HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft einen Koaxialtyp-Anlasser zum
Anlassen einer Brennkraftmaschine, bei welchem eine
elektromagnetische Schaltvorrichtung an der Rückseite eines
Elektromotorabschnitts angekuppelt ist.
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Figur 2 ist eine Längsschnitt-Ansicht eines herkömmlichen
Koaxialtyp-Anlassers, der beispielsweise in der japanischen
Patentanmeldung (OPI) Nr. 64260/1990 offenbart ist (der
Begriff "OPI", wie er hierin gebraucht wird, bedeutet eine
ungeprüfte, veröffentlichte Anmeldung). In Figur 1 bezeichnet
das Bezugszeichen (1) einen Gleichstrommotor, welcher wie
folgt aufgebaut ist: Der Gleichstrommotor, wie er in Figur 1
gezeigt ist, umfaßt: ein Joch (2); Feldpole (3), die auf dem
Joch befestigt sind, (welche in diesem Fall Permanentmagnete
sind); eine hintere Stütze (4), auf welcher Bürstenhalter (5)
befestigt sind; und einen Anker (6). Der Anker (6) umfaßt:
Eine Ankerdrehwelle (7); einen Ankerkern (8), der auf der
Drehwelle (7) befestigt ist; eine Ankerspule (9), die auf dem
Ankerkern (8) befestigt ist; und einen Kommutator (10), der
auf der Drehwelle (7) fest angebracht ist und mit der
Ankerspule (9) verbunden ist. Der hintere Endabschnitt der
Drehwelle (7) wird von einem Lager (11) auf der hinteren Stütze 4
getragen, und der vordere Endabschnitt wird von einem Lager
(12) auf einem Lagertragabschnitt abgestützt, welcher mit dem
vorderen Endabschnitt des Jochs (2) integral ausgebildet ist.
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Weiterhin bezeichnet in Figur 2, das Bezugszeichen (13) eine
vordere Stütze, welche an einem inneren Getrieberahmen (16)
mit Bolzen (14) befestigt ist, welcher am Joch (2)
angekuppelt ist.
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Der Starter weist weiterhin einen
Planetengetriebe-Drehzahlreduzierer (15) auf, welcher wie folgt konstruiert ist: Der
innere Getrieberahmen (16) dient als Zwischenstütze und
besitzt ein inneres Getrieberad (16a), das an der inneren
Peripherie ausgebildet ist. Ein Sonnenrad (17) ist am vorderen
Endabschnitt der Drehwelle (7) ausgebildet. Eine Mehrzahl von
Planetenrädern (18) steht im Eingriff mit dem Sonnenrad (17)
und dem inneren Getrieberad (16a) in einer derartigen Weise,
daß sie sich drehen und umlaufen. Ein Planetengetrieberahmen
(19) wird von einem Kugellager (22) abgestützt, welches am
vorderen Endabschnitt der Drehwelle (7) angebracht ist. Eine
Mehrzahl von Stützzapfen (20) sind am Planetengetrieberahmen
(19) fest angebracht, um die Planetenräder (18) über Lager
(21) abzustützen, und so die vom Umlaufen der Planetenräder
(18) herrührende geschwindigkeitsreduzierende Drehbewegung zu
übertragen.
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Der Planetengetriebe-Drehzahlreduzierer (15) ist an einer
Freilaufkupplung (23) angekuppelt, welche wie folgt
konstruiert ist: Ein Kupplungsäußeres (24) ist am
Planetenrad-Drehzahlreduzierer (15) in einer solchen Weise angekuppelt, daß
sein rückwärtiger Endabschnitt am vorderen Endabschnitt des
Planetengetrieberahmens (19) mittels Schrumpfbefestigung
angebracht ist. Das Kupplungsäußere (24) ist so gestaltet, daß
es, wenn das Drehmoment einen gewissen Wert überschreitet,
rutscht, um den Stoß freizugeben. Ein Kupplungsinneres (25)
ist mittels einer Mehrzahl von Rollern (26) am
Kupplungsäußeren (24) angekuppelt, um die Drehung in einer Richtung zu
übertragen. Der vordere Endabschnitt des Kupplungsinneren
(25) wird von einem Kugellager (29) an der inneren
zylindrischen Wand des inneren Getrieberahmens (16) abgestützt. Das
rückwärtige Ende des Kupplungsinneren (25) ist von der
inneren Wand des rückwärtigen Endabschnitts geringfügig
beabstandet, so daß das Kupplungsinnere drehbar ist. Die
Freilaufkupplung (23) umfaßt weiterhin: Eine Rückhalteplatte (27),
welche die Roller (26) daran hindert, davon abzufallen; und
eine Haltekappe (28), welche an der äußeren zylindrischen
Wand des Kupplungsäußeren (23) fest befestigt ist, um die
Rückhalteplatte (27) zu halten.
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Eine Ausgangsdrehwelle (30) wird von der Ankerdrehwelle (7)
und dem Kupplungsinneren (25) über Hülsenlager (31 und 32) in
einer solchen Weise abgestützt, daß sie drehbar und vor- und
zurückbewegbar ist. Die Ausgangswelle (30) besitzt auf ihrem
Mittelabschnitt einen wendelförmigen Keil (30a), welcher mit
dem wendelförmigen Keil (25a) im Eingriff steht, der auf der
inneren zylindrischen Wand des Kupplungsinneren (25) zur
Drehübertragung ausgebildet ist. Ein Ritzel (33) ist mit einer
Keilverbindung am vorderen Endabschnitt der Ausgangsdrehwelle
(30) angekuppelt und wird von einem Stopper (34)
zurückgehalten. Das Ritzel (33) wird von der Vorwärtsbewegung der
Ausgangsdrehwelle (30) nach vorne bewegt, um mit dem nicht
gezeigten Ringzahnrad der Maschine in Eingriff zu geraten, um
diese zu starten. Eine Rückholfeder (35) ist vorgesehen, um
die Ausgangsdrehwelle (30) zurückzubewegen. Eine Wickelfeder
(36) wird verwendet, um auf das Ritzel (34) zu drücken.
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Eine elektromagnetische Schaltvorrichtung (40) ist am
rückwärtigen Endabschnitt des Gleichstrommotors (1) koaxial
angekuppelt. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung (40) ist
folgendermaßen ausgestaltet: Eine Anregungsspule (41) ist auf
einen Spulenträger (42) aufgewickelt. Ein stationärer
Eisenkern (43) ist auf der vorderen Endseite der Anregungsspule
(41) vorgesehen. Ein Magnetpfadgehäuse (44) bedeckt die
rückwärtige Endseite und die äußere zylindrische Wand der
Anregungsspule (41) und hält den stationären Eisenkern (43) und
dient so als ein magnetischer Pfadkern. Ein bewegbarer Kern
(45) ist in den Spulenträger (42) in solcher Weise
eingesetzt, daß er vor- und zurückbewegbar ist und liegt der
rückwärtigen Endseite des stationären Kerns (43) gegenüber. Ein
Paar stationärer Kontakte (46) ist auf der rückwärtigen
Stütze (4) in solcher Weise abgestützt, daß sie bezüglich der
letzteren (4) elektrisch isoliert sind. Einer der stationärer
Kontakte (46) ist an einen Anschlußbolzen (47) angeschlossen,
der mittels eines Anschlußdrahtes an einer Spannungsquelle
(oder Batterie) angeschlossen ist. Der bewegbare Kern (45),
der als Kolben dient, ist mit einer hohlen Stange (48)
verbunden. Die hohle Stange (48) trägt über einen Isolator einen
bewegbaren Kontakt (49) in einer solchen Weise, daß der
bewegbare Kontakt (49) dem Paar stationärer Kontakte (46)
gegenüberliegt. Das heißt, daß der bewegbare Kontakt (49)
zusammen mit dem bewegbaren Kern bewegt wird, um in Kontakt mit
dem Paar stationärer Kontakte (46) zu geraten. Eine
Druckfeder (50) ist vorgesehen, um einen Kontaktdruck auf den
bewegbaren Kontakt (49) auszuüben. Die hohle Stange (48) ist an
einer Schubstange (51) in solcher Weise angekuppelt, daß die
Schubstange (51) axial beweglich ist, wobei ihr rückwärtiger
Endabschnitt in die hohle Stange (48) eingesetzt ist. Die
Schubstange (51), die von einer Schraubenfeder (51) gedrückt
wird, wird vorwärtsbewegt, wenn sich der bewegbare Kern (45)
vorwärtsbewegt, um so die Ausgangsdrehwelle (30) über eine
Stahlkugel (53) vorwärtszudrücken. Eine Spulenfeder (54) ist
vorgesehen, um die Stahlkugel (53) in dem im rückwärtigen
Endabschnitt der Ausgangsdrehwelle (30) geformten Loch zu
halten. Eine Abdeckung (55) aus nichtmagnetischem Material
ist am Magnetpfadgehäuse (44) angekuppelt.
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Weiter zeigt in Figur 2 das Bezugszeichen (56) einen
Durchgangsbolzen, welcher in den inneren Getrieberahmen (16) durch
die Abdeckung (55), den stationären Kern (43), die
rückwärtige Stütze (4) und das Joch (2) hindurchgeschraubt ist.
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Der Betrieb des herkömmlichen Koaxialtyp-Anlassers wird
beschrieben.
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Wenn der Startschalter der Maschine eingeschaltet wird, wird
die Anregungsspule (41) mit Energie versorgt, so daß der
bewegbare Kern (45) von dem stationären Kern (43) angezogen
wird. In der Folge wird die Schubstange (51) nach vorne
bewegt, um zu bewirken, daß das Ritzel (33) mit dem Ringzahnrad
der Maschine in Eingriff gerät. Gleichzeitig wird der
bewegbare Kontakt (49) in Kontakt mit dem Paar stationärer
Kontakte (46) gebracht, um die Anregungsspule (9) mit Energie zu
versorgen, so daß der Anker (6) eine Drehbewegung beginnt.
Die Drehgeschwindigkeit der Ankerdrehwelle (7) wird vom
Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduzierer (15) herabgesetzt
und über die Freilaufkupplung (23) und die Ausgangsdrehwelle
(30) auf das Ritzel (33) übertragen, um so die Maschine zu
starten.
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Wenn der Startschalter ausgeschaltet wird, nachdem die
Maschine gestartet worden ist, wird die Anregungsspule (41) von
der Energieversorgung getrennt. In der Folge wird die
Ausgangsdrehwelle (30) von der Rückholfeder (35) zurückbewegt
und folglich wird das Ritzel (33) außer Eingriff mit dem
Ringgetriebe der Maschine geraten. Da die Ausgangsdrehwelle
(30) zurückbewegt wird, wird der bewegbare Kern (45) auch mit
Hilfe der Schubstange (51) zurückbewegt, so daß der bewegbare
Kontakt (48) vom Paar stationärer Kontakte (46) getrennt
wird. Beim oben beschriebenen herkömmlichen
Koaxialtyp-Anlasser ist das Kupplungsäußere (24) der Freilaufkupplung (23) am
Planetengetrieberahmen (19) befestigt, welcher vom Kugellager
(22) in solcher Weise abgestützt wird, daß er gleitet, wenn
ein anomales Drehmoment auftritt, während das Kupplungsinnere
(25) von dem Kugellager (29) am vorderen Ende getragen wird,
und der vordere Endabschnitt des Kupplungsäußeren (24) steht
im Eingriff mit dem rückwärtigen Endabschnitt des
Kupplungsinneren (25) über die Roller (26)
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Daher laufen unter der sogenannten "Freilaufbedingung", bei
der das Ritzel (33) von der Maschine angetrieben wird, die
Roller (26) leer und die auf die gesamte Freilaufkupplung
(23) aufgebrachte Zentrifugalkraft sowie die Abnahme der das
Kupplungsäußere (24) und das Kupplungsinnere (25) kuppelnden
Kraft bewirken, daß die letzteren (24 und 25) unabhängig
voneinander arbeiten oder exzentrisch rotieren.
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Folglich werden das Kupplungsäußere (24) und das
Kupplungsinnere (25) jeweils an einem Ende abgestützt, so daß die
Kugellager (22 und 29), welche das Kupplungsäußere (24) bzw. das
Kupplungsinnere (25) tragen, unter dem Einfluß großer
Momentlasten stehen, welche deren Standzeiten stark reduzieren.
Weiterhin wird die Kupplung, wenn die auf die
Freilaufkupplung (23) ausgeübte Zentrifugalkraft den erlaubten Wert
überschreitet, innerlich verdreht, so daß die Roller (26) und das
Kupplungsinnere (25) ungewöhnlich abgenutzt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Folglich ist es ein Ziel dieser Erfindung, die oben
beschriebenen Schwierigkeiten, welche einen herkömmlichen Koaxialtyp-
Anlasser begleiten, zu beseitigen.
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Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen Koaxialtyp-Anlasser zu schaffen, bei welchem das
Kupplungsäußere und das Kupplungsinnere seiner Freilaufkupplung
jeweils über Lager an beiden Enden getragen sind, wodurch die
Schwierigkeit ausgeschaltet wird, daß in dem herkömmlichen
Koaxialtyp-Anlasser die Lager, die Roller und das
Kupplungsinnere ungewöhnlich abgenutzt werden, weil das
Kupplungsinnere und das Kupplungsäußere jeweils an einem Ende abgestützt
sind, mit dem Ergebnis, daß die Standzeit sehr verlängert
wird.
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Das vorgenannte Ziel und andere Ziele der Erfindung sind
durch das Vorsehen eines Koaxialtyp-Anlassers erreicht
worden, der die folgenden Merkmale aufweist: Einen Elektromotor
mit einer hohlen Ankerdrehwelle; einer Ausgangsdrehwelle,
welche einen rückwärtigen Endabschnitt umfaßt, der in die
Ankerdrehwelle eingesetzt ist und der einen vorderen
Endabschnitt aufweist, an welchem ein Ritzel in solcher Weise
befestigt ist, daß das Ritzel mit einem Maschinenringzahnrad in
Eingriff gerät, wenn es vorwärtsbewegt wird; einer
elektromagnetischen Schaltvorrichtung, die koaxial am rückwärtigen
Endabschnitt des Elektromotors angekuppelt ist, wobei die
elektromagnetische Schaltvorrichtung folgende Merkmale
aufweist: Eine Anregungsspule, welche, wenn sie mit elektrischer
Energie versorgt wird, bewirkt, daß ein stationärer Kern
einen bewegbaren Kern anzieht, so daß die Ausgangsdrehwelle
über eine Schubstange vorwärtsbewegt wird, während ein
bewegbarer Kontakt in Kontakt mit einem Paar stationärer
Kontakte in Berührung gebracht wird, um den Elektromotor mit
Energie zu versorgen, wodurch die Ankerdrehwelle gedreht
wird; einem Planetengetriebe-Drehzahlreduzierer, der vor dem
Elektromotor angeordnet ist, wobei der
Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduzierer die Drehung der Ankerdrehwelle
herabsetzt, welche über einen Planetengetrieberahmen übertragen
wird; einer Freilaufkupplung, die ein Kupplungsäußeres und
ein Kupplungsinneres aufweist, wobei das Kupplungsäußere am
vorderen Endabschnitt des Planetengetrieberahmens angekuppelt
ist, um die auf diese Weise herabgesetzte Drehung auf die
Ausgangsdrehwelle zu übertragen; und einer vorderen Stütze,
die am vorderen Endabschnitt des Elektromotors in solcher
Weise angekuppelt ist, daß sie den
Planetengetriebe-Drehzahlreduzierer und die Freilaufkupplung aufnimmt,
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in welcher das Kupplungsäußere der Freilaufkupplung in den
zylindrischen Abschnitt des Planetengetrieberahmens in einer
solchen Weise befestigt ist, daß das Kupplungsäußere und der
zylindrische Abschnitt relativ zueinander gleiten, wenn ein
Drehmoment darauf aufgebracht wird, das größer als ein
vorgegebener Wert ist, wobei der rückwärtige Endabschnitt des
Kupplungsinneren über ein Lager auf dem vorderen Endabschnitt
der Ankerdrehwelle abgestützt ist, während der vordere
Endabschnitt über ein Lager an der inneren Wand des vorderen
Endabschnitts der vorderen Stütze abgestützt ist und wobei der
vordere Endabschnitt und der rückwärtige Endabschnitt des
Kupplungsäußeren über Lager auf dem Kupplungsinneren
abgestützt sind.
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Der begleitende Anspruch 1 wurde in eine zweiteilige Form
aufgeteilt, unter der Annahme, daß ein weiterer Stand der
Technik, nämlich die FR-A-2626625 der nächstliegende Stand
der Technik ist.
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Die Eigenart, das Prinzip und die Verwendung der Erfindung
werden aus der folgenden näheren Beschreibung deutlicher,
wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
gelesen wird, in welchen gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen oder Buchstaben bezeichnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den begleitenden Zeichnungen zeigt:
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Figur 1 eine Längsschnitt-Ansicht, die die wesentlichen
Komponenten eines Beispiels eines Koaxialtyp-Anlassers nach der
vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die obere und untere
Hälfte der Ausgangsdrehwelle des Anlassers in der
vorgeschobenen und in der zurückgezogenen Stellung gezeigt sind; und
Figur 2 eine Längsschnitt-Ansicht eines herkömmlichen
Koaxialtyp-Anlassers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Beispiel eines Koaxialtyp-Anlassers nach dieser Erfindung
wird unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben. Die obere
Hälfte von Figur 1 zeigt die Ausgangsdrehwelle des Anlassers
in nach vorne bewegtem Zustand, und die untere Hälfte zeigt
die Ausgangsdrehwelle nach rückwärts bewegtem Zustand.
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Die Teile des Koaxialtyp-Anlassers, die entsprechend der
Erfindung verbessert worden sind, werden beschrieben und sind
folglich unterschiedlich zu denen des oben beschriebenen
herkömmlichen Koaxialtyp-Anlassers.
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Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist der Koaxialtyp-Anlasser
eine vordere Stütze (60) auf, die mit dem Joch (2) über einen
Durchgangsbolzen (56) verbunden ist.
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Der Anlasser umfaßt weiterhin: Einen
Planetengetriebe-Drehzahlreduzierer (61), welcher einen inneren Getrieberahmen
(62) umfaßt, der am Frontrahmen (60) befestigt ist. Der
innere Getrieberahmen (62) hat ein inneres Getrieberad (62a). Der
innere Getrieberahmen (62) ist aus verstärktem Kunstharz
hergestellt; er kann jedoch auch aus einem metallischen Material
hergestellt sein. Der
Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduzierer (61) weist weiterhin einen
Planetengetrieberahmen (63) auf, welcher aus einem ringförmigen Abschnitt
(63a) und einem zylindrischem Abschnitt (63b) zusammengesetzt
ist, der sich von der äußeren Peripherie des ringförmigen
Abschnitts (63a) erstreckt. Eine Mehrzahl von Stützzapfen
(20), die in den ringförmigen Abschnitt (63a) eingelassen
sind, tragen über Lager (21) Planetenräder (18).
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Der Anlasser umfaßt weiterhin: Eine Freilaufkupplung (65),
welche wie folgt konstruiert ist: Die Freilaufkupplung (65)
weist ein Kupplungsinneres (66) auf, welches an beiden Enden
gelagert ist. Das heißt, daß der rückwärtige Endabschnitt des
Kupplungsinneren (66) über ein Kugellager (22) auf der
Ankerdrehwelle (7) abgestützt ist, während der vordere
Endabschnitt über ein Kugellager (29) auf der inneren Wandung des
vorderen Endabschnitts der Stütze (60) wie oben beschrieben
abgestützt ist. Die innere zylindrische Wand des
Kupplungsinneren (66) ist in Form eines wendelförmigen Keiles (66a)
ausgebildet, welcher mit dem wendelförmigen Keil (30a) im
Eingriff steht, der an der Ausgangsdrehwelle (30) ausgebildet
ist. Die Freilaufkupplung (65) weist weiterhin ein
Kupplungsäußeres (67) auf, welches auch an beiden Enden abgestützt
ist. Der rückwärtige Endabschnitt des Kupplungsäußeren (67)
ist über ein Lager (69) auf dem Kupplungsinneren (66)
abgestützt. Eine Mehrzahl von Rollern (26) sind zwischen dem
Kupplungsinneren (66) und dem Kupplungsäußeren (67)
angeordnet. Eine Haltekappe (68) ist über die Rückhalteplatte (27)
an der äußeren zylindrischen Wand des Kupplungsäußeren (67)
mittels einer Lappenverbindung befestigt und wird über ein
Lager (70) auf dem Kupplungsinneren (66) abgestützt. Das
heißt, daß das Kupplungsäußere (67) über die Lager (69 und
70) auf dem Kupplungsinneren (66) an beiden Enden abgestützt
ist. Der zylindrische Abschnitt des Kupplungsäußeren (67) ist
in dem zylindrischen Abschnitt (63b) des Planetengetrieberah
mens (63) in einer solchen Weise schrumpfbefestigt, daß das
Kupplungsäußere (67) und der Planetengetrieberahmen (63)
relativ zueinander gleiten, wenn ein Drehmoment, das größer ist
als ein vorgegebener Wert, darauf aufgebracht wird, wodurch
die Stoßlast verringert wird.
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Ein Ritzel (71) ist auf der Ausgangsdrehwelle (30) in einer
solchen Weise befestigt, daß es axial gleitbar ist.
Insbesondere weist das Ritzel (71) einen zylindrischen Abschnitt
(71a) auf, der sich nach hinten erstreckt, welcher auf der
Ausgangsdrehwelle (30) gleitet.
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Die anderen Komponenten des Koaxialtyp-Anlassers sind
dieselben, wie die in dem oben beschriebenen herkömmlichen
Koaxialtyp-Anlasser.
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Wie oben beschrieben worden ist, wird bei dem
Koaxialtyp-Anlasser der Erfindung das Kupplungsinnere (66) der
Freilaufkupplung (65) über die Kugellager (22 und 29) an beiden Enden
abgestützt, während das Kupplungsäußere (67) über die Lager
(69 und 70) an beiden Enden abgestützt ist. Folglich werden
während des Freilaufs das Kupplungsäußere (67) und das
Kupplungsinnere (65) koaxial zueinander gehalten und daher die
Lager und andere Kupplungsteile davor bewahrt, übernormal
abgenutzt zu werden.
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Beim oben beschriebenen Koaxialtyp-Anlasser sind die
stationären Kontakte und die bewegbaren Kontakte innerhalb der
Anregungsspule vorgesehen; jedoch können sie hinter dem
magnetischen Pfadkern angeordnet sein.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Beim Koaxialtyp-Anlasser gemäß der Erfindung ist der
rückwärtige Endabschnitt des Kupplungsinneren der Freilaufkupplung
über das Lager am vorderen Endabschnitt der Ankerdrehwelle
abgestützt und der vordere Endabschnitt ist über das Lager an
der inneren Wand des vorderen Endabschnitts der vorderen
Stütze abgestützt, während der vordere Endabschnitt und der
hintere Endabschnitt des Kupplungsäußeren über die Lager auf
dem Kupplungsinneren abgestützt sind. Weiterhin ist das
Kupplungsäußere im zylindrischen Abschnitt des Planetengetrie
berahmens in einer solchen Weise befestigt, daß das
Kupplungsäußere und der Planetengetrieberahmen relativ zueinander
gleiten, wenn eine Stoßlast aufgebracht wird, die ein
größeres Drehmoment als den vorgegebene Wert bewirkt. Daher werden
das Kupplungsäußere und das Kupplungsinnere zu jeder Zeit
koaxial gehalten, welches die Lager und andere Kupplungsteile
davor bewahrt, übernormal abgenutzt zu werden.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen sind zum besseren Verständnis
gedacht und sollen nicht den Schutzbereich einschränken.