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GEBIET
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Anlassereinheit für ein Fahrzeug und insbesondere eine Fahrzeug-Anlassereinheit, die eine Spiralfederkupplung enthält.
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HINTERGRUND
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Weiterhin offenbart die
WO 2003/ 104 673 A1 einen Anlasser mit einem Federhalterungsring und einer Spiralfederkupplung und die
DE 198 02 251 A1 zeigt einen Anlasser mit einem Zahnrad und einer Spiralfederkupplung.
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KURZDARSTELLUNG
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Beispielhafte Aspekte umfassen allgemein eine Anlassereinheit für ein Fahrzeug, die einen Federhalterungsring und eine Spiralfederkupplung enthält. Die Spiralfederkupplung weist ein erstes Ende, das durch Reibung mit dem Federhalterungsring verbunden ist, einen Mittelteil, der mit dem ersten Ende verbunden und so angeordnet ist, dass er durch Druck mit einem Außengehäuse eines Drehmomentwandlers verbunden ist, und ein zweites Ende auf, das mit dem Mittelteil verbunden und so angeordnet ist, dass es gegenüber dem ersten Ende in Drehrichtung in einer ersten Richtung verschoben wird, um durch Druck den Mittelteil mit dem Außengehäuse zu verbinden. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen umschließt der Federhalterungsring die Spiralfederkupplung. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält der Federhalterungsring eine Umfangsnut zum Aufnehmen des ersten Endes. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist ein freier Durchmesser des ersten Endes größer als ein freier Durchmesser des Mittelteils.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Federhalterungsring fester Bestandteil einer Getriebeglocke für ein Fahrzeug. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Federhalterungsring durch Presspassung mit einer Getriebeglocke für das Fahrzeug verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Anlassereinheit eine Zentrierscheibe, die zum Ausrichten zwischen einem Motor und einem Getriebe angeordnet ist, und der Federhalterungsring ist an der Zentrierscheibe befestigt. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Anlassereinheit eine Zentrierscheibe, die an dem Federhalterungsring befestigt ist, und eine Zahnradstützplatte auf, die drehfest mit dem zweiten Ende der Kupplung und drehbar mit der Zentrierscheibe verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Anlassereinheit ein Tellerrad, das an der Zahnradstützplatte befestigt ist.
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Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält die Anlassereinheit eine Rücklaufkupplung, die drehfest mit dem zweiten Ende verbunden und so angeordnet ist, dass sie das zweite Ende gegenüber dem ersten Ende in einer zweiten Richtung verschiebt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, um den Mittelteil der Kupplung vom Gehäuse zu trennen. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Rücklaufkupplung eine spiralförmige Rückstellfeder und eine Reibungskupplung auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Reibungskupplung eine Aufnahmehülse, die die Rückstellfeder umschließt, mindestens eine Spannscheibe und ein elastisches Element auf, das die Aufnahmehülse gegen die Spannscheibe drückt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Rücklaufkupplung drehfest mit einem Anlassermotor für das Fahrzeug verbunden.
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Weitere beispielhafte Aspekte umfassen allgemein eine Anlassereinheit für ein Fahrzeug, die eine Zentrierscheibe, einen an der Zentrierscheibe befestigten Federhalterungsring und eine Zahnradstützplatte umfasst, die in Bezug auf die Zentrierscheibe drehbar und so angeordnet ist, dass sie an einem Drehmomentwandler befestigt ist. Die Anlassereinheit enthält auch ein Tellerrad, das an der Zahnradstützplatte befestigt ist, und eine Spiralfederkupplung. Die Spiralfederkupplung weist ein erstes Ende, das durch Reibung mit dem Federhalterungsring verbunden ist, ein zweites Ende, das an der Zahnradstützplatte befestigt ist, und einen Mittelteil auf, der so angeordnet ist, dass diese durch Druck mit dem Drehmomentwandler verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Federhalterungsring fest mit einem Motor oder einem Getriebe des Fahrzeugs verbunden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Anlassereinheit einen Anlassermotor auf, der an dem Federhalterungsring befestigt ist. Der Anlassermotor weist ein Zahnrad auf, das drehfest mit dem Tellerrad verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Anlassereinheit eine Rücklaufkupplung auf. Die Rücklaufkupplung weist ein Gehäuse, eine Antriebsnabe, eine Aufnahmehülse und eine Torsionsfeder auf. Die Antriebsnabe ist so angeordnet, dass sie eine Antriebsverbindung mit dem Anlassermotor herstellt. Die Aufnahmehülse ist durch Reibung mit dem Gehäuse verbunden. Die Torsionsfeder weist ein erstes Ende, das mit der Antriebsnabe verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit der Aufnahmehülse verbunden ist; auf.
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Figurenliste
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Nunmehr werden das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei:
- 1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, welche die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe darstellt;
- 1B eine perspektivische Ansicht eines Objekts in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A ist, welche die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe darstellt;
- 2 eine perspektivische Vorderansicht einer Anlassereinheit gemäß einem beispielhaften Aspekt ist, die mit einem Kurbelwellenteil und einer Getriebeglocke zusammengesetzt ist;
- 3 eine Rückansicht der Anlassereinheit von 2 ist;
- 4 eine Querschnittsansicht der Anlassereinheit von 3 entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 ist;
- 5 eine perspektivische Querschnittsansicht der Anlassereinheit von 4 ist;
- 6 eine perspektivische Ansicht der Anlassereinheit von 2, die zur Verdeutlichung ohne die Kurbelwelle und die Getriebeglocke dargestellt ist.
- 7 eine Ansicht der Anlassereinheit von 6 in Explosionsdarstellung ist;
- 8 eine Detailansicht eines oberen Teils der Anlassereinheit von 4 ist;
- 9A bis 9E schematische Darstellungen der Anlassereinheit sind, die unter verschiedenen Betriebsbedingungen gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Darüber hinaus ist klar, dass diese Erfindung nicht nur auf die hierin beschriebenen bestimmten Ausführungsformen, Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hierin gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen.
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Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Offenbarung richtet. Zwar können zur praktischen Umsetzung und zum Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, jedoch werden nunmehr die folgenden beispielhaften Verfahren, Einheiten und Materialien beschrieben.
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, das die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, die als Bezugspunkt für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 steht) bzw. zum Umfang 83. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen. Zur Verdeutlichung der Lage der verschiedenen Ebenen dienen die Objekte 84, 85 und 86. Die Fläche 87 des Objekts 84 bildet eine axiale Ebene. Das heißt, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 88 des Objekts 85 bildet eine radiale Ebene. Das heißt, der Radius 82 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 89 des Objekts 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heißt, der Umfang 83 bildet eine Linie entlang der Fläche. Ein weiteres Beispiel besagt, dass eine axiale Bewegung oder Verschiebung parallel zur Achse 81, eine radiale Bewegung oder Verschiebung parallel zum Radius 82 und eine Umfangsbewegung oder -verschiebung parallel zum Umfang 83 verläuft. Eine Rotation erfolgt um die Achse 81.
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Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 bzw. zum Umfang 83. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen.
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1B ist eine perspektivische Ansicht eines Objekts 90 in dem Zylinderkoordinatensystem 80 von 1A, welche die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Das zylindrische Objekt 90 ist für ein zylindrisches Objekt in einem Zylinderkoordinatensystem repräsentativ und in keiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Das Objekt 90 beinhaltet eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsebene..
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Die folgende Beschreibung ist unter Bezug auf die 2 bis 5 erstellt worden. 2 ist eine Vorderansicht einer Anlassereinheit 100 , die gemäß einem beispielhaften Aspekt mit einem Kurbelwellenteil 102 und einer Getriebeglocke 104 zusammengesetzt gezeigt ist. 3 ist eine Rückansicht der Anlassereinheit von 2. 4 ist eine Querschnittsansicht der Anlassereinheit von 2 entlang der Schnittlinie 4-4 in 3. 5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Anlassereinheit von 2.
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Die Kurbelwelle 102 ist durch Gewindebolzen 108 und eine Mitnehmerscheibe 110 mit dem Drehmomentwandlergehäuse 106 verbunden. Wandlerzapfen 112 sind durch Projektionsschweißen mit dem Gehäuse und durch Muttern 114 mit der Mitnehmerscheibe verbunden. Gemäß einer weiteren (nicht gezeigten) beispielhaften Ausführungsform sind (nicht gezeigte) Muttern mit dem Deckel verbunden, und die Mitnehmerscheibe ist mittels Gewindebolzen befestigt, die durch die Mitnehmerscheibe in die Muttern ragen. Gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist eine (nicht gezeigte) Antriebsscheibe an dem Deckel befestigt, und die Mitnehmerscheibe ist an der Antriebsscheibe angebracht. Deshalb ist das Gehäuse 106 drehfest mit der Kurbelwelle 102 verbunden. Das Gehäuse 106 umfasst ein Laufradgehäuse 116, und der Deckel 118 ist durch eine Schweißnaht 120 an dem Gehäuse 116 befestigt. Der Deckel 118 enthält einen Führungsteil 122 zum radialen Zentrieren des Wandlergehäuses 106 in Bezug auf die Kurbelwelle 102. Zwar ist zur Verdeutlichung nur das Gehäuse 106 gezeigt, jedoch können nach dem Stand der Technik innerhalb des Gehäuses 106 noch interne Komponenten wie beispielsweise eine Turbine, ein Stator und eine Kupplung enthalten sein.
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Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 2 bis 8. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Anlassereinheit 100 von 2, die zur Verdeutlichung ohne die Kurbelwelle und die Getriebeglocke gezeigt ist. 7 ist eine Ansicht der Anlassereinheit 100 von 6 in Explosionsdarstellung. 8 ist eine Detailansicht eines oberen Teils der Anlassereinheit 100 von 4. Die Anlassereinheit 100 enthält einen Federhalterungsring 130 und eine Spiralfederkupplung oder Federbandkupplung 132. Der Ring 130 ist an einer Zentrierscheibe 144 befestigt, was im Folgenden näher beschrieben wird. Gemäß einer (nicht gezeigten) beispielhaften Ausführungsform ist der Ring 130 durch Presspassung mit der Getriebeglocke 104 verbunden. Gemäß noch einer weiteren (nicht gezeigten) beispielhaften Ausführungsform ist der Ring 130 fester Bestandteil des Gehäuses 104.
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Der Federhalterungsring 130 umschließt die Kupplung 132 und ist an einer Umfangsnut 135 durch Reibung mit dem Ende 134 der Kupplung verbunden. Die Kupplung 132 enthält auch einen Mittelteil 136, der mit dem Ende 134 verbunden und so angeordnet ist, dass er durch Druck mit dem Außengehäuse 106 verbunden wird, und ein Ende 138, das mit dem Mittelteil 136 verbunden und so angeordnet ist, dass es gegenüber dem Ende 134 in Drehrichtung in Richtung 140 (siehe 5) verschoben wird, um den Mittelteil der Kupplung durch Druck mit dem Gehäuse zu verbinden. Das heißt, das Ende 134 weist eine größere Ganghöhe auf und wird radial zusammengedrückt, wenn es in die Nut 135 eingesetzt wird, sodass ein Drehen des Endes 134 verhindert wird, bis die Reibungskraft zwischen dem Ende 134 und dem Ring 130 überwunden ist. Mit anderen Worten, die Reibung zwischen dem Ende 134 und dem Ring 130 wirkt einer Verschiebung des Endes 134 gegenüber dem Ring 130 entgegen, sodass sich das Ende 138 gegenüber dem Ende 134 frei drehen kann.
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Da die Enden 134 und 138 und der Teil 136 miteinander verbunden und gemäß einigen Ausführungsformen durchgehend sind, bewirkt ein Drehen des Endes 138 gegenüber dem Ende 134 eine Verringerung des Durchmessers 142 des Mittelteils 136 und verbindet diesen unter Druck mit dem Gehäuse 106. Mit anderen Worten, der Durchmesser 142 des Mittelteils der Kupplung 132 nimmt ab, wenn das Ende 138 in Drehrichtung gegenüber dem Ende 134 verschoben wird, und die Kupplung 132 wird drehfest mit dem Gehäuse 106 verbunden. Gemäß der in 8 gezeigten Ausführungsform ist ein freier Durchmesser des Endes 134 größer als ein freier Durchmesser des Mittelteils 132, sodass das Ende 134 in einem freien Zustand durch Reibung mit dem Ring 130 verbunden ist, während der Teil 136 gegenüber dem Ring 130 drehbar ist.
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Die Anlassereinheit 100 enthält auch eine Zentrierscheibe 144 und eine Zahnradstützplatte 146. Die Scheibe 144 ist durch Niete 147 am Halterungsring 130 zwischen dem Motor und der Getriebeglocke befestigt. Die Scheibe 144 kann durch (nicht gezeigte) Gewindebolzen befestigt sein, die den Motor und das Getriebe miteinander verbinden, oder zwischen dem Motor und dem Getriebe eingespannt sein, wenn die Verbindungsbolzen eingebaut sind. Die Scheibe 144 bewirkt ein Zentrieren der Baugruppe 100 und verhindert ein Drehen des Halterungsrings 130 gegenüber der Gehäuseglocke 104. Die Zahnradstützplatte 146 ist an Abstandsnieten 148 drehfest mit dem Kupplungsende 138 und drehbar mit der Zentrierscheibe 144 verbunden. Unter drehbar verbunden ist zu verstehen, dass sich die Platte 146 gegenüber der Scheibe 144 drehen kann, ihre Bewegung in anderen Richtungen jedoch eingeschränkt ist. Die Niete 148 enthalten axial positionierende Ringe, Scheiben oder Räder 150 zum Positionieren der Platte 146 mit geringer Reibung. Das heißt, die Niete 148 und die Ringe 150 lassen ein freies Drehen der Platte 146 gegenüber der Zentrierscheibe 144 zu. Gemäß einer anderen (nicht gezeigten) Ausführungsform ragt die Platte 146 axial nach innen und ist auf die Kurbelwelle 102 oder einen Teil des (nicht gezeigten) Motorgehäuses zentriert. Das Tellerrad 150 ist an der Zahnradstützplatte 146 befestigt. Das Tellerrad 150 ist drehfest mit einem Ritzel des Anlassermotors 152 verbunden, sodass der Motor 152 das Tellerrad 150 in Drehung versetzt, damit die Kupplung 100 in den Wandler eingreift, um den Fahrzeugmotor in Drehung zu versetzen, was im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Das Tellerrad 150 steht ständig in Eingriff mit einem Zahnrad des Motors 152.
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Die Einheit 100 enthält eine Rücklaufkupplungsbaugruppe 200 zum Verschieben des Endes 138 in Richtung 154, die der Richtung 140 entgegengesetzt ist, um die Kupplung 100 wie oben beschrieben vom Gehäuse 106 zu trennen. Die Baugruppe 200 enthält eine spiralförmige Rückstellfeder 202 und eine Reibungskupplung 204. Die Reibungskupplung 204 enthält eine Aufnahmehülse 206, Spannscheiben 208 und 210 und ein elastisches Element oder eine Wellenscheibe 212, die die Aufnahmehülse gegen die Spannscheibe 210 drückt. Ein Gehäuse 214 umschließt die Baugruppe 200, und ein Sprengring 216 nimmt eine axiale Kraft von der Wellenscheibe 212 auf. Die Feder 202 ist an einem ersten Ende drehfest mit dem Aufnahmerohr und an einem zweiten Ende drehfest mit einer Antriebsnabe 218 verbunden. Die Antriebsnabe 218 ist an einer Außenverzahnung 220 drehfest mit dem Anlassermotor verbunden und durch die Buchse 222 innerhalb des Gehäuses 214 aufgenommen. Die Buchse 222 begrenzt die Reibung zwischen dem Gehäuse 214 und der Nabe 218 während des Drehens der Nabe. Bei einem Rückwärtsdrehen der Kupplung 132 dehnt sich der Teil 136 zum Ring 130 hin aus und verhindert, dass die Feder in Schwingung gerät oder ihren Sitz verlässt, wenn das System nicht aktiv ist. Der Ring 130 stellt eine durchgehende Fläche bereit, gegen die sich die Spiralfeder abwickelt.
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Bei der Baugruppe 100 kann es sich um eine komplette eigenständige Baugruppe handeln, die als eine Einheit montiert und in die Getriebeglocke eingebaut ist. Der Halterungsring 130 und die Scheibe 144 sind miteinander verbunden und stellen einen Befestigungspunkt für die anderen Komponenten bereit. Das Zusammenbauen mit dem Getriebe erfolgt nach dem Einbauen des Drehmomentwandlers, woraufhin wie üblich der Motor und das Getriebe eingebaut werden können (d.h. durch Anbringen der Muttern 114 auf den Bolzen 112 und Verbinden der Getriebeglocke mit dem Motorgehäuse, wobei die Scheibe 144 dazwischen befestigt wird). Ebenso ist der Einbau des Anlassermotors 152 bis auf eine Außenverzahnung, ein Keilprofil oder eine andere Verbindung zwischen Motor 152 und Nabe 218 üblich.
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Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 9A bis 9E. Die 9A bis 9E sind schematische Darstellungen der in verschiedenen Betriebszuständen gezeigten Anlassereinheit. 9A ist eine schematische Darstellung der Anlassereinheit in einem Ausgangszustand. 9B ist eine schematische Darstellung der Anlassereinheit mit einem eingekuppelten Anlassermotor. 9C ist eine schematische Darstellung der Anlassereinheit, wobei der Anlassermotor weiter eingekuppelt ist. 9D ist eine schematische Darstellung der Anlassereinheit, bei der der Motor getrennt und die Kupplung ausgekuppelt ist. 9E ist eine schematische Darstellung der Anlassereinheit, bei der der Motor getrennt und das System zurückgesetzt ist.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Anlassereinheit 100 beschrieben. 9A zeigt die Einheit in einem freien Zustand, sodass der Motor 152 keine Kraft ausübt und die Feder 202 nicht zusammengedrückt ist. Das Ende 134 und die Reibungskupplung oder Rutschkupplung 202 sind durch Reibung mit der Getriebeglocke 104 verbunden. In 9B wird der Motor 152 eingeschaltet, sodass die Feder 202 zusammengedrückt und der Teil 136 mit dem Gehäuse 106 verbunden wird. Zu beachten ist, dass die Reibungskupplung 202 so gestaltet ist, dass ein Drehmoment, um die Rutschkupplung in Drehung zu versetzen, geringfügig größer ist als ein Drehmoment, um den Motor 152 frei drehen zu lassen. Durch weiteres Einkuppeln (9C) wird das Gehäuse 106 so verschoben (in Drehung versetzt), dass das Fahrzeug gestartet wird. Nachdem das Fahrzeug gestartet ist, kann die Feder 202 durch den Rückgang der Motorkraft (des Drehmoments) den Motor 152 in einer Gegenrichtung in Umdrehung versetzen, um den Teil 136 auszukuppeln und dadurch die Zugkraft auf das Gehäuse 106 zu verringern, bis die Feder 202 zwischen der Rutschkupplung und dem zum freien Drehen des Motors erforderlichen Drehmoment leicht zusammengedrückt bleibt. In diesem Fall kehrt die Baugruppe wieder in einen freien Betriebszustand zurück (9E). Alternativ ist für die Einheit 100 eine Rücklaufkupplung 200 entbehrlich, und eine Fahrzeugmotorsteuereinheit kann so eingestellt werden, dass sich der Motor 152 gegenläufig dreht, um die Kupplung 132 auszukuppeln.
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Dem Fachmann sind natürlich Änderungen und Modifikationen an den obigen Beispielen der Erfindung offensichtlich, ohne vom Wesensgehalt und vom Schutzumfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Zwar wird die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte und/oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder vom Wesensgehalt der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
