WO2017060147A1 - Ritzelstartergetriebe mit korrigierter zahnradgeometrie - Google Patents

Ritzelstartergetriebe mit korrigierter zahnradgeometrie Download PDF

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WO2017060147A1
WO2017060147A1 PCT/EP2016/073252 EP2016073252W WO2017060147A1 WO 2017060147 A1 WO2017060147 A1 WO 2017060147A1 EP 2016073252 W EP2016073252 W EP 2016073252W WO 2017060147 A1 WO2017060147 A1 WO 2017060147A1
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drive
pinion
tooth
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PCT/EP2016/073252
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Lars HINKE
Roland KÖPPL
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0851—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for controlling the engagement or disengagement between engine and starter, e.g. meshing of pinion and engine gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N15/02—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
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    • F02N15/06—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the toothed gears being moved by axial displacement
    • F02N15/062—Starter drives
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    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0873—Profiling for improving axial engagement, e.g. a chamfer at the end of the tooth flank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H2055/086—Silent gear profiles

Definitions

  • the invention relates to a pinion starter gearbox according to the preamble of the first claim and a pinion starter with such a gearbox and a method for producing such a pinion starter gearbox.
  • Such pinion starter gears and pinion starters are known from the prior art and are often referred to in motor vehicles as a starter (Europe teaching materials, automotive engineering expertise, 2009, p 580 ff).
  • pinion starter drive power from an electric motor via the pinion starter gear which is preferably designed as a spur gear with two paraxial gear shafts on the Internal combustion engine transferred to accelerate this to start speed and to convert into the fired operation.
  • the Ritzeistartergetriebe is therefore designed as a spur gear with two external spur gears, which are arranged on these transmission shafts and mesh with each other for power transmission.
  • inexpensive gearwheels are frequently used for the scribed starter transmission, in particular because of the short running times, in which the final gear geometry is within a wide tolerance range, based on a setpoint gear geometry. These deviations of the tooth geometry can lead to an increased sound radiation during operation of the pinion starter gear, so when rolling the drive pinion on the starter. It is an object of the invention to provide a simple design type Ristis starter transmission with reduced acoustic emission.
  • a pinion starter gear is to be understood as meaning a gear transmission device which has a drive pinion and a starter wheel, wherein these gears are rotatably mounted on preferably axially parallel axes and are further preferably designed as externally toothed spur gears.
  • the starter wheel at least during the starting process, driven by the drive pinion.
  • the starter wheel and the drive pinion have a normal modulus which is greater than 1.75 mm and preferably greater than 2 mm and particularly preferably greater than or equal to 2.1 mm and further the standard module is none other than 3.5 mm, preferably smaller than 2.75 mm, and more preferably less than or equal to 2.55 mm.
  • the normal modulus of these gears is 2.11 mm or preferably 2.54 mm.
  • the gears on an involute toothing for transmission of motion.
  • the toothed wheels are preferably produced with a toothing quality according to DIN 3962 (08/1978) quality class 8 or worse, preferably 10 or worse and particularly preferred quality class 11 or worse, or the corresponding quality levels according to ISO 1328 or AGMA 2000, AGMA 2015 or BS 436.
  • DIN 3962 reference is made to DIN 3962, parts 1 to 3, in the version of August 1978.
  • the drive pinion is mounted rotatably about a drive axis and the starter wheel about a starter axis, preferably, these axes are aligned axially parallel to each other.
  • an imaginary plane is to be understood by a drive reference plane which is oriented orthogonally to the drive axis.
  • the drive profile is to be understood as the section line of a surface area of the drive pinion with the drive reference plane, this surface area being set up for contacting the starter wheel (active tooth flank).
  • an imaginary plane is to be understood by a starter reference plane which is oriented orthogonally to the starter axis. Further preferably, at least one tooth of the starter wheel in the starter reference plane on a starterist profile.
  • the starter profile means the section line of a surface region of the starter wheel with the starter reference plane, which is set up to contact the drive pinion (active tooth flank).
  • the drive reference plane and the starter reference plane preferably coincide geometrically in a common imaginary plane.
  • the radially outer half of these actual profiles (Antriebistprofil, Starteristprofil) is designed as a tooth tip region and the radially inner half as Zahnfuss Symposium.
  • a desired profile (drive desired profile, starter target profile), with which the respective actual pro ) (Antriebsistprofil, Starteristprofil ) is comparable, can be specified.
  • this nominal profile corresponds to an idealized tooth profile, as this would occur in the case of an idealized production without any deviation and in particular without any profile correction, preference being given to toothed wheels with involute toothing for the pinion starter transmission.
  • Such a (involute) nominal profile can be generated clearly by means of a thread construction.
  • a thread is wound from a (base circle) cylinder, at the end of which there is a pen. Holding the thread taut (so that it forms a straight line), the pen describes a circle vise, which means: all points of a line (the so-called generatrix), which rolls on a circle, describe circle involutes.
  • the target profile (Antriebssotlprofit, Startersollprofil), in particular as involute profile of the type described above to understand.
  • the tooth flanks are usually produced with a tool which has the profile of a planer toothing - in particular a rack with geradr lankigen, trapezoidal teeth - or imitates.
  • this tool rolls with its rolling line on a manufacturing pitch circle of the toothed wheel to be generated, this may in particular be the base circle (i, alig., The pitch circle) of the toothed wheel to be produced.
  • the actual profile (Antriebistprofil, Starteristprofil) is the result of this manufacturing process and deviates due to unavoidable manufacturing influences of the nominal profile (drive setpoint, starter setpoint profile).
  • the drive actual profile or the starter profile or both differ from the respective nominal profile (nominal drive profile, starter target profile), at least in sections.
  • the drive profile in the tooth root region preferably deviates from the desired drive profile of the drive pinion, at least in sections, by a discrete value FantnebF, preferably towards the inside of the tooth of the drive pinion (tooth root withdrawal).
  • the starterist profile in the tooth tip region deviates from the starter target profile of the starter wheel, at least in sections, by a discrete value FstarterK, preferably towards the interior of the tooth of the starter wheel (tooth head return).
  • both actual profiles deviate in this way from the respective desired profiles.
  • a pinion starter gear so a gear pair of drive pinion and starter, with gears with either a Zahnfussrücklander on the drive pinion or a tooth head takeback on the starter or on both.
  • the values for FantrieF and FstarterK are respectively determined on the drive pinion or on the starter wheel in such a way that the points at which the deviations are determined are touching when the gears are rolling, ie lie on the so-called engagement line of the toothing.
  • this deviation is to be understood in accordance with the deviation fHa according to general knowledge and in particular according to DIN 3962.
  • these gears drive pinion, starter
  • these gears are in particular outside the minimum accuracy, which, according to specialist knowledge (Niemann, Winter, Maschinenmaschineijn Volume I !, 1989) for a correction of the toothing, in particular Zahnkopretückddling, Zahnfußschreiblander, is necessary for these corrections of the teeth have a positive effect
  • the values fan drive F or FstarterK or both each comprise arithmetic mean value formation from at least 2 discrete deviations of the drive actual profile from the nominal drive profile, in particular in the tooth root area, or the starter profile from the starter soliprofile, in particular in the area of the tooth tip.
  • a mean value formation is better Detecting the actual deviations of the respective actual profiles of the target profile allows.
  • the amount of at least one of the deviations FanMebF is selected from a range which is greater than 2 pm, preferably greater than 3 pm, preferably greater than 4 pm and particularly preferably greater than or equal to 5 pm, and further this range less than 60 pm, preferably less than 45 pm, preferably less than 35 pm and particularly preferably less than or equal to 25 pm. Investigations have shown that particular toothing corrections from the proposed value range are particularly effective.
  • the amount of at least one of the deviations FstarterK is selected from a range which is greater than 2 ⁇ m, preferably greater than 3 ⁇ m, preferably greater than 4 ⁇ m and particularly preferably greater than or equal to 5 ⁇ m and further this range is less than 60 pm, preferably less than 45 pm, preferably less than 35 pm, and more preferably this range is less than 25 pm. Investigations have shown that particular toothing corrections from the proposed value range are particularly effective.
  • the deviation fan drive F (deviation, drive pinion tooth root area) comprises a, in particular arithmetic, average of a plurality of discrete deviations (FantriebF) and corresponds in terms of amount, at least substantially, 20 ⁇ .
  • the deviation FstarterK (deviation, starter wheel tooth tip region) comprises an average, in particular arithmetic, of a multiplicity of discrete deviations (FstarterK) and corresponds in magnitude, at least substantially, to 20 ⁇ m.
  • a plurality of teeth of the drive pinion or the starter wheel or both are designed according to at least one of the aforementioned rules, so that teeth contact either with a tooth head withdrawal or Zahnfuß Wegworm or both and so the condition S for the sum of the deviations is met ,
  • a pinion starter is to understand a starter device for an internal combustion engine in a motor vehicle in the context of the invention.
  • a pinion starter preferably has a pinion starter gearbox according to the invention and an electric motor for driving the internal combustion engine via the pinion starter gearbox during the starting operation.
  • a pinion starter has a displacement device for displacing the drive pinion, in particular in the direction of the drive axle.
  • this displacement device is set up in particular such that the drive pinion is mounted during the starting process with the starter wheel engageable, so-called meshing of the drive pinion in the starter.
  • the drive pinion can be disengaged after the starting process by the displacement device.
  • Such displacement devices are known from the prior art.
  • a pinion starter designed in this way the noise emission during the starting process of the internal combustion engine can be reduced and thus the comfort for the motor vehicle can be increased.
  • a pinion starter gear By a method of manufacturing a pinion starter gear it is possible to use a plurality of drive pinions and a plurality of Starter wheels to select a pinion starter gear according to the invention.
  • at least one deviation FamnebF is detected in the case of a plurality of drive pinions.
  • at least one deviation FstarterK is detected in the case of a plurality of starter wheels.
  • this detection of the deviations is done by a measuring process.
  • a gear pair is selected from the plurality of drive pinions and the plurality of starter wheels such that the sum S of the deviation FanwebF and the deviation FstarterK means that S is less than 0.
  • a gear pair selected in this way has a particularly small during startup Noise emissions.
  • an inventive pinion starter gear with helical gears (drive pinion, starter) or preferably with straight-toothed gears executable.
  • the drive reference plane orthogonal plane to the drive axis (not shown), is the presentation plane in which these profiles are depicted.
  • tooth height direction 16 ie in the direction radially outward, relative to the drive axis (not shown) of the drive pinion, a tooth of the drive pinion and thus the profiles shown, in a tooth tip region 7 (radially outer part) and in a tooth root area 8 (FIG. radially inner part), divide.
  • the tooth, here shown only partially by the profiles in the drive reference plane, of the drive pinion extends in the direction of the material side 5, which is shown as an example on the solitary profile 1.
  • FIG. 2 shows a partial perspective view of a Ritzefstartergetriebes with a soliprofile 1 of the drive pinion 15 is shown.
  • the teeth of the drive pinion 15 have a tooth tip region 7.
  • the drive pinion 15 meshes for transmission of motion with the starter wheel 16.
  • the drive pinion 15 is rotatably mounted about the drive shaft 22 and the starter wheel 16 about the starter axis 23,
  • the tooth root area results from the entire tooth height 17 minus the head play 18 and the tooth head area 7.
  • the toothed wheels 15, 16 shown have a tooth width 20.
  • the illustrated toothing has a pitch 22, and the drive pinion has a tip diameter 19 which limits the teeth radially outward.
  • the pitch diameter 21 is for generating the drive target profile 1, as stated, a crucial importance.

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Abstract

Ritzelstartergetriebe für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei das Ritzelstartergetriebe ein Antriebsritzel (15) und ein Starterrad (16) aufweist, welche als aufeinander abwälzbar gelagerte Zahnräder ausgebildet sind und, zum Starten der Verbrennungskraftmaschine das Antriebsritzel (15) um eine Antriebsachse (22) und das Starterrad (16) um eine Starterachse (23) rotierbar sind und wenigstens ein Zahn des Antriebsritzels (15) in einer Antriebsbezugsebene, welche orthogonal zur Antriebsachse (22) ausgerichtet ist, ein Antriebsistprofil (2, 3) aufweist, wobei wenigstens ein Zahn des Starterrades (16) in einer Starterbezugsebene, welche orthogonal zur Starterachse (23) ausgerichtet ist, ein Starteristprofil aufweist, wobei die radial äußere Hälfte dieser Istprofile jeweils als Zahnkopfbereich (7) und die andere Hälfte als Zahnfussbereich (8) ausgebildet ist, wobei in der Antriebsbezugsebene ein Antriebssollprofil (1) für diesen Zahn des Antriebsritzels (15) vorgebbar ist und in der Starterbezugsebene ein Startersollprofil für diesen Zahn des Starterrades (16) vorgebbar ist, wobei die Summe S aus wenigstens einem diskreten Wert der Abweichung F an trie bF des Antriebsistprofils (2, 3) vom Antriebssollprofil (1) im Zahnfussbereich (8) des Antriebsritzels (15) und wenigstens einem diskreten Wert der Abweichung F5 tarter K des Starteristprofils vom Startersollprofil im Zahnkopfbereich des Starterrades kleiner ist als 0, wobei die Abweichungen in Richtung (4) zum Zahninneren (5) hin ein negatives Vorzeichen aufweisen.

Description

Ritzelstartergetriebe mit korrigierter Zahnradgeometrie
Die Erfindung betrifft ein Ritzelstartergetriebe gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs sowie einen Ritzelstarter mit einem solchen Getriebe und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Ritzelstartergetriebes.
Derartige Ritzelstartergetriebe und Ritzelstarter sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bei Kraftfahrzeugen häufig als Starter bezeichnet (Europa Lehrmittel, Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, 2009; S. 580 ff).
In Kraftfahrzeugen sind nicht nur Antriebskomponenten Vorgaben bezüglich der Akustik unterworfen. Da Geräusche auch während des Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine von Fahrzeuginsassen als störend empfunden werden ist auch der sogenannte Ritzelstarter, wie er bei vielen Kraftfahrzeugen zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird, solchen Anforderungen unterworfen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines solchen Ritzelstarters in einem Personenkraftfahrzeug beschrieben, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu verstehen.
Beim Ritzelstarter wird Antriebsleistung von einem Elektromotor über das Ritzelstartergetriebe, welches vorzugsweise als Stirnradgetriebe mit zwei achsparallelen Getriebewellen ausgebildet ist auf die Verbrennungskraftmaschine übertragen, um diese auf Startdrehzahl zu beschleunigen und in den befeuerten Betrieb zu überführen.
Weiter vorzugsweise ist das Ritzeistartergetriebe also als ein Stirnradgetriebe mit zwei außenverzahnten Stirnrädern, welche auf diesen Getriebewellen angeordnet sind und zur Leistungsübertragung miteinander kämmen ausgebildet. Dabei werden für das Ritzeistartergetriebe, insbesondere aufgrund der kurzen Laufzeiten, häufig kostengünstige Zahnräder verwendet, bei welchen die Verzahnungsistgeometrie in einem breiten Toleranzbereich, bezogen auf eine Verzahnungssollgeometrie, liegt. Diese Abweichungen der Verzahnungsgeometrie können zu einer erhöhten Schallabstrahlung beim Betrieb des Ritzelstartergetriebes, also beim Abwälzen des Antriebsritzels auf dem Starterrad, führen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Ritzeistartergetriebe einfacher Bauart mit verringerter Schallemission bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Ritzeistartergetriebe gemäß Patentanspruch 1 , sowie einen Ritzelstarter mit einem solchen Getriebe gelöst.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Ritzeistartergetriebe eine Zahnradgetriebeeinrichtung zu verstehen, welche ein Antriebsritzel und ein Starterrad aufweist, wobei diese Zahnräder auf vorzugsweise achsparallelen Achsen drehbar gelagert sind und weiter vorzugsweise als außenverzahnte Stirnräder ausgebildet sind. Dabei ist das Starterrad, wenigstens während des Startvorgangs, durch das Antriebsritzel antreibbar.
Vorzugsweise weisen das Starterrad und das Antriebsritzel einen Normalmodul auf, welcher größer ist als 1 ,75 mm und bevorzugt größer ist als 2 mm und besonders bevorzugt größer oder gleich 2,1 mm und weiter ist der Normaimodul keiner als 3,5 mm, bevorzugt kleiner als 2,75 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 2,55 mm. Vorzugsweise ist der Normalmodul dieser Zahnräder 2,11 mm oder bevorzugt 2,54 mm. Weiter vorzugsweise weisen die Zahnräder eine Evolventen-Verzahnung zur Bewegungsübertragung auf. Vorzugsweise sind die Zahnräder mit einer Verzahnungsqualität nach DIN 3962 (08/1978) Qualitätsklasse 8 oder schlechter, bevorzugt 10 oder schlechter und besonders bevorzugt Qualitätsklasse 11 oder schlechter hergestellt, beziehungsweise der entsprechenden Qualitätsstufen nach ISO 1328 oder AGMA 2000, AGMA 2015 oder BS 436. Soweit auf die DIN 3962 bezuggenommen ist, ist auf die DIN 3962, Teile 1 bis 3, in der Version von August 1978 bezuggenommen.
Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ist das Antriebsritzel um eine Antriebsachse und das Starterrad um eine Starterachse rotierbar gelagert, vorzugsweise sind diese Achsen achsparallel zueinander ausgerichtet. Im Sinne der Erfindung ist unter einer Antriebsbezugsebene eine gedachte Ebene zu verstehen, welche orthogonal zur Antriebsachse ausgerichtet ist. Weiter vorzugsweise weist wenigstens ein Zahn des Antriebsritzels in der Antriebsbezugsebene ein Antriebsistprofil auf. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Antriebsistprofil die Schnittlinie eines Oberflächenbereichs des Antriebsritzels mit der Antriebsbezugsebene zu verstehen, wobei dieser Oberflächenbereich zur Kontaktierung des Starterrades (aktive Zahnflanke) eingerichtet ist.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer Starterbezugsebene eine gedachte Ebene zu verstehen, welche orthogonal zur Starterachse ausgerichtet äst. Weiter vorzugsweise weist wenigstens ein Zahn des Starterrades in der Starterbezugsebene ein Starteristprofil auf. Im Sinne der Erfindung ist unter dem Starteristprofil die Schnittlinie eines Oberflächenbereichs des Starterrades mit der Starterbezugsebene zu verstehen, weicher zur Kontaktierung des Antriebsritzels (aktive Zahnflanke) eingerichtet ist.
Vorzugsweise fallen die Antriebsbezugsebene und die Starterbezugsebene geometrisch in einer gemeinsamen gedachten Ebene zusammen. Insbesondere ist die radial äußere Hälfte dieser Istprofile (Antriebsistprofil, Starteristprofil) als Zahnkopfbereich ausgebildet und die radial innere Hälfte als Zahnfussbereich.
Insbesondere ist in diesen Bezugsebenen {Starterbezugsebene, Antriebsbezugsebene) jeweils ein Sollprofil (Antriebssollprofil, Startersollprofil), mit welchem das jeweilige Istprofi) (Antriebsistprofil, Starteristprofil) vergleichbar ist, vorgebbar. Weiter vorzugsweise entsprächt dieses Sollprofil einem idealisierten Verzahnungsprofil, so wie dieses bei einer idealisierten Herstellung ohne jede Abweichung und insbesondere ohne jede Profilkorrektur entstehen würde, Vorzugswiese finden für das Ritzelstartergetriebe Zahnräder mit einer Evolventenverzahnung Anwendung.
Ein derartiges (Evolventen-) Sollprofil ist anschaulich mittels einer Fadenkonstruktion erzeugbar. Dafür wickelt man von einem (Grundkreis)- Zylinder einen Faden ab, an dessen Ende sich ein Schreibstift befindet. Hält man den Faden dabei straff gespannt (so dass er eine Gerade bildet), so beschreibt der Stift eine Kreisevotvente, Das bedeutet: alle Punkte einer Geraden (der sogenannten Erzeugenden), die auf einem Kreis abwälzt, beschreiben Kreisevolventen. (Niemann, Winter, Maschinenelemente Band II, 1989).
Dabei ist im Sinne der Erfindung das Sollprofil (Antriebssotlprofit, Startersollprofil), insbesondere als Evolventen profil der zuvorbeschriebenen Art, zu verstehen.
In Wirklichkeit werden die Zahnflanken meist mit einem Werkzeug erzeugt, welches das Profil einer Planverzahnung - insbesondere einer Zahnstange mit geradf lankigen, trapezförmigen Zähnen - besitzt oder nachbildet. Dabei wälzt dieses Werkzeug mit seiner Wälzgeraden auf einem Herstell-Wälzkreis des zu erzeugenden Zahnrades ab, dies kann insbesondere der Grundkreis (i, alig. der Teilkreis) des herzustellenden Zahnrades sein. Das Istprofil (Antriebsistprofil, Starteristprofil) ist dabei das Ergebnis dieses Herstellvorgangs und weicht aufgrund unvermeidbarer Herstelleinflüsse vom Sollprofil (Antriebssollprofil, Startersollprofil) ab.
Insbesondere weicht also wenigstens das Antriebsistprofil oder das Starteristprofil oder beide vom jeweiligen Sollprofil (Antriebssollprofil, Startersollprofil), wenigstens abschnittsweise, ab. Vorzugsweise weicht das Antriebsistprofil im Zahnfußbereich vom Antriebssollprofil des Antriebsritzels, wenigstens abschnittsweise, um einen diskreten Wert FantnebF, vorzugsweise zum Inneren des Zahns des Antriebsritzels (Zahnfussrücknahme) hin, ab. Vorzugsweise weicht das Starteristprofil im Zahnkopfbereich vom Startersollprofil des Starterrads, wenigstens abschnittsweise, um einen diskreten Wert FstarterK, vorzugsweise zum Inneren des Zahns des Starterrads (Zahnkopfrücknahme) hin, ab. Weiter vorzugsweise weichen beide Istprofile in dieser Art von dem jeweiligen Sollprofilen ab. Vorzugsweise ist die Summe S aus wenigstens zwei diskreten Werten der Abweichungen (FantnebF, FstarterK) im Zahnfussbereich des Antriebsritzels, beziehungsweise im Zahnkopfbereich des Starterrades, (S = FantnebF + FstarterK) kleiner als Null, wobei Abweichungen des Sstprofils zum Sollprofil in Richtung zum Zahninneren hin, bildlich betrachtet eine Materialabtragung, jeweils ein negatives Vorzeichen aufweisen. Vorzugsweise weist ein Ritzelstartergetriebe, also ein Zahnradpaar aus Antriebsritzel und Starterrad, mit Verzahnungen mit entweder einer Zahnfussrücknahme am Antriebsritzel oder einer Zahnkopfrücknahme am Starterrad oder mit beidem auf.
Weiter vorzugsweise werden die Werte für FantrieF und FstarterK jeweils derart am Antriebsritzel beziehungsweise am Starterrad bestimmt, dass die Punkte an welchen die Abweichen bestimmt werden sich beim Abwälzen der Zahnräder berühren, also auf der sogenannten Eingriffslinie der Verzahnung liegen. Vorzugsweise ist wenigstens eine dieser Abweichungen FantriebF oder FstanerK oder beide aus einem Bereich ausgewählt für den gilt, dass die Abweichung vorzugsweise größer ist als 15 μm ι, bevorzugt größer ist als 20 μΐη und besonders bevorzugt größer ist als 30 μπι und weiter ist die Abweichung vorzugsweise kleiner als 80 μιη, bevorzugt kleiner als 60 μιη und besonders bevorzugt kleiner oder, wenigstens im Wesentlichen 40 μm ι.
Mittels einer derartigen Gestaltung der Verzahnungen ist es insbesondere ermöglicht, einen frühzeitigen Zahneingriff zu verhindern und weiter ist es damit insbesondere ermöglicht den Anteil des stemmenden oder schiebenden Gleitens an der Bewegungsübertragung zu verringern und dadurch die Geräuschemission bei der Bewegungsübertragung zu vermindern.
Vorzugsweise weicht wenigstens das Antriebsistprofil oder das Starteristprofil oder beide vom Antriebssollprofil und vom Startersollprofil, wenigstens abschnittsweise, um mehr als 9 μm ι ab, bevorzugt um mehr als 10 μm η und besonders bevorzugt um mehr als 12 μίη und weiter um weniger als 80 μm η, bevorzugt um weniger als 55 μm η und besonders bevorzugt um weniger als 30 μιτι und ganz besonders bevorzugt um weniger als 20 μιη ab. Vorzugsweise ist diese Abweichung entsprechend der Abweichung fHa gemäß dem allgemeinen Fachwissen und insbesondere gemäß der DIN 3962 zu verstehen.
Vorzugsweise weisen diese Zahnräder (Antriebsritzel, Starterrad) eines Ritzelstartergetriebes eine Qualitätsstufe nach DIN 3962 von 8 oder schlechter auf. Diese Qualitätsstufen liegen insbesondere außerhalb der Mindestgenauigkeit, die gemäß Fachwissen (Niemann, Winter, Maschinenelemente Band I!, 1989) für eine Korrektur der Verzahnung, insbesondere Zahnkopfrücknahme, Zahnfußrücknahme, notwendig ist, damit diese Korrekturen der Verzahnung eine positive Wirkung entfalten, In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Werte FantriebF oder FstarterK oder beide jeweils eine arithmetische Mitteiwertbildung aus wenigstens 2 diskreten Abweichungen des Antriebsistprofils vom Antriebssollprofil, insbesondere im Zahnfussbereich, bzw. des Starteristprofils vom Startersoliprofil, insbesondere im Zahnkopfbereich, dar. Insbesondere durch eine Mitteiwertbildung ist eine bessere Erfassung der tatsächlichen Abweichungen der jeweiligen Istprofile von den Sollprofil ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betrag wenigstens einer der Abweichungen FanMebF aus einem Bereich ausgewählt, der größer ist als 2 pm, vorzugsweise größer als 3 pm, bevorzugt größer ist als 4 pm und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 pm ist und weiter ist dieser Bereich kleiner als 60 pm, vorzugsweise kleiner 45 pm, bevorzugt kleiner 35 pm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 25 pm. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere Verzahnungskorrekturen aus dem vorgeschlagenen Wertebereich besonders wirksam sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Betrag wenigstens einer der Abweichungen FstarterK aus einem Bereich ausgewählt, der größer ist als 2 pm, vorzugsweise größer ist als 3 pm, bevorzugt größer ist als 4 pm und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 pm ist und weiter ist dieser Bereich kleiner als 60 pm, vorzugsweise kleiner 45 pm, bevorzugt kleiner als 35 pm und besonders bevorzugt ist dieser Bereich kleiner als 25 pm. Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere Verzahnungskorrekturen aus dem vorgeschlagenen Wertebereich besonders wirksam sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abweichung FantriebF (Abweichung, Antriebsritzel Zahnfussbereich) einen, insbesondere arithmetischen, Mittelwert aus einer Vielzahl von diskreten Abweichungen (FantriebF) und entspricht betragsmäßig, wenigstens im Wesentlichen, 20 μιη. Weiter vorzugsweise umfasst die Abweichung FstarterK (Abweichung, Starterrad Zahnkopfbereich) einen, insbesondere arithmetischen, Mittelwert aus einer Vielzahl von diskreten Abweichungen (FstarterK) und entspricht betragsmäßig, wenigstens im Wesentlichen, 20 pm. in einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Zähnen des Antriebsritzels oder des Starterrades oder beider nach wenigstens einer der zuvor genannten Regeln gestaltet, so dass sich Zähne entweder mit einer Zahnkopfrücknahme oder Zahnfußrücknahme oder beidem kontaktieren und so die Bedingung S für die Summe der Abweichungen erfüllt ist.
Unter einem Ritzelstarter ist im Sinne der Erfindung eine Startvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zu verstehen. Dabei weist ein derartiger Ritzelstarter vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Ritzelstartergetriebe und einen Elektromotor zum Antreiben der Verbrennungskraftmaschine über das Ritzelstartergetriebe während des Startvorgangs auf. Weiter weist ein derartiger Ritzelstarter eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des Antriebsritzels, insbesondere in Richtung der Antriebsachse, auf. Dabei ist diese Verschiebeeinrichtung insbesondere derart eingerichtet dass das Antriebsritzel während des Startvorgangs mit dem Starterrad in Eingriff bringbar gelagert ist, sogenanntes Einspuren des Antriebsritzels im Starterrad. Weiter vorzugsweise ist durch die Verschiebeeinrichtung das Antriebsritzel nach dem Startvorgang außer Eingriff bringbar. Derartige Verschiebeeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere mithilfe eines derart gestalteten Ritzelstarters ist die Geräuschemission während des Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine verringerbar und damit der Komfort für das Kraftfahrzeug erhöhbar.
Durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ritzelstartergetriebes ist es ermöglicht, aus einer Vielzahl von Antriebsritzeln und einer Vielzahl von Starterrädern ein erfindungsgemäßes Ritzelstartergetriebe auszuwählen. Vorzugsweise wird bei einer Vielzahl von Antriebsritzeln jeweils wenigstens eine Abweichung FamnebF erfasst. Weiter vorzugsweise wird bei einer Vielzahl von Starterrädern jeweils wenigstens eine Abweichung FstarterK erfasst. Vorzugsweise geschieht dieses Erfassen der Abweichungen durch einen Meßvorgang. Vorzugsweise wird aus der Vielzahl von Antriebsritzeln und der Vielzahl von Starterrädern ein Zahnradpaar derart ausgewählt, dass für die Summe S aus der Abweichung FanwebF und der Abweichung FstarterK gilt, dass S kleiner ist als 0. Insbesondere ein derart ausgewähltes Zahnradpaar weist während des Startvorgangs besonders geringe Geräuschemissionen auf.
Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Ritzelstartergetriebe mit schrägverzahnten Zahnrädern (Antriebsritzel, Starterrad) oder bevorzugt mit geradverzahnten Zahnrädern ausführbar.
Einzelne Merkmale der Erfindung sind in den nachfolgend dargestellten und wenigstens teilweise schematisierten Figuren erläutert.
In Figur 1 sind unterschiedliche Soll -/Istprofile in einer Bezugsebene dargestellt. Das Antriebssollprofil 1 ist anschaulich mittels einer Fadenkonstruktion erzeugbar. Davon abweichend ist ein erstes Antriebsistprofi! 2 und ein zweites Antriebsistprofil 3 dargestellt.
Die Antriebsbezugsebene, orthogonale Ebene zur Antriebsachse (nicht dargestellt), ist die Darstellungsebene, in welcher diese Profile abgebildet sind. In Zahnhöhenrichtung 16, also in der Richtung nach radial außen, bezogen auf die Antriebsachse (nicht dargestellt) des Antriebssritzels, lässt sich ein Zahn des Antriebsritzels und damit die dargestellten Profile, in einen Zahnkopfbereich 7 (radial äußerer Teil) und in einen Zahnfussbereich 8 (radial innerer Teil), unterteilen. Der Zahn, hier nur teilweise durch die Profile in der Antriebsbezugsebene dargestellt, des Antriebsritzels erstreckt sich in Richtung auf die Materialseite 5, welche exemplarisch am Soliprofil 1 eingezeichnet ist. Eine Abweichung 9 (FantnebF) des ersten Antriebsistprofils 2 im Zahnfussbereich 8 in Richtung 4, also zum Zahninneren hin, weist ein negatives Vorzeichen auf. Eine Abweichung 10 (FanWebK) des ersten Antriebs istprofils 2 im Zahnkopfbereich 7 entgegen der Richtung 4, also bildlich ein Materialauftrag auf das Sollprofil, weist ein positives Vorzeichen auf.
Diese Logik gilt entsperechend für das Starterrad, Abweichung im Zahnkopfbereich: FstarterK; Abweichung im Zahnfussbereich: FstarterF. Wobei auch hier eine Abweichung zum Zahninneren hin ein negatives Vorzeichen aufweist. Die gezeigten Linien 6 geben den Toleranzbereich an, innerhalb welches die Antiebsistprofile 2, 3 liegen müssen.
Geht man von einem Starteristprofil (nicht dargestellt) aus, welches dem Startersollprofil (nicht dargestellt) vollständig entspricht, für welches also gilt FstarterF = FstarterK = 0, so würde mit dem dargestellten ersten Antriebsistprofil 2 die Bedingung S < 0 erfüllt sein und mit dem zweiten Antriebsistprofil 3 wäre die Bedingung nicht erfüllt.
In Figur 2 ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines Ritzefstartergetriebes mit einem Soliprofil 1 des Antriebsritzels 15 dargestellt. Die Zähne des Antriebsritzels 15 weisen einen Zahnkopfbereich 7 auf. Das Antriebsritzel 15 kämmt zur Bewegungsübertragung mit dem Starterrad 16. Dabei ist das Antriebsritzel 15 um die Antriebsachse 22 rotierbar gelagert und das Starterrad 16 um die Starterachse 23,
Der Zahnfussbereich, als aktiver Teil der Verzahnung, ergibt sich aus der gesamten Zahnhöhe 17 abzüglich dem Kopfspiel 18 sowie dem Zahnkopfbereich 7. Die dargestellten Zahnräder 15, 16 weisen eine Zahnbreite 20 auf. Die dargestellte Verzahnung weist eine Teilung 22, sowie das Antriebsritzel einen Kopfkreisdurchmesser 19 auf, welcher die Zähne nach radial außen begrenzt. Dem Teilkreisdurchmesser 21 kommt für die Erzeugung des Antriebssollprofils 1 , wie dargelegt, eine entscheidende Bedeutung zu.

Claims

Patentansprüche 1.
Ritzelstartergetriebe für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, wobei das Ritzelstartergetriebe ein Antriebsritzel (15) und ein Starterrad (16) aufweist, welche als aufeinander abwälzbar gelagerte Zahnräder ausgebildet sind,
wobei zum Starten der Verbrennungskraftmaschine das Antriebsritzel (15) um eine Antriebsachse (22) und das Starterrad (16) um eine Starterachse (23) rotierbar sind und wenigstens ein Zahn des
Antriebsritzels (15) in einer Antriebsbezugsebene, welche orthogonal zur Antriebsachse (22) ausgerichtet ist, ein Antriebsistprofil (2, 3) aufweist, wobei wenigstens ein Zahn des Starterrades (16) in einer Starterbezugsebene, welche orthogonal zur Starterachse (23) ausgerichtet ist, ein Starteristprofil aufweist, wobei die radial äußere Hälfte dieser Istprofile jeweils als Zahnkopfbereich (7) und die andere Hälfte als Zahnfussbereich (8) ausgebildet ist, wobei in der
Antriebsbezugsebene ein Antriebssollprofil (1 ) für diesen Zahn des Antriebsritzels (15) vorgebbar ist und in der Starterbezugsebene ein Startersollprofil für diesen Zahn des Starterrades (16) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Summe S aus wenigstens einem diskreten Wert der Abweichung FantriebF des Antriebsistprofils (2, 3) vom Antriebssollprofil (1 ) im
Zahnfussbereich (8) des Antriebsritzels (15) und wenigstens einem diskreten Wert der Abweichung FstarterK des Starteristprofils vom Startersollprofil im Zahnkopfbereich des Starterrades kleiner ist als 0, wobei die Abweichungen in Richtung (4) zum Zahninneren (5) hin ein negatives Vorzeichen aufweisen.
2. Ritzelstartergetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens das Antriebsistprofil oder das Starteristprofil oder beide vom Antriebssollprofil und vom Startersollprofi!, wenigstens abschnittsweise, um mehr als x μιτι und weniger als y ,um abweichen.
3. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
rantriebF und FstarterK jeweils eine arithmetische Mittelwertbildung aus wenigstens zwei diskreten Abweichungen des Antriebsistprofils vom Antriebssollprofil, beziehungsweise des Starteristprofils vom
Startersollprofil umfasst.
4. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Betrag wenigstens einer der Abweichung FantriebF aus einem Bereich ausgewählt ist, der größer ist als 2 μιτι, vorzugsweise größer als 3 μΐτι, bevorzugt größer als 4 μιτι und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 μm ι und weiter kleiner ist als 60 μm ι, vorzugsweise kleiner ist als 45 μm τι, bevorzugt kleiner ist als 35 μιτι und besonders bevorzugt kleiner ist als 25 μm τ
5. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Betrag wenigstens einer der Abweichung FstarterK aus einem Bereich ausgewählt ist, der größer ist als 2 μτη, vorzugsweise größer als 3 μιτι, bevorzugt größer als 4 μm und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 μm und weiter kleiner ist als 60 μm η, vorzugsweise kleiner ist als 45 μιτι, bevorzugt kleiner ist als 35 μιτι und besonders bevorzugt kleiner ist als 25 μm .
6. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der arithmetische Mittelwert aus einer Vielzahl von Abweichungen FantriebF betragsmäßig, wenigstens im Wesentlichen, 20 μιη entspricht.
7. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der arithmetische Mittelwert aus einer Vielzahl von Abweichungen FstarterK betragsmäßig, wenigstens im Wesentlichen, 20 μιτι entspricht.
8. Ritzelstartergetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vielzahl von Zähnen des Antriebsritzels oder des Starterrades oder beider nach einem der vorhergehenden Ansprüche gestaltet ist, insbesondere jeweils alle Zähne dieser Räder.
9. Ritzelstarter mit einem Ritzelstartergetriebe nach einem der
vorhergehenden Anprüche mit
einem Elektromotor, welcher zum Antreiben des Antriebsritzels eingerichtet ist und
mit einer Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des Antriebsritzels entlang der Antriebsachse um dieses mit dem Starterrad zum Starten der Verbrennungskraftmaschine in Eingriff zu bringen,
beziehungsweise um das Antriebsritzel nach dem Starten mit dem Starterrad außer Eingriff zu bringen.
10. Verfahren zum Herstellen eines Ritzelstartergetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Vielzahl von Antriebsritzeln jeweils wenigstens eine
Abweichung FantriebF erfasst wird,
dass bei einer Vielzahl von Starterrädern jeweils wenigstens eine Abweichung FstarterK erfasst wird,
dass aus dieser Vielzahl von Antriebsritzeln und der Vielzahl von Starterrädern ein Zahnradpaar derart ausgewählt wird, dass die Summe S aus der Abweichung FantnebF und der Abweichung FstarterK am Zahnkopf des Starterrades und am Zahnfuß des Antriebsritzels kleiner ist als 0.
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