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Stand der Technik
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Zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen werden Antriebe eingesetzt, die mit einer von der Kraftstoffversorgung separierten Energieversorgung gespeist werden. Meistens werden hierzu Gleichstrommotoren eingesetzt, deren Antriebsritze zunächst in den Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine eingerückt wird, um anschließend den Verbrennungsmotor durchzudrehen. Dies geschieht zum Beispiel mittels Startvorrichtungen, die gemäß dem Schub-Schraubtriebprinzip arbeiten. Nach dem Ende des Startvorgangs rückt das Ritzel wieder aus dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine aus.
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Die zunehmende Verbreitung von Start-Stopp-Systemen in Kraftfahrzeugen erfordert eine erweiterte Anforderung an das Startsystem und damit auch eine Funktionalität zur Erweiterung bisher eingesetzter Starter. Hierbei sind zum Beispiel schärfere Akustikanforderungen zu nennen, sowie die Notwendigkeit, bei einem Anfahrwunsch des Fahrers jederzeit wieder starten zu können („Mind-Change”-Funktionalität). Insbesondere beim Auslaufen der Verbrennungskraftmaschine ist dies mit dem klassischen Prinzip der bisher eingesetzten Starter nicht möglich.
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Durch eine geeignete Ansteuerung des Einrückmechanismus und des elektrischen Antriebs des Starters kann dieser in die Lage versetzt werden, bereits während des Auslaufs der Verbrennungskraftmaschine in den Zahnkranz einzurücken, so dass die oben genannte Funktionalität erfüllt wird.
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DE 101 24 506 A1 bezieht sich auf einen Starter für ein Kraftfahrzeug. Der Starter umfasst ein Hohlgehäuse, ein parallel dazu angeordnetes, einen Magnetschalter enthaltendes Einrückrelais, einen in einem Übergangsbereich zwischen Hohlgehäuse und Einrückrelais drehbar gelagerten Einrückhebel für die Ankopplung des Startermotors an der Verbrennungskraftmaschine. Es ist eine Dichtung gegen Eindringen von Verunreinigungen und Feuchtigkeit in das Einrückrelais vorgesehen. Die Dichtung ist durch eine mit den Gehäusewänden verbundene Gummimembran innerhalb des Übergangsbereichs zwischen dem Hohlgehäuse und dem Einrückrelais gebildet.
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DE 10 2009 026 593.7 bezieht sich auf ein Verfahren zur mechanischen Synchronisation zweier sich drehender achsversetzter Stirnzahnräder sowie auf eine Maschine, insbesondere eine elektrische Startvorrichtung. Diese umfasst ein Stirnzahnrad, insbesondere ausgebildet als Andrehritzel, das mit einer Mitnehmerscheibe zusammenwirkt, die an einer axialen Seite des Stirnzahnrades angeordnet ist. Diese ist einem Hubmittel des Stirnzahnrades abgewandt, wobei die Mitnehmerscheibe gegenüber dem Stirnzahnrad beschränkt drehbar ist. Dadurch werden Zahnlücken des Stirnzahnrades verschlossen.
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Während bisher eingesetzte Startvorrichtungen an Kraftfahrzeugen circa 40.000 Anlassvorgänge und die dazu benötigten Betriebszyklen durchlaufen, besteht bei heutigen Start/Stopp-Modi (SSM-Funktionalität) das Erfordernis, dass zur Einsparung von Kraftstoff bei längeren Wartephasen, so zum Beispiel geschlossenen Bahnübergängen, bei längeren Rotphasen oder im Stau und dergleichen, die Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet wird. Dies wird bei heutigen Kraftfahrzeugen zunehmend durch die SSM-Funktionalität ermöglicht. Dies bedeutet für die zum Starten der Verbrennungskraftmaschinen bisher eingesetzten Startvorrichtungen erhöhte Betätigungsfrequenz, so dass diese derart ausgelegt sein müssen, bis zu einer halben Million und mehr Startvorgänge der Verbrennungskraftmaschinen zu gewährleisten. Dies stellt einerseits hohe Anforderungen an die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Startvorrichtungen und andererseits bei einer derart hohen Anzahl von Schaltvorgängen die Anforderung einer Minimierung des Geräusches. Es hat sich herausgestellt, dass die Startvorrichtung eine erhebliche Geräuschquelle darstellt, was bei deren Einsatz in Personenfahrzeugen der oberen Klassen durch die Insassen und durch die Kraftfahrzeughersteller nicht mehr toleriert wird, so dass Abhilfe zu schaffen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, an einer ein Andrehritzel aufweisenden Abtriebswelle einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Startvorrichtung für Kraftfahrzeuge, eine Dämpfungsvorrichtung auszubilden. Die Dämpfungsvorrichtung bewirkt einen Energieabbau des bei Betätigung des Einrückrelais über einen Mitnehmer oder eine Gabel oder dergleichen in axiale Richtung verschobenen Andrehritzels bei dessen Anschlag an einem auf der Abtriebswelle aufgenommenen Anschlagring. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Startvorrichtung kann es sich sowohl um eine frei ausstoßende Startvorrichtung oder auch um eine solche handeln, bei welcher das Andrehritzel von einem Teil des Gehäuses umschlossen ist und das Andrehritzel im in einen Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine eingerückten Zustand nicht voll umfänglich freiliegt.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsvorrichtung setzt das ansonsten auftretende Anschlaggeräusch des einrückenden Andrehritzels an den Anschlagring drastisch herab, da die Auftreffgeschwindigkeit des Andrehritzels, weil dies mit einem relativ hohen Impuls betätigt wird, an den Anschlagring beträchtlich vermindert wird und damit ein harter metallischer Kontakt vermieden wird. Der Energieabbau des einrückenden Andrehritzels, d. h. des sich mit hohem Impuls auf den Anschlagring zu bewegenden Andrehritzels, erfolgt kurz vor Erreichen der Einrückposition. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dämpfungsvorrichtung kann einerseits durch eine auf der Abtriebswelle fliegend oder fest gelagerte Wellenscheibe nach Art einer Tellerfeder erfolgen, die derart gewölbt ist, dass deren Wölbung der am Anschlagring auftreffenden Stirnseite des Andrehritzels entgegenweist. In besonders vorteilhafter Weise kann der Anschlagring selbst über einen Ring, insbesondere einen Sprengring in einem Einstich oder einer Nut im Mantel der Abtriebswelle gelagert werden. Der Anschlagring kann derart konfiguriert werden, dass dieser den Ring, insbesondere ausgebildet als Sprengring, beidseitig umgibt, so dass der Anschlagring in seiner Axialposition auf der Abtriebswelle festgelegt ist. Andererseits besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Anschlagring derart auszubilden, dass dieser von einem sich an einem Lager, insbesondere dem antriebsseitigen Lager (A-Lager) des Gehäuses der Startvorrichtung der elektrischen Maschine, insbesondere einer Startvorrichtung, mittels einer Schrauben- oder Spiralfeder oder dergleichen abstützt. Die Spiralfeder stellt den Anschlagring an den Sprengring an, andererseits umgibt der Anschlagring den Ring, insbesondere ausgebildet als Sprengring, nur teilweise, so dass der Anschlagring beim Kontakt mit dem einrückenden Andrehritzel, vorgespannt durch die Spiral- oder Schraubenfeder, leicht zurückfedert und so den Auftreffimpuls abbaut. In dieser Ausführungsvariante des Anschlagrings ist dieser in seiner axialen Position auf der Abtriebswelle verschiebbar und nicht in seiner Axialposition festgelegt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann der Anschlagring auch mittels eines elastische Eigenschaften aufweisenden Ringes in einem Einstich einer Vertiefung oder einer Nut im Mantel der Abtriebswelle gelagert werden. Die Steifigkeit dieser Lagerung kann durch die Eigenschaften des Kunststoffmaterials eingestellt werden, aus welchem der elastische Eigenschaften aufweisende, den Anschlagring fixierende Ring gefertigt wird. Aufgrund der Elastizität des Kunststoffmaterials ist eine Bewegung des Anschlagrings in beide Axialrichtungen möglich.
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Alternativ zum vorstehend erwähnten Ring, welcher aus einem Material mit elastischen Eigenschaften gefertigt ist, besteht des Weiteren die Möglichkeit, anstelle des Rings mit elastischen Eigenschaften ein Federpaket, so zum Beispiel ein Tellerfederpaket in einer Nut im Mantel der Abtriebswelle anzuordnen und den Anschlagring auf diesem Federpaket zu lagern. Aufgrund der Elastizität der Federn findet sich der Anschlagring in einem vorgespannten Zustand, so dass der Auftreffimpuls des Andrehritzels beim mechanischen Kontakt mit dem Anschlagring durch axiales Verschieben entgegen der Wirkung des Federpaketes, welches den Anschlagring vorspannt, erfolgen kann, wodurch ein Energieabbau beim Auftreffvorgang des Andrehritzels auf den Anschlagring eintritt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können Dämpfungsmaßnahmen nicht ausschließlich am Anschlagring vorgenommen werden; es besteht des Weiteren die Möglichkeit, am Andrehritzel, insbesondere an dessen dem Anschlagring zuweisender Stirnseite, d. h. der Auftreffstirnseite, Dämpfungsmaßnahmen vorzunehmen. In einer ersten Ausführungsvariante kann das Andrehritzel eine eingelegte Tellerfeder aufweisen, welche auf die dem einrückenden Andrehritzel zuweisende Stirnseite des Anschlagringes auftrifft. Da ein erster Kontakt zwischen dem einzurückenden Andrehritzel und dem Anschlagring über die Tellerfeder erfolgt, wird diese vor Auftreffen der gesamten Stirnseite des Andrehritzels plastisch verformt, wodurch sich ebenfalls ein Energieabbau und damit eine Reduktion des auftretenden Geräusches erreichen lässt.
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Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, an der Stirnseite des Andrehritzels, die dem Anschlagring gegenüberliegt, eine Kunststoffscheibe oder ein Paket, aus unterschiedlichen Kunststoffscheiben hergestellt, in einer Ausnehmung an der Stirnseite des Andrehritzels anzuordnen. Als Materialien für die Kunststoffscheiben haben sich beispielsweise PA mit unterschiedlichen Härten, Gummi, Elastomer, Thermoplaste, TPE bewährt, die eine Härte zwischen 10 und 70 Shore aufweisen. Je nach gewünschter Dämpfungscharakteristik besteht die Möglichkeit, ein Kunststoffscheibenpaket aus mehreren miteinander zusammenvulkanisierten Scheiben unterschiedlichen Materials und unterschiedlicher Härte so einzusetzen, dass den auftretenden Betriebsbedingungen durch entsprechende Auslegung der Federn und entsprechende Auswahl der miteinander zu kombinierenden Kunststoffscheiben Rechnung getragen werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nahestehend eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 eine Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Startvorrichtung samt Einrückrelais, Andrehritzel und Einrückmimik,
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2 eine erste Ausführungsvariante der Dämpfungseinrichtung mit dem Anschlagring zugeordneter Wellenscheibe,
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3 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung mit einem über eine Feder angestellten Anschlagring,
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4 eine elastische Lagerung des Anschlagrings auf der Abtriebswelle,
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5 die Lagerung des Anschlagrings mittels eines Federpaketes, axial bewegbar auf dem Mantel der Abtriebswelle,
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6 ein Andrehritzel mit einer Tellerfeder, die in die dem Anschlagring zuweisenden Stirnseite des Andrehritzels eingelassen ist und
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7 ein Andrehritzel an dessen dem Anschlagring zuweisender Stirnseite eine Kunststoffscheibe vorgesehen ist.
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Ausführungsvarianten
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1 zeigt eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt. In der 1 ist eine Startvorrichtung 10 dargestellt. Diese ist als eine Startvorrichtung beschaffen, bei welcher das Andrehritzel noch von einem Teil des Gehäuses der Startvorrichtung umgeben ist. Die nachfolgenden Ausführungen gelten ebenso für eine frei ausstoßende Startvorrichtung, d. h. bei einer Startvorrichtung, bei der das Andrehritzel nach Betätigung des Einrückrelais voll umfänglich frei liegt.
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Die in 1 dargestellte 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 dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz, der hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine 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. 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 einer Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derart elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 38 ergibt. Eine zwischen dem Einrückrelais 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 Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 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 Sonnenrad 80 an, welches Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 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 116 aufgenommen ist. Das Gleitlager 113 ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Die Abtriebswelle 116 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122 dem antriebsseitigen Lager (A-Lager) abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer Geradverzahlung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer Welle-Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axiale geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Der Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus einem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind die Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Der Freilauf 137 ermöglicht somit eine Relativbewegung zwischen Innenring 140 und Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt.
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Der Vollständigkeit halber sei nachfolgend noch auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Einrückrelais 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. Der Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159, beispielsweise Schrauben, am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine 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 am 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 darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im 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 den Zahnkranz 25 einzuspuren.
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In der Darstellung gemäß 1 befindet sich auf der Abtriebswelle 116, dem einzuspurenden Andrehritzel 22 zugeordnet, ein Teil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungsvorrichtung. In 1 ist durch Bezugszeichen 214 ein Anschlagring 214 angedeutet, der dem auf der Abtriebswelle 116 verschiebbar angeordneten Andrehritzel gegenüberliegt.
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2 zeigt eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungsvorrichtung.
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Wie aus 2 hervorgeht, ist der Anschlagring 214 mittels eines Rings 212 auf einer Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 stationär fixiert. Bei dem Ring 212 handelt es sich insbesondere um einen Sprengring, der in einem entsprechend konfigurierten Einstich 210 in der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 ausgebildet ist. Komplementär zur Geometrie des Rings 212 ist im Anschlagring 214 ein in der Ausführungsvariante gemäß 2 geschlossen ausgebildeter Aufnahmeraum 242 ausgebildet, so dass der Anschlagring 214 in einer definierten Position an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 sitzt. Der Anschlagring 214 umfasst eine erste Stirnseite 216 sowie eine zweite Stirnseite 218. In der in 2 dargestellten Ausführungsvariante ist eine Wellenscheibe 226 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung in Anstellrichtung 228 an die erste Stirnseite 216 des Anschlagrings 214 angestellt. Die Wellenscheibe 226 ihrerseits wird zum Beispiel gewölbt ausgebildet, so dass ein ausreichender Federweg zur Verfügung steht, um einen aus einer Anfahrrichtung 222 des in 2 nicht dargestellten Andrehritzels 22 erzeugenden Impuls abzubauen, insbesondere abzufedern. Die Wellenscheibe 226 kann schwimmend in Bezug auf die Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 gelagert sein. Neben der in 2 dargestellten Ausführungsvariante mit lediglich einer Wellenscheibe 226 können nach Art eines Tellerfederpaketes auch mehrere Wellenscheiben in Anstellrichtung 228 auf der dem Stirnrad 22 zuweisenden Stirnseite des Anschlagrings 214 positioniert werden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung für eine Maschine, insbesondere eine elektrische Startervorrichtung.
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3 ist zu entnehmen, dass in dieser Ausführungsvariante der Anschlagring 214 ebenfalls mittels eines Rings 212, insbesondere eines Sprengrings, an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 216 fixiert ist. Der Anschlagring 214 umfasst die bereits in 2 erwähnte erste Stirnseite 216 sowie die zweite Stirnseite 218. Im Unterschied zur Ausführungsvariante des Anschlagrings gemäß 2 ist der Aufnahmeraum 242 des Anschlagrings 214 in Bezug auf die erste Stirnseite 216 nur teilweise geschlossen. Dies bedeutet, dass beim Anschlagen bzw. beim Anfahren des in 3 nicht dargestellten Stirnrades, insbesondere des Andrehritzels einer elektrischen Startvorrichtung 10, der Anschlagring 214, beaufschlagt durch ein Federelement 224, in axiale Richtung in Bezug auf ein Lager 122 der Startvorrichtung 10 zurückfährt und somit den Impuls abbaut. Das Federelement 224 stützt sich einerseits an der zweiten Stirnseite 218 des Anschlagrings 214 und andererseits am Lager 122, insbesondere am antriebsseitigen Axiallager der Startvorrichtung 10 ab. Anstelle der in 3 dargestellten Anordnung einer Schrauben- bzw. Spiralfeder können auch mehrere Federn eingesetzt werden, die unterschiedliche Federsteifigkeiten und Federwindungen aufweisen, eingesetzt werden. Anstelle der in 3 dargestellten Schrauben- oder Spiralfedern 224 können auch Tellerfedern oder Tellerfederpakete gleichsinnig oder gegensinnig orientiert zwischen der zweiten Stirnseite 218 des Anschlagrings 214 und dem Lager 122 der Startvorrichtung 10 angeordnet werden. Der Impuls des in Anfahrrichtung 222 beim Einrücken auf den Anschlagring 214 auftreffenden Andrehritzels 22 wird durch Ausweichen des auf das mindestens eine Federelement 224 vorgespannten Axialrings 214 gedämpft, wodurch die Geräuschentwicklung drastisch vermindert wird und Energie des einrückenden Andrehritzels 22 abgebaut werden kann.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist der Anschlagring 214 auf der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 mittels eines Rings gelagert, der aus Elastomermaterial oder elastische Eigenschaften aufweisendem Material gefertigt ist. Damit wohnt dem Anschlagring 214 gemäß dieser Ausführungsvariante eine wenn auch beschränkte Möglichkeit zur Axialbewegung auf der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 216 inne. Der aus Elastomermaterial 230 gefertigte Ring ist ebenfalls in einen Einstich 210 oder eine nutförmigen Ausnehmung an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 eingelassen. In dieser Ausführungsvariante ist der Aufnahmeraum 242 des Anschlagrings 214 geschlossen ausgebildet, so dass der Anschlagring 214 zwar auf der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 214 fixiert ist, jedoch axiale Verschiebungen möglich sind, wenn auch in begrenztem Maße verglichen mit der Ausführungsvariante gemäß 3. Das in Anfahrrichtung 222 sich auf den Anschlagring 214 zufahrende Andrehritzel 22 (vergleiche Darstellung gemäß 1) wird bei Kontakt mit der ersten Stirnseite 260 in seiner Bewegung gedämpft und die Geräuschentwicklung herabgesetzt.
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5 ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung zu entnehmen.
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Gemäß dieser Ausführungsvariante umfasst der Anschlagring 214 ebenfalls einen geschlossen ausgebildeten Aufnahmeraum 242. In der Darstellung gemäß 5 ist der Anschlagring 214 mittels eines Federpaketes 232 an der Mantelfläche 220 an der Abtriebswelle 116 fixiert. Das Federpaket 232 kann eine An zahl von Tellerfedern oder Tellerfedern in gleichsinniger oder gegensinniger Orientierung umfassen, so dass der Anschlagring 214 in beide Axialrichtungen bezogen auf die Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 bewegbar ist. Es kann ein Energieabbau bzw. ein Impulsabbau des einrückenden Stirnzahnrades 22, insbesondere eines Andrehritzels der Startvorrichtung 10 bei Betätigung des Einrückrelais 16 erreicht werden. Aufgrund des vorgespannten Zustands des Federpakets 32 wird der Impuls des einrückenden Andrehritzels 22 durch diese Ausführungsmöglichkeit einer Dämpfungsvorrichtung abgesetzt, so dass die Geräuschentwicklung beim Einrücken des Stirnzahnrades, insbesondere des Andrehritzels der Startvorrichtung 10, günstig beeinflusst wird.
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Der Darstellung gemäß 6 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung zu entnehmen.
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Gemäß dieser Ausführungsvariante ist der Anschlagring 214 ebenfalls mittels eines Rings, insbesondere eines Sprengrings 212, an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 fixiert. Der Ring 212 wird von einem Einstich 210 oder einer Nut in der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 aufgenommen. Der Anschlagring 214 – in dieser Ausführungsvariante stationär an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 fixiert – umfasst die erste Stirnseite 216, die dem Andrehritzel 22 gegenüberliegt, sowie die von diesem abgewandte zweite Stirnseite 218. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist der Aufnahmeraum 242 im Anschlagring 214 geschlossen ausgebildet, d. h. umgibt den die axiale Fixierung des Anschlagrings 214 übernehmenden Ring 212 vollständig.
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Der ersten Stirnseite 216 des Anschlagrings 214 gegenüberliegend befindet sich eine Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22, insbesondere des Andrehritzels der Startvorrichtung 10. In der Stirnseite 236 ist eine Ausnehmung 238 gebildet, in der mindestens eine Tellerfeder 234 aufgenommen ist.
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In Umkehr zur Ausführungsvariante gemäß 6 kann die Tellerfeder 234 auch in einer entsprechend konfigurierten Ausnehmung innerhalb der ersten Stirnseite 260 des stationär fixierten Anschlagrings 214 aufgenommen sein. Diese Vertauschung ist ohne Weiteres möglich. Wie aus 6 hervorgeht, umfasst das Andrehritzel 22 eine Schrägverzahnung 143. Bei Einrücken des Andrehritzels 22 in Anfahrrichtung 222 in Bezug auf den Anschlagring 214 kontaktiert das über die Stirnseite 236 des Andrehritzels 22 hervorstehende Tellerfederelement 234 die erste Stirnseite 260 des stationär fixierten Anschlagrings 214. Dadurch erfolgt ein Energieabbau in Bezug auf das den Zahnkranz einer Verbrennungskraftmaschine einzuspurende Andrehritzel 22, so dass die Geräuschentwicklung bei metallischem Kontakt der ersten Stirnseite 216 des Anschlagringes 214 und der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 vermindert wird. Dies gilt sowohl für eine Tellerfeder 234, die in die erste Stirnseite 216 des Anschlagringes 214 eingelassen ist, als auch für die in 6 dargestellte mindestens eine Tellerfeder 234, die sich in der Ausnehmung 238 an der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 befindet. Anstelle der in 6 dargestellten einen Tellerfeder 234 können sich in der Ausnehmung 238 an der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 auch mehrere gleich- oder gegensinnig orientierte Tellerfedern befinden.
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In der Ausführungsvariante gemäß 7 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung für eine Maschine, insbesondere eine elektrische Startervorrichtung dargestellt.
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Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass sich zwischen der ersten Stirnseite 216 des Anschlagrings 214 und der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 mindestens eine Kunststoffscheibe 240 befindet. Anstelle der in 7 dargestellten einen Kunststoffscheibe 240 kann der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 auch ein Paket aus mehreren miteinander vulkanisierten Kunststoffscheiben 240 angeordnet sein. Die mindestens eine Kunststoffscheibe 240 gemäß der Darstellung in 7 wird aus einem Material, wie zum Beispiel PA, Elastomer, Thermoplaste TPE oder auch aus Gummi gefertigt. Wird ein Paket aus Kunststoffscheiben 240 eingesetzt, so kann einerseits die Dicke und damit das Dämpfungsvermögen der mindestens einen Kunststoffscheibe 240 in axiale Richtung eingestellt werden. Das Kunststoffmaterial, aus welchem die Kunststoffscheibe 240 gefertigt wird, weist eine Härte zwischen 10 bis 70 Shore auf. Je nach Zusammenstellung der einzelnen Kunststoffscheiben 240 eines Federpakets können die Dämpfungseigenschaften an die Erfordernisse angepasst werden.
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Auch bei der Ausführungsvariante gemäß 7 ist der Anschlagring 214 in Bezug auf seine Axialposition an der Mantelfläche 220 der Abtriebswelle 116 stationär fixiert. Der Aufnahmeraum 242 des Anschlagrings 214 umgibt den. Ring 212, insbesondere ausgebildet als Sprengring, vollständig, so dass die axiale Position des Anschlagrings 214 fixiert bleibt. In analoger Weise zur Konfiguration des Anschlagrings gemäß der Ausführungsvariante in 6 weist der Anschlagring 214 die erste Stirnseite 216 sowie die zweite Stirnseite 218 auf. In der Ausführungsvariante gemäß 7 ist die dort dargestellte mindestens eine Kunststoffscheibe 240 in die Ausnehmung 238 an der Stirnseite 236 des einzuspurenden Andrehritzels 22 eingelassen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die mindestens eine Kunststoffscheibe 240 ohne Vorsehung einer Ausnehmung 238 in der Stirnseite 236 des Andrehritzels 22 anzuordnen, was die Fertigungskosten günstig beeinflusst.
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Allen in Zusammenhang mit den 1 bis 7 dargestellten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dämpfungseinrichtung ist gemeinsam, dass mit dieser Energieabbau und damit eine erhebliche Geräuschreduzierung beim Einspuren des Andrehritzels 22 einer elektrischen Startervorrichtung 10 erreicht werden kann. Ein Federelement wirkt hier deshalb als Dämpfungselement, weil auch ein Federelement eine innere Dämpfung aufweist. Dies gilt sowohl für Startvorrichtungen 10, bei denen ein frei ausstoßendes Andrehritzel vorgesehen ist, als auch für Startvorrichtungen, bei denen nur ein Teil des einzuspurenden Andrehritzels frei liegt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist ohne Weiteres auch auf Startvorrichtungen 10 anwendbar, deren Welle-Nabe-Verbindung 128 ein Steilgewinde aufweist und deren Andrehritzel 22 eine Geradverzahnung hat.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10124506 A1 [0004]
- DE 102009026593 [0005]
