EP1149240B1 - Startanlage für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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EP1149240B1
EP1149240B1 EP00988604A EP00988604A EP1149240B1 EP 1149240 B1 EP1149240 B1 EP 1149240B1 EP 00988604 A EP00988604 A EP 00988604A EP 00988604 A EP00988604 A EP 00988604A EP 1149240 B1 EP1149240 B1 EP 1149240B1
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EP
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module
transmission
starter
internal combustion
combustion engine
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Manfred Klaue
Orf Schneider
Stefan Ossenkopp
Siegbert Wessels
Harald Buehren
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
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    • Y10T74/13—Machine starters
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    • Y10T74/13—Machine starters
    • Y10T74/131—Automatic
    • Y10T74/137—Reduction gearing

Definitions

  • the invention relates to a starter modular system for a starter of an internal combustion engine, in particular in motor vehicles.
  • launch facilities used. These launch facilities include one powered by a motor vehicle battery Starter motor, a countershaft transmission and a Einspuranssen.
  • Starter motor To start the internal combustion engine is the starter motor over a Starter switch (ignition switch) with the motor vehicle battery connected.
  • Starter switch ignition switch
  • the Starter motor With commissioning of the Starter motor turns a pinion into one on one Crankshaft of the internal combustion engine arranged Sprocket meshed, so the internal combustion engine can be turned on.
  • the countershaft transmission is usually a planetary gear formed, with the sun gear of the starter motor is driven and the crankshaft is operatively connected to the planetary gears.
  • a required for cranking the internal combustion engine Crankshaft torque and a crankshaft minimum speed depend on parameters of Internal combustion engine, for example, stroke volume, Number of cylinders, compression, friction losses, Temperature, additional loads.
  • a starting system the parameters of the internal combustion engine adapt. There are in particular starting systems with different output powers and / or different Output speeds needed.
  • the starter modular system according to the invention for a Starting system of an internal combustion engine with the in Claim 1 features offered in contrast the advantage that in a simple way an adaptation on internal combustion engines with different Parameters can be done. Because of the main components the launch system designed as individual modules are and variable to takeoffs with different Parameters can be supplemented, can be in a simple way different from the individual modules Start plants finished without it one Reconstruction of the entire starting system required.
  • the starter kit system has a plurality of module quantities of different module types, wherein a first module amount at least one drive module and a second module amount at least a transmission module and at least one of these Module quantities at least two modules of a module type having.
  • Each drive module has a first one standardized interface in the form of a pinion and each transmission module a second standardized one Interface in the form of a receptacle for a pinion on.
  • This is a drive module with different Transmission modules and / or a transmission module can be combined with different drive modules.
  • the adaptation of the starting system to a desired Crankshaft speed exclusively via the transmission modules take place, or is it possible, different crankshaft torques via drive modules with different performance parameters, however, same gear modules, to achieve.
  • the starter kit system Electronic module This makes it possible that the main components of the launch system, each individually, to desired output parameters can be optimized so that accordingly the existing differently sized Single modules the desired starting system with the required parameters can.
  • FIG. 1 shows a total designated 10 Starting system for an internal combustion engine, not shown.
  • the starting system 10 includes within a housing 12 a starter motor 14 and as Planetary gear formed countershaft transmission 16th Structure and function of such starting systems 10 are known in the present description will not be discussed in detail.
  • Fig. 2 are sectional views of the two main groups the launch system in not final mounted State shown.
  • the drive motor 14 forms a drive module 18 and the countershaft transmission 16 a Transmission module 20.
  • the starter motor 14 is a DC motor, its structure and function as well are generally known.
  • An armature shaft 22 of the Starter motor 14 carries a pinion 24, the rotation is arranged on the armature shaft 22.
  • the armature shaft 22 is over the housing 26 of the starter motor 14th extended and is in a guide 28 of the Countershaft transmission 16 can be introduced.
  • the Aufsteckritzel 24 forms thus the sun gear of the countershaft transmission (planetary gear) 16.
  • An output shaft 32 of the transmission module 20 carries a pinion 34, which in one on a Crankshaft of the internal combustion engine arranged Sprocket in a conventional manner einspurbar is.
  • the Internal combustion engine can by appropriate Selection of the drive module 18 and / or the transmission module 20 the starting system 10 dimensioned accordingly become.
  • the torque can be selected a power of the starter motor, for example between 0.7 kW and 2.3 kW can reach.
  • the adaptation to a required speed can be determine by translation of the counter gear 20, wherein by selecting a corresponding pinion 24 the translation at otherwise the same drive module 18 and gear module 20th can be varied. It becomes clear that so with little effort starting facilities 10 for different Requirements, for example with regard to one Crankshaft torque and / or crankshaft speed, be provided in a simple manner can.
  • the individual basic components of the launch system 10 can be mass-produced inexpensively as a concrete adaptation either by Selection of the drive module 18 and / or selection of the Pinion 24 and / or the transmission module 20 is possible.
  • a freewheel the starting system 10 is in the countershaft transmission 20 integrated. This freewheel separates the Starter motor 14 of the crankshaft of the internal combustion engine, if this has a minimum speed. This avoids that when overtaking the Anchor speed through the crankshaft speed one Damage to the drive motor 14 may occur.
  • FIG 3 shows a modified starting system 10, at in addition to the drive module 18 and the transmission module 20 an electronic module 36 is integrated.
  • the electronic module 36 assumes control functions for the starting system 10, for example a start-stop function, a Stromtaktung and / or an immobilizer function. Such functions are also known.
  • the electronic module 36 as a compact module with is integrated into the housing 12 of the starting system 10.
  • the electronic module 36 may, for example, to the Be flanged drive module 18.
  • the armature shaft 22 is designed to be longer, so that these in the guide portion 28 of the transmission module 20 can intervene.
  • each of the individual modules that is, the drive module 18, the Electronic module 36 and / or the transmission module 20, for can be optimized.
  • These are ready standardized that during the final assembly of launch facilities 10 each differently available drive modules 18, electronic modules 36 and gear modules 20 can be combined with each other can.
  • Crucial for this is solely and solely the request of the user of the launch system 10.
  • Figure 4 illustrates in a block diagram the Final assembly of starting systems 10 from different Modules.
  • the production of drive modules 18 is here within the complex 40th
  • the armature shaft is provided in one step 48 the anchor assembly takes place, in a step 50 the Polgetudeusemontage takes place and finally in one Step 52, the assembly of the drive module 18 takes place.
  • the corresponding Drive module 18, the corresponding gear module 20 and the corresponding electronic module 36 completed to the desired starting system 10. Due to the explained modular structure, whereby the individual modules also with different Performance parameters or translation parameters are compatible with each other, can the Making start-up systems 10 much easier and thus more cost-effective.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Starterbaukastensystem für einen Starter eines Verbrennungsmotors, insbesondere in Kraftfahrzeugen.
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 Einspuranordnung. 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 werden kann. Da die Startermotoren eine wesentlich höhere Drehzahl besitzen als die zum Andrehen der Verbrennungskraftmaschine benötigten Drehzahlen, erfolgt 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 Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise Hubvolumen, Zylinderzahl, Kompression, Reibungsverlusten, Temperatur, Zusatzlasten ab. Somit ist eine Startanlage den Parametern der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Es werden insbesondere Startanlagen mit unterschiedlichen 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 Neudimensionierung beziehungsweise -konstruktion der gesamten Startanlage erfolgen.
Aus der GB 2 184 787 A ist es bekannt, den Zusammenbau einer Startanlage dadurch zu beschleunigen und zu verbessern, indem ein Element der Startanlage, nämlich das Reduziergetriebe, in einem bereits zusammengesetzten Zustand in den Herstellungsprozess eingebracht wird. Dabei führen erforderliche Änderungen der Startercharakteristik aber weiterhin zu einer erheblichen Umkonstruktion oder Neukonstruktion. Die DE 197 45 997 A1 schlägt vor, eine elektrische Maschine über eine Zwischenübersetzung mit einer Welle im Antriebsstrang der Brennkraftmaschine zu koppeln, damit die elektrische Maschine sowohl beim Starten der Brennkraftmaschine eine ausreichende mechanische Leistung liefert und sicher übertragen kann, als auch beim Betrieb als Generator mit höheren Drehzahlen eine hohe elektrische Leistung liefern kann.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Starterbaukastensystem für eine Startanlage eines Verbrennungsmotors mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass in einfacher Weise eine Anpassung an Verbrennungskraftmaschinen mit unterschiedlichen Parametern erfolgen kann. Dadurch, dass die Hauptkomponenten 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 fertigen, ohne dass es einer Umkonstruktion der gesamten Startanlage bedarf. Dabei weist das Starterbaukastensystem eine Mehrzahl von Modulmengen verschiedener Modultypen auf, wobei eine erste Modulmenge mindestens ein Antriebsmodul und eine zweite Modulmenge mindestens ein Getriebemodul aufweist und mindestens eine dieser Modulmengen mindestens zwei Module eines Modultyps aufweist. Jedes Antriebsmodul weist eine erste standardisierte Schnittstelle in Form eines Ritzels und jedes Getriebemodul eine zweite standardisierte Schnittstelle in Form einer Aufnahme für ein Ritzel auf. Dadurch ist ein Antriebsmodul mit unterschiedlichen Getriebemodulen und/oder ein Getriebemodul mit unterschiedlichen Antriebsmodulen kombinierbar. So kann die Anpassung der Startanlage an eine gewünschte Kurbelwellendrehzahl ausschließlich über die Getriebemodule erfolgen, beziehungsweise ist es möglich, unterschiedliche Kurbelwellendrehmomente über Antriebsmodule mit unterschiedlichen Leistungsparametern, jedoch gleichen Getriebemodulen, zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Starterbaukastensystem ein Elektronikmodul aufweist: Hierdurch wird es möglich, dass die Hauptkomponenten der Startanlage, jede für sich genommen, auf gewünschte Ausgangsparameter optimiert werden können, so dass entsprechend der vorhandenen unterschiedlich dimensionierten Einzelmodule die gewünschte Startanlage mit den erforderlichen Parametern zusammengesetzt werden kann.
Insgesamt wird deutlich, dass durch das modulare Konzept des Starterbaukastensystems gleiche Baugruppen für unterschiedliche Startanlagen-Leistungsklassen eingesetzt werden können. Durch Berücksichtigung von Standardmaßen bei den einzelnen Baugruppen (Modulmengen) 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 Applikationsanforderungen von unterschiedlichen Verbrennungsmotoren.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Schnittdarstellung einer Startanlage, die aus einem ersten Ausführungsbeispiel eines Starterbaukastensystems gefertigt wurde;
Figur 2
Hauptbaugruppen der Startanlage gemäß Figur 1;
Figur 3
eine Schnittdarstellung einer Startanlage, die aus einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Starterbaukastensystems gefertigt wurde, und
Figur 4
ein Blockschema zur Fertigung einer Startanlage aus einem Starterbaukastensystem
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 Hauptgruppen 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 Getriebemoduls 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 dimensioniert 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 bestimmen, wobei durch Auswahl eines entsprechenden Aufsteckritzels 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 Vorgelegegetriebe 20 integriert. Dieser Freilauf trennt den Startermotor 14 von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine, 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 Getriebemoduls 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 Antriebsmodule 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 Elektronikmodule 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 entsprechende Antriebsmodul 18, das entsprechende Getriebemodul 20 sowie das entsprechende Elektronikmodul 36 zu der gewünschten Startanlage 10 komplettiert. Durch den erläuterten modulweisen Aufbau, wobei die einzelnen Module auch bei unterschiedlichen Leistungsparametern beziehungsweise Übersetzungsparametern kompatibel zueinander sind, lässt sich die Fertigung von Startanlagen 10 erheblich vereinfachen und somit kostengünstiger gestalten.

Claims (6)

  1. Starterbaukastensystem für eine Startanlage (10) eines Verbrennungsmotors, mit einer Mehrzahl von Modulmengen verschiedener Modultypen, wobei eine erste Modulmenge mindestens ein Antriebsmodul (18) und eine zweite Modulmenge mindestens ein Getriebemodul (20) aufweist und mindestens eine dieser Modulmengen mindestens zwei Module eines Modultyps aufweist, wobei jedes Antriebsmodul (18) eine erste standardisierte Schnittstelle in Form eines Ritzels (24) und jedes Getriebemodul (20) eine zweite standardisierte Schnittstelle in Form einer Aufnahme für ein Ritzel (24) aufweist, sodass ein Antriebsmodul (18) und ein Getriebemodul (20) durch Zusammenbringen der ersten und der zweiten Schnittstelle miteinander wirkverbindbar sind und wobei mindestens ein Modul einer Modulmenge mit mindestens zwei Modulen einer anderen Modulmenge verbindbar ist.
  2. Starterbaukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Starterbaukastensystem ein Elektronikmodul (36) aufweist.
  3. Starterbaukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (20) ein Planetengetriebe aufweist.
  4. Starterbaukastensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad des Planetengetriebes (16) ein Aufsteckritzel (24) einer Antriebswelle (22) des Antriebsmoduls (18) ist.
  5. Starterbaukastensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (20) einen integrierten Freilauf aufweist.
  6. Starterbaukastensystem nach einem Ansprüche 2 bis 5, 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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EP1149240A1 EP1149240A1 (de) 2001-10-31
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EP (1) EP1149240B1 (de)
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