DE102010033503B4 - Anlasser mit trockenem Freilauf - Google Patents

Abstract

Anlasser mit trockenem Freilauf (8) zur Herstellung einer Ankoppelung an einen Anlasserzahnkranz (10) mit Zahnkranzträger (9), wobei der Außenring des Freilaufes (8) gegenüber dem Anlasserzahnkranz (10) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anlasserzahnkranz (9) und Zahnkranzträger (10) eine Tellerfeder (16) eingelegt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Anlasser mit trockenem Freilauf für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Lösungen für einen Anlasser, bei dem vorzugsweise ein trockener Freilauf in einem Schwungrad untergebracht ist, bei denen das Schwungrad an einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine aufgenommen ist und einen Anlasserzahnkranz zum Start der Brennkraftmaschine mittels Anlasser aufweist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. An diesen Schwungrädern ist jeweils ein drehfest mit der Kurbelwelle verbundener Anlasserzahnkranz vorgesehen, in den beim Anlassvorgang ein Ritzel eines Anlassers eingreift um somit eine Verbindung, die auch als Einspuren bekannt ist, zwischen Motor-Abtriebswelle und Schwungrad herzustellen bzw. dadurch das Schwungrad anzutreiben.
• Aus der DE 10 2009 008 599 A1 ist ein Schwungrad an einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zum Start der Brennkraftmaschine die Abtriebswelle von einem Anlasser angetrieben wird. Der vom Anlasser angetriebene Anlasserzahnkranz ist dabei axial zwischen dem Gehäuse der Brennkraftmaschine und dem Schwungrad angeordnet. Dabei wird der Anlasserzahnkranz nur angetrieben, solange ein Moment vom Anlasser auf den Anlasserzahnkranz übertragen wird.
• Die DE 10 2005 019 507 A1 offenbart eine Vorrichtung zur kuppelbaren Verbindung einer Schwungscheibe eines Antriebsmotors mit einer Abtriebswelle mittels einer Kupplungseinrichtung. Dabei steht die Schwungscheibe zumindest zeitweise mit einem Zahnkranz in Drehverbindung und der Zahnkranz steht mit einem Startermotor in Verbindung. Um die Drehmasse gering zu halten, ist vorgesehen, dass zwischen dem Zahnkranz und der Schwungscheibe ein Freilauf angeordnet ist. Die Lagerung des Zahnkranzes relativ zur Schwungscheibe erfolgt mit einem Lager erfolgt, dessen Innenring mit der Schwungscheibe und dessen Außenring mit dem Zahnkranz verbunden ist.
• Insbesondere bei Hybridanwendungen mit Start/Stop-Systemen kann ein häufiges Einspuren des Anlassers infolge des Ausschaltens des Motors an Verkehrsampeln mit darauf folgendem erneuten Anlassen des Motors unkomfortabel sein. Daher ist es bekannt, zwischen Anlasser und Kupplung einen trockenen Freilauf einzusetzen, so dass der Starter bzw. Anlasser immer eingespurt bleiben kann. Insbesondere wird durch diesen Freilauf erzielt, dass im Fahrbetrieb des Fahrzeuges Kurbelwelle bzw. Primärmasse und Anlasserzahnkranz voneinander entkoppelt sind.
• Damit also der Starter/Anlasser während des gesamten Betriebs des Fahrzeugs eingespurt bleiben kann, dient der Freilauf, der auf dem Motorblock gelagert ist, und der ab Leerlaufdrehzahl die Kurbelwelle vom Starterzahnkranz entkoppelt. Allerdings ist der Freilauf während des Starts axial geklemmt, wodurch der üblicherweise vorhandene Achsversatz zwischen Kurbelwelle und Lagerung des mit dem Zahnkranz fest verbundenen Freilaufs eingefroren wird. Durch die Rotation des Zahnkranzes werden sehr hohe Kräfte aufgebaut.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Lösung für einen trockenen Freilauf zwischen Anlasser und Kupplung zu finden, durch die die durch den Achsversatz zwischen Kurbelwelle und Lagerung des Freilaufs erzeugten hohen Kräfte begrenzt werden.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 einen Anlasser mit Freilauf, dessen Außenring gegenüber dem Zahnkranz verschiebbar ist,
• 2 und 3 einen Anlasser mit Freilauf mit zwei verschiedenen Ausführungsvarianten eines Zahnkranzträgers,
• 4 eine Feder in perspektivischer Darstellung,
• 5 eine Ausführungsform eines Zahnkranzträgers,
• 6 einen kardanischen Zahnkranzträger,
• 7 einen Schnitt durch den kardanischen Zahnkranzträger aus 6,
• 8 einen Teilbereich eines Schnittes aus 7.
• 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Teilbereich eines Anlassers mit integriertem Freilauf 8.
• Dieser Anlasser, der Teil eines nicht dargestellten Schwungrades ist, ist beispielsweise mit einer nicht dargestellten Kupplung einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder mit einem primärseitigen Eingangsteil eines Zweimassenschwungrads verbindbar. Weiter kann mit dem Schwungrad ein Kupplungsaggregat, das bereits auf der Getriebeeingangswelle eines nachfolgenden Getriebes montiert ist, verbunden werden. Beispielsweise können derartige Kupplungsaggregate Doppelkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes sein. Dazu ist das Schwungrad mit einer Abtriebswelle (in Form einer Mittellinie angedeutet) beispielsweise mittels nicht näher dargestellter Verbindungsmittel, wie Schrauben, fest verbunden.
• Das Schwungrad 1 wird von einer nicht dargestellten Abtriebswelle angetrieben. Hierzu ist das Schwungrad 1 mit der Abtriebswelle beispielsweise mittels nicht näher dargestellter Verbindungsmitteln, wie Schrauben, fest verbunden. Dieser mit dem nicht dargestellten Schwungrad verbundene Anlasser, wobei das von der Antriebswelle einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetrieben wird, weist eine Anlasserzahnkranz 10 auf, der auf einem Zahnkranzträger 9 angeordnet ist. Im Innern des Zahnkranzträgers 9 ist ein Freilauf 8 angeordnet, der über die Mantelfläche seines Außenrings fest mit dem Zahnkranzträger 9 verbunden ist. Der Freilauf 8 ist käfigartig gestaltet. Im Innern ist der Freilauf 8 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle über seinen als Träger 1 ausgebildeten Innenring lösbar verbunden. Zwischen zwei durch jeweils ein Verbindungselement 11 zueinander beabstandeten Käfigteilen 2, 3, ist, wie aus dieser Figur hervorgeht, ein Klemmkörper 7 angeordnet, der auf dem Verbindungselement 11 aufgebracht und um dessen Achse schwenkbar ist. Diese über den Umfang des Freilaufes 8 verteilten und zwischen den Käfigteilen 2, 3 schwenkbar angeordneten Klemmkörper 7 dienen dazu, unter bestimmten Bedingungen über ihre äußeren Mantelflächen jeweils einen Kontakt zur umgebenden Innenfläche des Freilaufes 8 herzustellen bzw. sich von dieser zu lösen.
• Aus dem Stillstand der Brennkraftmaschine wird diese mittels des Anlassers, der ein Ritzel aufweist, das mit der Verzahnung des Anlasserzahnkranzes 10 kämmt, in Betrieb genommen Hierzu kann das Ritzel in permanentem Eingriff zum Anlasserzahnkranz 10 stehen. Der Anlasserzahnkranz 10 ist dabei mittels eines Wälzlagers 12 an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine zentriert und verdrehbar aufgenommen.
• Außerdem ist der Träger 1 mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle lösbar verbunden, so dass sich dieser im Betrieb des Fahrzeuges immer mit der Kurbelwelle mitdreht.
• Gemäß 1 besteht eine Möglichkeit darin die Radialkräfte zu begrenzen, indem der Außenring des Freilaufs 8 gegenüber dem Zahnkranz 10 verschiebbar angeordnet wird. Zahnkranz 10 und Zahnkranzträger 9 werden dabei entweder lösbar mittels Schrauben oder unlösbar durch Vernieten miteinander verbunden. Dazwischen wird eine Tellerfeder 16 eingelegt, die den Außenring des Freilaufs 8 gegen den Zahnkranzträger 9 drückt. Diese Tellerfeder 16 ist so dimensioniert, dass das Startmoment des Starters durch Reibung übertragen werden kann. Ein Achsversatz zwischen Kurbelwelle und Lagerung des Zahnkranzträgers 9 wird durch Verschieben des Außenrings des Freilaufs gegenüber dem Zahnkranzträger 9 ausgeglichen.
• Diese Konstruktion bietet gleichzeitig eine Möglichkeit Spitzenmomente zu reduzieren, die beim Startvorgang auf den Freilauf wirken können. Durch den Reibschluss ist eine Rutschkupplung vorhanden, die die Spitzenmomente begrenzt.
• Die 2 und 3 zeigen jeweils in einer Draufsicht einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Zahnkranzträgers 9. Beide Ausführungen von Zahnkranzträgern 9 zielen darauf ab, eine Reduzierung der Radialkraft auf das Lager durch Erhöhung der Elastizität des Zahnkranzträgers 9 zu erreichen.
• Bei 3 ist der Außenring des Freilaufes 8 fest mit dem Zahnkranzträger 9 verbunden. Die Nachgiebigkeit bzw. Elastizität ist dabei so ausgelegt, dass bei maximal möglichem Achsversatz zwischen Kurbelwelle und Lagerung und der daraus resultierenden Radialverschiebung beim Rotieren des Zahnkranzträgers 9 die für das Lager maximal erträgliche Last nicht überschritten wird.
• Durch die in den Zahnkranzträger eingebrachten großen Fenster 13 wird dessen Elastizität auch in axialer Richtung erhöht, was zu Lasten der gewünschten Steifigkeit geht. Zur Reduzierung der axialen Elastizität bzw. Flexibilität, wird aus zwei vernieteten Ringen ein Käfig für die flexiblen Streben des Zahnkranzträgers hergestellt, wodurch dessen möglicher Axialweg begrenzt wird.
• Anstelle des zuvor beschriebenen flexiblen Zahnkranzträgers 9 erfüllt ebenso ein zwischen Lager und Zahnkranzträger eingesetztes federndes Element dessen Funktion. In 4 wird solch eine Feder 9.1 gezeigt. Am Innendurchmesser der Feder 9.1 würde das Lager angeordnet sein und am Außendurchmesser der Feder 9.1 der Zahnkranzträger 9. Die Form der Feder 9.1 ist dabei fei wählbar. Eine nur leichte Wellenform wäre ebenso möglich wie die abgebildete Meanderform.
• In 5 wird eine weitere Ausführungsform für die Erhöhung der radialen Flexibilität des Zahnkranzträgers 9 gezeigt. Hierbei werden Zahnkranzträger 9 und Außenring des Freilaufs 8 gezielt voneinander abgekoppelt. Der Zahnkranzträger 9 dient hierbei lediglich zur Zentrierung und Lagerung des Zahnkranzes 10 am Motorblock. Der Außenring des Freilaufs 8 ist bei dieser Ausführung radial sehr weit innen mit dem Zahnkranzträger 9 verbunden. Der Außenring des Freilaufs 8 ist beispielsweise wiederum durch ausgestanzte Fenster 13 radial „sehr weich“ ausgeführt, so dass ein Achsversatz zwischen einem nicht dargestellten Motorblock und einer ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle bei verspanntem Freilauf 8 keine großen Radialkräfte verursachen kann. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Achsversatz keine Auswirkungen auf die Position des Zahnkranzes 9 hat und umgekehrt auch die Kräfte, die beim Start durch den Starter auf den Zahnkranz 10 ausgeübt werden, nicht in einem Ausweichen des Außenrings des Freilaufs 8 in radialer Richtung resultieren.
• 6 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine kardanische Aufhängung des Zahnkranzträgers 9.
• 7 zeigt einen Schnitt durch den kardanischen Zahnkranzträger 9 aus 6. Dieser besteht aus drei miteinander vernieteten Teilen, einem Innenring 15, in dem ein Lager sitzt, dem eigentlichen Zahnkranzträger 9, und einem dazwischen angeordneten Blechring 14, der für den Ausgleich in radialer und axialer Richtung zuständig ist. Der Blechring 14 ist über kreuz an je zwei gegenüber liegenden Punkten mit dem Innenring 15 bzw. dem Zahnkranzträger 9 verbunden. Dadurch wird es ermöglicht, dass im Rahmen der Flexibilität des Blechringes 14 ein Verschieben des Zahnkranzträgers 9 gegenüber dem Innenring 15 in jede Richtung (zweidimensional) bei konstanter Steifigkeit möglich ist.
• 8 zeigt eine Vergrößerung eines Teilbereiches des Schnittes aus 7. Durch die Schachtelung der drei Einzelteile, Innenring 15, Zahnkranzträger 9 und Blechring 14 wie in 8 wird die axiale Steifigkeit der Kardanik erhöht.
• Bezugszeichenliste

1

Träger/ Innenring

2

Käfigteil

3

Käfigteil

4

Reibscheibe

5

Reibscheibe

6

Tellerfeder

7

Klemmkörper

8

Freilauf

9

Zahnkranzträger

9.1

Feder

10

Anlasserzahnkranz

11

Verbindungselement

12

Wälzlager

13

Fenster

14

Blechring

15

Innenring

16

Tellerfeder

Claims (3)

1. Anlasser mit trockenem Freilauf (8) zur Herstellung einer Ankoppelung an einen Anlasserzahnkranz (10) mit Zahnkranzträger (9), wobei der Außenring des Freilaufes (8) gegenüber dem Anlasserzahnkranz (10) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anlasserzahnkranz (9) und Zahnkranzträger (10) eine Tellerfeder (16) eingelegt ist.
2. Anlasser mit trockenem Freilauf (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasserzahnkranz (10) mit dem Zahnkranzträger (9) lösbar verbunden ist.
3. Anlasser mit trockenem Freilauf (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasserzahnkranz (10) mit dem Zahnkranzträger (9) unlösbar verbunden ist.

Images