DE19927905A1

DE19927905A1 - Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19927905A1
Application number: DE19927905A
Authority: DE
Inventors: Walter Ruehle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2000-03-23

Abstract

Bei einer Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Andrehmotor (11), dessen Antriebswelle (13) über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Vorgelege (15) mit einem axial verschiebbaren Mitnehmer (19) in Wirkverbindung steht, der Teil eines Einspurgetriebes mit Freilauf und Andrehritzel (24) ist, wird dieses durch axiales Verschieben des Mitnehmers mit dem Zahnkranz des Antriebsgetriebes der Brennkraftmaschine in Eingriff gebracht. Das Planetengetriebe (15) weist ein an der Antriebswelle ausgebildetes Sonnenrad (13) auf, welches über Planetenräder (28) mit einem Hohlrad (29) in Wirkverbindung steht. Dieses ist in einem entgegen der Andrehrichtung sperrenden Freilaufring (30) gelagert, welcher selbst fest im Gehäuse der Andrehvorrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe von am Planetenträger (25) schwenkbar angeordneten Fliehgewichten (45) kann das Hohlrad zwecks Übersetzungsänderung des Planetengetriebes drehzahlabhängig in kraftschlüssige Verbindung mit dem Planetenträger (25) gebracht werden und die Sperre des Freilaufes in Andrehrichtung lösen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Andrehvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Andrehvorrichtungen ist das Vorgelege üblicher weise als Planetengetriebe mit axial feststehendem, in Um fangsrichtung federelastisch im Gehäuse aufgenommenen Hohl rad ausgebildet. Das Sonnenrad wird vom Andrehmotor ange trieben und es erfolgt nun durch das Planetengetriebe eine Übersetzung ins Langsame zum Andrehritzel. Dies ist auch nö tig, um zu Anfang des Startvorgangs ein hohes Drehmoment am Andrehritzel für das Andrehgetriebe der Brennkraftmaschine zu erreichen.

Vorgelegestarter für PKW sind häufig mit Permanentmagnete aufweisenden Andrehmotoren ausgestattet. Diese Starter haben eine relativ niedrige Leerlaufdrehzahl, d. h. die Unterstüt zung der Brennkraftmaschine durch den Start er beim Hochlauf endet in manchen Fällen zu früh.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Andrehvorrichtung mit den kennzeichnen den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor teil, daß der Andrehvorgang für die Brennkraftmaschine mit relativ einfachen Mitteln verkürzt und danach der Hochlauf unterstützt werden kann, indem durch Mitnahme des Hohlrades ab einer bestimmten Drehzahl ein direkter Antrieb des An drehritzels durch den Andrehmotor erzeugt wird. Weitere Vor teile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung zweier Ausfüh rungsbeispiele.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungs gemäßen Andrehvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt längs II . . . II nach Fig. 1 und Blick auf das Planetengetriebe,

Fig. 3 eine Prinzipsskizze eines Planetengetriebes,

Fig. 4 das Hohlrad des Planetengetriebes,

Fig. 5 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 einer Abwandlung,

Fig. 6 einen Schnitt längs VI . . . VI nach Fig. 5 mit Blick auf das Planetengetriebe,

Fig. 7 einen Teilausschnitt nach Fig. 6 in vergrößertem Maß stab.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nach den Fig. 1 bis 4 ist in einem ersten Beispiel der Erfindung in einem Gehäuse 10 der Andrehvorrichtung ein elektrischer Andrehmotor 11 untergebracht, dessen Antriebs welle 13 nahe ihrem dem Andrehmotor abgewandten Ende eine Verdickung aufweist, die das Sonnenrad 14 eines Planetenge triebes 15 bildet. Das hierauf folgende Ende 16 der An triebswelle ist in einer Sackbohrung 17 einer Abtriebswelle 12 gelagert. In diesem Bereich ist an das Gehäuse 10 ein Zwischenlager 20 angeschlossen, in welchem eine Lagerstelle 21 für die Abtriebswelle 12 angeordnet ist. Die Abtriebswel le hat an ihrem Umfang eine Außen-Schrägverzahnung, welche mit einer Innen-Schrägverzahnung eines Mitnehmers 19 zusam menwirkt. Der Mitnehmer 19 ist ferner - wie üblich - mit ei nem Freilauf 18 versehen. Eine weitere Lagerstelle 22 für den Mitnehmer 19 befindet sich in einem sich an das Gehäuse 10 anschließenden Lagerflansch 23. Auf dem aus dem Lager flansch 23 herausragenden Ende des Mitnehmers 19 ist ein An drehritzel 24 ausgebildet, das durch axiales Verschieben des Mitnehmers 19 mit dem nicht dargestellten Zahnkranz der an zuwerf enden Brennkraftmaschine in Eingriff gebracht werden kann.

Das dem Andrehmotor 11 zugewandte Ende der Abtriebswelle 12 weist eine flanschartige Erweiterung auf, die einen Plane tenträger 25 bildet, in welchem in gleichmäßigem Abstand drei Bolzen 26 befestigt sind, auf denen jeweils ein Plane tenrad 28 sitzt, welche Planetenräder mit einem Hohlrad 29 kämmen. Dieses ist verdrehbar in einem Freilaufring 30 gela gert, welcher selbst elastisch drehfixiert nahe dem offenen Ende des Gehäuses 10 in diesem angeordnet ist, unmittelbar neben dem Zwischenlager 20.

Am Außenumfang des Zwischenlagers 20 sind mehrere axial zum Planetengetriebe 15 vorstehende Zapfen 32 angeordnet, die von in äußeren Aussparungen 34 des Freilaufringes 30 ange ordneten Dämpfungsgummis 33 u-förmig eingefaßt sind. Am In nenumfang des Freilaufrings 30 sind in länglichen axialen Ausnehmungen 36 von Federn 38 beaufschlagte Freilaufrollen 37 angeordnet. Damit die Freilaufrollen sperren können, sind die Ausnehmungen mit außenliegenden, diese in Umlaufrichtung verengende, Schrägflächen 39 versehen. In der Dickenmitte des Freilaufrings 30 sind mehrere bogenförmige, axiale Durchbrüche 41 ausgebildet, in welche Zuganker 42 eingesetzt sind, welche die Gehäuseteile 10 und 23 zusammenhalten. Die Durchbrüche 41 haben den Zweck, dem Freilaufring 30 eine ge wisse Verdrehung zu ermöglichen.

Am Hohlrad 29 ist ein in Richtung zum Andrehritzel 24 vor stehender, umlaufender und zylindrischer Bund 44 ausgebil det, dessen Innenseite eine Mitnahmefläche 43 für drei Fliehgewichte 45 bildet, welche schwenkbar auf Bolzen 46 ge lagert sind, die am Umfang gleichmäßig verteilt in Bohrungen 47 des Planetenträgers 25 befestigt sind und zwischen den Bohrungen 27 für die Bolzen 26 der Planetenräder 28 liegen. Die Fliehgewichte 45 haben in einem Bereich gewölbte Außen flächen 49, mit welchen sie bei einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle 12 mit der Mitnahmefläche 43 in kraft schlüssigen Kontakt kommen, und werden bei niedriger Dreh zahl durch auf sie einwirkende Federn 50 zurückgeschwenkt, d. h. außer Kontakt mit der Mitnahmefläche gebracht.

Es sei nur am Rande erwähnt, daß der Mitnehmer 19 durch ei nen verschwenkbaren Hebel 51 axial verschiebbar ist, wenn dieser beim Startvorgang durch ein Starterrelais 52 akti viert wird. Darauf ist jedoch nicht weiter eingegangen, son dern die Wirkungsweise des Planetengetriebes bzw. der Flieh gewichte soll nunmehr näher erläutert werden.

Um die Brennkraftmaschine zu starten, ist ein hohes Drehmo ment am Andrehritzel 24 notwendig. Da der Andrehmotor 11 an fänglich eine hohe Drehzahl, aber ein geringes Drehmoment hat, wird die Drehzahl des Andrehritzels 24 um den Überset zungsfaktor des Planetengetriebes reduziert, das Drehmoment um diesen Faktor vergrößert. Das Hohlrad 29 ist dabei über die federbelasteten Rollen 37 im Freilaufring festgesetzt.

Wenn - wie bisher üblich - eine unveränderbare Übersetzung am Planetengetriebe beibehalten würde, dauerte der Startvor gang mit dem Hochlauf der Maschine etwas lange. Deshalb kann die Übersetzung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes 15 durch Drehen des Hohlrades 29 derart verändert werden, daß bei entsprechend hoher, vorgebbarer Drehzahl an der Ab triebswelle 12 und damit am Planetenträger 25 die Fliehge wichte 45 nach außen entgegen der Kraft der Federn 50 ver schwenkt werden und sich mit ihren gewölbten Flächen 49 an die Mitnahmefläche 43 des Hohlrades 29 anlegen und dieses in Drehrichtung des Ritzels 24 mitnehmen. Hierzu muß noch ge sagt werden, daß die Drehrichtung des Sonnenrades und der Abtriebswelle 12 identisch ist. Das Hohlrad 29 will dabei in entgegengesetzte Richtung drehen, wird aber durch die Kraft F_R an den Freilaufrollen 37 festgehalten - siehe hierzu Fig. 3, wobei der Freilaufring 30 über die Zapfen 32 des Zwi schenlagers 20 mittels der Dämpfungsgummis 33 elastisch fi xiert ist. Dort sind die Drehrichtungen der Räder des Plane tengetriebes 15 mit Pfeilen gekennzeichnet. Bei fester Ver bindung zwischen Planetenträger 25, Sonnenrad 14 und Hohlrad 29 mittels der Fliehgewichte 45 stellt sich eine Übersetzung von i = 1 ein, d. h. hohe Drehzahl bei kleinem Drehmoment am Ritzel 24, was jedoch erst beim Hochlaufen der Brennkraftma schine sinnvoll ist.

Wie bereits kurz erwähnt, ist die Steuergröße für die Um schaltung des Planetengetriebes die von der Abtriebswelle 12 an den Fliehgewichten 45 erzeugte Fliehkraft F_C. Diese trei ben nun bei entsprechend hoher Drehzahl das Hohlrad an. Der Rollenfreilauf 37 blockiert die Drehung des Hohlrads entge gen dem Uhrzeigersinn beim Andrehen der Brennkraftmaschine. Er öffnet jedoch, sobald das Hohlrad 29 mit dem Sonnenrad 14 mittels der Fliehgewichte 45 beim Hochlaufen der Maschine gekoppelt wird. Folge ist, daß mit der starken Beschleuni gung der Maschinenkurbelwelle eine Verkürzung der Startzeit eintritt durch Übersetzungsänderungen in's Schnelle vom An drehmotor 11 zum Ritzel 24, und zwar infolge der Drehung des Hohlrades 29. Die Drehrichtung am Planetengetriebe (Sonnen rad, Hohlrad) entspricht weiterhin derjenigen des Andrehmo tors.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5, 6 und 7 sind lediglich die Fliehgewichte, nunmehr bezeichnet mit 57, anders ausgebildet, und zwar weist jedes an seiner Außensei te einen Mitnahmenocken 58 auf, der wiederum mit der Mitnah mefläche am Hohlrad zusammenwirkt, das nun ebenfalls etwas modifiziert ist und die Bezeichnung 60 trägt. Hier sind zwei Mitnahmeflächen 61 und 62 außen am Hohlrad 60 ausgebildet, die sich radial nach außen erstrecken und deren Flanken et was schräg verlaufen und zueinander eine Lücke 63 bilden. Darunter liegt der u-förmig gestaltete Nocken 58 des Flieh gewichts 57 mit ebenfalls schrägen Flanken 64 und 65, d. h. das Ganze gleicht geometrisch einem Keilriementrieb. Wenn bei entsprechend hoher Drehzahl die Fliehgewichte 57 aus schwenken, kommen die Flanken zusammen, wodurch man eine sehr hohe Haftkraft/Normalkraft F_N an den Flanken erreicht.

Claims

1. Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem An drehmotor (11), dessen Antriebswelle (13) über ein im Ge häuse (10) der Andrehvorrichtung aufgenommenes Vorgelege mit einem axial verschiebbaren Mitnehmer (19) in Wirkver bindung steht, der Teil eines Einspurgetriebes mit Frei lauf (18) und Andrehritzel (24) ist, das durch axiales Verschieben des Mitnehmers (19) mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine in Eingriff gebracht wird und bei der das Vorgelege als Planetengetriebe (15) ausgebildet ist, dessen Sonnenrad (14) sich an dem dem Andrehritzel (24) zugewandten Ende der Antriebswelle (13) befindet und sei ne mit einem Hohlrad (29) kämmenden Planetenräder (28) drehbar auf Bolzen gelagert sind, die an einem Planeten träger (25) angeordnet sind, welcher das dem Andrehmotor (11) zugewandte Ende einer Abtriebswelle (12) bildet, die über ein Steilgewinde mit dem Mitnehmer (19) in Wirkver bindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (29) über einen sperrbaren Freilauf (30, 37, 38) gegen über dem Gehäuse (10) verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (29) mit seiner Außenseite in einem unver drehbaren Freilaufring (30) angeordnet ist und durch Sperrmittel (37, 38) entgegen der Andrehrichtung am Frei laufring blockierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeich net, daß am Planetenträger (25) verschwenkbare Fliehge wichte (45) angebracht sind, deren mindestens teilweise gewölbten Außenflächen (49) mit der Innenfläche einer am Hohlrad (29) ausgebildeten, sich in Richtung zum Andreh ritzel (24) erstreckenden Mitnahmefläche (43) in Kontakt bringbar und durch ein auf jedes Fliehgewicht einwirkende Feder (50) lösbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch ge kennzeichnet, daß am Umfang des Freilaufringes (30) min destens ein gehäusefixierter Zapfen (32) in eine am Frei laufring (30) ausgebildete Aussparung (34) greift.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch ge kennzeichnet, daß als Sperrmittel am Innenumfang des Freilaufringes (30) mindestens eine zum Hohlrad (29) hin offene, längliche, sich in Umlaufrichtung verengende Aus nehmung (36) ausgebildet ist, in der eine von einer Feder (38) belastete und das Hohlrad außen kontaktierende Frei laufrolle (37) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß im Freilaufring (30) mehrere auf einem Radius verlaufende axiale Durchbrüche (41) angeordnet sind, in die mit Spiel die Gehäuseteile zusammenhaltende Zuganker (42) eingesetzt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (32) in ein in der Ausnehmung (34) des Frei laufrings (30) angeordnetes, vorzugsweise u-förmiges, Dämpfungselement (33) eingreift.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch ge kennzeichnet, daß am Planetenträger (25) verschwenkbare Fliehgewichte (57) angeordnet sind, an denen jeweils zwei mit axialem Abstand einander gegenüberliegende Mitnahme nocken (58) ausgebildet sind, die mit schräg nach außen verlaufende Mitnahmeflächen (64, 65) eine sich erweitern de Lücke (63) bilden und am Hohlrad (60) zwei mit diesen zusammenwirkenden, schrägen Mitnahmeflächen (61, 62) ge bildet sind.