WO2010012764A1 - Verfahren zum einspuren eines andrehritzels einer startvorrichtung in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum einspuren eines andrehritzels einer startvorrichtung in einen zahnkranz einer brennkraftmaschine Download PDF

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sprocket
starting
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Sven Hartmann
Juergen Gross
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • a meshing of the pinion in the sprocket of the starting device is achieved by consciously and conditionally achieved by technical means that the starting pinion contacts the ring gear with a peripheral speed, which is smaller than the peripheral speed of the ring gear.
  • This has the advantage that the engagement of the pinion in the ring gear as in the conventional case of engagement of a pinion of an ordinary starter can run into the sprocket.
  • the conventional engagement process causes relatively low wear under normal conditions, which is particularly desirable in a vehicle having a start-stop system. For example, in a vehicle with a start-stop system, the number of starts compared to vehicles with a conventional start system is up to ten times higher. against this background, it is particularly desirable to enable a low-wear meshing in a start-stop system. Disclosure of the invention
  • the method according to the invention with the features of the main claim has the advantage that when a Andrehritzels in the ring gear of an internal combustion engine meshing speed ratios are present, which lead to a relatively gentle, d. H. low-wear meshing a Andrehritzels is made possible in the sprocket.
  • the peripheral speed of the ring gear is not equal to zero when the starter pinion contacts the ring gear at a circumferential speed.
  • the peripheral speed of the starter pinion is not equal to zero in order to achieve the particular intended kinematic and kinetic conditions.
  • the method is particularly reliable when the peripheral speeds of the sprocket and the Andrehritzels are oriented at their common point of engagement in the same direction.
  • peripheral speed of the ring gear at the moment of first contacting with the starter pinion or contacting the pinwheel with the ring gear the peripheral speed of the ring gear maximally formed by a value of the product of 5 meters per second per millimeter and the module of the ring gear in millimeters larger and minimally larger than the peripheral speed of the Andrehritzels.
  • the reliability of the method can be increased by the starter having a pinion shaft which drives the starter pinion, wherein acts between the starter pinion and the pinion shaft in the direction of its axis of rotation a spring force of a spring element, wherein by contacting the Andrehritzels with the ring gear, the spring element is compressed ,
  • the reliability of the system is not only improved by the resilient or elastic properties, but at the same time by the associated Dämp- tion processes, for example, caused by the friction of the spring with their counter bearings or any flow damping.
  • the starter pinion is vorgespurt timely to the sprocket and timely achieved as intended high peripheral speed. Accordingly, it is important that a switching criterion is recognized by a control unit and the starting pinion is then pre-loaded in one step in the direction of the ring gear and rotated in another step, wherein the prevailing on the starter pinion peripheral speed when reaching the ring gear than the Circumferential speed of the ring gear is.
  • These measures can ensure that the pinion contacts the ring gear at the right moment with a suitable property. It is initially irrelevant which switching criterion is used here. It is also irrelevant which control unit recognizes the switching criterion.
  • the switching criterion may be a signal which corresponds to a desire for switching off the internal combustion engine.
  • the desire for switching off the internal combustion engine may be due, for example, to the fact that the speed of the vehicle is zero and / or the drive train is open or the vehicle speed is below a low speed threshold, for example ⁇ 7 h / km.
  • Another switching criterion may be, for example, a signal which corresponds to a speed characteristic of the ring gear of the internal combustion engine.
  • a speed property of the ring gear would be, for example, the angular velocity of the ring gear or the change in the angular velocity of the ring gear, for example below a certain speed threshold, from which an upcoming standstill of the internal combustion engine can be derived.
  • Such a characteristic could indicate that the internal combustion engine should be switched off (eg automatic swing automatic transmission). It is provided that, based on the switching criterion, a time is calculated, in addition, the starting device is activated. So z. B. defined that in the event that the internal combustion engine reaches a speed below 600 / min, the starting device is activated (turning the Andrehritzels, toads of Andrehritzels) to at a suitable time, the starter pinion with the appropriate property with the sprocket to contact. - A -
  • the starting pinion is first set in rotation in one step and then pre-tapped in one step to the ring gear.
  • Figure 1 shows a starting device and a detail of an internal combustion engine with sprocket
  • Figure 2 is a schematic diagram of the system of internal combustion engine, starting device and control devices in a first embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the speed relationships at the time of the first contacting of the starting pinion on the sprocket
  • FIG. 4 shows the sequence of the method on the basis of a few snapshots of situations during the course of the procedure up to cranking
  • FIG. 1 shows an electrical machine 10 (starting device) in a longitudinal section.
  • This electric machine 10 has, for example, an electric motor 13 (starter motor) and a pusher 16.
  • the electric motor 13 and the pusher 16 are fixed to a common drive end plate 19.
  • the electric motor 13 functions, for example, to drive a starting pinion 22 when it is meshed in the ring gear 25 of the internal combustion engine, not shown here.
  • the electric motor 13 has, as a housing 11, a pole tube 28, which carries pole shoes 31 on its inner circumference, which are each wound by an exciting coil 300, which is part of an exciter winding 34.
  • the pole shoes 31 in turn surround an armature 37, which has an armature packet 43 constructed from fins 40 and an armature winding 49 arranged in grooves 46.
  • the armature package 43 is pressed onto a drive shaft 44.
  • a commutator 52 is further attached, which is constructed, inter alia, of individual commutator bars 55.
  • the commutator fins 55 are electrically connected in a known manner to the armature winding 49 in such a way that when the commutator fins 55 are energized by brushes 58 results in a rotational movement of the armature 37 in the pole tube 28.
  • a power supply 61 supplied in the on state, both the carbon brushes 58 and the field winding 34 with power.
  • the drive shaft 44 is commutator side supported with a shaft journal 64 in a sliding bearing 67, which in turn is held stationary in a commutator bearing cover 70.
  • the commutator 70 is in turn by means of tie rods 73 which are arranged distributed over the circumference of the pole tube 28 (screws, for example, two, three or four pieces) attached to 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 so-called sun gear 80 connects to the armature 37, which is part of a planetary gear 83.
  • the sun gear 80 is surrounded by a plurality of planet wheels 86, usually three planet wheels 86, which are supported by means of rolling bearings 89 on journals 92.
  • the planet wheels 86 roll in a ring gear 95, which is mounted in the pole tube 28.
  • the planetary gears 86 are adjoined by a planet carrier 98, in which the axle journals 92 are received.
  • the planet carrier 98 is in turn stored in an intermediate storage 101 and a slide bearing 104 arranged therein.
  • the intermediate bearing 101 is designed cup-shaped, that in this both the planet carrier 98, and the planet wheels 86 are added.
  • the ring gear 95 is arranged, which is ultimately closed by a de- partment 107 relative to the armature 37.
  • 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 facing away from the commutator 52 end of the drive shaft 44 has a further shaft journal 110, which is also received in a sliding bearing 113, from.
  • the sliding bearing 113 in turn is received in a central bore of the planet carrier 98.
  • the planetary carrier 98 is integrally connected to an output shaft 116.
  • This output shaft is supported with its end 119 facing away from the intermediate bearing 101 in a further bearing 122 which is fixed in the drive bearing plate 19.
  • the output shaft 116 is divided into various sections.
  • the section which is arranged in the sliding bearing 104 of the intermediate bearing 101 a portion with a so-called spur toothing 125 (internal teeth), which is part of a so-called shaft-hub connection.
  • This shaft-hub connection 128 in this case allows the axially linear sliding of a driver 131.
  • This driver 131 is a sleeve-like extension, which is integrally connected here, for example, with a cup-shaped outer ring 132 of the freewheel 137.
  • This freewheel 137 (Richtgesperre) further consists of the inner ring 140 which is disposed radially within the outer ring 132. Between the inner ring 140 and the outer ring 132 clamping body 138 are arranged.
  • clamp bodies 138 prevent together with the inner and outer ring, a relative rotation between the outer ring and the inner ring in a second direction.
  • the freewheel 137 allows a circumferential relative movement between inner ring 140 and outer ring 134 in one direction only.
  • the inner ring 140 is formed integrally with the starter pinion 22 and the toothing 143.
  • the pusher 16 has a housing 156, which is secured by means of a plurality of fastening elements 159 (screws) on the drive end plate 19.
  • a winding 162 is further arranged for feeding.
  • the winding 162 for retraction causes in the on state an electromagnetic field which flows through various components.
  • this magnetic field affects a linearly movable armature, which is designated here as a lifting means 168, and possibly a cover-like inference core 171 here.
  • the lifting means 168 carries a push rod 174 which is moved to the right in the linear retraction of the lifting means 168.
  • the pushing device 16 or the lifting means 168 has the task of using a tensioning element 187 to move a lever 190 arranged in a rotatable manner in the drive bearing plate 19.
  • This lever 190 usually designed as a fork lever, engages with two "tines" or fork arms, not shown here, on its outer circumference a driver ring 197 located between two disks 193 and 194 in order to move the latter toward the freewheel 137 against the resistance of the spring 200 and thereby the Andrehritzel 22 technicallyspuren in the ring gear 25.
  • the electric motor 13 could also be permanently magnetically excited.
  • the pole tube 28 on its inner circumference instead of each of an excitation coil 300 surrounded pole pieces 31 permanent magnets, which provide the corresponding magnetic opposing field to the armature 37.
  • FIG. 2 shows how the starting device 10 is electrically connected or interconnected to a starter control device 250.
  • this starter control unit 250 by means of an electric solenoid 253 (relay) controls a switch 256, which is responsible for the power supply of the starter motor 13. If this switch 256 is closed, then positive electric potential is applied from a starter battery or a starter accumulator 259 to the starter motor 13. As a result, the armature 37 begins to rotate, and the starter pinion 22 begins to rotate.
  • the starter Control unit 250 the pusher 16.
  • the winding 162 is energized for feeding by means of two electrical lines 262 and 265.
  • the lifting means 168 which moves the pulling element 187 and subsequently the lever 190 moves.
  • the starting pinion 22 is thus advanced axially in the direction of the output shaft 116 in the direction of the toothed rim 25.
  • a speed sensor 270 transmits a signal to an engine control unit 273.
  • this signal corresponds to a speed characteristic of the ring gear 25 of the internal combustion engine 20. It is unimportant whether the speed sensor 270 determines the speed of the ring gear 25 or the speed of another connected to the ring gear 25 component transmitted. In question in this case, for example, the rotational speed of a camshaft of the internal combustion engine 20 could come.
  • the engine control unit 273 decides whether the starter control unit 250 should be activated or not.
  • the engine control unit 273 activates the starter control unit 250, which controls both the starter motor 13 (activation of the solenoid 253, closing of the switch 256) and activating the pusher 16 by switching the coil 162.
  • the starter control unit 250 controls both the starter motor 13 (activation of the solenoid 253, closing of the switch 256) and activating the pusher 16 by switching the coil 162.
  • a method for meshing a starting pinion 22 of a starting device 10 in a ring gear 25 of an internal combustion engine, wherein the starting pinion 22 due to a rotating starter motor 13 has a peripheral speed v R and the ring gear 25 has a peripheral speed V ZK , said Andrehritzel 22 along an axis of rotation 276 axially vorspurt.
  • the starting pinion 22 contacts the ring gear 25 at a peripheral speed V R , which is smaller than the peripheral speed v Z ⁇ of the ring gear 25.
  • FIGS. 3 shows a schematic view in the axial direction (rotation axis of starter pinion 22 and ring gear 25) an end view of the starter pinion 22 and the ring gear 25 in the moment before contacting the ring gear 25 by the starter pinion 22. It is shown that the ring gear 25th here is clockwise and the starter pinion 22 is left-turning.
  • the ring gear 25 has at its outer periphery, ie here on the pitch circle diameter, a peripheral speed v Z ⁇ and the starter pinion 22 on its pitch diameter a peripheral speed V R. As illustrated, the crank pinion 22 contacts the ring gear 25 at a peripheral speed v R , wherein the peripheral speed V R is smaller than the peripheral speed v Z ⁇ of the ring gear 25.
  • FIGS. 4a to 4k show the course of the meshing operation in a highly schematic manner.
  • the illustrations in FIGS. 4a to 4k show, in development, the course of engagement of the teeth of the starting pinion 22 with the tooth spaces of the ring gear 25.
  • D. h. the circumference of the gears is shown here linear.
  • Figure 4a shows the situation of Andrehritzels 22 and the ring gear 25 after the Andrehritzel 22 has been set in rotational motion.
  • the starter pinion 22 shows in the detail representation of a tooth ZRl and subsequently a tooth ZR2. These teeth ZR1 and ZR2 point in the direction of the end face 300 directed toward the ring gear 25
  • this bevel 303 faces the back of the teeth.
  • Rear side here means that this bevel merges from the end face 300 to the rear side of the tooth, the back side of the tooth ZR1 or ZR2 being oriented counter to the direction of rotation.
  • the ring gear 25 also has an end face 306.
  • the teeth ZK1, ZK2, ZK3 and ZK4, representative of all the teeth on the outer circumference of the ring gear 25, likewise have a bevel 309.
  • FIG. 4b shows the next step.
  • FIG. 4b shows the moment of contacting of the starting pinion 22 on the ring gear 25.
  • This FIG. 4b shows the normal case of the first attempt to track a starting pinion 22 into the ring gear 25 of an internal combustion engine, namely the so-called tooth-on-tooth position.
  • the end faces 300 and 306 of the teeth ZR1 and ZR2 and of the teeth ZK1 and ZK2 stand in each other's way. A smooth unimpeded meshing of Andrehritzels 22 in the ring gear 25 is not possible.
  • the teeth ZR1 and ZR2 of the starting pinion 22 now slide - now driven in the circumferential direction through the ring gear or its teeth ZK3 and ZK4 further into the tooth gaps ZL3 and ZL2 until these teeth are fully inserted into the tooth spaces ZL2 and ZL3 (FIG. 4i and FIG 4j).
  • the teeth ZR3 and ZR4 perform a system change (FIG. 4k), ie either the ring gear 25 brakes so sharply that the teeth ZK3 and ZK4 slow down and thus come into contact with the teeth ZR1 and ZR2 or that the starting pinion 22 accelerates so much that it now actively drives the ring gear 25 to turn the engine 20 over the ring gear 25 again (continued operation of the internal combustion engine).
  • the latter case can occur when the driver has made a change in intent, while the meshing operation of the Andrehritzels 22 was in the ring gear 25 in progress.
  • a change may occur, for example, when the driver is driven to a traffic light with his vehicle and intended to bring the vehicle to a standstill or has already stopped at very short notice.
  • the internal combustion engine just in the concept of for example, by pressing a signal generator, which stands for a driver's request (accelerator pedal), the starter pinion 22 are suddenly accelerated and the situation shown in Figure 4k occur ( Keyword "mind change", new German for change of intent or change of attitude of the driver).
  • the first case is the case as shown in FIG.
  • the peripheral speed of the ring gear v Z ⁇ is greater than the peripheral speed v R of the Andrehritzels 22. It follows in turn that the starting pinion 22 with a peripheral speed v R the ring gear 25 contacted, which is smaller than the peripheral speed V ZK of the ring gear 25.
  • the direction of rotation is in this case in the same direction as the intended or actual direction of rotation of a drive shaft 21 (for example, crankshaft) of the internal combustion engine 20 in the driving case and valued here in terms of value as positive.
  • the peripheral speed v Z ⁇ of the ring gear 25 is not equal to zero.
  • the peripheral speed v R of the Andrehritzels 22 is not equal to zero. Both circumferential velocities v R , v Z ⁇ are oriented in the same direction, FIG. 3.
  • the peripheral speed v Z ⁇ of the ring gear 25 is still greater than the speed v R of the Andrehritzels 22.
  • the direction of rotation of the Andrehritzels 22 in this case the direction of rotation of the Andrehritzels 22 from the case a is opposite
  • the starter pinion 22 rotates at a rotation or angular speed which is opposite to the intended rotation of the drive shaft 21 in its driving state
  • its angular velocity is in the same direction as the later one Angular velocity of the drive shaft 21.
  • Conditions between the ring gear 25 and the starter pinion 22 may be the same relative movements as in the case a.
  • the direction of rotation and thus the angular velocity of the starter motor 13 is to turn over after the successful meshing of the Andrehritzels.
  • the angular velocity of the ring gear 25 is the driving direction of rotation of the drive shaft 21 opposite. Such a case may occur when in the internal combustion engine 20 due to known
  • the peripheral speed v Z ⁇ of the ring gear 25 at the moment of the first contacting maximally by a value formed from the product of 5m / (s * mm) [five meters per product of seconds and millimeters] and the module m Z ⁇ of the toothed rim 25 is larger in mm and slightly larger than the circumferential speed v R of twisting sprocket 22.
  • a value of 2.11 mm for the modulus m Z ⁇ of the toothed rim 25 is given for example in the German industrial standard DIN 868 and is a basic size for length dimensions of gears.
  • the modulus m results as a quotient of the pitch p and the number ⁇ .
  • the pitch p in turn is in a certain section of the teeth of the arc on the reference surface between the same flanks of two adjacent teeth, so for example the teeth ZKL and ZK2.
  • the starting device 10 has a pinion shaft in the form of the driver 131, which drives the starter pinion 22.
  • the driver 131 acts on the starting pinion 22, a spring force of the spring 200, wherein when contacting the Andrehritzels 22 with the ring gear 25, the spring 200 is compressed.
  • a switching criterion for example, 1.
  • the starter pinion 22 is vorgespurt in one step in the direction of the ring gear 25 and rotated in another step, the prevailing at the starting pinion 22 peripheral speed v R when reaching the ring gear 25 is smaller than the peripheral speed v Z ⁇ . It is initially irrelevant whether the toeing of the Andrehritzels 22 takes place before the start of the rotation or in the reverse order.
  • a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 2 can provide, for example, that the switching criterion, for example the rotational speed, is not recognized by the control unit 273 of the internal combustion engine 20, but, for example, by the controller 250 of the starter, which subsequently (in rotation) causes the already mentioned steps , Toe marks).
  • the switching criterion for example the rotational speed
  • the switching criterion can be, for example, a signal which corresponds to a desire to switch off the internal combustion engine in general form.
  • a desire can already appear, for example, in that the speed of the Vehicle is to be reduced.
  • Such a speed reduction can result, for example, from the actuation of the brake pedal or the activation of a corresponding signal pickup, which processes the signals of the brake system.
  • a corresponding other signal could also be the signal which is intended to signal the internal combustion engine 20 that it should now be controlled at idle (fuel cutoff).
  • a point in time is calculated, in addition to which the starting device is activated in order to achieve the desired conditions according to the invention. It is envisaged that the method is applied to an outgoing internal combustion engine 20, wherein the speed of the drive shaft 21 is reduced. According to a further method step, it is provided that the rotational speed of the starting pinion 22 is lowered to the value zero after meshing in the ring gear 25. As a consequence, this condition also applies to the ring gear 25.
  • the spring 200 may for example be designed as a spiral spring or as a plate spring or another type of spring.

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Abstract

Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels (22) einer Startvorrichtung (10) in einen Zahnkranz (25) einer Brennkraftmaschine (20), wobei das Andrehritzel (22) eine Umfangsgeschwindigkeit (vR) aufweist und der Zahnkranz (25) eine Umfangsgeschwindigkeit (vZK) aufweist, wobei das Andrehritzel (22) entlang seiner Rotationsachse (276) axial vorspurt, wobei das Andrehritzel (22) mit einer Umfangsgeschwindigkeit (vR) den Zahnkranz (25) kontaktiert, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit (vZK) des Zahnkranzes (25) ist.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels einer Startvorrichtung in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 2006 011 644 Al ist ein Verfahren bekannt, wie zwei bewegte Zahnräder einer Startvorrichtung und einer Brennkraftmaschine (Ritzel und Zahnkranz) im dynamischen Fall ineinander in Eingriff zu bringen sind. Dort ist bereits der Fall beschrieben, dass das Ritzel in der sogenannten Auslaufphase der Brennkraftmaschi- ne in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt werden soll. Gegenstand des dort offenbarten Verfahrens ist, dass ein Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz bei im Wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit beider Getriebeteile stattfinden soll.
Demgegenüber ist vorgesehen, dass ein Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz der Start- Vorrichtung erreicht wird, indem bewusst und bedingt durch technische Mittel erreicht wird, dass das Andrehritzel mit einer Umfangsgeschwindigkeit den Zahnkranz kontaktiert, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes ist. Dies hat den Vorteil, dass der Einrückvorgang des Ritzels in den Zahnkranz wie im konventionellen Fall des Einrückens eines Ritzels eines gewöhnlichen Starters in den Zahnkranz ablaufen kann. Der konventio- nelle Einrückvorgang verursacht unter üblichen Bedingungen verhältnismäßig geringen Verschleiß, was insbesondere bei einem Fahrzeug mit einem Start- Stopp-System sehr erwünscht ist. Bei einem Fahrzeug mit Start- Stopp-System ist die Anzahl an Starts gegenüber Fahrzeugen mit konventionellem Start-System beispielsweise bis zu zehnmal höher. Vor diesem Hintergrund ist es besonders erstrebenswert, bei einem Start- Stopp-System ein verschleißarmes Einspuren zu ermöglichen. Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass beim Einspuren eines Andrehritzels in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine Geschwindigkeitsverhältnisse vorliegen, die dazu führen, dass ein verhältnismäßig sanftes, d. h. verschleißarmes Einspuren eines Andrehritzels in den Zahnkranz ermöglicht wird.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes ungleich Null ist, wenn das Andrehritzel mit einer Umfangsgeschwindigkeit den Zahnkranz kontaktiert. Insbesondere für den Fall, dass das Andrehritzel zum Einspuren aktiv gedreht wird, ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Andrehritzels ungleich Null ist, um die besonderen beabsichtigten kinematischen und kinetischen Ver- hältnisse zu erreichen.
Das Verfahren ist besonders zuverlässig, wenn die Umfangsgeschwindigkeiten des Zahnkranzes und des Andrehritzels an ihrer gemeinsamen Eingriffsstelle in gleicher Richtung orientiert sind. Dies bedeutet beispielsweise für den Fall, dass der Zahnkranz und auch das Andrehritzel jeweils als außenverzahnte Stirnräder gestaltet sind, dass sich diese in gegensätzlicher Drehrichtung bewegen.
Hinsichtlich der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten von Zahnkranz und Andrehritzel hat man durch umfangreiche Versuche herausgefunden, dass bezüglich der Um- fangsgeschwindigkeiten besondere Verhältnisse gelten sollen. So ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes im Moment des ersten Kontaktierens mit dem Andrehritzel bzw. des Kontaktierens des Andrehritzels mit dem Zahnkranz die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes maximal um einen Wert gebildet aus dem Produkt von 5 Metern pro Sekunde pro Millimeter und dem Modul des Zahnkranzes in Millimetern größer und minimal größer als die Umfangsgeschwindigkeit des Andrehritzels ist. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens ist dadurch steigerbar, indem die Startvorrichtung eine Ritzelwelle aufweist, die das Andrehritzel antreibt, wobei zwischen dem Andrehritzel und der Ritzelwelle in Richtung seiner Rotationsachse eine Federkraft eines Federelements wirkt, wobei durch das Kontaktieren des Andrehritzels mit dem Zahnkranz das Federelement komprimiert wird. Die Zuverlässigkeit des Systems wird dabei nicht nur durch die federnden bzw. elastischen Eigenschaften verbessert, sondern gleichzeitig durch die damit einhergehenden Dämp- fungsvorgänge, die beispielsweise durch die Reibung der Feder mit ihren Gegenlagern oder irgendwelcher Strömungsdämpfungen entstehen.
Für das Verfahren ist des Weiteren von Bedeutung, dass das Andrehritzel rechtzeitig zum Zahnkranz vorgespurt wird und auch rechtzeitig eine wie vorgesehen hohe Umfangsgeschwindigkeit erreicht. Dementsprechend ist von Bedeutung, dass ein Schaltkriterium durch ein Steuergerät erkannt wird und das Andrehritzel dann in einem Schritt in Richtung zum Zahnkranz vorgespurt und in einem anderen Schritt in Drehung versetzt wird, wobei die am Andrehritzel herrschende Umfangsgeschwindigkeit beim Erreichen des Zahnkranzes klei- ner als die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes ist. Durch diese Maßnahmen kann sichergestellt werden, dass das Ritzel im richtigen Moment mit einer passenden Eigenschaft den Zahnkranz kontaktiert. Es ist dabei zunächst unerheblich, welches Schaltkriterium hier herangezogen wird. Es ist auch unerheblich, welches Steuergerät das Schaltkriterium erkennt.
So kann das Schaltkriterium ein Signal sein, welches einem Wunsch nach Abschalten der Brennkraftmaschine entspricht. Der Wunsch nach Abschalten der Brennkraftmaschine kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beispielsweise Null ist und/oder der Triebstrang geöffnet ist oder die Fahrzeuggeschwindigkeit bei- spielsweise unterhalb einer geringen Geschwindigkeitsschwelle, beispielsweise <7h/km, liegt. Ein weiteres Schaltkriterium kann beispielsweise ein Signal sein, welches einer Drehzahleigenschaft des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine entspricht. Eine Drehzahleigenschaft des Zahnkranzes wäre hier beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit des Zahnkranzes bzw. die Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Zahnkranzes beispielsweise unter- halb einer bestimmten Drehzahlschwelle, aus der ein kommender Stillstand der Brennkraftmaschine abgeleitet werden kann. Eine derartige Eigenschaft könnte darauf hindeuten, dass die Brennkraftmaschine abgeschaltet werden soll (z. B. Schwungnutzautomatik). Es ist dabei vorgesehen, dass ausgehend von dem Schaltkriterium ein Zeitpunkt errechnet wird, zudem die Startvorrichtung aktiviert wird. So könnte z. B. definiert sein, dass für den Fall, dass die Brennkraftmaschine eine Drehzahl unterhalb von 600/min erreicht, die Startvorrichtung aktiviert wird (Drehen des Andrehritzels, Vorspuren des Andrehritzels), um zu einem geeigneten Zeitpunkt das Andrehritzel mit der geeigneten Eigenschaft mit dem Zahnkranz zu kontaktieren. - A -
Hinsichtlich des Verfahrens ist besonders vorgesehen, dass zunächst das Andrehritzel in einem Schritt in Drehung versetzt wird und danach in einem Schritt zum Zahnkranz vorgespurt wird.
Zeichnungen
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Startvorrichtung und ausschnittweise eine Brennkraftmaschine mit Zahnkranz, Figur 2 eine Prinzipdarstellung des Systems aus Brennkraftmaschine, Startvorrichtung und Steuergeräten in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine Prinzipdarstellung der Geschwindigkeitsverhältnisse zum Zeitpunkt des ers- ten Kontaktierens des Andrehritzels am Zahnkranz,
Figur 4 zeigt den Ablauf des Verfahrens anhand von einigen Momentaufnahmen von Situationen während des Verfahrenablaufs bis zum Andrehen,
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 10 (Startvorrichtung) in einem Längsschnitt. Diese elektrische Maschine 10 weist beispielsweise einen elektrischen Motor 13 (Startermotor) und eine Schubvorrichtung 16 auf. Der elektrische Motor 13 und die Schubvorrichtung 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der elektrische Motor 13 dient funktionell beispielsweise dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.
Der elektrische Motor 13 weist als Gehäuse 11 ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerspule 300, die Teil einer Erregerwick- lung 34 sind, umwickelt sind. Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohle- bürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielweise zwei, drei oder vier Stück) am Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich an die Planetenräder 86 ein Plane- tenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig 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 De- ekel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist, ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit einer Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen-Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig hier beispielsweise mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zu- sammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine umlaufende Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 134 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Verzahnung 143 ausgeführt.
Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Die Schubvorrichtung 16 weist ein Gehäuse 156 ab, welches Mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In der Schubvorrichtung 16 ist weiterhin eine Wicklung 162 zum Einziehen angeordnet. Die Wicklung 162 zum Einziehen bewirkt im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches verschiedene Bauteile durchströmt. Unter anderem wirkt sich dieses magnetische Feld auf einen linear beweglichen Anker, der hier als Hubmittel 168 bezeichnet ist, und ggf. einen hier deckelartigen Rückschlusskern 171 aus. Das Hubmittel 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Hubmittels 168 nach rechts bewegt wird.
Die Schubvorrichtung 16 bzw. das Hubmittel 168 hat die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen in dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, greift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken" bzw. Gabelarmen an seinem Außenumfang einen sich zwischen zwei Scheiben 193 und 194 befindenden Mitnehmerring 197, um diesen zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 einzuspuren.
Alternativ könnte der elektrische Motor 13 auch permanentmagnetisch erregt sein. Dabei weist das Polrohr 28 an seinem Innenumfang statt jeweils von einer Erregerspule 300 umgebene Polschuhe 31 Permanentmagnete auf, die für das entsprechende magnetische Gegenfeld zum Anker 37 sorgen.
In Figur 2 ist dargestellt, wie die Startvorrichtung 10 elektrisch mit einem Startersteuergerät 250 verbunden bzw. verschaltet ist. So steuert beispielsweise dieses Startersteuergerät 250 mittels eines elektrischen Hubmagneten 253 (Relais) einen Schalter 256 an, der für die Stromversorgung des Startermotors 13 zuständig ist. Ist dieser Schalter 256 geschlossen, so wird positives elektrisches Potential von einer Starterbatterie bzw. eines Starterakkumu- lator 259 an den Startermotor 13 angelegt. In der Folge beginnt sich der Anker 37 zu drehen, auch das Andrehritzel 22 beginnt sich zu drehen. Des Weiteren schaltet das Starter- steuergerät 250 die Schubvorrichtung 16. Hierzu wird die Wicklung 162 zum Einziehen mittels zweier elektrischer Leitungen 262 und 265 bestromt. In der Folge bewegt sich das Hubmittel 168, welches das Zugelement 187 und in der Folge den Hebel 190 bewegt. Das Andrehritzel 22 wird damit in Richtung der Abtriebswelle 116 axial in Richtung zum Zahn- kränz 25 vorgeschoben.
Der Ablauf gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist dabei wie folgt: Ein Drehzahlsensor 270 übermittelt ein Signal an ein Motorsteuergerät 273. Dieses Signal entspricht hier einer Drehzahleigenschaft des Zahnkranzes 25 der Brennkraftmaschine 20. Es ist da- bei unerheblich, ob der Drehzahlsensor 270 die Drehzahl des Zahnkranzes 25 oder die Drehzahl eines anderen mit dem Zahnkranz 25 verbundenen Bauteils übermittelt. In Frage könnte hierbei beispielsweise auch die Drehzahl einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine 20 kommen. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 entscheidet das Motorsteuergerät 273, ob das Startersteuergerät 250 aktiviert werden soll oder nicht. Ist die Drehzahleigen- schalt derartig, dass das Andrehritzel 22 in den Zahnkranz 25 eingespurt werden soll, so aktiviert in diesem Fall das Motorsteuergerät 273 das Startersteuergerät 250, welches sowohl das Andrehen des Startermotors 13 (Aktivieren des Hubmagnets 253, Schließen des Schalters 256) und das Aktivieren der Schubvorrichtung 16 durch Schalten der Wicklung 162 umfasst. Zu diesem Aktivierungsverfahren gibt es Alternativen, die nachfolgend noch erwähnt werden. Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ist ein Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels 22 einer Startvorrichtung 10 in einen Zahnkranz 25 einer Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei das Andrehritzel 22 aufgrund eines drehenden Startermotors 13 eine Umfangsgeschwindigkeit vR aufweist und der Zahnkranz 25 eine Umfangsgeschwindigkeit VZK aufweist, wobei das Andrehritzel 22 entlang einer Rotationsachse 276 axial vorspurt. Das Andrehritzel 22 kontaktiert den Zahnkranz 25 mit einer Umfangsgeschwindigkeit VR, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 ist.
Die Figur 3 zeigt in schematischer Ansicht in Achsrichtung (Drehachse von Andrehritzel 22 und Zahnkranz 25) eine Stirnansicht auf das Andrehritzel 22 und den Zahnkranz 25 in dem Moment vor dem Kontaktieren des Zahnkranzes 25 durch das Andrehritzel 22. Es ist dargestellt, dass der Zahnkranz 25 hier rechtsdrehend ist und das Andrehritzel 22 linksdrehend. Der Zahnkranz 25 weist an seinem Außenumfang, d. h. hier auf dem Teilkreisdurchmesser, eine Umfangsgeschwindigkeit vZκ und das Andrehritzel 22 auf seinem Teilkreisdurchmesser eine Umfangsgeschwindigkeit VR auf. Wie dargestellt, kontaktiert das Andreh- ritzel 22 mit einer Umfangsgeschwindigkeit vR den Zahnkranz 25, wobei die Umfangsgeschwindigkeit VR kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 ist. Die Figur 4a bis 4k zeigt den Ablauf des Einspurvorgangs in stark schematischer Weise. Die Darstellungen in Figur 4a bis 4k zeigen in Abwicklungen den Ablauf des Eingreifens der Zähne des Andrehritzels 22 in die Zahnlücken des Zahnkranzes 25. D. h. der Umfang der Zahnräder ist hier linear dargestellt.
So zeigt Figur 4a die Situation des Andrehritzels 22 und des Zahnkranzes 25 nach dem das Andrehritzel 22 in Drehbewegung versetzt wurde. Das Andrehritzel 22 zeigt in der ausschnittweisen Darstellung einen Zahn ZRl und nachfolgend einen Zahn ZR2. Diese Zähne ZRl und ZR2 weisen in Richtung zur zum Zahnkranz 25 gerichteten Stirnseite 300 eine
Schrägung 303 auf, diese Schrägung 303 weist zur Rückseite der Zähne. Rückseite bedeutet hier, dass diese Schrägung von der Stirnseite 300 auf die Rückseite des Zahns übergeht, wobei die Rückseite des Zahns ZRl oder ZR2 gegen die Drehrichtung orientiert ist. Der Zahnkranz 25 weist ebenfalls eine Stirnseite 306 auf. Die Zähne ZKl, ZK2, ZK3 und ZK4, stellvertretend für alle Zähne am Außenumfang des Zahnkranzes 25, weisen ebenfalls eine Schrägung 309 auf. Im Gegensatz zu den Schrägungen 303 des Andrehritzels 22 zeigen diese Schrägungen 309, ausgehend von der Stirnseite 306 in Richtung zur Drehrichtung und damit der Umfangsgeschwindigkeit vZκ- Die Schrägungen 303 des Andrehritzels 22 und auch die Schrägungen 309 des Zahnkranzes 25 stehen einander gegenüber bzw. weisen aufeinander. Die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten des Teilungskreises des Andrehritzels 22 und des Zahnkranzes 25 sind hier mit unterschiedlichen großen Pfeilen dargestellt.
Ausgehend von der Figur 4a zeigt die Figur 4b den nächsten Schritt. Die Figur 4b zeigt hier den Moment des Kontaktierens des Andrehritzels 22 am Zahnkranz 25. Diese Figur 4b zeigt den Normalfall des ersten Versuchs eines Einspurens eines Andrehritzels 22 in den Zahnkranz 25 einer Brennkraftmaschine, nämlich die sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung. Wie hier gut zu erkennen ist, stehen sich die Stirnseiten 300 und 306 der Zähne ZRl und ZR2 und der Zähne ZKl und ZK2 einander im Weg. Ein glattes ungehindertes Einspuren des Andrehritzels 22 in den Zahnkranz 25 ist so nicht möglich.
Gemäß dem weiteren Ablauf des Einspurverfahrens und der Situation hinsichtlich der Umfangsgeschwindigkeiten VR und VZK von Andrehritzel 22 und Zahnkranz 25, drehen sich die beiden Zahnräder relativ zueinander. Demzufolge gleiten die Zähne ZKl und ZK2 des Zahnkranzes 25 an den Stirnflächen der Zähne ZRl und ZR2 entlang, bis sich für die Zähne ZRl und ZR2 theoretisch die Möglichkeit ergäbe, in eine Zahnlücke ZLl zwischen den Zähnen ZKl und ZK2 einzuspuren. Aufgrund der Massenträgheit des Andrehritzels 22 und der Relativgeschwindigkeit, d. h. der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten von Andrehritzel 22 und Zahnkranz 25, schaffen es die Zähne ZRl und ZR2 zunächst nicht in die entsprechenden Zahnlücken ZLl und ZL2 des Zahnkranzes 25 einzuspuren. Vielmehr schla- gen die Schrägungen 303 der Zähne ZRl und ZR2 an den Schrägungen 309 der Zähne ZK2 und ZK3 an. Dieses Anschlagen bzw. Anprallen führt dazu, dass das Andrehritzel 22 zunächst einmal von den Schrägungen 309 abprallt, dabei aber kinetische Energie verliert, d. h. in axialer Richtung (Drehachse 276) nicht allzu weit zurückspurt, siehe auch Figur 4e. Während dieses Abprallens und nicht eingespurt seins im Zahnkranz 25 verdreht sich der Zahnkranz 25 weiter relativ zum Andrehritzel 22, so dass die Schrägungen der 303 der Zähne ZRl und ZR2 nunmehr den Schrägungen 309 der Zähne ZK3 und ZK4 gegenüber stehen, siehe auch Figur 4g. Die Zähne des Andrehritzels 22 schlagen aufgrund dessen, dass das Andrehritzel nunmehr weniger kinetische Energie in sich trägt, nicht mehr ganz so hart auf den Schrägungen 309 der Zähne ZK3 und ZK4 des Zahnkranzes 25 auf. Des Wei- teren hat der Zahnkranz 25 mit dem Anprallen (Figur 4d) des Andrehritzels 22 auf das Andrehritzel 22 einen gewissen Drehimpuls übertragen (gleichzeitig wurde der Zahnkranz dadurch aber auch etwas abgebremst), so dass das Andrehritzel 22 mit seinen Zähnen ZRl und ZR2 nunmehr nicht oder nahezu nicht von den Schrägungen 309 der Zähne ZK3 und ZK4 abprallt und aufgrund einer Vorspannkraft der Feder 200 weiter in die Zahnlücken ZL2 und ZL3 hineingeschoben wird, bis diese die Schrägungen 309 des Zahnkranzes 25 hinter sich gelassen haben (Figur 4h).
Die Zähne ZRl und ZR2 des Andrehritzels 22 gleiten nunmehr - jetzt in Umfangsrichtung getrieben durch den Zahnkranz bzw. dessen Zähne ZK3 und ZK4 weiter in die Zahnlücken ZL3 und ZL2, bis diese Zähne gänzlich in den Zahnlücken ZL2 und ZL3 eingeschoben sind (Figur 4i und Figur 4j). Daran anschließend führen die Zähne ZR3 und ZR4 einen Anlagewechsel (Figur 4k) durch, d. h. entweder bremst der Zahnkranz 25 so stark ab, dass die Zähne ZK3 und ZK4 langsamer werden und so an den Zähnen ZRl und ZR2 zur Anlage kommen oder dass Andrehritzel 22 beschleunigt so sehr, dass es nunmehr den Zahnkranz 25 aktiv antreibt, um die Brennkraftmaschine 20 über den Zahnkranz 25 wieder anzudrehen (Weiterbetrieb der Brennkraftmaschine). Letzter Fall kann dann auftreten, wenn sich beim Fahrer eine Absichtsänderung ergeben hat, während der Einspurvorgang des Andrehritzels 22 in den Zahnkranz 25 im Gange war. Eine solche Änderung kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Fahrer mit seinem Fahrzeug auf eine Ampel zugefahren ist und an sich beabsichtigte das Fahrzeug zum Stehen zu bringen oder bereits sehr kurzfristig zum Stehen gebracht hat. In einem solchen Fall kann die Brennkraftmaschine gerade im Begriff des Auslaufens sein, wenn die Ampel von „Half auf „Fahren" umschaltet. In einem solchen Fall kann beispielsweise durch Betätigen eines Signalgebers, welches für einen Fahrerwunsch steht (Gaspedal), das Andrehritzel 22 plötzlich beschleunigt werden und die in Figur 4k dargestellte Situation eintreten (Schlagwort „mind change", Neudeutsch für Absichtsände- rung oder Gesinnungswandel des Fahrers).
Gemäß dem bisher beschriebenen ist demzufolge ein Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels 22 einer Startvorrichtung 10 in einen Zahnkranz 25 einer Brennkraftmaschine 20 vorgesehen, wobei das Andrehritzel 22 eine Umfangsgeschwindigkeit vR aufweist, und der Zahnkranz 25 eine Umfangsgeschwindigkeit vZκ aufweist, wobei das Andrehritzel 22 entlang seiner Rotationsachse 276 axial vorspurt, wobei das Andrehritzel 22 mit einer Umfangsgeschwindigkeit VR den Zahnkranz 25 kontaktiert, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit VZK des Zahnkranzes 25 ist. Daraus wird deutlich, dass es beim Verfahren auf die Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen dem Andrehritzel 22 und dem Zahnkranz 25 ankommt. Dementsprechend sind mehrere Fälle unterscheidbar:
a) Der erste Fall ist der Fall, wie er in Figur 3 dargestellt ist. Die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes vZκ ist größer als die Umfangsgeschwindigkeit vR des Andrehritzels 22. Daraus ergibt sich im Umkehrschluss, dass das Andrehritzel 22 mit einer Umfangsgeschwindigkeit vR den Zahnkranz 25 kontaktiert, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit VZK des Zahnkranzes 25 ist. Die Drehrichtung ist in diesem Fall in der gleichen Richtung wie die vorgesehene bzw. tatsächliche Drehrichtung einer Antriebswelle 21 (beispielsweise Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine 20 im antreibenden Fall und hier wertmäßig als positiv bewertet. In diesem Fall ist die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 ungleich Null. Ebenso ist die Umfangsgeschwindigkeit vR des Andrehritzels 22 ungleich Null. Beide Umfangsgeschwindigkeiten vR, vZκsind in gleicher Richtung orientiert, Figur 3.
b) In diesem Fall ist die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 nach wie vor größer als die Geschwindigkeit vR des Andrehritzels 22. Dies bedeutet, dass die Drehrichtung des Andrehritzels 22 in diesem Fall der Andrehrichtung des Andrehritzels 22 aus dem Fall a entgegengesetzt ist. Während im Fall a das Andrehritzel 22 mit einer Drehung bzw. Winkelgeschwindigkeit dreht, die der vorgesehenen Drehung der Antriebswelle 21 in deren Antriebszustand entgegengesetzt ist, so ist im Fall b vor dem Kontaktie- ren des Andrehritzels 22 dessen Winkelgeschwindigkeit in der gleichen Richtung wie die spätere Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 21. Unter derartigen Geschwindigkeits- verhältnissen zwischen dem Zahnkranz 25 und dem Andrehritzel 22 können die gleichen Relativbewegungen vorliegen wie im Fall a. Im Unterschied zum Fall a, ist nach dem erfolgten Einspuren des Andrehritzels 22 die Drehrichtung und damit die Winkelgeschwindigkeit des Startermotors 13 umzudrehen.
c) Beim Fall c ist die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 größer
Null und die Umfangsgeschwindigkeit vR des Andrehritzels 22 kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit VZK des Zahnkranzes 25. Die Winkelgeschwindigkeit des Zahnkranzes 25 ist dabei der Antriebsdrehrichtung der Antriebswelle 21 entgegengesetzt. Ein derartiger Fall kann dann auftreten, wenn sich in der Brennkraftmaschine 20 aufgrund von bekannten
Auslaufeigenschaften die Drehrichtung der Antriebswelle 21 umkehrt. So ist das Phänomen bekannt, dass ein sich in einer Brennkraftmaschine zum sogenannten oberen Totpunkt bewegender Kolben die für die Verbrennung vorgesehene Luft verdichtet und dabei Arbeit gegen den Luftdruck in dem Brennraum oberhalb des Kolbens verrichtet. Ist die Energie des Kolbens bzw. der Antriebswelle 21 und der damit verbundenen Antriebsteile (Kolben, Pleuel, Kurbelwelle) nicht so hoch, dass der Kolben den oberen Todpunkt überschreiten kann, so wird die Antriebswelle 21 wieder zurückdrehen. Dieser Fall ist hier mit diesem Fall c gemeint. In einer derartigen Situation dreht sich die Antriebswelle 21 nachdem sie den oberen Todpunkt nicht erreicht hat, wieder zurück und weist demzufolge kurzfristig eine Winkelgeschwindigkeit auf, die der Winkelgeschwindigkeit im Antriebsfall und auch im Fall a entgegengesetzt ist. Derartige Details zu diesem Thema sind aus druckschriftlichen Werken zur Technik von Verbrennungsmotoren allgemein bekannt. Im Moment ab der Drehrichtungsumkehr und damit der Annahme einer Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle 21 und des Zahnkranzes 25, wird diese Winkelgeschwindigkeit und damit auch die Umfangs- geschwindigkeit des Zahnkranzes 25 dem Wert nach negativ bewertet. Mit anderen Worten, die Winkelgeschwindigkeit des Andrehritzels 22 muss bis zum Moment des Kontaktierens einen Wert annehmen, der verglichen mit der Winkelgeschwindigkeit des Zahnkranzes 25 noch negativer ist, um gemäß der hier vorgenommenen Definition kleiner zu sein als die Winkelgeschwindigkeit des Zahnkranzes 25. Gemäß der hier vorgenommenen Definition ist in diesem Fall die Umfangsgeschwindigkeit vR des Andrehritzels 22 ebenfalls kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25.
In diesem Verfahren ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 im Moment des ersten Kontaktierens maximal um einen Wert gebildet aus dem Pro- dukt von 5m/(s * mm) [fünf Meter pro dem Produkt aus Sekunden und Millimetern] und dem Modul mZκ des Zahnkranzes 25 in mm größer ist und minimal größer als die Umfangsge- schwindigkeit vR des Andrehritzels 22 ist. Als Beispiel sei hier für den Modul mZκ des Zahnkranzes 25 ein Wert von 2,11 mm angenommen. Diese technische Größe Modul m ist beispielsweise in der deutschen Industrienorm DIN 868 angegeben und ist eine Basisgröße für Längenmaße von Verzahnungen. Der Modul m ergibt sich als Quotient aus der Teilung p und der Zahl π. Die Teilung p wiederum ist in einem bestimmten Schnitt der Verzahnung der Bogen auf der Bezugsfläche zwischen den gleichnamigen Flanken zweier benachbarter Zähne, also beispielsweise der Zähne ZKl und ZK2. Weist also der Modul m den genannten Wert auf, so ist vorgesehen, dass die Umfangsgeschwindigkeit vZκ des Zahnkranzes 25 maximal um 10,55 Metern pro Sekunde größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit vR des Andrehritzels 22. Für einen Modul m von 3 mm ergäbe sich somit ein Wert von 15 Metern pro Sekunde und für einen Modul von 1,5 mm eine Geschwindigkeit von 7,5 Metern pro Sekunde.
Es ist des Weiteren vorgesehen, dass die Startvorrichtung 10 eine Ritzelwelle in Gestalt des Mitnehmers 131 aufweist, die das Andrehritzel 22 antreibt. Dabei wirkt auf das Andrehritzel 22 eine Federkraft der Feder 200, wobei beim Kontaktieren des Andrehritzels 22 mit dem Zahnkranz 25 die Feder 200 komprimiert wird.
Mit Bezug zu Figur 2 wurde bereits erläutert, dass im Rahmen des Verfahrens ein Schaltkri- terium, z. B. eine Drehzahl des Zahnkranzes 25 oder der Antriebswelle 21 oder einer Nockenwelle durch ein Steuergerät 273, dort ausgeführt als Motorsteuergerät erkannt wird. In der Folge wird das Andrehritzel 22 in einem Schritt in Richtung zum Zahnkranz 25 vorgespurt und in einem anderen Schritt in Drehung versetzt, wobei die am Andrehritzel 22 herrschende Umfangsgeschwindigkeit vR beim Erreichen des Zahnkranzes 25 kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit vZκ ist. Es ist zunächst unerheblich, ob das Vorspuren des Andrehritzels 22 vor dem Beginn des Drehens abläuft oder in umgekehrter Reihenfolge.
Eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 kann beispielsweise vorsehen, dass das Schaltkriterium, beispielsweise die Drehzahl, nicht durch das Steuergerät 273 der Brennkraftmaschine 20 erkannt wird, sondern beispielsweise durch das Steuergerät 250 des Starters, welcher nachfolgend dann die bereits erwähnten Schritte (in Drehung versetzen, Vorspuren) veranlasst.
Das Schaltkriterium kann beispielsweise ein Signal sein, welches einem Wunsch nach Ab- schalten der Brennkraftmaschine in allgemeiner Form entspricht. Ein derartiger Wunsch kann bereits beispielsweise dadurch in Erscheinung treten, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert werden soll. Eine derartige Geschwindigkeitsverringerung kann sich beispielsweise aus dem Betätigen des Bremspedals bzw. der Ansteuerung eines entsprechenden Signalaufnehmers, welcher die Signale der Bremsanlage verarbeitet, ergeben. Ein entsprechendes anderes Signal könnte auch das Signal sein, welches dazu vorgesehen ist der Brennkraftmaschine 20 zu signalisieren, dass diese nun im Leerlauf gesteuert werden soll (Schubabschaltung).
So ist es gemäß dem Verfahren bzw. einer Variante dieses Verfahrens vorgesehen, dass ausgehend von dem Schaltkriterium ein Zeitpunkt errechnet wird, zudem die Startvorrich- tung aktiviert wird, um die gemäß der Erfindung gewünschten Bedingungen zu erreichen. Es ist vorgesehen, dass das Verfahren an einer auslaufenden Brennkraftmaschine 20 angewandt wird, wobei sich die Drehzahl der Antriebswelle 21 verringert. Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass die Drehzahl des Andrehritzels 22 nach dem Einspuren in den Zahnkranz 25 auf den Wert Null gesenkt wird. In der Folge gilt diese Be- dingung auch für den Zahnkranz 25.
Im Rahmen des Verfahrens ist vorgesehen, den Startermotor 13 und das Hubmittel 16 voneinander getrennt anzusteuern.
Die Feder 200 kann beispielsweise als Spiralfeder ausgeführt sein oder als Tellerfeder oder eine andere Federart.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels (22) einer Startvorrichtung (10) in einen Zahnkranz (25) einer Brennkraftmaschine (20), wobei das Andrehritzel (22) eine Umfangsgeschwindigkeit (vR) aufweist und der Zahnkranz (25) eine Umfangsgeschwindigkeit (vZκ) aufweist, wobei das Andrehritzel (22) entlang seiner Rotationsachse (276) axial vorspurt, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrehritzel (22) mit einer Umfangsgeschwindigkeit (vR) den Zahnkranz (25) kontaktiert, die kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit (vZκ) des Zahnkranzes (25) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit (vZκ) des Zahnkranzes (25) ungleich Null ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit (vR) des Andrehritzels (22) ungleich Null ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsge- schwindigkeiten (vR, vZκ) in gleicher Richtung orientiert sind.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit (vZκ) des Zahnkranzes (25) im Moment des ersten Kontaktierens maximal um einen Wert gebildet aus dem Produkt von 5 Metern pro Sekunde pro MiI- limeter und dem Modul m des Zahnkranzes (25) in Millimetern größer und minimal größer als die Umfangsgeschwindigkeit (vR) des Andrehritzels (22) ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startvorrichtung (10) eine Ritzelwelle aufweist, die das Andrehritzel (22) antreibt, wobei auf das Andrehritzel (22) eine Federkraft einer Feder (200) wirkt, wobei beim Kontaktieren des Andrehritzels (22) mit dem Zahnkranz (25) die Feder (200) komprimiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltkriterium durch ein Steuergerät (273, 250) erkannt wird und das Andrehritzel (22) in einem Schritt in Richtung zum Zahnkranz (25) vorspurt und in einem anderen Schritt in Drehung versetzt wird, wobei die am Andrehritzel (22) herrschende Umfangsgeschwindig- keit (vR) beim Erreichen des Zahnkranzes (25) kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit (vZκ) des Zahnkranzes (25) ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltkriterium ein Signal ist, welches einem Wunsch nach Abschalten der Brennkraftmaschine (20) entspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Schaltkriterium ein Zeitpunkt errechnet wird, zudem die Startvorrichtung (10) aktiviert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Andrehritzel (22) in einem Schritt in Drehung versetzt wird und danach in einem Schritt zum Zahnkranz (25) vorgespurt wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Drehzahl des Zahnkranzes (25) im Wesentlichen senkt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startermotor (13) und das Hubmittel (16) voneinander getrennt angesteuert werden.
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