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Die Erfindung betrifft eine Startervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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In
DE 10 2013 020 327 A1 ist eine Startervorrichtung beschrieben, die als permanent eingespurter Starter ausgeführt ist und einen Anlasser zum Anwerfen einer Brennkraftmaschine und einen Freilauf mit einem ersten Laufring und einem zweiten Laufring aufweist. Der erste Laufring ist mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. Zwischen dem ersten und zweiten Laufring sind Klemmkörper zur wahlweisen Bereitstellung oder Unterbrechung einer Drehmomentübertragung angeordnet. Der zweite Laufring ist über ein Radiallager, das als trockenes Gleitlager ausgebildet ist, an einem feststehenden Gehäuse sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung abgestützt.
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Die
DE 10 2008 054 475 A1 zeigt einen Antriebsstrang einer Brennkraftmaschine mit einer Ausgleichsvorrichtung von Achsversätzen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Startervorrichtung zuverlässiger und kostengünstiger auszuführen. Die Belastungen auf die Startervorrichtung sollen verringert werden. Die Startervorrichtung soll besser gelagert werden. Die auf die Startervorrichtung bei Temperaturänderungen auftretenden Belastungen sollen verringert werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Startervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Startervorrichtung zuverlässiger und kostengünstiger ausgeführt werden. Ein zwischen dem Drehbauteil und dem Gehäusebauteil auftretender Achsversatz kann ausgeglichen werden. Die Belastungen auf den Freilauf durch Axialkräfte und Radialkräfte können verringert werden. Die durch Temperaturänderungen auftretenden Belastungen können zusätzlich verringert werden. Die Ausgleichsvorrichtung ist zwischen dem Gehäusebauteil und dem Trägerbauteil angeordnet. Die Ausgleichsvorrichtung kann das Lagerelement zwischen dem Gehäusebauteil und dem Trägerbauteil einschließen.
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Eine Zentralachse des Gehäusebauteils kann gegenüber der Drehachse um einen Achsversatz verschoben sein. Der Achsversatz zwischen dem Gehäusebauteil und dem Drehbauteil kann über die Ausgleichsvorrichtung ausgeglichen 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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Die Startervorrichtung kann als permanent eingespurter Starter (PES) ausgeführt sein. Das Starterelement kann dauerhaft gegenüber dem Drehbauteil der Brennkraftmaschine eingespurt sein. Das Starterelement kann eine achsparallel zu der Drehachse angeordnete drehbare Anlasserwelle aufweisen. Das Starterelement kann das Drehmoment für den Startvorgang über die Anlasserwelle und das Verzahnungsbauteil auf das Drehbauteil übertragen.
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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 Gehäuse kann ein Motorgehäuse der Brennkraftmaschine sein oder diesem fest zugeordnet sein. Das Gehäusebauteil kann einteilig aus dem Gehäuse ausgeführt oder mit diesem verbunden sein. Das Gehäusebauteil kann einen radial verlaufenden Abschnitt aufweisen, der axial neben dem Trägerbauteil verläuft. Das Gehäusebauteil kann in Bezug auf das Trägerbauteil auf der gleichen axialen Seite wie das Starterelement angeordnet sein.
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Das Verzahnungsbauteil kann radial außerhalb von dem Trägerbauteil angeordnet sein. Das Verzahnungsbauteil kann einteilig mit dem Trägerbauteil ausgeführt sein. Das Verzahnungsbauteil kann mit dem Trägerbauteil kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Das Verzahnungsbauteil kann mit dem Trägerbauteil über einen Presssitz verbunden sein. Das Verzahnungsbauteil kann mit dem Trägerbauteil verschweißt sein. Das Verzahnungsbauteil kann als Zahnkranz ausgeführt sein. Das Verzahnungsbauteil kann mit unberücksichtigtem Achsversatz koaxial zu dem Drehbauteil angeordnet sein.
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Das Trägerbauteil kann als Verzahnungsträger ausgeführt sein. Das Trägerbauteil kann radial überlappend zu dem Gehäusebauteil angeordnet sein. Das Trägerbauteil kann axial und/oder radial überlappend zu dem Verzahnungsbauteil angeordnet sein.
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Der Freilauf kann axial überlappend oder axial versetzt zu der Verzahnung angeordnet sein. Die Klemmkörper können als Klemmrollen ausgeführt sein. Die Klemmkörper können eine von einer Zylinderform abweichende Form aufweisen. Die Klemmkörper können radial zwischen dem ersten Freilaufelement und dem zweiten Freilaufelement angeordnet sein. Die Klemmkörper können unmittelbar an dem ersten und/oder zweiten Freilaufelement anliegen. Die Klemmkörper können axial zwischen Freilauseitenscheiben eingebracht sein.
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Das Trägerbauteil kann über ein Lagerelement an dem Gehäusebauteil gelagert sein. Das Lagerelement kann als Wälzlager und/oder Gleitlager ausgeführt sein. Das Lagerelement kann radial überlappend zu der Ausgleichsvorrichtung angeordnet sein. Die Belastungen durch Radialkräfte auf das Lagerelement können über die Ausgleichsvorrichtung verringert werden.
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Das erste Freilaufelement kann gegenüber dem zweiten Freilaufelement durch Zentriermittel zentriert sein. Die Zentriermittel können getrennt von dem Klemmkörper ausgeführt sein.
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Das erste Freilaufelement kann gegenüber dem zweiten Freilaufelement durch Sicherungsmittel axial festgelegt sein. Die Sicherungsmittel können durch die Freilaufseitenscheiben gebildet werden.
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Das erste Freilaufelement kann gegenüber dem zweiten Freilaufelement über ein Lagerelement gelagert sein. Das Lagerelement kann ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein.
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Der Freilauf kann durch ein Übertragungselement mit dem Drehbauteil verbunden sein. Das Übertragungselement kann ein axial flexibles Blech, insbesondere eine Flexplate, sein. Das Übertragungselement kann axial versetzt zu dem Freilauf angeordnet sein.
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Die Ausgleichsvorrichtung kann zur Übertragung des Drehmoments angeordnet sein. Die Drehmomentübertragung kann die Ausgleichsvorrichtung umgehen. Die Ausgleichsvorrichtung kann axial überlappend zu dem Freilauf angeordnet sein.
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Die Ausgleichsvorrichtung kann die daran angebundenen Bauteile axial festlegen. Die Ausgleichsvorrichtung kann in axialer Richtung eine größere Steifigkeit als in radialer Richtung aufweisen. Dadurch kann die radiale Verschiebbarkeit umgesetzt und dabei der Freilauf unbeeinträchtigt bleiben.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Ausgleichsvorrichtung eine die radiale Verschiebbarkeit zulassende Verzahnung auf. Die Verzahnung kann ein Geräuschdämpfungselement zur Verringerung von Geräuschen der Verzahnung aufweisen. Die Geräusche können durch die radiale Verschiebbarkeit der Verzahnung entstehen. Das Geräuschdämpfungselement kann als Polygonring ausgeführt sein. Die Verzahnung kann aus einer Innenverzahnung und einer Außenverzahnung gebildet sein. Die Innenverzahnung kann an dem ersten Freilaufelement ausgeführt sein. Die Außenverzahnung kann an dem Trägerbauteil oder an dem zweiten Freilaufelement ausgeführt sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung weist die Ausgleichsvorrichtung ein radial flexibles Verbindungselement auf. Das Verbindungselement kann scheibenförmig ausgeführt sein. Das Verbindungselement kann Aussparungen zur Verringerung der radialen Steifigkeit des Verbindungselements gegenüber Radialkräften aufweisen. Das Verbindungselement kann ein flexibles Blech sein. Das Verbindungselement kann eine geringere radiale Steifigkeit aufweisen als ein vergleichbares aus einem Vollmaterial des gleichen Materials aufgebautes Bauteil.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung stellt die Ausgleichsvorrichtung zusätzlich eine axiale Verschiebbarkeit zwischen dem Gehäusebauteil und dem Drehbauteil bereit. Der Freilauf, insbesondere das zweite Freilaufelement, kann über die Ausgleichsvorrichtung axial verschiebbar mit dem Drehbauteil oder dem Übertragungselement verbunden sein. Die Ausgleichsvorrichtung kann ein Gleitlager aufweisen.
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Die Ausgleichsvorrichtung kann eine Stirnverzahnung, über die eine axiale Verschiebbarkeit ermöglicht wird, aufweisen. Die Stirnverzahnung kann zwischen dem zweiten Freilaufelement und dem Übertragungselement angeordnet sein. Dadurch kann die axiale Belastung auf den Freilauf verringert werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verbindet die Ausgleichsvorrichtung den Freilauf radial verschiebbar mit dem Verzahnungsbauteil. Die Ausgleichsvorrichtung kann den Freilauf radial verschiebbar mit dem Trägerbauteil verbinden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die Ausgleichsvorrichtung, bevorzugt drehmomentübertragend, zwischen dem Verzahnungsbauteil und dem ersten Freilaufelement angeordnet. Die Ausgleichsvorrichtung kann radial innerhalb von dem Klemmkörper angeordnet sein.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist die Ausgleichsvorrichtung, bevorzugt drehmomentübertragend, zwischen dem Trägerbauteil und dem ersten Freilaufelement angeordnet. Das erste Freilaufelement kann über die Ausgleichsvorrichtung gegenüber dem Trägerbauteil radial verschiebbar sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Ausgleichsvorrichtung zwischen dem zweiten Freilaufelement und dem Drehbauteil angeordnet. Das zweite Freilaufelement kann über die Ausgleichsvorrichtung gegenüber dem Drehbauteil radial verschiebbar sein. Die Ausgleichsvorrichtung kann unmittelbar zwischen dem zweiten Freilaufelement oder der Freilaufseitenscheibe und dem Übertragungselement angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das erste Freilaufelement als Freilaufinnenring und das zweite Freilaufelement als Freilaufaußenring ausgeführt. Der Freilaufaußenring ist radial außerhalb von dem Freilaufinnenring angeordnet.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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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: Einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Einen Ausschnitt der Seitenansicht entlang A-A aus 4.
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1 zeigt einen Halbschnitt einer Startervorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Startervorrichtung 10 ist in einem Kraftfahrzeug eingebaut und als permanent eingespurter Starter (PES) ausgeführt und bewirkt für einen Startvorgang zum Anwerfen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment auf ein Drehbauteil 12 der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Kurbelwelle, das um eine Drehachse A drehbar ist.
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Das Drehmoment wird durch ein an einem Gehäuse 14, beispielsweise einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine, befestigten Starterelement 16 bereitgestellt, das einen Elektromotor 18 zur Umsetzung elektrischer Energie in Bewegungsenergie aufweist. Die Bewegungsenergie liegt als Drehmoment an einer mit einem Rotor des Elektromotors 18 drehfest verbundenen Anlasserwelle 20 und einem damit drehfest verbundenen Zahnrad 22 an. Das Zahnrad 22 ist über eine Verzahnung 24 mit einem Verzahnungsbauteil 26 zur Drehmomentübertragung verbunden. Das Verzahnungsbauteil 26 ist insbesondere als Zahnkranz ausgeführt und mit einem Trägerbauteil 28 drehfest verbunden, beispielsweise verschweißt. Das Trägerbauteil 28 ist bevorzugt als Verzahnungsträger, insbesondere als Trägerring, ausgeführt.
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Das Starterelement 16 ist an einem dem festgelegten Gehäuse 14 zugeordneten Gehäusebauteil 30 befestigt, beispielsweise verschraubt oder vernietet. Das Gehäusebauteil 30 erstreckt sich axial neben dem Trägerbauteil 28. Das von dem Starterelement 16 bewirkte Drehmoment zum Anwerfen der Brennkraftmaschine wird über das Verzahnungsbauteil 26, das Trägerbauteil 28 und einen nachgeschalteten Freilauf 32 auf ein an dem Drehbauteil 12 befestigtes Übertragungselement 34 übertragen. Das Übertragungselement 34 ist als axial flexibles Blech, insbesondere als Flexplate, ausgeführt und über eine Schraubverbindung 36 abtriebsseitig und über eine weitere Schraubverbindung 38 an dem Drehbauteil 12 angebunden.
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Der Freilauf 32 ist axial zwischen dem Trägerbauteil 28 und dem Übertragungselement 34 angeordnet und umfasst Klemmkörper 40, beispielsweise hier Klemmrollen, die zwischen axial beabstandeten Freilaufseitenscheiben 42 bewegbar aufgenommen sind. Der Freilauf 32 weist ein mit dem Trägerbauteil 28 fest verbundenes erstes Freilaufelement 44, hier ein Freilaufinnenring und ein mit den Freilaufseitenscheiben 42 fest verbundenes zweites Freilaufelement 46, hier ein Freilaufaußenring auf. Die Klemmkörper 40 sind radial zwischen dem ersten und zweiten Freilaufelement 44, 46 angeordnet.
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Die Klemmkörper 40 können eine Drehmomentübertragung ausgehend von dem Starterelement 16 zu dem Drehbauteil 12 bewirken und in die entgegengesetzte Richtung durch eine Verdrehbarkeit zwischen dem ersten Freilaufelement 44 und dem zweiten Freilaufelement 46 unterbinden. Dadurch kann das Starterelement 16 dauerhaft, das bedeutet auch bei betriebener Brennkraftmaschine, über das Zahnrad 22 und das Verzahnungsbauteil 26 eingespurt sein.
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Das Trägerbauteil 28 ist über ein Lagerelement 48 an dem Gehäusebauteil 30 gelagert aufgenommen. Das Lagerelement 48 ist insbesondere als Wälzlager ausgeführt. Liegt zwischen dem Gehäuse 14 und dem Drehbauteil 12 ein Radialspiel vor oder besteht zwischen dem um die Drehachse A drehbaren Drehbauteil 12 und dem Gehäuse 14 oder dem Gehäusebauteil 30 ein Achsversatz, können das Lagerelement 48 und der Freilauf 32 übermäßig belastet werden und die Haltbarkeit und Funktion der Bauteile beeinträchtigt werden.
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Eine Ausgleichsvorrichtung 50 ist zwischen dem Trägerbauteil 28 und dem Drehbauteil 12 zur Bereitstellung einer radialen Verschiebbarkeit zwischen dem Gehäusebauteil 30 und dem Drehbauteil 12 angeordnet. Die Ausgleichsvorrichtung 50 weist ein erstes Ausgleichselement 52 auf, das zwischen dem Trägerbauteil 28 und dem ersten Freilaufelement 44 angeordnet ist und eine radiale Verschiebbarkeit zwischen dem Freilauf 32 und dem Trägerbauteil 28 und damit zwischen dem Drehbauteil 12 und dem Gehäusebauteil 30 bewirkt.
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Das erste Freilaufelement 52 ist zur Übertragung des von dem Starterelement 16 zu dem Drehbauteil 12 zum Anwerfen des Verbrennungsmotors übertragenen Drehmoments angeordnet. Das erste Freilaufelement 52 ist axial überlappend zu den Klemmkörpern 40 und radial überlappend zu dem Lagerelement 48 ausgerichtet.
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Um die Freilauffunktion wegen der radialen Verschiebbarkeit über das erste Ausgleichselement 52 zuverlässig beizubehalten und die Ausrichtung der Klemmkörper 40 innerhalb von dem Freilauf 32 sicherzustellen, ist das erste Freilaufelement 44 bevorzugt gegenüber dem zweiten Freilaufelement 46 radial zentriert und insbesondere über ein Gleitlager gelagert. Dadurch kann der Freilauf 32 in sich und unabhängig von der Ausgleichsvorrichtung 50 zentriert und ausgerichtet sein.
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Die Ausgleichsvorrichtung 50 weist ein zweites Ausgleichselement 54 auf, das axial zwischen einer Freilaufseitenscheibe 42 oder dem zweiten Freilaufelement 46 und dem Übertragungselement 34 angeordnet ist. Das zweite Ausgleichselement 54 ermöglicht eine axiale Verschiebbarkeit zwischen dem Übertragungselement 34 und dem Freilauf 32 und insgesamt zwischen dem Drehbauteil 12 und dem Gehäusebauteil 30. Die von dem axial elastisch ausgeführten Übertragungselement 34 weitergeleiteten axialen Bewegungen können somit von dem zweiten Ausgleichselement 54 abgefangen werden. Auch hierbei ist eine axiale Zentrierung innerhalb von dem Freilauf 32, beispielsweise über die Freilaufseitenscheiben 42 und dem ersten Freilaufelement 44 umgesetzt.
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In 2 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau gleicht dem aus 1 bis auf nachfolgend genannte Unterschiede. Das zweite Ausgleichselement 54 weist eine Stirnverzahnung 56 auf, über die die axiale Verschiebbarkeit zwischen der Freilaufseitenscheibe 42 und dem Übertragungselement 34 ermöglicht wird.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau gleicht dem aus 1 bis auf nachfolgend genannte Unterschiede. Das erste Ausgleichselement 52 weist eine Verzahnung 58 auf, über die das Trägerbauteil 28 gegenüber dem ersten Freilaufelement 44 radial verschiebbar aufgenommen ist.
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In 4 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts einer Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste Ausgleichselement 52 ist als radial flexibles Verbindungselement 60 ausgeführt und mit dem Trägerbauteil 28 und dem ersten Freilaufelement 44 fest verbunden.
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5 zeigt einen Ausschnitt der Seitenansicht entlang A-A aus 4. Das Verbindungselement 60 weist Aussparungen 62 zur Verringerung der Steifigkeit des Verbindungselements 60 gegenüber Radialkräften auf. Die Aussparungen stellen die radiale Bewegbarkeit des Verbindungselements 60 bereit.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Startervorrichtung
- 12
- Drehbauteil
- 14
- Gehäuse
- 16
- Starterelement
- 18
- Elektromotor
- 20
- Anlasserwelle
- 22
- Zahnrad
- 24
- Verzahnung
- 26
- Verzahnungsbauteil
- 28
- Trägerbauteil
- 30
- Gehäusebauteil
- 32
- Freilauf
- 34
- Übertragungselement
- 36
- Schraubverbindung
- 38
- Schraubverbindung
- 40
- Klemmkörper
- 42
- Freilaufseitenscheibe
- 44
- erstes Freilaufelement
- 46
- zweites Freilaufelement
- 48
- Lagerelement
- 50
- Ausgleichsvorrichtung
- 52
- erstes Ausgleichselement
- 54
- zweites Ausgleichselement
- 56
- Stirnverzahnung
- 58
- Verzahnung
- 60
- Verbindungselement
- 62
- Aussparung
- A
- Drehachse
