EP2472101B1 - Vorrichtung zur Sicherung eines Ritzels - Google Patents

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EP2472101B1
EP2472101B1 EP11191095.6A EP11191095A EP2472101B1 EP 2472101 B1 EP2472101 B1 EP 2472101B1 EP 11191095 A EP11191095 A EP 11191095A EP 2472101 B1 EP2472101 B1 EP 2472101B1
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EP
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roller collar
starter pinion
pinion
starter
freewheel
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EP11191095.6A
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Thomas Botzenhard
Rainer Stoeckl
Stephan Kaske
Michael Stahl
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SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
SEG Automotive Germany GmbH
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    • F02N15/062—Starter drives
    • F02N15/063—Starter drives with resilient shock absorbers

Definitions

  • the starter assembly includes an electric motor housed in a motor housing. Furthermore, the starter assembly comprises a central support part which is attached coaxially to an end portion of the motor housing and delimits a cylindrical chamber. In this there is a planetary reduction gear unit between the central support part and an end plate of the motor housing. Furthermore, a pinion cover is provided which is attached to the same longitudinal end of the electric motor as the central support part and delimits a chamber in which an overrunning clutch is arranged. This has an input part connected to an output part of the planetary gear reduction gear unit and an output part carrying the pinion.
  • One of the two parts which are formed by an internal ring gear of the planetary reduction gear unit and the pinion cover, is provided with a projection which extends through an opening which is formed in the central support part.
  • the projection engages in a recess which is provided in the other of the two parts which are formed by the inner ring gear of the planetary gear reduction unit and the pinion cover.
  • DE 38 08 673 A1 refers to a stop for the pinion of a starter.
  • an area with an enlarged cross section by a predetermined length is formed on an inner circumferential surface of a pinion drive shaft. This delimits an annular space between the inner peripheral surface of the pinion drive shaft and the outer peripheral surface of a power output shaft.
  • a shoulder is formed with an enlarged cross-section terminating end, a stop being provided in such a way that when the pinion drive shaft moves forward, the stop to limit the forward movement strikes the shoulder and in the Rest state, the stop is completely or partially received in the annulus.
  • U.S. 5,237,882 refers to a starting device. According to this solution, there is a coupling between a ring element which is let into a groove. The ring element is provided with sufficient radial dimensions so that it interacts with a driven coupling element.
  • FR 2 572 137 A1 and DE 197 01 968 A1 show as well as JP 4 060172 A a pinion which is rotatably connected to a roller collar by means of a coupling.
  • the coupling has a toothing on the outer circumference of a shaft or an inner circumference of a hollow shaft or a roller collar.
  • JP 56 052568 A also has a coupling between a roller collar and a pinion shaft.
  • FR 2 572 137 A1 shows an overload clutch that is used instead of a one-way clutch. In the event of overtaking, the clutch opens.
  • the starter pinion and the roller collar of the freewheel with axial gears facing each other in the form of a claw clutch.
  • the previously used snap ring and retaining ring components, with which a pinion, in particular a starting pinion of an electrical machine designed as a starting device, was previously secured, are dispensed with.
  • a split retaining disk is placed in the undercut of the starter pinion and a roller collar separate from the pinion is used.
  • the starting pinion is fixed in the axial direction during assembly of the freewheel by the split retaining disk.
  • a spring or a spring element which act on the starter pinion is protected from excessive centrifugal forces due to the internal installation.
  • the starter pinion is a separate component compared to the roller collar, which can be displaced relative to one another within an axial play.
  • the torque is transmitted by means of a dog clutch.
  • the roller collar can be made of a pressure-resistant material that withstands the Hertzian pressures that occur
  • the starting pinion which is a component separated from the roller collar
  • the two separate parts can come from different manufacturing and hardening processes and can therefore be optimally matched to the mechanical loads that occur in each case.
  • the solution proposed according to the invention merely requires replacing the starting pinion.
  • Figure 1 shows a starting device in a longitudinal section.
  • a starting device 10 is shown.
  • This starting device 10 has, for example, a starter motor 13 and a toe-in actuator 16.
  • the toe-in actuator can be designed as an engagement relay or relay, for example.
  • the starter motor 13 and the toe-in actuator 16 are attached to a common drive end shield 19.
  • the starter motor 13 is used functionally to drive a starter pinion 22 when it is meshed in the ring gear 25 of the internal combustion engine, not shown here.
  • the starter motor 13 has a pole tube 28 as a housing, which carries pole shoes 31 on its inner circumference, each of which is wrapped by an excitation winding 34.
  • the pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature package 43 made up of lamellae 40 and an armature winding 49 arranged in grooves 46.
  • the armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44.
  • a commutator 52 is also attached, which is made up of, among other things, individual commutator segments 55.
  • the commutator segments 55 are electrically connected in a known manner to the armature winding 49 in such a way that when the commutator segments 55 are energized by carbon brushes 58, a rotary movement of the armature 37 in the pole tube 28 occurs.
  • a power supply 61 arranged between the toe-in actuator 16 and the starter motor 13 supplies both the carbon brushes 58 and the excitation winding 34 with power in the switched-on state.
  • the drive shaft 44 is supported on the commutator side with a shaft journal 64 in a slide bearing 67, which in turn is held stationary in a commutator bearing cover 70.
  • the commutator bearing cover 70 is in turn fastened in the drive end shield 19 by means of tie rods 73 which are arranged distributed over the circumference of the pole tube 28 and can be designed, for example, as 2, 3 or 4 screws.
  • the pole tube 28 is supported on the drive end shield 19 and the commutator bearing cover 70 on the pole tube 28.
  • a sun gear 80 which is part of an epicyclic gear, for example a planetary gear 83, adjoins the armature 37 in the drive direction.
  • the sun gear 80 is surrounded by several planet gears 86, usually three planet gears 86, which are supported on axle journals 92 by means of roller bearings 89.
  • the planet gears 86 roll in a ring gear 95 which is mounted on the outside in the pole tube 28.
  • the planet gears 86 are adjoined by a planet carrier 98 in which the axle journals 92 are received.
  • the planet carrier 98 is in turn stored in an intermediate bearing 101 and a slide bearing 104 arranged therein.
  • the intermediate storage 101 is configured in such a pot-shaped manner that in it both the Planet carrier 98 and the planet gears 86 are added. Furthermore, the ring gear 95 is arranged in the cup-shaped intermediate bearing 101, which is ultimately closed with respect to the armature 37 by a cover 107. The intermediate bearing 101 is also supported with its outer circumference on the inside of the pole tube 28. On the end of the drive shaft 44 facing away from the commutator 52, the armature 37 has a further shaft journal 110 which is also received in a slide bearing 113. The slide bearing 113 is in turn received in a central bore of the planet carrier. The planet carrier 98 is connected in one piece to the output shaft 116.
  • the output shaft 116 is supported with its end 119 facing away from the intermediate bearing 101 in a further bearing 122 which is fastened in the drive end shield 19.
  • the output shaft 116 is divided into different sections: The section that is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101 is followed by a section with a straight toothing 125 (internal toothing), which is part of a shaft-hub connection 128.
  • this shaft-hub connection 128 enables a driver 131 to slide axially in a straight line.
  • the driver 131 is designed as a sleeve-like extension which is designed in one piece with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • This freewheel 137 also consists of an inner ring 140 which is arranged radially inside the outer ring 132. Clamping bodies 138 are arranged between the inner ring 140 and the outer ring 132. The clamping bodies 138, in cooperation with the inner ring 140 and the outer ring 132, prevent a relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction. In other words: the freewheel 137 enables a relative movement between the inner ring 140 and the outer ring 132 only in one direction.
  • the inner ring 140 is made in one piece with the starter pinion 22 and its helical toothing 143 (external helical toothing).
  • the starter pinion 22 can alternatively also be designed as a straight-toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole shoes 31 with excitation winding 34, permanently magnetically excited poles could also be used.
  • the toe-in actuator 16 has a bolt 150 which represents an electrical contact and which is connected to the positive pole of an electrical contact Starter battery that is in Figure 1 is not shown, is connected.
  • the bolt 150 is passed through a cover 153.
  • the cover 153 closes off a housing 156 which is fastened to the drive end shield 19 by means of a plurality of fastening elements 159, for example screws.
  • a winding 162 and a winding 165 are also arranged in the toe-in actuator 16.
  • the winding 162 and the winding 165 both cause an electromagnetic field which flows through the housing 156 (made of an electromagnetically conductive material), a linearly movable armature 168 and an armature yoke 171.
  • the armature 168 carries a push rod 74 which is moved in the direction of a switching pin 177 when the armature 168 is drawn in linearly. With this movement of the push rod 174 towards the switching pin 177, the latter is moved out of its rest position in the direction of two contacts 180 and 181, so that a contact bridge 184 attached to the contacts 180 and 181 at the end of the switching pin 177, both contacts 180 and 181 electrically connects to each other. As a result, electrical power is fed from the bolt 150 via the contact bridge 184 to the power supply 61 and thus to the carbon brushes 58.
  • the starter motor 13 is energized.
  • the toe-in actuator 16 and the armature 168 also have the function of using a tension element 187 to move a lever 190 which is rotatably arranged on the drive end shield 19.
  • the lever 190 which is usually designed as a fork lever, engages with two prongs (not shown here) on its outer circumference two disks 193 and 194 in order to move a driver ring 197 clamped between these for the freewheel 137 against the resistance of the spring 200 and thereby the starter pinion 22 to mesh with the ring gear 25 of the internal combustion engine.
  • Figure 2 shows an embodiment of the solution proposed according to the invention, in which a starter pinion and a roller collar represent separate components.
  • the starting pinion 22 and a freewheel 137 are designed in such a way that these components represent components that are separated from one another.
  • the starter pinion 22 is provided with an external toothing not shown in detail.
  • Figure 2 also shows that the Freewheel 137 has a roller collar 246 and clamping body 138. These are enclosed by the cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137. From the representation according to Figure 2 It can be seen that the separate components, ie the roller collar 246, of the freewheel 137 and the starting pinion 22 separated therefrom are connected to one another via a claw coupling 228 shown in the closed state 250.
  • both the starter pinion 22 and the roller collar 246 have axial toothings 232 and 236 on their respective facing end faces.
  • a torque corresponding to the driving direction of the freewheel 137 can be transmitted to the starter pinion 22 from the roller collar 246 of the cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137 receiving the clamping bodies 138.
  • an inner spring 230 is enclosed by the axial toothings 232 or 236 of the starter pinion 22 and the roller collar 246. This represents a protection for the inner spring 230, since the inner spring 230 can be protected from excessive centrifugal forces due to its internal installation.
  • the inner spring 230 which is supported on the end faces of the starter pinion 22 and roller collar 246, ensures that the two named components are pretensioned against one another, but are designed to be movable, in particular displaceable, in the axial direction.
  • the axial fixation of the starting pinion 22 with respect to the freewheel assembly 137 is carried out by a retaining disk 240, which is in particular divided into two parts.
  • the retaining disk 240 which is particularly divided into two parts, is at an undercut, cf. Figure 3 , and has an axial play 242, which is in Figure 2
  • the illustrated engaged state 250 of the dog clutch 228 is "pushed out” due to the action of the inner spring 230, but is present to compensate for displacements.
  • the split retaining disk 240 is formed on the undercut 244 on the outside of the axial toothing 232 of the starter pinion 22.
  • the split retaining disk 240 protects guide disks made of plastic from excessive forces or distributes the forces that occur over a relatively large area.
  • the split retaining disk 240 is in particular hardened or made of pre-tempered Material made or made with a lubricious coating, such as bonded varnish, which have the required material properties.
  • cup-shaped configured outer ring 132 of the freewheel 137 which surrounds the clamping bodies 138, is acted upon by a spring 200 which is supported on a contact plate 224.
  • roller collar 246 is secured in the cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137 by a ring 226.
  • cup-shaped inner ring is provided on the side facing away from the starter pinion 22 with internal teeth, which are designed here as helical teeth.
  • Figure 3 shows the intermeshing axial teeth of the starter pinion and roller collar.
  • This receptacle 244 is located in the exemplary embodiment according to Figure 3 on the outside, ie the lateral surface of the axial toothing 232 formed on the starter pinion 22.
  • Individual teeth 238 of the axial toothing 236, which is formed on the roller collar 246, are complementary to this. Due to the axial fixation with the formation of the axial play 242 as shown in FIG Figure 2 What is achieved is that a continuous component in the form of a pinion shaft, on which the starting pinion 22 and the roller collar 246 would otherwise have to be received, can be dispensed with, since the axial securing of the starting pinion 22 in relation to the freewheel assembly 137 is taken over by the retaining disk 240, which is in particular split becomes.
  • the transmission of a torque from the roller collar 246, which is part of the freewheel 137, to the starting pinion 22 in the state engaged in the ring gear 25 of the internal combustion engine takes place via the dog clutch 228 when it is in Figure 2 shown engaged state 250 is.
  • the axial play 242 shown depends on the length of the individual teeth 234 or 238, which extends in the axial direction, of the axial toothings 232 or 236, which represent the claw coupling 228. Furthermore, the axial play 242 according to the illustration in FIG Figure 2 depending on the dimension, which the split retaining disk 240 is designed to recede in a corresponding groove which is formed on the end face of the cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • the starter pinion 22 and the roller collar 246 can have different bearing diameters.
  • the starting pinion 22 is mounted directly on a shaft and the roller collar 246, for example, with a bushing.
  • the roller collar 246 can be mounted directly on the shaft and the starting pinion 22 can be mounted by means of a bushing.

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Description

    Stand der Technik
  • DE 691 00 037 T2 bezieht sich auf eine Anlasseranordnung für eine Verbrennungskraftmaschine. Die Anlasseranordnung umfasst einen Elektromotor, der in einem Motorgehäuse untergebracht ist. Des Weiteren umfasst die Anlasseranordnung ein zentrales Trageteil, welches koaxial an einem Endabschnitt des Motorgehäuses angebracht ist und eine zylindrische Kammer begrenzt. In dieser befindet sich eine Planetenrad-Untersetzergetriebeeinheit zwischen dem zentralen Trageteil und einer Endplatte des Motorgehäuses liegend. Des Weiteren ist ein Ritzeldeckel vorgesehen, welcher am gleichen Längsende des Elektromotors befestigt ist, wie das zentrale Trageteil und eine Kammer begrenzt, in welcher eine Freilaufkupplung angeordnet ist. Diese weist eine mit einem Abtriebsteil der Planetenrad-Untersetzergetriebeeinheit verbundenes Eingangsteil und ein das Ritzel tragendes Ausgangsteil auf. Eines der beiden Teile, welches durch einen Innenzahnkranz der Planetenrad- Untersetzergetriebeeinheit und den Ritzeldeckel gebildet sind, ist mit einem Vorsprung versehen, der sich durch eine Öffnung erstreckt, die in dem zentralen Trageteil ausgebildet ist. Der Vorsprung greift in eine Ausnehmung ein, die im anderen der beiden Teile vorgesehen ist, welche durch den Innenzahnkranz der Planetenrad-Untersetzergetriebeeinheit und den Ritzeldeckel gebildet sind.
  • DE 38 08 673 A1 bezieht sich auf einen Anschlag für das Ritzel eines Starters. Gemäß dieser Lösung ist an einer inneren Umfangsfläche einer Ritzelantriebswelle ein Bereich mit vergrößertem Querschnitt um eine vorbestimmte Länge ausgeformt. Dieser begrenzt einen Ringraum zwischen der inneren Umfangsfläche der Ritzelantriebswelle und der äußeren Umfangsfläche einer Kraftabgabewelle. Ein Absatz ist mit vergrößertem Querschnitt abschließenden Ende ausgeformt, wobei ein Anschlag derart vorgesehen ist, dass bei Bewegung der Ritzelantriebswelle nach vorn der Anschlag zur Begrenzung der Vorwärtsbewegung an den Absatz anschlägt und im Ruhezustand der Anschlag vollständig oder teilweise im Ringraum aufgenommen ist.
  • US 5,237,882 bezieht sich auf eine Startvorrichtung. Gemäß dieser Lösung besteht eine Kupplung zwischen einem Ringelement, welches in einer Nut eingelassen ist. Das Ringelement ist mit ausreichender Radialabmessung versehen, so dass dieses mit einem angetriebenen Kupplungselement zusammenwirkt.
  • FR 2 572 137 A1 und DE 197 01 968 A1 zeigen ebenso wie JP 4 060172 A ein Ritzel, welches mittels einer Kupplung mit einem Rollenbund drehfest verbunden ist. Die Kupplung weist hierfür eine Verzahnung am Außenumfang einer Welle bzw. einem Innenumfang einer Hohlwelle bzw. eines Rollenbundes auf.
    JP 56 052568 A weist zwischen einem Rollenbund und einem Ritzelschaft ebenfalls eine Kupplung auf. FR 2 572 137 A1 zeigt eine Überlastkupplung, die statt eines Freilaufs verwendet wird. Im Überholfall öffnet die Kupplung.
    • Darstellung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Andrehritzel und den Rollenbund des Freilaufs mit stirnseitig zueinander weisenden Axialverzahnungen in Form einer Klauenkupplung zu kuppeln. Es wird auf die bisher eingesetzten Bauteile Sprengring und Haltering verzichtet, mit denen bisher ein Ritzel, insbesondere ein Andrehritzel einer als Startvorrichtung ausgebildeten elektrischen Maschine gesichert war. Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird eine geteilt ausgebildete Haltescheibe im Hinterschnitt des Andrehritzels platziert und ein vom Ritzel getrennter Rollenbund eingesetzt. Die Fixierung des Andrehritzels erfolgt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung bei der Montage des Freilaufs durch die geteilt ausgebildete Haltescheibe in axiale Richtung. Eine Feder oder ein Federelement, welche das Starterritzel beaufschlagen, ist aufgrund des innenliegenden Einbaus vor zu hohen Fliehkräften geschützt. Das Andrehritzel stellt gegenüber dem Rollenbund ein separates Bauteil dar, welche innerhalb eines axialen Spiels relativ zueinander verschiebbar sind. Die Drehmomentübertragung erfolgt bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung durch eine Klauenkupplung.
  • Den Einsatzerfordernissen angepasst, können zur Herstellung des Rollenbundes und zur Herstellung des Andrehritzels jeweils verschiedene Materialien eingesetzt werden. So kann zum Beispiel der Rollenbund aus einem druckfesten Material gefertigt werden, welches den auftretenden Hertzschen Pressungen widersteht, während das Andrehritzel, welches ein vom Rollenbund separiertes Bauteil darstellt aus einem Sintermaterial oder sogar aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden kann. Die beiden separaten Teile können aus unterschiedlichen Herstell- und Härteverfahren stammen und daher optimal auf die jeweils auftretenden mechanischen Belastungen abgestimmt werden. Für die Erstellung einer neuen Freilaufvariante zum Einsatz in der Startvorrichtung mit einer andersartigen Verzahnung, was applikationsabhängig sein kann, ist der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lediglich das Andrehritzel auszutauschen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1 eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt,
    • Figur 2 eine getrennte Ausführung von Starterritzel und Rollenbund und
    • Figur 3 die Klauenkupplung zwischen Andrehritzel und Rollenbund.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt.
  • In der Figur 1 ist eine Startvorrichtung 10 dargestellt. Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16 auf. Der Vorspuraktuator kann zum Beispiel als Einrückrelais oder Relais ausgebildet sein. Der Startermotor 13 und der Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.
  • Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 einstellt. Eine zwischen dem Vorspuraktuator 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, das wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind und zum Beispiel als 2, 3 oder 4 Schrauben ausgebildet sein können, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
  • In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, welches Teil eines Umlaufgetriebes, so z.B. eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig konfiguriert, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Wellen-Nabe-Verbindung 128 ist. Diese Wellen-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Falle das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist als hülsenartiger Fortsatz ausgebildet, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufes 137 ausgebildet ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus einem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenringes 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innenring 140 und dem Außenring 132 eine Relativdrehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 lediglich in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten auch permanent magnetisch erregte Pole verwendet werden.
  • Der Vollständigkeit halber sei hier noch auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die in Figur 1 nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159, so zum Beispiel Schrauben, am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Vorspuraktuator 16 ist weiterhin eine Wicklung 162 und eine Wicklung 165 angeordnet. Die Wicklung 162 und die Wicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Gehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 74, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 hin, wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 am Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184, beide Kontakte 180 und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den Kohlebürsten 58 geführt. Dabei wird der Startermotor 13 bestromt.
  • Der Vorspuraktuator 16 bzw. der Anker 168 haben darüber hinaus auch die Funktion, mit einem Zugelement 187 einen am Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190, der üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt ist, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine einzuspuren.
  • Figur 2 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, bei der ein Andrehritzel und ein Rollenbund voneinander getrennte Bauteile darstellen.
  • Der Darstellung gemäß Figur 2 ist zu entnehmen, dass das Andrehritzel 22 und ein Freilauf 137 derart ausgebildet sind, dass diese Komponenten voneinander separierte Bauteile darstellen. Das Andrehritzel 22 ist mit einer nicht näher dargestellten Außenverzahnung versehen. Figur 2 zeigt des Weiteren, dass der Freilauf 137 einen Rollenbund 246 sowie Klemmkörper 138 aufweist. Diese sind von dem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 umschlossen. Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass die separaten Bauteile, d.h. der Rollenbund 246, des Freilaufs 137 und das von diesem getrennte Andrehritzel 22 über eine im geschlossenen Zustand 250 dargestellte Klauenkupplung 228 miteinander verbunden sind. Zur Darstellung der Klauenkupplung 228 weisen sowohl das Andrehritzel 22 als auch der Rollenbund 246 auf ihren jeweils einander zuweisenden Stirnseiten Axialverzahnungen 232 bzw. 236 auf. Dadurch kann vom Rollenbund 246 des die Klemmkörper 138 aufnehmenden topfförmigen Außenrings 132 des Freilaufs 137 ein Drehmoment entsprechend der Mitnahmerichtung des Freilaufs 137 auf das Andrehritzel 22 übertragen werden. Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht des Weiteren hervor, dass eine Innenfeder 230 von den Axialverzahnungen 232 bzw. 236 des Andrehritzels 22 und des Rollenbundes 246 umschlossen ist. Dies stellt einen Schutz für die Innenfeder 230 dar, da aufgrund von deren innenliegendem Einbau die Innenfeder 230 vor zu hohen Fliehkräften geschützt werden kann. Durch die Innenfeder 230, die sich an den Stirnseiten von Andrehritzel 22 und Rollenbund 246 abstützt, ist sichergestellt, dass die beiden genannten Bauteile gegeneinander vorgespannt sind, jedoch in axiale Richtung bewegbar, insbesondere verschiebbar ausgebildet sind.
  • Die Axialfixierung des Andrehritzels 22 in Bezug auf die Baueinheit Freilauf 137 erfolgt durch eine insbesondere geteilt ausgebildete Haltescheibe 240. Die insbesondere geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 ist an einem Hinterschnitt, vergleiche Position 244 in Figur 3, befestigt und weist ein Axialspiel 242 auf, welches im in Figur 2 dargestellten eingerückten Zustand 250 der Klauenkupplung 228 aufgrund der Wirkung der Innenfeder 230 "herausgedrückt" ist, jedoch zum Ausgleich von Verschiebungen vorliegt. Insbesondere ist die geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 am Hinterschnitt 244 an der Außenseite der Axialverzahnung 232 des Andrehritzels 22 ausgebildet. Die geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 schützt beim Verprägen des Freilaufs 137 Führungsscheiben aus Kunststoff vor zu hohen Kräften bzw. verteilen die auftretenden Kräfte auf eine relativ große Fläche. Die geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 ist insbesondere gehärtet ausgebildet oder aus vorvergütetem Material gefertigt oder mit einer gleitfähigen Beschichtung, wie zum Beispiel Gleitlack gefertigt, welche die benötigten Materialeigenschaften aufweisen.
  • Der Darstellung gemäß Figur 2 ist des Weiteren zu entnehmen, dass der topfförmig konfigurierte Außenring 132 des Freilaufs 137, der die Klemmkörper 138 umschließt, durch eine Feder 200 beaufschlagt ist, die sich an einem Anlageteller 224 abstützt. Der Darstellung gemäß Figur 3 ist des Weiteren zu entnehmen, dass der Rollenbund 246 im topfförmig ausgebildeten Außenring 132 des Freilaufs 137 durch einen Ring 226 gesichert ist. Schließlich geht aus Figur 2 hervor, dass der topfförmige Innenring auf der dem Andrehritzel 22 abgewandten Seite mit einer Innenverzahnung versehen ist, die hier als Schrägverzahnung ausgeführt ist. In diese hier im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 als Schrägverzahnung ausgebildete Verzahnung am topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 greift die Verzahnung ein, die am abtriebseitigen Ende des Planetenträgers 98 gemäß dem Umlaufgetriebe 83 gemäß Figur 1 ausgebildet ist.
  • Figur 3 zeigt die miteinander in Eingriff stehenden Axialverzahnungen von Andrehritzel und Rollenbund.
  • In der Darstellung gemäß Figur 3 ist die Innenfeder 230, über die das Andrehritzel 22 und der im Inneren des Freilaufs 137 befindliche Rollenbund 246 gegeneinander vorgespannt sind, aus Gründen der Darstellung weggelassen. Der Darstellung gemäß Figur 3 ist aufgrund dessen zu entnehmen, dass die Axialverzahnungen 232 bzw. 236 im eingerückten Zustand 250 der Klauenkupplung 228 entsprechend ihrer Axialerstreckung ineinander greifen. Die Axialverzahnungen 232 bzw. 236, welche die Kupplungspartner der Klauenkupplung 228 darstellen, bewirken eine Kopplung zwischen dem Rollenbund 246 und dem Andrehritzel 22 derart, dass ein Drehmoment auf das Andrehritzel 22 übertragen werden kann. Dies gilt für den Fall, dass der Freilauf 137 in Mitnahmerichtung betrieben wird und die Klemmkörper 138 sich zwischen dem topfförmigen Außenring 132, vergleiche Darstellung in Figur 2, und dem Rollenbund 246 so verklemmen, dass ein Drehmoment an das Andrehritzel 22 übertragen werden kann. Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht des Weiteren hervor, dass der Rollenbund 246 im Freilauf 137 durch den Ring 226 gesichert ist. Die Axialfixierung zwischen dem Andrehritzel 22 und dem Rollenbund 246 des Freilaufs 137 erfolgt durch die insbesondere geteilt ausgeführte Haltescheibe 240, die an ihrem Innenradius auf eine Aufnahme 244 aufgenommen ist. Diese Aufnahme 244 befindet sich im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 auf der Außenseite, d.h. der Mantelfläche der am Andrehritzel 22 ausgebildeten Axialverzahnung 232. Komplementär zu dieser sind Einzelzähne 238 der Axialverzahnung 236, die am Rollenbund 246 ausgebildet ist, ausgeführt. Aufgrund der Axialfixierung unter Ausbildung des Axialspiels 242 gemäß der Darstellung in Figur 2 wird erreicht, dass auf ein durchgehendes Bauteil in Gestalt einer Ritzelwelle, auf der das Andrehritzel 22 und der Rollenbund 246 andernfalls aufzunehmen wäre, entfallen kann, da die Axialsicherung des Andrehritzels 22 in Bezug auf die Baugruppe Freilauf 137 durch die insbesondere geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 übernommen wird. Die Übertragung eines Drehmoments vom Rollenbund 246, der Teil des Freilaufs 137 ist, an das Andrehritzel 22 im in den Zahnkranz 25 der Brennkraftmaschine eingespurten Zustand erfolgt über die Klauenkupplung 228, wenn diese sich im in Figur 2 dargestellten eingerückten Zustand 250 befindet.
  • Das in Figur 2 dargestellte Axialspiel 242 ist abhängig von der sich in axiale Richtung erstreckenden Länge der Einzelzähne 234 bzw. 238 der die Klauenkupplung 228 darstellenden Axialverzahnungen 232 bzw. 236. Des Weiteren ist das Axialspiel 242 gemäß der Darstellung in Figur 2 abhängig von dem Maß, welches die geteilt ausgebildete Haltescheibe 240 in einer dementsprechenden Nut, die an der Stirnseite des topfförmigen Außenrings 132 des Freilaufs 137 ausgebildet ist, zurücktretend ausgeführt ist.
  • Das Axialspiel 242 und die Anfederung zwischen den Komponenten der Axialverzahnungen 232, 236 des Andrehritzels 22 und des Rollenbundes 246 wird durch die Verschiebung der klauenartig ausgebildeten Einzelzähne 234 bzw. 238 in axiale Richtung in Bezug aufeinander, begrenzt. In einer zeichnerisch nicht dargestellten alternativen Ausführungsvariante können das Andrehritzel 22 und der Rollenbund 246 unterschiedliche Lagerdurchmesser aufweisen. Für diesen Fall wird zum Beispiel das Andrehritzel 22 direkt auf einer Welle gelagert und der Rollenbund 246 beispielsweise mit einer Buchse. Alternativ dazu, könnte der Rollenbund 246 direkt auf der Welle gelagert werden und das Andrehritzel 22 mittels einer Buchse gelagert sein.

Claims (9)

  1. Elektrische Maschine (10), insbesondere Startvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem einen Zahnkranz (25) einer Brennkraftmaschine einzuspurenden Andrehritzel (22), das über einen Freilauf (137) angetrieben ist, wobei das Andrehritzel (22) und ein Rollenbund (246) des Freilaufs (137) als getrennte Bauteile ausgeführt sind, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei das Andrehritzel (22) eine Stirnseite aufweist und der Rollenbund (246) eine der Stirnseite des Andrehritzels zugewandte Stirnseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (22) an seiner Stirnseite eine Axialverzahnung (232) aufweist, die einer Axialverzahnung (236) des Rollenbundes (246) entspricht, um eine Klauenkupplung zur Übertragung eines Drehmoments darzustellen.
  2. Elektrische Maschine (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (22) und der Rollenbund (246) konzentrisch zueinander angeordnet sind und über ein innenliegend angeordnetes Federelement (230) gegeneinander vorgespannt sind.
  3. Elektrische Maschine (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegend angeordnete Federelement (230) durch zumindest eine der Axialverzahnungen (232, 236) am Andrehritzel (22) oder am Rollenbund (246) nach außen gekapselt ist.
  4. Elektrische Maschine (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme (244) für eine Haltescheibe (240), insbesondere eine geteilt ausgebildete Haltescheibe am Andrehritzel (22) oder am Rollenbund (246) ausgebildet ist.
  5. Elektrische Maschine (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (244) im Bereich der jeweiligen Axialverzahnung (232, 236) des Andrehritzels (22) oder des Rollenbundes (246) ausgebildet ist.
  6. Elektrische Maschine (10) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geteilt ausgebildete Haltescheibe (240) ein Axialspiel (242) in Bezug auf einen topfförmigen Außenring (132) des Freilaufs (137) aufweist.
  7. Elektrische Maschine (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geteilt ausgebildete Haltescheibe (240) in einem Hinterschnitt am Rollenbund (246), insbesondere in einer Aufnahme an der Außenseite der Axialverzahnungen (232, 236) des Andrehritzels (22) oder des Rollenbundes (246) eingreift.
  8. Elektrische Maschine (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geteilt ausgebildete Haltescheibe (240) aus einem gehärteten Material, oder aus vorvergütetem Material oder aus einem Material, auf welches eine gleitfähige Beschichtung, so zum Beispiel Gleitlack aufgebracht ist, gefertigt werden.
  9. Startervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Andrehritzel (22) und einem Rollenbund (246) eines Freilaufs (137) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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