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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
FR 2 681 911 A1 wird eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem axial zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition verstellbaren Starterritzel beschrieben. In der Eingriffsposition steht das Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine und wird von einem elektrischen Startermotor drehend angetrieben. Das Starterritzel sitzt auf einer Antriebswelle auf und ist über ein Steilgewinde mit der Antriebswelle gekoppelt, welches von dem Startermotor angetrieben wird. Die axiale Vorschubbewegung des Starterritzels wird über ein Starterrelais erzeugt, welches das Starterritzel auf der Antriebswelle verstellt; aufgrund der Kopplung über das Steilgewinde mit der Antriebswelle führt das Starterritzel zusätzlich zur axialen Verschiebebewegung auch eine Drehbewegung aus, welche das Einspuren in den Zahnkranz unterstützt.
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Einteilig mit dem Starterritzel ist ein Ritzelbund ausgebildet, welcher in einem Lagerschild des Gehäuses in einem Kugel- bzw. Rollenlager axial verschieblich und drehbar aufgenommen ist. In der Eingriffsposition liegt das Starterritzel außerhalb des Lagerschildes, in der Außerfunktionsposition liegt das Starterritzel dagegen in einer Öffnung innerhalb des Lagerschildes. Auf die Mantelfläche des Ritzelbundes ist ein Dichtring aufgeschoben, der mit einer überstehenden Dichtlippe in der Außerfunktionsposition an dem Lagerelement anliegt.
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Auch in der
DE 197 01 968 A1 wird eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, deren Starterritzel sowohl in der Außerfunktionsposition als auch in der axial vorgerückten Eingriffsposition außerhalb des Lagerschilds des Gehäuses liegt. Der Ritzelbund des Starterritzels ist über eine Lagerhülse im Lagerschild drehbar und verschieblich aufgenommen. In der Außerfunktionsposition grenzt ein Dichtring auf dem Ritzelbund an die Außenseite des Lagerschildes.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vor Verschmutzung zu schützen und für eine lange Betriebsdauer auszulegen.
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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 auf einer Antriebswelle aufsitzt und zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Über einen elektrischen Startermotor der Startvorrichtung kann das Starterritzel im eingespurten Zustand mit dem Zahnkranz drehend angetrieben werden. Bei der Stellbewegung zwischen Außerfunktions- und Eingriffsposition des Starterritzels handelt es sich vorzugsweise um eine axiale Bewegung entlang der Längsachse der Antriebswelle. Die Vorrückbewegung wird vorteilhafterweise mittels eines Starterrelais erzeugt, welches beispielsweise elektromagnetisch ausgebildet ist, wobei der Hubanker des Starterrelais über einen Hebel, insbesondere einen Gabelhebel mit einem Bauteil des Starterritzels gekoppelt ist und dieses verstellt.
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Ein Ritzelbund des Starterritzels ist in einem Lagerelement drehbar und verschieblich aufgenommen, wobei das Lagerelement einen Innenring und einen Außenring aufweist und der Innenring auf der Mantelfläche des Ritzelbundes liegt, wohingegen der Außenring gehäusefest angeordnet ist. Der Innenring kann in an sich bekannter Weise gegenüber dem Außenring rotieren. Bei einem Antrieb des Starterritzels über den elektrischen Startermotor wird die Antriebsbewegung über die Antriebswelle auf das Starterritzel und den Ritzelbund übertragen, der von dem Lagerelement gehalten wird, wobei der auf dem Ritzelbund aufsitzende Innenring die gleiche Rotationsbewegung wie die Antriebswelle ausführt.
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Das Starterritzel befindet sich zumindest in der Eingriffsposition mit dem Zahnkranz außerhalb des Gehäuses der Startvorrichtung. Um sicherzustellen, dass in der zurückgezogenen Ruhe- bzw. Außerfunktionsposition kein Schmutz bzw. Feuchtigkeit in das Innere des Startergehäuses über die Lagerstelle des Ritzelbundes eindringt, sitzt auf dem Ritzelbund ein Dichtring auf, der gemeinsam mit dem Ritzelbund die Stellbewegung zwischen Außerfunktions- und Eingriffsposition ausführt; der Dichtring behält während der Stellbewegung des Starterritzels seine axiale Lage auf dem Ritzelbund bei. In der Außerfunktionsposition liegt der Dichtring unmittelbar am Innenring des Lagerelements an und sorgt auf diese Weise für einen dichten Abschluss, so dass kein Schmutz und keine Feuchtigkeit eindringen können.
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Beim Ausstoßen des Starterritzels nach dem Anlaufen der Brennkraftmaschine, also beim Zurückstellen des Starterritzels von der Eingriffsposition in die zurückgezogene Außerfunktionsposition, wird der Ritzelbund insbesondere axial in das Startergehäuse hinein verstellt. Bei dieser Rückstellbewegung führt das Starterritzel bzw. der Ritzelbund eine überlagerte Drehbewegung aus. Diese Drehbewegung wird auch von dem Innenring der Lagerstelle mit ausgeführt, so dass der Innenring und der Dichtring auf dem Ritzelbund die gleiche Drehbewegung ausführen und keine Relativdrehbewegung zwischen diesen Bauteilen stattfindet. Der Dichtring gelangt mit dem Erreichen der Außerfunktionsposition in Anlage mit dem Innenring des Lagerelementes und sorgt an dieser Position für einen dichten Abschluss. Aufgrund der gleichen Drehzahl von Innenring und Dichtring erfolgt der Kontakt zwischen diesen Bauteilen reibungsfrei. Dementsprechend unterliegt der Dichtring auch keinem signifikanten Verschleiß. Der Dichtring behält seine Kontur über einen langen Betriebszeitraum bei, so dass auch die Dichtfunktion über eine entsprechende Zeitdauer gewährleistet werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Lagerelement sich in einem Lagerschild des Gehäuses befindet. Das Starterritzel ist in der Eingriffsposition dem Lagerschild vorgelagert, es befindet sich außerhalb des Gehäuses der Startvorrichtung. Es kann zweckmäßig sein, dass das Starterritzel auch in der zurückgezogenen Außereingriffsposition außerhalb des Gehäuses bzw. des Lagerschildes liegt bzw. unmittelbar an der Außenwand des Gehäuses bzw. Lagerschildes anliegt. Gemäß einer weiteren Ausführung ist es auch möglich, dass in das Gehäuse eine an das Starterritzel angepasste Ausnehmung eingebracht ist, in der sich das Starterritzel in der zurückgezogenen Außerfunktionsposition befindet. In die Ausnehmung ist das Lagerelement zur Lagerung des Ritzelbundes eingesetzt.
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Der Dichtring kann in der Außerfunktionsposition außerhalb des Gehäuses bzw. unmittelbar benachbart zur Gehäuseaußenseite angeordnet sein. Möglich ist es auch, dass in der zurückgezogenen Außerfunktionsposition der Dichtring in der Ausnehmung im Gehäuse aufgenommen ist und axial an einer Stirnseite des Innenrings des Lagerelementes anliegt.
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Das Lagerelement kann als ein Nadellager oder als ein Kugel- bzw. Rollenlager ausgebildet sein. Das Dichtelement liegt ausschließlich an dem Innenring des Lagerelementes an, nicht jedoch am Außenring, um ein Schleifen des Dichtrings am Außenring während der Auslaufbewegung des Starterritzels zu vermeiden.
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Grundsätzlich kommen verschiedenartige Querschnitte des Dichtrings in Betracht. In einer einfachen Ausführung weist der Dichtring einen O-förmigen Querschnitt auf. Möglich sind auch sonstige Querschnittsformen, beispielsweise X-, V- oder C-förmige Querschnitte des Dichtringes. Gegebenenfalls sind am Dichtring eine oder mehrere Dichtlippen angeformt, die in der Außerfunktionsposition an dem Lagerinnenring anliegen können. Allgemein kommen für den Dichtring sowohl runde als auch nicht-runde Querschnittsformen in Betracht.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Ritzelbund einen radial nach außen gerichteten Stützkragen auf, an dem sich der Dichtring axial abstützen kann. Der Stützkragen befindet sich zwischen dem Starterritzel und dem Dichtring und dient als axialer Anschlag des Dichtrings in Richtung des Starterritzels.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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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 Planetengetriebe nachgeschaltet ist,
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2 einen Schnitt längs durch das Starterritzel und einen Ritzelbund in der axial vorgerückten Position des Starterritzels, wobei der Ritzelbund einen Dichtring trägt, der in der Außerfunktionsposition des Starterritzels an einem Lagerinnenring eines Lagerelementes anliegt,
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3 eine 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Lagerelement in einer alternativen Ausführung,
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4 bis 7 verschiedene Ausführungsvarianten eines Dichtringes, welcher auf den Ritzelbund des Starterritzels aufsetzbar ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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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 Antriebswelle 5 wie mit dem Doppelpfeil gekennzeichnet axial verschieblich gelagert, wobei das Starterritzel 2 drehfest mit der Antriebswelle 5 gekoppelt ist, beispielsweise über ein Steilgewinde. 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.
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Die drehende Antriebsbewegung auf die Antriebswelle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe eines elektrischen Startermotors 11 erzeugt, der über ein Getriebe 12, das insbesondere als ein Planetengetriebe ausgeführt ist, mit der Antriebswelle 5 gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des elektrischen Startermotors 11 wird die Antriebswelle 5 und damit auch das Starterritzel 2 in Drehung versetzt.
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Der 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 Antriebswelle 5 sowie das Starterritzel 2 drehend antreibt.
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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 Ritzel- bzw. Rollenbund 16 des Rollenfreilaufs 14 zusammenwirkt und der Ritzelbund 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 Ritzelbund 16 aufgehoben.
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Wie 2 zu entnehmen, befindet sich das Starterritzel 2 sowohl in der zurückgezogenen Außerfunktionsposition als auch in der axial vorgerückten Eingriffsposition außerhalb des Gehäuses der Startvorrichtung. Das Gehäuse weist ein Lagerschild 17 auf, in welchem ein Lagerelement 18 in einer Öffnung im Lagerschild aufgenommen ist, welches zur Lagerung des Ritzelbundes 16 am Starterritzel 2 dient. Das Lagerelement 18 ist als ein Nadellager mit einem Innenring 19 ausgebildet, der gegenüber einem Außenring 20 des Lagerelementes rotieren kann. Der Innenring 19 des Lagerelementes 18 liegt an der Mantelfläche des Ritzelbundes 16 an, der Außenring 20 des Lagerelementes ist fest im Lagerschild 17 aufgenommen. Bei einer Drehbewegung des Starterritzels 2 dreht sich auch der den Ritzelbund 16 umgreifende Innenring 19. Der Ritzelbund 16 kann axial gegenüber dem Innenring 19 verschoben werden.
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Auf den Ritzelbund 16 ist ein Dichtring 21 aufgeschoben, der axial ortsfest auf der Mantelfläche des Ritzelbundes 16 angeordnet ist. Bei der axialen Vorschubbewegung des Starterritzels 2 wird der Dichtring 21 mit nach vorne bewegt, bei der Stellbewegung zurück in die Außerfunktionsposition übt der Dichtring 21 auch diese axiale Stellbewegung aus.
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In 2 ist das Starterritzel 2 in seiner ausgerückten Eingriffsposition dargestellt. Mit gestrichelter Linie ist die axial zurückgezogene Außerfunktionsposition des mit 21’ bezeichneten Dichtringes dargestellt, in der der Dichtring 21’ unmittelbar auf der nach außen weisenden Stirnseite des Innenrings 19 des Lagerelementes 18 anliegt. Dadurch ist Dichtigkeit gewährleistet, und es wird ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in der Ruhe- bzw. Außerfunktionsposition des Starterritzels verhindert.
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Der Dichtring 21 führt die gleiche Rotationsbewegung wie das Starterritzel 2 bzw. der Ritzelbund 16 aus. Dies gilt auch für den Innenring 19, so dass bei der Rückstellbewegung des Starterritzels 2 von der Eingriffs- in die Außerfunktionsposition, während der das Starterritzel noch eine Rotationsbewegung ausführt, der Dichtring 21 und der Innenring 19 die gleiche Rotationsbewegung ausführen. Somit besteht zwischen diesen Bauteilen keine Relativdrehung, wenn mit dem Erreichen der Außerfunktionsposition der Dichtring 21 axial in Anlage an den Innenring 19 gelangt. Es besteht jedoch nur ein Kontakt des Dichtrings 21 zum Innenring 19, nicht jedoch zum Außenring 20.
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In 3 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der das Lagerelement 18 als ein Kugel- bzw. Rollenlager ausgeführt ist. Das Lagerelement 18 weist einen Innenring 19 auf, der den Ritzelbund 16 umgreift und bei einer Drehung des Starterritzels die gleiche Drehbewegung wie das Starterritzel bzw. der Ritzelbund ausführt. Der Außenring 20 ist dagegen fest im Lagerschild 17 des Gehäuses der Startvorrichtung aufgenommen. In der Außerfunktionsposition gelangt der Dichtring 21, welcher auf dem Ritzelbund 16 aufsitzt, in Anlage mit der Stirnseite des Innenrings 19. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 besteht auch bei 3 nur ein Kontakt zwischen dem Dichtring 21 und dem Innenring 19, nicht jedoch zwischen dem Dichtring und dem Außenring 20.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 weist der Dichtring 21 eine runde Querschnittsform auf. In den 4 bis 7 sind weitere Ausführungsvarianten des Dichtringes 21 mit nicht-runden Querschnittsformen dargestellt. Gemäß 4 besitzt der Dichtring 21 einen X-förmigen Querschnitt. In 5 ist der Dichtring 21 mit einem C-förmigen Querschnitt ausgebildet, wobei die abgerundete Außenseite der C-Form in der Außerfunktionsposition in Anlage mit dem Innenring des Lagerelementes gelangt. Gemäß 6 und 7 weist der Dichtring 21 einen V-förmigen Querschnitt auf, ein Schenkel der V-Form liegt in der Außerfunktionsposition an der Stirnseite des Innenrings 19 an. Gemäß 6 ist die V-Form radial nach außen offen, gemäß 7 dagegen radial nach innen geöffnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2681911 A1 [0002]
- DE 19701968 A1 [0004]
