EP2379875A1 - Verfahren und vorrichtung für start-stopp-anlagen von brennkraftmaschinen in kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für start-stopp-anlagen von brennkraftmaschinen in kraftfahrzeugen

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EP2379875A1
EP2379875A1 EP09740119A EP09740119A EP2379875A1 EP 2379875 A1 EP2379875 A1 EP 2379875A1 EP 09740119 A EP09740119 A EP 09740119A EP 09740119 A EP09740119 A EP 09740119A EP 2379875 A1 EP2379875 A1 EP 2379875A1
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EP
European Patent Office
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pinion
ring gear
spring
torsion spring
starting device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09740119A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Hartmann
Juergen Gross
Stefan Tumback
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N2019/008—Aiding engine start by starting from a predetermined position, e.g. pre-positioning or reverse rotation the engine being stopped in a particular position
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    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F16H2055/366—Pulleys with means providing resilience or vibration damping

Definitions

  • the invention relates to a starting method for internal combustion engines in motor vehicles with a start-stop system according to the preamble of claim 1 and a starting device for carrying out the method according to the preamble of claim 4.
  • Internal combustion engines of vehicles are usually turned on by a starter motor, wherein initially a pinion of the starting device latches into a ring gear of the internal combustion engine before the starter motor is turned on.
  • the internal combustion engine is automatically switched off when the vehicle stops for a long time. At the end of the stop phase, the machine is automatically restarted to continue the journey.
  • Circumferential speed of the ring gear at the outlet of the deactivated internal combustion engine due to compression in the cylinders of the engine changed greatly.
  • the present invention seeks to ensure the meshing of the starter pinion after switching off the internal combustion engine in the still running ring gear at the beginning of the stop phase with simple mechanical means.
  • start-stop systems for internal combustion engines in motor vehicles with the starting method according to the characterizing features of claim 1 and in a starting device with the characterizing feature of claim 4 is achieved by simple mechanical means a time-shortened Start process by the meshing of the starter pinion in the expiring sprocket of the machine.
  • the electronic control of the start-stop system can be significantly simplified. Furthermore, it is achieved in this way that against an unsprung or hard-sprung meshing of the starter pinion in the outgoing, still rotating ring gear can be avoided by occurring setbacks on the freewheel or the gearbox of the starting device.
  • the starting method according to the characterizing features of claim 1 relates in particular to the pinion as a whole, preferably as a massearmes
  • Plug-in pinion by means of a torsion spring in the still rotating sprocket of the machine is resiliently sprung.
  • a torsion spring in the still rotating sprocket of the machine is resiliently sprung.
  • the pinion be elastically rotated in the direction of rotation of the rotating ring gear relative to the pinion shaft in an area limited by stops by means of a spring, in particular a prestressed torsion spring.
  • a spring in particular a prestressed torsion spring.
  • limited by stops twisting can be realized in the simplest way, that the pinion is connected to a torsional backlash via an axial sliding toothing with the pinion shaft, wherein the teeth of the sliding toothing are formed narrower than the grooves.
  • the torsion spring is arranged as a helical spring on the back of the pinion concentric on the pinion shaft.
  • this torsion spring expediently its front end is fixed in an axial bore of the pinion and its rear end engages in an axial bore on an annular shoulder of the pinion shaft.
  • the coil spring is at least partially received in an enlarged bore of the pinion shaft in the region of a freewheel body, wherein the bottom of the bore forms the annular shoulder for the rear end of the coil spring.
  • the coil spring forms both a torsion spring and an axial pressure spring for the pinion.
  • a second embodiment of the starting device for carrying out the starting method according to claim 1 provides that the pinion is divided in a small front part serving as a pilot wheel and a rear formed as Steckritzel part in the axial direction, wherein the pilot relative to the Steckritzel limited in a limited by stops VerF Scheme by means of a spring, in particular a prestressed torsion spring in the direction of rotation of the rotating ring gear is elastically rotated.
  • Mass is limited to the much lighter pilot.
  • the pilot wheel rests in the idle state by means of the prestressed spring on the stop with which the pinion pinion
  • the torsion spring is expediently designed as a helical spring and used in a bore on the end face of the pinion gear facing the pilot wheel concentric with the pinion shaft.
  • the pilot wheel is with one end attached to the Steckritzel and the other end to the pilot.
  • a pin protruding axially from the front end side of the pinion pin projects radially through a window of the pilot wheel with a radial distance to the pinion axis, its end being in contact with the axial stop for the pilot wheel is provided.
  • the window of the Pilot wheel in the circumferential direction chosen so wide that the opposite sides of the window each form a rotational stop for the pilot wheel relative to the Steckritzel.
  • the backlash of the teeth of the pilot wheel with the ring gear is designed to be larger than that between Steckritzel and sprocket.
  • the teeth of the ring gear and / or the pilot wheel are provided at the end faces, which are opposite each other in the lax state, with a bevel of the mutually coming into contact tooth flanks, which represent a further Einspur silk.
  • Such a chamfer of the tooth flanks is particularly advantageous when meshing a pinion without a pilot wheel according to the first embodiment of the invention.
  • crankshaft is rotated by the engine control unit from the starter motor in the optimal starting position for the subsequent restart, so as to shorten the subsequent restart of the machine.
  • Figure 1 is a start-stop system for internal combustion engines in vehicles with a starting device according to the invention in a schematic representation, Figure 2 pinion, pinion shaft and freewheel body of the starting device as a unit in three-dimensional view as a first embodiment of the invention, Figure 3, the assembly of Figure 2 with explosive arrangement of the pinion, the torsion spring and the pinion shaft with the sliding toothing and the
  • Figure 4 is an enlarged view of the sliding toothing with a
  • Figure 5 is an enlarged three-dimensional view of the teeth of the pinion and the ring gear of the machine, Figure 6 pinion and pinion shaft - assembly with a torsion and compression spring in
  • Figure 7 shows a further embodiment, a pinion-pinion shaft unit with a arranged in front of the pinion pilot wheel in longitudinal section and Figure 8 shows a detail of the pilot wheel and the pinion in front view with torsional stops and an enlarged backlash of the
  • FIG. 1 shows a start-stop system for a first exemplary embodiment
  • Internal combustion engines in motor vehicles in a schematic representation. It comprises a starting device 10 with a starter motor 11, a starter relay 12 and a pinion 13 for axial meshing in a ring gear 14 of an internal combustion engine 15.
  • the starter relay 12 has a relay winding 16, a plunger 17 and a switching contact 18 for switching the main current for the
  • the start-stop system further comprises a motor control unit 19 which, like the switching contact 18 of the starter relay 12 is connected to a positive terminal to the electrical system of the motor vehicle, not shown.
  • the engine control unit 19 is further supplied via a plurality of signal inputs different sensor signals, with which, for example, a clutch operation, a brake operation, the position of a gear selector lever, the engine and the wheel speed and the like is detected.
  • the motor control unit 19 is further connected via an output to the relay winding 16, with which the pinion 13 is meshed via an engagement lever 20 in the ring gear 14 of the internal combustion engine 15 and the starter motor
  • the starter motor 11 drives via a planetary gear 21, a drive shaft 22 which is coupled via a coarse thread with a freewheel 23 in the rule.
  • the freewheel 23 is the output side in one piece with a pinion shaft connected to the pinion 13 is limited axially slidably mounted by means of a sliding teeth limited by stops.
  • Starter relay 12 is activated, wherein the starter motor 11 is controlled via a further connection directly from the engine control unit 19 and slightly rotated. Through the relay winding 16 while the pinion 13 is also advanced over the plunger 17 and the engagement lever 20 to the ring gear 14 of the machine. In a tooth-on-tooth position 20 inserted engagement spring 24 is tensioned in a known manner, so that by slightly turning the starter motor 11, the teeth of the pinion 13 in the next tooth gap of the ring gear 14 to a stop on the Drive shaft 22 can engage.
  • the start-stop system of the motor vehicle is now activated, wherein at the beginning of each stop phase of the vehicle, for example by detecting the rotational speed at the front wheels of the vehicle, the internal combustion engine is switched off.
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of a unit 27, consisting of the pinion 13, the torsion spring 25 and the pinion shaft 26 with the freewheel main body 23a.
  • Figure 3 shows these parts in an explosive arrangement and that a stop ring 28 as an axial stop for the pinion 13, a snap ring 29 for fixing the stop ring 28, the pinion 13 with a splined inner bore 30a, a bearing bush 31, the torsion spring 25, the pinion shaft 26 with a spline toothing 30b and the freewheel main body 23a and a further bearing bush 31.
  • the pinion shaft 26 forms with its spline 30b together with the spline inner bore 30a of the pinion 13, the axial spline 30 for the pinion assembly.
  • the two bushings 31 are inserted on both sides in a central bore 26 a of the pinion shaft, in which during assembly of the starting device 10 of Figure 1 the
  • the torsion spring 25 is placed concentrically on a thickening 26b arranged behind the spline toothing 30b of the pinion shaft 26, where it engages with its rear end 25a in an axial bore 32 on an annular shoulder 33 of the pinion shaft 26.
  • the front end 25b of the coil spring designed as a torsion spring 25 is on
  • Pinion 13 fixed and indeed in an unrecognizable further axial bore on the sprocket rear side.
  • FIG. 4 shows, in an enlarged outburst, the front view of the sliding toothing 30 between the pinion 13 and the pinion shaft 26.
  • the teeth 30c of the sliding toothing 30 are significantly narrower than the grooves 3Od lying therebetween.
  • the grooves 30d are here three times wider than the teeth 30c, in which, with respect to a normal spline toothing, every second tooth has been omitted.
  • the torsion spring 25 is biased during assembly of the assembly 27 so far that it presses the pinion 13 with the teeth 30c of Figure 4 against the teeth 30c of the pinion shaft 26 in the rest position.
  • FIG. 5 the pinion 15 of the starting device 10 from FIG. 1 and the toothed ring 14 of the internal combustion engine 15 displaced axially therefrom are shown enlarged in a three-dimensional view. It can be seen that during the axial advancement of the pinion 13 to the still rotating in the direction of the arrow gear 14 of the machine, the pinion 13 is taken in the direction of arrow 34.
  • the torsion spring 25 is now first stretched while the pinion 13 is elastically rotated on the sliding toothing 30 over the rotation range x with respect to the pinion shaft 26 in the direction of rotation of the rotating ring gear 14.
  • the chamfer 35 is attached to those tooth flanks 13a, 14a which come into contact with each other when the pinion 13 meshes with the still rotating ring gear 14.
  • the tapered end faces 13c not only on the pinion 13 but also on the ring gear 14.
  • the pinion 13 when meshing in the still rotating sprocket 14 of the machine either immediately taken against the force of the torsion spring 25 and then fully Siliconspurt or the pinion 13 is first of one of the teeth 14 a of the ring gear 14 taken and coming into engagement with the ring gear 14 tooth 13a of the pinion 13 initially slips once again at the bevel 35 of the tooth flanks 13b, 14b to now engage with slow rotation in the next tooth gap of the ring gear 14 already.
  • Pinion shaft 26 is thereby borne torsionally elastic by the torsion spring 25. Only when the rotational stop in the sliding toothing 30 is reached, the pinion shaft 26 is forcibly taken from the pinion 13. About the freewheel 23, the planetary gear 21 and the starter motor 11 is decoupled. In a further development of the invention, the crankshaft is now rotated by the engine control unit 19 from the starter motor 11 to the optimal starting position for the subsequent restart before the engine 12 stops.
  • FIG. 6 shows a modified embodiment of the invention in which a helical spring 36 inserted between the pinion 13 and the pinion shaft 26 forms both a torsion spring and an axial pressure spring for the pinion 13.
  • the front end 36b of the coil spring 36 is angled axially and inserted into an axial bore 37 on the rear side of the pinion 13.
  • the 36a of the coil spring 36 is also angled axially and inserted into the axial bore 32 on the main body 23a of the freewheel 23.
  • the coil spring 36 is partially received in a ring recess 38 of the pinion shaft 26 in the region of the freewheel body 23a, wherein the bottom 38a of the annular recess 38 has the axial bore 32 for the rear end 36a of the coil spring 36.
  • the coil spring 36 presses in the idle state, the pinion 13 against the front stop ring 28, whereby between the back of the pinion 13 and the front end of the freewheel body in axial spring travel y occurs over which the pinion 13 against the axial force of the prestressed coil spring 26 at the Sliding toothing 30 is axially displaceable.
  • the axial suspension of the coil spring 36 is thereby designed so that the suspension is softer than that of the engagement spring 24 of the starter 10 of Figure 1.
  • the pinion on the chamfer 35 at the front end of the teeth 13 a of the pinion 13 at Einspurvorgang in the ring gear 14 of the machine with a measured force can slip back springing.
  • the rotation of the pinion 13 relative to the pinion shaft 26 remains in the region of the sliding toothing 30 maintained in the manner as it was explained to Figure 4.
  • Figures 7 and 8 show a further embodiment of the invention with a in
  • FIG. 7 shows a pinion 40 of a starting device enlarged in longitudinal section, the pinion 40 being divided in a small front part serving as a pilot wheel 41 and a rear part designed as a plugging pinion 42 in the axial direction.
  • FIG. 8 shows, in this embodiment, an outbreak of the pilot wheel 41 in the front view with the plug-in pinion 42 lying behind it Front side of the pinion 42 is pressed with a radial distance from the pinion axis an axially projecting pin 43 in a corresponding blind hole 40 a of the pinion, which projects through a window 44 of the pilot wheel 41 therethrough.
  • a ring 45 fastened to the front end of the bolt 43 forms an axial stop for the pilot wheel 41.
  • the pilot wheel 41 is elastically rotatable relative to the pinion gear 42 in a twisting region limited by stops by means of a pretensioned torsion spring 25 in the direction of rotation of the rotating ring gear 14 of the internal combustion engine 10 ,
  • the window 44 in the pilot wheel 41 is selected to be so wide that the opposite sides of the window each form a rotational stop 44a and 44b for the pilot wheel 41 with respect to the pinion gear 42.
  • the torsion spring 25 is formed as a helical spring. She is in a bore 46 at the
  • the torsion spring 25 is also here with its rear angled end 25a in an axial bore of the pinion 42 at the bottom of the bore 46 and inserted with its front axially angled end 25b in a correspondingly arranged bore of the pilot wheel 41.
  • the pinion 42 is guided axially displaceable between two stops 48 in a known manner without backlash with a sliding toothing 30 on the pinion shaft 47.
  • the sprocket 40 is now pre-spoked via the engine control unit 19 of FIG. 1 by the starter relay 16 until initially the pilot wheel 41 with its teeth 41a abuts the end face of the sprocket 14 of the engine and of the teeth 14a of the ring gear 14 against the force of the torsion spring 25 of the still rotating
  • Sprocket 14 is taken. Due to the low mass of the pilot wheel 41, it is at the same time taken along by the ring gear 14 and compared to the pinion 42 with its significantly larger inertial mass in the direction of arrow 34 elastically resiliently rotated. The pilot wheel 41 is then fully meshed in the ring gear 14 of the machine, so that now the teeth 42 a of the Steckritzels 42 reach the sprocket 14.
  • the window 44 of the pilot wheel 41 with the rotational stops 44a and 44b of the pin 43 on the pinion 42 is chosen so wide that at high peripheral speeds of the ring gear 14, the pilot 41 can be rotated relative to the pinion 42 by a whole pitch, so that the teeth 42a of Steckritzels 42 then completely can easily completely mesh with the ring gear 14.
  • the pilot wheel 41 is not rotated as far as the stop 44b relative to the pinion 42.
  • the prestressed torsion spring 25 presses the plug-in pinion 42 again in the direction of rotation until the bolt 43 again reaches the front stop 44a.
  • the teeth 41a of the pilot wheel 41 are formed with respect to the teeth 42a of the pinion gear 42 of FIG 8 less high and less wide. This results in the teeth between ring gear 14 and pilot 41 a greater backlash than that between sprocket 14 and pinion gear 42.
  • the teeth 41a of the pilot wheel 41 can thus easier in the tooth gaps of
  • the invention is not limited to the illustrated and described embodiments but also includes alternative solutions that are adapted depending on the design of the starting device 10 of Figure 1 can. So it is within the scope of the invention also possible to modify the sliding toothing between pinion 13 and pinion shaft 26 such that the pinion 13 as Steckritzel for a so-called Spitzmaul starter at the rear end with an external toothing and the pinion shaft with the freewheel body with a To provide internal toothing. Besides, it is in
  • the so-called coarse thread between freewheel and drive shaft 22 of the starting device 10 which is conventional per se, is designed as axial sliding toothing, so that undesired rotation of the pinion in the wrong direction is avoided for meshing in the pinion. If necessary, already beveled

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start-Stopp-Anlage sowie eine Startvorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens mit einem Startermotor (11) und einer Einrückvorrichtung (12, 20), die mit Beginn eines Stopp-Phase ein Steckritzel (13) in einen Zahnkranz (14) der Brennkraftmaschine axial einspurt. Um die Zeitspanne bis zur Bereitschaft eines Neustartes der Maschine möglichst kurz zu halten, wird vorgeschlagen, dass mit Beginn des Stopp-Phase das Ritzel (13) nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) bei ruhendem Startermotor (11) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit einer Drehfeder (25) in Drehrichtung des Zahnkranzes federnd eingespurt wird. Dabei wird entweder das Ritzel (13) als ganzes oder nur ein als Pilotrad (41) abgetrennter vorderer Teil des Ritzels (40) drehelastisch in den Zahnkranz (14) der Maschine (10) eingespurt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung für Start- Stopp-Anlagen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start- Stopp-Anlage nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie eine Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung des Anspruchs 4.
Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen werden üblicherweise von einem Startermotor angedreht, wobei zunächst ein Ritzel der Startvorrichtung in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt, bevor der Startermotor eingeschaltet wird. Mit einer so genannten Start- Stopp-Anlage des Fahrzeugs wird außerdem die Brennkraftmaschine bei einem längeren Halt des Fahrzeugs automatisch abgeschaltet. Am Ende de Stopp- Phase wird dann die Maschine automatisch wieder gestartet, um die Fahrt fortsetzen zu können.
Aus der EP 08 48 159 Al ist es bekannt, dass Starterritzel bereits mit Beginn eines Stopp-Zustandes der Maschine in die Einspurstellung zu bringen, um danach mit Beginn des Start-Zustandes den Startermotor unverzüglich mit voller Kraft einzuschalten. Auf diese Weise wird die Zeit zum Andrehen der Brennkraftmaschine deutlich verringert. Diese Lösung hat jedoch noch den
Nachteil, dass mit Beginn der Startphase zunächst noch der Stillstand der Maschine abgewartet werden muss, was bei sehr kurzen Stopp- Phasen eine Startverzögerung bedeutet, die zum Beispiel bei einem Verkehrsstau durch zu schnelle, nachfolgende Fahrzeuge kritisch werden kann. Aus länger zurückliegender Zeit ist es zwar nach der GB-PS 515 753 bekannt, als Einspurhilfe für eine Starter- Kupplung an dem einen Kupplungsteil einen Führungsfinger anzubringen, der mit Stiften am anderen Kupplungsteil in der Weise zusammenwirkt, dass beim Auftreten einer Zahn-auf-Zahn - Stellung das starterseitige Kupplungsteil entgegen der Kraft von vorgespannten Federn soweit verdreht wird, bis die sägezahnförmige Stirnseite des starterseitigen Kupplungsteiles in die entsprechende sägezahnförmige Stirnseite des anderen Kupplungsteiles axial einrastet. Da diese Lösung nur bei Rastkupplungen und dort auch nur bei Stillstand der Maschine funktioniert, ist sie in Start- Stopp- Anlagen zum Einspuren eines Starters in einen Zahnkranz der Maschine nicht geeignet.
Um den Einspurvorgang der Startvorrichtung am Beginn einer Stopp-Phase des Fahrzeugs zu verkürzen, ist es bereits aus der DE 10 2006 011 644 Al bekannt, die Ritzeldrehzahl durch eine elektronische Ansteuerung des Startermotors mit der Drehzahl des Zahnkranzes der Maschine zu synchronisieren, um auf diese Weise das Starterritzel in den auslaufenden, sich noch drehenden Zahnkranz der Maschine einzuspuren. Dabei ist nachteilig, dass zum Synchronisieren der Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes und des Starterritzels ein erheblicher elektronischer Steuerungsaufwand getrieben werden muss, da sich die
Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes beim Auslauf der abgeschalteten Brennkraftmaschine aufgrund von Kompressionen in den Zylindern der Maschine stark verändert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, das Einspuren des Starterritzels nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine in den noch laufenden Zahnkranz am Beginn der Stopp-Phase mit einfachen mechanischen Mitteln zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Bei Start- Stopp-Anlagen für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit dem Startverfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie bei einer Startvorrichtung mit dem Kennzeichnungsmerkmal des Anspruchs 4 erzielt man mit einfachen mechanischen Mitteln einen zeitlich verkürzten Startvorgang durch das Einspuren des Starterritzels in den auslaufenden Zahnkranz der Maschine. Die elektronische Steuerung der Start- Stopp-Anlage lässt sich dadurch wesentlich vereinfachen. Des Weiteren wird auf diese Weise erreicht, dass gegenüber einem ungefederten oder hart gefederten Einspuren des Starterritzels in den auslaufenden, noch drehenden Zahnkranz durch dabei auftretende Rückschläge auf den Freilauf oder das Getriebe der Startvorrichtung vermieden werden können.
Das Startverfahren nach den Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruchs 1 betrifft insbesondere das Ritzel als ganzes, das vorzugsweise als massearmes
Steckritzel mittels einer Drehfeder in den noch drehenden Zahnkranz der Maschine elastisch federnd eingespurt wird. Alternativ dazu wird bei Ritzeln mit größerer Masse, zum Beispiel für leistungsstarke Maschinen vorgeschlagen, von dem Ritzel einen vorderen Teil abzutrennen und als Pilotrad auszubilden, welches seinerseits nun mit einer vorzugsweise vorgespannten Drehfeder drehelastisch in den noch laufenden Zahnkranz der Maschine eingespurt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 und 4 angegebenen Merkmale.
So wird in einer ersten, relativ einfach realisierbaren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass das Ritzel gegenüber der Ritzelwelle in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich mittels einer Feder, insbesondere einer vorgespannten Drehfeder in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes elastisch verdrehbar ist. Dabei kann der durch Anschläge begrenzte Verdrehbereich in einfachster Weise dadurch realisiert werden, dass das Ritzel mit einem Verdrehspiel über eine axiale Schiebeverzahnung mit der Ritzelwelle verbunden ist, wobei die Zähne der Schiebeverzahnung schmäler als deren Nuten ausgebildet sind. Um eine einfache, zuverlässige und kompakte
Drehfederung zu realisieren, wird die Drehfeder als Schraubenfeder an der Rückseite des Ritzels konzentrisch auf der Ritzelwelle angeordnet. Zur Befestigung dieser Drehfeder wird zweckmäßigerweise ihr vorderes Ende in einer axialen Bohrung des Ritzels fixiert und ihr hinteres Ende greift in eine Axialbohrung an einer Ringschulter der Ritzelwelle ein. In zweckmäßiger Ausgestaltung dieser Lösung ist die Schraubenfeder in einer erweiterten Bohrung der Ritzelwelle im Bereich eines Freilaufkörpers zumindest teilweise aufgenommen, wobei der Boden der Bohrung die Ringschulter für das hintere Ende der Schraubenfeder bildet. In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Schraubenfeder sowohl eine Drehfeder als auch eine axiale Andrückfeder für das Ritzel bildet.
Eine zweite Ausführungsform der Startvorrichtung zur Durchführung des Startverfahrens nach Anspruch 1 sieht vor, dass das Ritzel in einem kleinen vorderen, als Pilotrad dienenden Teil und einem hinteren als Steckritzel ausgebildeten Teil in Achsrichtung geteilt ist, wobei das Pilotrad gegenüber dem Steckritzel in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich mittels einer Feder, insbesondere einer vorgespannten Drehfeder in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes elastisch verdrehbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die beim Einspuren des Ritzels vom umlaufenden Zahnkranz zu beschleunigende
Masse auf das deutlich leichtere Pilotrad beschränkt ist. Außerdem lässt sich hier durch die Vorspannung und Federcharakteristik der Drehfeder und unter Einbeziehung der Masse des Steckritzels die Größe des Verdrehbereiches zwischen dem Pilotrad und dem Steckritzel sicherstellen, dass das Steckritzel auch bei unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes rasch und ohne Rückschläge an der Startvorrichtung vollständig in den Zahnkranz einspurt. Um auch beim Kaltstart der Maschine das Ritzel leicht in den Zahnkranz einzuspuren und die Maschine unverzüglich ohne Rückschläge starten zu können, ist vorgesehen, dass das Pilotrad im Ruhezustand mittels der vorgespannten Feder an dem Anschlag anliegt, mit dem das Steckritzel beim
Andrehen der Brennkraftmaschine das Pilotrad mitnimmt. Auch hier ist zweckmäßigerweise die Drehfeder als Schraubenfeder ausgebildet und in einer Aufbohrung an der dem Pilotrad zugewandten Stirnseite des Steckritzels konzentrisch zur Ritzelwelle eingesetzt. Dort ist sie mit ihrem einen Ende am Steckritzel und mit dem anderen Ende an dem Pilotrad befestigt. Um das vor dem Steckritzel angeordnete Pilotrad am Steckritzel axial zu sichern, ist vorgesehen, dass ein an der vorderen Stirnseite der Steckritzel axial vorstehender Bolzen mit radialem Abstand zur Ritzelachse durch ein Fenster des Pilotrades hindurch ragt, wobei dessen Ende mit dem axialen Anschlag für das Pilotrad versehen ist. In zweckmäßiger Weise ist dabei das Fenster des Pilotrades in Umfangsrichtung so breit gewählt, dass die einander gegenüberliegenden Seiten des Fensters jeweils einen Verdrehanschlag für das Pilotrad gegenüber dem Steckritzel bilden.
Um das Einspuren des Pilotrades in den laufenden Zahnkranz noch weiter zu erleichtern, wird das Flankenspiel der Verzahnung des Pilotrades mit dem Zahnkranz größer ausgelegt als das zwischen Steckritzel und Zahnkranz. In vorteilhafter Weise ist außerdem vorgesehen, dass die Zähne des Zahnkranzes und/oder des Pilotrades an den Stirnseiten, die im ausgespürten Zustand einander gegenüber liegen, mit einer Anschrägung der miteinander in Kontakt tretenden Zahnflanken versehen sind, die eine weitere Einspurhilfe darstellen. Eine derartige Anschrägung der Zahnflanken ist insbesondere beim Einspuren eines Ritzels ohne Pilotrad nach der ersten Ausführungsform der Erfindung von Vorteil. Zusätzlich ist dabei vorteilhaft, die Zähne des Zahnkranzes und/oder des Ritzels beziehungsweise des Pilotrades im Bereich der Zahnköpfe an den
Stirnseiten anzuschrägen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine die Kurbelwelle mittels der Motorsteuereinheit vom Startermotor in die optimale Startposition für den nachfolgenden Neustart gedreht wird, um so den nachfolgenden Neustart der Maschine zu verkürzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden beispielsweise anhand der
Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Start- Stopp-Anlage für Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen mit einer erfindungsgemäßen Startvorrichtung in schematischer Darstellung, Figur 2 Ritzel, Ritzelwelle und Freilaufkörper der Startvorrichtung als Baueinheit in raumbildlicher Darstellung als erste Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 die Baueinheit aus Figur 2 mit explosionsartiger Anordnung des Ritzels, der Drehfeder und der Ritzelwelle mit der Schiebeverzahnung und dem
Freilaufkörper, Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Schiebeverzahnung mit einem
Verdrehspiel als Ausbruch, Figur 5 eine vergrößerte raumbildliche Darstellung der Verzahnung des Ritzels und des Zahnkranzes der Maschine, Figur 6 Ritzel- und Ritzelwelle - Baueinheit mit einer Verdreh- und Druckfeder im
Längsschnitt als alternative Ausführungsform. Figur 7 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Ritzel-Ritzelwellen-Einheit mit einem vor dem Steckritzel angeordneten Pilotrad im Längsschnitt und Figur 8 einen Ausschnitt des Pilotrades und des Steckritzels in der Vorderansicht mit Verdrehanschlägen und einem vergrößerten Flankenspiel des
Pilotrades.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel eine Start- Stopp-Anlage für
Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen in schematischer Darstellung. Sie umfasst eine Startvorrichtung 10 mit einem Startermotor 11, einem Starterrelais 12 und einem Ritzel 13 zum axialen Einspuren in einen Zahnkranz 14 einer Brennkraftmaschine 15. Das Starterrelais 12 weist eine Relaiswicklung 16, einen Stößel 17 und einen Schaltkontakt 18 zum Schalten des Hauptstromes für den
Startermotor 11 auf. Die Start- Stopp-Anlage umfasst ferner eine Motorsteuereinheit 19 auf, die ebenso wie der Schaltkontakt 18 des Starterrelais 12 mit einem Plus-Anschluss an das nicht dargestellte Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Motorsteuereinheit 19 werden ferner über mehrere Signaleingänge verschiedene Sensorsignale zugeführt, mit denen zum Beispiel eine Kupplungsbetätigung, eine Bremsbetätigung, die Stellung eines Gangwählhebels, die Motor- und die Raddrehzahl und dergleichen erfasst wird. Die Motorsteuereinheit 19 ist ferner über einen Ausgang mit der Relaiswicklung 16 verbunden, mit der über einen Einrückhebel 20 das Ritzel 13 in den Zahnkranz 14 der Brennkraftmaschine 15 eingespurt und der Startermotor
11 über den Schaltkontakt 18 zum Starten der Brennkraftmaschine 15 eingeschaltet wird. Der Startermotor 11 treibt dabei über ein Planetengetriebe 21 eine Antriebswelle 22, die in der Regel über ein Steilgewinde mit einem Freilauf 23 gekoppelt ist. Der Freilauf 23 ist abtriebsseitig einstückig mit einer Ritzelwelle verbunden, an der das Ritzel 13 mittels einer Schiebeverzahnung durch Anschläge begrenzt axial verschiebbar befestigt ist.
Bei einem Kaltstart der Maschine 15 wird zunächst mit einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgelösten Startsignal über die Motorsteuereinheit 19 das
Starterrelais 12 aktiviert, wobei der Startermotor 11 über eine weitere Verbindung direkt von der Motorsteuereinheit 19 angesteuert und leicht gedreht wird. Durch die Relaiswicklung 16 wird dabei außerdem über den Stößel 17 und den Einrückhebel 20 das Ritzel 13 bis zum Zahnkranz 14 der Maschine vorgeschoben. Bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung wird in bekannter Weise zwischen Freilauf 23 und Einrückhebel 20 eingesetzte Einrückfeder 24 gespannt, so dass durch leichtes Drehen des Startermotors 11 die Zähne des Ritzels 13 in die nächste Zahnlücke des Zahnkranzes 14 bis zu einem Anschlag an der Antriebswelle 22 einrücken können.
Während des Fahrbetriebs ist nun die Start- Stopp-Anlage des Kraftfahrzeugs akitiviert, wobei mit Beginn einer jeder Stopp-Phase des Fahrzeugs zum Beispiel durch Erfassen der Drehzahl an den Vorderrädern des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Zugleich wird in einer ersten Stufe zur Vorbereitung eines späteren Neustarts der Maschine ein Einspurvorgang des
Ritzels 13 in den noch laufenden Zahnkranz 14 der Maschine 15 ausgelöst, indem über die Motorsteuereinheit 19 ein dosierter Erregerstrom auf das Starterrelais 12 gegeben wird. Über den Stößel 17 wird nun mit dem Einrückhebel 17 das Ritzel 13 axial zum Einspuren in den Zahnkranz 14 vorgeschoben. Um die Brennkraftmaschine 15 möglichst rasch nach dem
Abschalten wieder startklar zu machen, muss nun das Ritzel 13 noch vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine 15 bei ruhendem Startermotor 11 in den noch drehenden Zahnkranz 14 mittels einer vorgespannten Drehfeder 25 drehelastisch eingespurt werden. Die Drehfeder 25 ist hierbei zwischen dem Ritzel 13 und der Ritzelwelle angeordnet und axial vorgespannt. Das Ritzel 13 ist als massearmes
Steckritzel gegenüber der Ritzelwelle 26 in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich mittels der Drehfeder 25 elastisch verdrehbar, so dass es von den Zähnen des sich drehenden Zahnkranzes 14 zunächst mitgenommen wird, bevor es dann durch die Kraft der Einrückfeder 24 in den Zahnkranz 14 der Maschine 15 einspuren kann. Figur 2 zeigt in raumbildlicher Darstellung eine Baueinheit 27, bestehend aus dem Ritzel 13, der Drehfeder 25 und der Ritzelwelle 26 mit dem Freilaufgrundkörper 23a.
Figur 3 zeigt diese Teile in explosionsartiger Anordnung und zwar einen Anschlagring 28 als axialen Anschlag für das Ritzel 13, einen Sprengring 29 zur Fixierung des Anschlagringes 28, das Ritzel 13 mit einer Keilwellen- Innenbohrung 30a, eine Lagerbuchse 31, die Drehfeder 25, die Ritzelwelle 26 mit einer Keilwellen-Verzahnung 30b und den Freilauf-Grundkörper 23a sowie eine weitere Lagerbuchse 31. Die Ritzelwelle 26 bildet mit ihrer Keilwellen- Verzahnung 30b gemeinsam mit der Keilwellen-Innenbohrung 30a des Ritzels 13 die axiale Schiebeverzahnung 30 für die Ritzelmontage. Die beiden Lagerbuchsen 31 werden beidseitig in eine zentrale Bohrung 26a der Ritzelwelle eingesetzt, in denen beim Zusammenbau der Startvorrichtung 10 aus Figur 1 die
Antriebswelle 22 aufgenommen wird. Die Drehfeder 25 wird auf eine hinter der Keilwellen-Verzahnung 30b der Ritzelwelle 26 angeordnete Verdickung 26b konzentrisch aufgesetzt, wo sie mit ihrem hinteren Ende 25a in eine Axialbohrung 32 an einer Ringschulter 33 der Ritzelwelle 26 eingreift. Das vordere Ende 25b der als Schraubenfeder ausgebildeten Drehfeder 25 ist am
Ritzel 13 fixiert und zwar in einer nicht erkennbaren weiteren Axialbohrung an der Ritzelrückseite.
Figur 4 zeigt in einem vergrößerten Ausbruch die Vorderansicht der Schiebeverzahnung 30 zwischen dem Ritzel 13 und der Ritzelwelle 26. Dort ist erkennbar, dass die Zähne 30c der Schiebeverzahnung 30 deutlich schmäler sind als die dazwischen liegenden Nuten 3Od. Die Nuten 3Od sind hier um das dreifache breiter als die Zähne 30c, in dem gegenüber einer normalen Keilwellen-Verzahnung jeder zweite Zahn weggelassen wurde. Durch die verbreiterten Nuten 3Od sind Ritzel 13 und Ritzelwelle 26 in der jeweils angegebenen Pfeilrichtung gegen einander um das Maß x verdrehbar. Dabei wird die Drehfeder 25 beim Zusammenbau der Baueinheit 27 soweit vorgespannt, dass sie in der Ruhelage das Ritzel 13 mit den Zähnen 30c gemäß Figur 4 gegen die Zähne 30c der Ritzelwelle 26 drückt. In Figur 5 ist ausbruchsweise das Ritzel 15 der Startvorrichtung 10 aus Figur 1 und der dazu axial versetzte Zahnkranz 14 der Brennkraftmaschine 15 in raumbildlicher Ausführung vergrößert dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass beim axialen Vorrücken des Ritzels 13 an den noch in Pfeilrichtung drehenden Zahnkranz 14 der Maschine das Ritzel 13 in Richtung des Pfeiles 34 mitgenommen wird. Aufgrund der Massenträgheit von Ritzelwelle 26 und Freilauf 23 wird nun zunächst die Drehfeder 25 weiter gespannt und dabei das Ritzel 13 an der Schiebeverzahnung 30 über den Verdrehbereich x gegenüber der Ritzelwelle 26 in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes 14 elastisch verdreht. Um das Einrücken des Ritzels 13 in den Zahnkranz 14 der Maschine dabei zu erleichtern, sind sowohl die Zähne 13a des Ritzels 13 als auch die Zähne 14a des Zahnkranzes 14 an den Zahnstirnseiten, die sich im ausgespürtem Zustand gegenüber liegen, mit einer Anschrägung 35 der Zahnflanken 13b und 14b versehen. Die Anschrägung 35 wird dabei an denjenigen Zahnflanken 13a, 14a angebracht, die miteinander beim Einspuren des Ritzels 13 in den noch drehenden Zahnkranz 14 in Kontakt treten. Außerdem haben hier die Zähne 13a des Ritzels 13 im Bereich ihres Zahnkopfes eine angeschrägte Stirnseite 13c, wodurch der Einspurvorgang weiter erleichtert wird. Dabei könnte es einerseits ausreichen, die Anschrägung 35 nur an den Zähnen 14b des Zahnkranzes 14 oder an den Zähnen 13a des Ritzels 13 anzubringen.
Andererseits kann es sinnvoll sein, die angeschrägten Stirnseiten 13c nicht nur am Ritzel 13 sondern auch am Zahnkranz 14 vorzusehen. Durch diese Maßnahmen wird einzeln oder in ihrer Kombination erreicht, dass das Ritzel 13 beim Einspuren in den noch drehenden Zahnkranz 14 der Maschine entweder sogleich gegen die Kraft der Drehfeder 25 mitgenommen und sodann vollständig eingespurt wird oder das Ritzel 13 wird zunächst von einem der Zähne 14a des Zahnkranzes 14 mitgenommen und der in Eingriff mit dem Zahnkranz 14 kommende Zahn 13a des Ritzels 13 rutscht zunächst noch einmal an der Anschrägung 35 der Zahnflanken 13b, 14b ab, um nun mit langsamer Drehung in die nächste Zahnlücke des Zahnkranzes 14 bereits weiter einzurücken. Die
Ritzelwelle 26 wird dabei von der Drehfeder 25 drehelastisch mitgenommen. Erst wenn dabei der Verdrehanschlag in der Schiebeverzahnung 30 erreicht wird, wird die Ritzelwelle 26 zwangsweise vom Ritzel 13 mitgenommen. Über den Freilauf 23 wird das Planetengetriebe 21 und der Startermotor 11 abgekoppelt. In Weiterbildung der Erfindung wird nun vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine 15 die Kurbelwelle mittels der Motorsteuereinheit 19 vom Startermotor 11 in die optimale Startposition für den nachfolgenden Neustart gedreht.
Figur 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine zwischen dem Ritzel 13 und der Ritzelwelle 26 eingesetzte Schraubenfeder 36 sowohl eine Drehfeder als auch eine axiale Andrückfeder für das Ritzel 13 bildet. Das vordere Ende 36b der Schraubenfeder 36 ist axial abgewinkelt und in einer Axialbohrung 37 an der Rückseite des Ritzels 13 eingesetzt. Das hintere Ende
36a der Schraubenfeder 36 ist ebenfalls axial abgewinkelt und in die Axialbohrung 32 am Grundkörper 23a des Freilaufs 23 eingesetzt. Die Schraubenfeder 36 ist dabei in einer Ringaussparung 38 der Ritzelwelle 26 im Bereich des Freilauf-Grundkörpers 23a teilweise aufgenommen, wobei der Boden 38a der Ringaussparung 38 die Axialbohrung 32 für das hintere Ende 36a der Schraubenfeder 36 aufweist. Die Schraubenfeder 36 drückt im Ruhezustand das Ritzel 13 gegen den vorderen Anschlagring 28, wodurch zwischen der Rückseite des Ritzels 13 und der vorderen Stirnseite des Freilauf-Grundkörpers in axialer Federweg y auftritt, über den das Ritzel 13 entgegen der Axialkraft der vorgespannten Schraubenfeder 26 an der Schiebeverzahnung 30 axial verschiebbar ist. Die Axialfederung der Schraubenfeder 36 wird dabei so ausgelegt, dass die Federung weicher ist als die der Einrückfeder 24 der Startvorrichtung 10 nach Figur 1. Damit ist es möglich, dass das Ritzel über die Anschrägung 35 an der vorderen Stirnseite der Zähne 13a des Ritzels 13 beim Einspurvorgang in den Zahnkranz 14 der Maschine mit dosierter Kraft zurückfedernd abrutschen kann. Die Verdrehung des Ritzels 13 gegenüber der Ritzelwelle 26 bleibt dabei im Bereich der Schiebeverzahnung 30 in der Weise beibehalten, wie es zu Figur 4 erläutert wurde.
Die Figur 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführung der Erfindung mit einem in
Figur 7im Längsschnitt vergrößert dargestellten Ritzel 40 einer Startvorrichtung, wobei das Ritzel 40 in einem kleinen vorderen, als Pilotrad 41 dienenden Teil und einem hinteren, als Steckritzel 42 ausgebildeten Teil in Achsrichtung geteilt ist. Figur 8 zeigt zu dieser Ausführungsform einen Ausbruch des Pilotrades 41 in der Vorderansicht mit dem dahinter liegenden Steckritzel 42. An der vorderen Stirnseite des Steckritzels 42 ist mit radialem Abstand zur Ritzelachse ein axial vorstehender Bolzen 43 in eine entsprechende Sacklochbohrung 40a des Ritzels eingepresst, der durch ein Fenster 44 des Pilotrades 41 hindurch ragt. Ein am vorderen Ende des Bolzens 43 befestigter Ring 45 bildet einen axialen Anschlag für das Pilotrad 41. Das Pilotrad 41 ist gegenüber dem Steckritzel 42 in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich mittels einer vorgespannten Drehfeder 25 in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes 14 der Brennkraftmaschine 10 elastisch verdrehbar. Zu dem Zweck ist das Fenster 44 im Pilotrad 41 so breit gewählt, dass die einander gegenüberliegenden Seiten des Fensters jeweils einen Verdrehanschlag 44a und 44b für das Pilotrad 41 gegenüber dem Steckritzel 42 bilden. Im Ruhezustand liegt der Bolzen 43 des Pilotrades 41 mittels der vorgespannten Drehfeder 25 an dem Anschlag 44b an, mit dem das Steckritzel 42 beim Andrehen der Brennkraftmaschine in Richtung des Drehrichtungspfeils 34 das Pilotrad 42 mitnimmt. Auch hier ist die Drehfeder 25 als Schraubenfeder ausgebildet. Sie ist in einer Aufbohrung 46 an der den
Pilotrad 41 zugewandten vorderen Stirnseite des Steckritzels 42 konzentrisch zu einer Ritzelwelle 47 angeordnet, die im nicht dargestellten hinteren Bereich über den Freilauf 23 mit der Antriebswelle 22 der Startvorrichtung 10 aus Figur 1 gekoppelt ist. Die Drehfeder 25 ist auch hier mit ihrem hinteren abgewinkelten Ende 25a in einer Axialbohrung des Ritzels 42 am Boden der Aufbohrung 46 und mit ihrem vorderen axial abgewinkelten Ende 25b in eine entsprechend angeordnete Bohrung des Pilotrades 41 eingesetzt. Das Steckritzel 42 ist in bekannter Weise ohne Verdrehspiel mit einer Schiebeverzahnung 30 auf der Ritzelwelle 47 axial verschiebbar zwischen zwei Anschlägen 48 geführt.
Mit Beginn der Stopp-Phase der Brennkraftmaschine wird nun über die Motorsteuereinheit 19 aus Figur 1 vom Starterrelais 16 über den Einrückhebel 20 das Ritzel 40 vorgespurt, bis zunächst das Pilotrad 41 mit seinen Zähnen 41a stirnseitig am Zahnkranz 14 der Maschine anstößt und von den Zähnen 14a des Zahnkranzes 14 entgegen der Kraft der Drehfeder 25 von dem noch drehenden
Zahnkranz 14 mitgenommen wird. Aufgrund der geringen Masse des Pilotrades 41 wird es zugleich vom Zahnkranz 14 mitgenommen und gegenüber dem Steckritzel 42 mit seiner deutlich größeren Trägheitsmasse in Pfeilrichtung 34 elastisch federnd verdreht. Das Pilotrad 41 wird sodann vollständig in den Zahnkranz 14 der Maschine eingespurt, so dass nunmehr die Zähne 42a des Steckritzels 42 zum Zahnkranz 14 gelangen. Das Fenster 44 des Pilotrades 41 mit den Verdrehanschlägen 44a und 44b des Bolzens 43 am Steckritzel 42 ist so breit gewählt, dass bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Zahnkranzes 14 das Pilotrad 41 gegenüber dem Steckritzel 42 um eine ganze Zahnteilung verdreht werden kann, so dass die Zähne 42a des Steckritzels 42 anschließend problemlos vollständig in den Zahnkranz 14 einspuren können. Bei geringeren Umfangsgeschwindigkeiten des Zahnkranzes 14 wird das Pilotrad 41 dagegen nicht bis zum Anschlag 44b gegenüber dem Steckritzel 42 verdreht. Für diesen Fall drückt die vorgespannte Drehfeder 25 das Steckritzel 42 wieder soweit in Drehrichtung vor, bis der Bolzen 43 wieder zum vorderen Anschlag 44a gelangt.
In dieser Position überdecken sich wieder die Zähne 41 des Pilotrades 41 mit den Zähnen 42a des Steckritzels 42 und das Steckritzel 42 wird nun ebenfalls vollständig in den Zahnkranz 14 eingespurt.
Um das Einspuren des Pilotrades 41 am Zahnkranz 14 noch weiter zu erleichtern, sind die Zähne 41a des Pilotrades 41 gegenüber den Zähnen 42a des Steckritzels 42 gemäß Figur 8 weniger hoch und weniger breit ausgebildet. Dadurch ergibt sich an der Verzahnung zwischen Zahnkranz 14 und Pilotrad 41 ein größeres Flankenspiel als das zwischen Zahnkranz 14 und Steckritzel 42. Die Zähne 41a des Pilotrades 41 können somit leichter in die Zahnlücken des
Zahnkranzes 14 gelangen.
Da bei sehr leistungsstarken großen Brennkraftmaschinen entsprechend große und leistungsstarke Startvorrichtungen benötigt werden, werden dementsprechend auch die Abmessungen des Steckritzels 42 und des Pilotrades
41 größer und massereicher. Außerdem nimmt aufgrund eines größeren Zahnkranz-Durchmessers auch noch die Umfangsgeschwindigkeit bei auslaufender Maschine zu. Um auch bei derartigen Verhältnissen das Pilotrad noch sicher in den Zahnkranz einspuren zu können, ist es zweckmäßig, in solchen Fällen auch an den Zähnen 41a des Pilotrades Anschrägungen 35 der
Zahnflanken gemäß Figur 4 vorzunehmen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern umfasst auch alternative Lösungen, die je nach Ausführung der Startvorrichtung 10 aus Figur 1 angepasst werden können. So ist es im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, die Schiebeverzahnung zwischen Ritzel 13 und Ritzelwelle 26 derart abzuwandeln, dass das Ritzel 13 als Steckritzel für einen so genannten Spitzmaul-Starter am hinteren Ende mit einer Außenverzahnung und die Ritzelwelle mit dem Freilauf- Grundkörper mit einer Innenverzahnung zu versehen. Außerdem ist es im
Rahmen der Erfindung gegebenenfalls vorteilhaft, das an sich übliche so genannte Steilgewinde zwischen Freilauf und Antriebswelle 22 der Startvorrichtung 10 als axiale Schiebeverzahnung auszubilden, damit zum Einspuren des Ritzels eine unerwünschte Verdrehung des Ritzels in falscher Richtung vermieden wird. Gegebenenfalls können bereits angeschrägte
Stirnflächen an den Zähnen 14a vom Zahnkranz 14 und/oder an den Zähnen 13a des Ritzels 13 beziehungsweise 42a des Steckritzels 42 den Einspurvorgang unterstützen. Über die Vorspannung und Steifigkeit der Drehfeder 25 kann das Rückstellverhalten des Pilotrades 41 sowie die erforderliche Dauer des vollständigen Einspurvorgangs optimiert werden. Durch die Verdrehanschläge wird bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen jeweils sichergestellt, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine der Ritzelantrieb nicht über die Drehfeder sondern über den jeweiligen Anschlag erfolgt. Da es bei großen Umfangsgeschwindigkeiten des Zahnkranzes 14 zunächst nur stirnseitig zwischen den Zähnen des Zahnkranzes und des Ritzels zu einer Berührung kommt, wird durch die dabei auftretenden Stoßkontakte beim Abrutschen Energie zwischen Ritzel und Zahnkranz in der Weise ausgetauscht, dass sich die Umfangsgeschwindigkeiten angleichen. Sobald dies vollständig geschehen ist, kann das Ritzel in einer Zahn-Lücke-Stellung soweit in den Zahnkranz vorgeschoben werden, dass es nicht mehr herausgedrückt wird. Im Fall einer angeschrägten Kontaktfläche bedeutet dies, dass das Ritzel sodann über die Anschrägung hinaus in den Zahnkranz vorgeschoben wird und eine Stellung erreicht, in der das Ritzel vollständig eingerückt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start- Stopp-Anlage, deren Startermotor (11) über einen Freilauf (23) ein Ritzel (13; 40), vorzugsweise ein Steckritzel, zum Starten der Brennkraftmaschine (15) antreibt und welches mit Beginn eines Stopp-Phase von einer
Einrückvorrichtung (12, 20) vorzugsweise mit einer zwischengeschalteten Einrückfeder (24) in einen Zahnkranz (14) der Brennkraftmaschine axial eingespurt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beginn des Stopp-Phase das Ritzel (13) nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) bei ruhendem Startermotor (11) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit einer vorzugsweise vorgespannten Feder, insbesondere Drehfeder (25), in Drehrichtung des Zahnkranzes (14) federnd eingespurt wird.
2. Startverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beginn des Stopp- Phase ein als Pilotrad (41) ausgebildeter Teil des Ritzels (40) nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) bei ruhendem Startermotor (11) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit einer vorzugsweise vorgespannten Drehfeder (25) gegenüber einem axial daneben angeordneten, als
Steckritzel (42) ausgebildeten Teil des Ritzels (40) in Drehrichtung des Zahnkranzes (14) federnd eingespurt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) die Kurbelwelle mittels der
Motorsteuereinheit (19) vom Startermotor (11) in die optimale Startposition für den nachfolgenden Neustart gedreht wird.
4. Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem auf einer Ritzelwelle (26) axial verschiebbaren Ritzel (13), dadurch gekennzeichnet, dass das vorzugsweise als Steckritzel ausgebildete Ritzel (13) gegenüber der Ritzelwelle (26) in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich (x) mittels mindestens einer Feder, insbesondere einer vorgespannten Drehfeder (25) in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes (14) elastisch verdrehbar ist.
5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (13) über eine axiale Schiebeverzahnung (30) mit einem Verdrehspiel (x) mit der Ritzelwelle (26) verbunden ist, in dem die Zähne (30c) der Schiebeverzahnung (30) schmäler als deren Nuten (3Od) ausgebildet sind.
6. Startvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfeder (25) als Schraubenfeder an der Rückseite des Ritzels (13) konzentrisch auf der Ritzelwelle (26) angeordnet ist.
7. Startverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfeder (25) mit ihrem vorderen Ende (25b) in einer axialen Bohrung (37) des Ritzels (13) fixiert ist und mit ihrem hinteren Ende in einer Axialbohrung (32) an einer Ringschulter der Ritzelwelle (26) eingreift.
8. Startvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfeder (25) in einer Ringaussparung (38) der Ritzelwelle (26) im Bereich eines Freilauf-Grundkörper (23a) zumindest teilweise aufgenommen ist, wobei der Boden der Ringaussparung (38) die Axialbohrung (32) für das hintere Ende (36a) der Drehfeder (36) aufweist.
9. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schraubenfeder ausgebildete Drehfeder (25) zusätzlich eine axiale Andrückfeder für das Ritzel (13) bildet.
10. Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einem auf einer Ritzelwelle (26) axial verschiebbaren Ritzel (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (40) in einen kleinen vorderen, als Pilotrad (41) dienenden Teil und einen hinteren, als Steckritzel (42) ausgebildeten Teil in Achsrichtung geteilt ist, wobei das Pilotrad (41) gegenüber dem Steckritzel (42) in einem durch Anschläge begrenzten Verdrehbereich (x) mittels einer Feder, insbesondere einer vorgespannten Drehfeder (25) in Drehrichtung des sich drehenden Zahnkranzes (14) elastisch verdrehbar ist.
11. Startvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Pilotrad (41) im Ruhezustand mittels der vorgespannten Drehfeder (25) an demjenigen Anschlag (44a) anliegt, mit dem das Steckritzel (42) beim Andrehen der Brennkraftmaschine (15) das Pilotrad (41) mitnimmt.
12. Startvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehfeder (25) als Schraubenfeder in einer Aufbohrung (46) an der dem Pilotrad (41) zugewandten Stirnseite des Steckritzels (42) konzentrisch zur Ritzelwelle (26) eingesetzt ist, in dem sie mit ihrem einen Ende (25a) am Steckritzel (42) und mit ihrem anderen Ende (25b) an dem Pilotrad (41) befestigt ist.
13. Startvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein axial vorstehender Bolzen (43) an der vorderen Stirnseite des Steckritzels (42) mit radialem Abstand zur Ritzelachse eingesetzt ist und durch ein Fenster (44) des Pilotrades (41) hindurch ragt, wobei das freie Ende des Bolzens (43) mit einem axialen Anschlag (45) für das Pilotrad (41) versehen ist.
14. Startvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (44) des Pilotrades (41) in Umfangsrichtung so breit gewählt ist, dass die einander gegenüberliegenden Seiten des Fensters (44) jeweils einen Verdrehanschlag (44a, 44b) für das Pilotrad (41) gegenüber dem Steckritzel (42) bilden.
15. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bisl4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flankenspiel der Verzahnung zwischen
Zahnkranz (14) und Pilotrad (41) größer ist als das zwischen Zahnkranz (14) und Steckritzel (42), in dem die mittlere Zahnbreite des Pilotrades (41) kleiner als die des Steckritzels (42) ist.
16. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (14a) des Zahnkranzes (14) und/oder des Ritzels (13) beziehungsweise Pilotrades (41) an den im ausgespürten Zustand einander gegenüberliegenden Stirnseiten mit einer Anschrägung (35) der Zahnflanken (13b, 14b) versehen sind.
17. Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (14a) des Zahnkranzes (14) und/oder des Ritzels (13) beziehungsweise Pilotrades (41) mindestens im Bereich der Zahnköpfe angeschrägte Stirnseiten haben.
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