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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung richtet sich auf eine elektromechanische Anlasseranordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus
WO 2012/139 129 A2 ist eine Anlasseranordnung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser Anlasseranordnung kann durch elektromechanische Aktuatoren ein erstes oder ein zweites Antriebsritzel in ein mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine umlaufendes Stirnrad eingerückt werden, wobei diese Antriebsritzel unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen und damit die seitens eines Anlassermotors bereitgestellte Antriebsleistung mit entsprechend unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf die Kurbelwelle übertragen.
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Aus
DE 198 44 658 A1 ist eine Planetengetriebeanordnung bekannt, welche ein Sonnenrad umfasst, das über einen ersten Freilauf auf einer gehäusefesten Welle gelagert ist. Die Planetengetriebeanordnung umfasst zudem einen zweiten Freilauf über welchen ein mit dem Sonnenrad in Eingriff stehendes Planetenrad auf einer dieses Planetenrad lagernden Welle gelagert ist. Durch die beiden Freiläufe wird erreicht, dass in dem Planetengetriebe je nach Antriebsrichtung die Getriebewirkung freigegeben, oder kraftschlüssig überbrückt wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlasseranordnung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die sich durch einen robusten Aufbau auszeichnet und deren Betriebsverhalten gegenüber bisherigen Ansätzen besser auf den momentanen Zustand der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlasseranordnung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Anlasseranordnung zu schaffen, durch welche das für einen Kaltstart erforderliche Antriebsmoment zuverlässig aufgebracht werden kann und Startvorgänge bei betriebswarmer Brennkraftmaschine in einer gegenüber herkömmlichen Ansätzen verkürzten Zeitspanne abgewickelt werden können. Die erfindungsgemäße Anlasseranordnung eignet sich damit in besonders vorteilhafter Weise für Kraftfahrzeuge, die als solche mit einer Start/Stopp-Automatik ausgestattet sind. In weiterhin besonders vorteilhafter Weise erlaubt das erfindungsgemäße Konzept die Aktivierung des Anlassersystems in Betriebsphasen, in welchen nach Abstellen der Kraftstoffversorgung durch eine Start/Stopp-Automatik die Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl abfällt, der Motor jedoch noch nicht zum Stillstand gekommen ist und bereits wieder eine Neustartanforderung vorliegt. In einer derartigen Betriebssituation steht die Leistung der Brennkraftmaschine ebenfalls unter verkürztem Zeitverzug zur Verfügung, da das Anlassersystem rascher die noch vorhandene Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle erreicht und die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle wieder über die für den eigenständigen Weiterlauf kritische Grenzdrehzahl anheben kann. Die Getriebeeinrichtung ist derart ausgebildet, dass diese eine Kupplungs- oder Koppelungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Freilauf umfasst, wobei über den ersten Freilauf der erste Getriebezug mit der Kurbelwelle koppelbar ist, und über den zweiten Freilauf der zweite Getriebezug mit der Kurbelwelle koppelbar ist. Der jeweilige Freilauf ist vorzugsweise als Klemmkörperfreilauf, insbesondere Klemmrollenfreilauf ausgebildet, welcher auf reibschlüssige Weise das Ausgangsglied des jeweiligen Getriebezugs mit der Kurbelwelle koppelt.
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Die Getriebeeinrichtung ist derart ausgelegt, dass der zweite Getriebezug eine niedrigere Übersetzungswirkung aufweist als der erste Getriebezug. Über den zweiten Getriebezug kann damit bei einem etwas geringeren Antriebsdrehmoment eine höhere Antriebsdrehzahl der Kurbelwelle realisiert werden, als über den ersten Getriebezug. Die Getriebeeinrichtung bewirkt sowohl über den ersten Getriebezug, als auch über den zweiten Getriebezug eine Übersetzung d. h. Transmission „ins Langsame” und bewirkt damit eine Erhöhung des zum Antrieb der Kurbelwelle an dieser anliegenden Ausgangsmomentes gegenüber dem Antriebsmoment des Anlassermotors. Der Begriff Übersetzung ist im Kontext der vorliegenden Beschreibung in diesem Sinne zu verstehen.
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Der erste Getriebezug und der zweite Getriebezug sind gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart ausgelegt, dass diese eine hinsichtlich des Drehsinns gegensinnige Übersetzungswirkung haben. Die beiden Freilaufeinrichtungen sind gleichsinnig koppelnd auf der Kurbelwelle angeordnet. Durch dieses Konzept wird erreicht, dass dann, wenn der ”schnellere” oder der „langsamere” Getriebezug in der der Anlassdrehrichtung der Kurbelwelle entgegen gerichteten Drehrichtung läuft, dieser kinematisch abgekoppelt, also nicht leistungsführend ist, und damit kein Drehmoment in die Kurbelwelle ein- koppelt.
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Die Getriebeeinrichtung ist vorzugsweise so aufgebaut, dass der erste Getriebezug ein zur Kurbelwelle koaxiales Stirnrad umfasst, das über das als Antriebsritzel ausgeführte Anlasserorgan betrieben wird. Dieses Stirnrad wird dann vorzugsweise über den ersten Freilauf mit der Kurbelwelle gekoppelt. Das Übersetzungsverhältnis dieses Getriebezugs ergibt sich dann aus der Zähnezahl des Antriebsritzels und der Zähnezahl jenes zur Kurbelwelle koaxial angeordneten Großrades.
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Der zweite Getriebezug kann konstruktiv in vorteilhafter Weise derart realisiert sein, dass dieser ein Hohlrad, wenigstens ein Planetenrad und ein Sonnenrad umfasst. Wenigstens eine der letztgenannten drei Komponenten dieses Getriebezugs kann hierbei stationär festgelegt sein. So kann insbesondere der zweite Getriebezug derart aufgebaut werden, dass dessen Hohlrad über das Antriebsritzel des Anlassers getrieben wird und das Planetenrad radial von innen her in das Hohlrad und radial von außen her in das Sonnenrad eingreift und das Sonnenrad über den zweiten Freilauf mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Der zweite Getriebezug bewirkt dann eine Übersetzung ins Schnelle und wird dann bei Warmstartbedingungen eingesetzt.
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Alternativ hierzu ist es insbesondere auch möglich, dass der zweite Getriebezug derart aufgebaut ist, dass dessen Sonnenrad an das vom Antriebsritzel des Anlassers getriebene Stirnrad angebunden ist, und das Planetenrad stationär gelagert ist, wobei das Sonnenrad radial von innen her in das Planetenrad und dieses wiederum radial von innen her in das Hohlrad eingreift und das Hohlrad über den zweiten Freilauf mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Bei dieser Variante bildet dann der zweite Getriebezug jenen ins Langsamere übersetzenden Getriebezug, der vorzugsweise nur für Kaltstartzustände eingesetzt wird. Diese Variante eignet sich für Fahrzeuge mit Start/Stopp-Automatik insbesondere deshalb besonders, weil für die statistisch häufigeren Starvorgänge jener Getriebezug mit der geringern Anzahl von mechanischen Teilen herangezogen wird.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Anlassermotor über eine Steuereinrichtung betrieben, wobei diese Steuereinrichtung wenigstens ein Betriebskriterium, z. B. die Betriebstemperatur und/oder die momentane Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle berücksichtigt und nach Maßgabe dieses Betriebskriteriums die Drehrichtung des Anlassermotors festlegt. Weiterhin können über die Steuereinrichtung auch die tatsächliche oder errechnete momentane thermische Belastung des Anlassermotors, die Temperatur des ggf. in einem Wandler befindlichen Fluides, die Belastung durch anderweitig an der Kurbelwelle hängende Verbraucher, z. B. Lichtmaschine, Klimakompressor oder der Servopumpe, die Bezugsleistung anderweitiger elektrischer Verbraucher, sowie der Ladezustand oder der Innenwiderstand der Starterbatterie berücksichtigt werden. Der Startbetrieb mit hoher Ausgangsdrehzahl des Anlassersystems erfolgt dann nur in Betriebszuständen, in welchen der Anlassermotor trotz der zu erwartenden Lasten und Leistungsreserven der Batterie das entsprechende Drehmoment zuverlässig aufbringen kann.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine erste Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Anlasseranordnung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotorwelle eines Anlassermotors der Antrieb der Kurbelwelle mit unterschiedlicher Übersetzungswirkung zwischen der Rotorwelle und der Kurbelwelle bewerkstelligt werden kann, wobei über das direkt an der Kurbelwelle über den ersten Freilauf angreifende Stirnrad der Startmodus mit hoher Übersetzung, also hohem Kurbelwellenantriebsdrehmoment bewerkstelligt wird;
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2 eine zweite Schemadarstellung einer erfindungsgemäßen Anlasseranordnung für eine Brennkraftmaschine mit einem alternativen Getriebeaufbau, bei welchem ebenfalls in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotorwelle eines Anlassermotors der Antrieb der Kurbelwelle mit unterschiedlicher Übersetzungswirkung zwischen der Rotorwelle und der Kurbelwelle bewerkstelligt werden kann, wobei über das direkt an der Kurbelwelle über den ersten Freilauf angreifende Stirnrad der Startmodus mit niedriger Übersetzung, also relativ hoher Startdrehzahl und niedrigerem Kurbelwellenantriebsdrehmoment bewerkstelligt wird;
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1 zeigt eine Anlasseranordnung zur Bewerkstelligung des für eine Inbetriebnahme einer Brennkraftmaschine temporär erforderlichen Antriebs der Kurbelwelle jener Brennkraftmaschine. Diese Anlasseranordnung umfasst einen als Elektromotor ausgebildeten Anlassermotor 1 mit einem hier auf einer Rotorwelle 2 sitzenden Antriebsritzel 3. Weiterhin umfasst die Anlasseranordnung auch eine Getriebeeinrichtung G zur Generierung eines gegenüber dem an der Rotorwelle 2 anliegenden Motordrehmoment erhöhten, an der Kurbelwelle 4 angreifenden Ausgangsdrehmomentes.
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Die Getriebeeinrichtung G ist derart ausgebildet, dass diese einen ersten Getriebezug G1 und einen zweiten Getriebezug G2 umfasst, wobei die beiden Getriebezüge derart ausgelegt sind, dass der zweite Getriebezug G2 eine von dem ersten Getriebezug G1 abweichende reduzierte Übersetzungswirkung generiert. Zudem ist der Anlassermotor derart ausgebildet und ansteuerbar, dass dessen Rotorwelle 2 in einer ersten Rotationsrichtung und einer zweiten, der ersten Rotationsrichtung entgegen gesetzten Rotationsrichtung betreibbar ist. Die Getriebeeinrichtung G ist in die Anlasseranordnung derart eingebunden, dass in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotorwelle 2 die Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine über den ersten oder den zweiten Getriebezug G1, G2 angetrieben wird.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Getriebeeinrichtung eine Koppelungseinrichtung K mit einem ersten und einem zweiten Freilauf K1, K2. Die Freiläufe K1, K2 sind hier im Bereich des Ausgangs des Getriebesystems G angeordnet. Die Anordnung ist derart getroffen, dass über den ersten Freilauf K1 der erste Getriebezug G1 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar ist und über den zweiten Freilauf K2 der zweite Getriebezug G2 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar ist.
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Das Getriebesystem G ist intern derart konfiguriert, dass der zweite Getriebezug G2 eine niedrigere Übersetzungswirkung aufweist als der erste Getriebezug G1, so dass über den zweiten Getriebezug G2 eine höhere Antriebsdrehzahl der Kurbelwelle realisierbar ist als über den ersten Getriebezug G1. Zudem ist das Getriebesystem derart ausgelegt, dass der erste Getriebezug G1 und der zweite Getriebezug G2 eine hinsichtlich des Drehsinns gegensinnige Übersetzungswirkung haben.
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Der erste Getriebezug G1 umfasst ein zur Kurbelwelle 4 koaxiales Stirnrad 5, das über das auf der Rotorwelle 2 sitzende, als Anlasserorgan fungierende Antriebsritzel 3 angetrieben wird. Hierzu greift das Antriebsritzel 3 radial von außen her in eine Stirnradverzahnung 5a des Stirnrades 5 ein. Das Stirnrad 5 ist über den ersten Freilauf K1 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar. Der erste Freilauf K1 ist hierbei derart ausgebildet, dass dieser an der Kurbelwelle 4 angreift und dabei ein Drehmoment in die Kurbelwelle 4 einleitet, wenn das Stirnrad 5 in Laufrichtung der Kurbelwelle 4 rotiert und die Kurbelwelle noch nicht schneller rotiert als das Stirnrad 5.
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Der zweite Getriebezug G2 umfasst ein Hohlrad 6, wenigstens ein Planetenrad 7 und ein Sonnenrad 8. Der zweite Getriebezug G2 ist derart aufgebaut, dass dessen Hohlrad 6 an das Stirnrad 5 drehfest angekoppelt ist, so dass das Hohlrad 6 über das Antriebsritzel 3 des Anlassers getrieben wird. Das Planetenrad 7 greift radial von innen her in das Hohlrad 6 und radial von außen her in das Sonnenrad 8 ein. Das Sonnenrad 8 ist über den zweiten Freilauf K2 mit der Kurbelwelle gekoppelt. Der zweite Freilauf K2 ist hierbei in gleicher Weise wie der Freilauf K1 derart ausgebildet, dass dieser an der Kurbelwelle 4 angreift und dabei ein Drehmoment in die Kurbelwelle 4 einleitet, wenn das Sonnenrad 8 in Laufrichtung der Kurbelwelle 4 rotiert und die Kurbelwelle 4 noch nicht schneller rotiert als das Sonnenrad 8.
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Die Planeten 7 sind bei diesem Ausführungsbeispiel auf Lagerbolzen 9 stationär gelagert und fungieren im Grunde als Übertragungsglieder eines innerhalb des Hohlrades 6 verlaufenden Stirnradgetriebes. Prinzipiell ist bereits ein Planetenrad 7 ausreichend, zur Optimierung der am Hohlrad 6 und am Sonnenrad 8 angreifenden Kräftesysteme sind vorzugsweise jedoch wenigstens zwei oder eben mehrere Planeten 7 in entsprechend symmetrischer Anordnung vorgesehen.
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Wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Anlassermotor 1 aktiviert, so dass dessen Rotorwelle 2 in einer ersten Drehrichtung rotiert, so wird das Stirnrad 5 in Rotation versetzt. Rotiert hierbei das Stirnrad 5 in die Richtung, in welche auch die Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine bei der Inbetriebnahme derselben gedreht werden soll, so greift, solange die Kurbelwelle 4 noch nicht selbst schneller läuft als das Stirnrad 5, der erste Freilauf K1 und koppelt hierbei das Stirnrad 5 mit der Kurbelwelle, so dass diese nunmehr angetrieben wird. Sobald die Brennkraftmaschine derart aktiv ist, dass die Kurbelwelle 4 schneller läuft als das Stirnrad 5, gibt der Freilauf K1 die Koppelung frei und der Anlasser kann deaktiviert werden ohne hierbei von der Kurbelwelle mitgeschleppt zu werden. Während dieses Vorgangs werden über das Hohlrad 6 auch die Planeten 7 und das Sonnenrad 8 angetrieben. Das Sonnenrad 8 rotiert hierbei mit einem der Rotationsrichtung des Stirnrades 5 entgegen gerichteten Drehsinn und der zweite Freilauf K2 verbleibt in einem Freigabezustand, d. h. das ohnehin „in der falschen Richtung” rotierende Sonnenrad 8 überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 4.
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Wird der Anlassermotor 1 mit einer der vorangehend geschilderten Betriebsweise entgegen gerichteten Drehrichtung betrieben, so rotiert das Stirnrad 5 in eine der geforderten Antriebsrichtung der Kurbelwelle 4 entgegen gerichtete Rotationsrichtung und der erste Freilauf K1 überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 4. Da das Hohlrad 6 mit dem Stirnrad 5 drehfest gekoppelt ist, werden über das Hohlrad 6 die Planeten 7 angetrieben. Das mit den Planeten 7 in Eingriff stehende Sonnenrad 8 rotiert nunmehr in Antriebsrichtung der Kurbelwelle 4 und wird über den zweiten Freilauf K2 an diese solange angekoppelt, bis die Kurbelwelle 4 das Sonnenrad 8 überholt. Bei diesem System wird das Übersetzungsverhältnis des zweiten Getriebezugs durch das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrades 8 zur Zähnezahl des Hohlrades 6 bestimmt. Im vorliegenden Fall ist – von der Drehrichtungsumkehr abgesehen – die Übersetzungswirkung des zweiten Getriebezugs G2 geringer als die des ersten Getriebezugs und das Sonnenrad 8 wird damit in einem Betriebsmodus aktiv in welchem eine etwas erhöhte Antriebsdrehzahl der Kurbelwelle 4 gewünscht und kein maximales Anlassermoment erforderlich ist. Der zweite Getriebezug G2 ist damit bei diesem Ausführungsbeispiel der für den Warmstart herangezogene Getriebezug.
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Die Darstellung nach 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlasseranordnung zur Bewerkstelligung des für eine Inbetriebnahme einer Brennkraftmaschine temporär erforderlichen Antriebs der Kurbelwelle 4 jener Brennkraftmaschine. Diese Anlasseranordnung umfasst in gleicher Weise wie die Anordnung nach 1 einen als Elektromotor ausgebildeten Anlassermotor 1 mit einem wiederum auf einer Rotorwelle 2 sitzenden, permanent eingespurten Antriebsritzel 3. Weiterhin umfasst die Anlasseranordnung auch eine Getriebeeinrichtung G zur Generierung eines gegenüber dem an der Rotorwelle 2 anliegenden Elektromotordrehmoment erhöhten, an der Kurbelwelle 4 angreifenden Anlasser-Ausgangsdrehmomentes.
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Die Getriebeeinrichtung G ist derart ausgebildet, dass diese einen ersten Getriebezug G1 und einen zweiten Getriebezug G2 umfasst, wobei die beiden Getriebezüge G1, G2 derart ausgelegt sind, dass der zweite Getriebezug G2 eine von dem ersten Getriebezug G1 abweichende, im Vergleich zu letzterem etwas höhere Übersetzungswirkung generiert. Zudem ist der Anlassermotor wiederum derart ausgebildet und ansteuerbar, dass dessen Rotorwelle 2 in einer ersten Rotationsrichtung und einer zweiten, der ersten Rotationsrichtung entgegen gesetzten zweiten Rotationsrichtung betreibbar ist. Die Getriebeeinrichtung G ist in die Anlasseranordnung derart eingebunden, dass in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotorwelle 2 die Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine über den ersten oder den zweiten Getriebezug G1, G2 angetrieben wird.
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Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Getriebeeinrichtung eine Koppelungseinrichtung K mit einem ersten und einem zweiten Freilauf K1, K2. Die Freiläufe K1, K2 sind hier ebenfalls im Bereich des Ausgangs des Getriebesystems G angeordnet. Die Anordnung ist derart getroffen, dass über den ersten Freilauf K1 der erste Getriebezug G1 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar ist und über den zweiten Freilauf K2 der zweite Getriebezug G2 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar ist.
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Das Getriebesystem G ist intern derart konfiguriert, dass der zweite Getriebezug G2 eine höhere Übersetzungswirkung aufweist als der erste Getriebezug G1, so dass über den zweiten Getriebezug G2 eine etwas niedrigere Antriebsdrehzahl der Kurbelwelle realisierbar ist als über den ersten Getriebezug G1, jedoch ein etwas höheres Antriebsmoment generierbar ist. Zudem ist das Getriebesystem derart ausgelegt, dass der erste Getriebezug G1 und der zweite Getriebezug G2 eine hinsichtlich des Drehsinns gegensinnige Übersetzungswirkung haben.
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Der erste Getriebezug G1 umfasst ein zur Kurbelwelle 4 koaxiales Stirnrad 5, das über das als direkt auf der Rotorwelle 2 sitzendes Antriebsritzel 3 ausgebildete Anlasserorgan angetrieben wird. Hierzu greift das Antriebsritzel 2 radial von außen her in eine Stirnradverzahnung 5a des Stirnrades 5 ein. Das Stirnrad 5 ist in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel über den ersten Freilauf K1 mit der Kurbelwelle 4 koppelbar. Der erste Freilauf K1 ist hierbei derart ausgebildet, dass dieser an der Kurbelwelle 4 angreift und dabei ein Drehmoment in die Kurbelwelle 4 einleitet, wenn das Stirnrad 5 in Laufrichtung der Kurbelwelle 4 rotiert und die Kurbelwelle noch nicht schneller rotiert als das Stirnrad 5.
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Der zweite Getriebezug G2 umfasst ein Hohlrad 6, wenigstens ein Planetenrad 7 und ein Sonnenrad 8. Der zweite Getriebezug G2 ist derart aufgebaut, dass dessen Sonnenrad 8 an das Stirnrad 5 drehfest angekoppelt ist, so dass das Sonnenrad 8 gemäß der Übersetzung zwischen dem Antriebsritzel 3 und dem Stirnrad 5 über das Stirnrad 5 getrieben wird. Das Planetenrad 7 greift radial von innen her in das Hohlrad 6 und radial von außen her in das Sonnenrad 8 ein. Das Hohlrad 6 ist über den zweiten Freilauf K2 mit der Kurbelwelle gekoppelt. Der zweite Freilauf K2 ist hierbei in gleicher Weise wie der Freilauf K1 derart ausgebildet, dass dieser an der Kurbelwelle 4 angreift und dabei ein Drehmoment in die Kurbelwelle 4 einleitet, wenn das Hohlrad 6 in Laufrichtung der Kurbelwelle 4 rotiert und die Kurbelwelle 4 noch nicht schneller rotiert als das Hohlrad 6.
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Die Planeten 7 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum auf Lagerbolzen 9 stationär gelagert und fungieren im Grunde als Übertragungsglieder eines innerhalb des Hohlrades 6 verlaufenden Stirnradgetriebes.
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Wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Anlassermotor 1 aktiviert, so dass dessen Rotorwelle 2 in einer ersten Drehrichtung rotiert, so wird das Stirnrad 5 in Rotation versetzt. Rotiert hierbei das Stirnrad 5 in die Richtung, in welche auch die Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine bei der Inbetriebnahme derselben gedreht werden soll, so greift, solange die Kurbelwelle 4 noch nicht selbst schneller läuft als das Stirnrad 5, der erste Freilauf K1 und koppelt hierbei das Stirnrad 5 mit der Kurbelwelle, so dass diese nunmehr angetrieben wird. Sobald die Brennkraftmaschine derart aktiv ist, dass die Kurbelwelle 4 schneller läuft als das Stirnrad 5, gibt der Freilauf K1 die Koppelung frei und der Anlasser kann deaktiviert werden ohne hierbei von der Kurbelwelle mitgeschleppt zu werden. Während dieses Vorgangs werden über das Hohlrad 6 auch die Planeten 7 und das Sonnenrad 8 angetrieben. Das Sonnenrad 8 rotiert hierbei mit einem der Rotationsrichtung des Stirnrades 5 entgegen gerichteten Drehsinn und der zweite Freilauf K2 verbleibt in einem Freigabezustand, d. h. das ohnehin „in der falschen Richtung” rotierende Hohlrad 6 überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 4.
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Wird der Anlassermotor 1 mit einer der vorangehend geschilderten Betriebsweise entgegen gerichteten Drehrichtung betrieben, so rotiert das Stirnrad 5 in eine der geforderten Antriebsrichtung der Kurbelwelle 4 entgegen gerichteten Rotationsrichtung und der erste Freilauf K1 überträgt kein Drehmoment auf die Kurbelwelle 4. Da das Sonnenrad 8 mit dem Stirnrad 5 drehfest gekoppelt ist, werden über das Sonnenrad 8 die Planeten 7 angetrieben. Das mit den Planeten 7 in Eingriff stehende Hohlrad 6 rotiert nunmehr in Antriebsrichtung der Kurbelwelle 4 und wird über den zweiten Freilauf K2 an diese solange angekoppelt, bis die Kurbelwelle 4 das Hohlrad 6 überholt. Bei diesem System wird das Übersetzungsverhältnis des zweiten Getriebezugs durch das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrades 8 zur Zähnezahl des Hohlrades 6 bestimmt. Im vorliegenden Fall ist – von der Drehrichtungsumkehr abgesehen – die Übersetzungswirkung des zweiten Getriebezugs G2 höher als die des ersten Getriebezugs G1, und das Hohlrad 6 wird damit in einem Betriebsmodus aktiv, in wel- chem eine etwas geringere Antriebsdrehzahl der Kurbelwelle 4 ausreichend und ein maximales Anlassermoment erforderlich ist. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist damit der zweite Getriebezug G2 der für den Kaltstart herangezogene Getriebezug.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen wird der Anlassermotor 1 über eine hier nicht weiter dargestellte Steuereinrichtung betrieben, wobei diese Steuereinrichtung wenigstens ein Betriebskriterium, insbesondere das ggf. modellierte, zu erwartende erforderliche Kurbelwellendrehmoment und ggf. die momentane Kurbelwellendrehzahl berücksichtigt.
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Es ist möglich, das Getriebesystem G so auszulegen, dass dieses, insbesondere das Stirnrad 5, ein relativ geringes Rotationsträgheitsmoment hat. Bei dieser Auslegung ist es möglich, während eines Starvorganges „die Rotationsrichtung des Anlassers” zu ändern, so dass z. B. die ersten Rotationen der Kurbelwelle mit einer hohen Übersetzungswirkung, d. h. einem hohen an der Kurbelwelle zur Verfügung stehenden Anlassermoment bewerkstelligt werden können und dann nach der Drehrichtungsumkehr des Elektromotors der weitere Ablauf des Anlassvorgangs mit einem geringeren Übersetzungsverhältnis abgewickelt wird, so dass letztlich höhere Kurbelwellendrehzahlen erreichbar sind. Diese Spezialvariante eignet sich insbesondere für schwere Selbstzündermotoren und bietet einerseits die Möglichkeit bei kaltem Motor das Anlaufmoment zuverlässig aufzubringen und andererseits etwas schnellere Kompressionsvorgänge und höhere Verdichtungsdrücke zu realisieren, so dass eben gerade bei tiefen Umgebungstemperaturen das Startverhalten verbessert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anlassermotor
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Antriebsritzel
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- Stirnrad
- 5a
- Stirnradverzahnung
- 6
- Hohlrad
- 7
- Planetenrad
- 8
- Sonnenrad
- 9
- Lagerbolzen
- G
- Getriebeeinrichtung
- G1
- Getriebezug
- G2
- Getriebezug
- K1
- Freilauf
- K2
- Freilauf
