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QUERVERWEIS
AUF EINE VERBUNDENE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung beansprucht die Vorteile der am 28. Februar 2005 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-53057, 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 Kraftfahrzeugmotors eingesetzt werden kann, und insbesondere eine
verbesserte Konstruktion eines solchen Anlassers, der mit einem
Ritzelträger
ausgerüstet
ist, der durch eine von einem Magnetschalter über einen Schalthebel übertragene
magnetische Anziehungskraft verschoben wird, um den Eingriff eines
Ritzels mit einem mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Zahnkranz
herzustellen.
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Die
japanische Gebrauchsmustererstveröffentlichung Nr. 2-87967 offenbart
einen typischen Anlasser für
einen Verbrennungsmotor, der mit einer Ausgangswelle versehen ist,
auf die das Drehmoment eines Elektromotors übertragen wird, mit einem Ritzel,
auf das das Drehmoment von der Ausgangswelle durch eine Kupplung übertragen wird,
und mit einem Magnetschalter zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors.
Wenn der Magnetschalter aktiviert wird, wird eine magnetische Anziehungskraft
wirksam, um einen Kolben anzuziehen. Diese Bewegung des Kolbens
wird durch einen Schalthebel auf die Kupplung übertragen, um das Ritzel längs der
Ausgangswelle zusammen mit der Kupplung zur Herstellung des Eingriffs
des Ritzels mit einem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Zahnkranz
zu verschieben.
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Falls
das Ritzel den Zahnkranz getroffen, aber den Eingriff mit dem Zahnkranz
verfehlt hat, tritt eine in den Magnetschalter eingebaute Antriebsfeder in
Aktion, um elastische Energie oder mechanischen Druck zu speichern,
bis die Hauptkontakte eines Ein-Aus-Schalters des Elektromotors
geschlossen werden. Danach, wenn die Hauptkontakte zum Starte des
Elektromotors geschlossen werden, wirkt das Drehmoment des Elektromotors
auf das Ritzel ein, so daß sich
das Ritzel dreht. Wenn eine Winkelposition erreicht ist, in der
das Ritzel mit dem Zahnkranz in Eingriff gebracht werden kann, wird
das Ritzel durch den von der Antriebsfeder ausgeübten Druck in Eingriff mit
dem Zahnkranz gezwungen. Diese Konstruktion wird allgemein als ein
durch eine Antriebsfeder unterstützter
Eingriffstyp bezeichnet.
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Kürzlich wurden
zur Verbesserung der Brennstoffökonomie
oder der Emissionssteuerung von Kraftfahrzeugen allmählich Steuersysteme
für Verbrennungsmotoren
(auch als Leerlaufstoppsysteme bezeichnet) eingesetzt, die automatisch
das Stoppen und den Neustart des Verbrennungsmotors steuern.
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Die
oben beschriebenen Anlasser des durch eine Antriebsfeder unterstützten Eingriffstyps
sind gewöhnlich
so gestaltet, daß sie
eine Lebensdauer aufweisen, die beispielsweise 50 000 wiederholten Eingriffen
des Ritzels in den Zahnkranz standhält. Die Leerlaufstoppsysteme
erfordern jedoch viele wiederholte Einsätze des Anlassers und sind
stärker
betroffen von einem frühzeitig
auftretenden Fehler beim Eingriff des Ritzels in den Zahnkranz.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Konstruktion
eines Anlassers zu schaffen, die so gestaltet ist, daß er eine
verbesserte Stabilität
beim Eingriff eines Ritzels in den Zahnkranz besitzt und für den Gebrauch
in Kraftfahrzeugen geeignet ist, die mit einem Leerlaufstoppsystem
ausgestattet sind.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Anlasser vorgesehen, der zum Starten
eines Kraftfahrzeugmotors benutzt werden kann. Der Anlasser umfaßt (a) einen
Elektromotor, der dazu dient, ein Drehmoment zum Starten eines Verbrennungsmotors
zu erzeugen; (b) einen Ritzelträger,
auf dem ein Ritzel derart angeordnet ist, daß es mit einem mit dem Verbrennungsmotor
verbundenen Zahnkranz in Eingriff bringbar ist, wobei der Ritzelträger zusammen
mit dem Ritzel in einer von Elektromotor wegführenden Richtung verschiebbar
ist, und wobei der Ritzelträger
auch geeignet ist, zu rotieren, wenn er von einem Drehmoment beaufschlagt
wird, wie es vom Elektromotor erzeugt wird, um das Ritzel zu drehen; (c)
einen Magnetschalter, der dazu dient, Schalterkontakte zur Aktivierung
des Elektromotors zu schließen
und eine magnetische Anziehungskraft zu erzeugen; (d) ein durch
die vom Magnetschalter erzeugte magnetische Anziehungskraft so zu
beaufschlagender Schalthebel, daß der Ritzelträger in der vom
Elektromotor wegführenden
Richtung bewegt wird, um das Ritzel mit den Zahnkranz zum Anwerfen des
Verbrennungsmotors in Eingriff zu bringen; und (e) ein Treibelement,
das dazu dient, eine treibende Kraft zu erzeugen, um das Ritzel
durch den Ritzelträger
und den Schalthebel gegen den Zahnkranz zu spannen, wenn das Ritzel
vom Elektromotor weggeschoben wurde und auf den Zahnkranz aufgetroffen ist,
so daß das
Ritzel zur Anlage am Zahnkranz gebracht wird, wobei die Bedingung
g/N ≤ 6 erfüllt ist, falls
die Treibkraft als N (Newton) und die Masse des Ritzelträgers als
g (Gramm) definiert sind.
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Die 4 zeigt
Ergebnisse von Versuchen, das Verhältnis zwischen der Treibkraft
N und der Masse g des Ritzelträgers
zu ermitteln. Das Diagramm zeigt, daß das Ritzel beim Eingriff
in den Zahnkranz über
fünfzigtausend
Mal zu 100% erfolgreich war in einem Bereich, in dem in jedem der
Fälle, in
dem der Ritzelträger
vollständig
hohl, teilweise hohl oder massiv ist, das Verhältnis g/N geringer ist als
sechs (6) oder gleich sechs (6).
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Beispielsweise
wurde herausgefunden, daß, wenn
der Ritzelträger
vollständig
hohl ist und 400 g wiegt, sowie die Treibkraft 70 N oder mehr beträgt, das
Ritzel über
fünfzigtausend
Mal zu 100% erfolgreich in den Zahnkranz eingreift. Wenn der Ritzelträger teilweise
hohl ist und 550 g wiegt, sowie die Treibkraft 92 N oder mehr beträgt, wurde
gefunden, daß das
Ritzel über
fünfzigtausend
Mal zu 100% erfolgreich in den Zahnkranz eingreift. Im ersteren
Falle kann die Treibkraft um 24% gegenüber jener verringert sein,
die im letzteren Falle benutzt wird, wodurch es möglich ist,
die Größe des Magnetschalters
zu verringern. Die obige Konstruktion des Anlassers führt auch
zu einer erhöhten
Lebensdauer, während der
das Ritzel erfolgreich in den Zahnkranz eingreift, wodurch beste
Voraussetzungen für
die Leerlaufstoppsysteme für
Kraftfahrzeuge während
einer erforderlichen Zeitspanne erhalten werden.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Treibelement durch eine mechanische Feder
gebildet, die dazu dient, eine elastische Energie zu speichern zwischen
dem Auftreffen des Ritzels auf den Zahnkranz und wenn die Schalterkontakte
geschlossen sind und die elastische Energie als die Treibkraft über den
Schalthebel auf das Ritzel zu übertragen.
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Der
Ritzelträger
schließt
eine Ritzelwelle ein, auf der das Ritzel angebracht ist und auf
die das durch den Elektromotor erzeugte Drehmoment durch eine Kupplung übertragen
wird. Die Ritzelwelle ist mit einem inneren Umfang der Kupplung
durch eine Keilwellenverzahnung verbunden, um in deren Achsrichtung
beweglich zu sein. Die Ritzelwelle ist zumindest teilweise hohl.
Damit ergibt sich eine Verringerung der Masse und der Drehsteifigkeit
der Ritzelwelle. Das erstere ermöglicht
es, wie oben be schrieben, die Treibkraft zu verringern, die aus
der vom Magnetschalter erzeugten magnetischen Anziehungskraft entsteht.
Das letztere erleichtert die Torsion der Ritzelwelle, wenn sie einem
Stoßmoment
ausgesetzt wird, um dieses zu adsorbieren. Eine innere Kammer der
Ritzelwelle kann als Luftkanal benutzt werden, um eine Luftdruckänderung
in einer inneren Kammer der Kupplung zu minimieren, die durch eine
Bewegung der Ritzelwelle entsteht. Dies vermeidet den Austritt eines
zwischen die Keilwellenverzahnung der Ritzelwelle und die Keilwellenverzahnung
der Kupplung eingebrachten Schmiermittels und eine Vermischung des
Schmiermittels mit einem anderen, in der Kupplung verwendeten Schmiermittel.
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Die
Ritzelwelle ist mit einer eingeformten Ringnut versehen, in die
ein Ende des Schalthebels eingreift.
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Der
Ritzelträger
kann alternativ eine mit einer Ausgangswelle des Elektromotors über eine
Keilwellenverzahnung verbundene Kupplung zur Übertragung des vom Elektromotor
erzeugten Drehmoments auf das Ritzel einschließen. Die Kupplung ist so angeordnet,
daß sie
zusammen mit dem Ritzel auf der Ausgangswelle beweglich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger anhand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen von bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung verstanden, die jedoch nicht als die Erfindung auf
die speziellen Ausführungsbeispiele
einschränkend
aufgefaßt werden
sollten, sondern nur als dem Zweck der Erläuterung und des Verständnisses
dienend.
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In
den Zeichnungen ist
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1 einen
Teillängsschnitt,
der eine innere Struktur eines Anlassers gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 einen
vergrößerten Teilquerschnitt, der
eine Kupplung des in 1 gezeigten Anlassers und deren
Umgebung zeigt,
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3 eine
schematische Ansicht, die den Schub zeigt, der auf eine Ritzelwelle
einwirkt, wenn ein Ritzel zum Anwerfen eines Motors in einen Zahnkranz
eines Verbrennungsmotors eingreift;
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4 eine
graphische Darstellung, welche die Ergebnisse von Versuchen zum
Suchen eine Beziehung zwischen dem in 3 gezeigten
Schub N und der Masse g eines Ritzelträgers zeigt, und
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5 eine
schematische Ansicht, die eine abgewandelte Form eines Anlassers
zeigt.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen sich
auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist insbesondere
in 1 ein Anlasser 1 gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, der beim Starten eines Kraftfahrzeugmotors
benutzt werden kann.
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Der
Anlasser 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 10,
einem Elektromotor 2, einem noch erläuterten Drehzahlreduziergetriebe,
einer Kupplung 3, einer Ritzelwelle 4, einem Ritzel 5 und einem
Magnetschalter 6. Das Drehzahlreduziergetriebe dient dazu,
die Ausgangsdrehzahl des Elektromotors 2 zu reduzieren
und sie über
die Kupplung 3 auf die Ritzelwelle 4 zu übertragen.
Der Magnetschalter 6 dient dazu, die (nicht gezeigten),
in einer Antriebsschaltung des Elektromotors 2 befindlichen Hauptkontakte
zu schließen
und die Ritzelwelle 4 in ihrer Achsrichtung vorwärts zu schieben.
In 1 stellt die obere Seite oberhalb einer Längsmittellinie der
Ritzelwelle 4 den Anlasser 1 in einer Ruhestellung
dar, während
eine untere Seite den Anlasser 1 in der Bewegung zeigt,
in der die Ritzelwelle 4 sich in den Eingriff des Ritzels 5 mit
dem Zahnkranz 7 des Verbrennungsmotors bewegt hat, um diesen
anzuwerfen.
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Der
Elektromotor 2 ist ein Gleichstrommotor, der ein Feldsystem 8,
einen Anker 9 mit einem (nicht gezeigten) Kommutator und
(nicht gezeigten) auf dem Kommutator gleitenden Bürsten einschließt. Wenn
die Hauptkontakte durch das Magnetventil 7 geschlossen
werden, fließt
ein elektrischer Strom von einer (nicht gezeigten) im Fahrzeug eingebauten Speicherbatterie
zur Erregung des Ankers 9, so daß er ein Drehmoment erzeugt.
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Das
Feldsystem 8 besteht aus einem Joch 8a, das dazu
dient, einen Magnetkreis zu bilden, und eine Mehrzahl von Feldspulen 8b,
die mit gleichen Abständen
an einem inneren Umfang des Jochs 8a angeordnet sind. Statt
der Feldspulen 8b können auch
Permanentmagnete benutzt werden.
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Der
Anker 9 besteht aus einer drehbaren Ankerwelle 9a,
einem Ankerkern 9a und einer Ankerspule 9c, die
um den Ankerkern 9b gewickelt ist. Das Drehzahlreduziergetriebe
wird durch ein typisches epizyklisches Reduziergetriebe (auch Planetenradreduziergetriebe
genannt) gebildet und besteht, wie deutlich in 2 dargestellt,
aus einem Sonnenrad 10, einem ringförmigen Hohlrad 12 und
Planetenrädern 13.
Das Sonnenrad 10 ist an einem Ende der Ankerwelle 9a ausgebildet.
Das Hohlrad 12 wird durch ein Gehäusemittelteil 11 festgehalten.
Die Planetenräder 13 werden
mit den Rädern 10 und 12 in Eingriff
gehalten. Das Drehzahlreduziergetriebe dient dazu, eine Drehzahl
des Ankers 9 auf eine Umlaufgeschwindigkeit der Planetenräder 13 zu
reduzieren.
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Zurückkehrend
zur 1 sieht man das Gehäusemittelteil 11 zwischen
das Joch 8a und ein Gehäusevorderteil 14 eingefügt, um die
Kupplung 3 und das Drehzahlreduziergetriebe einzuschließen.
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Die
Kupplung 3 wird durch eine Einwegkupplung gebildet, die,
wie deutlich in 2 gezeigt, aus einem Kupplungsaußenteil 3a,
einem inneren Rohr 3b und Rollen 3c besteht. Das
Kupplungsaußenteil 3a trägt die Planetenräder 13 mittels
der Wellenstummel 15. Das innere Rohr 3b ist innerhalb
des Kupplungsaußenteils 3a angeordnet
und wird drehbar vom Gehäusemittelteil 11 über ein
Kugellager 16 getragen. Die Rollen 3c sind innerhalb
von am inneren Umfang des Kupplungsaußenteils ausgebildeten (nicht
gezeigten) Nockenkammern angeordnet und haben die Aufgabe, die Übertragung
des Drehmoments vom Kupplungsaußenteil 3a auf
das innere Rohr 3b zu ermöglichen, das den Abtriebsteil
der Kupplung darstellt, und die Übertragung
eines Drehmoments vom inneren Rohr 3b auf das Kupplungsaußenteil
zu blockieren.
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Die
Ritzelwelle 4 ist koaxial zur Ankerwelle 9a des
Elektromotors 2 angeordnet. Die Ritzelwelle 4 wird,
wie aus 1 zu ersehen, an ihrem linken
Ende durch das Gehäusevorderteil 14 über das
Lager 17 abgestützt
und an ihrem rechten Ende ist eine äußere schraubenförmige Keilwellenverzahnung 4a ausgebildet,
die mit einer inneren, schraubenförmigen Keilwellenverzahnung 3d des
inneren Rohrs 3b in Eingriff steht.
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Die
Ritzelwelle 4 ist aus einer hohlen, zylindrischen Welle
gefertigt, in der ein Belüftungskanal ausgebildet
ist, der sich in einer in Längsrichtung
erstreckenden Mittellinie der Ritzelwelle erstreckt. Die Ritzelwelle 4 besitzt
eine ringförmige
Nut 19 für
den Hebeleingriff, die bezogen auf deren Länge in einem Mittelabschnitt
ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, der geringer ist
als im restlichen Teil der Ritzelwelle 4.
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Das
Ritzel 5 ist mit dem Kopf der Ritzelwelle 4 (d.h.
einem über
das Lager 17 hinaus vorstehenden Abschnitt) nach Keilwellenart
so verbunden, daß es eine
gemeinsame Umdrehung mit der Ritzelwelle 4 ausführt und
außerdem
relativ zur Längsrichtung
der Ritzelwelle 4 innerhalb eines gegebenen Bereichs beweglich
ist. Das Ritzel 5 wird auch durch eine zwischen dem Ritzel 5 und
der Ritzelwelle 4 in Anlage an einem als Anschlag dienenden,
an der Spitze der Ritzelwelle 4 angebrachten Kragen 21 angeordnete
Ritzelfeder 20 vorwärts
(d.h. in 1 nach links) gedrückt.
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Das
Ritzel 5, die Ritzelfeder 20 und der Anschlag 21 werden
zusammen mit der Ritzelwelle 4 in Längsrichtung der Ritzelwelle 4 bewegt.
Alle diese Teile (d.h. die Rit zelwelle 4, das Ritzel 5,
die Ritzelfeder 20 und der Anschlag 21) bilden
einen Ritzelträger,
wie später
im Detail beschrieben wird.
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Der
Magnetschalter 6 schließt eine Spule 22 ein,
die beim Schließen
eines (nicht gezeigten) Anlasserschalters des Fahrzeugs erregt wird,
einen Kolben 23, der innerhalb der Spule 22 verschiebbar
ist, eine Rückholfeder 24 und
einen Haken 26. Der Haken 26 wird vom Kolben 23 über eine
Antriebsfeder 25 gehalten, wie später im Detail beschrieben wird. Wenn
die Spule 22 durch den Anlasserschalter erregt wird, veranlaßt sie,
daß der
Kolben 23 magnetisch nach vorn (d. h. in 1 nach
rechts) gegen den Federdruck der Rückholfeder 24 gezogen
wird, um die Ritzelwelle 4 durch einen in die Nut 19 eingreifenden Schalthebel
vorwärts
zu schieben. Alternativ wird der Kolben 23, wenn die Erregung
der Spule 22 beendet wird, zu einer Rückwärtsbewegung durch die Rückholfeder 24 veranlaßt, um die
Ritzelwelle 4 mittels des Schalthebels 27 zurückzuführen. Der
Magnetschalter 6 dient, wie bereits beschrieben, auch dazu, gemäß der Bewegung
des Kolbens 23 die Hauptkontakte des Antriebskreises des
Elektromotors 2 zu öffnen
oder zu schließen.
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Der
Schalthebel 27 wird von einem Hebelhalter 28 verschwenkbar
getragen. Der Hebelhalter 28 ist am Gehäusemittelteil 11 befestigt.
Der Schalthebel 27 besitzt, wie in 1 gezeigt,
einen oberen Abschnitt, der mit dem vom Kolben 23 gehaltenen
Haken 26 verbunden ist, und einen unteren Abschnitt, der
in die Nut 19 der Ritzelwelle 4 eingreift und
dadurch die Bewegung des Kolbens 23 auf die Ritzelwelle 4 überträgt.
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Die
Antriebsfeder 25 ist in einer inneren Kammer des Kolbens 23 angeordnet
und, wie in 1 gezeigt, am linken Ende durch
eine Federstütze 29 am
Kolben 23 und am rechten Ende am Haken 26 festgelegt.
Nachdem das Ritzel 5 zusammen mit der Ritzelwelle 4 vom
Elektromotor 2 wegbewegt worden ist (d. h. in 1 gesehen
nach links) und auf eine Endfläche
des Zahnkranzes 7 auftrifft, ist die Antriebsfeder 25 zusammengedrückt um eine
elastische Energie (d. h. eine Wiederherstellungskraft) zu speichern,
bis die Hauptkontakte des Antriebskreises des Elektromotors 2 geschlossen
werden. Diese Federkraft dient dazu, die Ritzelwelle 4 mittels
des Schalthebels 27 in Richtung auf den Zahnkranz 7 zu drücken. Insbesondere
wenn nach dem Auftreffen auf den Zahnkranz 7 das Ritzel 5 sich
in eine Winkelposition gedreht hat, in der das Ritzel 5 in
den Zahnkranz 7 eingreifen kann, dient die Federkraft der
Antriebsfeder 25 dazu, die Schubkraft dafür zu erzeugen,
daß das
Ritzel 5 durch die Ritzelfeder 20 in Eingriff
mit dem Zahnkranz 7 gedrückt wird.
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Falls
die durch die Antriebsfeder 25 erzeugte, auf die Ritzelwelle 4 einwirkende
Schubkraft, wie in 3 gezeigt, als N definiert wird,
und die Federkraft, die in der Antriebsfeder 25 gespeichert
ist, wenn sie zusammengedrückt
ist, als F definiert ist, erfüllen
sie die folgende Bedingung N = F × L1/L2,wobei
L1 eine Länge
des Schalthebels 27 ist, zwischen dem Zentrum (d. h. der
Achse), um die der Hebel 27 sich verschwenkt, und einem
Ende des Schalthebels 27, das näher am Magnetschalter 6 liegt,
und L2 eine Länge
des Schalthebels 27 ist, zwischen dem Schwenkzentrum und
seinem anderen Ende, das näher
an der Ritzelwelle 4 liegt.
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Falls
die Masse des Ritzelträgers,
(d.h. die Ritzelwelle 4, das Ritzel 5. die Ritzelfeder 20 und
der Anschlag 21) als g (Gramm) definiert ist, besteht die folgende
Beziehung zur Schubkraft N (Newton) g/N ≤ 6.
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Die
Aktion des Anlassers 1 wird unten beschrieben.
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Wenn
der Anlasserschalter geschlossen ist, um die Spule 22 des
Magnetschalters 6 zu erregen, wird er, wie in 1 gezeigt,
das Anziehen des Kolbens 23 nach rechts veranlassen, um
die Ritzelwelle 4 mittels des Schalthebels 27 vom
Elektromotor 2 wegzubewegen. Die Ritzelwelle 4 wandert
nach links, während
sie sich relativ zum inneren Rohr 3b dreht, bis das Ritzel 5 am
Ende gegen die Endfläche des
Zahnkranzes 7 schlägt.
Die Ritzelwelle 4 drückt dann
die Ritzelfeder 20 zusammen und kommt zum Stillstand.
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Danach
wird der Kolben 23 weiter angezogen, während er die Antriebsfeder 26 zusammendrückt und
die Hauptkontakte der Antriebsschaltung des Elektromotors 2 schließt. Das
verursacht die Erregung des Ankers 9 zur Erzeugung eines
Drehmoments. Das Drehmoment nimmt durch das Drehzahlreduziergetriebe
an Größe zu und
wird mittels der Kupplung 3 auf die Ritzelwelle 4 übertragen,
wodurch die Ritzelwelle 4 gedreht wird. Wenn das Ritzel 5 die Winkelposition
erreicht hat, in der das Ritzel 5 mit dem Zahnkranz 7 in
Eingriff gelangen kann, wirkt die Schubkraft N auf das Ritzel 5 ein,
um es in Eingriff mit dem Zahnkranz 7 zu bringen. Nach
Vollendung des Eingriffs des Ritzels 5 mit dem Zahnkranz 7 wird
das Drehmoment vom Ritzel 5 auf den Zahnkranz 7 übertragen,
um den Verbrennungsmotor anzuwerfen.
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Der
Anlasser ist so gestaltet, daß die
Schubkraft N, die nach dem Auftreffen des Ritzels 5 auf
den Zahnkranz 7 über
den Schalthebel 27 auf die Ritzelwelle 4 einwirkt,
und die Masse g des Ritzelträgers (d.h.
die Ritzelwelle 4, das Ritzel 5, die Ritzelfeder 20 und
der Anschlag 21), wie aus 4 ersichtlich,
der Bedingung g/N ≤ 6
entsprechen.
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Wir
haben Versuche durchgeführt,
um die Lebensdauer des Anlassers 1 festzustellen, während welcher
das Ritzel 5 erfolgreich vollständig mit dem Zahnkranz 7 in
Eingriff gelangt, ausgedrückt
durch die Beziehung zwischen der Schubkraft N und der Masse g des
Ritzelträgers
(d. h. g/N). Ergebnisse der Versuche sind im Diagramm der 4 dargestellt. Das
Diagramm zeigt, daß,
wenn g/N größer ist
als sechs (6), die Lebensdauer sich von der unterscheidet, die g/N
kleiner als sechs (6) zugeordnet ist. Insbesondere wurde gefunden,
daß, wenn
g/N größer ist als
sechs (6), wie das in 4 durch „x" angezeigt ist, die Zahl der erfolgreichen
Eingriffe des Ritzels 5 in den Zahnkranz 7 geringer
ist als fünfzigtausend, während dann,
wenn g/N kleiner ist als sechs (6), wie das in 4 durch „0" angezeigt ist, die
Zahl der erfolgreichen Eingriffe des Ritzels 5 in den Zahnkranz 7 größer ist
als fünfzigtausend.
Das ist so, weil beim Absinken von g/N unter sechs (6) die Schubkraft
N relativ zur Masse g zunimmt, wodurch der Eingriff des Ritzels 5 in
den Zahnkranz 7 erleichtert wird. Dieser Vorteil ermöglicht es,
die durch den Magnetschalter 6 erzeugte Anziehungskraft
abzusenken, wodurch die Größe des Magnetschalters 6 verringert
werden kann. Im Vergleich mit herkömmlichen Anlassern, bei denen
g/N größer als
sechs (6) ist, besitzt der Anlasser 1 nach dieser Ausführungsform
eine erhöhte
Lebensdauer und ist für
Kraftfahrzeuge mit einem Leerlaufstoppsystem geeignet, wie es in
der Einleitung dieser Beschreibung diskutiert wurde.
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Die
Ritzelwelle 4 ist, wie oben beschrieben, vollständig hohl
und ist mit einem eingeformten Luftkanal 18 versehen, was
zu einer Verringerung ihrer Drehsteifigkeit führt. Die Bildung des Luftkanals 18 hat
eine Verringerung der Masse der Ritzelwelle 4 zur Folge,
wodurch es erleichtert wird, ein Verhältnis g/N von sechs (6) oder
weniger zu erreichen, ohne die Notwendigkeit, die vom Magnetschalter 6 erzeugte magnetische
Anziehung zu erhöhen.
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Die
Bildung des Luftkanals 18 dient auch dazu, eine sich durch
die Bewegung der Ritzelwelle 4 ergebende Druckveränderung
in der in 2 gezeigten, in der Kupplung 3 definierten
Kammer A zu minimieren. Dadurch wird ein Austreten von Schmiermittel
vermieden, das zwischen der äußeren Keilwellenverzahnung 4a und
der inneren Keilwellenverzahnung 3d des inneren Rohrs aufgebracht
ist, und eine Vermischung des Schmiermittels mit einem anderen, in
der Kupplung 3 benutzten Schmiermittel.
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Die
Ritzelwelle 4 besitzt, wie oben beschrieben, eine Nut 19 für den Eingriff
des Schalthebels, in die das untere Ende des Schalthebels 27 eingreift. Die
Eingriffsnut 19 wird durch Beschleifen der Umfangsfläche der
Ritzelwelle 4 erzeugt, um bei dieser einen Abschnitt dünner zu
gestalten, was eine Abnahme der Masse der Ritzelwelle 4 zusätzlich zu
der sich durch die Ausbildung des Luftkanals 18 ergebenden
zur Folge hat. Das erleichtert auch den Eingriff des Ritzels 5 in
den Zahnkranz 7. Der Gebrauch der Nut 19 für den Eingriff
des Schalthebels beseitigt die Notwendigkeit für eine zusätzliche Hebelstütze zur
Aufnahme des unteren Endes des Schalthebels 27 und führt so zu
einer Reduzierung der Fertigungskosten für den Anlasser 1.
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Der
Anlasser 1 kann wie unten erläutert abgewandelt werden.
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Der
Anlasser 1 ist, wie vorstehend beschrieben, so gestaltet,
daß er
ein Verhältnis
g/N von 6 oder weniger aufweist. Das kann dadurch erreicht werden, daß a) entweder
die Masse g des Ritzelträgers
verringert wird, oder b) die durch den Magnetschalter 6 erzeugte
Anziehung erhöht
wird, oder c) durch Auswahl eines Verhältnisses der Länge L1 zur
Länge L2 (d.
h. L1/L2). Die Erhöhung
der Anziehung durch den Magnetschalter 6 wird eine Erhöhung der
Größe der Spule 22 erfordern,
was zu einer Zunahme des Gesamtgewichts des Anlassers 1 führt. Die
Auswahl des Verhältnisses
L1 zu L2 kann zu einer Veränderung der
Gestaltung des Anlassers 1 führen, was eine Steigerung der
Herstellungskosten des Anlassers 1 bedingen kann. Ein Verhältnis g/N
von 6 oder weniger wird deshalb am vorteilhaftesten durch eine Gewichtseinsparung
beim Ritzelträger
erreicht. Dies wird bei der obigen Ausführungsform dadurch erreicht,
daß man
die Ritzelwelle 4 hohl ausbildet und die Ritzelwelle 4 zur
Bildung der Nut 19 für
den Eingriff des Schalthebels beschleift, kann aber alternativ auch
dadurch erreicht werden, daß man
Gewicht des Ritzel 5 in einem Ausmaß einspart, das die mechanische
Festigkeit des Ritzels 5 sicherstellt, die erforderlich
ist, um den Eingriff mit dem Zahnkranz 7 zu erreichen.
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Der
Anlasser 1 ist, wie oben beschrieben, so gestaltet, daß die Ritzelwelle 4,
auf der das Ritzel 5 angebracht ist, in deren axialer Richtung
bewegt wird und der Ritzelträger
aus der Ritzelwelle 4, dem Ritzel 5, der Ritzelfeder 20 und
dem Anschlag 21 besteht. Die Erfindung kann, wie in 5 gezeigt,
bei einem Anlasser benutzt werden, bei dem die Kupplung 3 mit einer
Ankerwelle des Elektromotors 2 durch eine Keilwellenverzahnung 55 verbunden
ist, so daß die Kupplung 3 sich
zusammen mit dem Ritzel 5 längs der Ausgangswelle des Elektromotors 2 bewegen kann.
In diesem Falle bilden die Kupplung 3 und das Ritzel 5 den
Ritzelträger.
Eine Gesamtmasse g der Kupplung 3 und des Ritzels 5 und
die nach dem Auftreffen des Ritzels 5 auf den Zahnkranz 7 auf
den Ritzelträgherr
einwirkende Schubkraft N werden so gewählt, daß sie eine Beziehung g/N ≤ 6 aufweisen.
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Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
offenbart wurde, um deren besseres Verständnis zu ermöglichen,
sollte doch berücksichtigt
werden, daß die
Erfindung in verschiedener Weise verkörpert werden kann, ohne vom
Erfindungsprinzip abzuweichen. Deshalb sollte die Erfindung so verstanden
werden, daß sie
alle möglichen
Ausführungsformen
und Abwandlungen einschließt,
die ohne Abweichung vom Erfindungsprinzip verkörpert werden können, wie
es in den beigefügten
Ansprüchen
ausgedrückt
ist.