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Die Erfindung betrifft eine Andrehvorrichtung, insbesondere einen Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Andrehvorrichtung, insbesondere eines Starters, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Starter und Anlasser für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, die eine elektrische Maschine mit einer mit einem Freilaufgetriebe verbundenen Abtriebswelle aufweisen.
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Aus dem Stand der Technik sind Anlasser mit einem Anlasserrelais für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren bekannt, die in der Regel einen Gleichstromelektromotor zum Antreiben des Verbrennungsmotors umfassen. Derartige Gleichstromelektromotoren weisen einen Starterrotor auf, der auf eine Abtriebswelle wirkt.
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Bekannte Andrehvorrichtungen umfassen ein Freilaufgetriebe mit einem axial spielbehaftet gelagerten, drehbaren Ritzel. Eine axiale Bewegung des Ritzels wird beidseitig von starren Anschlägen begrenzt. Einerseits wird die Axialbewegung des Ritzels im Bereich eines Rollenbundes des Freilaufgetriebes, auch Innenring genannt, durch einen Anschlag an einen Mitnehmer, genauer einen Boden des Mitnehmers, begrenzt. Andererseits wird die Axialbewegung durch eine als Anschlag fungierende Haltescheibe begrenzt. Ein Abstand der Haltescheibe zum Mitnehmer kann unter anderem durch die Dicke einer dazwischen angeordneten Führungsscheibe definiert werden. Der Rollenbund ist also zwischen den Anschlägen am Mitnehmerboden und an der Haltescheibe angeordnet bzw. in axialer Richtung begrenzt. Um ein Einklemmen des Rollenbunds zwischen diesen Anschlägen zu vermeiden, wodurch eine Drehbewegung des Ritzels verhindert ist, ist die Begrenzung des Ritzels bzw. des Rollenbundes in axiale Richtung als Spielpassung ausgelegt. Ein axiales Spiel ergibt sich dann aus der Summe der axialen Maße des Mitnehmers, der Haltescheibe, der Führungsscheibe und des Rollenbundes. Bei PKW-Startern beträgt das Axialspiel je nach Toleranzlage und Ausführung zwischen 0,1 mm und 1 mm.
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Aufgrund dieses Axialspiels werden bei den bekannten Freilaufgetrieben axiale Kräfte vom Ritzel nicht direkt in axialer Richtung in den Mitnehmerboden geleitet, sondern über ein Klemmsystem, bestehend aus Rollenboden, Rollen und Mitnehmer, in radiale Richtung in den Mitnehmer geleitet und können damit zur Aufhebung der Selbsthemmung und zum Durchrutschen des Freilaufs, also einem Funktionsausfall, führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage einer Andrehvorrichtung mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer Andrehvorrichtung, insbesondere einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, zumindest umfassend ein Freilaufgetriebe mit einem Innenteil und einem dazu mit einem Axialspiel axial spielbehaftet angeordneten, mit dem Innenteil zusammenwirkenden Außenteil, dessen Axialspiel von mindestens zwei axial beabstandeten Anschlägen des Freilaufgetriebes begrenzt ist, wobei das Freilaufgetriebe mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit aufweist, um das Axialspiel zu verringern und/oder zu vermeiden. Das Freilaufgetriebe umfasst in einer Ausführungsform als Innenteil einen Innenring und einen Außenring als Außenteil. An dem Innenring ist in einer Ausführungsform eine Verzahnung ausgebildet, sodass der Innenring als Ritzel fungiert. Insbesondere ist die Verzahnung einteilig mit dem Innenring ausgebildet. Der Außenring ist bevorzugt als Mitnehmer ausgebildet, welcher mit dem Innenring zusammenwirkt. Der Außenring umgibt dabei einen Abschnitt des Innenrings. Der von dem Außenring umgebende Abschnitt des Innenrings ist als Rollenbund ausgebildet. An diesem sind zum Zusammenwirken mit dem Außenring Rollen, Kugeln, Tonnen oder andere Wälzkörper angeordnet, sodass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung von Außenring zu Innenring möglich ist. Die Rollen sind somit in radialer Richtung zwischen den entsprechenden Abschnitten des Innenrings (Rollenbund) und des Außenrings angeordnet.
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Das Freilaufgetriebe umfasst in einer Ausführungsform somit das Ritzel, den Rollenbund (Innenring), den Mitnehmer (Außenring) und eine Haltescheibe. In einer Ausführungsform ist zwischen der Haltescheibe und dem Mitnehmer in axialer Richtung, also sandwichartig, eine Führungsscheibe angeordnet. Eine Verschlusskappe fixiert die Haltescheibe und den Mitnehmer und gegebenenfalls die Führungsscheibe. Der Rollenbund ist axial zwischen der Haltescheibe und dem Mitnehmer drehbar und spielbehaftet gelagert. Das Axialspiel des Ritzels ergibt sich aus einer Summe der Maße bzw. Toleranzen der Haltescheibe, der Führungsscheibe und des Mitnehmers abzüglich der Maße bzw. Toleranzen des Rollenbundes, jeweils in axialer Richtung. Die Axialbewegung bzw. das Axialspiel des Ritzels, welches durch das Spiel des den Rollenbund formenden Abschnitts des Ritzels zwischen dem Mitnehmerboden und der Haltescheibe bestimmt ist, ist axial von mindestens einem Anschlag begrenzt. Bevorzugt sind zwei Anschläge ausgebildet, sodass die Axialbewegung des Ritzels bzw. des Rollenbundes von zwei Anschlägen begrenzt wird. Vorteilhafterweise werden die zwei axial beabstandeten Anschläge von der Haltescheibe und dem Mitnehmer/(-boden) ausgebildet. Entsprechend begrenzen die Haltescheibe und der Mitnehmer das Axialspiel bzw. die Axialbewegung des Ritzels. Hierbei handelt es sich um starre, das heißt im Wesentlichen unnachgiebige bzw. insbesondere nicht wesentlich verformbare, Anschläge, welche das Axialspiel des Ritzels bzw. des Rollenbundes des Ritzels vorgeben. Im Folgenden werden die Begriffe Ritzel und Rollenbund soweit möglich synonym verwendet, da diese miteinander verbunden, insbesondere einteilig miteinander verbunden, sind.
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Erfindungsgemäß weist das Freilaufgetriebe mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit auf, welche das Axialspiel des Ritzels zwischen den Anschlägen verringert bzw. vermeidet. Vorteilhafterweise vermeidet die Axialspielbegrenzungseinheit, kurz Begrenzungseinheit genannt, das Axialspiel des Ritzels in Bezug auf den Mitnehmer. In einer Ausführungsform des Freilaufgetriebes ist das Axialspiel vorteilhafterweise gleich Null. Bei einem Freilaufgetriebe mit mindestens einer Axialspielbegrenzungseinheit ist es möglich, das Axialspiel des Ritzels im Ruhezustand des Ritzels bzw. bei der Montage des Freilaufgetriebes gleich oder nahe Null festzulegen. Bevorzugt ist das Axialspiel möglichst nahe an Null, weiter bevorzugt ist das Axialspiel gleich Null. In einer Ausführungsform ist genau eine Begrenzungseinheit ausgebildet. Andere Ausführungsformen sehen mehr als eine Begrenzungseinheit, beispielsweise zwei, drei oder vier Axialspielbegrenzungseinheiten, vor. Die Begrenzungseinheit ist entweder einteilig oder mehrteilig ausgebildet. In einer Ausführungsform ist die Begrenzungseinheit symmetrisch zu einer axial ausgerichteten Achse des Ritzels ausgebildet. Beispielsweise ist die Begrenzungseinheit ring- und/oder ringsegmentförmig ausgebildet. Eine Ausführungsform einer ringförmigen Begrenzungseinheit sieht vor, dass diese um das Ritzel bzw. den Rollenbund herum angeordnet ist, dieses also in eine Ringöffnung aufnimmt.
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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 Axialspielbegrenzungseinheit mindestens einen im Wesentlichen elastisch verformbaren, insbesondere in Axialrichtung im Wesentlichen elastisch verformbaren, Abschnitt aufweist. Bevorzugt weist die Begrenzungseinheit einen einzigen verformbaren Abschnitt auf. Andere Ausführungsformen sehen mehrere verformbare Abschnitte auf. In einer Ausführungsform ist die Begrenzungseinheit vollständig verformbar ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Begrenzungseinheit teilweise verformbar ausgebildet. Der/die verformbare(n) Abschnitt(e) ist/sind bevorzugt elastisch verformbar ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Axialspielbegrenzungseinheit zumindest teilweise reversibel verformbar ausgeführt. Dabei bedeutet elastisch im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass eine überwiegend elastische, das heißt reversible Verformung, realisiert ist. Bevorzugt ist die Begrenzungseinheit zumindest in Axialrichtung verformbar. Eine weitere Ausführungsform sieht eine zusätzliche Verformung in radiale Richtung, also quer zu der Axialrichtung vor. Vorteilhafterweise wird die Begrenzungseinheit bei einer Montage des Freilaufgetriebes elastisch verformt. Eine detaillierte Beschreibung der Verformung erfolgt bei dem nachstehend beschriebenen Verfahren. Mittels des verformbaren Abschnitts ist in einer Ausführungsform ein starrer, das heißt unnachgiebiger, Anschlag des Ritzels realisiert. In einer anderen Ausführungsform ist mittels des verformbaren Abschnitts ein weicher, das heißt nachgiebiger, Anschlag realisiert. Außer den plastisch verformbaren Abschnitten sind in einer Ausführungsform auch elastisch verformbare Abschnitte vorgesehen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Begrenzungseinheit als ein Verformelement oder mehrere Verformelemente ausgebildet ist, welche(s) die Axialbewegung durch eine elastische Verformung begrenzen. In einer Ausführungsform wird mittels eines Verformelementes ein starrer Anschlag ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird mittels eines Verformelementes ein federnder Anschlag ausgeführt.
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Als Material für die Begrenzungseinheit eignet sich bevorzugt ein weicheres Material als ein Material der daran angrenzenden Bauteile des Freilaufgetriebes. Insbesondere ist die Begrenzungseinheit weicher als die Anschläge ausgeführt. Bevorzugt ist die mindestens eine Begrenzungseinheit aus einem Material wie Reinkupfer und/oder Reinaluminium ausgebildet. Derartige Absorptionsmaterialien sind vorteilhafterweise zumindest teilweise elastisch verformbar. Weiterhin sind diese Materialien vorteilhafterweise bruch- und abriebfest.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit zumindest an einer zu dem jeweils anderen Anschlag weisenden Seite der mindestens zwei Anschläge angeordnet ist. Bevorzugt ist die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit zumindest an dem mindestens einen Anschlag des Ritzels angeordnet. Vorteilhafterweise weist mindestens ein Anschlag eine Begrenzungseinheit auf. In einer anderen Ausführungsform weisen beide Anschläge eine Begrenzungseinheit auf. Hierdurch wird vor allem unmittelbar an den Anschlägen des Ritzels eine Begrenzung der Axialbewegung realisiert. Weiterhin wird hier vorteilhafterweise die Einleitung von Axialkräften direkt in den Mitnehmer gewährleistet und ein Funktionsausfall des Freilaufgetriebes durch Aufhebung der Selbsthemmung vermieden. Bei einer Anordnung der Begrenzungseinheit an einem Anschlag dreht sich das Ritzel im Betrieb relativ zu der Begrenzungseinheit, die vorteilhafterweise an den ortsfesten Anschlägen angebracht ist. Eine weitere Ausführungsform sieht eine Anordnung der Begrenzungseinheit in einem anschlagfreien Bereich des Freilaufgetriebes vor.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit zumindest teilweise in zumindest einen der Anschläge integriert ist. Auf diese Weise ist durch eine Ausbildung als Anschlag mit der Axialspielbegrenzungseinheit die Anzahl der Bauteile reduziert.
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Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass ein erster Anschlag der mindestens zwei Anschläge durch einen Mitnehmer, insbesondere einen Mitnehmerboden, ausgebildet ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit an dem Mitnehmer ausgebildet ist. Die Axialbewegung des Ritzels bzw. des Rollenbundes wird auf einer Seite vorteilhafterweise von dem als Anschlag ausgebildeten Mitnehmer bzw. Mitnehmerboden begrenzt. Vorteilhafterweise ist die Begrenzungseinheit an dem Mitnehmer bzw. dem Mitnehmerboden ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft ist die Begrenzungseinheit zwischen dem Rollenbund und dem Mitnehmer angeordnet, zumindest in radiale Richtung. In dieser Ausführungsform ist der Rollenbund folglich nicht direkt an den Mitnehmerboden kontaktiert, sondern an die dort angeordnete Begrenzungseinheit.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein zweiter Anschlag der mindestens zwei Anschläge eine Haltescheibe umfasst, in welche die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit zumindest teilweise integriert ist. Die Haltescheibe weist beispielsweise elastische Abschnitte auf, beispielsweise in Form von Zungen, Nasen, Materialstärkenunterschiede oder Auslappungen. Die Axialbewegung des Ritzels bzw. des Rollenbundes bzw. dessen Axialspiel wird auf einer anderen Seite vorteilhafterweise von der als Anschlag ausgebildeten Haltescheibe begrenzt. Vorteilhafterweise ist die Begrenzungseinheit an der als Anschlag fungierenden Haltescheibe ausgebildet. Bevorzugt ist die Begrenzungseinheit in die Haltescheibe integriert. Die Haltescheibe und die Begrenzungseinheit sind bevorzugt entsprechend einteilig ausgebildet. Durch die Integration der Begrenzungseinheit in die Haltescheibe wird hier ein weicher, federnder Anschlag realisiert. Beispielsweise ist die Haltescheibe als elastisch verformbares Verformelement ausgebildet, welches sich bei einem Anschlag des Ritzels zumindest teilweise verformt. Eine Verformung der Haltescheibe wird beispielsweise durch eine geeignete Materialwahl und/oder eine Formgebung der Haltescheibe realisiert. In einer Ausführungsform ist die Haltescheibe bzw. die integrierte Begrenzungseinheit als Membranfeder ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Haltescheibe mehrteilig ausgeführt.
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In anderen Ausführungsformen ist die Begrenzungseinheit an einem anschlagfreien Bauteil bzw. an einem anschlagfreien Bereich eines Bauteils des Freilaufgetriebes angeordnet und/oder integriert. Eine Ausführungsform sieht daher vor, dass die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit axial zwischen der Haltescheibe und dem Mitnehmer angeordnet ist. Die Haltescheibe und der Mitnehmer sind mit Ausnahme des elastischen Abschnitts relativ zueinander unbewegbar angeordnet, sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Diese Bauteile sind zu dem jeweils anderen Bauteil anschlagfrei. Zwischen der Haltescheibe und dem Mitnehmer ist in einer Ausführungsform die Führungsscheibe angeordnet. Sie dient zur Definition eines Abstands zwischen Haltescheibe und Mitnehmer und somit zur Einstellung des Axialspiels. Entsprechend ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der zweite Anschlag eine an die Haltescheibe an der zu dem anderen Anschlag weisenden Seite angrenzende Führungsscheibe umfasst.
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Weiter ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die mindestens eine Axialspielbegrenzungseinheit zumindest teilweise in eine Führungsscheibe integriert und/oder separat ausgebildet ist. Die Führungsscheibe ist zwischen Haltescheibe und Mitnehmer angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Begrenzungseinheit in die Führungsscheibe integriert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Begrenzungseinheit separat von der Führungsscheibe zwischen Haltescheibe und Mitnehmer ausgebildet. Der Abstand zwischen Haltescheibe und Mitnehmer, also unter anderem auch das Axialspiel, wird von der Führungsscheibe bzw. der Begrenzungseinheit definiert. Vorteilhafterweise wird auch hier die Einleitung von Axialkräften vom Rollenbund in axialer Richtung direkt in den Mitnehmerboden gewährleistet und ein Funktionsausfall des Freilaufgetriebes durch Aufhebung der Selbsthemmung vermieden.
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Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Haltescheibe zumindest teilweise als Feder-Speicher-Einheit ausgebildet ist, welche zumindest im Betrieb die Führungsscheibe in Richtung des gegenüberliegenden Anschlags federkraftbeaufschlagt. Insbesondere ist so ein Axialspiel über eine Vorspannung der Feder-Speicher-Einheit realisierbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einem Verfahren zur Montage einer Andrehvorrichtung, insbesondere einem Starter, zum Andrehen einer Brennkraftmaschine, zumindest umfassend ein Freilaufgetriebe mit einem Innenteil und einem dazu mit einem Axialspiel axial spielbehaftet angeordneten Außenteil, dessen Axialspiel von mindestens zwei axial beabstandeten Anschlägen begrenzt ist, umfassend den Schritt Einsetzen eines Abschnitt des Innenteils des Freilaufgetriebes zwischen zwei Anschläge, sodass der Abschnitt zwischen den Anschlägen angeordnet ist, vorgesehen ist, dass der Abschnitt zwischen den Anschlägen mittels mindestens einer Axialspielbegrenzungseinheit in axialer Richtung vorgespannt und so axialspielreduziert oder axialspielfrei zwischen den Anschlägen angeordnet wird. Die Andrehvorrichtung zum Andrehen der Brennkraftmaschine umfasst zumindest ein Freilaufgetriebe mit einem axial spielbehaftet gelagerten Ritzel, dessen Axialbewegung von mindestens einem Anschlag begrenzt ist. Insbesondere ist die Andrehvorrichtung wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Das Verfahren umfasst beispielsweise den Schritt Einsetzen eines Rollenbundes des Freilaufgetriebes zwischen zwei Anschläge, sodass der Rollenbund die Anschläge kontaktiert. Erfindungsgemäß wird mindestens ein Anschlag mittels mindestens einer Axialspielbegrenzungseinheit in axialer Richtung verformt. Bei der Montage wird die Begrenzungseinheit vorteilhafterweise an dem Anschlag zwischen zwei benachbarten Bauteilen verformt. Beispielsweise wird die Begrenzungseinheit zwischen Rollenbund und Mitnehmerboden und/oder zwischen Haltescheibe und Mitnehmer verformt. In einer anderen Ausführungsform wird die Begrenzungseinheit zwischen zwei anschlagfreien Bauteilen, zum Beispiel einer Stirnseite des Mitnehmers und der Haltescheibe, verformt, insbesondere elastisch verformt. Die Begrenzungseinheit wird bevorzugt in axiale Richtung verformt, insbesondere elastisch verformt. In einer Ausführungsform wird die Begrenzungseinheit zusätzlich in radialer Richtung verformt, insbesondere elastisch und/oder plastisch. Hierbei nimmt ein axiales Maß der Begrenzungseinheit zu Gunsten eines radialen Maßes der Begrenzungseinheit ab. Die Begrenzungseinheit wird folglich axial flacher bzw. radial breiter.
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In einer Ausführungsform weist die Begrenzungseinheit vor einer Montage ein größeres axiales Maß auf als nach der Montage. Hierbei wird die Begrenzungseinheit bei der Montage vorzugsweise elastisch verformt, bis der Rollenbund die Anschläge kontaktiert und das Axialspiel des Ritzels zwischen den Anschlägen folglich gleich oder nahezu Null ist. Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Begrenzungseinheit bis zu einem Axialspiel von kleiner Null, das heißt als Presspassung, verformt wird, insbesondere vor dem Kontaktieren der Anschläge. Dies ist aufgrund einer zumindest teilweisen Elastizität der Bauteile des Freilaufgetriebes möglich. Hierbei wird auf einfache Weise eine Presspassung der Bauteile des Freilaufgetriebes realisiert.
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In einer Ausführungsform des Freilaufgetriebes wird das Axialspiel aus der Summe eines axialen Abstands der Anschläge und einer axialen Breite der Führungsscheibe abzüglich einer axialen Breite des Rollenbundes und einer axialen Breite der Begrenzungseinheit gebildet. Vor der Montage ist hier das Maß der Begrenzungseinheit so groß, dass sich ein negatives Axialspiel ergeben würde. Bei der Montage wird daher die Begrenzungseinheit elastisch verformt, bis das Axialspiel gleich Null eingestellt ist.
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Um eine zusätzliche axiale Sicherung des Außenteils zu dem Innenteil zu bewirken, ist in einer Ausführungsform eine Verschlusskappe vorgesehen. Diese wird bzw. ist in einer Ausführungsform mit dem ersten Anschlag, beispielsweise dem Außenteil verbunden und grenzt an den zweiten Anschlag an.
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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 Andrehvorrichtung,
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2 den Ausschnitt des Freilaufgetriebes nach 2 mit der Axialspielbegrenzungseinheit in einer Ausführungsform,
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3a, b eine schematische Draufsicht und eine Detailquerschnittansicht einer als Axialspielbegrenzungseinheit ausgebildeten Haltescheibe in einer ersten Ausführungsformen und
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4, 5 jeweils eine schematische Draufsicht der als Axialspielbegrenzungseinheit ausgebildeten Haltescheibe in weiteren Ausführungsformen.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die 1 zeigt in einer Querschnittansicht einer Andrehvorrichtung 100 mit Relais 42, auch als Schalt- oder Einrückrelais ausgeführt. Ein Gehäuse 10 der Andrehvorrichtung 100 umfasst einen zylindrischen Gehäuseteil 11 und einen Deckel 13, die durch nicht weiter dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind. Das zylindrische Gehäuseteil 11 ist hinten durch den Deckel 13 verschlossen, in dessen Mittelteil eine nach außen gerichtete, Nabe angeformt ist. In der Nabe befindet sich eine Lagerstelle, in welcher ein hinteres Ende 17a der Ankerwelle 17 eines elektrischen Andrehmotors 18 gelagert ist, dessen Anker mit 19 bezeichnet ist. Radial außerhalb des Ankers 19 befinden sich an der Wand des Gehäuseteils 11 mehrere (Permanent-)Magnete 20 des Andrehmotors 18. Das vordere Ende der Ankerwelle 17 ist mit einem im Durchmesser reduzierten Endabschnitt 22 in einer achsgleich verlaufenden, nicht weiter dargestellten Sackbohrung 23 einer Abtriebswelle 24 gelagert. Das andere Ende der Abtriebswelle 24 ist in einem das Gehäuseteil 11 verschließenden Lagerschild 25 und einer an dem Lagerschild 25 angeformten Nabe 26 gelagert. Die Ankerwelle 17 weist nahe ihrem dem Lagerschild 25 zugewandten Ende eine Verzahnung 28 (Sonnenrad) auf, in welche Planetenräder 29 eingreifen, die auch mit einem außen liegenden, feststehenden Hohlrad 30 eines Planetengetriebes 31 kämmen (= Vorgelege).
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Ein Planetenträger 12 treibt die Abtriebswelle 24 an, auf welcher ein Freilaufgetriebe 33 angeordnet ist, dessen Innenring, auch Rollenbund 34 genannt, einen ritzelartigen Fortsatz 35 (Ritzel) aufweist, an dem eine Außenverzahnung 36 ausgebildet ist. Der Außenring des Freilaufgetriebes 33, auch Mitnehmer 37 genannt, ist über ein Steilgewinde 38 mit der Abtriebswelle 24 verbunden. Auf ihn wirkt eine sogenannte Einspurfeder 39 ein. Durch axiales Verschieben des Freilaufgetriebes 33 kann die Außenverzahnung 36 mit einem Zahnkranz 40 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 über einen Fortsatz 43 einen Hebel 44 verschwenkt, der über eine Kulisse 45, die zwischen Scheiben 46 liegt, das Freilaufgetriebe 33 nach links verschiebt. Der Hebel 44 ist zweiarmig ausgebildet und mittels Zapfen 48, in einem gehäusefesten Lager 49 schwenkbar angeordnet. Auf diesen Vorgang ist nur kurz eingegangen, da nicht erfindungswesentlich.
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An dem Deckel 13 liegt eine Bürstenplatte 53 an, welche mit dem Deckel 13 verschraubt ist. Die Bürstenplatte 53 ist einstückig ausgebildet. An ihr sind insbesondere aus Kunststoff bestehende Bürstenhalter befestigt, in welchen Kohlen angeordnet sind, die sich unter Federdruck an einen Kommutator 63 anlegen, welcher an der Ankerwelle 17 angeordnet ist. Die Kohlen sind über Anschlusslitzen an einen Kabelschuh angeschlossen, der mit einem Kontakt 68 des Einrückrelais 42 verbunden ist. Die Litzen durchdringen eine Dichtung 70, welche im Gehäuseteil 11 in einer Öffnung angeordnet ist. Die Bürstenplatte 53 ist mit Schrauben 62 am Deckel 13 befestigt.
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Die 2 zeigt den Ausschnitt des Freilaufgetriebes 33 nach 2 mit der Axialspielbegrenzungseinheit 1 in einer Ausführungsform. Im Folgenden wird nur auf die für die Erfindung wesentlichen Bauteile des Freilaufgetriebes 33 eingegangen. Das Freilaufgetriebe 33 umfasst das als Ritzel 35 ausgebildete Innenteil 130 mit dem als Rollenbund 34 fungierenden Innenring. Das Ritzel 35 ist auf der Abtriebswelle 24 drehbar angeordnet. Der Rollenbund 34 ist in axialer Richtung A zwischen einer Haltescheibe 2 und einem als Mitnehmer 37 fungierenden Außenteil 140 (auch Außenring) bzw. dessen (Mitnehmer-)Boden 37a drehbar und in Axialrichtung A spielbehaftet gelagert. Eine Begrenzung einer Bewegung des Ritzels 35 bzw. des Rollenbundes 34 in die Axialrichtung A erfolgt durch zwei axiale Anschläge 5a und 5b. In dieser Ausführungsform bilden die Haltescheibe 2 und der Mitnehmerboden 37a jeweils einen Anschlag 5a bzw. 5b des Rollenbundes 34 aus, der entsprechende Anschlagsflächen aufweist. Zwischen der Haltescheibe 2 und dem Mitnehmer 37 ist in axiale Richtung eine Führungsscheibe 3 angeordnet. Die Führungsscheibe 3 definiert einen axialen Abstand zwischen der Haltescheibe 2 und einer Stirnseite des Mitnehmers 37. Somit definiert die Führungsscheibe 3 ein Axialspiel S des Ritzels 35 zwischen den zwei Anschlägen 5a und 5b mit. Weiter umfasst das Freilaufgetriebe 33 eine Verschlusskappe 4. Die Verschlusskappe 4 fixiert die Haltescheibe 2, die Führungsscheibe 3 und den Mitnehmer 4 und stabilisiert diese Bauteile beim Anschlagen des Ritzels 35 an den Anschlägen 5a und 5b.
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Erfindungsgemäß umfasst das Freilaufgetriebe 33 die Begrenzungseinheit 1 zum Verringern bzw. Vermeiden des Axialspiels des Rollenbundes 34. Die Begrenzungseinheit 1 ist in dieser Ausführungsform an dem Mitnehmer 37, das heißt an dem einen Anschlag 5b, angeordnet. Das Axialspiel des Rollenbundes 34 wird von dem Anschlag 5b mit der Begrenzungseinheit 1 an dem Mitnehmer 37 und dem Anschlag 5a an dem Mitnehmerboden 37a begrenzt. In der Ausführungsform der 2 ist die Begrenzungseinheit 1 ringförmig ausgebildet und umfänglich an dem Rollenbund 34 bzw. um die Abtriebswelle 24 ausgebildet. Die Begrenzungseinheit 1 ist plastisch verformbar ausgebildet. Dabei weist das Material der Begrenzungseinheit 1 eine geringere Fließkraft auf als der Rollenbund 34 und die Anschläge 5a und 5b. Die Begrenzungseinheit 1 ist also weicher als die angrenzenden Bauteile des Freilaufgetriebes 33. Bei der Montage wird die Begrenzungseinheit 1 elastisch verformt und dabei das Axialspiel auf Null eingestellt.
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Die Begrenzungseinheit 1 ist an dem zweiten Anschlag 5b angeordnet. Die Begrenzungseinheit 1 ist hier in die Haltescheibe 2 integriert. Die Haltescheibe 2 und die Begrenzungseinheit 1 sind entsprechend einteilig ausgebildet. Die Haltescheibe 2 bzw. die Begrenzungseinheit 1 ist elastisch verformbar ausgebildet (siehe 3a bis 5). Das Axialspiel S ergibt sich hier aus den Toleranzwerten der Maße des Mitnehmers 4, des Rollenbundes 34 und der Führungsscheibe 3. Gemäß dieser Ausführungsform kann das minimale Axialspiel S mittel eines Negativspiels im Rahmen einer Presspassung der Bauteile erreicht werden, da die Haltescheibe 2 bzw. die Begrenzungseinheit 1 elastisch nachgibt. Dies birgt jedoch die Gefahr von zu hohen Überholmomenten und somit einem Funktionsausfall des Freilaufgetriebes 33 durch Klemmen des Rollenbundes 34. Um diese hohen Überholmomente zu vermeiden, wird die Haltescheibe 2 als elastische Membranfeder ausgebildet (siehe 3a bis 5), die den Rollenbund 34 ständig an den Mitnehmerboden 37a drückt, ohne dabei zu hohe Kräfte zu erzeugen. Bei der Montage erfolgt hierzu eine Presspassung der verformbaren Haltescheibe 2 bzw. der Begrenzungseinheit 1.
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Die 3a, 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Draufsicht der als Axialspielbegrenzungseinheit 1 ausgebildeten Haltescheibe 2 in verschiedenen Ausführungsformen. Auf eine detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird daher verzichtet. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In der 3b ist eine Querschnittansicht eines Details gemäß 3a gezeigt. Die Haltescheiben 2 sind im montierten Zustand in diesen Ausführungsformen jeweils aus zwei Halbscheiben zusammengesetzt. In den 3a, 4 und 5 ist jeweils eine Halbscheibe der Haltescheibe 2 dargestellt. Die Haltescheiben 2 sind als ringförmige bzw. zwei halbringförmige Membranfedern ausgebildet. Radial innerhalb des aus den Membranfedern geformten Ringes ist in einem montierten Zustand der Rollenbund 34 bzw. das Innenteil 130 aufgenommen.
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Gemäß den Ausführungsformen der 3a und 4 sind an einem Innenumfang des Ringes bzw. der Haltescheibe 2 gleichmäßig beabstandete Schlitze bzw. Einschnitte 2a ausgebildet, welche lamellenartige federnde Bereiche 2b zwischen den Einschnitten 2a ausbilden. Durch die Einschnitte 2a bzw. die Lamellen 2b sind die Membranfedern elastisch verformbar. In der 3b ist eine Querschnittansicht der Ausführungsform der 3a im Bereich eines Einschnitts 2a mit zwei benachbarten Lamellen 2b dargestellt. Der Einschnitt 2a ist hier schräg ausgebildet, sodass die Lamellen 2b schräg zueinander gestellt sind. Eine Begrenzungseinheit 1 mit derartigen, schräg gestellten Lamellen 2b ist elastischer als eine Begrenzungseinheit mit geraden Lamellen 2b, da ein Federweg größer ist.
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In der Ausführungsform der 4 weisen die Einschnitte 2a an ihren inneren Enden Ausnehmungen bzw. kreisförmige Durchgangslöcher 2c auf, welche die Steifigkeit der Membranfeder weiter reduzieren bzw. die Elastizität erhöhen. Die Löcher 2c sind jeweils mittig an den Einschnitten 2a angeordnet bzw. die Einschnitte 2a sind jeweils radial an den Löchern 2c angeordnet.
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Die Ausführungsform der Haltescheibe 2 gemäß der 5 weist zwei Einschnitte 2a mit jeweils einem Loch 2c am Ende des Einschnitts 2 auf. Die Einschnitte 2a sind tangential an den Löchern 2c angeordnet. Zwischen den beiden Einschnitten 2a ist eine zungenartige Lamelle 2d, kurz Zunge 2d, ausgebildet. Diese Zunge 2d wird vor der Montage in Richtung des Rollenbundes 34 gebogen. Sie liegt im montierten Zustand federnd an dem Rollenbund 34 an und drückt diesen an den Mitnehmer 37. Die Bereiche der Haltescheibe 2 außerhalb der Einschnitte 2a bilden Kontaktflächen 2e aus, die als starre Anschläge dienen.
