EP1149240A1 - Startanlage für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Startanlage für eine verbrennungskraftmaschine

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EP1149240A1
EP1149240A1 EP00988604A EP00988604A EP1149240A1 EP 1149240 A1 EP1149240 A1 EP 1149240A1 EP 00988604 A EP00988604 A EP 00988604A EP 00988604 A EP00988604 A EP 00988604A EP 1149240 A1 EP1149240 A1 EP 1149240A1
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EP
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starting system
module
starting
internal combustion
transmission
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Stefan Ossenkopp
Siegbert Wessels
Harald Buehren
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Robert Bosch GmbH
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    • Y10T74/13—Machine starters
    • Y10T74/131—Automatic
    • Y10T74/137—Reduction gearing

Definitions

  • the invention relates to a starting system for an internal combustion engine, in particular in motor vehicles, with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • starting systems are used in motor vehicles for this purpose. These starting systems comprise a starter motor fed by a motor vehicle battery, a countershaft transmission and a single-track arrangement.
  • the starter motor is connected to the motor vehicle battery via a starter switch (ignition switch).
  • ignition switch ignition switch
  • a pinion is engaged in a ring gear arranged on a crankshaft of the internal combustion engine, so that the internal combustion engine can be turned on. Since the starter motors have a significantly higher speed than the speeds required to start the internal combustion engine, an adjustment of these speeds follows via a countershaft transmission.
  • the countershaft transmission is usually designed as a planetary gear, the sun gear being drivable by the starter motor and the crankshaft being operatively connected to the planet gears.
  • crankshaft torque required to crank the internal combustion engine and a minimum crankshaft speed depend on parameters of the internal combustion engine, for example stroke volume, number of cylinders, compression, friction losses, temperature, additional loads.
  • a starting system must therefore be adapted to the parameters of the internal combustion engine. Starting systems with different output powers and / or different output speeds are required in particular.
  • the starting system according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the part that an adaptation to internal combustion engines with different parameters can be done in a simple manner. Because the main components of the starting system are designed as individual modules and can be variably supplemented to starting systems with different parameters, different starting systems can be achieved in a simple manner from the individual modules without having to redesign the entire starting system.
  • the starting system comprises a drive module, a transmission module and an electronics module.
  • a drive module can be combined with different transmission modules, so that the starting system can be adapted to a desired crankshaft speed exclusively via the transmission modules.
  • similar drive modules can be combined with the corresponding gear modules.
  • the modular design of the starting system means that the same modules can be used for different starting system performance classes.
  • they can thus be inexpensively assembled, with a manufacturing outlay and thus the manufacturing costs being reduced.
  • this also results in a high degree of flexibility in the final assembly of the starting system, in particular in the case of rapid adaptation to changed application requirements of different internal combustion engines.
  • Figure 1 is a sectional view through an inventive starting system in a first embodiment
  • FIG. 2 main assemblies of the starting system according to FIG. 1;
  • Figure 3 is a sectional view through a starting system in a second embodiment and
  • FIG. 4 shows a block diagram for manufacturing the starting systems according to the invention.
  • FIG. 1 shows a starting system, designated overall by 10, for an internal combustion engine (not shown).
  • the starter system 10 comprises within a housing 12 a starter motor 14 and a countershaft transmission 16 designed as a planetary gear.
  • the structure and function of such starter systems 10 are known, so that this description will not be discussed in more detail in the present description.
  • FIG. 2 shows sectional views of the two main groups of the starting system in the non-final assembled state.
  • the drive motor 14 forms a drive module 18 and the countershaft transmission 16 forms a transmission module 20.
  • the starter motor 14 is a DC motor, the construction and function of which are also generally known.
  • Starter motor 14 carries a pinion 24 which is arranged on the armature shaft 22 in a rotationally fixed manner.
  • the armature shaft 22 is extended beyond the housing 26 of the starter motor 14 and can be introduced into a guide 28 of the countershaft transmission 16.
  • Drive module 18 with the transmission module 20 engages the armature shaft 22 in the guide 28, so that On pinion 24 combs planet gears 30 of the counter gear 16.
  • the slip-on pinion 24 thus forms the sun gear of the countershaft transmission (planetary gear) 16.
  • An output shaft 32 of the transmission module 20 carries a pinion 34 which can be engaged in a toothed ring arranged on a crankshaft of the internal combustion engine in a manner known per se.
  • the starting system 10 can be dimensioned accordingly by appropriate selection of the drive module 18 and / or the transmission module 20.
  • the torque can be achieved by selecting an output of the starter motor, which can be, for example, between 0.7 kW and 2.3 kW.
  • the adaptation to a required speed can be determined by gear ratio of the countershaft transmission 20, the gear ratio being able to be varied by selecting a corresponding slip-on pinion 24 while the drive module 18 and transmission module 20 are otherwise the same. It is clear that starting systems 10 for different requirements, for example with regard to a crankshaft torque and / or a crankshaft speed, can thus be provided in a simple manner with little effort.
  • the individual basic components of the starting system 10 can be mass-produced inexpensively, since a specific adjustment can be made either
  • a freewheeling of the starting system 10 is integrated in the countershaft transmission 20. This freewheel separates the starter motor 14 from the crankshaft of the internal combustion engine when it has a minimum speed. This prevents damage to the drive motor 14 when the armature speed is overtaken by the crankshaft speed.
  • FIG. 3 shows a modified starter system 10, in which an electronics module 36 is integrated in addition to the drive module 18 and the transmission module 20.
  • the electronics module 36 takes over control functions for the starting system 10, for example a start-stop function, a current clocking and / or an immobilizer function. Such functions are also known.
  • the electronics module 36 is integrated as a compact module in the housing 12 of the starting system 10.
  • the electronics module 36 can be flanged to the drive module 18, for example.
  • the armature shaft 22 is designed to be correspondingly longer, so that it can engage in the guide section 28 of the transmission module 20. It is readily apparent from FIG. 3 that by exchanging the electronic module 36, different functions of the starting system 10, as desired by the user, can easily be implied in the starting system 10. The remaining components, the drive module 18 and the transmission module 20 remain unaffected by such an adjustment.
  • each of the individual modules that is to say the drive module 18, the electronics module 36 and / or the transmission module 20, can be optimized individually.
  • These are standardized to such an extent that drive modules 18, electronic modules 36 and transmission modules 20, which are in different stock, can be combined with one another in the final assembly of the starting systems 10.
  • the only decisive factor here is the requirement of the user of the starting system 10.
  • Figure 4 illustrates in a block diagram the final assembly of starting systems 10 from different modules.
  • the production of the drive modules 18, the production of the transmission modules 20 and the production of the electronic modules 36 are designated by 40.
  • the armature shaft is provided in a step 46
  • the armature is installed in a step 48
  • the pole housing is installed in a step 50
  • the assembly of the Drive module 18 takes place.
  • the corresponding drive module 18, the corresponding transmission module 20 and the corresponding electronics module 36 are then completed in a final step 54 to form the desired starting system 10.
  • the individual modules being compatible with one another even with different performance parameters or translation parameters, the manufacture of starting systems 10 can be considerably simplified and thus made more cost-effective.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Startanlage für eine Vebrennungskraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem Startermotor, einem Vorgelegegetriebe und einer Einspuranordnung. Es ist vorgesehen, dass die Hauptkomponenten der Startanlage (10) als Einzelmodule ausgebildet sind und variabel zu Startanlagen (10) mit unterschiedlichen Parametern ergänzbar sind.

Description

Startanlage für eine Verbrennungskraft aschine
Die Erfindung betrifft eine Startanlage für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen .
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass Verbrennungskraftmaschinen bis zum Erreichen eines Selbstlaufes angedreht werden müssen. Hierzu werden in Kraftfahrzeugen sogenannte Startanlagen eingesetzt. Diese Startanlagen umfassen einen von einer Kraftfahrzeugbatterie gespeisten Startermotor, ein Vorgelegegetriebe und eine Einspur- anordnung. Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine wird der Startermotor über einen Starterschalter (Zündschalter) mit der Kraftfahrzeugbatterie verbunden. Mit Inbetriebsetzung des Startermotors wird ein Ritzel in einen auf einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Zahnkranz eingespurt, so dass die Verbrennungskraftmaschine angedreht wer- den kann. Da die Startermotoren eine wesentlich höhere Drehzahl besitzen als die zum Andrehen der Verbrennungskraftmaschine benötigten Drehzahlen, er- folgt eine Anpassung dieser Drehzahlen über ein Vorgelegegetriebe. Das Vorgelegegetriebe ist üblicherweise als Planetengetriebe ausgebildet, wobei das Sonnenrad von dem Startermotor antreibbar ist und die Kurbelwelle mit den Planetenrädern wirkverbunden ist.
Ein zum Andrehen der Verbrennungskraftmaschine benötigtes Kurbelwellen-Drehmoment und eine Kurbelwellen- Mindestdrehzahl hängen von Parametern der Verbren- nungskraftmaschine, beispielsweise Hubvolumen, Zylinderzahl, Kompression, Reibungsverlusten, Temperatur, Zusatzlasten ab. Somit ist eine Startanlage den Parametern der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Es werden insbesondere Startanlagen mit unterschied- liehen Ausgangsleistungen und/oder unterschiedlichen Ausgangsdrehzahlen benötigt.
Bei den bekannten Startanlagen ist nachteilig, da diese zum Erreichen einer hohen Bauraumausnutzung in einer sogenannten verschachtelten Bauweise ausgebildet sind, dass zur Anpassung der Starterleistung und/oder der Starter-Ausgangsdrehzahlen eine Vielzahl unterschiedlich dimensionierter Startanlagen benötigt werden. Eine Anpassung an geänderte Parameter einer Verbrennungskraftmaschine kann nur über eine Neu- dimensionierung beziehungsweise -konstruktion der gesamten Startanlage erfolgen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Startanlage mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vor- teil, dass in einfacher Weise eine Anpassung an Verbrennungskraftmaschinen mit unterschiedlichen Parametern erfolgen kann. Dadurch, dass die Haupt- komponenten der Startanlage als Einzelmodule ausgebildet sind und variabel zu Startanlagen mit unterschiedlichen Parametern ergänzbar sind, lassen sich in einfacher Weise aus den Einzelmodulen unterschiedliche Startanlagen erzielen, ohne dass es einer Umkonstruktion der gesamten Startanlage bedarf.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Startanlage ein Antriebsmodul, ein Getriebemodul und ein Elektronikmodul umfasst . Hierdurch wird es möglich, dass die Hauptkomponenten der Startanlage jedes für sich genommen auf gewünschte Ausgangsparameter optimiert werden kann, so dass entsprechend der vorhandenen unterschiedlichen dimensionierten Einzelmodule die gewünschte Startanlage mit den erforderlichen Parametern zusammen- gesetzt werden kann. Ferner ist bevorzugt, wenn ein Antriebsmodul mit unterschiedlichen Getriebemodulen kombinierbar ist, so dass die Anpassung der Startanlage an eine gewünschte Kurbelwellen-Drehzahl ausschließlich über die Getriebemodule erfolgen kann. Somit sind gleichartige Antriebsmodule mit den entsprechenden Getriebemodulen kombinierbar. Andererseits ist genauso möglich, unterschiedliche Kurbelwellen-Drehmomente über Antriebsmodule mit unterschiedlichen Leistungsparametern, jedoch gleichen Getriebemodulen, zu erzielen. Insgesamt wird deutlich, dass durch die erfindungsgemäß vorgesehene modulare Bauform der Startanlage gleiche Baugruppen für unterschiedliche Startanlagen- Leistungsklassen eingesetzt werden können. Durch Be- rücksichtigung von Standardmaßen bei den einzelnen Baugruppen lassen sich diese somit kostengünstig endmontieren, wobei ein Fertigungsaufwand und somit die Fertigungskosten reduziert sind. Insbesondere ergibt sich hierdurch auch eine hohe Flexibilität bei der Endmontage der Startanlage, insbesondere bei einer schnellen Anpassung an geänderte Applikations- anforderungen von unterschiedlichen Verbrennungs- kraftmaschinen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei- spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Startanlage in einem ersten Ausführungsbeispiel ;
Figur 2 Hauptbaugruppen der Startanlage gemäß Figur 1; Figur 3 eine Schnittdarstellung durch eine Startanlage in einem zweiten Ausführungsbεispiel und
Figur 4 ein Blockschema zur Fertigung der erfin- dungsgemäßen Startanlagen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Startanlage für eine nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine. Die Startanlage 10 umfasst innerhalb eines Gehäuses 12 einen Startermotor 14 und ein als Planetengetriebe ausgebildetes Vorgelegegetriebe 16. Aufbau und Funktion derartiger Startanlagen 10 sind bekannt, so dass in der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll.
In Figur 2 sind Schnittansichten der zwei Haupt- gruppen der Startanlage in nicht endmontiertem Zustand gezeigt. Hierbei bildet der Antriebsmotor 14 ein Antriebsmodul 18 und das Vorgelegegetriebe 16 ein Getriebemodul 20. Der Startermotor 14 ist ein Gleichstrommotor, dessen Aufbau und Funktion ebenfalls allgemein bekannt sind. Eine Ankerwelle 22 des
Startermotors 14 trägt ein Ritzel 24, das drehfest auf der Ankerwelle 22 angeordnet ist. Die Ankerwelle 22 ist über das Gehäuse 26 des Startermotors 14 hinaus verlängert und ist in eine Führung 28 des Vorgelegegetriebes 16 einbringbar. Beim Montieren des
Antriebsmoduls 18 mit dem Getriebemodul 20 greift die Ankerwelle 22 in die Führung 28 ein, so dass das AufSteckritzel 24 Planetenräder 30 des Vorgelegegetriebes 16 kämmt. Das AufSteckritzel 24 bildet somit das Sonnenrad des Vorgelegegetriebes (Planetengetriebe) 16. Eine Ausgangswelle 32 des Getriebe- moduls 20 trägt ein Ritzel 34, das in einen auf einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Zahnkranz in an sich bekannter Weise einspurbar ist.
Entsprechend einer Drehzahlanforderung und/oder einer Drehmomentenanforderung zum Starten (Andrehen) der Verbrennungskraftmaschine kann durch entsprechende Auswahl des Antriebsmoduls 18 und/oder des Getriebemoduls 20 die Startanlage 10 entsprechend dimensio- niert werden. Das Drehmoment lässt sich durch Auswahl einer Leistung des Startermotors, die beispielsweise zwischen 0.7 kW und 2,3 kW liegen kann, erreichen. Die Anpassung an eine benötigte Drehzahl lässt sich durch Übersetzung des Vorgelegegetriebes 20 bestim- men, wobei durch Auswahl eines entsprechenden Auf- steckritzels 24 die Übersetzung bei ansonsten gleichem Antriebsmodul 18 und Getriebemodul 20 variiert werden kann. Es wird deutlich, dass so mit geringem Aufwand Startanlagen 10 für unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich eines Kurbelwellendrehmomentes und/oder einer Kurbelwellendrehzahl, in einfacher Weise bereitgestellt werden können. Die einzelnen Grundkomponenten der Startanlage 10 lassen sich in Massenfertigung preisgünstig herstellen, da eine konkrete Anpassung entweder durch
Auswahl des Antriebsmoduls 18 und/oder Auswahl des Aufsteckritzels 24 und/oder des Getriebemoduls 20 möglich ist.
Ein Freilauf der Startanlage 10 ist in das Vorgelege- getriebe 20 integriert. Dieser Freilauf trennt den Startermotor 14 von der Kurbelwelle der Verbrennungs- kraftmaschine, wenn diese eine Mindestdrehzahl hat. Hierdurch wird vermieden, dass bei Überholen der Ankerdrehzahl durch die Kurbelwellendrehzahl eine Beschädigung des Antriebsmotors 14 eintreten kann.
Figur 3 zeigt eine modifizierte Startanlage 10, bei der zusätzlich zu dem Antriebsmodul 18 und dem Getriebemodul 20 ein Elektronikmodul 36 integriert ist. Das Elektronikmodul 36 übernimmt Steuerfunktionen für die Startanlage 10, beispielsweise eine Start-Stopp- Funktion, eine Stromtaktung und/oder eine Wegfahrsperrenfunktion. Derartige Funktionen sind ebenfalls bekannt. Für die vorliegende Erfindung von Interesse ist, dass das Elektronikmodul 36 als Kompaktmodul mit in das Gehäuse 12 der Startanlage 10 integriert ist. Das Elektronikmodul 36 kann beispielsweise an das Antriebsmodul 18 angeflanscht sein. Zur Überbrückung der axialen Erstreckung des Elektronikmoduls 36 ist die Ankerwelle 22 entsprechend länger ausgebildet, so dass diese in den Führungsabschnitt 28 des Getriebe- moduls 20 eingreifen kann. Anhand der Figur 3 wird ohne weiteres deutlich, dass durch Austausch des Elektronikmoduls 36 unterschiedliche Funktionen der Startanlage 10, wie vom Anwender gewünscht, ohne weiteres in die Startanlage 10 impliziert werden können. Die übrigen Bestandteile, das Antriebsmodul 18 und das Getriebemodul 20, bleiben von einer derartigen Anpassung unberührt.
Insgesamt lässt sich feststellen, dass jedes der einzelnen Module, das heißt das Antriebsmodul 18, das Elektronikmodul 36 und/oder das Getriebemodul 20, für sich optimiert werden kann. Diese sind soweit standardisiert, dass bei der Endmontage der Startanlagen 10 jeweils unterschiedlich vorrätige An- triebsmodule 18, Elektronikmodule 36 und Getriebemodule 20 wahlweise miteinander kombiniert werden können. Entscheidend hierfür ist einzig und allein die Anforderung des Anwenders der Startanlage 10.
Figur 4 verdeutlicht in einem Blockschaltbild die Endmontage von Startanlagen 10 aus unterschiedlichen Modulen. Hierbei ist mit 40 die Fertigung der Antriebsmodule 18, mit 42 die Fertigung der Getriebemodule 20 und mit 44 die Fertigung der Elektronik- module 36 bezeichnet. Für die Fertigung der Antriebsmodule 18 ist hierbei innerhalb des Komplexes 40 beispielsweise angedeutet, dass in einem Schritt 46 die Ankerwelle bereit gestellt wird, in einem Schritt 48 die Ankermontage erfolgt, in einem Schritt 50 die Polgehäusemontage erfolgt und schließlich in einem Schritt 52 die Montage des Antriebsmoduls 18 erfolgt.
Gemäß der Applikationsanforderung an die Startanlage 10 werden dann in einem Endschritt 54 das ent- sprechende Antriebsmodul 18, das entsprechende Getriebemodul 20 sowie das entsprechende Elektronikmodul 36 zu der gewünschten Startanlage 10 komplet- tiert. Durch den erläuterten modulweisen Aufbau, wobei die einzelnen Module auch bei unterschiedlichen Leistungsparametern beziehungsweise Übersetzungs- parametern kompatibel zueinander sind, lässt sich die Fertigung von Startanlagen 10 erheblich vereinfachen und somit kostengünstiger gestalten.

Claims

Patentansprüche
1. Startanlage für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem Startermotor, einem Vorgelegegetriebe und einer Einspur- anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkomponenten der Startanlage (10) als Einzelmodule ausgebildet sind und variabel zu Startanlagen (10) mit unterschiedlichen Parametern ergänzbar sind.
2. Startanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Startanlage (10) ein Antriebsmodul (18) , ein Getriebemodul (20) und ein Elektronikmodul (36) umfasst.
3. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (18) mit unterschiedlichen Getriebemodulen (20) kombinierbar ist .
4. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (20) mit unterschiedlichen Antriebsmodulen (18) kombinierbar ist .
5. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (20) ein Planetengetriebe umfasst.
6. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad des Planetengetriebes ein AufSteckritzel (24) einer Antriebswelle (22) des Antriebsmoduls (18) ist.
7. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul
(20) einen integrierten Freilauf umfasst.
8. Startanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (36) zwischen Antriebsmodul (18) und Getriebemodul (20) angeordnet ist.
EP00988604A 1999-11-15 2000-11-10 Startanlage für eine verbrennungskraftmaschine Expired - Lifetime EP1149240B1 (de)

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EP (1) EP1149240B1 (de)
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