JP2004509287A - 始動装置 - Google Patents

Abstract

駆動装置（６）と、該駆動装置（１６）に後置された可変減速比を有する伝動装置（２２）とを有する内燃機関のための始動装置を提案する。この始動装置（１０）は、伝動装置（２２）の減速比が無段式で可変であることを特徴としている。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の内燃機関のための始動装置に関する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２７９０５号明細書に基づき公知の始動装置は、駆動装置とピニオンとの間に可変の減速比を有する伝動装置を有している。この伝動装置は、太陽歯車が駆動装置によって駆動可能な遊星歯車伝動装置である。この遊星歯車伝動装置の駆動は、遊星歯車延いては遊星歯車支持体を介して行われる。前記遊星歯車伝動装置は２つの異なる減速比を可能にする。即ち、回転数の低い第１の減速比では、オーバーランニングクラッチにより保持されたリングギヤを介して低速への伝達が行われる。規定された駆動装置回転数から、遊星歯車支持体に固定された複数の遠心力カップリング部材が働いてリングギヤが遊星歯車支持体にロックされ、これにより、遊星歯車伝動装置が減速から１：１の減速比へ切り換えられる。この構成の欠点は、内燃機関のためのいわゆる高速回転助成が２つの運転ポイントでしか最適に適合されていない点である。
【０００２】
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の本発明による始動装置は、該始動装置が伝動装置の可変の減速比に基づき、始動時の内燃機関の運転状態にできるだけ最適に適合され得るという利点を有している。これにより、始動装置の高速回転助成は最適となる。
【０００３】
伝動装置の無段式の構成は、伝動装置における摩耗を少なくし且つノイズを少なくする。それというのも、この場合は減速比の変化に際して力若しくは負荷の突出が生ぜしめられないからである。請求項２以下に記載の構成により、請求項１記載の始動装置の有利な改良が可能である。始動装置における可変減速比を実現するための手間は、伝動装置が自己制御式であると特に小さくなる。センサ、調整部材及び手間のかかる制御技術は省くことができる。
【０００４】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００５】
図１には、ケーシング１３内に複数の構成群を収容している始動装置１０が示されている。前記構成群には駆動軸１９と伝動装置２２とを介して出力軸２５を駆動する駆動装置１６が所属している。出力軸２５には回転摺動可能にピニオン噛合い駆動装置２８が支承されている。このピニオン噛合い駆動装置２８は、ソレノイドスイッチ３１を介して内燃機関のリングギヤ（図示せず）に噛み合うことができる。
【０００６】
図２には、伝動装置２２の第１実施例が示されている。この第１実施例は可変の減速比を有する伝動装置であって、この場合、減速比は無段式で可変である。伝動装置２２はいわゆる遊星歯車伝動装置として構成されている。２つの部分から形成された中心歯車３４は駆動軸１９を介して駆動される。中心歯車３４は第１のフランクギヤ３７と第２のフランクギヤ４０とから成っている。これらの第１のフランクギヤ３７及び第２のフランクギヤ４０はそれぞれ互いに向けられたフランク面４３を有しており、これらのフランク面４３の間には少なくとも１つの遊星歯車４６が締込み可能である。別の歯車伝動装置部材は、やはり２つの部分で形成された内歯歯車４９である。この内歯歯車４９は第１の内歯フランクギヤ５２と第２の内歯フランクギヤ５５とから成っている。第１の内歯フランクギヤ５２も第２の内歯フランクギヤ５５も、それぞれ互いに向かい合ったフランク面４３を有している。遊星歯車４６の両側には各１つのフランジ部材が配置されており、この場合、出力側では出力フランジ５８が出力軸２５と一体に結合されている。駆動側には環状の駆動フランジ６１が配置されている。出力フランジ５８と駆動フランジ６１とは互いに相対回動不能に結合されている。相対回動不能のこの結合は、出力フランジ５８にも駆動フランジ６１にも互いに向かい合った複数の孔６４が配置されており、これらの孔６４を貫通して結合用のボルト６７が差し込まれていることによって達成される。出力フランジ５８と駆動フランジ６１とは相対回動不能であり且つ軸方向で摺動不能に互いに結合されている。
【０００７】
駆動フランジ６１も出力フランジ５８も、それぞれ周面に半径方向外向きで延びる溝７０を有している。これらの溝７０は、遊星歯車４６が不動に配置された軸７３が内部で半径方向外側又は半径方向内側に向かって滑動することを可能にする。
【０００８】
駆動軸１９は、ヘリカルスプライン７７が一体に形成された軸区分７６を有している。前記ヘリカルスプライン７７は両側を２つのスナップリングによって制限されており、この場合、第１のスナップリングは第１のフランクギヤのためのストッパを成しており、他方のスナップリングは第２のフランクギヤのためのストッパを成している。第１のフランクギヤ３７は、やはりヘリカルスプライン７７が一体に形成された中心孔を有している。更に、第１のフランクギヤ３７は、直歯８１が一体に形成された円筒形の外側区分８０を有している。この外側区分８０は遊星歯車４６の半径方向内側に位置している。直歯８１を備えた前記外側区分８０には第２のフランクギヤ４０が被せ嵌められており、この第２のフランクギヤ４０は直歯８１に対応し且つこの直歯８１に噛み合う内歯直歯を有している。第２のフランクギヤ４０は第１の構成では軸方向で延びる、駆動装置に向けられた円筒形の区分８４を有しており、この区分８４の外面は駆動フランジ６１の孔８６内で摺動可能に支承されていてよい。第２の構成では、円筒形の区分８４はスペースの理由から支承力を伝達すること無しに駆動フランジ６１に突入しているだけでもよい。円筒形の区分８４の端部に配置された皿形ディスク９０を介して、第２のフランクギヤは別のスナップリングによって運動を防止されている。
【０００９】
内歯歯車４９は第１の内歯フランクギヤ５２と第２の内歯フランクギヤ５５とを以て、少なくとも１つの遊星歯車４６に周面係合している。この場合、第２の内歯フランクギヤ５５は第１の内歯フランクギヤ５２内で可動に支承されている。この場合、第２の内歯フランクギヤは、ばね部材９３によって位置固定インナリング９５に支持されている。第１の内歯フランクギヤ５２はケーシング１３の内部で摺動可能に支承されている。少なくとも１つの遊星歯車４６は全体的にダブルコーン状に形成されており、この場合、この遊星歯車４６の回転軸端部には、外側に向けられた各１つの円錐面４７が設けられている。
【００１０】
次に始動装置１０、特に伝動装置２２の機能を説明する。この場合、伝動装置２２の出発位置は次の通りである。即ち：
駆動装置１６による駆動トルクはまだ作用していないので、遊星歯車４６は半径方向で最も内側の位置を占めている。このことは、第２の内歯フランクギヤ５５を押圧するばね部材９３によって生ぜしめられ、これにより、第１の内歯フランクギヤ５２が遊星歯車４６に接触する。このことは、円錐面４７及び内歯フランクギヤ５２，５５によって前記円錐面４７に作用する力に基づき、遊星歯車４６における半径方向内向きの力を生ぜしめる。即ち、これらの遊星歯車４６は半径方向で最も内側の位置を占めている。
【００１１】
始動装置１０の接続後に駆動軸１９が左回りで回転し始める。ヘリカルスプライン７７に基づき、第１のフランクギヤ３７は駆動装置１６に向かって移動される。この場合、第１のフランクギヤ３７はフランク面４３を以て遊星歯車４６の円錐面４７を押圧して、この遊星歯車４６を第２のフランクギヤ４０に向かって、この第２のフランクギヤ４０のフランク面４３に接触するまで押しずらす。今やヘリカルスプライン７７に沿った摺動運動は行われないので、駆動装置１６の駆動トルクが、今や遊星歯車４６を駆動する中心歯車３４に伝達される。この場合、遊星歯車４６は円錐面４７を以て第１の内歯フランクギヤ５２及び第２の内歯フランクギヤ５５のフランク面４３に沿って転動する。これらのフランク面は一緒に回転はしないが軸方向で摺動可能である。この場合、遊星歯車４６は軸７３及び溝７０を介して出力フランジ５８及び駆動フランジ６１を連行するので、出力軸２５を介して出力トルクがピニオン噛合い駆動装置２８に伝達される。
【００１２】
このことは、電動モータとして構成された駆動装置１６において最初は極めて高い駆動トルクに基づき、第１のフランクギヤ３７と第２のフランクギヤ４０との間に極端に高い締付け力を生ぜしめる。この締付け力は最終的にばね部材９３のばね力を越える力を生ぜしめるので、第１の内歯フランクギヤ５２と第２の内歯フランクギヤ５５とが押し広げられる。遊星歯車４６は半径方向外側に向かって移動する。このことは、軸７３と遊星歯車４６とに関して最終的に最大になる転動円をますます大きくする。このことは、第１の内歯フランクギヤ５２及び第２の内歯フランクギヤ５５と遊星歯車４６との間の転動線においては逆である。この場合は半径、つまり軸７３の中心軸線と転動線との間の間隔はだんだん小さくなる。このことは、駆動軸１９と出力軸２５との間で調節される回転数の比率に関して、まず最初に遊星歯車４６が半径方向内側に位置しているときに、出力軸２５が駆動軸１９に対して比較的速く回転するということを意味する。次いで、遊星歯車４６が更に外側に向かって運動するにつれて、出発状況に比べて出力軸２５の回転数が低下するように運動比率が変化する。駆動装置１６の駆動出力が一定であると仮定すると、このことは出力軸２５における出力トルクに関して、更に外側に向かって移動する遊星歯車４６を以て出力軸２５におけるトルクが増大するということを意味する。このことは内燃機関を始動させるために好適である。それというのも、内燃機関は始動過程の開始時に特に高いトルク要求を有しているからである。
【００１３】
内燃機関が一度始動されると、この内燃機関のトルク要求は連続的に低下する。従って、駆動装置１６も駆動軸１９を介して伝動装置２２に駆動トルクをあまり伝達しなくてよい。このことは結果的に、ヘリカルスプライン７７における力を減少させ延いては第１のフランクギヤ３７及び第２のフランクギヤ４０のフランク面４３の間の力を小さくする。ばね部材９３の力は今やこのばね部材９３にヘリカルスプライン７７から作用する力よりも大きいので、第１の内歯フランクギヤ５２及び第２の内歯フランクギヤ５５のフランク面４３は、第１のフランクギヤ３７及び第２のフランクギヤ４０のフランク面４３の間の力よりも大きな力で遊星歯車４６の円錐面４７を押圧する。その結果、遊星歯車４６は溝７０に沿って再び半径方向内側に向かって運動するので、一方では出力軸２５におけるトルクは低下し且つ他方では出力軸２５の回転数は上がる。
【００１４】
図３には、伝動装置２２のための第２実施例が示されている。この実施例は図２に示した伝動装置２２とは異なり駆動装置１６の駆動回転数に基づき制御されている。駆動軸１９は中心歯車３４の配置された軸区分にわたって形状接続的な輪郭を有しており、この形状接続的な輪郭は、対応する中心歯車３４の形状接続的な対応輪郭に噛み合っている。これらの形状接続的な両輪郭は、駆動軸１９に沿った中心歯車３４の軸方向の摺動を可能にする。中心歯車３４はやはりフランク面４３を備えた第１のフランクギヤ３７から成っている。この第１のフランクギヤ３７のフランク面４３は、中心リング９８の表面部分である第２のフランク面４３と協働する。前記中心リング９８は中心歯車３４に、該中心歯車３４がばね部材１０１を介して第１のフランクギヤ３７に固定された位置固定リング１０４に支持されることによって保持される。中心リング９８のフランク面４３及び第１のフランクギヤ３７のフランク面４３は、既に第１実施例において半径方向外側が内歯歯車４９のフランク面４３によって周面係合されているように、複数の遊星歯車４６に周面係合する。内歯歯車４９は第１実施例と同様に構成されている。出力フランジ５８には複数の孔６４が設けられており、これらの孔６４には複数のボルト６７が固定されている。これらのボルト６７は、中心歯車３４の駆動装置１６に面した側に配置された遊星歯車支持体１０７を支持している。この遊星歯車支持体１０７はボルト６７に複数部分から成る旋回アーム１０９を支持している（図４も参照）。この旋回アーム１０９は出力フランジ５８と遊星歯車支持体１０７との間に配置されている。旋回アームは２本の個別アーム１１１から成っており、これらの個別アーム１１１はそれぞれ全長にわたって３つの個別開口を有している。これらの開口はそれぞれ整合するように向かい合っている。真ん中の開口は、ボルト６７において遊星歯車支持体１０７を支承するのに役立つ。下側の２つの開口には、カウンタウェイト１１４の固定された軸１１３が取り付けられる。上側の２つの開口には、遊星歯車４６の配置された軸７３が取り付けられる。遊星歯車４６は両個別アーム１１１間で保持されている。
【００１５】
以下に、第２実施例の機能を図３及び図４に基づき説明する。
【００１６】
駆動装置１６の駆動軸１９が駆動されると、同時に中心歯車３４が回転される。第１のフランクギヤのフランク面４３と中心リング９８のフランク面４３とを介して、摩擦力で遊星歯車４６が駆動される。この場合、これらの遊星歯車４６は内歯歯車４９のフランク面４３に接して既に公知の形式で転動する。出力軸２５の回転数は最初は比較的低いので、中心歯車３４のフランク面はばね部材１０１を介して遊星歯車４６をまず半径方向外側に向かって押圧する。これにより、内歯歯車４９のばね部材９３が負荷される。これにより、出力軸２５における出力トルクは最初は比較的高く、内燃機関を始動させるために役立つ。次いで出力軸２５の回転数が増大すると、このことは遊星歯車支持体１０７の角速度の増大延いてはカウンタウェイト１１４の角速度の増大をも意味する。旋回アーム１０９における運動比率に基づき、カウンタウェイト１１４の遠心力の増大は中心歯車３４における軸方向力を増大させ、その結果、中心歯車３４のフランク面４３が押し広げられる。これにより、伝動装置２２の運動比率も変化するので、遊星歯車４６は再び半径方向内側に向かって運動し、出力軸２５の回転数は駆動軸１９の回転数に対して過度に増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による始動装置の概略図である。
【図２】
トルク制御式伝動装置の立体的な部分断面図である。
【図３】
トルク制御式伝動装置の立体的な部分断面図である。
【図４】
枢着された遊星歯車の立体図である。
【符号の説明】
１０　始動装置、　１３　ケーシング、　１６　駆動装置、　１９　駆動軸、　２２　伝動装置、　２５　出力軸、　３４　中心歯車、　３７　第１のフランクギヤ、　４０　第２のフランクギヤ、　４３　フランク面、　４６　遊星歯車、　４９　内歯歯車、　５２　第１の内歯フランクギヤ、　５５　第２の内歯フランクギヤ、　５８　出力フランジ、　６１　駆動フランジ、　６４，８６　孔、　６７　ボルト、　７０　溝、　７３　軸、　７６　軸区分、　７７　ヘリカルスプライン、　８０　外側区分、　８１　直歯、　８４　円筒区分、　９０　皿形ディスク、　９３，１０１　ばね部材、　９５　位置固定インナリング、　９８　中心リング、　１０４　位置固定リング、　１０７　遊星歯車支持体、　１０９　旋回アーム、　１１１　個別アーム、　１１３　軸、　１１４　カウンタウェイト

Claims (6)

1. 駆動装置（１６）と、該駆動装置（１６）に後置された可変減速比を有する伝動装置（２２）とが設けられた内燃機関のための始動装置において、減速比が無段式で可変であることを特徴とする始動装置。
2. 伝動装置（２２）が自己制御式である、請求項１記載の始動装置。
3. 伝動装置（２２）が駆動装置（１６）の駆動トルクに基づき制御可能である、請求項１又は２記載の始動装置。
4. 伝動装置（２２）が駆動装置（１６）の駆動回転数に基づき制御可能である、請求項１又は２記載の始動装置。
5. 伝動装置（２２）が、中心歯車（３４）と少なくとも１つの遊星歯車（４６）と内歯歯車（４９）とを備えた遊星歯車伝動装置であり、駆動トルクにより半径方向の作動力を少なくとも１つの遊星歯車（４６）に生ぜしめることができる、請求項１から４までのいずれか１項記載の始動装置。
6. 伝動装置（２２）が、中心歯車（３４）と少なくとも１つの遊星歯車（４６）と内歯歯車（４９）とを備えた遊星歯車伝動装置であり、駆動回転数により半径方向の作動力を少なくとも１つの遊星歯車（４６）に生ぜしめることができる、請求項１から４までのいずれか１項記載の始動装置。