Die Erfindung betrifft eine Schraubtrieb-Startvorrichtung zum Andrehen
von Brennkraftmaschinen mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen
Merkmalen.
Eine derartige Startvorrichtung ist aus der DE 100 16 706 A1 bekannt. Diese
basiert auf dem Grundprinzip solcher Startvorrichtungen und umfaßt
einen Startermotor, eine davon angetriebene Antriebswelle und eine Abtriebswelle,
die in der Regel mit der Antriebswelle über ein Planetengetriebe
gekoppelt ist. Ferner sitzt auf der Abtriebswelle eine sogenannte Ritzelwelle,
wobei die Kopplung zwischen diesen beiden Wellen bei Schraubtrieb-Startern
über ein Steilgewinde erfolgt. Mithilfe einer Hemmvorrichtung
an der Ritzelwelle kann letztere während des Andrehens der Abtriebswelle
blockiert oder zumindest gebremst werden, so daß zusammen
mit dem Trägheitsmoment der Ritzelwelle diese auf dem Steilgewinde vorgeschoben
wird. Damit wird die Einspurbewegung des an der Ritzelwelle
bei dem bekannten Starter einstückig ausgebildeten Ritzels hervorgerufen.
Diese Einspurbewegung bringt das Ritzel auf der Ritzelwelle mit einem
entsprechenden Gegenritzel an der Brennkraftmaschine in Eingriff.
Schließlich ist eine Ausspurfeder zur Beaufschlagung der Ritzelwelle entgegen
der Einspurbewegung vorgesehen, die nach einem Deaktivieren der
Startvorrichtung für ein Zurückziehen des Ritzels und damit einem Lösen
vom Gegenritzel der Brennkraftmaschine sorgt.
Bei der bekannten Startvorrichtung, bei der die Ritzelwelle und das Ritzel
einteilig ausgebildet sind, ist der Anschlag für die Begrenzung der Einspurbewegung
als Anschlagring auf dem freien Ende der Abtriebswelle
unter dem Bereich des Ritzel angeordnet. Als Gegenelement wirkt ein
schmaler Ringvorsprung an der Innenseite der Ritzelwelle. Problematisch
bei dieser Konstruktion ist die Tatsache, daß der Bauraum und damit die
Dimensionierung des Anschlages durch den Fußkreis der Ritzelverzahnung
stark eingeschränkt ist. Dies wirkt sich nachteilig auf die erreichbare Festigkeit
des Anschlages und damit auf dessen Robustheit aus.
Ferner ist bei dem bekannten Starter von Nachteil, daß die Ausspurfeder
außen auf der Ritzelwelle sitzt. Zu seiner Anbindung an das System Starterritzel-Abtriebswelle
sind verschiedene Lagerringe notwendig, so daß
insgesamt die Konstruktion relativ aufwendig und ausladend sowie gegen
äußere Einflüsse wenig geschützt ist.
Es sind ferner auf dem Markt Schraubtrieb-Startvorrichtungen bekannt, bei
denen ein Anschlag zur Begrenzung der Einspurbewegung in das Steilgewinde
integriert ist. Damit ergeben sich ebenfalls verschiedene Nachteile.
So ist die Überdeckung im Steilgewinde deutlich schlechter als bei einem
davon getrennten Anschlag. Ferner bildet die Stirnseite der außenliegenden,
so zu bezeichnenden "Mutterverzahnung" des Steilgewindes eine der
beiden Anschlagflächen. Durch dieses Anschlagen kann der Einlaufbereich
des Gewindes deformiert werden, wodurch letzteres bei der Einspurbewegung
gehemmt werden kann. Es besteht also die Gefahr von Einspurstörungen.
Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schraubtrieb-Startvorrichtung
der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß das System Ritzelwelle-Abtriebswelle
mit Anschlag und Ritzel besonders kompakt, dabei jedoch
außerordentlich robust ausgelegt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1
angegebenen Merkmale gelöst. Demnach ist die Ritzelwelle als Hohlwelle
ausgebildet, die einen Aufnahmeraum umgrenzt. Dieser Aufnahmeraum
dient verschiedenen Funktionen, die in ihrer Kombination miteinander den
erfindungsgemäßen Zweck erfüllen. So dient der Aufnahmeraum einerseits
für die Aufnahme des Anschlages für die Einspurbewegung, der aufgrund
der innenliegenden Positionierung wesentlich voluminöser und damit kräftiger
ausgestaltet werden kann. Ferner ist in dem Aufnahmeraum die Ausspurfeder
untergebracht, die damit geschützt liegt. Sie kann vorzugsweise
als zylindrische Schraubendruckfeder ausgebildet sein, die in dem mit einer
Schmierfettfüllung versehenen Aufnahmeraum liegt.
Dieser Aufnahmeraum ist durch das in sein freies offenes Ende eingesetzte
Einsatzteil verschlossen, das das Ritzel der Startvorrichtung aufweist.
Vorteilhaft bei dieser zweiteilisen Ausführung von Ritzelwelle und Ritzel
ist die Vergrößerung der Anschlagflächen und der belasteten Wellenquerschnitte,
womit höhere Festigkeiten und Belastbarkeiten realisiert werden
können. Auch können große Verzahnungen ohne eine Vergrößerung des
Durchmessers des Ritzelwellenlagers realisiert werden. Schließlich entstehen
durch die Zweiteilung zwei für sich jeweils einfacher aufgebaute Konstruktionsteile,
die mit einfacheren und damit kostengünstigeren Verfahren
herstellbar sind.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Ritzeleinheit, bestehend aus der
vorstehend erörterten Hohl-Ritzelwelle und dem darin sitzenden Ritzelteil.
Bevorzugte Ausführungsformen der Schraubtrieb-Startvorrichtung sind in
den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile
in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer Schraubtrieb-Startvorrichtung in teilweise
axial geschnittener Darstellung in Ruhelage des Starterritzels,
und
- Fig. 2
- einen Teilschnitt der Startvorrichtung gemäß Fig. 1 in eingespurter
Stellung des Starterritzels.
In Fig. 1 is eine Schraubtrieb-Startvorrichtung in ihrer Gesamtheit dargestellt.
Von außen ist der Startermotor 1 mit seinem Gehäuse 2 erkennbar. In
der eingangs genannten DE 100 16 706 A1 ist der Aufbau dieses Startermotors
1 mit seinem Stator, Rotor und davon angetriebener Antriebswelle
3 ausführlich beschrieben und bedarf hier keiner nochmaligen Erörterung.
Die Antriebswelle 3 ist über ein in Fig. 1 nicht näher dargestelltes Planetengetriebe
und einen Freilauf 4 mit der als Ganzes mit 5 bezeichneten Abtriebswelle
gekoppelt. Diese ist in einem topfförmigen Zwischenlager 6
drehbar gelagert, das drehfest im Antriebslagergehäuse 7 sitzt. Zwischen
der Abtriebswelle 5 und dem Zwischenlager 6 ist dabei ein Wälzlager 8
angeordnet, um die Lagerkräfte abzustützen. Dahinter liegt der einstückig
mit der Abtriebswelle 5 ausgebildete Innenring 9 des Freilaufs 4, der über
Klemmkörper 10 mit dem Außenring 11 des Freilaufs verbunden ist. Letzterer
ist durch nicht näher dargestellte Planetenträgerachsen mit den Planetenrädern
des erwähnten Planetengetriebes zwischen Antriebswelle 3 und
Abtriebswelle 5 gekoppelt.
Die Lage der Abtriebswelle 5 ist bezüglich des Zwischenlagers 6 einerseits
durch die Stirnfläche 12 des Innenrings 9 und andererseits durch einen Sicherungsring
13 festgelegt. Diesem Sicherungsring 13 folgt in axialer
Richtung nach einer Einschnürung 14 der Abtriebswelle 5 das Außensteilgewinde
15, in das die Ritzelwelle 16 mit einem entsprechenden Innensteilgewinde
17 eingreift. Weiter in axialer Richtung nach diesem Innensteilgewinde
17 ist die Ritzelwelle 16 als Hohlwelle radial erweitert und
bildet somit einen von ihr umgrenzten Aufnahmeraum 18. In diesem Bereich
ist die Ritzelwelle 16 drehbar im Antriebslagergehäuse 7 über ein
Lager 19 gelagert, das in das Antriebslagergehäuse 7 eingepreßt und durch
einen Wellendichtring 20 geschützt ist.
An seiner dem Startermotor 1 abgewandten Seite ist der Aufnahmeraum 18
offen. In dieses freie offene Ende ist ein das eigentliche Ritzel 21 der Startvorrichtung
aufweisendes Einsatzteil 22 unter Preßsitz eingesetzt und im
Bereich der ringförmigen Stirnkante 23 der Wandung 24 der Ritzelwelle 16
und der zum Startermotor 1 hin weisenden Flanke 25 des Ritzels stoffschlüssig,
beispielsweise durch Laserverschweißung, fest verbunden. Alternativ
dazu sind eine in Drehrichtung formschlüssige, durch eine Axialverstiftung
oder einen Sprengring gesicherte Verbindung oder auch eine
kraftschlüssige Einpassung durch Einpressung des Einsatzteils 22 in die
Ritzelwelle 16 möglich. Ritzelwelle 16 und Einsatzteil 22 mit Ritzel 21
bilden eine zweiteilige Ritzeleinheit.
Zwischen dem Außensteilgewinde 15 der Abtriebswelle 5 und dem
Einsatzteil 22 ist auf dem kopfseitigen Fortsatz 26 der Abtriebswelle 5 ein
Anschlagring 27 angeordnet, der durch einen Sprengring 28 in einer Nut 29
im Fortsatz 26 fixiert ist. Bezüglich des Anschlagringes 27 sitzt der
Sprengring 28 in einer topfförmigen Vertiefung 30. Der Anschlagring 27
selbst weist einen relativ massiven Ringkörper auf, dessen dem Startermotor
1 zugewandte Stirnseite die Anschlagfläche 31 bildet. Diese wirkt mit
der dem Startermotor 1 abgewandten Ringschulter 32 am Innensteilgewinde
17 als Anschlag zusammen.
An seinem der Anschlagfläche 31 abgewandten Ende ist der Anschlagring
27 ferner mit einem dünnen, nach außen radial abstehenden, umlaufenden
Ringvorsprung 33 versehen, der den Sitz für eine ebenfalls im Aufnahmeraum
18 angeordnete, zylindrische Schraubendruckfeder 34 - die sogenannte
Ausspurfeder der Startervorrichtung - bildet. Diese Ausspurfeder 34
stützt sich mit ihrem anderen Ende an der erwähnten Ringschulter 32 ab
und ist dort unter Vorspannung gehalten. Zum Aufschieben der Ausspurfeder
34 auf den Anschlagring 27 muß diese etwas aufgedehnt werden, so
daß die Ausspurfeder 34 unter Radialspannung auf der Lagerschulter 35
des Anschlagringes 27 sitzt. Damit sind keine besonderen zusätzlichen
Vorkehrungen, wie Hinterschneidungen für die Ausbildung einer Verrastung
oder dergleichen, zur Fixierung der Ausspurfeder bei der Montage
notwendig.
Der erwähnte Fortsatz 26 der Abtriebswelle 5 ist im übrigen bis über das
frontseitige Ende des Antriebslagergehäuses 7 hinaus geführt und in einer
konzentrischen Führungsbohrung 36 im Einsatzteil 22 des Ritzels 21 mit
seinem freien Ende 37 in Axial- und Drehrichtung verschiebbar geführt.
Die Führungsbohrung 36 selbst ist durch eine Kappe 38 verschlossen.
Schließlich ist die Ritzelwelle 16 außerhalb ihres Innensteilgewindes 17
mit einer als Ganzes als 39 bezeichneten Bremseinrichtung versehen, die
ebenfalls aus der eingangs genannten Druckschrift zum Stand der Technik
bekannt ist. Hauptteil dieser Bremseinrichtung 39 ist eine ringförmige
Bremsscheibe 40, die an ihrem äußeren Umfang mit einem Sägezahnprofil
- angedeutet durch die in der Schnittdarstellung erkennbaren Sägezähne 41
- versehen ist. Dieses Sägezahnprofil arbeitet mit einer Bremswippe 42
zusammen, die vom Startermotor 1 gesteuert in Eingriff mit dem Sägezahnprofil
41 bringbar ist. Die Bremsscheibe 40 selbst ist durch eine sie
flankierende, ebenfalls auf die Ritzelwelle 16 aufgefädelte Tellerfeder 43
axial gegen einen Sprengring 44 beaufschlagt. Die Tellerfeder 43 stützt
sich dabei mit ihrem radial inneren Rand 45 an der Durchmesserstufe 46
zwischen dem Bereich des Innensteilgewindes 17 und des Aufnahmeraums
18 der Ritzelwelle 16 ab. Bei dieser Konstruktion werden also keine gesonderten
Bauteile für die Gegenlagerung der Tellerfeder 43 benötigt, wie
dies beim Stand der Technik der Fall ist.
Der Aufnahmeraum 18 ist im übrigen mit einer nicht näher dargestellten
Schmierfettfüllung versehen.
Die Funktionsweise der in Fig. 1 und 2 gezeigten Startvorrichtung ist wie
folgt zu erläutern:
Ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Ausgangslage wird der Startermotor
1 aktiviert, wodurch die Rotationsbewegung der Antriebswelle 3 über das
nicht näher dargestellte Planetengetriebe auf den Freilauf 4 und die Abtriebswelle
5 übertragen wird. Durch das Bestromen des Startermotors und
dessen Drehmomenterzeugung wird über nicht näher dargestellte Kopplungselemente
die Bremswippe 42 so nach innen verschwenkt, daß sie in
Eingriff mit dem Sägezahnprofil 41 der Bremsscheibe 40 gelangt. Durch
die blockierte Bremswippe 42 wird über die Tellerfeder 43 ein Bremsmoment
auf die Ritzelwelle 16 ausgeübt, was zusammen mit deren Trägheitsmoment
dazu führt, daß bei drehender Abtriebswelle 5 eine relative Verdrehung
von Ritzelwelle 16 und Abtriebswelle 5 zueinander stattfindet.
Dies führt durch das Steilgewinde 15, 17 dazu, daß die Ritzelwelle 16 in
axialer Richtung weg vom Startermotor 1 transportiert wird. Diese Einspurbewegung
erfolgt gegen die Beaufschlagung durch die Ausspurfeder
34, bis die Ringschulter 32 der Ritzelwelle 16 an die Anschlagfläche 3 1 des
Anschlagringes 27 anschlägt. In diesem Zustand ist das Ritzel 21 komplett
in das entsprechende Gegenritzel der Brennkraftmaschine eingespurt und
kann die Brennkraftmaschine dementsprechend in Drehung versetzen. Der
eingespurte Zustand während des Startvorgangs wird dadurch aufrechterhalten,
daß die Bremswippe 42 am Ende der Einspurbewegung hinter die
Bremsscheibe 40 fällt, wie dies in Fig. 2 erkennbar ist.
Sobald die Brennkraftmaschine selbständig läuft und entsprechend der
Startermotor deaktiviert wird, wird die Bremswippe 42 in ihre Ausgangsstellung
verbracht, so daß die Blockierwirkung bezüglich der Bremsscheibe
40 aufgehoben wird. Dadurch kann die Ritzelwelle 16 unter dem Einfluß
der Ausspurfeder 34 wieder in Richtung Startermotor 1 zurückgeschoben
werden, wodurch das Ritzel 21 außer Eingriff mit dem Gegenritzel an der
Brennkraftmaschine gelangt.