DE102007048308A1

DE102007048308A1 - Startvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit Geräuschunterdrückung

Info

Publication number: DE102007048308A1
Application number: DE200710048308
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Kariya Haruno; Kazuo Kariya Masaki; Tomohiro Kariya Oomura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: FR2907174A1; DE102007048308B4; JP2008095590A; FR2907174B1

Abstract

Eine Maschinenstartvorrichtung enthält einen Motor (21), ein Untersetzungs-Planetengetriebe (22), ein Kleinzahnrad (259), ein Ringzahnrad (3) und eine Einwegkupplung (4). Wenn angenommen wird, dass eine Kurbelwellendrehzahl gleich N ist, die Anzahl von Zähnen des Ringzahnrades (3) gleich Z1, die Zahl von Nocken (42) gleich ist Z2, die Zahl an Zähnen eines Sonnenzahnrades (222) gleich ist Z3, ein Untersetzungs-Getriebeverhältnis gleich I ist, eine Anzahl an Zähnen des Kleinzahnrades (25) gleich ist Z4 und eine Anzahl von Segmenten (212) gleich ist Z5, werden unter den Frequenzen gemäß f1 = Z1 x (N/60), f2 = Z2 x (N/60), f3 = Z1/Z4 x I x Z3 x (I - 1)/I x (N/60) und f4 = Z1/Z4 x I x Z5 x (N/60), werden alle kleinsten gemeinsame Vielfache von f1 und f2, von f1 und f3, von f1 und f4, von f2 und f3, von f2 und f4 und von f3 und f4 so eingestellt, dass sie nicht kleiner als 5000 sind. Selbst wenn die Frequenzen von harmonischen Komponenten der Geräuschsignale aufgrund der einzelnen Komponenten einander entsprechen, kann die Frequenz so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner als 5000 (Hz) beträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2000-274337 ist eine herkömmliche Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine offenbart.
Die Startvorrichtung enthält einen Start-Elektromotor, ein Kleinzahnrad, ein Ringzahnrad und eine Einwegkupplung. Das Kleinzahnrad, welches gemäß einem spiralförmigen Zahnrad konfiguriert ist mit einem Scheren-Getriebemechanismus, ist an einer Ausgangswelle des Start-Elektromotors angebracht. Das Ringzahnrad, welches als ein schräg verzahntes Zahnrad konfiguriert ist, ist drehbar durch eine Kurbelwelle einer Maschine über ein Lager gehaltert und zwar in einem Zustand, bei dem das Ringzahnrad dauerhaft mit dem Kleinzahnrad kämmt. Die Einwegkupplung ist zwischen dem Ringzahnrad und der Kurbelwelle vorgesehen. Sowohl das Kleinzahnrad als auch das Ringzahnrad bestehen aus Spiralzahnrädern bzw. schräg verzahnten Zahnrädern. Das Kleinzahnrad besitzt ferner einen Scheren-Zahnradmechanismus. Als Ergebnis davon ist das Kämmverhältnis hoch und daher ergibt sich nur ein kleines Spiel. Diese Konfiguration ermöglicht auch eine Unterdrückung von Geräuschen, welche Geräusche durch das Kleinzahnrad und das Ringzahnrad verursacht werden, wenn die Startvorrichtung angetrieben wird.
Jedoch benötigt die oben beschriebene Startvorrichtung die Verwendung von kostspieligen Spiralzahnrädern bzw. schräg verzahnten Zahnrädern für das Ringzahnrad und für das Kleinzahnrad und macht es schwierig die Kosten der Startvorrichtung gering zu halten.
Das Ringzahnrad und das Kleinzahnrad sind jedoch nicht nur der einzige Grund für die Geräusche, die erzeugt werden, wenn die Startvorrichtung angetrieben wird. Beispielsweise ergibt sich ein Geräusch aufgrund eines Eingriffselements der Einwegkupplung. In einem Fall, bei dem der Start-Elektromotor aus einem Gleichstrom-Elektromotor besteht, resultiert ein Geräusch aufgrund einer Bürste und eines Kommutators. Zusätzlich in einem Fall, bei dem ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Start-Elektromotor und dem Kleinzahnrad vorgesehen ist, entsteht ein gewisses Geräusch aufgrund des Getriebes, welches das Untersetzungsgetriebe darstellt. Jedoch kann die oben beschriebene Startvorrichtung lediglich Geräusche aufgrund des Ringzahnrades und des Kleinzahnrades unterdrücken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Umstände entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche eine Reduzierung von Geräuschen ermöglicht, wenn diese angetrieben wird, und zwar bei niedrigen Kosten.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfangreiche Studien mit umfangreichen Versuchen und Fehlerproblemen durchgeführt, um die genannte Aufgabe zu lösen. Als ein Ergebnis kamen die Erfinder der vorliegenden Erfindung auf eine Idee dahingehend, dass die Geräusche der Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird, bei niedrigen Kosten reduziert werden können, indem die Zahl der Zähne eines Ringzahnrades, die Zahl der Eingriffselemente der Einwegkupplung oder ähnlichem eingestellt werden, indem die Frequenzkomponenten der Ge räuschsignale geändert werden, sodass die oben angegebene Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann.
Spezifischer gesagt enthält die Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung folgendes: einen Elektromotor, der ein Drehmoment erzeugt; ein Kleinzahnrad, welches durch das Drehmoment des Elektromotors in Drehung versetzt wird; ein Ringzahnrad, welches drehbar durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gehaltert ist und welches dauerhaft mit dem Kleinzahnrad kämmt; und eine Einwegkupplung, die zwischen dem Ringzahnrad und der Kurbelwelle angeordnet ist und die das Drehmoment des Ringzahnrades auf die Kurbelwelle über das Eingriffselement überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine, eine Zahl der Zähne des Ringzahnrades Z1 und eine Zahl der Eingriffselemente der Einwegkupplung Z2 als gegeben angenommen werden, wenigstens ein gemeinsames Vielfaches einer Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale entsprechend dem Ringzahnrad f1 = Z1 × (N/60) (Hz) und eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung f2 = Z2 × (N/60) (Hz) so eingestellt wird, dass sie kleiner ist als 5000 (Hz).
Diese Konfiguration ermöglicht eine Reduzierung der Geräuschsignale der Startvorrichtung für die Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird, bei niedrigen Kosten. Speziell ermöglicht die Konfiguration die Reduzierung der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades und der Einwegkupplung.
Wenn die Start-Drehzahl der Brennkraftmaschine mit N (U/Minute) angenommen wird, hängt die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades von der Start-Drehzahl N und der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades ab und wird mit f1 = Z1 × (N/60) (Hz) angegeben. Ferner hängt die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung von der Start-Drehzahl N (U/Minute) und von der Zahl der Eingriffselemente Z2 der Einwegkupplung ab und wird mit f2 = Z2 × (N/60) (Hz) angegeben. Die Geräuschsignale der Startvorrichtung der Brennkraftmaschine enthält, wenn diese angetrieben wird, diese Grund komponenten und harmonische Komponenten von denselben. Es werden als Ergebnis davon, wenn die Frequenzen der harmonischen Komponenten der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades denjenigen der Geräuschsignale von der Einwegkupplung entsprechen, die Geräusche von den individuellen Komponenten miteinander überlagert mit der Folge, dass sich die Geräuschsignale bei dieser Frequenz weiter verstärken.
Jedoch ändert sich die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres in Bezug auf die Frequenz eines Schalls. Speziell ist das menschliche Ohr hochempfindlich gegenüber einem Schall innerhalb eines Bereiches von 3000 Hz bis 4000 Hz mit einem Merkmal, dass der Schall bei solch einer Frequenz mit einer größeren Lautstärke gehört wird (das heißt einem Frequenzbereich gemäß der vorliegenden Erfindung). Andererseits weist das menschliche Ohr eine geringe Empfindlichkeit gegenüber einem Schall bei einer Frequenz auf, die außerhalb des oben beschriebenen Bereiches liegt mit einem Merkmal, dass der Schall in einem geringeren Volumen bzw. geringerer Lautstärke gehört wird und zwar verglichen mit einem Schall innerhalb eines Bereiches von 3000 Hz bis 4000 Hz (das heißt einem zweiten Frequenzbereich der vorliegenden Erfindung).
Indem man wenigstens ein gemeinsames Vielfaches der Frequenz f1 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades und die Frequenz f2 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung kleiner als 5000 (Hz) einstellt, kann die Frequenz, selbst wenn die Frequenzen der harmonischen Komponenten einander entsprechen, kleiner als 5000 (Hz) gemacht werden. Als ein Ergebnis davon ertönen diese nicht lauter für das menschliche Ohr und zwar selbst dann nicht, wenn die Sounds einander überlagert werden. Diese Einstellung ermöglicht eine Reduzierung der Geräuschentwicklung der Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird und zwar bei niedrigen Kosten ohne die Verwendung eines kostspieligen Getriebes oder ähnlichem.
Es sei darauf hingewiesen, dass es zu bevorzugen ist, dass die wenigstens gemeinsamen Vielfachen so eingestellt werden, dass sie kleiner sind als 10000 (Hz) oder nicht kleiner sind als 20000 (Hz).
Eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung enthält folgendes: einen Elektromotor, der ein Drehmoment erzeugt; (a) ein Untersetzungs-Planetengetriebe, welches das Drehmoment reduziert; (b) ein Kleinzahnrad, welches durch das Drehmoment des Elektromotors gedreht wird, welches durch das Untersetzungs-Planetengetriebe reduziert worden ist; ein Ringzahnrad, welches drehbar an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gehaltert ist und welches dauernd in Kämmeingriff mit dem Kleinzahnrad steht; und eine Einwegkupplung, die zwischen dem Ringzahnrad und der Kurbelwelle angeordnet ist und die das Drehmoment des Ringzahnrades auf die Kurbelwelle über ein Eingriffselement überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine, eine Zahl Z1 der Zähne des Ringzahnrades, eine Zahl Z2 der Eingriffselemente der Einwegkupplung, eine Zahl Z3 von Zähnen eines Sonnenzahnrades des Untersetzungs-Planetengetriebes, ein Zahnraduntersetzungsverhältnis I des Untersetzungs-Planetengetriebes und eine Zahl Z4 an Zähnen des Kleinzahnrades als gegeben angenommen werden, eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrads gemäß f1 = Z1 × (N/60) (Hz), eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung entsprechend f2 = Z2 × (N/60) (Hz) und eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes entsprechend f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz), also alle der kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, f2 und f3 und f3 und f1 so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner sind als 5000 (Hz). (Hinweis: Die Merkmale (a) und (b) bilden ein Zwischengetriebe der vorliegenden Erfindung).
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass Geräusche der Startvorrichtung einer Brennkraftmaschine abgesenkt werden können, wenn diese angetrieben wird, und zwar bei niedrigen Kosten. Spezieller gesagt ermöglicht diese Konfiguration eine Reduzierung der Geräuschentwicklung aufgrund des Ringzahnrades, der Einwegkupplung und aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes.
Wenn die Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine als gegeben angenommen wird, beträgt die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades, und die Frequenz der Grundkomponente des Geräuschsignals auf der Einwegkupplung gemäß der obigen Angaben gleich f1 = Z1 × (N/60) (Hz) bzw. f2 = Z2 × (N/60) (Hz). Jedoch hängt die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes von der Start-Drehzahl N (U/Minute), der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades, der Zahl der Zähne Z3 des Sonnenzahnrades des Untersetzungs-Planetengetriebes, ferner von dem Untersetzungs-Getriebeverhältnis I des Untersetzungs-Planetengetriebes, der Zahl der Zähne Z4 des Kleinzahnrades ab, sodass sich ergibt f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz).
Indem man die Frequenz f1 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades, die Frequenz f2 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung und die Frequenz f3 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes alle auf kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2, f2 und f3 und f3 und f1 einstellt, die nicht kleiner sind als 5000 (Hz) kann erreich werden, dass selbst dann, wenn die Frequenzen dieser harmonischen Komponenten einander entsprechen, die Frequenz so eingestellt werden kann, dass sie nicht kleiner ist als 5000 (Hz). Als Ergebnis davon klingen diese, selbst wenn sich die Schallgrößen einander überlagern, für das menschliche Ohr nicht lauter. Diese Einstellung ermöglicht somit eine Reduzierung der Geräuschsignale der Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird, und zwar bei niedrigen Kosten ohne ein kostspieliges Getriebes oder ähnliches verwenden zu müssen.
Es sei darauf hingewiesen, dass es zu bevorzugen ist, dass die kleinsten gemeinsamen Vielfachen so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner sind als 10000 (Hz) oder nicht kleiner sind als 20000 (Hz).
Eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, enthält: einen Elektromotor, der eine Bürste und einen Kommutator enthält, und der ein Drehmoment erzeugt; ein Untersetzungs-Planetengetriebe, welches das Drehmoment des Elektromotors reduziert; ein Kleinzahnrad, welches durch das Drehmoment des Elektromotors gedreht wird, welches durch das Untersetzungs-Planetengetriebe reduziert worden ist; ein Ringzahnrad, welches von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehbar gehaltert wird und welches fortlaufend mit dem Kleinzahnrad kämmt; und eine Einwegkupplung, die zwischen dem Ringzahnrad und der Kurbelwelle angeordnet ist und die das Drehmoment des Ringzahnrades auf die Kurbelwelle über ein Eingriffselement überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine, die Zahl Z1 der Zähne des Ringzahnrades, die Zahl Z2 der Eingriffselemente der Einwegkupplung, die Zahl Z3 der Zähne eines Sonnenzahnrades des Untersetzungs-Planetengetriebes, ein Getriebe-Untersetzungsverhältnis des Untersetzungs-Planetengetriebes I, eine Zahl Z4 der Zähne des Kleinzahnrades und eine Zahl Z5 der Kommutatorsegmente des Kommutators des Elektromotors als gegeben angenommen werden, eine Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrads f1 = Z1 × (N/60) (Hz), eine Frequenz der Grundkomponenten der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung gleich f2 = Z2 × (N/60) (Hz) ist, eine Frequenz der Grundkomponenten der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes gleich f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz) ist und eine Frequenz der Grundkomponenten der Geräuschsignale aufgrund des Elektromotors gleich ist f4 = Z1/Z4 × I × Z5 × (N/60) (Hz) alle die kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, f1 und f3, f1 und f4, f2 und f3, f2 und f4 und f3 und f4 so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner sind als 5000 (Hz).
Diese Konfiguration ermöglicht eine Reduzierung der Geräuschsignale der Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird, und zwar bei niedrigen Kosten. Speziell ermöglicht diese Konfiguration die Reduzierung der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades, aufgrund der Einwegkupplung, aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes und aufgrund des Elektromotors.
Wenn angenommen wird, dass die Start-Drehzahl der Brennkraftmaschine N (U/Minute) beträgt, die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades, die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung und die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes in der oben beschriebenen Weise gleich f1 = Z1 × (N/60) (Hz) bzw. f2 = Z2 × (N/60) (Hz) bzw. f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz) betragen, ergibt sich folgendes. Die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Elektromotors hängt von der Start-Drehzahl N (U/Minute) ab, von der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades, der Zahl der Zähne Z4 des Kleinzahnrades und von der Zahl der Kommutatorsegmente Z5 des Kommutators des Elektromotors, die als f4 = Z1/Z4 × I × Z5 × (N/60) (Hz) angegeben wird.
Indem man die Frequenz f1 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades, die Frequenz f2 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung, die Frequenz f3 (Hz) der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes und die Frequenz f4 der Grundkomponente der Geräuschsignale des Elektromotors alle gemäß einem kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, f1 und f3, f1 und f4, f2 und f3, f2 und f4, f3 und f4 so einstellt, dass dieses nicht kleiner ist als 5000 (Hz) kann erreicht werden, dass selbst dann, wenn die Frequenzen dieser harmonischen Komponenten einander entsprechen, die Frequenz so eingestellt werden kann, dass sie nicht weniger als 5000 (Hz) beträgt. Als Ergebnis davon empfindet das menschliche Ohr, selbst wenn diese Schallgrößen einander überlagert werden, diese nicht als laut. Diese Einstellung ermöglicht eine Reduzierung der Geräuschsignale der Startvorrichtung für die Brennkraftmaschine, wenn diese angetrieben wird und zwar bei niedrigen Kosten ohne die Verwendung eines kostspieligen Getriebes oder ähnlichem.
Es sei erwähnt, dass es zu bevorzugen ist, dass die kleinsten gemeinsamen Vielfachen (least common multiples) so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner sind als 10000 (Hz) oder nicht kleiner sind als 20000 (Hz).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Teil-Schnittansicht einer Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung im Folgenden anhand einer Ausführungsform mehr in Einzelheiten beschrieben.
Zuerst wird die Konfiguration einer Maschinenstartvorrichtung unter Hinweis auf 1 beschrieben. 1 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht einer Maschinenstartvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält eine Maschinenstartvorrichtung 1 (eine Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine) einen Anlasser 2, ein Ringzahnrad 3 und eine Einwegkupplung 4.
Der Anlasser 2 enthält einen Magnetschalter 20, einen Motor 21 (das heißt einen Elektromotor), ein Untersetzungs-Planetengetriebe 22, eine Welle 23, eine Stoß-Absorbiervorrichtung 24 und ein Kleinzahnrad 25.
Der Magnetschalter 20 bildet eine Vorrichtung, um dem Motor 21 über einen Kontaktpunkt elektrische Energie zuzuführen. Der Magnetschalter 20 ist an einem oberen Abschnitt des hinteren Endes eines Gehäuses 26 befestigt.
Der Motor 21 besteht aus einem Gleichstrom-Elektromotor, der zum Starten einer Maschine 5 ein Drehmoment erzeugt. Der Motor 21 enthält eine Bürste 210 und einen Kommutator 211. Der Kommutator 211 besteht aus einer Vielzahl von Segmenten 212 (das heißt Kommutatorsegmenten). Der Motor 21 ist dem Magnetschalter 20 benachbart und ist an einem unteren Abschnitt des hinteren Endes des Gehäuses 26 befestigt.
Das Untersetzungs-Planetengetriebe 22 ist eine Vorrichtung, um das Drehmoment des Motors 21 zu reduzieren und um das reduzierte Drehmoment auf die Welle 23 zu übertragen. Das Untersetzungs-Planetengetriebe 22 enthält in bekannter Weise ein Sonnenzahnrad 220, ein Innenzahnrad 221, ein Planetenzahnrad 222 und einen Träger 223. Das Sonnenzahnrad 220 ist zusammenhängend mit dem Frontende der Ausgangswelle 213 des Motors 21 ausgebildet. Das Untersetzungs-Planetengetriebe 22 ist benachbart zu dem Motor 21 angeordnet und ist in dem Gehäuse 26 aufgenommen.
Die Welle 23 besteht aus einem im Wesentlichen säulenförmigen aus Metall hergestellten Teil, welches das Drehmoment des Motors 21, welches durch das Untersetzungs-Planetengetriebe 22 reduziert worden ist, auf die Stoß-Absorbiervorrichtung 24 überträgt. Eine Riffelung 230 ist an der rückseitigen äußeren Umfangsfläche der Welle 23 ausgebildet. Das hintere Ende der Welle 23 ist an dem Träger 223 des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 befestigt. Das Frontende der Welle 23 wird drehbar durch ein Lager 231 in dem Gehäuse 26 gehaltert.
Die Stoß-Absorbiervorrichtung 24 besteht aus einer Vorrichtung, die ein Stoß-Drehmoment oder ähnliches absorbieren kann, welches erzeugt wird, wenn eine Maschine gestartet wird, um die Übertragung des Drehmomentstoßes auf das Untersetzungs-Planetengetriebe 22 zu unterdrücken, als auch die Übertragung des Drehmoments der Welle 23 auf das Kleinzahnrad 25 zu ermöglichen. Die Stoß-Absorbiervorrichtung 24 enthält Gehäuse 240 bis 242 und elastische Teile 243, 244. Die Riffelungen 245, 246 sind an der inneren Umfangsfläche der Zylinderabschnitte der Gehäuse 240, 242 jeweils ausgebildet. Das Gehäuse 240 ist in einem Zustand vorgesehen, bei dem Riffelung 245 in die Riffelung 230 der Welle 23 eingepasst ist. Das elastische Teil 243 ist zwischen dem Gehäuse 240 und 241 angeordnet. Zusätzlich ist das elastische Teil 244 zwischen den Gehäusen 241 und 242 angeordnet. Das Drehmoment der Welle 23 wird von dem Gehäuse 240 über das elastische Teil 243 auf das Gehäuse 241 übertragen und wird ferner über das elastische Teil 244 auf das Gehäuse 242 übertragen. Dabei wird ein Stoß-Drehmoment oder ähnliches durch die elastischen Teile 243, 244 absorbiert, die zwischen den Gehäusen 240 bis 242 jeweils angeordnet sind.
Das Kleinzahnrad 25 besteht aus einem zylinderförmigen Zahnrad, welches aus Metall hergestellt ist und welches das Drehmoment der Welle 23, das vermittels der Stoß-Absorbiervorrichtung 24 übertragen wurde, auf das Ringzahnrad 23 überträgt. Eine Riffelung 250 ist an der äußeren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts des Kleinzahnrades 25 ausgebildet. Das Kleinzahnrad 25 ist drehbar an der Welle 23 über Lager 251, 252 gehaltert und zwar in einem Zustand, bei dem die Riffelung 250 in die Riffelung 246 des Gehäuses 244 der Stoß-Absorbiervorrichtung 24 eingepasst ist.
Der Anlasser 2, der in der oben erläuterten Weise konfiguriert ist, ist an einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft einer Kurbelwelle der Maschine 5 befestigt.
Das Ringzahnrad 3 besteht aus einem scheibenförmig gestalteten Zahnrad, welches aus Metall hergestellt ist und welches mit dem Kleinzahnrad 25 kämmt, und welches das Drehmoment des Kleinzahnrades 25 über die Einwegkupplung 4 auf die Maschine 5 überträgt. Das Ringzahnrad 3 befindet sich in einem Zustand, bei dem es dauerhaft mit dem Kleinzahnrad 25 kämmt und ist drehbar durch ein Schwungrad 50 gehaltert, welches an der Kurbelwelle der Maschine 5 über ein Lager 30 befestigt ist.
Die Einwegkupplung 4 besteht aus einer Vorrichtung, die das Drehmoment des Ringzahnrades 3 auf die Maschine 5 überträgt. Diese besteht auch aus einer Vorrichtung, die dann, wenn die Drehzahl der Maschine 5 die Drehzahl des Ringzahnrades 3 überschreitet, leer läuft, um eine Übertragung des Drehmoments zu unterbinden oder abzustellen. Die Einwegkupplung 4 enthält in bekannter Weise einen Innenteil 40, einen Außenteil 41 und eine Vielzahl an Nocken 42 (das heißt Eingriffs- oder Angriffselemente). Das Innenteil 40 ist zusammenhängend mit dem Ringzahnrad 3 ausgebildet. Das Frontende des Außenteiles 41 ist an dem Schwungrad 50 befestigt. Die Nocken 42 sind zwischen dem Innenteil 40 und dem Außenteil 41 angeordnet. Das Drehmoment des Ringzahnrades 3, welches auf das Innenteil 40 übertragen wurde, wird über die Nocken 42 auf das Außenteil 41 übertragen.
Es sei nun angenommen, dass die Kurbelwellengeschwindigkeit der Maschine 5 (das heißt die Drehzahl) gleich N (U/Minute) ist, die Zahl der Zähne des Ringzahnrades 3 gleich Z1 ist, die Zahl der Nocken 42 der Einwegkupplung 4 gleich Z2 ist, die Zahl der Zähne des Sonnenzahnrades 220 des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 gleich Z3 ist, das Getriebe-Untersetzungsverhältnis des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 gleich I ist, die Zahl der Zähne des Kleinzahnrades 25 gleich Z4 ist und die Zahl der Segmente 212 des Kommutators 211 des Motors 21 gleich Z5 ist. Es wird dabei jede Komponente unter den Frequenzen gemäß f1 = Z1 × (N/60) (Hz), f2 = Z2 × (N/60) (Hz), f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz) und f4 = Z1/Z4 × I × Z5 × (N/60) (Hz) so eingestellt, dass die gemeinsamen kleinsten Vielfachen von f1 und f2, f1 und f3, f1 und f4, f2 und f3, f2 und f4 und f3 und f4 nicht kleiner sind als 5000 (Hz). Es sei darauf hingewiesen, dass f1 die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades 3 bezeichnet, f2 die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung 4 bezeichnet, spezifischer gesagt von den Geräuschsignalen aufgrund der Nocken 42. f3 bezeichnet dabei die Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes 22, und f4 bezeichnet die Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Motors, spezieller gesagt der Geräuschsignale aufgrund der Segmente 222 des Kommutators 211.
Es wird nun im Folgenden unter Hinweis auf 1 die Betriebsweise und die vorteilhafte Wirkung der Startvorrichtung für eine Maschine beschrieben. Wenn in 1 ein Zündschalter (nicht gezeigt) EIN geschaltet wird, wird elektrischer Strom dem Magnetschalter 20 zugeführt. Der Magnetschalter 20 schaltet eine Kontaktstelle EIN, um elektrische Energie dem Motor 21 zuzuführen. Der Motor 21 erzeugt ein Drehmoment, um die Maschine 5 zu starten. Das auf diese Weise erzeugte Drehmoment des Motors 21 wird mit Hilfe des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 reduziert und das auf diese Weise reduzierte Drehmoment wird auf die Welle 23 übertragen. Das Drehmoment wird ferner über die Stoß-Absorbiervorrichtung 24 auf das Kleinzahnrad 25 übertragen. Das Drehmoment des Kleinzahnrades 25 wird über das Ringzahnrad 3, welches fortwährend mit dem Kleinzahnrad 25 kämmt, und mit Hilfe der Einwegkupplung 4 auf das Schwungrad 50 übertragen, sodass dadurch die Maschine 5 gestartet wird.
Wenn die Maschine gestartet hat, wird der Zündschalter auf AUS geschaltet, es wird daraufhin der elektrische Strom zum Magnetschalter 20 abgestellt. Der Magnetschalter 20 schaltet dadurch AUS und die Kontaktstelle AUS, sodass die Zufuhr von elektrischer Energie zum Motor 21 abgestellt wird. Gemäß diesem Abstellen wird der Motor 21 angehalten und der Startvorgang der Maschine ist damit vervollständigt.
Die Startvorrichtung 1 für die Maschine bzw. Motor erzeugt Geräusche, wenn die Maschine gestartet wird. Die Geräusche ergeben sich aufgrund des Ringzahnrades 3, der Einwegkupplung 4, aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 und aufgrund des Motors 21. Die Frequenz der Grundkomponente der Geräusche aufgrund des Ringzahnrades 3 hängt von der Ankurbeldrehzahl N (U/Minute) und der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades 3 ab, wie dies weiter oben als f1 (Hz) zum Ausdruck gebracht wurde. Das Geräusch aufgrund der Einwegkupplung 4 wird durch Wiederholen des Startzustandes und des Überlaufzustandes erzeugt. Als ein Ergebnis davon ergibt sich eine Frequenz der Grundkomponente der Geräusche, die von der Ankurbeldrehzahl N (U/Minute) und der Zahl der Nocken 42 gemäß Z2 der Einwegkupplung 4 abhängen, also der weiter oben beschriebenen Frequenz f2 (Hz). Die Frequenz der Grundkomponente der Geräusche aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 hängt von der Ankurbeldrehzahl N (U/Minute), der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades 3, der Zahl der Zähne Z3 des Sonnenzahnrades 220 und von dem Untersetzungs-Planetengetriebe 22, dem Getriebe-Untersetzungsverhältnis I und der Zahl der Zähne Z4 des Kleinzahnrades 25 ab und diese Frequenz wurde weiter oben mit f3 (Hz) angegeben. Die Geräusche aufgrund des Motors 21 bilden einen Gleitschall der Bürsten 210 und die Frequenz der Grundkomponente derselben hängt von der Ankurbeldrehzahl N (U/Minute), der Zahl der Zähne Z1 des Ringzahnrades 3, der Zahl der Zähne Z4 des Kleinzahnrades 25 und der Zahl der Segmente 212 gemäß Z5 des Kommutators 211 ab und diese Frequenz wurde als f4 (Hz) in der oben beschriebenen Weise ermittelt. Die Geräusche der Startvorrichtung 1 für die Maschine enthalten diese Grundkomponenten und auch harmonische Komponenten derselben. Als ein Ergebnis davon werden in einem Fall, bei dem die Frequenzen der harmonischen Komponenten einander entsprechen, die Schallgrößen von den einzelnen Komponenten gegenseitig unterdrückt, wodurch die Geräusche bei der Frequenz erhöht werden.
Dabei ändert sich die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres in Bezug auf die Frequenz eines Schalls. Spezieller gesagt ist das menschliche Ohr hochempfindlich gegenüber einem Schall in einem Bereich von 3000 (Hz) bis 4000 (Hz) mit einem Merkmal, dass ein Schall bei solch einer Frequenz lauter wahrgenommen wird (das heißt in dem ersten Frequenzbereich nach der vorliegenden Erfindung). Auf der anderen Seite hat das menschliche Ohr eine niedrigere Empfindlichkeit gegenüber einem Schall bei einer Frequenz, die außerhalb des oben beschriebenen Bereiches liegt, mit dem Merkmal, dass ein Schall entsprechend einer niedrigeren Lautstärke wahrgenommen wird und zwar verglichen mit einem Schall innerhalb eines Bereiches von 3000 Hz bis 4000 Hz (das heißt in dem zweiten Frequenzbereich der vorliegenden Erfindung).
Indem man alle die kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, f1 und f3, f1 und f4, f2 und f3, f2 und f4 und f3 und f4 so einstellt, dass diese nicht kleiner als 5000 (Hz) sind, kann die Frequenz selbst dann, wenn die Frequenzen dieser harmonischen Komponenten einander entsprechen so eingestellt werden, dass sie nicht kleiner als 5000 (Hz) ist. Als Ergebnis davon empfindet das menschliche Ohr diesen Schall nicht als laut und zwar selbst wenn die Schallwerte einander überlagert sind. Diese Einstellung ermöglicht die Reduzierung der Geräuschsignale der Maschinenstartvorrichtung 1, wenn eine Maschine gestartet wird, und zwar bei niedrigen Kosten ohne die Verwendung eines kostspieligen Getriebes oder ähnlichem.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Ausführungsform lediglich ein Beispiel für Geräuschsignale der Maschinenstartvorrichtung 1 darstellt, die aufgrund des Ringzahnrades 3, der Einwegkupplung 4, aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes 22 und aufgrund des Motors 21 entstehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt. Wenn beispielsweise keine Forderung danach besteht, Geräuschsignale aufgrund des Motors in Betracht zu ziehen, und zwar in einem Fall, bei dem der Motor keine Bürste oder keinen Kommutator aufweist, ist alles, was dabei auszuführen ist die Einstellung der oben beschriebenen Frequenzen f1, f2, f3 (Hz) auf kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2, f2 und f3 und f3 und f1 und zwar so, dass diese nicht kleiner sind als 5000 (Hz). Wenn ferner kein Bedarf dafür besteht die Geräuschesignale in Betracht zu ziehen, die aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes entstehen und zwar in einem Fall, bei dem das Untersetzungs-Planetengetriebe nicht verwendet wird, ist das einzige, was zu tun ist, die Einstellung der Frequenzen auf das kleinste gemeinsame Vielfache von f1 und f2, welches nicht kleiner als 5000 (Hz) sein muss. Solch eine Anordnung bietet einen ähnlichen vorteilhaften Effekt.

Claims

Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Elektromotor (21), der ein Drehmoment erzeugt; einem Zwischenzahnrad (25), welches durch das Drehmoment drehbar ist, das durch den Elektromotors (21) erzeugt wird; einem Ringzahnrad (3), welches an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (5) drehbar gehaltert ist und welches stetig in Kämmeingriff mit dem Zwischenzahnrad (25) steht; und einer Einwegkupplung (4), die zwischen dem Ringzahnrad (3) und der Kurbelwelle angeordnet ist und die das Drehmoment des Ringzahnrades (3) auf die Kurbelwelle über ein Eingriffselement (42) überträgt, welches in der Einwegkupplung (4) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung gemäß dem Ringzahnrad (3) und der Einwegkupplung (4) so konstruiert ist und so angetrieben ist, dass die durch das Antreiben des Motors (21) durch das Zwischenzahnrad (25), das Ringzahnrad (3) und die Einwegkupplung (4) hervorgerufenen Geräusche eine Frequenz aufweisen, die zu einer oberen Grenzfrequenz eines von einem Menschen wahrnehmbaren Hörfrequenzbereiches verschoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbereich eines Schalls, der von einem Menschen hörbar ist einen ersten Frequenzbereich umfasst, der für das menschliche Ohr empfindlich ist, und einen zweiten Fre quenzbereich umfasst, der für das menschliche Ohr weniger empfindlich ist als der erste Frequenzbereich, und die Geräusche, die durch irgendeine Kombination aus dem Motor (21), dem Zwischenzahnrad (25), dem Ringzahnrad (3) und der Einwegkupplung (4) hervorgerufen werden, eine Frequenz haben, die über der oberen Grenzfrequenz des ersten Frequenzbereiches liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenzahnrad (25) aus einem Kleinzahnrad besteht, welches durch das Drehmoment in Drehung versetzt wird, das von dem Elektromotor (21) erzeugt wird; wobei dann, wenn eine Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine (5), eine Zahl Z1 der Zähne des Ringzahnrades (3) und eine Zahl Z2 der eingreifenden Elemente (42) der Einwegkupplung (4) angenommen werden, die obere Grenzfrequenz des ersten Frequenzbereiches als ein kleinster gemeinsamer Vielfachwert festgelegt ist, derart, dass ein kleinstes gemeinsames Vielfaches einer Frequenz einer Grundkomponente der Geräusche aufgrund des Ringzahnrades (3) gleich ist f1 = Z1 × (N/60) (Hz) und eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung (4) gleich ist mit f2 = Z2 × (N/60) (Hz) so eingestellt ist, dass diese kleiner ist als 5000 (Hz).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenzahnrad aus einem Untersetzungs-Planetengetriebe (22) gebildet ist, welches das Drehmoment des Elektromotors (21) reduziert, und ein Kleinzahnrad (25) enthält, welches durch das Drehmoment in Drehung versetzt wird, das durch den Elektromotor (21) erzeugt wird und welches durch das Untersetzungs-Planetengetriebe (22) reduziert wurde, wobei das Kleinzahnrad (25) immer in Kämmeingriff mit dem Ringzahnrad (3) steht; wobei dann, wenn eine Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine (5), eine Zahl Z1 an Zähnen des Ringzahnrades (3), eine Zahl Z2 der Eingriffselemente (42) der Einwegkupplung (4), eine Zahl Z3 der Zähne eines Sonnenzahnrades (220) des Untersetzungs-Planetengetriebes (22), ein Getriebe-Untersetzungsverhältnis (I) des Untersetzungs-Planetengetriebes (22) und eine Zahl an Zähnen (Z4) des Kleinzahnrades (25) angenommen wird, die obere Grenzfrequenz des ersten Frequenzbereiches als ein kleinster gemeinsamer Vielfachwert definiert ist und zwar in solcher Weise, dass eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades (3) gleich ist f1 = Z1 × (N/60) (Hz), eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung (4) gleich ist f2 = Z2 × (N/60) (Hz) und eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes (22) gleich ist f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz) jedes der kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, von f2 und f3 und von f3 und f4 so eingestellt ist, dass dieses nicht kleiner ist als 5000 (Hz).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (21) eine Bürste (210) und einen Kommutator (211) aufweist, ferner das Zwischenzahnrad aus einem Untersetzungs-Planetengetriebe (22) besteht, welches das Drehmoment des Elektromotors (21) reduziert, und ein Kleinzahnrad (25) umfasst, welches durch das Drehmoment in Drehung versetzt wird, das durch den Elektromotor (21) erzeugt wird und das durch das Untersetzungs-Planetengetriebe (22) reduziert wurde, wobei das Kleinzahnrad (25) fortwährend mit dem Ringzahnrad (3) kämmt; wobei dann, wenn die Start-Drehzahl N (U/Minute) der Brennkraftmaschine (5), eine Anzahl Z1 der Zähne des Ringzahnrades (3), eine Anzahl Z2 der Eingriffs elemente (42) der Einwegkupplung (4), eine Anzahl Z3 der Zähne eines Sonnenzahnrades (220) des Untersetzungs-Planetengetriebes (22), ein Getriebe-Untersetzungsverhältnis (I) des Untersetzungs-Planetengetriebes (22) und eine Anzahl Z4 an Zähnen des Kleinzahnrades (25), und eine Anzahl Z5 an Kommutatorsegmenten (212) des Kommutators (211) des Elektromotors (21) angenommen wird, die obere Grenzfrequenz des ersten Frequenzbereiches als ein kleinster gemeinsamer Vielfachwert derart definiert ist oder festgelegt ist, dass eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Ringzahnrades (3) gleich ist f1 = Z1 × (N/60) (Hz), eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund der Einwegkupplung (4) gleich ist f2 = Z2 × (N/60) (Hz), eine Frequenz einer Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Untersetzungs-Planetengetriebes (22) gleich ist f3 = Z1/Z4 × I × Z3 × (I – 1)/I × (N/60) (Hz) und eine Frequenz der Grundkomponente der Geräuschsignale aufgrund des Elektromotors (21) gleich ist f4 = Z1/Z4 × I × Z5 × (N/60) (Hz) jede der kleinsten gemeinsamen Vielfachen von f1 und f2, von f1 und f3, von f1 und f4, von f2 und f3, von f2 und f4 und f3 und f4 so eingestellt sind, dass sie nicht kleiner sind als 5000 (Hz).