HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Motoranlasservorrichtung und im spezielleren auf eine
Motoranlasservorrichtung mit einem
Planeten-Untersetzungsgetriebemechanismus.
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Eine Motoranlasservorrichtung mit einem
Planeten-Untersetzungsgetriebe ist bekannt und zum Beispiel in der
japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-90665
offenbart. Bei der in dieser Offenlegungsschrift
offenbarten Motoranlasservorrichtung handelt es sich um eine
sogenannte Koaxial-Anlasservorrichtung, bei der ein
Elektromagnetschalter hinter einem Gleichstrommotor 1
angeordnet ist und das Planeten-Untersetzungsgetriebe in
der in der Zeichnung dargestellten Weise ein Sonnenrad
4, das auf dem äußeren Umfang des vorderen Endes einer
drehbaren Ankerwelle 3 eines Gleichstrommotors 2
ausgebildet ist, ein Innenrad 6, das in der inneren
Umfangsfläche eines außerhalb von dem Sonnenrad 4 angeordneten
Maschinenrahmens 5 ausgebildet ist, drei Planetenräder
7, die zwischen dem Sonnenrad 4 und dem Innenrad 6
umlaufen, sowie einen Träger 8 aufweist, in dem jedes der
Planetenräder 7 drehbar gehaltert sowie mit diesein
verbunden ist.
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Bei dem dargestellten Planeten-Untersetzungsgetriebe 1
ist dann, wenn die Anzahl der Zähne des Sonnenrads 4,
des Innenrads 6 und des Planetenrads 7 jeweils Zs, Zi
bzw. Zp beträgt, die Beziehung zwischen der Anzahl der
Zähne eines jeden der Zahnräder 4, 6, und 7 derart
festgelegt, daß sie die Gleichung (Zs + Zi)/N = eine ganze
Zahl erfüllen (wobei N die Anzahl der Planetenräder 7
ist), wobei dies die Eingriffsbedingung für die Vielzahl
der Planetenräder ist, sowie die Gleichung Zi = Zs + 2Zp
erfüllen, wobei dies die Eingriffsbedingung für ein
einzelnes
Planetenrad ist, sowie der Bereich Zs ≥ 11 und
Zi ≤ 46 ist, wobei der Modul M = 1,25 ist, und zwar aus
Gründen der mechanischen Festigkeit der drehbaren
Ankerwelle 3, auf der das Sonnenrad 4 ausgebildet ist, sowie
der Installationsanordnung der Anlasservorrichtung in
bezug auf den Motor. Diese Beziehung läßt sich in einer
Tabelle ausdrücken, wie dies in Tabelle 1 in Verbindung
mit verschiedenen Kombinationen von Zahnrädern 4, 6 und
7 dargestellt ist, wobei Zs gleich 11, Zp gleich 16, 17
oder 18 und Zi eine Zahl im Bereich von 41 bis 49 ist.
Tabelle 1
Zähneanzahl Zs Zp Zi
Planetenuntersetzungsverhältnis (g)
(Zs+Zi)/N=ganze Zahl N = 3
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, handelt es sich bei
der Zahnrandanordnung, die die vorstehend erörterten
Bedingungen erfüllt, um die dritte Kombination, bei der
Zs gleich 11, Zp gleich 16 und Zi gleich 43 ist, und
somit ist das herkömmliche
Planeten-Untersetzungsgetriebe 1 gemäß dieser Kombination ausgebildet, so daß das
durch g = 1 + (Zi/Zs) erhaltende
Planeten-Untersetzungsverhältnis g gleich 4,91 ist.
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Die Forderungen zur Miniaturisierung verschiedener
Kraftfahrzeugsausrüstungsteile nehmen im Hinblick auf
die Reduzierung des Gewichts und die effiziente
Ausnutzung des im Motorraum eines Fahrzeugs vorhandenen
Platzes zu, und die Motoranlasservorrichtung bildet
hierbei keine Ausnahme. Eine Maßnahme zur
Miniaturisierung der Motoranlasservorrichtung beinhaltet die
Miniaturisierung des Gleichstrommotors, die sich durch
Erhöhen des Planeten-Untersetzungsverhältnisses g
realisieren läßt. In diesem Fall kann man auf der Grundlage
der vorstehenden Gleichung g = 1 + (Zi/Zs) entweder die
Anzahl der Zähne Zs des Sonnenrads 4 reduzieren oder die
Anzahl der Zähne Zi des Innenrads 6 erhöhen.
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Da jedoch die Anzahl der Zähne Zs des Sonnenrads 4 und
die Anzahl der Zähne Zi des Innenrads 6 nach Maßgabe der
vorstehend beschriebenen Einschränkung bestimmt sind,
kann die Anzahl der Zähne der Zahnräder 4 und 6 nicht
unter der Bedingung verändert werden, daß wenigstens die
Leistung der herkömmlichen Motoranlasservorrichtung
erhalten bleibt (keine Reduzierung des
Drehzahluntersetzungsverhältnisses), so daß das Problem bestand, daß
sich die Miniaturisierung des Gleichstrommotors durch
Erhöhen des Planeten-Untersetzungsverhältnisses g sehr
schwierig gestaltete.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit in der
Schaffung einer Motoranlasservorrichtung, die frei ist
von den vorstehend erläuterten Problemen der
herkömmlichen Motoranlasservorrichtung.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in
der Schaffung einer Motoranlasservorrichtung mit kleinen
Abmessungen.
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Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist
die Schaffung einer Motoranlasservorrichtung, bei der
der Elektromotor durch Erhöhen des
Planeten-Untersetzungsverhältnisses des
Planeten-Untersetzungsgetriebes miniaturisiert ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Anlasservorrichtung angegeben, bei der eine Drehkraft von einem
Elektromotor durch ein Planeten-Untersetzungsgetriebe
auf eine drehbare Ausgangswelle übertragen wird, wobei
die Anzahl der Zähne eines Sonnenrads Zs beträgt, die
Anzahl der Zähne eines Planetenrads Zp beträgt, die
Anzahl der Zähne eines Innenrads Zi beträgt und die Anzahl
der Planetenräder N beträgt und das
Planeten-Untersetzungsgetriebe die Bedingung (Zs + Zi)/N = eine ganze
Zahl erfüllt,
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und ist dadurch gekennzeichnet,
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daß dann, wenn der Eingriffswinkel des Eingriffs
zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad αbs beträgt,
der Eingriffswinkel αbi des Eingriffs zwischen dem
Planetenrad und dem Innenrad derart vorgesehen ist, daß er
cos&supmin;¹ {(Zi - Zp)/(Zs + Zp) x cosαbs } beträgt.
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Bei der Motoranlasservorrichtung der vorliegenden
Erfindung, bei der eine Drehkraft von dem Elektromotor
durch das Planeten-Untersetzungsgetriebe auf die
drehbare Ausgangswelle übertragen wird, wird die Anzahl der
Zähne eines jeden Zahnrads des
Planeten-Untersetzungsgetriebes bestimmt in Abhängigkeit von der Bedingung
(Zs + Zi)/N = eine ganze Zahl, sowie in Abhängigkeit von
der mechanischen Festigkeit, wie z.B. der Festigkeit der
Welle und der Maschinenrahmenabmessungen, und der
Eingriffswinkel des Eingriffs zwischen dem Planetenrad und
dem Sonnenrad ist derart festgelegt, daß er eine
vorbestimmte Beziehung im Hinblick auf den Eingriffswinkel
des Eingriffs zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad
besitzt, so daß der Auswählbereich der Anzahl von Zähnen
eines jeden Zahnrads vergrößert ist und dadurch eine
Erhöhung des Planeten-Untersetzungsverhältnisses
ermöglicht ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit
der beiliegenden Zeichnung noch einfacher verständlich.
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Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine Schnittansicht
unter Darstellung eines Beispiels einer
Motoranlasservorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar
ist.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die Motoranlasservorrichtung der vorliegenden Erfindung
wird nun in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel
ausführlich beschrieben.
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Die Motoranlasservorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besitzt dieselbe
Grundkonstruktion wie die herkömmliche Anlasservorrichtung,
unterscheidet sich jedoch in der Anzahl der Zähne, die
das Sonnenrad 4, das Innenrad 6 und die Planetenräder 7
des Planeten-Untersetzungsgetriebes 1 aufweisen.
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Genauer gesagt, das Planeten-Untersetzungsgetriebe 1 der
Anlasservorrichtung der vorliegenden Erfindung ist gemäß
der ersten Bedingung ausgebildet, wonach die Anzahl der
Zähne des Sonnenrads 4 und des Innenrads 6 die zuvor
genannte Gleichung erfüllt, nämlich (Zs + Zi)/N = eine
ganze Zahl. Gemäß der zweiten Bedingung sind die Zähne
eines jeden Zahnrads 4, 6 und 7 derart ausgebildet, daß
der Eingriffswinkel αbi des Eingriffs zwischen dem
Planetenrad
7 und dem Innenrad 6 derart festgelegt ist, daß
er eine vorbestimmte Beziehung in bezug auf den
Eingriffswinkel αbs des Eingriffs zwischen dem Sonnenrad 4
und dem Planetenrad 7 besitzt. Diese "vorbestimmte
Beziehung" lautet αbi = cos&supmin;¹ {(Zi - Zp)/(Zs + Zp) x
cosαbs }. Es ist daher nicht notwendig, daß die
Gleichung Zi = Zs + 2Zp erfüllt wird, bei der es sich um
eine herkömmliche Eingriffsbedingung für ein einzelnes
Planetenrad handelt.
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Mit anderen Worten, es handelt sich bei dieser Gleichung
um eine Bedingung für den Fall, daß ein Standard-Zahnrad
verwendet wird, doch bei dem
Planeten-Untersetzungsgetriebe der Anlasservorrichtung der vorliegenden
Erfindung wird das Standard-Zahnrad nicht verwendet und der
mechanische Eingriffszustand wird auf der Basis der
Beziehung des Eingriffswinkels des Eingriffs zwischen
jedem Zahnrad bestimmt. Daher wird ein Zahnrad mit
verschobenem Profil als eine der Maßnahmen verwendet, um
den Eingriffswinkel des Eingriffs zwischen den
Zahnrädern 4, 6 und 7 gemäß der vorstehend genannten
vorbestimmten Beziehung zu halten. Bei dem Zahnrad mit
verschobenem Profil handelt es sich um das Zahnrad, bei dein
die Bezugs-Teilungslinie während der Herstellung der
Zahnradzähne um X m von dem Zahnschneid-Teilkreis nach
innen und außen verlagert wird. Dabei ist X ein
Profilverschiebungsfaktor, der bekanntermaßen relativ frei
wählbar ist und bei dem es sich um den für den
Verwendungszweck ganz optimal geeigneten Wert handelt,
wobei das verwendete Material unter Berücksichtigung der
Zahnradleistung bei verschiedenartiger
Profilverschiebung bei der Konstruktion ausgewählt wird.
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Durch Ausbilden eines Zahnrads mit verschobenem Profil,
das die vorstehende Gleichung des Eingriffswinkels durch
Auswählen eines Verschiebungsfaktors erfüllt, läßt sich
eine Eingriffsbeziehung des Planetengetriebemechanismus
unter Verwendung eines Zahnrads herstellen, das die
Gleichung Zi = Zs + 2Zp nicht erfüllt. In diesem Fall
nehmen die Kombinationen der jeweiligen Zahnräder 4, 6
und 7 stark zu, und diese lassen sich hinsichtlich aller
Kombinationen verwenden, die die Einschränkung aufgrund
der Festigkeit der Welle und der Zahnräder oder die
Einschränkung aufgrund der Maschinenrahmenabmessungen
erfüllen, welche durch die Notorauslegung und die
Bedingung (Zs + Zi)/N = eine ganze Zahl festgelegt sind.
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Beim Studium derartiger Kombinationen in Verbindung mit
der zuvor genannten Tabelle 1, in der bei der
Motoranlasservorrichtung verwendbare bevorzugte Bereiche
angegeben sind, ist zu erkennen, daß zusätzlich zu der bei
der herkömmlichen Anlasservorrichtung verwendeten
dritten Kombination auch die sechste, die neunte, die
zwölfte und die fünfzehnte Kombination realisierbar
sind. Da jedoch Zs ≥ 11 und Zi ≤ 46 bevorzugt sind und
der Modul M zum Beispiel 1,25 beträgt, kann die fünf
zehnte Kombination eliminiert werden, und es wird die
neunte oder die zwölfte Kombination (g = 5,18) gewählt,
die das größte Planeten-Untersetzungsverhältnis g unter
diesen Kombinationen besitzen. Dies heißt mit anderen
Worten, daß dann, wenn die Zahnräder mit den in der
vorstehend beschriebenen Weise für das Sonnenrad 4, das
Innenrad 6 und die Planetenräder 7 des
Planeten-Untersetzungsgetriebes ausgewählten Anzahlen von Zähnen
ausgebildet sind, sich das Planeten-Untersetzungsverhältnis
innerhalb des für die Anlasservorrichtung anwendbaren
Bereichs erhöhen läßt. Bei dem höheren
Planeten-Untersetzungsverhältnis kann der Gleichstrommotor kleiner
ausgebildet werden, so daß sich eine Reduzierung der
Gesamtabmessungen der Anlasservorrichtung ergibt.
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Wie beschrieben worden ist, werden bei der
Anlasservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Zähne
sowie die Anzahl der Zähne des Sonnenrads, des Innenrads
und des Planetenrads des Planeten-Untersetzungsgetriebes
derart ausgewählt und ausgebildet, daß sie die
vorstehend beschriebenen Beziehungen erfüllen, so daß sich
das Planeten-Untersetzungsverhältnis größer als bei der
herkömmlichen Konstruktion ausbilden läßt, so daß der
Elektromotor kleiner ausbildet werden kann, woraus
kleinere Gesamtabmessungen der Anlasservorrichtung
resultieren.