WO2013060620A1 - Elektrische maschine, insbesondere starter für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere starter für eine brennkraftmaschine Download PDF

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WO2013060620A1
WO2013060620A1 PCT/EP2012/070720 EP2012070720W WO2013060620A1 WO 2013060620 A1 WO2013060620 A1 WO 2013060620A1 EP 2012070720 W EP2012070720 W EP 2012070720W WO 2013060620 A1 WO2013060620 A1 WO 2013060620A1
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pinion
axially
tooth
starter
electrical machine
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PCT/EP2012/070720
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Stephan Kaske
Javier Bores
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02N15/067—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 the starter comprising an electro-magnetically actuated lever

Definitions

  • Electric machine in particular starter for an internal combustion engine
  • the invention relates to an electric machine, in particular a starter for an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • Starters are known for internal combustion engines, for example from DE 317 609 A, in which an electric drive motor drives a drive shaft on which a starter pinion for starting the internal combustion engine is seated.
  • an engagement relay By means of an engagement relay, the starter pinion is adjusted between an axially recessed disengagement position and an advanced engagement position, in which the starter pinion meshes with a ring gear of the internal combustion engine.
  • the starter pinion Upon actuation of the electric drive motor and switching on the engagement relay, the starter pinion is axially advanced and set in rotation and drives the ring gear of the internal combustion engine.
  • the invention is based on the object with simple constructive measures an electric machine in such a way that one on a drive shaft
  • the electric machine axially displaceable pinion can be meshed in different operating situations without problems in a sprocket.
  • the electric machine has a drive shaft on which a pinion is arranged axially displaceable.
  • the drive shaft may be identical to the motor shaft of the electric machine.
  • the drive shaft is driven by the electric machine, in particular via an intermediate gear for Drehtownunter- or -getriebe, for example via a planetary gear.
  • the axial displacement of the pinion on the drive shaft may optionally take place via a feed device, such as an engagement relay, which is designed as an electromechanical actuator or as another, electrically actuated actuator.
  • the electric machine can be a starter for an internal combustion engine, in which the pinion forms the starter pinion, which is axially advanced to engage the internal combustion engine and brought into engagement with a toothed rim of the internal combustion engine. By turning the starter pinion, the internal combustion engine is started. In principle, however, it is also possible to use the electric machine independently of starters for internal combustion engines.
  • at least one pinion tooth of the pinion is mounted so as to be axially displaceable relative to at least one further pinion tooth and is axially loaded with force by a spring element.
  • a plurality of the pinion teeth each mounted axially displaceable and subjected to a force by a spring element, wherein optionally all pinion teeth slidably be stored and can be subjected to a force by a spring element.
  • This embodiment allows for an axial feed of the pinion and a frontal impact of the axially displaceably mounted pinion tooth on the end face of a tooth of the ring gear, that the respective pinion teeth against the force of the spring element acting on it in an axially less far vorobe- NEN position than this would be the case with rigid pinion teeth.
  • the respective pinion tooth remains axially further back than those pinion teeth, the Do not hit the face of the sprocket or any other obstacle.
  • the advantage here is that only one or a few pinion teeth and not the entire pinion must remain in an axially less far advanced position. Accordingly, the front side of the obstacle, for example, on a sprocket impinging mass is lower, so that the impulse incident on the sprocket is reduced. This results in a reduction of the impact noise or the grinding and Ratchet noise in a relative rotational movement between the pinion and the ring gear. It is also advantageous that a rotational direction-dependent bevels of the pinion teeth is not required. Finally, a meshing is possible when the ring gear on which the pinion impinges not stopped, but moves forward or backward.
  • each axially displaceably mounted pinion tooth is assigned a respective spring element, which accordingly can be adapted to the mass of the pinion tooth to be moved and dimensioned relatively small.
  • a spring element a resilient material such as rubber or a rubber-like material, in particular in the form of a collar or a ring, wherein the pinion teeth are supported on the axial end side of the spring element.
  • This material allows a single pinion tooth, which abuts against the obstacle, to be displaced into the material of the spring element and thereby experience a corresponding spring force, whereas the pinion teeth, which do not abut against the obstacle, are held in their axially advanced position by the spring element become.
  • the axial displaceability of the pinion tooth or the pinion teeth is advantageously ensured by an axial groove in which the pinion tooth is guided, in particular is held radially positively.
  • the pinion tooth On the side facing the groove, the pinion tooth may have a positively locking element received in the groove, for example in the form of a dovetail or in a T-shaped design. In principle, a non-positive reception of the pinion tooth in the groove comes into consideration. Furthermore, it is also possible to provide on the radial inner side of the pinion tooth, a groove into which a positive-locking element on a shaft portion, relative to the
  • Pinion tooth is axially displaceable, engages.
  • the pinion shaft of the pinion which slidably and advantageously also rotatably seated on the drive shaft.
  • the pinion shaft may be provided on its inside with a coarse thread, which engages in a corresponding thread on the drive shaft, wherein the coarse thread allows both an axial feed and a rotational movement of the pinion shaft and thus also on the pinion shaft seated pinion teeth.
  • the shaft portion against which the pinion teeth are held axially displaceable, part of the drive shaft.
  • the displacement of the axially displaceable pinion gear on the side facing away from the spring element is limited by a stop element, which is suitably fixedly arranged on the shaft portion against which the pinion tooth is to be moved axially.
  • a stop element which is suitably fixedly arranged on the shaft portion against which the pinion tooth is to be moved axially.
  • the annular wall for securing the spring elements may be formed by a pinion body, which is also part of the pinion and is seated on the pinion shaft or optionally formed integrally with the pinion shaft. At the pinion body, the spring elements can also be supported axially on the side facing away from the pinion teeth.
  • Fig. 1 shows a starter for an internal combustion engine with an electric drive motor, arranged on a drive shaft starter pinion and an engagement relay for axially adjusting the starter pinion, a section across the starter pinion with a plurality of distributed over the circumference arranged pinion teeth, each axially arranged displaceably on a pinion shaft and are acted upon by a spring element,
  • Fig. 4 is a representation corresponding to Fig. 3, but with the starter pinion in the axially advanced position, wherein a pinion gear rests against a tooth of the ring gear and is offset against the force of acting on it spring element relative to the other pinion teeth to the rear.
  • starter 1 for an internal combustion engine has a starter pinion 2, which is brought to start the internal combustion engine 4 in engagement with a ring gear 3 of the internal combustion engine.
  • the starter pinion 2 is mounted axially displaceably on a drive shaft 5 as indicated by the double arrow, wherein the starter pinion 2 is non-rotatably coupled to the drive shaft 5.
  • the starter pinion 2 is moved between a retracted non-functional position and an advanced engagement position with the ring gear 3 of the internal combustion engine 4 via an engagement relay 6, which is formed electromagnetically and includes a bestrombare relay winding 7 and a lifting armature 8, which pulled in energizing the relay coil 7 in this axially becomes.
  • an engagement relay 6 which is formed electromagnetically and includes a bestrombare relay winding 7 and a lifting armature 8, which pulled in energizing the relay coil 7 in this axially becomes.
  • Lifting armature 8 is kinematically coupled via an engaging lever 9 with the starter pinion 2, so that the axial adjustment of the lifting armature 8 between a rest position and an adjustment position in a corresponding axial movement of the starter pinion 2 between the non-functional position and the engaged position is used.
  • the rotating drive movement to the drive shaft 5 and the starter pinion 2 is generated by means of an electric starter motor 1 1, which is coupled via a transmission, which is designed as a planetary gear 12, with the shaft 5.
  • a transmission which is designed as a planetary gear 12, with the shaft 5.
  • the starter 1 is associated with a control or control unit 10, via which the functions of the engagement relay 6 and the starter motor 1 1 are controlled.
  • the starter pinion 2 is shown in section transversely to the longitudinal axis (FIG. 2) or in longitudinal section (FIGS. 3, 4).
  • the starter pinion 2 comprises a pinion shaft 13, a plurality of distributed over the circumference arranged pinion teeth 14 and a pinion body 15.
  • the pinion shaft 13 is seated on the drive shaft 5 of the starter ( Figure 3) and is axially slidable and rotationally rotatable about a coarse thread 16 held on the shaft 5.
  • the pinion body 15 sits firmly on the pinion shaft 13 and is connected to the pinion shaft 13 without relative movement possibility; optionally, the pinion shaft 13 and the pinion body 15 form a one-piece, common component.
  • the pinion teeth 14 are guided axially displaceably on the pinion shaft 13 in grooves 17.
  • the grooves 17 extend in the axial direction on the lateral surface of the pinion shaft 13.
  • the radial inner side of the pinion teeth 14 is positively guided in the grooves 17;
  • the radial inner side of each pinion gear 14 has a positive locking geometry, for example in the form of a dovetail or in T-shape. In this way, the pinion teeth 14 are held in the radial direction and in the circumferential direction positively in the grooves 17.
  • Each pinion tooth 14 is associated with a spring element 18, which is supported at one end on the pinion body 15 and the other end, the facing end face of the respective pinion gear 14 is applied and exerts an acting in the axial direction force on the respective pinion tooth 14.
  • the spring elements 18 extending in the axial direction are each designed as helical springs and arranged on the lateral surface of the pinion shaft 13.
  • the spring elements 18 are overlapped radially on the opposite side of the pinion teeth 14 by a ring wall 19 which is integrally formed with the pinion body 15 and extends in the axial direction over a partial length of the spring elements 18.
  • Ring wall 19 forms an anti-rotation device to ensure that in the event of hen rotational speeds, the spring elements 18 in spite of acting on them centrifugal forces remain in position on the pinion shaft surface.
  • the shaft 5 is driven by the electric starter motor, at the same time via a feed device, such as an engagement relay, the starter pinion 2 relative to the shaft 5 axially displaced forward by, for example, a fork lever engages in an associated recess in the pinion body 15 and this moved forward in the direction of the ring gear 3.
  • a feed device such as an engagement relay
  • the starter pinion 2 relative to the shaft 5 axially displaced forward by, for example, a fork lever engages in an associated recess in the pinion body 15 and this moved forward in the direction of the ring gear 3.
  • the engagement in the ring gear 3 is also possible during a rotational movement of the ring gear, both in a forward rotational movement and in a reverse rotational movement of the ring gear.
  • the teeth of the ring gear 3 are additionally held axially displaceable and spring-loaded.
  • the pinion teeth of the starter pinion are firmly connected to the pinion shaft and only the teeth of the ring gear 3 held axially displaceable and spring-loaded.

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Abstract

Eine elektrische Maschine, insbesondere ein Starter für eine Brennkraftmaschine weist ein auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordnetes Ritzel auf, wobei mindestens ein Ritzelzahn axial verschieblich gelagert und von einem Federelement kraftbeaufschlagt ist.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Maschine, insbesondere Starter für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere einen Starter für eine Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .
Stand der Technik
Bekannt sind Starter für Brennkraftmaschinen, zum Beispiel aus der DE 317 609 A, bei denen über einen elektrischen Antriebsmotor eine Antriebswelle angetrieben wird, auf der ein Starterritzel zum Starten der Brennkraftmaschine sitzt. Mithilfe eines Einrückrelais wird das Starterritzel zwischen einer axial zurückversetzten Außereingriffsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition verstellt, in der das Starterritzel mit einem Zahnkranz der Brennkraftmaschine kämmt. Bei Betätigung des elektrischen Antriebsmotors und Einschalten des Einrückrelais wird das Starterritzel axial vorgeschoben und in Drehung versetzt und treibt den Zahnkranz der Brennkraftmaschine an.
Bei der Vorrückbewegung kann sich eine Kollisionssituation ergeben, in der die Zähne des Starterritzels stirnseitig auf die Zähne des Zahnkranzes treffen. Zwischen dem Einrückrelais und dem Starterritzel ist eine Einspurfeder angeordnet, die bei dem Zahn-auf-Zahn-Auftreffen von Starterritzel und Zahnkranz zusammengedrückt wird, bis durch die Drehung des Starterritzels ein Einspuren ermöglicht wird. Voraussetzung ist jedoch in der Regel, dass sich der Zahnkranz nicht dreht.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine elektrische Maschine so auszubilden, dass ein auf einer Antriebswelle der elektrischen Maschine axial verschiebliches Ritzel in unterschiedlichen Betriebssituationen ohne Probleme in einen Zahnkranz eingespurt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge- löst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die elektrische Maschine weist eine Antriebswelle auf, auf der ein Ritzel axial verschieblich angeordnet ist. Die Antriebswelle kann mit der Motorwelle der elektrischen Maschine identisch sein. Gemäß einer alternativen Ausführung wird die Antriebswelle von der elektrischen Maschine angetrieben, insbesondere über ein zwischenliegendes Getriebe zur Drehzahlunter- oder -Übersetzung, beispielsweise über ein Planetengetriebe. Die axiale Verschiebung des Ritzels auf der Antriebswelle kann gegebenenfalls über eine Vorschubeinrichtung erfolgen, beispielsweise ein Einrückrelais, das als elektromechanisches Stellglied oder als ein sonstiger, elektrisch betätigbarer Aktuator ausgeführt ist.
Bei der elektrischen Maschine kann es sich um einen Starter für eine Brennkraftmaschine handeln, bei dem das Ritzel das Starterritzel bildet, welches zum Starten der Brennkraftmaschine axial vorgerückt und in Eingriff mit einem Zahn- kränz der Brennkraftmaschine gebracht wird. Durch Drehen des Starterritzels wird die Brennkraftmaschine gestartet. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Anwendung der elektrischen Maschine unabhängig von Startern für Brennkraftmaschinen. Bei der elektrischen Maschine ist mindestens ein Ritzelzahn des Ritzels gegenüber mindestens einem weiteren Ritzelzahn axial verschieblich gelagert und von einem Federelement axial kraftbeaufschlagt. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl der Ritzelzähne jeweils axial verschieblich gelagert und von einem Federelement kraftbeaufschlagt, wobei gegebenenfalls sämtliche Ritzelzähne verschieblich ge- lagert und von einem Federelement kraftbeaufschlagt sein können. Diese Ausführung erlaubt es bei einem axialen Vorschub des Ritzels und einem stirnseitigen Auftreffen des axial verschieblich gelagerten Ritzelzahns auf die Stirnseite eines Zahnes des Zahnkranzes, dass der betreffende Ritzelzahn gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes in einer axial weniger weit vorgeschobe- nen Position verharrt als dies bei starren Ritzelzähnen der Fall wäre. Auch bleibt der betreffende Ritzelzahn axial weiter zurück als diejenigen Ritzelzähne, die nicht auf die Stirnseite des Zahnkranzes oder ein sonstiges Hindernis auftreffen. Im Ergebnis führt dies dazu, dass nur derjenige Ritzelzahn bzw. diejenigen Ritzelzähne, welche bei der axialen Vorschubbewegung auf ein Hindernis auftreffen, gegen die Kraft des auf den betreffenden Ritzelzahn wirkenden Federelementes zurückbleibt, wohingegen die sonstigen Ritzelzähne, welche kollisionsfrei vorgeschoben werden können, durch die Kraft des auf sie wirkenden Federelementes ihre maximal vorgeschobene Position einnehmen. Es muss lediglich derjenige Ritzelzahn bzw. diejenigen Ritzelzähne, welche in Kollision gelangen, gegen die Kraft des jeweiligen Federelementes nach hinten verschoben werden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass nur ein oder wenige Ritzelzähne und nicht das gesamte Ritzel in einer axial weniger weit vorgeschobenen Position verharren müssen. Dementsprechend ist auch die stirnseitig auf das Hindernis, beispielsweise auf einen Zahnkranz auftreffende Masse geringer, so dass auch der auf den Zahnkranz auftreffende Impuls herabgesetzt ist. Dadurch ergibt sich eine Verringerung des Auftreffgeräusches bzw. des Schleif- und Ratschgeräusches bei einer Relativdrehbewegung zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass ein drehrichtungsabhängiges Anschrägen der Ritzelzähne nicht erforderlich ist. Schließlich ist auch ein Einspuren möglich, wenn der Zahnkranz, auf den das Ritzel auftrifft, nicht stillsteht, sondern sich vorwärts oder rückwärts bewegt. Im Falle eines Starters ist damit ein Einspuren in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine möglich, auch wenn der Zahnkranz nicht stillsteht, sondern in Vorwärtsrichtung ausläuft oder aufgrund eines Pendeins sich in Gegenrichtung, also rückwärts bewegt.
Im Falle eines Starters für eine Brennkraftmaschine ist es grundsätzlich auch möglich, dass nicht die Zähne des Starterritzels, sondern die Zähne des Zahnkranzes der Brennkraftmaschine in der vorbeschriebenen Weise axial verschieblich gelagert und von einem Federelement axial kraftbeaufschlagt sind. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass sowohl die Zähne des Starterritzels als auch die Zähne des Zahnkranzes jeweils axial verschieblich gelagert und kraftbeaufschlagt sind. In einer einfachen Variante sind dagegen nur die Zähne des Starterritzels axial verschieblich gelagert und von einem Federelement kraftbeaufschlagt. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass nur die verhältnismäßig geringe Masse des axial zurückgebliebenen Ritzelzahns die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes vorwärts beschleunigt werden muss, sobald der betreffende Ritzelzahn in eine Lücke zwischen zwei Zähne des Zahnkranzes trifft. Dieses durch das Fe- derelement verursachte Vorschnellen des Ritzelzahnes kann sehr rasch durchgeführt werden und erfordert eine geringere Federkraft bzw. ein kleiner dimensioniertes Federelement als eine Einspurfeder im Stand der Technik, welche die gesamte Masse des Starterritzels bewegen muss.
Zweckmäßigerweise ist jedem axial verschieblich gelagerten Ritzelzahn jeweils ein Federelement zugeordnet, das dementsprechend auf die zu bewegende Masse des Ritzelzahns angepasst und verhältnismäßig klein dimensioniert sein kann. Möglich ist es aber auch, mehrere Ritzelzähne, gegebenenfalls sämtliche Ritzelzähne von einem gemeinsamen Federelement abstützen zu lassen, wobei in diesem Fall vorteilhafterweise trotz der Abstützung über das gemeinsame Federelement eine Relativ-Axialbewegung der Ritzelzähne zueinander möglich ist. Beispielsweise kann als Federelement ein nachgiebiges Material wie zum Beispiel Gummi oder ein gummiähnliches Material verwendet werden, insbesondere in Form einer Manschette bzw. eines Ringes, wobei an der axialen Stirnseite des Federelementes die Ritzelzähne abgestützt sind. Dieses Material ermöglicht es, dass ein einzelner Ritzelzahn, der gegen das Hindernis anschlägt, in das Material des Federelementes hineinverschoben wird und dadurch eine entsprechende Federkraft erfährt, wohingegen die Ritzelzähne, welche nicht gegen das Hindernis stoßen, von dem Federelement in ihrer axial vorgerückten Position gehalten werden.
Die axiale Verschiebbarkeit des Ritzelzahns bzw. der Ritzelzähne wird zweckmäßigerweise über eine axiale Nut gewährleistet, in der der Ritzelzahn geführt ist, insbesondere radial formschlüssig gehalten ist. Auf der der Nut zugewandten Seite kann der Ritzelzahn ein in der Nut formschlüssig aufgenommenes Formschlusselement aufweisen, beispielsweise in Form eines Schwalbenschwanzes oder in T-förmiger Ausführung. Grundsätzlich in Betracht kommt auch eine nicht- formschlüssige Aufnahme des Ritzelzahnes in der Nut. Des Weiteren ist es auch möglich, an der radialen Innenseite des Ritzelzahnes eine Nut vorzusehen, in die ein Formschlusselement auf einem Wellenabschnitt, gegenüber dem der
Ritzelzahn axial verschieblich ist, eingreift. Bei dem Wellenabschnitt, gegenüber dem der Ritzelzahn verschieblich ist, handelt es sich insbesondere um die Ritzelwelle des Ritzels, die auf der Antriebswelle verschieblich und vorteilhafterweise auch verdrehbar aufsitzt. Die Ritzelwelle kann an ihrer Innenseite mit einem Steilgewinde versehen sein, das in ein entsprechendes Gewinde auf der Antriebswelle eingreift, wobei das Steilgewinde sowohl eine axiale Vorschub- als auch eine Rotationsbewegung der Ritzelwelle und damit auch der auf der Ritzelwelle aufsitzenden Ritzelzähne erlaubt.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist der Wellenabschnitt, gegenüber dem die Ritzelzähne axial verschieblich gehalten sind, Teil der Antriebswelle.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Verstellweg des axial verschieblichen Ritzelzahns auf der dem Federelement abgewandten Seite von einem Anschlagselement begrenzt, was zweckmäßigerweise fest auf dem Wellenabschnitt angeordnet ist, gegenüber dem der Ritzelzahn axial zu verschieben ist. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, das Federelement bzw. die Federelemente zur Abstützung der Ritzelzähne von einer Ringwandung am Ritzel übergreifen zu lassen, um sicherzustellen, dass die Federelemente auch bei hohen Drehzahlen und hierbei entstehenden Fliehkräften in ihrer Position bleiben, wodurch eine Drehzahlsicherung realisiert wird. Die Ringwandung zur Sicherung der Federelemente kann von einem Ritzelkörper gebildet sein, welcher ebenfalls Bestandteil des Ritzels ist und auf der Ritzelwelle aufsitzt bzw. gegebenenfalls einteilig mit der Ritzelwelle ausgebildet ist. An dem Ritzelkörper können sich die Federelemente auch axial auf der den Ritzelzähnen abgewandten Seite abstützen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Starter für eine Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem auf einer Antriebswelle angeordneten Starterritzel und einem Einrückrelais zum axialen Verstellen des Starterritzels, einen Schnitt quer durch das Starterritzel mit einer Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Ritzelzähnen, die jeweils axial verschieblich auf einer Ritzelwelle angeordnet und von einem Federelement kraftbeaufschlagt sind,
Fig. 3 einen Schnitt längs durch das Starterritzel, das gegenüber einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine in einer axial zurückgezogenen Position sich befindet,
Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Starterritzel in axial vorgerückter Position, wobei ein Ritzelzahn an einem Zahn des Zahnkranzes anliegt und gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes bezogen auf die übrigen Ritzelzähne nach hinten versetzt ist.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Starter 1 für eine Brennkraftmaschine weist ein Starterritzel 2 auf, das zum Starten der Brennkraftmaschine 4 in Eingriff mit einem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine gebracht wird. Das Starterritzel 2 ist auf einer Antriebswelle 5 wie mit dem Doppelpfeil gekennzeichnet axial verschieblich gelagert, wobei das Starterritzel 2 drehfest mit der Antriebswelle 5 gekoppelt ist. Das Starterritzel 2 wird zwischen einer zurückgezogenen Außerfunktionsposition und einer vorgerückten Eingriffsposition mit dem Zahnkranz 3 der Brennkraftmaschine 4 über ein Einrückrelais 6 verstellt, das elektromagnetisch ausgebildet ist und eine bestrombare Relaiswicklung 7 sowie einen Hubanker 8 umfasst, der bei Bestromung der Relaiswicklung 7 in diese axial hineingezogen wird. Der
Hubanker 8 ist über einen Einrückhebel 9 kinematisch mit dem Starterritzel 2 gekoppelt, so dass die axiale Verstellbewegung des Hubankers 8 zwischen einer Ruheposition und einer Verstellposition in eine korrespondierende axiale Stellbewegung des Starterritzels 2 zwischen der Außerfunktionsposition und der Eingriffsposition eingesetzt wird.
Die drehende Antriebsbewegung auf die Antriebswelle 5 bzw. das Starterritzel 2 wird mithilfe eines elektrischen Startermotors 1 1 erzeugt, der über ein Getriebe, das als Planetengetriebe 12 ausgeführt ist, mit der Welle 5 gekoppelt ist. Bei einer Betätigung des elektrischen Startermotors 1 1 wird die Antriebswelle 5 und damit auch das Starterritzel 2 in Drehung versetzt. Der Starter 1 ist ein Regel- bzw. Steuergerät 10 zugeordnet, über das die Funktionen des Einrückrelais 6 sowie des Startermotors 1 1 gesteuert werden.
Bei einer axialen Stellbewegung des Hubankers 8 bei Betätigung des Einrückre- lais 6 wird bei Erreichen der Verstellposition durch eine kinematische Kopplung des Schaltgliedes mit der Stellbewegung des Hubankers 8 der elektrische Strom für den Startermotor 1 1 eingeschaltet, so dass sich der Startermotor 1 1 in Bewegung setzt und die Welle 5 sowie das Starterritzel 2 drehend antreibt.
In den Fig. 2 bis 4 ist das Starterritzel 2 im Schnitt quer zur Längsachse (Fig. 2) bzw. im Längsschnitt (Fig. 3, 4) dargestellt. Das Starterritzel 2 umfasst eine Ritzelwelle 13, eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Ritzelzähnen 14 sowie einen Ritzelkörper 15. Die Ritzelwelle 13 sitzt auf der Antriebswelle 5 des Starters auf (Fig. 3) und ist über ein Steilgewinde 16 axial verschieblich und rotatorisch drehbar auf der Welle 5 gehalten. Der Ritzelkörper 15 sitzt auf der Ritzelwelle 13 fest auf und ist mit der Ritzelwelle 13 ohne Relativ- bewegungsmöglichkeit verbunden; gegebenenfalls bilden die Ritzelwelle 13 und der Ritzelkörper 15 ein einteiliges, gemeinsames Bauteil. Die Ritzelzähne 14 sind auf der Ritzelwelle 13 in Nuten 17 axial verschieblich geführt. Die Nuten 17 erstrecken sich in Achsrichtung auf der Mantelfläche der Ritzelwelle 13. Die radiale Innenseite der Ritzelzähne 14 ist formschlüssig in den Nuten 17 geführt; hierzu weist die radiale Innenseite jedes Ritzelzahns 14 eine Formschlussgeometrie auf, beispielsweise in Form eines Schwalbenschwanzes oder in T-Form. Auf diese Weise sind die Ritzelzähne 14 in Radialrichtung sowie in Umfangsrichtung formschlüssig in den Nuten 17 gehalten.
Jedem Ritzelzahn 14 ist ein Federelement 18 zugeordnet, das einenends an dem Ritzelkörper 15 abgestützt ist und anderenends die zugewandte Stirnseite des betreffenden Ritzelzahns 14 beaufschlagt und eine in Achsrichtung wirkende Kraft auf den betreffenden Ritzelzahn 14 ausübt. Die sich in Achsrichtung erstreckenden Federelemente 18 sind jeweils als Schraubenfedern ausgebildet und auf der Mantelfläche der Ritzelwelle 13 angeordnet. Die Federelemente 18 werden auf der den Ritzelzähnen 14 gegenüberliegenden Seite radial von einer Ringwandung 19 übergriffen, die einteilig mit dem Ritzelkörper 15 ausgebildet ist und sich in Achsrichtung über eine Teillänge der Federelemente 18 erstreckt. Die
Ringwandung 19 bildet eine Drehsicherung, um zu gewährleisten, dass bei ho- hen Drehzahlen die Federelemente 18 trotz der auf sie wirkenden Fliehkräfte an ihrer Position auf der Ritzelwellenmantelfläche bleiben.
Im Bereich der freien Stirnseite, auf der den Federelementen 18 abgewandten Seite, ist die axiale Vorschubbewegung der Ritzelzähne 14 von einem ringförmigen Anschlagselement 20 begrenzt, das fest auf der Ritzelwelle 13 aufsitzt. Die Ritzelzähne 14 werden von der axialen Kraft der Federelemente 18 in Richtung auf das Anschlagselement 20 kraftbeaufschlagt.
Zum Starten der Brennkraftmaschine wird die Welle 5 von dem elektrischen Startermotor angetrieben, zugleich wird über eine Vorschubeinrichtung, beispielsweise ein Einrückrelais, das Starterritzel 2 gegenüber der Welle 5 axial nach vorne verschoben, indem beispielsweise ein Gabelhebel in eine zugeordnete Ausnehmung im Ritzelkörper 15 eingreift und diesen nach vorne in Richtung auf den Zahnkranz 3 verstellt. Sobald ein Ritzelzahn 14 auf die Stirnseite des Zahnkranzes 3 auftrifft (Zahn auf Zahn-Stellung), wird zwar die Ritzelwelle 13 axial weiter nach vorne verstellt; jedoch bleibt dieser Zahn (im Ausführungsbeispiel der Ritzelzahn 14b) gegenüber den übrigen Ritzelzähnen 14a, welche nicht auf Kollision mit dem Zahnkranz 3 liegen, axial zurück. Hierbei wird der auf den Zahnkranz 3 auftreffende Ritzelzahn 14b gegen die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes 18b bezogen auf die übrigen Ritzelzähne 14a axial nach hinten verschoben, wobei die übrigen Ritzelzähne 14a ihre Relativposition gegenüber der Ritzelwelle 13 beibehalten.
Es genügt somit, lediglich einen Ritzelzahn 14b bzw. eine geringe Anzahl von Ritzelzähnen 14b, die Zahn auf Zahn auf den Zahnkranz 3 auftreffen, gegen die Kraft des jeweiligen Federelementes 18b in einer ortsfesten Position zu halten, so dass der Federweg zwischen dem Ritzelzahn 14 b und dem zugeordneten Federelement 18b verkürzt wird, wenn die Ritzelwelle 13 einschließlich der übrigen Ritzelzähne 14a axial weiter nach vorne verschoben wird. Sobald durch eine Drehbewegung der Ritzelwelle 13 der Ritzelzahn 14b, welcher Zahn auf Zahn mit dem Zahnkranz 3 liegt, in eine Lücke zwischen zwei Zähnen des Zahnkranzes gelangt, kann der Ritzelzahn 14b durch die Kraft des auf ihn wirkenden Federelementes 18b in die Zahnlücke vorschnellen, wodurch der Eingriff zwischen dem Starterritzel 2 und dem Zahnkranz 3 realisiert wird; der Ritzelzahn 14b nimmt sodann axial die gleiche Position wie die übrigen Ritzelzähne 14 a ein, welche nicht in Richtung auf das jeweilige Federelement 18a verschoben worden sind.
Das Einrücken in den Zahnkranz 3 ist auch bei einer Drehbewegung des Zahn- kranzes möglich, und zwar sowohl bei einer Vorwärtsdrehbewegung als auch bei einer Rückwärtsdrehbewegung des Zahnkranzes.
In einer alternativen Ausführung sind zusätzlich auch die Zähne des Zahnkranzes 3 axial verschieblich gehalten und federkraftbeaufschlagt. In noch einer wei- teren Ausführung sind die Ritzelzähne des Starterritzels fest mit der Ritzelwelle verbunden und nur die Zähne des Zahnkranzes 3 axial verschieblich gehalten und federkraftbeaufschlagt.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Maschine, insbesondere Starter (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einem auf einer Antriebswelle (5) axial verschieblich angeordneten Ritzel (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ritzelzahn (14) des Ritzels (2) gegenüber mindestens einem weiteren Ritzelzahn (14) axial verschieblich gelagert und von einem Federelement (18) axial kraftbeaufschlagt ist.
2. Starter für eine Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 1 , mit einem auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordneten Ritzel (2), das zwischen einer zurückgeschobenen Außereingriffs- und einer axial vorgerückten Eingriffsposition mit einem Zahnkranz (3) der Brennkraftmaschine zu verstellen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ritzelzahn (14) des Ritzels (2) und/oder des Zahnkranzes (3) gegenüber mindestens einem weiteren Ritzelzahn (14) axial verschieblich gelagert und von einem Federelement (18) axial kraftbeaufschlagt ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ritzelzahn (14) unabhängig von den übrigen Ritzelzähnen (14) axial verschieblich gelagert und federkraftbeaufschlagt ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem axial verschieblich gelagerten Ritzelzahn (14) jeweils ein Federelement (18) zugeordnet ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebliche Ritzelzahn (14) an einem Wellenabschnitt axial verstellbar gelagert ist.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzelzahn (14) am Wellenabschnitt über eine axiale Nut (17) verschieblich gehalten ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt eine Ritzelwelle (13) des Ritzels (2) ist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt Teil der Antriebswelle (5) ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellweg des axial verschieblichen Ritzelzahns (14) auf der dem Federelement (18) abgewandten Seite von einem Anschlagselement (20) begrenzt ist.
10. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dem axial verschieblichen Ritzelzahn (14) zugeordnete Federelement (18) von einer Ringwandung (19) am Ritzel (2) übergriffen ist
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