DE3823910A1 - Anlasszahnkranz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, insbesondere Anlaßzahn­ kranz zum Starten von Verbrennungsmotoren, wobei das Zahnrad im Nabenbereich aus Blech geformt ist.

Das Starten von Verbrennungsmotoren geschieht im allgemeinen dadurch, daß ein mit Batteriestrom betriebener Anlasser den Motor so lange in Drehung versetzt, bis er aus eigener Kraft weiterlaufen kann. Je nach Typ des Motors sind dabei Dreh­ zahlen von 50 bis 100 U/min notwendig. Die Drehung des Motors kommt dadurch zustande, daß ein Ritzel, das auf der Wel­ le des Anlassers sitzt, beim Beginn des Anlaßvorganges vor­ geschoben wird, bis es in einen Anlaßzahnkranz eingreift, der mit der Motorwelle direkt oder indirekt verbunden ist. Durch den Antriebsmotor des Anlassers wird dann über den Anlaßzahnkranz der Motor in Drehung versetzt. Nach Beendi­ gung des Anlaßvorganges wird das Anlaßritzel wieder zurück­ gezogen.

Für die Herstellung bzw. die Bauart eines Anlaßzahnkranzes sind zwei verschiedene Entwicklungen bekannt. So sind Anlaß­ zahnkränze in einer Schmiedeausführung bekannt, welche eine hohe Genauigkeit und eine gute Zahnfußfestigkeit besitzen, was insbesondere auch durch ein nachträgliches Aufhärten erreicht werden kann. Nachteilig dabei ist jedoch, daß deren Herstellung teuer ist, da hierzu entsprechend hohe Preß­ drücke erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil liegt auch in dem hohen Gewicht eines derartigen Anlaßzahnkranzes.

Bekannt sind weiterhin auch Anlaßzahnkränze in einer Blech­ ausführung, im allgemeinen Stahlblech, das tiefgezogen ist. Der Vorteil dieser Herstellungsart liegt darin, daß der Anlaßzahnkranz sehr leichtgewichtig ist. Nachteilig ist jedoch, daß die Verzahnung maßlich sehr ungenau ist und deren Belastbarkeit beschränkt ist, da der Anlaßzahnkranz auch bei einer entsprechenden Formgestaltung nicht besonders steif ist.

Zunehmend werden jedoch für Anlaßzahnkränze leichtere Gewich­ te gefordert, da herkömmliche schwere Schwungräder immer weniger verwendet werden. Dies gilt insbesondere für Motoren mit Automatikgetriebe. Auch auf anderen Gebieten werden häufig Zahnräder benötigt, die relativ leichtgewichtig und trotzdem formgenau und stabil sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad, insbesondere einen Anlaßzahnkranz, zu schaffen, das bzw. der trotz leichtem Gewicht eine gute Formgenauigkeit und Stabilität besitzt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Blechnabe für den Zahnbereich ein Kranz aus einem Guß­ werkstoff angegossen ist.

In erfindungsgemäßer Weise wird nun der Vorteil eines leich­ ten Gewichtes durch ein Blechteil in Kombination mit dem Guß­ werkstoff zusätzlich mit dem Vorteil einer hohen Formgenauig­ keit und Stabilität kombiniert.

Durch die Verwendung eines Gußwerkstoffes wird weiterhin auch eine sehr gute Gefügehomogenität erreicht und ein defor­ mierender Sandstrahlarbeitsgang kann entfallen. Weiterhin läßt sich auf diese Weise eine gute Zahnfußfestigkeit errei­ chen, die durch ein nachträgliches Aufhärten sogar noch ver­ bessert werden kann.

Im Unterschied zu einer geschmiedeten Ausführung eines Anlaß­ zahnkranzes ist die erfindungsgemäße Konstruktion deutlich billiger und leichtgewichtiger.

Es wurde festgestellt, daß beim Angießen des Gußwerkstoffes die Blechnabe in dem Berührungsbereich leicht anschmilzt, wodurch sich nach dem Erkalten eine einwandfreie und feste Verbindung zwischen der Blechnabe und dem aus dem Gußwerk­ stoff hergestellten Zahnbereich ergibt.

Im allgemeinen wird man die Gußform so ausgestalten, daß die Zähne des Zahnkranzes vorgeformt sind, womit es lediglich erforderlich ist, nachträglich die Zähne in einem gesonder­ ten Arbeitsgang maßgenau einzubringen. Dies kann z.B. durch Fräsen, Räumen oder dgl. erfolgen. Ggf. können jedoch die Zähne auch bereits fertig gegossen sein.

Als Gußwerkstoff hat sich insbesondere Sphäroguß als beson­ ders geeignet herausgestellt, da damit sehr hohe Festigkei­ ten erreichbar sind.

Die Verbindung der Blechnabe mit dem Zahnkranz kann auf be­ liebige Weise erfolgen.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die äußere Umfangswand der Blechnabe wenigstens einen annähernd in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt aufweist, an den der Zahnkranz aus Gußwerkstoff angegossen ist.

Durch diese Maßnahme wird eine gute Verbindung erreicht, da damit ein entsprechend langer Überlappungsbereich erreicht wird, welcher noch verbessert werden kann, wenn der Endbe­ reich des in axialer Richtung verlaufenden Abschnittes gegen die axiale Richtung abgebogen oder abgekantet ist. Dies kann in vorteilhafter Weise im allgemeinen radial nach außen vor­ genommen werden.

Durch die abgebogene oder abgekantete Form läßt sich zum einen der Verbindungsbereich zwischen den beiden Teilen ent­ sprechend noch weiter verlängern, zum anderen wird damit eine Sicherung der Verbindung in alle Richtungen erreicht.

Aus Stabilitätsgründen und zur Erhöhung der Formfestigkeit wird man die Blechnabe im allgemeinen profiliert ausbilden, wobei insbesondere eine topfförmige Form vorteilhaft ist. Damit es beim Gießen nicht zu unkontrollierten Spannungen in dem Blechteil und damit zu Problemen kommt, was insbesondere durch ein Schwinden beim Erkalten des Gusses passieren kann, können als Ausgleich in der Umfangswand der Blechnabe ein oder mehrere Schlitze angeordnet sein.

Durch die Schlitze können Unterschiede durch Schwund problem­ los und auf einfache Weise ausgeglichen werden.

In vorteilhafter Weise wird man dabei die Schlitze wenig­ stens annähernd in axialer Richtung in der Umfangswand ver­ laufen lassen.

Die Verbindung der Blechnabe mit dem Zahnkranz aus Gußwerk­ stoff kann durch ein normales Formangießen in entsprechenden Formkästen oder auch im Schleudergußverfahren erfolgen. Ins­ besondere bei einer Herstellung im Schleudergußverfahren las­ sen sich sehr hohe Formgenauigkeiten und Gefügehomogenitäten erreichen.

Je nach Masse der Blechnabe kann es von Vorteil sein, wenn man die Blechnabe vor dem Gußvorgang erwärmt, damit es beim Gießen nicht zu einer schnellen Abschreckung kommt, wodurch in nachteiliger Weise eine Weißzone mit martensitischem Gefü­ ge entstehen könnte.

Die Erwärmung kann auf beliebige Weise, wie z.B. durch einen induktiven Aufheizvorgang, erfolgen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Dargestellt ist in der Figur ein Anlaßzahnkranz im Halb­ schnitt. Wie ersichtlich, weist er eine profilierte Blech­ nabe 1 auf, die in üblicher Weise eine kreisförmige Ausspa­ rung 2 im mittleren Bereich besitzt, um auf einer Welle (nicht dargestellt) befestigt zu werden.

Die Blechnabe 1 ist topfförmig ausgestaltet, wobei die äuße­ re Umfangswand des Topfes einen in axialer Richtung verlau­ fenden Abschnitt 3 aufweist, dessen Endbereich 4 radial nach außen leicht abgebogen ist.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung nicht unbe­ dingt erforderlich, daß die Umfangswand in axialer Richtung verläuft. Gleiches gilt für die Abbiegung im Endbereich.

An den Endbereich 4 wird nun ein Zahnkranz 5 aus einem Gußwerkstoff, z.B. GGG 60, angegossen, was z.B. durch ein normales Formangießen oder im Schleudergußverfahren erfolgen kann. Derartige Verfahren sind allgemein bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird eine feste Verbindung zwischen der Blechnabe 1 und dem Zahnkranz 5 er­ reicht, wenn sich dieser über den abgebogenen Endbereich hinaus noch etwas in axialer Richtung auf den Abschnitt 3 erstreckt. In Abhängigkeit von Art und Größe des Verbren­ nungsmotores, für dessen Anlassen der Anlaßzahnkranz verwen­ det werden soll, kann die Breite des Zahnkranzes aus Gußwerk­ stoff 10 bis 20 mm betragen. Die Breite des freien aus dem Gußwerkstoff herausragenden axialen Abschnittes 3 der Blech­ nabe 1 kann zwischen 10 und 30 mm, vorzugsweise 20 mm, be­ tragen.

Die radiale Länge des Zahnkranzes 5 kann zwischen 20 und 40 mm, vorzugsweise 30 mm, betragen. Selbstverständlich sind im Bedarfsfalle jedoch auch noch andere Maße im Rahmen der Erfindung möglich. Dies gilt insbesondere, wenn das erfin­ dungsgemäße Zahnrad für andere Einsatzzwecke vorgesehen ist, wobei es auf ein leichtes Gewicht bei hoher Formgenauigkeit und Stabilität ankommt.

Zur Vermeidung von Spannungen in der Blechnabe 1 durch das Angießen des Zahnkranzes 5 sind in der Umfangswand 6 der Blechnabe 1 verteilt mehrere Schlitze 7 angeordnet, die in axialer Richtung verlaufen.

Claims (13)

1. Zahnrad, insbesondere Anlaßzahnkranz zum Starten von Verbrennungsmotoren, wobei das Zahnrad im Nabenbereich aus Blech geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Blechnabe (1) für den Zahnbereich (5) ein Kranz aus einem Gußwerkstoff angegossen ist.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußwerkstoff Sphäroguß ist.

3. Zahnrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangswand (6) der Blechnabe (1) wenigstens ei­ nen annähernd in axialer Richtung verlaufenden Abschnitt (3) aufweist, an den der Kranz (5) aus Gußwerkstoff angegossen ist.

4. Zahnrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens annähernd in axialer Richtung verlaufende Abschnitt (3) in seinem Endbereich (4) gegen die axiale Richtung abgebogen oder abgekantet ist.

5. Zahnrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (4) nach außen in radialer Richtung abgebogen oder abgekantet ist.

6. Zahnrad nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechnabe (1) profiliert ist.

7. Zahnrad nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechnabe (1) wenigstens annähernd topfförmig ausgebil­ det ist.

8. Zahnrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswand (6) der Blechnabe ein oder mehrere Schlit­ ze (7) angeordnet sind.

9. Zahnrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (7) wenigstens annähernd in axialer Richtung verlaufen.

10. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Angießen des Gußwerkstoffes an die Blechnabe (1) durch Formgießen erfolgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Angießen des Gußwerkstoffes an die Blechnabe (1) im Schleuderguß erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechnabe (1) vor dem Angießen des Gußwerkstoffes wenig­ stens in ihrem äußeren Bereich aufgeheizt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Blechnabe (1) induktiv erfolgt.