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Dokumentenidentifikation DE102006030936A1 10.01.2008
Titel Ritzel, insbesondere Starterritzel für Verbrennungsmotoren
Anmelder Carl Freudenberg KG, 69469 Weinheim, DE
Erfinder Wick, Alexander, 79410 Badenweiler, DE;
Koch, Ernst, 79415 Bad Bellingen, DE
DE-Anmeldedatum 05.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006030936
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 55/14(2006.01)A, F, I, 20061222, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02N 15/06(2006.01)A, L, I, 20061222, B, H, DE   
Zusammenfassung Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften, insbesondere Starterritzel bei Anlassern für Verbrennungsmotoren mit einem Zahnkranz und einer Innenbuchse, wobei der Zahnkranz (2) mit der Innenbuchse (3) über eine Axialspur (5) aus einem Elastomer miteinander verbunden sind.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften, insbesondere mit einem Starterritzel an Anlassern für Verbrennungsmotoren mit einem Zahnkranz und einer Innenbuchse.

Bei Verbrennungsmotoren werden Antriebsritzel benötigt, welche wahlweise in einen Schwungrad-Zahnkranz eines Motors eingreifen. Diese Ritzel unterliegen einer hohen Beanspruchung und damit auch einem hohen Verschleiß. Das gleiche gilt auch für die unmittelbar mit dem Ritzel in Verbindung stehenden Motorteile. Der Verschleiß der Ritzel erhöht sich beträchtlich, wenn sie bei neueren Fahrzeugkonzepten eingesetzt werden, bei denen eine Start-Stopp-Anlage vorgesehen ist. Dieses neue Anlasserkonzept stellt den Motor ab wenn das Fahrzeug zum Halten kommt bzw. an für den Fahrvorgang. Dadurch wird Kraftstoff gespart. Das Ritzel wird jedoch überaus stark beansprucht. Hinzu kommt, dass beim Eingreifen des Ritzels in den Schwungrad-Zahnkranz des Verbrennungsmotors ein unangenehmes Zahneingriffsgeräusch entsteht. Schließlich ist die Temperatur, bei denen das Ritzel arbeitet, relativ hoch und erfordert eine entsprechende Materialauswahl. Berechnungen ergaben, dass bei einer durchschnittlichen Fahrzeuglebensdauer etwa 500.000 Start-Stopp-Vorgänge bei einem Rundlauf von ca. 0,1 mm zu überstehen sind. Dabei treten Radialkräfte von ca. 1000 N bei Temperaturen von ca. 120°C auf.

Stand der Technik

Der Aufbau eines üblichen Anlasserantriebs kann beispielsweise der DE 694 04 767 T2 entnommen werden. Dort ist ein Ritzel gezeigt, welches in den Schwungrad-Zahnkranz eines Motors eingreifen kann und das von einem Elektromotor angetrieben wird. Ein solcher Anlasserantrieb mit dem dazugehörigen Ritzet ist für konventionelle Fahrzeuge geeignet.

Eine Möglichkeit für die Ausbildung eines Motoranlassers für Fahrzeuge mit einer Start-Stopp-Anlage ist in der DE 196 30 231 C1 gezeigt. Dort werden anstelle des Ritzels Reibräder eingesetzt, die mit einem Anlasserkranz an der Kupplungsscheibe des Motors zusammenwirken. Ein solches Reibradgetriebe für einen Anlasser arbeitet geräuscharm und hat einen geringen Reibverschleiß.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lösungsvorschlag für einen Anlasserantrieb an Verbrennungsmotoren zu schaffen, der einfach in seinem Aufbau ist, kostengünstig hergestellt werden kann und darüber hinaus möglichst geringen Bauraum erfordert. Der Antrieb soll die an das Start-Stopp-Motor-Konzept gestellten Anforderungen bezüglich der Schaltvorgänge und der hohen mechanischen sowie thermischen Beanspruchung erfüllen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 10 stellen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands dar.

Um die gestellte Aufgabe erfüllen zu können, wird gemäß der Erfindung der Motoranlasser mit einem Ritzel versehen, bei dem der Zahnkranz mit der Innenbuchse über eine Axialspur aus einem Elastomer miteinander verbunden sind. Durch diese Zweiteilung des Ritzels und die Verbindung der beiden Teile durch eine axiale Elastomerspur wird eine hohe Geräuschdämpfung beim Eingreifen der Zahnräder erreicht. Ein solches Ritzel kann deshalb sehr vorteilhaft bei konventionellen Anlasserantrieben eingesetzt werden.

Um jedoch auch besonders hohe Kräfte aufnehmen zu können, ohne dass eine Beschädigung der Axialspur eintritt, wird die Axialspur im Querschnitt gesehen in der Form eines Polygons ausgebildet. Der Zahnkranz und die Innenbuchse werden an die Polygonform der Axialspur angepasst. Das bedeutet dass die Wandstärken des Zahnkranzes und der Innenbuchse sich stetig verändernd der Polygonform der Axialspur folgen. Ein solches Ritzel ist besonders gut geeignet bei Anlassern mit einem Start-Stopp-Motor eingesetzt zu werden.

In weiterer Ausgestaltung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens wird das Ritzel mit einem Freilaufring versehen. Dabei ist es günstig, wenn das Ritzel und der Freilaufring zueinander gerichtete Flansche haben, über die sie miteinander verbunden werden. Dabei wird auch hier die Verbindung durch eine Elastomerspur vorgenommen, die zwischen dem Zahnkranz und dem Freilaufring einen Radialbund bildet. Da die hier auftretenden Kräfte geringer sind als bei der Verbindung zwischen dem Zahnkranz und der Innenbuchse des Ritzels, ist hier eine Polygonform für die beiden Flansche nicht zwingend erforderlich und nur in besonderen Fällen zweckmäßig. Um dennoch die hier auftretenden Kräfte gut aufnehmen zu können ist es günstig, wenn der Radialbund nach außen sich konisch erweiternd ausgebildet ist, so dass die sich in radialer Richtung verändernden Kräfte gleichmäßig vom Radialbund erfasst werden.

Durch die Ausbildung des Ritzels mit einer Elastomerspur, zwischen Ritzel und Innenbuchse, in die auch der Freilaufring mit einbezogen wird, d.h. derselbe ist ebenfalls über die gleiche Elastomerspur mit der Innenbuchse verbunden, sowie über die Trennung des Ritzels vom Freilaufring durch den Radialbund aus einem Elastomermaterial, wird eine äußerst günstige Lösung für die eingangs gestellte Aufgabe erreicht. Das Ritzel ist auf diese Weise in drei Teile aufgeteilt, nämlich dem eigentlichen Ritzel, dem Freilaufring und der Innenbuchse, die alle drei über eine Axialspur bzw. einen Radialbund miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Teile mit den Elastomerspuren erfolgt durch Vulkanisation.

Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass das Ritzel mit einer Schrägverzahnung versehen wird. Hierdurch wird der Eingriff in das Schwungrad erleichtert. Des Weiteren wird das Ritzel mit einer geschlitzten Gleitbuchse versehen, durch welche die Axialverschiebung des Ritzels erleichtert wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt:

1 Einen Längsschnitt durch das Ritzel und

2 das Ritzel im Querschnitt, gemäß der Linien A-A der 1.

Ausführung der Erfindung

Das in der 1 gezeigte Ritzel 1 besteht aus dem Zahnkranz 2, der Innenbuchse 3, und dem Freilaufring 4. Alle drei Teile, Zahnkranz 2, Freilaufring 4 und Innenbuchse 3, sind über die Axialspur 5 und den Radialbund 6 miteinander verbunden. Das ist die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie bereits eingangs angemerkt, ist es auch möglich, dass Ritzel 1 durch eine selbständige Herstellung des Zahnkranzes 2 und der Innenbuchse 3 und eine Verbindung dieser Teile durch die Axialspur 5 herzustellen. In dieser einfachsten Form ist das Ritzel für alle gängigen Anlasserantriebe einsetzbar. Die in der 1 gezeigte Ausführungsform, bei der auch der Freilaufring 4 vom Zahnkranz 2 sowie der Innenbuchse 3 eigenständig sind und über die Axialspur 5 und den Radialbund 6 miteinander verbunden werden, ist eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens gegeben. Die Axialspur 5 hat im Querschnitt gesehen die Form eines Polygons. Dieses wird noch deutlicher sichtbar in Verbindung mit der 2, welche einen Schnitt gemäß der Linie A-A aus der 1 darstellt. Das Polygon ist im vorliegenden Fall mit drei Umlenkstellen 7 versehen. Die Wandstärke des Zahnkranzes 2 und die Wandstärke der Innenbuchse 3 folgen der Polygonform der Axialspur 5. Zum einen kann die Gummispur in der Polygonform eine konstante Dicke aufweisen, jedoch ist es günstiger, wenn die Axialspur 5 zusätzlich zu der Polygonform an ihren Umlenkstellen 7 eine größere Wandstärke 8 hat, als die Wandstärke 9 zwischen den Umlenkstellen 7. Dieses dient zur Reduktion der auftretenden Dehnspannungen. Die Polygonform ist hier dreieckförmig mit konvex ausgestalteten Bögen sowohl an den Umlenkstellen 7 als auch bei den die Umlenkstellen 7 verbindenden Abschnitten 17. Die Axialspur 5 hat dreidimensional die Form eines regelmäßigen konvexen Polyeders. Der Zahnkranz 2 und der Freilaufring 4 sind mit den zueinander gerichteten Flanschen 10 und 11 versehen. Der zwischen diesen Flanschen 10 und 11 liegende Radialbund 6 ist konisch ausgebildet, in dem er sich radial nach außen erweitert. Diese Erweiterung entspricht der Zunahme der Scherkräfte, die von den Flanschen 10 und 11 auf die Elastomerspur des Radialbunds 6 ausgeübt werden. Der Zahnkranz 2, der Freilaufring 4 und die Innenbuchse 3 sind über die Axialspur 5 und den Radialbund 6 durch Vulkanisation miteinander verbunden. Die Vulkanisation kann in einem Schritt durchgeführt werden, bei dem die Elastomerspuren 5 und 6 zwischen die einzelnen Teile 2, 3 und 4 eingebracht werden. In die Innenbuchse 3 wird die geschlitzte Gleitbuchse 12 eingesetzt. Der Zahnkranz 2 ist mit einer Schrägverzahnung 13 versehen.


Anspruch[de]
Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften, insbesondere Starterritzel bei Anlassern für Verbrennungsmotoren mit einem Zahnkranz und einer Innenbuchse, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (2) mit der Innenbuchse (3) über eine Axialspur (5) aus einem Elastomer miteinander verbunden sind. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialspur (5) im Querschnitt die Form eines Polygons hat. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Zahnkranzes (2) und der Innenbuchse (3) sich stetig verändernd an die Polygonform der Axialspur (5) angepasst sind. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (1) einen Freilaufring hat. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (2) und der Freilaufring (4) mit zueinander gerichteten Flanschen (10, 11) versehen sind. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zahnkranz (2) und dem Freilaufring (4) ein Radialbund (6) aus einem Elastomer eingelegt ist. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialbund (6) radial nach außen sich konisch erweiternd ausgebildet ist. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialspur (5) und/oder der Radialbund (6) durch Vulkanisation mit dem Zahnkranz (2) und der Innenbuchse (3) bzw. dem Freilaufring (4) verbunden sind. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innenbuchse (3) eine geschlitzte Gleitbuchse (12) eingefügt ist. Ritzel zur Übertragung von hohen Kräften nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (2) eine Schrägverzahnung (13) hat.






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