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Die Erfindung betrifft eine Startervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine Startervorrichtung ist beispielsweise aus
DE 10 2010 033 072 A1 bekannt. Darin wird eine als permanent eingespurter Starter ausgeführte Startervorrichtung beschrieben, die mit einem Drehbauteil einer Brennkraftmaschine verbunden ist und einen Anlasserzahnkranz aufweist, der auf einem Zahnkranzträger angeordnet ist. Der Zahnkranzträger ist dabei über ein Wälzlager an einem Gehäuse der Brennkraftmaschine zentriert und verdrehbar aufgenommen und mit einem Freilauf verbunden. Die Brennkraftmaschine wird über den Anlasser, der ein Anlasserritzel aufweist, das mit dem Anlasserzahnkranz verzahnt verbunden ist, angeworfen. Hierzu steht das Anlasserritzel in permanentem Eingriff zum Anlasserzahnkranz.
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Bei einem permanent eingespurten Starter ist der Zahnkranzträger bei betriebener Brennkraftmaschine durch den Freilauf von dem Drehbauteil der Brennkraftmaschine entkoppelt. Der Zahnkranzträger ist dabei in Umfangsrichtung ausschließlich über den Verzahnungseingriff zwischen dem Anlasserritzel und dem Anlasserzahnkranz festgelegt. Durch das bei dem Verzahnungseingriff vorhandene umfangsseitige Verzahnungsspiel können Verzahnungsgeräusche auftreten, die den Fahrkomfort und die Bauteilzuverlässigkeit beeinträchtigen. Weiterhin können bei dem Startvorgang der Brennkraftmaschine Verzahnungsgeräusche durch kurzzeitiges Abheben der Zahnflanken des Verzahnungseingriffs entstehen.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2009 052 980 A1 offenbart eine Startervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verzahnungsgeräusche einer Startervorrichtung zu verringern.
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Die Aufgabe wird durch eine Startervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann eine Verringerung der Verzahnungsgeräusche in dem Verzahnungseingriff sowohl im Fahrbetrieb des Fahrzeugs als auch bei dem Startvorgang der Brennkraftmaschine bewirkt werden.
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Die Startervorrichtung kann in einem Fahrzeug eingebaut sein. Das Fahrzeug kann als Hybridfahrzeug ausgeführt sein. Neben der Brennkraftmaschine kann ein Elektromotor ein weiteres Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs bewirken.
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Das Starterelement kann dauerhaft gegenüber dem Drehbauteil der Brennkraftmaschine eingespurt sein. Die Startervorrichtung kann als permanent eingespurter Starter (PES) ausgeführt sein.
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Das Drehbauteil kann als Kurbelwelle, Schwungrad und/oder Dämpfereingangsteil eines Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise eines Zweimassenschwungrads, ausgeführt sein.
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Das erste Verzahnungsbauteil kann als Anlasserritzel ausgeführt sein. Das erste Verzahnungsbauteil kann mit einer Welle des Starterelements, insbesondere mit einer Anlasserwelle, fest verbunden sein.
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Das zweite Verzahnungsbauteil kann ein den Verzahnungseingriff mit dem ersten Verzahnungsbauteil bildendes Verzahnungselement und einen mit dem Verzahnungselement drehfest verbundenen und dieses aufnehmenden Verzahnungsträger aufweisen. Das Verzahnungselement kann mit dem Verzahnungsträger kraft-, form- und/oder reibschlüssig verbunden sein. Das Verzahnungselement kann mit dem Verzahnungsträger über einen Presssitz verbunden sein. Das Verzahnungselement kann mit dem Verzahnungsträger verschweißt sein. Das Verzahnungselement kann als Zahnkranz ausgeführt sein. Der Verzahnungsträger kann ein Zahnkranzträger sein.
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Das zweite Verzahnungsbauteil, insbesondere der Verzahnungsträger, kann auf einem Gehäuse gelagert aufgenommen sein. Das Gehäuse kann ein Motorgehäuse sein oder diesem fest zugeordnet sein.
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Zwischen dem zweiten Verzahnungsbauteil und dem Drehbauteil kann ein Freilauf angeordnet sein. Das von dem Starterelement ausgehende Drehmoment kann über den Freilauf auf das Drehbauteil geleitet werden. Der Freilauf kann Klemmkörper und/oder Klemmrollen aufweisen. Durch den Freilauf kann eine Drehmomentübertragung ausgehend von dem Starterelement zu dem Drehbauteil bewirkt und in die entgegengesetzte Richtung unterbunden werden.
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Das Federelement kann scheibenförmig ausgeführt sein. Das Federelement kann als Tellerfeder ausgeführt sein. Das Federelement kann koaxial oder achsparallel zu der Drehachse angeordnet sein.
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Die Federkraft kann beim Zusammenbau der Startervorrichtung und/oder beim Einbau des Federelements entstehen. Die Federkraft kann durch den Werkstoff, hier insbesondere durch den E-Modul, wobei der Werkstoff bevorzugt Stahl, Aluminium und/oder Kunststoff ist, wie auch durch die Form, beispielsweise eben, konisch und/oder getopft, durch Aussparungen, insbesondere Ausnehmungen oder Durchgangsöffnungen und/oder durch die Materialdicke einstellbar sein.
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Das Federelement kann über ein Reibmittel, beispielsweise einen Reibbelag, mit dem entsprechenden Verzahnungsbauteil gekoppelt sein. Der Reibbelag kann nichtmetallisch sein, insbesondere organisch sein oder aus Kunststoff bestehen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bewirkt die Anpresskraft eine Reibungskraft in dem Verzahnungseingriff. Dadurch können die Verzahnungsgeräusche wirksam gedämpft werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Federelement vorgespannt mit wenigstens dem einem Verzahnungsbauteil gekoppelt. Die Federkraft kann als Vorspannkraft vorliegen.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist das Federelement axial vorgespannt angeordnet ist und bewirkt die Federkraft in axialer Richtung. Das Federelement kann axial benachbart zu dem Verzahnungsbauteil mit dem das Federelement gekoppelt ist angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Federelement an einem der Verzahnungsbauteile in einem Befestigungsbereich befestigt und liegt an dem anderen der Verzahnungsbauteile in einem Anlagebereich zur Einleitung der Anpresskraft darauf kraftbeaufschlagend an. Das Federelement kann an einer axialen Seite des entsprechenden Verzahnungsbauteils anliegen. Das Federelement kann an einer axialen Seite mit dem entsprechenden Verzahnungsbauteil befestigt sein. Das Federelement ist an dem zweiten Verzahnungsbauteil befestigt und liegt an dem ersten Verzahnungsbauteil zur Einleitung der Anpresskraft darauf kraftbeaufschlagend an. Das Federelement kann an dem ersten Verzahnungselement befestigt sein und an dem zweiten Verzahnungsbauteil zur Einleitung der Anpresskraft darauf kraftbeaufschlagend anliegen.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung liegt der Befestigungsbereich radial beabstandet zu dem Anlagebereich.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Federelement parallel zu einem die Drehmomentübertragung zwischen dem Starterelement und dem Drehbauteil beschreibenden Drehmomentweg angeordnet.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist ein weiteres Federelement zur Erhöhung der Anpresskraft mit dem Federelement gekoppelt. Das weitere Federelement kann als Druckfeder ausgeführt sein. Die Druckfeder kann koaxial zu der Anlasserwelle angeordnet sein. Das weitere Federelement kann das Federelement mit einer weiteren Anpresskraft beaufschlagen.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Federelement Aussparungen zur Beeinflussung der Federkraft auf. Die Aussparungen können als Ausnehmungen und/oder Durchgangsöffnungen ausgeführt sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Federelement als Federblech mit im Wesentlichen gleichbleibender Materialdicke ausgeführt. Das Federelement kann einen Zentrierabschnitt aufweisen. Das Federelement kann über den Zentrierabschnitt auf einem Bauteil, beispielsweise der Anlasserwelle, aufgenommen sein. Der Zentrierabschnitt kann als Zentrierkragen ausgeführt sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Halbschnitt einer Startervorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Federelements einer Startervorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4a: Einen Ausschnitt des Federelements aus 3 in vergrößerter Ansicht.
- 4b: Einen Ausschnitt eines Federelements in einer zu der Ausführung in 4a alternativen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 6: Einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Halbschnitt einer Startervorrichtung 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Startervorrichtung 10 ist in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug, eingebaut und bewirkt ein Anwerfen einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs. Neben der Brennkraftmaschine kann ein Elektromotor als weiteres Antriebselement zur Fortbewegung des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Startervorrichtung ist als permanent eingespurter Starter (PES) ausgeführt und bewirkt einen Startvorgang der Brennkraftmaschine durch Drehmomenteinleitung in ein um einer Drehachse A drehbares Drehbauteil 12 der Brennkraftmaschine.
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Das Drehmoment wird durch ein an einem Gehäuse 14, beispielsweise an einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine, aufgenommenen Starterelement 16 bereitgestellt, welches eingerichtet ist, elektrische Energie in Bewegungsenergie einer Anlasserwelle 18 umzusetzen. Ein erstes Verzahnungsbauteil 20 ist drehfest mit der Anlasserwelle 18 verbunden. Das erste Verzahnungsbauteil 20 ist beispielsweise als Zahnrad 22, insbesondere als Anlasserritzel, ausgeführt und über einen Verzahnungseingriff 24 mit einem zweiten Verzahnungsbauteil 26 zur Übertragung des von dem Starterelement 16 bereitgestellten Drehmoments verbunden.
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Das zweite Verzahnungsbauteil 26 umfasst ein Verzahnungselement 28, beispielsweise einen Anlasserzahnkranz, und einen dieses aufnehmenden und drehfest damit verbundenen Verzahnungsträger 30. Der Verzahnungsträger 30 ist über ein Lagerelement 32 an dem Gehäuse 14 aufgenommen. Hierfür weist das Gehäuse 14 einen axialen Abschnitt 34 auf, an dem das Lagerelement 32 angeordnet und durch einen Sicherungsring 36 axial gesichert ist. Entsprechend weist der Verzahnungsträger 30 einen axialen Abschnitt 38 auf, an dem das Lagerelement 32 angeordnet und durch einen weiteren Sicherungsring 40 axial gesichert ist.
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Radial innerhalb von dem axialen Abschnitt 34 des Gehäuses 14 ist ein Dichtelement 42 zwischen dem Drehbauteil 12 und dem Gehäuse 14 angeordnet. Das Dichtelement 42 kann als Radialwellendichtring ausgeführt sein.
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Der Verzahnungsträger 30 ist über einen Freilauf 43 mit dem Drehbauteil 12 gekoppelt. Dabei ist ein durch das Starterelement 16 bereitgestelltes Drehmoment entlang von einem Drehmomentweg 44 über das erste Verzahnungsbauteil 20, den Verzahnungseingriff 24, das zweite Verzahnungsbauteil 26 und den Freilauf 43 auf das Drehbauteil 12 übertragbar.
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Der Freilauf 43 umfasst radial innerhalb von dem Verzahnungsträger 30 angeordnete Klemmkörper 46, die in einem Klemmkörperkäfig 48, der an einem Übertragungsflansch 50 aufgenommen ist, bewegbar sind. Der Übertragungsflansch 50 ist radial innerhalb von den Klemmkörpern 46 angeordnet und mit dem Drehbauteil 12 verschraubt. Der Freilauf 43 ermöglicht einerseits eine Drehmomentübertragung von dem Starterelement 16 zu dem Drehbauteil 12 und bewirkt andererseits eine Unterbrechung einer Drehmomentübertragung in die umgekehrte Richtung.
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Mit dem Drehbauteil 12 ist weiterhin ein Dämpfereingangsteil 52 eines Drehschwingungsdämpfers 54, insbesondere eines Zweimassenschwungrads, fest verbunden. Der Drehschwingungsdämpfer 54 ist dabei axial neben dem Freilauf 43 und radial innerhalb von dem Starterelement 16 angeordnet.
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An dem zweiten Verzahnungsbauteil 26 ist ein Federelement 56, das eine Federkraft bewirkt, befestigt, welches an dem ersten Verzahnungsbauteil 20 vorgespannt anliegt und dabei eine von der Federkraft abhängige Anpresskraft auf das erste Verzahnungsbauteil 20 ausübt. Dadurch wird der Verzahnungseingriff 24 durch die Anpresskraft beaufschlagt und die in dem Verzahnungseingriff 24 auftretenden Verzahnungsgeräusche werden verringert.
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Das Federelement 56 ist scheibenförmig ausgeführt und kann ein Federblech sein. Das Federelement 56 ist außerhalb von dem Drehmomentweg 44 angeordnet und radial außerhalb von dem Lagerelement 32 mit dem Verzahnungsträger 30 in einem Befestigungsbereich 58 befestigt. Das Federelement 56 liegt in einem Anlagebereich 60 an dem ersten Verzahnungsbauteil 20, hier dem Zahnrad 22, an. Der Anlagebereich 60 ist radial zu dem Befestigungsbereich 58 beabstandet. Die durch das Federelement 56 bewirkte axiale Anpresskraft wirkt auf den Verzahnungseingriff 24 als Reibungskraft, wodurch die Verzahnungsgeräusche wirksam gedämpft werden.
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In 2 ist eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Federelements 56 einer Startervorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das scheibenförmige Federelement 56 weist umfangseitig verteilt angeordnete Aussparungen 62, insbesondere Durchgangsöffnungen, auf. Die Aussparungen 62 ermöglichen eine bedarfsgemäße Einstellung der Federkraft, beispielsweise indem diese die Axialsteifigkeit beeinflussen. Weiterhin kann die Federkraft durch weitere Parameter, beispielsweise das Material, die Form und/oder die Lage des Federelements 56 eingestellt werden.
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Der Befestigungsbereich 58 verläuft entlang von einem gleichbleibenden Wirkradius 64. Der Anlagebereich 60 liegt radial außerhalb von dem Befestigungsbereich 58 und erstreckt sich ebenfalls entlang von einem gleichbleibenden Wirkradius 66.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Startervorrichtung 10 befindet sich dabei in einem unmontierten Zustand, bei dem das Federelement 56 frei von einer Anlage an dem hier ausgeblendeten ersten Verzahnungselement ist.
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In 4a ist ein Ausschnitt des Federelements 56 aus 3 in vergrößerter Ansicht dargestellt. Das Federelement 56 ist im Bereich des Anlagebereichs 60 gebogen ausgeführt, um eine vorgegebene Anlagefläche 68 zu dem ersten Verzahnungsbauteil zu bilden.
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In 4b ist ein Ausschnitt eines Federelements 56 in einer zu der Ausführung in 4a alternativen Ausführungsform der Erfindung abgebildet. Das Federelement 56 kann über ein daran befestigtes Reibmittel 70, beispielsweise einen Reibbelag, mit dem entsprechenden Verzahnungsbauteil gekoppelt sein. Der Reibbelag kann nichtmetallisch sein, insbesondere organisch sein oder aus Kunststoff bestehen.
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5 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Federelement 56 ist mit der Anlasserwelle 18 des Starterelements 16 drehfest verbunden und liegt an dem zweiten Verzahnungsbauteil 26, hier dem Verzahnungselement 28, zur Einleitung einer Anpresskraft zwischen dem ersten Verzahnungsbauteil 20 und dem zweiten Verzahnungsbauteil 26, an. Der Anlagebereich 60 liegt unmittelbar radial innerhalb von dem Verzahnungseingriff 24. Das erste Verzahnungsbauteil 20 ist um eine Drehachse 72 bewegbar, zu der das Federelement 56 koaxial angeordnet ist.
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In 6 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Federelement 56 ist koaxial zu der Drehachse 72 angeordnet und weist einen Zentrierkragen 74 auf, über den das Federelement 56 auf der Anlasserwelle 18 zentriert ist.
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Ein weiteres Federelement 76, hier beispielsweise eine Schraubenfeder, ist mit dem Federelement 56 verbunden und bewirkt eine weitere Federkraft auf das Federelement 56 zur Erhöhung der Anpresskraft auf das zweite Verzahnungsbauteil 26, hier das Verzahnungselement 28.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Startervorrichtung
- 12
- Drehbauteil
- 14
- Gehäuse
- 16
- Starterelement
- 18
- Anlasserwelle
- 20
- erster Verzahnungsbauteil
- 22
- Zahnrad
- 24
- Verzahnungseingriff
- 26
- zweites Verzahnungsbauteil
- 28
- Verzahnungselement
- 30
- Verzahnungsträger
- 32
- Lagerelement
- 34
- axialer Abschnitt
- 36
- Sicherungsring
- 38
- axialer Abschnitt
- 40
- Sicherungsring
- 42
- Dichtungselement
- 43
- Freilauf
- 44
- Drehmomentweg
- 46
- Klemmkörper
- 48
- Klemmkörperkäfig
- 50
- Übertragungsflansch
- 52
- Dämpfereingangsteil
- 54
- Drehschwingungsdämpfer
- 56
- Federelement
- 58
- Befestigungsbereich
- 60
- Anlagebereich
- 62
- Aussparung
- 64
- Wirkradius
- 66
- Wirkradius
- 68
- Anlagefläche
- 70
- Reibmittel
- 72
- Drehachse
- 74
- Zentrierkragen
- 76
- Federelement
- A
- Drehachse
