WO2009144183A1 - Freiausstossender starter - Google Patents

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WO2009144183A1
WO2009144183A1 PCT/EP2009/056269 EP2009056269W WO2009144183A1 WO 2009144183 A1 WO2009144183 A1 WO 2009144183A1 EP 2009056269 W EP2009056269 W EP 2009056269W WO 2009144183 A1 WO2009144183 A1 WO 2009144183A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
starter
bearing
drive shaft
pinion
pinion shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/056269
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Kugler
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
Priority to US12/736,904 priority Critical patent/US20110175476A1/en
Priority to CN2009801195076A priority patent/CN102046962A/zh
Priority to JP2011510963A priority patent/JP2011522148A/ja
Priority to EP09753838A priority patent/EP2300704A1/de
Priority to BRPI0912303A priority patent/BRPI0912303A2/pt
Publication of WO2009144183A1 publication Critical patent/WO2009144183A1/de

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    • 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
    • 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
    • F02N15/022—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch
    • F02N15/023—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the starter comprising an intermediate clutch of the overrunning type
    • 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
    • F02N2250/00—Problems related to engine starting or engine's starting apparatus
    • F02N2250/08—Lubrication of starters; Sealing means for starters

Definitions

  • the invention relates to a free-launching starter for starting an internal combustion engine in a vehicle with a pinion shaft having a Einpurritzel at the front, freely ejecting end and at the opposite end a pinion shaft which is slidably guided and supported on a drive shaft of the starter and in a Bearing is taken from a bearing plate of the starter.
  • the invention relates to a method for mounting a free-ejecting starter, in particular a starter described above, wherein the starter is provided for cranking an internal combustion engine in a vehicle and the starter with a pinion shaft at the front, free-ejecting end a Einspurritzel at the opposite end of a pinion shaft has, which is slidably guided and supported on a drive shaft of the starter and is received in a bearing of a bearing plate of the starter.
  • Another embodiment of the starter are so-called mouth starters, in which the starter pinion is mounted on the front side of the drive shaft.
  • the underlying invention relates to free-ejecting starters.
  • the Einpurritzel is rotatably mounted on the drive shaft of the starter, since after starting the internal combustion engine by means of Einspurritzels the internal combustion engine overtakes the speed of the Einspurritzels relative to the drive shaft of the starter.
  • the relative speed of the pinion shaft relative to the drive shaft thus occurs only a few seconds during startup of the internal combustion engine. Otherwise, the speed and remaining operating time of Einspurritzels with the drive shaft is the same.
  • the pinion shaft is coupled for starting with an overrunning clutch on the drive shaft.
  • the overrunning clutch ensures a torque transmission to the pinion shaft in the starting process and allows a higher relative speed relative to the drive shaft.
  • the operating time of the relative speed, d. H. Loading time of the bearing of the pinion shaft on the drive shaft is thus very short compared to the total operating time. In the course of a vehicle life, the operating time typically adds up to about 12 h.
  • DE 197 43 122 A1 describes a freely ejecting starter with at least one front bearing of a pinion shaft on the output shaft of the needle bearing starter.
  • Such conventional starters are expensive in terms of storage.
  • An essential idea of the invention is to design the bearing of the pinion shaft on the drive shaft as needed.
  • Rolling bearings or bearing sinter bushings are designed for a service life of several hundred to a thousand hours.
  • the effective service life of the bearing of the pinion shaft on the drive shaft is in typical use only 10 to 12 hours. It is therefore an important idea of the invention to design this bearing according to the requirements and not oversized and thus to achieve a simplified production with weight reduction.
  • the object is achieved with a starter in that the pinion shaft has at least a first, inner bearing portion which supports directly on the drive shaft.
  • the idea is to support the pinion shaft, which is made of a hard material, again on a hard material of the drive shaft.
  • This storage could thus be referred to as hard-hard storage, compared to a hard-soft-hard storage with a lying between the pinion shaft and the drive shaft, made of soft material sintered bearing sleeve.
  • a significant advantage is that thus fewer components are required, a faster production of the components and the starter is possible and overall due to fewer components, a weight reduction and lower manufacturing costs can be achieved. The production is easier.
  • the storage against the environmental conditions occurring, such as dust, abrasion of the coupling, moisture, etc. are very well protected by the encapsulated structure, in contrast to so-called Maulstartern.
  • the storage can also be simplified, among other things, since, for example, no complicated and expensive rolling bearing, as in the above-described prior art must be used, because in the time in which a relative speed between the pinion shaft and the drive shaft, no torque from the starter must be transferred to the ring gear of the internal combustion engine. At this time, therefore, the load case, ie the force acting on the pinion, very low. Further, the operating time is further reduced by short cycles, for example, with vehicles having starting systems with start timing without direct driver intervention. Vehicles with a start button or a start button have a start time control which stops the starter even faster and disengages the pinion gear from the ring gear as soon as the internal combustion engine is started.
  • the at least one bearing section is acted upon by the pinion shaft on the drive shaft with a lubricant.
  • This lubricant is, for example, a grease or oil or another lubricant known from the prior art, which wets the first bearing section or is applied over a large area.
  • the at least one first bearing section may have a sliding coating.
  • the slip coating may be a different material coating, for example a plastic coating or another abrasion-resistant coating.
  • the plastic coating may be, for example, a Teflon coating.
  • the first bearing section and / or the drive shaft are specially hardened in the region in which the bearing section is displaced and supported directly on the drive shaft.
  • the special hardening can extend the life considerably.
  • the hardening process may, for example, be a nitriding treatment which can also be used against corrosion or a heat treatment process. be driving.
  • a lubricant reservoir is provided according to a particularly preferred embodiment.
  • the lubricant depot is formed at least on the first bearing portion by a lubrication groove on the pinion shaft.
  • the lubrication groove is filled with grease prior to assembly of the pinion shaft on the drive shaft and thus lasts for the life of the starter.
  • the pinion shaft may be arranged with a hard-hard bearing on the drive shaft.
  • the outer bearing section which is closest to the single-pinion gear, is mounted as a first bearing section directly hard on the drive shaft and an inner, second bearing section is softly supported on the drive shaft by means of a bearing sleeve for simplified production of a pinion shaft.
  • the inner diameter of the drive shaft over the length of the two bearing sections on which the Einspurritzel stores is substantially constant. In addition, this results in a weight reduction compared to a stepped drive shaft.
  • the inner diameter of the pinion shaft in the region of the second bearing portion are larger, preferably to the first bearing portion, as the inner diameter in the region of the Einspurritzels to the first to reduce the wall thicknesses bearing section.
  • the pinion shaft is material and weight optimized and designed to be resource-saving.
  • the wall thicknesses are chosen so large that sufficient strength is achieved with maximum weight reduction.
  • the first bearing section on the pinion shaft behind the Einspurritzel formed, thus a free area under the pinion teeth for the stop system including an axial displacement for shifting the Einspurritzels available.
  • the near-toothed storage only in this area is preferred. In other stop systems, the storage can be formed under the pinion teeth of the Einspurritzels.
  • the object is further achieved by a mounting method in that the pinion shaft of the pinion shaft is pushed with at least one bearing section directly onto the drive shaft.
  • the assembly process is thus considerably simplified, since no rolling bearing or a sintered bushing has to be used.
  • the bearing section is subjected to a sliding coating, in particular a lubricant, for example grease.
  • the bearing portion can, as explained above, also be acted upon with a Teflon layer or other lubricant.
  • the assembly steps are reduced, since fewer components are required. The assembly is faster and therefore cheaper.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a drive shaft mounted on a pinion shaft according to a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a pinion shaft according to a second embodiment.
  • Fig. 1 shows a detail in an enlarged cross section of a starter 1 for starting an internal combustion engine in a vehicle.
  • the starter 1 is of the type of a so-called free-ejecting starter with a pinion shaft 2 mounted on one side, on which a meshing pinion 3 is formed, which is meshed with a ring gear (not shown) by means of a relay for a starting process of the internal combustion engine and after starting up the internal combustion engine again is disengaged.
  • the pinion shaft 2 is rotatably mounted on a drive shaft 5 from the starter to allow a relative speed, which occurs when the internal combustion engine starts up and reaches a higher speed on the ring gear than the starter has specified via the drive shaft 5.
  • This relative speed has a very short operating time in the start cycle, especially in modern vehicles with a start button is the operating time defines shortened, since a start time control takes the Einpurritzel out of engagement with the ring gear after the start of the engine.
  • the pinion shaft 2 has a first bearing section 6 and a second bearing section 7.
  • the first bearing portion 6 is an outer closest to the pinion gear 3, and the second bearing portion 7 is an inner one having a bearing sleeve 8 made of a soft material such as a sintered bronze material.
  • the bearing sleeve 8 is surrounded or impregnated with a lubricant to improve the sliding properties and as corrosion protection and noise reduction.
  • the bearing sleeve 8 may also have a lubricant depot in the form of a circumferential groove, a so-called bag.
  • the bearing sleeve 8 seen in cross section is formed thick with a large wall thickness.
  • the pinion shaft 2 supports the first bearing section directly, without a sintered sleeve or a roller bearing, on the drive shaft 5.
  • a hard-hard bearing is present, since the hard material of the pinion shaft 2 superimposed on the hard material of the drive shaft 5.
  • Such storage is sufficient because the operating life of the over conventional rolling bearings of several thousand hours and bearings in a sleeve is very short overall.
  • the overall operating life of the hard-hard storage is typically considered to be 10 to 12 hours over the life of the starter. This operating time is incurred when a relative speed between a pinion shaft 2 and a drive shaft 5 occurs.
  • the pinion shaft 2 is received by a roller bearing 9, which is inserted in a bearing plate 10 from the starter 1.
  • a sealing cap 12 at the front of the Einspurritzels 3 storage from a total of.
  • the axial meshing movement of Einspurritzels 3 is limited by the pinion stop 11 on the drive shaft 5.
  • the pinion stop 11 comprises a stop ring and a snap ring.
  • the pinion shaft 2 is connected by means of an overrunning clutch 13 on the drive shaft 5 in operative connection, so that the Einspurritzel 3 is driven with a torque from the drive shaft 5 and in case of overshoot during startup of the internal combustion engine, a relative speed with a higher speed of the Einspurritzels 3 is realizable.
  • bearing surfaces on the first bearing portion 6 of the drive shaft 5 and / or the pinion shaft 2 are specially hardened. They have a lubricious coating.
  • the length of the bearing sections 6, 7 on which the pinion pinion 3 bears with the pinion shaft 4 is substantially constant.
  • the inner diameter of the pinion shaft 4 is formed in the region of the second bearing portion 7 with the bearing sleeve 8 to the first bearing portion 6 with a significantly larger inner diameter, as the bore from the front side of Einspurritzel 3 to the first bearing portion 6.
  • a pinion shaft 2 results thinner wall thicknesses with a significant weight reduction, which also to a resource conservation of the use of materials over a pinion shaft according to the prior art leads.
  • a free-ejecting starter 1 is thus very easy to assemble. Only a wide thick bearing sleeve 8 on an end face opposite the Einspurritzel is used and then the pinion shaft 4 is pushed with at least one bearing section directly on the drive shaft in stock.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail in cross section of a pinion shaft 2 in a particularly preferred embodiment.
  • FIG. 2 shows the cutout with the pinion pinion 2 in the area around the first bearing section 6.
  • the bearing section 6 of the pinion shaft 2 has a circumferential lubrication groove 14.
  • the lubrication groove 14 serves as a lubricant depot to provide the bearing portion 6 with sufficient lubricant throughout its life.
  • the first bearing section 6 is formed on the pinion shaft 4 in front of the pinion pinion 3.

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Abstract

Es wird ein freiausstoßender Starter (1) zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug mit einer Ritzelwelle (2) beschrieben, die am vorderen, freiausstoßenden Ende ein Einspurritzel (3) und am gegenüberliegenden Ende einen Ritzelschaft (4) aufweist, der auf einer Antriebswelle (5) des Starters (1) verschiebbar geführt und gelagert ist und in einem Lager von einem Lagerschild (10) des Starters (1) aufgenommen ist. Um den Aufbau und die Montage des Starters (1) zu vereinfachen und kostengünstiger auszugestalten, weist der Ritzelschaft (4) einen ersten, äußeren Lagerabschnitt (6) auf, der auf der Antriebswelle (5) direkt lagert.

Description

B E S C H R E I B U N G
Titel
Freiausstoßender Starter
Die Erfindung bezieht sich auf einen freiausstoßenden Starter zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug mit einer Ritzelwelle, die am vorderen, frei ausstoßenden Ende ein Einspurritzel und am gegenüberliegenden Ende einen Ritzelschaft aufweist, der auf einer Antriebswelle des Starters verschiebbar geführt und gelagert ist und in einem Lager von einem Lagerschild des Starters aufgenommen ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Montage eines freiausstoßenden Starters, insbesondere eines oben beschriebenen Starters, wobei der Starter zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug vorgesehen ist und der Starter mit einer Ritzelwelle am vorderen, freiausstoßenden Ende ein Einspurritzel am gegenüberliegenden Ende einen Ritzelschaft aufweist, der auf einer Antriebswelle des Starters verschiebbar geführt und gelagert ist und in einem Lager von einem Lagerschild des Starters aufgenommen ist.
Es sind freiausstoßende Starter bekannt mit einem Einspurritzel oder auch Starterritzel genannt, das mit zwei Lagerhülsen bzw. Buchsen oder einer sehr breiten Lagerbuchse auf der Antriebswelle des Starters gelagert ist. Das Einspurritzel wird mittels eines Relais in einen Zahnkranz zum Starten der Brennkraftmaschine eingerückt und nach dem Starten der Brennkraftmaschine wieder ausgerückt.
Eine andere Ausführungsform des Starters sind sogenannte Maulstarter, bei denen das Starterritzel auf der Antriebswelle stirnseitig gelagert ist. Die vor- liegende Erfindung bezieht sich auf freiausstoßende Starter.
Das Einspurritzel ist auf der Antriebswelle des Starters drehbar gelagert, da nach dem Starten der Brennkraftmaschine mittels des Einspurritzels die Brennkraftmaschine die Drehzahl des Einspurritzels gegenüber der Antriebswelle des Starters überholt. Die Relativdrehzahl von der Ritzelwelle gegenüber der Antriebswelle tritt somit nur wenige Sekunden beim Hochlauf der Brennkraftmaschine auf. Ansonsten ist die Drehzahl und restliche Betriebszeit des Einspurritzels mit der Antriebswelle gleich. Die Ritzelwelle ist für den Startvorgang mit einer Überholkupplung an der Antriebswelle gekoppelt. Die Überholkupplung sorgt für eine Drehmomentübertragung auf die Ritzelwelle im Startvorgang und lässt eine höhere Relativdrehzahl gegenüber der Antriebswelle zu. Die Betriebszeit der Relativdrehzahl, d. h. Belastungszeit des Lagers der Ritzelwelle auf die Antriebswelle ist somit insge- samt gegenüber der Gesamtbetriebszeit sehr kurz. Im Laufe eines Fahrzeugslebens summiert sich die Betriebsdauer typischer Weise auf bis zu ca. 12 h.
Um eine wesentlich höhere Lebensdauer gegenüber herkömmlich gesinter- ten Lager- oder Taschenbuchsen zu erreichen, bei denen in ausgebildeten Taschen Schmiermittel aufgenommen sind, beschreibt die DE 197 43 122 A1 einen freiausstoßenden Starter mit zumindest einer vorderen als Nadellager ausgebildeten Lagerstelle eines Ritzelschaftes auf der Abtriebswelle des Starters. Solche herkömmlichen Starter sind bezüglich der Lagerung aufwendig.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen freiausstoßenden Starter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, so dass der Aufbau und die Montage des Starters vereinfacht und kostengünstiger ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist, die Lagerung der Ritzelwelle auf der Antriebswelle bedarfsgerecht auszulegen. Wälzlager oder Lagersinterbuchsen sind für eine Betriebsdauer von mehren hundert bis tausend Stun- den ausgelegt. Die effektive Betriebslebensdauer der Lagerung von der Ritzelwelle auf der Antriebswelle ist im typischen Einsatzfall lediglich 10 bis 12 Stunden. Deshalb ist es ein wichtiger Gedanke der Erfindung, diese Lagerung den Anforderungen entsprechend und nicht überdimensioniert auszulegen und somit eine vereinfachte Fertigung mit Gewichtsreduktion zu erzie- len.
Die Aufgabe wird mit einem Starter dadurch gelöst, dass der Ritzelschaft zumindest einen ersten, innen liegenden Lagerabschnitt aufweist, der auf der Antriebswelle direkt lagert. Die Idee ist, den Ritzelschaft, der aus einem harten Material hergestellt ist, wiederum auf einem harten Material der Antriebswelle zu lagern. Diese Lagerung könnte somit als hart-hart-Lagerung bezeichnet werden, gegenüber einer hart-weich-hart-Lagerung mit einer zwischen Ritzelwelle und der Antriebswelle liegenden, aus weichem Werkstoff hergestellten gesinterten Lagerhülse. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass somit weniger Bauteile notwendig sind, eine schnellere Fertigung der Bauteile und des Starters möglich ist und insgesamt aufgrund von weniger Bauteilen eine Gewichtsreduktion sowie geringere Herstellungskosten erzielt werden. Die Fertigung ist einfacher. Außerdem ist die Lagerung gegenüber den auftretenden Umweltbedingungen, wie Staub, Abrieb der Kupplung, Feuchtigkeit usw. durch den gekapselten Aufbau sehr gut geschützt, im Gegensatz zu sogenannten Maulstartern.
Die Lagerung lässt sich unter anderem auch deshalb vereinfachen, da beispielsweise kein aufwendiges und teueres Wälzlager, wie im oben beschrie- benen Stand der Technik eingesetzt werden muss, weil in dem Zeitpunkt, in dem eine Relativdrehzahl zwischen Ritzelwelle und Antriebswelle auftritt, kein Drehmoment vom Starter auf den Zahnkranz der Brennkraftmaschine übertragen werden muss. In diesem Zeitpunkt ist somit der Lastfall, d. h. die Kraft, die auf das Ritzel wirkt, sehr gering. Ferner wird die Betriebsdauer durch kurze Zyklen weiter reduziert, beispielsweise mit Fahrzeugen, die Startsysteme mit einer Startzeitsteuerung ohne einen direkten Eingriff des Fahrers aufweisen. Fahrzeuge mit einem Startknopf oder einer Starttas- te haben eine Startzeitsteuerung, die den Starter noch schneller stoppen und das Einspurritzel aus dem Zahnkranz ausrücken, sobald die Brennkraftmaschine gestartet ist.
Aus den oben genannten Gründen ist es somit möglich, alle bisher bekann- ten Lagerelemente zwischen der Ritzelwelle und der Antriebswelle entfallen zu lassen.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform, um die Lagerung leichtgängig und geräuschreduziert auszubilden, sowie um Korrosionen zu ver- hindern, ist der zumindest eine Lagerabschnitt von der Ritzelwelle auf der Antriebswelle mit einem Schmiermittel beaufschlagt. Dieses Schmiermittel ist beispielsweise ein Fett oder Öl oder ein anderer aus dem Stand der Technik bekannter Schmierstoff, der den ersten Lagerabschnitt benetzt oder der großflächig aufgetragen ist.
Gemäß einer anderen, weiter bevorzugten Ausführungsform kann zusätzlich oder alternativ der zumindest eine erste Lagerabschnitt eine Gleitbeschich- tung aufweisen. Die Gleitbeschichtung kann eine andere Werkstoffbeschich- tung sein, beispielsweise eine Kunststoffbeschichtung oder eine andere ab- riebfeste Beschichtung. Die Kunststoffbeschichtung kann beispielsweise eine Teflonbeschichtung sein.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist der erste Lagerabschnitt und/oder die Antriebswelle im Bereich, in dem der Lagerab- schnitt direkt auf der Antriebswelle aufliegend verschoben und gelagert wird, speziell gehärtet. Die spezielle Härtung kann die Lebensdauer beträchtlich verlängern. Das Härtungsverfahren kann beispielsweise eine, auch gegen Korrosion einsetzbare, Nitrierbehandlung oder ein Wärmebehandlungsver- fahren sein.
Um die Lebensdauer bezüglich der Leichtgängigkeit und einer Geräuschreduktion zu verbessern, ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausfüh- rungsform ein Schmierstoffdepot vorgesehen. Das Schmierstoffdepot ist zumindest am ersten Lagerabschnitt durch eine Schmiernut an der Ritzelwelle ausgebildet. Die Schmiernut wird beispielsweise vor der Montage der Ritzelwelle auf der Antriebswelle mit Fett gefüllt und hält somit über die Lebensdauer des Starters.
Die Ritzelwelle kann mit einer hart-hart-Lagerung auf der Antriebswelle angeordnet sein. Aus fertigungstechnischen Gründen wird zur vereinfachten Herstellung einer Ritzelwelle der äußere Lagerabschnitt, der dem Einspurritzel am nächsten liegt, als erster Lagerabschnitt direkt hart auf der Antriebs- welle und ein innerer, zweiter Lagerabschnitt mittels einer Lagerhülse auf der Antriebswelle weich gelagert.
Um die Fertigung zu vereinfachen und zu verkürzen und somit günstiger zu gestalten, ist der Innendurchmesser der Antriebswelle über die Länge der zwei Lagerabschnitte, auf denen das Einspurritzel lagert, im Wesentlichen konstant. Außerdem ergibt sich dadurch eine Gewichtsreduktion gegenüber einer gestuften Antriebswelle.
Um das Gewicht des Starters, insbesondere die Lagerung der Ritzelwelle auf der Antriebswelle deutlich zu reduzieren, sind zur Reduktion der Wandstärken die Innendurchmesser des Ritzelschafts im Bereich des zweiten Lagerabschnitts größer, vorzugsweise bis zum ersten Lagerabschnitt, als der Innendurchmesser im Bereich des Einspurritzels bis zum ersten Lagerabschnitt. Somit ist die Ritzelwelle material- und gewichtsoptimiert sowie res- sourcenschonend ausgebildet. Die Wandstärken sind so groß gewählt, dass eine ausreichende Festigkeit bei maximaler Gewichtsreduktion erzielt wird.
Vorteilhafterweise ist der erste Lagerabschnitt am Ritzelschaft hinter dem Einspurritzel ausgebildet, somit ist ein freier Bereich unter der Ritzelverzahnung für das Anschlagsystem einschließlich eines Axialwegs zur Verschiebung des Einspurritzels vorhanden. Die verzahnungsnahe Lagerung erst in diesem Bereich ist bevorzugt. Bei anderen Anschlagsystemen kann die La- gerung unter der Ritzelverzahnung des Einspurritzels ausgebildet sein.
Die Aufgabe wird ferner mit einem Montageverfahren dadurch gelöst, dass der Ritzelschaft der Ritzelwelle mit zumindest einem Lagerabschnitt direkt auf die Antriebswelle geschoben wird. Erfindungsgemäß ist somit das Mon- tageverfahren deutlich vereinfacht, da kein Wälzlager bzw. eine gesinterte Buchse eingesetzt werden muss. Insbesondere wird der Lagerabschnitt mit einer gleitenden Beschichtung, insbesondere einem Schmierstoff, beispielsweise Fett, beaufschlagt. Der Lagerabschnitt kann, wie oben erläutert, auch mit einer Teflonschicht oder einem anderen Gleitmittel beaufschlagt werden. Die Montageschritte sind reduziert, da weniger Bauteile anfallen. Die Montage erfolgt schneller und somit kostengünstiger.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Kurzbezeichnungen der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer auf einer Antriebswelle gelagerten Ritzelwelle gemäß einer ersten Ausführungsform und
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Ritzelwelle gemäß einer zweite Ausführungsform. Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt in einem vergrößerten Querschnitt von einem Starter 1 zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug. Der Starter 1 ist vom Typ eines sogenannten freiausstoßenden Starters mit einer einseitig gelagerten Ritzelwelle 2, auf der ein Einspurritzel 3 ausgebil- det ist, das in einen nicht dargestellten Zahnkranz mittels eines Relais für einen Startvorgang der Brennkraftmaschine eingespurt wird und nach dem Hochfahren der Brennkraftmaschine wieder ausgerückt wird.
Die Ritzelwelle 2 ist auf einer Antriebswelle 5 vom Starter drehbar gelagert, um eine Relativdrehzahl zuzulassen, die auftritt, wenn die Brennkraftmaschine hochläuft und eine höhere Drehzahl am Zahnkranz erreicht als der Starter über die Antriebswelle 5 vorgegeben hat. Diese Relativdrehzahl hat eine sehr kurze Betriebszeit im Startzyklus, insbesondere in modernen Fahrzeugen mit einem Startknopf ist die Betriebszeit definiert verkürzt, da eine Startzeitsteuerung das Einspurritzel aus dem Eingriff mit dem Zahnkranz nach dem Start der Brennkraftmaschine nimmt.
Die Ritzelwelle 2 weist einen ersten Lagerabschnitt 6 und einen zweiten Lagerabschnitt 7 auf. Der erste Lagerabschnitt 6 ist ein äußerer, der dem Ein- spurritzel 3 am nächsten liegt und der zweite Lagerabschnitt 7 ist ein innerer, mit einer Lagerhülse 8, die aus einem weichen Material, wie beispielsweise einem gesinterten Bronzematerial, hergestellt ist. Die Lagerhülse 8 ist zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und als Korrosionsschutz sowie zur Geräuschreduktion mit einem Schmierstoff umgeben beziehungsweise getränkt. Die Lagerhülse 8 kann auch ein Schmierstoffdepot in Form einer umlaufenden Nut, einer sogenannten Tasche, aufweisen. Um einen großen Innendurchmesser der Ritzelwelle zu überbrücken, ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt die Lagerhülse 8 im Querschnitt gesehen dick mit einer großen Wandmaterialstärke ausgebildet.
Erfindungsgemäß lagert die Ritzelwelle 2 am ersten Lagerabschnitt direkt, ohne eine Sinterhülse oder ein Wälzlager, auf der Antriebswelle 5. Es liegt somit eine hart-hart-Lagerung vor, da der harte Werkstoff der Ritzelwelle 2 auf dem harten Werkstoff der Antriebswelle 5 lagert. Eine solche Lagerung ist ausreichend, da die Betriebslebensdauer der von gegenüber herkömmlichen Wälzlagern von mehreren tausend Stunden und Lagerungen in einer Hülse insgesamt sehr kurz ist. Die Gesamtbetriebsdauer der hart-hart- Lagerung beträgt typischer Weise 10 bis 12 Stunden über die Lebensdauer des Starters betrachtet. Diese Betriebszeit fällt beim Auftreten einer Relativdrehzahl zwischen einer Ritzelwelle 2 und einer Antriebswelle 5 an.
Die Ritzelwelle 2 ist von einem Wälzlager 9 aufgenommen, das in einem Lagerschild 10 vom Starter 1 eingesetzt ist. Um die hart-hart-Lagerung gegen Umwelteinflüsse wie Staub, Feuchtigkeit, Abrieb zu schützen, schließt eine Dichtkappe 12 an der Stirnseite des Einspurritzels 3 die Lagerung insgesamt ab. Die axiale Einspurbewegung des Einspurritzels 3 wird durch den Ritzel-anschlag 11 auf der Antriebswelle 5 begrenzt. Der Ritzelanschlag 11 umfasst einen Anschlagring und einen Sprengring. Die Ritzelwelle 2 steht mittels einer Überholkupplung 13 an der Antriebswelle 5 in Wirkverbindung, so dass das Einspurritzel 3 mit einem Drehmoment von der Antriebswelle 5 angetrieben wird und im Überholfall beim Hochlauf der Brennkraftmaschine eine Relativdrehzahl mit einer höheren Drehzahl des Einspurritzels 3 reali- sierbar ist.
Vorteilhafterweise sind Lagerflächen am ersten Lagerabschnitt 6 der Antriebswelle 5 und/oder der Ritzelwelle 2 speziell gehärtet. Sie weisen eine Gleitbeschichtung auf. Aus fertigungstechnischen Gründen zur Vereinfa- chung der Fertigung ist der über die Länge der Lagerabschnitte 6, 7, auf denen das Einspurritzel 3 mit dem Ritzelschaft 4 lagert, im Wesentlichen konstant. Der Innendurchmesser des Ritzelschafts 4 ist im Bereich des zweiten Lagerabschnitts 7 mit der Lagerhülse 8 bis zum ersten Lagerabschnitt 6 mit einem deutlich größeren Innendurchmesser ausgebildet, als die Bohrung von der Stirnseite am Einspurritzel 3 bis zum ersten Lagerabschnitt 6. Somit ergibt sich eine Ritzelwelle 2 aus dünneren Wandstärken mit einer deutlichen Gewichtsreduktion, die auch zu einer Ressourcenschonung des Werkstoffeinsatzes gegenüber einer Ritzelwelle gemäß dem Stand der Technik führt.
Vorteilhafterweise ist ein freiausstoßender Starter 1 somit sehr einfach zu montieren. Lediglich eine breite dicke Lagerhülse 8 an einer Stirnseite, die dem Einspurritzel gegenüberliegt, wird eingesetzt und dann wird der Ritzelschaft 4 mit zumindest einem Lagerabschnitt direkt auf die Antriebswelle lagernd geschoben.
Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt im Querschnitt von einer Ritzelwelle 2 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform. Die Fig. 2 zeigt den Ausschnitt mit dem Einspurritzel 2 im Bereich um den ersten Lagerabschnitt 6. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Lagerabschnitt 6 der Ritzelwelle 2 eine umlaufende Schmiernut 14 auf. Die Schmiernut 14 dient als Schmierstoffdepot, um den Lagerabschnitt 6 während der gesamten Lebensdauer mit ausreichend Schmierstoff zu versorgen. Der erste Lagerabschnitt 6 ist am Ritzelschaft 4 vor dem Einspurritzel 3 ausgebildet.
Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Freiausstoßender Starter (1 ) zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug mit einer Ritzelwelle (2), die am vorderen, freiaussto- ßenden Ende ein Einspurritzel (3) und am gegenüberliegenden Ende einen Ritzelschaft (4) aufweist, der auf einer Antriebswelle (5) des Starters (1 ) verschiebbar geführt und gelagert ist und in einem Lager von einem Lagerschild (10) des Starters (1 ) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzelschaft (4) zumindest einen ersten, äußeren La- gerabschnitt (6) aufweist, der auf der Antriebswelle (5) direkt lagert.
2. Starter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Lagerabschnitt (6) von der Ritzelwelle (2) auf der Antriebswelle (5) mit einem Schmiermittel beaufschlagt ist.
3. Starter (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerabschnitt (6) eine Gleitbeschichtung aufweist.
4. Starter (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerabschnitt (6) und /oder die Antriebswelle (5), im Bereich, in dem der Lagerabschnitt (6) aufliegend verschoben und gelagert wird, speziell gehärtet ist.
5. Starter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Lagerabschnitt (6) eine Schmiernut (14) aufweist.
6. Starter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Lagerabschnitt (6), der dem Einspurritzel (3) am nächs- ten liegt, als erster Lagerabschnitt (6) direkt hart auf der Antriebswelle (5) lagert und ein innerer, zweiter Lagerabschnitt (7) mittels einer Lagerhülse (8) auf der Antriebswelle (5) weich lagert.
7. Starter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Antriebswelle (5) über die Länge der zwei Lagerabschnitte (6, 7), auf denen das Einspurritzel (3) lagert, im Wesentlichen konstant ist.
8. Starter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Ritzelschafts (4) im Bereich des zweiten Lagerabschnitts (7) deutlich größer ist als der Innendurchmesser im Be- reich des Einspurritzels (3) bis zum ersten Lagerabschnitt (6).
9. Starter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerabschnitt (6) am Ritzelschaft (4) hinter dem Einspurritzel (3) ausgebildet ist.
10.Verfahren zur Montage eines freiausstoßenden Starters (1 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Starter (1 ) zum Andrehen einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug vorgesehen ist und der Starter (1 ) mit einer Ritzelwelle (2) am vorderen, freiausstoßenden Ende ein Einspurritzel (3) und am gegenüberliegenden Ende einen Ritzelschaft
(4) aufweist, der auf einer Antriebswelle (5) des Starters (1 ) verschiebbar geführt und gelagert wird und in einem Lager von einem Lagerschild (10) des Starters (1 ) aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzelschaft (4) der Ritzelwelle (2) mit zumindest einem Lagerabschnitt (6, 7) direkt auf die Antriebswelle (5) geschoben wird.
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