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Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 41 27 742 A1 ist ein frei ausstoßender Starter für Brennkraftmaschinen bekannt, der eine auf einer Antriebswelle axial verschiebbar gelagerte Ritzelwelle mit einem Starterritzel aufweist, welches mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine zusammenwirkt. Zum Starten der Brennkraftmaschine wird ein Einrückrelais geschaltet, das über einen Einrückhebel die Ritzelwelle axial vorschiebt und gleichzeitig verdreht, woraufhin das Starterritzel an der Ritzelwelle in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine einspurt. Zugleich wird ein Schaltkontakt geschlossen, mit dem ein Startermotor eingeschaltet wird, welcher über ein Planetengetriebe die Antriebswelle einschließlich der Ritzelwelle antreibt.
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Die Ritzelwelle ist als Hohlwelle ausgeführt, in der die Antriebswelle aufgenommen ist. Zur Montage muss die Antriebswelle axial über die freie Stirnseite der Ritzelwelle eingeführt werden. Die axiale Relativbewegung zwischen Antriebs- und Ritzelwelle wird über einen Anschlag begrenzt, der durch eine Anschlagsschulter an der Innenwand der Ritzelwelle und einen radial erweiterten Anschlagsring benachbart zur Stirnseite der Antriebswelle gebildet ist. In der Starterposition mit axial vorgeschobener Ritzelwelle liegt die Anschlagschulter axial am Anschlagring an.
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Aus Kostengründen ist man bestrebt, eine möglichst hohe Anzahl von Gleichteilen für Starter zu verwenden, die für verschiedene Brennkraftmaschinen eingesetzt werden sollen. Eine Verringerung der Zähnezahl des Starterritzels geht mit einer Durchmesserreduzierung einher, was auch einen kleineren Durchmesser der im Inneren der Ritzelwelle gelagerten Antriebswelle bedingt. Der Durchmesserreduzierung sind jedoch aufgrund des für den Startvorgang erforderlichen Drehmoments Grenzen gesetzt, welches über die Antriebswelle auf die Ritzelwelle und das Starterritzel übertragen werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einen Starter für eine Brennkraftmaschine so auszuführen, dass mit geringem Aufwand Anpassungen an verschiedene Brennkraftmaschinen möglich sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Der erfindungsgemäße, frei ausstoßende Starter für eine Brennkraftmaschine umfasst eine motorisch angetriebene Antriebswelle sowie eine Ritzelwelle, die als Hohlwelle ausgeführt und auf der Antriebswelle gelagert sowie gegenüber der Antriebswelle axial verschiebbar ist. Die Ritzelwelle ist Träger eines Starterritzels, das zum Starten in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine einspurt. Zum Einspuren wird die Ritzelwelle einschließlich des Starterritzels axial auf der Antriebswelle verschoben, wobei der Axialbewegung üblicherweise eine Drehbewegung der Ritzelwelle und des Starterritzels überlagert wird.
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Die axiale Verschiebebewegung der Ritzelwelle gegenüber der Antriebswelle ist über eine Anschlagseinrichtung begrenzt, welche einen Anschlagsring auf der Antriebswelle und ein Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle umfasst. Das Anschlagsgegenstück ist als ein eigenständiges, separates Bauteil ausgeführt, das an der Innenseite der Ritzelwelle einsetzbar ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Starterritzel als ein Steckritzel ausgeführt ist, das auf einen stirnseitigen Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufsteckbar ist.
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Da das Anschlagsgegenstück nicht einteilig mit der Ritzelwelle ausgeführt ist, sondern als separates, eigenständiges Bauteil an der Innenseite der Ritzelwelle angeordnet wird, kann im Unterschied zu Ausführungen aus dem Stand der Technik die Ritzelwelle auf die freie Stirnseite der Antriebswelle axial und kollisionsfrei aufgeschoben werden. Bei der Montage des Starters werden zunächst die Lager-, Anschlags- und Sicherungsteile in das Innere der als Hohlwelle ausgeführten Ritzelwelle in der Reihenfolge ihrer späteren axialen Position eingeschoben, anschließend wird die Antriebswelle eingeführt. Mit dem Einschieben der Antriebswelle in die Ritzelwelle wird der Anschlagsring auf die Antriebswelle aufgeschoben; eine zweckmäßigerweise an der Stirnseite der Antriebswelle angebrachte Fase erleichtert das Aufschieben und radiale Aufweiten des Anschlagsrings, der bei dem Aufschiebevorgang seine endgültige axiale Position auf der Mantelfläche der Antriebswelle einnimmt.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Ritzelwelle über die axial freie Stirnseite der Antriebswelle aufgeschoben werden kann, wobei der Trägerabschnitt auf der Ritzelwelle, welcher Träger des Steckritzels ist, im fertig montierten Zustand der freien Stirnseite der Antriebswelle vorgelagert ist, so dass der Trägerabschnitt und das darauf aufzusetzende Starterritzel einen unabhängig von der Antriebswelle wählbaren Durchmesser aufweisen können. Somit ist es möglich, auch bei kleinen Durchmessern von Starterritzeln bzw. einer geringen Zähnezahl des Starterritzels verhältnismäßig große Durchmesser der Antriebswelle zu wählen, wodurch entsprechend höhere Drehmomente zwischen der Antriebswelle und der Ritzelwelle übertragbar sind.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der Ausführung des Starterritzels als Steckritzel, das auf den Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufsteckbar ist. Das Starterritzel ist somit nicht einteilig mit der Ritzelwelle ausgeführt, sondern bildet ein separates und eigenständiges Bauteil, das auf den Trägerabschnitt der Ritzelwelle aufzuschieben und drehfest zu verbinden ist. Dadurch ist eine Austauschbarkeit des Starterritzels gegeben, so dass je nach Einsatzzweck unterschiedliche Starterritzel verwendet werden können und zugleich die übrigen Bauteile des Starters, insbesondere der Antriebsmotor, das Einrückrelais, die Antriebswelle sowie die Ritzelwelle beibehalten werden können. Gegebenenfalls wird zusätzlich zum Starterritzel auch die Ritzelwelle ausgetauscht, um eine Adaption an den jeweiligen Einsatzzweck zu erreichen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass die Anschlagseinrichtung unabhängig von der Vorschubverbindung zwischen Antriebswelle und Ritzelwelle ausgeführt ist. Beeinträchtigungen im Bereich der Vorschubverbindung bestehen somit nicht. So ist es beispielsweise möglich, die Vorschubverbindung über ein anschlagsfreies Steilgewinde zu realisieren, über das die Ritzelwelle dreh- und verschiebbar auf der Antriebswelle gelagert ist. Im Steilgewinde steht die volle Anzahl der Steilgewindezähne für die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Ritzelwelle zur Verfügung. Es sind keine Einschränkungen aufgrund eines Anschlags im Steilgewinde vorhanden. Der Anschlag wird vielmehr außerhalb des Steilgewindes, also mit axialem Abstand zum Steilgewinde über den Anschlagsring auf der Antriebswelle und das Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle realisiert.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Anschlagsgegenstück, welches an der Innenseite der Ritzelwelle gehalten ist, zugleich ein Lagerteil bildet, über das die Ritzelwelle auf der Antriebswelle verschiebbar und drehbar gelagert ist. Dem Anschlagsgegenstück kommt somit zusätzlich zur Anschlagsfunktion auch eine Lagerungsfunktion zu.
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Dem Anschlagsgegenstück an der Ritzelwelle kann ein zusätzliches Sicherungsteil zur axialen Sicherung zugeordnet sein. Sowohl das Anschlagsgegenstück als auch das Sicherungsteil sind jeweils ringförmig ausgeführt, wobei das Anschlagsgegenstück unmittelbar auf der Mantelfläche der Antriebswelle aufliegt oder zumindest nur ein kleiner Luftspalt zwischen Mantelfläche und Innenseite des Anschlagsgegenstücks besteht, wohingegen das Sicherungsteil einen größeren radialen Abstand zur Mantelfläche der Antriebsfläche aufweisen kann. Das Sicherungsteil ist beispielsweise an der hinteren, dem Starterritzel axial gegenüberliegenden Stirnseite der Ritzelwelle angeordnet. Das Sicherungsteil sichert das Anschlagsgegenstück gegen ein unerwünschtes axiales Verschieben während der axialen Vorschubbewegung der Ritzelwelle.
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Dem Anschlagsgegenstück kann darüber hinaus ein Sicherungsring zugeordnet sein, der in der Anschlagsposition den Anschlagsring, der auf der Antriebswelle sitzt, radial übergreift. Sicherungsring und Sicherungsteil befinden sich vorzugsweise auf axial gegenüberliegenden Seiten des Anschlagsgegenstücks. Der Sicherungsring hat die Aufgabe, ein radiales Aufweiten des Anschlagsrings auf der Antriebswelle, bedingt durch Fliehkräfte während der Drehbewegung von Antriebswelle und Ritzelwelle, zu verhindern.
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Da die Ritzelwelle axial auf die Antriebswelle aufgeschoben bzw. die Antriebswelle in die Ritzelwelle eingeschoben wird, sind Ausführungen möglich, in denen der stirnseitige Trägerabschnitt der Ritzelwelle einen Durchmesser aufweist, der an das zu übertragende Kraftniveau angepasst ist und kleiner oder gleich ist wie der Durchmesser der Antriebswelle. Grundsätzlich kann der Durchmesser des Trägerabschnittes kleiner sein als der Durchmesser der Antriebswelle. Es kommen auch Ausführungen in Betracht, in denen die freie Stirnseite der Ritzelwelle im Bereich des Trägerabschnittes geschlossen ausgeführt ist, so dass die als Hohlwelle ausgeführte Ritzelwelle topfförmig mit geschlossenem Topfboden ausgeführt ist.
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Gemäß vorteilhafter Ausführung ist die Antriebswelle elektromotorisch angetrieben, wobei zwischen der Rotorwelle des elektrischen Antriebsmotors und der Antriebswelle ein Getriebe zur Drehzahluntersetzung angeordnet ist, insbesondere ein Planetengetriebe.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung einen Starter für eine Brennkraftmaschine in Ruhelage der Ritzelwelle, in der die Ritzelwelle in einer axial zurückgezogenen Position zur Antriebswelle steht,
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2 der Starter in axial ausgelenkter Position der Ritzelwelle.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der in den 1 und 2 dargestellte Starter 1 dient zum Starten einer Brennkraftmaschine und weist eine motorisch angetriebene Antriebswelle 2 sowie eine Ritzelwelle 3 mit einem Starterritzel 5 auf. Die Ritzelwelle 3 ist als Hohlwelle ausgeführt, in der die Antriebswelle 2 aufgenommen ist. Die Ritzelwelle 3 weist einen stirnseitigen Trägerabschnitt 4 auf, der Träger eines Starterritzels 5 ist, wobei das Starterritzel 5 als ein von der Ritzelwelle 3 separat ausgebildetes, eigenständiges Bauteil ausgeführt ist, das als Steckritzel auf den stirnseitigen Trägerabschnitt 4 der Ritzelwelle 3 aufsteckbar ist. Zum Starten der Brennkraftmaschine wird in einem Einspurvorgang das Starterritzel 5 mit seiner außenseitigen Verzahnung 6 in Eingriff mit einem Zahnkranz einer Brennkraftmaschine gebracht.
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Die Ritzelwelle 3 ist auf der Antriebswelle 2 axial verschieblich sowie um die Wellenlängsachse 11 verdrehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt über zwei Lagerteile 7 und 8 an der Innenwand 12 der hohlzylindrischen Ritzelwelle 3, wobei die axial zueinander beabstandeten Lagerteile 7 und 8 fest mit der Innenwand 12 der Ritzelwand 3 verbunden sind und sowohl eine Relativdrehbewegung der Ritzelwelle 3 gegenüber der Antriebswelle 2 als auch eine relative axiale Verschiebung ermöglichen. Über ein weiteres, außen liegendes Lagerteil 9 ist die Ritzelwelle 3 zusätzlich gegenüber einem Gehäuseteil 10 des Starters 1 gelagert. Das Lagerteil 9 ist fest mit dem Gehäuseteil 10 verbunden. Sämtliche Lagerteile 7, 8, 9 sind ringförmig ausgeführt, wobei die beiden innen liegenden Lagerteile 7 und 8 die Mantelfläche der Antriebswelle 2 umgreifen.
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Zur Begrenzung der axialen Vorschubbewegung der Ritzelwelle 3 gegenüber der Antriebswelle 2 ist eine Anschlagseinrichtung vorgesehen, die einen als Sprengring ausgeführten Anschlagsring 13 auf der Mantelfläche 21 der Antriebswelle 2 sowie ein Anschlagsgegenstück umfasst, welches von dem axial hinten liegenden Lagerteil 8 gebildet wird. Dem Lagerteil 8 kommt somit eine doppelte Funktion zu: Zum einen die Lagerungsfunktion, zum anderen die Anschlagsfunktion.
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Dem Lagerteil bzw. Anschlagsgegenstück 8 sind ein Sicherungsteil 14 sowie ein Sicherungsring 15 zugeordnet, wobei Sicherungsteil 14 und Sicherungsring 15 ebenso wie das Lagerteil 8 mit der Ritzelwelle 3 verbunden sind. Das Sicherungsteil 14 befindet sich an der hinteren axialen Stirnseite der Ritzelwelle 3 und ist ringförmig ausgebildet, wobei ein Stirnabschnitt des Sicherungsteils 14 die axial nach hinten gewandte Stirnseite des Lagerteils 8 überdeckt, so dass das Lagerteil 8 daran gehindert ist, axial nach hinten zu rutschen.
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Der Sicherungsring 15 befindet sich auf der dem Sicherungsteil 14 axial gegenüberliegenden Seite des Lagerteils 8 und liegt unmittelbar an der Stirnfläche des Lagerteils 8 an. Der Sicherungsring 15 weist einen radialen Abstand zur Mantelfläche 21 der Antriebswelle 2 auf, wobei in der ausgespurten Position der Ritzelwelle 3 (2) der Sicherungsring 15 unmittelbar über dem Anschlagsring 13 auf der Mantelfläche 21 der Antriebswelle 2 liegt und den Anschlagsring 13 radial umgreift. Auf diese Weise ist ein radiales Aufweiten des Anschlagsrings 13 aufgrund von Fliehkräften während einer Drehbewegung der Antriebswelle 2 verhindert.
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Zur Steuerung der Vorschub- und Drehbewegung der Ritzelwelle 3 gegenüber der Antriebswelle 2 während der Ausspurbewegung ist eine Vorschubeinrichtung 16 vorgesehen, die der vorderen Stirnseite mit dem Starterritzel 5 axial gegenüberliegt und zwei Steilgewinde 17 und 18 umfasst, die mit der Antriebswelle 2 bzw. mit der Ritzelwelle 3 verbunden sind. Über die beiden zusammenwirkenden Steilgewinde 17 und 18 wird eine definierte Dreh- und Vorschubbewegung der Ritzelwelle 3 gegenüber der Antriebswelle 2 erzielt.
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Zur Erzeugung der Vorschubbewegung dient ein Einrückrelais, das über einen Einrückhebel auf einen Mitnehmer 19, der mit der Ritzelwelle 3 verbunden ist, eine Kraft ausübt, über die die Vorschub- und Drehbewegung erzeugt wird. Sobald das Einrückrelais betätigt wird, übt die Ritzelwelle 3 die Vorschub- und Drehbewegung aus, wobei sowohl die axiale Vorschublänge als auch der Drehwinkel über die Steilgewinde 17 und 18 bestimmt wird. Mit dem Betätigen des Einrückrelais wird ein Schaltkontakt geschlossen, woraufhin ein elektrischer Startermotor eingeschaltet wird, dessen Antriebsbewegung über ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, auf die Antriebswelle 2 und von dieser auf die Ritzelwelle 3 sowie das Starterritzel 5 übertragen wird. Nach dem Abschalten des Einrückrelais wird der Anlassvorgang beendet, indem zugleich der elektrische Startermotor abgeschaltet und die Ritzelwelle 3 über eine Feder 20 wieder in ihre Ruhelage zurückverstellt wird.
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Der Durchmesser des vorderen, der Stirnseite der Ritzelwelle 3 benachbarten Trägerabschnittes 4, welcher einteilig mit der Ritzelwelle 3 ausgebildet ist, kann kleiner sein als der Außendurchmesser der Antriebswelle 2. Die vordere Stirnfläche des Trägerabschnittes 4 kann geschlossen ausgeführt sein. Je nach Einsatzzweck werden Starterritzel 5 mit unterschiedlichem Außendurchmesser bzw. einer unterschiedlichen Zähnezahl auf den Trägerabschnitt 4 aufgeschoben.
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Zur Montage des Starters wird zunächst das axial vorne liegende Lagerteil 7 an der Innenwand 12 der hohlzylindrischen Ritzelwelle 3 befestigt, anschließend wird die Antriebswelle 2 einschließlich des Anschlagsrings 13 auf der Mantelfläche 21 axial in die Ritzelwelle 3 eingeschoben. Nach dem Einschieben wird die zweite, axial hinten liegende Lagerstelle 8, die zugleich das Anschlagsgegenstück bildet, an der Innenwand 12 der Ritzelwelle befestigt. Der Sicherungsring 15 kann entweder zeitgleich mit dem Lagerteil 8 befestigt werden oder bereits vor dem axialen Einführen der Antriebswelle 2 in das Innere der Ritzelwelle 3. Nach dem Einsetzen des hinteren Lagerteils 8 wird das ringförmige Sicherungsteil 14 im Bereich der axial hinten liegenden Stirnseite der Ritzelwelle 3 befestigt, woraufhin das hintere Lagerteil 8 wirksam gegen ein axiales Herausrutschen gesichert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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