschwindigkeiten zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, dass die radiale Erstreckung der Führungskontur maximal die Hälfte des Außenradius des Mitnehmers beträgt. In dieser Ausführung ist die Führungskontur mit einem verhältnismäßig kleinen Radius versehen, Gleiches gilt für den Radius des stirnseitigen Führungsabschnittes am Stützbund.
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 die Startvorrichtung mit einem Rollenfreilauf ausgestattet ist,
2 einen Schnitt durch den Rollenfreilauf,
3 ein Mitnehmer des Rollenfreilaufs in perspektivischer Ansicht,
4 eine Ansicht auf die Stirnseite des Rollen- bzw. Stützbundes des Mitnehmers.
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 Getriebe 12, beispielsweise ein Planetengetriebe 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.
Die Erhebung, welche von der nutförmigen Führungskontur umschlossen ist, kann in Achsrichtung eine größere Erstreckung als die radial weiter außen liegenden Wandabschnitte im Mitnehmer aufweisen. Dementsprechend ragt die Erhebung in Achsrichtung verhältnismäßig weit in die stirnseitige Ausnehmung im Stützbund ein.
Die Startvorrichtung 1 ist mit einer Freilaufeinrichtung versehen, die als Rollenfreilauf 14 ausgebildet ist. Der Einrückhebel 9 wirkt auf ein Federelement 13, das einen Mitnehmer 15 des Rollenfreilaufs 14 axial kraftbeaufschlagt, wobei mit dem Mitnehmer 15 ein Stütz- bzw. Rollenbund 16 des Rollenfreilaufs 14 zusammenwirkt und der Stützbund 16 einteilig mit dem Starterritzel 2 ausgebildet ist. Der Rollenfreilauf 14 erlaubt eine Übertragung der Drehbewegung in Antriebsrichtung des elektrischen Startermotors 11. Sobald jedoch nach dem Starten der Brennkraftmaschine 4 die Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes 3 so hoch wird, dass die Antriebsrichtung umgekehrt wird, wird über den Rollenfreilauf 14 die kinematische Kopplung zwischen Mitnehmer 15 und Stützbund 16 aufgehoben.
Wie der Schnittdarstellung gemäß 2 zu entnehmen, übergreift der Mitnehmer 15 topfförmig die Stirnseite des Stützbundes 16. Zwischen dem Außenmantel des Stützbundes 16 und der Innenwand des Mitnehmers 15 sind über den Umfang verteilt mehrere Stützrollen 17 angeordnet, die in einer Stützrollenkontur 18 (3) im Mitnehmer 15 aufgenommen sind und in der Stützrollenkontur 18 je nach Antriebsrichtung zwischen einer ein Antriebsmoment übertragenden Position und eine freigebenden Position verstellbar sind.
In die Innenseite des Bodens des Mitnehmers 15, der in einer senkrechten Ebene zur Starterlängsachse liegt, ist eine ringförmige, als Nut ausgebildete Führungskontur 19 eingebracht, die gegenüber der Stützrollenkontur 18 einen kleineren Radius aufweist und radial nach innen versetzt ist. Wie 2 und 4 zu entnehmen, ist an der Stirnseite 20 des Stützbundes 16 ein Führungsabschnitt 21 gebildet, der in die Führungskontur 19 einragt. An der Stirnseite 20 ist außerdem eine gegenüber dem Führungsabschnitt 21 radial nach außen versetzte Ringschulter 22 gebildet, die einen radial außen liegenden Ringschulterabschnitt 23 aufweist, der gegenüber dem Führungsabschnitt 21 axial zurückversetzt ist. Der Ringschulterabschnitt 23 übergreift die Wandungen an der Innenseite des Mitnehmers 15, welche die nutförmige Führungskontur 19 radial nach außen begrenzen. Die radiale Erstreckung der ringförmigen Führungskontur 19 beträgt zweckmäßigerweise maximal der Hälfte des Außenradius des Mitnehmers.
Die ringförmige Führungskontur 19 schließt eine Erhebung 24 ein, die im montierten Zustand, wie 2 zu entnehmen, in eine stirnseitige Ausnehmung 25 im Stützbund 16 einragt. Die Erhebung 24 ist abschnittsweise teilkugelförmig ausgebildet, sie weist jedoch eine abgeflachte Stirnfläche auf. Die Erhebung 24 erstreckt sich in Achsrichtung weiter nach außen als die radial weiter außen liegenden Wandabschnitt an der Innenseite des Bodens des Mitnehmers 15.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007061106 A1 [0002]

Claims

Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem zwischen einer Außereingriffsposition und einer Eingriffsposition mit einem Zahnkranz (3) der Brennkraftmaschine (4) in Eingriff stehenden Starterritzel (2), mit einem elektrischen Startermotor (11) zum Antreiben des Starterritzels (2), und mit einer Freilaufeinrichtung im Übertragungsweg zwischen dem Startermotor (11) und dem Starterritzel (2), wobei sich ein mit dem Starterritzel (2) gekoppelter Stützbund (16) an einem Mitnehmer (15) der Freilaufeinrichtung axial abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (20) des Stützbunds (16) in eine ringförmige Führungskontur (19) im Mitnehmer (15) einragt.
Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite (20) des Stützbunds (16) eine Ringschulter (22) gebildet ist, die die Wandabschnitte im Mitnehmer (15) übergreift, welche die Führungskontur (19) begrenzen.
Startvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschulter (22) auf der radialen Außenseite des Stützbunds (16) gebildet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (19) nutförmig ausgebildet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (19) eine Erhebung (24) umschließt, die in eine stirnseitige Ausnehmung (25) im Stützbund (16) einragt.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbund (16) einen Rollenbund liefert, an dessen Mantelfläche Stützrollen (17) anliegen, welche von dem Mitnehmer (15) übergriffen sind.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung der Führungskontur (19) in Radialrichtung maximal die Hälfte des Außenradius des Mitnehmers (15) beträgt.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbund (16) einteilig mit dem Starterritzel (2) ausgebildet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (19) durch Fließpressen erzeugt wird.