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Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
GB 2 061 021 A wird eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die einen elektrischen Startermotor zum Antreiben eines Starterritzels aufweist, welches axial zwischen einer zurückgezogenen Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die axiale Stellbewegung des Starterritzels wird mithilfe eines Starterrelais erzeugt, das als elektromagnetischer Aktuator ausgeführt ist.
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Die Startvorrichtung weist ein Startergehäuse auf, in welchem eine Antriebswelle des Starterritzels drehbar gelagert ist. An das Startergehäuse ist sowohl das Motorgehäuse des elektrischen Startermotors als auch das Relaisgehäuse des Starterrelais angedockt, wobei das Motorgehäuse und das Relaisgehäuse parallel versetzt angeordnet sind. Im Übergang zwischen dem Motorgehäuse, dem Startergehäuse und dem Relaisgehäuse befindet sich ein Dichtungsblock zur Abdichtung der Gehäuseübergänge.
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Die
JP 2013 -
50 101 A zeigt eine Gummidichtung mit einem zentralen Teil, Seiten- bzw. Schulterteilen, einem bogenförmigen Stufenteil und einer Gummiwulst.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grund, eine Startvorrichtung mit einfachen Maßnahmen so auszubilden, dass Gehäuseübergänge wirksam abgedichtet sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Startvorrichtung wird zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt und weist ein Starterritzel auf, das von einem elektrischen Startermotor antreibbar und von einem Starterrelais zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition verstellbar ist, in der das Starterritzel mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff steht. Die Startvorrichtung weist ein Startergehäuse auf, das ein Lagerschild bildet, in welchem das Starterritzel auf einer Antriebswelle verstellbar und drehbar gelagert ist. Das Startergehäuse kann ggf. auch ein Getriebe aufnehmen, welches dem Startermotor zur Drehzahluntersetzung nachgeschaltet ist. Das dem Startermotor nachgeschaltete Getriebe ist vorteilhafterweise als ein Planetengetriebe ausgeführt. Auch eine Freilaufkupplung kann in dem Startergehäuse aufgenommen sein, welches eine Drehübertragung vom Startermotor auf den Zahnkranz erlaubt, jedoch den kinematischen Übertragungsweg unterbricht, wenn die Zahnkranzdrehzahl die Starterritzeldrehzahl übersteigt.
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An das Startergehäuse ist das Motor- oder Polgehäuse des elektrischen Startermotors sowie ein Relaisgehäuse des Starterrelais angeschlossen. Startergehäuse, Motorgehäuse und Relaisgehäuse sind als separate Bauteile ausgeführt, die miteinander verbunden sind. Das Motorgehäuse und das Relaisgehäuse liegen in montierter Position zumindest annähernd parallel zueinander, zwischen dem Motorgehäuse und dem Relaisgehäuse befindet sich ein Spalt, so dass der Übergang zwischen Motorgehäuse, Startergehäuse und Relaisgehäuse zumindest annähernd U-förmig ausgebildet ist. Im Übergang zwischen den Gehäusen ist eine Dichtungsanordnung platziert, welche die Gehäuseübergänge abdichtet und somit ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit verhindert.
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Die Dichtungsanordnung ist zweigeteilt und umfasst einen Trägerblock sowie ein den Trägerblock umgreifendes, rahmenförmig ausgebildetes Dichtungselement. Die Zweiteilung der Dichtungsanordnung erlaubt eine Anpassung an die konstruktiven Gegebenheiten mit einfachen Maßnahmen bei einem zugleich geringen Einsatz von Dichtungsmaterial. Zugleich weist die Dichtungsanordnung eine hohe Stabilität auf und ist in der Lage, auch verhältnismäßig hohe Kräfte zu übertragen, so dass die Dichtungsanordnung zusätzlich als Abstützung zwischen den Gehäuseteilen dient. Der Trägerblock besteht vorzugsweise aus einem festen, tragfähigen Material, insbesondere aus Kunststoff. Das Dichtungselement umgreift den Trägerblock ring- bzw. rahmenförmig und stützt sich radial am Trägerblock ab. Die Kräfte, welche auf das Dichtungselement wirken, werden zwischen den verschiedenen Abschnitten des Dichtungselementes, die mit den verschiedenen Gehäusen in Kontakt stehen, über den Trägerblock übertragen. Das Dichtungselement ist an die Kontur des Trägerblocks angepasst und als umlaufendes, rahmenförmiges Bauteil ausgebildet, das den Trägerblock umschließt. Hierbei genügt es grundsätzlich, dass der Trägerblock lediglich im Bereich des rahmenförmigen Dichtungselementes mit Dichtungsmaterial umschlossen ist und im Übrigen frei liegt. Die Dichtungsanordnung dichtet zumindest den Übergang zwischen zwei Gehäusen ab, vorzugsweise zwischen dem Motorgehäuse und dem Startergehäuse und/oder zwischen dem Startergehäuse und dem Relaisgehäuse. Gemäß bevorzugter Ausführung dichtet die Dichtanordnung sowohl den Übergang vom Motorgehäuse zum Startergehäuse als auch vom Startergehäuse zum Relaisgehäuse ab.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung liegt die Dichtungsanordnung an einer Stirnseite des Motorgehäuses an und stützt sich an der Stirnseite ab. Hierbei liegt das Dichtungselement auf Kontakt zur Stirnseite des Motorgehäuses. Die Dichtungsanordnung kann zusätzlich oder alternativ auch an der Stirnseite des Relaisgehäuses anliegen, wobei auch in diesem Fall das Dichtungselement unmittelbar auf Kontakt mit der Stirnseite des Relaisgehäuses liegt. Des Weiteren stützt sich die Dichtungsanordnung mit dem Dichtungselement an einer Seitenfläche des Startergehäuses ab. Das Relaisgehäuse, welches vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, liegt parallel zum zylindrischen Motorgehäuse, wobei sich sowohl das Motorgehäuse als auch das Relaisgehäuse mit ihrer Stirnseite an das Startergehäuse anschließen. Für die stirnseitige Abstützung der Dichtungsanordnung am Motor- bzw. Relaisgehäuse können Aussparungen in das Startergehäuse und/oder das Motor- bzw. Relaisgehäuse eingebracht sein, in die das Dichtungselement einragt. Möglich ist aber auch eine Abstützung der Dichtungsanordnung am Außenumfang von Motor- bzw. Relaisgehäuse unmittelbar benachbart zur jeweiligen Stirnseite. Zwischen dem Motorgehäuse und dem Relaisgehäuse liegt ein Zwischenraum, der von dem Startergehäuse begrenzt wird, an das auch Dichtungsanordnung angrenzt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die Dichtungsanordnung einen oberen und einen unteren, jeweils konkav geformten Dichtungsabschnitt auf. Die konkaven Dichtungsabschnitte liegen flächig an der Mantelfläche von Motorgehäuse und Relaisgehäuse an.
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Die seitlichen Dichtungsabschnitte, welche gemeinsam mit dem oberen und dem unteren Dichtungsabschnitt die Rahmenform des Dichtungselementes bilden, sind abgekröpft bzw. schräg verlaufend ausgeführt, so dass der obere und der untere Dichtungsabschnitt versetzt zueinander liegen und das Dichtungselement insgesamt als dreidimensional geformter Rahmen ausgebildet ist. Diese Ausführung ermöglicht es, eine axiale Distanz zwischen der Stirnseite des Motorgehäuses und der Stirnseite des Relaisgehäuses mit der Dichtungsanordnung zu überbrücken.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Dichtungsanordnung Dichtungsabschnitte mit einem dreieckförmigen Querschnitt auf, deren Dreieckspitze nach außen weist. Hierbei handelt es sich insbesondere um die seitlichen, abgekröpft ausgeführten bzw. schräg verlaufenden Dichtungsabschnitte. Auf Grund der Dreieckform gelangt mit dem Einbau der Dichtungsanordnung zunächst die Dreiecksspitze in Kontakt mit seitlich befindlichen Gehäuseteilen, wobei mit zunehmendem Druck der seitliche Dichtungsabschnitt flächig in Anlage an das Gehäuseteil gelangt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind in den Trägerblock und in das Dichtungselement jeweils Rastelemente eingebracht, die in eine rastschlüssige Verbindung miteinander gebracht werden können. Die Rastelemente sind beispielsweise als Vorsprünge bzw. als Ausnehmungen ausgebildet, die in montierter Position ineinandergreifen. Dadurch ist das Dichtungselement mit ausreichender Rastkraft am Trägerblock gehalten, wodurch insbesondere die Montage der Dichtungsanordnung vereinfacht wird. Das Dichtungselement kann sowohl Vorsprünge als auch Ausnehmungen aufweisen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 in perspektivischer Ansicht eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Startergehäuse, an das ein Motorgehäuse eines elektrischen Startermotors und ein Relaisgehäuse eines Starterrelais angeflanscht ist,
- 2 der Starter in schematischer Ansicht, mit einem Starterritzel, das axial über das Starterrelais verstellbar und über den Startermotor drehend antreibbar ist,
- 3 in Seitenansicht eine vergrößerte Darstellung aus dem Übergangsbereich zwischen Startergehäuse, Motorgehäuse und Relaisgehäuse, mit einer eingesetzten Dichtungsanordnung,
- 4 in stirnseitiger Ansicht die Dichtungsanordnung im Übergang zwischen den Gehäusen,
- 5, 6 ein rahmenförmiges Dichtungselement der Dichtungsanordnung in verschiedenen Ansichten.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Startvorrichtung 1 dargestellt, mit der eine Brennkraftmaschine gestartet werden kann. Die Startvorrichtung 1 weist ein Startergehäuse 20 auf, das ein Starterritzel aufnimmt, welches beim Start mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff zu bringen ist. Das Startergehäuse 20 kann auch ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe beherbergen, über das die Antriebsdrehzahl eines elektrischen Startermotors 11 in eine niedrigere Starterritzeldrehzahl umgesetzt wird. Der Startermotor 11 weist ein Motorgehäuse 21 auf, das stirnseitig an das Startergehäuse 20 angeflanscht und über ein Befestigungselement 22 mit dem Startergehäuse fest verbunden ist. Die Startvorrichtung 1 weist außerdem ein Starterrelais 6 auf, das einen elektromagnetischen Aktuator umfasst, bei dessen Betätigung das Starterritzel axial zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten, mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine kämmenden Eingriffsposition verstellbar ist. Das Starterrelais 6 weist ein Relaisgehäuse 23 auf, welches ebenso wie das Motorgehäuse 21 stirnseitig an das Startergehäuse 20 angeflanscht und fest mit diesem verbunden ist. Das Motorgehäuse 21 und das Relaisgehäuse 23 sind jeweils zylindrisch ausgebildet und liegen parallel versetzt zueinander. Zwischen den Gehäusen 21, 23 befindet sich ein Zwischenraum 24, in welchem eine Dichtungsanordnung 25 angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung 25 befindet sich im Übergangsbereich zwischen Startergehäuse 20 und Motorgehäuse 21 sowie Relaisgehäuse 23; über die Dichtungsanordnung 25 werden die Übergänge zwischen den Gehäusen über einen Teilumfang von Motorgehäuse 21 und Relaisgehäuse 23 abgedichtet. Außerdem dient die Dichtungsanordnung 25 zur Abstützung zwischen den Gehäusen 20, 21 und 23.
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Der in 2 im Detail dargestellte Startvorrichtung 1 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 das 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 umgesetzt wird.
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Die drehende Antriebsbewegung auf die Welle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe des 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.
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Dem Startvorrichtung 1 ist ein Regel- bzw. Steuergerät 10 zugeordnet, über das die Funktionen des Starterrelais 6 sowie des Startermotors 11 gesteuert werden.
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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.
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Der Startvorrichtung 1 ist mit einer Freilaufkupplung 14 versehen, die als Rollenfreilauf 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. Der Stützbund 16 ist einteilig mit dem Starterritzel 2 ausgebildet, er kann aber auch Teil einer Antriebswelle sein, die das Starterritzel antreibt. Der Mitnehmer 15 wird von dem elektrischen Startermotor 11 angetrieben. 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.
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In 3 ist die Dichtungsanordnung 25 im Zwischenraum 24 dargestellt, der zwischen Startergehäuse 20, Motorgehäuse 21 und dem parallel zum Motorgehäuse 21 angeordneten Relaisgehäuse 23 gebildet ist. Die Stirnseiten 21a und 23a des Motorgehäuses 21 bzw. des Relaisgehäuses 23 liegen bezogen auf die Motorachse des Startermotors axial versetzt zueinander; das Motorgehäuse 21 ragt weiter nach vorne als das Relaisgehäuse 23. Die Dichtungsanordnung 25 liegt mit einem unteren Dichtungsabschnitt 28 an einer Aussparung an, die in die Stirnseite des Motorgehäuses 21 eingebracht ist. Ein Dichtungselement der Dichtungsanordnung 25 weist einen oberen Dichtungsabschnitt 29 auf, der an der Stirnseite 23a des Relaisgehäuses 23 anliegt. Der untere und der obere Dichtungsabschnitt 28, 29 werden über seitliche Dichtungsabschnitte 30, 31 miteinander verbunden, welche die axiale Längendifferenz zwischen den Stirnseiten 21a und 23a von Motorgehäuse 21 bzw. Relaisgehäuse 23 überbrücken. Die seitlichen Dichtungsabschnitte 30, 31 verlaufen schräg und liegen an einer entsprechenden Dichtseite des Startergehäuses 20 an.
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In 4 ist die Dichtungsanordnung 25 im eingebauten Zustand von vorne dargestellt, jedoch ohne Relaisgehäuse. Die Dichtungsanordnung 25 umfasst zwei separat ausgebildete Bauteile, nämlich einen Trägerblock 26 aus Kunststoff und das rahmenförmig ausgeführte Dichtungselement 27 mit unterem und oberem Dichtungsabschnitt 28, 29 und den seitlichen Dichtungsabschnitten 30, 31. Das rahmenförmige Dichtungselement 27 sitzt auf dem Trägerblock 26 auf und umgreift diesen. Das Dichtungselement 27 besteht aus einem üblichen Dichtungsmaterial, insbesondere auf Kunststoff- oder Gummibasis. Der untere und der obere Dichtungsabschnitt 28 bzw. 29 ist jeweils konkav ausgebildet, ebenso die entsprechenden Seiten des Trägerblocks 26, so dass die Dichtungsabschnitte 28, 29 flächig am zylindrischen Motorgehäuse 21 bzw. Relaisgehäuse 23 anliegen. Die seitlichen Dichtabschnitte 30 bzw. 31 verbinden den unteren mit dem oberen Dichtungsabschnitt 28, 29.
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In den 5 und 6 ist das Dichtungselement 27 in Alleindarstellung gezeigt. Zur rastschlüssigen Verbindung mit dem Trägerblock sind in das Dichtungselement Rastelemente 32 und 33 eingebracht, denen am Trägerblock komplementär ausgeführte Rastelemente zugeordnet sind. Die Rastelemente 32 sind als Ausnehmungen ausgeführt, die Rastelemente 33 als Vorsprünge, die Rastelemente greifen am Trägerblock in entsprechende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen ein.
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5 ist des Weiteren zu entnehmen, dass die seitlichen Dichtungsabschnitte 30, 31 einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Dreiecksspitze 34 nach außen weist. Bei Kontakt mit einer zugeordneten Dichtfläche an einem der Gehäuse gelangt zunächst die Dreieckspitze 34 in Berührung mit dem entsprechenden Gehäuseteil. Bei größerem Druck in Querrichtung gelangt auf Grund der Nachgiebigkeit des Dichtungsmaterials die gesamte seitliche Außenfläche der seitlichen Dichtungsabschnitte 30, 31 in Kontakt mit der zugeordneten Fläche an dem Gehäuse.
