DE102012210683B4

DE102012210683B4 - Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012210683B4
Application number: DE102012210683.9A
Authority: DE
Inventors: Hinrich Meinheit; Peter Farr
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: FR2992366B1; DE102012210683A1; FR2992366A1

Abstract

Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Starterritzel (2), das zwischen einer Außerfunktionsposition und einer Eingriffsposition mit einem Zahnkranz (3) der Brennkraftmaschine (4) verstellbar ist, mit einem Startermotor (11), dessen Antriebsbewegung über ein Getriebe auf das Starterritzel (2) übertragbar ist, mit einem Dämpfungselement (15), das an einem Getriebebauteil (14) des Getriebes (12) anliegt und dieses an einem Gehäuseteil (16) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) sowohl mit dem Getriebebauteil (14) bzw. einem mit dem Getriebebauteil verbundenen Bauteil als auch mit dem Gehäuseteil (16) bzw. einem mit dem Gehäuseteil verbundenen Bauteil kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2007 026 078 A1 ist eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, die ein drehend antreibbares Starterritzel aufweist, welches axial zwischen einer Außerfunktionsposition und einer Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der zu startenden Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die axiale Stellbewegung wird mithilfe eines elektromagnetischen Starterrelais durchgeführt, dessen Hubankerbewegung über einen Gabelhebel auf das Starterritzel übertragen wird. Zum Antreiben des Starterritzels ist ein elektrischer Startermotor vorgesehen, dessen Rotationsbewegung über ein Planetengetriebe auf das Starterritzel übertragen wird.
Im Betrieb unterliegen die Getriebebauteile, insbesondere ein Hohlrad des Planetengetriebes, stoßartigen Drehmomentbelastungen. Zur Reduzierung der Belastung ist es aus der EP 1 347 171 A1 bekannt, das Hohlrad des Planetengetriebes über einen Dämpfungsring am Gehäuse abzustützen. Am Dämpfungsring sind Formschlusselemente angeordnet, die in korrespondierende Aufnahmeteile am Gehäuse formschlüssig eingreifen. Die Formschlusselemente umklammern den Dämpfungsring, wodurch die Gefahr besteht, dass die Dämpfungsfunktion auf Grund eines unmittelbaren Kontaktes zwischen dem Hohlrad, den Formschlusselementen und dem Gehäuse zumindest teilweise wiederaufgehoben wird.
Darüber hinaus sind aus der DE 196 48 889 A1 , der US 2002 / 0 135 186 A1 sowie der US 2008 / 0 184 845 A1 Startvorrichtungen für Brennkraftmaschinen mit einem Dämpfungselement bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die mechanische Belastung im Antriebsstrang einer Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu reduzieren.
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 ein Starterritzel auf, das zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsstellung und einer vorgespurten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die Verstellbewegung des Starterritzels kann mittels eines elektromagnetischen Starterrelais durchgeführt werden, dessen Hubankerbewegung über ein Übertragungsbauteil, beispielsweise einen Gabelhebel, auf das Starterritzel übertragen wird.
Die Drehbewegung des Starterritzels wird über einen Startermotor erzeugt, bei dem es sich üblicherweise um einen elektrischen Startermotor handelt. Dem Startermotor ist zur Drehzahluntersetzung ein Getriebe nachgeschaltet, das ausgangsseitig mit dem Starterritzel verbunden ist. An einem Getriebebauteil des Getriebes befindet sich ein Dämpfungselement zur Abstützung gegenüber einem Gehäuseteil. Das Dämpfungselement sorgt für eine Reduzierung der Belastung des Antriebsstrangs durch Drehmomentspitzen. Das Dämpfungselement ist bei der erfindungsgemäßen Startvorrichtung sowohl mit dem Getriebebauteil als auch mit dem Gehäuseteil kraft- oder stoffschlüssig verbunden. Damit ist gewährleistet, dass das Getriebebauteil ausschließlich über das Dämpfungsmaterial des Dämpfungselementes an dem Gehäuseteil abgestützt ist und ein Kontakt zwischen dem Getriebebauteil und dem abstützenden Gehäuseteil über ein nicht-dämpfendes Element vermieden ist. Das Getriebebauteil wird effektiv am Gehäuseteil abgestützt und gedämpft, so dass Drehmoment- bzw. Kraftspitzen, die im Betrieb auftreten, signifikant reduziert werden. Die kraft- bzw. stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungselement und dem Getriebebauteil einerseits sowie dem abstützenden Gehäuseteil andererseits lässt sich in einfacher Weise realisieren.
Das Dämpfungselement ist, gemäß bevorzugter Ausführung, als ein Dämpfungsring ausgeführt, der sich an das abzustützende Getriebebauteil axial anschließt und/oder das Getriebebauteil radial umgreift. Der Dämpfungsring wird in verschiedenen Ebenen beansprucht, insbesondere auf Torsion, axial sowie radial. In allen Beanspruchungsebenen bzw. -richtungen erfolgt eine Dämpfung und Lagerung über den Dämpfungsring unter Vermeidung eines unmittelbaren Kontaktes zwischen dem Getriebebauteil und dem Gehäuseteil bzw. einem zwischenliegenden Metallbauteil, welches Schwingungen direkt übertragen würde.
Das zwischen dem Startermotor und dem Starterritzel angeordnete Getriebe ist vorteilhafterweise als ein Planetengetriebe ausgebildet. Bei dem Getriebebauteil, welches über das Dämpfungselement abgestützt ist, handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Hohlrad des Planetengetriebes, in welchem Planetenräder abrollen. Das Hohlrad wird vorteilhafterweise von dem ringförmigen Dämpfungselement umgriffen.
Die Abstützung des Getriebebauteils erfolgt gegenüber einem gehäuseseitigen Bauteil, das fest mit dem Motorgehäuse, dem Getriebegehäuse bzw. einem Gehäuse der Startvorrichtung verbunden sein kann. Bei dem Gehäuseteil kann es sich ggf. um ein Lager handeln, das fest mit einem der Gehäuse verbunden ist.
Für eine erhöhte Stabilität kann es vorteilhaft sein, in das ringförmige Dämpfungselement einen Trägerring zu integrieren, der insbesondere aus Metall oder Kunststoff gefertigt ist. Im montierten Zustand besteht jedoch kein unmittelbarer Kontakt zwischen dem abzustützenden Getriebebauteil bzw. dem getriebebauteilseitigen Trägerring und dem abstützenden Gehäuseteil bzw. dem gehäuseseitigen Trägerring. Der Trägerring ist vorteilhafterweise in das Dämpfungsmaterial des Dämpfungsringes eingebettet, so dass ein direkter Kontakt zum Getriebebauteil bzw. dem Gehäuseteil vermieden wird. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, dass der Trägerring die Außenseite oder die Innenseite des Dämpfungsringes bildet, so dass zwar ein Kontakt zwischen dem Trägerring und dem umgreifenden Gehäuseteil oder alternativ dem abzustützenden Getriebebauteil besteht, jedoch im Übertragungsweg zwischen dem Getriebebauteil und dem Gehäuseteil keine durchgehende Verbindung aus Metall besteht, sondern die Verbindung über das Dämpfungsmaterial hergestellt ist.
Gegebenenfalls können zwei konzentrisch zueinander angeordnete Trägerringe mit unterschiedlichem Durchmesser mit dem Dämpfungsring verbunden sein. Einer oder beide Trägerringe können in das Material des Dämpfungsringes eingebettet sein. Möglich ist es auch, dass einer oder beide Ringe sich an der radialen Außenseite und/oder Innenseite des Dämpfungsringes befinden. Auch in diesem Fall ist gewährleistet, dass die Abstützung über Dämpfungsmaterial erfolgt.
Der Trägerring bzw. die Trägerringe können durch Vulkanisation mit dem Dämpfungsring verbunden sein.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Dämpfungselement mit einem sich in Radialrichtung ändernden Querschnitt versehen. Beispielsweise weist das Dämpfungselement einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sowohl Ausführungen möglich sind, bei denen die breitere Seite des Trapezes radial innen liegt und somit an dem Getriebebauteil anliegt, als auch Ausführungen, bei denen die schmalere Seite des Trapezes radial innen am abzustützenden Getriebebauteil anliegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Dämpfungselement eine Felgenstruktur mit sich in Achsrichtung erstreckenden Ausnehmungen auf. Die mit Luft gefüllten Ausnehmungen verbessern weiter das Dämpfungsverhalten des Dämpfungselementes, außerdem wird eine leicht bauende Ausführung des Dämpfungselementes erreicht.
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 ist und über einen elektrischen Startermotor drehend angetrieben wird, wobei die Antriebsbewegung des Startermotors über ein nachgeschaltetes Planetengetriebe auf das Starterritzel übertragen wird,
2 einen Schnitt durch die Startvorrichtung, mit einer Darstellung eines Dämpfungsringes, welches ein Hohlrad des Planetengetriebes umgreift,
3 in vergrößerter Einzeldarstellung einen Schnitt durch den Dämpfungsring,
4 der Dämpfungsring im Schnitt in einer alternativen Ausführung mit einem radial innen und einem radial außen liegenden Trägerring,
5 einen Schnitt durch einen Dämpfungsring in weiterer Ausführung mit trapezförmigen Querschnitt,
6 eine stirnseitige Ansicht eines Dämpfungsrings mit einer Felgenstruktur.

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.
Der Schnittdarstellung durch die Startvorrichtung 1 gemäß 2 ist zu entnehmen, dass der von dem Starterrelais 6 betätigte Einrückhebel 9 eine Stellbewegung auf ein Federelement ausübt, das auf einem Mitnehmer eines Rollenfreilaufs aufsitzt. Der Mitnehmer umgreift einen Rollenbund des Starterritzels 2 und ist über Rollenkörper in Drehrichtung mit dem Rollenbund verbunden. Der Rollenfreilauf erlaubt eine Bewegungsübertragung in Antriebsrichtung des elektrischen Startermotors 11, jedoch einen Freilauf in Gegenrichtung.
An das Motorgehäuse 13 des elektrischen Startermotors 11 schließt sich das Planetengetriebe 12 an, welches ein gehäusefest angeordnetes Hohlrad 14 umfasst, in welchem Planetenräder des Planetengetriebes umlaufen. Das Hohlrad 14 ist über ein umgreifendes, ringförmiges Dämpfungselement 15 in einem gehäuseseitigen Lager 16 abgestützt. Das ringförmige Dämpfungselement 15 nimmt hierbei Kräfte und Momente in Umfangsrichtung, in Achs- und in Radialrichtung auf.
In den folgenden Figuren sind Ausführungsbeispiele für die Gestaltung des ringförmigen Dämpfungselementes 15 dargestellt. Gemäß 3 weist das Dämpfungselement 15 einen rechteckigen Querschnitt auf und ist unmittelbar sowohl mit dem Außenmantel des Hohlrades 14 als auch der Innenseite des Lagers 16 verbunden, vorzugsweise durch Vulkanisation.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 befindet sich sowohl an der radialen Innenseite als auch an der radialen Außenseite des ringförmigen Dämpfungselementes 15 jeweils ein Trägerring 17, 18. Das Dämpfungselement ist somit in Radialrichtung von den Trägerringen 17, 18 eingeschlossen, die vorzugsweise aus Metall bestehen. Die Trägerringe 17, 18 sind mit dem Hohlrad 14 bzw. dem Lager 16 in geeigneter Weise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Die Verbindung zwischen dem Dämpfungselement 15 und dem innen bzw. außen liegenden Trägerring 17, 18 erfolgt in kraft- oder stoffschlüssiger Weise, so dass insgesamt im Verbindungsweg zwischen dem Hohlrad 14 und dem Lager 16 an beiden Seiten des zwischenliegenden Dämpfungselementes 15 jeweils eine kraft- bzw. stoffschlüssige Verbindung gegeben ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist das ringförmige Dämpfungselement 15 einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die breitere Seite des Trapezes befindet sich radial innen liegend am Hohlrad 14, mit dem das Dämpfungselement 15 unmittelbar kraft- bzw. stoffschlüssig verbunden ist. An der radial außen liegenden Seite befindet sich die Schmalseite des Trapezes, die ebenfalls unmittelbar kraft- bzw. stoffschlüssig mit dem Lager 16 verbunden ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 6, das eine Draufsicht auf das ringförmige Dämpfungselement 15 zeigt, ist dieses mit einer Felgenstruktur mit Ausnehmungen 19 versehen, die sich in Achsrichtung des Dämpfungsringes erstrecken. Über den Umfang verteilt sind mehrere Ausnehmungen 19 in das Material des Dämpfungselementes eingebracht. Die Ausnehmungen 19 bilden sich in Achsrichtung erstreckende Kanäle und weisen sowohl zur radialen Innenseite als auch zur radialen Außenseite jeweils einen Abstand auf.

Claims

Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Starterritzel (2), das zwischen einer Außerfunktionsposition und einer Eingriffsposition mit einem Zahnkranz (3) der Brennkraftmaschine (4) verstellbar ist, mit einem Startermotor (11), dessen Antriebsbewegung über ein Getriebe auf das Starterritzel (2) übertragbar ist, mit einem Dämpfungselement (15), das an einem Getriebebauteil (14) des Getriebes (12) anliegt und dieses an einem Gehäuseteil (16) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) sowohl mit dem Getriebebauteil (14) bzw. einem mit dem Getriebebauteil verbundenen Bauteil als auch mit dem Gehäuseteil (16) bzw. einem mit dem Gehäuseteil verbundenen Bauteil kraft- oder stoffschlüssig verbunden ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (16), an dem das Dämpfungselement (15) abgestützt ist, Teil des Getriebegehäuses eines Planetengetriebes (12) bzw. mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) als Dämpfungsring ausgebildet ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (15) mit einem Trägerring (17, 18) verbunden ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (17, 18) kraft-, stoff- oder formschlüssig mit dem Getriebebauteil (14) bzw. dem Gehäuseteil (16) verbunden ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (15) mit zwei konzentrischen Trägerringen (17, 18) verbunden ist, wobei ein erster Trägerring (17) mit dem Getriebebauteil (14) und ein zweiter ein Trägerring (18) dem Gehäuseteil (16) verbunden ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (17, 18) durch Vulkanisation mit dem Dämpfungselement (15) verbunden ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (17, 18) in das Dämpfungsmaterial des Dämpfungsringes (15) eingebettet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Planetengetriebe (12) und das Getriebebauteil, an dem sich das Dämpfungselement (15) abstützt, als Hohlrad (14) ausgebildet ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) einen sich in Radialrichtung ändernden Querschnitt aufweist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (15) eine Felgenstruktur mit sich in Achsrichtung erstreckenden Ausnehmungen (19) aufweist.