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Stand der Technik
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Aus
der
DE 10 2005
035 655 A1 ist eine Startvorrichtung bekannt, die als sogenannter
frei ausstoßender Starter ausgeführt ist. „Frei
ausstoßend” bedeutet, dass das Ritzel, welches
dazu vorgesehen ist in den Zahnkranz einer Brennkraftmaschine eingespurt
zu werden, nur an einem Ende bzw. nur an einer axialen Seite des
Ritzels gelagert ist (fliegende Lagerung). Bei dem dort offenbarten Gegenstand
ist ein Andrehritzel gezeigt, das auf einer Antriebswelle derartig
befestigt ist, dass zwischen Antriebswelle und Andrehritzel ein
Drehmoment übertragen werden kann. Darüber hinaus
ist das Andrehritzel auf der Antriebswelle axial zwischen zwei definierten
Endpositionen verschiebbar. Zudem ist im Rahmen dieser Verschiebbarkeit
das Andrehritzel leicht gefedert ausgeführt, so dass beim
Anschlagen des Andrehritzels am Zahnkranz nicht die ganze Massenträgheitskraft
des Freilaufs, der Antriebswelle und des Ritzels am Zahnkranz wirkt,
sondern im deutlich verringerten Maße effektiv nur ein
Teil davon.
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Das
Andrehritzel erscheint dem Fachmann bei der hier offenbarten Ausführung
mittels eines Sicherungsrings (Sprengring) gesichert, der durch
einen hülsenartigen, den Sprengring auf seiner Außenseite
umgreifenden Abschnitt gegen Aufweiten unter Zentrifugallast gesichert
ist. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass diese eine
unnötig lange Antriebswelle erfordert. Dies führt
zu unnötig hohen Massen und damit zu höheren Anschlagkräften
am Zahnkranz, als unbedingt erforderlich.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird eine Startvorrichtung mit einem Antriebslagerschild vorgeschlagen,
in dem ein Lager befestigt ist, mit einer Antriebswelle, wobei das
Lager im Lagerschild die Antriebswelle zumindest mittelbar stützt,
mit einem Andrehritzel, welches auf der Antriebswelle derart befestigt
ist, dass von der Antriebswelle auf das Andrehritzel ein Drehmoment übertragbar
ist, wobei das Andrehritzel eine Stirnseite aufweist und ein Sicherungsring
auf der Antriebswelle ortsfest angeordnet ist. Ein Anschlagring übergreift mittels
eines einstückig angeformten Kragens den Sicherungsring.
Der Kragen des Anschlagrings ist plastisch verformt. Dies hat den
Vorteil, dass nicht ein gehärteter Anschlagring verwendet
wird, wie es bisher der Fall ist, sondern ein Bauteil, welches eine
plastische Verformung erlaubt. Gehärtete Anschlagringe ermöglichen
zwar die Aufnahme hoher Lasten, sind aber sehr kostspielig.
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Der
Kragen weist an seinem Umfang zumindest eine plastische Verformung
auf.
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Es
ist vorgesehen, dass die plastische Verformung einen Hinterschnitt
zwischen einem Sitzabschnitt des Anschlagrings und sich aufweist,
die eine axiale Verschiebung des Anschlagrings im wesentlichen verhindert.
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Der
Sicherungsring ist ein Sprengring.
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Kurze Beschreibungen der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher
erläutert:
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1 zeigt
eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt, wobei die
Startvorrichtung ein sogenannter Maulstarter ist, d. h. das Antriebslagerschild übergreift
maulartig das Andrehritzel,
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2 zeigt
Ausschnittweise ein Ende eines sogenannten frei ausstoßenden
Starters in einem Längsschnitt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In
der 1 ist eine Startvorrichtung 10 dargestellt.
Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und
ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und
das Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen
Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient
funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn
es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine
eingespurt ist.
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Der
Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf,
das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt,
die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind
(elektrisches Erregersystem). Statt eines solchen elektrischen Erregersystemns
kann auch ein permanentmagnetisches verwendet werden.
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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 Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist
des weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der u. a. 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
Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im
Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem Einspurrelais 16 und
dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 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, beispielsweise zwei, drei oder vier Stück)
im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich
dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 ab,
und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28.
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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 Wälzlager 89 auf
Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen
in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig
gelagert ist. In Richtung zur Abtriebsseite schließt sich
an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 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 Deckel 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
der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle 116 ist
mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in
einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt
ist, abgestützt. Das Lager 122 stützt
dabei die Antriebswelle 44 mittelbar über die
Abtriebswelle 116.
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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 Wellen-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht
in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser
Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der
einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des
Freilaufs 137 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 Zusammenwirkung 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 Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur
in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Innenring 140 an
seinem vom Freilauf 137 wegweisenden Ende eine Wellen-Nabe-Verbindung 141, bspw.
eine Keil- oder Kerbverzahnung, auf, die das Übertragen
eines Drehmoments vom Innenring 140 auf das Andrehritzel 22 ermöglicht.
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Der
Vollständigkeit halber sei hier noch auf den Einspurmechanismus
eingegangen. Das Eindrückrelais 16 weist einen
Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der
an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht
dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist
durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt.
Dieser Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das
mittels mehrerer Befestigungselemente 159 (Schrauben) am
Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist
weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte
Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und
die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten
Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus
elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und
einen Ankerrückschluss 171 durchströmt.
Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die
beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem
Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum
Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung
zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass
eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des
Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch
miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische
Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg
zur Stromzuführung 61 und damit zu den Kohlebürsten 58 geführt.
Der Startermotor 13 wird dabei bestromt.
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Das
Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat aber
darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen
dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel
zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als
Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken” an
ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194,
um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum
Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu
bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in dem Zahnkranz 25 einzuspuren.
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2 zeigt
einen Teillängsschnitt eines frei ausstoßenden
Starters. Dieses weist ein Lagerschild 19 auf, in dem ein
Lager 122 eingesetzt ist, welches beispielsweise als Rollenlager
ggf. in einer Spezialform als Nadellager ausgeführt ist.
Dieses kann jedoch auch als Gleitlager oder als Kugellager ausgeführt
sein.
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In
beiden Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 sitzt
auf der Antriebswelle 142 das Andrehritzel 22 auf.
Hierzu weist in beiden Fällen die Antriebswelle 142 auf
seinem Außenumfang eine Wellen-Nabe-Verbindung 141 auf,
die das Übertragen eines Drehmoments vom Innenring 140 auf
das Andrehritzel 22 ermöglicht. Das Andrehritzel 22 weist eine
Bohrung auf, die an ihrem Innenumfang eine Keil- oder Kerbverzahnung
aufweist, und die in ein entsprechendes Gegenstück auf
der Antriebswelle 142 eingreift. Der Teil der Wellen-Nabe-Verbindung auf
der Antriebswelle ist mit 143, und der Teil der Wellen-Nabe-Verbindung
im Ritzel ist mit 144 bezeichnet. Das Andrehritzel 22 stützt
sich auf einer Stirnseite 145, die in Richtung zum Freilauf 137 gerichtet
ist, mittels eines Federelements 146, hier in Ausführung als
Tellerscheibe, an einem nicht näher bezeichneten Bund der
Antriebswelle 142 ab.
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2:
Das Andrehritzel 22 weist eine weitere Stirnseite 203 auf,
die auf der anderen axialen Seite des Andrehritzels 22 angeordnet
ist und dementsprechend vom Freilauf 137 abgewandt ist.
Auf dieser Seite des Andrehritzels 22 ist stirnseitig eine
Ausnehmung 206 eingebracht, die gemäß 2 hohlzylindrisch
ausgeführt ist. Diese Ausnehmung 206 übergreift
einen Sicherungsring 209, der hier als Sprengring ausgeführt
ist. Dieser Sicherungsring 209 sitzt in einer umlaufenden
Nut 212, die in Umfangsrichtung in die Antriebswelle 142 eingebracht
ist. In die Ausnehmung 206 ist des Weiteren ein Anschlagring 218 eingebracht,
der mittels eines einstückig angeformten Kragens 220 den
Sicherungsring 209 übergreift.
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An
dieser Stelle sei auf die Montagereihenfolge hingewiesen: Auf die
zunächst unbestückte antriebswellenseitige Wellen-Nabe-Verbindung 143 wird
zunächst das Federelement 146, d. h. die Tellerfeder
aufgeschoben. Im Anschluss daran wird das Andrehritzel 22 so
auf die Antriebswelle 142 aufgeschoben, dass die Ausnehmung 206 vom
Freilauf 137 abgewandt ist. Nachfolgend wird der Anschlagring 218 im
noch unverformten Zustand auf die Antriebswelle 142 aufgeschoben.
Anschließend wird der Sicherungsring 209 in aufgeweitetem
Zustand auf die Antriebswelle 142 aufgeschoben, bis der
Sicherungsring 209 in die Nut 212 einrastet. Der
Sicherungsring 209 sichert damit durch Blockierung der antriebswellenseitigen
Wellen-Nabe-Verbindung 143 mittelbar die sichere Lage des
Andrehritzels 22 auf der Antriebswelle 142. Damit
unter Fliehkraftbelastung (Drehen mit hoher Winkelgeschwindigkeit)
der Sicherungsring 209 sich nicht derartig aufweitet, dass
dieser unter Axiallast (Tellerfeder 146) von der Antriebswelle 142 geschoben
werden kann, ist der Anschlagring 218 vorhanden.
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Es
ist demzufolge eine Startvorrichtung 10 mit einem Antriebslagerschild 19 vorgesehen,
in dem ein Lager 122 befestigt ist, mit einer Antriebswelle 142,
wobei das Lager 122 im Lagerschild 19 die Antriebswelle 142 zumindest
mittelbar stützt, mit einem Andrehritzel 22, welches
auf der Antriebswelle 142 derart befestigt ist, dass von
der Antriebswelle 142 auf das Andrehritzel 22 ein
Drehmoment übertragbar ist, wobei das Andrehritzel 22 eine
Stirnseite 203 aufweist und ein Anschlagring 218 auf
der Antriebswelle 142 ortsfest angeordnet ist. Es ist dabei
vorgesehen, dass das Andrehritzel 22 an der Stirnseite 203 eine Ausnehmung 206 aufweist,
in der der Anschlagring 218 angeordnet ist, welcher ein
unzulässiges Aufspreizen des Sicherungsrings 209 verhindert.
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Der
Sicherungsring 209 sichert das Andrehritzel 22 gegen
Herunterrutschen von der Antriebswelle 142.
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3:
Der Anschlagring 218 weist einen ringförmigen
Sitzabschnitt 226 auf, durch den der Anschlagring 218 auf
der Antriebswelle 142 zentriert ist. Von einer radial weiter äußeren
Stelle des Anschlagrings 218 geht in axialer Richtung von
dem Andrehritzel 22 wegweisend ein Kragen 220 aus,
der den Sicherungsring 209 übergreift. Jenseits
des Sicherungsrings 209 weist der Kragen 220 eine
plastische Verformung 223 auf. Durch diese Verformung 223 ist ein
Hinterschnitt 240 zwischen dem Sitzabschnitt 226 des
Anschlagrings 218 und der plastischen Verformung 223 gebildet.
Der Anschlagring 218 umgreift so den Sicherungsring 209 und
verhindert so ein radiales Aufweiten des Sicherungsrings 209 und
dadurch ein axiales Verschieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0001]