DE102019130428A1 - Starter for an internal combustion engine - Google Patents

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Kiran Ankalkoti
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    • F02N2250/08—Lubrication of starters; Sealing means for starters

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Starter (100) für eine Brennkraftmaschine, mit einer Welle (150), auf der ein Ritzel (140) beweglich gelagert ist, wobei auf einer Oberfläche (151) der Welle zumindest bereichsweise eine Beschichtung (155) aus einem Festschmierstoff vorgesehen ist, der, in Bezug auf einen anliegenden Bereich des Ritzels (140), einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle (150) aufweist und der die Oberfläche (151) der Welle vor Korrosion schützt, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Starters (100).The invention relates to a starter (100) for an internal combustion engine, having a shaft (150) on which a pinion (140) is movably mounted, with a coating (155) made of a solid lubricant being provided at least in some areas on a surface (151) of the shaft which, with respect to an adjacent region of the pinion (140), has a lower coefficient of friction than a material of the shaft (150) and which protects the surface (151) of the shaft from corrosion, as well as a method for producing such a starter ( 100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Starter für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Starters.The present invention relates to a starter for an internal combustion engine and a method for producing such a starter.

Stand der TechnikState of the art

Zum Starten von Brennkraftmaschinen können Starter verwendet werden. Ein Starter weist typischerweise einen Elektromotor auf, der eine Welle antreibt, auf der ein Ritzel längsverschieblich gelagert ist. Dieses Ritzel kann zunächst auf der Welle verlagert und dabei in Eingriff mit einem Zahnkranz an der Brennkraftmaschine gebracht werden. Dies kann beispielsweise unter Verwendung eines Einrückrelais und eines Einrückhebels erfolgen.Starters can be used to start internal combustion engines. A starter typically has an electric motor that drives a shaft on which a pinion is mounted in a longitudinally displaceable manner. This pinion can first be shifted on the shaft and brought into engagement with a ring gear on the internal combustion engine. This can be done, for example, using an engagement relay and an engagement lever.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Starter sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Starters mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a starter and a method for producing a starter having the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Die Erfindung geht aus von einem Starter für eine Brennkraftmaschine, der eine Welle, auf der ein Ritzel beweglich gelagert ist, aufweist. Das Ritzel ist dabei insbesondere in axialer Richtung auf und entlang der Welle beweglich, d.h. längsverschieblich. Hierzu können insbesondere ein Einrückrelais und ein Einrückhebel vorgesehen sein, um das Ritzel entsprechend bewegen bzw. verlagern zu können.The invention is based on a starter for an internal combustion engine which has a shaft on which a pinion is movably mounted. The pinion is particularly movable in the axial direction on and along the shaft, i.e. it is longitudinally displaceable. For this purpose, in particular an engagement relay and an engagement lever can be provided in order to be able to move or displace the pinion accordingly.

Um das Ritzel des Starters mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff bringen zu können, ist es in aller Regel nötig, gewisse Bereiche des Starters offen zu gestalten, d.h. das Ritzel kann beispielsweise nicht vollständig von einem Gehäuse umgeben sein. Aufgrund der Bedingungen in der Nähe der Brennkraftmaschine besteht allerdings insbesondere für nicht geschützte Teile wie die Welle des Starters die erhöhte Gefahr von unerwünschter Korrosion.In order to be able to bring the pinion of the starter into engagement with the ring gear of the internal combustion engine, it is usually necessary to make certain areas of the starter open, i.e. the pinion cannot be completely surrounded by a housing, for example. Due to the conditions in the vicinity of the internal combustion engine, however, there is an increased risk of undesired corrosion, particularly for parts that are not protected, such as the starter shaft.

Zur Reduktion der Korrosionsgefahr kann eine Beschichtung der Oberfläche der Welle mit Chrom erfolgen. Allerdings ist, wie sich herausgestellt hat, Chrom ein schlecht umweltverträgliches Material und mitunter teils auch gesetzlich verboten.To reduce the risk of corrosion, the surface of the shaft can be coated with chrome. However, as it turned out, chrome is a poorly environmentally friendly material and is sometimes prohibited by law.

Es hat sich nun gezeigt, dass auch eine Beschichtung mit Festschmierstoffhinreichend Schutz vor Korrosion bietet und zudem noch den Vorteil einer reduzierten Reibung zwischen der Oberfläche der Welle und dem Ritzel bzw. demjenigen Bereich des Ritzels, der an der Welle bzw. deren Oberfläche anliegt - hierbei kann es sich z.B. um ein Gleitlager handeln -, bietet.It has now been shown that a coating with solid lubricant also offers sufficient protection against corrosion and also has the advantage of reduced friction between the surface of the shaft and the pinion or that area of the pinion that is in contact with the shaft or its surface - in this case can it be, for example, a plain bearing -, offers.

Daher ist erfindungsgemäß auf einer Oberfläche der Welle zumindest bereichsweise eine Beschichtung aus bzw. mit einem Festschmierstoff vorgesehen, der, in Bezug auf einen anliegenden Bereich des Ritzels, einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle (also insbesondere ein Material aus dem die Welle zumindest im Wesentlichen besteht) aufweist und der die Oberfläche der Welle vor Korrosion schützt. Die Verhältnisse für die Reibungskoeffizienten gelten dabei insbesondere für sämtliche Umweltbedingungen wie Temperatur und Druck, die bei einem Betrieb des Starters auftreten können, auch sowohl für Haftreibung als auch Gleitreibung.Therefore, according to the invention, a coating of or with a solid lubricant is provided at least in some areas on a surface of the shaft, which, in relation to an adjacent region of the pinion, has a lower coefficient of friction than a material of the shaft (i.e. in particular a material from which the shaft is at least partially Essentially consists) and which protects the surface of the shaft from corrosion. The ratios for the coefficients of friction apply in particular to all environmental conditions such as temperature and pressure that can occur during operation of the starter, as well as to both static friction and sliding friction.

Zweckmäßigerweise ist die Beschichtung durchgehend in einem Bereich der Oberfläche der Welle vorgesehen, in welchem das Ritzel während eines Betriebs des Starters anliegen kann, sodass möglichst sämtliche freien Stellen der Oberfläche der Welle vor Korrosion geschützt sind.The coating is expediently provided continuously in an area of the surface of the shaft in which the pinion can rest during operation of the starter, so that as many free areas as possible on the surface of the shaft are protected from corrosion.

Als besonders geeignete Festschmierstoffe haben sich dabei Zusammensetzungen erwiesen, die wenigstens eine Komponente aufweisen ausgewählt aus Polytetraflourethylen (PTFE, auch als Teflon bekannt), Molybdän(IV)-sulfid (Molybdändisulfid, MoS2), Graphit und Silikon (Poly(organo)siloxane). Bevorzugte Zusammensetzungen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Molykote bekannt, beispielsweise D-6600 oder D-7409. Solche Zusammensetzungen bieten einerseits einen guten Korrosionsschutz und andererseits eine besonders geringe Reibung. Zudem sind sie besonders einfach aufzubringen.Particularly suitable solid lubricants have proven to be compositions which have at least one component selected from polytetrafluoroethylene (PTFE, also known as Teflon), molybdenum (IV) sulfide (molybdenum disulfide, MoS 2 ), graphite and silicone (poly (organo) siloxanes) . Preferred compositions are known, for example, under the trade name Molykote, for example D-6600 or D-7409. Such compositions offer, on the one hand, good protection against corrosion and, on the other hand, particularly low friction. They are also particularly easy to apply.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Starters für eine Brennkraftmaschine, bei dem auf eine Welle, auf der ein Ritzel beweglich gelagert wird, auf einer Oberfläche zumindest bereichsweise eine Beschichtung mit einem Festschmierstoff vorgesehen wird, der, in Bezug auf einen anliegenden Oberflächenbereich des Ritzels, einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle aufweist und der die Oberfläche der Welle vor Korrosion schützt.The invention also relates to a method for producing a starter for an internal combustion engine, in which a coating with a solid lubricant is provided on a surface of a shaft on which a pinion is movably mounted, at least in some areas, which, in relation to an adjacent surface area of the pinion, has a lower coefficient of friction than a material of the shaft and which protects the surface of the shaft from corrosion.

Die Beschichtung wird dabei bevorzugt aufgebracht, indem die Beschichtung bzw. der Festschmierstoff aufgesprüht und anschließend vorzugsweise verfestigt wird, beispielsweise mittels Erwärmung. Das Aufbringen der Beschichtung erfolgt dabei vorteilhafterweise nach Herstellung der Welle selbst, insbesondere bevor die Welle zusammen mit den übrigen Komponenten montiert wird. Dies ermöglichst eine besonders effiziente Herstellung.The coating is preferably applied by spraying the coating or the solid lubricant and then preferably solidifying it, for example by means of heating. The coating is advantageously applied after the shaft itself has been manufactured, in particular before the shaft is assembled together with the other components. This enables a particularly efficient production.

Hinsichtlich weiterer bevorzugter Merkmale und Vorteile des Verfahrens sei auf die Ausführungen zum Starter verwiesen, die hier entsprechend gelten.With regard to further preferred features and advantages of the method, reference is made to the explanations relating to the starter, which apply accordingly here.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung besch rieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Starter in einer bevorzugten Ausführungsform. 1 shows schematically a starter according to the invention in a preferred embodiment.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Starter 100 in einer bevorzugten Ausführungsform in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt.In 1 is schematically a starter according to the invention 100 shown in a preferred embodiment in a partial sectional view.

Der Starter 100 weist ein Gehäuse 101, einen Elektromotor 110, ein Einrückrelais 120 und einen Einrückhebel 130 auf. Weiterhin weist der Starter 100 eine Welle 150 auf, die drehmomentübertragend mit dem Elektromotor 110 verbunden ist, beispielsweise mittels eines Getriebes und/oder eines Freilaufs (sog. Überholkupplung), und die am vom Elektromotor 110 abgewandten Ende im Gehäuse 101 gelagert ist.The starter 100 has a housing 101 , an electric motor 110 , an engagement relay 120 and an engagement lever 130 on. Furthermore, the starter has 100 a wave 150 on, which transmits torque with the electric motor 110 is connected, for example by means of a gearbox and / or a freewheel (so-called. Overrunning clutch), and the on from the electric motor 110 remote end in the housing 101 is stored.

Auf der Welle 150 ist drehfest ein Ritzel 140 aufgebracht, das - insbesondere unter Verwendung des Einrückhebels 130 - in axialer Richtung auf der Welle verschiebbar ist. Die in der 1 gezeigte Position des Ritzels 140 ist eine Position, in der es sich nicht mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in Eingriff befinden kann. In einer Position, in der das Ritzel 140 nach links bzw. vom Elektromotor 110 weg verschoben wäre, würde das Ritzel 140 - bei entsprechender Anordnung an einer Brennkraftmaschine - mit dem Zahnkranz in Eingriff stehen.On the wave 150 is a non-rotatable pinion 140 applied that - especially using the engagement lever 130 - Can be moved in the axial direction on the shaft. The one in the 1 shown position of the pinion 140 is a position in which it cannot be engaged with a ring gear of an internal combustion engine. In a position where the pinion 140 to the left or from the electric motor 110 shifted away, the pinion would 140 - With a corresponding arrangement on an internal combustion engine - are in engagement with the ring gear.

Auf einer Oberfläche 151 der Welle 150 ist eine Beschichtung 155 vorgesehen bzw. aufgebracht, auf welcher das Ritzel mit einem optionalen Gleitlager 145 entlang gleiten kann. Die Beschichtung weist einen Festschmierstoff auf, der, hier in Bezug auf das Gleitlager 145, einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle, also beispielsweise Stahl, aufweist. Mit anderen Worten ist eine Reibungskraft zwischen dem Gleitlager 145 und der Beschichtung 155 - bei im Übrigen gleichen Bedingungen - geringer als zwischen dem Gleitlager 145 und dem Material der Welle 150 selbst. Außerdem schützt die Beschichtung 155 die Oberfläche 151 vor Korrosion.On one surface 151 the wave 150 is a coating 155 provided or applied on which the pinion with an optional plain bearing 145 can slide along. The coating has a solid lubricant, here in relation to the plain bearing 145 , has a lower coefficient of friction than a material of the shaft, for example steel. In other words, there is a frictional force between the sliding bearing 145 and the coating 155 - with otherwise the same conditions - less than between the plain bearing 145 and the material of the shaft 150 itself. In addition, the coating protects 155 the surface 151 from corrosion.

Insgesamt wird auf diese Weise ein Starter bereitgestellt, bei dem einerseits die Welle gut vor Korrosion und ggf. anderen Umwelteinflüssen geschützt ist, bei der zugleich aber auch aufgrund der geringen Reibungskraft ein effizienter Betrieb möglich ist.Overall, in this way a starter is provided in which, on the one hand, the shaft is well protected against corrosion and possibly other environmental influences, but in which, at the same time, efficient operation is also possible due to the low frictional force.

Claims (9)

Starter (100) für eine Brennkraftmaschine, mit einer Welle (150), auf der ein Ritzel (140) beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche (151) der Welle zumindest bereichsweise eine Beschichtung (155) mit einem Festschmierstoff vorgesehen ist, der in Bezug auf einen anliegenden Bereich des Ritzels (140) einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle (150) aufweist und der die Oberfläche (151) der Welle vor Korrosion schützt.Starter (100) for an internal combustion engine, with a shaft (150) on which a pinion (140) is movably mounted, characterized in that a coating (155) with a solid lubricant is provided at least in some areas on a surface (151) of the shaft which has a lower coefficient of friction than a material of the shaft (150) in relation to an adjacent region of the pinion (140) and which protects the surface (151) of the shaft from corrosion. Starter (100) nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (155) Polytetraflourethylen und/oder Graphit und/oder Molybdän(IV)-sulfid und/oder Silikon aufweist.Starter (100) Claim 1 wherein the coating (155) comprises polytetrafluoroethylene and / or graphite and / or molybdenum (IV) sulfide and / or silicone. Starter (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung (155) durchgehend in einem Bereich der Oberfläche (151) der Welle vorgesehen ist, in welchem das Ritzel während eines Betriebs des Starters anliegen kann.Starter (100) Claim 1 or 2 wherein the coating (155) is provided continuously in a region of the surface (151) of the shaft in which the pinion can rest during operation of the starter. Starter (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ritzel (140) ein Gleitlager (145) aufweist, das an der Beschichtung (155) auf der Oberfläche der Welle anliegt.Starter (100) according to one of the preceding claims, wherein the pinion (140) has a sliding bearing (145) which rests against the coating (155) on the surface of the shaft. Starter (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Einrückrelais (120) und einem Einrückhebel (130), wobei der Starter (100) dazu eingerichtet ist, mittels des Einrückrelais über den Einrückhebel das Ritzel (140) auf der Welle (150) zu bewegen.Starter (100) according to one of the preceding claims, with an engagement relay (120) and an engagement lever (130), wherein the starter (100) is set up to use the engagement relay to drive the pinion (140) on the shaft (150) via the engagement lever. to move. Verfahren zum Herstellen eines Starters (100) für eine Brennkraftmaschine, bei dem auf eine Welle (150), auf der ein Ritzel (140) beweglich gelagert wird, auf einer Oberfläche (151) zumindest bereichsweise eine Beschichtung (150) mit einem Festschmierstoff vorgesehen wird, der, in Bezug auf einen anliegenden Oberflächenbereich des Ritzels, einen geringeren Reibungskoeffizienten als ein Material der Welle (150) aufweist und der die Oberfläche (151) der Welle vor Korrosion schützt.Method for producing a starter (100) for an internal combustion engine, in which a coating (150) with a solid lubricant is provided on a surface (151) at least in some areas on a shaft (150) on which a pinion (140) is movably mounted which, in relation to an adjacent surface area of the pinion, has a lower coefficient of friction than a material of the shaft (150) and which protects the surface (151) of the shaft from corrosion. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Beschichtung (155) Polytetraflourethylen und/oder Graphit und/oder Molybdän(IV)-sulfid und/oder Silikon aufweist.Procedure according to Claim 6 wherein the coating (155) comprises polytetrafluoroethylene and / or graphite and / or molybdenum (IV) sulfide and / or silicone. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Beschichtung aufgesprüht wird.Procedure according to Claim 6 or 7th , the coating being sprayed on. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Beschichtung nach dem verfestigt wird, vorzugsweise mittels Erwärmung.Procedure according to Claim 8 , after which the coating is solidified, preferably by means of heating.
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