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Die
Erfindung betrifft eine Einspureinrichtung für einen Starter gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Stand der
Technik
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Als
elektrische Starter zum Andrehen von Brennkraftmaschinen werden
oftmals sogenannte Schraubtrieb-Starter eingesetzt. Ein solcher
Starter weist einen elektrischen Startermotor auf, dessen Antriebswelle
mit einer in Richtung ihrer Längsachse verschiebbaren
Abtriebswelle in Wirkverbindung steht. Die Antriebswelle ist an
einem dem Startermotor entfernten Ende mit einem Steilgewinde versehen,
auf dem dreh- und verschiebbar ein Mitnehmerschaft der Abtriebswelle
angeordnet ist. Dieser Mitnehmerschaft der Abtriebswelle ist über einen
Freilauf mit einer Ritzelwelle verbunden. Durch Einschalten des
Startermotors wird die Abtriebswelle mit dem Mitnehmerschaft, dem
Freilauf und dem Ritzelschaft so vorgespurt, dass das Ritzel in
ein Zahnrad der Brennkraftmaschine einspurt.
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Ein
sogenannter frei ausstoßender
Starter zum Andrehen von Brennkraftmaschinen mit einer axial verschiebbaren
Ritzelwelle ist aus der
DE
197 26 726 A1 bekannt.
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Ein
gattungsgemäßer Schraubtrieb-Starter zum
Andrehen einer Brennkraftmaschine ist aus der
DE 101 35 141 A1 bekannt.
Bei diesem bekannten Starter wird ein Vorschub einer Abtriebswelle
zum Einspuren eines Ritzels in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine
mittels eines am Stator des Startermotors angeordneten Polrohrs
bewirkt, das bei einer Bestromung des Startermotors eine Schwenkbewegung
um die Motorachse erfährt.
Dabei sind Einrichtungen vorgesehen, welche die Schwenkbewegung
des Polrohrs direkt in eine auf die Abtriebswelle wirkende Axialbewegung
umsetzen.
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Ein
sogenannter Maulstarter ist schließlich in der
DE 198 02 418 A1 beschrieben.
Bei dieser Bauart reicht das Zahnrad, das vorzugsweise mit einer
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, in eine Gehäuseöffnung des
Starters hinein. Die Ritzelwelle ist zu beiden Seiten des Zahnrads
gelagert. Eine von einem elektrischen Startermotor angetriebene
Antriebswelle weist einen Freilauf auf, dessen Innenring über eine
formschlüssige
Drehverbindung mit der Ritzelwelle wirkverbunden ist. Diese Drehverbindung
erfolgt über
ein Steilgewinde, das einen gewissen Herstellungsaufwand verlangt.
Zudem sind für
unterschiedliche Drehrichtungen des Startermotors jeweils unterschiedliche
Teile notwendig, da das Steilgewinde für jede Drehrichtung eine andere
Steigungsrichtung aufweisen muss.
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Vorteile der
Erfindung
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Eine
Einspureinrichtung für
einen elektrischen Starter gemäß vorliegender
Erfindung weist eine von einem elektrischen Startermotor antreibbare Antriebswelle
und eine mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehende Abtriebswelle
auf, welche mit einer Ritzelwelle gekoppelt ist. Die Ritzelwelle
weist ein Zahnritzel auf, das zum Ein spuren in einen Zahnkranz zum
Andrehen einer Brennkraftmaschine in axialer Richtung verschiebbar
ist. Ein Vorschub der Abtriebswelle erfolgt sowohl mittels eines
Steilgewindes zwischen der Antriebswelle und einem Mitnehmer der
Abtriebswelle sowie mittels einer Vorschubeinrichtung, die insbesondere
mit dem Startermotor gekoppelt ist. Als solche Vorschubeinrichtung
kommt bspw. eine mit einem Schwenkpolrohr gekoppelte Scheibe in
Frage, wie sie in der WO 03/008798 A1 beschrieben ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Mitnehmer
der Abtriebswelle und der Ritzelwelle wenigstens eine Einspurfeder angeordnet
ist, welche das Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz unterstützt. Der
Mitnehmer kann insbesondere über
eine Geradverzahnung drehfest und axial verschiebbar mit der Ritzelwelle
gekoppelt sein. Die Momentübertragung
zwischen den axial angefederten Teilen erfolgt über einen axial gradlinigen Formschluss,
woraus eine zuverlässige
Funktion der Teile gewährleistet
werden kann. Zudem ermöglicht die
Geradverzahnung eine vereinfachte Fertigung der Teile durch entsprechende
Umformverfahren wie bspw. Sintern, Fließpressen, Ziehen oder dergleichen.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Verbesserung des Einspurverhaltens durch eine Reduktion der Massen
der von der Einspurfeder abgestützen
Teile. Zudem kann die Einspurfeder bei der erfindungsgemäßen Bauweise
in einem geschützten
inneren Bereich des Starters angeordnet werden, wo sie keinen äußeren Einflüssen wie
bspw. Feuchtigkeit oder Verschmutzung ausgesetzt ist. Dies betrifft
insbesondere die sog. Maulstarter, bei denen herkömmlicher Weise
die Einspurfeder in einem Bereich angeordnet ist, der über eine
Gehäuseöffnung für das Zahnrad zugänglich und
damit einer Verschmut zungsgefahr ausgesetzt ist. Es sind jedoch
auch frei ausstoßende Starter
bekannt, bei denen die Feder im ungeschützten Bereich angeordnet ist.
Sie kann damit im Verschmutzungsbereich einer Kupplung liegen und
ist damit einer Korrosionsgefahr sowie der Gefahr einer Funktionsstörung durch
Ablagerungen von Kupplungsabrieb ausgesetzt.
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Gegenüber bekannten
Bauformen von sog. Schraubtrieb-Startern sind die zu beschleunigenden Massen
so weit reduziert, dass aufgrund der geringeren Federkräfte eine
Reduzierung der Aktuatorkräfte zum
axialen Vorschub der Ritzelwelle ermöglicht ist. Trotz des schwächeren Aktors
können
dennoch zuverlässige
Einspurvorgänge
gewährleistet
werden, bei denen beim Finden einer Zahnlücke nach einer Zahn-auf-Zahn-Stellung
eine relativ große
Masse beschleunigt werden muss.
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Der
Mitnehmer kann insbesondere einen Freilauf umfassen, dessen Innenring über die
Geradverzahnung mit der Ritzelwelle gekoppelt ist. Die Einspurfeder
ist hierbei zwischen Innenring und Ritzelwelle angeordnet. Die Einspurfeder
kann insbesondere ein Federring, eine Spiralfeder, eine Wellscheibe
(Tellerfeder) oder dergleichen sein.
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Vorzugsweise
ist eine weitere Einspurfeder zwischen der Vorschubeinrichtung und
einem Außenring
des Freilaufs angeordnet, welche ebenfalls in einem geschützten Bereich
liegt und welche den Einspurvorgang zusätzlich unterstützen kann.
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Der
Starter kann beispielsweise ein freiausstoßender Starter oder ein sogenannter
Maulstarter sein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den abhängigen
Ansprüchen
genannten Merkmalen.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der
zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 einen schematischen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung
in einer ersten Variante,
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2 einen perspektivischen
Teilschnitt der Variante der Einspureinrichtung entsprechend 1,
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3 einen schematischen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung
in einer zweiten Variante,
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4 einen perspektivischen
Teilschnitt der Variante der Einspureinrichtung entsprechend 3 und
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5 einen schematischen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung
in einer dritten Variante.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Eine
erste Variante einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung für einen
Starter ist anhand des schematischen Längsschnitts der 1 sowie des perspektivischen
Teilschnitts der 2 verdeutlicht.
Die Einspureinrichtung ist Teil eines sogenannten Schraubtrieb- Starters zum Andrehen
einer Brennkraftmaschine, von dem aus Gründen der besseren Übersichtlichtkeit
nur ein vorderer Teil mit einer Antriebs-, einer Abtriebswelle sowie
einer axial verschiebbaren Ritzelwelle dargestellt ist. Eine Gesamtdarstellung
eines derartigen Starters kann beispielsweise der WO 03/008798 A1
entnommen werden, die hiermit ausdrücklich in den Offenbarungsinhalt der
vorliegenden Anmeldung mit einbezogen wird. Bei der in den 1 und 2 gezeigten Variante handelt es sich
um einen sog. frei ausstoßenden
Starter.
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Bei
der Einspureinrichtung 10 treibt ein elektrischer Startermotor
(nicht dargestellt) direkt oder über
ein Planetengetriebe oder dergleichen eine Antriebswelle 12 an,
die in einem nicht dargestellten Bereich mit einem Planetenträger des
Planetengetriebes verbunden sein kann. Auf die Antriebswelle 12 ist ein
Mitnehmerschaft 14 einer Abtriebswelle 16 gesetzt.
Die Antriebswelle 12 und der Mitnehmerschaft 14 sind über ein
Steilgewinde 18 miteinander gekoppelt. Dieses die Antriebswelle 12 und
den Mitnehmerschaft 14 miteinander verbindende Steilgewinde 18 stellt
ein sogenanntes Einspurgetriebe dar.
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Der
Mitnehmerschaft 14 geht in einen Außenring 20 eines Freilaufs 22 über. Der
Außenring 20 des
Freilaufs 22 treibt über
Klemmkörper 24 einen
Innenring 26 an, der über
eine Geradverzahnung 28 mit einer Ritzelwelle 30 der
Abtriebswelle 16 verbunden ist. Eine Verschlusskappe 23 ist
am Außenring 20 des
Freilaufs aufgesetzt und hält
die einzelnen Teile des Freilaufs in ihrer Position. An seinem aus
einem Gehäuse
des Starters herausweisenden Ende ist die Ritzelwelle 30 mit
einem Ritzel 32 versehen. Das Ritzel 32 wird bei
axial verschobener Ritzelwelle 30 in ein nicht dargestelltes
Zahnrad einer anzudrehenden Brennkraftmaschine eingespurt.
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Je
nach Ausführungsform
des Starters kann eine axiale Vorschubbewegung neben dem Steilgewinde 18 durch
eine erste Einspurfeder 34 sowie durch eine zweite Einspurfeder 36 aufgebracht
werden, die jeweils die Vorschubbewegung der Ritzelwelle 30 unterstützen. Die
erste Einspurfeder 34 ist zwischen einer Stützscheibe 38 und
dem Außenring 20 des
Freilaufs 22 angeordnet. Die Stützscheibe 38 kann
durch eine geeignete Verschiebeeinrichtung in Richtung zum Freilauf
verschoben werden, beispielsweise durch einen Schwenkpolrotor-Mechanismus, wie
er in der WO 03/008798 A1 beschrieben ist. Eine Axialverschiebung
der Stützscheibe 38 kann
wahlweise auch durch eine andere geeignet, ggf. vom Antriebsmotor
unabhängige
Vorschubeinrichtung erfolgen.
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Die
zweite Einspurfeder 36 ist zwischen einem Anschlagbund 40 der
Ritzelwelle 30 und einer Stirnseite des Innenrings 26 angeordnet.
Bei axial verschobenem Freilauf 22 wird auch der Innenring 26 in
gleiche Richtung axial verschoben und übt über die zweite Einspurfeder 36 eine
Axialkraft auf der Ritzelwelle 30 aus, die über die
Geradverzahnung 28 formschlüssig in radialer Richtung mit
dem Innenring 26 gekoppelt ist.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Einspureinrichtung 10 besteht
insbesondere in der relativ geringen Masse der in axialer Richtung
zu beschleunigenden Ritzelwelle 30, die bei einer Zahnlückenstellung
zwischen Ritzel 32 und Zahnkranz schnell bis zum Anschlag
eingerückt
werden kann. Die zweite Einspurfeder 36 kann bei dieser
Bauform relativ kompakt sein und ist dennoch in der Lage, eine ausrei chende
Federkraft in axialer Richtung zu liefern. Als zweite Einspurfeder 36 kann
bspw. eine einfache Tellerfeder, eine Wellscheibe, eine Spiralfeder
o. dgl. zum Einsatz kommen.
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Eine
zweite Variante einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung 10 für einen
frei ausstoßenden
Starter wird anhand des Längsschnitts
der 3 sowie des perspektivischen
Teilschnitts der 4 verdeutlicht.
Hierbei erstreckt sich der Innenring 26 des Freilaufs 22 über einen
Schaftteil 42 mit daran angeordneter Außenverzahnung 44 innerhalb
der Ritzelwelle 30, die eine hierzu passende Innenverzahnung 46 aufweist.
Innen- und Außenverzahnung 44, 46 sind
wie bei der ersten Variante als Geradverzahnungen ausgebildet. Die
zweite Einspurfeder 36 ist hierbei ebenfalls zwischen Innenring 26 und
Ritzelwelle 30 angeordnet. Der übrige Aufbau sowie die Funktionsweise
entspricht weitgehend der in den 1 und 2 gezeigten ersten Variante
der Einspureinrichtung, so dass an dieser Stelle auf eine eingehendere
Beschreibung verzichtet werden kann.
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Bei
der zweiten Variante ist die Masse der Ritzelwelle 30 gegenüber der
ersten Variante nochmals reduziert, da die Geradverzahnung 44, 46 zwischen
Innenring 26 des Freilaufs und der Ritzelwelle 30 in
einen Bereich an der Innenmantelfläche der Ritzelwelle 30 verlagert
ist. Dafür
ist die Masse des Innenrings 26 vergrößert, da dieser um den Schaftteil 42 verlängert ist.
Aufgrund der sehr geringen Masse der Ritzelwelle 30 kann
die zweite Einspurfeder 36 gegenüber der ersten Variante ggf.
geringfügig
kompakter bzw. schwächer
ausgelegt werden.
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Die
Verschlusskappe 23 des Freilaufs 20 ist bei der 4 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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Eine
dritte Variante einer erfindungsgemäßen Einspureinrichtung 10 wird
anhand des schematischen Längsschnitts
der 5 verdeutlicht,
die in diesem Fall für
einen sogenannten Maulstarter ausgebildet ist. Der wesentliche Unterschied
zu den ersten beiden Varianten besteht darin, dass hierbei die Antriebswelle
an ihrem linken Ende einer weiteren Lagerung 48 bedarf.
Der Zahnkranz (nicht dargestellt) ragt bei einem solchen Maulstarter
in eine Gehäuseöffnung des
Starters, die sich zwischen der Ritzelwelle 30 und der
zweiten Wellenlagerung 48 befindet.
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Die
Ritzelwelle 30 ist bei dieser Variante sehr kurz. Zwischen
Ritzelwelle 30 und zweiter Lagerung 48 ist eine
Ausspurfeder 50 erkennbar, die nach einem Startvorgang
für ein
Ausspuren des Ritzels 32 aus dem Zahnkranz sorgt. Die zweite
Einspurfeder 36 ist auch hier zwischen dem Innenring 26 des
Freilaufs 22 und dem Anschlagbung 40 der Ritzelwelle 30 angeordnet
und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Tellerfeder bzw. als Wellscheibe ausgebildet. Der übrige Aufbau
mit dem Antrieb der Abtriebswelle 16 über das Steilgewinde 18 entspricht
weitgehend den zuvor beschriebenen Varianten.