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Die
Erfindung betrifft ein Reduziergetriebe, insbesondere für eine Startervorrichtung
einer Brennkraftmaschine, zur drehzahlreduzierenden Kopplung einer
Antriebs- und einer Abtriebswelle mittels mindest zweier Zahnräder, die
miteinander in Eingriff stehen. Die Erfindung betrifft ferner eine
Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine.
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Stand der Technik
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Reduziergetriebe
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Sie werden häufig
in Startervorrichtungen von Brennkraftmaschinen verwendet, um das
Drehmoment beispielsweise eines Elektromotors zu erhöhen, wodurch
die Baugröße des Elektromotors
klein und sein Gewicht gering gehalten werden. Soll die Brennkraftmaschine gestartet
beziehungsweise angelassen werden, so wird zu diesem Zweck der Elektromotor
betrieben, dessen Drehmoment über
das Reduziergetriebe – unter
Reduzierung der Drehzahl – heraufgesetzt
und damit die Brennkraftmaschine in Bewegung versetzt wird. Ab einer
Drehzahl, die abhängig
von der verwendeten Brennkraftmaschine ist, kann diese in einen
eigenständigen
Betrieb übergeben.
Dieses Vorgehen beim Starten der Brennkraftmaschine ist notwendig,
da Brennkraftmaschinen üblicherweise
nicht selbststartfähig
sind. Häufig
werden für
das Reduziergetriebe, beispielsweise einem Planetengetriebe, Zahnräder mit
herkömmlicher
Verzahnung verwendet. Dies hat den Nachteil, dass während des
Betriebs Schwingungen angeregt werden, was schlechte akustische
Eigenschaften des Reduziergetriebes zur Folge hat. Die dadurch entstehenden
Geräusche können mitunter
vergleichsweise laut und damit störend sein. Um die Entstehung
dieser Schwingungen zu verhindern, wird inzwischen teilweise eine Schrägverzahnung
für das
Reduziergetriebe vorgesehen. Diese Maßnahme verbessert die Eingriffsverhältnisse
und verhindert die Entstehungen von Schwingungen und den damit einhergehenden
Geräuschpegel.
Dies bedeutet verbesserte akustische Eigenschaften. Die Schrägverzahnung
bedeutet jedoch auch, dass axiale Schubkräfte auf die Zahnräder auftreten,
welche mit der Schrägverzahnung
ausgestattet sind. Dies hat zur Folge, dass, in Abhängigkeit
von den entstehenden Schubkräften,
eine entsprechende Lagerung der Zahnräder beziehungsweise der den
Zahnrädern
zugeordneten Wellen vorgesehen sein muss. Auch muss die Steifigkeit
des Gehäuses
unter Berücksichtigung
der Schubkräfte ausgelegt
sein. Dies führt
zu einer komplexen Konzeption der Lager und des Gehäuses, was
eine Kostensteigerung zur Folge hat. Auch liegt an den Zahnrädern mit
Schrägverzahnung
eine höhere
Reibung vor, sodass der Wirkungsgrad des Reduziergetriebes verschlechtert
und damit die Leistung des Anlassers reduziert wird. Das bedeutet,
dass die Startfähigkeit der
Startervorrichtung beziehungsweise des Elektromotors reduziert ist.
Daher muss die Leistung des Elektromotors erhöht werden, um die notwendige Startfähigkeit
zu erhalten. Dies hat wiederum zur Folge, dass der Verschleiß des Elektromotors
zunimmt, insbesondere der Verschleiß des Kommutierungssystems,
und somit die Lebensdauer des Elektromotors reduziert wird. Weiterhin
bestünde
die Möglichkeit,
die Zahnräder
mit einer Doppelschrägverzahnung
zu versehen. Durch diese wird das Auftreten von axialen Schubkräften auf
ein Lager verhindert, da diese von der Verzahnung selbst aufgefangen
werden. Die Doppelschrägverzahnung
hat jedoch das Auftreten von weiteren Reibungskräften und damit einer weiteren
Reduzierung des Wirkungsgrads zur Folge. Die Fertigung ist außerdem komplex
und damit teuer. Dem vorteilhaften Schwingungsverhalten der Schrägverzahnung
beziehungsweise der Doppelschrägverzahnung
steht also eine Verschlechterung des Wirkungsgrads und eine aufwendigere
Konstruktion gegenüber.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist
das Reduziergetriebe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil
auf, dass das Geräusch-
und Schwingungsverhalten des Reduziergetriebes verbessert wird, während der
hohe Wirkungsgrad der Geradverzahnung im Wesentlichen erhalten bleibt.
Weitere Ziele der Erfindung sind das Erreichen einer kompakten Bauweise,
einer erheblich erhöhten
Lebensdauer und einer kostengünstigen
Gestaltung des Reduziergetriebes. Dies wird erreicht, indem die
Zahnräder gerade
verzahnt sind und die Verzahnung eine Hochverzahnung ist. Es ist
also vorgesehen, das Reduziergetriebe, welches insbesondere als
Planetengetriebe ausgelegt ist und dazu dient, die Drehzahl eines
Elektromotors zu senken und dessen Drehmoment auf eine Ausgangswelle
eines Anlasser zu übertragen,
mit einer optimierten Verzahnung zu versehen. Die Verzahnung kann
dabei ein Sonderprofil aufweisen, um den Geräuschpegel am Reduziergetriebe,
der beispielsweise während
eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine entsteht, zu reduzieren.
Diese Auslegung des Reduziergetriebes hat den Vorteil, dass dadurch
die optimierte Verzahnung im Betrieb deutlich leiser ist, also verbesserte
akustische Eigenschaften aufweist. Darüber hinaus ist eine kompakte
und kostensparende Konstruktion möglich. Letzteres wird insbesondere
durch die Verwendung einer Geradverzahnung erreicht. Damit entstehen keine
Axialkräfte,
die über
bauliche Maßnahmen
des Reduziergetriebes aufgefangen werden müssten. Die Lagerung der Antriebs- und der Abtriebswelle
beziehungsweise der Zahnräder
kann also so ausgelegt werden, dass keine oder lediglich geringe
axiale Kräfte
aufgefangen werden. Damit kann auch ein Gehäuse des Reduziergetriebes leichter
und platzsparender konstruiert werden. Die Verbesserung der akustischen
Eigenschaften wird erreicht, indem die Verzahnung als Hochverzahnung
ausgelegt ist. Damit kann die Überdeckung
der Verzahnung deutlich erhöht
werden, was ein verbessertes Geräusch-
und Schwingungsverhalten zur Folge hat. Durch die verringerten Schwingungen
wird auch die Lebensdauer der resultierenden Verzahnung des Reduziergetriebes
positiv beeinflusst. Die Verzahnung soll dabei anwendungsgerecht
ausgelegt werden, insbesondere im Hinblick auf die zu übertragenden
Drehmomente beziehungsweise Drehzahlen. Unter Hochverzahnung wird
eine Verzahnung verstanden, bei der die Überdeckung der Verzahnung erhöht ist,
indem der Normaleingriffswinkel reduziert wird. Damit ergeben sich
steilere Flanken, eine größere Profilüberdeckung
und geringere Radialkräfte,
die auf die Lagerung der Zahnräder
wirken. Die Hochverzahnung ist also im Vergleich zu einer herkömmlichen
Geometrie unempfindlicher gegen Achsabstandsabweichungen und Rundlauffehler
und auch die Laufruhe wird verbessert. Die Hochverzahnung weist
im Vergleich mit einer Doppelschrägverzahnung, die ebenso als
Pfeilverzahnung bezeichnet wird, den Vorteil auf, dass die dabei
verwendeten geradverzahnten Zahnräder mittels herkömmlicher
Fertigungsprozesse herstellbar sind und somit bestehende Montageprozesse
beibehalten werden können.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Reduziergetriebe
ein Planetengetriebe ist, mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und
mindestens einem Planetenrad, welches zwischen Sonnenrad und Hohlrad
angeordnet ist und mit diesen in Eingriff steht. Planetengetriebe
haben den Vorteil, dass sie große Übersetzungsstufen
ermöglichen
und große
Drehmomente übertragen
können,
da diese durch die Verwendung mehrerer Planetenräder auf diese aufgeteilt wird.
Die Achsen beziehungsweise Wellen des Sonnenrads, des Hohlrads und
des Planetenrads sind üblicherweise
parallel zueinander, wobei die des Sonnenrads und des Hohlrads koaxial
sein können.
Es ist vorteilhaft, wenn sowohl das Sonnenrad, das Hohlrad und das
mindestens eine Planetenrad die Hochverzahnung aufweisen. Sonnenrad, Hohlrad
und Planetenrad bilden dabei die erfindungsgemäßen Zahnräder aus.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Sonnenrad auf der
Antriebswelle drehfest und/oder das Hohlrad ortsfest angeordnet
ist/sind. Das Sonnenrad ist somit der Antriebswelle zugeordnet und
auf dieser befestigt, sodass eine Übertragung eines Antriebsmoments
in das Reduziergetriebe möglich
ist. Antriebswelle und Sonnenrad sind also wirkverbunden. Das Hohlrad
kann ortsfest, also nicht drehbar, angeordnet sein. Der Antrieb
des Reduziergetriebes erfolgt damit über die Antriebswelle, welche
mit dem Sonnenrad verbunden ist. Der Abtrieb ist über das
mindestens eine Planetenrad vorgesehen, welches auf einem Planetenradträger drehbar angeordnet
ist. Der Planetenradträger
kann mit der Abtriebswelle wirkverbunden, also drehfest verbunden,
sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Planetenradträger einstückig mit
der Abtriebswelle ausgebildet ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Sonnenrad einstückig mit
der Antriebswelle ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Sonnenrad bereits
bei der Herstellung der Antriebswelle auf dieser ausgebildet werden.
Auf diese Weise müssen keine
Befestigungsmechanismen vorgesehen sein, um das Sonnenrad auf der
Antriebswelle zu befestigen. Dies kann einer Gewichtsreduzierung
der Antriebswelle und damit des Reduziergetriebes zuträglich sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine
Planetenrad auf einem Planetenradträger drehbar angeordnet ist.
Der Planetenradträger
dient der drehbaren Lagerung des mindestens einen Planetenrads.
Der Planetenradträger
kann ortsfest oder drehbar gelagert sein. Bei einem Planetengetriebe
muss stets entweder das Hohlrad oder der Planetenradträger drehbar
angeordnet sein. Der Planetenradträger hält das mindestens eine Planetenrad
zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad so, dass die Verzahnung des
Planetenrads sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad in
Eingriff treten kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Planetenradträger drehbar
gelagert und mit der Abtriebswelle drehfest verbunden, insbesondere einstückig mit
dieser ausgebildet, ist. Der Abtrieb des Reduziergetriebes, beispielsweise
auf Seite der Brennkraftmaschine, erfolgt also über den Planetenradträger. Zu
diesem Zweck ist dieser drehbar gelagert und weist eine drehfeste
Verbindung mit der Abtriebswelle auf. Besonders vorteilhaft kann
es sein, den Planetenradträger
einstückig
mit der Abtriebswelle auszubilden, um eine Gewichtsreduzierung des Reduziergetriebes
zu erzielen. Beispielsweise kann das Reduziergetriebe eine drehfeste
Verbindung zwischen Sonnenrad und Antriebswelle sowie Planetenradträger und
Abtriebswelle aufweisen, während
das Hohlrad ortsfest angeordnet ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hochverzahnung eine
effektive Mindestprofilüberdeckung
von etwa zwei oder größer als
zwei zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad und/oder dem Hohlrad
und dem Planetenrad aufweist. Ein wesentliches Ziel der Auslegung
der Hochverzahnung besteht darin, die Zahnhöhe so auszulegen, dass der
unkorrigierte Evolventenbereich eine effektive Mindestprofilüberdeckung
von ≥ 2 jeweils zwischen
dem Sonnenrad und dem mindestens einen Planetenrad und zwischen
dem mindestens einen Planetenrad und dem Hohlrad erreicht. Diese Bedingung
ist erfüllt,
wenn der Formkreisdurchmesser dFa so gewählt wird,
dass die Eingriffsstrecke ga der Beziehung
ga = 2·pe gehorcht, wobei pe die (Stirn-) Eingriffsteilung
bezeichnet; die Profilüberdeckung εα ist
das Verhältnis
der Eingriffsstrecke zur Stirneingriffsteilung pe.
Die Stirneingriffsteilung pe = m·π/cos(α) ist der
Abstand zweier Rechts- oder Linksflanken auf der Eingriffslinie.
Dies kann beispielsweise auch im Zuge einer Tragfähigkeitsoptimierung
angestrebt sein. Damit werden die Anforderungen an das einerseits
optimale Geräusch-
und Schwingungsverhalten und andererseits an eine ausreichende Festigkeit
der Zahnräder
erfüllt.
Die Erhöhung
der Profilüberdeckung
erfolgt unter anderem durch die Verwendung eines verkleinerten Moduls
für eine
bestimmte Übersetzung
an dem Zahnradpaar, das anhand folgender Überlegung zu ermitteln ist: Das
verwendete Modul muss festigkeitsgerecht ausgewählt werden, damit tragfähige Zahnfüße gestaltet werden
können.
Das minimal verwendbare Modul liegt erfahrungsgemäß bei 0,5
mm. Dieser Wert ist jedoch nur als Anhaltswert zu verstehen, da
durch Verwendung verbesserter Materialien auch ein geringeres Modul
möglich
sein kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hochverzahnung einen
Normaleingriffswinkel von 10° bis
20°, bevorzugt
etwa 10° oder
etwa 16°,
aufweist. Durch die Reduzierung des Normaleingriffswinkels für die Hochverzahnung
ergeben sich steilere Flanken, eine größere Profilüberdeckung und geringere Radialkräfte. Damit
ist die Hochverzahnung im Vergleich zu einer herkömmlichen
Geometrie unempfindlicher gegen Achsabstandabweichungen und Rundlauffehler,
auch die Laufruhe wird verbessert. Bei spanlos gefertigten Verzahnungen
kann der Eingriffswinkel bis auf etwa 10° reduziert werden, insbesondere
wenn die Profilüberdeckung ≥ 2 ist. Wird
die Verzahnung abwälzgefräst, so kann
der Eingriffswinkel beispielsweise bis auf 16° reduziert werden. Durch geeignete
Maßnahmen,
beispielsweise zur Erhöhung
der Festigkeit durch eine andere Materialauswahl, kann der Normaleingriffswinkel
auch kleinere Werte als 10° annehmen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Zahnfüße der Hochverzahnung
eine von einer Trochoidenform abweichende Form aufweisen. Der Zahnfußradius
der Verzahnung wird durch die Verwendung des kleineren Moduls verringert.
Dies wird mit geeigneten Maßnahmen
ausgeglichen. Beispielsweise kann die Zahnfußform zur Verbesserung der Zahnfußfestigkeit
die herkömmliche
Verrundung des Zahnfußes
durch eine korrigierte Version vorteilhaft ersetzt werden. Dies
erfolgt vorzugsweise unter Beibehaltung des störungslosen Eingriffes der Zahnradpaare.
Dabei kann die optimierte Zahnfußform von der bisherigen Trochoidenform
abweichen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Zahnköpfe der
Hochverzahnung einen modifizierten Kopfbereich aufweisen. Im Zahnkopfbereich kann
die Flanke beispielsweise durch eine an das verwendete Modul angepasste
(leichte) Kopfrundung ausgebildet sein. Ebenso kann eine Kopfrücknahme vorgesehen
sein. Beide Maßnahmen
ermöglichen
einen guten Schmierfilmaufbau zwischen den kraftübertragenden Zahnflanken. Dies
führt zu
geringerem Verschleiß und
verminderter Geräuscherzeugung.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hochverzahnung mittels
eines herkömmlichen
Fertigungsprozesses herstellbar ist. Die mit der Hochverzahnung
versehenen Zahnräder
weisen gegenüber
beispielsweise der Doppelschrägverzahnung
den Vorteil auf, dass bestehende Montageprozesse beibehalten werden
können.
Es müssen
also keine zusätzlichen
Fertigungsschritte durchgeführt beziehungsweise
verwendet werden. Dies erlaubt eine kostengünstige Herstellung des Reduziergetriebes.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abtriebswelle ein
Freilauf zugeordnet ist. Über
den Freilauf kann verhindert werden, dass die schon gestartete Brennkraftmaschine
die Antriebswelle des Reduziergetriebes mit einer hohen Drehzahl
beaufschlagt und somit beispielsweise einen über diese angeschlossenen Elektromotor
beschädigt.
Mittels des Freilaufs wird also eine einseitige Drehmomentübertragung
realisiert, das heißt,
dass das Drehmoment lediglich von der Antriebs- auf die Abtriebswelle übertragen
werden kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Reduziergetriebe
ein Starterritzel, insbesondere mit Schrägverzahnung, aufweist, welches mit
einem weiteren Zahnrad in Eingriff bring bar ist. Das Starterritzel
ist vorzugsweise auf der Abtriebswelle des Reduziergetriebes vorgesehen.
Es ist also nicht beabsichtigt, dass das Reduziergetriebe beziehungsweise
dessen Abtriebswelle permanent mit der Brennkraftmaschine – der das
weitere Zahnrad zugeordnet sein kann – oder einer anderen Vorrichtung
in Wirkverbindung steht. Es ist vielmehr vorgesehen, dass über das
Starterritzel die Verbindung unterbrechbar ist. Somit kann beispielsweise
während
eines Startvorgangs der Brennkraftmaschine eine Drehmomentübertragung
von der Antriebswelle des Reduziergetriebes auf die Brennkraftmaschine
vorgesehen sein, während
diese Verbindung nachfolgend des Startvorgangs unterbrochen wird.
Dies erfolgt über
das Starterritzel, welches mit einem weiteren Zahnrad, welches beispielsweise
der Brennkraftmaschine oder der weiteren Vorrichtung zugeordnet ist,
in Eingriff bringbar ist. Das Starterritzel weist besonders vorteilhaft
eine Schrägverzahnung
auf, um das Ineingriffbringen während
des Betriebs zu erleichtern. Dem Starterritzel kann beispielsweise
der Freilauf zugeordnet beziehungsweise diese beiden Elemente können baulich
integriert sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht mindestens eine Dämpfungsvorrichtung
vor, die der Antriebs- und/oder der Abtriebswelle und/oder den Zahnrädern zugeordnet
ist. Um das akustische Verhalten weiter zu verbessern, kann das
Reduziergetriebe mit mindestens einer Dämpfungsvorrichtung ausgestattet
werden. Die Dämpfungsvorrichtung dient
dazu, die beispielsweise durch die Brennkraftmaschine verursachten
Schwingungsanregungen, erheblich zu verringern. Eine solche Vorrichtung kann
also einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung des Geräuschniveaus
und der Schwingungen leisten. Dabei ist die mindestens eine Dämpfungsvorrichtung
der Antriebs- und/oder der Abtriebswelle und/oder den Zahnrädern des
Reduziergetriebes zugeordnet. Mit Vorteil ist die Dämpfungsvorrichtung zwischen
Reduziergetriebe und der Brennkraftmaschine beziehungsweise der
weiteren Vorrichtung angeordnet, sodass Schwingungen bereits vor
Erreichen des Reduziergetriebes gedämpft werden. Dies ist der Lebensdauer
der Zahnräder
zuträglich.
Eine weitere Verbesserung der akustischen Eigenschaften kann durch
die Verwendung mehrerer Dämpfungsvorrichtungen
erreicht werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine
mit einem Elektromotor, mittels welchem die Brennkraftmaschine anlassbar
ist. Dabei ist ein zwischen Elektromotor und Brennkraftmaschine
angeordnetes Reduziergetriebe vorgesehen, welches insbesondere gemäß den vorstehenden
Ausführungen
ausgeführt
ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne
dass eine Beschränkung
der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
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1 eine
Startervorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Reduziergetriebe,
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2 eine
perspektivische Darstellung des Reduziergetriebes, welches als Planetengetriebe ausgeführt ist,
und
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3 eine
Seitenansicht des Planetengetriebes.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die 1 zeigt
eine Startervorrichtung 1, auch als Anlasser bezeichnet,
einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, mit einem Elektromotor 2. Die
Startervorrichtung 1 dient dem Anlassen der Brennkraftmaschine
mittels des Elektromotors 2. Es ist also eine, zumindest
temporäre,
Wirkverbindung zwischen dem Elektromotor 2 und der Brennkraftmaschine
vorgesehen. Die Startervorrichtung 1 weist ein Reduziergetriebe 3 auf,
welches als Planetengetriebe 4 ausgebildet ist. Dieses
ist zwischen dem Elektromotor 2 und der Brennkraftmaschine
angeordnet. Eine Antriebswelle 5 des Planetengetriebes 4 steht
demzufolge mit dem Elektromotor 2 beziehungsweise einer
Ankerwelle 6 des Elektromotors 2 in Wirkverbindung
und kann insbesondere mit dieser einstückig ausgeführt sein. Auf der der Brennkraftmaschine
zugeordneten Seite des Planetengetriebes 4 ist eine Abtriebswelle 7 vorgesehen.
Die Antriebswelle 5 und die Abtriebswelle 7 stehen über ein
Sonnenrad 8, ein Hohlrad 9 sowie drei Planetenräder 10 miteinander
in Wirkverbindung. Das Sonnenrad 8, das Hohlrad 9 und
die Planetenräder 10 bilden
also Zahnräder 11 des
Reduziergetriebes 3. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass
sie gerade verzahnt sind und als Verzahnung eine Hochverzahnung
aufweisen. Das Sonnenrad 8 ist drehfest mit der Antriebswelle 5 verbunden
und in dem dargestellten Beispiel einstückig mit ihr ausgeführt. Das
Hohlrad 9 ist dagegen ortsfest, also nicht drehbar, in
einem Gehäuse 12 der
Startervorrichtung 1 fixiert. Zu diesem Zweck ist das Hohlrad 9 in
einem Zwischenlager 13 vorgesehen, welches beispielsweise
in einem Antriebslager 14 oder einem Polgehäuse 15 ortsfest
und drehfest angeordnet ist. Das Zwischenlager 13 kann
beispielsweise ein Kunststoff- oder Metalllager 33 und/oder
ein Lager 34 aufweisen, wobei letzteres dazu dient, die
Abtriebswelle 7 drehbeweglich zu führen. Antriebslager 14 und
Polgehäuse 15 bilden
Bestandteile des Gehäuses 12.
In dem Polgehäuse 15 ist
auch der Elektromotor 2 vorgesehen. Das Hohlrad 9 kann
direkt in dem Zwischenlager 13 ausgebildet sein, um eine
kostengünstigere
Ausführung
des Planetengetriebes 4 zu realisieren. Das Hohlrad 9 kann jedoch
auch als einzelnes Bauteil ausgeführt sein und in das Zwischenlager 13 eingebracht
sein. Dabei kann zwischen Hohlrad 9 und Zwischenlager 13 eine Dämpfungsvorrichtung 16 angeordnet
sein, um eine Übertragung
von Schwingungen von dem Planetengetriebe 4 auf das Gehäuse 12 zu
verhindern beziehungsweise zu verringern. Die Dämpfungsvorrichtung 16 kann
beispielsweise als Dämpfungsgummi 17 ausgebildet
sein. In dem Planetengetriebe 4 ist mindestens ein Planetenrad 10,
in dem vorliegenden Beispiel drei, vorgesehen. Die Anzahl und die
Anordnung der Planetenräder 10 des
Planetengetriebes 4 ist frei wählbar und hängt beispielsweise von dem
zu übertragenden
Drehmoment ab. Die Anzahl der Planetenräder 10 wird so ausgewählt, dass
die Festigkeit einer Verzahnung der Zahnräder 11 und eines Planetenradträgers 18 der
Planetenräder 10 über eine
geforderte Lebensdauer gewährleistet
ist. Die Planetenräder 10 sind
auf dem Planetenradträger 18 drehbar
angeordnet. Zu diesem Zweck bildet der Planetenradträger 18 beispielsweise
stiftartige Elemente 19 aus, auf welchen die Planetenräder 10 gelagert sind.
Der Planetenradträger 18 ist
mit der Abtriebswelle 7 drehfest verbunden und in dem abgebildeten Beispiel
einstückig
mit dieser ausgebildet. In der Abtriebswelle 7 ist ein
Lager 20 vorgesehen, welches der Lagerung der Antriebswelle 5 dient.
Auf der Abtriebswelle 7 ist ein Mitnehmer 21 vorgesehen,
der durch eine Zahn-/Wellenverbindung 22 der Bauart Schräg- oder
Geradverzahnung gekennzeichnet ist. Die die Abtriebswelle 7 und
den Mitnehmer 21 miteinander verbindende Zahn-/Wellenverbindung 22 stellt ein
so genanntes Einspurgetriebe 23 dar. In dem Mitnehmer 21 sind
nicht dargestellte Klemmkörper
und ein Starterritzel 24 eingebaut. Er bildet damit einen Freilauf 25 der
Startervorrichtung 1. Die Startervorrichtung 1 wird über ein
Einrückrelais 26 aktiviert, welches
den Freilauf 25 in Richtung eines Zahnkranzes 27 drückt und
gleichzeitig eine Stromversorgung 28 des Elektromotors 2 über eine
Kontaktbrücke 29 aktiviert.
Das Einrückrelais 26 schließt also
die Kontaktbrücke 29,
sodass der Elektromotor 2 mit Strom versorgt wird. Der
Zahnkranz 27 ist der Brennkraftmaschine zugeordnet, über ihn
ist diese also antreibbar. Wenn der Freilauf 25 in Richtung
des Zahnkranzes 27 gedrückt
wird, kann das Starterritzel 24 in den Zahnkranz 27 einspuren
und damit eine Verbindung zwischen Elektromotor 2 und Brennkraftmaschine herstellen.
Dabei erfährt
das Starterritzel 24 bei Drehen der Abtriebswelle 7 entweder
durch die schrägverzahnte
Zahn-/Wellenverbindung 22 an der Abtriebswelle 7 oder
an dem Mitnehmer 21 oder durch die Schrägverzahnung am Starterritzel 24 einen
Vorschub.
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Die 2 zeigt
eine isometrische Darstellung des Reduziergetriebes 3 in
Form des Planetengetriebes 4. Dargestellt ist die Antriebswelle 5,
welche gleichzeitig die Ankerwelle 6 des hier nicht dargestellten
Elektromotors 2 bildet. Die Antriebswelle 5 ist
mit dem Sonnenrad 8 des Planetengetriebes 4 einstückig ausgebildet.
Es steht mit drei Planetenrädern 10 in
Eingriff, welche auf dem Planetenradträger 18 beziehungsweise
dessen stiftförmigen
Elementen 19 drehbar angeordnet sind. Der Planetenradträger 18 ist
mit der Abtriebswelle 7 einstückig ausgebildet und damit
drehfest mit ihr verbunden. Die Planetenräder 10 stehen außerdem mit
dem Hohlrad 9 in Eingriff, welches in dem Zwischenlager 13 angeordnet ist,
wobei der Dämpfungsgummi 17 für eine Reduzierung
der auf das nicht dargestellte Gehäuse 12 übertragenen
Schwingungen sorgt.
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Die 3 zeigt
eine Seitenansicht des Planetengetriebes 4 aus der Sicht
des Elektromotors 2. Erkennbar sind wieder die Antriebswelle 5 mit
dem darauf ausgebildeten Sonnenrad 8 und der Planetenradträger 18 mit
daran befestigten stiftförmigen
Elementen 19, auf welchen die Planetenräder 10 drehbar angeordnet
sind. Dargestellt ist weiter das in dem Zwischenlager 13 angeordnete
Hohlrad 9 mit dem Dämpfungsgummi 17.
Der Planetenradträger 18 ist einstückig mit
der Abtriebswelle 7 ausgebildet. In dieser Darstellung
ist erkennbar, dass die Zahnräder 11 über eine
Verzahnung 30 verfügen,
welche als Hochverzahnung 31 ausgeführt ist. Die Hochverzahnung 31 ist
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine effektive Mindestprofilüberdeckung
von ≥ 2 aufweist,
was durch einen Normaleingriffswinkel von 10° bis 20° realisiert wird. Dabei kann
ein Zahnfuß 32 von
einer Trochoidenform abweichen. Der Zahnfuß 32 ist hier als
zu dem Hohlrad 9 gehörig
dargestellt, kann aber an jedem der Zahnräder 11 vorgesehen
sein.
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Es
ergibt sich folgende Funktion der Startervorrichtung 1:
Zum Anlassen der Brennkraftmaschine wird zunächst das Einrückrelais 26 eingeschaltet, das über eine
Kontaktbrücke 29 den
Elektromotor 2 der Startervorrichtung 1 bestromt.
Dies hat zur Folge, dass ein Drehmoment von dem Elektromotor 2 erzeugt
wird, das die Ankerwelle 6 in eine Drehbewegung versetzt.
Die Ankerwelle 6 bildet dabei die Antriebswelle 5 des
Planetengetriebes 4, sodass auch dieses angetrieben wird.
Dies geschieht, indem die Antriebswelle 5 das Sonnenrad 8 antreibt,
welches mit drei Planetenrädern 10 in
Eingriff steht. Diese stehen wiederum mit dem Hohlrad 9 in
Eingriff und sind auf dem Planetenradträger 18 befestigt,
der in Folge in Drehbewegung versetzt wird. Der Planetenradträger 18 ist
einstückig
mit der Abtriebswelle 7 ausgebildet, sodass diese angetrieben
wird. Das Einrückrelais 26 rückt weiter
den Freilauf 25 in Richtung des Zahnkranzes 27,
sodass das Starterritzel 24 in den Zahnkranz 27 einspuren
kann. Auf diese Weise ist eine Wirkverbindung zwischen Elektromotor 2 und Brennkraftmaschine
hergestellt und das Drehmoment des Elektromotors 2 kann
diese antreiben. Auf diese Weise wird die Brennkraftmaschine gestartet und
anschließend
die Wirkverbindung zwischen Elektromotor 2 und Brennkraftmaschine
durch Ausspuren des Starterritzels 24 aus dem Zahnkranz 27 wieder
unterbrochen, sobald das Einrückrelais 26 deaktiviert
wird.