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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnkranzanordnung für ein Freilaufsystem eines permanent eingespurten Starters eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen kreisscheibenförmigen Zahnkranzträger und einen mit dem Zahnkranzträger drehfest verbundenen, in seiner Raumform holzylindrisch ausgebildeten Zahnkranz , welcher an seiner radial äußeren Mantelfläche ein Zahnprofil und an seiner radial inneren Mantelfläche eine Klemmfläche aufweist, welche mit einer Freilaufeinrichtung eines permanent eingespurten Starters koppelbar ist.
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Bei konventionellen Start-Stopp-Systemen kuppelt der Starter nach dem Start aus und macht einen verzögerten Neustart des Motors nötig. Dabei wird ein Ritzel des Anlassers so verschoben, dass es in die Verzahnung des Schwungrads greift. Dieser Vorgang wird auch als Einspuren bezeichnet. Beim Loslassen des Zündschlüssels wird das Ritzel wieder ausgerückt und kehrt in seine ursprüngliche Stellung zurück.
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Insbesondere bei Hybridanwendungen mit Start/Stop-Systemen kann ein häufiges Einspuren des Anlassers infolge des Ausschaltens des Motors an Verkehrsampeln mit darauffolgendem erneutem Anlassen des Motors unkomfortabel sein. Daher ist es bekannt, zwischen Anlasser und Kupplung einen trockenen Freilauf einzusetzen, so dass der Starter bzw. Anlasser immer eingespurt bleiben kann. Ein derartiges System wird auch als permanent eingespurter Starter (PES) bezeichnet.
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Derartige PES-Systeme weisen in der Regel einen Zahnkranz zum Start der Brennkraftmaschine mittels Anlasser auf, wobei der Zahnkranz üblicherweise aus einem Zahnkranzträger mit einem separat gefertigten Zahnprofil besteht, die beispielsweise durch Aufpressen oder Aufschrumpfen miteinander verbunden sind.
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Die PES-Systeme der eingangs bezeichneten Art besitzen häufig eine Freilaufeinrichtung, die mit dem Zahnkranzträger gekoppelt ist. Dabei werden Klemmkörper der Freilaufeinrichtung gegen einen axial verlaufenden Abschnitt des Zahnkranzträgers gepresst, um so eine Drehmomentübertragung zwischen der Freilaufeinrichtung und den Zahnkranzträger zu ermöglichen oder von diesem Abschnitt gelöst, um eine Unterbrechung der Drehmomentübertragen zu realisieren. Der axiale Abschnitt des Zahnkranzträgers weist hierzu insbesondere eine radial nach Innen weisende Klemmfläche für die Klemmkörper auf, welche neben den hohen Anforderungen an Rundheit und Rauigkeit auch eine hohe Anforderung an Härte und Festigkeit besitzt, um den hohen Kontaktpressungen der Klemmkörper zum Übertragen des Drehmoments standzuhalten.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung einen Zahnkranz für ein PES-System bereitzustellen, der einfach und kostengünstig zu fertigen ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnkranzanordnung für ein Freilaufsystem eines permanent eingespurten Starters eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen kreisscheibenförmigen Zahnkranzträger und einen mit dem Zahnkranzträger drehfest verbundenen, in seiner Raumform holzylindrisch ausgebildeten Zahnkranz, welcher an seiner radial äußeren Mantelfläche ein Zahnprofil und an seiner radial inneren Mantelfläche eine Klemmfläche aufweist, welche mit einer Freilaufeinrichtung eines permanent eingespurten Starters koppelbar ist, wobei das der Zahnkranz an einer seiner Stirnflächen einen Freistich mit einem Hinterschnitt aufweist, in den der Zahnkranzträger formschlüssig eingreift.
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Die erfinderische Lösung besteht darin, die radial innere Mantelfläche des Zahnkranzes als äußeren Freilauf-Klemmdurchmesser zu verwenden. Da der Zahnkranz ohnehin gehärtet wird, ist eine zusätzliche Wärmebehandlung des Zahnkranzträgers nicht mehr notwendig. Da es daher auch zu keinem Wärmeverzug des Zahnkranzträgers mehr kommen kann, bedeutet dies gleichzeitig auch den Entfall weiterer Nacharbeitsschritte und in der Folge Kosteneinsparungen.
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Ferner weist der Zahnkranzträger nun auch keinen zylindrischen Kragen mehr zwischen dem Zahnkranz und den Klemmkörper einer Freilaufeinrichtung auf, so dass radialer Bauraum gewonnen werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnkranz und dem Zahnkranzträger mittels Prägung oder Rollierung des scheibenförmigen Zahnkranzträgers nach Einlegen in den Freistich erfolgt, so dass Material des Zahnkranzträgers insbesondere in den Hinterschnitt des Freistichs gepresst wird. Der Zahnkranz muss daher nicht mehr erwärmt und auf den Zahnkranzträger aufgeschrumpft werden. Statt dessen weist der Zahnkranz seitlich eine geeignete Nut mit axialem Hinterschnitt auf, was fertigungstechnisch einfach realisierbar ist. Der Zahnkranzträger wird in die Nut des Zahnkranzes gelegt. Durch einen Rolliervorgang bzw. durch Prägen des Zahnkranzträger-Materials in unmittelbarer Nähe des Außendurchmessers, fließt das Material in den Hinterschnitt der Nut. So entsteht eine feste formschlüssige Verbindung dieser beiden Bauteile zu einem Unterzusammenbau.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Zahnkranz aus einem metallischen Material mit größerer Härte gebildet ist, als der Zahnkranzträger. Es ist insbesondere auch bevorzugt, dass die radial innere Mantelfläche eine Härte aufweist, die größer ist als die Härte des Zahnkranzträgers. Da der Zahnkranz aufgrund seines Zahnprofils in der Regel ohnehin gehärtet wird, ist eine zusätzliche Wärmebehandlung des Zahnkranzträgers nicht mehr notwendig, was den Fertigungsprozess vereinfacht.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Zahnkranzträger im Bereich seines radial äußeren Endes eine Soll-Biegestelle aufweist, die im unmontierten Zustand des Zahnkranzträgers einen äußeren Abschnitt des Zahnkranzträgers definiert, der in einem Winkel aus der Radialebene des scheibenförmigen Zahnkranzträgers herausragt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnkranzanordnung in einem Antriebsstrang verbauten Zustand in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 2 eine erste Ausführungsform der Zahnkranzanordnung in einer Zahnkranzanordnung perspektivischen Schnittansicht,
- 3 Detailansichten der ersten Ausführungsform einer Zahnkranzanordnung in schematischer Querschnittsansicht,
- 4 schematische Darstellung des Montageprozesses des Zahnkranzträgers und des Zahnkranzes bei der ersten Ausführungsform der Zahnkranzanordnung,
- 5 schematische Darstellung des Montageprozesses des Zahnkranzträgers und des Zahnkranzes bei einer zweiten Ausführungsform der Zahnkranzanordnung, und
- 6 Detailansichten der zweiten Ausführungsform einer Zahnkranzanordnung in schematischer Querschnittsansicht.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Zahnkranzanordnung 1 für ein Freilaufsystem eines permanent eingespurten Starters eines Kraftfahrzeuges.
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Sie umfasst einen kreisscheibenförmigen Zahnkranzträger 2 und einen mit dem Zahnkranzträger 2 drehfest verbundenen, in seiner Raumform holzylindrisch ausgebildeten Zahnkranz 3, welcher an seiner radial äußeren Mantelfläche 5 ein Zahnprofil 6 und an seiner radial inneren Mantelfläche 7 eine Klemmfläche 4 aufweist, welche mit einer Freilaufeinrichtung 8 eines permanent eingespurten Starters koppelbar ist.
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Der Zahnkranz 3 besitzt an einer seiner Stirnflächen 9 einen Freistich 10 mit einem Hinterschnitt 11, in den der Zahnkranzträger 2 formschlüssig eingreift. Dies ist besonders gut aus der Zusammenschau der 1-4 ersichtlich.
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Aus den 3-4 ist ferner ersichtlich, dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnkranz 3 und dem Zahnkranzträger 2 mittels Prägung oder Rollierung des scheibenförmigen Zahnkranzträgers nach Einlegen in den Freistich 10 erfolgt, so dass Material des Zahnkranzträgers 2 insbesondere in den Hinterschnitt 11 des Freistichs 10 gepresst wird. Dies ist insbesondere auch dadurch möglich, dass der Zahnkranz 3 aus einem metallischen Material mit größerer Härte gebildet ist, als der Zahnkranzträger 2.
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Eine zweite Ausführung der Erfindung ist in den 5-6 gezeigt. Der Zahnkranzträger 2 besitzt hierbei im Bereich seines radial äußeren Endes eine Soll-Biegestelle 12, die im unmontierten Zustand des Zahnkranzträgers 2 einen äußeren Abschnitt 13 des Zahnkranzträgers 2 definiert, der in einem Winkel 14 aus der Radialebene 15 des scheibenförmigen Zahnkranzträgers 2 herausragt. Der Zahnkranzträger 2 kann hierbei umlaufend geschlossen sein oder mehrere radiale Laschen, die dann den äußeren Abschnitt 13 bilden, besitzen. Wird der Zahnkranzträger 2 nach dem Einsetzen des äußeren Abschnitts 13 in den Freistich 10 unter Krafteinwirkung eines Werkzeugs begradigt, so wird der äußere Abschnitt 13 in den Freistich 10 und den Hinterschnitt 11 gepresst.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zahnkranzanordnung
- 2
- Zahnkranzträger
- 3
- Zahnkranz
- 4
- Klemmfläche
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Zahnprofil
- 7
- Mantelfläche
- 8
- Freilaufeinrichtung
- 9
- Stirnfläche
- 10
- Freistich
- 11
- Hinterschnitt
- 12
- Soll-Biegestelle
- 13
- Abschnitt
- 14
- Winkel
- 15
- Radialebene
