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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Starter mit einem Planeten-Untersetzungsgetriebe
(Planetengetriebe-Untersetzungsvorrichtung) zum Reduzieren einer
Drehzahl eines Elektromotors.
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In
einem herkömmlichen
Starter bzw. Anlasser, der in der JP-A-63-277859 oder in der
JP6224717 beschrieben ist,
ist ein Planeten-Untersetzungsgetriebe zwischen einem Elektromotor
und einer Leistungs- bzw. Leistungsübertragungswelle vorgesehen.
In dem Planeten-Untersetzungsgetriebe wird ein Innenzahnrad bzw.
Hohlrad verwendet. Ein äußerer Umfangsabschnitt
des Hohlrads wird zusammen mit einer inneren Umfangsfläche eines
Gehäuses
drehbar gelagert. Ein abgeschlossener Raum ist zwischen einem Ausnehmungsabschnitt, der
in dem äußeren Umfangsabschnitt
des Hohlrads ausgebildet ist, und einem Ausnehmungsabschnitt gebildet,
der in einem inneren Umfangsabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist. In dem
abgeschlossenen Raum ist ein elastischer Block vorgesehen, so dass eine
Drehung des Hohlrads in Bezug auf das Gehäuse über den elastischen Block beschränkt wird.
Der elastische Block wird bei Einwirkung eines übermäßig starken Drehmoments auf
das Hohlrad komprimiert und verformt, um eine Schlag- bzw. Stoßkraft zu
absorbieren.
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Bei
dem vorstehenden Starter muss der abgeschlossene Raum jedoch zur
Bereitstellung des elastischen Blocks (Abfederungs- bzw. Dämpfungselements)
zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse sicher
befestigt sein. Dementsprechend ist der äußere Durchmesser des Gehäuses eher
groß,
und das Planeten-Untersetzungsgetriebe erhält dadurch große Abmessungen.
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Darüber hinaus
kann bei dieser Struktur kein großes Dämpfungselement verwendet werden,
weil das Dämpfungselement
in dem begrenzten, abgeschlossenen Raum bereitgestellt ist. Das
Dämpfungselement
weist einen Bereich zum Aufnehmen einer Kraft auf, wenn auf das
Hohlrad ein übermäßig hohes
Drehmoment ausgeübt
wird.
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Doch
in diesem Fall ist der Bereich des Dämpfungselements begrenzt, und
die Struktur kann nicht in einem Hochleistungsstarter verwendet
werden.
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Ferner
wird durch diese Struktur ein Kompressionsgrad des Dämpfungselements
nicht eingeschränkt.
Wenn das auf das Hohlrad ausgeübte Drehmoment
zunimmt, erreicht der Kompressionsgrad des Dämpfungselements einen hohen
Wert. Wenn das Dämpfungselement
wiederholt bei einer großen
Kompressionsrate (z. B. über
30 %) verwendet wird, kommt es in dem Dämpfungselement frühzeitig
zu Ermüdungserscheinungen
und zu einer Verkürzung
de Lebensdauer des Dämpfungselements. Folglich
kann das Dämpfungselement
nach kurzer Zeit kaputt gehen oder beschädigt werden, und sich dabei
die Stoß-
bzw. Schlagkraftabsorptionsfähigkeit des
Dämpfungselements
verringern.
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Angesichts
der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Starter zu schaffen, bei dem ein Kraftaufnahmebereich eines
Dämpfungselements
sicher befestigt werden kann und eine Kompressionsrate des Dämpfungselements
beschränkt
ist, ohne die Abmessungen eines Planeten-Untersetzungsgetriebes
vergrößern zu
müssen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Starter zum Übertragen
einer Drehkraft an einen Verbrennungsmotor einen Elektromotor auf,
der die Drehkraft erzeugt, und ein Planeten-Untersetzungsgetriebe,
das eine Drehzahl des Elektromotors reduziert und die Drehzahl an
den Verbrennungsmotor überträgt. Ferner
weist das Planeten-Untersetzungsgetriebe ein Sonnenrad, das durch
den Elektromotor gedreht wird, ein Hohlrad, das koaxial mit dem
Sonnenrad angeordnet ist, eine Drehungsbeschränkungseinheit, die ein Dämpfungselement
aufweist, das aus einem elastischen Material gefertigt ist, und eine
Drehung des Hohlrads über
das Dämpfungselement
einschränkt,
und ein Planetenrad auf, das mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in
Eingriff gelangt. Bei dem Starter wird das Dämpfungselement elastisch komprimiert,
um eine Drehung des Hohlrads zu ermöglichen, wenn ein übermäßig hohes
Drehmoment, das größer als
ein vorbestimmtes Drehmoment ist, auf das Hohlrad einwirkt. Zusätzlich weist
die Dre hungsbeschränkungseinheit
ferner einen Anschlag auf, der einen Drehungsgrad des Hohlrads bzw.
Innenzahnrads innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einschränkt, wenn
das übermäßig hohe
Drehmoment auf das Hohlrad ausgeübt
wird.
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Bei
dieser Struktur wird der Drehungsgrad des Hohlrads innerhalb des
vorbestimmten Bereich durch die Drehungsbeschränkungseinheit eingeschränkt, wenn
auf das Hohlrad ein übermäßig hohes Drehmoment
einwirkt. Daher kann eine Kompressionsrate des Dämpfungselements in einem vorbestimmten
Bereich eingeschränkt
werden, und das Dämpfungselement
wird nicht vollständig
komprimiert. Folglich kann verhindert werden, dass das Dämpfungselement
frühzeitig
kaputt geht, beschädigt
wird oder ermüdet,
so dass der Starter einschließlich
des Dämpfungselements
für lange
Zeit verwendet werden kann.
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Vorzugsweise
weist die Drehungsbeschränkungseinheit
ferner ein feststehendes Element, das so befestigt ist, das es nicht
in der Lage ist, sich in Umfangsrichtung zu drehen, und ein zylindrisches Element
auf, das in Umfangsrichtung um einen vorbestimmten Grad in Bezug
auf das feststehende Element drehbar ist. Ferner ist das feststehende
Element mit einer kraftaufnehmenden Wand konstruiert, die in Umfangsrichtung
in einem vorbestimmten Bereich angeordnet ist, und einem Anschlag,
der auf einer radial äußeren Seite
in Bezug auf die kraftaufnehmende Wand angeordnet ist. Zusätzlich weist
das zylindrische Element das Hohlrad auf einer axialen Endseite,
eine kraftansetzende Wand, die an der anderen axialen Endseite in
Bezug auf das Hohlrad angeordnet ist, und eine bewegliche Wand auf,
die in einer radial äußeren Seite
in Bezug auf die kraftansetzende Wand angeordnet ist. In diesem
Fall ist die bewegliche Wand so vorgesehen, dass sie von dem Anschlag
um einen vorbestimmten Umfangabstand beabstandet ist, ist das Dämpfungselement
zwischen der kraftaufnehmenden Wand und der kraftansetzenden Wand
aufgenommen, während
es um einen vorbestimmten Betrag komprimiert wird, und die bewegliche
Wand kontaktiert den Anschlag, um die Kompressionsrate des Dämpfungselements
einzuschränken,
wenn das zylindrische Element sich um den vorbestimmten Grad in
Bezug auf das feststehende Element dreht. Daher kann die Kompressionsrate
des Dämpfungselements
ohne weiteres präzise gesteuert
werden. Die Kompressionsrate des Dämpfungselements wird beispielsweise
auf einen Bereich zwischen 10 % und 30 % eingestellt.
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
ausführlicher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Teilquerschnittsansicht, die einen Starter gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2A eine
Vorderansicht, die eine Konstruktion aus einem mittig angeordneten
Kastengehäuse
und einem verzahnenden Element vor einer Drehung darstellt, 2B eine
Vorderansicht, die die Konstruktion des mittig angeordneten Kastengehäuses und
des verzahnenden Elements nach der Drehung darstellt, und 2C eine
Querschnittsansicht, die die Konstruktion des mittig angeordneten
Kastengehäuses
und des verzahnenden Elements darstellt.
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3A eine
Vorderansicht, die das mittig angeordnete Kastengehäuse darstellt,
und 3B eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie
IIIB-IIIB in 3A erstellt wurde;
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4A eine
Vorderansicht, die das verzahnende Element darstellt, 4B eine
Querschnittsansicht, die entlang der Linie IVB-IVB in 4A erstellt
wurde, und 4C eine Rückansicht, die das verzahnende
Element aus einer Sichtansicht des Hohlrads darstellt.
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5A eine
Vorderansicht, die ein Dämpfungselement
von seiner äußeren Umfangsseite
aus besehen darstellt, und 5B eine
Seitenansicht, die das Dämpfungselement
darstellt; und
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6A u. 6B schematische
Schnittansichten, die eine Struktur einer Drehbe beschränkungseinheit
darstellen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Starter 1 aus einem
Elektromotor 2, einem Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 (Planetengetriebe-Untersetzungsvorrichtung),
einer Leistungsübertragungswelle 3,
einer Einwegkupplung 4, einem Planetenrad 5, einem
elektromagnetischen Schalter (Magnetschalter) 6 und dergleichen
konstruiert. Der Elektromotor 2 erzeugt eine Drehkraft.
Das Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 reduziert die Drehzahl
des Elektromotors 2. Die Leistungsübertragungswelle 3 nimmt
ein Drehmoment auf, das durch das Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 abgegeben
wird, und dreht sich. Das Planetenrad 5 und die Einwegkupplung 4 sind
auf der Leistungsübertragungswelle 3 vorgesehen.
Der Magnetschalter 6 schaltet den Elektromotor 2 AUS
und EIN.
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Der
Elektromotor 2 ist ein allgemein bekannter Gleichstrommotor.
Wenn ein elektrischer Kontakt (nicht gezeigt), der in dem Magnetschalter 6 vorgesehen
ist, geschlossen wird, wird ein in dem Elektromotor 2 aufgenommener
Anker durch eine im Fahrzeug befindliche Batterie mit Strom versorgt,
so dass in dem Anker eine Drehkraft erzeugt wird. Das Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 ist
aus einem Sonnenrad 7, einem Hohlrad 8, einer
Drehbeschränkungseinheit 200 und
mehreren Planetenrädern 9 konstruiert.
Das Sonnenrad 7 ist auf der Drehwelle 2a des Elektromotors 2 ausgebildet.
Das Hohlrad 8 ist in Bezug auf das Sonnenrad 7 koaxial
angeordnet. Die Drehbeschränkungseinheit 2000 schränkt die
Drehung des Hohlrads 8 ein. Die mehreren Planetenräder 9 gelangen
mit dem Sonnenrad 7 und dem Hohlrad 8 in Eingriff.
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Die
Leistungsübertragungswelle 3 ist
in Bezug auf die Drehwelle 2a des Elektromotors 2 koaxial angeordnet.
Die Leistungsübertragungswelle 3 wird durch
ein Front gehäuse 12 und
ein mittig angeordnetes Kastengehäuse 13 mittels eines
Paars von Lagern 10, 11 drehbar gelagert. Ein
Träger 14 ist
auf dem Endabschnitt der Leistungsübertragungswelle 3 (rechte
Seite in 1) einstückig bereitgestellt. Die Planetenräder 9 drehen
sich um das Sonnenrad 7 und führen eine Umdrehungsbewegung
aus. Die Umdrehungsbewegung der Planetenräder 9 wird an einen
Träger 14 übertragen,
so dass der Träger 14 gedreht
wird. Zahnradwellen 15 sind in den Träger durch Presspassung eingefügt. Das
Planetenrad 9 wird auf der Getriebewelle 15 mittels
eines Lagers 16 drehbar gelagert. Das mittig angeordnete
Kastengehäuse 13 bildet
ein feststehendes Element aus. Das mittig angeordnete Kastengehäuse 13 ist
zwischen dem Frontgehäuse 12 und
einem zu befestigenden Motorbügel 17 eingefügt, so dass
sich das mittig angeordnete Kastengehäuse 13 nicht drehen
kann.
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Bei
der Einwegkupplung bzw. Freilaufkupplung 4 handelt es sich
um eine allgemein bekannte Rollenkupplung bzw. Rollenspeerkupplung,
bei der die Leistung von ihrem äußeren Abschnitt
zu ihrem inneren Abschnitt über
eine Rolle (nicht gezeigt) übertragen
wird. Ein Keilprofilrohr 4a ist einstückig mit dem äußeren Abschnitt
der Einwegkupplung 4 ausgebildet. Ein weibliches bzw. aufnehmendes
Keilprofil (nicht gezeigt) ist im Inneren des Keilprofilrohrs 4a ausgebildet.
Ein männliches
bzw. Steck-Keilprofil (nicht
gezeigt) ist auf der Leistungsübertragungswelle 3 ausgebildet.
Das weibliche Keilprofil gelangt mit dem männlichen Keilprofil in Eingriff,
so dass sich das Keilprofilrohr 4a auf der Leistungsübertragungswelle 3 bewegen
kann.
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Das
Planetenrad 5 ist einstückig
mit dem inneren Abschnitt der Einwegkupplung 4 ausgebildet. Das
Planetenrad 5 kann mit der Einwegkupplung 4 in 1 nach
links verschoben werden, wenn ein Verbrennungsmotor gestartet wird.
Das Planetenrad 5 gelangt mit einem Hohlrad bzw. Innenzahnrad
(nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors in Eingriff. so dass eine
Drehleistung des Elektromotors 2 an den Verbrennungsmotor übertragen
wird.
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Der
Magnetschalter 6 ist aus einer Spule (nicht gezeigt), einem
Plunger bzw. Kolben 18 und dergleichen konstruiert. Wenn
ein Startschalter (nicht gezeigt) einge schaltet wird, so dass die
Spule mit Energie versorgt wird, kann sich der Kolben 18 in
der Spule axial bewegen. Das heißt, dass die Spule mit Energie
versorgt wird, eine Magnetkraft erzeugt und der Kolben durch die
Magnetkraft bewegt wird. Der Kolben 18 wird in 1 nach
rechts bewegt, während
eine Feder 19 komprimiert wird. Ein Schalthebel 21 ist
mit dem Kolben 18 über
einen Haken 20 verbunden. Der Kolben 18 wird verschoben,
so dass der Schalthebel 21 betätigt wird, um die Einwegkupplung 4 und
das Planetenrad 5 in Bezug auf den Elektromotor 2 in
die entgegen gesetzte Richtung zu verschieben. Somit wird der elektrische
Kontakt geschlossen und der in dem Elektromotor 2 vorgesehene
Anker mit Energie versorgt wird.
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Anschließend erfolgt
eine ausführliche
Beschreibung der Struktur der Drehungsbeschränkungseinheit 200.
Wie in 2A-2C gezeigt
ist, ist die Drehungsbeschränkungseinheit 200 aus
dem mittig angeordneten Kastengehäuse 13, einem Verzahnungselement 22 (zylindrischen
Element), Dämpfungselementen 23 und
dergleichen konstruiert. Das Verzahnungselement 22 ist
in dem mittig angeordneten Kastengehäuse 13 eingebaut.
Die Dämpfungselemente 23 sind
zwischen dem mittig angeordneten Kastengehäuse 13 und dem Verzahnungselement 22 eingefügt. Das
mittig angeordnete Kastengehäuse 13 besteht
aus einer Aluminiumlegierung und wird beispielsweise durch Druckgießen gefertigt.
Wie in 3A gezeigt ist, ist das mittig
angeordnete Kastengehäuse 13 in
einer zylindrischen Form mit einer kreisrund geformten Bodenfläche (Kastengehäuseabschluss 13a)
ausgebildet. Eine kraftaufnehmende Wand 13b und eine feststehende
Wand 13c sind innerhalb des mittig angeordneten Kastengehäuses 13 einstückig ausgebildet.
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Die
die kraftaufnehmende Wand 13b steht von dem Kastengehäuseabschluss 13a in
einer axialen Richtung (in 3b auf
der rechten Seite) ab. Die kraftaufnehmenden Wände 13b sind in Umfangsrichtung
an vier Abschnitten in gleichen Intervallen vorgesehen. Wie in 3A gezeigt
ist, ist jeder mit Ausnehmungen versehene Behälterabschnitt 13d in
einem Abschnitt zwischen zwei von in Umfangsrichtung benachbarten,
kraftaufnehmenden Wänden 13b zum
Aufnehmen der Dämpfungselemente
ausgebildet.
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Die
feststehenden Wände 13c sind
an der äußeren Umfangsseite
in Bezug auf die kraftaufnehmenden Wände 13b angeordnet,
so dass sie von dem äußeren, zylindrischen
Abschnitt 13e des mittig angeordneten Kastengehäuses 13 zur
radial inneren Seite vorstehen. Die feststehenden Wände 13c sind an
vier Abschnitten in gleichen Intervallen im Umfangsrichtung vorgesehen.
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Das
Verzahnungselement 22 ist aus thermoplastischem Kunststoff
gefertigt und wird durch Spritzgießen oder dergleichen gebildet.
Wie in 4B und 4C gezeigt
ist, wird das Verzahnungselement 22 in einer zylindrischen
Form mit einer kreisrunden Bodenfläche (runde Bodenfläche) 22a ausgebildet.
Das Hohlrad 8 ist am inneren Umfang des Verzahnungselements 22 ausgebildet,
das auf der axial entgegengesetzten Endseite in Bezug auf die kreisrunde
Bodenfläche 22a angeordnet
ist.
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Die
kraftansetzenden Wände 22b und
die beweglichen Wände 22c sind
auf dem Verzahnungselement 22 bereitgestellt. Jede kraftansetzende Wand 22b ist
jeweils einer jeden kraftaufnehmenden Wand 13b des mittig
angeordneten Kastengehäuses gegenüberliegend
angeordnet. Jede bewegliche Wand 22c ist jeweils einer
jeden feststehenden Wand 13c des mittig angeordneten Kastengehäuses 13 gegenüberliegend
angeordnet. Die kraftansetzenden Wände 22b ragen aus
der kreisrunden Bodenfläche 22a zu
einer gegenüberliegenden
Seite des Hohlrads 8 axial ab. Die kraftansetzenden Wände 22b sind
in Umfangsrichtung in gleichen Intervallen ausgebildet.
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Wie
in 4A gezeigt ist, ist ein mit Ausnehmungen versehener
Behälterabschnitt 22d in
einem Abschnitt zwischen zwei von in Umfangsrichtung benachbarten,
kraftansetzenden Wänden 22b zum
Aufnehmen der jeweiligen Dämpfungselemente 23 ausgebildet.
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Die
beweglichen Wände 22c sind
auf der äußeren Umfangsseite
in Bezug auf die kraftansetzenden Wände 22b so angeordnet,
dass die beweglichen Wände 22c radial
nach außen
abstehen. Die beweglichen Wände 22c sind
auf der axial entgegengesetzten Seite in Bezug auf das eine Innenverzahnung
aufweisende Hohlrad 8 angeordnet. Die beweglichen Wände 22c sind
an vier Bereichen in gleichen Intervallen in Umfangsrichtung bereitgestellt. Der äußere Durchmesser
der beweglichen Wände 22c (d.
h. ein Abstand zwischen den äußeren Umfangsflächen der
beweglichen Wände 22c,
die einander gegenüberliegen)
ist mit dem äußeren Durchmesser
des Verzahnungselements 22 auf einer axialen Endseite,
an der das eine Innenverzahnung aufweisende Hohlrad 8 ausgebildet
ist, identisch. Der äußere Durchmesser
der beweglichen Wände 22c ist so
vorbestimmt, dass die äußere Umfangsfläche der beweglichen
Wände 22c an
einer Innenumfangsfläche
des mittig angeordneten Kastengehäuses 13 (d. h. dem äußeren zylindrischen
Abschnitt 13e) gleiten kann.
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Wie
in 5A und 5B gezeigt
ist, weist jedes Dämpfungselement 23 einen
elastischen Hauptabschnitt 23a und einen elastischen Teilabschnitt 23c auf,
die mit dem elastischen Hauptabschnitt 23a über einen
bandförmigen Überbrückungsabschnitt 23b verbunden
ist. Der elastische Hauptabschnitt 23a ist näherungsweise
in der Form eines kreisausschnittförmigen Blocks ausgebildet,
in dem ein im wesentlichen in Umfangsrichtung ausgebildeter, mittlerer
Abschnitt eingezwängt
ist. Das gesamte Dämpfungselement 23 ist
einstückig
aus einem ölbeständigen Gummi
wie NBR ausgebildet. Das Dämpfungselement 23 besteht
aus dem ölbeständigen Gummi,
so dass die Qualität
des Dämpfungselements 23 nicht
abnimmt, selbst wenn an dem Dämpfungselement 23 Schmierfett
haften bleibt. Dementsprechend ist der ölbeständige Gummi für das Dämpfungselement 23 geeignet,
um die elastische Eigenschaft des Dämpfungselements 23 für lange
Zeit zu erhalten.
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Halbkreisförmig abstehende
Abschnitte 23d sind auf dem Ende an der äußeren Umfangsseite
des elastischen Hauptabschnitts 23a ausgebildet. Die abstehenden
Abschnitte 23d sind auf zwei Enden des elastischen Hauptabschnitts 23a in
einer axialen Richtung (Dickenrichtung) ausgebildet. Die Umfangslänge des
elastischen Teilabschnitts 23c ist kleiner als die Umfangslänge des
elastischen Hauptabschnitts 23a. Insbesondere wird die
Umfangslänge des
elastischen Teilabschnitts 23c beispielsweise auf 1/5 der
Umfangslänge
des elastischen Hauptabschnitts 23a vorbestimmt.
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Wie
in 2B gezeigt ist, ist jede kraftansetzende Wand 22b des
Verzahnungselements 22 in einen Abschnitt zwischen dem
elastischen Hauptabschnitt 23a und dem elastischen Teilabschnitt 23c durch
Presspassung so eingefügt,
dass das Dämpfungselement 23 in
dem Verzahnungselement 22 angebracht ist. Das Dämpfungselement 23,
das in das Verzahnungselement 22 eingebaut ist, wird ferner
in dem mit Ausnehmungen versehenen Behälterabschnitt 13d (3A)
des mittig angeordneten Kastengehäuses 13 aufgenommen.
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Das
Dämpfungselement 23 wird
durch eine vorbestimmte Kompressionsrate im voraus komprimiert und
in einem Abschnitt zwischen benachbarten kraftaufnehmenden Wänden 13b elastisch
aufgenommen. Unter dieser Bedingung wird der elastische Hauptabschnitt 23a zwischen
der kraftansetzenden Wand 22b und der entsprechenden kraftaufnehmenden
Wand 13b elastisch aufgenommen. Hier wird die kraftansetzende
Wand 22b in einen Abschnitt zwischen dem elastischen Teilabschnitt 23c und
dem elastischen Hauptabschnitt 23a durch Presspassung eingefügt. Der
elastische Teilabschnitt 23c wird zwischen der kraftansetzenden
Wand 22b und der entsprechenden kraftaufnehmenden Wand 13b elastisch
aufgenommen. Somit wird die Drehung des Verzahnungselements 22 in
Bezug auf das mittig angeordnete Kastengehäuses 13 über das
Dämpfungselement 23 eingeschränkt.
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Somit
wird der elastische Teilabschnitt 23c komprimiert und verformt,
wenn das eine Innenverzahnung aufweisende Hohlrad 8 sich
in seiner gegen den Uhrzeigersinn drehenden Richtung dreht, so dass
verhindert werden kann, dass das Innenverzahnungs-Hohlrad 8 dreht.
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Wie
in 2B gezeigt ist, ist ein vorbestimmter Zwischenraum
zwischen der feststehenden Wand 13c des mittig angeordneten
Kastengehäuses 13 und
der entsprechenden beweglichen Wand 22c des Verzahnungselements 22 sicher
befestigt, wenn das Dämpfungselement 23 in
das mittig angeordneten Kastengehäuse 13 und das Verzahnungselement 22 eingebaut
wird. Das Verzahnungselement 22 kann sich in Bezug auf
das mittig angeordnete Kastengehäuse 13 um
die Länge
des vorbestimmten Zwischen raums drehen, wenn das mittig angeordnete Kastengehäuse 13 und
das Verzahnungselement 22 konstruiert werden. Daher kann
sich das Verzahnungselement 22 in Bezug auf das mittig
angeordnete Kastengehäuse
drehen, bis die bewegliche Wand 22c die feststehende Wand 13c kontaktiert,
während das
Dämpfungselement 23 (d.
h. der elastische Hauptabschnitt 23a) komprimiert und verformt
wird.
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Der
Zwischenraum zwischen der feststehenden Wand 13c und der
beweglichen Wand 22c ist so angesetzt, dass die maximale
Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 (d.
h. des elastischen Hauptabschnitts 23a) auf zwischen 10-30
% eingestellt ist. Hier handelt es sich bei der maximalen Kompressionsrate
um eine Kompressionsrate des Dämpfungselements 23,
wenn die bewegliche Wand 22c die feststehende Wand 13c kontaktiert.
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Bei
dieser Struktur wird ein Drehungsgrad (d. h. Kompressionsgrad des
Dämpfungselements 23) des
Innenverzahnungs-Hohlrads 8 innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs durch die feststehende Wand 13c eingeschränkt, wenn
ein übermäßig hohes Drehmoment
auf das Innenverzahnungs-Hohlrad 8 ausgeübt wird.
Daher wird das Dämpfungselement 23 nicht
vollkommen komprimiert, und das Dämpfungselement 23 kann
im Rahmen der vorbestimmten Kompressionsrate verwendet werden (d.
h. 10-30 %). Folglich
kann verhindert werden, dass das Dämpfungselement frühzeitig
kaputt geht, beschädigt
wird oder ermüdet.
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Anschließend erfolgt
eine ausführliche
Beschreibung des Betriebs des Starters. Wenn ein Starterschalter
eingeschaltet wird und die Spule des Magnetschalters 6 mit
Energie versorgt wird, wird der Kolben 18 in 1 nach
rechts bewegt. Die Einwegkupplung 4 und Planetenrad 5 werden
durch den Kolben 18 über
den Schalthebel 21 in Vorwärtsrichtung (in 1 nach
links) entlang der Leistungsübertragungswelle 3 bewegt.
Die Seitenfläche
des Planetenrads 5 kontaktiert die Seitenfläche des
eine Innenverzahnung aufweisenden Hohlrads des Verbrennungsmotors,
und die Verschiebung des Planetenrads 5 wird gestoppt.
Der elektrische Kontakt wird durch die Verschiebung des Kolbens 18 geschlossen,
so dass der Anker im Elektromotor 2 mit Energie versorgt
und gedreht wird. Die Drehzahl des Ankers wird durch das Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 reduziert, und
die Drehung wird an die Leistungsübertragungswelle 3 übertragen.
Die an die Leistungsübertragungswelle 3 übertragene
Drehung wird an das Planetenrad 5 über die Einwegkupplung 4 übertragen. Das
Planetenrad 5 wird in eine Position gedreht, in der das
Planetenrad 5 mit dem Innenverzahnungs-Hohlrad des Verbrennungsmotors
in Eingriff gelangen kann, so dass das Planetenrad 5 mit
dem Innenverzahnungs-Hohlrad in Eingriff steht. Eine Drehleistung
wird von dem Planetenrad 5 an das Hohlrad übertragen,
so dass ein Anlassen des Verbrennungsmotors ausgeführt wird.
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Die
Versorgung der Spule mit Energie wird unterbrochen bzw. abgestellt,
und die Elektromagnetleistung (Anziehungskraft) wird eliminiert,
wenn der Startschalter ausgeschaltet wird, nachdem der Verbrennungsmotor
gestartet worden ist. In dieser Situation wird der Kolben 18 durch
die Reaktionskraft der Feder 19 in eine anfängliche
Position verschoben. Der elektrische Kontakt wird durch die Verschiebung
des Kolbens 18 geöffnet,
und die Versorgung des Ankers mit Elektrizität wird beendet. Dann fallen die
Einwegkupplung 4 und das Planetenrad 5 entlang der
Leistungsübertragungswelle 3 durch
den Schalthebel 21 in ihre Ausgangsposition zurück und werden gestoppt.
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Anschließend erfolgt
eine ausführliche
Beschreibung eines Betriebs der Drehbeschränkungseinheit 200.
Das Verzahnungselement 22 nimmt eine Reaktionskraft von
dem Innenverzahnungs-Hohlrad 8 in der in 6A durch
einen Pfeil dargestellten Richtung auf, wenn ein Betrieb des Starters 1 gestartet
wird. Die kraftansetzende Wand 22b des Verzahnungselements 22 drückt den
elastischen Hauptabschnitt 23a des Dämpfungselements 23 durch
die Reaktionskraft in die untere Richtung in 6A.
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Jeder
elastische Hauptabschnitt 23a des Dämpfungselements 23 wird
in dem Abschnitt zwischen einer jeden kraftansetzenden Wand 22b des Verzahnungselements 22 und
jeder kraftaufnehmenden Wand 13b des mittig angeordneten
Kastengehäuses 13 ab
einem anfänglichen
Zustand elastisch aufgenommen. Hier handelt es sich bei dem anfänglichen
Zustand um einen Zustand vor dem Starten des Betriebs des Starters 1.
In dieser Situation wird die Reaktionskraft, die auf den Verzahnungsabschnitt 22 einwirkt, durch
den elastischen Hauptabschnitt 23a über die kraftansetzende Wand 22b absorbiert.
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Die
Kompressionsrate des elastischen Hauptabschnitts 23a erreicht
näherungsweise
den Wert der maximalen Rate (z. B. 30 %), wenn eine große Reaktionskraft
auf das Verzahnungselement 22 von dem Innenverzahnungs-Hohlrad 8 ausgeübt wird.
In dieser Situation kontaktiert, wie in 6B gezeigt
ist, jede bewegliche Wand 22c des Verzahnungselements 22 jeweils
eine feststehende Wand 13c des mittig angeordneten Kastengehäuses 13,
so dass eine Drehung des Verzahnungselements 22 eingeschränkt wird.
Somit wird die Kompressionsrate des elastischen Hauptabschnitts 23a eingeschränkt.
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Das
Verzahnungselement 22 kehrt in den Zustand in 6A zurück, wenn
die Reaktionskraft, die auf das Verzahnungselement 22 einwirkt,
freigegeben wird, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden
ist. Insbesondere dreht sich das Verzahnungselement 22 gegen
den Uhrzeigersinn (obere Seite in 6B) von
einem Zustand, der in 6B gezeigt ist, in einen Zustand,
der in 6A gezeigt ist, durch eine elastische
Kraft des Dämpfungselements 23 (d.
h. des elastischen Hauptabschnitts 23a). In dieser Situation
entsteht aufgrund des Drehung gegen den Uhrzeigersinn des Verzahnungselements 22 keine
Stoßbelastung,
während
die Lärmentwicklung
während
des Betriebs vermindert wird. Weil ein jeder elastischer Teilabschnitt 23c zwischen
einer jeden kraftansetzenden Wand 22b und einer jeden kraftaufnehmenden
Wand 13b angeordnet ist, kann so die Stoßbelastung
absorbiert werden.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2A-2C kontaktiert
die feststehende Wand 13c die bewegliche Wand 22,
so dass der Drehungsgrad des Innenverzahnungs-Hohlrads 8 eingeschränkt wird,
wenn auf das Innenverzahnungs-Hohlrad 8 des Planeten-Untersetzungsgetriebes 100 ein übermäßig hohes
Drehmoment einwirkt. Hier ist der Drehungsgrad des Innenverzahnungs-Hohlrads 8 gleich
der Kompressionsrate des elastischen Hauptabschnitts 23a.
Daher wird der elastische Hauptabschnitt 23a nicht voll kommen komprimiert,
und das Dämpfungselement 23 kann bei
einer vorbestimmten Kompressionsrate verwendet werden (maximal 30
%).
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Hier
wird die Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 innerhalb
von 10-30 % vorbestimmt,
wie vorstehend beschrieben wurde. Im Allgemeinen beträgt die zulässige maximale
Kompressionsrate von synthetischem Gummi unter Berücksichtigung
von dessen Dauerhaftigkeit etwa 20 %. Das Dämpfungselement 23 wird
für kurze
Zeitdauer verwendet, wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird. Daher
kann die Zuverlässigkeit
des Abfederungselements 23 für eine lange Zeitdauer sichergestellt
werden, selbst wenn die Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 20
% überschreitet.
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Das
Dämpfungselement
kann jedoch beschädigt
werden und kaputt gehen, wenn die Kompressionsrate 30 % überschreitet,
wobei diese Situation nicht wünschenswert
ist. Daher wird die Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 so
begrenzt, dass sie bei der vorliegenden Erfindung kleiner oder gleich
30 % ist. Im Gegensatz dazu kann ein übermäßig hohes Drehmoment nicht
wirksam absorbiert werden, wenn die Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 kleiner
als 10 % ist, sobald die bewegliche Wand 22c die feststehende
Wand 13c kontaktiert. Daher wird die untere Grenze der
Kompressionsrate bei 10 % vorbestimmt, so dass die elastische Eigenschaft
des Dämpfungselements 23 effektiv
genutzt werden kann. Somit kann verhindert werden, dass das Dämpfungselement 23 frühzeitig
kaputt geht, beschädigt
wird oder ermüdet,
selbst wenn das Dämpfungselement 23 wiederholt
für eine
lange Zeitdauer verwendet wird. Dabei kann eine Zuverlässigkeit
des Starters verbessert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist das eine Innenverzahnung aufweisende Hohlrad 8 auf
einer axialen Endseite des Verzahnungselements 22 vorgesehen,
und die kraftansetzende Wände 22b sind
auf der anderen axialen Endseite vorgesehen. Das Dämpfungselement 23 ist
in dem Abschnitt zwischen der kraftansetzenden Wand 22b des
Verzahnungselements 22 und der kraftaufnehmenden Wand 13b des
mittig angeordneten Kastengehäuses 13 aufgenommen.
Das heißt,
dass die Dämpfungselemente 23 nicht
auf der äußeren Umfangsseite
des Hohlrads 8 vorgesehen sein müssen. Dementspre chend erreicht
der äußere Durchmesser
des Planeten-Untersetzungsgetriebes 100 keinen so großen Wert,
dass ein aufnehmender Raum für
das Dämpfungselement 23 weitgehend
sichergestellt werden kann. Folglich kann ein kraftaufnehmender
Bereich eines Dämpfungselements 23 vergrößert werden,
so dass diese Struktur in geeigneter Weis auf einen Hochleistungsstarter 1 angewendet
werden kann.
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Bei
der feststehenden Wand 13c, die den Grad der Drehung des
Verzahnungselements 22 (d. h. des Innenverzahnungs-Hohlrads 8)
einschränkt, handelt
es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen Anschlag. Die feststehenden
Wände 13c sind auf
der äußeren Umfangsseite
in Bezug auf die kraftaufnehmenden Wände 13c und die Dämpfungselemente 23 vorgesehen.
In diesem Fall erreicht der Radius vom Drehpunkt des Verzahnungselements 22 zu
den feststehenden Wänden
im Vergleich zu einem Fall einen großen Wert, in dem die feststehenden Wände 13c und
die Dämpfungselemente 23 auf
dem im Wesentlichen selben Kreis angeordnet sind. Daher kann eine
von der beweglichen Wand 22 auf die feststehende Wand 13c einwirkende
Last reduziert werden. Insbesondere wird ein Drehmoment (Moment),
das durch die bewegliche Wand 22c erzeugt wird, proportional
so groß wie
der radiale Abstand von dem Drehpunkt zur beweglichen Wand 22c groß wird.
Dementsprechend wird der radiale Abstand von dem Drehpunkt zur beweglichen
Wand 22c mit einem großen
Abstand sichergestellt, so dass das Drehmoment gesichert werden
kann, selbst wenn die von der beweglichen Wand 22c auf
die feststehende Wand 13c ausgeübte Kraft reduziert wird. Folglich muss
kein großer
Kontaktbereich zwischen der feststehenden Wand 13c und
der beweglichen Wand 22c sichergestellt werden, so dass
der Starter 1 dadurch in seinen Abmessungen reduziert werden kann.
Darüber
hinaus kann der Zwischenraum zwischen der feststehenden Wand 13c und
der beweglichen Wand 22c so eingestellt werden, dass die
Kompressionsrate des Dämpfungselements 23 problemlos
geändert
werden kann.
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Das
Dämpfungselement 23 weist
den elastischen Hauptabschnitt 23a und den elastischen
Teilabschnitt 23c auf. Die kraftansetzende Wand 22b des
Verzahnungselements 22 wird in den Abschnitt zwischen dem
elastischen Hauptabschnitt 23a und dem elastischen Teilabschnitt 23c in
der Umfangsrichtung durch Presspassung eingefügt.
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Somit
kann das Dämpfungselement 23 durch
die kraftansetzende Wand 22b positioniert werden. Folglich
ist das Dämpfungselements 23 angemessen
positioniert und neigt nicht zur Verschiebung, wenn das Dämpfungselement 23 auf
das Verzahnungselement 22 gebaut wird. Darüber hinaus können die
Dämpfungselemente 23 und
das Verzahnungselement 22 ohne weiteres an dem mittig angeordneten
Kastengehäuse
angebracht werden. Zudem wird ein im Umfangsrichtung mittlerer Abschnitt des
elastischen Hauptabschnitts 23a so eingezwängt, dass
er von seinen Endabschnitten aus mit Ausnehmungen versehen ist.
Dementsprechend wird der Querschnittsbereich des elastischen Hauptabschnitts 23a am
mittleren Abschnitt klein. Daher nimmt der Verformungswiderstand
des mittleren Abschnitts ab, wenn der elastische Hauptabschnitt 23a komprimiert
und verformt wird. Daher weitet sich der eingezwängte mittlere Abschnitt des
elastischen Hauptabschnitts 23a radial aus, so dass der
elastische Hauptabschnitt 23a ohne weiteres verformt werden
kann, wenn auf den elastischen Hauptabschnitt 23a eine
Kraft einwirkt. Darüber
hinaus werden die beiden in Umfangsrichtung mittleren Abschnitte
des Dämpfungselements 23 nicht
eingezwängt,
so dass beide Endbereiche in dem Raum zwischen einer jeden kraftaufnehmenden
Wand 13b und einer jeden kraftansetzenden Wand 22b beständig aufgenommen
werden können.
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Die
kraftaufnehmende Wand 13b und die kraftansetzende Wand 22b sind
in Umfangsrichtung in konstanten Intervallen angeordnet. Jedes Dämpfungselement 23 wird
in dem Raum zwischen einer jeden kraftaufnehmenden Wand 13b und
einer kraftansetzenden Wand 22b aufgenommen. Dementsprechend
können
eine Schieflage und eine exzentrische Ausrichtung des Verzahnungselements 22 in Bezug
auf den mittig angeordneten Kastengehäuse 13 bei dieser
Struktur eingeschränkt
werden. Somit ist ein reibungsloser Betrieb eines Planeten-Untersetzungsgetriebes 100 möglich. Ferner
kann ein übermäßig hohes
Drehmoment, das auf das Innenverzahnungs-Hohlrad 8 einwirkt,
im Wesentlichen gleichmäßig durch
die mehreren Dämpfungselemente 23 aufgenommen
werden, so dass die Abmessungen eines jede Dämpfungselements 23 reduziert werden
können.
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Vier
der Dämpfungselemente 23 sind
in konstanten Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet. Die halbkreisförmigen Vorsprünge 23d,
die auf jedem Dämpfungselement 23 (d.
h. elastischen Hauptabschnitt 23a) ausgebildet sind, kontaktieren
jeden mit Ausnehmungen versehenen Behälterabschnitt 13d des
mittig angeordneten Kastengehäuses 13 und
jeden mit Ausnehmungen versehenen Behälterabschnitt 22d des
Verzahnungselements 22, während dieser elastisch aufgenommen
(eingefügt)
wird. In diesem Fall kann das Verzahnungselement 22 im Wesentlichen
parallel in Bezug auf das mittig angeordnete Kastengehäuse 13 durch
die mehreren Dämpfungselemente 23 positioniert
werden, die in der Umfangsrichtung einheitlich angeordnet sind. Folglich
wird die Position des Innenverzahnungs-Hohlrads 8 stabil,
so dass das Planetenrad 9, das mit dem Innenverzahnungs-Hohlrad 8 in
Eingriff steht, nicht geneigt wird, so dass in dem Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 keine
exzentrische Last entsteht. Daher kann das Planeten-Untersetzungsgetriebe 100 reibungslos
betrieben werden, während
ein Verlust des Antriebsdrehmoments reduziert wird.
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Die
Rate zwischen der Umfangslänge
des elastischen Hauptabschnitts 23a und der Umfangslänge des
elastischen Teilabschnitts 23c wird in der vorstehenden
Ausführungsform
bei 5:1 eingestellt. Diese Rate ist jedoch nicht notwendigerweise
auf diese Rate (d. h. 5:1) begrenzt.
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Die
Anzahl der Dämpfungselemente 23 ist nicht
notwendigerweise auf vier beschränkt.
Wenn zumindest zwei der Dämpfungselemente 2 in
einer ausgeglichenen Weise angeordnet sind (d. h. in Umfangsrichtung
in konstanten Intervallen angeordnet sind), kann die Struktur der
vorliegende Erfindung effektiv zu Anwendung gelangen.
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An
der vorstehenden Ausführungsform
können
verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden.