-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Stand der Technik
-
In der
DE 197 48 605 A1 wird eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die ein über einen elektrischen Startermotor antreibbares Starterritzel aufweist, welches axial zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine verstellbar ist. Die axiale Verstellbewegung des Starterritzels wird über ein elektromagnetisches Starterrelais erzeugt. Die Antriebsbewegung des elektrischen Startermotors wird über ein Planetengetriebe und eine Freilaufkupplung auf eine Antriebswelle des Starterritzels übertragen. Die Freilaufkupplung weist einen radial außen liegenden Mitnehmer und einen Innenring auf, wobei zwischen Mitnehmer und Innenring Zylinderrollen auf einer Keilbahn des Innenrings laufen. Der Mitnehmer ist Träger von Lagerbolzen für Planetenräder des Planetengetriebes, die an der Innenverzahnung eines ortsfest angeordneten Hohlrads des Planetengetriebes umlaufen. Die Planetenräder werden von einem Sonnenrad angetrieben, das fest auf der Motorwelle des Startermotors aufsitzt.
-
Bei Startvorrichtungen ist aus Platzgründen eine kompakte Ausführung anzustreben. Des Weiteren ist während des Startvorgangs auf eine möglichst geringe Geräuschentwicklung zu achten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine kompakt und mit reduzierter Geräuschentwicklung auszuführen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung wird zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt und umfasst ein Starterritzel, das zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition zu verstellen ist, in der das Starterritzel in Eingriff mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine steht. Die Verstellbewegung des Starterritzels wird vorzugsweise mittels eines elektromagnetischen Starterrelais erzeugt. Die Verstellbewegung ist insbesondere als eine axiale Stellbewegung ausgeführt, die parallel zur Längs- bzw. Drehachse des Starterritzels verläuft, wobei im Prinzip auch Stellbewegungen mit einer Radialkomponente zur Längsachse in Betracht kommen. Im eingespurten Zustand mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine wird das Starterritzel von einem elektrischen Startermotor angetrieben, dessen Drehbewegung über ein Planetengetriebe auf eine Antriebswelle des Starterritzels übertragen wird.
-
Die Startvorrichtung ist des Weiteren mit einer Freilaufkupplung im Übertragungsweg zwischen dem Planetengetriebe und dem Starterritzel ausgestattet. Die Freilaufkupplung ermöglicht eine Bewegungsübertragung vom elektrischen Startermotor zum Starterritzel, sie unterbricht jedoch den kinematischen Übertragungsweg für den Fall, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine der Zahnkranz mit höherer Drehzahl umläuft als das Starterritzel.
-
Bei der erfindungsgemäßen Startvorrichtung bilden ein Bauteil des Planetengetriebes und ein Freilaufmitnehmer der Freilaufkupplung eine gemeinsame Baueinheit. Der Freilaufmitnehmer ist Bestandteil der Freilaufkupplung und wirkt über Wälzkörper mit einem Abschnitt der Antriebswelle zusammen, auf der das Starterritzel aufsitzt und die das Starterritzel antreibt. Die Antriebswelle weist hierfür einen Rollenbund auf oder ist mit einem Rollenbund gekoppelt, der Bestandteil der Freilaufkupplung ist.
-
Grundsätzlich kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen das Bauteil des Planetengetriebes und der Freilaufmitnehmer einteilig ausgebildet sind, als auch Ausführungen als separate Bauteile, die aber drehfest miteinander gekoppelt sind. Auch bei separater Ausführung liegen das Bauteil des Planetengetriebes und der Freilaufmitnehmer unmittelbar aneinander.
-
Das Zusammenfassen des Bauteils des Planetengetriebes und des Freilaufmitnehmers zu einer gemeinsamen Baueinheit hat den Vorteil einer kompakten Ausführung. Insbesondere in Achsrichtung der Startvorrichtung kann eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums erreicht werden. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass auch eine Reduzierung der Geräuschentwicklung erreicht wird. Durch die Integration bzw. Zusammenfassung von einem Bauteil des Planetengetriebes und dem Freilaufmitnehmer wird eine Abkopplung vom Motor- bzw. Polgehäuse des Startermotors erreicht, so dass auch die Gefahr einer Resonanzverstärkung reduziert ist. Dadurch wird das Geräuschniveau bei der Betätigung der Startvorrichtung abgesenkt.
-
Der Freilaufmitnehmer ist gemeinsam mit dem integrierten Bauteil des Planetengetriebes zweckmäßigerweise axial ortsfest angeordnet. Das Starterrelais, welches das Starterritzel zwischen der Außerfunktionsposition und der Eingriffsposition verstellt, greift nicht an dem Freilaufmitnehmer an, sondern vorteilhafterweise unmittelbar am Starterritzel bzw. einer Welle oder einem Bund des Starterritzels. Der Freilaufmitnehmer und das darin integrierte Bauteil des Planetengetriebes bleiben unabhängig von der Stellbewegung des Starterritzels in ihrer axial ortsfesten Position, sie können jedoch zur Übertragung der Antriebsbewegung des Startermotors gemeinsam rotieren. Da grundsätzlich nur das Starterritzel von dem Starterrelais verstellt werden muss, ist die zu bewegende Masse reduziert und kann das Starterritzel entsprechend klein dimensioniert werden.
-
Das Bauteil des Planetengetriebes, welches mit dem Freilaufmitnehmer die gemeinsame Baueinheit bildet, ist, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, als ein Hohlrad des Planetengetriebes ausgebildet, das mit einer Innenverzahnung versehen ist. An der Innenverzahnung laufen Planetenräder ab, deren Lagerzapfen gehäusefest angeordnet ist. Hierbei kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen die Lagerzapfen in einem gehäuseseitigen Lager aufgenommen sind und umlaufen können, als auch Ausführungen, in denen die Lagerzapfen fest eingespannt sind und die Planetenräder um die Lagerzapfen rotieren.
-
In der Ausführung als Hohlrad lässt sich das Geräuschniveau signifikant absenken, da das Abwälzen der Planetenräder an der Innenverzahnung des Hohlrades Geräusche produziert und durch den Abstand zum Motor- bzw. Polgehäuse des Startermotors eine Resonanzverstärkung entfällt.
-
Die Planetenräder werden von einem Sonnenrad angetrieben, welches zweckmäßigerweise unmittelbar an der Stirnseite der Motor- bzw. Ankerwelle des Startermotors aufsitzt. Die Bewegungsübertragung erfolgt somit von der Ankerwelle und dem Sonnenrad über die Planetenräder auf das Hohlrad, das aufgrund seiner einteiligen Ausführung bzw. der drehfesten Kopplung mit dem Freilaufmitnehmer auch diesen bewegt, wobei der Freilaufmitnehmer über die Wälzkörper den Rollenbund antreibt, der mit dem Starterritzel gekoppelt ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung, die sich auf eine einteilige Ausbildung von Hohlrad und Freilaufmitnehmer bezieht, sind diese beiden Bauteile an axial gegenüberliegenden Stirnseiten eines gemeinsamen Rings angeordnet. Das Hohlrad befindet sich auf der dem Startermotor zugewandten Seite, der Freilaufmitnehmer auf der dem Starterritzel zugewandten Seite. Zwischen Hohlrad und Freilaufmitnehmer kann eine Trennwand radial einragen, die vorzugsweise einteilig mit dem Ring ausgebildet ist und Hohlrad und Freilaufmitnehmer voneinander separiert. Die Trennwand sorgt für eine stabile Ausführung des Bauteils. Sie kann eine zentrale Ausnehmung für die Ankerwelle und/oder die Antriebswelle bilden. So ist es beispielsweise möglich, dass die koaxial angeordnete Ankerwelle und die Antriebswelle durch die Ausnehmung in der Trennwand hindurchragen oder zumindest benachbart zu der Ausnehmung angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Lager im Bereich der Ausnehmung angeordnet sein, über das sich die Ankerwelle und die Antriebswelle aneinander abstützen, wobei eine Relativdrehbewegung zwischen Ankerwelle und Antriebswelle möglich ist.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die Lagerzapfen der Planetenräder an einem Lagerdeckel gehalten, der am Motorgehäuse des Startermotors angeordnet ist. Der Lagerdeckel kann gegebenenfalls am Gehäuse der Startvorrichtung über ein Dämpfungselement abgestützt sein, insbesondere in Achsrichtung, wodurch eine weitere Schwingungsreduzierung und damit ein Absenken des Geräuschniveaus erzielt wird.
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
-
1 einen Schnitt längs durch eine Startvorrichtung, mit einem elektrischen Startermotor, der über ein Planetengetriebe mit einer Antriebswelle gekoppelt ist, auf der ein Starterritzel aufsitzt,
-
2 in vergrößerter Darstellung die Startvorrichtung im Bereich des Planetengetriebes,
-
3 einen Schnitt längs durch ein Bauteil, in das ein Hohlrad des Planetengetriebes und ein Freilaufmitnehmer einer Freilaufkupplung integriert sind,
-
4 das Bauteil gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht,
-
5 das Bauteil gemäß 3 in einer weiteren perspektivischen Ansicht.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die in 1 gezeigte Startvorrichtung 1 wird zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt und weist in einem Gehäuse 2 einen elektrischen Startermotor 3 auf, ein dem Startermotor 3 nachgeordnetes Planetengetriebe 4, eine Antriebswelle 5, eine Freilaufkupplung 6 sowie ein Starterritzel 7, das von der Antriebswelle 5 rotierend angetrieben wird und das axial zwischen der in 1 gezeigten Außerfunktionsposition und einer axial vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine zu verstellen ist. Die axiale Verstellbewegung des Starterritzels 7 wird mithilfe eines elektromagnetischen Starterrelais 8 durchgeführt, das ebenfalls im Gehäuse 2 der Startvorrichtung 1 aufgenommen bzw. an das Gehäuse 2 angeflanscht ist.
-
Bei dem elektrischen Startermotor 3 handelt es sich um einen permanenterregten Gleichstrommotor mit Permanentmagneten 9 an der Innenseite des Motor- bzw. Polgehäuses 10. Der Anker 11 des Startermotors 3 umfasst eine Ankerwelle 12, die rotierend gelagert ist, und ein auf der Ankerwelle 12 aufsitzendes Ankerpaket 13 mit bestrombaren Wicklungen. Die Wicklungen werden über eine Kommutierungseinrichtung mit Strom versorgt, die einen ankerseitigen Kollektor 14 umfasst, an dem Strom leitende Bürsten anliegen.
-
Das Planetengetriebe 4 weist ein Hohlrad 15 auf, das mit einer Innenverzahnung versehen ist, an der Planetenräder 17 des Planetengetriebes abrollen. Die Planetenräder 17 sind rotierend an einem gehäuseseitigen Planetenträger 18 gelagert und werden von einem zentralen Sonnenrad 19 angetrieben, das benachbart zur Stirnseite auf der Ankerwelle 12 aufsitzt und von dieser angetrieben wird.
-
Das Hohlrad 15 ist, wie 1 in Verbindung mit den weiteren Figuren zu entnehmen, einteilig mit einem Mitnehmer 20 der Freilaufkupplung 6 ausgebildet. Der Mitnehmer 20 umgreift einen Rollenbund der Antriebswelle 5, wobei zwischen dem Rollenbund und dem Mitnehmer 20 Wälzkörper 23 angeordnet sind. Die Freilaufkupplung 6 mit dem Mitnehmer 20, den Wälzkörpern 23 und dem Rollenbund an der Antriebswelle 5 ermöglichen eine Bewegungsübertragung vom Startermotor auf das Starterritzel. Erreicht nach dem Starten der Brennkraftmaschine der Zahnkranz eine höhere Drehzahl als das Starterritzel, wird der kinematische Übertragungsweg in der Freilaufkupplung 6 aufgehoben.
-
Beim Starten erfolgt die Bewegungsübertragung von der Ankerwelle 12 und das stirnseitig angeordnete Sonnenrad 19 auf die Planetenräder 17, die das Hohlrad 15 und den einteilig ausgebildeten Mitnehmer 20 antreiben. Durch die Wälzkörper 23 werden die Antriebswelle 5 und das Starterritzel 7 angetrieben.
-
Die axiale Stellbewegung des Starterritzels 7 von der zurückgezogenen Außerfunktionsposition in die vorgerückte Eingriffsposition mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine erfolgt über das Starterrelais 8, das einen elektromagnetisch verstellbaren Hubanker 24 aufweist, dessen axiale Stellbewegung über einen im Gehäuse drehbar gelagerten Gabelhebel 25 unmittelbar auf einen Bund 22 des Starterritzels 7 übertragen wird. Das Starterritzel 7 ist über ein Steilgewinde 21 mit der Antriebswelle 5 verbunden, so dass das Starterritzel 7 bei einer axialen Vorschubbewegung, die von dem Starterrelais 8 erzeugt wird, zugleich eine Rotationsbewegung ausführt, was das Einspuren in den Zahnkranz erleichtert. In der vorgerückten Position kann daraufhin der Startermotor eingeschaltet werden, wodurch wie vorbeschrieben das Starterritzel 7 in Rotation versetzt wird.
-
Das Hohlrad 15 und der Mitnehmer 20 der Freilaufkupplung bilden ein gemeinsames Bauteil mit einem umlaufenden Ring, in den eine radial nach innen einragende Trennwand 32 mit einer zentralen Ausnehmung eingebracht ist. Die Trennwand 32 befindet sich axial in der Mitte des Rings und unterteilt das Bauteil in das Hohlrad 15 und den Mitnehmer 20. Durch die zentrale Ausnehmung in der Trennwand 32 ragt ein stirnseitiger Zapfen der Ankerwelle 12 hindurch, die in eine korrespondierende Ausnehmung in der Stirnseite der Antriebswelle 5 einragt. Zwischen dem Zapfen an der Stirnseite der Ankerwelle 12 und der Ausnehmung an der Stirnseite der Antriebswelle 5 befindet sich ein Lager 33, welches zum einen eine gegenseitige Abstützung zwischen Ankerwelle 12 und Antriebswelle 5 ermöglicht und zum andern eine Relativdrehbewegung zwischen den Wellen 5 und 12. In 1 ist zudem zu erkennen, dass der Aufbau im Bereich des Lagers 33 wie folgt ist: Die Ankerwelle 12 ist über einen Zapfen im Lager 33 gelagert. Das Lager 33 wiederum ist in einem – vorzugsweise rohrstutzenartigen – Ende der Antriebswelle 5 aufgenommen. Das rohrstutzenartige Ende ragt in die zentrale Ausnehmung der Trennwand 32.
-
Das Motor- bzw. Polgehäuse 10 des elektrischen Startermotors 3 ist stirnseitig auf der dem Planetengetriebe 4 zugewandten Seite von einem Lagerdeckel verschlossen, welcher zugleich den Planetenträger 18 bildet und die Lagerzapfen 30 der Planetenräder 17 trägt. Die Lagerzapfen 30 sind einteilig mit dem Lagerdeckel 18 ausgebildet, 2, und ragen somit von der Seite des elektrischen Startermotors 3 in das Hohlrad 15 hinein. Die Lagerzapfen 30 sind vorzugsweise von der Seite des elektrischen Startermotors 3 mit einem Sackloch versehen bzw. ausgebildet. Der Lagerdeckel ist über ein Dämpfungselement 31 (1) am Gehäuse 2 der Startvorrichtung 1 axial abgestützt.
-
Es ist somit auch eine Startvorrichtung 1 offenbart, die einen elektrischen Startermotor 3 aufweist, wobei ein zentrales Sonnenrad 19 durch die Ankerwelle 12 antreibbar ist. Das Sonnenrad 19 ist ein Teil eines Planetengetriebes 4. Planetenräder 17 befinden sich zwischen dem Sonnenrad 19 und einem Hohlrad 15. Das Planetengetriebe 4 ist durch einen Lagerdeckel 18 abgedeckt. Lagerzapfen 30 sind am Lagerdeckel 18 befestigt bzw. alternativ mit dem Lagerdeckel 18 einstückig ausgeführt. In letztgenannten Fall kann ein Lagerzapfen 30 bspw. aus dem Material des Lagerdeckels 18 herausgepresst und als Hohlzapfen mit Sackloch oder Durchgangsloch ausgeführt sein.
-
In den 3 und 4 ist die Innenverzahnung 16 des Hohlrades 15 zu entnehmen. Die 3 und 5 zeigen die Innenkontur am Mitnehmer 20 zur Aufnahme der Wälzkörper.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
