DE102008054979A1

DE102008054979A1 - Verfahren und Vorrichtung für Start-Stopp-Anlagen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102008054979A1
Application number: DE102008054979A
Authority: DE
Inventors: Sven Hartmann; Juergen Gross; Stefan Tumback
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-24
Also published as: WO2010069646A1; CN102317615A; HUE048358T2; JP2012512982A; CN102317615B; US20110308490A1; JP5409805B2; KR20110105781A; KR101681913B1; US10436169B2; EP2379874B1; EP2379874A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start-Stopp-Anlage sowie eine Startvorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens mit einem Startermotor (11) und einer Einrückvorrichtung (12, 20), die mit Beginn eines Stopp-Zyklus ein Steckritzel (13) in einen Zahnkranz (14) der Brennkraftmaschine axial einspurt. Um die Zeitspanne bis zur Bereitschaft eines Neustartes der Maschine möglichst kurz zu halten, wird vorgeschlagen, dass mit Beginn der Stopp-Phase das Ritzel (13) nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) bei ruhendem Startermotor (11) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit einer axialen Andrückfeder (25) federnd eingespurt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start-Stopp-Anlage nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie eine Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung des Anspruchs 4.
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise mit einem Startermotor angedreht, wobei zunächst ein Ritzel der Startvorrichtung in einen Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt, bevor der Startermotor eingeschaltet wird. Mit einer Start-Stopp-Anlage in Kraftfahrzeugen wird außerdem bei einem längeren Halt des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine automatisch abgeschaltet und am Ende der Stopp-Phase wird dann die Maschine automatisch wieder gestartet, um die Fahrt fortsetzen zu können.
Aus der EP 08 48 159 A1 ist es bekannt, dass Starterritzel bereits mit Beginn eines Stopp-Zustandes der Maschine in die Einspurstellung zu bringen, um danach mit Beginn des Start-Vorgangs den Startermotor unverzüglich mit voller Kraft einzuschalten. Auf diese Weise wird die Zeit für den Startvorgang deutlich verringert. Diese Lösung hat jedoch noch den Nachteil, dass zum Einspuren des Starterritzel am Beginn der Stopp-Phase zunächst noch der Stillstand der Maschine abgewartet werden muss, was bei sehr kurzen Stopp-Phasen eine Verzögerung bedeutet, die zum Beispiel bei einem Verkehrsstau durch zu schnelle nachfolgende Fahrzeuge kritisch werden kann.
Um den Einspurvorgang mit Beginn einer Stopp-Phase zu verkürzen, ist bereits vorgeschlagen worden (Aktenzeichen wird nachgetragen ?????), die Ritzeldrehzahl durch eine elektronische Ansteuerung des Startermotors mit der Drehzahl des Zahnkranzes der Maschine zu synchronisieren, um auf diese Weise das Starterritzel bereits in den noch drehenden Zahnkranz der Maschine einzuspuren. Dabei ist nachteilig, dass zur Synchronisation der Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes und des Starterritzels ein erheblicher elektronischer Steuerungsaufwand getrieben werden muss, da sich die Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes beim Auslaufen der abgeschalteten Brennkraftmaschine aufgrund von Kompressionen in den Zylindern der Maschine stark verändert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, dass Einspuren des Starterritzels nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine am Beginn eines Stopp-Vorgangs in einfacher Weise in den noch drehenden Zahnkranz mit einfachen mechanischen Mitteln zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Bei Start-Stopp-Anlagen für Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie bei einer Startvorrichtung mit dem Kennzeichnungsmerkmal des Anspruchs 4 erzielt man mit einfachen mechanischen Mitteln einen zeitlich verkürzten Start-Vorgang durch das Einspuren des Starterritzels in den auslaufenden Zahnkranz der Maschine. Die elektronische Steuerung der Start-Stopp-Anlage lässt sich dadurch wesentlich vereinfachen. Des Weiteren wird auf diese Weise erreicht, dass gegenüber einem ungefederten Einspuren des Starterritzels in einen noch drehenden Zahnkranz keine Beschädigungen durch dabei auftretende Rückschläge am Freilauf oder Planetengetriebe des Starters auftreten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 und 4 angegebenen Merkmale.
Da bei einer axialen Andrückfederung des Starterritzels ein Einspuren in den umlaufenden Zahnkranz nur bei langsamen Drehungen des Zahnkranzes mit der erst besten Zahn-auf-Lücke-Position erfolgt, wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung durch eine ausgewählte Federcharakteristik der Andrückfeder erreicht, dass das Ritzel zunächst ein kleines Stück weit in den Zahnkranz eingerückt und dabei zunächst nur über entsprechend kleine Kontaktflächen der Zähne von Ritzel und Zahnkranz mitgenommen wird. Bei kleinen Umfangsgeschwindigkeiten kann das Ritzel durch die Kraft der Andrückfeder vollständig in den Zahnkranz eingespurt werden. Dagegen werden die Zähne des Starterritzels bei zu großer Umfangsgeschwindigkeit des Zahnkranzes wieder aus den Zahnkranz herausgedrückt. Das nunmehr langsam drehende Starterritzel wird danach gegebenenfalls mehrfach erneut in die nächste Lücke ein Stück weiter eingerückt, bis das Starterritzel bei zunehmender Drehzahl schließlich vollständig in den Zahnkranz eingespurt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kurbelwelle bereits vor dem Stillstand der Maschine mittels der Motorsteuereinheit vom Startermotor in die optimale Startposition gedreht werden kann, um so den nachfolgenden Neustart zeitlich zu verkürzen.
In einer ersten, besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform zur Durchführung des Startverfahrens mit einem auf einer Ritzelwelle axial verschiebbaren Starterritzel ist die Andrückfeder als Schrauben-Druckfeder zwischen einer Schulter der Ritzelwelle und der Rückseite des Ritzels ausgebildeten Ringschulter eingespannt, wobei das Ritzel als Steckritzel mittels einer Schiebeverzahnung an der Ritzelwelle axial verschiebbar aufgenommen ist. Bei einer zusätzlichen Anordnung einer an sich bekannten Einspurfeder hat die Andrückfeder in vorteilhafter Weise eine kleinere Federkonstante als die Einspurfeder.
Um das Einspuren des Ritzels zu erleichtern, sind in vorteilhafter Weise die Zähne des Ritzels und/oder des Zahnkranzes an ihren vorderen Stirnseiten mit einer Anschrägung der Zahnflanken sowie mit einer Anschrägung am Zahnkopf versehen. In vorteilhafter Weise sind dabei die Anschrägungen insbesondere an den in Drehrichtung des Zahnkranzes vorderen Zahnflanken des Zahnkranzes und an den hinteren Zahnflanken des Ritzels angebracht. Außerdem ist die Ritzelwelle vorzugsweise mit einem Freilauf über eine Schiebeverzahnung ohne Steilgewinde mit einer Antriebswelle der Startvorrichtung axial verschiebbar.
In einer weiteren Ausführungsform haben in Weiterbildung der Erfindung benachbarte Zähne des Ritzels und des Zahnkranzes jeweils im Bereich der vorderen, im ausgespurtem Zustand sich gegenüber liegenden Stirnseiten eine um den gleichen Betrag unterschiedliche axiale Länge. Bei dieser Ausführungsform kann das Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz auch bei hohen Drehgeschwindigkeiten verkürzt werden, indem die vorstehenden Zähne von Ritzel und Zahnkranz nunmehr mit der doppelten Zahnteilung voneinander beabstandet sind, so dass die Ritzelzähne auch bei hohen Drehzahlen des Zahnkranzes noch ausreichend tief durch die axiale Andrückfeder in die Zahnlücken vordringen können um mitgenommen zu werden. In einfachster Ausführungsform ist dabei jeder zweite Zahn von Ritzel und Zahnkranz gegenüber der Ritzel- bzw. der Zahnkranzbreite verkürzt. Zweckmäßigerweise sind auch hier die nicht verkürzten Zähne an ihren vorderen Stirnseiten mit einer Anschrägung am Zahnkopf versehen, die vorzugsweise kürzer als der Zahnvorsprung ist. Um auch hierbei die Möglichkeit zu schaffen, das Ritzel zum Anlaufen zunächst einmal an den Zähnen des Zahnkranzes abrutschen zu lassen, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, Anschrägungen an den in Drehrichtung des Zahnkranzes vorderen Zahnflanken der vorstehenden Zähne des Zahnkranzes sowie an den hinteren Zahnflanken der vorstehenden Zähne des Ritzels anzubringen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden beispielsweise anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Start-Stopp-Anlage für Kraftfahrzeugen mit einer Startvorrichtung in schematischer Darstellung,
2 Ritzel, Ritzelwelle und Freilaufkörper der Startvorrichtung als erstes Ausführungsbeispiel in raumbildlicher Darstellung nach dem Zusammenbau mittels einer Schiebeverzahnung,
3 die Teile aus 2 explosionsartig angeordnet,
4 eine vergrößerte Darstellung der Verzahnung des Ritzels und des Zahnkranzes der Maschine vor dem Einspuren,
5 Ritzel, Ritzelwelle und Freilauf im Längsschnitt und vergrößerter Darstellung und
6 einen Ausbruch des Zahnkranzes und des Ritzels mit versetzten Zähnen in raumbildlicher, vergrößerter Darstellung als zweites Ausführungsbeispiel.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel eine Start-Stopp-Anlage für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen in schematischer Darstellung. Sie umfasst eine Startvorrichtung 10 mit einem Startermotor 11, einem Starterrelais 12 und einem Ritzel 13 zum axialen Einspuren in einen Zahnkranz 14 einer Brennkraftmaschine 15. Das Starterrelais 12 weist eine Relaiswicklung 16, einen Stößel 17 und einen Schaltkontakt 18 zum Schalten des Hauptstromes für den Startermotor 11 auf. Die Start-Stopp-Anlage umfasst ferner eine Motorsteuereinheit 19, die ebenso wie der Schaltkontakt 18 des Starterrelais 12 mit einem Plus-Anschluss an das nicht dargestellte Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Der Motorsteuereinheit 19 werden ferner über mehrere Signaleingänge verschiedene Sensorsignale zugeführt, mit denen zum Beispiel eine Kupplungsbetätigung, eine Bremsbetätigung, die Stellung eines Gangwählhebels, die Motor- und die Raddrehzahl und dergleichen erfasst wird. Die Motorsteuereinheit 19 ist ferner über einen Ausgang mit der Relaiswicklung 16 verbunden, mit der über einen Einrückhebel 20 das Ritzel 13 in den Zahnkranz 14 der Brennkraftmaschine 15 eingespurt und der Startermotor 11 über den Schaltkontakt 18 zum Starten der Brennkraftmaschine 15 eingeschaltet wird. Der Startermotor 11 treibt dabei über ein Planetengetriebe 21 eine Antriebswelle 22, die in der Regel über ein Steilgewinde mit einem Freilauf 23 gekoppelt ist. Der Freilauf 23 ist abtriebsseitig einstückig mit einer Ritzelwelle verbunden, an der das Ritzel 13 mittels einer Schiebeverzahnung durch Anschläge begrenzt axial verschiebbar befestigt ist.
Bei einem Kaltstart der Maschine 15 wird zunächst mit einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgelösten Startsignal über die Motorsteuereinheit 19 das Starterrelais 12 aktiviert, wobei der Startermotor 11 über eine weitere Verbindung direkt von der Motorsteuereinheit 19 angesteuert und leicht gedreht wird. Durch die Relaiswicklung 16 wird dabei außerdem über den Stößel 17 und den Einrückhebel 20 das Ritzel 13 bis zum Zahnkranz 14 der Maschine vorgeschoben. Bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung wird in bekannter Weise eine zwischen Freilauf 23 und Einrückhebel 20 eingesetzte Einrückfeder 24 gespannt, so dass durch leichtes Drehen des Startermotors 11 die Zähne des Ritzels 13 in die nächste Zahnlücke des Zahnkranzes 14 bis zu einem Anschlag an der Antriebswelle 22 einrücken können.
Während des Fahrbetriebs ist nun die Start-Stopp-Anlage des Kraftfahrzeugs aktiviert, wobei mit Beginn einer jeder Stopp-Phase des Fahrzeugs zum Beispiel durch Erfassen der Drehzahl an den Vorderrädern des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird. Zugleich wird in einer ersten Stufe zur Vorbereitung eines späteren Neustarts der Maschine ein Einspurvorgang des Ritzels 13 in den noch laufenden Zahnkranz 14 der Maschine 15 ausgelöst, indem über die Motorsteuereinheit 19 ein dosierter Erregerstrom auf das Starterrelais 12 gegeben wird. Über den Stößel 17 wird nun mit dem Einrückhebel 17 das Ritzel 13 axial zum Einspuren in den Zahnkranz 14 vorgeschoben. Um die Brennkraftmaschine 15 möglichst rasch nach dem Abschalten wieder startklar zu machen, muss nun das Ritzel 13 noch vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine 15 bei ruhendem Startermotor 11 in den noch drehenden Zahnkranz 14 mittels einer axialen Andrückfeder 25 eingespurt werden. Die axiale Andrückfeder 25 ist hierbei zwischen dem Ritzel 13 und der Ritzelwelle 26 angeordnet und axial vorgespannt.
2 zeigt in raumbildlicher Darstellung eine Baueinheit 27, bestehend aus dem Ritzel 13, der axialen Andrückfeder 25 und der Ritzelwelle 26 mit einem Freilaufgrundkörper 23a, wobei das Ritzel 13 als Steckritzel ausgebildet ist.
3 zeigt diese Teile in explosionsartiger Anordnung und zwar einen Anschlagring 28 als axialen Anschlag für das Ritzel 13, einen Sprengring 29 zur Fixierung des Anschlagringes 28, das Ritzel 13 mit einer Keilwellen- Innenbohrung 30a, mit einer Lagerbuchse 31, der axialen Andrückfeder 25, der Ritzelwelle 26 mit einer Keilwellen-Verzahnung 30b und dem Freilauf-Grundkörper 23a und schließlich mit einer weiteren Lagerbuchse 31. Die Ritzelwelle 26 bildet mit ihrer Keilwellen-Verzahnung 30b gemeinsam mit der Keilwellen-Innenbohrung 30a des Ritzels 13 die axiale Schiebeverzahnung 30 gemäß 2 für die Ritzelmontage. Die beiden Lagerbuchsen 31 werden beidseitig in eine zentrale Bohrung 26a der Ritzelwelle eingesetzt, in die beim Zusammenbau der Startvorrichtung 10 aus 1 die Antriebswelle 22 aufgenommen wird. Die axiale Andrückfeder 25 wird auf eine hinter der Keilwellen-Verzahnung 30b der Ritzelwelle 26 angeordnete Verdickung 26b konzentrisch aufgesetzt, die mit ihrem hinteren Ende an einer Ringschulter 33 der Ritzelwelle 26 anliegt. Das vordere Ende der als Schraubenfeder ausgebildeten axiale Andrückfeder 25 liegt an der Ritzelrückseite an.
In 4 ist ausbruchsweise das Ritzel 15 der Startvorrichtung 10 aus 1 bis 3 und der dazu axial versetzte Zahnkranz 14 der Brennkraftmaschine 15 in raumbildlicher Ausführung vergrößert dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass beim axialen Vorrücken des Ritzels 13 an den noch in Pfeilrichtung drehenden Zahnkranz 14 der Maschine das Ritzel 13 in Richtung des Pfeiles 34 mitgenommen wird. Um das Einrücken des Ritzels 13 in den Zahnkranz 14 der Maschine dabei zu erleichtern, sind sowohl die Zähne 13a des Ritzels 13 als auch die Zähne 14a des Zahnkranzes 14 an den Zahnstirnseiten, die sich im ausgespurtem Zustand gegenüber liegen, mit einer Anschrägung 35 der Zahnflanken 13b und 14b versehen. Die Anschrägung 35 wird dabei an denjenigen Zahnflanken 13a, 14a angebracht, die miteinander beim Einspuren des Ritzels 13 in den noch drehenden Zahnkranz 14 in Kontakt treten. Außerdem haben hier die Zähne 13a des Ritzels 13 im Bereich ihres Zahnkopfes eine angeschrägte Stirnseite 13c, wodurch der Einspurvorgang weiter erleichtert wird. Dabei könnte es einerseits ausreichen, die Anschrägung 35 nur an den Zähnen 14b des Zahnkranzes 14 oder an den Zähnen 13a des Ritzels 13 anzubringen. Andererseits kann es sinnvoll sein, die angeschrägten Stirnseiten 13c nicht nur am Ritzel 13 sondern auch am Zahnkranz 14 vorzusehen. Durch diese Maßnahmen wird einzeln oder in ihrer Kombination erreicht, dass das Ritzel 13 beim Einspuren in den noch drehenden Zahnkranz 14 der Maschine entweder sogleich durch die Kraft der Andrückfeder 25 mitgenommen und sodann vollständig eingespurt wird oder das Ritzel 13 wird zunächst von einem der Zähne 14a des Zahnkranzes 14 mitgenommen und der in Eingriff mit dem Zahnkranz 14 kommende Zahn 13a des Ritzels 13 rutscht zunächst noch einmal an der Anschrägung 35 der Zahnflanken 13b, 14b ab, um nun mit langsamer Drehung in die nächste Zahnlücke des Zahnkranzes 14 bereits weiter einzurücken. Die Ritzelwelle 26 wird dabei vom Ritzel 13 mitgenommen und über den Freilauf 23 wird das Planetengetriebe 21 und der Startermotor 11 abgekoppelt.
In Weiterbildung der Erfindung wird nun vor dem Stillstand der Maschine 15 die Kurbelwelle mittels der Motorsteuereinheit 19 vom Startermotor über den Zahnkranz 14 in eine für den nachfolgenden Neustart optimale Startposition gedreht.
5 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine hinter der Schiebeverzahnung 30 zwischen dem Ritzel 13 und der Ritzelwelle 26 eingesetzte Schraubenfeder 36 als axiale Andrückfeder für das Ritzel 13 in einer Ringaussparung 38 der Ritzelwelle 26 im Bereich des Freilauf-Grundkörpers 23a teilweise aufgenommen ist und wobei der Boden 38a der Ringaussparung 38 die Abstützfläche für das hintere Ende der Schraubenfeder 36 bildet. Die Schraubenfeder 36 drückt im Ruhezustand das Ritzel 13 gegen den vorderen Anschlagring 28, wodurch zwischen der Rückseite des Ritzels 13 und der vorderen Stirnseite des Freilauf-Grundkörpers 23a in axialer Federweg y auftritt, über den das Ritzel 13 entgegen der Axialkraft der vorgespannten Schraubenfeder 26 an der Schiebeverzahnung 30 axial verschiebbar ist. Die Axialfederung der Schraubenfeder 36 wird dabei so ausgelegt, dass die Federung weicher ist als die der Einrückfeder 24 der Startvorrichtung 10 nach 1. Damit ist es möglich, dass die Anschrägungen 35 an der vorderen Stirnseite der Zähne 13a des Ritzels 13 beim Einspurvorgang in den Zahnkranz 14 der Maschine mit dosierter Kraft zurückfedernd abrutschen kann. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, das an sich übliche so genannte Steilgewinde zwischen dem Freilauf und der Antriebswelle 22 der Startvorrichtung 10 als axiale Schiebeverzahnung 40 auszubilden, damit zum Einspuren des Ritzels eine unerwünschte Verdrehung in falscher Richtung vermieden wird.
Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eine besondere Ausbildung der Zähne des Ritzels 13 und des Zahnkranzes 14 betrifft. Dazu sind in 6 in vergrößerter raumbildlicher Darstellung ein Ausbruch des Zahnkranzes 14 der Brennkraftmaschine 10 aus 1 sowie das Ritzel 13 der Startvorrichtung 10 im ausgespurten Zustand zueinander dargestellt. Der Unterschied zur Ausführungsform nach 5 besteht darin, dass die benachbarten Zähne 13a und 14a des Ritzels 13 und des Zahnkranzes 14 im Bereich derjenigen Stirnseiten, die sich gegenüber liegen, eine um den gleichen Betrag unterschiedliche axiale Länge haben. Dabei ist jeder zweite Zahn 13a1 des Ritzels 13 und jeder zweite Zahn 14a1 des Zahnkranzes 14 gegenüber der Ritzelbreite beziehungsweise der Zahnkranzbreite verkürzt. Die axial nicht gekürzten Zähne 13a und 14a des Ritzels 13 und des Zahnkranzes 14 haben in gleicher Weise wie in 4 beim ersten Ausführungsbeispiel an ihren vorderen, sich gegenüber liegenden Stirnseiten eine Anschrägung 35 an den Zahnflanken 13b und 14b. Die Anschrägung 35 ist dabei an denjenigen Zahnflanken 13b und 14b angeordnet, die in der durch einen Pfeil dargestellten Drehrichtung des noch laufenden Zahnkranzes 14 beim Einspuren des Ritzels 13 miteinander in Kontakt treten. Dies sind gemäß 6 die vorderen Zahnflanken 14b der vorstehenden Zähne 14a des Zahnkranzes 14 und die in Drehrichtung hinteren Zahnflanken 13b der vorstehenden Zähne 13a des Ritzels 13. Des Weiteren haben die nicht gekürzten Zähne 13a und 14a des Ritzels 13 und des Zahnkranzes 14 angeschrägte vordere Stirnseiten, die sich im ausgespurten Zustand gegenüber liegen. Dabei reicht es aus, dass die Stirnseiten nur im Bereich 13c der Zahnköpfe angeschrägt sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst ebenfalls mit Beginn eines Stopp-Zykluses der Brennkraftmaschine 10 das Ritzel 13 nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine bei ruhendem Startermotor 11 durch das Starterrelais 12 über den Einrückhebel 20 zum Zahnkranz 14 hin vorgespurt. Mit dem Erreichen einer Zahn-auf-Lücke-Position wird das Ritzel 13 zunächst mittels der Andrückfeder 25 ein kleines Stück weit in den Zahnkranz 14 eingerückt. Dabei gelangen zunächst zwei nicht gekürzte Zähne 13a und 14a von Ritzel 13 und Zahnkranz 14 mit ihren angeschrägten Zahnflanken 13b und 14b in Kontakt. Das Ritzel wird dabei zunächst nur über eine entsprechend kleine Kontaktfläche der Anschrägungen 35 mitgenommen. Bei langsamer Drehung des Zahnkranzes 14 reicht dabei die Vorspannung der Andrückfeder 25 sowie die Kraft der Einrückfeder 24 der Startvorrichtung 10 aus, um das massearme Ritzel 13 mitzunehmen und sodann vollständig in den Zahnkranz 14 einzuspuren. Dabei wird der Startermotor 11 und das Getriebe 21 der Startvorrichtung 10 durch den Freilauf 23 abgekoppelt. Bei größerer Drehzahl des Zahnkranzes 14 sowie bei Ritzeln mit größerer Masse wird dagegen das Ritzel 13 vom Zahnkranz 14 nicht sogleich vollständig mitgenommen, sondern es rutscht über die Anschrägung 35 der miteinander kontaktierten ungekürzten Zähne 13a und 14a axial federnd ab, in dem das Ritzel 13 gegen die Kraft der Andrückfeder 25 wieder aus dem Zahnkranz 14 axial heraus gedrückt wird. Da der nächste nicht gekürzte Zahn 14b des Zahnkranzes 14 vom voraus gehenden ungekürzten Zahn um die doppelte Zahnteilung beabstandet ist, hat das Ritzel 13 nunmehr eine doppelt so große Strecke entlang der Zähne zur Verfügung, um in den Zahnkranz 14 mit der Kraft der Andrückfeder 25 weiter einrücken zu können. In dieser Stellung wird es nun vollständig mitgenommen und mit der Kraft der Einrückfeder 24 vollständig in den Zahnkranz 14 eingespurt. Damit lässt sich sicherstellen, dass auch mit geringen Vorschubkräften am Ritzel 13 eine für eine hohe Lebensdauer ausreichende Eindringtiefe der Verzahnung erreicht wird. Bei der Verwendung von relativ massearmen Steckritzeln wird aufgrund der verkürzten Zähne 13a1 und 14a1 sowie aufgrund der Vorschubkraft der Einrückfeder 20 das Ritzel 13 ausreichend weit in den Zahnkranz 14 eingerückt, um ohne ein Abrutschen und Zurückfedern sogleich vom Zahnkranz 14 mitgenommen zu werden. Ein Abrutschen und axiales Zurückfedern des Ritzels 13 am Zahnkranz 14 tritt daher lediglich bei großer Drehzahldifferenz zwischen Zahnkranz 14 und Ritzel 13 auf.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern umfasst auch alternative Lösungen, die je nach Ausführung der Startvorrichtung 10 aus 1 angepasst werden können. So ist es im Rahmen der Erfindung ebenso möglich, die Schiebeverzahnung zwischen Ritzel 13 und Ritzelwelle 26 derart abzuwandeln, dass das Ritzel 13 als Steckritzel für einen so genannten Spitzmaul-Starter am hinteren Ende mit einer Außenverzahnung und die Ritzelwelle mit dem Freilauf-Grundkörper mit einer Innenverzahnung zu versehen. Da es bei großen Umfangsgeschwindigkeiten des Zahnkranzes zunächst nur stirnseitig zwischen den Zähnen des Zahnkranzes und des Ritzels zu einer Berührung kommt, wird durch die dabei auftretenden Stoßkontakte Energie zwischen Ritzel und Zahnkranz in der Weise ausgetauscht, so dass sich die Umfangsgeschwindigkeiten angleichen. Sobald dies vollständig geschehen ist, kann das Ritzel in einer Zahn-Lücke-Stellung soweit in den Zahnkranz vorgeschoben werden, dass es nicht mehr herausgedrückt wird. Im Fall einer angeschrägten Kontaktfläche bedeutet dies, dass das Ritzel sodann über die Anschrägung hinaus in den Zahnkranz vorgeschoben wird und eine Stellung erreicht, in der das Ritzel vollständig eingerückt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0848159 A1 [0003]

Claims

Startverfahren für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mit einer Start-Stopp-Anlage, deren Startermotor (11) über einen Freilauf (23) ein Ritzel (13; 40), vorzugsweise ein Steckritzel, zum Starten der Brennkraftmaschine (15) antreibt und welches mit Beginn einer Stopp-Phase von einer Einrückvorrichtung (12, 20) vorzugsweise mit einer zwischengeschalteten Einrückfeder (24) in einen Zahnkranz (14) der Brennkraftmaschine axial eingespurt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beginn der Stopp-Phase das Ritzel (13) nach dem Abschalten und vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) vorzugsweise bei ruhendem Startermotor (11) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit einer axialen Andrückfederung eingespurt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einspuren des Ritzels (13) in den noch drehenden Zahnkranz (14) mit dem Erreichen einer Zahn-auf-Lücke-Position das Ritzel (13) zunächst mittels der Andrückfederung ein kleines Stück weit in den Zahnkranz (14) eingerückt und dabei zunächst nur über entsprechend kleine Kontaktflächen (35) der Zahnflanken (13b, 14b) von Ritzel (13) und Zahnkranz (14) mitgenommen wird, und dass bei zu großer Differenz der Umfangsgeschwindigkeit von Zahnkranz (14) und Ritzel (13) das Ritzel (13) gegebenenfalls mehrfach wieder aus dem Zahnkranz (14) herausgedrückt und danach mit verringerter Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten in die nächste Lücke weiter beziehungsweise schließlich vollständig in den Zahnkranz (14) eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Stillstand der Brennkraftmaschine (15) die Kurbelwelle mittels der Motorsteuereinheit (19) vom Startermotor (11) in die optimale Startposition für den nachfolgenden Neustart gedreht wird.
Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem auf einer Ritzelwelle (26) axial zwischen zwei Anschlägen verschiebbaren Ritzel (13), dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Abfederung des Ritzels (13) beim Einspuren in den laufenden Zahnkranz (14) der Brennkraftmaschine (15) eine Andrückfeder (25) zwischen dem Ritzel (13) und der Ritzelwelle (26) angeordnet und axial vorgespannt ist.
Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zusätzlicher Anordnung einer an sich bekannten Einrückfeder (24) die Andrückfeder (25) eine kleinere Federkonstante als die Einrückfeder (24) hat.
Startvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückfeder (25) als Schrauben-Druckfeder zwischen der Rückseite des Ritzels (13) und einer Ringsschulter (33) der Ritzelwelle (26) hinter einer Schiebeverzahnung (30) des Ritzels (13) und der Ritzelwelle (26) eingespannt ist.
Startvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem auf der Ritzelwelle (26) axial zwischen zwei Anschlägen verschiebbaren Ritzel (13), dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Zähne (13a und 14a) des Ritzels (13) und des Zahnkranzes (14) jeweils im Bereich der vorderen, im ausgespurten Zustand einander gegenüberliegenden Stirnseiten eine um den gleichen Betrag (x) unterschiedliche axiale Länge haben.
Startvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweite Zahn (13a, 14a) vom Ritzel (13) und vom Zahnkranz (14) gegenüber der Ritzelbreite beziehungsweise Zahnkranzbreite verkürzt ist.
Startvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axial nicht verkürzten Zähne (13a und 14a) des Ritzels (13) und/oder des Zahnkranzes (14) an ihrer vorderen Stirnseite mit einer Anschrägung (35) der Zahnflanken (13b, 14b) versehen sind.
Startvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschrägung (35) an der in Drehrichtung des Zahnkranzes (14) vorderen Zahnflanke (14b) und an der in Drehrichtung hinteren Zahnflanke (13b) des Ritzels (13) angebracht sind.
Startvorrichtung nach Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht verkürzten Zähne (13a, 14a) des Ritzels (13) und/oder des Zahnkranzes (14) an ihren vorderen Stirnseiten zumindest im Zahnkopfbereich (13c) angeschrägt sind.
Startvorrichtung nach Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (26) mit dem dahinter angeordneten Freilauf (23) über eine Schiebeverzahnung (40) ohne Steilgewinde auf einer Antriebswelle (22) axial verschiebbar ist.