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Die Erfindung betrifft einen Anlasser für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor mit einem verbesserten Anschlag. Die Erfindung hat vor allem bei Fahrzeugen Vorteile, die mit einer automatischen Stopp- und Anlassfunktion der Maschine ausgestattet sind (der sogenannten Start-Stopp-Automatik).
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Zum Starten eines Verbrennungsmotors, insbesondere des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, ist es bekannt einen Anlasser zu verwenden, der einen Starter zur Übertragung der Rotationsenergie des Anlassers auf den Starterkranz des Verbrennungsmotors aufweist. Dieser Starter ist verschiebbar auf einer Antriebswelle montiert, die mittels eines Geschwindigkeitsreduzierers an eine Welle eines Elektromotors gekoppelt ist. Der Starter ist zwischen einer Ruheposition, in der das Antriebsritzel nicht in den Starterkranz eingreift, und einer aktiven Position, in der das Antriebsritzel nach Aktivierung durch eine Schaltvorrichtung in den Starterkranz eingreift, verschiebbar.
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Das Dokument
FR2978500 (ehrt die Herstellung eines Starter, der ein auf einem Ritzelträger drehfest angeordnetes Antriebsritzel, eine mittels einer spiralen Verbindung an einer Antriebswelle angeordnete Antriebseinheit, und eine zwischen dem Ritzelträger und der Antriebseinheit angeordneten Reibungskupplung umfasst.
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Die Reibungskupplung umfasst ein zur Antriebseinheit gehörendes Druckelement, ein durch die Scheibe des Ritzelträgers gebildetes Reaktionselement, sowie Reibungsscheiben, die zwischen dem Druckelement und dem Reaktionselement angeordnet sind. Die Reibungsscheiben sind wechselseitig drehfest mit dem Ritzelträger und der Antriebseinheit verbunden. Die Kupplung kann von einem entriegelten Zustand, in dem keine drehfeste Kupplung der Antriebseinheit mit dem Ritzelträger vorliegt, in einen verriegelten Zustand überführt werden, in dem eine drehfeste Kupplung zwischen der Antriebseinheit und dem Ritzelträger vorliegt.
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Für diesen Zweck wird beim Aktivieren der Schaltvorrichtung des Anlassers ein mobiler Kern durch magnetische Anziehung in Richtung eines fixierten Kerns gezogen, um erstens ein Schließen der Kontakte der Schaltvorrichtung und die Versorgung des Elektromotors zu verursachen, und um zweitens einen Einrückhebel zu aktivieren der auf den Starter wirkt. Das obere Ende des Hebels ist in bekannter Weise beweglich an einer mobilen Stange montiert, die spannbar mit dem mobilen Kern verbunden ist, wofür eine Feder verwendet wird, die als Zahn-gegen-Zahn Feder bezeichnet wird und in dem mobilen Kern untergebracht ist.
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Während der Bewegung verschiebt der Einrückhebel des Anlassers den Starter axial entlang der Antriebswelle in Richtung des Starterkranzes. Während dieses Schrittes ist die Kupplung entriegelt, so dass das Ritzel relativ zur Antriebseinheit in beide Richtungen frei rotierbar ist. Mit der fortschreitenden axialen Bewegung erreicht das Ritzel den Starterkranz. Das frei rotierbare Ritzel dringt leicht in den Starterkranz ein.
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Der Einrückhebel verschiebt das Druckelement der Antriebseinheit axial in Richtung der Reaktionsscheibe, so dass der Abstand zwischen den Reibungsplatten eliminiert wird. Die Kupplung wird von einem entriegelten Zustand in einen verriegelten Zustand überführt, da von dem Einrückhebel eine Spannkraft auf die Antriebseinheit ausgeübt wird und die Auflagekraft von einem Anschlag ausgeübt wird, gegen den der Ritzelträger abgefangen wird.
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Um die Kupplung im verriegelten Zustand zu halten, insbesondere während Expansionsphasen der Maschine, die zwischenzeitliche Übergeschwindigkeiten des Ritzels generieren und zur Öffnung der Kupplung führen können, ist es notwendig einen negativen Abstand in der Bemessungskette von der Schaltvorrichtung zu dem den Ritzelträger abfangenden Anschlag zur Verfügung zu stellen. Dieser negative Abstand führt während der Verriegelung der Kupplung bei der Zahn-gegen-Zahn Feder zu einer Kompression von wenigen Millimetern.
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Allerdings führt der durch Reibung bedingte Verschleiß, der an der Verrieglung beteiligten unterschiedlichen Komponenten dazu, dass es schwierig ist den negativen Abstand bei längerem Gebrauch aufrechtzuerhalten, insbesondere bei Anlassern die dafür eine hohe Anzahl an Operationszyklen vorgesehen sind, wie sie in Fahrzeugen mit einer Start-Stopp-Automatik verwendet werden.
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Es hat sich im speziellen herausgestellt, dass Anschläge mit einem inneren zum Spannen vorgesehenen Spreizring eine mechanische Abnutzung der Antriebswelle verursachen. Diese mechanische Bearbeitung wird durch unebene Kontaktoberflächen sowie durch eine Rotation der Spreizringe relativ zur Antriebswelle verursacht. Dadurch, dass der negative Abstand durch die mechanische Abnutzung schnell verloren geht, kann eine Verriegelung der Kupplung während der Überführung des Starters in eine aktive Position nicht länger garantiert werden.
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Bei Anlassern mit einem Freilauf kommt es, wenn das Ritzel häufig mit dem Anschlag in Kontakt kommt, insbesondere durch Kontaktreibung, zur Abnutzung des Anschlags, des mit dem Anschlag in Kontakt stehenden Teils der Welle und des Ritzels, und kann beim in Kontakt kommen mit dem Bogen zum Bruch führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile effektiv zu überwinden, indem ein Anlasser für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor vorgeschlagen wird, umfassend:
- – ein Antriebsritzel;
- – einen Ritzelträger auf dem das besagte Antriebsritzel montiert ist;
- – eine Antriebswelle auf der der besagte Ritzelträger verschiebbar zwischen einer Ruheposition und einer Endposition montiert ist; und
- – einen Anschlag, der drehfest mit der besagten Antriebswelle verbunden ist,
wenn der besagte Ritzelträger in der Endposition gegen den besagten Anschlag drückt, und das besagte Antriebsritzel mit einer von der Antriebswelle unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit drehbar ist.
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Durch die drehfeste Verbindung zwischen dem Anschlag und der Antriebswelle in der Endposition des Ritzelträgers mach es die Erfindung möglich den Verschleiß des Anschlags zu kontrollieren und sicher zu stellen, dass sich der Verschleiß auf den Kontaktbereich zwischen Ritzelträger und Anschlag beschränkt. Die Erfindung macht es zudem möglich, dass der am Anschlag auftretende Verschleiß von einem Kontakt zwischen zwei glatten äußeren Oberflächen der beiden Elemente hervorgerufen wird.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung weist der besagte Anschlag einen Stoppring, der in der Endposition mit einem Ende des besagten Ritzelträgers in Kontakt ist, und eine Vorrichtung zur drehfesten Verbindung des besagten Stopprings mit der besagten Antriebswelle auf.
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Eine Ausführung der zeichnet sich dadurch aus, dass die besagte Antriebswelle ein Mittel zum axialen Zurückhalten der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung aufweist.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist das besagte Mittel zum axialen Zurückhalten durch einen Absatz gebildet, der mit einer in der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung vorgesehenen Nut zusammenwirkt.
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Gemäß einer Ausführung ist das besagte Mittel zum axialen Zurückhalten durch eine Nut gebildet ist, die mit einem Absatz der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt.
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Gemäß einer Ausführung weist der besagte Anlasser eine Vorrichtung zum axialen Zurückhalten des Stopprings auf, die mit der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt.
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Gemäß einer Ausführung ist die besagte Vorrichtung zum axialen Zurückhalten ein Spreizring ist, der in einer inneren Peripherie des besagten Stopprings angeordnet ist, wobei sich der besagte Spreizring in axialer Anlage gegen die Vorrichtung zur drehfesten Verbindung befindet.
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Gemäß einer Ausführung ist der besagte Anschlag mit der besagten Antriebswelle frei rotierbar, wenn sich der Ritzelträger in der Ruheposition befindet.
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Gemäß einer Ausführung umfasst die besagte Vorrichtung zur drehfesten Verbindung zwei Halbschalen, die jeweils eine äußere Fläche in Form eines Kegelabschnitts aufweisen und mit einer komplementären konischen inneren Fläche des besagten Stopprings zusammenwirken. Eine derartige Konfiguration dieser Art macht es möglich eine axiale Kraft des Ritzelträgers auf den Anschlag in eine Spannkraft Halbschalen auf die Antriebswelle zu überführen.
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Gemäß einer Ausführung sind die besagten Halbschalen voneinander beabstandet, wenn sich der besagte Ritzelträger in der Ruheposition befindet.
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Gemäß einer Ausführung ist der besagte Anschlag unabhängig von der Position des besagten Ritzelträgers drehfest mit der Antriebswelle verbunden.
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Gemäß einer Ausführung weist die besagte Vorrichtung zur drehfesten Verbindung zumindest einen abgeflachten Abschnitt, der mit einem in der besagten Antriebswelle vorgesehenen Abschnitt zusammenwirkt, und zumindest einen abgeflachten Abschnitt auf, der mit einem abgeflachten Abschnitt des besagten Stopprings zusammenwirkt.
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Gemäß einer Ausführung weist die besagte Vorrichtung zur drehfesten Verbindung eine U-Form auf.
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Gemäß einer Ausführung weist die besagte Antriebswelle eine Anzahl an abgeflachten Abschnitten auf, die eingerichtet sind, mit dem zumindest einen abgeflachten Abschnitt der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung zusammenzuwirken, und die Anzahl größer ist als die Anzahl an abgeflachten Abschnitten der besagten Vorrichtung zur drehfesten Verbindung, die eingerichtet sind, mit der Antriebswelle zusammenzuwirken. Dies macht es möglich eine Indexierung der Vorrichtung zur drehfesten Verbindung auf der Antriebswelle zu erreichen.
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Gemäß einer Ausführung umfasst die besagte Vorrichtung zur drehfesten Verbindung einen aus einem deformierbaren Material bestehenden Ring, der zwischen der besagten Antriebswelle und dem besagten Stoppring montiert ist, wobei der besagte deformierbare Ring mit an der äußeren Peripherie der besagten Antriebswelle vorgesehenen Nuten zusammenwirkt.
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Gemäß einer Ausführung ist außerdem ein einen Anschlag bildender Spreizring in einer an der äußeren Peripherie der Antriebswelle vorhandenen ringförmigen Nut montiert.
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Die Erfindung lässt sich unter zur Hilfenahme der Beschreibung der Ausführungsbeispiele aus den Figuren verstehen. Diese Figuren sind nur zur Veranschaulichung gedacht und stellen keine Einschränkung der Erfindung dar.
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1a ist eine Ansicht des Längsschnittes durch einen beispielhaften Anlasser gemäß der zugrunde liegenden Erfindung.
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1b ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Anlassers der zugrunde liegenden Erfindung.
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2 ist eine Ansicht des Längsschnittes des Starters aus 1a.
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3a und 3b sind eine perspektivische Ansicht und eine Ansicht des Längsschnittes einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen auf die Antriebswelle montierten axialen Anschlags.
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3c ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des axialen Anschlags aus den 3a und 3b.
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4a, 4b und 4c sind entsprechend eine perspektivische Ansicht, eine Ansicht des Längsschnittes und eine Ansicht des Querschnitts einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen axialen Anschlags.
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5 ist eine Ansicht des Längsschnittes einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen axialen Anschlags.
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6a bis 6b stellen in perspektivischer Ansicht die unterschiedlichen Montage-Schritte des axialen Anschlags aus 5 dar.
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Identische, ähnliche oder analoge Elemente haben in den Figuren die gleichen Bezugszeichen.
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Nachstehend korrespondiert eine Orientierung von vorn nach hinten einer Orientierung von links nach rechts in den 1a, 1b und 2. Dementsprechend ist die Vorderseite eines Elements die Seite, die zum vorderen Lager 27 gerichtet ist, und die Rückseite eines Elements die Seite die zum hinteren Lager 28 des Anlassers gerichtet ist.
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Wie in 1a dargestellt, umfasst der erfindungsgemäße Anlasser 10 einen Reibungs-Starter 11 mit einem Antriebsritzel 12, das auf einer in Translation beweglichen Antriebswelle 13 angeordnet ist, und einem Elektromotor 15, der durch einen Stator 18 und einen mit einer Welle 20 integralen Anker-Rotor 19 gebildet ist. Der Motor 15 umfasst einen Kopfelement 21, das an dem Halter 26 des Anlassers 10 befestigt ist, der wiederum dafür vorgesehen ist an einem Kraftfahrzeug befestigt zu werden.
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Der Starter 11 kann von in einer Ruheposition (wie in 1a dargestellt), bei der das Antriebsritzel 12 vom Starterkranz 29 des Verbrennungsmotors ausgekuppelt ist, in eine aktive Endposition (die nicht dargestellt ist), bei der das Antriebsritzel 12 in den Starterkranz 29 eingekuppelt ist, überführt werden – und umgekehrt.
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Die Antriebswelle 13 ist mit ihrem vorderen Ende so im vorderen Lager 27 angeordnet, dass sie rotierbar ist. Die Welle 20 des Motors 15 ist mit ihrem hinteren Ende in einem Wälzlager des hinteren Lagers 28 angeordnet, der mit einem Bürstenhalter 31 fest verbunden ist.
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Eine Geschwindigkeitsreduzierer 32 mit einem epizykloidischem Getriebe ist bevorzugt zwischen dem hinteren Ende der Antriebswelle 13 und dem vorderen Ende der Welle 20 des Elektromotors 15 angeordnet.
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Der Anlasser 10 umfasst zudem eine elektromagnetische Schaltvorrichtung 35, die sich parallel zum Elektromotor 15 erstreckt, wobei diese radial oberhalb des Motors angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung 35 hat ein Metallgehäuse 36, das mit Anregungswindungen 37a, 37b ausgestattet ist. Anschlussklemmen 40, 41 sind so ausgeformt, dass sie innerhalb des Gehäuses 36 einen fixierten Kontakt bilden. Eine der Anschlussklemmen 40 ist dafür vorgesehen, mit der positiven Anschlussklemme der Fahrzeugbatterie verbunden zu werden. Die andere Anschlussklemme 41 ist mit dem Eingang der Induktionswindung des Starters 18 und mit den Bürsten 44 mit positiver Polarität verbunden, wie später im Detail erklärt ist.
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Diese Bürsten 44 reiben an den leitfähigen Leisten 45 eines Kollektors, um die Windungen des Rotors 18 mit Leistung zu versorgen. Die Bürsten 44 gehören zum Bürstenhalter 31, der mit Käfigen zur Aufnahme und Führung der Bürsten 44 ausgestattet ist. Diese Bürsten 44 werden in Errichtung der leitfähigen Leisten 45 mittels federartiger elastischer Elemente geschoben.
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Während der Ansteuerung der Anregungswindungen 37a wird ein mobiler Kern 46 durch magnetische Anziehung in Richtung eines fixierten Kerns 47 der Schaltvorrichtung 35 gezogen, um erstens nachdem das Spiel der Kontrollstange 50, an der eine mobile Kontaktplatte 51 angeordnet ist, zu eliminieren und einen Kontakt zwischen den Anschlussklemmen 40, 41 der Schaltvorrichtung 35 zu erzielen und damit den Elektromotor 15 mit Leistung zu versorgen, und um zweitens einen auf den Starter 11 wirkenden Einrückhebel 52 zu aktivieren. Das obere Ende des Einrückhebels 52 ist in bekannter Weise gelenkig an der mobilen Stange 55 angeordnet, welche elastisch mittels einer Feder 56 mit dem beweglichen Kern 46 verbunden ist, wobei die Feder 56 als Zahn-gegen-Zahn Feder bezeichnet ist und in dem mobilen Kern 46 untergebracht ist.
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Die Zahn-gegen-Zahn Feder 56 wird komprimiert, wenn die Kontaktplatte 51 gegen die Kontaktklemmen 40, 41 bewegt wird, und wenn das Ritzel 12 durch die Zähne des Starterkranzes 29 in Translation blockiert ist. Dieser blockierte Zustand wird als „Zahn-Gegen-Zahn Position” bezeichnet. Die Zahn-Gegen-Zahn Feder 56 ist zudem leicht komprimiert, wenn sich die Kupplung 65 im verriegelten Zustand befindet, was im Folgenden erklärt wird.
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Die Schaltvorrichtung 35 umfasst zudem eine Rückstellfeder 59, die an den fixierten Anregungswindungen 37a, 37b sowie dem mobilen Kern 46 abgestützt ist, um diesen in der Ruheposition nach vorne zu drücken und gleichzeitig den Einrückhebel 52 zu bewegen bis der Starter 11 in seine Ruheposition zurückgekehrt ist.
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Wie in 2 klar zu erkennen ist, umfasst der Starter 11 ein Antriebsritzel 12, welches schiebbar auf dem Ritzelträger 63 angeordnet ist, eine Antriebseinheit 64, welche durch den Einrückhebel 52 betätigbar ist, und eine Reibungs-Kupplung 65, welche axial zwischen der Antriebseinheit 64 und dem Ritzelträger 63 angeordnet ist.
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Die Antriebseinheit 64 ist in ihrem Innenraum mit einer spiralförmigen Riffelung ausgestattet, die in eine korrespondierende äußere spiralförmige Verzahnung der Antriebswelle 13 eingreift. Der Starter 11 wird in eine spiralförmige Bewegung versetzt, wenn der Einrückhebel 52 gegen den Anschlag 68 bewegt wird, um das Ritzel 12 in eine aktive Position zu überführen, bei der dieses mit dem Starterkranz 29 in Eingriff gelangt.
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Insbesondere weist der Ritzelträger 63 eine axial orientierte Hülse 71 auf, sowie eine Bohrung für deren Anordnung auf der Antriebswelle 13. Um eine axiale Verschiebbarkeit des Antriebsritzels 12 relativ zu den Hülsen 71 zu erreichen und zudem eine drehfeste Koppelung beider Elemente zu erzielen, weist die äußere Oberfläche der Hülse 71 eine Riffelung auf, die mit einer korrespondierenden inneren Riffelung des Antriebsritzels 12 zusammenwirkt.
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Der Ritzelträger 63 umfasst zudem eine quer zu Längsrichtung orientierte Scheibe 73 auf, die eine Erweiterung des hinteren Endes der Hülse 71 darstellt. Diese Scheibe 73 ist an ihrem äußeren Rand von einer ringförmigen Schürze 74 umgeben. Diese ringförmige Schürze 74 erstreckt sich nach hinten in Richtung der Antriebseinheit 64.
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Zusätzlich ist eine Feder 72, die in diesem Fall eine kegelstumpfartige Spiralform aufweist, an einem Ende an der Rückseite des Ritzels 12 und an dem anderen Ende an der Vorderseite der Scheibe 73 abgestützt. In der Ruheposition des Starters 11 drückt die Feder 72 das Ritzel 12 in Richtung des Anschlags 75, der z. B. durch einen Sicherungsring gebildet ist. Wenn das Ritzel 12 gegen den Starterkranz stößt und nicht in diesen eindringt, wird die Feder komprimiert und das Ritzel 12 in Richtung der Scheibe 73 bewegt. Zwei Lagerhülsen sind zwischen der glatten Oberfläche der Antriebswelle 13 und der Hülse 71 angeordnet.
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Die Reibungskupplung 65 umfasst ein Reaktionselement, das durch die Scheibe 73 des Ritzelträgers 63 gebildet ist, ein Druckelement 81, das durch einen Absatz der Antriebseinheit 64 gebildet ist, sowie Reibungsscheiben 77, 78, die zwischen dem Druckelement 81 und der Scheibe 73 angeordnet sind.
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Die Kupplung 75 kann von einem entriegelten Zustand, bei dem die Antriebseinheit 64 und der Ritzelträger 63 rotativ zueinander entkuppelt sind, in einen verriegelten Zustand überführt werden, bei dem der Ritzelträger 63 und die Antriebseinheit 64 drehfest miteinander gekoppelt sind, da die Reibungsscheiben 77 und 78 durch eine von dem Druckelement 81 und der Scheibe 73 ausgeübte Spannkraft gegeneinander gedrückt werden – und umgekehrt.
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Aus diesem Grund ist die Antriebseinheit 64 in Translation relativ zur Auflagescheibe 73 im Bereich eines axialen Spaltes bewegbar, also zwischen einer entriegelten Position korrespondierend mit dem entriegelten Zustand der Kupplung 65 in einer verriegelten Position korrespondierend mit dem verriegelten Zustand der Kupplung 65. Zudem ist der Ritzelträger 63 gegenüber der Antriebswelle 13 in Translation zwischen einer Ruheposition, in der der Ritzelträger 63 einen Abstand zum Anschlag 68 aufweist und einer Endposition, in der der Ritzelträger 63 gegen den Anschlag 68 gedrückt ist, bewegbar, um das Ausüben einer Spannkraft auf die Kupplung 65 zu ermöglichen und diese in den verriegelten Zustand zu überführen.
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Die Scheiben 77, 78 sind in einem Hohlraum untergebracht, der durch die an den Ritzelträger 63 angeordnete Auflagescheibe 73, die an der äußeren Peripherie der Auflagescheibe 73 angeordnete ringförmige Schürze 74 sowie durch einen Abschlussring 82 definiert ist. Der Ring 82 verfügt über eine ringförmige Aussparung an der äußeren Peripherie, die zur Anordnung einer Abdeckung 83 vorgesehen ist, die wiederum eine Befestigung des Rings 82 an den Ritzelträger 63 ermöglicht.
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Die Scheiben 77, 78 sind wechselweise drehfest mit dem Ritzelträger 63 und der Antriebseinheit 64 verbunden. Aus diesem Grund weisen die ersten Scheiben, die als innere Scheiben 77 bezeichnet werden, an ihrem Innenbereich eine Vielzahl von Laschen auf, die in korrespondierende im äußeren Bereich der Antriebseinheit 64 angeordnete Nuten eingreifen. Zweite Scheiben, die als äußere Scheiben 78 bezeichnet werden, weisen an ihrem äußeren Bereich eine Vielzahl von Laschen auf, die in korrespondierende Nuten des Innenbereichs der ringförmigen Schürze 74 eingreifen. Die inneren Scheiben 77 sind somit drehfest mit der Antriebseinheit 64 verbunden, wohingegen die äußeren Scheiben 78 drehfest mit dem Antriebsritzel 12 verbunden sind. Die Reibungsscheiben 77, 78 sind durch die Nuten und die korrespondierenden Laschen in axialer Richtung verschiebbar.
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Der Starter 11 kann zudem elastische Elemente 84, welche beispielsweise als Federscheibe ausgeführt sind und innerhalb eines Kanals 85 des Ritzelträgers 63 positioniert sind. Die Federscheibe 84 ist zwischen dem Fuß des Kanals 85 und einer Unterlegscheibe 86 eingeklemmt, die durch ein Ende der Antriebswelle 64 abgestützt ist, um eine Separierung der Antriebseinheit 64 von der Auflagescheibe 73 zu erzwingen, wenn sich die Kupplung 45 im entriegelten Zustand befindet. Die Federscheibe 84 ist auf diese Weise vor Verschleiß durch die Unterlegscheibe 86, die mit der Auflagescheibe 73 drehfest verbunden ist, geschützt.
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Der Einrückhebel 52, welcher mittels einer Schwenkverbindung an der Halterung 26 montiert ist, umfasst einen oberen Teil, der mechanisch an die Schaltvorrichtung 35 gekoppelt ist und einen unteren Teil mit zwei Schenkeln in Form einer Gabel, die in einer Rinne 87 der Antriebseinheit 64 angeordnet sind. Ein Zwischenelement 88 ist zur Reduktion der Reibung zwischen dem Einrückhebel 52 und der Antriebseinheit 64 angeordnet. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine Trennung zwischen dem Vortrieb des Hebels 52 von der Rotation der Antriebseinheit 64, was es möglich macht, die Reibung zwischen dem Hebel 52 und der Antriebseinheit 64 stark zu reduzieren oder zu eliminieren. Das Zwischenelement 88 ist durch ein Kugellager gebildet.
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1b ist eine schematische Darstellung eines Anlassers gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung. Bei dem zweiten Beispiel ist das Ritzel 12 integral an dem Ritzelträger 63 montiert, der an einem äußeren Umfang eine Spur aufweist, bekannt als Auslassspur für das freie Laufrad 651, das eine Verbindung zwischen dem Antriebsritzel 12 und der Antriebswelle 13 in eine Rotationsrichtung ermöglicht. Somit wird bei dem zweiten Beispiel des Anlassers die zuvor beschriebene Reibungskupplung 65 durch ein Laufrad 651 ersetzt. Laufräder dieser Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei dem zweiten Beispiel ist der Ritzelträger integral mit dem Antriebsritzel verbunden. Insbesondere weist der Ritzelträger 63 eine Hülse 71 mit einer axial orientierten Bohrung für die Aufnahme der Antriebswelle 13 auf. Das Ritzel umfasst Zähne, die sich von der äußeren Oberfläche der Hülse 71 radial nach außen erstrecken und regelmäßig über den Umfang verteilt sind.
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Gemäß eines dritten Beispiels, das nicht dargestellt ist, weist das Ritzel Zähne sowie eine hohle Welle auf und ist verschiebbar an den Ritzelträger montiert. Bei diesem Beispiel ist eine Feder 72 zwischen dem Ritzel und dem Ritzelträger angeordnet, um das Ritzel in Richtung des Anschlags zu drücken. Wie beim ersten Beispiel ist am Ritzelträger ein Anschlag 75 angeordnet, der zum Stoppen des Ritzels vorgesehen ist. Um eine axiale Bewegung des Ritzels 12 relativ zur Hülse 71 zu gewährleisten und eine drehfeste Kupplung zwischen beiden Elementen zu erzielen, wird das gleiche Prinzip wie im ersten Beispiel verwendet, wobei Rillen an der äußeren Oberfläche der Hülse 71 mit korrespondierenden Rillen der inneren Oberfläche des Ritzels 12 zusammenwirken.
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Beim zweiten und dritten Beispiel umfasst die Antriebseinheit 64 am inneren Umfang eine Zugangsspur (nicht dargestellt, aber aus dem Stand der Technik bekannt), die Rampen aufweist. Rollen und Federn sind zwischen der Auslassspur des Ritzelträgers und der Einlassspur der Antriebseinheit vorgesehen.
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Bei dem zweiten und dritten Beispiel geht das Ritzel in den Leerlaufmodus über, wenn sich der Starterkranz 29 nach den Starten des Motors schneller als die Antriebswelle dreht, so dass das Laufrad dem Ritzel und auch dem Ritzelträger eine schnelle Rotation als die der Antriebswelle ermöglicht.
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Bei dem zweiten und dritten Beispiel weist die Antriebseinheit 64, wie bei dem ersten Beispiel einen Innenbereich auf, der eine spiralförmige Riffelung aufweist, die mit einer korrespondierenden spiralförmigen Riffelung der Antriebswelle 13 im Eingriff ist. Der Starter vollführt somit eine spiralförmige Bewegung, wenn der Hebel 52 gegen den Anschlag 68 bewegt wird, um ein Ineinandergreifen des Ritzels 12 mit dem Anlasserkranz 29 in einer aktiven Position zu erzielen.
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3a bis 3c und 4a bis 4c zeigen zwei Ausführungsvarianten des Anschlags 68, die drehfest mit der Antriebswelle 13 sind, wenn der Ritzelträger 63 gegen den Anschlag 68 in einer Endposition gedrückt ist. Diese beiden Ausführungsvarianten sind auf die drei Beispiele adaptierbar.
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In allen Fällen weist der Anschlag 68 einen Stoppring 91 auf, der mit dem vorderen Ende des Ritzelträgers 63 in Kontakt ist, wenn dieser sich in der Endposition befindet, sowie eine Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung, die eine drehfeste Verbindung des Stopprings 91 mit der Antriebswelle 13 sicher stellt.
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In der Ausführungsvariante aus den 3a bis 3c weist die Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zwei Halbschalen 93, 94 in Form eines Ringabschnittes auf, die an beiden Seiten der Antriebswelle 13 angeordnet sind. Diese Halbschalen 93 und 94 haben eine äußere Phase in der Form eines Kegelabschnitts, die mit einer inneren konischen Phase des korrespondierenden Stopprings 91 zusammenwirken. Die Halbschalen 93, 94 sind voneinander beabstandet, bzw. es besteht zwischen den Enden der Halbschalen ein Freiraum, wenn der Ritzelträger in seiner Ruheposition ist.
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Somit ist der Anschlag 68 gegenüber der Antriebswelle 13 frei rotierbar, wenn der Ritzelträger 63 in der Ruheposition ist. Wenn der Ritzelträger 63 in die Endposition bewegt wird, wird die axiale, vom Ritzelträger 63 auf die Rückseite des Stopprings 91 ausgeübte Kraft in eine Kraft mit radialen Komponenten, die zueinander entgegengesetzt sind, überführt, da der Stoppring 91 und die Halbschalen 93, 94 eine konische Konfiguration der Kontaktoberflächen aufweisen. Dies macht ein Einspannen der Halbschalen 93, 94 an der Antriebswelle 13 möglich, so dass der Anschlag 68 drehfest mit der Antriebswelle 13 verbunden ist.
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Vorzugsweise weist die Antriebswelle 13 zusätzlich ein Mittel 95 zum axialen Zurückhalten der Halbschalen 93, 94 auf. Wie in 3b dargestellt, ist das Mittel 95 zum axialen Zurückhalten durch einen radialen Absatz gebildet ist, der mit einer Nut 96 an der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt. In diesem Fall ist die Nut 96 im Innenbereich der Halbschalen 93, 94 gebildet. Alternative kann das Mittel 95 zum axialen Zurückhalten durch eine Nut gebildet sein, die mit einem Absatz der Vorrichtung 92 drehfesten Verbindung zusammenwirkt.
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Der Anschlag 68 umfasst zusätzlich eine Vorrichtung 99 zum axialen Zurückhalten des Stopprings 91, der mit der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt. Die Vorrichtung 99 zum axialen Zurückhalten ist in diesem Fall ein Sicherungsring, der in einem ringförmigen Absatz im Innenbereich des Stopprings 91 angeordnet ist (siehe 3c). Dieser Sicherungsring 99 ist ein axiales Auflager für die Halbschalen 93, 94.
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In der Ausführungsvariante aus 4a bis 4c weist die Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zumindest einen abgeflachten Abschnitt 100 auf, der mit einem abgeflachten Abschnitt der Antriebswelle 13 zusammenwirkt, und zumindest einen abgeflachten Teil 101, der mit einem abgeflachten Abschnitt des Stopprings 91 zusammenwirkt.
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Wie aus den 4a und 4c zu erkennen ist, ist die Vorrichtung zur drehfesten Verbindung in diesem Fall durch Teile gebildet, die eine U-Form aufweisen, wobei die inneren Kanten der beiden Schenkel 921 des „U”, bzw. die zur Antriebswelle weg gerichteten Kanten, einen abgeflachten Abschnitt 100 aufweisen, der mit einem korrespondierenden abgeflachten Abschnitt 103 des äußeren Bereichs der Antriebswelle 13 zusammenwirkt. Zusätzlich haben die äußeren Kanten der beiden Schenkel des „U”, bzw. die von der Antriebswelle weg gerichteten Kanten, einen abgeflachten Abschnitt 101, der mit korrespondierenden abgeflachten Abschnitten 104 des inneren Bereichs des Stopprings 91 zusammenwirkt.
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Vorteilhafterweise weist die Antriebswelle 13 mehr abgeflachte Abschnitte 103 auf, als die Anzahl der abgeflachten Abschnitte 100 der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung, die mit der Antriebswelle 13 zusammenwirken. Dies macht eine Indexierung der Vorrichtung zur drehfesten Verbindung an der Antriebswelle 13 möglich. Für den Fall, dass die Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung die Form eines „U” mit zwei diametral gegenüber liegenden abgeflachten Abschnitten 100 aufweist, hat die Antriebswelle 13 die Möglichkeit in acht korrespondierende abgeflachte Abschnitte 103 einzugreifen, wie man in 4c sehen kann. Der Stoppring 91 hat eine Anzahl von abgeflachten Abschnitten 104, die gleich der abgeflachten Abschnitte 101 der Vorrichtung 92 ist, beispielsweise zwei abgeflachte Abschnitte.
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Die Antriebswelle umfasst zudem Mittel 95 zum axialen Zurückhalten der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung. Wie in 4b dargestellt ist, ist das Mittel 95 zum axialen Zurückhalten eine Nut, die mit den Schenkeln der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt.
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Der Anschlag umfasst vorzugsweise zudem eine Vorrichtung 99 zum axialen Zurückhalten des Stopprings 91, der mit der Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung zusammenwirkt. In diesem Fall handelt es sich bei der Vorrichtung 99 um einen Spannring, der in der Nut 105 im Innenbereich des Stopprings 91 angeordnet ist. Der Spannring 99 liegt axial auf der U-förmigen Vorrichtung zur drehfesten Verbindung auf.
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In der Ausführungsvariante aus den 4a–4c dreht sich der Anschlag 68 mit der Rotation der Antriebswelle 13 unabhängig von der Position des Ritzelträgers 63 mit.
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In der Ausführung aus 5 umfasst die Vorrichtung 92 zur drehfesten Verbindung einen Ring 110 aus deformierbarem Material. Dieser Ring 110 ist zwischen der Antriebswelle 13 und dem Stoppring 91 klemmend angeordnet. Dieser deformierbare Ring 110 kann aus einem beliebigen deformierbaren Material hergestellt werden, wobei Plastik, wie Nylon oder Polyurethan, sowie Weichmetall bevorzugt sind.
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Der Ring 110 befindet sich in Nuten 111, die am äußeren Bereich eines Absatzes 112 der Antriebswelle 13 angeordnet sind.
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Zusätzlich ist zum axialen Zurückhalten der Anordnung beim Eindringen des Ritzelträgers 63 ein Spreizring 113 vorgesehen, der in einer ringförmigen Rille 114 im äußeren Bereich der Antriebswelle 13 angeordnet ist und mit einer korrespondierenden Rille des Stopprings 91 zusammenwirkt.
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Während der Herstellung werden in einem ersten Schritt Nuten 111 in einem Absatz der Antriebswelle 13, wie in 6a dargestellt, geformt und anschließend der Spreizring 113 und der Stoppring 91 auf die Antriebswelle 13 aufgesetzt (siehe 6b).
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Abschließend wird der deformierbare Ring 110 in den Innenbereich eingeklemmt, so dass der deformierbare Ring 110 die Form der Nuten 111 annimmt, was zur Folge hat, dass eine drehfeste Verbindung zwischen dem Stoppring 91 und der Antriebswelle 13 realisiert ist. Als Variante kann das Aufsetzen umgekehrt werden, so dass es zu einer umgekehrten Positionierung des Absatzes 112 und der Rille 114 kommt.
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Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante besteht in einer Kostenreduzierung, da ein deformierbarer Ring 110 aus Plastikmaterial benutzbar ist. Zudem ist die Anzahl an notwendigen Modifikationen der Vorrichtung begrenzt, wobei insbesondere die Anzahl an zusätzlichen Schritten im Vergleich zur konventionellen Fertigungsmethode eines Anschlags 68 kleiner ist.
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Es folgt eine Beschreibung der Funktion des ersten Beispiels des erfindungsgemäßen Anlassers 10 beim Übergang des Starters aus einer Ruheposition in eine aktive Position.
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In der Ruheposition ist die Antriebseinheit 64 im entriegelten Zustand, wobei die Scheiben 77 und 78 nicht geklemmt sind und ein axialer Abstand zwischen dem Druckelement 81, der inneren Scheibe 77, der äußeren Scheibe 78 und der Auflagescheibe 73 vorhanden ist. Der Ritzelträger 63 befindet sich in einer Ruheposition, in der der Ritzelträger 63 gegenüber dem Anschlag 68 einen axialen Abstand aufweist.
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Durch eine elektrische Versorgung der Schaltvorrichtung 35 wird der bewegliche Kern 46 zum fixierten Kern 47 in Richtung der magnetisierten Position gezogen. Diese Verschiebung zieht gleichzeitig die bewegliche Stange 55, die bewegliche Kontaktplatte 51 und Kontrollstange 50 nach hinten. Der Einrückhebel 52 wird durch die bewegliche Stange 55 in einem ersten Schritt gegen den Ring 82 des Gehäuses bewegt, so dass der Ritzelträger 63 und das Ritzel 12 axial zur Antriebswelle 13 in Richtung des Starterkranzes bewegt wird. Während dieses Schrittes ist die Antriebseinheit 64 entkoppelt, so dass das Ritzel 12 in beiden Richtungen frei rotierbar ist. Mit fortschreitender axialer Bewegung nähert sich das Ritzel 12 dem Starterkranz an.
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In einem zweiten Schritt dringt das frei rotierbare Ritzel 12 ein wenig in den Starterkranz ein. Während des zweiten Schrittes wird der bewegliche Kern 46 so weit bewegt, dass die Kontaktplatte 51 einen Kontakt zwischen den beiden Anschlussklemmen 40, 41 zur elektrischen Versorgung des Elektromotors 15 herstellt.
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Durch den mit Leistung versorgten Elektromotor 15 wird die Antriebswelle 13 in Rotation versetzt, wobei die Antriebseinheit 64 zur Auflagescheibe 73 bewegt wird, so dass der Abstand zwischen den Schreiben 77, 78 zunehmend eliminiert wird. Zudem wird der Ritzelträger 63 in seiner Endposition gegen den Anschlag 68 gedrückt. Bei der Ausführungsvariante der 3a bis 3c wird die axiale vom Ritzelträger 63 auf den Stoppring 91 des Anschlags 68 ausgeübte Kraft in eine Kraft zum radialen Klemmen der Halbschalen 93, 94 an der Antriebswelle 13 umgewandelt. Der Anschlag 68 ist dann in einer Position gehalten, in der er sich mit der Antriebswelle 13 mitdreht.
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Mit Ausübung einer Spannkraft auf die Kupplung 65, die durch die Wirkung des Einrückhebels 52 auf den Starter 11 und der resultierenden, auf den Anschlag ausgeübten Kraft, gegen den der Ritzelträger 63 abgestützt ist, wird die Kupplung 65 in einen verriegelten Zustand überführt. Ein Drehmoment kann dann vom Antriebsritzel 12 auf den Starterkranz 29 übertragen werden.
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Wenn der Starterkranz 29 schneller rotiert als die Antriebswelle 13, an der das Antriebsritzel 12 angeordnet ist, wird die Reibungs-Kupplung 65 gelöst, weil die Antriebseinheit 64 eine nach hinten gerichtete Bewegung vollführt, die durch die spiralförmige Verbindung zwischen der Antriebseinheit 64 und der Antriebswelle 13 verursacht ist. Die Antriebseinheit 64 wird abgeschraubt, um von einer verriegelten Position in eine entriegelte Position überführt zu werden. Dieser Vorgang wird durch die Federscheibe 84, die expandiert und die Antriebseinheit 64 nach hinten gegen die Unterlegscheibe drückt, verstärkt. Zusätzlich führt die Bewegung des Einrückhebels 52 und der Rückstellfeder 59 dazu, dass der Starter 11 von einer aktiven Position in die Ruheposition überführt wird.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung der Funktion des zweiten und des dritten Beispiels eines erfindungsgemäßen Starters 10 beschrieben, wobei der Starter von seiner Ruheposition in die aktive Position überführt wird.
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In der Ruheposition befindet sich der Ritzelträger 63 in seiner Ruheposition, wobei der Ritzelträger 63 von dem Anschlag 68 beabstandet ist.
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Durch die elektrische Versorgung der Schaltvorrichtung 35 wird der bewegliche Kern 46 zum fixierten Kern 47 in Richtung der magnetisierten Position verschoben. Diese Bewegung treibt die mobile Stange 55, die mobile Kontaktplatte 51 und die Kontrollstange 50 gleichzeitig nach hinten. Der Einrückhebel 52 wird durch die bewegliche Stange 50 bewegt und wirkt in einem ersten Schritt auf den Ring 82 des Gehäuses, so dass der Ritzelträger 63 und das Ritzel 12 axial entlang der Antriebswelle in Richtung des Starterkranzes 29 bewegt werden. Während dieses Schrittes rotieren die Antriebseinheit, auch aufgrund ihrer spiralförmigen Rillen, der Ritzelträger 63 und das Ritzel 12 mittels des Freilaufs in Richtung des Anschlags 68.
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Mit fortschreitender axialer Bewegung erreicht das Ritzel 12 den Starterkranz.
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In einem zweiten Schritt bewegt sich das Ritzel 12 ein wenig in den Starterkranz 29 oder befindet sich Zahn-gegen-Zahn in dem Starterkranz 29. Während des zweiten Schrittes vollführt der bewegliche Kern 46 eine Bewegung, so dass die mobile Kontaktplatte 51 einen Kontakt zwischen den Kontaktklemmen 40, 41 herstellt, um den Elektromotor 15 mit Leistung zu versorgen.
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Der mit Leistung betriebene Elektromotor 15 treibt die Antriebswelle 13 an, die wiederum die Antriebseinheit 64 und somit auch das mit dem Starterkranz in Eingriff stehende Ritzel in Rotation versetzt.
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Bei der Ausführungsvariante der 3a bis 3c wird eine axiale Kraft mittels des Ritzelträgers 63 auf den Stoppring 91 des Anschlags 68 ausgeübt und in eine Kraft zum radialen Einspannen der Halbschalen 93, 94 an die Antriebswelle 13 transformiert. Der Anschlag 68 befindet sich dann in Drehmomentmitnahme zur Antriebswelle 13.
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Drehmoment kann dann von dem Antriebsritzel 12 auf den Starterkranz 29 übertragen werden.
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Falls sich der Starterkranz 29 schneller als die Antriebswelle 13, an der das Antriebsritzel 12 angeordnet ist, rotiert, wird der Freilauf aktiviert und die Antriebseinheit bezüglich der Rotation von dem Ritzelträger entkoppelt. Der Anschlag 68, der mit der Antriebswelle drehfest in Verbindung steht, führt dazu, dass zwei Verschleißoberflächen zwischen dem Anschlag und dem Antriebsritzel gebildet werden, da der Ritzelträger und die Antriebswelle eine unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen. Diese beiden Oberflächen haben den Vorteil, dass die Abstützoberfläche größer wird und somit der Verschleiß weniger schnell als beim Stand der Technik erfolgt.
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Es wird angemerkt, dass die vorstehende Beschreibung ausschließlich als Beispiel zu sehen ist und den Gegenstand der zugrunde liegenden Erfindung nicht limitiert, wobei dieser einen Ausgangspunkt darstellt, der nicht neu festgelegt wird, indem einzelne Elemente durch deren Äquivalente ersetzt werden.
