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HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1.
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenstartvorrichtung, die
mit einer Einwegkupplung ausgestattet ist, welche eine Drehwelle
eines Elektromotors (eines Anlassermotors) mit einer Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine mechanisch in Eingriff bringen kann, um
den Betrieb einer Brennkraftmaschine zu starten und zwar unter Verwendung der
Ausgangsleistung des Elektromotors.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
verfügbarer herkömmlicher Maschinenanlasser, der
den Betrieb einer Brennkraftmaschine starten kann, indem Ausgangsenergie
eines Elektromotors (oder eines Anlassermotors) der Brennkraftmaschine
zugeführt wird, ist bekannt (im Folgenden der Kürze
halber als "Maschine" bezeichnet). Bei solch einem Übertragungsmechanismus
für die Ausgangsenergie von einem Elektromotor zur Maschine über
die Maschinenstartvorrichtung wird ein Kleinzahnrad, welches an
dem Elektromotor befestigt ist, zum Starten der Maschine nach vorwärts
verschoben und gelangt in Kämmeingriff mit einem Ringzahnrad, welches
an einer Kurbelwelle der Maschine befestigt ist. Nachdem die Maschine
gestartet hat wird das Kleinzahnrad des Elektromotors in seine Ursprungsposition
zurückgeführt, indem die elektrische Energiezufuhr
zu dem Elektromotor angehalten wird. Das Kleinzahnrad des Elektromotors
wird dadurch außer Eingriff von dem Ringzahnrad gebracht,
das heißt der mechanische Eingriff zwischen dem Kleinzahnrad und
der Kurbelwelle wird aufgehoben. Dieser Betrieb kann die Energieübertragung
der Maschine zu der Drehwelle des Elektromotors (als Ausgangswelle) freigeben.
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Es
wurde auch eine Maschinenstartvorrichtung vom Konstant-Kämmeingriffstyp
vorgeschlagen, bei der das Ringzahnrad der Maschine und das Kleinzahnrad
des Elektromotors immer miteinander kämmen. Kürzlich
wurde ein Versuch unternommen, solch eine Maschinenstartvorrichtung
von Konstant-Kämmtyp in Hybridfahrzeuge zu inkorporieren und
die Fahrzeuge mit einem Leerlaufstoppsystem auszustatten.
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Beispielsweise
ist in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
nr.
JP 2000-297730 eine
Maschinenstartvorrichtung vom Konstant-Kämmeingriffstyp
offenbart. Bei dieser herkömmlichen Maschinenvorrichtung
vom Konstant-Kämmtyp ist ein Ringzahnrad um die äußere Umfangsfläche
eines Schwungsrades angeordnet und eine Einwegkupplung ist zwischen
einer Drehwelle (oder einer Ausgangswelle) eines Elektromotors und
einem Kleinzahnrad angeordnet. Nachdem die Maschine (eine Brennkraftmaschine)
gestartet hat, führt die Einwegkupplung eine Trennung der Drehwelle
des Elektromotors von dem Kleinzahnrad durch, um das Kleinzahnrad
drehen zu lassen, damit nämlich das Kleinzahnrad in den
Leerlauf fällt. Dies kann die Energieübertragung
von der Maschine zu der Drehwelle des Elektromotors nachdem die
Maschine gestartet wurde, freigeben, wie in der
JP 2000-297730 offenbart ist.
Jedoch erzeugt diese herkömmliche Technik in Verbindung
mit einer Maschinenstartvorrichtung vom Konstant-Kämmtyp übermäßige
mechanische Geräusche, da nämlich das Ringzahnrad
und das Kleinzahnrad immer miteinander kämmen und zwar
während des Betriebes der Maschine und sich auch mit einem
großen Ausmaß eines mechanischen Abriebs zwischen
diesen Zahnrädern drehen.
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Im
Gegensatz dazu gibt es eine andere herkömmliche Technik,
bei welcher ein Schwungrad und ein Ringzahnrad unabhängig
ausgebildet sind und eine Einwegkupplung zwischen dem Schwungrad und
dem Ringzahnrad vorgesehen ist. Bei dieser herkömmlichen
Technik wird der mechanische Eingriff zwischen dem Schwungrad und
dem Ringzahnrad durch die Einwegkupplung freigegeben, nachdem die Maschine
gestartet wurde. Beispielsweise offenbart die offengelegte japanische
Patentveröffentlichung Nr.
JP 2000-274337 solch eine herkömmliche
Technik. Da bei dieser herkömmli chen Technik eine Drehung
von sowohl dem Ringzahnrad als auch dem Kleinzahnrad während
des Betriebes der Maschine vermieden wird, ist es möglich
einen Zahnradabrieb und übermäßiges mechanisches
Geräusch zu beseitigen.
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Damit
die Einwegkupplung die Zentrifugalkraft verwenden kann, nachdem
die Maschine gestartet wurde, wird in der nachfolgend erläuterten herkömmlichen
Technik gemäß der
JP 2000-274337 eine Konfiguration
vorgeschlagen, bei der ein Außenring der Einwegkupplung
in dem Schwungrad angeordnet ist und ein Innenring der Einwegkupplung
in dem Ringzahnrad angeordnet ist. Es existieren jedoch vielfältige
Typen von Schwungrädern auf dem kommerziellen Markt, beispielsweise
stellen viele Motorfahrzeug-Hersteller unterschiedliche Typen von Schwungrädern
her und vertreiben diese und zwar entsprechend den Motorfahrzeugen.
Daher müssen vielfältige Typen von Ringzahnrädern
geschaffen werden entsprechend den Typen der vielfältigen
Typen von Schwungrädern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Maschinenstartvorrichtung
zu schaffen, die mit einer Einwegkupplung ausgestattet ist und die
bei verschiedenen Typen von Ringzahnrädern angewendet werden
kann und die einen mechanischen Eingriff zwischen einer Drehwelle
(oder einer Ausgangswelle) eines Elektromotors und einer Kurbelwelle
an einer Brennkraftmaschine vermittels einer Einwegkupplung herstellen
und freigeben kann, wobei ein Kleinzahnrad an der Drehwelle des
Elektromotors befestigt ist, ein Schwungrad an der Kurbelwelle der Maschine
befestigt ist und das Schwungrad unabhängig in der Konfiguration
von dem Ringzahnrad ausgebildet ist. Die Maschinenstartvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei vielfältigen Typen
von Schwungrädern angewendet werden und passt auch für
diese.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen schafft die vorliegende
Erfindung eine Maschinenstartvorrichtung (1) mit einer
Einwegkupplung (2, 2-1), einer Primär-Dreheinheit
(19) und einer Sekundär-Dreheinheit (20, 20-1). Über
die Einwegkupplung (2, 2-1) und eine Ausgangswelle
(oder Drehwelle 4) eines Elektromotors (3) erfolgt
ein mechanischer Eingriff mit einer Kurbelwelle (5) einer
Maschine (6), um den Betrieb der Maschine (6)
vermittels der Ausgangsenergie des Elektromotors (3) zu
starten. Die Primär-Dreheinheit (19) umfasst ein
Zahnrad (16), welches mit einem Kleinzahnrad (14)
in Eingriff gelangen kann, welches an der Ausgangswelle (4)
des Elektromotors (3) befestigt ist und sich durch die
Ausgangsenergie des Elektromotors (3) dreht. Die Primär-Dreheinheit
(19) bildet einen Innenring (21) der Einwegkupplung
(2, 2-1). Die Sekundär-Dreheinheit (20, 20-1)
besteht aus einem bestimmten Teil eines Schwungrades (15),
welches an der Maschine (6) befestigt ist und welches unabhängig
von dem Schwungrad (15) angeordnet wird. Die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) und das Schwungrad (15) sind
relativ an der Kurbelwelle (5) befestigt. Die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle
(5) der Maschine (6). Die Sekundär-Dreheinheit
bildet einen Außenring der Einwegkupplung.
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Sowohl
die Primär- als auch die Sekundär-Dreheinheit
(19, 20, 20-1) dienen als Ringzahnrad
(13) und dienen ferner als Einwegkupplung (2), die
einen mechanischen Eingriff zwischen der Drehwelle (4)
des Elektromotors (3) und der Kurbelwelle (5)
der Brennkraftmaschine (6) herstellen und freigeben kann,
die hauptsächlich aus den Primär- und Sekundär-Dreheinheiten
(19, 20, 20-1) zusammengesetzt ist, welche
beide Funktionen aufweisen, um als Ringzahnrad (13) zu
wirken, und die Funktion aufweisen, um als Einwegkupplung (2)
zu arbeiten, die einen Eingriff und eine Freigabe einer mechanischen Verbindung
zwischen der Drehwelle (4) und der Kurbelwelle (5)
erstellen kann, wobei die Vorrichtung als "Ringzahnrad mit eingebauter
Einwegkupplung" bezeichnet wird. Da die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) mit dem Außenring (22, 22-1)
und das Schwungrad (15) aus unabhängigen Teilen
gebildet sind, also nicht aus einem zusammenhängenden oder
einstückigen Körper und da der Außenring
(22, 22-1) der Sekundär-Dreheinheit (20, 20-1)
unabhängig von dem Schwungrad (15) konstruiert
ist, wird es möglich, dass das Ringzahnrad (13)
mit der eingebauten Einwegkupplung (2) und das Schwungrad (15)
unabhängig als getrennte Teile arbeiten. Da die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) an der Kurbelwelle (5) der
Maschine (6) als ein Teil angebracht werden kann, wird
es möglich das Ringzahnrad (13) mit der eingebauten
Einwegkupp lung (2) an vielfältigen Typen von Schwungrädern
anzuwenden und beide, das heißt das Ringzahnrad und das
Schwungrad an der Kurbelwelle der Maschine zu befestigen. Dies kann die
Vorbereitung von vielfältigen Typen von Ringzahnrädern
entsprechend vielfältiger Typen von Schwungrädern
vermeiden.
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Zusätzlich
kann die Trennung zwischen dem Ringzahnrad (13) mit der
eingebauten Einwegkupplung (2) von dem Schwungrad (15)
in dieser Konfiguration die direkte Übertragung einer Vibration
schwächen, die durch das Schwungrad (15) erzeugt
wird und auf das Ringzahnrad (13) mit der eingebauten Einwegkupplung
(2) übertragen wird.
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Gemäß der
Maschinenstartvorrichtung (1) entsprechend einem anderen
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Sekundär-Dreheinheit (20)
einen festen oder ortsfesten Teil und einen Verbindungsteil. Der
feststehende Teil (25) ist an der Kurbelwelle (5)
befestigt und ist an einer inneren Umfangsseite des Außenringes
(22) der Einwegkupplung (2) angeordnet. Der Verbindungsteil
(26) ist zwischen dem Außenring (22)
und dem feststehenden Teil (25) ausgebildet und überbrückt
diese, um einen Raum abzuschirmen, der zwischen dem Außenring (22)
der Einwegkupplung (2) und dem feststehenden oder ortsfesten
Teil (25) von dem Schwungrad (15) gebildet ist.
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Da
der Spalt zwischen dem Außenring (22) und dem
befestigten Teil oder feststehenden Teil (25) den Innenring
(21), das Kupplungsteil (28), das Lager und ähnliches
aufnimmt, wird verhindert, dass fremdes Material in den Spalt eindringt.
Da das Schwungrad (15), welches gegenüber dem
Spalt angeordnet ist, Löcher aufweist, können
fremde Bestandteile in leichter Weise in den Spalt eindringen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann jedoch das Verbindungsteil (26), welches
zwischen und zwar dem Außenring (22) und dem feststehenden
Teil (25) in der Sekundär-Dreheinheit (20)
positioniert ist und diese überbrückt, den Spalt
zu dem Schwungrad (15) hin abschirmen und es wird möglich
das Eindringen von fremdem Material in den Spalt mit Hilfe des Verbindungsteiles
(26) der Sekundär-Dreheinheit (20) zu verhindern.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei der Maschinenstartvorrichtung
(1) der befestigte Teil (25) an einer Endfläche
der Kurbelwelle (5) befestigt, die an der Maschine (6)
angebracht ist. Da diese Konfiguration die Möglichkeit
schafft, dass der befestigte Teil (25) und der Verbindungsteil
(26) mit einer gleichen Platte ausgebildet werden können,
ist es möglich, die Herstellungskosten der Sekundär-Dreheinheit
(20) bei der Maschinenstartvorrichtung (1) zu
senken.
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Gemäß der
Maschinenstartvorrichtung (1) eines anderen Aspektes der
vorliegenden Erfindung ist der Außenring (22)
und der Verbindungsteil (26) der Einwegkupplung (2)
als ein integrierter Körper ausgebildet ohne unterschiedliche
Teile, die aneinander gebondet sind. Da der Außenring (22)
der Sekundär-Dreheinheit (20) eine große
Härte besitzen muss, ist es erforderlich eine thermische
Behandlung der Sekundär-Dreheinheit (20) bei dem
Herstellungsschritt durchzuführen. Jedoch verursacht die
thermische Behandlung eine Verzerrung der Sekundär-Dreheinheit
und zwar aufgrund einer Restspannung an einem Verbindungsteil zwischen
zwei Materialien und es wird eine Anti-Ermüdungsspannung
an dem Verbindungsteil abgesenkt. Verwendet man jedoch die Konfiguration
gemäß einer getrennten oder unabhängigen
Ausbildung des Verbindungsteiles und des Außenringes und
berücksichtigt man, dass diese miteinander verbunden werden
und zwar gemäß der Forderung zur Durchführung
der thermischen Behandlung für sowohl das Verbindungsteil als
auch den Außenring, wird der Verbindungsbereich zwischen
denselben vermieden. Als ein Ergebnis ist es schwierig eine angemessene
Länge der Kontaktierung der Sekundär-Dreheinheit
mit den Teilen aufrecht zu erhalten, welche die Einwegkupplung bilden.
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Um
diesen genannten Nachteil zu beseitigen werden gemäß der
vorliegenden Erfindung, da der Außenring (22)
und der Verbindungsteil (26) aus einem integrierten Körper
bestehen, also nicht aus getrennten Teilen, die aneinander gebondet
sind, möglich frei die thermische Behandlung an dem einen
integrierten Körper durchzuführen, der aus dem
Außenring und dem Verbindungsteil zusammengesetzt ist.
Dies kann eine angemessene Kontaktierungslänge für
die Kupplungsteile aufrecht erhalten. In der Beschreibung und auch
in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung bedeuten die
Worte "ein integrierter Körper", dass ein einziges Material
verarbeitet wird und zwar unter Anwendung eines Pressvorganges oder
Kaltpressvorganges ohne einem Schneidvorgang.
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[Die beste Art die vorliegende Erfindung
zu realisieren]
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Bei
der Maschinenstartvorrichtung (1) entsprechend der besten
Art, um die vorliegende Erfindung zu realisieren, verbindet die
Einwegkupplung (2, 2-1) mechanisch die Ausgangswelle
(4) des Elektromotors (3) mit den Kleinzahnrad
(14) und ist an der Kurbelwelle (5) der Maschine
(6) befestigt, an welcher das Schwungrad (15)
angebracht ist. Die Ausgangsenergie des Elektromotors (3)
wird der Maschine (6) über die Kurbelwelle (5)
zugeführt, um den Betrieb der Maschine (6) zu
starten. Die Maschinenstartvorrichtung (1) gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst die Primär-Dreheinheit (19)
und die Sekundär-Dreheinheit (20). Die Primär-Dreheinheit
(19) umfasst das Zahnrad (16), welches mit dem
Kleinzahnrad (14) kämmt, welches an der Ausgangswelle (4)
des Elektromotors (3) angebracht ist. Die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) ist getrennt von dem Schwungrad (15)
platziert und ist relativ mit dem Schwungrad (15) an der
Kurbelwelle (5) der Maschine (6) fixiert. Die
Sekundär-Dreheinheit (20, 20-1) dreht
sich zusammen mit der Kurbelwelle (4). Die Primär-Dreheinheit
(19) umfasst den Innenring (21) der Einwegkupplung
(2, 2-1), und die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) umfasst den Außenring (22, 22-1)
der Einwegkupplung (2). Ferner umfasst die Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) den angebrachten Teil (25, 25-1)
und den Verbindungsteil (26, 26-1). Der angebrachte
Teil (25, 25-1) ist an der Kurbelwelle (5)
angebracht und ist in der Innenumfangsseite des Außenringes
(22, 22-1) der Einwegkupplung (2, 2-1) platziert.
Der Verbindungsteil (26, 26-1) der Sekundär-Dreheinheit
(20, 20-1) ist zwischen dem Außenring
(22, 22-1) und dem angebrachten Teil (25, 25-1) ausgebildet.
Die Sekundär-Dreheinheit (20, 20-1) überbrückt
diese, um den Raum oder den Spalt abzuschirmen oder abzudecken,
der zwischen dem Außenring (22, 22-1)
und dem angebrachten Teil in der Einwegkupplung (2, 2-1)
ausgebildet ist, und zwar gegenüber dem Schwungrad (15)
abzuschirmen oder abzudecken. Darüber hinaus bilden der
Außenring (22, 22-1) und der Verbindungsteil
(26, 26-1) der Einwegkupplung (2, 2-1)
einen integrierten Körper und besteht nicht aus zwei getrennten
Teilen, die aneinander gebondet sind. Darüber hinaus ist
der angebrachte Teil (25, 25-1) an der Endfläche
der Kurbelwelle (5) angebracht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte nicht einschränkende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert, in welchen zeigen:
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1 eine
Teil-Schnittansicht, die eine Maschinenstartvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
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2 die
Maschinenstartvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in
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1 gezeigt
ist, welche in Eingriff mit einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
gebracht ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Sekundär-Dreheinheit in der
Maschinenstartvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt
ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Sekundär-Dreheinheit mit
einer anderen Konfiguration in einer Maschinenstartvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 eine
Teil-Schnittansicht, welche die Maschinenstartvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
bezeichnen gleiche Bezugszeichen oder Bezugsnummern ähnliche
oder äquivalente Komponententeile in allen Darstellungen.
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Erste Ausführungsform
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Es
folgt eine Beschreibung der Konfiguration der Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis
auf die 1 bis 3.
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Die 1 zeigt
eine Teil-Schnittansicht der Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt
die Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt
ist, die mit einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs in Eingriff
oder Angriff steht. 3 ist eine perspektivische Ansicht
einer Sekundär-Dreheinheit in der Maschinenstartvorrichtung 1,
die in 1 gezeigt ist. Beispielsweise ist die Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung bei Motorfahrzeugen anwendbar.
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Wie
in 1 und in 2 gezeigt
ist, verbindet dann, wenn eine Brennkraftmaschine 6 (im
Folgenden der Kürze halber als "Maschine" bezeichnet) gestartet
wird, eine Einwegkupplung 2 in der Maschinenstartvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform mechanisch eine Ausgangswelle 14 (oder
eine Drehwelle) eines Elektromotors 3 (oder eines Anlassermotors)
mit einer Kurbelwelle 5 der Maschine 6 und es
wird dadurch die Ausgangsenergie des Elektromotors 3 auf
die Maschine 6 übertragen.
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Im
Allgemeinen erzeugen Elektromotoren eine elektrische Energie durch
eine Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld, welches durch Zuführen eines
Stromes zu einer Feldwicklung erzeugt wird, und einem Strom, der
durch eine Ankerwicklung fließt. Wie in 2 gezeigt
ist, wird beim Initiieren des Betriebes der Maschine 6,
die in dem Fahrzeug montiert ist, eine Fahrzeugbatterie 9,
die in dem Fahrzeug montiert ist, veranlasst elektrische Energie dem
Elektromotor 3 über ein Anlasserrelais 7,
einen Magnetschalter 8 und ähnliches zuzuführen.
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Nachdem
die Maschine 6 gestartet hat, gibt die Einwegkupplung 2 die
mechanische Verbindung zwischen der Drehwelle 4 und der
Kurbelwelle 5, die an der Maschine 6 befestigt
ist, frei, sodass der Elektromotor 3 aus der Energieübertragung
von der Maschine 6 frei kommt, indem die mechanische Verbindung
zwischen diesen aufgelöst wird.
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Bei
der Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform befinden sich ein Ringzahnrad 13,
welches an der Kurbelwelle 5 der Maschine 6 befestigt
ist, und ein Kleinzahnrad 14, welches an der Ausgangswelle 4 des
Elektromotors 3 befestigt ist, immer in Kämmeingriff.
Gemäß der Notwendigkeit die Maschine zu starten,
kann die Maschine 6 ihre Drehung initiieren und zwar unter
Verwendung oder Ausnutzung der Ausgangsenergie des Elektromotors 3.
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Das
Ringzahnrad 13 der Maschinenstartvorrichtung 1 ist,
wie noch an späterer Stelle erläutert werden wird,
mit einer darin vorgesehenen Einwegkupplung 2 ausgerüstet.
Die Einwegkupplung 2 ist dafür ausgelegt, um eine
mechanische Verbindung zwischen der Ausgangswelle 4 des
Elektromotors 3 und der Kurbelwelle 5 herzustellen
und aufzuheben, an welcher ein Schwungrad 15 ebenfalls
befestigt ist. Wenn der Elektromotor 3 stoppt nachdem die
Maschine 6 gestartet wurde, wird die mechanische Verbindung
zwischen der Ausgangswelle 4 des Elektromotors 3 und
der Kurbelwelle 5 der Maschine 6 über die
Einwegkupplung 2 aufgehoben und im Gegensatz dazu hält
das Zahnrad 6 des Ringzahnrades 13 und das Kleinzahnrad 14,
welches an dem Elektromotor 3 befestigt ist, solchen Betrieb
aufrecht und zwar unter Beibehaltung der mechanischen Verbindung
zwischen dem Zahnrad 16 und dem Ringzahnrad 13 und
dem Kleinzahnrad 14.
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Als
Nächstes folgt eine Beschreibung der Hauptkomponenten,
welche die Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform bilden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst die Maschinenstartvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform das Zahnrad 16, welches
in Eingriff mit dem Kleinzahnrad 14 steht, eine Primär-Dreheinheit 19,
die in Drehung versetzt wird, indem sie die Ausgangsenergie des
Elektromotors 3 empfängt, und eine Sekundär-Dreheinheit 20,
die unabhängig von dem Schwungrad 15 angeordnet
ist und relativ an der Kurbelwelle 5 der Maschine 6 angebracht
ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzt die Primär-Dreheinheit 19 einen
Innenring 21, der eine Einwegkupplung 2 bildet.
Die Sekundär-Dreheinheit 20 besitzt einen Außenring 22,
der die Einwegkupplung 2 ebenfalls mit bildet. Das heißt
die Maschinenstartvorrichtung 1 ist hauptsächlich
aus der Primär-Dreheinheit 19 und der Sekundär-Dreheinheit 20 zusammengesetzt.
Die Maschinenstartvorrichtung 1 umfasst das Ringzahnrad 13,
welches mit der Einwegkupplung 2 darin ausgestattet ist.
Im Folgenden wird das Ringzahnrad 13 auch als ein "Einwegkupplung-Ringzahnrad 13"
bezeichnet.
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Die
Primär-Dreheinheit 19 umfasst das Zahnrad 16 mit
dessen äußerstem Umfangsbereich und wirkt als
Ringzahnrad, indem nämlich das Zahnrad 16 mit
dem Kleinzahnrad 14 in Eingriff steht. Die Primär-Dreheinheit 19,
deren innerster Umfangsteil nach einer Richtung der Achse hin ragt,
bildet den Innenring 21, wie in 1 dargestellt
ist.
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Gemäß der
Darstellung in 3 umfasst die Sekundär-Dreheinheit 20 einen äußersten
Umfangs-Vorsprungsteil mit einer zylinderförmigen Gestalt
und einen innersten Umfangs-Vorsprungsteil ebenfalls mit einer zylinderförmigen
Gestalt. Diese äußersten und innersten Umfangs-Vorsprungsteile ragen
in der axialen Richtung der Sekundär-Dreheinheit 20.
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Die
Sekundär-Dreheinheit 20 mit den äußersten
und innersten Umfangs-Vorsprungsteilen mit einer zylinderförmigen
Gestalt ist auch so ausgeführt, dass diese äußersten
und innersten Umfangs-Vorsprungsteile oder -abschnitte in der axialen
Richtung ragen. Der äußerste Umfangs-Vorsprungsteil
oder -abschnitt bildet einen Außenring 22, und
der innerste Umfangs-Vorsprungsteil oder -abschnitt bildet einen
befestigten Teil 25, der an der Kurbelwelle 5 angebracht
ist, beispielsweise mit Hilfe eines Bolzens oder Schraube 32 (siehe 1).
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Gemäß der
Darstellung in 3 bildet ein kreisförmiger
Plattenabschnitt zwischen den äußersten und den
innersten Umfangs-Vorsprungsteilen oder -abschnitten einen Verbindungsteil 26,
der eine Überbrückung zwischen dem Außenring 22 und
dem angebrachten Teil 25 bildet. Wie noch an späterer Stelle
erläutert werden wird, sind der Verbindungsteil 26,
der äußere Ring 22 und der befestigte
Teil 25 als ein integrierter Körper ausgeführt,
also nicht aus bestimmten Abschnitten oder Teilen, die aneinander
gebondet sind.
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Der
Außenring 22 ist nämlich in Gegenüberlage
zu dem Innenring 21 an der Außenumfangsseite des
Innenringes 21 über eine Rolle, einen Hemmschuh
(sprague) und ähnliches angeordnet. Der Außenring 22,
der Innenring 21 und ein Kupplungsteil 28 bilden
die Einwegkupplung 2.
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Wie
andererseits in 1 gezeigt ist, führt die
Einwegkupplung 2 eine Energieübertragung zwischen
dem Innenring 21 der Primär-Dreheinheit 19 und
dem Außenring 22 der Sekundär-Dreheinheit 20 durch
und zwar unter Verwendung der mechanischen Verbindung zwischen diesen
wenn das Kupplungsteil 28 in der Einwegkupplung 2 zwangsweise
in Berührung oder in Kontakt mit sowohl dem Innenring 21 als
auch dem Außenring 22 gebracht wird. Wenn die
Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 5 der Maschine die
Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 4 des Elektromotors 3 erreicht
und überschreitet und zwar nachdem die Maschine 6 gestartet
wurde (inklusive einem Fall, bei dem nach der elektrischen Energiezufuhr
zu dem Elektromotor 3 ein Anhalten erfolgt), wird der Verriegelungszustand
zwischen dem Kupplungsteil 28 und dem Innen ring 21 aufgelöst. Wenn
die Größe der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung
der Maschine erzeugt wird, weiter anwächst, tritt ein Spalt
zwischen dem Kupplungsteil 28 und dem Innenring 21 auf.
Das Erzeugen solch eines Spaltes löst die mechanische Verbindung
zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22,
sodass die Energieübertragung zwischen dem Innenring 21 und dem
Außenring 22 angehalten wird. Bei der Einwegkupplung 2 ist
der Raum zwischen dem Innenring 21 und dem Außenring 22,
welcher das Kupplungsteil 28 aufnimmt, mit einem Schmiermittel
gefüllt, um einen Schmierzustand zwischen diesen beizubehalten. Ferner
ist ein Dichtungsteil 30 an der äußeren
Umfangsseite des Außenringes 22 platziert.
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Der
befestigte Teil 25 wird zwangsweise durch das Schwungrad 15 und
die Kurbelwelle 5 abgestützt und ist an dem Schwungrad 15 befestigt
und auch an der Kurbelwelle 5 und zwar durch eine Befestigungskraft
vermittels einer Schraube oder Bolzen 32. Wie in 1 gezeigt
ist, ist der angebrachte Teil 25 auf der Innenumfangsseite
angeordnet, und zwar gesehen von dem Innenring 21 aus.
Ein Lager 33 ist zwischen dem angebrachten Teil 25 und
dem Innenring 21 angeordnet.
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Der
Verbindungsteil 26 ist in Gegenüberlage zu dem
Schwungrad 15 angeordnet und zwar entlang der axialen Richtung
der Kurbelwelle der Maschine 6 (in 1 in der
horizontalen Richtung).
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Wie
in 3 gezeigt ist, deckt der Verbindungsteil 26 in
der Sekundär-Dreheinheit den Raum ab oder schirmt diesen
ab, der zwischen dem Außenring 22 und dem angebrachten
Teil 25 ausgebildet ist, und zwar gegenüber dem
Schwungrad 15. Der Verbindungsteil 26 und der
Außenring 22 (und auch der angebrachte Teil 25)
bestehen aus einem integrierten Körper, also nicht aus
zwei bestimmten Teilen, die aneinander gebondet sind. Der Verbindungsteil 26 und
der Außenring 22, die einen integrierten Körper bilden,
werden unter Verwendung eines einzigen Materials hergestellt und
zwar zum Beispiel durch Pressen, Kaltpressen und ähnlichen
Verfahren.
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[Wirkung der Maschinenstartvorrichtung 1 der
ersten Ausführungsform]
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Die
Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht hauptsächlich
aus dem Zahnrad 16, der Primär-Dreheinheit 19 und
der Sekundär-Dreheinheit 20. Das Zahnrad 16 steht
in Eingriff mit dem Kleinzahnrad 14, welches an dem Elektromotor 3 angebracht
ist. Die Primär-Dreheinheit 19 wird durch die Ausgangsenergie
des Elektromotors 3 in Drehung versetzt. Die Sekundär-Dreheinheit 20 ist
unabhängig von dem Schwungrad 15 angeordnet. Die
Sekundär-Dreheinheit 20 und das Schwungrad 15 sind
in Bezug auf die Kurbelwelle 5 der Maschine 6 fixiert oder
angebracht. Die Sekundär-Dreheinheit 20 dreht sich
zusammen mit der Kurbelwelle 5. Die Primär-Dreheinheit 19 umfasst
den Innenring 21, und die Sekundär-Dreheinheit 20 umfasst
den Außenring 22. Das heißt die Primär-Dreheinheit 19 und
die Sekundär-Dreheinheit 20 bilden das Ringzahnrad 13 mit
der darin eingebauten Einwegkupplung, die sowohl die Funktion des
Ringzahnrades als auch die Funktion der Einwegkupplung 2 aufweist.
Da darüber hinaus die Sekundär-Dreheinheit 20 und
das Schwungrad 15 aus getrennten Teilen gebildet sind und
der Außenring 22 unabhängig von dem Schwungrad 15 angeordnet
oder eingebaut wird, ist es möglich, dass das Ringzahnrad 13 mit
der darin eingebauten Einwegkupplung und das Schwungrad 15 als
vollkommen getrennte Teile ausgebildet werden können.
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Gemäß der
Konfiguration der Maschinenstartvorrichtung 1 der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich
zu vermeiden, dass eine Verschiebung des Ringzahnrades 13 mit der
eingebauten Einwegkupplung für ein entsprechendes Schwungrad
auftritt, da die Sekundär-Dreheinheit 20 an der
Kurbelwelle 5 der Maschine 6 angebracht ist und
zwar in einer spezifischen Weise, bei der der angebrachte Teil 25 zwangsweise zwischen
dem Schwungrad 15 und der Kurbelwelle 5 mit Hilfe
der Schraube oder Bolzen 13 fixiert ist. Als ein Ergebnis
wird es möglich zu vermeiden, dass vielfältige
Typen von Ringzahnrädern mit einer eingebauten Einwegkupplung
vorbereitet oder hergestellt werden müssen und zwar entsprechend
den verschiedenen Typen von Schwungrädern.
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Darüber
hinaus kann die Trennung des Ringzahnrades 13 mit der eingebauten
Einwegkupplung von dem Schwungrad 15 in Form von getrennten
Teilen die direkte Übertragung von einer Vibration entspannen
oder reduzieren, die durch das Schwungrad 15 erzeugt wird,
und zwar Übertragung der Vibration auf das Ringzahnrad 13 mit
der eingebauten Einwegkupplung.
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Ferner
umfasst die Sekundär-Dreheinheit 20 den angebrachten
Teil 25 und den Verbindungsteil 26, wobei der
angebrachte Teil 25 an der Kurbelwelle 5 der Maschine 6 fixiert
ist und an der innersten Umfangsseite angeordnet ist, und wobei
der Verbindungsteil 26 den Raum zwischen dem Außenring 22 und
dem angebrachten Teil 25 überbrückt.
Der Verbindungsteil 26 schirmt den Raum, der zwischen dem Außenring 22 und
dem angebrachten Teil 25 ausgebildet ist, gegenüber
dem Schwungrad 15 ab. Diese Konfiguration schafft die Möglichkeit,
dass das Verbindungsteil 26 den Raum abschirmen kann, der
zwischen dem Außenring 22 und dem angebrachten
Teil 25 ausgebildet ist (das heißt der Raum, der
den Innenring 21, das Kupplungsteil 28 und das
Lager 33 und ähnliches aufnimmt), sodass verhindert
wird, dass fremdes Material von der Seite des Schwungrades her eindringen
können.
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Darüber
hinaus sind der Außenring 22 und das Verbindungsteil 26 aus
einem integrierten Körper gebildet, also nicht aus zwei
getrennten Teilen, die aneinander gebondet sind. Da sowohl der Außenring 22 als
auch das Verbindungsteil 26 keinen Verbindungsteil aufweisen,
kann durch diese Konfiguration das Auftreten einer Verzerrung durch
eine thermische Behandlung und ein Absenken der Festigkeit durch
Ermüdung verhindert werden. Da dadurch die Möglichkeit
geschaffen wird, dass eine thermische Behandlung sowohl hinsichtlich
des Außenringes 22 als auch hinsichtlich des Verbindungsteiles 26 ohne Einschränkung
durchgeführt werden kann, ergibt sich die Möglichkeit,
dass eine angemessene Länge zwischen dem Außenring 22 und
dem Kupplungsteil 28 eingehalten wird.
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Zweite Ausführungsform
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Es
folgt nun eine Beschreibung einer Maschinenstartvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Hinweis auf 4.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Sekundär-Dreheinheit 20-1 mit
einer anderen Konfiguration der Maschinenstartvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt
eine Teil-Schnittansicht, welche die Maschinenstartvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Wie
in 4 gezeigt ist, besitzt die Sekundär-Dreheinheit 20-1 eine
zylinderförmige Gestalt, deren äußerster
Umfangsteil in der axialen Richtung verläuft. Es sind Schraubenlöcher 35 an
dem zentralen Teil der Sekundär-Dreheinheit 20-1 ausgebildet. Die
Sekundär-Dreheinheit 20-1 ist an der Kurbelwelle 5 durch
Schrauben oder Bolzen 32 befestigt. 5 zeigt
lediglich einen Bolzen oder Schraube 32. Andere Schrauben
oder Bolzen 32 sind der Übersichtlichkeit halber
von 5 weggelassen.
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Der
vorspringende Teil an dem äußersten Umfangsabschnitt
der Sekundär-Dreheinheit 20-1 bildet den Außenring 22-1 der
Sekundär-Dreheinheit 20-1, der an der anderen
Seite (in 6 der rechten Seite) der
axialen Richtung zusammengebaut oder angebaut ist. Der zentrale
Teil der Sekundär-Dreheinheit 20-1 bildet den
angebrachten Teil 25-1, der in Gegenüberlage zu
einer Endfläche der Kurbelwellenachse 5 liegt
und an der Kurbelwelle 5 der Maschine 6 über
Schrauben befestigt ist. Ähnlich der Konfiguration der
Sekundär-Dreheinheit 20 bei der Maschinenstartvorrichtung 1 gemäß der
ersten Ausführungsform, die in 3 gezeigt
ist, ist ein Verbindungsteil 26-1 zwischen dem angebrachten
Teil 25-1 und dem Außenring 22-1 der
Sekundär-Dreheinheit 20-1 in der Maschinenstartvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet.
Darüber hinaus bestehen ähnlich wie bei der Konfiguration
der ersten Ausführungsform, die Sekundär-Dreheinheit 20-1 und
das Schwungrad 15 aus getrennten Teilen bzw. aus Einzelteilen
und der Außenring 22-1 in der Sekundär-Dreheinheit 20-1 wird
an der Kurbelwelle 5 der Maschine angebaut und zwar unabhängig
von dem Schwungrad 15, und auch das Ringzahnrad 13 mit
der eingebauten Einwegkupplung und das Schwungrad 15 bestehen
vollständig aus getrennten Teilen.
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Die
Sekundär-Dreheinheit 20-1 in der Maschinenstartvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung schafft die Möglichkeit, da der
angebrachte Teil 25-1 und der Verbindungsteil 26-1 auf
der gleichen ebenen Fläche ausgebildet sind, die Herstellungskosten
der Sekundär-Dreheinheit 20-1 in der Maschinenstartvorrichtung
abzusenken.
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[Modifizierte Ausführungsformen]
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Gemäß der
Konfiguration von jeder Maschinenstartvorrichtung der ersten und
der zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
wird es möglich, dass der Verbindungsteil 26 und 26-1 fremdes
Material von dem Schwungrad 15 her abschirmen. Die Konfiguration
des Verbindungsteiles 26-1, die in 4 gezeigt
ist, kann vollständig das Eindringen von fremden Materialien
von dem Schwungrad 15 her verhindern. Im Gegensatz dazu
kann bei der Konfiguration des Verbindungsteiles 26, welches
in 3 gezeigt ist, welches eine Teil-Abschirmfähigkeit
besitzt, die Materialverwendung der Sekundär-Dreheinheit
reduzieren, nämlich die Herstellungskosten absenken.
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Obwohl
ferner die Maschinenstartvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform
aus einer Maschinenstartvorrichtung vom Konstant-Kämmeingrifftyp ist,
bei dem das Ringzahnrad der Maschine immer in Eingriff mit dem Kleinzahnrad
des Elektromotors steht, ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht
darauf beschränkt. Es ist beispielsweise möglich
das Konzept der vorliegenden Erfindung auf einen anderen Typen einer
Maschinenstartvorrichtung anzuwenden, bei der das Kleinzahnrad 14 in
Richtung zu dem Zahnrad 16 hin verschoben wird und dadurch
in Eingriff mit dem Zahnrad 16 gelangt.
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Darüber
hinaus gibt es gemäß der Maschinenstartvorrichtung
der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung keine
Erläuterung dafür, ob das Schwungrad 15 den
Verbindungsteil der Sekundär-Dreheinheit in der axialen
Richtung kontaktiert oder nicht. Es ist möglich einen Spalt
zwischen dem Schwungrad 15 und dem Verbindungsteil 16 herzustellen.
Diese Konfiguration kann die Übertragung einer Vibration,
die durch das Schwungrad 15 erzeugt wird, auf das Ringzahnrad 13 mit
der darin eingebauten Einwegkupplung reduzieren.
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Obwohl
spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in Einzelheiten beschrieben wurden, sei für Fachleute darauf
hingewiesen, dass vielfältige Abwandlungen und alternative
Ausführungsformen in Verbindung mit diesen Einzelheiten im
Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können.
Demzufolge sollen die speziellen hier offenbarten Anordnungen lediglich
der Veranschaulichung dienen und sollen den Rahmen der Erfindung
nicht einschränken, der sich in seiner vollen Breite oder
Umfang aus den nachfolgenden Ansprüchen und Äquivalenten
derselben ergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-297730 [0004, 0004]
- - JP 2000-274337 [0005, 0006]