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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlasser zum Anlassen eines Verbrennungsmotors, wobei der Anlasser eine Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung aufweist, welche eine Drehzahl eines Elektromotors verringert, und insbesondere eine Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments, welche zusammen mit der Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Beispiele für eine Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments in einem Anlasser sind in
JP S63-277 859 A und
JP H11-117 946 A offenbart. Die darin offenbarte Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments besteht aus einer mit einem Innenrad verbundenen drehbaren Scheibe, einem Paar von festen Scheiben, welche die drehbaren Scheiben von beiden Seiten umgeben und einer Tellerfeder, welche die festen Scheiben in Axialrichtung einspannt, um dadurch eine Reibungskraft zwischen der drehbaren Scheibe und den festen Scheiben zu erzeugen. Wenn ein übermäßiges Drehmoment von einem Ritzel, welches an einen Zahnkranz eines Verbrennungsmotors stößt, auf die drehbare Scheibe einwirkt, rutscht die drehbare Scheibe relativ zu den festen Scheiben durch, wodurch sich das mit der Drehscheibe verbundene Innenrad dreht. Das übermäßige Drehmoment wird somit durch die Vorrichtung aufgenommen. In einem anderen in der
US 6 076 413 A gezeigten Beispiel bildet die Drehscheibe selbst das Innenrad, und die Drehscheibe wird von beiden Seiten durch ein Paar von festen Scheiben auf die gleiche Weise wie in den vorhergehenden Beispielen eingespannt.
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In der in diesen Dokumenten offenbarten herkömmlichen Vorrichtung wird nur eine einzelne drehbare Scheibe verwendet, welche von einem Paar von festen Scheiben umgeben ist. Es ist deshalb schwierig, eine hohe Reibungsschlusskraft zwischen der drehbaren Scheibe und den festen Scheiben zu erzielen. Andererseits ist eine hohe Reibungsschlusskraft erforderlich, um ein hohes Drehmoment zum Anlassen von z. B. einem Dieselmotor zu übertragen. Falls die drehbare Scheibe durch die festen Scheiben zu fest angedrückt wird, um eine hohe Reibungsschlusskraft zu erzielen, würden die Reibungsoberflächen der Scheiben durch von Reibung erzeugter Wärme beschädigt werden, oder es würde zu einem Festfressen bzw. Blockieren zwischen den Scheiben kommen, da die Reibungsoberflächen nicht groß genug sind.
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In der von der
US 6 076 413 A offenbarten Vorrichtung befindet sich die Reibungsoberfläche der drehbaren Scheibe insbesondere außerhalb der inneren Zahnräder bzw. Verzahnung. Die Breite der Reibungsoberfläche ist deshalb begrenzt und die Reibungsfläche kann nicht breit genug ausgelegt werden. Falls die Druckkraft, welche auf die drehbare Scheibe von beiden Seiten einwirkt, erhöht wird, um eine hohe Reibungsschlusskraft zu erzielen, würde die Reibungsoberfläche bald beschädigt werden. Es wäre möglich die Reibungsschlusskraft zu erhöhen, indem ein Reibungskoeffizient der Reibungsoberfläche erhöht würde. In diesem Fall muß jedoch die hohe Reibungsschlusskraft durch die festen Scheiben, welche eine unzureichende Reibungsoberfläche aufweisen, aufgenommen werden. Um Schäden an den festen Scheiben zu vermeiden, müssen die festen Scheiben dick ausgelegt werden und eine Anordnung zum Lager der festen Scheiben muß verstärkt werden. Falls die festen Scheiben dicker ausgelegt sind, würde ein Festfressen zwischen den Scheiben leichter verursacht werden, wenn die festen Scheiben sich aus irgendeinem Grund verziehen, so dass die Reibungsfläche verringert ist. Falls die Lageranordnung verstärkt wird, ist es unvermeidlich, dass die Größe des Anlassers zunimmt.
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Aus der
US 2 679 170 ist eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung insbesondere für eine Baugruppe mit mehrfachen Reibungsscheiben bekannt. Darüber hinaus ist aus der
EP 1 094 246 A2 eine Schockdämpfer und Überlastschutzvorrichtung bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme gemacht worden, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Anlasser mit einer Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments vorzusehen, welche kompakt und zudem in der Lage ist, ein hohes Drehmoment zu übertragen und ein Drehmoment zu absorbieren, welches ein vorbestimmtes Niveau bzw. einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Ein Anlasser zum Anlassen eines Verbrennungsmotors enthält einen Elektromotor bestehend aus einem Stator und einem Anker, welcher sich in dem Stator dreht. Ein Frontgehäuse, ein Mittelgehäuse, ein Joch des Stators und ein Heckgehäuse sind in dieser Reihenfolge in Axialrichtung angeordnet, und diese Komponenten sind durch Durchgangsschrauben fest miteinander verbunden. Der Anlasser enthält ferner eine Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung zum Verringern einer Drehzahl des Ankers und eine Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments zum Übertragen eines vorbestimmten Drehmoments von dem Anker an ein Ritzel und zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments. Die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung und die Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments sind in dem Mittelgehäuse enthalten.
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Die Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments besteht aus einer Mehrzahl von drehbaren Scheiben, einer Mehrzahl von festen Scheiben, einem elastischen Element, z. B. Tellerfeder und einem zylindrischen Gehäuse zur Aufnahme dieser Komponenten. Das zylindrische Gehäuse weist eine axiale Endwand und ein offenes Ende mit einer kreisförmigen Klaue auf. Die drehbaren Scheiben und die festen Scheiben sind abwechselnd aneinander geschichtet und die festen Scheiben sind mit dem zylindrischen Gehäuse verbunden, so dass sich diese nicht drehen. Die Tellerfeder ist an die beiden geschichteten Scheiben geschichtet und in Richtung der axialen Endwand durch Biegen der kreisförmigen Klaue, welche an dem offenen Ende des zylindrischen Gehäuses ausgebildet ist, eingespannt. Die drehbare Scheibe ist ringförmig und weist einen radialen Innenabschnitt und einen radialen Außenabschnitt auf. Auf dem radialen Innenabschnitt ist ein Innenrad, welches die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung bildet, ausgebildet und der radiale Außenabschnitt dient als Reibungsplatte, welche gegen die festen Scheiben drückt. Die feste Scheibe ist ebenfalls ringförmig.
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Da die Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments aus einer Mehrzahl von drehbaren Scheiben (zum Beispiel drei Scheiben) und einer Mehrzahl von festen Scheiben (zum Beispiel vier Scheiben) besteht, wird ein durch die Vorrichtung zu übertragendes Drehmoment unter der Mehrzahl von Scheiben aufgeteilt. Es kann deshalb ein höheres Drehmoment übertragen werden, ohne die Scheiben zu fest in die geschichtete Richtung zu drücken, und ein Drehmoment, welches ein vorbestimmtes Niveau überschreitet wird in jedem Fall absorbiert.
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Da das Innenrad auf dem radialen Innenabschnitt der drehbaren Scheibe ausgebildet ist, kann der Anlasser als Ganzes kompakt ausgelegt werden. Da die Komponenten der Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments in dem zylindrischen Gehäuse enthalten sind, kann ein Montageverfahren vereinfacht werden.
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Der radiale Innenabschnitt der drehbaren Scheibe, wo das Innenrad ausgebildet ist, kann dicker als der radiale Außenabschnitt ausgelegt werden, welcher als Reibungsplatte dient. Auf diese Weise kann die Radoberfläche des Innenrades breit bzw. groß gemacht werden. Vertiefungen können entweder auf den drehbaren Scheiben oder den festen Scheiben oder beiden vorgesehen werden, um Schmiermittel darin zu halten. Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch ein besseres Verständnis der nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt, welche einen Anlasser mit einer Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments in einem vergrößerten Maßstab zeigt;
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3 ist eine Draufsicht, welche eine Getriebeanordnung in der Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung zeigt;
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4 ist eine Draufsicht, welche eine feste Scheibe zeigt, die in der Vorrichtung zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments verwendet wird;
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5 ist eine Querschnittsansicht, welche ein zylindrisches Gehäuse zeigt, in welchem die feste Scheibe gehalten wird;
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6A ist eine Draufsicht, welche auf einer Oberfläche der festen Scheibe ausgebildete Vertiefungen zeigt;
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6B ist eine Querschnittsansicht, welche die auf Oberflächen der festen Scheibe ausgebildeten Vertiefungen zeigt;
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7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine drehbare Scheibe mit Innenradzahnrädern, deren Dicke breiter als die Dicke der drehbaren Scheibe ist, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 ist eine Draufsicht, welche eine modifizierte Form der festen Scheibe, welche in zwei Teile getrennt ist, zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Bezug auf die 1 bis 6B beschrieben. Ein Anlasser zum Anlassen eines Verbrennungsmotors besteht aus: einem Elektromotor 1, einem Magnetschalter 2 zum Steuern von elektrischer Leistung, welche an den Elektromotor 1 in einer AN-AUS-Art zugeführt wird; einer Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 zum Verringern einer Drehzahl des Elektromotors 1; einer Abtriebswelle 4, an welche ein Drehmoment des Elektromotors 1 nach der Verringerung der Drehzahl durch die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 übertragen wird; einer auf der Abtriebswelle 4 angeordneten Freilaufkupplung 5; einem Ritzel 6, an welches ein Drehmoment der Abtriebswelle 4 über die Freilaufkupplung 5 übertragen wird; einer Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments, welches auf den Anlasser wirkt; sowie anderen zugehörigen Komponenten.
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Wie in 1 gezeigt ist die Frontseite des Anlassers mit einem Frontgehäuse 36 abgedeckt und die Heckseite des Anlassers mit einem Heckgehäuse 37 abgedeckt. Ein Mittelgehäuse 26, welches die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 und ein Joch 35 des Elektromotors 1 enthält, ist zwischen dem Frontgehäuse 36 und dem Heckgehäuse 37 angeordnet, und diese Komponenten sind durch Durchgangsschrauben 38 fest miteinander verbunden.
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Der Elektromotor 1 ist ein bekannter Gleichstrommotor und besteht aus einem Joch 35, welches einen Stator ausbildet und einem drehbaren Anker 11, welcher eine Ankerwelle 12 aufweist. Elektrische Leistung wird an den Elektromotor 1 von einer fahrzeugseitigen Batterie durch Schließen eines Leistungsversorgungsstromkreises (nicht gezeigt) in dem Magnetschalter 2 zugeführt. Der Anker 11 dreht sich in dem Stator, wenn elektrische Leistung zugeführt wird. Der Magnetschalter 2 enthält eine Magnetspule und einen in der Magnetspule angeordneten Tauchkolben. Wenn durch Schließen eines Schlüsselschalters Strom an die Magnetspule zugeführt wird, wird der Tauchkolben in die Magnetspule gezogen und der Leistungsversorgungsstromkreis zum Zuführen von Leistung an den Elektromotor 1 dadurch geschlossen.
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Wie in 2 in vergrößertem Maßstab gezeigt, besteht die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 aus einem mit der Ankerwelle 12 integral ausgebildeten Sonnenrad 13, in das Sonnenrad 13 eingreifenden Planetenrädern 14, einem in die Planetenräder 14 eingreifenden Hohl- bzw. Innenrad 15, und einem Planetenradträger, um die Planetenräder 14 darauf drehbar zu lagern. Der Planetenradträger 16 enthält einen mit der Abtriebswelle 4 integral als Flansch ausgebildeten Zapfenhalteabschnitt 19, durch den Zapfenhalteabschnitt 19 gehaltene Zapfen 18 und Lager 17. Die Planetenräder 14 sind durch die jeweiligen Zapfen 18 über die jeweiligen Lager 17 drehbar gelagert. Die Drehung des Innenrades 15 ist durch die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments begrenzt. Wenn sich das Sonnenrad 13 dreht, drehen sich die Planetenräder 14 um das Sonnenrad 13, während diese selbst in Rotation befindlich sind, und die orbitale Drehung der Planetenräder 14 wird über dem Planetenradträger 16 an die Abtriebswelle 4 übertragen.
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Die Freilaufkupplung 5 besteht aus einem mit der Abtriebswelle 4 gekoppelten äußeren Kupplungskeil, einem über ein Lager auf der Abtriebswelle 4 drehbar gelagerten inneren Kupplungskeil, und zwischen dem inneren und dem äußeren Kupplungskeil angeordneten Rollen. Das Ritzel 6 ist mit dem inneren Kupplungskeil an dem vorderen Ende der Abtriebswelle verbunden, so dass sich das Ritzel 6 zusammen mit dem inneren Kupplungskeil dreht. Das Drehmoment des Ankers 11 wird an das Ritzel 6 durch die Freilaufkupplung 5 übertragen, aber das Drehmoment des Zahnrades wird durch die Freilaufkupplung 5 unterbrochen, um nicht an den Anker 11 übertragen zu werden. Der äußere Kupplungskeil enthält einen zylindrischen Nabenkeil, welcher mit der Abtriebswelle 4 über eine Keilverzahnung gekoppelt ist, und der Hebel 41, welcher durch den Magnetschalter 2 angetrieben wird, so dass er um einen Lagerzapfen 42 herum schwenkt, ist mit einer äußeren Nut der zylindrischen Nabe gekoppelt. Wenn die Freilaufkupplung 5 durch den Hebel 41 an die Vorderseite bewegt wird, greift das Ritzel 6 in einem Zahnkranz des Verbrennungsmotors ein.
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Wie in 2 gezeigt, besteht die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments aus einem zylindrischen Gehäuse 24, drei drehbaren Scheiben 21, welche auch das Innenrad 15 ausbilden, welches wiederum der Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 angehört, vier festen Scheiben 22, welche mit dem zylindrischen Gehäuse 24 verbunden und mit den drehbaren Scheiben 21 abwechselnd geschichtet sind, sowie einer Tellerfeder 23, welche die geschichteten Scheiben in Axialrichtung einspannt. Die drehbare Scheibe 21 ist eine ringförmige Metallplatte. Die Zähne des Innenrades 15 sind an dem radialen Innenabschnitt der drehbaren Scheibe 21 ausgebildet und der radiale Außenabschnitt dient wie in 3 gezeigt als eine Reibungsplatte. In dieser Ausführungsform sind die Reibungsplatte, welche die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments bildet, und das Innenrad 15, welches die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 bildet, auf der gemeinsamen drehbaren Scheibe 21 ausgebildet. Es ist jedoch möglich das Innenrad 15 und die Reibungsplatte als jeweils getrennte Teile auszubilden und beide Teile mechanisch zu verbinden.
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Wie in 2 gezeigt sind die geschichteten drehbaren Scheiben 21 und die festen Scheiben 22 in dem zylindrischen Gehäuse 24 enthalten und werden durch die Tellerfeder 23 in Richtung einer axialen Endwand des zylindrischen Gehäuses 24 eingespannt, so dass die drehbaren Scheiben 21 zwischen den festen Scheiben durch die Reibungskraft zwischen ihnen gehalten werden. Die axiale Endwand des zylindrischen Gehäuses 24 dient ebenfalls als eine Trennwand 33, welche eine Untersetzungsvorrichtungskammer 31 von einer Motorkammer 32 (bezugnehmend auf 1) trennt. Die Trennwand 33 enthält einen Nabenabschnitt, welcher ein Lager 34 hält, welches die Ankerwelle 12 drehbar lagert. Die drehbaren Scheiben 21 sind in dem zylindrischen Gehäuse 24 derart angeordnet, dass das Innenrad 15 und der Nabenabschnitt der Trennwand 33 koaxial zueinander mit hoher Präzision angeordnet sind. Auf diese Weise greift das Innenrad 15 korrekt in die Planetenräder 14 ein.
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In dieser Ausführungsform ist das Innenrad 15 als drei drehbare Scheiben 21 ausgeführt, und nicht als ein einziger, durch Sintern oder dergleichen hergestellter Körper. Die drehbaren Scheiben 21 können leicht durch Stanzen einer Metallplatte hergestellt werden. Da das Innenrad 15 durch drei drehbare Scheiben 21 ausgebildet ist, kommt es zu einem kleinen Zickzackmuster (engl. zigzac) der Scheiben 21. Dieses kleine Zickzackmuster verringert ein Spiel beim Eingreifen des Innenrades 15 mit den Planetenrädern 14. Folglich wird das Antriebsgeräusch der Zahnräder abgeschwächt. Da das Innenrad 15 und die Reibungsplatte der Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments durch eine gewöhnliche Einzelplatte (d. h. die drehbare Scheibe 21) ausgebildet sind, können die Herstellungskosten beträchtlich verringert werden.
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Wie in 4 gezeigt, ist die feste Scheibe 22 in einer Ringform mit Vorsprüngen 25 an ihrer äußeren Peripherie ausgebildet. Der Innendurchmesser der festen Scheibe 22 ist größer bemessen als der Innendurchmesser des Innenrades 15, so dass die feste Scheibe 22 nicht störend auf die Planetenräder 14 einwirkt. Das zylindrische Gehäuse 24 weist Nuten 27 auf, welche sich in Axialrichtung erstrecken. Wie in 5 gezeigt, greifen die Vorsprünge 25 der festen Scheibe 22 in die Nuten 27 ein. Auf diese Weise werden die festen Scheiben 22 gehalten, um sich nicht in dem zylindrischen Gehäuse 24 zu drehen. Da die Übertragung des Drehmoments zwischen den festen Scheiben 22 und den drehbaren Scheiben 21 auf sechs Reibungsoberflächen aufgeteilt ist, kann die Dicke jeder der ersten Scheiben 22 dünn bemessen werden. Das auf die Nuten 27 des zylindrischen Gehäuses angewandte Drehmoment wird ebenfalls auf die Anzahl von festen Scheiben 22 (in dieser Ausführungsform vier Scheiben) aufgeteilt. Das zylindrische Gehäuse 24 kann dementsprechend relativ dünn ausgelegt werden.
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Die Tellerfeder 23 drückt die geschichteten drehbaren Scheiben 21 und die festen Scheiben 22 in Axialrichtung gegen die axiale Endwand (die Trennwand 33). Die drehbaren Scheiben 21 werden entsprechend mit der durch die Tellerfeder 23 erzeugten Reibungskraft zwischen den festen Scheiben 22 gehalten. Falls das auf die Drehscheiben 21 angewandte Drehmoment das Reibungsmoment übersteigt, drehen sich die drehbaren Scheiben 21 relativ zu den festen Scheiben 22, um dadurch das übermäßige Drehmoment aufzunehmen oder abzugeben. Mit anderen Worten wird das Drehmoment von der Ankerwelle 12 an die Abtriebswelle 4 übertragen, bis das Drehmoment das Reibungsmoment zwischen den drehbaren Scheiben 21 und den festen Scheiben 22 übersteigt. Wenn das Drehmoment das Reibungsmoment übersteigt, tritt zwischen den drehbaren Scheiben 21 und den festen Scheiben 22 ein Schlupf auf, wodurch die Übertragung des Drehmoments unterbrochen wird.
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Bei der Montage der Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments sind die geschichteten Scheiben (drei drehbare Scheiben 21 und vier feste Scheiben 22) und die Tellerfeder 23 zuerst in dem zylindrischen Gehäuse 24 enthalten. Anschließend wird eine kreisförmige Klaue 28 (bezugnehmend auf 2), welche an dem vorderen offenen Ende des zylindrischen Gehäuses 24 ausgebildet ist, gebogen, um die Tellerfeder 23 in Richtung der axialen Endwand 33 zu drücken. Durch Anpassen einer Biegung der Klaue 28, kann die Reibungskraft in der Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments oder des maximal zu übertragenden Drehmoments bestimmt werden. Die Tellerfeder 23 wird durch Biegen der Klaue 28 gespannt, ohne in dieser Ausführungsform andere Komponenten zu verwenden. Die Anordnung der Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments wird deshalb vereinfacht. Es ist jedoch möglich, andere Teile wie zum Beispiel Schrauben oder dergleichen zu verwenden, um die Tellerfeder 23 zu spannen.
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Wie in 1 gezeigt sind die Untersetzungsvorrichtungskammer 31 und die Motorkammer 32 voneinander durch die Trennwand 33 getrennt. Die axiale Endwand des zylindrischen Gehäuses 24 dient als Trennwand 33. Durch die Trennwand 33 wird verhindert, dass in der Motorkammer 32 erzeugter Bürstenstaub in die Untersetzungsvorrichtungskammer 31 eindringt. Die Zahnräder der Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 7 und die Lager in der Untersetzungsvorrichtungskammer 31 werden entsprechend vor Schaden durch die von dem Bürstenstaub verursachte Reibung bewahrt. Da die Ankerwelle 12 durch das Lager 34, welches in dem Nabenabschnitt des zylindrischen Gehäuses 24 gehalten wird, gelagert ist, und da beide Abschnitte und die drehbaren Scheiben 21 mit hoher Präzision koaxial angeordnet sind, ist das Sonnenrad 13 und das Innenrad 15 mit einer korrekten koaxialen Relation angeordnet. Die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 7 wird deshalb geschmeidig und ohne Lärmerzeugung angetrieben. Das zylindrische Gehäuse 24 mit der Trennwand 33 ist aus einem magnetischen Material wie zum Beispiel einer Stahlplatte hergestellt. Das zylindrische Gehäuse 24 wird deshalb ebenfalls als magnetischer Pfad in dem Stator des Elektromotors 1 verwendet. Dies trägt zu einer Verringerung der Größe und der Axiallänge des Elektromotors 1 bei.
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Das Mittelgehäuse 26, welches das zylindrische Gehäuse 24 enthält, ist zwischen dem Frontgehäuse 36 und dem Joch 35 des Elektromotors 1 zwischengeordnet, und das Frontgehäuse 36 und das Heckgehäuse 37 sind durch Durchgangsschrauben 38 in Axialrichtung fest verbunden. Das Joch 35 und das Mittelgehäuse 26 sind ferner verbunden, um die koaxiale Relation zwischen ihnen zu sichern.
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Wie in den 6A und 6B gezeigt, sind auf der Oberfläche der festen Scheiben 22 mehrere Vertiefungen 39 ausgebildet, und in den Vertiefungen 39 befindet sich ein Schmiermittel. Die Oberflächen der drehbaren Scheiben 21 und der festen Scheiben 22, welche als Reibungsoberflächen dienen, werden durch das Schmiermittel geschmiert. Ein Einbrennen oder Festfressen der Reibungsoberflächen wird durch das Schmiermittel verhindert. Die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments kann daher für eine lange Zeit benutzt werden. Die Vertiefungen 39, welche auf der Oberfläche der festen Scheiben 22 ausgebildet sind, können durch Nuten oder dergleichen ersetzt werden. Die Vertiefungen oder die Nuten können auf der Oberfläche der drehbaren Scheiben 21, oder der Oberflächen der festen Scheiben 22 und der drehbaren Scheiben 21 ausgebildet werden. Das Innenrad 15 ist mit einem Schmiermittel wie zum Beispiel Fett beschichtet, wodurch die Planetenräder 14 und das Sonnenrad 13 durch das Schmiermittel geschmiert werden.
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Im Folgenden wird der Betrieb des oben beschriebenen Anlassers erklärt. Bei Einschalten des Schlüsselschalters eines Fahrzeuges wird die Magnetspule in dem Magnetschalter 2 aufgeladen und der Tauchkolben wird bewegt, um den Hebel 41 in Gang zu setzen. Die mit der Abtriebswelle 4 mittels eines schraubenförmigen Keils gekoppelte Freilaufkupplung 5 wird durch den Hebel 41, während sie sich dreht nach vorne gedrückt, um das Ritzel 6 in Richtung des Zahnkranzes des Verbrennungsmotors zu schieben. Entsprechend der Bewegung des Tauchkolbens wird andererseits der Stromkreis zur Leistungsversorgung des Elektromotors 1 geschlossen, um den Anker 11 in Drehung zu versetzen. Die Drehzahl des Ankers 11 wird durch die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 verringert und an die Abtriebswelle 4 übertragen. Das Drehmoment der Abtriebswelle 4 wird an das Ritzel 6 über die Freilaufkupplung 5 übertragen. Das Drehmoment des mit dem Zahnkranz des Verbrennungsmotors im Eingriff befindlichen Ritzels 6 wird an den Verbrennungsmotor übertragen. Der Motor wird somit angelassen.
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Nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors auf das Ritzel 6 übertragen. Wenn die Drehzahl des Ritzels 6 die Drehzahl der Abtriebswelle 4 übersteigt, dann unterbricht die Freilaufkupplung 5 die Drehmomentübertragung von dem Ritzel 6 zu der Abtriebswelle 4. Somit wird verhindert, dass der Anker 12 von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Bei Abschalten des Schlüsselschalters wird die Magnetspule in dem Magnetschalter 2 entladen, und der Tauchkolben in dem Magnetschalter 2 kehrt in seine ursprüngliche Position zurück. Der Leistungsversorgungsstromkreis wird geöffnet und der Hebel 41 schiebt das Ritzel 6 zusammen mit der Freilaufkupplung 5 in ihre ursprüngliche Position.
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Im Folgenden wird der Betrieb der Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments beschrieben. Falls das Ritzel 6 mit einer hohen Drehzahl bei dem Vorgang des Eingriffs gegen den Zahnkranz stößt, wird eine hohe Stoßkraft zwischen dem Ritzel 6 und dem Zahnkranz erzeugt. Wenn das Drehmoment aufgrund des Eingriffsstoßes das maximal durch die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments zu übertragende maximale Drehmoment überschreitet, tritt ein Schlupf zwischen den drehbaren Scheiben und den festen Scheiben 22 auf. Mit anderen Worten wird das übermäßigen Drehmoment, welches das maximal zu übertragende Drehmoment übersteigt, durch die Vorrichtung 7 zum Absorbieren eines übermäßigen Drehmoments aufgenommen, indem eine Rotation der drehbaren Scheiben 21 relativ zu den festen Scheiben 22 erlaubt wird. Die Drehmomentabsorption setzt sich fort, bis das Drehmoment aufgrund des Eingriffsstoßes geringer als das maximal zu übertragende Drehmoment wird. Es wird somit verhindert, dass die Planetengetriebeuntersetzungsvorrichtung 3 und das Ritzel 6 durch den harten Stoß beschädigt werden, welcher erzeugt wird, wenn das Ritzel 6 mit einer hohen Drehzahl gegen den Zahnkranz stößt.
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Da die Mehrzahl der drehbaren Scheiben 21 und die Mehrzahl der festen Scheiben 22 in der oben beschriebenen Ausführungsform aufeinander geschichtet sind, ist die Anzahl der Reibungsoberflächen erhöht. In der obigen Ausführungsform sind sechs Reibungsoberflächen vorgesehen, während in der herkömmlichen Vorrichtung, welche eine einzelne Drehscheibe verwendet, nur zwei Reibungsoberflächen vorgesehen sind. Das maximal übertragbare Drehmoment T wird ausgedrückt durch: T = [Anpressdruck der geschichteten Scheiben] × [Radius des Reibungsmittelpunktes] × [Reibungskoeffizient] × [Anzahl der Reibungsoberflächen]. Mit anderen Worten ist das maximal übertragbare Drehmoment zu der Anzahl der Reibungsoberflächen proportional. Das maximal übertragbare Drehmoment in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt insbesondere 12 kgf⊙m, während das der herkömmlichen Vorrichtung mit einer drehbaren Scheibe 4 kgf⊙m beträgt. Der Anlasser entsprechend der vorliegenden Erfindung ist daher in der Lage, einen schweren Dieselmotor anzulassen, während verhindert wird, dass der Anlasser durch den hohen Eingriffsstoß beschädigt wird.
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Bezugnehmend auf 7 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform ist die Dicke der drehbaren Scheibe 21 unterschiedlich zu der der ersten Ausführungsform. Andere Anordnungen und Funktionen sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, ist der radiale Innenabschnitt der drehbaren Scheibe 21, wo das Innenrad 15 ausgebildet ist, dicker als der radiale Außenabschnitt, welcher als Reibungsoberfläche dient, ausgebildet, d. h. die Dicke „A” der inneren Verzahnung ist dicker als die Dicke „B” des radialen Außenabschnittes. Auf diese Weise kann die Gesamtdicke des Innenrades 15 erhöht werden. Durch Erhöhen der Dicke des Innenrades 15 kann ein auf die Verzahnungsoberfläche einwirkender Druck (ein Verteilungsoberflächendruck) verringert und dadurch eine Schleifabnutzung des Innenrades 15 verringert werden. Obwohl der Dickenunterschied zwischen A und B in Bezug auf den Dickenmittelpunkt der drehbaren Scheibe 21 in der in 7 gezeigten Ausführungsform symmetrisch ausgelegt ist, ist es selbstverständlich möglich, den Dickenunterschied in Bezug auf den Dickenmittelpunkt asymmetrisch auszulegen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann verschiedentlich modifiziert werden. Obwohl zum Beispiel drei drehbare Scheiben 21 und vier feste Scheiben 22 in den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet werden, kann die Anzahl umgekehrt werden. Ferner ist die Anzahl beider Scheiben nicht auf diese Anzahl, d. h. drei oder vier beschränkt. Die festen Scheiben 22 können direkt mit dem Mittelgehäuse 26 verbunden werden, ohne das zylindrische Gehäuse 24 zu verwenden. In diesem Fall werden die Tellerfeder und die geschichteten Scheiben zuerst in dem Mittelgehäuse 26 eingebaut, und die Trennwand 33 kann anschließend mit Schrauben oder dergleichen an die Mittelgehäuse 26 befestigt werden, welche auf die geschichteten Scheiben und die Tellerfeder einen Druck in Axialrichtung ausübt. Durch Wegfall des zylindrischen Gehäuses 24 kann der Durchmesser der geschichteten Scheiben vergrößert werden, um ein höheres übertragbares Maximaldrehmoment zu erzielen. Die festen Scheiben 22 können wie in 8 gezeigt in zwei Abschnitte getrennt werden. Auf diese Weise kann ein Teil der Metallplatte, aus welcher die festen Scheiben ausgestanzt werden, gespart werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, ist dem Fachmann ersichtlich, dass Änderungen in Form und Detail daran durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
