Beschreibung Gebiet der Erfindung

Die Erfindung richtet sich auf eine elektromechanische Anlasseranordnung für eine Brennkraftmaschine. Die Anlasseranordnung umfasst hierbei einen Elektromotor und eine mit diesem gekoppelte Planetengetriebeanordnung. Die Planetengetriebeanordnung dient dazu, ein seitens des Elektromotors in einen Leistungseingang eingeleitetes Antriebsdrehmoment wahlweise auf ein erstes oder zweites, gegenüber dem Eingangsdrehmoment jeweils erhöhtes Ausgangsdrehmoment zu konvertieren und damit an einem Leistungsausgang der Planetengetriebeanordnung dem gewählten Übersetzungsverhältnis entsprechend unterschiedlich hohe Ausgangsdrehmomente für den Vorgang der Inbetriebnahme einer Brennkraftmaschine bereitzustellen.

Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine elektromechanische Anlasseranordnung die es ermöglicht, ein im Rahmen eines Kaltstarts ggf. erforderliches maximales Antriebsmoment zuverlässig aufzubringen und andererseits dann, wenn aufgrund des thermischen Zustande der Brennkraftmaschine geringere Anlassermomente erforderlich sind, erhöhte Ausgangs- drehzahlen zu realisieren.

Bei Anlasseranordnungen für Brennkraftmaschinen haben sich zur Erhöhung des Antriebsmomentes eines Elektromotors insbesondere Planetengetriebeanordnungen bewährt. So ist beispielsweise aus DE 34 30 18 A eine elektrische Anlasseranordnung für eine Brennkraft- maschine bekannt, bei welcher das an einem Rotor eines Elektromotors anliegende Antriebsmoment auf ein Sonnenrad einer Planetengetriebestufe geführt wird. Dieses Sonnenrad treibt den hinsichtlich seines Kopfkreisdurchmessers größeren Stirnradabschnitt eines gestuft ausgebildetes Planetenrades. Der hinsichtlich seines Kopfkreisdurchmessers kleinere Abschnitt jenes Planetenrades greift radial von innen her in ein stationär festgelegtes Hohlrad ein. Der Leistungsabgriff aus der Planetengetriebestufe erfolgt über deren Planetenträger. Der Elektromotor ist derart betreibbar, dass dieser zunächst ein geringes Antriebsmoment generiert das primär der Spielbeseitigung in einem dem Elektromotor nachgeschalteten Getriebe- zug dient. Das Antriebsmoment wird dann, wenn das in dem genannten Getriebezug bestehende Spiel beseitigt ist, erhöht.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine robuste und in ihrem Aufbau kostengünstig realisierbare elektromechanische Anlasseranordnung zu schaffen, die es ermöglicht, die seitens eines Elektromotors dieser Anlasseranordnung freisetzbare Antriebsleistung mit einem auf die gegenwärtige Lastanforderung abgestimmten Übersetzungsverhältnis für den Anlassvorgang einer Brennkraftmaschine einzusetzen.

Erfindungsgemäße Lösung Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische Anlasseranordnung mit:

einem Elektromotor,

einem ersten Sonnenrad, das durch den Elektromotor angetrieben ist und den Leistungseingang eines Planetengetriebes darstellt,

- einer Hohlradanordnung, die Bestandteil des Planetengetriebes bildet und konzentrisch zu einer durch das Sonnenrad definierten Getriebeachse angeordnet ist, einem zum Umlauf um die Getriebeachse vorgesehenen Planetenträger, der ebenfalls Bestandteil des Planetengetriebes bildet,

einer Planetenanordnung, die auf dem Planetenträger sitzt und mit diesem umläuft, wobei das erste Sonnenrad radial von innen her in wenigstens einen Planeten der

Planetenanordnung eingreift, und zudem wenigstens ein Planet der Planetenanordnung radial von innen her in die Hohlradanordnung eingreift, und

einem gleichachsig zur Getriebeachse angeordneten Starterritzel,

wobei in einem kinematisch zwischen dem Starterritzel und dem Planetenträger lie- genden Bereich eine Koppelungseinrichtung vorgesehen ist, über welche das Starterritzel selektiv mit dem Planetenträger oder dem Hohlrad drehstarr koppelbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine kompakte und in ihrem Aufbau robuste elektromechanische Anlasseranordnung zu schaffen, bei welcher durch Ansteuerung der Koppelungseinrichtung selektiv unterschiedlich hohe Antriebsmomente am Starterritzel realisiert werden können. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Planetengetriebe so aufgebaut, dass dieses ein zweites Sonnenrad umfasst das gleichachsig zur Getriebeachse angeordnet ist und dabei radial von innen her in die Planetenanordnung eingreift. Dieses zweite Sonnenrad ist hierbei vorzugsweise stationär festgelegt. Die Zähnezahl dieses zwei- ten Sonnenrades ist vorzugsweise geringfügig größer als die Zähnezahl des ersten Sonnenrades.

Die Planetenanordnung ist vorzugsweise so aufgebaut, dass diese wenigstens ein Paar von miteinander in Eingriff stehenden und damit miteinander gegensinnig drehbar gekoppelten Planeten umfasst. Jedes Planetenpaar umfasst einen Planeten der radial von außen her in das erste Sonnenrad eingreift, sowie einen Planeten der radial von außen her in das zweite Sonnenrad eingreift. Die ersten Planeten greifen dann vorzugsweise radial von innen her in das Hohlrad ein. Bei dieser Anordnung haben dann das Hohlrad und der Planetenträger den gleichen Drehsinn.

Die Planetenanordnung kann in vorteilhafter Wiese so aufgebaut werden, dass deren Planeten einen durch Verzahnungseingriffe in sich geschlossenen Zahnkranz bilden, d.h. jedes Planetenrad mit seinen beiden Nachbarplanetenrädern in Eingriff steht. Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit des Planetengetriebes.

Die Planetenanordnung kann weiterhin so aufgebaut werden, dass die miteinander in Eingriff stehenden Planeten zueinander axial versetzt angeordnet sind und deren Außenverzahnungen in einem zwischen den Verzahnungsebenen der beiden Sonnenräder liegenden Bereich miteinander in Eingriff stehen. Es ist jedoch auch möglich, die Durchmesser der Sonnenräder, der Planeten und den Kopfkreisdurchmesser des Hohlrades so abzustimmen, dass der Zahneingriff zwischen den zugeordneten Planetenrädern in die Verzahnungsebene eines der Sonnenräder verlagert wird ohne dass hierbei das nicht mit jenem Sonnenrad wälzende Planetenrad das Getriebe blockiert. Dieses Konzept kann insbesondere unter Realisierung von Profilverschiebungen an den genannten Zahnrädern umgesetzt werden und ermöglicht es, die axiale Baulänge des Planetengetriebes zu reduzieren. Weiterhin ergibt sich hierbei eine Reduktion der Belastung der Lagerungen der Planetenräder und der an diesen angreifenden Kippmomente.

Die Koppelungseinrichtung ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er- findung derart ausgebildet, dass diese ein formschlüssig koppelndes Kopplungsglied umfasst. Das Kopplungsglied kann hierbei als Schiebemuffe oder auch als Klauenkupplung ausgebildet sein. Die Kopplungseinrichtung kann insbesondere auch Kupplungselemente, insbesondere Kugeln aufweisen die durch einen Stellkonus radial von innen her in eine Koppelungsstellung verlagert oder aus dieser zurückgezogen werden können. Die Betätigung dieser Koppelungseinrichtung kann durch einen Aktuator erfolgen der vorzugsweise als elektromechanischer Aktuator ausgebildet ist.

Alternativ zu der Ausbildung der Koppelungseinrichtung als formschlüssig koppelnden Kopplungseinrichtung ist es auch möglich, diese so zu gestalten, dass die Koppelungseinrichtung ein reibschlüssig koppelndes Kopplungsglied umfasst. Diese Variante erlaubt es ohne besondere Rücksicht auf die Relativposition der zu koppelnden Bauteile einen ausreichenden Kopp- lungszustand herbeizuführen. Zudem bietet eine derartige Ausführungsform auch die Funktion einer Überlastkupplung.

Die erfindungsgemäße Anlasseranordnung ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart an eine zugeordnete Brennkraftmaschine angebunden, dass das Starterritzel permanent in ein zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine achsgleich angeordnetes Antriebsrad eingespurt ist. Zwischen jenem Antriebsrad und der Kurbelwelle ist in vorteilhafter Weise eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, so dass dann wenn die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle die durch die Anlasseranordnung generierte Anlasswinkelgeschwindigkeit überschreitet, die Kurbelwelle jenes auf ihr sitzende Antriebsrad überholen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die Kopplungseinrichtung so auszubilden, dass diese eine Freilaufeinrichtung umfasst. Über jene Freilaufeinrichtung kann das Starterritzel mit dem langsamer rotierenden Leistungsausgang gekoppelt sein. Wird dann über weitere Komponenten der Koppelungseinrichtung der schneller rotierende Leistungsausgang des Planetengetriebes mit dem Starterritzel gekoppelt, so kann das Starterritzel über die Freilaufeinrichtung den langsamer rotierenden Leistungsausgang überholen. Dieses Konzept eignet sich insbesondere im Zusammenspiel mit reibschlüssig koppelnden Kopplungsorganen. Rutscht hierbei die Kupplung zum schnellen Leistungsausgang treibt der langsamere Leistungsausgang über die Freilaufeinrichtung die hierbei in einen zur Drehmomentenübertragung geeigneten Greifzustand gelangt.

Das Planetengetriebe und der Elektromotor sind vorzugsweise zu einer Baugruppe zusam- mengefasst welche auch einen Aktuator zur Betätigung der Kopplungseinrichtung umfasst. Dieser Aktuator kann insbesondere auf einer dem Planetengetriebe abgewandten Rückseite des Elektromotors angeordnet sein und über ein Stellglied mit der Kopplungseinrichtung gekoppelt sein welche koaxial durch die beiden Sonnenräder und eine Motorwelle des Elektromotors hindurchgeführt ist. Kurzbeschreibung der Figuren Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Anlasseranordnung.

Ausführliche Beschreibung der Figuren Die Darstellung nach Figur 1 zeigt in Form einer Schemadarstellung eine erfindungsgemäße elektromechanische Anlasseranordnung. Diese Anlasseranordnung umfasst einen Elektromotor E und ein Planetengetriebe G.

Das Planetengetriebe G umfasst erstes Sonnenrad So1 , das durch den Elektromotor E an- getrieben wird und den Leistungseingang des Planetengetriebes G darstellt. Weiterhin umfasst das Planetengetriebe G eine Hohlradanordnung Ho, die Bestandteil des Planetengetriebes bildet und konzentrisch zu einer durch das erste Sonnenrad S01 definierten Getriebeachse X angeordnet ist. Das Planetengetriebe G umfasst weiterhin einen zum Umlauf um die Getriebeachse X vorgesehenen Planetenträger St und eine Planetenanordnung P, die auf dem Planetenträger St sitzt und mit diesem umläuft, wobei das erste Sonnenrad So1 radial von innen her in wenigstens einen Planeten P1 der Planetenanordnung P eingreift, und zudem wenigstens ein Planet P1 der Planetenanordnung P radial von innen her in die Hohlradanordnung Ho eingreift. Das Planetengetriebe G treibt ein gleichachsig zur Getriebeachse X angeordnetes Starterritzel R1 . Bei der erfindungsgemäßen Anlasseranordnung ist in einem kinematisch zwischen dem Starterritzel R1 und dem Planetenträger St liegenden Bereich eine Koppelungseinrichtung K vorgesehen, über welche das Starterritzel R1 selektiv mit dem Planetenträger St oder dem Hohlrad Ho drehstarr koppelbar ist. Das Planetengetriebe ist weiterhin so aufgebaut, dass diese ein zweites Sonnenrad So2 umfasst, das radial von innen her in die Planetenanordnung P eingreift. Dieses zweite Sonnenrad So2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel stationär festgelegt. Die Planetenanordnung P ist derart aufgebaut, dass diese wenigstens ein Paar von miteinander in Eingriff stehenden und damit miteinander gegensinnig drehbar gekoppelten Planeten P1 , P2 umfasst. Diese miteinander in Eingriff stehenden Planeten P1 , P2 sind zueinander axial versetzt angeordnet und deren Außenverzahnungen stehen in einem zwischen den Verzahnungsebenen der beiden Sonnenräder So1 , So2 liegenden Bereich miteinander in Eingriff. Das erste Sonnenrad So1 greift radial von innen her in die ersten Planeten P1 der Planetenanordnung P ein. Das zweite, stationär festgelegte Sonnenrad So2 greift radial von innen her in die zweiten Planeten P2 der Planetenanordnung P ein.

Die hier nur vereinfacht dargestellte Koppelungseinrichtung K ist so aufgebaut, dass diese ein form- oder reibschlüssig, ggf. synchronisiert koppelndes Kopplungsglied umfasst. Über dieses Kopplungsglied wird das Starterritzel R1 dann entweder kinematisch an das Hohlrad Ho oder den Planetenträger St angebunden. Das Starterritzel R1 selbst ist permanent in ein zur Kurbelwelle CS der Brennkraftmaschine BK achsgleich angeordnetes Antriebsrad R2 eingespurt. Zwischen ist jenem auf der Kurbelwelle CS sitzenden Antriebsrad R2 und der Kurbelwelle CS ist eine Freilaufeinrichtung F vorgesehen die es erlaubt, dass die Kurbelwelle CS ggf. schneller dreht als das Antriebsrad R2.

Die Verbringung der Koppelungseinrichtung K in einen gewünschten Schaltzustand erfolgt durch eine hier nicht weiter dargestellte Aktuatoreinrichtung die insbesondere als elektrome- chanischer Aktuator ausgebildet sein kann. Durch diese Aktuatoreinrichtung wird dann die Kopplungseinrichtung K in einen Zustand gebracht in welchem des Starterritzel R1 entweder über das Hohlrad Ho oder den Planetenträger St getrieben wird.

Wie eingangs bereits ausgeführt, ist es auch möglich, zwischen dem Starterritzel und jenem Ausgang des Planetengetriebes G mit der höheren Übersetzung (d.h. dem langsameren Ausgang) eine Freilaufeinrichtung vorzusehen und die Kopplungseinrichtung K so auszubilden dass über diese selektiv das Starterritzel R1 mit dem schneller rotierenden Ausgang des Planetengetriebes koppelbar ist. Wird dann die Koppelungseinrichtung in einen Schaltzustand verbracht, in welchem das Starterritzel an den schnelleren, d.h. den geringer übersetzten Ausgang angekoppelt ist, so überholt das Starterritzel über den Freilauf jenen langsameren Ausgang. Die Betätigung der Koppelungseinrichtung kann durch ein Stellglied erfolgen, das koaxial durch die beiden Sonnenräder S01 , So2 und ggf. den Elektromotor hindurchgeführt ist. Dann kann der vorzugsweise elektromagnetische Aktuator auf einer dem Planetengetriebe abgewandten Seite des Elektromotors angeordnet werden. Es ist auch möglich die Kopplungsein- richtung K über Komponenten des Planetengetriebes P zu betätigen. So kann insbesondere das Hohlrad Ho, oder der Planetenträger St axialverschiebbar geführt werden, so dass durch entsprechende Verlagerung dieser Komponenten der Schaltzustand der Kopplungseinrichtung K einstellbar ist. Die Kopplungseinrichtung K kann auch über eine Mechanik angesteuert werden die über den Elektromotor betätigt wird. So kann diese Mechanik so gestaltet sein, dass durch ein kurzzeitiges Betreiben des Elektromotors in Gegenrichtung der Schaltzustand der Koppelungseinrichtung geändert wird. Der momentane Schaltzustand der Koppelungseinrichtung kann auch durch Sensoreinrichtungen erfasst und Steuerungstechnisch berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, im Bereich der Anlasseranordnung eine autonom agierende Stellmechanik vorzusehen die beispielsweise temperaturabhängig, oder in Abhängigkeit vom Motorstrom eine geeignete Umschaltung des Systems veranlasst. So kann beispielsweise bei Erreichen eines Motorstromgrenzwertes eine reibschlüssige Koppelung zwischen den Starterritzel R1 und dem schneller drehenden Leistungsausgang des Planetengetriebes P aufgehoben werden und dann der langsamere Ausgang über einen Freilauf das Starterritzel treiben.

Bezugszeichenliste

BK Brennkraftmaschine

CS Kurbelwelle

E Elektromotor

F Freilaufeinrichtung

G Planetengetriebe

Ho Hohlradanordnung

K Koppelungseinrichtung

P Planetenanordnung

P1 Planeten

P2 Planeten

R1 Starterritzel

R2 Antriebsrad

501 Sonnenrad

502 Sonnenrad

St Planetenträger

X Getriebeachse