EP2655862A2 - Geräuschoptimierte startervorrichtung - Google Patents

Geräuschoptimierte startervorrichtung

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Publication number
EP2655862A2
EP2655862A2 EP11794125.2A EP11794125A EP2655862A2 EP 2655862 A2 EP2655862 A2 EP 2655862A2 EP 11794125 A EP11794125 A EP 11794125A EP 2655862 A2 EP2655862 A2 EP 2655862A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
starter
ring
starter device
damping element
damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11794125.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Fein
Bernd Reinholtz
Lothar Schwarze
Lutz Schroeder
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2655862A2 publication Critical patent/EP2655862A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00—Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
    • F02N15/062—Starter drives
    • F02N15/063—Starter drives with resilient shock absorbers

Definitions

  • drives are used, which are fed with a separate from the fuel supply power supply.
  • Most DC motors are used for this purpose, the drive pinion is first engaged in the ring gear of the internal combustion engine to then turn the engine at startup. This happens, for example, by means of starter devices which operate according to the thrust-drive principle. After the end of the starting process, the pinion moves back out of the ring gear of the internal combustion engine. Starter devices for
  • DE 101 24 506 A1 relates to a starter for a motor vehicle.
  • the starter comprises a drive bearing, a parallel arranged, a magnetic switch containing engagement relay, a rotatably mounted in a transition region between the drive bearing and engagement relay engagement lever for the coupling of the starter motor to the
  • Impurities and moisture may be provided in the engagement relay, especially in off-road vehicles, depending on the permissible wading depth.
  • the seal is formed by a rubber membrane connected to the housing within the transition region between the drive bearing and the engagement relay.
  • a starter for internal combustion engines in which an annular body, which is made of nylon for example, sits on the output shaft of the starter.
  • the ring made as a plastic body is one made of PR6.6 or PR6, showing self-damping.
  • SSM functionality start-stop modes
  • Actuation frequency so that they must be designed to ensure up to half a million and more starting operations of the internal combustion engine. On the one hand, this places high demands on the service life and the reliability of the
  • the starter device represents a significant source of noise, which is no longer tolerated in their use in passenger vehicles of the upper classes by the motor vehicle manufacturer, so that remedy is to create.
  • Coat damping layer for this purpose, in particular plastic materials, such as Vulkollan and polyurethane and rubber are suitable.
  • the damping layer proposed according to the invention can also be constructed of elastic properties of iron and non-metal layers.
  • spring plates are suitable, which operate under the forces acting in the elastic region.
  • the starter pinion can be delivered as a unit to the damping element when using the proposed solution according to the invention or
  • the damping element is installed directly on the starting pinion, in particular on its end face.
  • the damping layer proposed according to the invention drastically reduces the otherwise occurring impact noise of the engaging toothed sprocket on the stop ring, since the impact speed of the sprocket on the stop ring is considerably reduced and, in particular, a hard intermetallic contact is avoided.
  • the energy dissipation of the on-coming and off-set, i. the Andrehritzels to be moved with a high impulse to the stop ring takes place shortly before reaching the engagement position.
  • damping layer may in particular be applied over the entire surface along the sprocket assigning end face of the Andrehritzels.
  • Figure 2 shows a first embodiment of the invention proposed
  • FIG. 3 shows the damping device according to FIG. 2 on an enlarged scale
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the proposed invention
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the invention proposed
  • FIG. 1 shows a starter device 10 in a longitudinal section.
  • the starter device 10 has, for example, a starter motor 13 and a
  • Vorspuraktuator 16 such as a relay in the form of a starter relay on.
  • the starter motor 13 and the electric Vorspuraktuator 16 are fixed to a common drive end plate 19.
  • the starter motor 13 is functionally to drive a starter pinion 22 when it is in the ring gear 25 of the not shown here
  • the starter motor 13 has a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34.
  • a pole tube as a housing 28, which carries on its inner circumference pole pieces 31, which are each wrapped by a field winding 34.
  • pole pieces 31, which are provided for electromagnetic excitation with a field winding 34 also permanently magnetically excited poles could be used.
  • the pole shoes 31 and the permanent magnets 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from fins 40 and a groove 46
  • Armature winding 49 has.
  • the armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44.
  • a commutator 52 is further attached, which among other things consists of individual commutator lamellae 55 is constructed.
  • the commutator bars 55 are so electrically connected in a known manner with the armature winding 49, that upon energization of the commutator fins 55 by carbon brushes 58, a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28 results.
  • Drive shaft 13 is commutator side supported with a shaft journal 64 in a sliding bearing 67, which in turn is held stationary with a Kommutatorlagerdeckel 70.
  • the commutator bearing cap 70 in turn is fastened by means of tie rods 73, which are arranged distributed over the circumference of the pole tube 28, so for example screws, for example 2, 3 or 4 pieces, in the drive end plate 19. It supports the pole tube 28 on the drive bearing plate 19 and the Kommutatorlagerdeckel 70 on the pole tube 28th
  • a sun gear 80 which is part of a planetary gear, such as a planetary gear 83, is.
  • the sun gear 80 is surrounded by a plurality of planetary gears 86, usually three planet wheels 86, which are supported by means of rolling bearings 89 on journals 92.
  • the planet gears 86 roll within a ring gear 95, which is mounted outside in the pole tube 28.
  • the planet wheels 86 are adjoined by a planet carrier 98, in which the axle journals 92 are accommodated.
  • the planet carrier 98 is in turn stored in an intermediate bearing 101 and a slide bearing 104 arranged thereon.
  • the intermediate storage 101 is designed pot-shaped, that in this both the
  • Planet carrier 98 and the planet wheels 86 are added. Furthermore, the ring gear 95 is arranged in the cup-shaped intermediate bearing 101, which is ultimately closed by a cover 107 relative to the armature 37. Also, the intermediate bearing 101 is supported with its outer circumference on the inside of the pole tube 28. The armature 37 has on the end remote from the commutator 52 end of the drive shaft 13 another
  • Slide bearing 113 in turn is in a central bore of the planet carrier 98th
  • the planet carrier 98 is integrally connected to the output shaft 1 16.
  • the output shaft 116 is supported with its end 119 remote from the intermediate bearing 101 in a further bearing 122, which is fixed in the drive end plate 19.
  • the output shaft 1 16 is divided into several sections, so follows the section which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101, a section with a
  • Spur gear 125 (internal toothing), which is part of a shaft-hub connection 128.
  • the shaft-hub connection 128 in this case allows the axially rectilinear sliding of a driver 131.
  • This driver 131 is a sleeve-like extension which is integrally connected to a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • the freewheel 137 (Richtgesperre) further consists of an inner ring 140 which is disposed radially within an outer ring 132. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 clamping body 138 are arranged.
  • the clamp bodies 138 in cooperation with the inner and outer rings 132, 140, prevent relative rotation between the outer ring 132 and the inner ring 140 in a second direction.
  • the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between the inner ring 140 and the
  • the inner ring 140 is integral with the starter pinion 122 and its helical toothing 142
  • the starter pinion 22 may alternatively be designed as a straight toothed pinion. Instead of electromagnetically excited pole pieces 31 with exciter winding 34 and permanent magnetically excited poles could be used.
  • the electric Vorspuraktuator 16 and a linearly movable armature 138 also have the task, with a tension member 187 to move in the drive bearing plate 19 rotatably arranged lever 190 to move.
  • the lever 190 which is usually designed as a fork lever, engages with two tines, not shown here, two discs 193, 194 on its outer periphery to move a trapped between these driver ring 197 to the freewheel 137 back against the Wderstand of the spring 200 and thereby the starter pinion 22 technicallyspuren in the ring gear 25 of the internal combustion engine.
  • Vorspuraktuator 16 has a bolt 150 which constitutes an electrical contact and in the case of Einbausein in the vehicle at the positive terminal of an electric starter battery, which is not shown here, is connected.
  • the bolt 150 is passed through a lid 153.
  • a second bolt 152 provides a connection for the electrical
  • the lid 153 includes a housing 156 made of steel, which by means of several fasteners
  • a pusher 160 for exerting a tensile force on the fork lever 190 and a switching device 161 is arranged.
  • the thrust device 160 comprises a winding 162, the switching device 161 another Wcklung 165.
  • the winding 162 of the thruster 160 and the other Winding 165 of the switching device 161 each cause in the on state an electromagnetic field which flows through various components.
  • the shaft-hub connection 128 can instead of a spur 125 also with a
  • the starter pinion 22 is made straight teeth and the shaft-hub connection 128 has a helical spline toothing.
  • the illustration according to FIG. 2 shows a first embodiment of the damping proposed according to the invention.
  • the starting pinion 22 has, on its outer circumference, a number of individual teeth 214 which constitute a straight toothing 125.
  • An end face of the driving sprocket 22 is identified by reference numeral 210.
  • a recess 204 is executed on the end face 210 of the Andrehritzels 22 according to the first embodiment. In the recess is an annular trained
  • Damping element 208 embedded which in turn is limited in the form of a cage by a holding element 206, such as a holding plate, the end face.
  • Holding element 206 comprises a first ring part 216 and a second ring part 218.
  • the first ring part 216 is supported on the bottom of the recess 204 of the Andrehritzels 22 and abuts against the end face of the annular damping element 208.
  • the second ring part 218 is located between the ring-shaped damping element 208 and an end face of a retaining ring 202, which consists of an elastic properties
  • the assembly of damping element 208 and retaining element 206 can be prefabricated, so vulcanized, for example.
  • the starter pinion 22 only the recess 204 provided for receiving the retaining element 206 and the damping element 208 is to be executed, so that the assembly of retaining element 206 and damping element 208 mounted on the starter pinion 22, so for example can be pressed into this, without Production lines have to be affected or changed.
  • To the assembly of damping element 208 and retaining element 206 of the retaining ring 202 is employed, which in turn is mounted on the output shaft 16.
  • the damping element 208 is annular.
  • the end faces of the annular damping element 208 are surrounded by the ring members 216 and 218 of the holding element 206, but it can also, comparative illustration of Figure 4, only one end face of the annular damping element 208 of only one ring portion 216 of
  • the annular damping element 208 is made, for example, from a rubber layer which is vulcanizable.
  • the Shore hardness of this rubber layer is calculated according to the starting device 10 or determined experimentally and is for example in the
  • the two ring parts 216 and 218 of the two-part holding element according to FIG. 3 and one ring part 216 of the integrally formed holding element 206 are made of sheet steel, for example, which is phosphatable, so that the vulcanization process is possible with respect to the joining with the ring-shaped damping element 208.
  • the phosphatability of the material from which the holding element 206 or its ring parts 216, 218 is manufactured is a basic prerequisite for the liability of a rubber component.
  • FIG. 3 shows the damping element shown in the installed state in FIG. 2 in its first embodiment variant with a holding element 206 formed in two parts.
  • the ring parts 216 and 218 enclose the end faces of the part
  • Damping element 208 covering the edge region in the circumferential direction.
  • the illustration according to FIG. 4 is a further second one
  • Embodiment of the inventively proposed damping element on which only one end face or an edge region seen in the circumferential direction of
  • Ring part 216, the integrally formed holder elements 206 is enclosed.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the solution proposed according to the invention.
  • the starting pinion 22 of the starter device 10 is located on the output shaft 116 of the starter device 10.
  • the end face 210 of the Andrehritzels 22, on the outer circumference of individual teeth 214 are provided which represent a straight teeth 125, a damping layer 212 is applied over the entire surface.
  • the layer 212 may be made of materials such as Vulkollan®, polyurethane or even rubber. It covers the end face 210 of the Andrehritzels 22 over the entire surface. As a result, a hard metallic contact between the end face 210 of the Andritzitzels 22nd

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startervorrichtung (10), insbesondere zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen mit einem Andrehritzel (22), welches in einen Zahnkranz (25) einer Verbrennungskraftmaschine eingespurt wird. Das Andrehritzel (22) weist eine Stirnseite (210) auf, die entweder mit einer Dämpfungsschicht (212) versehen ist oder ein Dämpfungselement (208) umfasst, das einem Haltering (202) gegenüberliegt.

Description

Beschreibung
Titel
Geräuschoptimierte Startervorrichtung Stand der Technik
Zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen werden Antriebe eingesetzt, die mit einer von der Kraftstoffversorgung separierten Energieversorgung gespeist werden. Meistens werden hierzu Gleichstrommotoren eingesetzt, deren Antriebsritzel zunächst in den Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine eingerückt wird, um anschließend den Verbrennungsmotor beim Start durchzudrehen. Dies geschieht zum Beispiel mittels Startervorrichtungen, die gemäß dem Schub-Triebprinzip arbeiten. Nach dem Ende des Startvorgangs rückt das Ritzel wieder aus dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine aus. Startervorrichtungen für
Verbrennungskraftmaschinen sind zum Beispiel aus der WO 03/072936 A1 , der DE 689 494, der DE 601 391 , der DE 620 269, der FR 2 826 695 und US 3,690, 188 bekannt.
Die zunehmende Verbreitung von Start-Stopp-Systemen in Kraftfahrzeugen erfordert eine erweiterte Anforderung an das Startsystem und damit auch eine Funktionalität zur
Erweiterung bisher eingesetzter Startervorrichtungen. Hierbei sind zum Beispiel schärfere Akustikanforderungen zu nennen sowie die Notwendigkeit, bei einem Anfahrwunsch des
Fahrers jederzeit wieder starten zu können„Mind Change' -Funktionalität. Insbesondere beim Auslaufen der Verbrennungskraftmaschine ist dies mit dem klassischen Prinzip der bisher eingesetzten Starter nicht möglich. Durch eine geeignete Ansteuerung des Einrückmechanismus und des elektrischen Antriebs der Startervorrichtung kann diese in die Lage versetzt werden, bereits während des
Auslaufens der Verbrennungskraftmaschine in den Zahnkranz einzurücken, so dass die oben genannte Funktionalität (Mind Change) erfüllt wird. DE 101 24 506 A1 bezieht sich auf einen Starter für ein Kraftfahrzeug. Der Starter umfasst ein Antriebslager, ein parallel dazu angeordnetes, einen Magnetschalter enthaltendes Einrückrelais, einen in einem Übergangsbereich zwischen Antriebslager und Einrückrelais drehbar gelagerten Einrückhebel für die Ankopplung des Startermotors an die
Verbrennungskraftmaschine. Es kann eine Dichtung gegen Eindringen von
Verunreinigungen und Feuchtigkeit in das Einrückrelais vorgesehen sein, insbesondere bei Geländewagen, abhängig von der zulässigen Wattiefe. Die Dichtung ist durch eine mit dem Gehäuse verbundene Gummimembran innerhalb des Übergangsbereichs zwischen dem Antriebslager und dem Einrückrelais gebildet.
DE 10 2009 026 593.7 bezieht sich auf ein Verfahren zur mechanischen Synchronisation zweier sich drehender, achsversetzter Stirnzahnräder sowie auf einer Maschine,
insbesondere einer elektrischen Startervorrichtung. Bei einem Schub-Schraubtriebstarter setzt sich der Einspurweg aus dem Schub- und dem Schraubweg zusammen. Beim
Betätigen des Start- beziehungsweise Zünd-Start-Schalters wird der Relaisanker entgegen der Kraft einer Rückstellfeder eingezogen. Er ist lose mit einem Einrückhebel gekoppelt. Dieser schiebt mittels Führungsring und Einspurfeder den Freilauf gegen den Zahnkranz des Sprungrades der Verbrennungskraftmaschine. Der Anker des Startermotors dreht sich in dieser Phase noch nicht, da der Hauptstrom noch nicht geschaltet ist. Trifft nun ein
Ritzelzahn direkt in eine Zahnlücke des Zahnkranzes der Verbrennungskraftmaschine, so spurt das Andrehritzel so weit ein, wie die Bewegung des Relais wirkt. Dann ist das Ende dieses Abschnitts des Einrückweges erreicht. Nach Erreichen des Ende des Schubweges schließt sich während des Einrückweges ein Schraubweg an. Unter Schraubweg wird die Distanz verstanden, die zwischen Ende des Schubweges und einer axialen Bewegung des Freilaufes bis zu einem Anschlagring zurückzulegen ist, und der durch die Wirkung eines Steilgewindes hervorgerufen wird. Durch diesen Abschnitt des Einrückweges, d.h. den Schraubweg, wird eine gesicherte Ausnutzung der Zahnkranzbreite erzielt. Das Steilgewinde der Startervorrichtung bewirkt, dass erst nach vollständigem Einspuren des Andrehritzels ein Drehmoment auf diese startende Verbrennungskraftmaschine übertragen werden kann.
Aus EP 0 702 152 A1 ist ein Starter für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei dem ein ringförmiger Körper, der zum Beispiel aus Nylon gefertigt wird, auf der Abtriebswelle des Starters sitzt. Bei dem als Kunststoffkörper beschaffenen Ring handelt es sich um einen solchen, der aus PR6.6 oder PR6 gefertigt wird, wodurch eine Eigendämpfung dargestellt ist. Während bisher eingesetzte Startervorrichtungen an Kraftfahrzeugen ca. 40000 Anlassvorgänge und die entsprechenden Betriebszyklen durchlaufen, besteht bei heutigen Start-Stopp-Modi (SSM-Funktionalität) das Erfordernis, dass zur Einsparung von Kraftstoff bei längeren Wartephasen, so zum Beispiel geschlossenen Bahnübergängen, bei längeren Rotphasen oder im Stau und dergleichen, die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet werden kann. Dies wird bei heutigen Kraftfahrzeugen zunehmend durch die SSM- Funktionalität ermöglicht. Dies bedeutet für die zum Starten der
Verbrennungskraftmaschinen bisher eingesetzten Startervorrichtungen eine erhöhte
Betätigungsfrequenz, so dass diese derart ausgelegt sein müssen, bis zu einer halben Million und mehr Startvorgänge der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten. Dies stellt einerseits hohe Anforderungen an die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der
Startervorrichtungen und andererseits bei einer derart hohen Anzahl von Schaltvorgängen die Anforderung einer Minimierung des Geräusches. Es hat sich herausgestellt, dass die Startervorrichtung eine erhebliche Geräuschquelle darstellt, was bei deren Einsatz in Personenfahrzeugen der gehobenen Klassen durch die Kraftfahrzeughersteller nicht mehr toleriert wird, so dass Abhilfe zu schaffen ist.
Offenbarung der Erfindung Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend wird vorgeschlagen, anstatt des Einsatzes zusätzlicher Einzelteile, wie zum Beispiel Kunststoffelemente, Halteringe, Federn und dergleichen, zur Dämpfung des Geräusches an einer Startervorrichtung und zur Reduzierung des sich einstellenden Verschleißes vorhandene Bauteile mit einer
Dämpfungsschicht zu beschichten. Dazu sind insbesondere Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel Vulkollan und Polyurethan und auch Gummi geeignet. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsschicht kann daneben auch aus elastische Eigenschaften aufweisendem Eisen und Nichtmetall-Schichten aufgebaut sein. Des Weiteren eignen sich Federbleche, die unter den wirkenden Kräften im elastischen Bereich arbeiten. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich das Geräusch an einer
Startervorrichtung beim Aufschlagen des Andrehritzels auf einen Haltering an der
Abtriebswelle, welches einen metallischen Kontakt darstellt, durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsschicht reduzieren. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist im Vergleich zu Lösungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, lediglich eine Anpassung am Andrehritzel durch eine Eindrehung notwendig. Am Starterritzel wird lediglich die Eindrehung vorgenommen, so dass sich - gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Haltebleches - ein Dämpfungselement in Ringform in der entsprechenden Eindrehung abstützt, gegebenenfalls durch das Halteblech abgestützt, an dem ein Haltering
beispielsweise befestigt werden kann. Das Andrehritzel kann am Dämpfungselement bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung als Einheit ausgeliefert bzw.
zugeliefert werden, so dass kein Einfluss auf existierende Produktionslinien besteht. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird das Dämpfungselement unmittelbar am Andrehritzel verbaut, insbesondere an dessen Stirnseite. Die bisher dem Haltering zugeschriebene Dämpfungswirkung wird der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend nunmehr in das Andrehritzel integriert, an dem der Haltering mittels des
gegebenenfalls durch ein Halteblech abgestützten Dämpfungselementes aufgenommen ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsschicht setzt das ansonsten auftretende Anschlaggeräusch des einrückenden Andrehritzels am Anschlagring drastisch herab, da die Auftreffgeschwindigkeit des Andrehritzels an den Anschlagring erheblich herabgesetzt wird und insbesondere ein harter intermetallischer Kontakt vermieden wird. Der Energieabbau des einrückenden Andrehritzels, d.h. des sich mit hohem Impuls auf den Anschlagring zu bewegenden Andrehritzels erfolgt kurz vor Erreichen der Einrückposition. Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsschicht kann insbesondere vollflächig entlang der dem Zahnkranz zuweisenden Stirnseite des Andrehritzels aufgebracht sein.
In einer alternativen Ausführungsvariante besteht die Möglichkeit, das Andrehritzel wie obenstehend beschrieben, mit einer Eindrehung zu versehen, so dass in dieser Eindrehung ein ringförmig ausgebildetes Dämpfungselement gegebenenfalls unter Verwendung eines Haltebleches eingelassen werden kann, an dem wiederum der Haltering befestigt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Startervorrichtung für
Verbrennungskraftmaschinen,
Figur 2 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Dämpfungseinrichtung
Figur 3 die Dämpfungseinrichtung gemäß Figur 2 in vergrößertem Maßstab,
Figur 4 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Dämpfungseinrichtung und
Figur 5 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Dämpfungseinrichtung. Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Startervorrichtung 10 in einem Längsschnitt.
Die Startervorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen
Vorspuraktuator 16, so zum Beispiel ein Relais in Gestalt eines Starterrelais auf. Der Startermotor 13 und der elektrische 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
Verbrennungskraftmaschine 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. Anstelle der Polschuhe 31 , die zur elektromagnetischen Erregung mit einer Erregerwicklung 34 versehen sind, könnten auch permanent magnetisch erregte Pole eingesetzt werden.
Die Polschuhe 31 bzw. die Permanentmagnete 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 13 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 ergibt. Eine zwischen dem elektrischen Antrieb 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Antriebswelle 13 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum mit einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind, so zum Beispiel Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück, im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
In Antriebsrichtung gesehen schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, das Teil eines Umlaufgetriebes, wie zum Beispiel eines Planetengetriebes 83, ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenrädern 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen innerhalb eines Hohlrades 95 ab, welches im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite hin, schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in welchem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem daran angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, 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 13 einen weiteren
Wellenzapfen 1 10 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist. Das
Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98
aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 1 16 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 1 16 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-Naben-Verbindung 128 ist. Die Wellen-Naben-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus einem Innenring 140, der radial innerhalb eines Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirken mit dem Innen- und dem Außenring 132, 140 eine Relativdrehung zwischen den Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem
Außenring 132 nur in eine Richtung. In Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 122 und dessen Schrägverzahnung 142
(Außenschrägverzahnung) ausgeführt. Das Andrehritzel 22 kann alternativ auch als geradverzahntes Ritzel ausgeführt sein. Statt elektromagnetisch erregter Polschuhe 31 mit Erregerwicklung 34 könnten auch permanentmagnetisch erregte Pole eingesetzt werden.
Der elektrische Vorspuraktuator 16 bzw. ein linear beweglicher Anker 138 haben darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190, der üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt ist, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten Zinken zwei Scheiben 193, 194 an ihrem Außenumfang, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Wderstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine einzuspuren.
Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der elektrische
Vorspuraktuator 16 weist einen Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an dem Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Der Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 stellt einen Anschluss für den elektrischen
Startermotor 13 dar, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt ein Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer Befestigungselemente
159, bei denen es sich beispielsweise um Schrauben handeln kann, am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 160 zur Ausübung einer Zugkraft auf den Gabelhebel 190 und eine Schalteinrichtung 161 angeordnet. Die Schubeinrichtung 160 umfasst eine Wicklung 162, die Schalteinrichtung 161 eine weitere Wcklung 165. Die Wicklung 162 der Schubeinrichtung 160 und die weitere Wicklung 165 der Schalteinrichtung 161 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Die Wellen-Naben- Verbindung 128 kann statt mit einer Geradverzahnung 125 auch mit einer
Steilgewindeverzahnung ausgestattet sein.
Es sind dabei die Kombinationen möglich, wonach a) das Andrehritzel 22 schrägverzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Geradverzahnung 125 aufweist, oder b) das Andrehritzel 22 schräg verzahnt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine
Steilgewindeverzahnung aufweist, oder c) das Andrehritzel 22 geradverzahnt ausgeführt ist und die Wellen-Naben-Verbindung 128 eine Steilgewindeverzahnung aufweist.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfung zu entnehmen. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 2 hervorgeht, weist das Andrehritzel 22 an seinem Außenumfang eine Anzahl von Einzelzähnen 214 auf, die eine Geradverzahnung 125 darstellen. Eine Stirnseite des Andrehritzels 22 ist durch Bezugszeichen 210 identifiziert. An der Stirnseite 210 des Andrehritzels 22 gemäß der ersten Ausführungsvariante ist eine Eindrehung 204 ausgeführt. In die Eindrehung wird ein ringförmig ausgebildetes
Dämpfungselement 208 eingelassen, welches seinerseits in Form eines Käfigs von einem Halteelement 206, so zum Beispiel einem Halteblech, stirnseitig begrenzt ist. Das
Halteelement 206 umfasst ein erstes Ringteil 216 und ein zweites Ringteil 218. Das erste Ringteil 216 stützt sich am Boden der Eindrehung 204 des Andrehritzels 22 ab und liegt an der Stirnseite des ringförmig ausgebildeten Dämpfungselements 208 an. Das zweite Ringteil 218 befindet sich zwischen dem in Ringform ausgebildeten Dämpfungselement 208 und einer Stirnseite eines Halteringes 202, der aus einem elastische Eigenschaften
aufweisenden Material gefertigt ist, was einen harten metallischen Kontakt zwischen der Stirnseite 210 des aus Metall gefertigten Andrehritzels 22 und eines Anschlagringes auf der Abtriebswelle 1 16 der Startervorrichtung 10 verhindert.
Die Baueinheit aus Dämpfungselement 208 und Halteelement 206 kann vorkonfektioniert, so zum Beispiel vulkanisiert, werden. An dem Andrehritzel 22 ist lediglich die zur Aufnahme des Halteelementes 206 und des Dämpfungselementes 208 vorgesehene Eindrehung 204 auszuführen, so dass die Baugruppe aus Halteelement 206 und Dämpfungselement 208 am Andrehritzel 22 montiert, so zum Beispiel in dieses eingepresst werden kann, ohne dass Produktionslinien beeinträchtigt bzw. geändert werden müssten. An die Baugruppe aus Dämpfungselement 208 und Halteelement 206 ist der Haltering 202 angestellt, der seinerseits auf der Abtriebswelle 16 befestigt ist. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 2 hervorgeht, ist das Dämpfungselement 208 ringförmig ausgebildet. Die Stirnseiten des ringförmig ausgebildeten Dämpfungselementes 208 sind von den Ringteilen 216 bzw. 218 des Halteelementes 206 umschlossen, es kann jedoch auch, vergleiche Darstellung gemäß Figur 4, lediglich eine Stirnseite des ringförmig ausgebildeten Dämpfungselementes 208 von lediglich einem Ringteil 216 des
Halteelementes 206 umschlossen sein. In beiden Varianten wird das ringförmig ausgebildete Dämpfungselement 208 zum Beispiel aus einer Gummischicht gefertigt, die vulkanisierbar ist. Die Shorehärte dieser Gummischicht wird entsprechend der Startvorrichtung 10 errechnet beziehungsweise experimentell bestimmt und liegt zum Beispiel in der
Größenordnung von 70+/- 5 Shore. Die beiden Ringteile 216, beziehungsweise 218 des zweiteiligen Halteelementes gemäß Figur 3 und das eine Ringteil 216 des einteilig ausgebildeten Halteelementes 206 werden beispielsweise aus Stahlblech gefertigt, welches phosphatierbar ist, so dass der Vulkanisationsprozess hinsichtlich des Fügens mit dem ringförmig ausgebildeten Dämpfungselement 208 möglich ist. Die Phosphatierbarkeit des Materials, aus dem das Haltelement 206 beziehungsweise dessen Ringteile 216, 218 gefertigt wird, ist eine Grundvoraussetzung für die Haftbarkeit eines Gummibauteiles.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist das in Figur 2 im eingebauten Zustand dargestellte Dämpfungselement in seiner ersten Ausführungsvariante mit zweiteilig ausgebildetem Halteelement 206 zu entnehmen. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 3 hervorgeht, umschließen die Ringteile 216 beziehungsweise 218 die Stirnseiten des
Dämpfungselementes 208 überdeckend dessen Randbereich in Umfangsrichtung.
Bei der Darstellung gemäß Figur 4 handelt es sich um eine weitere zweite
Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungselementes, an dem lediglich eine Stirnseite beziehungsweise ein Randbereich in Umfangsrichtung gesehen vom
Ringteil 216 die einteilig ausgebildeten Halterelemente 206 umschlossen ist.
Der Darstellung gemäß Figur 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu entnehmen. Gemäß der Darstellung in Figur 5 befindet sich das Andrehritzel 22 der Startervorrichtung 10 auf der Abtriebswelle 116 der Startervorrichtung 10. Die Stirnseite 210 des Andrehritzels 22, an dessen Außenumfang Einzelzähne 214 vorgesehen sind, die eine Geradverzahnung 125 darstellen, ist eine Dämpfungsschicht 212 vollflächig aufgebracht. Die Schicht 212 kann aus Materialien, wie zum Beispiel Vulkollan®, Polyurethan oder auch aus Gummi beschaffen sein. Sie überdeckt die Stirnseite 210 des Andrehritzels 22 vollflächig. Dadurch wird eine harter metallischer Kontakt zwischen dem der Stirnseite 210 des Andreritzels 22
gegenüberliegenden Seite eines Anschlagringes, der stationär auf der Abtriebswelle 1 16 aufgebracht ist, vermieden. Dadurch verringert sich das Geräusch der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Startervorrichtung 10 beim Einspuren des Andrehritzels 22 in den in Figur 1 angedeuteten Zahnkranz 25 der Verbrennungskraftmaschine.

Claims

Startervorrichtung (10), insbesondere zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen mit einem Andrehritzel (22), welches in einen Zahnkranz (25) einer
Verbrennungskraftmaschine eingespurt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (22) eine Stirnseite (210) aufweist, die
- entweder mit einer Dämpfungsschicht (212) beschichtet ist oder
- in die ein Dämpfungselement (208) eingelassen ist, welches einem Haltering (202) gegenüberliegt.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Dämpfungsschicht (212) aus Vulkollan®, Polyurethan oder aus Gummi gefertigt ist.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (208) in eine Eindrehung (204) des Andrehritzels (22) eingelassen ist.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (208) von einem Halteelement (206) umschlossen ist.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erster Ringteil (216) des Halteelementes (206) an der Eindrehung (204) des
Andrehritzels (22) abstützt.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ringteil (218) des Halteelementes (206) den Haltering (202) abstützt.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (208) ringförmig ausgeführt ist und vom ersten Ringteil (216) und vom zweiten Ringteil (218) stirnseitig begrenzt ist. Startervorrichtung (10) gemäß der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Ringteile (216), (218) das Dämpfungselement (208) im
Randbereich seiner Mantelfläche umschließt.
Startervorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (208) ringförmig ausgeführt ist.
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