WO2002035088A1

WO2002035088A1 - Startvorrichtung für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: WO2002035088A1
Application number: PCT/DE2001/004001
Authority: WO
Inventors: Siegfried Schustek; Karl-Otto Schmidt; Frank Klein; Steffen Fuhr; Ingo Richter; Sven Hartmann; Juergen Kugler
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-05-02
Also published as: EP1332286A1; DE10194706D2; AU2002218144A1

Abstract

Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor (11) und einer Abtriebswelle (15), die mit einem axial verschiebbar gelagerten Starterritzel (17) zusammenwirkt, das mit Beginn eines jeden Startvorgangs zum Einspuren in einen Zahnkranz (27) der Brennkraftmaschine bis zu einem Anschlag (20) vorspurt und in seiner Einspurstellung durch eine steuerbare Rückspursperre (28) gehalten wird. Um den bislang für das Ver- und Entriegeln der Rückspursperre (28) benötigten Aktuator und dessen Steuerung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Rückspursperre 28 mit einer fliehkraftgesteuerten Entriegelung (29, 30, 33) zu versehen.

Description

Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Andrehen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Bei den üblichen Startvorrichtungen wird zum Andrehen der Brennkraftmaschine zunächst ein sogenanntes Starterritzel der Startvorrichtung in einen Zahnkranz der

Brennkraftmaschine eingespurt und sodann mit der vollen Kraft des Startermotors durchgedreht. Wesentlich ist dabei, dass während des Startens das Starterritzel am Zahnkranz eingespurt bleibt . Hierbei sind verschiedene Lösungen bekannt.

Bei einem sogenannten Schraubtrieb-Starter besteht das Einspursystem des Starterritzels aus einem Steilgewinde auf der Abtriebswelle des Starters und einer damit zusammenwirkenden Mitnehmerhülse, die vorne einen Freilauf sowie das Starterritzel trägt. Das Steilgewinde auf der Abtriebswelle schiebt das Ritzel bei Verdrehung gegenüber dem Läufer des Startermotors axial vor, indem beim Einschalten des Starters der Startermotor zunächst ohne Last anläuft. Ritzel und Freilauf drehen sich wegen ihrer Massenträgheit noch nicht mit, wandern aber durch das Steilgewinde nach vorn. Sobald das Ritzel am Zahnkranz anliegt, wird es dort zusätzlich gegen Verdrehung festgehalten und damit weiter vorgeschoben, bis es an einem Anschlag anliegt. Von diesem Zeitpunkt an überträgt der

Freilauf das volle Andrehmoment des Startermotors über das Ritzel auf den Zahnkranz, und die Brennkraftmaschine wird durchgedreht. Beim Selbstlauf der Brennkraftmaschine überholt der Zahnkranz den Startermotor und der Freilauf unterbricht den Kraftfluss. Durch die verbleibende Reibung wird nunmehr das Ritzel über das Steilgewinde zurückbewegt. Dieser Ausspurvorgang wird durch eine Rückstellfeder unterstützt, so dass auch bei ausgeschaltetem Starter das Ritzel außer Eingriff bleibt.

Ähnlich arbeitet ein sogenannter Bremsschraubtrieb-Starter. Hier wird jedoch beim Einspurvorgang des Ritzels die mit dem Steilgewinde zusammenwirkende Mitnehmerhülse noch zusätzlich abgebremst. Aus der DE 24 39 981 AI ist ferner eine Start orrichtung bekannt, bei der die Mitnehmerhülse noch mit einer Sperrverzahnung versehen ist, die mit einer im Startergehäuse befestigten Sperrklinke zusammenwirkt, um beim Vorspuren des Ritzels dieses gegen Verdrehen zu sichern. Nach dem Vorspuren fällt die Sperrklinke in eine Ringnut der Mitnehmerhülse und verriegelt damit das Ritzel gegen ein Zurückspuren während des Startvorganges . Die Sperrklinke wird dabei von einem zusätzlichen Aktuator mit Beginn des Startvorganges betätigt und gelangt erst nach dem Ausschalten des Aktuators durch eine vorgespannte Feder in ihren Entriegelungszustand, in dem sie das Ritzel dann wieder zum Zurückspuren freigibt.

In den meisten Fällen werden jedoch sogenannte Schubschraubtrieb-Starter für Brennkraftmaschinen verwendet, bei denen ein Startrelais das Starterritzel mit Beginn eines Startvorganges über das Steilgewinde in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt . In dem Startrelais ist üblicherweise auch ein Schaltkontakt für den Startermotor mit enthalten. Über eine Haltewicklung des Startrelais muss hier das Starterritzel während des gesamten Startvorganges in der Einspurstellu'ng gehalten werden.

Aus der EP 0725 216 Bl ist schließlich eine StartVorrichtung bekannt, bei der ein Startrelais zum Einschalten des Startermotors im hinteren Teil der Startvorrichtung angeordnet ist, das über einen Seilzug eine Verriegelung des Starterritzels aktiviert . Die Verriegelung verhindert zunächst ein Verdrehen des Ritzels, so dass dieses mit dem Anlaufen des Startermotors zunächst in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine mit Hilfe des Steilgewindes einspuren kann. Die Verriegelung enthält ferner eine Ruckspursperre, mit der das Starterritzel in seiner Einspurstellung gehalten wird. Mit dem Abschalten des Startrelais wird schließlich die Ruckspursperre über eine zuvor durch den Seilzug gespannte Feder wieder aufgehoben.

Die vorerwähnten Rückspursperren des Starterritzels beim Andrehen der Brennkraftmaschine sind sehr aufwendig, da sie zu deren Betätigung einen zusätzlicher Aktuator bzw. ein entsprechend stark ausgelegtes Relais erfordern, um neben der Schaltfunktion für den Startermotor auch noch die Einspursicherung für das Starterritzel übernehmen zu können. Bei den einfacheren Sσhraubtrieb-Startern, deren Ritzel aufgrund der Massenträgheit über das Steilgewinde in den Zahnkranz ohne eine Ruckspursperre eingespurt wird, besteht schließlich der Nachteil, dass bereits in der Durchdrehphase der Brennkraftmaschine durch Dekompressionen ein Überholen des Starters stattfindet, wodurch das Ritzel bereits mehr oder weniger weit bis zur nächsten Kompressionsphase zurückgespurt wird. Elektronische Abschaltsteuerungen von Startvorrichtungen mit einem Ausspuren des Starterritzels benötigen in der Regel einen Drehzahlmesser. Dabei vergeht eine unvermeidliche Totzeit bis zur zuverlässigen Sensierung der Abschaltdrehzahl und bis zum Abschalten der Startvorrichtung. In Folge dieser signifikanten Totzeit erfolgt an der Startvorrichtung ein längeres Überholen des Ritzels, was zu einer erhöhten Freilauf-Beanspruchung sowie zu einer Komfort-Beeinträchtigung durch die Geräusche des leerlaufenden Ritzels führt.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, eine Ruckspursperre für das Starterritzel während des Andrehvorgangs vorzusehen, die ohne zusätzlichen Aktuator und unabhängig vom Schalten des Startermotors mit einfachen Mitteln realisierbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Startvorrichtung mit dem im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmal hat den Vorteil, dass die vorgeschlagene Ruckspursperre selbsttätig und somit ohne Aktuator nach dem Vorspuren des Ritzels wirksam wird und sich nach dem Anlaufen der Brennkraftmaschine selbsttätig zur Freigabe des Ausspurvorganges entriegelt . Diese Lösung lässt sich sowohl bei Schraubtrieb-, Schubschraubtrieb- und Bremsschraubtrieb- Startern realisieren. Bei Schraubtrieb- und Bremsschraubtrieb-Startern kann dabei das Startrelais von der Startvorrichtung weg gebaut sein. Außerdem lassen sich diese Starter mit der vorgeschlagenen Ruckspursperre problemlos auch mit einem Vorgelege ausrüsten. Bei Schubschraubtrieb-Startern kann beim Startrelais die Haltewicklung entfallen, da deren Funktion von der vorgeschlagenen Ruckspursperre übernommen wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass schon beim Selbstlauf der Brennkraftmaschine ein selbsttätiges Ausspuren des Starterritzels ermöglicht wird, so dass ein weiteres Mitlaufen des Ritzels bis zum Abschalten der Startvorrichtung verhindert wird. Damit wird nicht nur der Verschleiß herabgesetzt, sondern auch die

Geräuschentwicklung beim Startvorgang wird zeitlich bis zum Selbstlauf der Maschine begrenzt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruchs angegebenen Merkmales . So wird eine sichere Ruckspursperre bei eingespurtem Ritzel durch eine Verriegelungskraft erreicht, die der fliehkraftgesteuerten

Entriegelung entgegenwirkt, so dass die fliehkraftgesteuerte Entriegelung erst beim Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl entgegen der Verriegelungskraft der Ruckspursperre anspricht. Im einfachsten Fall hat die Ruckspursperre mindestens ein Sperrelement, das mit der Verriegelungskraft einer vorgespannten Feder nach dem Vorspuren des Starterritzels dieses bis zum Ansprechen der Entriegelung gegen ein Rückspuren selbsttätig sichert. Zweckmäßiger Weise ist dabei das Sperrelement als Fliehkraftmasse für das fliehkraftgesteuerte Ansprechen der Entriegelung ausgebildet . Zur zeitlichen Begrenzung der durch das Kämmen des Ritzels mit dem Zahnkranz der Brennkraftmaschine entstehenden Startgeräusches wird vorgeschlagen, dass die vorgegebene Drehzahl zum Ansprechen der Entriegelung mindestens die Selbstlaufdrehzahl, das heißt oberhalb der Maximaldrehzahl in der Durchdrehphase des Warmstarts und unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, umgerechnet auf die Ritzeldrehzahl ist. Die Ruckspursperre ist dabei in konstruktiv zweckmäßiger Weise zwischen der Abtriebswelle des Starters und dem darauf axial verschiebbar gelagerten Starterritzel angeordnet. Um baulich größere Abmessungen des Starters durch den Einbau der Ruckspursperre zu vermeiden bzw. möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, mindestens ein Sperrelement und die Feder der Ruckspursperre am Innenumfang des Starterritzels anzuordnen und es mit der Verriegelungskraft der Feder radial gegen die Oberfläche der Abtriebswelle zu drücken, wobei die Abtriebswelle eine umlaufende

Sperrschulter aufweist, hinter der das Sperrelement in der Einspurstellung des Starterritzels einzurasten vermag. Für eine einfach montierbare Ruckspursperre ist vorgesehen, dass das mindestens eine Sperrelement mit der Feder in einer axial hinter den Zähnen des Starterritzels liegenden

Radialbohrung eingesetzt und die Feder gegen eine Anlage am äußeren Ende der Radialbohrung, vorzugsweise gegen eine Verschlussplatte der Radialbohrung vorgespannt ist .

Zur Erhöhung der FunktionsSicherheit der Ruckspursperre wird eine redundante Lösung vorgeschlagen, bei der mehrere gleiche Sperrelemente am Innenumfang des Starterritzels verteilt angeordnet sind. Trotz Federbruch an einem oder mehreren Sperrelementen lässt sich damit die Funktion der Ruckspursperre dennoch sicherstellen. Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Lösung lässt sich dadurch realisieren, dass in einer umlaufenden Nut am Innenumfang des Starterritzels ein segmentierter Federring mit mehreren, vorzugsweise drei gleichmäßig am Umfang verteilten segmentförmigen Sperrelementen eingesetzt ist. Um die Drehmitnahme der Sperrelemente durch das Starterritzel sicherzustellen, sind diese zweckmäßiger Weise mit einer Verdrehsicherung am Starterritzel gehalten. In vorteilhafter Weise lässt sich die Ruckspursperre zu einem Anschlag des Starterritzels beim Vorspuren ausgestalten. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle mit axialem Abstand zur Sperrschulter eine der Sperrschulter zugewandte, umlaufende Anschlagschulter als

Vorspuranschlag aufweist, gegen die sich das mindestens eine Sperrelement in der Verriegelungsstellung der Ruckspursperre bei einem weiteren Vorspuren des Starterritzels anlegt.

Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch bei sogenannten frei ausstoßenden Startern realisieren, bei denen das Starterritzel vorn an einer Ritzelwelle angeordnet ist, die ihrerseits in der Mitnehmerhülse oder dergleichen gelagert ist. Hierbei wird vorgeschlagen, in vorteilhafter Weise die Ruckspursperre zwischen einer mit der Abtriebswelle verbundenen Mitnehmerhülse und dem darin mittels einer Ritzelwelle axial verschiebbar gelagerten, frei ausstoßenden Starterritzel anzuordnen. Auch hier lässt sich die Ruckspursperre redundant ausbilden, indem sie in vorteilhafter Weise als segmentierter Federring mit mehreren Sperrelementen in einer umlaufenden Nut am Innenumfang der Mitnehmerhülse eingesetzt ist, wobei die Sperrelemente mit der Verriegelungskraft des Federringes radial gegen die Oberfläche der Ritzelwelle drücken und wobei die Ritzelwelle eine umlaufende Sperrschulter aufweist, hinter der die Sperrelemente in der Einspurstellung des Starterritzels einrasten können. In an sich bekannter Weise steht hier die Ritzelwelle über ein Steilgewinde mit der Mitnehmerhülse in Eingriff . Je nach konstruktiver Ausbildung des Starters kann dabei die Ruckspursperre zwischen Ritzel und Steilgewinde angeordnet sein oder axial hinter dem Steilgewinde liegen. Im letzteren Fall ist dann das Steilgewinde zwischen Starterritzel und Ruckspursperre angeordnet. Bei sogenannten frei ausstoßenden Startern, bei denen das Ritzel vorne an der Mitnehmerhülse angeordnet ist, wird vorgeschlagen, die Ruckspursperre am hinteren Ende der auf der Abtriebswelle über ein Steilgewinde axial verschiebbar gelagerten Mitnehmerhülse anzuordnen, wobei mindestens ein Sperrelement der Ruckspursperre nach den Vorspuren des Starterritzels hinter eine umlaufende Sperrschulter der Abtriebswelle einzurasten vermag. Zweckmäßigerweise wird dabei die Sperrschulter an einer im Bereich des Steilgewindes auf der Abtriebswelle befindlichen Ringnut ausgebildet . Außerdem kann dort in zweckmäßiger Weise auf der Abtriebswelle hinter dem Steilgewinde eine umlaufende Anlageschulter für das Sperrelement der Ruckspursperre im Ruhezustand der Startvorrichtung ausgebildet werden.

Für eine funktionssichere und robuste Ausbildung der Ruckspursperre ist es vorteilhaft, durch eine relativ große Masse der Sperrelemente sowie durch einen relativ großen Umlaufradius des Massenschwerpunktes entsprechend hohe Fliehkräfte zur Entriegelung der Ruckspursperre nach dem

Starten der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, die Ruckspursperre an einem am hinteren Ende der Mitnehmerhülse befestigten Scheibenkörper auszubilden, in dem mindestens ein Sperrelement in einer Aussparung des Scheibenkörpers in Radialrichtung geführt und von einer vorgespannten Feder gegen die Abtriebswelle gedrückt wird. Dabei ist zweckmäßigerweise die vorgespannte Feder in der Aussparung des Scheibenkörpers zwischen dem Sperrelement und einer Stützschulter am Außenumfang des Scheibenkörpers eingesetzt. Da das Sperrelement im

Scheibenkörper mit einer relativ großen Masse ausgebildet werden kann, werden zur Erzielung einer ausreichenden Verriegelungskraft zwei nebeneinander angeordnete vorgespannte Federn in der zur hinteren Stirnseite des Scheibenkörpers offenen Aussparung angeordnet, die das Sperrelement gegen die Abtriebswelle drücken. Zur Erzielung einer redundanten Lösung sowie zur Vermeidung einer Unwucht der Ruckspursperre wird vorgeschlagen, drei Sperrelemente in drei am Umfang des Scheibenkörpers gleichmäßig verteilt angeordnete Aussparungen einzusetzen. Dabei sind die

Aussparungen mit den eingesetzten Sperrelementen und Federn von einer den Scheibenkörper einfassenden Schutzkappe abgedeckt .

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren

Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert . Es zeigen Figur 1 eine Startvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen

Ruckspursperre des Ritzels als erstes Ausführungsbeispiel in

Ruhestellung,

Figur 2 den vorderen Teil der Startvorrichtung in

Einspurstellung des Ritzels und Figur 3 den vorderen Teil der Startvorrichtung beim

Entriegeln der Ruckspursperre.

Figur 4 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel die

Abtriebswelle der Startvorrichtung mit einer Ruckspursperre in Verriegelungsstellung und einem Vorspuranschlag. Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer redundanten Ruckspursperre aus einem segmentierten Federring und

Figur 6 zeigt den segmentierten Federring mit seinen

Sperrelementen, a) in Vorderansicht und b) in Seitenansicht.

Figur 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der

Ruckspursperre bei einem frei ausstoßenden Starter und

Figur 8 zeigt als fünftes Ausführungsbeispiel eine Variante zu Figur 7. Figur 9 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine dreifache Ruckspursperre am Ende einer Mitnehmerhülse eines frei ausstoßenden Starterritzels, a) im Ruhezustand und b) im Verriegelungszustand,

Figur 10 zeigt die dreifache Ruckspursperre in raumbildlicher, vergrößerter Darstellung ohne Schutzkappe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist als Startvorrichtung der Brennkraftmaschine ein Schraubtrieb-Starter 10 mit seinen wesentlichen Bauteilen im Querschnitt dargestellt. Er besteht aus einem Startermotor 11, einem vom Startermotor angetriebenen Vorgelege 12 in Form eines an sich bekannten

Planetengetriebes, einem dazu in Reihe liegenden Freilauf 13 und einer mit dem Innenring 14 des Freilaufs einstückig ausgebildeten Abtriebswelle 15. Auf der Abtriebswelle 15 ist eine Mitnehmerhülse 16 axial verschiebbar gelagert, die vorn ein Starterritzel 17 aufweist. Auf einem Abschnitt der

Abtriebswelle 15 befindet sich ein Steilgewinde 18, das mit Mitnahmezahnen 19 auf der Innenseite der Mitnehmerhülse 16 im Eingriff steht . Die Abtriebswelle 15 hat vorn einen Anschlagring 20 für das Starterritzel 17, gegen den sich eine Rückspurfeder 28 abstützt, die die Mitnehmerhülse 16 mit dem Starterritzel 17 in die dargestellte Ruhelage drückt. Über Lager 22 und 23 ist die Abtriebswelle 15 am Startergehäuse 24 und am Getriebegehäuse 25 gelagert. Außerdem ist das Starterritzel 17 mit einem Lager 26 auf einem vorderen Bereich der Abtriebswelle axial verschiebbar gelager . Zum Andrehen der nicht dargestellten Brennkraftmaschine ist diese mit einem Zahnkranz 27 versehen, mit dem während des Andrehens das Starterritzel 17 kämmt . Im Ruhezustand der Startvorrichtung gemäß Figur 1 befindet sich das Starterritzel 17 gegenüber dem Zahnkranz 27 in seiner Ausspursteilung. Zwischen Starterritzel 17 bzw. Mitnehmerhülse 16 und Abtriebswelle 15 ist ferner eine Ruckspursperre 28 angeordnet, die im Wesentlichen aus einem Sperrelement 29 und 'einer Schraubenfeder 30 besteht, die hintereinander liegend in einer axial hinter den Zähnen des Starterritzels 17 liegenden Radialbohrung 31 eingesetzt sind. Die Schraubenfeder 30 ist dabei gegen eine Verschlusskappe 32 am äußeren Ende der Radialbohrung 31 vorgespannt und drückt mit der Verriegelungskraft das Sperrelement 29 radial gegen die Oberfläche der Abtriebswelle 15. Weiter vorn auf der Abtriebswelle 15 befindet sich eine umlaufende, abfallende Sperrschulter 33, hinter der gemäß Figur 2 das Sperrelement 29 in der Einspurstellung des Starterritzels 17 mit der Verriegelungskraft der vorgespannten Schraubenfeder 30 einrastet. Das Sperrelement 29, welches vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist, bildet eine Fliehkraftmasse, um die Ruckspursperre nach dem Starten der Brennkraftmaschine selbsttätig wieder zu entriegeln, was weiter unten näher beschrieben ist .

Im Ruhezustand ist das Starterritzel 17 gemäß Figur 1 nicht mit dem Zahnkranz 27 in Eingriff. Auch die Ruckspursperre 28 ist unwirksam, da ihr Sperrelement 29 mit der Vorspannkraft der Schraubenfeder 30 axial verschiebbar gegen den Oberflächenbereich 34 der Abtriebswelle 15 drückt. Mit dem Einschalten des Startermotors 11 zu Beginn eines Startvorgangs wird nun die Abtriebswelle 15 vom Startermotor 11 über das Vorgelege 12 und den geschlossenen Freilauf 13 gedreht . Dabei werden aufgrund der Massenträgheit des Starterritzels 17 und der Mitnehmerhülse 16 diese über das Steilgewinde 18 zunächst bis zum Zahnkranz 27 vorgespurt. Dort wird das Starterritzel 17 von den Zähnen des Zahnkranzes 27 noch zusätzlich gegen ein Verdrehen gesperrt, so dass das Starterritzel nunmehr vollständig in den Zahnkranz 27 einspuren kann. Dabei gleitet das Sperrelement

29 über den Umfangsabschnitt 34 der Abtriebswelle 15 bis hinter die Sperrschulter 33, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. An der Sperrschulter 33 wird nun das Starterritzel 17 durch das Sperrelement 29 mit der Kraft der Schraubenfeder

30 gegen Zurückspuren gesperrt. Der Startermotor 11 kann daher nunmehr die Brennkraftmaschine mit seiner vollen am Zahnkranz 27 wirkenden Kraft bis zum Selbstlauf der Maschine durchdrehe .

Durch die Massenträgheit des Sperrelementes 29 tritt nun beim Andrehen der Brennkraftmaschine am Sperrelement 29 eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft F auf, die der Kraft der Schraubenfeder 30 entgegenwirkt. Zur Erzielung einer fliehkraftgesteuerten Entriegelung der Ruckspursperre 28 sind Sperrelementmasse und Schraubenfeder 30 so aufeinander abgestimmt, dass beim Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl des Starterritzels 17 die Fliehkraft F des Sperrelementes 29 einen Wert Fa erreicht, mit dem das Sperrelement 29 die Schraubenfeder 30 so weit zusammendrückt, dass die in Figur 3 dargestellte Entriegelungsstellung der Ruckspursperre 28 erreicht wird. Die Ansprechdrehzahl zur Entriegelung der Ruckspursperre 28 wird so gewählt, dass sie zumindest mit der kleinsten Selbstlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine, übersetzt auf die Ritzeldrehzahl erreicht wird. Im Beispielsfall liegt die Ansprechdrehzahl mit 600 min ^-1 unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Mit dem Selbstlauf der Brennkraftmaschine überholt das

Starterritzel 17 den Startermotor 11 und der Freilauf 13 wird dadurch geöffnet. Das Starterritzel 17 wird vom Zahnkranz 27 angetrieben, wobei lediglich noch die bis zum Freilauf 13 auftretenden Reibungskräfte wirksam werden. Die vorgespannte Rückspurfeder 21 kann daher nach dem Entriegeln des Sperrelementes 29 an der Sperrschulter 33 gemäß Figur 3 das Starterritzel wieder in die Ausgangsstellung zurückdrücken. Sobald nun der Startermotor 11 abgeschaltet wird, bleiben Abtriebswelle 15, Starterritzel 17 und Mitnahmehülse 19 stehen. Die Fliehkraft F am Sperrelement 29 wird zu Null und das Sperrelement 29 drückt nun wieder gemäß Figur 1 mit der Kraft der Schraubenfeder 30 auf den Umfangsabschnitt 34 der Abtriebswelle 15.

Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung das vordere Ende einer etwas abgewandelten Abtriebswelle 15a einer Startvorrichtung nach Figur 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Starterritzel 17 und Mitnehmerhülse 16 sind hier in ihrer Einspursteilung dargestellt, wobei das Sperrelement 29 an der Sperrschulter 33 eingerastet ist. Der Anschlagring 20 wird hierbei nur zur Abstützung der Rückspurfeder 21 benötigt. Für den axialen Anschlag des Starterritzels 17 weist hier die Abtriebswelle 15 mit einem axialen Abstand zur Sperrschulter 33 eine umlaufende, ansteigende Anschlagschulter 35 auf, gegen die sich das Sperrelement 29 in der dargestellten Verriegelungsstellung der Ruckspursperre 28 bei einem weiteren Vorspuren des Starterritzels 17 anlegt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ruckspursperre mit fliehkraftgesteuerter Entriegelung, wobei die Sperrelemente redundant ausgeführt sind. Auch hier sind für gleiche Teile der Startvorrichtung gleiche Bezugszahlen verwendet. In Abwandlung zur bisherigen Lösung ist hier die Ruckspursperre 28a mit mehreren gleichen

Sperrelementen 29a am Innenumfang des Starterritzels 17 mitsamt der Mitnehmerhülse verteilt angeordnet. Die Ruckspursperre 28a besteht hierbei im Wesentlichen aus einem segmentierten Federring 40 mit drei gleichmäßig am Umfang verteilten segmentförmigen Sperrelementen 29a, die in einer umlaufenden Nut 41 am Innenumfang der Ritzel-Mitnehmer- Einheit eingesetzt sind. Die Sperrelemente 29a haben dabei auf ihrer Rückseite eine in Umfangsrichtung verlaufende Mulde 42, in die der Federring 40 in Form eines gemäß Figur 6a und 6b spiralförmig gewickelten Federdrahtes unter Vorspannung eingelegt ist. In der Ausspurstellung des Starterritzels 17 gemäß der oberen Hälfte von Figur 5 werden die Sperrelemente 29a von dem vorgespannten Federring 40 auf den Oberflächenabschnitt 34 der Abtriebswelle 15 gedrückt. Sobald nun mit Beginn eines Startvorgangs das Starterritzel 17 axial vorgespurt wird, gleiten auch die Sperrelemente 29a über den Oberflächenbereich der Abtriebswelle 15 axial nach vorn und rasten schließlich in der Einspurstellung des Ritzels gemäß der unteren Hälfte von Figur 5 hinter der Sperrschulter 33 der Abtriebswelle 15 ein. Mit einer

Verdrehsicherung 43 der Sperrelemente 29a in Form von in Radialbohrungen 43a geführten Zapfen 43b der Sperrelemente 29a wird nunmehr sichergestellt, dass die Ruckspursperre 28a in der Nut 41 beim nachfolgenden Andrehen von dem Starterritzel 17 mitgedreht wird. Die sich dabei entwickelnde Fliehkraft F der metallischen Sperrelemente 29a wirkt der Verriegelungskraft des Federringes 40 entgegen. Federring 40 und die Masse der Sperrelemente 29a sind wiederum so aufeinander abgestimmt, dass beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine die Fliehkraft F an den Sperrelementen 29a so groß wird, dass sie die Sperrelemente 29a entgegen der Federkraft des Federringes 40 soweit radial nach außen zurückdrängen, dass sie die Ruckspursperre 28a an der Sperrschulter 23 entriegeln und damit das Starterritzel 17 zum Zurückspuren durch die gespannte Rückspurfeder 21 freigeben.

In Figur 7 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der vordere Teil eines frei ausstoßenden Schubtrieb-Starters im Querschnitt dargestellt, wobei auch hier im Hinblick auf die vorherigen Ausführungsbeispiele gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Im Gegensatz zu der Startvorrichtung nach Figur 1 ist hier der Innenring 14 des Freilaufs nicht mit einer Abtriebswelle, sondern mit der Mitnehmerhülse 16a einstückig ausgebildet. Das Starterritzel 17a sitzt vorn an einer Ritzelwelle 50, die vorn am Lager 22 und am hinteren Ende über ein Lager 51 axial verschiebbar in der Mitnehmerhülse 16a gelagert ist. Im vorderen Bereich der Ritzelwelle 50 wirkt diese zum Vorspuren über ein Steilgewinde 18a mit den Mitnahmezahnen 19a der

Mitnehmerhülse 16a zusammen. Zwischen dem Lager 51, der Ritzelwelle 50 und dem Steilgewinde 18a ist die Ruckspursperre 28a angeordnet, die hier zwischen der Mitnahmehülse lβa und der Ritzelwelle 50 wirksam wird. Die Ausführungsform der Ruckspursperre 28a entspricht dabei der in Figur 5 und 6 dargestellten Lösung. Sie wird als segmentierter Federring 40 mit drei Sperrelementen 29a in der umlaufenden Nut 41 am Innenumfang der Mitnehmerhülse 16a eingesetzt, wobei die Sperrelemente 29a mit der Verriegelungskraft des Federrings 40 im Ruhezustand nunmehr radial gegen die Oberfläche 34a der Ritzelwelle 50 drücken. In Figur 7 sind Ritzelwelle 50 und Starterritzel 17a in der oberen Hälfte in der Ruhestellung und in der unteren Hälfte in der Ausstoßstellung dargestellt . In der Ruhestellung liegen die Sperrelemente 29a am Oberflächenbereich 34a der Ritzelwelle 50 an. Am hinteren Ende dieses

Oberflächenbereichs 34a befindet sich an der Ritzelwelle 50 eine umlaufende, abfallende Sperrschulter 33a, hinter der die Sperrelemente 29a in der Ausstoßstellung bzw. Einspurstellung des Starterritzels 17a mit der

Verriegelungskraft des Federrings 40 einrasten. Beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine werden dann die Sperrelemente 29a aufgrund ihrer Fliehkraft F entgegen der Verriegelungskraft des Federrings 40 soweit radial nach außen bewegt, dass die Ruckspursperre 28a wieder freigegeben wird.

Figur 8 zeigt eine alternative Lösung für die Anordnung der Ruckspursperre 28a am ausstoßenden Starter. Während in Figur 7 das Steilgewinde 18a zwischen Starterritzel 17a und Ruckspursperre 28a angeordnet ist, zeigt Figur 8 eine Lösung, bei der die Ruckspursperre 28a zwischen Starterritzel 17b und Steilgewinde 18a angeordnet ist. Bei dieser Lösung sind Steilgewinde 18 und Ruckspursperre 28a zwischen zwei Lagerstellen 51, 52 der Ritzelwelle 50 an der Mitnehmerhülse 16a angeordnet. Figur 8 zeigt im oberen Teil die Ruhelage und im unteren Teil die Ausstoßstellung von Ritzel und Ritzelwelle.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 und 10 ist der vordere Bereich einer derartigen Startvorrichtung dargestellt, wobei ein ortsfester Freilauf 13b mit dem Vorgelege 12b angedeutet ist. In den Figuren 9a und 9b ist jeweils die untere Hälfte des vorderen Bereiches der

Startvorrichtung im Längsschnitt dargestellt, wobei in Figur 9a der Ruhezustand und in Figur 9b der Verriegelungszustand des Starterritzels 17b dargestellt ist.

Im mittleren Bereich steht die Abtriebswelle 15b über das

Steilgewinde 18b mit der Mitnehmerhülse 16b im Eingriff. Die Mitnehmerhülse 16b trägt hier am vorderen Ende das Starterritzel 17b, welches drehfest in die Mitnehmerhülse eingesetzt und auf dem vorderen Ende der Abtriebswelle 15b gelagert ist. In die Mitnehmerhülse 16b ist ferner eine

Rückspurfeder 21b eingesetzt, die sich gegen eine Stützschulter 60 der Mitnehmerhülse 16b und einem auf der Abtriebswelle 15b befestigten Anschlagring 20b abstützt. Am hinteren Ende der Mitnehmerhülse 16b ist die Ruckspursperre 28b angeordnet. Sie besteht aus einem am hinteren Ende der Mitnehmerhülse 16b befestigten Scheibenkörper 61, der gemäß Figur 10 an seinem Umfang drei gleichmäßig verteilt angeordnete, zur hinteren Stirnseite des Scheibenkörpers 61 offene Aussparungen 62 aufweist. In jeder der Aussparungen 62 ist ein Sperrelement 29b in Radialrichtung geführt. Die Sperrelemente 29b werden durch Federkraft in Radialrichtung gegen den Außenumfang der Abtriebswelle 15b gedrückt . Für jedes Sperrelement 29b sind zwei vorgespannte Schraubenfedern 30b vorgesehen, die nebeneinander angeordnet in der jeweiligen Aussparung 62 zwischen dem Sperrelement 29b und einer Stützschulter 63 am Außenumfang des Scheibenkörpers 61 eingesetzt sind. Die Aussparungen 62 mit den eingesetzten Sperrelementen 29b und den Schraubenfedern 30b sind von einer den Scheibenkörper 61 der Ruckspursperre 28b einfassenden Schutzkappe 64 abgedeckt.

Im Ruhezustand der StartVorrichtung gemäß Figur 9a hat die Rückspurfeder 21b die Mitnehmerhülse 16b mit dem Starterritzel 17b über das Steilgewinde 18b der Abtriebswelle 15b so weit nach hinten gedrückt, bis die

Sperrelemente 29b gegen eine umlaufende Anlageschulter 65 hinter dem Steilgewinde 18b der Abtriebswelle 15b anliegen.

Mit dem Einschalten des Startermotors der Startvorrichtung wird aufgrund der Massenträgheit der Mitnehmerhülse 16b mit dem Starterritzel 17b und dem Scheibenkörper 61 der Ruckspursperre 28b über das Steilgewinde 18b vorgespurt. Dabei werden die Sperrelemente 29b über eine Rampe 66 (s. Figur 9b) am hinteren Ende des Steilgewindes 18b gegen die Kraft der Schraubenfedern 30b radial nach außen gedrückt und gleiten über das Steilgewinde 18a mit nach vorne. In der Einspurstellung des Starterritzels 17b gemäß Figur 9b gelangen die Sperrelemente 29b bis zu einer Ringnut 67 im Bereich des Steilgewindes 18b auf der Abtriebswelle 15b. Aufgrund der Vorspannung der Schraubenfedern 30b rasten nun die Sperrelemente 29b dort in die Ringnut 67 ein, wobei die hintere Flanke der Ringnut 67 eine umlaufende Sperrschulter 33b gegen ein Zurückspuren des Starterritzels 17b bildet. Die Mitnehmerhülse 16b mit dem Starterritzel 17b wird daher während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine von der

Ruckspursperre 28b in dieser Stellung verriegelt. Erst wenn nach erfolgtem Anlauf der Brennkraftmaschine durch eine entsprechend hohe Drehzahl die Fliehkräfte der Sperrelemente 29b größer als die Vorspannkräfte der Schraubenfedern 30b geworden sind, werden die Sperrelemente 29b dadurch radial nach außen bewegt, so dass ihre Verriegelung an der Ringnut 67 aufgehoben wird. Nun kann die Mitnehmerhülse 16b mit dem Starterritzel 17b durch die Kraft der Rückspurfeder 21b wieder in die hintere Ausgangslage zurückbewegt werden. Mit dem Abschalten des Startermotors wird nunmehr das

Starterritzel 17b stillgesetzt, die Fliehkräfte an den Sperrelementen 29b der Ruckspursperre 28b verschwinden und die Sperrelemente 29b werden sodann wieder durch die Vorspannkraft der Schraubenfedern 30b gegen die Abtriebswelle 15b gedrückt, wo sie sich schließlich im

Ruhezustand der StartVorrichtung an die Anlageschulter 65 der Abtriebswelle 15b anlegen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen einer Ruckspursperre an Startvorrichtungen beschränkt. Sie umfasst vielmehr alle Lösungen, die sich nach dem Erreichen der Einspurstellung des Starterritzels vorzugsweise selbsttätig verriegeln und bei denen anschließend durch die Ritzeldrehung eine selbsttätige, fliehkraftgesteuerte Entriegelung eintritt.

Bei Startvorrichtungen mit einem Freilauf ist lediglich darauf zu achten, dass die Ruckspursperre vom Starterritzel her gesehen nicht hinter dem Freilauf liegen darf, da sonst die Fliehkraftentriegelung mit dem Ansprechen des Freilaufs unwirksam wird. In vorteilhafter Weise wird daher ein ortsfester Freilauf vorgeschlagen, der gegebenenfalls mit einem Vorgelege zusammengebaut wird.

Claims

Ansprüche

1. Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor (11) und einer Abtriebswelle (15) , die mit einem axial verschiebbar gelagerten Starterritzel (17) zusammenwirkt, das mit Beginn eines jeden Start organges zum Einspuren in einen Zahnkranz (27) der Brennkraftmaschine bis zu einem Anschlag (20) yorspurt und das in seiner Einspurstellung durch eine steuerbare Ruckspursperre (28) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28) eine fliehkraftgesteuerte Entriegelung aufweist .

2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ruckspursperre (28) durch eine Verriegelungskraft in der Einspurstellung des Starterritzels (17) selbsttätig verriegelt.

3. Startvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fliehkraftgesteuerte Entriegelung beim Erreichen einer vorgegebenen Ritzeldrehzahl entgegen einer Verriegelungskraft der Ruckspursperre (28) anspricht.

4. StartVorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28) mindestens ein Sperrelement (29) hat, das mit der Verriegelungskraft mindestens einer vorgespannten Feder (30) nach dem Vorspuren des Starterritzels (17) dieses bis zum Ansprechen der Entriegelung gegen ein Zurückspuren selbsttätig sichert .

5. StartVorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sperrelement (29) eine Fliehkraftmasse für das fliehkraftgesteuerte Ansprechen der Entriegelung bildet .

6. Startvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Ritzeldrehzahl zum Ansprechen der Entriegelung mindestens der auf das Starterritzel (17) übersetzten Selbstlaufdrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entspricht .

7. StartVorrichtung für Brennkraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28) zwischen der Abtriebswelle (15) und dem darauf axial verschiebbar gelagerten Starterritzel (17) angeordnet ist.

8. Startvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sperrelement (29) und die Feder (30) der Ruckspursperre (28) am Starterritzel (17) angeordnet ist und mit der Verriegelungskraft der Feder (30) radial gegen einen Oberflächenbereich (34) der Abtriebswelle (15) drückt, welche eine umlaufende Sperrschulter (33) aufweist, hinter der das Sperrelement (29) in der Einspurstellung des Starterritzels (17) einzurasten vermag.

9. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sperrelement (29) mit der Feder (30) in einer axial hinter den Zähnen des Starterritzels (17) liegenden Radialbohrung (31) eingesetzt und die Feder (30) gegen eine Anlage am äußeren Ende der Radialbohrung (31) , vorzugsweise gegen eine Verschlussplatte (32) der Radialbohrung (31) vorgespannt ist.

10. Startvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleiche Sperrelemente (28a) am Innenumfang des Starterritzels (17) verteilt angeordnet sind.

11. Startvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer umlaufenden Nut (41) am Innenumfang des Starterritzels (17) oder dessen Mitnehmer (16) ein segmentierter Federring (40) mit mehreren, vorzugsweise drei gleichmäßig am Umfang verteilten segmentförmigen Sperrelementen (29a) eingesetzt ist.

12. Startvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (29a) mit einer Verdrehsicherung (43) am Starterritzel (17) bzw. Mitnehmer (16) gehalten sind.

13. Startvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (15) mit axialem Abstand zur Sperrschulter (33) eine der Sperrschulter zugewandte, umlaufende Anlageschulter (35) als Vorspuranschlag aufweist, gegen die sich das mindestens eine Sperrelement (29) in der Verriegelungsstellung der Ruckspursperre (28) bei einem weiteren Vorspuren des Starterritzels (17) anlegt.

14. StartVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28a) zwischen einer mit der Abtriebswelle (15a) verbundenen Mitnehmerhülse (16a) und dem darin mittels einer Ritzelwelle (50) axial verschiebbar gelagerten, frei ausstoßenden Starterritzel (17a) angeordnet ist.

15. Start orrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28a) als segmentierter Federring (40) mit mehreren Sperrelementen (29a) in einer umlaufenden Nut (41) am Innenumfang der Mitnehmerhülse (16a) eingesetzt ist, wobei die Sperrelemente (29a) mit der Verriegelungskraft des Federrings (40) radial gegen die Oberfläche (34a) der Ritzelwelle (50) drücken, welche eine umlaufende Sperrschulter (33a) aufweist, hinter der die Sperrelemente (29a) in der Einspurstellung des Starterritzels (17a) einzurasten vermögen.

16. Startvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (50) über ein Steilgewinde (18a) mit der Mitnehmerhülse (16a) in Eingriff steht .

17. Startvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steilgewinde (18a) zwischen Starterritzel (17a) und Ruckspursperre (28a) angeordnet ist.

18. Start orrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28a) zwischen

Starterritzel (17a) und Steilgewinde (18a) angeordnet ist.

19. Startvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28b) am hinteren Ende einer auf der Abtriebswelle (15b) über ein Steilgewinde

(18b) axial verschiebbar gelagerten Mitnehmerhülse (16b) angeordnet ist, deren vorderes Ende das Starterritzel (17b) trägt, wobei das mindestens eine Sperrelement (29b) der Ruckspursperre (28b) nach dem Vorspuren des Starterritzels (17b) hinter eine umlaufende Sperrschulter (33b) der Abtriebswelle (15b) einzurasten vermag.

20. Startvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringnut (67) im Bereich des Steilgewindes (18b) auf der Abtriebswelle (15b) die Sperrschulter (33b) bildet.

21. Startvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (15b) hinter dem

Steilgewinde (18b) eine umlaufende Anlageschulter (65) für das mindestens eine Sperrelement (29b) im Ruhezustand der Startvorrichtung auf eist .

22. Startvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruckspursperre (28b) aus einem am hinteren Ende der Mitnehmerhülse (16b) befestigten Scheibenkörper (61) besteht, in dem das mindestens eine Sperrelement (29b) in einer Aussparung (62) in Radialrichtung geführt und von der mindestens einen vorgespannten- Feder (30b) gegen die Abtriebswelle (15b) gedrückt ist .

23. Startvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine vorgespannte Feder (30b) in der Aussparung des Scheibenkörpers (61) zwischen dem Sperrelement (29b) und einer Stützschulter (63) am Außenumfang des Scheibenkörpers (61) eingesetzt ist.

24. Start orrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwei nebeneinander angeordnete, vorgespannte Federn (30b) in der zur hinteren Stirnseite des Scheibenkörpers (61) offenen Aussparung (62) das mindestens eine Sperrelement (29b) gegen die Abtriebswelle (15b) drücken.

25. StartVorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sperrelemente (29b) in drei am Umfang des Scheibenkörpers (61) gleichmäßig verteilt angeordneten Aussparungen (62) eingesetzt sind.

26. Startvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (62) mit den eingesetzten Sperrelementen (29b) und Federn (30b) von einer den Scheibenkörper (61) einfassenden Schutzkappe (64) abgedeckt sind.