DE102005057532A1

DE102005057532A1 - Anlasser für eine Maschine, die nach Eingriff eines Kleinzahnrades in ein Ringzahnrad der Maschine angetrieben wird

Info

Publication number: DE102005057532A1
Application number: DE200510057532
Authority: DE
Inventors: Mikio Kariya Tsukada; Kazuo Kariya Masaki; Yasuyuki Kariya Yoshida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2006-07-06
Also published as: FR2878909A1

Abstract

Ein Anlasser für eine Maschine umfasst einen Motor, einen spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitt, eine Kupplung und ein Kleinzahnrad. Die Kupplung wird auf einem Getriebe des spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitts bewegt, der entsprechend einem vorbestimmten Torsionswinkel eingestellt ist. Das Kleinzahnrad wird mit der Kupplung zu einem Ringzahnrad einer Maschine über einen Kleinzahnrad-Hub hinbewegt und wird auf einer Endfläche des Ringzahnrades gemäß dem vorbestimmten Torsionswinkel gedreht. Der vorbestimmte Torsionswinkel und der Kleinzahnrad-Hub sind in solcher Weise eingestellt, dass das Kleinzahnrad, welches auf dem Ringzahnrad gedreht wird, eine bestimmte Position erreicht, in welcher der Eingriff des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad ermöglicht wird, und zwar ohne eine Drehkraft des Motors. Das Kleinzahnrad, welches die bestimmte Position erreicht hat, gelangt dann in Eingriff mit dem Ringzahnrad. Nach dem Ineingriffbringen wird der Motor angetrieben, um das Ringzahnrad mit dem Kleinzahnrad zu drehen und die Maschine startet dann eine Antriebsoperation.

Description

QUERVERWEIS ZU EINER VERWANDTEN ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung basiert und beansprucht die Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung 2004-350888, eingereicht am 03. Dezember 2004, und der früheren japanischen Patentanmeldung 2005-128437, eingereicht am 26. April 2005, so dass die Inhalte derselben hier unter Bezugnahme darauf voll miteinbezogen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Anlasser für eine Maschine, und spezieller einen Anlasser, bei dem ein Ringzahnrad der Maschine in Eingriff mit einem Kleinzahnrad gelangt, welches mit einem Drehmomentübertrager zu dem Ringzahnrad hin gestoßen wird und auf seiner eigenen Achse mit dem Kleinzahnrad in Drehung versetzt wird und zwar im Ansprechen auf eine Drehkraft eines Motors, die über den Drehmomentübertrager zum Starten der Maschine übertragen wird.

Ein Anlasser für eine Maschine eines Fahrzeugs ist beispielsweise in der veröffentlichten japanischen Gebrauchsmusterzweitveröffentlichung Nr. 56-10931 offenbart. 1 zeigt eine Ansicht, die speziell eine Querschnittsdarstellung solch eines herkömmlichen Anlasser wiedergibt.

Ein Anlasser 180, der in 1 gezeigt ist, umfasst einen Motor 100, der eine Drehkraft erzeugt, einen elektromagnetischen Schalter 160, eine Kupplung 110, ein zylinderförmiges Keilnutrohr 120, welches die Drehkraft des Motors 100 über die Kupplung 110 empfängt, eine Ausgangswelle 130, die mit einer Innenfläche des Keilnutrohres 120 in einer spiralförmigen Keilnutkupplung verbunden ist, ein Kleinzahnrad 140, welches mit einer äußeren Fläche eines Frontendabschnitts der Ausgangswelle 130 in der Keilnutkupplung verbunden ist, und eine Kleinzahnradfeder 150, die zwischen dem Kleinzahnrad 140 und der Ausgangswelle 130 angeordnet ist. Das Kleinzahnrad 140 ist entlang seiner axialen Richtung auf der Ausgangswelle 130 bewegbar, während die Kleinzahnradfeder 150 eine Reaktionskraft speichert oder freigibt. Wenn die Ausgangswelle 130 mit dem Kleinzahnrad 140 zu einem Ringzahnrad 170 der Maschine entlang einer Frontrichtung im Ansprechen auf eine Funktion des Schalters 160 herausgestoßen wird, wird das Kleinzahnrad 140 in das Ringzahnrad 170 gestoßen, um mit dem Ringzahnrad 170 in Eingriff zu gelangen.

Die Betriebsweise des Anlassers 180 wird in Einzelheiten unter Hinweis auf 2 beschrieben. 2 zeigt eine erläuternde Ansicht, die die Bewegung des Kleinzahnrades 140 darstellt. Pfeile A1 bis A5 in 2 veranschaulichen einen Ort eines Markierungspunktes eines Zahnradzahnes des Kleinzahnrades 140.

Wenn der Schalter 160 Strom empfängt, werden die Ausgangswelle 130 und das Kleinzahnrad 140 zu dem Ringzahnrad 170 hin herausgestoßen, wobei dieses allmählich auf seiner Achse entlang einer Antiantriebs-Drehrichtung gedreht wird und wobei dann das Kleinzahnrad 140 in Kontakt mit einer Endfläche des Ringzahnrades 170 gelangt. In diesem Fall wird der markierte Punkt des Kleinzahnrades 140 schräg entlang einer Torsionsrichtung eines spiralförmigen Keilnutzahnrades des Keilnutrohres 120 vorgerückt (siehe Schritt (a) und den Pfeil A1).

Die Ausgangswelle 130 wird weiterhin nach außen gestoßen während das Kleinzahnrad 140 in Kontakt mit der Endfläche des Ringzahnrades 170 verbleibt. In diesem Fall wird das Kleinzahnrad 140 durch einen Vorrück-Abstand der Ausgangswelle 130 in Bezug auf die Ausgangswelle 130 zurückgezogen, während die Kleinzahnradfeder 150 zusammengedrückt wird, um eine Reaktionskraft zu speichern. Da ferner das Kleinzahnrad 140 auf seiner eigenen Achse allmählich in Drehung versetzt wird und zwar mit der Ausgangswelle 130 entlang einer Antiantriebs-Drehrichtung, wird der Punkt des Kleinzahnrades 140 entlang einer ersten Richtung aus der Endfläche des Ringzahnrades 170 bewegt (siehe Schritt (b) und den Pfeil A2).

Dann wird die Bewegung der Ausgangswelle 130 zu dem Ringzahnrad 170 hin gestoppt und ein Motorschalter, der in dem Schalter 160 enthalten ist, wird eingeschaltet, um den Motor 100 anzutreiben. Eine Drehkraft des Motors 100 wird auf die Ausgangswelle 130 übertragen und es dreht sich das Kleinzahnrad 140 mit der Ausgangswelle 130 entlang einer Antriebsrichtung im Ansprechen auf die Drehkraft, während die Kleinzahnrad-Feder 150 die Reaktionskraft gespeichert hält. In diesem Fall wird der Punkt des Kleinzahnrades 140 entlang einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung auf der Endfläche des Ringzahnrades 170 bewegt (siehe den Schritt (c) und den Pfeil A3).

Wenn jeder Zahnradzahn des Kleinzahnrades 140 eine bestimmte Position erreicht, bei welcher ein Eingriff des Kleinzahnrades 140 mit dem Ringzahnrad 170 zugelassen wird, wird der Eingriff zwischen dem Kleinzahnrad 140 und dem Ringzahnrad 170 gestartet und der Punkt des Kleinzahnrades 140 gleitet schräg auf einer angefasten Fläche eines Zahnradzahnes des Ringzahnrades 170 (siehe den Schritt (d) und den Pfeil A4).

Es wird dann das Kleinzahnrad 140 in das Ringzahnrad 170 durch die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 150 gestoßen, während die Drehkraft des Motors 2 aufgenommen wird. Wenn das Kleinzahnrad 140 vollständig in Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 gelangt ist, wird das Ringzahnrad 170 auf seiner eigenen Achse mit dem Kleinzahnrad 140 im Ansprechen auf die Drehkraft in Drehung versetzt (siehe Schritt (e) und den Pfeil A5), und die Maschine startet ihre Antriebsoperation.

Da somit das Kleinzahnrad 140 ein geringes Gewicht besitzt und in das Ringzahnrad 170 durch die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 150 gestoßen wird, kann das Kleinzahnrad 140 in zuverlässiger Weise in Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 gelangen.

Da jedoch das Kleinzahnrad 140 stoßweise durch ein Drehmoment des Motors 100 in Drehung versetzt wird, um die spezielle Position zu erreichen und um vollständig in Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 zu gelangen, ergibt sich eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Kleinzahnrad 140 intensiv mit dem Ringzahnrad 170 kollidiert und zwar mit einem großen Aufschlag, wenn das Kleinzahnrad 140 die spezielle Position erreicht hat und der Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 beginnt und dann vollständig in Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 gelangt. Als ein Ergebnis ist es erforderlich das Kleinzahnrad 140 aus einem Material herzustellen, welches durch Wärmebehandlung gehärtet ist. Daher wird der Auswahlbereich für die Materialien, die für das Kleinzahnrad 140 verwendbar sind, eingeengt. Spezieller ausgedrückt, da ein Material, welches mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann und gewöhnlich eine niedrige Härte besitzt, ist es schwierig ein Material für das Kleinzahnrad 140 zu erhalten, welches mit niedrigen Kosten verbunden ist. Da ferner das Kleinzahnrad 140 einen großen Aufschlag jedes Mal dann empfängt, wenn der Antrieb einer Maschine gestartet wird, muss das Kleinzahnrad 140 eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit besitzen. Es ist daher ferner schwierig ein Kleinzahnrad 140 mit niedrigen Kosten zu realisieren.

Auch wird noch ein anderes Problem bei einem herkömmlichen Anlasser unter Hinweis auf die 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung, die das Kleinzahnrad 140 in Bezug auf die Ausgangswelle 130 geneigt wiedergibt, und 4 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Neigung des Kleinzahnrades 140 wiedergibt, welches mit dem Ringzahnrad 170 in Eingriff steht.

Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Spielraum zwischen der Ausgangswelle 130 und dem Kleinzahnrad 140 vorhanden, die in der Keilnutkupplung miteinander verbunden sind, so dass eine Linie L1 parallel zu einer Achse des Kleinzahnrades 140 geringfügig in Bezug auf eine Linie L2 geneigt ist, die parallel zu einer Achse der Ausgangswelle 130 verläuft. Das heißt die Achse des Kleinzahnrades 140 ist um einen Winkel θ in Bezug auf diejenige der Ausgangswelle 130 geneigt. Wenn in diesem Fall gemäß der Darstellung nach 4 das Kleinzahnrad 140 in Eingriff mit dem Ringzahnrad 170 gelangt, ist die Linie L1 um einen Winkel θ in Bezug auf eine Linie L3 geneigt, die parallel zu einer Achse des Ringzahnrades 170 verläuft. Diese Neigung erzeugt eine Rückziehkraft (oder eine Belastungskraft) F, um das Kleinzahnrad 140 von dem Ringzahnrad 170 zur rückwärtigen Seite hin abzutrennen und zwar entlang einer Rückzugsrichtung. Wenn daher die Rückzugskraft F größer wird als eine Reaktionskraft Sp der Kleinzahnrad-Feder 150, wird das Kleinzahnrad 140 auf der Ausgangswelle 130 zurückgezogen während die Kleinzahnrad-Feder 150 zusammengedrückt wird und die Reaktionskraft erhöht wird. Wenn dann die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 150 erhöht wird, so dass diese die Rückzugskraft überschreitet, wird das Kleinzahnrad 140 erneut in das Ringzahnrad 170 durch die Kleinzahnrad-Feder 150 eingeführt.

Daher wiederholt das Kleinzahnrad 140 den Rückzug und die Vorrückbewegung. In diesem Fall treten Störgeräusche auf und zwar aufgrund der Kollision des Kleinzahnrades 140 mit dem Ringzahnrad 170 während dieser Bewegungen. Ferner reiben das Kleinzahnrad 140 und das Ringzahnrad 170, die miteinander in Eingriff gelangen, aneinander und zwar entlang der axialen Richtung, so dass das Kleinzahnrad 140 und das Ringzahnrad 170 in beträchtlicher Weise verschlissen werden.

Wenn zusätzlich ein Kleinzahnrad-Hub, der eine maximale Länge der Bewegung des Kleinzahnrades 140 entlang der axialen Richtung in Bezug auf die Ausgangswelle 130 festlegt, größer eingestellt wird als eine Frontweite (oder eine Weite eines Eingriffsbereiches in der axialen Richtung) W1 beim Eingriff des Kleinzahnrades 140 mit dem Ringzahnrad 170, ergibt sich eine Wahrscheinlichkeit, dass das Kleinzahnrad 140 von dem Ringzahnrad 170 durch die Rückziehkraft F während der Rückziehbewegung abhebt. Da in diesem Fall das Kleinzahnrad 140 den Eingriffsvorgang und den Ablösevorgang bzw. die entsprechenden Bewegungen mit/von dem Ringzahnrad 170 wieder holt, werden die Störgeräusche erhöht. Schließlich werden auch das Kleinzahnrad 140 und das Ringzahnrad 170 verschlissen oder brechen in einer kürzeren Zeitperiode.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter geeigneter Berücksichtigung der Nachteile des herkömmlichen Anlassers einen Anlasser zu schaffen, bei dem ein Wählbereich der Materialien, die für ein Kleinzahnrad verwendet werden können, erweitert ist, jedoch die Festigkeit und Haltbarkeit des Kleinzahnrades verbessert wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Anlasser zu schaffen, bei dem der Eingriff eines Kleinzahnrades mit einem Ringzahnrad in zuverlässiger Weise aufrechterhalten wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird die genannte Aufgabe durch Schaffen eines Anlassers für eine Maschine gelöst, mit einem Motor, einem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt, der mit dem Motor verbunden ist, einem Drehmomentübertrager, der mit dem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt in der Keilnutkupplung verbunden ist, einem zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt, einem Kleinzahnrad, welches mit dem Drehmomentübertrager über den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt in der Keilnutkupplung verbunden ist, und einem elektromagnetischen Schalter, der auf die Eingangsgröße eines Operators anspricht.

Der Drehmomentübertrager ist auf eine ersten Achse des Drehmomentübertragers im Ansprechen auf eine Drehkraft des Motors drehbar, die über den ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt übertragen wird, und ist entlang einer axialen Richtung des Drehmomentübertragers auf dem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt bewegbar und zwar in Bezug auf den ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt: Das Kleinzahnrad ist auf einer zweiten Achse des Kleinzahnrades drehbar und ist entlang der axialen Richtung mit dem Drehmomentübertrager bewegbar und ist auch auf dem zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt in Bezug auf den Drehmomentübertrager entlang der axialen Rich tung bewegbar. Der elektromagnetische Schalter besitzt eine erste Funktion zum Bewegen des Drehmomentübertragers, und eine zweite Funktion zum Antreiben des Motors, um das Kleinzahnrad mit einem Ringzahnrad der Maschine in Eingriff zu bringen und um den Antrieb der Maschine zu starten.

Einer der ersten und zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitte besitzt ein Zahnrad, welches in einer spiralförmigen Keilnutgestalt eines vorbestimmten Torsionswinkels ausgebildet ist. Das Kleinzahnrad ist in Bezug auf den Drehmomentübertrager innerhalb eines Kleinzahnrad-Hubes bewegbar. Der Drehmomentübertrager kann im Ansprechen auf die erste Funktion des elektromagnetischen Schalters bewegt werden, um das Kleinzahnrad, welches mit dem Drehmomentübertrager bewegt wird, auf einer Endfläche eines Ringzahnrades zu platzieren, um das Kleinzahnrad auf der Endfläche des Ringzahnrades zu drehen und zwar im Ansprechen auf die spiralförmige Keilnutgestalt des einen Keilnut-Kupplungsabschnitts, der in einem vorbestimmten Torsionswinkel gesetzt ist. Der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel werden in solcher Weise eingestellt, dass das Kleinzahnrad an der Endfläche des Ringzahnrades gedreht wird und eine bestimmte Position erreicht, bei der der Eingriff des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad zugelassen wird ohne dabei eine Rotationskraft des Motors zu empfangen.

Bei dieser Konfiguration gelangt das Kleinzahnrad, welches die bestimmte Position erreicht hat, in Eingriff mit dem Ringzahnrad, und der Motor wird im Ansprechen auf die zweite Funktion des elektromagnetischen Schalters angetrieben. Das Ringzahnrad, in welches das Kleinzahnrad eingreift, wird im Ansprechen auf die Drehkraft des Motors in Drehung versetzt und es wird der Antrieb der Maschine gestartet.

Da somit der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel so eingestellt sind, dass das Kleinzahnrad die bestimmte Position erreicht ohne dabei eine Drehkraft des Motors zu empfangen, kann das Kleinzahnrad, welches die bestimmte Position erreicht hat, sanft in Starteingriff mit dem Ringzahnrad gelangen und das Kleinzahnrad kann in vollständigem Eingriff mit dem Ringzahnrad gelangen ohne dass dabei Kolli sionen des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad entstehen, die durch das Drehen des Kleinzahnrades verursacht werden. Demzufolge ist die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad mit einer hohen Aufschlagskraft beim in Eingriffbringen in beträchtlicher Weise reduziert, so dass ein Auswählbereich an Materialien erweitert werden kann, die für das Kleinzahnrad verwendbar sind, während jedoch gleichzeitig die Festigkeit und Haltbarkeit des Kleinzahnrades verbessert werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das genannte Ziel durch Schaffen eines Anlassers für eine Maschine erreicht, mit einem Motor, der eine Drehkraft erzeugt, einem Drehmomentübertrager, der mit dem Motor verbunden ist, einem Kleinzahnrad, welches mit dem Drehmomentübertrager verbunden ist und mit einem Ringzahnrad einer Maschine in Eingriff gebracht werden kann, und mit einer Kleinzahnrad-Feder, die zwischen dem Kleinzahnrad und dem Drehmomentübertrager angeordnet ist. Der Drehmomentübertrager ist auf einer ersten Achse des Drehmomentübertragers im Ansprechen auf die Drehkraft des Motors drehbar. Das Kleinzahnrad ist auf einer zweiten Achse des Kleinzahnrades mit dem Drehmomentübertrager drehbar und ist auch entlang einer axialen Richtung des Kleinzahnrades in Bezug auf den Drehmomentübertrager bewegbar. Das Kleinzahnrad, welches mit dem Drehmomentübertrager gedreht wird, dreht das Ringzahnrad auf einer dritten Achse des Ringzahnrades, um die Antriebsoperation der Maschine zu starten. Das Kleinzahnrad, welches mit dem Ringzahnrad in Eingriff steht, empfängt eine Reaktionskraft von der Kleinzahnrad-Feder, um in das Ringzahnrad gestoßen zu werden. Die zweite Achse des Kleinzahnrades, welches mit dem Ringzahnrad in Eingriff gebracht ist, ist in Bezug auf die dritte Achse des Ringzahnrades um einen Neigungswinkel geneigt, um dadurch eine Rückziehkraft zu erzeugen. Die Rückziehkraft tendiert dazu das Kleinzahnrad von dem Ringzahnrad entgegen der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder abzutrennen. Der Neigungswinkel ist so eingestellt, um einen Eingriff des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad aufrechtzuerhalten.

Wenn bei dieser Konfiguration das Kleinzahnrad mit dem Ringzahnrad in Eingriff gebracht wird und in Bezug auf das Ringzahnrad geneigt ist, wird eine Rückziehkraft erzeugt, um das Kleinzahnrad von dem Ringzahnrad zu trennen. Da jedoch der Neigungswinkel so eingestellt ist, dass ein Eingriff des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad durch die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder aufrechterhalten wird, verhindert die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder, dass das Kleinzahnrad von dem Ringzahnrad im Ansprechen auf die Rückziehkraft getrennt wird. Demzufolge wird der Eingriff des Kleinzahnrades mit dem Ringzahnrad aufrechterhalten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Ansicht, speziell in Form eines vertikalen Querschnitts eines herkömmlichen Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs;

2 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Bewegung eines Kleinzahnrades eines Anlassers darstellt;

3 ist eine vertikale Schnittdarstellung, die ein Kleinzahnrad zeigt, welches in Bezug auf eine Ausgangswelle des Anlassers geneigt ist;

4 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Neigung eines Kleinzahnrades darstellt, welches in Eingriff mit einem Ringzahnrad einer Maschine steht;

5 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 ist eine vertikale Schnittansicht eines Kleinzahnrades und von dessen peripheren Elementen des Anlassers;

7 zeigt eine erläuternde Ansicht, welche die Bewegung des Kleinzahnrades gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;

8 ist eine vertikale Schnittansicht eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

9 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Neigung eines Kleinzahnrades in Bezug auf eine Ausgangswelle in dem Anlasser wiedergibt, der in 5 gezeigt ist, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

11 zeigt eine erläuternde Ansicht, die einen Teilungsradius oder Steigungsradius des Kleinzahnrades wiedergibt; und

12A, 12B und 12C sind Schnittansichten von Zahnradzähnen des Kleinzahnrades, die mit Zahnradzähnen des inneren Rohres in Eingriff stehen, gemäß der vierten Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, Bestandteile oder Elemente bezeichnen und zwar auch in der gesamten Beschreibung, wenn keine anderweitigen Angaben gemacht sind.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
5 ist eine vertikale Schnittansicht eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 6 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Kleinzahnrades und von dessen peripheren Elementen des Anlassers.
Wie in 5 gezeigt ist, umfasst ein Anlasser 1 für eine Maschine eines Fahrzeugs einen Motor 2, einen ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt 22, der mit dem Motor 2 verbunden ist, eine Kupplung 5 (oder Drehmomentübertrager) mit einem inneren Rohr 23, welches auf dessen eigener Achse drehbar ist und mit dem Kupplungsabschnitt 22 in der Keilnutkupplung verbunden ist, einen zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt 24, ein Kleinzahnrad 6, welches mit dem inneren Rohr 23 über den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt 24 in der Keilnutkupplung verbunden ist, und einen elektromagnetischen Schalter 8, der auf einen Befehl eines Operators anspricht.
Das innere Rohr 23 ist auf einer Achse des inneren Rohres 23 im Ansprechen auf eine Drehkraft des Motors 2 drehbar, die über den Kupplungsabschnitt 22 übertragen wird. Die Kupplung 5 ist entlang einer axialen Richtung des inneren Rohres 23 auf dem Kupplungsabschnitt 22 in Bezug auf den Kupplungsabschnitt 22 bewegbar. Das Kleinzahnrad 6 ist auf einer Achse desselben mit dem inneren Rohr 23 drehbar und ist auch entlang der axialen Richtung mit dem inneren Rohr 23 bewegbar. Ferner ist das Kleinzahnrad 6 auf dem Kupplungsabschnitt 24 in Bezug auf das innere Rohr 23 entlang der axialen Richtung bewegbar. Der elektromagnetische Schalter 8 besitzt eine erste Funktion zum Bewegen der Kupplung 5, und eine zweite Funktion zum Antreiben des Motors 2, um das Kleinzahnrad 6 in Eingriff mit einem Ringzahnrad 38 einer Maschine zu bringen, um den Antrieb der Maschine zu starten.
Einer der Kupplungsabschnitte 22 und 24 besitzt ein Zahnrad, welches in einer spiralförmigen Keilnutgestalt eines vorbestimmten Torsionswinkels ausgebildet ist. Das Kleinzahnrad 6 ist entlang der axialen Richtung in Bezug auf das innere Rohr 23 inner halb eines Kleinzahnrad-Hubes S1 bewegbar. Die Kupplung 5 ist im Ansprechen auf die erste Funktion des elektromagnetischen Schalters 8 bewegbar, um das Kleinzahnrad 6, welches mit dem inneren Rohr 23 bewegt wird, auf einer Endfläche des Ringzahnrades 38 zu platzieren und um das Kleinzahnrad 6, welches auf der Endfläche des Ringzahnrades 38 platziert ist, zu drehen und sich in Bezug auf das innere Rohr 23 zu bewegen und zwar im Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel der spiralförmigen Keilnutgestalt des Zahnrades des einen Keilnut-Kupplungsabschnitts. Der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel sind so eingestellt, dass das Kleinzahnrad 6 an der Endfläche des Ringzahnrades 38 gedreht wird und eine bestimmte Position erreicht, bei der ein Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 zugelassen wird.
Wenn ein Operator einen Befehl an den elektromagnetischen Schalter 8 eingibt, wird das innere Rohr 23 bewegt, um das Kleinzahnrad 6, welches mit dem inneren Rohr 23 bewegt wird, auf eine Endfläche des Ringzahnrades 38 zu platzieren und um das Kleinzahnrad 6, welches an der Endfläche des Ringzahnrades 38 platziert ist, im Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel der spiralförmigen Keilnutgestalt des Zahnrades des einen Keilnut-Kupplungsabschnitts 22 oder 24 zu drehen. Da der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel im Voraus so eingestellt sind, dass das Kleinzahnrad 6 an der Endfläche des Ringzahnrades 38 gedreht wird und die bestimmte Position erreicht, erreicht das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position und gelangt in Eingriff mit dem Ringzahnrad 38 ohne dabei eine Drehkraft des Motors 2 zu empfangen. Es wird dann der Motor 2 durch eine zweite Funktion des elektromagnetischen Schalters 8 in Drehung versetzt. Ein Drehmoment des Motors 2 wird auf das innere Rohr 23 über den Kupplungsabschnitt 22 übertragen, um das innere Rohr 23 mit dem Kleinzahnrad 6 zu drehen. Das Ringzahnrad 38, welches mit dem Kleinzahnrad 6 in Eingriff steht, wird mit dem Kleinzahnrad 6 gedreht und es wird der Antrieb der Maschine gestartet.
Da somit der Kleinzahnrad-Hub S1 und der vorbestimmte Torsionswinkel im Voraus so eingestellt sind, dass das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht und zwar ohne eine Drehkraft des Motors 2 zu benötigen, kann das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, sanft in Starteingriff mit dem Ringzahnrad gebracht werden, um dann vollständig mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff zu gelangen bzw. mit diesem zu kämmen. Demzufolge wird eine Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen dem Kleinzahnrad 6 und dem Ringzahnrad 38 mit großer Aufschlagskraft beim in Eingriffbringen in beträchtlicher Weise reduziert. Als ein Ergebnis kann das Kleinzahnrad 6 aus einem Material mit niedriger Härte hergestellt werden, und es wird ein Auswahlbereich an Materialien, die für das Kleinzahnrad 6 verwendet werden können, erweitert, während jedoch gleichzeitig die Festigkeit und Haltbarkeit des Kleinzahnrades 6 verbessert werden.
Ein Beispiel eines Anlassers für eine Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun in Einzelheiten unter Hinweis auf die 1 bis 3 beschrieben. 2 zeigt eine vertikale Schnittdarstellung des Kleinzahnrades 6 und dessen peripherer Elemente, und 3 zeigt eine erläuternde Ansicht, welche die Bewegung des Kleinzahnrades 6 veranschaulicht.
Ein Anlasser 1 für eine Maschine umfasst einen Motor 2, der eine Drehkraft erzeugt, einen spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitt (oder ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt) 22 mit einem Zahnrad, welches in einer spiralförmigen Keilnutgestalt eines vorbestimmten Torsionswinkels ausgebildet ist, eine Ausgangswelle 4, welche die Drehkraft des Motors 2 über einen Verzögerer 3 empfängt und auch über den Kupplungsabschnitt 22 empfängt, wobei die Kupplung 5 an einer Außenfläche der Ausgangswelle 4 angeordnet ist und an dem Kupplungsabschnitt 22 in der spiralförmigen Keilnutkupplung gekuppelt ist, um auf dem Kupplungsabschnitt 22 bewegbar zu sein, umfasst das Kleinzahnrad 6, einen geradlinigen Keilnut-Kupplungsabschnitt (oder zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt) 24, über den das Kleinzahnrad 6 an das innere Rohr 23 in der geradlinigen Keilnutkupplung gekuppelt ist, und den elektromagnetischen Schalter 8.
Der Kupplungsabschnitt 22 umfasst eine Vielzahl von Zahnradzähnen an dessen äußerer Fläche. Aufgrund der spiralförmigen Keilnutgestalt des Kupplungsabschnittes 22, ist jeder Zahnradzahn spiralförmig gekrümmt und zwar in einer Umfangsrichtung des Kupplungsabschnittes 22 hin entlang einer axialen Linie des Kupplungsabschnittes. Der Krümmungsrad bei jedem Zahnradzahn wird durch den vorbestimmten Torsionswinkel definiert.
Der elektromagnetische Schalter 8 besitzt einen feststehenden Kern 37, Erregerwicklungen 28, die um den feststehenden Kern 37 herumgewickelt sind und einen Gleichstrom von einer Batterie (nicht gezeigt) empfangen und zwar in Ansprechen auf ein Treibersignal, welches von einem Zündschalter (nicht gezeigt) aus ausgesendet wird, um eine magnetische Kraft zu überzeugen, umfasst einen Tauchkolben 29, der von dem feststehenden Kern 37 beabstandet angeordnet ist und zu dem feststehenden Kern 37 hin bewegbar ist, und enthält eine Rückführ-Feder 30, die den Tauchkolben 29 zurückstößt und zwar zu einer Frontseite hin, wenn der Strom, der zu den Erregerwicklungen 28 geleitet wird, gestoppt wird.
Ein Schiebehebel 7 besitzt einen Endabschnitt, der an dem Tauchkolben 29 angebracht ist und so angeordnet ist, dass er auf einer Halterungswelle 7a im Ansprechen auf die Bewegung des Tauchkolbens 29 eine Schwingbewegung ausführen kann. Wenn die Erregerwicklungen 28 eine magnetische Kraft erzeugen, wird der Tauchkolben 29 zu dem feststehenden Kern 37 durch die magnetische Kraft hin bewegt und der andere Endabschnitt des Schiebehebels 7 stößt die Kupplung 5 an, um das innere Rohr 23 und das Kleinzahnrad 6 auf der Ausgangswelle 4 zu dem Ringzahnrad 38 hin zu bewegen. Somit besitzt der Schalter 8 eine Funktion, um die Kupplung 5 herauszustoßen und um das Kleinzahnrad 6 zu dem Ringzahnrad 38 hinzustoßen und zwar durch Bewegen des Schiebehebels 7. Wie ferner noch mehr in Einzelheiten später beschrieben wird, besitzt der Schalter 8 noch eine andere Funktion, um einer Erregerschaltung des Motors 2 Strom zuzuführen, um den Motor 2 anzutreiben und zwar nach dem in Eingriffbringen des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38.
Der Motor 2 besteht aus einem Gleichstrommotor. Der Motor 2 besitzt einen Magnetfeldgenerator, einen Anker 10 mit Gleichrichtern 9, und mit Bürsten 11, die gleitfähig mit den Gleichrichtern 9 in Kontakt stehen. Der Feldgenerator besitzt ein Joch 12, welches einen magnetischen Kreis formt und besitzt Permanentmagnete, die an einer inneren Fläche des Joches 12 angeordnet sind. Es können Feldwicklungen anstelle der Permanentmagnete 13 verwendet werden. Der Anker 10 besitzt eine Ankerwelle 10a, einen Ankerkern 11b, der an der Ankerwelle 10a befestigt ist, und Ankerwicklungen 11c, die um den Ankerkern 11b herumgewickelt sind. Ein Ende der Ankerwelle 10a wird durch die Ausgangswelle 4 über ein Lager 15 abgestützt oder gehaltert, so dass diese in Bezug auf die Ausgangswelle 4 drehbar ist, und das andere Ende der Ankerwelle 10a wird durch einen Endrahmen 17 gehaltert und zwar über ein Lager 16, so dass diese um ihre eigene Achse drehbar ist. Wenn ein Motorschalter des elektromagnetischen Schalters 8 eingeschaltet wird, wird ein Gleichstrom von einer Batterie (nicht gezeigt) dem Motor 2 zugeführt und es wird in dem Anker 10 eine Drehkraft erzeugt.
Die Verzögerungsvorrichtung (decelerator) 3 besteht aus einem Planetenzahnrad-Verzögerer. Der Verzögerer bzw. Verzögerungsvorrichtung 3 umfasst ein Sonnenzahnrad 3a, welches auf der Ankerwelle 10a angeordnet ist, und eine Vielzahl von Planetenzahnrädern 3b, die mit dem Sonnenzahnrad 3a kämmen. Jedes Planetenzahnrad 19 dreht sich um seine eigene Achse und um das Sonnenzahnrad 3a.
Die Ausgangswelle 4 ist koaxial zur Ankerwelle 10a angeordnet. Ein Ende der Ausgangswelle 4 ist mit der Ankerwelle 10a über die Verzögerungsvorrichtung 3 verbunden, und das andere der Ausgangswelle 4 gegenüber dem Motor 2 wird durch ein Gehäuse 21 über ein Lager 20 abgestützt, so dass dieses um seine eigene Achse drehbar ist.
Der Motor 2 und der elektromagnetische Schalter 8 sind in einem Gehäuse 21 fixiert. Das Gehäuse 21 besitzt einen Frontflanschabschnitt 21a, von welchem das Kleinzahnrad 6 und das innere Rohr 23 vorragen. Die Ausgangswelle 4 ist durch das Gehäuse 21 drehbar gehaltert.
Die Kupplung 5 besitzt ein äußeres Element 5a, welches in den spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitt 22 der Ausgangswelle 4 gekuppelt ist, wobei das innere Rohr 23 an der Außenfläche der Ausgangswelle 4 über ein Lager 18 aufgesetzt ist, so dass dieses um seine eigene Achse in Bezug auf die Ausgangswelle 4 drehbar ist und entlang dessen axialer Richtung auf der Ausgangswelle 4 bewegbar oder verschiebbar ist, wobei eine Rolle 5b das Drehmoment basierend auf der Drehung des spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitts 22 überträgt und zwar entlang einer vorbestimmten Drehrichtung und auf das innere Rohr 23. Die Kupplung 5 überträgt die Drehung des Kupplungsabschnittes 22 auf das Kleinzahnrad 6. Wenn eine Drehgeschwindigkeit des Kleinzahnrades 6, welches ein Drehmoment empfängt, welches in der Maschine erzeugt wird, dasjenige der Ausgangswelle 4 überschreitet, die ein Drehmoment empfängt, welches von dem Motor 2 erzeugt wird, verhindert die Kupplung 5, dass das Kleinzahnrad 6 das Drehmoment des Motors 2 auf die Ausgangswelle 4 überträgt. Daher besteht die Kupplung 5 aus einer Einwegkupplung.
Wie in 6 gezeigt ist, ist das Kleinzahnrad 6, welches auf dem inneren Rohr 23 über den Kupplungsabschnitt 24 angekuppelt ist, auf dem inneren Rohr 23 entlang einer geradlinigen Keilwellen-Kupplungsnut 23a des Kupplungsabschnitts 24 bewegbar. Das Kleinzahnrad 6 besitzt einen zylinderförmigen Führungsabschnitt 6a, der sich von einem Außenumfang des Kleinzahnrades 6 zu dem Motor 2 entlang der Außenfläche des inneren Rohres 23 erstreckt. Eine Kleinzahnrad-Feder 25 ist um das innere Rohr 23 herumgewickelt und ist durch den Führungsabschnitt 6a umgeben oder umschlossen. Ein erster Kleinzahnrad-Anschlag oder Stopper 26 ist an einem Frontende des inneren Rohres 23 angeordnet. Die Kleinzahnrad-Feder 25 ist so eingestellt oder ausgebildet, um eine anfängliche Reaktionskraft (oder Anfangslast) zu speichern, wenn eine Frontendfläche des Kleinzahnrades 6 mit dem Stopper 26 in Kontakt gelangt. Das wird das Kleinzahnrad 6 zu der Frontseite durch die Kleinzahnrad-Feder 25 hin gestoßen, um dadurch Kontakt mit dem Stopper 26 zu halten. Ein zweiter Kleinzahnrad-Stopper 27 ist an dem rückwärtigen Ende des inneren Rohres 23 angeordnet, um das Kleinzahnrad 6 zu stoppen, wenn das Kleinzahnrad 6 in Bezug auf das innere Rohr 23 bewegt wird. Ein Abstand zwischen einem rückwärtigen Ende des Führungsabschnitts 6a und dem Stopper oder Anschlag 27 wird als ein Kleinzahnrad-Hub S1 bezeichnet. Der Kleinzahnrad-Hub S1 bezeichnet einen maximalen Wert der Bewegung des Kleinzahnrades 6 entlang dessen axialer Richtung in Bezug auf das innere Rohr 23.
Die Kleinzahnrad-Feder 25 kann potenziell komprimiert werden, bis die Kleinzahnrad-Feder 25 ihren vollständigen Kompressionszustand erreicht hat. Bei diesem Anlasser 1 ist die Kleinzahnrad-Feder 25 so eingestellt, dass sie ihren vollständigen Kompressionszustand erreicht, wenn die Kleinzahnrad-Feder 25 durch den Kleinzahnrad-Hub S1 komprimiert bzw. zusammengedrückt wird. Wenn daher das Ende des Führungsabschnittes 6a in Berührung mit dem Stopper 27 durch Bewegen des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das innere Rohr 23 gebracht wird, erreicht die Kleinzahnrad-Feder 25 den vollständig komprimierten Zustand. Es kann jedoch die Kleinzahnrad-Feder 25 auch so eingestellt sein, dass sie nicht den vollständigen Kompressionszustand erreicht, wenn sie durch den Kleinzahnrad-Hub S1 komprimiert bzw. zusammengedrückt wird. Wenn in diesem Fall das Ende des Führungsabschnitts 6a in Kontakt mit dem Stopper 27 gelangt, erreicht die Kleinzahnrad-Feder 25 noch nicht den vollständig komprimierten oder zusammengedrückten Zustand, sondern kann noch weiter zusammengedrückt werden.
Die Frontendfläche des inneren Rohres 23 ist von einem Stopper 31 beabstandet an einer Frontendfläche der Ausgangswelle 4 durch einen Hub SO des inneren Rohres angeordnet. Der Hub SO des inneren Rohres bezeichnet eine maximale Strecke der Bewegung des inneren Rohres 23 entlang einer axialen Richtung desselben. Wenn das Kleinzahnrad 6 in Kontakt mit dem Stopper 26 gelangt ohne dabei das innere Rohr 23 durch den Schiebehebel 7 anzustoßen, gelangt das Kleinzahnrad 6 in einem Abstand von dem Ringzahnrad 38 und zwar um einen Zwischenzahnrad-Spalt G3. Der Zwischenzahnrad-Spalt G3 bezeichnet eine Strecke, um die das Kleinzahnrad 6 bewegt wird, um in Berührung mit einer Endfläche des Ringzahnrades 38 zu gelangen. Dabei wird die folgende Beziehung befriedigt: S ≥ S1 + G3 (1)
Gemäß 5 besitzt der elektromagnetische Schalter 8 ferner externe Anschlüsse 32 und 33, die elektrisch mit einer Erregerschaltung (nicht gezeigt) des Motors 2 verbunden sind, zwei feststehende Kontakte 34, die jeweils mit den Anschlüssen 32 und 33 verbunden sind, eine Stange 35, die auf der Rückseite des Tauchkolbens 29 angeordnet ist und von dem Tauchkolben 29 beabstandet ist und entlang ihrer axialen Richtung bewegbar ist, und zwei bewegbare Kontakte 36, die durch die Stange 35 gehaltert werden, um mit der Stange 35 bewegt zu werden. Die Stange 35 ist von dem Tauchkolben 29 um den Hub-Spalt G1 beabstandet, wenn der Tauchkolben 29 nicht durch die magnetische Kraft der Wicklungen 28 bewegt wird. Jeder bewegbare Kontakt 36 ist von dem entsprechenden feststehenden Kontakt 34 um einen Zwischenkontakt-Spalt G2 beabstandet. Der Tauchkolben 29 ist von dem Kern 37 um einen Tauchkolben-Hub S2 beabstandet. Der Tauchkolben 29 kann zu dem feststehenden Kern 37 hin bewegt werden und zwar gemäß einer Summe aus G1 und G2. Hierbei wird die folgende Beziehung befriedigt, um zu verhindern, dass der Tauchkolben 29 mit dem Kern 37 kollidiert. S2 > G1 + G2 (2)
Wenn der Tauchkolben 29 durch den Hub-Spalt G1 zu dem Kern 37 hin bewegt wird und weiter bewegt wird, um die Stange 35 anzustoßen, wird der bewegbare Kontakt 36 mit der Stange 35 zu den feststehenden Kontakten 34 hin bewegt. Wenn die Stange 35 durch den Zwischenkontakt-Spalt G2 bewegt wird, gelangen die bewegbaren Kontakte 36 in Kontakt mit den feststehenden Kontakten 34, so dass ein Motorschalter für den Motor 2 eingeschaltet wird. Im Ansprechen auf den Einschaltzustand des Motorschalters wird ein Gleichstrom von einer Batterie (nicht gezeigt) dem Motor 2 zugeführt und es wird in dem Anker 10 eine Drehkraft erzeugt. Daher besitzt der Schalter 8 eine andere Funktion zum Zuführen eines Stromes zu einer Erregerschaltung des Motors 2, um den Motor 2 anzutreiben und zwar nach dem Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38.
Bei diesem Anlasser 1 sind der vorbestimmte Torsionswinkel des spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitts 22 und der Kleinzahnrad-Hub S1 im Voraus eingestellt und zwar derart, dass das Kleinzahnrad 6 Kontakt mit der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 aufrechterhält und auf seiner eigenen Achse gedreht wird, um eine bestimmte Position zu erreichen, bei der der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 zugelassen wird. Das heißt der Kleinzahnrad-Hub S1 wird voreingestellt, damit das Kleinzahnrad 6 die Möglichkeit erhält an der Endfläche 38a platziert zu werden und in ausreichender Weise durch ein Drehmoment gedreht zu werden, welches von der Kupplung 5 geliefert wird, die auf dem Zahnrad des Kupplungsabschnitts 22 bewegt und gedreht wird, der in einem vorbestimmten Torsionswinkel eingestellt ist, bis das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht hat.
Um ferner zu ermöglichen, dass das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht bevor der Motor 2 angetrieben wird, wird die folgende Beziehung befriedigt: (S1 + G3) × L1/L2 < G1 + G2 (3)
Hierbei bedeutet L1 eine Länge von einer axialen Linie der Halterungswelle 7a zu dem einen Ende des Schiebehebels 7, der die Bewegung des Tauchkolbens 29 empfängt, L2 gibt eine Länge von der axialen Linie zu der Halterungs- oder Abstützwelle 7a zu dem anderen Ende des Schiebehebels 7 an, der mit der Kupplung 5 in Kontakt steht. Selbst wenn das innere Rohr 23 zu dem Ringzahnrad 38 um eine maximale Strecke (S1 + G3) bewegt wird, die durch das innere Rohr 23 zugelassen wird, damit das Kleinzahnrad 5 die bestimmte Position erreichen kann, wird der Tauchkolben 29 lediglich um eine Strecke (S1 + G3) × L1/L2 zu dem feststehenden Kern 37 hin bewegt. Wenn als ein Ergebnis das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht, sind die bewegbaren Kontakte 36 weiterhin von den feststehenden Kontakten 34 um die Strecke G1 + G2 – (S1 + G3) × L1/L2 beabstandet:
Als nächstes wird die Betriebsweise des Anlassers 1 unter Hinweis auf 7 beschrieben. 7 zeigt eine erläuternde Ansicht, welche die Bewegung des Kleinzahnra des 6 entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt. Pfeile A1, A6, A7 und A8 in 7 zeigen einen Ort eines Markierungspunktes eines Zahnradzahnes des Kleinzahnrades 6 an. In der vorliegenden Beschreibung wird die Drehrichtung des Kleinzahnrades 6, welches mit dem Ringzahnrad 38 gedreht wird, um die Maschine zu starten, die Antriebsrichtung genannt, und eine Drehrichtung entgegengesetzt zu der Antriebsrichtung wird als Anti-Antriebsrichtung bezeichnet.
Wenn ein Gleichstrom im Ansprechen auf ein Treibersignal empfangen wird, welches von einem Zündschalter ausgesendet wird. Erzeugen die Erregerwicklungen 28 eine magnetische Kraft. Es wird dann der Tauchkolben 29 zu dem feststehenden Kern 37 aufgrund der magnetischen Kraft hin bewegt, während jedoch das eine Ende des Schiebehebels 7 bewegt wird und die Kupplung 5 an dem Kupplungsabschnitt 22 platziert wird und zu dem anderen Ende des Schiebehebels 7 zu dem Ringzahnrad 38 hin gestoßen wird. Es werden daher das innere Rohr 23 der Kupplung 5 und das Kleinzahnrad 6 ebenfalls zu der Ausgangswelle 4 zu dem Ringzahnrad 38 hin bewegt. Da in diesem Fall die Kupplung 5 entlang der spiralförmig gekrümmten Zahnradzähne des Kupplungsabschnittes 22 bewegt wird, wird das Kleinzahnrad 6 um seine eigene Achse mit dem inneren Rohr 23 entlang der Anti-Antriebsrichtung gedreht, die durch die spiralförmige Keilnutgestalt des Kupplungsabschnittes 22 bestimmt ist, und das Kleinzahnrad 6 gelangt in Kontakt mit der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 (siehe Schritt (a) und den Pfeil A1).
Die Kupplung 5 wird weiter durch den Schiebehebel 7 angestoßen. Das innere Rohr 23 rückt daher auf der Ausgangswelle 4 zu der Frontseite hin vor, während die Feder 25 zusammengedrückt wird, um zu bewirken, dass das Kleinzahnrad 6 in Kontakt mit der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 gehalten wird und zwar durch eine gespeicherte Reaktionskraft der Ring-Feder 25. In diesem Fall wird das Kleinzahnrad 6, welches an der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 ansteht relativ bewegt oder zurückgezogen und zwar in Bezug auf das innere Rohr 23. Das heißt die Rückzugsstrecke des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das innere Rohr 23 ist gleich der Vorrückstrecke des inneren Rohres 23. Ferner wird das Kleinzahnrad 6, welches an der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 ansteht, um seine eigene Achse mit dem inneren Rohr 23 entlang der Anti-Antriebsrichtung gedreht, so dass die Zahnradzähne des Kleinzahnrades 6 auf der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 bewegt werden. Ein Grad oder Ausmaß der Drehung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf die Vorrückstrecke des inneren Rohres 23 wird entsprechend dem vorbestimmten Torsionswinkel des Kupplungsabschnitts 22 bestimmt. Dann erreicht das Kleinzahnrad 6 eine bestimmte Position, bei der der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 zugelassen wird (siehe Schritt (b) und den Pfeil A6). Das heißt jeder Zahnradzahn des Kleinzahnrades 6 gelangt in Eingriff mit einem entsprechenden Zahnradzahn des Ringzahnrades 38. Zu diesem Zeitpunkt sind die bewegbaren Kontakte 36 weiterhin von den feststehenden Kontakten 34 beabstandet.
Das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, wird dann automatisch in das Ringzahnrad 38 durch die gespeicherte Reaktionskraft der Ring-Feder 26 gestoßen, während die Ring-Feder 25 sich ausdehnt (siehe Schritt (c) und den Pfeil A7), und damit wird der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 vervollständigt.
Nach der Vervollständigung des Eingriffs gelangen die bewegbaren Kontakte 36 in Kontakt mit den feststehenden Kontakten 34 und ein Motorschalter wird eingeschaltet. Im Ansprechen auf den Einschaltzustand des Motorschalters wird Gleichstrom einer Erregerschaltung des Motors 2 zugeführt und ein Drehmoment, welches dann durch den Motor 2 erzeugt wird, wird auf das Ringzahnrad 23 über die Ausgangswelle 4, das innere Rohr 23 und das Kleinzahnrad 6 übertragen. Daher wird das Ringzahnrad 23 mit dem Kleinzahnrad 6 in der Antriebsrichtung (siehe Schritt (d) und den Pfeil A8) in Drehung versetzt und es wird der Antrieb des Motors gestartet.
Wirkungen der ersten Ausführungsform
Bei dem Anlasser 1 gemäß der ersten Ausführungsform sind der vorbestimmte Torsionswinkel des Kupplungsabschnitts 22 und der Kleinzahnrad-Hub S1 im Voraus eingestellt und zwar derart, dass das Kleinzahnrad 6 um seine eigene Achse durch ein Drehmoment der Kupplung 5 gedreht wird und auf der Zahnung des Kupplungsabschnitts 22 bewegt und gedreht wird und die bestimmte Position erreicht und zwar ohne eine Drehkraft von dem Motor 2 zu empfangen.
Ungeachtet der Anfasung der Zahnradzähne des Kleinzahnrades 6 und des Ringzahnrades 38 kann das Kleinzahnrad 6 in zuverlässiger Weise mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gelangen. Wenn beispielsweise die Zahnradzähne angefast sind, so dass die Zahnweiten verkürzt werden, kann das Kleinzahnrad 6 mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gelangen und zwar durch die Drehung des Kleinzahnrades 6 entsprechend der verkürzten Weite. Wenn keine Zahnradzähne angefast sind, wird das Kleinzahnrad 6 aus seiner Achse um einen Winkel gedreht, der größer ist als derjenige im Falle der angefasten Zahnradzähne.
Ferner kann das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, in sanfter Weise den Eingriff mit dem Ringzahnrad 38 beginnen und es kann ein vollständiger Eingriff lediglich unter Verwendung der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 25 erreicht werden. Es kann daher die Wahrscheinlichkeit, dass das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, eine Aufschlagskollision zu einem Startzeitpunkt des Eingriffs mit dem Ringzahnrad 38 erfährt, beträchtlich reduziert werden.
Selbst wenn demzufolge das Kleinzahnrad 6 aus einem Material mit niedriger Härte hergestellt wird oder ein Material, welches keine Wärmebehandlung erfahren hat, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine Beschädigung oder ein Bruch des Kleinzahnrades 6 verhindert wird. Mit anderen Worten kann ein Auswahlbereich für die Materialien, die für das Kleinzahnrad 6 verwendet werden können, erweitert werden, während jedoch gleichzeitig die Festigkeit und die Haltbarkeit des Kleinzahnrades 6 verbessert werden.
Beispielsweise kann das Kleinzahnrad 6 aus einem leichtgewichtigen Material hergestellt werden. Selbst wenn in diesem Fall eine Reaktionskraft, die in der Klein zahnrad-Feder 25 gespeichert ist, gering ist, kann das Kleinzahnrad in zuverlässiger Weise in das Ringzahnrad 38 durch die Reaktionskraft gestoßen werden. Ferner kann das Kleinzahnrad 6 sogar aus Harz hergestellt werden. In diesem Fall kann der Aufschlag, der während der Ankurbelungszeit erzeugt wird, reduziert werden und die Geräuschentwicklung, die sich zwischen den Zahnrädern einstellt, die miteinander kämmen, kann reduziert werden.
Die Kleinzahnrad-Feder 25 speichert eine Reaktionskraft, wenn das innere Rohr 23 entlang seiner axialen Richtung durch den Schiebehebel 7 bewegt wird während das Kleinzahnrad 6 in Bezug auf das innere Rohr 23 zurückgezogen wird. Demzufolge kann das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, automatisch in das Ringzahnrad 38 mit Hilfe der gespeicherten Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 25 gestoßen werden.
Der Kleinzahnrad-Hub S1 wird im Voraus eingestellt und zwar in solcher Weise, dass das Kleinzahnrad 6 auf dem Ringzahnrad gedreht wird und zwar im Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel des Kupplungsabschnittes 22 und auch die bestimmte Position erreichen kann. Demzufolge kann das Kleinzahnrad 6 in zuverlässiger Weise die bestimmte Position erreichen.
Obwohl ferner eine Antriebsfeder in einem elektromagnetischen Schalter eines herkömmlichen Anlassers vorgesehen ist, um eine Kleinzahnrad-Feder darin zu unterstützen ein Kleinzahnrad in ein Ringzahnrad zu stoßen, wird die Kleinzahnrad-Feder 25 so eingestellt, dass sie in ausreichender Weise eine Reaktionskraft speichert. Es ist daher keine Antriebsfeder in dem Anlasser 1 erforderlich. Demzufolge kann die Konstruktion des elektromagnetischen Schalters 8 vereinfacht werden und es kann auch ein elektromagnetischer Schalter mit kleiner Größe erhalten werden.
Das Kleinzahnrad 6, welches die bestimmte Position erreicht hat, kann automatisch in das Ringzahnrad 38 durch eine Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 25 gestoßen werden, während der elektromagnetische Schalter 8 einen Motorschalter in ei nem Ausschaltzustand hält, so dass der Motor 2 nicht angetrieben wird. Demzufolge kann das Kleinzahnrad 6 mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gelangen ohne dass dabei ein großer Stoß auf das Kleinzahnrad 6 ausgeübt wird.
Die Kleinzahnrad-Feder 25 kann so eingestellt sein, dass sie ihren vollständig zusammengedrückten Zustand erreicht bevor die rückwärtige Endfläche des Führungsabschnittes 6a des Kleinzahnrades 6 den Stopper oder Anschlag 7 erreicht. Das heißt obwohl die Kleinzahnrad-Feder 25 vollständig zusammengedrückt ist, gibt es einen Raum zwischen dem Kleinzahnrad 6 und dem Stopper 7. In diesem Fall wird der Kleinzahnrad-Hub S1 als eine Differenz zwischen der Länge der Kleinzahnrad-Feder 25 entsprechend ihrer anfänglichen Reaktionskraft, und einer Länge der Kleinzahnrad-Feder 25 entsprechend ihrem voll zusammengedrückten Zustand definiert. Daher sind der Führungsabschnitt 6a und der Stopper 27 nicht erforderlich.
Die vorliegende Ausführungsform sollte nicht so konstruiert sein, dass sie auf eine spiralförmige Keilnutkupplung des äußeren Teiles 5a der Kupplung 5 an dem Kupplungsabschnitt 22 und auf die geradlinige Keilnutkupplung des Kleinzahnrades 6 auf dem inneren Rohr 23 der Kupplung 5 beschränkt ist. Der Anlasser 1 kann eine Konfiguration aufweisen, bei der das Kleinzahnrad 6 an das innere Rohr 23 gemäß einer spiralförmigen Keilnutkupplung gekuppelt ist während der äußere Teil 5a (the outer) an die Ausgangswelle 4 in einer geradlinigen Keilnutkupplung gekuppelt ist. Wenn in diesem Fall die Kupplung 5 durch den Schiebehebel 7 angestoßen wird, nähert sich das Kleinzahnrad 6 dem Ringzahnrad 38, wobei das innere Rohr 23 nicht die Drehbewegung des Kleinzahnrades 6 ausführt. Dann wird das Kleinzahnrad 6, welches in Kontakt mit der Endfläche des Ringzahnrades 38 gehalten wird, auf seiner eigenen Achse gedreht und zwar im Ansprechen auf einen vorbestimmten Torsionswinkel eines Zahnrades oder Zahnes eines spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitts des inneren Rohres 23, während dieses in Bezug auf das innere Rohr 23 zurückgezogen wird. Das Kleinzahnrad 6 erreicht dann letztendlich die bestimmte Position und gelangt in Eingriff mit dem Ringzahnrad 38.
Der Anlasser 1 kann auch eine Konfiguration aufweisen, bei der die Verbindung des Kleinzahnrades 6 mit dem inneren Rohr 23 und die Verbindung des äußeren Teiles 5a mit der äußeren Welle 4 über eine spiralförmige Keilnutkupplung miteinander gekuppelt sind.
Ferner kann der Anlasser 1 auch keine Kleinzahnrad-Feder aufweisen. Im Falle eines Anlassers 1, der keine Kleinzahnrad-Feder besitzt, stößt der Schiebehebel 7, wenn das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht hat, weiterhin die Kupplung 5 zu dem Ringzahnrad 38 hin an, damit das Kleinzahnrad 6 mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gelangt.
Der Anlasser 1 kann für eine Maschine eines Gerätes wie beispielsweise als ein Nichtzubehör-Generator verwendet werden.
AUSFÜHRUNGFORM 2
8 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Anlasser 41 für eine Maschine, der in 8 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Anlasser 1, der in 5 gezeigt ist, dadurch, dass der Anlasser 41 eine Antriebsfeder 39 besitzt, die in einem Loch des Tauchkolbens 29 angeordnet ist. Die Antriebsfeder 39 ist um ein Bewegungselement 40 herumgewickelt und wird durch den Tauchkolben 29 umschlossen. Das Bewegungselement 40 ist an einem Ende des Schiebehebels 7 angebracht. Die Antriebsfeder 39 ist so ausgeführt, dass sie eine anfängliche Reaktionskraft speichert, wenn die Erregerwicklungen 28 keine magnetische Kraft erzeugen. Die Federkonstante und die anfängliche Reaktionskraft der Antriebsfeder 39 sind größer als diejenigen der Kleinzahnrad-Feder 25.
Nachdem bei diesem Anlasser 41 das Kleinzahnrad 6 in Berührung mit der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 gelangt ist, wird das Kleinzahnrad 6 auf seiner eigenen Achse entlang der Anti-Antriebsrichtung auf der Endfläche 38a gedreht und zwar im Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel des Kupplungsabschnitts 22, während es in Bezug auf das innere Rohr 23 zurückgezogen wird. Während dieser Drehbewegung entsteht eine Wahrscheinlichkeit, dass die Ränder oder Kanten von den Zahnradzähnen des Kleinzahnrades 6 mit denjenigen des Ringzahnrades 38 interferieren, so dass verhindert wird, dass das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreichen kann. Selbst wenn bei dieser Ausführungsform die Ränder oder Kanten miteinander interferieren, um dadurch die Drehbewegung des Kleinzahnrades 6 anzuhalten, wird die Kupplung 5 weiter durch den Schiebehebel 7 gestoßen und zwar im Ansprechen auf die Reaktionskraft, die in der Antriebsfeder 39 gespeichert ist, um dadurch das Kleinzahnrad 6 entlang der Anti-Antriebsrichtung zu drehen. Demzufolge kann das Kleinzahnrad 6 in zuverlässiger Weise die bestimmte Position erreichen und die Antriebsfeder 39 kann verhindern, dass das Kleinzahnrad 6 darin fehlschlägt in Eingriff mit dem Ringzahnrad 38 zu gelangen.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
9 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Anlasser 51 für eine Maschine, der in 9 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Anlasser 1, der in 5 gezeigt ist, dadurch, dass der Tauchkolben 29 des elektromagnetischen Schalters 8 koaxial zu der Ausgangswelle 4 angeordnet ist und dass die Ankerwelle 10a des Ankers 10 parallel zur Ausgangswelle 4 angeordnet ist. Die grundlegende Konstruktion des Anlassers 51 ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige, die in der veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster-Zweitveröffentlichung Nr. 56-10931 offenbart ist.
Die Ausgangswelle 4 ist in einem inneren Loch eines Keilnutrohres 42 angeordnet, so dass das Keilnutrohr (spline tube) 42 in Eingriff mit dem spiralförmigen Keilnut-Kupplungsabschnitt 22 der Ausgangswelle 4 gelangt. Wenn der Motor 2 angetrieben wird, wird eine Drehkraft des Motors 2 zu dem Keilnutrohr 42 über die Kupplung 5 übertragen und die Ausgangswelle 4 empfängt ein Drehmoment von dem Keilnutrohr 42 über den Kupplungsabschnitt 22 und wird auf seiner eigenen Achse entlang der Antriebsrichtung in Drehung versetzt. Das wirkt die Ausgangswelle 4 als ein Drehmomentübertrager der vorliegenden Erfindung.
Ein Endabschnitt der Ausgangswelle 4 ragt von dem Kupplungsabschnitt 22 zur Frontseite hin vor und das Kleinzahnrad 6 wird durch den Endabschnitt der Ausgangswelle 4 über den Kupplungsabschnitt 24 gehaltert, der an der Außenfläche der Ausgangswelle 4 angeordnet ist, so dass dieses entlang seiner axialen Richtung auf dem Kupplungsabschnitt 24 bewegbar ist. Wenn die Erregerwicklungen 28 des elektromagnetischen Schalters 8 keinen Strom empfangen, wird das Kleinzahnrad 6 durch die Kleinzahnrad-Feder 25 so positioniert, dass es Kontakt mit dem Kleinzahnrad-Anschlag oder Stopper 26 aufrechterhält, der an dem Frontende der Ausgangswelle 4 angebracht ist. Wenn der Tauchkolben 29 des elektromagnetischen Schalters 8 zu dem Kern 37 entlang der Frontrichtung bewegt wird, empfängt die Ausgangswelle 4 eine Bewegungskraft von dem Tauchkolben 29 über eine Tauchkolbenstange 43, die von dem Tauchkolben 29 aus abgeht, eine Kugel 44, die oben an der Tauchkolbenstange 43 angeordnet ist, und den Kupplungsabschnitt 22. Es wird dann die Ausgangswelle 4 zur Frontseite hin gestoßen während diese entlang der Anti-Antriebsrichtung im Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel des Kupplungsabschnittes 22 gedreht wird. Das Kleinzahnrad 6 wird mit der Ausgangswelle 4 bewegt, wobei es auf seiner eigenen Achse mit der Ausgangswelle 4 gedreht wird. Wenn das Kleinzahnrad 6 in Kontakt mit der Endfläche 38a des Ringzahnrades 38 gelangt, wird das Kleinzahnrad 6 in Bezug auf die Ausgangswelle 4 zurückgezogen, während es sich auf seiner. eigenen Achse mit der Ausgangswelle 4 dreht. Der vorbestimmte Torsionswinkel des Kupplungsabschnittes 22 und der Kleinzahnrad-Hub S2 sind in solcher Weise im Voraus eingestellt, dass das Kleinzahnrad 6 eine bestimmte Position erreicht, in der der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 zugelassen wird. Ferner ist ein Motorschalter des elektromagnetischen Schalters 8 voreingestellt, so dass dieser eingeschaltet wird nachdem das Kleinzahnrad 6 die bestimmte Position erreicht hat.
Demzufolge kann der Anlasser 51 die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform erzielen.
Wenn ferner der Anlasser 51 zusätzlich die Antriebsfeder 39 besitzt, die in 8 gezeigt ist, kann der Anlasser 51 die gleichen Wirkungen wie diejenigen der zweiten Ausführungsform realisieren.
Die vorliegende Ausführungsform ist so konstruiert, dass sie nicht auf die spiralförmige Keilnutkupplung des Keilnutrohres 42 auf der Ausgangswelle 4 und auf eine geradlinige Keilnutkupplung des Kleinzahnrades 6 auf der Ausgangswelle 4 beschränkt ist. Der Anlasser 51 kann eine Konfiguration aufweisen, bei der das Kleinzahnrad 6 an die Ausgangswelle 4 gekuppelt ist und zwar in Form der spiralförmigen Keilnutkupplung, während jedoch das Keilnutrohr 42 an die äußere Welle 4 gemäß einer geradlinigen Keilnutkupplung gekuppelt ist. Ferner kann der Anlasser 51 eine Konfiguration aufweisen, bei der die Verbindung des Kleinzahnrades 6 mit der äußeren Welle bzw. Ausgangswelle 4 und die Verbindung des Keilnutrohres 42 mit der Ausgangswelle bzw. äußeren Welle 4 gemäß einer spiralförmigen Keilnutkupplung aneinandergekuppelt sind.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
Der in 5 gezeigte Anlasser 1 besitzt den Motor 2, die Kupplung (oder Drehmomentübertrager) 5, das Kleinzahnrad 6 und die Kleinzahnrad-Feder 25. Eine Achse des Kleinzahnrades 6, welches mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gebracht wird, ist in Bezug auf eine Achse des Ringzahnrades 38 um einen Neigungswinkel geneigt. Das Kleinzahnrad 6, welches mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff gebracht wird, empfängt eine Drehkraft von dem Motor 2 über die Kupplung 5 und wird mit dem Ringzahnrad 38 zum Starten der Maschine in Drehung versetzt. Die Neigung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das Ringzahnrad 38 erzeugt eine Rückziehkraft und zwar während der Drehung des Kleinzahnrades 6. Die Rückziehkraft versucht das Kleinzahn rad 6 von dem Ringzahnrad 38 entgegen der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 25 zu trennen. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Neigungswinkel so eingestellt, dass der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 aufrechterhalten wird. Daher verhindert die Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder 25, dass das Kleinzahnrad 6 von dem Ringzahnrad 38 im Ansprechen auf die Rückziehkraft abgetrennt wird. Demzufolge wird der Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 aufrechterhalten.
Ein Beispiel eines Anlassers für eine Maschine eines Fahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform wird in nun in Einzelheiten unter Hinweis auf die 10 bis 12 beschrieben.
10 zeigt eine erläuternde Ansicht, welche die Neigung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf die Ausgangswelle 4 in dem Anlasser 1, der in 5 gezeigt ist, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt, wobei 11 eine erläuternde Ansicht zeigt, die einen Teilungs- oder Steigungsradius D des Kleinzahnrades 6 darstellt. Die 12A, 12B und 12C zeigen Schnittansichten von Zahnradzähnen des Kleinzahnrades 6, die mit den Zahnradzähnen des inneren Rohres 23 kämmen oder in Eingriff stehen.
Die Ausgangswelle 4, die in 5 gezeigt ist, ist koaxial zu dem Ringzahnrad 38 angeordnet. Wenn, wie in 10 gezeigt ist, ein Spielraum zwischen den Zahnradzähnen des Kleinzahnrades 6 und dem inneren Rohr 23 in der geradlinigen Keilnutkupplung oder ein Spielraum zwischen dem Führungsabschnitt 6a des Kleinzahnrades 6 und dem inneren Rohr 23 vorhanden ist, wird eine Achse A1 des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf eine Achse A2 der Ausgangswelle 4 um einen Neigungswinkel θ geneigt. Wenn der – Spielraum größer wird, erhöht sich auch der Neigungswinkel. Wenn der Spielraum kleiner wird, verkleinert sich der Neigungswinkel.
Wenn, wie in 11 gezeigt ist, das Kleinzahnrad 6 in Bezug auf die Ausgangswelle 4 geneigt ist und mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff steht, ist die Achse des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf eine Achse des Ringzahnrades 38 um den Neigungswinkel θ geneigt, um dadurch eine Rückziehkraft F zu erzeugen, die zu einer Abtrennrichtung hin gerichtet ist. Die Rückziehkraft F ist daher bestrebt das Kleinzahnrad 6 von dem Ringzahnrad 38 zu trennen.
Die Rückziehkraft F kann gemäß der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: F = T·sinθ·μ/D (4),wobei T ein maximales Drehmoment bedeutet, welches von dem Kleinzahnrad 6 auf das Ringzahnrad 38 übertragen wird, θ ein Neigungswinkel ist, μ ein Reibungskoeffizient bei dem Eingriff des Kleinzahnrades 6 mit dem Ringzahnrad 38 bedeutet, und D ein Steigungsradius oder Teilungsradius des Kleinzahnrades 6 bedeutet, der in 11 gezeigt ist.
Wenn angenommen wird, dass die Rückziehkraft F größer ist als eine Reaktionskraft Sp der Kleinzahnrad-Feder 25, die mit dem Ringzahnrad 38 in Eingriff steht, wird das Kleinzahnrad 6 zu dem Motor 2 hin zurückgezogen. Es ergibt sich somit eine Wahrscheinlichkeit, dass das Kleinzahnrad 6 in unerwünschter Weise von dem Ringzahnrad 38 abhebt.
Um zu verhindern, dass das Kleinzahnrad 6 von dem Ringzahnrad 38 zurückzogen wird oder von diesem abhebt, wird der Neigungswinkel θ so eingestellt, dass er die folgende Beziehung befriedigt: F < Sp (5)
Eine Positionsbeziehung zwischen dem Kleinzahnrad 6 und dem inneren Rohr 23, die die Gleichung 5 befriedigen, wird dadurch erzielt, indem der Spielraum zwischen den Zahnradzähnen des Kleinzahnrades 6 und dem inneren Rohr 23 in der geradlinigen Keilnutkupplung und ein Spielraum zwischen dem Führungsabschnitt 6a des Kleinzahn rades 6 und dem inneren Rohr 23 eingestellt wird. Ein Spielraum zwischen den Zahnradzähnen des Kleinzahnrades 6 und dem inneren Rohr 23 wird beispielsweise entsprechend einer Anpassung an einen großen Durchmesser eingestellt (siehe 12A), entsprechend einer Anpassung eines kleinen Durchmessers (siehe 12B) oder entsprechend einer Zahnradzahnflächenanpassung (siehe hierzu 12C).
Da demzufolge der Neigungswinkel θ in solcher Weise im Voraus eingestellt ist, dass die Rückziehkraft F proportional zu einem Wert von sinθ ist und kleiner ist als die Rückziehkraft Sp der Kleinzahnrad-Feder 25, kann verhindert werden, dass die Rückziehkraft Sp das Kleinzahnrad 6 von dem Ringzahnrad 38 zurückzieht oder von diesem abhebt.
Speziell bei einem Anlasser mit einem Kleinzahnrad-Hub S1, der größer ist als eine Eingriffsweite W1 bei dem Eingriff zwischen dem Kleinzahnrad 6 und dem Ringzahnrad 38 ergibt sich dann, wenn die Rückziehkraft F größer ist als die Reaktionskraft Sp eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Kleinzahnrad 6 von dem Ringzahnrad 38 abhebt. Da jedoch die Rückziehkraft F so eingestellt ist, dass sie kleiner ist als die Reaktionskraft Sp und zwar bei dem Anlasser 1, kann die Reaktionskraft Sp in zuverlässiger Weise ein Abheben des Kleinzahnrades 6 von dem Ringzahnrad 38 verhindern. Demzufolge kann eine Wiederholung eines Vorrückens und Zurückziehens bzw. die entsprechenden Bewegungen des Kleinzahnrades 6 in dem Ringzahnrad 38 in beträchtlicher Weise reduziert werden und Störgeräusche basierend auf diesen Bewegungen können in beträchtlicher Weise gemindert werden. Als ein Ergebnis wird eine Wahrscheinlichkeit, dass das Kleinzahnrad 6 und/oder das Ringzahnrad 38 verschlissen werden, reduziert.
Bei dieser Ausführungsform wird die Neigung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das Ringzahnrad 30 in dem Anlasser 1, der in 5 gezeigt ist, eingestellt. Jedoch kann diese Neigungseinstellung auch auf dem Anlasser 41 angewendet werden, der in 8 gezeigt ist, oder auch auf den Anlasser 51, der in 9 gezeigt ist.
Ferner wird bei dieser Ausführungsform die Neigungseinstellung in dem Anlasser vorgenommen, wobei der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel so eingestellt werden, dass das Kleinzahnrad die vorbestimmte Position erreichen kann und zwar ohne eine Drehkraft von dem Motor 2. Jedoch kann die Neigungseinstellung auch bei einem allgemeinen Anlasser wie einem Anlasser 180 angewendet werden, der in 1 gezeigt ist, wobei ein Kleinzahnrad eine einen Eingriff ermöglichende Position erreichen kann und zwar unter Verwendung einer Drehkraft eines Motors.
AUSFÜHRUNGSFORM 5
Die Neigung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das Ringzahnrad 38 wird ferner aufgrund einer geringen Steifigkeit der Ausgangswelle 4 und/oder geringen Steifigkeit des Gehäuses 21 verursacht. Um näher in Einzelheiten zu gehen, so werden die Ausgangswelle 4, welche das innere Rohr 23 haltert, und das Kleinzahnrad 6 auf einer Außenfläche der Ausgangswelle 4 koaxial zu dem Ringzahnrad 38 positioniert. Unter der Annahme, dass die Steifigkeit der Ausgangswelle 4 oder des Gehäuses 21, welches die Ausgangswelle 4 haltert, geringer wird, ergibt sich eine Wahrscheinlichkeit, dass die Neigung der Ausgangswelle 4 in Bezug auf das Ringzahnrad 38 während der Drehung des Kleinzahnrades 6 und des Ringzahnrades 38, die miteinander kämmen, erhöht wird. Die Neigung der Ausgangswelle 4 bewirkt, dass das Kleinzahnrad 6 in Bezug auf das Ringzahnrad 38 geneigt ist, um eine Rückziehkraft F auszubilden, die größer ist als die Reaktionskraft Sp.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Steifigkeit der Ausgangswelle 4 und des Gehäuses 21 des Anlassers, der in den 1, 5, 8 oder 9 gezeigt ist, in ausreichender Weise erhöht, um zu bewirken, dass die Neigung der Ausgangswelle 4 gering bleibt, so dass die Neigung des Kleinzahnrades 6 in Bezug auf das Ringzahnrad 38 klein gehalten werden kann, um dadurch die Rückziehkraft F kleiner zu machen als die Reaktionskraft Sp.
Demzufolge wird die Wahrscheinlichkeit, dass das Kleinzahnrad 6 und/oder das Ringzahnrad 38 verschlissen werden, weiter reduziert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Steifigkeit des Gehäuses 21 erhöht. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Steifigkeit des Frontflanschabschnittes 21a, der die Ausgangswelle 4 haltert, zusätzlich erhöht wird.

Claims

Anlasser für eine Maschine, mit: einem Motor (2); einem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42), der mit dem Motor (2) verbunden ist; einem Drehmomentübertrager (4, 5), der mit dem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) gemäß einer Keilnutkupplung verbunden ist, so dass dieser auf einer ersten Achse des Drehmomentübertragers (4, 5) im Ansprechen auf eine Drehkraft des Motors (2) drehbar ist, die über den ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) übertragen wird, und welcher entlang einer axialen Richtung des Drehmomentübertragers (4, 5) auf dem ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) in Bezug auf den ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) bewegbar ist; einem zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt (spline coupling portion) (24); einem Kleinzahnrad (6), welches mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) über den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt (24) gemäß einer Keilnutkupplung verbunden ist und zwar derart, dass das Kleinzahnrad (6) auf einer zweiten Achse des Kleinzahnrades (6) mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) drehbar ist und entlang der axialen Richtung mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) bewegbar ist und auf dem zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt (24) in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) entlang der axialen Richtung bewegbar ist; und einem elektromagnetischen Schalter (8), der auf die Eingabe eines Operators anspricht, und der eine erste Funktion aufweist, um den Drehmomentübertrager (4, 5) zu bewegen, und eine zweite Funktion besitzt, um den Motor (2) anzutreiben, um das Kleinzahnrad (6) mit einem Ringzahnrad (38) der Maschine in Eingriff zu bringen und den Antrieb der Maschine zu starten, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Abschnitte gemäß den ersten und den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitten ein Zahnrad oder Getriebe aufweist, welches in einer spiralförmigen Keilnutgestalt mit einem vorbestimmten Torsionswinkel ausgebildet ist, wobei das Kleinzahnrad (6) entlang der axialen Richtung in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) mit einem Kleinzahnrad-Hub bewegbar ist, der Drehmomentübertrager (4, 5) im Ansprechen auf die erste Funktion des elektromagnetischen Schalters (8) bewegbar ist, um das Kleinzahnrad (6), welches mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) bewegt wird, auf eine Endfläche des Ringzahnrades (38) zu platzieren und um das Kleinzahnrad (6) auf der Endfläche des Ringzahnrades (38) in Einklang oder entsprechend der spiralförmigen Keilnutgestalt des einen Keilnut-Kupplungsabschnitts zu drehen, der gemäß dem vorbestimmten Torsionswinkel eingestellt ist, wobei der Kleinzahnrad-Hub und der vorbestimmte Torsionswinkel so eingestellt sind, dass das Kleinzahnrad (6), welches auf der Endfläche des Ringzahnrades (38) gedreht wird, eine bestimmte Position erreicht, in welcher der Eingriff des Kleinzahnrades (6) mit dem Ringzahnrad (38) zugelassen wird, und zwar ohne einen Empfang einer Drehkraft des Motors (2).
Anlasser nach Anspruch 1, ferner mit: einer Kleinzahnrad-Feder (25), die zwischen dem Kleinzahnrad (6) und dem Drehmomentübertrager (4, 5) in solcher Weise angeordnet ist, dass die Kleinzahnrad-Feder (25) eine Reaktionskraft im Ansprechen auf die Bewegung des Kleinzahnrades (69 in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) zu einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des Drehmomentübertragers (4, 5) speichert, der durch die erste Funktion des elektromagnetischen Schalters (8) bewegt wird, wobei das Kleinzahnrad (6), welches die bestimmte Position erreicht hat, automatisch entlang der axialen Richtung durch die gespeicherte Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder (25) bewegt wird, so dass dieses in Eingriff mit dem Ringzahnrad (38) gelangt.
Anlasser nach Anspruch 1, bei der Kleinzahnrad-Hub so eingestellt ist, dass er gleich ist mit oder länger ist als ein Bewegungswert des Drehmomentübertragers (4, 5), der bewegt wird, um das Kleinzahnrad (6) zu veranlassen die bestimmte Position zu erreichen.
Anlasser nach Anspruch 1, bei dem der elektromagnetische Schalter (8) einen Motorschalter (34; 36) aufweist, der den Motor (2) in einem Nicht-Antriebszustand im Ansprechen darauf hält, dass das Kleinzahnrad (6) noch nicht in Eingriff mit dem Ringzahnrad (38) gelangt ist, und im Ansprechen auf den Eingriff des Kleinzahnrades (6) mit dem Ringzahnrad (38) gedreht wird, um den Motor (2) anzutreiben.
Anlasser nach Anspruch 1, bei dem das Kleinzahnrad (6), welches in Eingriff mit dem Ringzahnrad (38) steht, entlang einer Antriebsrichtung im Ansprechen auf die Drehkraft des Motors (2) gedreht wird, und bei dem das Kleinzahnrad (6), welches auf der Endfläche des Ringzahnrades (38) platziert ist, entlang einer Nicht-Antriebsvorrichtung entgegengesetzt zu der Antriebsrichtung gedreht wird und zwar in Ansprechen auf den vorbestimmten Torsionswinkel der spiralförmigen Keilnutgestalt des Getriebes des einen Keilnut-Kupplungsabschnitts.
Anlasser nach Anspruch 2, ferner mit einer Antriebs-Feder (39), die eine zweite Reaktionskraft speichert, wenn der Drehmomentübertrager (4, 5) im Ansprechen auf die erste Funktion des elektromagnetischen Schalters (8) bewegt wird, und die das Kleinzahnrad (6) darin unterstützt die bestimmte Position zu erreichen, wobei die zweite Reaktionskraft freigeben wird, und welche das Kleinzahnrad (6) vermittels der zweiten Reaktionskraft in Kooperation mit der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder (25) so bewegt, dass das Kleinzahnrad in Eingriff mit dem Ringzahnrad (38) belangt.
Anlasser nach Anspruch 6, bei dem die Kleinzahnrad-Feder (25) eine anfängliche Reaktionskraft speichert bevor die Bewegung des Kleinzahnrades (6) in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) erfolgt, die Antriebs-Feder (39) eine anfängliche Reaktionskraft speichert bevor die Bewegung des Drehmomentübertragers (4, 5) erfolgt, und eine Federkonstante und die anfängliche Reaktionskraft der Antriebsfeder (39) jeweils größer sind als diejenigen der Kleinzahnrad-Feder (25).
Anlasser nach Anspruch 2, bei dem die zweite Achse des Kleinzahnrades (6), welches mit dem Ringzahnrad (38) in Eingriff gelangt, eine Neigung in Bezug auf eine Achse des Ringzahnrades (38) aufweist, wobei diese Neigung eine Rückziehkraft hervorbringt, die bestrebt ist, das Kleinzahnrad (6) von dem Ringzahnrad (38) abzuheben und zwar entgegen der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder (25), und wobei die Neigung so eingestellt ist, dass der Eingriff des Kleinzahnrades (6) mit dem Ringzahnrad (38) aufrechterhalten wird.
Anlasser nach Anspruch 1, ferner mit einer Ausgangswelle (4), die so konfiguriert ist, dass sie auf einer dritten Achse der Ausgangswelle im Ansprechen auf die Drehkraft des Motors (2) drehbar ist, die über den ersten Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) übertragen wird, wobei der Drehmomentübertrager (5) aus einer Kupplung (5) besteht, die an einer äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle angeordnet ist und die ein inneres Rohr (23) aufweist, wobei das innere Rohr (23) so konfiguriert ist, dass es ein Drehmoment der Ausgangswelle empfängt und auf der ersten Achse mit der Ausgangswelle drehbar ist, und wobei das Kleinzahnrad (6) mit dem inneren Rohr (23) über den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt (24) verbunden ist.
Anlasser nach Anspruch 1, bei dem der erste Keilnut-Kupplungsabschnitt (22, 42) aus einem Keilnutrohr (42) gebildet ist, welches die Drehkraft des Motors (2) über eine Kupplung (5) empfängt, der Drehmomentübertrager (4, 5) aus einer Ausgangswelle (5) besteht, die mit dem Keilnutrohr (42) verbunden ist, so dass diese auf der ersten Achse mit dem Keilnutrohr (42) drehbar ist, und wobei das Kleinzahnrad (6) mit der Ausgangswelle (5) über den zweiten Keilnut-Kupplungsabschnitt (24) verbunden ist, so dass dieses um die zweite Achse mit der Ausgangswelle (5) drehbar ist.
Anlasser nach Anspruch 1, bei dem der Drehmomentübertrager (4, 5) einen Stopper oder Anschlag aufweist, durch den das Kleinzahnrad (6), welches um den Kleinzahnrad-Hub in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) bewegt wird, gestoppt wird.
Anlasser nach Anspruch 2, bei dem die Kleinzahnrad-Feder (25) in einen voll zusammengedrückten Zustand gebracht wird, wenn das Kleinzahnrad (6) in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) um den Kleinzahnrad-Hub bewegt wird.
Anlasser für eine Maschine mit: einem Motor (2), der eine Drehkraft erzeugt; einem Drehmomentübertrager (4, 5), der mit dem Motor (2) verbunden ist, um sich um eine erste Achse des Drehmomentübertragers (4, 5) im Ansprechen auf eine Drehkraft des Motors (2) zu drehen; einem Kleinzahnrad (6), welches mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) verbunden ist und mit einem Ringzahnrad (38) einer Maschine in Eingriff bringbar ist, welches so konfiguriert ist, dass es um eine zweite Achse des Kleinzahnrades (6) mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) drehbar ist und entlang einer axialen Richtung des Kleinzahnrades (6) in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) bewegbar ist, wobei das Kleinzahnrad (6) mit dem Drehmomentübertrager (4, 5) gedreht wird, welcher das Ringzahnrad (38) um eine dritte Achse des Ringzahnrades (38) dreht, um eine Antriebsoperation der Maschine zu starten; und eine Kleinzahnrad-Feder (25) zwischen dem Kleinzahnrad (6) und dem Drehmomentübertrager (4, 5) derart angeordnet ist, dass das Kleinzahnrad (6), welches in Eingriff mit dem Ringzahnrad (38) gebracht ist, eine Reaktionskraft von der Kleinzahnrad-Feder (25) empfängt, so dass es in das Ringzahnrad (38) gestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse des Kleinzahnrades (6), welches mit dem Ringzahnrad (38) in Eingriff gebracht ist, in Bezug auf die dritte Achse des Ringzahnrades (38) um einen Neigungswinkel geneigt ist, um dadurch eine Rückziehkraft zu erzeugen, die bestrebt ist, das Kleinzahnrad (6) von dem Ringzahnrad (38) entgegen der Reaktionskraft der Kleinzahnrad-Feder (25) abzutrennen, und wobei der Neigungswinkel so eingestellt ist, dass der Eingriff des Kleinzahnrades (6) mit dem Ringzahnrad (38) aufrechterhalten wird.
Anlasser nach Anspruch 13, bei dem die Reaktionskraft F der folgenden Gleichung genügt: F = T·sinθ·μ/D,worin T ein maximales Drehmoment bedeutet, welches von dem Kleinzahnrad (6) auf das Ringzahnrad (38) übertragen wird, θ der Neigungswinkel ist, μ ein Reibungskoeffizient zwischen dem Kleinzahnrad (6) und dem Ringzahnrad (38) ist, die miteinander in Eingriff stehen, und D ein Teilungs- oder Steigungsradius des Kleinzahnrades (6) ist, wobei das Neigungswinkel so eingestellt ist, dass die Rückziehkraft kleiner ist als die Reaktionskraft.
Anlasser nach Anspruch 13, bei dem der Neigungswinkel durch Einstellen eines Spielraumes zwischen dem Kleinzahnrad (6) und dem Drehmomentübertrager (4, 5) festgelegt ist.
Anlasser nach Anspruch 13, bei dem das Kleinzahnrad (6) einen Führungsabschnitt (6a) aufweist, um das Kleinzahnrad (6) zu führen, wenn es auf der Außenfläche des Drehmomentübertragers (4, 5) in Bezug auf den Drehmomentübertrager (4, 5) entlang der axialen Richtung bewegt wird, und bei dem der Neigungswinkel durch Einstellen eines Spielraumes zwischen dem Drehmomentübertrager (4, 5) und dem Führungsabschnitt (6a) und durch Einstellen eines Spielraumes zwischen dem Kleinzahnrad (6) und dem Drehmomentübertrager (4, 5) festgelegt ist.
Anlasser nach Anspruch 13, ferner mit einer Ausgangswelle (4), die so konfiguriert ist, dass sie um eine vierte Achse der Ausgangswelle im Ansprechen auf die Drehkraft des Motors (2) drehbar ist, wobei der Drehmomentübertrager (4, 5) aus einer Kupplung (5) gebildet ist, die au einer äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle angeordnet ist und ein inneres Rohr (23) aufweist, wobei das innere Rohr auf einer äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle angeordnet ist, so dass dieses um die erste Achse mit der Ausgangswelle drehbar ist, das Kleinzahnrad (6) auf der äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle über das innere Rohr angeordnet ist, so dass dieses mit dem inneren Rohr drehbar ist.
Anlasser nach Anspruch 17, bei dem die Steifigkeit der Ausgangswelle, die das Kleinzahnrad (6) an der äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle aufweist, und zwar über das innere Rohr, erhöht ist, um den Neigungswinkel einzustellen.
Anlasser nach Anspruch 18, bei dem die Steifigkeit eines Gehäuses (21; 21a), welches die Ausgangswelle haltert, erhöht ist, um den Neigungswinkel einzustellen.
Anlasser nach Anspruch 13, bei dem der Drehmomentübertrager (4, 5) ein Keilnutrohr (spline tube) (42) aufweist, welches die Drehkraft des Motors (2) über eine Kupplung (5) übertragen wird, und eine Ausgangswelle (4) aufweist, die mit dem Keilnutrohr so verbunden ist, dass sie um die erste Achse mit dem Keilnutrohr drehbar ist, und bei dem das Kleinzahnrad (6) auf einer Außenfläche der Ausgangswelle über einen Keilnut-Kupplungsabschnitt angeordnet ist, so dass dieses um die zweite Achse mit der Ausgangswelle drehbar ist.
Anlasser nach Anspruch 20, bei dem die Steifigkeit der Ausgangswelle mit dem Kleinzahnrad (6), welches auf der äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle vorgesehen ist, erhöht ist, um den Neigungswinkel einzustellen.
Anlasser nach Anspruch 21, bei dem die Steifigkeit eines Gehäuses (21; 21a), welches die Ausgangswelle haltert, erhöht ist, um den Neigungswinkel einzustellen.