DE102005061669A1

DE102005061669A1 - Stoßabsorbierender Maschinenanlasser

Info

Publication number: DE102005061669A1
Application number: DE200510061669
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kariya Ohmura; Kazuo Kariya Masaki; Yoshikazu Kariya Yokochi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: FR2880076A1; DE102005061669B4; FR2880076B1

Abstract

Ein Maschinenanlasser (1) enthält einen Anlassermotor (2), einen Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus (6), eine Ausgangswelle (3), die mit dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) verbunden ist, ein Kleinzahnrad (4), welches in Eingriff mit einem Ringzahnrad (9) einer Maschine bringbar ist, und einen stoßabsorbierenden Mechanismus (5), der zwischen das Kleinzahnrad (4) und die Ausgangswelle (3) geschaltet ist. Der stoßabsorbierende Mechanismus (5) enthält wenigstens ein vorderes Gehäuse (51), ein mittleres Gehäuse (52), ein hinteres Gehäuse (54), in welchen eine Vielzahl an stoßabsorbierenden Teilen (50) so angeordnet sind, daß sie zwischen dem Kleinzahnrad (4) und der Ausgangswelle (3) in Reihe geschaltet sind. Jedes Gehäuse gemäß dem vorderen Gehäuse, dem mittleren Gehäuse und dem hinteren Gehäuse (51-54) weist sich radial erstreckende Eingriffsvorsprünge (511-516, 521-526, 541-546) auf, um umfangsmäßig aufgeteilte Räume zu schaffen, so daß die stoßabsorbierenden Teile (50) jeweils in die aufgeteilten Räume zwischen benachbarten zwei der Gehäuse (51-54) eingeschoben werden können. Daher können die stoßabsorbierenden Teile (50) in der Umfangsrichtung durch die vorspringenden Teile (511-516, 521-526, 541-546) zusammengedrückt werden, um Stöße zu absorbieren, die auf diese übertragen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Maschinenanlasser, der eine Stoßabsorbiervorrichtung enthält.

Bei einer Brennkraftmaschine (im Folgenden als Maschine bezeichnet) ändert sich die Last der Maschine stark mit einer Änderung im Maschinenhub, wie beispielsweise dem Ansaughub oder dem Kompressionshub. Daher ändert sich auch die Maschinen-Umdrehungsgeschwindigkeit und pulsiert. Gewöhnlich kann ein Anlassermotor den Änderungen in der Last der Maschine folgen. Das heißt, aufgrund einer Differenz in der Geschwindigkeit, die zwischen einem Ringzahnrad auf der Seite der Maschine und einem Kleinzahnrad auf der Seite des Anlassers vorhanden ist, klopft das Kleinzahnrad auf dem Ringzahnrad, was zu Stößen und Geräuschbildungen führt. Um mehr in Einzelheiten zu gehen, stößt das Kleinzahnrad fortwährend gegen das Ringzahnrad an, und zwar beim Kompressionshub vor dem oberen Totpunkt, wobei es dem Ringzahnrad jedoch nicht nach dem oberen Totpunkt folgen kann, und zwar aufgrund von dessen Beschleunigung, um mit einer höheren Drehzahl zu drehen als das Kleinzahnrad. Danach schlägt das Kleinzahnrad gegen das Ringzahnrad, wenn eine Annäherung an die obere Totpunktlage erfolgt. Das Kleinzahnrad schlägt auch an das Ringzahnrad mit einem stärkeren Aufschlag, wenn die Maschine gerade gestartet wird, da nämlich das Ringzahnrad stillgestanden hat.

Um das oben angesprochene Problem zu beseitigen, werden in der JP-A 2004-190647 und der JP-A 2004-60520, die beide von der gleichen Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung eingereicht wurden, stoßabsorbierende Anlasser mit einem Planetengetriebegeschwindigkeits-Untersetzungsmechanismus vorgeschlagen, der ein Sonnenzahnrad, ein internes Zahnrad, Planetenzahnräder und einen stoßabsorbierenden Mechanismus enthält. Bei diesem stoßabsorbierenden Mechanismus wird die Drehung des internen Zahnrades auf ein Gehäuse übertragen, und zwar über stoßabsorbierende Teile, wodurch die Stöße reduziert werden, die von dem Kleinzahnrad auf die Ankerwelle des Anlassermotors übertragen werden.

Es ist möglich, die Stoßabsorbierungsqualität zu verbessern, wenn die Torsionssteifigkeit des stoßabsorbierenden Anlassers reduziert wird, indem die Biegemöglichkeit des Anlassers erhöht wird. Solange jedoch das stoßabsorbierende Teil um den Anlasser herum platziert ist, um die Biegezulässigkeit zu erhöhen, desto größer wird die Größe des stoßabsorbierenden Mechanismus. Dies erhöht auch die Gesamtgröße des Anlassers.

Nebenbei bemerkt offenbart die JP-A 2001-342935 einen anderen Maschinenanlasser, der eine elektromagnetische Kupplung enthält, um eine Maschine und einen Anlassermotor aneinanderzukuppeln und voneinander abzukuppeln. Jedoch muß dabei die Größe der offenbarten elektromagnetischen Kupplung sehr groß sein, um sicherzustellen, daß die Aufschlagstöße des Kleinzahnrades und des Ringzahnrades gemindert werden, wenn die Maschine gestartet wird.

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen aufschlagstoßabsorbierenden Anlasser zu schaffen, der sowohl eine ausgezeichnete Stoßabsorption als auch Störgeräuschreduzierung erreichen kann.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen Anlasser zu schaffen, der eine kompakte elektromagnetische Kupplung enthält, um einen großen Aufschlagstoß zu reduzieren, der auf die elektromagnetische Kupplung übertragen wird.

Gemäß der Erfindung umfaßt nach dem Anspruch 1 ein Maschinenanlasser einen Anlassermotor, einen Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus, eine Ausgangswelle, die an den Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus angeschlossen ist, ein Kleinzahnrad, welches mit einem Ringzahnrad der Maschine in Eingriff zu bringen ist, und einen stoßabsorbierenden Mechanismus, der zwischen das Kleinzahnrad und die Ausgangswelle eingeschaltet ist, bei dem: der stoßabsorbierende Mechanismus wenigstens ein Frontgehäuse, ein mittleres Gehäuse und ein hinteres Gehäuse aufweist, in welchen eine Vielzahl an stoßabsorbierenden Teilen so angeordnet sind, daß sie zwischen dem Kleinzahnrad und der Ausgangswelle in Reihe geschaltet sind; wobei jedes der Gehäuse gemäß dem Front-, Mittel- und hinteren Gehäuse sich radial erstreckende Eingriffsvorsprünge aufweist, um umfangsmäßig aufgeteilte Räume vorzusehen; und wobei die stoßabsorbierenden Teile jeweils in die aufgeteilten Räume eingefügt sind, und zwar zwischen benachbarten zwei der Gehäuse, so daß die stoßabsorbierenden Teile in der Umfangsrichtung komprimiert werden können, und zwar mit Hilfe der vorspringenden Teile, um Stöße zu absorbieren, die darauf übertragen werden.

Es können somit Aufschlagstöße reduziert werden, ohne den außenseitigen Durchmesser des stoßabsorbierenden Mechanismus zu vergrößern.

Gewöhnlich kann ein Aufschlagstoß oder Drehmoment mit Hilfe des folgenden Ausdruckes wiedergegeben werden: Tmax = π·N·√Ks/30√1/Js + 1/Je [E1]worin N eine Differenz in der Drehzahl zwischen einem Anlasser und einer Maschine bedeutet; Ks eine Torsionssteifigkeit des Anlassers bedeutet; Js ein Trägheitsmoment des Anlassers bedeutet; und Je ein Trägheitsmoment der Maschine bedeutet.

Um daher den Aufschlagstoß zu reduzieren, ist es erforderlich, die Differenz in der Drehzahl zwischen dem Anlasser und der Maschine zu reduzieren, ebenso die Verwindungssteifigkeit oder das Trägheitsmoment des Anlassers oder der Maschine.

Gewöhnlich kann die Verwindungssteifigkeit Ks wie folgt ausgedrückt werden: 1/Ks = 1/Ka + 1/Kb1 + 1/Kb2 + ···1/Kbn··· [E2] worin: Ka eine Verwindungssteifigkeit des Anlassers, verschieden von dem stoßabsorbierenden Mechanismus bedeutet; Kb1 eine Verwindungssteifigkeit der Front des ersten Gehäuses bedeutet; Kb2 eine Verwindungssteifigkeit des zweiten Gehäuses oder mittleren Gehäuses bedeutet; Kb3 eine Verwindungssteifigkeit des dritten oder nächsten mittleren Gehäuses bedeutet; und Kbn eine Verwindungssteifigkeit des hinteren oder n-ten Gehäuses bedeutet.

Es kann daher die Verwindungssteifigkeit dadurch reduziert werden, indem die Zahl der seriell angeordneten Gehäuse erhöht wird.

Gemäß der zuvor definierten Erfindung können, da der stoßabsorbierende Mechanismus nahe der Quelle des Aufschlagstoßes angeordnet werden kann, der das Kleinzahnrad und das Ringzahnrad enthält, die Zahl der Teile, die in dem Stoßübertragungsverlauf angeordnet sind, minimal gehalten werden.

Ferner kann die vorliegende Erfindung effektiv bei einem Anlasser angewendet werden, bei dem das Kleinzahnrad und das Ringzahnrad immer in Eingriff stehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann entsprechend dem Anspruch 2 das Frontgehäuse durch ein Gehäuse gehaltert sein, welches die Ausgangswelle abstützt oder haltert; und das hintere Gehäuse kann durch ein internes Zahnrad des Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus gehaltert sein. Daher kann ein zusätzlicher Raum für das hintere Gehäuse minimal gehalten werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind entsprechend dem Anspruch 3 eine Vielzahl von stoßabsorbierenden Teilen symmetrisch in die aufgeteilten Räume zwischen zwei benachbarten Gehäusen eingefügt. Daher kann die Verformung der stoßabsorbierenden Teile einheitlich gesteuert werden.

Gemäß der Erfindung entsprechend dem Anspruch 4 ist das stoßabsorbierende Teil in bevorzugter Weise aus einem synthetischen Gummi hergestellt, der effektiver darin ist, hochfrequente Aufschlagstöße oder Störgeräusche zu absorbieren.

Gemäß der Erfindung entsprechend dem Anspruch 5 besitzt jedes Gehäuse einen Anschlag, um das maximale Kompressionsverhältnis auf 30 % zu begrenzen. Obwohl die maximale Kompressibilität von synthetischem Gummi normalerweise auf einen Wert kleiner als 20 % beschränkt ist, wurden für diesen Fall keinerlei Probleme festgestellt. Da der stoßabsorbierende Mechanismus lediglich dann in Betrieb gesetzt wird, wenn der Anlasser betätigt wird, wird die Frequenz der Deformationen der synthetischen Gummiteile innerhalb eines zulässigen Grades begrenzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 6 ergibt, wird der Maschinenanlasser bei einem automatischen Stop- und Wiederstartsystem angewendet. Jedes Mal, wenn ein Fahrzeug angehalten wird, welches dieses System enthält, wird dessen Maschine angehalten und leise wieder gestartet, wenn das Fahrzeug startet.

Gemäß der Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 7 ergibt, ist ferner eine elektromagnetische Kupplung enthalten, um eine Bremsverbindung zwischen der Ausgangswelle und dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus herzustellen um die Verbindung zwischen der Ausgangswelle und dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus herzustellen bzw. zu unterbrechen. Dadurch wird verhindert, daß ein übermäßig großes Drehmoment auf den Motor übertragen wird.

Gemäß der Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 8 ergibt, enthält die elektromagnetische Kupplung eine Kupplungsscheibe, die mit dem internen Zahnrad des Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus verbunden ist. Die elektromagnetische Kupplung wird betätigt, um die Kupplungsscheibe anzuziehen, um die Drehung des internen Zahnrades einzuschränken, um eine Verbindung zwischen der Ausgangswelle und dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus herzustellen.

Gemäß der Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 9 ergibt, ist der stoßabsorbierende Mechanismus um die Ausgangswelle herum angeordnet und das Kleinzahnrad ist drehbar an der Ausgangswelle über ein Lager fixiert und ist mit der Ausgangswelle über den stoßabsorbierenden Mechanismus verbunden. Wenn die Maschine gestartet wird, wird das Motordrehmoment von der Ausgangswelle auf das Kleinzahnrad über den stoßabsorbierenden Mechanismus übertragen. Es wird daher der Aufschlagstoß des Kleinzahnrades, welches auf das Ringzahnrad aufschlägt, durch den stoßabsorbierenden Mechanismus reduziert. Wenn die Maschine gestartet wurde, wird die Größe der Drehmomentänderung der Maschine, die von dem Kleinzahnrad auf die Ausgangswelle übertragen wird, durch den stoßabsorbierenden Mechanismus reduziert.

Gemäß der Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 10 ergibt, ist die elektromagnetische Kupplung um den stoßabsorbierenden Mechanismus herum angeordnet. Daher kann die Größe des Anlassers begrenzt werden.

Gemäß der Erfindung, wie sie sich aus dem Anspruch 11 ergibt, ist ein Drehmomentbegrenzer vorgesehen, um ein übermäßig großes Drehmoment zu absorbieren, welches zwischen dem Motor und dem Kleinzahnrad übertragen wird. Daher kann die Größe der elektromagnetischen Kupplung kleiner ausgeführt werden. Der Drehmomentbegrenzer kann zwischen der elektromagnetischen Kupplung und dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus angeordnet sein.

Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung als auch Funktionen von damit in Beziehung stehenden Teilen der vorliegenden Erfindung ergeben sich klar aus einem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Teil-Querschnitt-Längsansicht eines Anlassers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

2A eine Längs-Querschnittsansicht eines Front- oder ersten Gehäuses eines stoßabsorbierenden Mechanismus des Anlassers, der in 1 gezeigt ist; und

2B eine Rückansicht des Frontgehäuses, gesehen von der Rückseite oder rechten Seite desselben aus;

3A eine Draufsicht eines zweiten Gehäuses des stoßabsorbierenden Mechanismus;

3B eine Längs-Querschnittsansicht des zweiten Gehäuses; und

3C eine Rückansicht des zweiten Gehäuses, gesehen von der rückwärtigen Seite desselben aus;

4A eine Frontansicht eines rückwärtigen oder vierten Gehäuses des stoßabsorbierenden Mechanismus, gesehen von der Frontseite oder der linken Seite aus, und

4B eine Längs-Querschnittsansicht des hinteren Gehäuses;

5 eine schematische perspektivische Ansicht von einem der stoßabsorbierenden Teile;

6A eine Frontansicht des hinteren oder vierten Gehäuses des stoßabsorbierenden Mechanismus; und

6B eine Rückansicht des hinteren Gehäuses;

7A eine schematische Frontansicht des hinteren Gehäuses bei Stillstand, und

7b eine schematische Frontansicht des hinteren Gehäuses in Betrieb;

8 eine Teil-Längs-Querschnittansicht eines Anlassers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

9 eine Fluoroskopie-Ansicht eines abgewandelten stoßabsorbierenden Teiles;

10 eine Teil-Längs-Querschnittsansicht eines Anlassers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

11 eine Teil-Längs-Querschnittsansicht eines Anlassers gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;

12 eine Teil-Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung des stoßabsorbierenden Anlassers gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung; und

13 ein schematisches Diagramm eines Maschinenleerlauf-Stop-und-Wiederanlaßsystems, welches den stoßabsorbierenden Anlasser gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung enthält.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen weiter unten beschrieben.

(Erste Ausführungsform)
Der stoßabsorbierende Anlasser gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird unter Hinweis auf die 1–7B beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, enthält der stoßabsorbierende Anlasser gemäß der ersten Ausführungsform einen Gleichstrommotor 2, eine Ausgangswelle 3, ein Kleinzahnrad 4 bzw. Planetenrad, einen stoßabsorbierenden Mechanismus 5, einen Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6, usw. Das Kleinzahnrad 4 befindet sich laufend oder fortwährend in Eingriff mit einem Ringzahnrad 9 bzw. Hohlrad einer Maschine.
Der Anlasser 1 umfaßt auch einen Frontrahmen 11, ein mittleres Gehäuse 12, ein zylinderförmiges Joch 14, einen tassenförmig gestalteten rückwärtigen Endrahmen 15 usw. Das mittlere Gehäuse 12 besteht aus einem ringförmig gestalteten Teil, welches zwischen dem hinteren Ende des Frontrahmens 11 und dem vorderen Endes des Joches 14 eingefaßt ist. Der Frontrahmen 11 enthält das Kleinzahnrad 4 an seinem Frontabschnitt und das stoßabsorbierende Teil 5 an seinem hinteren Abschnitt. Das Joch 14 enthält den Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 an dem Frontabschnitt desselben. Der hintere Endrahmen 15 enthält einen Kommutator und eine Bürsteneinheit des Gleichstrommotors. Das Joch 14 bildet einen stationären magnetischen Pfad. Über dem Motor 2 ist ein Relais angeordnet.
Der Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 enthält ein Sonnenzahnrad 61, welches an einem Ende einer Motorwelle 20 ausgebildet ist, ein zylinderförmiges internes Zahnrad 62, welches an der innenseitigen Fläche des Joches 14 angeordnet ist, eine Vielzahl an Planetenzahnrädern 63, die in Eingriff mit den Sonnen- und internen Zahnrädern bzw. Innenrädern 61, 62 stehen, einen Träger 65, der drehbar die Planetenzahnräder 53 über Lager haltert, die jeweils an Zahnradstiften 64 angepaßt sind, usw. Der Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 reduziert die Umlaufgeschwindigkeit der Motorwelle 20 auf eine Drehzahl des Planetenzahnrades 63.
Das hintere Ende der Ausgangswelle 3 ist an dem Träger 65 befestigt. Der Träger 65 wird durch das mittlere Gehäuse 12 über ein Lager gehaltert, und das Frontende der Ausgangswelle 3 ist drehbar durch den Frontrahmen 11 über ein Lager abgestützt.
Das Kleinzahnrad 4 ist drehbar an dem Frontabschnitt der Ausgangswelle 3 über ein Lager eingesetzt, um mit dem Ringzahnrad 9 in Eingriff zu gelangen. Das Kleinzahnrad 4 besitzt einen sich axial erstreckenden rückwärtigen zylinderförmigen Abschnitt 41, der lose an der Ausgangswelle 3 befestigt ist. Das rückwärtige zylinderförmige Teil 41 ist über Kerbverzahnungen 100 mit einer Front des ersten Gehäuses 51 des stoßabsorbierenden Mechanismus 5 an einem Ende verbunden, so daß der rückwärtige zylinderförmige Abschnitt 41 sich relativ zu dem Frontgehäuse 51 nicht drehen kann.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält der stoßabsorbierende Mechanismus 5 das Front- oder erste, das vordere mittlere oder zweite, hintere mittlere oder dritte und das hintere oder vierte Gehäuse 51–54, die von der hinteren Seite des Kleinzahnrades 4 zur Frontseite des Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 ausgerichtet sind, und drei stoßabsorbierende Teile 50, von denen jedes zwischen benachbarten zwei der Gehäuse 51–54 angeordnet ist. Das rückwärtige Gehäuse 54 besitzt einen sich axial erstreckenden vorderen zylinderförmigen Abschnitt, der mit der Ausgangswelle 3 über Kerbverzahnungen 200 verbunden ist, und zwar an seinem radial inneren Abschnitt, so daß der vordere zylinderförmige Abschnitt sich nicht relativ zur Ausgangswelle 3 drehen kann. Das zweite und das dritte Gehäuse 52 bzw. 53 ist jeweils über ein Lager mit dem vorderen zylinderförmigen Abschnitt des Gehäuses 54 verbunden, um relativ zu dem vorderen zylinderförmigen Abschnitt eine Drehung auszuführen. All die absorbierenden Teile 50 haben die gleiche Gestalt. Eine vorbestimmte Anzahl der absorbierenden Teile 50 ist umfangsmäßig in jedem Gehäuse angeordnet, um das Drehmoment zwischen zwei benachbarten Gehäusen der Gehäuse 51–54 zu übertragen.
Wenn ein Relais (z.B. ein Anlasser-Relais, welches in 13 gezeigt ist) eingeschaltet wird, um dem Motor 2 elektrische Energie zuzuführen, wird der Motor 2 in Drehung versetzt. Demzufolge wird das Drehmoment der Motorwelle 20 zu der Ausgangswelle 3 über den Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 übertragen. Das Drehmoment wird von der Ausgangswelle 3 über den stoßabsorbierenden Mechanismus 5 und von dem Kleinzahnrad 4 auf das Ringzahnrad 9 übertragen, um die Maschine anzukurbeln.
Auf der anderen Seite wird ein Aufschlag-Drehmoment, welches zwischen dem Kleinzahnrad 4 und dem Ringzahnrad 9 erzeugt wird, auf die Motorwelle über den stoßabsorbierenden Mechanismus 5 übertragen. Jedoch ist das Aufschlag-Drehmoment durch den stoßabsorbierenden Mechanismus reduziert, in welchem drei stoßabsorbierende Teile hintereinander angeordnet sind, um dadurch eine niedrige Verwindungssteifigkeit zu realisieren.
Jedes stoßabsorbierende Teil 50 ist aus einem ölwiderstandsfähigen synthetischen Gummi hergestellt und enthält einen bogenförmig gestalteten Hauptblock 501, einen bogenförmig gestalteten Sub-Block 502 und einen Brückenabschnitt 503, welcher den Hauptblock und den Sub-Block 501 bzw. 502 in einem Bogen verbindet, wie in 5 gezeigt ist. Es wird daher eine Vertiefung 500 zwischen dem Hauptblock 501 und dem Sub-Block 502 ausgebildet. Der Hauptblock 501 ist mehrere Male so lang wie der Sub-Block 502.
Wie in 2A gezeigt ist, enthält die Frontseite des ersten Gehäuses 51 einen Nabenabschnitt 51a, der Kerbverzahnungen 100 an seiner Innenseitenfläche aufweist und einen Ringabschnitt 51b besitzt. Der Ringabschnitt 51b besitzt eine hintere Fläche, auf der sich radial erstreckende Eingriffsvorsprünge 511–516 ausgebildet sind. Das zweite Gehäuse 52 besitzt einen Ringabschnitt, der die gleichen sich radial erstreckenden Eingriffsvorsprünge 521–526 wie das Frontgehäuse 51 an seiner Frontfläche aufweist und auch die gleichen sich radial erstreckenden Eingriffsvorsprünge 521'–526' wie das Frontgehäuse 51 an seiner rückwärtigen Fläche aufweist. Das dritte Gehäuse 53 besitzt die gleiche Gestalt wie das zweite Gehäuse 52. Wie in 4B gezeigt ist, enthält das rückwärtige Gehäuse 54 einen Nabenabschnitt 54a, der Kerbverzahnungen 200 an einer Innenseitenfläche aufweist und einen Ringabschnitt 54 besitzt, der die gleichen sich radial erstreckendem Eingriffsvorsprünge 541–546 an seiner Frontfläche besitzt.
Jedes der Gehäuse 51–54 besitzt einen ringförmig gestalteten Vorsprung 50a, der die radial verlaufenden Eingriffsvorsprünge umschließt, und einen scheibenförmig gestalteten Vorsprung 50b am Zentrum der sich radial erstreckenden Eingriffsvorsprünge. Daher wird der Abschnitt des Gehäuses, der durch den ringförmig gestalteten Vorsprung 50a und den scheibenförmig gestalteten Vorsprung 50b festgelegt ist, in sechs Räume in der Umfangsrichtung aufgeteilt, und zwar durch die sich radial erstreckenden Eingriffsvorsprünge.
Die Eingriffsvorsprünge von einem Gehäuse ragen in der axialen Richtung von dem ringförmig gestalteten Vorsprung 50a ab und auch von dem scheibenförmig gestalteten Vorsprung 50b, um in die sechs aufgeteilten Räume eines benachbarten Gehäuses eingeführt zu werden.
Drei stoßabsorbierende Teile 50 werden in die aufgeteilten Räume des vorderen und des zweiten Gehäuses 51 bzw. 52 eingeführt, so daß sie symmetrisch zur Zentralachse des Frontgehäuses 51 angeordnet sind, und jedes der drei stoßabsorbierenden Teile 50 wird in ähnlicher Weise in die aufgeteilten Räume des zweiten, dritten und hinteren Gehäuses 52, 53, 54 eingeführt.
Die Position der stoßabsorbierenden Teile 50, die in die aufgeteilten Räume zwischen dem vorderen und dem zweiten Gehäuse 51, 52 eingeschoben sind, ist im wesentlichen die gleiche wie die Position der stoßabsorbierenden Teile 50, die in die aufgeteilten Räume zwischen dem zweiten und dem dritten Gehäuse 52, 53 eingeführt sind.
Wie in 6A gezeigt ist, werden die stoßabsorbierenden Teile 50 jeweils in die aufgeteilten Räume des hinteren Gehäuses 54 zwischen den Eingriffsvorsprüngen 541, 542 zwischen den Eingriffsvorsprüngen 543, 544 und zwischen den Eingriffsvorsprüngen 545, 546 eingeschoben. Ferner werden die Eingriffsvorsprünge 531', 533', 535' des dritten oder hinteren mittleren Gehäuses 53 jeweils in die Vertiefungen 500 der drei stoßabsorbierenden Teile 50 eingeführt, die in die aufgeteilten Räume des hinteren Gehäuses 54 eingeschoben sind. Demzufolge wird der Eingriffsvorsprung 532' des dritten Gehäuses 53 in den aufgeteilten Raum zwischen den Eingriffsvorsprüngen 546, 541 eingeschoben, der Eingriffsvorsprung 534' wird in den aufgeteilten Raum zwischen den Eingriffsvorsprüngen 544, 545 eingeschoben, und der Eingriffsvorsprung 536' wird in den aufgeteilten Raum zwischen den Eingriffsvorsprüngen 542, 543 eingeschoben.
Somit wird der Hauptblock 501 des stoßabsorbierenden Teiles 50 in Kontakt mit den benachbarten Eingriffsvorsprüngen an den sich umfangsmäßig gegenüberliegenden Endflächen gebracht. Der Sub-Block 502 wird ebenfalls in Kontakt mit den Eingriffsvorsprüngen an den umfangsmäßig sich gegenüberliegenden Endflächen gebracht. Wenn das hintere Gehäuse 54 relativ zu dem dritten Gehäuse 53 in einer Richtung gedreht wird, und zwar aufgrund eines Aufschlages, wird der Hauptblock 501 des stoßabsorbierenden Teiles 50 komprimiert, um einen Stoß zu absorbieren.
Die Eingriffsvorsprünge 532', 534', 536' des dritten Gehäuses 53 sind umfangsmäßig in den aufgeteilten Räumen des hinteren Gehäuses 54 in voreingestellten Intervallen angeordnet, wie in 7A gezeigt ist. Wenn der relative Drehwinkel zwischen dem hinteren Gehäuse 54 und dem dritten Gehäuse 53 auf einen vorgewählten Wert zunimmt, so daß das Kompressibilitätsverhältnis des Hauptblocks 501 und des Sub-Blocks 502 des stoßabsorbierenden Teiles 50 einen voreingestellten Wert, wie beispielsweise 30 % erreicht, kontaktieren die Eingriffsvorsprünge 532', 534', 536' des dritten Gehäuses 53 jeweils die Eingriffsvorsprünge 546, 544, 542 des hinteren Gehäuses 54, wie dies in 7B gezeigt ist, so daß eine weitere Drehung gestoppt wird.
Die Konstruktion und Betriebsweise des zweiten Gehäuses 52 in Zusammenarbeit mit dem dritten Gehäuse 53 sind nahezu die gleichen wie diejenigen, die oben beschrieben sind. Da somit eine Vielzahl an Gehäusen 51–54 in Reihe zwischen dem Kleinzahnrad und der Ausgangswelle entlang der Ausgangswelle angeordnet sind, besitzt das Kleinzahnrad 4 eine große Drehzulässigkeit, und zwar relativ zur Ausgangswelle 3.
(Zweite Ausführungsform)
Ein stoßabsorbierender Anlasser gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Hinweis auf 8 beschrieben. Nebenbei bemerkt bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform die gleichen oder im wesentlichen gleiche Teile, Abschnitte oder Komponenten der ersten Ausführungsform. Daher wird die zweite Ausführungsform nur in bezug auf die Konstruktion und die Betriebsweise beschrieben, durch die sich diese von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Eine Einwegkupplung 7 und ein Schiebehebel 8 sind mit dem Anlasser gemäß der zweiten Ausführungsform vorgesehen. Die Einwegkupplung 7 ist zwischen der Ausgangswelle 3 und dem Kleinzahnrad 4 angeordnet, um ein Drehmoment der Ausgangswelle 3 auf das Kleinzahnrad 4 in einer Richtung zu übertragen und um die Übertragung des Maschinendrehmoments von dem Ringzahnrad 4 auf die Ausgangswelle 3 zu unterbinden. Der Schiebehebel 8 wird durch einen Hebelhalter gehaltert, der an dem mittleren Gehäuse 12 befestigt ist, so daß dieser schwingen kann. Das obere Ende des Schiebehebels 8 ist an dem Frontabschnitt eines Tauchkolbens eingehakt, der in einem Magnet enthalten ist, und das andere Ende des Schiebehebels 8 ist mit einem Kupplungsausgangsteil 71 der Einwegkupplung 7 verkettet oder mit diesem verbunden, um die Bewegung des Tauchkolbens dorthin zu übertragen, wodurch das Kleinzahnrad 4 rückwärts bewegt wird.
Wenn ein Anlasserschalter eingeschaltet wird, zieht eine Erregerwicklung des Magnetschalters den Tauchkolben an, um dadurch die Einwegkupplung 7 und das Kleinzahnrad 4 vorwärts zu stoßen. Wenn das Kleinzahnrad 4 in Eingriff mit dem Ringzahnrad 9 gelangt, wird der Magnetschalter eingeschaltet, um den Motor 2 mit einem Motorstrom zu versorgen. Demzufolge dreht sich der Motor 2, um sein Drehmoment von dem Kleinzahnrad 4 auf das Ringzahnrad 9 zum Ankurbeln der Maschine zu übertragen.
Ein Aufschlagstoß des Ringzahnrades 9, welches auf das Kleinzahnrad 4 aufschlägt, wird von dem Ringzahnrad 9 über das Kleinzahnrad 4, die Einwegkupplung 7, die Ausgangswelle 3 auf den stoßabsorbierenden Mechanismus 5 mit den stoßabsorbierenden Teilen 50 übertragen, die dann den Stoß in der gleichen Weise absorbieren, wie dies oben beschrieben wurde.
Der stoßabsorbierende Mechanismus 50 kann modifiziert werden, wie dies in 9 gezeigt ist. Diejenigen stoßabsorbierenden Teile 50, die zwischen dem Front- und zweiten Gehäuse 51, 52 und zwischen dem dritten und dem hinteren Gehäuse 53, 54 angeordnet sind, werden um eine halbe Teilung oder Steigung oder um 60 Grad in der Umfangsrichtung von den stoßabsorbierenden Teilen 50 verschoben, die zwischen dem zweiten und dem dritten Gehäuse 52, 53 angeordnet sind, um dadurch die die Last betreffende Verteilung des stoßabsorbierenden Mechanismus 50 auszugleichen.
(Dritte Ausführungsform)
Ein stoßabsorbierender Anlasser 1 gemäß der dritten Ausführungsform besitzt einen stoßabsorbierenden Mechanismus 5', der sich von demjenigen der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß das dritte Gehäuse 53 und die entsprechenden stoßabsorbierenden Teile 50 weggelassen sind, so daß dadurch die Länge des Anlassers reduziert wird.
(Vierte Ausführungsform)
Ein stoßabsorbierender Anlasser 1 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Hinweis auf die 11–13 beschrieben.
Der stoßabsorbierende Anlasser 1 wird bei einem Maschinenleerlauf-Stop-und-Wiederanlaß-System angewendet, welches in 13 gezeigt ist. Wenn ein Zündschalter IGSW in die Position ST zum ersten Mal gedreht wird, schließt ein Anlasser-Relais, um eine Maschine zu starten. Wird die Maschine danach einmal angehalten, so wird sie dann durch eine ECU und ein Anlasser-Relais wieder automatisch gestartet.
Der Anlasser 1 enthält hauptsächlich eine elektromagnetische Kupplung 70 und einen Drehmomentbegrenzer 80 zusätzlich zu den Einrichtungen, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
Die elektromagnetische Kupplung 70 ist um den stoßabsorbierenden Mechanismus 5 herum angeordnet, um eine Drehmomentübertragungs-Unterbrechung herbeizuführen, und zwar zwischen dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 und der Ausgangswelle 3. Die elektromagnetische Kupplung 70 enthält eine Erregerwicklung 70a, ein Gehäuse 70b, welches aus einem magnetischen Material hergestellt ist, um einen magnetischen Pfad zu bilden, eine axial bewegbare Kupplungsscheibe 9c, die gegenüber dem hinteren Ende des Gehäuses 70b angeordnet ist, usw. Die Kupplungsscheibe 70c ist mit dem Drehmomentbegrenzer 80 über ein elastisches Teil 81 verbunden, um sich zusammen mit diesem zu bewegen. Es ist ein Abstand (z.B. 0,3 mm) zwischen der Kupplungsscheibe 70c und dem hinteren Ende des Gehäuses 70b voreingestellt, um eine Drehung der Kupplungsscheibe 70c zu ermöglichen, wenn die elektromagnetische Kupplung 70 nicht betätigt wird. Wenn ein Erregerstrom der Erregerwicklung 70a der elektromagnetischen Kupplung 70 zugeführt wird, sitzt die Kupplungsscheibe 70c an dem Gehäuse 70b fest.
Wenn sich die Welle 20 des Anlassermotors dreht, wenn die Drehung eines internen Zahnrades 62 des Planetengetriebes 6 eingeschränkt ist, wird die Drehung der Motorwelle 20 über ein Sonnenzahnrad 61 auf Planetenzahnräder 63 übertragen, die um das Sonnenzahnrad umlaufen, um die Umdrehung der Ausgangswelle 3 zu übertragen.
Das Kleinzahnrad 4 befindet sich immer in Eingriff mit dem Ringzahnrad 9 der Maschine.
Der Drehmomentbegrenzer 80 ist in dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 angeordnet, um ein übermäßig großes Drehmoment zu begrenzen. Wie in 12 gezeigt ist, ist der Drehmomentbegrenzer 80 drehbar durch das mittlere Gehäuse 12 über ein Kugellager gehaltert. Der Drehmomentbegrenzer 80 ist durch eine Zentrumsplatte 80a gebildet, die über das elastische Teil 81 mit der Kupplungsscheibe oder Kupplungsplatte 70c befestigt ist, eine Drehscheibe 80b gebildet, die in der Drehung relativ zu der Zentrumsplatte 80a eingeschränkt ist und mit dem inneren Zahnrad 62 verbunden ist, und einer konischen Feder 80c gebildet, welche die Dreh scheibe 80b gegen die Zentrumsplatte 80a drückt, usw. Wenn ein übermäßig großes Drehmoment, welches größer ist als ein Haltedrehmoment der Drehscheibe 80b, an den Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus 6 angelegt wird, wenn die Kupplungsplatte 70c an dem Gehäuse 70b der elektromagnetischen Kupplung 70 anhaftet, um die Zentrumsplatte 80a einzuschränken, schlupft die Drehscheibe 80b auf der Zentrumsplatte 80a, um das große Drehmoment zu absorbieren.
Der stoßabsorbierende Mechanismus 5 ist über Kerbverzahnungen mit dem Kleinzahnrad 4 an einem Ende verbunden und auch mit der Ausgangswelle 3 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform verbunden.
Es wird nun die Betriebweise des stoßabsorbierenden Anlassers gemäß der vierten Ausführungsform unter Hinweis auf 13 beschrieben.
Wenn die Maschine nach einem Anhalten wieder gestartet wird, versorgt die ECU sowohl den Magnetschalter als auch die Erregerwicklung 70a der elektromagnetischen Kupplung 70 über das Anlaß-Relais mit Energie. Der Motor 2 verzögert den Beginn der Drehung, und zwar aufgrund eines Trägheitsmomentes. Da die Drehung des internen Zahnrades 62 durch die Kupplungsplatte 70c eingeschränkt wird, wird das Drehmoment des Motors zu dem Kleinzahnrad 4 und zu dem Ringzahnrad 9 über die Ausgangswelle 3 übertragen.
Wenn die Maschine wieder gestartet wurde, werden der elektromagnetische Schalter und die elektromagnetische Kupplung 70 zusammen angehalten. Demzufolge stoppt der Motor 2 und die Kupplungsplatte 70c trennt sich von dem Gehäuse 70b der elektromagnetischen Kupplung 70, um dem internen Zahnrad 62 die Möglichkeit zum Drehen zu geben. Somit wird die Verbindung zwischen dem Motor 2 und der Ausgangswelle 3 unterbrochen.

Claims

Maschinenanlasser, mit einem Anlassermotor (2); einem Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit des Anlassermotors (2); einer Ausgangswelle (3), die mit dem Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) verbunden ist; einem Kleinzahnrad (4), welches in Eingriff mit einem Ringzahnrad einer Maschine steht; und einem stoßabsorbierenden Mechanismus (5), der zwischen das Kleinzahnrad (4) und die Ausgangswelle (3) geschaltet ist; dadurch gekennzeichnet, daß der stoßabsorbierende Mechanismus (5) wenigstens ein vorderes Gehäuse (51), ein mittleres Gehäuse (52) und ein hinteres Gehäuse (54) aufweist, in welchen stoßabsorbierende Teile (50) so angeordnet sind, daß sie zwischen dem Kleinzahnrad (4) und der Ausgangswelle (3) in Reihe verbunden sind; jedes der Gehäuse gemäß dem vorderen Gehäuse, dem mittleren Gehäuse und dem hinteren Gehäuse (51, 52, 54) sich radial erstreckende Eingriffsvorsprünge (511–516, 521–526, 541–546) aufweist, um umfangsmäßig aufgeteilte Räume zu schaffen; und die stoßabsorbierenden Teile (50) jeweils in die aufgeteilten Räume zwischen benachbarten zwei der Gehäuse (51, 52, 54) eingefügt sind, so daß die stoßabsorbierenden Teile (50) in der Umfangsrichtung durch die Eingriffsvorsprünge (511–516, 521–526, 541–546) zusammengedrückt werden können, um Stöße zu absorbieren, die auf diese übertragen werden.
Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Gehäuse (51) durch ein Gehäuse (10) gehaltert ist, welches die Ausgangswelle (3) abstützt; und das hintere Gehäuse (54) durch ein internes Zahnrad (62) des Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) gehaltert ist.
Maschinenanlasser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl an stoßabsorbierenden Teilen (50) symmetrisch in die aufgeteilten Räume zwischen zwei benachbarten Gehäusen (51–54) eingeschoben sind.
Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stoßabsorbierende Teil (50) aus einem synthetischen Gummi hergestellt ist.
Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuse (51–54) einen Anschlag aufweist, um ein maximales Kompressionsverhältnis auf weniger als 30 % zu begrenzen.
Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenanlasser (1) bei einem automatischen Stop-und-Wiederstart-System angewendet ist.
Maschinenanlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine elektromagnetische Kupplung (70) aufweist, um eine Bremsverbindung zwischen der Ausgangswelle (3) und dem Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) herzustellen.
Maschinenanlasser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichet, daß der Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) ein Planetengetriebemechanismus ist, der ein Sonnenrad (61) enthält, das mit dem Anlassermotor verbunden ist, ein internes Zahnrad (62) sowie eine Mehrzahl von Planetenzahnräder (63), die zwischen dem Sonnenrad (61) und den internen Zahnrad (62) angeordnet sind, und mit diesen in Eingriff zu stehen; und dass die elektromagnetische Kupplung (70) eine Kupplungsplatte (70c) enthält, die mit dem inneren Zahnrad (62) des Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) verbunden ist, wobei die elektromagnetische Kupplung (70) derart betätigbar ist, um die Kupplungsplatte (70c) anzuziehen, um die Drehung des internen Zahnrades (62) einzuschränken, um eine Verbindung zwischen der Ausgangswelle (3) und dem Planetengetriebe-Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) herzustellen.
Maschinenanlasser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stoßabsorbierende Mechanismus (5) um die Ausgangswelle (3) herum angeordnet ist; und das Kleinzahnrad (4) drehbar an der Ausgangswelle über ein Lager befestigt ist und mit der Ausgangswelle (3) über den stoßabsorbierenden Mechanismus (5) verbunden ist.
Maschinenanlasser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (70) um den stoßabsorbierenden Mechanismus (5) herum angeordnet ist.
Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Drehmomentbegrenzer (80) aufweist, um ein übermäßig großes Drehmoment zu absorbieren, welches zwischen dem Motor (2) und dem Kleinzahnrad (4) übertragen wird.
Maschinenanlasser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentbegrenzer (80) zwischen der elektromagnetischen Kupplung (70) und dem Drehzahluntersetzungsmechanismus (6) angeordnet ist.
Maschinenanlasser nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenanlasser (1) bei einem automatischen Stop-und-Wiederstart-System angewendet ist.