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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoranlassvorrichtung mit einer Einrichtung zum Verkürzen einer Anlasszeit, wenn eine Wiederanlassanforderung des Motors (englisch: engine) ausgeben ist, während sich der Motor unmittelbar nach Lehrlaufstopp durch Trägheit noch dreht, indem ein Ritzelzahnrad verzahnt mit einem Zahnradkranz des Motors in Eingriff gebracht wird, ohne einen Anlassermotor (englisch: starter motor) für das Ritzelzahnrad während einer Drehung des Zahnradkranzes zu drehen, selbst dann, wenn die Drehung des Zahnradkranzes in eine Gegenrichtung erfolgt.
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2. Stand der Technik
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In einer herkömmlichen Motoranlassvorrichtung (hernach als Anlasser bezeichnet), wird ein Anlassvorgang ausgeführt, während der Motor angehalten ist. Deshalb kommt ein Ritzelzahnrad verzahnt mit dem Zahnradkranz in Eingriff, während sich der Zahnradkranz nicht dreht. In einem System zum Ausführen von Lehrlaufstopp zum Senken des Kraftstoffverbrauchs, ist eine Wiederanlasseigenschaft allerdings durch Verzahnen des Ritzelzahnrads mit dem Zahnradkranz sichergestellt, selbst wenn sich der Zahnradkranz dreht.
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Zum Beispiel ist zum Zeitpunkt, wenn der Lehrlaufstopp gerade begonnen wurde und der Motor noch nicht angehalten ist, der Zahnradkranz im Voraus mit dem Ritzelzahnrad verzahnt, wenn ein Wiederanlassen angewiesen ist, oder wenn es notwendig ist, eine Zeitspanne für ein Wiederanlassen ausgehend von einem Stoppzustand zu reduzieren, während sich der Zahnradkranz dreht,.
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Wie oben beschrieben ist, als ein Verfahren das Ritzelzahnrad mit dem Zahnradkranz zu verzahnen während sich der Zahnradkranz dreht, ein Verfahren des Verzahnens des Ritzelzahnrads durch Zuführen einer elektrische Energie bekannt, um dadurch die Geschwindigkeit des Ritzelzahnrads derart einzustellen, dass das Ritzelzahnrad mit der UpM-Anzahl des Zahnradkranzes synchronisiert ist (zum Beispiel sei auf die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2002-70699 verwiesen). Darüberhinaus ist, durch Bereitstellen einer Einrichtung zur Synchronisation im Voraus, ein Verfahren des Ausführens von Synchronisation bis zu einer vorbestimmten UpM-Differenz, durch Reibung eines Abschnitts der Einrichtung und anschließendes Verzahnen der Zahnräder miteinander, bekannt (zum Beispiel sei auf die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-132343 verwiesen). Ferner ist ein Verfahren des Ermöglichens des Verzahnens durch Weiterentwickeln der Ritzelform bekannt (zum Beispiel sei auf die
Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009-168230 verwiesen).
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Allerdings weisen die herkömmlichen Technologien die folgenden Probleme auf.
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Der Zahnradkranz verlangsamt sich, während er sich durch Trägheit dreht, nachdem der Motor stoppt, und in diesem Fall wird die UpM-Anzahl Null, während sie wegen von durch Kolben-Kompressionen und Expansionen verursachten Drehmomentfluktuationen schwankt. Deshalb ist zur Synchronisation der UpM-Anzahl des Ritzelzahnrads und des Zahnradkranzes miteinander, durch die Motoranlassvorrichtung (Anlasser), wodurch diese Zahnräder miteinander verzahnt werden, wie in der
Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-70699 beschrieben, eine komplexe Anordnung nötig. Insbesondere, ist eine komplexe Anordnung zum Erfassen oder Vorhersagen der UpM-Anzahlen des Ritzelzahnrads und des Zahnradkranzes und, basierend darauf, zum Steuern des Anlassers um den Zahnradkranz und das Ritzelzahnrad miteinander zu verzahnen, erforderlich.
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In der komplexen Anordnung sind die zeitliche Abstimmung das Ritzelzahnrad zu schieben und die zeitliche Abstimmung des Starts der Ritzeldrehung wichtig. Selbst nachdem die Drehung des Ritzelzahnrads gestartet wurde, benötigt eine UpM-Anzahl des Ritzelzahnrads allerdings eine lange Zeitspanne, um bis zu einer vorgegeben UpM-Anzahl anzusteigen. Ferner benötigt es eine vorgegebene Zeitspanne, das Ritzelzahnrad durch schieben des Ritzelzahnrads verzahnt mit dem Zahnradkranz in Eingriff zu bringen. Ferner variiert die vorgegebene Zeitspanne. Deshalb ist das verzahnte Eingreifen zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnradkranz, durch Drehen des Ritzelzahnrads synchron mit einer Motor-UpM-Anzahl mit einem einfachen System praktisch schwierig zu erreichen.
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Darüberhinaus kann der Anstieg in der UpM-Anzahl des Ritzelzahnrads der Drehgeschwindigkeit des Motors nicht folgen, wenn die Geschwindigkeit der verlangsamten Drehung des Motors hoch ist. Deshalb entsteht zum Zeitpunkt, wenn das Ritzelzahnrad geschoben wird, um mit dem Zahnradkranz in Kontakt zu kommen, ein Phänomen, bei dem sich der Zahnradkranz in eine Gegenrichtung dreht. Dann, wenn das Gegendrehungsphänomen auftritt, muss eine Drehrichtung des Anlassermotors umgedreht werden. Deshalb werden ein Anlassermotorsystem und Steuerung der Anlassermotordrehung kompliziert und sind deshalb schwierig umzusetzen.
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Während einer Zeitspanne in der sich der Motor verlangsamt, während er sich durch Trägheit mit Schwankungen dreht, beginnt sich der Motor ferner in Abhängigkeit einer Kolbenposition, unmittelbar bevor der Motor angehalten ist, in die Gegenrichtung zu drehen. Um das Ritzelzahnrad zu veranlassen der Gegendrehung zu folgen, muss der Anlassermotor in die Gegenrichtung gedreht werden. Selbst in diesem Fall werden Leistung und Steuerung des Anlassermotors selbst kompliziert und sind deshalb mit einem einfachen System schwierig umzusetzen.
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Mit Blick auf die Abweichung, die wie oben beschrieben tatsächlich auftritt, können die UpM-Anzahlen zum verzahnten Eingriff nur unter gewissen Bedingungen miteinander in Synchronisation gebracht werden, um den verzahnten Eingriff zu erreichen.
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Auf der anderen Seite können, wie in der
Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-132343 beschrieben, der Zahnradkranz und das Ritzelzahnrad, durch Bereitstellen einer Anordnung, bei der das Ritzelzahnrad und der Zahnradkranz in UpM-Anzahl zuvor durch eine Synchronisierungseinrichtung synchronisiert werden, um dann in Kontakt miteinander gebracht zu werden, durch eine einfachere Anordnung miteinander in UpM-Anzahl synchronisiert werden. Um die Größe des Anlassermotors zu verringern, ist ein Übersetzungsverhältnis des Ritzelzahnrads zum Zahnradkranz allerdings derzeitig im Allgemeinen bei einem Niveau von einem Faktor zehn, und das Ritzelzahnrad und der Zahnradkranz sind wegen Einschränkungen in Bezug auf die räumliche Anordnung, nicht koaxial angeordnet.
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Deshalb wird die Synchronisation ausgeführt, während eine Reibungsfläche der Synchronisationseinrichtung, um das Ritzelzahnrad mit dem Zahnradkranz in Kontakt zu bringen, immer Schlupf hat, und es ist schwierig eine vollständige Synchronisation, in der alle Phasen gleichermaßen angeglichen sind, zu erreichen. Deshalb ist der verzahnte Eingriff in der Gegenrichtung schwierig, und daher ist es erforderlich geeignete Maßnahmen, wie etwa Verbot durch Steuerung, zu treffen.
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Darüberhinaus wird in der Synchronisationseinrichtung, wenn der Zahnradkranz und das Ritzelzahnrad nach der Synchronisation in Kontakt miteinander sind, mit Ausnahme eines Falls in dem die Phasen miteinander durch Zufall angeglichen sind, ein Schlupf zwischen dem Zahnradkranz und Ritzelzahnrad erzeugt, und der Zahnradkranz und das Ritzelzahnrad verzahnen sich miteinander, wenn deren Phasen angeglichen sind. Derart werden in der die Synchronisationseinrichtung verwendenden Anordnung das Ritzelzahnrad und der Zahnradkranz miteinander in Kontakt gebracht, nachdem die Synchronisation durch den Schlupf erreicht ist.
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In Folge dessen, besteht ein Geräusch- und Verschleißproblem durch Kontakt und ein Problem dahingehend, dass eine Reibungsoberfläche zusätzlich zur Synchronisation nötig ist, was eines zusätzlichen Raums bedarf. Auch mit Blick auf die Anordnung wird der Raum größer als für die herkömmlichen Ritzelzahnrad und Zahnradkranz und es ist deshalb schwierig den einfachen, verzahnten Eingriff zu erreichen.
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Als Verfahren zum einfachen Verzahnen des Ritzelzahnrads mit dem Zahnradkranz miteinander, zum Beispiel dann, wenn, wie in der
Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009-168230 beschrieben, die Synchronisationseinrichtung benutzt wird, um das Verzahnen zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnradkranz zu ermöglichen, ist es deshalb denkbar, eine Form der Enden des Ritzelzahnrads weiterzuentwickeln und dadurch eine Abschrägung oder dergleichen am Zahnende vorzusehen. In Folge dessen kann, gemäß der
Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-168230 , ein durch das Abschrägen erreichter Raumabschnitt eingeführt werden, und durch den Oberflächenkontakt kann ein Führungseffekt erreicht werden.
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Bei dieser Gelegenheit ist, gemäß der
Japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-168230 , für das Verzahnen in einem Zustand, in dem der Zahnradkranz angehalten ist, der Führungseffekt durch die Abschrägung bereitgestellt. Im Fall, in dem eine relative UpM-Anzahl des Ritzelzahnrads, während sich der Zahnradkranz dreht, unterschiedlich ist, erzeugt eine Kollision beider Zahnräder in Folge des Kontakts der abgeschrägten Abschnitte eine Kraftkomponente des Zurückschiebens des Ritzelzahnrads in die Axialrichtung. Dann, wenn sich der Zahnradkranz dreht ist die Abschrägung deshalb nachteilhaft.
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Derart treten, wenn keine sicherere Synchronisation und Phasenangleichung im Moment des Kontakts ausgeführt werden, wenn das Ritzelzahnrad verzahnt wird, während sich der Zahnradkranz dreht, die Geräusche, eine verschleißbedingte Verringerung der Betriebsdauer und die durch eine Einbuße in der Verzahnungszeit hervorgerufene Verzögerung beim Anlassen, auf.
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Insbesondere wird das Geräuschniveau dann höher, wenn die UpM-Differenz groß ist, wenn sich das Ritzelzahnrad und der Zahnradkranz miteinander verzahnen, wenn die Zähne für eine lange Zeitspanne ohne Synchronisation gegeneinander gerieben werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und hat deshalb ein Ziel, eine Motoranlassvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Ritzelzahnrad einfach mit einem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff zu bringen, um einen Motor wieder anzulassen, während sich der Zahnradkranz dreht, unabhängig davon, ob die Drehung des Zahnradkranzes in eine Vorwärtsrichtung oder eine Gegenrichtung erfolgt, selbst wenn eine UpM-Differenz zwischen dem Zahnradkranz und dem Ritzelzahnrad groß ist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Motoranlassvorrichtung mit einem Anlassermotor, einer Ritzeleinheit, die an eine Abtriebswellenseite des Anlassermotors mittels einer Keilwelle verbunden ist, um in eine Axialrichtung zu gleiten, wobei die Ritzeleinheit eine Freilaufkupplung beinhaltet, die bei Drehung in derselben Richtung wie eine Drehrichtung des Motors durchdreht, einer Schiebeeinrichtung zum Bewegen der Ritzeleinheit in eine Stellung, in der die Ritzeleinheit verzahnt mit einem Zahnradkranz in Eingriff kommt; und dem Zahnradkranz bereitgestellt, der mit einem Ritzelzahnrad der von der Schiebeeinrichtung geschobenen Ritzeleinheit verzahnt in Eingriff zu bringen ist, wobei der Zahnradkranz eingerichtet ist, den Motor durch Übertragen einer Drehkraft des Anlassermotors anzulassen, und die Motoranlassvorrichtung eingerichtet ist das Wiederanlassen basierend auf einer vorbestimmten Bedingung auszuführen, wenn eine Wiederanlassanforderung ausgeben ist, während sich der Motor durch Trägheit nach dem der Motor gestoppt ist dreht, wobei das Ritzelzahnrad der Ritzeleinheit in die Axialrichtung als einzelner Körper betreibbar ist, und einen abgeschrägten Abschnitt mit einer gekrümmten Form entlang einer Zahnoberfläche auf einer kein Drehmoment übertragenden Oberflächenseite aufweist, wobei der abgeschrägte Abschnitt zwischen einer Endoberfläche des Ritzelzahnrads auf der Seite des Zahnradkranzes und der Zahnoberfläche auf der kein Drehmoment übertragenden Oberflächenseite vorgesehen ist.
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Gemäß der Motoranlassvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird das als einzelnes Element in der Axialrichtung betreibbare Ritzelzahnrad verwendet, und der abgeschrägte Abschnitt, der entlang der Zahnoberfläche auf der kein Drehmoment übertragenden Oberflächenseite die gekrümmte Form aufweist, wird zwischen der Endoberfläche des Ritzelzahnrads auf der Seite des Zahnradkranzes und der Zahnoberfläche auf der kein Drehmoment übertragenden Oberflächenseite bereitgestellt. In Folge dessen ist es möglich die Motoranlassvorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, ein Ritzelzahnrad einfach mit einem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff zu bringen, um einen Motor wieder anzulassen, während sich der Zahnradkranz dreht, unabhängig davon, ob die Drehung des Zahnradkranzes in eine Vorwärtsrichtung oder eine Gegenrichtung erfolgt, selbst wenn eine UpM-Differenz zwischen dem Zahnradkranz und dem Ritzelzahnrad groß ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den beigefügten Zeichnungen sind:
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1 eine auseinandergezogene Ansicht einer Motoranlassvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Motoranlassvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Motor angebracht ist;
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3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Bauelementen einer Ritzeleinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 eine perspektivische Ansicht, welche eine Form eines Ritzelzahnrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine Schemadarstellung, die einen Zustand, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich ein Zahnradkranz in eine Vorwärtsrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine sich von 5 unterscheidende Schemadarstellung, um gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zustand darzustellen, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz in die Vorwärtsrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden;
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7A bis 7D Schemadarstellungen, die einen Zustand, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz aufgrund von Schwankungen in eine Gegenrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
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8A bis 8D sich von 7A bis 7D unterscheidende Schemadarstellungen, um gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zustand darzustellen, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz aufgrund von Schwankungen in eine Gegenrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden;
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9 eine Darstellung, die eine relative Lagebeziehung zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnradkranz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden. Erfindung darstellt;
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10 eine sich von 9 unterscheidende Darstellung, welche die relative Lagebeziehung zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Zahnradkranz gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Im Folgenden ist eine Motoranlassvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer Motoranlassvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motoranlassvorrichtung gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, beinhaltet eine Motorantriebseinheit 10, eine Welle 20, eine Ritzeleinheit 30, eine anziehende Spuleneinheit 40, einen Stempel 50, einen Hebel 60, eine Klammer 70, einen Anschlag 80, und eine Geschwindigkeitsverringerungszahnradeinheit 90.
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Die Motorantriebseinheit 10 lässt einen Motor an. Die Welle 20 ist über die Geschwindigkeitsverringerungszahnradeinheit 90 mit einer Abbtriebswellenseite des Anlassermotors verbunden. Die Ritzeleinheit 30 ist integriert mit einer Freilaufkupplung durch ein helikales Keilprofil mit der Welle 20 verbunden und kann in eine Axialrichtung gleiten.
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Die anziehende Spuleneinheit 40 zieht den Stempel 50 durch Einschalten eines Schalters an. Der Hebel 60 überträgt eine Auslenkung des Stempels 50 durch die Anziehung an die Ritzeleinheit 30. Die Klammer 70 hält die jeweiligen Bauteile, beinhaltend die Motorantriebseinheit 10, die Welle 20 und die Ritzeleinheit 30, über den Anschlag 80 an der Motorseite, wenn das Ritzelzahnrad ausgelenkt wird.
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2 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Motoranlassvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Motor angebracht ist. Dann, wenn der Motor angelassen werden soll, schließt, wenn der Schalter eingeschaltet ist, ein Relaiskontakt und ein Strom fließt durch die anziehende Spule 41 der Anziehungsspuleneinheit 40. Demgemäß wird der Stempel 50 angezogen. Wenn der Stempel 50 angezogen wird, wird der Hebel 60 eingezogen und der Hebel 60 dreht sich um ein Hebeldrehachsenzentrum 61.
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Bei dem gedrehten Hebel 60 schiebt ein Endabschnitt auf der anderen Seite des Kolbens 50 die Ritzeleinheit 30 vor und in Folge dessen wird die Ritzeleinheit 30 entlang des Keilprofis der Welle 20 vorgeschoben, während sie sich dreht. Der Stempel 50 wird weiter angezogen, um einen Kern 42 zu drücken, während eine Feder 43 zusammengedrückt wird. In Folge dessen werden Motorkontakte 44a und 44b durch einen bewegbaren Kontaktabschnitt geschlossen, um einen Antriebsmotor (englisch driving motor) mit Energie zu versorgen, wodurch der Anlassermotor gedreht wird.
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3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Bauelementen einer Ritzeleinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ritzeleinheit 30 beinhaltet eine Freilaufkupplung 31, einen Wellenkern 32, eine Schraubenfeder 33, ein Ritzelzahnrad 34 und ein Rückhaltebauteil 35.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Form des Ritzelzahnrads 34 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 4 dargestellt, ist ein abgeschrägter Abschnitt 34d als eine gekrümmte Form entlang einer Zahnoberfläche, die einer Oberfläche 34c auf einer kein Drehmoment übertragenden Seite entspricht, zwischen einer Endoberfläche des Ritzelzahnrads 34 auf einer Seite des Zahnradkranzes 100 und der Oberfläche 34c vorgesehen. Ferner ist ein abgeschrägter Abschnitt 34e in einem Außendurchmesserabschnitt jeder Zahnspitze des Ritzelzahnrads 34 entlang eines Außendurchmessers der Zahnspitze vorgesehen.
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Hinsichtlich Abmessungen des abgeschrägten Abschnitts 34d in der Axialrichtung und eine Drehrichtung, ist die gekrümmte Form, wie später in Bezugnahme auf 6 und 8A bis 8D beschrieben, derart geformt, dass die Abmessung des abgeschrägten Abschnitts 34d in der Axialrichtung (entsprechend einer vertikalen Richtung im Zeichnungsblatt von 6 und 8A bis 8D) größer oder gleich der Abmessung des abgeschrägten Abschnitts in der Drehrichtung (entsprechend einer horizontalen Richtung im Zeichnungsblatt von 6 und 8A bis 8D) wird (mit anderen Worten wird ein in 6 gezeigter Winkel θ vergrößert, um eine abgeschrägte Form mit einer großen Axiallänge zu erreichen). Ferner sind Rillen 34a zum verzahnten Eingreifen mit dem Wellenkern 32 auf der Innenseite des Ritzelzahnrads 34 vorgesehen.
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Mit der oben beschriebenen Anordnung wird, wenn eine Wiederanlassanforderung ausgegeben ist, während sich der Zahnradkranz 100 durch Trägheit dreht, nachdem der Motor gestoppt ist, der Relaiskontakt geschlossen, um die Anziehungsspule 41 mit Energie zu versorgen. Auf diese Art kann das Ritzelzahnrad 34 geschoben werden, um in Kontakt mit dem Zahnradkranz 100 gebracht zu werden.
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5 ist eine Schemadarstellung, die einen Zustand, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz in. eine Vorwärtsrichtung dreht, mit einem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Insbesondere veranschaulicht 5 den Fall, in dem der Zahnradkranz 100 und der abgeschrägte Abschnitt 34d, in einem Betrieb des verzahnten Eingreifens, in Kontakt miteinander kommen, während sich der Zahnradkranz 100 in die Vorwärtsrichtung dreht.
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Wenn der Zahnradkranz 100 und der abgeschrägte Abschnitt 34d, wie in 5 gezeigt, in Kontakt miteinander kommen, wird als eine vom Zahnradkranz 100 an das Ritzelzahnrad 34 zu übertragende Kraft eine Kraft erzeugt, welche die Freilaufkupplung 31 durchdreht.
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Deshalb wirkt die Freilaufkupplung 31 auch, um die Synchronisation der Drehungen zu erreichen, wenn sich der Zahnradkranz 100 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Die abgeschrägte Fläche 34d ist als eine gekrümmte Oberfläche entlang der Zahnoberfläche ausgebildet, die der Oberfläche 34c auf der kein Drehmoment übertragenden Seite entspricht. Deshalb ist ein Zustand, wie in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung betrachtet, äquivalent zu einem Zustand, in dem die Zähne des Zahnradkranzes 100 und die Zähne des Ritzelzahnrads 34 stets verzahnt miteinander in Eingriff sind. Insbesondere wird ein Drehungsausgleich erzeugt.
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Wenn der Zustand nicht äquivalent zum Zustand ist, in dem die Zähne verzahnt miteinander in Eingriff sind, unterscheiden sich ein Geschwindigkeitsvektor der Zähne des Zahnradkranzes 100 und jener der Zähne des Ritzelzahnrads 34 voneinander. Deshalb, variiert in Folge dessen die Position, in der einer der Zähne des Zahnradkranzes 100 und ein entsprechender der Zähne des Ritzelzahnrads 34 miteinander in Kontakt sind in der Axialrichtung. Deshalb wird keine gleichbleibende Drehkraft übertragen und ferner wird manchmal eine Gegenkraft erzeugt. In Folge dessen wird der Zustand instabil.
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Deshalb wird, wenn Fr eine minimal benötigte Kraft in der Drehrichtung ist, um die gleichbleibende Drehkraft zu erhalten und θ ein Abschrägungswinkel der abgeschrägten Fläche ist, eine Gegenkraft Fz in der Axialrichtung, die in Bezug auf die für die gleichbleibende Drehkraft minimal nötige Kraft Fr erzeugt wird, durch die Beziehung dargestellt: Fz = Fr/tanθ (1)
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Deshalb kann das Ritzelzahnrad 34 gegen den Zahnradkranz 100 geschoben werden, während die Drehung des Ritzelzahnrads 34 und die Drehung des Zahnradkranzes 100 miteinander in Synchronisation gebracht werden, wenn die Kraft Fz bezüglich der Kraft Fp zum Schiebens des Ritzelzahnrads 34 folgende Beziehung erfüllt: Fp > Fz (2)
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Wenn die Kraft Fp zum Schieben des Ritzelzahnrads 34 groß ist, wird eine gute Verzahnungsleistung erhalten. Wenn die Kraft Fp allerdings zu groß ist, wird eine zum Zeitpunkt der Kollision zwischen dem Ritzelzahnrad 34 und dem Zahnradkranz 100 erzeugte Belastung erhöht, was in einem erhöhten Verschleiß resultiert. Deshalb ist es angemessen, dass die Kraft Fp zum Schieben des Ritzelzahnrads 34 auf eine optimale Belastung eingestellt sei, ohne höher als benötigt eingestellt zu sein. In der Anordnung der ersten Ausführungsform bezeichnet die Kraft Fp eine Druckkraft durch die Schraubenfeder 33.
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Um die Kraft Fz so weit wie möglich zu reduzieren, muss der Winkel θ deshalb groß eingestellt werden. 6 ist eine sich von 5 unterscheidende Schemadarstellung, um gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zustand darzustellen, in dem das Ritzelzahnrad 34 geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz 100 in die Vorwärtsrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz 100 verzahnt in Eingriff gebracht zu werden. Insbesondere, stellt 6 den Fall dar, in dem der Winkel θ größer eingestellt ist, als in dem oben erwähnten Fall, der in 5 dargestellt ist.
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Die Vergrößerung des Winkels θ entspricht, mit anderen Worten, dem wie folgt vorgesehenen abgeschrägten Abschnitt 34d. Insbesondere ist der abgeschrägte Abschnitt 34d derart vorgesehen, dass die Abmessung des abgeschrägten Abschnitts 34d in der Axialrichtung gleich oder größer wird, als jene in der Drehrichtung (insbesondere derart, dass der abgeschrägte Abschnitt 34d, wie in 6 dargestellt, eine abgeschrägte Form mit einer größeren Länge in der Axialrichtung aufweist).
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Durch Vergrößerung des Winkels θ wird, wie in 6 dargestellt, die Kraft Fz kleiner. Deshalb ist eine Federgegenkraft, die größer ist, als die reduzierte Kraft Fz, als die Kraft Fp ausreichend. Insbesondere kann, durch Vergrößerung des Winkels θ, die Drehung des Ritzelzahnrads 34 unverzüglich in Synchronisation mit der Drehung des Zahnradkranzes 100 gebracht werden, derart, dass das Ritzelzahnrad 34 verzahnt mit dem Zahnradkranz 100 in Eingriff gebracht wird, selbst während sich der Zahnradkranz 100 dreht.
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7A bis 7D sind Schemadarstellungen, die einen Zustand, in dem das Ritzelzahnrad 34 geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz 100 aufgrund von Schwankungen in eine Gegenrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz 100 verzahnt in Eingriff gebracht zu werden, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Wie in den 7A bis 7D dargestellt, wird das Ritzelzahnrad 34, einher mit der Drehung des Zahnradkranzes 100, gegen den Zahnradkranz 100 entlang des abgeschrägten Abschnitts 34d geschoben. In Folge dessen werden, als ein Anfangszustand des verzahnten Eingreifens, der Zahnradkranz 100 und eine Drehmomentübertragende Oberfläche 34b verzahnt miteinander in Eingriff gebracht (siehe 7C).
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Wenn die Drehmoment-übertragende Oberfläche 34b mit dem Zahnradkranz 100 in Kontakt kommt, um das Ritzelzahnrad 34 in die Gegenrichtung zu drehen, wird die Ritzeleinheit 30 durch ein helikales Zahnrad (nicht gezeigt) gezogen, um das vollständige verzahnte Eingreifen zu erreichen. Durch das vollständige verzahnte Eingreifen, wird dann ein Länge 36b auf der Drehmoment übertragenden Oberfläche 34b (Drehmomentübertragungsverzahnungslänge) sichergestellt (siehe 7D).
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Zu diesem Zeitpunkt ist eine angenommene Länge der Oberfläche 34c auf der kein Drehmoment übertragenden Seite, über die der Zahnradkranz 100 in Kontakt gehalten wird, eine Länge 36c. Insbesondere entspricht die Oberfläche 34c einer Oberfläche, die als die Oberfläche auf der kein Drehmoment übertragenden Seite verbleibt, nachdem der abgeschrägte Abschnitt 34d vorgesehen ist, und dient als Oberfläche gegen die der Zahnradkranz 100 anliegt, wenn der Anlassermotor gedreht wird, um den Motor anzulassen. Zum Kollisionszeitpunkt entspricht eine Axiallänge der Oberfläche 34c der kein Drehmoment übertragenden Seite (Kollisionslänge der kein Drehmoment übertragenden Seite) der Länge 36c.
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Im oben beschriebenen Betrieb ist eine Anfangsverzahnungslänge 36a wichtig. Wird die Anfangsverzahnungslänge 36a nicht sichergestellt, wird der Zahnradkranz nachteilhaft abgenutzt. Durch Vergrößerung der Axiallänge des abgeschrägten Abschnitts 34d kann deshalb die längere Anfangsverzahnungslänge 36a sichergestellt werden.
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8A bis 8D sind sich von 7A bis 7D unterscheidende Schemadarstellungen, um gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zustand darzustellen, in dem das Ritzelzahnrad geschoben wird, um, während sich der Zahnradkranz aufgrund von Schwankungen in die Gegenrichtung dreht, mit dem Zahnradkranz verzahnt in Eingriff gebracht zu werden. Insbesondere entsprechen 8A bis 8D dem Fall, in dem der Winkel θ größer eingestellt ist, als im oben erwähnten Fall, der in 7A bis 7D dargestellt ist. In Folge dessen kann die große Anfangsverzahnungslänge 36a sichergestellt werden.
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Neben der Sicherstellung der Anfangsverzahnungslänge 36a, liegt ein weiterer wichtiger Aspekt in einer Struktur, in der das Ritzelzahnrad als einzelner Körper bewegt werden kann. Die Ritzeleinheit 30 ist schwer, weil die Ritzeleinheit 30 als die Kombination aus Bauteilen, inklusive der Freilaufkupplung 31, bewegt wird.
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Andererseits kann, in der Struktur der Ritzeleinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform, das Ritzelzahnrad 34 als einzelner Körper betrieben werden. In diesem Fall besteht eine bewegte Masse nur aus einer Masse des Ritzelzahnrads 34. Deshalb kann Beschleunigung bei einer höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden. Daher kann das verzahnte Eingreifen entlang des abgeschrägten Abschnitts 34d erreicht werden. Für das Ritzelzahnrad mit einer geringen Masse ist folglich eine Schubkraft ausreichend, die es ermöglicht das Ritzelzahnrad 34 entlang der Oberfläche des abgeschrägten Abschnitts 34d zu schieben. Die Schubkraft ist in diesem Fall eine Druckbelastung durch die Schraubenfeder 33.
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Die Drehmomentübertragung kann selbst nach dem Erreichen des verzahnten Eingreifens zwischen dem Ritzelzahnrad 34 und dem Zahnradkranz 100 ausgeführt werden, so lange die Drehmomentübertragungsverzahnungslänge 36b sichergestellt ist. Obwohl die Länge 36c der Oberfläche 34c auf der kein Drehmoment übertragenden Seite in diesem Fall kürzer wird, tritt kein Problem auf, so lange die Länge 36c auf minimalem Niveau ist, welches keinen übermäßigen Verschleiß verursacht. Mit anderen Worten ist der abgeschrägte Abschnitt 34d auf der Oberfläche 34c auf der kein Drehmoment übertragenden Seite derart ausgebildet, dass die Axiallänge 36c der Oberfläche 34c auf der kein Drehmoment übertragenden Seite auf dem minimalen Niveau verbleibt, in einem Zustand, in dem das Ritzelzahnrad 34 in vollständigem verzahnten Eingriff mit dem Zahnradkranz 100 gehalten wird (entsprechend 8D).
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Wie oben beschrieben, muss die Schraubenfeder 33 nur derart ausgelegt sein, dass eine Federbelastung ermöglicht: die Erzeugung der notwendigen Schubkraft der Feder, dann wenn sich der Zahnradkranz 100 in die Vorwärtsrichtung dreht und die Erzeugung der Schubkraft, um das Ritzelzahnrad 34 entlang des abgeschrägten Abschnitts 34d zu schieben, wenn sich der Zahnradkranz 100 in die Gegenrichtung dreht. Mit der oben beschriebenen Auslegung können, wenn das Ritzelzahnrad 34 in verzahntem Eingriff mit dem Zahnradkranz 100 gebracht werden soll, während sich der Zahnradkranz 100 dreht, der Zahnradkranz 100 und das Ritzelzahnrad 34 einfach verzahnt miteinander in Eingriff gebracht werden, um den Motor selbst in einem Fall wieder anzulassen, in dem eine UpM-Differenz zwischen dem Zahnradkranz 100 und dem Ritzelzahnrad 34 groß ist.
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Wenn es erwünscht ist den Abschrägungswinkel θ zu vergrößern, kann nicht nur die Abmessung des abgeschrägten Abschnitts 34d in der Axialrichtung, sondern auch die Abmessung in einer Umfangsrichtung (Drehrichtung) vergrößert werden. In diesem Fall wird, falls die Abmessung in die Umfangsrichtung auf eine übermäßige Größe vergrößert wird, allerdings die Festigkeit der Zähne unzureichend. Selbst in diesem Fall kann, durch Ausführen des abgeschrägten Abschnitts 34d als die gekrümmte Oberfläche entlang der Zahnoberfläche, die der Oberfläche 34c der kein Drehmoment übertragenden Seite entspricht, die Abschrägung in einem Zustand ausgeführt werden, in dem eine Dicke der Zähne des Ritzelzahnrads 34 so weit wie möglich belassen wird.
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9 ist eine Darstellung, die eine relative Lagebeziehung zwischen dem Ritzelzahnrad 34 und dem Zahnradkranz 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Zum Zeitpunkt des verzahnten Eingreifens sind Punkte, bei denen der Zahnradkranz 100 und das Ritzelzahnrad 34 im Sinne der relativen Lagebeziehung überlappen, wie in 9 gezeigt, Überlappabschnitte 37a, 37b und 37c. Unter den Überlappabschnitten 37a, 37b und 37c ist es der Überlappabschnitt 37b, an dem der Zahnradkranz 100 und das Ritzelzahnrad 34 tatsächlich in Kontakt miteinander sind.
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In der Struktur der ersten Ausführungsform kommen das Ritzelzahnrad 34 und der Zahnradkranz 100, in Abhängigkeit der Genauigkeit des Wellenkerns für das Ritzelzahnrad 34, oder in Folge der von der Arbeitsgenauigkeit des Ritzelzahnrads 34 abhängigen Neigung, allerdings manchmal am Überlappabschnitt 37c miteinander in Kontakt. In diesem Fall kommen ein Außenabschnitt des Zahnradkranzes 100 und ein Eckenabschnitt des Ritzelzahnrads 34 miteinander in Kontakt und folglich interferiert die Zahnspitze. In Folge dessen können sich das Ritzelzahnrad 34 und der Zahnradkranz 100 nicht drehen.
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Um den oben beschriebenen Zustand zu verhindern, ist es wirksam, den abgeschrägten Abschnitt 34e auf dem Außendurchmesserabschnitt der Zahnspitze des Ritzelzahnrads 34, wie in oben bezeichneter 4 dargestellt, bereitzustellen. 10 ist eine sich von 9 unterscheidende Darstellung, welche die relative Lagebeziehung zwischen dem Ritzelzahnrad 34 und dem Zahnradkranz 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Durch Bereitstellung des abgeschrägten Abschnitts 34e auf dem Außendurchmesserabschnitt der Zahnspitze des Ritzelzahnrads 34, können das Ritzelzahnrad und der Zahnradkranz ohne Fehler bei den Überlappabschnitten 37b oder 37a miteinander in Kontakt gebracht werden.
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Durch Anwenden der oben beschriebenen Anordnung können der Zahnradkranz 100 und das Ritzelzahnrad 34 um den Motor anzulassen unverzüglich verzahnt miteinander in Eingriff gebracht werden. Darüberhinaus können durch Ausbilden der gekrümmten Oberflächen auf dem Ritzelzahnrad 34 durch Schmieden Kosten reduziert werden.
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Wie oben beschrieben, kann das Ritzelzahnrad in der Struktur gemäß der ersten Ausführungsform in die Axialrichtung als einzelner Körper betrieben werden. Ferner ist der abgeschrägte Abschnitt mit der gekrümmten Oberfläche entlang der Zahnoberfläche zwischen der Endoberfläche des Ritzelzahnrads auf der Seite des Zahnradkranzes und der Zahnoberfläche auf der kein Drehmoment übertragenden Seite vorgesehen. Mit der oben beschriebenen Struktur ist es möglich, eine Motoranlassvorrichtung umzusetzen, die in der Lage ist, zum Wiederanlassen des Motors, das Ritzelzahnrad, während sich der Zahnradkranz dreht, einfach verzahnt mit dem Zahnradkranz in Eingriff zu bringen, unabhängig davon, ob die Drehung des Zahnradkranzes in die Vorwärtsrichtung oder in die Gegenrichtung erfolgt, sogar wenn die UpM-Differenz zwischen dem Zahnradkranz und dem Ritzelzahnrad groß ist.
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Ferner weist der abgeschrägte Abschnitt eine Form mit einer großen Länge in die Axialrichtung auf. In Folge dessen kann das Ritzelzahnrad mit einer geringeren Druckkraft bewegt werden, und die längere Anfangsverzahnungslänge kann sichergestellt werden. In Folge dessen kann die Verzahnungsleistung weiter verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-70699 [0004]
- JP 2006-132343 [0004, 0011]
- JP 2009-168230 [0004, 0015]
- JP 2006-70699 [0006]
- JP 2006-168230 [0015, 0016]
