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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 Startervorrichtung mit einem Anlasser beschrieben, der ein Drehmoment zum Anwerfen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug bewirkt. Der Anlasser ist über ein Antriebsritzel mit einem auf einem Zahnkranzträger aufgenommenen Anlasserzahnkranz verbunden. Der Anlasserzahnkranz ist über einen Freilauf wirksam mit einem Drehbauteil der Brennkraftmaschine verbunden. Der Freilauf leitet das von dem Anlasser eingeleitete Drehmoment zu dem Drehbauteil zum Starten der Brennkraftmaschine durch und unterbindet eine Drehmomentübertragung in die entgegengesetzte Richtung.
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Der Freilauf umfasst ein an dem Anlasserzahnkranz befestigtes Freilaufeingangselement und ein über Klemmkörper mit diesem gekoppeltes Freilaufausgangselement, welches wiederum mit dem Drehbauteil fest verbunden ist. Die Klemmkörper sind in einem durch zwei axial gegenüberliegende Seitenscheiben gebildeten Freilaufgehäuse bewegbar aufgenommen und liegen zur Drehmomentübertragung an jeweiligen Mantelflächen an dem Freilaufeingangselement und dem Freilaufausgangselement an.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Drehmomentübertragung in einer Startervorrichtung zu verbessern. Die Startervorrichtung soll zuverlässiger und kostengünstiger ausgeführt sein.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Startervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Drehmomentübertragung in dem Freilauf verbessert werden und die Bauteilzuverlässigkeit erhöht werden. Die Hertzsche Pressung in dem entsprechenden Anlagebereich kann verringert werden. Die Betriebs- und Ausfallsicherheit der Startervorrichtung kann erhöht werden. Die Startervorrichtung kann robuster und kostengünstiger aufgebaut werden.
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Die Startervorrichtung kann in einem Fahrzeug eingebaut sein. Das Fahrzeug kann als Hybridfahrzeug ausgeführt sein. Die Brennkraftmaschine kann ein Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Ein Elektromotor kann 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. Das Starterelement kann als, insbesondere elektrisch betriebener, Anlasser ausgeführt sein.
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Das Starterelement kann eine drehbare Anlasserwelle aufweisen. Die Anlasserwelle kann mit einem Antriebsritzel drehfest verbunden sein. Das Antriebsritzel kann mit einem um die Drehachse drehbaren Anlasserzahnkranz über einen Verzahnungseingriff drehmomentübertragend verbunden sein.
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Das von dem Starterelement bereitgestellte Drehmoment zum Anwerfen der Brennkraftmaschine kann über den Anlasserzahnkranz, das Freilaufeingangselement, das Klemmelement und das Freilaufausgangselement in das Drehbauteil übertragen werden.
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Das Freilaufausgangselement kann auf dem Drehbauteil zentriert sein. Das Freilaufausgangselement kann fest mit dem Drehbauteil verbunden sein. Das Drehbauteil kann als Kurbelwelle, Schwungrad und/oder Dämpfereingangsteil eines Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise eines Zweimassenschwungrads, ausgeführt sein.
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Es können wenigstens zwei Klemmelemente wirksam zwischen dem Freilaufeingangselement und dem Freilaufausgangselement angeordnet sein. Die Klemmelemente können umfangsseitig beabstandet zueinander angeordnet sein.
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Die ballige Kontur kann zumindest einen Krümmungsradius aufweisen.
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Die erste Anlagekontur kann an einer radial inneren oder radial äußeren Mantelfläche des Freilaufeingangselements angeordnet sein. Die zweite Anlagekontur kann an einer radial inneren oder radial äußeren Mantelfläche des Freilaufausgangselements angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die jeweils mit der balligen Kontur in dem zugeordneten Anlagebereich zusammenwirkende Kontur in Bezug auf die axiale Richtung gerade ausgeführt ist. Berechnungen und Versuche haben ergeben, dass dabei die Hertzsche Pressung weiter verringert werden kann.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist die ballige Kontur in Bezug auf die axiale Richtung eine konvexe Kontur. Dabei kann sich die Kontur in Bezug auf die axiale Richtung zur Mitte hin der gegenüberliegenden Kontur des zugeordneten Anlagebereichs annähern.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung weist die konvexe Kontur wenigstens zwei unterschiedliche Krümmungsradien auf. Es können mehr als zwei unterschiedliche Krümmungsradien vorhanden sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die jeweils mit der balligen Kontur in dem zugeordneten Anlagebereich zusammenwirkende Kontur in Bezug auf die axiale Richtung konvex oder konkav ausgeführt. Dadurch kann die Anlagefläche je nach Anwendung optimal eingestellt werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist wenigstens eine der Anlagekonturen in Bezug auf die axiale Richtung gerade und die damit unmittelbar zusammenwirkende Anlagegegenkontur in Bezug auf die axiale Richtung ballig ausgeführt. Durch die Berechnungen und Versuche konnte festgestellt werden, dass diese Kombination besonders bevorzugt die Bauteilbelastungen in dem Freilauf bei vorliegender Drehmomentübertragung in der Startervorrichtung verringert.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt der erste Anlagebereich radial außerhalb von und axial überlappend zu dem zweiten Anlagebereich. Dadurch kann der axiale Bauraum der Startervorrichtung verringert werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das Klemmelement als um eine in axialer Richtung verlaufende Drehachse drehbarer Klemmkörper ausgeführt. Das Klemmelement kann über wenigstens einen Verbindungsbolzen, beispielsweise einen Rundbolzen, an einem Freilaufgehäuse drehbar aufgenommen sein. Der Verbindungsbolzen kann eine in axialer Richtung erstreckende Mittelachse aufweisen. Das Klemmelement kann gegenüber dem Freilaufgehäuse begrenzt bewegbar, insbesondere in axialer Richtung und/oder in wenigstens eine dazu senkrechte Richtung, sein. Das Klemmelement kann um die Mittelachse oder um die abweichend davon und parallel dazu verlaufende Drehachse drehbar sein. Das Freilaufgehäuse kann durch zwei axial beabstandet zueinander angeordnete Seitenscheiben gebildet werden.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist das Freilaufeingangselement als Freilaufaußenring und das Freilaufausgangselement als Freilaufinnenring ausgeführt. Das Klemmelement kann radial innerhalb von dem Freilaufaußenring angeordnet sein. Der Freilaufinnenring kann radial innerhalb von dem Klemmelement angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Starterelement über einen einen Anlasserzahnkranz aufnehmenden Zahnkranzträger mit dem Freilaufeingangselement drehmomentübertragend verbunden. Der Zahnkranzträger und/oder das Freilaufeingangselement kann an einem festgelegten Gehäuse gelagert und gegenüber diesem drehbar aufgenommen sein. Das Gehäuse kann ein Motorgehäuse sein oder diesem fest zugeordnet sein. Der Zahnkranzträger kann mit dem Freilaufeingangselement verbunden, insbesondere einteilig 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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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 durch eine Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Den Ausschnitt A aus 2 in einer vergrößerten Ansicht.
- 4: Eine Seitenansicht eines Klemmelements einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Freilaufs einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 6: Einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Freilaufs einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 7: Einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Freilaufs einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 8: Einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Freilaufs einer 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 als permanent eingespurter Starter (PES) zum Anwerfen einer Brennkraftmaschine 12 in einem Fahrzeug angeordnet und umfasst ein als Anlasser ausgeführtes hier nicht abgebildetes Starterelement zur Bereitstellung eines Drehmoments, welches an ein Drehbauteil 14 der Brennkraftmaschine 12 für deren Startvorgang übertragen wird.
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Das Drehbauteil 14 kann als Kurbelwelle oder Schwungrad der Brennkraftmaschine 12 ausgeführt sein. Das Starterelement kann eine Drehmomenteinleitung auf einen Anlasserzahnkranz 16 bewirken, der an einem Zahnkranzträger 18 befestigt und über diesen an einem festgelegten Gehäuse 20 über ein Lagerelement 22 drehbar aufgenommen ist. Das Gehäuse 20 kann ein Motorgehäuse der Brennkraftmaschine sein 12. Das von dem Starterelement auf den Anlasserzahnkranz 16 übertragene Drehmoment zum Starten der Brennkraftmaschine 12 wird über einen Freilauf 24 auf das Drehbauteil 14 übertragen.
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Der Freilauf 24 umfasst ein einteilig mit dem Zahnkranzträger 18 ausgeführtes und um eine Drehachse 26 drehbares Freilaufeingangselement 28, welches hier als Freilaufaußenring 30 ausgeführt ist. Weiterhin umfasst der Freilauf 24 ein Freilaufausgangselement 32, welches drehfest mit dem Drehbauteil 14 verbunden ist und als Freilaufinnenring 34 ausgebildet ist. Die Drehmomentübertragung zwischen dem Freilaufeingangselement 28 und dem Freilaufausgangselement 32 erfolgt über dazwischen angeordnete bewegbare Klemmelemente 36. Dabei sind umfangseitig mehrere Klemmelemente 36 beabstandet zueinander angeordnet, die in einem durch zwei axial zueinander beabstandet angeordneten Seitenscheiben 38 gebildeten und gegenüber dem Freilaufausgangselement 32 axial festgelegten Freilaufgehäuse 40 aufgenommen sind. Das einzelne Klemmelement 36 ist bevorzugt als Klemmkörper 42 ausgeführt.
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Das einzelne Klemmelement 36 ist gegenüber dem Freilaufgehäuse 40 bewegbar und liegt bei einer Drehmomentübertragung ausgehend von dem Starterelement zu dem Drehbauteil 14 über das Freilaufeingangselement 28 und das Freilaufausgangselement 32 an dem Freilaufeingangselement 28 und dem Freilaufausgangselement 32 an. Bei einer Drehmomentübertragung in die entgegengesetzte Richtung unterbindet das Klemmelement 36 eine Drehmomentweiterleitung von dem Freilaufausgangselement 32 an das Freilaufeingangselement 28. Dadurch kann das Starterelement permanent, also auch bei betriebener Brennkraftmaschine, eingespurt bleiben.
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Das Klemmelement 36 liegt zur Drehmomentübertragung an dem Freilaufeingangselement 28 in einem ersten Anlagebereich 44 und an dem Freilaufausgangselement in einem zweiten Anlagebereich 46 an. Während der Drehmomentübertragung erfolgt die Anlage derart, dass eine Verdrehung zwischen dem Freilaufeingangselement 28 und dem Klemmelement 36 sowie eine Verdrehung zwischen dem Klemmelement 36 und dem Freilaufausgangselement 32 ausbleibt.
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In 2 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Startervorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. 3 zeigt den Ausschnitt A aus 2 in einer vergrößerten Ansicht. Der Zahnkranzträger 18 ist einteilig mit dem Freilaufeingangselement 28 ausgeführt. Der Anlasserzahnkranz 16 ist radial außerhalb von dem Zahnkranzträger 18 angeordnet und an diesem drehfest aufgenommen.
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Das Klemmelement 36 liegt zur Drehmomentübertragung an dem Freilaufeingangselement 28 in dem ersten Anlagebereich 44, der durch eine erste Anlagekontur 48 des Freilaufeingangselements 28 und eine erste Anlagegegenkontur 50 des Klemmelements gebildet wird, an. Außerdem liegt das Klemmelement 36 zur Drehmomentübertragung an dem Freilaufausgangselement 32 in dem zweiten Anlagebereich 46, der durch eine zweite Anlagekontur 52 des Freilaufausgangselements 32 und eine zweite Anlagegegenkontur 54 des Klemmelements 36 gebildet wird, an. Während der Drehmomentübertragung erfolgt die Anlage derart, dass eine Verdrehung zwischen dem Freilaufeingangselement 28 und dem Klemmelement 36 sowie eine Verdrehung zwischen dem Klemmelement 36 und dem Freilaufausgangselement 32 ausbleibt.
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Die erste Anlagekontur 48 ist dabei an einer radial inneren Mantelfläche des Freilaufaußenrings 30 und die zweite Anlagekontur 52 ist an einer radial äußeren Mantelfläche des Freilaufinnenrings 34 angeordnet.
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Die erste Anlagegegenkontur 50 ist in Bezug auf die axiale Richtung 56 ballig, hier insbesondere konvex, ausgeführt. Dadurch kann die Drehmomentübertragung durch den Freilauf 24 verbessert werden und die Bauteilzuverlässigkeit des Freilaufs 24 erhöht werden.
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Die ballige, insbesondere konvex, verlaufende erste Anlagegegenkontur 50 ist der in Bezug auf die axiale Richtung 56 gerade ausgeführten ersten Anlagekontur 48 des Freilaufeingangselements 28 zugeordnet. Die zweite Anlagekontur 52 des Freilaufausgangselements 32 und die zweite Anlagegegenkontur 54 des Klemmelements 36 in dem zweiten Anlagebereich 46 ist in Bezug auf die axiale Richtung 56 jeweils gerade ausgebildet. Bevorzugt kann auch die zweite Anlagegegenkontur 54 entsprechend der Ausführung der ersten Anlagegegenkontur 50 in Bezug auf die axiale Richtung 56 ballig ausgeführt sein, während die zweite Anlagekontur 52 in Bezug auf die axiale Richtung 56 gerade ausgeführt ist.
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In 4 ist eine Seitenansicht eines Klemmelements 36 einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Klemmelement 36 ist über einen an dem Freilaufgehäuse 40 aufgenommenen Verbindungsbolzen 58 bewegbar. Der Verbindungsbolzen 58 weist eine Mittelachse 60 auf, um die das Klemmelement 36 drehbar ist. Das Drehzentrum des Klemmelements 36 kann allerdings auch abweichend von der Mittelachse 60 sein.
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Der erste Anlagebereich 44 ist dabei radial außerhalb von dem zweiten Anlagebereich 46 angeordnet. Durch eine Verdrehung des Freilaufeingangselements 28 gegenüber dem Freilaufausgangselement 32 in eine erste Drehrichtung 62 liegt das Klemmelement 36 an dem Freilaufeingangselement 28 und dem Freilaufausgangselement 32 zur Drehmomentübertragung an. Bei einer Verdrehung des Freilaufeingangselements 28 in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung 64 unterbindet das Klemmelement 36 eine Drehmomentübertragung über den Freilauf 24.
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5 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch einen Freilauf 24 einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Hier ist das Freilaufeingangselement 28 mit einer in Bezug auf die axiale Richtung 56 balligen, hier speziell konvexen, ersten Anlagekontur 48 ausgeführt. Die erste Anlagegegenkontur 50 des Klemmelements 36 ist dabei in Bezug auf die axiale Richtung 56 gerade verlaufend. Analog dazu ist die zweite Anlagekontur 52 des Freilaufausgangselements 32 ebenfalls ballig, hier insbesondere konvex, und die zweite Anlagegegenkontur 54 gerade ausgeführt.
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In 6 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts durch einen Freilauf 24 einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die erste Anlagekontur ist konkav und die erste Anlagegegenkontur 50 ist komplementär konkav ausgeführt. Die zweite Anlagekontur 52 und die zweite Anlagegegenkontur 54 sind jeweils in Bezug auf die axiale Richtung gerade verlaufend.
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7 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch einen Freilauf 24 einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die erste Anlagekontur 48 weist in Bezug auf die axiale Richtung einen balligen, hier insbesondere konvexen, Verlauf mit wenigstens zwei Krümmungsradien auf. Die zweite Anlagekontur 52 ist analog ausgeführt.
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In 8 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts durch einen Freilauf 24 einer Startervorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die erste und zweite Anlagekontur 48, 52 sind gerade verlaufend und die erste und zweite Anlagegegenkontur 50, 54 sind konvex ausgeführt. Durch Berechnungen und Versuche konnte festgestellt werden, dass diese Kombination besonders bevorzugt die Bauteilbelastungen in dem Freilauf 24 bei vorliegender Drehmomentübertragung in der Startervorrichtung verringert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Startervorrichtung
- 12
- Brennkraftmaschine
- 14
- Drehbauteil
- 16
- Anlasserzahnkranz
- 18
- Zahnkranzträger
- 20
- Gehäuse
- 22
- Lagerelement
- 24
- Freilauf
- 26
- Drehachse
- 28
- Freilaufeingangselement
- 30
- Freilaufaußenring
- 32
- Freilaufausgangselement
- 34
- Freilaufinnenring
- 36
- Klemmelement
- 38
- Seitenscheibe
- 40
- Freilaufgehäuse
- 42
- Klemmkörper
- 44
- erster Anlagebereich
- 46
- zweiter Anlagebereich
- 48
- erste Anlagekontur
- 50
- erste Anlagegegenkontur
- 52
- zweite Anlagekontur
- 54
- zweite Anlagegegenkontur
- 56
- axiale Richtung
- 58
- Verbindungsbolzen
- 60
- Mittelachse
- 62
- erste Drehrichtung
- 64
- zweite Drehrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010033072 A1 [0002]
