IT9067444A1

IT9067444A1 - MOTOR VEHICLE STARTING DEVICE.

Info

Publication number: IT9067444A1
Application number: IT067444A
Authority: IT
Inventors: Emilio Caglio; Furio Rozza
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1991-12-18
Also published as: IT1241262B; IT9067444A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo DESCRIPTION of the industrial invention entitled

"Dispositivo di avviamento per autoveicoli" "Motor vehicle starter"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un dispositivo di avviamento per autoveicoli, del tipo comprendente: The present invention relates to a starter device for motor vehicles, of the type comprising:

- un involucro di sopporto, - a support casing,

- un motore elettrico di comando,e - an electric drive motor, e

- un albero condotto connesso in rotazione col rotore del motore elettrico e portante un pignone traslabile atto ad ingranare con una dentatura del volano del motore a combustione interna. - a driven shaft connected in rotation with the rotor of the electric motor and carrying a translatable pinion adapted to mesh with a toothing of the flywheel of the internal combustion engine.

Nei dispositivi noti del tipo sopra precisato il pignone è collegato al rotore del motore elettrico mediante una catena di trasmissione fondamentalmente di tipo rigido. Il pignone è normalmente portato da una ruota libera la quale impegna un giunto scanalato elicoidale ricavato sull'albero condotto; in questo modo l'ingranamento del pignone con la corona del volano avviene mediante un movimento combinato di traslazione e rotazione. In known devices of the type specified above, the pinion is connected to the rotor of the electric motor by means of a basically rigid transmission chain. The pinion is normally carried by a free wheel which engages a helical grooved joint obtained on the driven shaft; in this way the meshing of the pinion with the crown of the flywheel occurs through a combined movement of translation and rotation.

Prove effettuate dalla richiedente hanno dimostrato che durante la fase di avviamento del motore termico il pignone perde periodicamente il contatto con la corona del volano. Questo distacco è dovuto ad una variazione della velocità di rotazione del motore termico. Tale velocità diminuisce durante le fasi di compressione ed aumenta bruscamente nelle fasi di espansione dei gas. Durante tali fasi di espansione la velocità di rotazione del motore termico tende a superare la velocità di rotazione dell'albero condotto. Per mantenere costantemente il pignone in presa con la corona del volano il motore dovrebbe essere in grado di fornire una coppia motrice di gran lunga superiore alla sua coppia massima disponibile. A causa dell'aumento della velocità istantanea di rotazione del volano il pignone recupera le tolleranze dell'ingranamento in senso contrario al verso in cui avviene la trazione. Inoltre si verifica un movimento alternativo in senso assiale del pignone e della ruota libera per effetto della presenza del giunto scanalato elicoidale che, a fronte di un'inversione della coppia sul pignone, provoca un'inversione della spinta assiale su quest'ultimo. Ciò provoca un movimento alternato del pignone ed una serie periodica di urti della ruota libera contro il suo spallamento d'arresto. Tests carried out by the applicant have shown that during the starting phase of the heat engine the pinion periodically loses contact with the flywheel crown. This detachment is due to a variation in the rotation speed of the heat engine. This speed decreases during the compression phases and increases sharply in the gas expansion phases. During these expansion phases the rotation speed of the heat engine tends to exceed the rotation speed of the driven shaft. To keep the pinion in constant contact with the flywheel crown, the engine should be able to supply a drive torque far in excess of its maximum available torque. Due to the increase in the instantaneous speed of rotation of the flywheel, the pinion recovers the tolerances of the gear in the opposite direction to the direction in which the traction takes place. Furthermore, an alternative movement in the axial direction of the pinion and of the free wheel occurs due to the presence of the helical splined joint which, in the face of an inversion of the torque on the pinion, causes an inversion of the axial thrust on the latter. This causes an alternating movement of the pinion and a periodic series of impacts of the free wheel against its stop shoulder.

Allo scopo di rimediare ai suddetti inconvenienti, la presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di avviamento del tipo sopra definito, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo di accumulo di energia elastica interposto sulla catena cinematica che trasmette il moto dal motore elettrico al pignone. In order to remedy the aforementioned drawbacks, the present invention relates to a starting device of the type defined above, characterized in that it comprises an elastic energy storage device interposed on the kinematic chain which transmits motion from the electric motor to the pinion.

Di preferenza, il suddetto dispositivo di accumulo comprende un giunto elastico torsionale interposto tra l'albero condotto ed il rotore del motore elettrico. Preferably, the aforementioned accumulation device comprises a torsional elastic joint interposed between the driven shaft and the rotor of the electric motor.

Grazie a questa caratteristica il pignone risulta svincolato torsionalmente dal rotore del motore elettrico; l'energia elastica accumulata dal giunto torsionale tende a mantenere il pignone in costante contatto con la corona. Ciò risulta possibile grazie al fatto che l'albero condotto, essendo svincolato dal rotore del motore elettrico, presenta un’inerzia molto bassa e può quindi seguire senza distacchi le variazioni di velocità del volano del motore termico. In questo modo si evita o si riduce notevolmente il moto di vibrazione con cui il pignone recupera i giochi meccanici sulla corona e si evita anche l'escursione assiale del pignone. Tutto ciò si traduce in una riduzione di rumorosità del dispositivo di avviamento ed in una minore sollecitazione meccanica degli organi di trasmissione del moto i quali possono essere quindi dimensionati in modo più ridotto. Thanks to this feature, the pinion is torsionally released from the rotor of the electric motor; the elastic energy accumulated by the torsional joint tends to keep the pinion in constant contact with the crown. This is possible thanks to the fact that the driven shaft, being released from the rotor of the electric motor, has a very low inertia and can therefore follow without detachment the speed variations of the heat engine flywheel. In this way the vibration motion with which the pinion recovers the mechanical play on the crown is avoided or considerably reduced and the axial excursion of the pinion is also avoided. All this translates into a reduction in the noise level of the starting device and a lower mechanical stress on the motion transmission members which can therefore be dimensioned in a more reduced way.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti nel corso della descrizione dettagliata che segue fatta con riferimento ai disegni allegati, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become evident in the course of the detailed description which follows made with reference to the attached drawings, provided purely by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 è una sezione longitudinale parziale di un dispositivo di avviamento secondo la presente invenzione, - le figure 2 e 3 sono viste prospettiche esplose della parte indicata dalla freccia II nella figura 1, e - la figura 4 è una sezione secondo la linea IV-IV nella figura 1. - figure 1 is a partial longitudinal section of a starter device according to the present invention, - figures 2 and 3 are exploded perspective views of the part indicated by arrow II in figure 1, and - figure 4 is a section along the line IV-IV Figure 1.

Con riferimento ai disegni, con 1 è indicato un dispositivo di avviamento per autoveicoli, comprendente un involucro di sopporto 2 all'interno del quale è disposto un motore elettrico 4. Il rotore 6 del rotore 4 presenta un albero 8 sul quale è ricavato un pignone 10 che costituisce il solare di un riduttore epicicloidale 12. Il riduttore 12 comprende un portatreno 14 che è costituito da un disco 16 portante tre satelliti 18 (uno solo dei quali è visibile nella figura 1 ). I satelliti 18 ingranano sia col solare 10 che con una corona 20 fissata all'involucro di sopporto 2. With reference to the drawings, 1 indicates a starter device for motor vehicles, comprising a support casing 2 inside which an electric motor 4 is arranged. The rotor 6 of the rotor 4 has a shaft 8 on which a pinion is obtained 10 which constitutes the solar of a planetary reduction unit 12. The reduction unit 12 comprises a planet carrier 14 which is constituted by a disk 16 carrying three satellites 18 (only one of which is visible in Figure 1). The satellites 18 mesh both with the solar 10 and with a crown 20 fixed to the support casing 2.

Con 22 è indicato un albero condotto che è connesso in rotazione col disco 16 del riduttore 12 nel modo che verrà spiegato meglio nel seguito. L'albero condotto 22 è munito di un giunto scanalato elicoidale 4 impegnato da una ruota libera 26. La ruota libera 26 porta un pignone 28 che è destinato ad ingranare con una corona dentata 30 ricavata sulla periferia del volano 32 di un motore a combustione interna (non illustrato). Alla ruota libera 26 è associato un di^ositivo 32 che comanda la traslazione assiale della ruota libera 26 in modo da portare il pignone 28 in impegno con la corona 30. Il dispositivo di comando 34 non viene descritto dettagliatamente poiché tale dispositivo è di per sé noto ed esula dall'ambito della presente invenzione. The reference number 22 indicates a driven shaft which is connected in rotation with the disk 16 of the reducer 12 in the way that will be explained better in the following. The driven shaft 22 is equipped with a helical splined joint 4 engaged by a free wheel 26. The free wheel 26 carries a pinion 28 which is intended to mesh with a toothed crown 30 obtained on the periphery of the flywheel 32 of an internal combustion engine (not illustrated). Associated with the free wheel 26 is a device 32 which controls the axial translation of the free wheel 26 so as to bring the pinion 28 into engagement with the crown wheel 30. The control device 34 is not described in detail since this device is itself known and is beyond the scope of the present invention.

Come è visibile nella figura 3, l'albero condotto 22 è munito ad una sua estrenità di una coppia di bracci radiali che si dispongono entro rispettive sedi incassate circonferenziali 38 ricavate nel disco 16 del portatreno 14. All'interno di ciascuna sede 38 è disposta una molla elicoidale 40 che agiscono contro la superficie laterale di uno dei bracci 36 e contro una parete di fondo 42 della cava 38. As can be seen in Figure 3, the driven shaft 22 is provided at one end of it with a pair of radial arms which are arranged within respective recessed circumferential seats 38 obtained in the disk 16 of the chain carrier 14. Inside each seat 38 is arranged a helical spring 40 acting against the lateral surface of one of the arms 36 and against a bottom wall 42 of the groove 38.

L'insieme costituito dai bracci 36, dalle molle 40 e dal disco 16 costituisce un giunto elastico torsionale che è in grado di accumulare energia elastica nelle fasi in cui la coppia motrice proveniente dal motore elettrico 4, ridotta sull'asse dell'albero condotto 22, è maggiore della coppia resistente applicata al pignone 28 tramite la corona 30. Durante le fasi di espansione del motore termico la velocità istantanea della corona 32 tende a superare la velocità istantanea di rotazione dell'albero condotto 22. In queste condizioni l'energia elastica accumulata dalle molle 40 permette all'albero 22 (che è svincolato dal rotore 6 del motore 4) di accelerare mantenendo il pignone 28 costantemente in presa con la corona 30. The assembly consisting of the arms 36, the springs 40 and the disc 16 constitutes a torsional elastic joint which is able to accumulate elastic energy in the phases in which the driving torque coming from the electric motor 4, reduced on the axis of the driven shaft 22 , is greater than the resisting torque applied to the pinion 28 by means of the crown 30. During the expansion phases of the heat engine the instantaneous speed of the crown 32 tends to exceed the instantaneous speed of rotation of the driven shaft 22. In these conditions the elastic energy accumulated by the springs 40 allows the shaft 22 (which is released from the rotor 6 of the motor 4) to accelerate while keeping the pinion 28 constantly in contact with the crown 30.

Nella descrizione che precede ci si è riferiti in modo specifico ad un dispositivo di avviamento con riduttore epicicloidale. Tuttavia, la presente invenzione può essere applicata ad un dispositivo privo di riduttore di velocità; in tal caso è sufficiente rendere il disco 16 solidale all'albero 8 del rotore 6 matenendo inalterata la rimanente parte del dispositivo. In the above description, reference has been made specifically to a starter device with planetary reduction gear. However, the present invention can be applied to a device without a speed reducer; in this case it is sufficient to make the disc 16 integral with the shaft 8 of the rotor 6 while keeping the remaining part of the device unaltered.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati ris etto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may be varied widely with respect to what has been described and illustrated without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. - Starter device for motor vehicles, comprising: - a support shell (2), - an electric drive motor (4), a driven shaft (22) connected in rotation with the rotor (6) of the electric motor (4) and carrying a translatable pinion (28) adapted to mesh with a toothing (30) of the flywheel (32) of the internal combustion engine, characterized in that it comprises an elastic energy storage device (16, 36, 40) interposed on the kinematic chain which transmits motion from the electric motor (4) to the pinion (28). 2. - Device according to Claim 1, characterized in that said accumulation device comprises a torsional elastic joint (16, 36, 40) interposed between the driven shaft (22) and the rotor (6) of the electric motor (4) . 3. - Device according to Claim 2, characterized in that it comprises a speed reducer (12) of the epicyclical type interposed between the rotor (6) of the electric motor (4) and the driven shaft (22), the chain carrier (14 ) of the reducer (12) including a disk (16) in which at least one pair of circumferential seats (38) are obtained which receive respective elastic elements (40) cooperating with the driven shaft (22), 4. - Device according to Claim 3, characterized in that the driven shaft (22) is equipped with a pair of radial arms (36) arranged within the respective circumferential seats (38), the aforementioned elastic means comprising a pair of springs helical (40) each of which is interposed between a bottom wall (42) of the seat (38) and the respective radial arm (36). All substantially as described and illustrated and for the specified purposes.