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Die
vorliegende Anmeldung nutzt die am 17. Dezember 2004 eingereichte
japanischer Patentanmeldung Nr. 2004-366375 und die am 20: Dezember 2004
eingereichte japanische Patentanmeldung, deren Offenbarung hier
durch Bezugnahme einbezogen wird.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Anlasser, der zum
Starten eines Automobilmotors benutzt werden kann, und insbesondere
einen solchen Anlasser, der mit einem Reduziergetriebe der Planetenbauart
ausgerüstet
ist, das dazu dient, die Drehzahl eines Elektromotors zu senken
und sie auf eine Ausgangswelle eines Anlassers zu übertragen,
um den Motor anzuwerfen, und einen Drehmomentabsorber, der wirksam
ist, um ein übermäßiges Drehmoment
zu adsorbieren, das beispielsweise durch den Eingriff eines Ritzels
auf der Ausgangswelle des Anlassers und eines mit dem Verbrennungsmotor
verbundenen Zahnkranzes entsteht.
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Das
japanische Patent Nr. 3499177 (UA 6,222,293 B1) offenbart einen
Anlasser für
einen Verbrennungsmotor, der mit einer Drehzahlreduziervorrichtung
in Form eines Planetengetriebes ausgerüstet ist. Der Anlasser schließt auch
einen Stoßdämpfer ein,
der durch einen äußeren Ring
gebildet wird, der auf den äußeren Umfang
eines Hohlrads eines als Reduziergetriebe dienenden Planetenradgetriebes aufgepaßt ist.
Der äußere Ring
besitzt ein Paar einander diametral gegenüberliegender, an seinem äußeren Umfang
ausgebildeter Verriegelungsvorsprünge. Die Verriegelungsvorsprünge sind
in Ausnehmungen eingepaßt,
die in einem Anlassergehäuse ausgebildet
sind, um den äußeren Ring
am Drehen zu hindern. Der äußere Ring
ist in Reibungseingriff mit dem äußeren Umfang
des Hohlrads angeordnet, so daß er
dem Hohlrad gestattet, sich relativ zum äußeren Ring zu drehen oder zu
gleiten, wenn das Drehmoment, das durch den Eingriff eines Ritzels
auf der Ausgangswelle des Anlassers in einen mit dem Verbrennungsmotor
verbundenen Zahnkranz entsteht und auf das Hohlrad einwirkt, einen
ausgewählten
Wert (der unten als Schlupfmoment bezeichnet wird) überschreitet
und dadurch den durch ein solches übermäßiges Drehmoment verursachten
Stoß aufnimmt.
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Der
Stoßdämpfer hat
den Vorteil, daß im
Vergleich mit einer herkömmlichen
Konstruktion, bei dem die Endfläche
des Hohlrads durch ein elastisches Element in Anlage an eine Innenwand
des Anlassergehäuses
gedrückt
wird, ein gewünschtes
Ausmaß des
Schlupfmoments leicht erreicht wird.
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Der
mit einem solchen Stoßdämpfer ausgestattete
Anlasser hat jedoch den Nachteil, daß der Außendurchmesser des Planetenradgetriebes
durch die Dicke des äußeren Rings
erhöht
wird, was sich auf die Gesamtgröße oder
das Gesamtgewicht des Anlassers auswirkt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb die hauptsächliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der
Technik zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine kompakte, leichtgewichtige
oder leicht maschinell zu bearbeitende Konstruktion eines Anlassers
zu schaffen, der mit einem Drehzahlreduziergetriebe in Form eines
Planetenradgetriebes und einem Stoßdämpfer ausgerüstet ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Anlasser vorgesehen, der zum Starten
eines Kraftfahrzeugmotors eingesetzt werden kann. Der Anlasser umfaßt (a) ein
Gehäuse;
(b) einen in diesem Gehäuse
angeordneten, eine Ausgangswelle besitzenden Elektromotor; (c) eine
Einwegkupplung auf der Vorderseite dieses Elektromotors innerhalb
des Gehäuses;
(d) ein Planetenradgetriebe zwischen diesem Elektromotor und dieser
Einwegkupplung innerhalb des Gehäuses,
wobei das Planetenradgetriebe als Reduziergetriebe zur Reduzierung
der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors dient, um das Drehmoment
der Ausgangswelle auf diese Einwegkupplung zu übertragen; (e) eine Ausgangswelle
des Anlassers, die zur Ausgabe des über die Einwegkupplung übertragenen
Drehmoments der Ausgangswelle des Elektromotors drehbar in diesem
Gehäuse
gehalten ist; und (f) eine äußeres zylindrisches Element,
das derart auf eine äußere Umfangsfläche eines
Hohlrads des Planetenradgetriebes aufgepaßt ist, daß ein Reibungseingriff mit
ihr besteht, wenn das auf das Hohlrad übertragene Drehmoment geringer ist
als ein vorgegebener Wert. Das äußere zylindrische
Element schließt
einen hohlen zylindrischen Körper
und Verriegelungsvorsprünge
ein. Die Verriegelungsvorsprünge
erstrecken sich in einer Achsrichtung des äußeren, zylindrischen Elements
von einem vorderen Ende des zylindrischen Körpers aus in Richtung auf die
Einwegkupplung. Die Verriegelungsvorsprünge sind in Umfangsrichtung
des zylindrischen Körpers
in gegebenen Winkelabständen
angeordnet und in Ausnehmungen eingepaßt, die in einer inneren Umfangswand
des Gehäuses
ausgebildet sind, wodurch das äußere zylindrische
Element mit dem Gehäuse
verriegelt wird.
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Die
Verriegelungsvorsprünge
springen, wie oben beschrieben, vom vorderen Ende des zylindrischen
Körpers
des äußeren zylindrischen
Elements vor, wodurch sie dem äußeren zylindrischen
Element oder dem Gehäuse
erlauben, im Vergleich mit der herkömmlichen Konstruktion im Durchmesser
abzunehmen, wie in der Beschreibungseinleitung dieser Anmeldung
beschrieben ist. Dies führt
auch zu einer Verringerung der Gesamtgröße oder des Gesamtgewichts
des Anlassers. Die Verriegelungsvorsprünge können aus der Außenseite
der Einwegkupplung in radialer Richtung herausreichen.
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Die
Verriegelungsvorsprünge
sind entfernt von einer inneren Umfangsfläche des zylindrischen Körpers des äußeren zylindrischen
Elements, das mit dem Hohlrad in Reibungseingriff steht. Deshalb hat
ein auf die innere Umfangsfläche
des zylindrischen Körpers
einwirkendes übermäßiges Drehmoment
dessen Verdrehung zur Adsorbierung des Drehmoments zur Folge.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Zahl der Verriegelungsvorsprünge gleich
der oder größer als
die Zahl der Planetenräder dieses
Planetenradgetriebes. Beispielsweise werden auf dem äußeren zylindrischen
Element drei Verriegelungsvorsprünge
ausgebildet.
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Die
Erfinder dieses Anmeldungsgegenstandes haben an dem Anlasser gemäß dem im
einleitenden Teil dieser Anmeldung diskutierten japanischen Patent
Nr.3499177 Tests durchgeführt,
um die Faktoren für
die Veränderung
des Schlupfmoments des Hohlrads des Planetenradgetriebes und die
teilweise Abnützung
der Kontaktflächen
zwischen dem äußeren Ring
und dem Hohlrad zu untersuchen. Dies wird unten beschrieben.
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Gewöhnlich erhalten
einige der inneren Zähne
des Hohlrads ein Drehmoment von den Planetenrädern durch den zwischen ihnen
bestehenden Eingriff. Mit anderen Worten, das an den Planetenrädern wirksame
Drehmoment wird nur auf einen Teil der Zähne des Hohlrads übertragen.
Ein solches Drehmoment wird schließlich durch die Verriegelungsvorsprünge vom
Hohlrad auf das Anlassergehäuse übertragen.
Wenn er dem Drehmoment ausgesetzt wird, wird der äußere Ring
nach innen und außen verformt,
was zu einer Veränderung
seiner Kreisform führt.
Eine solche Veränderung
führt zu
einer Veränderung
des Schlupfmoments, woraus eine teilweiser Verschleiß der Kontaktflächen zwischen
dem äußeren Ring
und dem Hohlrad oder eine Veränderung des
Schlupfmoments resultiert. Um dieses Problem zu vermeiden, ist der
Anlasser ge mäß dieser
Erfindung so gestaltet, daß die
Zahl der Verriegelungsvorsprünge
größer ist
als oder gleich ist der Zahl der Planetenräder auf dem äußeren zylindrischen
Ring, die mit den gegebenen Winkelabständen in Umfangsrichtung des äußeren zylindrischen
Elements verteilt sind. Insbesondere dienen benachbarte zwei der Verriegelungsvorsprünge, die
nahe an den das Drehmoment ausgebenden Planetenrädern liegen, zur Verteilung
der Übertragung
des Drehmoments auf das Anlassergehäuse, was zu einer verringerten
Verformung des äußeren zylindrischen
Elements in seiner radialen Richtung führt. Die Ausbildung einer Menge
von Verriegelungsvorsprüngen
erlaubt es, die Dicke des äußeren zylindrischen
Elements zu reduzieren, was zu einer Verringerung des Gesamtgröße oder
des Gesamtgewichts des Anlassers führt. Zudem wird die Größe des an
jedem der Verriegelungsvorsprünge
auftretenden Drehmoments kleiner als bei der herkömmlichen
Struktur, was es ermöglicht, die
Länge der
Verriegelungsvorsprünge
in Achsrichtung des äußeren zylindrischen
Elements zu verkürzen.
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Der
zylindrische Körper
des äußern zylindrischen
Elements kann einen Hauptkörper,
einen ringförmigen
Ansatz, einen inneren Flansch und ein Anschlagelement einschließen. Der
ringförmige
Ansatz erstreckt sich in einer Achsrichtung dieses äußeren zylindrischen
Elements von einem vorderen Ende des Hauptkörpers aus in Richtung auf die
Einwegkupplung. Der innere Flansch erstreckt sich von einem hinteren
Ende des Hauptkörpers
aus einwärts zur
Anlage an einer hinteren Endfläche
des Hohlrads. Das Anschlagelement ist an eine innere Umfangswand
des ringförmigen
Ansatzes angepaßt,
um das Hohlrad an einer Bewegung in Achsrichtung innerhalb der Hauptkörpers zu
hindern.
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Der
zylindrische Körper
des äußeren zylindrischen
Elements kann einen inneren Flansch und eine Scheibe einschließen. Der
innere Flansch erstreckt sich von einem hinteren Ende des zylindrischen
Körpers
zur Anlage an einer hinteren Endfläche des Hohlrads. Die Scheibe
steht in Eingriff mit der inneren Umfangswand dieses Gehäuses, um
das Hohlrad an einer Bewegung in Achsrichtung innerhalb des zylindrischen
Körpers
zu hindern.
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Das
Gehäuse
kann ein Vorderteil, ein Mittelteil und ein Endteil umfassen, in
dem der Elektromotor angeordnet ist. Die Scheibe weist einen Verriegelungsvorsprung
auf. Die Verrieglungsvorsprünge der
Scheibe und dieses äußere zylindrische
Element werden in eine konstante Anlage an den Endwänden der
im Gehäuse
ausgebildeten Ausnehmungen durch das Anziehen einer Maschinenschraube
zur festen Verbindung des Endteils mit dem Mittelteil gedrückt.
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Der
innere Flansch kann eine innere Kante aufweisen, die außerhalb
radial äußerer Enden
der Planetenräder
dieses Planetenradgetriebes positioniert ist. Hintere Enden der
Planetenräder
stehen nach hinten über
die hintere Endfläche
des Hohlrads vor und sind wenigstens vor einer hinteren Endfläche des
inneren Flansches positioniert.
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Entweder
der zylindrische Körper
des äußeren zylindrischen
Elements oder das Hohlrad können eine
mittlere Kontaktfläche
und sich von der Kontaktfläche
aus in entgegengesetzten Achsrichtungen entweder des zylindrischen
Körpers
oder des Hohlrads erstreckende, einpassende Führungsflächen umfassen. Die mittlere
Kontaktfläche
steht in Reibungskontakt mit entweder dem Hohlrad oder dem zylindrischen
Körper.
Die einpassenden Führungsflächen sind
konisch, um das Hohlrad in das äußere zylindrische
Element passend einzuführen.
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Die
mittlere Kontaktfläche
und die einpassenden Führungsflächen können von
einer festen Schmierschicht überzogen
sein.
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Die
Länge einer
jeden Führungsfläche kann so
gewählt
sein, daß ein
Schlupfmoment erzeugt wird, welches das Hohlrad veranlaßt, auf
diesem äußeren zylindrischen
Element zu gleiten, wenn das Schlupfmoment auf das Hohlrad übertragen
wird.
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Die
Erfinder dieses Anmeldungsgegenstandes haben die Anlasserkonstruktion
nach der im einleitenden Teil dieser Anmeldung diskutierten japanischen
Patentschrift 3499177 studiert und gefunden, daß fehlende Dicke des äußeren Rings
aus den folgenden Gründen
zu einer Veränderung
der Schlupfmoments des Hohlrads des Planetenrad getriebes oder zum
teilweisen Verschleiß der
Kontaktflächen zwischen
dem äußeren Ring
und dem Hohlrad führt.
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Die Übertragung
des Drehmoments von den Planetenrädern zum Hohlrad, zum äußeren Ring
und zum Anlassergehäuse
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 14 und 15 beschrieben.
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Die
Zahl 100 bezeichnet die Planetenräder. Die Zahl 101 bezeichnet
das Hohlrad. Die Zahl 102 bezeichnet den äußeren Ring.
Die Zahlen 103a und 103b bezeichnen die Verriegelungsvorsprünge. Die Zahl 104 bezeichnet
das Mittelteil, das ein Teil des Anlassergehäuses ist. Die Zahl 105 bezeichnet
im Mittelteil 104 ausgebildete Ausnehmungen, in die die Verriegelungsvorsprünge 103a und 103b passend eingreifen.
Um die Erläuterung
kurz zu fassen, bezeiht sich die folgende Diskussion nur auf ein
mittleres der Planetenräder 100,
das sich, wie in 14 gezeigt, zwischen Verriegelungsvorsprüngen 103a und 103b befindet.
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Das
Planetenrad 100 drückt
in der Umfangsrichtung Y im einen Zahn des Hohlrads 101 anzeigenden
Punkt X auf das Hohlrad 101, auf das das Drehmoment vom
Planetenrad 100 ausgeübt
wird. Das veranlaßt
einen bogenförmigen
Abschnitt des äußeren Rings 102 zwischen
den Planetenrad 100 und dem Verriegelungsvorsprung 103a sich
in einer auswärts
gerichteten Richtung A auszubeulen und einen anderen bogenförmigen Abschnitt
zwischen dem Planetenrad 100 und dem Verriegelungsvorsprung 103b sich
in einer einwärts
gerichteten Richtung zu verformen, wodurch sich die Kreisförmigkeit des äußeren Rings 102 verändert. Eine
solche Veränderung
bewirkt eine Veränderung
des auf eine Kontaktfläche
zwischen dem äußeren Ring 102 und dem
Hohlrad 101 einwirkenden Druckes, was zu einer Veränderung
des Schlupfmoments oder der Verschleißerscheinungen an der inneren
Umfangswand des äußeren Rings 102 führt.
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Insbesondere
wenn ein großdimensioniertes Drehmoment
auf das Hohlrad 101 des Planetenradgetriebes einwirkt,
wird es das Auftreten von Biegespannungen am äußeren Ring 10 in dessen
radialer Richtung verursachen. Das Schlupfmoment des Hohl rads ist
bekanntlich proportional zu einem Produkt aus der Größe des an
einer Kontaktstelle zwischen dem Hohlrad 101 und dem äußeren Ring 102 wirksamen
Drucks (das heißt
des Kontaktdrucks) und der Kontaktfläche. Die Biegespannung hat
deshalb eine Veränderung
des Kontaktdrucks zur Folge und führt zu einer Änderung
des Schlupfmoments.
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Die
Erfinder haben herausgefunden, daß der Grund für das Schlupfmoment
oder den Verschleiß des äußeren Rings 102 in
der Tatsache liegt, daß eine
zu geringe Zahl der Verriegelungsvorsprünge 103a und 103b zu
einem erhöhten
Winkel zwischen einem Zahn des Hohlrads (das heißt dem Punkt X) auf den das
Drehmoment vom Planetenrad 100 ausgeübt wird und einem der beiden
Verriegelungsvorsprünge 103a und 103b führt, wodurch
die Richtung der auf den äußeren Ring
ausgeübten
Kraft in großem
Maße verändert wird,
was eine Verformung des äußeren Rings 102 nach
außen
oder innen einleitet.
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Um
dieses Problem zu überwinden,
wird ein Anlasser vorgesehen, der umfaßt: (a) ein Gehäuse mit
Paßformmerkmalen
(fit-features); (b) einen in diesem Gehäuse angeordneten, eine Ausgangswelle besitzenden
Elektromotor; (c) eine Einwegkupplung auf der Vorderseite dieses
Elektromotors innerhalb des Gehäuses;
(d) ein Planetenradgetriebe zwischen diesem Elektromotor und dieser
Einwegkupplung innerhalb des Gehäuses,
wobei das Planetenradgetriebe als Reduziergetriebe zur Reduzierung
der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors dient, um das Drehmoment
der Ausgangswelle auf diese Einwegkupplung zu übertragen; (e) eine Ausgangswelle
des Anlassers, die zur Ausgabe des über die Einwegkupplung übertragenen
Drehmoments der Ausgangswelle des Elektromotors drehbar in diesem Gehäuse gehalten
ist; und (f) ein äußeres zylindrisches
Element, das derart auf eine äußere Umfangsfläche eines
Hohlrads des Planetenradgetriebes aufgepaßt ist, daß ein Reibungseingriff mit
ihr besteht, wenn das auf das Hohlrad übertragene Drehmoment geringer
ist als ein vorgegebener Wert. Das äußere zylindrische Element schließt eine äußere Umfangsfläche ein,
die zugeordnete Paßformmerkmale
zur Herstellung eines Paßsitzes
mit den Paßformmerkmalen
des Gehäuses
besitzt, um eine Verbindung zwischen dem äußeren zylindrischen Element
und dem Gehäuse
zu bilden. Die Zahl der zugeordneten Paßformmerkmale ist größer als
die oder gleich der der Planetenräder des Planetenradgetriebes
und die Paßformmerkmale
sind mit einem gegebenen Abstand voneinander in Umfangsrichtung
der äußeren Umfangsfläche angeordnet.
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Insbesondere
besitzt die Konstruktion des Anlassers eine Menge der zugeordneten
Paßformmerkmale
(das heißt
Verriegelungsvorsprünge).
Der Winkel, wie er in 15 dargestellt ist, zwischen
einem Zahn des Hohlrads (das heißt dem Punkt X), auf den das
Drehmoment vom Planetenrad 100 ausgeübt wird, und einem der beiden
zugeordneten Paßformmerkmale 103c,
in das das Drehmoment eingeleitet wird, hat deshalb gegenüber dem
Winkel in 14 abgenommen. Das bewirkt die
Ausgabe des auf das äußere zylindrische
Element 102 übertragenen
Drehmoments auf das zugeordnete Paßformmerkmal 103c jenseits
des Punktes X, wodurch die auf das äußere zylindrische Element einwirkende Biegespannung
reduziert wird.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann der Abstand zwischen zwei benachbarten der einander
zugeordneten Paßformmerkmale
im wesentlichen identisch sein mit der Zahnteilung des Hohlrads
des Planetenradgetriebes.
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Jedes
der einander zugeordneten Paßformmerkmale
des äußeren zylindrischen
Elements kann aus einem Vorsprung in Form eines Getriebezahns bestehen.
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Das äußere zylindrische
Element besteht aus einer äußeren wärmegehärteten Schicht,
einer inneren wärmegehärteten Schicht
und einer nicht wärmegehärteten Schicht
zwischen der äußeren und der
inneren wärmegehärteten Schicht.
Die äußere und
die innere wärmegehärtete Schicht
bilden die äußere Umfangsfläche bzw.
die innere Umfangsfläche. Die
nicht wärmegehärtete Schicht
weist eine Dicke auf, die ein- oder zweimal jene der äußeren und
der inneren wärmegehärteten Schicht
beträgt.
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Das äußere zylindrische
Element kann einen inneren Flansch aufweisen, der sich von seinem
vorderen Ende nach innen erstreckt und als Anschlag dient, um das
Hohlrad an einer Vorwärtsbewegung
in seiner Achsrichtung zu hindern.
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Das
Hohlrad kann ein Außenteil
aufweisen, das sich von seinem vorderen Ende nach außen erstreckt
und als Anschlag dient, um das Hohlrad daran zu hindern, sich in
seiner Achsrichtung vorwärts
zu bewegen.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Anlasser vorgesehen,
der umfaßt:
(a) ein Gehäuse
mit Paßformmerkmalen;
(b) einen in diesem Gehäuse
angeordneten, eine Ausgangswelle besitzenden Elektromotor; (c) eine
Einwegkupplung auf der Vorderseite dieses Elektromotors innerhalb
des Gehäuses;
(d) ein Planetenradgetriebe zwischen diesem Elektromotor und dieser
Einwegkupplung innerhalb des Gehäuses,
wobei das Planetenradgetriebe als Reduziergetriebe zur Reduzierung
der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors dient, um das Drehmoment
der Ausgangswelle auf diese Einwegkupplung zu übertragen; (e) eine Ausgangswelle
des Anlassers, die zur Ausgabe des über die Einwegkupplung übertragenen
Drehmoments der Ausgangswelle des Elektromotors drehbar in diesem
Gehäuse
gehalten ist; und (f) ein äußeres zylindrisches Element,
das derart auf eine äußere Umfangsfläche eines
Hohlrads des Planetenradgetriebes aufgepaßt ist, daß ein Reibungseingriff mit
ihr besteht, wenn das auf das Hohlrad übertragene Drehmoment geringer ist
als ein vorgegebener Wert. Das äußere zylindrische
Element schließt
eine äußere Umfangsfläche ein,
die zugeordnete Paßformmerkmale
zur Herstellung eines Paßsitzes
mit den Paßformmerkmalen des
Gehäuses
aufweist, um eine Verbindung zwischen dem äußeren zylindrischen Element
und dem Gehäuse
zu bilden. Entweder eine inneren Umfangswand des äußeren zylindrischen
Elements oder eine äußeren Umfangswand
des Hohlrads umfaßt
eine mittlere Kontaktfläche
und sich von der Kontaktfläche aus
in entgegengesetzten Achsrichtungen entweder des äußeren zylindrischen
Körpers
oder des Hohlrads erstreckende, einpassende Führungsflächen. Die mittlere Kontaktfläche steht
in Reibungskontakt mit entweder dem Hohlrad oder dem zylindrischen Körper. Die
einpassenden Führungsflächen sind
konisch, um das Hohlrad in das äußere zylindrische Element
passend einzuführen.
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Die
mittlere Kontaktfläche
und die einpassenden Führungsflächen sind
von einer festen Schmierschicht überzogen.
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Die
konischen, einpassenden Führungsflächen dienen
zur Minimierung der Möglichkeit
einer Beschädigung
des äußeren zylindrischen
Elements und des Hohlrads beim Einpassen des Hohlrads in das äußere zylindrische
Element: Die Anwendung der festen Schmierschicht beseitigt die Notwendigkeit,
Fett vorzuhalten oder einen ein Schmiermittel zuführenden
Mechanismus vorzusehen, was bei herkömmlichen Konstruktionen erforderlich
ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Länge
einer jeden Führungsfläche so gewählt, daß ein Schlupfmoment
erzeugt wird, welches das Hohlrad veranlaßt, auf diesem äußeren zylindrischen
Element zu gleiten, wenn das Schlupfmoment auf das Hohlrad übertragen
wird.
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Gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Anlasser vorgesehen, der umfaßt: (a)
ein Gehäuse
mit Paßformmerkmalen
und einer inneren Schulter; (b) einen in diesem Gehäuse angeordneten,
eine Ausgangswelle und ein Joch besitzenden Elektromotor, wobei
das Joch an seinem einen Ende durch eine Maschinenschraube mit dem Gehäuse verbunden
ist; (c) eine Einwegkupplung auf der Vorderseite dieses Elektromotors
innerhalb des Gehäuses;
(d) ein Planetenradgetriebe zwischen diesem Elektromotor und dieser
Einwegkupplung innerhalb des Gehäuses,
wobei das Planetenradgetriebe als Reduziergetriebe zur Reduzierung
der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors dient, um das Drehmoment
der Ausgangswelle auf diese Einwegkupplung zu übertragen; (e) eine Ausgangswelle
des Anlassers, die zur Ausgabe des über die Einwegkupplung übertragenen
Drehmoments der Ausgangswelle des Elektromotors drehbar in diesem
Gehäuse
gehalten ist; (f) ein äußeres zylindrisches
Element, das derart auf eine äußere Umfangsfläche eines
Hohlrads des Planetenradgetriebes aufgepaßt ist, daß ein Reibungseingriff mit
ihr besteht, wenn das auf das Hohlrad übertragene Drehmoment geringer ist
als ein vorgegebener Wert, wobei das äußere zylindrische Element eine äußere Umfangsfläche einschließt, die
zugeordnete Paßformmerkmale
zur Herstellung eines Paßsitzes
mit den Paßformmerkmalen des
Gehäuses
besitzt, um eine Verbindung zwischen dem äußeren zylindrischen Element
und dem Gehäuse
zu bilden; (g) eine erste, zwischen der inneren Schulter des Gehäuses und
den vorderen Enden des Hohlrad des Planetenradgetriebes und des äußeren zylindrischen
Elements angeordnete Scheibe; und (h) eine zweite, zwischen den
hinteren Enden des äußeren zylindrischen
Elements und des Hohlrads und dem Joch des Elektromotors angeordnete
Scheibe. Die zweite Scheibe wird durch das Ende des Jochs belastet,
um die vorderen Enden des Hohlrads und des äußeren zylindrischen Elements über die
erste Scheibe in Anlage an einer Oberfläche der inneren Schulter zu
halten.
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Die
Verwendung der Scheiben stellt die Stabilität der Positionen des Hohlrads
und des äußeren zylindrischen
Elements sicher, und hat eine einfache Struktur des Anlassers zur
Folge.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient die zweite Scheibe dazu, eine rückwärts gerichtete
Drucklast aufzunehmen, die von der Ausgangswelle des Anlassers auf
Lagerstifte übertragen
wird, die die Planetenräder
drehbar tragen und sich von einem Außenteil der Einwegkupplung
in deren Achsrichtung rückwärts erstrecken
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger verständlich aus
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die jedoch nicht als Eingrenzung der Erfindung auf
spezielle Ausführungsformen
verstanden werden sollten, sondern nur dem Zweck der Erläuterung
und des Verständnisses
dienen.
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Von
den Zeichnungen ist
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1 eine
teilweise geschnittene Ansicht eines Anlassers gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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2 eine
vergrößerte, geschnittene
Teilansicht, die ein Planetenradgetriebe und eine äußeren zylindrischen
Ummantelung darstellt, die in den Anlasser nach 1 eingebaut
sind;
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3 eine
perspektivische Ansicht, die die äußeren zylindrischen Ummantelung
der 2 zeigt;
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4 eine
vergrößerte, geschnittene
Teilansicht, die den Eingriff von Verriegelungsvorsprüngen an
einer äußeren zylindrischen
Ummantelung in Ausnehmungen zeigt, die im Gehäusemittelteil des Anlassers
nach 1 vorgesehen sind;
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5 eine
vergrößerte, geschnittene
Teilansicht, die eine modifizierte Konstruktion der äußeren zylindrischen
Ummantelung und des Hohlrads nach 2 zeigt;
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6 eine
geschnittene Teilansicht, die einen Anlasser gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
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7 einen
vergrößerten Teilschnitt,
der ein Planetenradgetriebe und eine äußere zylindrische Ummantelung
zeigt, die in einen Anlasser gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung eingebaut sind;
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8 einen
Teilquerschnitt, der den Eingriff von Verriegelungsvorsprüngen einer äußeren zylindrischen
Ummantelung und Ausnehmungen im Gehäusemittelteil des Anlassers
nach 7 zeigt;
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9 eine
Grafik, die eine Beziehung zwischen einen zulässigen Bereich des Schlupfmoments
eines Hohlrads des Planetenradgetriebes und einer Einwirkung zwischen
einer äußeren zylindrischen
Ummantelung und dem Hohlrad zeigt;
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10 einen
vergrößerten Teilschnitt,
der ein Planetenradgetriebe und eine äußere zylindrische Ummantelung
zeigt, die in einen Anlasser gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung eingebaut sind;
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11 einen
vergrößerten Teilschnitt,
der Strukturen der äußeren zylindrischen
Ummantelung und des Hohlrads zeigt, wie sie in 10 dargestellt sind;
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12 einen
vergrößerten Teilschnitt,
der ein Planetenradgetriebe und eine äußeren zylindrischen Ummantelung
zeigt, die in einen Anlasser gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung eingebaut sind;
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13 einen
vergrößerten Teilschnitt,
der ein Planetenradgetriebe und eine äußeren zylindrischen Ummantelung
zeigt, die in einen Anlasser gemäß einer
sechsten Ausführungsform
eingebaut sind:
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14 einen
schematischen Teilschnitt, der eine Konstruktion eines Planetenradgetriebes
eines konventionellen Anlassers zeigt, zur Erläuterung einer Deformation eines äußeren, auf
ein Hohlrad des Planetenradgetriebes aufgepaßten Rings, aufgrund der Eingabe
eines übermäßigen Drehmoments;
und
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15 einen
schematischen Teilschnitt, der eine Konstruktion eines erfindungsgemäßen Planetenradgetriebes
zeigt, zur Erläuterung
einer Deformation eines äußeren, auf
ein Hohlrad des Planetenradgetriebes aufgepaßten Rings, aufgrund der Eingabe
eines übermäßigen Drehmoments.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugsnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen auf
gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten hinweisen, insbesondere auf
die 1 und 2, wird ein Anlasser 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, der zum Starten eines Kraftfahrzeugmotors
benutzt werden kann.
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Der
Anlasser 1 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor 2,
einer Ausgangswelle 3 des Anlassers, einem Ritzel 4,
einem Magnetschalter 5, einem Planetenradgetriebe 6,
einer Einwegkupplung 7 und einem Schalthebel 8.
Das Ritzel 4 ist in Eingriff mit einem Zahnkranz 9 bewegbar,
der mit einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor verbunden ist.
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Der
Anlasser 1 besitzt auch ein Anlassergehäuse, in dem die vorstehend
genannten Komponenten geschaffen sind. Das Anlassergehäuse besteht aus
einem becherförmigen
Vorderteil 11 mit einer offenen Rückseite, einem Mittelteil 12,
einer zylindrischen Trennplatte 13 mit einem Flansch, einer Druckscheibe 13a,
einem hohlen zylindrischen Joch 14 mit offenen Enden und
einem becherförmigen Endteil 15 mit
einer offenen Rückseite.
Diese Komponenten sind unter Definition einer Längsabmessung des Anlassers 1 aneinandergefügt. Am Mittelteil 12 ist
in seinem oberen Abschnitt eine Schalterkammer mit einem offenen
hinteren Ende ausgebildet, in der der Magnetschalter 5 angeordnet
ist, und in seinem unteren Abschnitt eine Kammer 150 für den Drehmomentübertragungsmechanismus
mit einem offenen hinteren Ende, in dem das Planetenradgetriebe 6 und die
Einwegkupplung 7 angeordnet sind. Im Joch 14 und
dem Endteil 15 ist eine Motorkammer 160 ausgebildet,
in der der Elektromotor 2 angeordnet ist.
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Das
Vorderteil 11 und das Endteil 15 sind durch Maschinenschrauben 16 verbunden,
um zueinander ausgerichtet das Mittelteil 12 und das Joch 14 zwischen
sich festzuhalten. Dadurch wird die Trennplatte 13 zwischen
dem Mittelteil 12 und dem Joch 14 gehalten, um
eine Trennung zwischen der Kammer 150 für den Drehmomentübertragungsrnechanismus
des Mittelstücks 12 und
der Motorkammer 160 des Jochs 4 zu bilden.
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Im
Vorderteil 11 ist eine Schalthebelkammer 170 ausgebildet,
in der der Schalthebel 8 angeordnet ist. Innerhalb der
Kammer 150 für
den Drehmomentübertragungs mechanismus
des Mittelteils 12 sind das Planetenradgetriebe 6 und
die Einwegkupplung 7 angeordnet. Innerhalb der Schalterkammer
des Mittelteils 12 ist der Magnetschalter 5 angeordnet.
Innerhalb der aus der Anordnung von Joch 14 und Endteil 15 gebildeten
Motorkammer ist der Elektromotor 2 angeordnet.
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Der
Motor 2 ist ein Gleichstrommotor, der eine Ausgangswelle 20 besitzt.
Die Ausgangswelle 20 wird mittels eines Lagers drehbar
von der Trennplatte 13 und dem Endteil 15 gehalten.
Das Joch 14 besitzt eine Feldwicklung und einen darin angeordneten
Anker. Das Endteil 15 besitzt einen Kommutator und darin
angeordnete Bürsten.
Das Joch 14 ist aus einem stationären Eisenelement gefertigt,
das dazu dient, einen Teil eines Magnetkreises des Motors 2 zu
bilden. Der Anker und der Kommutator sind auf der Ausgangswelle
des Motors 2 befestigt. Die Ausgangswelle 20 besitzt
ein Ende, das sich durch die Trennplatte 13 in die Kammer 150 des
Drehmomentübertragungsmechanismus
des Mittelsteils 12 erstreckt. Der Elektromotor 2 weist
eine an sich bekannte Konstruktion auf und eine Detailbeschreibung wird
hier weggelassen.
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Das
Planetenradgetriebe 6 ist im unteren Abschnitt des Mittelteils 12 der
Trennplatte 13 benachbart angeordnet. Das Planetenradgetriebe 6 dient
als Drehzahlreduziervorrichtung und besteht aus einem Sonnenrad 61,
einem Hohlrad 62, Planetenrädern 63, Lagerstiften 64 (auch
Planetenradstifte genannt), einem Träger 65 und einer äußeren, zylindrischen Ummantelung 66.
Das Sonnenrad 61 ist am Ende der Ausgangswelle 20 des
Motors 2 angeordnet. Die äußere, zylindrische Ummantelung 66 ist
in das Mittelteil 12 eingepaßt, um das Hohlrad 62 festzuhalten. Die
Planetenräder 63 stehen
in Eingriff mit den Zahnrädern 61 und 62.
Der Träger 65 trägt die Planetenräder 63 über Lager,
die auf den in den Träger 65 eingesetzten
Lagerstiften 64 angebracht sind. Der Planetenradgetriebe 6 dient
zur Reduzierung der Drehzahl der Ausgangswelle 20 des Elektromotors 2 auf die
Umlaufdrehzahl der Planetenräder 63.
Jedes der Planetenräder 63 wird
drehbar von einem der Lagerstifte 64 getragen. Die Lagerstifte 64 sind
in Löcher eingepreßt, die
im Träger 65 ausgebildet
sind. Der Träger 65 ist
auch als Kupplungsaußenteil 71 gestaltet,
wie im Detail später
beschrieben wird. Die äußere zylindrische
Ummantelung 66 ist ein Merkmal dieser Ausführungsform
und eine detaillierte Beschreibung hierzu erfolgt später.
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Die
Einwegkupplung 7 besteht, wie deutlich in 2 gezeigt
ist, aus einem Kupplungsaußenteil 71,
einem zylindrischen Rohr 72 und Kupplungsrollen 73.
Das Kupplungsaußenteil 71 ist
in einem Stück mit
dem Träger 65 des
Planetenradgetriebes 6 ausgebildet. Das Rohr 72 ist
als ein innerhalb des Kupplungsaußenteils 71 angeordnetes
Kupplungsinnenteil gestaltet. Die Kupplungsrollen 73 sind
zusammen mit (nicht gezeigten) Rollenfedern innerhalb keilförmiger Nockenkammern
angeordnet, die am inneren Umfang des Kupplungsaußenteils 71 ausgebildet sind
und zur Übertragung
des Drehmoments von dem einen antreibenden Kupplungsrotor darstellenden
Kupplungsaußenteil 71 auf
das einen angetriebenen Kupplungsteil darstellende Rohr 72 dienen.
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Das
Kupplungsaußenteil 71 ist
durch ein Lager am Kopfende der Ausgangswelle 20 des Elektromotors 2 angebracht
und von becherförmiger
Gestalt, die ein sich nach vorn öffnende
Kammer aufweist und einen Boden, der als Träger 65 dient. Das Kupplungsaußenteil 71 besitzt
eine (nicht gezeigte) Druckscheibe, die bei ihr auf einer Oberfläche angeordnet
ist, die dem hinteren Ende der ihr gegenüber ausgerichteten Ausgangswelle 3 zugewandt
ist. Zwischen einem hinteren Ende des Kupplungsaußenteils 71 und
einem vorderen Ende der Ausgangswelle 20 des Elektromotors 2 ist
ein Luftspalt ausgebildet, um die Übertragung einer Drucklast
zwischen ihnen zu verhindern.
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Das
Rohr 72 besitzt ein nach vorn vorspringendes Lager 72a.
Das Lager 72a wird durch ein Kugellager 74 drehbar
vom vorderen Ende des Mittelteils 12 zurückgehalten.
Das Lager 72a dient als eine innere Lauffläche des
Kugellagers 74.
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Die
Einwegkupplung 7 umfaßt
auch eine Scheibe 75, die durch eine Umhüllung 76 fest
am vorderen Ende der Kupplungsaußenteils 71 zurückgehalten
wird, um die Kupplungsrollen 73 innerhalb des Kupplungsaußenteils 71 zu
halten.
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Die
Ausgangswelle 3 ist mit ihrem hinteren Ende innerhalb des
Rohrs 72 mit der Ausgangswelle 20 des Elektromotors 2 fluchtend
angeordnet. Die Ausgangswelle 3 wird durch das Lager 72a des Rohrs 72 derart
festgehalten, daß sie
in axialer Richtung des Anlassers 1 beweglich ist. An die
Ausgangswelle 3 ist in einem hinteren Endabschnitt eine äußere, schraubenförmige Keilverzahnung 3a angeformt, die
mit der an einer Innenwand des Rohrs 72 ausgebildeten,
inneren, schraubenförmigen
Keilverzahnung 72c in Eingriff steht. Die schraubenförmige Keilverzahnung 72c erstreckt
sich von der hinteren Endfläche
des Rohrs 72 bis zum Lager 72a. Insbesondere weist
das Lager 72a keine in einem vorderen Endbereich seiner
Innenwand ausgebildete schraubenförmige Keilverzahnung auf, so
daß das
vordere Ende der schraubenförmigen
Keilverzahnung 72c als Anschlag dafür dient, eine weitere Bewegung
der Ausgangswelle 3 zu beenden, wenn sie sich in Richtung
auf den Verbrennungsmotor bewegt (d.h. in der Zeichnung nach links)
und die äußere schraubenförmige Keilverzahnung 3a am
hinteren Ende des Lagers 72a auftrifft. Eine andere Bauform
eines Anschlags kann alternativ an anderer Stelle vorgesehen sein.
Die Ausgangswelle 3 wird an ihrem vorderen Ende über ein
Lager durch das Vorderteil 11 festgehalten.
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Zwischen
der Trennplatte 13 und dem Planetenradgetriebe 6 ist
eine Druckscheibe 13a angeordnet, die sich in Bezug auf
den Anlasser 1 radial erstreckt und an der vorderen Oberfläche der
Trennplatte 13 anliegt. Die Druckscheibe 13a kann
so gestaltet sein, daß sie
sich weiter in einer radialen Richtung erstreckt und zwischen der
Trennplatte 13 und der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 eingeklemmt ist. Die Druckscheibe 13a ist
aus einer verschleißfesten,
kreisförmigen
Scheibe gebildet und dient dazu, den von der Ausgangswelle 3 auf
die Lagerstifte 64 des Planetenradgetriebes 6 ausgeübten Rückdruck
aufzunehmen, wenn die Ausgangswelle 3 durch den Schalthebel 8 zurückbewegt
wird und am Boden des Kupplungsaußenteils 71 anschlägt. Dies veranlaßt die Reibung
zwischen den Lagerstiften 64 und der Druckscheibe 13a dazu,
die Trägheitsenergie
der Rotation der Ausgangswelle 3 zu verbrauchen oder zu
absorbieren und dadurch die Drehung der Ausgangswelle 3 sofort
zu beenden.
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Das
Ritzel 4 ist mit dem Kopf der Ausgangswelle 3 (das
heißt
mit einem vom Vorderteil 11 vorspringenden Abschnitt der
Ausgangswelle 3) nach Art einer Keilwellenverzahnung so
verbunden, daß es
gemeinsam mit der Ausgangswelle 3 drehbar und relativ zur
Ausgangswelle 3 verschiebbar ist. Das Ritzel 4 wird
außerdem
durch eine zwischen dem Ritzel 4 und der Ausgangswelle 3 angeordnete
und an einem an der Spitze der Ausgangswelle 3 montierten Kragen
anliegende Ritzelfeder nach vorn (das heißt in 1 nach links)
gedrückt.
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Das
Mittelteil 12 isoliert den Magnetschalter 5 physikalisch
gegenüber
der Einwegkupplung 7 und dem Planetenradgetriebe 6.
Der Magnetschalter 5 enthält eine Spule, die beim Schließen eines
(nicht gezeigten) Anlasserschalters des Fahrzeugs erregt wird, einen
innerhalb der Spule verschiebbaren Stößel und eine Rückstellfeder.
Der Kopf des Stößels ragt
in das Vorderteil 11. Wenn die Spule durch den Anlasserschalter
erregt wird, wird sie den Stößel veranlassen,
gegen den Druck der Rückstellfeder
nach vorn gezogen zu werden (das heißt in 1 gesehen nach
rechts), um die Ausgangswelle 3 durch den Schalthebel vorwärts zu bewegen.
Wenn die Erregung der Spule beendet wird, wird sie den Stößel veranlassen,
durch die Rückstellfeder
nach hinten bewegt zu werden, um die Ausgangswelle 3 durch
den Schalthebel 8 zurückzuführen. Die
Konstruktion des Magnetschalters 5 ist eine typische und
eine Erläuterung
im Detail wird hier weggelassen.
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Der
Schalthebel 8 wird verschwenkbar von einem Hebelhalter
getragen. Der Hebelhalter ist am Mittelteil 12 befestigt.
Der Schalthebel 8 besitzt einen in 1 zu sehenden
oberen Abschnitt, der mit einem durch den Stößel des Magnetschalters 5 gehaltenen
Haken verbunden ist, und einen unteren Abschnitt, der zwischen einem
auf der Ausgangswelle 3 befestigten Scheibenpaar eingeklemmt
ist, wodurch die Bewegung des Stößels auf
die Ausgangswelle 3 übertragen
wird.
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In 1 stellt
der obere Bereich oberhalb einer Mittellinie der Ausgangswelle 3 den
Fall dar, daß die
Erregung des Magnetschalters 5 abgeschaltet ist, während der
untere Bereich den Fall zeigt, in dem der Magnetschalter erregt
ist.
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Beim
Betrieb des Anlassers 1, wenn der Anlasserschalter zur
Erregung der Spule des Magnetschalters 5 geschlossen ist,
wird er veranlassen, daß der
Stößel zurückgezogen
wird, um die Ausgangswelle 3 durch den Schalthebel 8 weg
vom Elektromotor 2 vorwärts
zu bewegen.
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Wenn
das Ritzel 4 auf den Zahnkranz 9 trifft, ohne
in den Zahnkranz 9 einzugreifen, wird es nur die Ausgangswelle 3 veranlassen,
sich weiter vorwärts zu
bewegen, während
die Ritzelfeder 5 zusammengedrückt wird, so daß das Ritzel 4 sich
dreht und auf der Ausgangswelle 3 rückwärts gleitet. Wenn sich dem
weiteren Vorschub der Ausgangswelle 3 folgend das Ritzel 4 dreht,
bis ihm der Eingriff in den Zahnkranz 9 ermöglicht ist,
wird es durch die Reaktionskraft der Ritzelfeder in Eingriff mit
dem Zahnkranz 9 gezwungen oder vorwärtsbewegt. Der Magnetschalter 5 bewegt
dann einen beweglichen Kontakt in den Kontakt mit seinen festen
Kontakten, um den Elektromotor 2 zur Erzeugung eines Drehmoments
einzuschalten. Nach Vollendung des Eingriffs des Ritzels 4 mit
dem Zahnkranz 9 wird das Drehmoment zum Anwerfen des Verbrennungsmotors
vom Ritzel 4 auf den Zahnkranz 9 übertragen.
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Nach
dem Starten des Verbrennungsmotors wird der Anlasserschalter geöffnet, um
die Erregung der Spule des Magnetschalters 5 zu beenden.
Das verursacht, daß der
Stößel durch
die Wirkung der Rückstellfeder
nach vorn gezogen wird. Die beweglichen Kontakte des Magnetschalters 5 werden
dann außer
Kontakt mit den festen Kontakten gebracht, um die Leistungsversorgung
des Elektromotors 2 zu unterbrechen. Zusätzlich.
veranlaßt
die Bewegung des Stößels nach
hinten die Ausgangswelle 3 zu einer Bewegung durch den
Schalthebel 8 in Richtung auf den Elektromotor 2,
so daß das
hintere Ende der Ausgangswelle 3 gegen das Kupplungsaußenteil 71 anläuft und
seine Bewegung beendet.
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Die
Konstruktion des Anlassers 1 zeigt einen Gebrauch der dem
Planetenradgetriebe 6 angepaßten äußeren der zylindrischen Ummantelung 66.
Die äußere zylindrische
Ummantelung 66 wird unten unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 be schrieben.
Die 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die die äußere zylindrische
Ummantelung 66 zeigt.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 66 und das Hohlrad 62 dienen als Drehmomentstoßabsorber,
um ein auf das Hohlrad 62 durch die Ausgangswelle 3 und
die Einwegkupplung 7 ausgeübtes übermäßiges Drehmoment zu adsorbieren.
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Wie
aus den 3 und 5 ersehen
werden kann, besteht die äußere zylindrische
Ummantelung 66 aus einem zylindrischen Hauptkörper 661,
einem ringförmigen
inneren Flansch 662, einem ringförmigen Ansatz 663 und
Vorsprüngen
oder Klauen 664. Der Hauptkörper 661 ist, wie
in 2 dargestellt, auf den äußeren Umfang des Hohlrads 62 des Planetenradgetriebes 6 aufgepaßt. Der
innere Flansch 662 erstreckt sich vom hinteren Ende des Hauptkörpers 661 einwärts. Der
ringförmige
Ansatz 663 erstreckt sich von einem vorderen Ende des Hauptkörpers 661 in
axialer Richtung der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66. Die Klauen 664 springen von einem
vorderen Ende des ringförmigen Ansatzes 663 vor
und dienen als Anschläge
gegen eine Drehbewegung oder Verriegelungsmechanismus, um die die äußere zylindrische
Umhüllung 66 am
Mittelteil 12 festzulegen. Die Oberfläche der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 wird
einer Wärmebehandlung
wie Aufkohlen und Härten
unterzogen. Die Zahl der Klauen 664 beträgt bei dieser
Ausführungsform
sechs, ist jedoch vorzugsweise aus einem Bereich zwischen drei (3)
bis über
zehn (10) gewählt,
im Hinblick auf die Verteilung des auf die äußere zylindrische Ummantelung 66 einwirkenden
Drehmoments und der leichten maschinellen Bearbeitung.
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Der
Hauptkörper 661 wird
im Reibungseingriff seiner Innenwand mit der Außenwand des Hohlrads 62 positioniert.
Ein ausgewähltes
Maß an
Gleitfähigkeit
wird zwischen der Innenwand des Hauptkörpers 661 und der
Außenwand
des Hohlrads 62 vorgesehen. Der innere Flansch 662 liegt
auch mit seiner hinteren Stirnfläche
an der vorderen Stirnfläche
der Trennplatte 13 an. In einer Innenwand des ringförmigen Ansatzes 663 ist
eine ringförmige
Nut 665 ausgebildet, in die, wie in 2 gezeigt,
ein Seegerring 666 eingesetzt ist, um das Hohlrad 62 davon abzuhalten,
sich von der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 nach vorn zu lösen. Die Klauen 664 sind
am ringförmigen
Ansatz 663 mit gleichen Abständen in seiner Umfangsrichtung
angeordnet und greifen, wie deutlich in 4 gezeigt
ist, jeweils in Verriegelungsausnehmungen 121 ein, die
in der Innenwand des Mittelteils 12 ausgebildet sind. Insbesondere
dienen die Klauen 664 als Anschläge in Drehrichtung, um die äußere zylindrische
Ummantelung 66 an einer Relativdrehung zum Mittelteil zu
hindern. Wie deutlich aus 4 ersichtlich
ist, ist zwischen zwei benachbarten Verriegelungsausnehmungen 121 ein
Zähnepaar 122 ausgebildet,
das die Breite der Verriegelungsausnehmungen 121 in Umfangsrichtung
bestimmt. Die Verriegelungsausnehmungen 121 stimmen in
ihrer Anzahl mit den Klauen 664 überein und sind in gleichen
Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Mittelteils 12 angeordnet. Das vordere
Ende des ringförmigen
Ansatzes 663 ist so positioniert, daß es am hinteren Ende der Zähne 122 anliegt.
Alternativ können
die vorderen Enden der Klauen 664 an den Enden der Verriegelungsausnehmungen 121 anliegen.
Das veranlaßt
die äußere zylindrische
Ummantelung 66, dadurch in konstantem Eingriff mit dem
Mittelstück 12 zu
bleiben, daß die Trennplatte 13 mittels
der Befestigungs- oder Festspannbolzen bzw. Maschinenschrauben 16 nach vorn
gedrückt
wird.
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Wieder
bezugnehmend auf 2 sind die Planetenräder 63 und
die Lagerstifte 64 so positioniert, daß sie vom Hohlrad 62 nach
hinten (das heißt, in
der Zeichnung die Richtung nach rechts) in einem Ausmaß vorspringende
Abschnitte aufweisen, das wesentlich kleiner ist als die Dicke des
inneren Flansches 662 der äußeren zylindrischen Ummantelung 66.
Insbesondere liegen die vorspringenden Abschnitte der Planetenräder 63 und
der Lagerstifte 64 über
die Scheibe 13a an der Trennplatte 13 an. Dies verringert
die elastische Verformung der Räder 63, um
einen Drehmomentverlust oder mechanische Geräusche zu reduzieren und somit
die Schlagzähigkeit des
Planetenradgetriebes 6 zu verbessern. Die Scheibe 13a kann
weggelassen werden. In diesem Falle ist die Länge der vorspringenden Abschnitte vorzugsweise
identisch mit der Dicke des inneren Flansches 662, so daß sie direkt
an der Trennplatte 13 anliegen.
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Bei
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66, wie sie oben beschrieben ist, dienen die
sechs Klauen 664 als Anschläge zur Verhinderung einer Drehbewegung.
Es ist empfehlenswert, daß die
Zahl der Klauen 664 größer ist
als oder gleich ist derjenigen der Planetenräder 63, und daß die Klauen 664 in gleichen
Winkelabständen
voneinander angeordnet sind, um radiale Verbiegungen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 zu minimieren.
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Die 5 zeigt
eine Modifikation der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und des Hohlrads 62.
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Die
innere Umfangswand des Hauptkörpers 661 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 besteht aus drei Teilen: einem mittleren
Kontaktabschnitt und einpassenden Führungsabschnitten 66111 und 6612,
die sich vom Kontaktabschnitt 6610 aus in entgegengesetzter
Richtung erstrecken. In ähnlicher
Weise besteht die äußere Umfangswand des
Hohlrad 62 aus drei Teilen: einem mittleren Kontaktabschnitt 6200 und
einpassenden Führungsabschnitten 6201 und 6202,
die sich vom Kontaktabschnitt 6200 aus in entgegengesetzter
Richtung erstrecken. Die Kontaktabschnitte 6610 und 6200 stehen
miteinander in Reibungskontakt. Jeder der einpassenden Führungsabschnitte 6201 und 6202 des Hohlrads 62 ist
derart konisch, daß sein
Außendurchmesser
mit der Entfernung vom Kontaktabschnitt 6200 abnimmt. Jeder
der einpassenden Führungsabschnitte 6611 und 6612 der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 ist
derart konisch, daß sein
Innendurchmesser mit der Entfernung vom Kontaktabschnitt 6610 zunimmt.
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Jeder
der einpassenden Führungsabschnitte 6611, 6612, 6201 und 6202 weist
in der Achsrichtung der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 oder des Hohlrads 62 eine Länge von
1 mm oder mehr auf. Ein Konuswinkel θ zwischen einer sich längs der
Oberfläche
des Kontaktabschnitts 6610 der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 erstrekkenden
Linie und einer sich längs
der Oberfläche
des einpassenden Führungsabschnitts 6612 erstreckenden
Linie ist so gewählt,
daß er
innerhalb eines Bereichs von 15° bis 30° liegt. In ähnlicher
Weise ist ein Konuswinkel θ zwischen
einer sich längs
der Oberfläche
des Kontaktabschnitts 6200 des Hohlrads 62 erstreckenden Linie
und einer sich längs
der Oberfläche
des einpassenden Führungsabschnitts 6202 erstreckenden
Linie ist so gewählt,
daß er
innerhalb eines Bereichs von 15° bis
30° liegt.
Das gleiche gilt für
die Konuswinkel der einpassenden Führungsabschnitte 6611 und 6201.
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Wenigstens
die innere Umfangswand der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und wenigstens die äußere Umfangswand des Hohlrads 62 sind wärmebehandelt,
das heißt
karburiert (einsatzgehärtet).
Nach einer solchen Behandlung ist entweder die innere Umfangswand
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 oder die äußere Umfangswand des Hohlrads 62 von
einer festen Schmierschicht überzogen.
Die feste Schmierschicht kann durch Schleifen einer aus der karburierten
inneren Umfangswand der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und der karburierten äußeren Umfangswand des Hohlrads 62 ausgewählten Wand
gebildet werden, die einer chemischen Umwandlung wie Bondern unterzogen
und dann in einem mit Molybdändisulfid
beschickten Behälter
(Becher) gewendet, mit Molybdändisulfid
besprüht
oder in eine mit Molybdändisulfid
gefüllte Wanne
getaucht wird. Alternativ kann organisches Molybdän benutzt
werden. Die Dicke der festen Schmierschicht liegt vorzugsweise bei
10 μm bis
10 μm. Die
minimale Dicke der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 und
des Hohlrads 62 in radialer Richtung beträgt 2,5 mm.
Ein auf das Hohlrad 62 einwirkendes und ein Gleiten relativ
zur äußeren zylindrischen
Ummantelung einleitendes Schlupfmoment liegt bei 150 Nm bis 200
Nm. Das minimiert Kratzer auf der festen Schmierschicht oder den
Oberflächen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und des Hohlrad 62 die Reibung
ausgesetzt sind, wenn die äußere zylindrische
Ummantelung 66 auf das Hohlrad 62 aufgepaßt wird,
wodurch die Schmierfähigkeit zwischen
der Innenwand der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 und
dem Hohlrad 62 sichergestellt wird.
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Insbesondere
dienen die konischen, einpassenden Führungsabschnitte 6611, 6612, 6201 und 6202 zur
Minimierung möglicher
Beschädigungen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und des Hohlrads 62, wenn sie miteinander
verbunden werden. Diese beseitigt die Notwendigkeit, ein Schmierfett
oder einen ein Schmiermittel zuführenden
Mechanismus vorzusehen, die bei einer herkömmlichen Konstruktion erforderlich
sind. Die Länge
eines jeden der einpassenden Führungsabschnitte 6611, 6612, 6201 und 6202 kann
als Funktion der Größe des Schlupfmoments
des Hohlrads 62 geändert werden, ohne
die Gesamtlänge
der äußeren zylindrischen Ummantelung 66 und
des Hohlrads 62 zu verändern.
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Wenn
das Drehmoment, das größer ist
als die Reibung zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 und der inneren Umfangsfläche des Hauptkörpers 661 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66, auf das Hohlrad 62 übertragen
wird, veranlaßt
das das Hohlrad 62, sich relativ zur äußeren zylindrischen Ummantelung 66 zu
drehen und dadurch ein derartiges unerwünschtes, übermäßiges Drehmoment zu adsorbieren.
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Die 6 zeigt
einen Anlasser 1 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 der ersten Ausführungsform besitzt, wie oben
beschrieben, die ringförmige
Nut 665, in der der Seegerring 666 befestigt ist.
Die Spannung konzentriert sich gewöhnlich in einem solchen Bereich.
Deshalb kann es eine Beschädigung
der Nut 665 verursachen, wenn das Schlupfmoment am Hohlrad 62 größer ist
als beispielsweise 200 Nm. Um dieses Problem zu überwinden, besitzt der Anlasser 1 nach
der zweiten Ausführungsform
eine äußere zylindrische Ummantelung 67 mit
der in 6 gezeigten Struktur.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 67 schließt
einen ringförmigen
Ansatz 673 ein, der vom Hauptkörper 661 vorspringt
und Klauen 674, die vom ringsförmigen Ansatz 673 vorspringen.
Die Klauern 674 wirken als Anschläge zur Verhinderung einer Drehbewegung
und sind in regelmäßigen Winkelabständen in
Umfangsrichtung des ringförmigen
Ansatzes 673 angeordnet. In seiner Innenwand sind am Mittelteil 12 Ausnehmungen 121 ausgebildet,
die in Umfangsrichtung mit den gleichen Winkelabständen angeordnet
sind, wie die Klauen 674. Die Klauen 674 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 67 passen in die entsprechenden Ausnehmungen 121 des
Mittelteils 12. Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 67 besitzt keine Nut 655, wie sie
in 2 gezeigt ist. Die Länge der Klauen 674 in
axialer Richtung der äußeren zylindrischen
Ummante lung 67 ist kleiner als die der Klauen 664 der
ersten Ausführungsform,
wodurch die mechanische Festigkeit gegenüber jener der Klauen 664 erhöht wird.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 673 wird durch die Druckscheibe 13a und
die Trennplatte 13 in konstante Anlage am Mittelteil 12 gedrückt und durch
Festziehen der Maschinenschrauben 16 fest fixiert. Eine
Ringscheibe 80 ist zwischen dem Mittelteil 12 und
dem Hohlrad 62 angeordnet, um das Hohlrad 62 vor
einer Abkupplung von der äußeren zylindrischen
Ummantelung 67 zu bewahren. Zwischen der Ringscheibe 80 und
dem Hohlrad 62 ist ein Luftspalt ausgebildet, um eine Gleitbewegung
des Hohlrads sicherzustellen. Die Ringscheibe 80 kann an
einem äußeren Umfang
angeformte Vorsprünge
aufweisen, die in Ausnehmungen passen, die am Mittelteil 12 ausgebildet
sind, um die Ringscheibe 80 an einer Drehung zu hindern.
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Die 7 und 8 zeigen
die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 entsprechend einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 besteht aus einem hohlen zylindrischen Hauptkörper 771 mit
offenen Enden und Verriegelungsvorsprüngen 772. Der Hauptkörper 771 ist
dem äußeren Umfang
des Hohlrad 62 des Planetenradgetriebes 6 angepaßt. Die
Verriegelungsvorsprünge 772 sind
an der äußeren Umfangsfläche des
Hauptkörpers 771 ausgebildete
Rippen und erstrecken sich parallel zur Achsrichtung der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77. Die Verriegelungsvorsprünge 772 sind mit einem
gegebenen Winkelabstand voneinander in Umfangsrichtung der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 angeordnet. Die Verriegelungsvorsprünge 772 können alternativ
spiralförmig
auf der äußeren Umfangsfläche des
Hauptkörpers 771 angeordnet sein.
Der Hauptkörper 771 steht
mit einer inneren Umfangsfläche
in Reibungseingriff mit der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62.
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Jeder
der Verriegelungsvorsprünge 772 weist,
wie deutlich in 8 dargestellt ist, die Form eines
Zahnradzahns auf und ist einer der Ausnehmungen 121 angepaßt, die
in der inneren Umfangswand eines hinteren Endabschnitts des Mittelteils 12 ausgebildet sind.
Die Zahl der Ausnehmungen 121 stimmt mit der der Verriegelungsvorsprünge 772 überein.
Jeder der Verriegelungsvorsprünge 772 kann
alternativ eine andere Form besitzen.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 77 schließt
auch eine Ringscheibe 85 ein, die am vorderen Ende der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 anliegend positioniert ist. Die Ringscheibe 85 hat an
ihrem äußeren Umfang
angeformte, den Vorsprüngen 772 gleichende
Vorsprünge,
die, wie in der Zeichnung zu sehen, fest zwischen den Stirnflächen der
Ausnehmungen 121 und des Hauptkörpers 771 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 eingespannt sind. Die Ringscheibe 85 dient
als Anschlag, um das Hohlrad 62 daran zu hindern sich nach
vorn aus der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 herauszubewegen. Die ringförmige Scheibe 85 besitzt vorzugsweise
eine innere Umfangsfläche,
die in der radialen Richtung des Planetenradgetriebes 6 außerhalb
der Zahnspitzen der Planetenräder 63 angeordnet
ist.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 77 ist mit ihrer hinteren Stirnfläche an der
vorderen Stirnfläche
der Druckscheibe 13a anliegend angeordnet. Die Ringscheibe 85,
die äußere zylindrische
Ummantelung 77, die Druckscheibe 13a und die Trennplatte 13 werden
durch die feste Verbindung des Jochs 14 und des Mittelteils 12 durch
die Maschinenschrauben 16 in Achsrichtung des Anlassers 1 gedrückt und
miteinander verbunden. Die Druckscheibe 13a wird deshalb
in direktem Kontakt mit der hinteren Stirnfläche des Hohlrads 62 angeordnet
und dient zur Blockierung einer direkten Relativdrehung zwischen
dem Hohlrad 62 und der Trennplatte 13, wodurch
der Verschleiß der
Trennplatte 13 minimiert wird. Die Druckscheibe 13a,
die dazu dient, die sich aus der Rückwärtsbewegung der Ausgangswelle
ergebende und durch die Lagerstifte 64 des Planetenradgetriebes 6 übertragene
Drucklast aufzunehmen, wird im Mittelstück 12 durch den auf
die Maschinenschrauben 16 ausgeübten Befestigungsdruck festgehalten.
Diese Konstruktion erleichtert eine leichte maschinelle Bearbeitung
der Ausnehmungen in der inneren Wand des Mittelstücks für den Einbau
der Ringscheibe 85, der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
der Druckscheibe 13a. Die Ringscheibe 85 ist,
wie oben beschrieben, mit an ihrem Umfang ausgebildeten, den Vorsprüngen 772 an
der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 gleichenden
Vorsprüngen
versehen, die in die Ausnehmungen 121 eingepaßt sind, um
die Ringscheibe 85 fest am Mittelstück 12 zu befestigen.
Gleichermaßen
haben die Druckscheibe 13a und die Trennplatte 13,
um sie an einer Drehung zu hindern, Vorsprünge, die den Vorsprüngen 772 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 gleichen und ebenfalls in die Ausnehmungen 121 eingepaßt sind.
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Wesentliche
Merkmale dieser Ausführungsform
werden unten im Detail beschrieben.
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Die Anzahl der Verriegelungsvorsprünge 772
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Die
Anzahl der an der äußeren Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 ausgebildeten Verriegelungsvorsprünge 772 ist
wenigstens identisch mit der der Planetenräder 63 des Planetenradgetriebes 6.
Mit anderen Worten, die Anzahl der Verriegelungsvorsprünge 772 ist
einmal jene der Planetenräder 63 oder
mehr. Bei dieser Ausführungsform
ist die Zahl der Planetenräder 63 drei
(3). Die Teilung der Verriegelungsvorsprünge 772 ist besonders
bevorzugt 0,5- bis 2,0-mal die Teilung der Zähne des Hohlrads 62.
Das sichert die Stabilität
der Drehmomentübertragung
von den Zähnen
des Hohlrads 62 auf die Verriegelungsvorsprünge 772 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77, die radial zum Hohlrad 62 positioniert
sind, wenn ein großes
Drehmoment von den Planetenrädern 63 auf
das Hohlrad 62 übertragen
wird, wodurch eine sich aus ihrer Verformung ergebende Veränderung
der Kreisförmigkeit der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 minimiert wird. Das verringert den teilweisen
Verschleiß der
inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62, der durch einen Unterschied zwischen Drükken verursacht
wird, die auf Kontaktstellen zwischen ihnen einwirken, und erlaubt
auch eine Absenkung der minimalen radialen Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 und des Hohlrads 62, wodurch sich
eine Leichtgewichtskonstruktion des Planetenradgetriebes 6 oder
des Mittelteils 12 ergibt.
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Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77
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Der
teilweise Verschleiß der
inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 oder die unerwünschte Veränderung des Schlupfmoments
des Hohlrads 62 nehmen, wie oben beschrieben, durch die
Anwendung einer Menge der Verriegelungsvorsprünge 772 zum wirkungsvollen
Festhalten der äußeren zylindrischen
Ummantelung 772 ab, was es gestattet, die radiale Dicke
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 stark zu verringern. Die radiale Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77, auf die hier Bezug genommen wird, entspricht
dem Unterschied zwischen dem äußeren und dem
inneren Durchmesser ihrer Abschnitte, die keine Verriegelungsvorsprünge 772 aufweisen,
und ist bei dieser Ausführungsform,
wie in 8 gekennzeichnet, die Bodendicke T0, zwischen
zwei benachbarten Verriegelungsvorsprüngen 772.
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Die
Abnahme der Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 erlaubt es, beim Entwurf die Toleranz des
Innendurchmessers der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 zu verringern und erleichtert damit eine
leichte Herstellung und Montage der äußeren zylindrischen Ummantelung 77.
Dies wird unten im Detail beschrieben.
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Das
Schlupfmoment, das die Reibung in den Kontaktbereichen zwischen
der inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 überschreitet
und das Rutschen des Hohlrads 62 relativ zur äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 bewirkt, ist proportional dem Wert, der
gegeben ist durch den Kontaktdruck X den Reibungskontaktflächen X dem Radius,
wobei der Kontaktdruck der Druck ist, der auf die Kontaktreibungsflächen zwischen
der inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 einwirkt, und der Radius der Abstand ist zwischen
der Mittelachse der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
den Reibungskontaktflächen des
Hohlrads 62 zwischen der inneren Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62. Mit anderen Worten, das Schlupfmoment ist
proportional zum Kontaktdruck, der als eine Funktion einer Einwirkung
zwischen der inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 entsteht. Die Abnahme der Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 wird zu einer Abnahme ihrer Festigkeit führen was
ihre leichtere Verformung in radialer Richtung fördert. Dadurch ermöglicht dies,
einen zulässigen Bereich
(das heißt
die Toleranz) der Einwirkung zu vergrößern, die erforderlich ist,
um den Kontaktdruck innerhalb eines gewünschten Bereichs zu erzeugen. Der
zulässige
Bereich der Einwirkung kann als das Äquivalent zur Durchmessertoleranz
der inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 betrachtet werden. Ein zulässiger Bereich des
Kontaktdrucks entspricht einem zulässigen Bereich des Schlupfmoments,
weil das Schlupfmoment, wie oben beschrieben, proportional ist zu
Kontaktdruck X Reibungskontaktflächen
X Radius (Abstand zwischen der Mittelachse und den Reibungskontaktflächen). Der
zulässige
Bereich des Schlupfmoments ist in Abhängigkeit vom Anlasser 1 vorgegeben. Demgemäß kann der
zulässige
Bereich der Einwirkung innerhalb des zulässigen Bereichs des Schlupfmoments
so erhöht
werden, wie die minimale Dicke (das heißt die Bodendicke T0) der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 gesenkt wird. Dies wird unten unter Verwendung
einer Einwirkungscharakteristik der 9 im Detail
diskutiert.
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In 9 zeigt
die vertikale Achse das Schlupfmoment T an. Die horizontale Achse
zeigt die Einwirkung zwischen der inneren Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62. T1, T2, T3 und T4 zeigen Werte an (auf die
unten auch als Dickenverhältnis
Ti Bezug genommen wird), die durch Division der minimalen Dicke
T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 durch die Dicke einer wärmegehärteten Schicht der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 erhalten
und aus Gründen
der Bequemlichkeit als Basis benutzt wird, um die minimale T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 auszudrücken.
Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist wärmebehandelt,
das heißt
einsatzgehärtet, um
die wärmegehärtete Schicht
aufzuweisen. T2 ist 2,4, T3 ist 3,2, T3 ist 4,8, T4 ist 5,6. δ1 bezeichnet
einen zulässigen
Bereich der Einwirkung zwischen der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
dem Hohlrad 62, wenn das Dickenverhältnis Ti T1 = 2,4 ist und das
Schlupfmoment innerhalb des zulässigen Bereichs
liegt. Δ5
bezeichnet einen zulässigen
Bereich der Beeinflussung zwischen der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
dem Hohlrad 62, wenn das Dickenverhältnis Ti T4 = 5,6 ist und das Schlupfmoment
innerhalb des zulässigen
Bereichs liegt.
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Das
Hohlrad 62 ist, wie oben beschrieben, in die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 eingepreßt. Die Einwirkung zwischen
dem Hohlrad 62 und der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist vorzugsweise wegen der Leichtigkeit
der maschinellen Bearbeitung und der Montage innerhalb des Bereichs δ1. Der zulässige Bereich
des Schlupfmoments, das das Hohlrad 62 veranlaßt, relativ
zur äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 zu gleiten, wie er in 9 durch ΔT bezeichnet
wird, wird gewöhnlich
in Abhängigkeit
vom Typ des Anlassers 1 vorbestimmt. Die minimale Dicke
T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist die Summe der Dicken von äußeren und
inneren Bereichen der wärmegehärteten Schicht,
die äußere und
innere Umfangsflächen
definieren, und der Dicke eines anders als die wärmegehärtete Schicht nicht wärmebehandelten Körpers der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77. Die minimale Dicke des nicht wärmebehandelten Körpers der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 muß größer sein
als oder gleich sein wie jene der wärmegehärteten Schichten. Die wärmegehärtete Schicht
muß eine
Dicke besitzen größer als
ein vorgegebener Wert. Wenn die Dicke der wärmegehärteten Schicht beispielsweise
auf 0,8 mm festgelegt ist, um ein Schlupfmoment von 150 Nm zu erreichen,
beträgt
die minimale Dicke T0 2,4 mm (= 0,8 × 3) bis 3,2 mm. Die Toleranz
für die
Beeinflussung beträgt
60 μm.
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Aus
den obigen Bedingungen haben die Erfinder dieses Anmeldungsgegenstandes
herausgefunden, daß die
Auswahl der Dicke des nicht wärmebehandelten
Körpers
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 derart, daß sie ein (1) bis zwei (2)
Mal jene der nicht wärmegehärteten Schicht
beträgt,
den mit der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ausgestatteten und zur Adsorption eines übermäßigen, auf
das Hohlrad 62 einwirkenden Drehmoments innerhalb des zulässigen Schlupfmomentbereichs ΔT dienenden,
drehmomentadsorbierenden Mechanismus befähigt, ohne Beachtung hochentwickelter
Fertigungsbedingungen hergestellt zu werden.
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Es
wurde deshalb gefunden, daß der
zulässige
Bereich der Einwirkung zwischen der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
dem Hohlrad 62 des Planetenradgetriebes 6 durch
Vergrößerung der Verriegelungsvorsprünge 772 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und Verkleinerung ihrer minimalen Dicke
T0 stark vergrößert werden
kann, wodurch das Aufpressen der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 auf
das Hohlrad 62 erleichtert wird.
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Beispielsweise
zeigt ein Vergleich zwischen den Dickenverhältnissen T1 und T4 in 9,
daß der erstere
Fall, in dem die Dicke der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 kleiner ist, zu einem breiteren zulässigen Bereich
der Einwirkung führt
(z.B. δ5). Im
Gegensatz dazu führt
die Vergrößerung der
minimalen Dicke T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 zu einer Verkleinerung des zulässigen Bereichs
der Beeinflussung zwischen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und dem Hohlrad 62, was zu Schwierigkeiten
bei ihrer maschinellen Bearbeitung und der Montage führt. Die
Tatsache, daß der zulässige Bereich
der Beeinflussung zwischen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und dem Hohlrad 62 vergrößert wird,
bedeutet, daß die
Toleranz beim Schleifen der Oberfläche der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 nach
dem Einsatzhärten,
wie später
beschrieben wird, vergrößert werden kann
und daß,
wenn wie bei der ersten Ausführungsform
eine feste Schmierschicht auf der inneren Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ausgebildet ist, die Toleranz beim Schleifen
der inneren Umfangsfläche
vor dem Überziehen
mit der festen Schmierschicht vergrößert werden kann.
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Oberflächenbehandlung der äußeren zylindrischen Ummantelung 77
-
Die
innere Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 steht, wie oben beschrieben, in Reibungseingriff
mit der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads 62 und muß deshalb
verschleißfeste
Eigenschaften aufweisen. Die beste Methode zum Erreichen der Verschleißfestigkeit
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist im Hinblick auf die Produktivität die Aufkohlung.
In ähnlicher
Weise besitzt vorzugsweise die äußere Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 zu ihrer Verschleiß minimierung eine wärmegehärtete Schicht. Es
ist jedoch wohlbekannt, daß die
Ausbildung der wärmegehärteten Schicht
auf der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 durch Aufkohlung zu einer verringerten Zähigkeit
der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 führt. Die
Sicherstellung eines gewünschten
Grades einer solchen Zähigkeit
erfordert bei der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 eine nicht wärmegehärtete innere Schicht mit einer
Dicke, die zumindest gleich ist wie oder größer ist als jene der auf der
Außenfläche der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 ausgebildeten
wärmegehärteten Schicht.
Das bedeutet, daß dann,
wenn die Dicke der wärmegehärteten Schicht
mit eins (1) definiert wird, die minimale Dicke T0 der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 wenigstens
drei (3) sein muß.
Die minimale Dicke T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist vorzugsweise drei- bis fünfmal, besonders
bevorzugt drei- bis viermal jene der wärmegehärteten Schicht. Das erlaubt
es der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 eine Dicke aufzuweisen, die für den praktischen
Gebrauch geeignet ist, was sich in einer Zunahme der Toleranz bei
der maschinellen Bearbeitung der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 (das
heißt
des oben beschriebenen zulässigen
Bereichs der Einwirkung), dem leichten Aufpassen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 auf das Hohlrad 62 und einer Abnahme
der Größe der Einwegkupplung 7 auswirkt.
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Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 besteht vorzugsweise aus einem zum Aufkohlen
geeigneten Chrom-Molybdän-Stahl
(SCN415). Typischerweise wird die Oberfläche der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 nach
dem Aufkohlen geschliffen. Die Toleranz einer solchen Schleifbearbeitung
kann innerhalb des zulässigen
Schlupfmomentbereichs ΔT
durch Ausbildung einer Menge von Verriegelungsvorsprüngen 772 auf
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77.
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Bei
dieser Ausführungsform
beträgt
die aufgekohlte Tiefe der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 0,8 mm, um ein Schlupfmoment von 150 Nm am
Hohlrad 62 zu erreichen. Die minimale Dicke T0 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 liegt zwischen 2,4 mm und 4,2 mm. Diese
Bedingungen können
auch auf das Hohlrad 62 angewandt werden.
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Aufbringen
einer festen Schmierschicht
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Die
inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist, wie bei der ersten Ausführungsform,
mit einer festen Schmierschicht überzogen,
nachdem sie aufgekohlt und geschliffen wurde, wie oben beschrieben
ist. Die feste Schmierschicht kann dadurch gebildet werden, daß die innere Umfangsfläche der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 einer ein Schmiermittel festhaltenden Oberflächenbehandlung
unterzogen wird, wie etwa Bondern und anschließendes Überziehen mit Molybdändisulfid.
Ein solches Überziehen
kann durch Umwenden der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 in einem mit Molybdändisulfid beschickten Gefäß geschehen,
oder durch Aufsprühen
von Molybdändisulfid
oder ihr Eintauchen in eine mit Molybdändisulfid gefüllte Wanne.
Die Dicke der festen Schmierschicht beträgt vorzugsweise 10 μm bis 30 μm. Die äußere Umfangsfläche des
Hohlrads 62 kann mit einer solchen Schicht überzogen
werden.
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Das
Ausmaß des
Preßsitzes
zwischen der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und dem Hohlrad 62 hängt von
der Gesamttoleranz der Meßgröße ab, um
die die Oberfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 – wie
oben beschrieben – beschliffen
wird, von einer Toleranz bei der ein Schmiermittel festhaltenden
Oberflächenbehandlung und
von einer Toleranz der Dicke der festen Schmierschicht. In dem Falle,
in dem die äußere und
die inneren Oberfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 wärmebehandelt
werden, wird die Schleiftoleranz das Zweifache sein. Die Summe dieser
Toleranzen ist äquivalent
zum oben beschriebenen zulässigen
Bereich der Einwirkung zwischen der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
dem Hohlrad 62. Die Zunahme dieses zulässigen Bereichs wird, wie oben
beschrieben, durch die Ausbildung einer Menge der Verriegelungsvorsprünge 772 auf
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 erreicht. Dies ist ein Konstruktionsmerkmal
des Anlassers 1 nach dieser Ausführungsform.
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Anpassung der äußeren zylindrischen
Ummantelung
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Wenn
die äußere zylindrische
Ummantelung 77 auf das Hohlrad 62 aufgepaßt wird,
kann eine innere Umfangskante der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 auf
eine äußere Umfangskante
des Hohlrads 62 auftreffen, wodurch eine Beschädigung der
oben beschriebenen festen Schmierschicht erfolgt, die sowohl auf
der inneren Umfangsfläche
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 und der äußeren Umfangsfläche des
Hohlrads ausgebildet ist. Eine solche Beschädigung erleichtert die Ablösung der
festen Schmierschicht vom beschädigten
Bereich, wodurch die Möglichkeit
zum Fressen bei der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 oder dem Hohlrad 62 zunimmt. Um
dieses Problem zu überwinden,
können
die äußere zylindrischen
Ummantelung 77 und das Hohlrad 62 so gestaltet
sein, daß sie
die in den 10 und 11 gezeigte
Konstruktion aufweisen.
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Die äußere zylindrische
Ummantelung 77 schließt,
wie die dritte Ausführungsform,
den äußeren zylindrischen
Hauptkörper 771 ein.
Die innere Umfangswand des hohlen, zylindrischen Hauptkörpers 771 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 besteht aus drei Teilen: einem mittleren
Kontaktabschnitt 7710 und einpassenden Führungsabschnitten 7711 und 7712,
die sich vom Kontaktabschnitt 7710 aus in entgegengesetzten
Richtungen erstrecken. In ähnlicher
Weise besteht die äußere Umfangswand des
Hohlrads 62 aus drei Teilen: einem Mittelabschnitt 6200 und
einpassenden Führungsabschnitten 6201 und 6202,
die sich vom Kontaktabschnitt 6200 aus in entgegengesetzten
Richtungen erstrecken. Diese Kotaktabschnitte 7710 und 6200 stehen
miteinander in Reibungseingriff. Jeder der einpassenden Führungsabschnitte 6201 und 6202 des
Hohlrad 62 ist derart konisch, daß sein Außendurchmesser mit der Entfernung
vom Kontaktabschnitt 6200 abnimmt. Jeder der einpassenden
Führungsabschnitte 7711 und 7712 der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 ist derart konisch, daß sein Innendurchmesser mit
der Entfernung vom Kontaktabschnitt 7710 zunimmt.
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Jeder
der einpassenden Führungsabschnitte 7711, 7712, 6210 und 6202 weist
in der Achsrichtung der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 oder des Hohlrads 62 eine Länge von
1 mm oder mehr auf. Der Konuswinkel θ zwischen einer sich längs der Ober fläche des
Kontaktabschnitts 7710 der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 erstreckenden
Linie und einer sich längs
der Oberfläche
des einpassenden Führungsabschnitts 7712 erstreckenden
Linie ist so gewählt,
daß er
innerhalb eines Bereichs von 15° bis
30° liegt.
In ähnlicher
Weise ist ein Konuswinkel θ zwischen
einer sich längs
der Oberfläche
des Kontaktabschnitts 6200 des Hohlrads 62 erstreckenden Linie
und einer sich längs
der Oberfläche
des einpassenden Führungsabschnitts 6202 erstreckenden
Linie so gewählt,
daß er
innerhalb eines Bereichs von 15° bis
30° liegt.
Das gleiche gilt für
die Konuswinkel der einpassenden Führungsabschnitte 7711 und 6201.
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Die 12 zeigt
den Anlasser 1 nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung, die
eine Abwandlung der in 7 gezeigten darstellt.
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Die äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 schließt
einen inneren Flansch 773 ein, der sich vom vorderen Ende
des Hauptkörpers 771 aus
nach innen erstreckt. Der innere Flansch 773 dient als
Anschlag, um das Hohlrad 62 daran zu hindern, sich aus
der äußeren zylindrischen
Ummantelung 77 herauszubewegen.
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Die 13 zeigt
den Anlasser 1 nach der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die
eine Abwandlung der in 7 gezeigten darstellt.
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Das
Hohlrad 62 schließt
einen äußeren Flansch 626 ein,
der sich an dessen vorderem Ende nach außen erstreckt. Der äußere Flansch 626 hat Vorsprünge, die
in die Verriegelungsausnehmungen 121 des Mittelteils 12 eingreifen
und zwischen dem vorderen Ende der äußeren zylindrischen Ummantelung 77 und
den Enden der Verriegelungsausnehmungen 121 eingeklemmt
sind, um das Hohlrad 62 daran zu hindern, sich in seiner
Achsrichtung zu bewegen.
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Bei
den obigen Ausführungsformen
kann der Verriegelungsmechanismus zur Verriegelung der äußeren zylindrischen
Ummantelungen 66 oder 77 alternativ so gestaltet
sein, daß er
Vorsprünge
besitzt, die die an der inneren Wand des Mittelteils 12 ausgebildet
sind, und Ausnehmungen, die in der äußeren Umfangswand der äußeren zylindrischen
Ummantelung 66 oder 77 ausgebildet sind und in
die anstelle der Ausnehmungen 121 und der Verriegelungsvorsprünge 662 oder 772 die
Vorsprünge
eingepaßt sind.
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Während die
vorliegende Erfindung zu ihrem besseren Verständnis unter Bezugnahme auf
die bevorzugten Ausführungsformen
offenbart wurde, sollte berücksichtigt
werden, daß die
Erfindung auf verschiedene Weise realisiert werden kann, ohne vom Prinzip
der Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte die Erfindung so verstanden
werden, daß sie
alle möglichen
Ausführungsformen
und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen umfaßt, die
sich ohne Abweichung von dem Erfindungsprinzip realisieren lassen,
das in den beigefügten
Ansprüchen dargelegt
ist.