-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Technisches Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen mit einem
Elektromotor ausgerüsteten
Starter mit permanentem Eingriff, der arbeitet, um ein Drehmoment
zu erzeugen, um eine Verbrennungsmaschine zu starten.
-
2. Hintergrundtechnik
-
Es
gibt bekannte Starter, die mit einer Freilaufkupplung ausgerüstet sind,
die zwischen einem Hohlrad, das in konstantem Eingriff mit einem
Ritzel, das mit einer Ausgangswelle eines Elektromotors verbunden
ist, platziert ist, und einem Schwungrad, das sich zusammen mit
einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine dreht, angeordnet ist.
Die japanische Patenterstveröffentlichung
Nr.
2000-274337 lehrt
beispielsweise einen solchen Typ eines Starters mit permanentem
Eingriff (ebenfalls ein Konstanteingriffstarter genannt) für Verbrennungsmaschinen.
Im Vergleich zu herkömmlichen
Schubstartern sind typische Starter mit permanentem Eingriff bei
einem Minimieren von mechanischen Geräuschen, die aus einem Eingriff
zwischen dem Ritzel und dem Hohlrad und einer Abnutzung derselben
entstehen, wirksam und daher bei einem Starten von Verbrennungsmaschinen,
wie einer Leerlauf-Stopp-gesteuerten Maschine, die in häufigen Abständen gestartet
oder gestoppt werden, nützlich.
Die Schubstarter, auf die hierin Bezug genommen ist, sind Starter,
die entworfen sind, um einen Eingriff des Ritzels mit dem Hohlrad,
das mit dem Schwungrad verbunden ist, einzurichten, wenn erforderlich
ist, die Maschine zu starten, und einen solchen Eingriff nach einem
Anlassen der Maschine zu lösen.
-
Typische
Schubstarter sind entworfen, um sowohl nachdem als auch wenn die
Maschine gestartet wird, ein Drehen des Hohlrads zusammen mit dem
Schwungrad aufrechtzuerhalten, während
die Starter mit permanentem Eingriff entworfen sind, um die Freilaufkupplung
arbeiten zu lassen, um die Übertragung
eines Drehmoments von dem Schwungrad zu dem Hohlrad nach einem Anlassen
der Maschine zu blockieren, so dass sich das Schwungrad unabhängig von
dem Hohlrad dreht. Dies resultiert in einem Mangel eines Trägheitsmoments,
das nach einem Anlassen der Maschine auf die Kurbelwelle wirkt,
was zu einer Instabilität
einer Drehung der Kurbelwelle führt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Eine
Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Nachteile des
Stands der Technik zu vermeiden.
-
Eine
andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Struktur
eines Starters mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine,
die entworfen ist, um die Stabilität einer Drehung einer Verbrennungsmaschine
nach einem Anlassen derselben sicherzustellen, zu schaffen.
-
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Starter mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine
geschaffen, mit (a) einem Elektromotor; (b) einem Ritzel, das durch
den Elektromotor drehbar ist; (c) einem Hohlrad, das konstant im
Eingriff mit dem Ritzel platziert ist; (d) einem Schwungrad, das
folgend einer Drehung einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine
zu drehen ist; und (e) einer Freilaufkupplung, die zwischen dem
Hohlrad und dem Schwungrad angeordnet ist. Die Freilaufkupplung
arbeitet, um zuzulassen, dass ein Drehmoment, das durch den Elektromotor
erzeugt wird, von dem Hohlrad zu dem Schwungrad übertragen wird, um die Verbrennungsmaschine
zu starten. Das Trägheitsmoment
M1, das erforderlich ist, um die Kurbelwelle nach einem Anlassen
der Maschine zu drehen, das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads nach einem Anlassen der Maschine, das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads und das resultierende Trägheitsmoment
M4 eines Hohlrads und eines Schwungrads eines herkömmlichen Starters,
der entworfen ist, um einen Eingriff des Hohlrads mit dem Schwungrad
lediglich bei einem Starten einer Maschine einzurichten, sind ausgewählt, um
eine Beziehung M1 < M2 < M4 < M3 zu erfüllen.
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine gestartet wird, ist das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads die sich durch die Aktivität der Freilaufkupplung
zusammen drehen, größer als
das Trägheitsmoment
M4 des herkömmlichen
Starters, wodurch die Stabilität einer
Drehung des Hohlrads und des Schwungrads sichergestellt ist, um
mechanische Vibrationen derselben zu minimieren. Dies ermöglicht,
dass die Maschine mit einem geringeren mechanischen Geräusch und
einer geringeren Abnutzung des Hohlrads und des Schwungrads gestartet
wird. Nach einem Anlassen der Maschine ist das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads, das sich unabhängig von dem Hohlrad durch
die Aktivität
der Freilaufkupplung dreht, größer als
das Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle der Maschine sichergestellt ist.
-
Gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ist ein Starter mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine
geschaffen, mit (a) einem Elektromotor; (b) einem Ritzel, das durch
den Elektromotor drehbar ist; (c) einem Hohlrad, das konstant im Eingriff
mit dem Ritzel platziert ist; (d) einem Schwungrad, das folgend
einer Drehung einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine zu drehen
ist; und (e) einer Freilaufkupplung, die zwischen dem Hohlrad und
dem Schwungrad angeordnet ist. Die Freilaufkupplung arbeitet, um
zuzulassen, dass ein Drehmoment, das durch den Elektromotor erzeugt wird,
von dem Hohlrad zu dem Schwungrad übertragen wird, um die Verbrennungsmaschine
zu starten. Das Trägheitsmoment
M1, das erforderlich ist, um die Kurbelwelle nach einem Anlassen
der Maschine zu drehen, das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads nach einem Anlassen der Maschine, das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads und das resultierende Trägheitsmoment
M4, das vorgesehen ist, um ein höheres
Niveau an Stabilität
bei einem Drehen der Maschine als das Trägheitsmoment M1 sicherzustellen,
sind ausgewählt,
um eine Beziehung M1 < M2 < M4 < M3 zu erfüllen.
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine gestartet wird, ist das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads, die sich durch die Aktivität der Freilaufkupplung
zusammen drehen, größer als
das Trägheitsmoment
M4, das auf einem höheren
Niveau an Stabilität
bei einem Drehen der Maschine als das Trägheitsmoment M1 ist, wodurch
die Stabilität
einer Drehung des Hohlrads und des Schwungrads sichergestellt ist,
um mechanische Vibrationen derselben zu minimieren. Dies ermöglicht,
dass die Maschine mit einem geringeren mechanischen Geräusch und
einer geringeren Abnutzung des Hohlrads und des Schwungrads gestartet
wird. Nach einem Anlassen der Maschine ist das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads, dass sich unabhängig von dem Hohlrad durch
die Aktivität
der Freilaufkupplung dreht, größer als
das Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle der Maschine sichergestellt ist.
-
Gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung ist ein Starter mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine
geschaffen, mit (a) einem Elektromotor; (b) einem Ritzel, das durch
den Elektromotor drehbar ist; (c) einem Hohlrad, das konstant im Eingriff
mit dem Ritzel platziert ist; (d) einem Schwungrad, das folgend
einer Drehung einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine zu drehen
ist; und (e) einer Freilaufkupplung, die zwischen dem Hohlrad und
dem Schwungrad angeordnet ist. Die Freilaufkupplung arbeitet, um
zuzulassen, dass ein Drehmoment, das durch den Elektromotor erzeugt wird,
von dem Hohlrad zu dem Schwungrad übertragen wird, um die Verbrennungsmaschine
zu starten. Das Trägheitsmoment
M1, das erforderlich ist, um die Kurbelwelle nach einem Anlassen
der Maschine zu drehen, das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads nach einem Anlassen der Maschine, das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads und das resultierende Trägheitsmoment
M4 eines Hohlrads und eines Schwungrads eines herkömmlichen
Starters, der entworfen ist, um einen Eingriff des Hohlrads mit
dem Schwungrad lediglich bei einem Starten einer Maschine einzurichten, sind
ausgewählt,
um eine Beziehung M1 < M2 < M3 ≤ M4 zu erfüllen.
-
Insbesondere
wenn die Maschine gestartet wird, ist das resultierende Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads, die sich durch die Freilaufkupplung
zusammen drehen, kleiner oder gleich dem sicheren Trägheitsmoment
M4, wodurch eine gleichmäßige Drehung
des Hohlrads und des Schwungrads garantiert ist. Dies resultiert
in einem Anlassen der Maschine innerhalb einer verringerten Zeitdauer.
Nach einem Anlassen der Maschine ist das Trägheitsmoment M2 des Schwungrads,
das sich unabhängig
von dem Hohlrad durch die Aktivität der Freilaufkupplung dreht,
größer als
das erforderliche Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle sichergestellt ist.
-
Gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung ist ein Starter mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine
geschaffen, mit (a) einem Elektromotor; (b) einem Ritzel, das durch
den Elektromotor drehbar ist; (c) einem Hohlrad, das konstant im Eingriff
mit dem Ritzel platziert ist; (d) einem Schwungrad, das folgend
einer Drehung einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine zu drehen
ist; und (e) einer Freilaufkupplung, die zwischen dem Hohlrad und
dem Schwungrad angeordnet ist. Die Freilaufkupplung arbeitet, um
zuzulassen, dass ein Drehmoment, das durch den Elektromotor erzeugt wird,
von dem Hohlrad zu dem Schwungrad übertragen wird, um die Verbrennungsmaschine
zu starten. Das Trägheitsmoment
M1, das erforderlich ist, um die Kurbelwelle nach einem Starten
der Maschine zu drehen, das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads nach einem Anlassen der Maschine, das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads und das resultierende Trägheitsmoment
M4, das vorgesehen ist, um ein höheres
Niveau an Stabilität
bei einem Drehen der Maschine als das Trägheitsmoment M1 sicherzustellen,
sind ausgewählt,
um eine Beziehung M1 < M2 < M3 ≤ M4 zu erfüllen.
-
Insbesondere
wenn die Maschine gestartet wird, ist das resultierende Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads, die sich durch die Freilaufkupplung
zusammen drehen, kleiner als oder gleich dem sicheren Trägheitsmoment
M4 innerhalb eines Bereichs, in dem das Trägheitsmoment M3 größer als
das Trägheitsmoment
M1 ist, wodurch eine gleichmäßige Drehung
des Hohlrads und des Schwungrads sicherge stellt ist. Dies resultiert
in einem Anlassen der Maschine innerhalb einer verringerten Zeitdauer.
Nach einem Starten der Maschine ist das Trägheitsmoment M2 des Schwungrads,
das sich unabhängig
von dem Hohlrad durch die Aktivität der Freilaufkupplung dreht,
größer als
das erforderliche Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle sichergestellt ist.
-
Gemäß dem fünften Aspekt
der Erfindung ist ein Starter mit permanentem Eingriff für eine Verbrennungsmaschine
geschaffen, mit (a) einem Elektromotor; (b) einem Ritzel, das durch
den Elektromotor drehbar ist; (c) einem Hohlrad, das konstant im Eingriff
mit dem Ritzel platziert ist; (d) einem Schwungrad, das folgend
einer Drehung einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine zu drehen
ist; und (e) einer Freilaufkupplung, die zwischen dem Hohlrad und
dem Schwungrad angeordnet ist. Die Freilaufkupplung arbeitet, um
zuzulassen, dass ein Drehmoment, das durch den Elektromotor erzeugt wird,
von dem Hohlrad zu dem Schwungrad übertragen wird, um die Verbrennungsmaschine
zu starten. Das Trägheitsmoment
M1, das erforderlich ist, um die Kurbelwelle nach einem Anlassen
der Maschine zu drehen, das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads nach einem Anlassen der Maschine, das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads und das resultierende Trägheitsmoment
M4 eines Hohlrads und eines Schwungrads eines herkömmlichen
Starters, der entworfen ist, um einen Eingriff des Hohlrads mit
dem Schwungrad lediglich bei einem Starten einer Maschine einzurichten, sind
ausgewählt,
um eine Beziehung M1 = M4 ≤ M2 < M3 zu erfüllen.
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine gestartet wird, ist das resultierende
Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads und des Schwungrads, die sich durch die Freilaufkupplung
zusammen drehen, größer als
das sichere Trägheitsmoment
M4 des herkömmlichen
Starters, was in einem vergrößerten Widerstand
des Hohlrads und des Schwungrads gegen die mechanischen Vibrationen
resultiert. Dies ermöglicht,
dass die Maschine mit einem geringeren mechanischen Geräusch und
einer geringeren Abnutzung des Hohlrads und des Schwungrads gestartet wird.
Nach einem Anlassen der Maschine ist das Trägheitsmoment M2 des Schwungrads
größer als das
erforderliche Träg heitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle sichergestellt ist.
-
Bei
dem bevorzugten Modus von jedem der ersten bis fünften Aspekte der Erfindung
hat das Hohlrad einen ringförmigen
zahnradseitigen Vorsprung, der in einer axialen Richtung des Hohlrads vorspringt.
Die Freilaufkupplung ist innerhalb einer Innenperipherie des ringförmigen zahnradseitigen Vorsprungs
in einer radialen Richtung des Hohlrads angeordnet. Das Schwungrad
hat einen ringförmigen radseitigen
Vorsprung, der in einer axialen Richtung des Schwungrads vorspringt
und in einer Radiusichtung außerhalb
des zahnradseitigen Vorsprungs des Schwungrads liegt. Der ringförmige zahnradseitige Vorsprung überlappt
insbesondere in einer Radiusrichtung des Schwungrads mit dem ringförmigen radseitigen
Vorsprung, wodurch eine Rille gebildet wird, die als eine Labyrinthdichtung,
die sich radial erstreckt und bezüglich des Schwungrads axial
gebogen ist, funktioniert, um das Eindringen von Staub oder Wasser,
die innerhalb der Maschine existieren, von einem Äußeren des
radseitigen Vorsprungs in ein Inneres des getriebeseitigen Vorsprungs
zu minimieren. Zusätzlich
wird bei oder nach einem Anlassen der Maschine der radseitige Vorsprung,
der sich außerhalb
des getriebeseitigen Vorsprungs befindet, der Zentrifugalkraft,
die durch eine Drehung des Schwungrads und der Kurbelwelle erzeugt
wird, unterzogen, um als eine Schleuder zu funktionieren, um das
Eindringen von Staub oder Wasser von einem Äußeren des radseitiges Vorsprungs
in ein Inneres des getriebeseitigen Vorsprungs weiter zu minimieren.
-
Das
Schwungrad kann einen Drehmomenteingangsabschnitt, der aus Eisen
hergestellt ist und in den das Drehmoment von der Freilaufkupplung
eingegeben wird, und einen Gewichtsabschnitt, der aus einem Metall
mit einem größeren spezifischen
Gewicht als Eisen hergestellt ist und zusammen mit dem Drehmomenteingangsabschnitt
das Trägheitsmoment
M2 erzeugt.
-
Der
Drehmomenteingangsabschnitt, zu dem das Drehmoment von der Freilaufkupplung übertragen
wird, ist insbesondere aus einem relativ harten und festen Material
hergestellt, wodurch die Verformung des Schwungrads, das dem Drehmoment
unter worfen ist, vermieden wird. Der Gewichtsabschnitt, der zusammen
mit dem Drehmomenteingangsabschnitt das Trägheitsmoment M2 erzeugt, ist aus
einem Metall, das ein größeres spezifisches
Gewicht als Eisen hat, hergestellt, was in einer Vergrößerung des
Trägheitsmoments
M2 des Schwungrads ohne ein Verzichten auf die Vermeidung einer
Verformung des Schwungrads resultiert.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung ist aus der im Folgenden angegebenen detaillierten
Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung auf die spezifischen
Ausführungsbeispiele
begrenzend aufzufassen sind, sondern lediglich dem Zweck einer Erklärung und
eines Verständnisses
dienen, vollständiger
zu verstehen.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Teilquerschnittsansicht, die einen vergrößerten Querschnitt eines Starters
mit permanentem Eingriff für
Verbrennungsmaschinen gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
-
2 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
von 1;
-
3 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Starters mit permanentem Eingriff gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
-
4 eine
teilweise vergrößerte Schnittansicht
eines Starters mit permanentem Eingriff gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Unter
Bezugnahme auf Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern
auf gleiche Teile in mehreren Ansichten, insbesondere auf 1,
beziehen, ist ein Starter mit permanentem Eingriff 10 für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmaschinen
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt. Der Starter mit permanentem Eingriff 10 ist
in Fahrzeugen mit Eigenantrieb einzubauen und mit einem elektrischen
Strom von einer Speicherbatterie 2, die in dem Fahrzeug
eingebaut ist, zu versorgen, um eine Verbrennungsmaschine 4 zu
kurbeln. Ferner ist in dem Fahrzeug eine elektronische Steuereinheit 6, die
arbeitet, um einen Leerlaufstopp der Maschine 4 zu steuern,
eingebaut.
-
Der
Starter mit permanentem Eingriff 10 umfasst einen Elektromotor 12,
ein Ritzel 20, ein Hohlrad 30, ein Schwungrad 40,
eine Freilaufkupplung 50 und eine Dichtung 60.
-
Der
Elektromotor 12 ist durch beispielsweise einen Gleichstromreihenschlussmotor,
wie einen Sel-Motor (selbststartenden Motor), implementiert, der
mit einem elektrischen Strom von der Batterie 2 versorgt
wird, um eine Ausgangswelle 14 zu drehen, um ein Drehmoment
auszugeben. Die Zufuhr eines Stroms von der Batterie 2 zu
dem Motor 12 wird durch ein Einschalten eines Zündschalters
des Fahrzeugs oder eine Neustartsteuerung für die Verbrennungsmaschine 4 nach
einem Stopp eines Maschinenleerlaufs eingeleitet. Nach einem Anlassen
der Maschine 4 stoppt der Motor 12 ein Drehen
der Ausgangswelle 14.
-
Das
Ritzel 20 ist ein äußeres Zahnrad,
wie ein schräg
verzahntes Zahnrad oder ein Stirnrad, und ist koaxial mit der Ausgangswelle 14 des
Motors 12 angeordnet, so dass es sich zusammen mit einer Drehung
der Ausgangswelle 14 dreht.
-
Ähnlich ist
das Hohlrad 30 ein äußeres Zahnrad,
wie ein schräg
verzahntes Zahnrad oder ein Stirnrad, und ist parallel zu der Ausgangswelle 14 des
Motors 12 und koaxial mit der Kurbelwelle 8 der Maschine 4 angeordnet.
Das Hohlrad 30 umfasst einen Zahnradkörper 32, einen Drehmomentausgangsring 34 und
eine Rippe 36.
-
Der
Zahnradkörper 32 ist
aus einer ringförmigen
Scheibe mit einem an einer Außenperipherie desselben
gebildeten Zahnrad 38 hergestellt. Das Zahnrad 38 ist
zu jeder Zeit im Eingriff mit dem Ritzel 20. Der Drehmomentausgangsring 34 ist
ringförmig und
springt von einer Innenperipheriekante des Zahnradkörpers 32 in
einer axialen Richtung des Zahnradkörpers 32 vor. Die
Rippe 36 ist ringförmig und
erstreckt sich in der axialen Richtung des Zahnradkörpers 32 von
einem radialen Zwischenabschnitt des Zahnradkörpers 32 oder springt
von demselben vor.
-
Das
Schwungrad 40 ist insgesamt aus Eisen hergestellt und koaxial
mit der Kurbelwelle 8 angeordnet. Das Schwungrad 40 ist
aus einem Radkörper 42,
einer Bosse 44, einem Drehmomenteingangsring 46 und
einem Vorsprung oder einer Rippe 48 gebildet.
-
Der
Radkörper 42 ist
aus einer ringförmigen Scheibe
hergestellt und liegt dem Zahnradkörper 32 des Hohlrads 30 in
der axialen Richtung desselben gegenüber. Die Bosse 44 ist
ringförmig
und erstreckt sich in der axialen Richtung des Radkörpers 42 von einer
Innenperipheriekante des Radkörpers 42 oder springt
von demselben vor. Die Bosse 44 und die Innenperipheriekante
des Radkörpers 42 sind
durch Schrauben mit der Kurbelwelle 8 verbunden, so dass sich
das Schwungrad 40 zusammen mit der Kurbelwelle 8 drehen
kann. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Drehmomentausgangsring 34 des
Hohlrads 30 über
ein Lager 49 an der Peripherie der Bosse 44 befestigt,
um zuzulassen, dass sich das Schwungrad 40 relativ zu dem
Hohlrad 30 dreht. Der Drehmomenteingangsring ist ringförmig und
erstreckt sich von einem radialen Zwischenabschnitt des Radkörpers 42 in
der axialen Richtung desselben oder springt von demselben vor. Der
Drehmomenteingangsring 46 ist hinsichtlich des Durchmessers
größer als
der Drehmomentausgangsring 34 des Hohlrads 30 und
ist außerhalb
des Drehmomentausgangsrings 34 in der radialen Richtung
positioniert. Der Drehmomenteingangsring 46 ist hinsichtlich
des Durchmessers kleiner als die Rippe 36 des Hohlrads 30 und
befindet sich in der radialen Richtung innerhalb der Innenperipherie
der Rippe 36.
-
Die
Rippe 48 ist ringförmig
und springt von einem Außenperipherieabschnitt
des Radkörpers 42 in
der axialen Richtung vor. Die Rippe 48 ist hinsichtlich
des Durchmessers größer als
die Rippe 36 des Hohlrads 30 und befindet sich
in der Radiusrichtung außerhalb
der Außenperipherie
der Rippe 36. Mit anderen Worten, die ringförmige Rippe 48 überlappt
in der Radiusrichtung die ringförmige
Rippe 36 des Radkörpers 42,
wodurch eine Rille 70 gebildet ist, die als eine Labyrinthdichtung,
die sich radial erstreckt und bezüglich des Radkörpers 42 (oder
des Zahnradkörpers 32)
axial gebogen ist, funktioniert, um das Eindringen von Staub oder
Wasser, die innerhalb der Maschine existieren, von einem Äußeren der
Rippe 48 in ein Inneres der Rippe 36 zu minimieren.
Zusätzlich
wird die Rippe 48 der Zentrifugalkraft, die durch eine
Drehung des Schwungrads 40 und der Kurbelwelle 8 erzeugt
wird, unterzogen, um als eine Schleuder zu funktionieren, um das
Eindringen von Staub oder Wasser von außerhalb der Rippe 48 in
ein Inneres der Innenperipherie der Rippe 36 weiter zu
minimieren. Dies vermeidet ein Altern der Dichtung 60 und
der Freilaufkupplung 50, das aus einem Aussetzen gegenüber Staub
und Wasser entsteht.
-
Die
Freilaufkupplung 50 ist zwischen dem Drehmomentausgangsring 34 des
Hohlrads 30 und dem Drehmomenteingangsring 46 des
Schwungrads 40 positioniert, das heißt, befindet sich in der Radiusrichtung
innerhalb der Innenperipherie des Drehmomentausgangsrings 34 des
Hohlrads 30. Die Freilaufkupplung 50 umfasst einen
Innenring 52 und einen Außenring 54. Der Innenring 52 ist
an der Außenperipherie
des Drehmomentausgangsrings 34 befestigt, um zusammen mit
dem Drehmomentausgangsring 34 drehbar zu sein. Der Außenring 54 ist an
der Innenperipherie des Drehmomenteingangsrings 46 befestigt,
um zusammen mit dem Drehmomenteingangsring 46 drehbar zu
sein. Die Freilaufkupplung 50 arbeitet, um eine mechanische
Verbindung des Außenrings 54 mit
dem Innenring 52 einzurichten, um ein Drehmoment von dem
Drehmomentausgangsring 34 zu dem Drehmomenteingangsring 46 zu übertragen,
während
dieselbe zulässt,
dass sich der Außenring 54 relativ
zu dem Innenring 52 dreht, um die Übertragung eines Drehmoments
von dem Drehmomenteingangsring 46 und dem Drehmomentausgangsring 34 zu
blockieren.
-
Die
Dichtung 60 ist zwischen der Rippe 36 des Hohlrads 30 und
dem Drehmomenteingangsring 46 des Schwungrads 40 angeordnet,
das heißt,
befindet sich außerhalb
der Außenperipherie
der Freilaufkupplung 50, um eine hermetische Dichtung zwischen
der Freilaufkupplung und der Rille 70 zu erzeugen.
-
Der
Betrieb des Starters mit permanentem Eingriff 10 ist im
Folgenden beschrieben.
-
Bei
einer Zufuhr eines Stroms zu dem Motor 12 wird das Drehmoment
durch das Ritzel 20 von der Ausgangswelle 14 zu
dem Hohlrad 30 übertragen. Die
Freilaufkupplung 50 arbeitet, um zuzulassen, dass das Drehmoment
von dem Ring 34 des Hohlrads 30 zu dem Drehmomenteingangsring 46 des Schwungrads 40 übertragen
wird, so, dass sich das Schwungrad 40 zusammen mit dem
Hohlrad 30 und der Kurbelwelle 8 dreht, wodurch
die Maschine 4 gekurbelt wird.
-
Bei
einer Beendigung eines Startens der Maschine 4 stoppt die
Steuereinheit 6 ein Zuführen
des Stroms zu dem Motor 12 und verursacht dadurch, dass
das Drehmoment von der Kurbelwelle 8 der Maschine 4 zu
dem Schwungrad 40 übertragen
wird. Die Freilaufkupplung 50 arbeitet jedoch, um die Übertragung
eines Drehmoments von dem Drehmomenteingangsring 46 des
Schwungrads 40 zu dem Drehmomentausgangsring 34 des
Hohlrads 30 zu blockieren, so dass sich das Schwungrad 40 zusammen
mit der Kurbelwelle 8, jedoch unabhängig von dem Hohlrad 30 drehen
kann.
-
Der
Starter mit permanentem Eingriff 10 ist dadurch charakterisiert,
dass er Trägheitsmomente, die
folgende Bedingungen erfüllen,
hat, um die Stabilität
einer Drehung der Maschine 4 sicherzustellen.
-
Eine
Untergrenze (das heißt,
ein Entwurfswert) eines Bereichs eines Trägheitsmoments, das erforderlich
ist, um die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle 8 nach einem Anlassen der
Maschine 4 sicherzustellen, ist als M1 definiert. Das Trägheitsmoment
des Schwungrads 40 nach einem Anlassen der Maschine 4,
das heißt,
wenn das Schwungrad 40 den Eingriff mit dem Hohlrad 30 durch
die Freilaufkupplung 50 löst, ist als M2 definiert. Eine
Kombination von Trägheitsmomenten
des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40, wenn das
Schwungrad 40 das Hohlrad 30 durch die Freilaufkupplung 50 in
Eingriff nimmt, ist als ein resultierendes Trägheitsmoment M3 definiert.
Das resultierende Trägheitsmoment
des Hohlrads und des Schwungrads des Schubstarters, auf den in dem
Einleitungsteil dieser Anmeldung Bezug genommen ist, die im Einklang
drehbar sind, ist als ein sicheres Trägheitsmoment M4 definiert.
Der Grund dafür,
warum auf dasselbe als das sichere Trägheitsmoment M4 Bezug genommen
ist, besteht darin, dass dasselbe üblicherweise ausgewählt ist, um
das Produkt des erforderlichen Trägheitsmoments M1 und eines
gegebenen Sicherheitsfaktors zu sein, so dass das sichere Trägheitsmoment
M4 ein höheres
Niveau an Stabilität
bei einem Drehen der Kurbelwelle der Maschine als das erforderliche Trägheitsmoment
M1 sicherstellen wird.
-
Die
Trägheitsmomente
M1 bis M4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
ausgewählt,
um die folgende Beziehung zu erfüllen. M1 < M2 < M4 < M3 (1)
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine 4 gestartet wird, ist das
resultierende Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40, die
sich zusammen drehen, größer als
das sichere Trägheitsmoment
M4, das ein höheres
Niveau an Stabilität
bei einem Drehen der Maschine als das erforderliche Trägheitsmoment
M1 sicherstellt, wodurch die Stabilität einer Drehung des Hohlrads 30 und
des Schwungrads 40 sichergestellt ist, um mechanische Vibrationen
derselben zu minimieren. Dies ermöglicht, dass die Maschine 4 mit
einem geringeren mechanischen Geräusch und einer geringeren Abnutzung
des Hohlrads 30 und Schwungrads 40 gestartet wird.
-
Nach
einem Anlassen der Maschine 4 ist das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads 40, das sich unabhängig von dem Hohlrad 30 dreht,
größer als das
erforderliche Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle 8 sichergestellt ist. Die
Bildung der Rippe 48 an dem Schwungrad 40 resultiert
in einer Vergröße rung eines
Gesamtgewichts des Schwungrads 40, die zu einer Vergrößerung des
Trägheitsmoments
M2 beiträgt,
um die Stabilität
einer Drehung des Schwungrads 40 nach einem Anlassen der
Maschine 4 zu verbessern.
-
Die
Trägheitsmomente
M1 bis M4 können
alternativ ausgewählt
sein, um die folgende Beziehung zu erfüllen. M1 < M2 < M3 ≤ M4 (2)
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine 4 gestartet wird, ist das
resultierende Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40, die
sich zusammen drehen, kleiner oder gleich dem sicheren Trägheitsmoment
M4 innerhalb eines Bereichs, in dem das resultierende Trägheitsmoment
M3 größer als
das erforderliche Trägheitsmoment
M1 ist, wodurch eine gleichmäßige Drehung des
Hohlrads 40 und des Schwungrads 40 sichergestellt
ist. Dies resultiert in einem Anlassen der Maschine 4 innerhalb
einer verringerten Zeitdauer. Nach einem Anlassen der Maschine 4 ist
das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads 40 größer als das erforderliche Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität einer
Drehung der Kurbelwelle 8 sichergestellt ist.
-
Die
Trägheitsmomente
M1 bis M4 können ferner
alternativ ausgewählt
sein, um die folgende Beziehung zu erfüllen. M1 = M4 ≤ M2 < M3 (3)
-
Insbesondere
wenn die Verbrennungsmaschine 4 gestartet wird, ist das
resultierende Trägheitsmoment
M3 des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40, die
sich zusammen drehen, größer als
das sichere Trägheitsmoment
M4, das dem erforderlichen Trägheitsmoment
M1 gleich ist, das heißt,
das das Produkt des erforderlichen Trägheitsmoments M1 und eines
Sicherheitsfaktors von eins (1) ist, was in einer erhöhten Widerstandsfähigkeit
des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40 gegenüber mechanischen
Vibrationen resultiert. Dies ermöglicht,
dass die Maschine 4 mit einem geringeren mechani schen Geräusch und
einer geringeren Abnutzung des Hohlrads 30 und des Schwungrads 40 gestartet
wird. Nach einem Anlassen der Maschine 4 ist das Trägheitsmoment
M2 des Schwungrads 40 größer als das erforderliche Trägheitsmoment
M1, wodurch die Stabilität
einer Drehung der Kurbelwelle 8 sichergestellt ist.
-
3 stellt
das zweite Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar.
-
Das
Schwungrad 100 hat den Drehmomenteingangsring 46,
der aus Eisen hergestellt ist. Der Radkörper 42, die Bosse 44 und
die Rippe 48 sind aus einem Metall, wie Kupfer oder Nickel,
das ein größeres spezifisches
Gewicht als Eisen hat, hergestellt.
-
Insbesondere
ist der Drehmomenteingangsring 46 des Schwungrads 100,
zu dem das Drehmoment von der Freilaufkupplung 50 übertragen
wird, aus einem relativ harten und festen Material hergestellt,
wodurch eine Verformung des Schwungrads 100, das dem Drehmoment
unterworfen ist, vermieden wird. Der Radkörper 42, die Bosse 44 und
die Rippe 48, die zusammen mit dem Drehmomenteingangsring 46 das
Trägheitsmoment
M2 haben, sind, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, aus einem Metall,
das ein größeres spezifisches
Gewicht als Eisen hat, hergestellt, was in einer Vergrößerung des Trägheitsmoments
M2 des Schwungrads 40 ohne ein Verzichten auf die Vermeidung
einer Verformung des Schwungrads 40 resultiert. Insbesondere
dienen der Radkörper 42,
die Bosse 44 und die Rippe 48 als Gewichtsabschnitte,
um dem Schwungrad 40 insgesamt Gewichte hinzuzufügen.
-
Andere
Anordnungen sind identisch mit denselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
und eine detaillierte Erklärung
derselben ist hier weggelassen.
-
4 stellt
das dritte Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar.
-
Das
Hohlrad 200 hat eine Innenrippe 202 und eine Außenrippe 204 anstatt
des Drehmomentausgangsrings 34 des Hohlrads 30 bei
dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Innenrippe 202 ist ringförmig und springt in der axialen
Richtung des Hohlrads 200 von einem radialen Zwischenabschnitt
des Zahnradkörpers 32 vor.
Die Dichtung 60 ist zwischen der Innenrippe 202 und
dem Drehmomenteingangsring 46 des Schwungrads 40 angeordnet.
Die Außenrippe 204 ist
ringförmig
und springt von einem Abschnitt des Zahnradkörpers 32 zwischen
dem Getriebe 38 und der Rippe 202 in der axialen
Richtung des Hohlrads 200 vor.
-
Das
Schwungrad 210 hat ferner eine Rippe 212, die
einstückig
mit demselben gebildet ist. Die Rippe 212 ist ringförmig und
springt von einem Abschnitt des Radkörpers 42 zwischen
der Rippe 48 und dem Drehmomenteingangsring 46 vor.
Die Rippe 212 ist hinsichtlich des Durchmessers kleiner
als die Außenrippe 204 des
Hohlrads 200 und innerhalb der Innenperipherie der Außenrippe 204 angeordnet.
Die Rippe 212 ist hinsichtlich des Durchmessers größer als
die Innenrippe 202 des Hohlrads 200 und ist außerhalb
der Außenperipherie
der Innenrippe 202 angeordnet.
-
Die
ringförmige
Rippe 48 überlappt
in der Radiusrichtung des Radkörpers 42 mit
der ringförmigen
Rippe 204. Ähnlich überlappt
die ringförmige Rippe 204 mit
der ringförmigen
Rippe 212. Die ringförmige
Rippe 212 überlappt
mit der ringförmigen Rippe 202.
Dies bildet eine Rille 220, die als eine Labyrinthdichtung,
die sich radial erstreckt und eine größere Zahl von Malen als bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
gekrümmt
ist, funktioniert, wodurch die Wirkungen eines Minimierens des Eindringens
von Staub oder Wasser, die innerhalb der Maschine existieren, von
einem Äußeren der
Rippe 48 in ein Inneres der Rippe 202 verbessert
sind, was das Alter der Dichtung 60 und der Freilaufkupplung 50 gut
vermeidet.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung in Form von bevorzugten Ausführungsbeispielen
offenbart ist, um ein besseres Verständnis derselben zu erleichtern,
ist offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen ausgeführt sein
kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung
ist daher als alle möglichen
Ausführungsbeispiele
und Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele, die ausgeführt werden
können,
ohne von dem Prinzip der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
ist, abzuweichen, umfassend zu verstehen.
-
Sowohl
das zweite als auch das dritte Ausführungsbeispiel können beispielsweise
entworfen sein, um die Trägheitsmomente
M1 bis M4, die eine der durch die Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückten Beziehungen
erfüllen,
zu haben.
-
Jedes
der Schwungräder 40 und 210 bei dem
ersten bis dritten Ausführungsbeispiel
kann zumindest teilweise aus einem anderen Material als Eisen hergestellt
sein. Eine(r) oder zwei von dem Radkörper 42, der Bosse 44 und
der Rippe 48 des Schwungrads 100 bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel
können
aus dem gleichen Material wie dasselbe des Drehmomenteingangsrings 46 hergestellt
sein. Mindestens entweder der Radkörper 42, die Bosse 44,
die Rippe 48 oder die Rippe 212 kann anders als der
Drehmomenteingangsring 46 aus einem Metall, das ein größeres spezifisches
Gewicht als Eisen hat, hergestellt sein.
-
Die
Erfindung kann ferner bei Startern für Verbrennungsmaschinen, die
in Hybridfahrzeugen, die in häufigen
Abständen
gestartet oder gestoppt werden, angebracht sind, zum Minimieren
der mechanischen Geräusche
und der Abnutzung der Starter verwendet sein.