DE102014217132A1 - Starting device for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine weist einen elektrischen Startermotor auf, dessen Antriebsbewegung auf ein Starterritzel übertragbar ist. Die Rotorwelle des Startermotors ist stirnseitig von einer Verschlusskappe abgedeckt, in die mindestens eine Versteifungsrippe eingebracht ist.A starting device for an internal combustion engine has an electric starter motor whose drive movement is transferable to a starter pinion. The rotor shaft of the starter motor is frontally covered by a cap into which at least one stiffening rib is introduced.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a starting device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Der Startermotor ist als permanenterregter Elektromotor ausgeführt, der an der Innenseite eines Polgehäuses Permanentmagnete trägt, deren Magnetfeld mit einem elektromagnetischen Feld von Wicklungen interagiert, welche in einem Ankerpaket auf der Rotorwelle angeordnet sind und über eine Kommutierungseinrichtung bestromt werden. Die Kommutierungseinrichtung umfasst eine am Gehäuse gehaltene Bürstenplatte mit Kohlebürsten, die gegen die Mantelfläche eines rotorseitigen Kollektors kraftbeaufschlagt sind. Die Bürstenplatte wird über die Stirnseite in das Polgehäuse des Startermotors eingesetzt und von einem stirnseitig aufgesetzten Lagerschild abgedeckt, der eine Verschlusskappe aufweist, welche das Ende der Rotorwelle aufnimmt. Zur axialen Abstützung befindet sich auf der Rotorwelle ein Sicherungsring, der gegen eine Ringschulter der Verschlusskappe anschlägt. Die Verschlusskappe kann einteilig mit dem Lagerdeckel ausgebildet sein oder als separat von diesem ausgeführtes Bauteil.The starter motor is designed as a permanent-magnet electric motor which carries on the inside of a pole housing permanent magnets whose magnetic field interacts with an electromagnetic field of windings, which are arranged in an armature package on the rotor shaft and are energized via a commutation. The commutation device comprises a brush plate which is held on the housing and has carbon brushes which are subjected to force against the surface area of a rotor-side collector. The brush plate is inserted via the end face in the pole housing of the starter motor and covered by a frontally mounted bearing plate, which has a closure cap which receives the end of the rotor shaft. For axial support is located on the rotor shaft, a locking ring which abuts against an annular shoulder of the cap. The closure cap can be formed integrally with the bearing cap or as a separate component from this.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine gattungsgemäße Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine so auszubilden, dass die Rotorwelle des Startermotors über einen langen Betriebszeitraum in Achsrichtung sicher abgestützt ist.The invention is based on the object with simple design measures a generic starting device for an internal combustion engine in such a way that the rotor shaft of the starter motor is securely supported over a long period of operation in the axial direction.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Die erfindungsgemäße Startvorrichtung wird zum Starten von Brennkraftmaschinen eingesetzt und weist einen elektrischen Startermotor mit einer Rotorwelle auf, deren Antriebsbewegung auf ein Starterritzel übertragbar ist. Es kann zweckmäßig sein, zwischen Rotorwelle und Starterritzel ein Getriebe anzuordnen, beispielsweise ein Planetengetriebe zur Drehzahluntersetzung. Das Starterritzel treibt einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine an. Das Starterritzel kann gegebenenfalls zwischen einer ausgespurten Position ohne Kontakt mit dem Zahnkranz und einer eingespurten Position verstellt werden, in der das Starterritzel in den Zahnkranz eingreift; die Verstellbewegung des Starterritzel wird in diesem Fall über ein elektromagnetisches Starterrelais erzeugt. Es kommen aber auch permanent eingespurte Starterritzel in Betracht. The starting device according to the invention is used for starting internal combustion engines and has an electric starter motor with a rotor shaft whose drive movement is transferable to a starter pinion. It may be expedient to arrange a gear between rotor shaft and starter pinion, for example, a planetary gear for speed reduction. The starter pinion drives a ring gear of the internal combustion engine. The starter pinion may optionally be adjusted between a recessed position without contact with the sprocket and a eingepurten position in which engages the starter pinion in the sprocket; the adjustment movement of the starter pinion is generated in this case via an electromagnetic starter relay. But there are also permanently tracked starter pinion into consideration.
Die Rotorwelle des Startermotors ist benachbart zu ihren Stirnseiten in je einem Lager drehbar aufgenommen. Zumindest das Lager auf der dem Starterritzel abgewandten Seite, gegebenenfalls beide stirnseitigen Lager sind in einem Lagerschild aufgenommen, welcher an der Stirnseite eines Polgehäuses des Startermotors angeordnet ist. Auf der dem Starterritzel axial abgewandten Seite ist die Stirnseite der Rotorwelle von einer Verschlusskappe abgedeckt, die separat von dem dort angeordneten Lagerschild ausgebildet und mit dem Lagerschild verbunden ist. Über die Verschlusskappe wird eine axiale Abstützung der Rotorwelle erreicht, indem beispielsweise ein auf der Rotorwelle axial fest aufsitzender Sicherungsring von der Verschlusskappe axial abgestützt wird. The rotor shaft of the starter motor is rotatably received adjacent to their end faces in a respective bearing. At least the bearing on the side facing away from the starter pinion, where appropriate, both end bearing are accommodated in a bearing plate, which is arranged on the end face of a pole housing of the starter motor. On the side facing away from the starter pinion axially, the end face of the rotor shaft is covered by a closure cap, which is formed separately from the bearing plate arranged there and connected to the bearing plate. About the cap axial support of the rotor shaft is achieved by, for example, a axially fixed on the rotor shaft seated circlip is axially supported by the cap.
Die Verschlusskappe weist ein topfförmiges Mittelteil auf, in das die Stirnseite der Rotorwelle einragt. Am topfförmigen Mittelteil erstreckt sich radial nach außen ein erweiterter Kragen, der diametral am topfförmigen Mittelteil gegenüberliegend Befestigungselemente für die Befestigung mit dem Lagerschild aufweist. Zusätzlich ist an dem Kragen, der bezogen auf die Längsachse durch das Mittelteil zumindest annähernd in einer Radialebene liegt, mindestens eine Versteifungsrippe angeordnet, die zwischen den diametral gegenüberliegenden Befestigungselementen verläuft.The closure cap has a pot-shaped center part, in which projects the end face of the rotor shaft. At the cup-shaped central part extends radially outwardly an extended collar diametrically opposite the cup-shaped central part has fastening elements for attachment to the bearing plate. In addition, at least one stiffening rib, which runs between the diametrically opposite fastening elements, is arranged on the collar, which lies at least approximately in a radial plane relative to the longitudinal axis through the central part.
Die Versteifungsrippe erhöht in signifikanter Weise die Festigkeit und Steifigkeit der Verschlusskappe, so dass diese in der Lage ist, axiale Stützkräfte zur Abstützung der Rotorwelle über einen langen Betriebszeitraum sicher aufnehmen zu können. Die Versteifungsrippe ist insbesondere einteilig mit der Verschlusskappe ausgebildet und wird durch eine entsprechend konstruktive Gestalt der Verschlusskappe im Bereich des radial erweiterten Kragens erreicht, insbesondere in Form eines Falzes oder durch Umbiegen. The stiffening rib significantly increases the strength and rigidity of the cap so that it is able to safely receive axial support forces for supporting the rotor shaft over a long period of operation. The stiffening rib is in particular formed integrally with the closure cap and is achieved by a correspondingly constructive shape of the closure cap in the region of the radially expanded collar, in particular in the form of a fold or by bending over.
Aufgrund der Ausrichtung der Versteifungsrippe zwischen den diametral gegenüberliegenden Befestigungselementen an dem radial erweiterten Kragen wird die Biegesteifigkeit um eine Achse quer zur Erstreckung der Versteifungsrippe und orthogonal zur Längsachse des topfförmigen Mittelteils erheblich erhöht. Es können somit Biegekräfte bzw. -momente, die aufgrund der Befestigung der Verschlusskappe über die Befestigungselemente am Lagerschild und bei einer axialen Kraftbeaufschlagung durch die Rotorwelle entstehen, besser und ohne Gefahr einer Schädigung der Verschlusskappe aufgenommen werden. Die Versteifungsrippe verläuft vorzugsweise seitlich an dem topfförmigen Mittelteil und befindet sich über ihre gesamte Länge an dem radial erweiterten Kragen, der einteilig mit dem topfförmigen Mittelteil ausgebildet ist. Due to the orientation of the stiffening rib between the diametrically opposed fasteners on the radially expanded collar, the flexural rigidity is increased significantly about an axis transverse to the extent of the stiffening rib and orthogonal to the longitudinal axis of the cup-shaped central portion. It can thus be better absorbed and no risk of damage to the cap due to the attachment of the cap on the fasteners on the bearing plate and an axial force applied by the rotor shaft bending forces or moments. The stiffening rib preferably extends laterally on the cup-shaped central part and is located over its entire length at the radially enlarged collar, which is formed integrally with the cup-shaped central part.
Vorteilhafterweise sind zwei Versteifungsrippen an der Verschlusskappe angeordnet, die sich an radial gegenüberliegenden Seiten des topfförmigen Mittelteils erstrecken und jeweils zwischen den Befestigungselementen an dem radial erweiterten Kragen verlaufen. Der radial erweiterte Kragen umschließt das topfförmige Mittelteil vollständig. Soweit zwei Versteifungsrippen vorgesehen sind, sind diese vorteilhafterweise spiegelsymmetrisch auf den radial gegenüberliegenden Seiten des topfförmigen Mittelteils am Kragen angeordnet.Advantageously, two stiffening ribs are arranged on the closure cap, which extend on radially opposite sides of the pot-shaped middle part and respectively extend between the fastening elements on the radially enlarged collar. The radially expanded collar completely surrounds the pot-shaped middle part. As far as two stiffening ribs are provided, these are advantageously arranged mirror-symmetrically on the radially opposite sides of the cup-shaped central part on the collar.
Die mindestens eine Versteifungsrippe ist vorzugsweise als ein umgebogener Randfalz des Kragens ausgebildet. Hierzu wird bei der Herstellung der Verschlusskappe der Randbereich des radial erweiterten Kragens umgebogen, insbesondere um 90° gegenüber der Ebene des Kragens und in Richtung der Erhebung des topfförmigen Mittelteils, so dass die freie Stirnseite des Randfalzes in montierter Lage von dem Lagerschild wegweist. Dies erlaubt eine flächige und bündige Anlage der Verschlusskappe an den Lagerschild bei zugleich verbesserter Steifigkeit der Verschlusskappe. The at least one stiffening rib is preferably formed as a bent edge fold of the collar. For this purpose, in the production of the closure cap, the edge region of the radially expanded collar is bent, in particular by 90 ° relative to the plane of the collar and in the direction of elevation of the cup-shaped middle part, so that the free end face of the edge fold points away from the end shield in the mounted position. This allows a flat and flush contact of the cap on the bearing plate at the same time improved stiffness of the cap.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird der Randfalz nur so weit im außen liegenden Randbereich des radial erweiterten Kragens umgebogen, dass der axiale Überstand des Randfalzes lediglich der Materialdicke des erweiterten Kragens entspricht. Dies ist grundsätzlich für die angestrebte Erhöhung der Steifigkeit der Verschlusskappe ausreichend. Außerdem wird durch diesen verhältnismäßig kleinen Umbug des Randfalzes die Auflagefläche der Verschlusskappe am Lagerschild nur geringfügig reduziert.According to a further expedient embodiment of the edge fold is bent only so far in the outer edge region of the radially enlarged collar, that the axial projection of the Randfalzes only corresponds to the material thickness of the extended collar. This is basically sufficient for the desired increase in the stiffness of the cap. In addition, the support surface of the cap on the bearing plate is only slightly reduced by this relatively small Umbug the Randfalzes.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung endet die mindestens eine Versteifungsrippe mit Abstand zu den Befestigungselementen. Es genügt, dass die Versteifungsrippe sich über einen Großteil des radial erweiterten Kragens erstreckt, wobei der unmittelbare Bereich der Befestigungselemente frei von der Versteifungsrippe bleibt, um ausreichend Platz für die Befestigung mit dem Lagerschild zu erhalten. Die Befestigungselemente sind beispielsweise als Ausnehmungen in Form von Befestigungsaugen ausgebildet, durch die ein geeignetes Befestigungsteil, insbesondere eine Schraube zur Befestigung mit dem Lagerschild hindurchgeführt werden kann.According to a further expedient embodiment, the at least one stiffening rib ends at a distance from the fastening elements. It is sufficient that the stiffening rib extends over a large part of the radially expanded collar, wherein the immediate region of the fasteners remains free of the stiffening rib in order to obtain sufficient space for attachment to the end shield. The fastening elements are formed, for example, as recesses in the form of fastening eyes, through which a suitable fastening part, in particular a screw can be passed for attachment to the bearing plate.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Verschlusskappe im Bereich des radial erweiterten Kragens nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet. According to a further expedient embodiment, the closure cap is non-rotationally symmetrical in the region of the radially enlarged collar.
Es kann beispielsweise zweckmäßig sein, dass sich der Kragen zu den beiden diametral gegenüberliegenden Befestigungselementen hin verjüngt, so dass die Verschlusskappe in Radialrichtung ihre größte Erstreckung in Richtung der Befestigungselemente aufweist. Die mindestens eine Versteifungsrippe erstreckt sich benachbart zum topfförmigen Mittelteil tangential in Richtung jedes Befestigungselementes. It may be expedient, for example, for the collar to taper toward the two diametrally opposite fastening elements so that the closure cap has its greatest extent in the radial direction in the direction of the fastening elements. The at least one stiffening rib extends adjacent to the cup-shaped central part tangentially in the direction of each fastening element.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Verschlusskappe an ihrem topfförmigen Mittelteil eine umlaufende Ringschulter mit verringertem Durchmesser auf, die zur axialen Abstützung der Rotorwelle bzw. eines auf der Rotorwelle aufsitzenden Sicherungsrings dient. Die axiale Abstützung erfolgt somit im Bereich des topfförmigen Mittelteils, in den die Stirnseite der Rotorwelle einragt. Im Falle einer Abstützung an einem Sicherungsring ist dieser axial ortsfest auf der Rotorwelle angeordnet und stützt sich axial an der radial nach innen einragenden Ringschulter am Mittelteil der Verschlusskappe ab. Die Ringschulter liegt axial auf Abstand zum radial erweiterten Kragen.According to yet another advantageous embodiment, the cap on its cup-shaped central part on a circumferential annular shoulder with a reduced diameter, which serves for the axial support of the rotor shaft or a seated on the rotor shaft locking ring. The axial support thus takes place in the region of the cup-shaped central part, in which projects the end face of the rotor shaft. In the case of a support on a securing ring, this is arranged axially stationary on the rotor shaft and is supported axially on the radially inwardly projecting annular shoulder on the central part of the closure cap. The annular shoulder is axially spaced from the radially expanded collar.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Mit der in
Der Startermotor
Benachbart zur freien Stirnseite ist auf die Rotorwelle
Die Verschlusskappe
Der radial erweiterte Kragen
Jede Versteifungsrippe
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010064260 A1 [0002] DE 102010064260 A1 [0002]
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- 2014-08-28 DE DE102014217132.6A patent/DE102014217132A1/en active Pending
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