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Dokumentenidentifikation DE102004026809A1 20.01.2005
Titel Erschütterungsarmer Motoranlasser
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Haruno, Kiyokazu, Kariya, Aichi, JP;
Saito, Mikio, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Winter, Brandl, Fürniss, Hübner, Röss, Kaiser, Polte Partnerschaft, Patent- und Rechtsanwaltskanzlei, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 02.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004026809
Offenlegungstag 20.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.2005
IPC-Hauptklasse F02N 15/06
Zusammenfassung Es wird ein Motoranlasser bereitgestellt, der mit einer Fliehkraftkupplung ausgestattet ist. Die Kupplung umfaßt ein Kupplungsinnenteil, das vom Drehmoment des Startermotors gedreht wird, ein Kupplungsaußenteil, das konstant mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und Rollen, die anliegend an das Kupplungsaußenteil angeordnet sind. Die Drehzahl des Kupplungsaußenteils, bei der die Rollen durch die Fliehkraft vom Kupplungsinnenteil weggedrängt werden, um einen Ölfilm zwischen diesen zu erzeugen, ist höher eingestellt als die Drehzahl des Kupplungsinnen- und -außenteils, wenn der Startermotor unter Nullastbedingungen dreht. Dadurch wird ein direkter Kontakt zwischen den Rollen und dem Kupplungsinnenteil oder ein indirekter Kontakt zwischen diesen über die Ölfilme ermöglicht, wenn der Startermotor wieder eingeschaltet wird, beispielsweise nach einem Absterben des Verbrennungsmotors, was zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Fliehkraftkupplung und der Zuverlässigkeit des Motoranlassers führt.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND ER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten Aufbau für einen Motoranlasser, der mit einer Fliehkraftkupplung ausgerüstet ist, die bei der Drehmomentübertragung von einem Anlasser zu einem Verbrennungsmotor für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden kann, und genauer einen solchen Motoranlasser, der unerwünschte mechanische Stöße auf eine Fliehkraftkupplung minimiert, wenn diese eingerückt ist.

2. Technischer Hintergrund

5 zeigt ein typisches Beispiel für einen Motoranlasser 150, der mit einer Anlasser-Zugmittelscheibe 130 ausgerüstet ist, die über ein Zugmittel 120 konstant mit einer Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 110 eines Verbrennungsmotors 100 verbunden ist. In die Anlasser-Zugmittelscheibe 130 ist eine Fliehkraftkupplung eingebaut.

Die Fliehkraftkupplung besteht, wie in 6 dargestellt, aus einem Außenteil (outer) 140, einem Innenteil (inner) 160 und Rollen 170, die zwischen dem Außenteil 140 und dem Innenteil 160 angeordnet sind. Das Außenteil 140 ist einstückig mit der Anlasser-Zugmittelscheibe 130 ausgebildet. Das Innenteil 160 wird vom Startermotor 150 angetrieben. Wenn das Innenteil 160 vom Startermotor 150 gedreht wird, bewirkt dies, daß die Rollen 170 zwischen dem Außenteil 140 und dem Innenteil 160 festgeklemmt werden, um eine Verbindung zwischen diesen zu schaffen, um das vom Startermotor 150 ausgegebene Drehmoment vom Innenteil 160 über die Rollen 170 auf das Außenteil 140 zu übertragen.

Wenn die Rollen 170 durch die Fliehkraft von der Außenumfangsfläche des Innenteils 160 weggedrängt werden, so daß die Fliehkraftkupplung völlig gelöst ist, wird das Außenteil 140, das über das Zugmittel 120 mit der Zugmittelscheibe 110 verbunden ist, ständig vom Verbrennungsmotor 100 angetrieben. Die Fliehkraftkupplung hat daher Nachteile, wie nachstehend beschrieben, wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsmotor 100 nach dem Lösen der Fliehkraftkupplung und dem Absterben des Verbrennungsmotors 100 zu starten, oder während der Verbrennungsmotor 100 sich rückwärts dreht, nachdem er einmal angehalten wurde.

Wenn die Fliehkraftkupplung ausgerückt wird, das heißt, wenn die Rollen 170 völlig vom Innenteil 160 weggehalten werden, und der Startermotor 150 erneut gestartet wird, erzeugt dies einen erheblichen mechanischen Stoß, der sich aus dem Drehzahlunterschied zwischen den Rollen 170 (d.h. dem Außenteil 140) und dem Innenteil 160 ergibt und der in dem Augenblick auf die Kupplung wirkt, wenn die Kupplung eingerückt wird, so daß die Rollen 170 in einen Metall/Metall-Kontakt mit dem Innenteil 160 kommen, um das Außenteil 140 und das Innenteil 160 miteinander zu verbinden. Dies resultiert in einer Instabilität beim Neustart des Verbrennungsmotors 100 und in einer Abnahme der Lebensdauer der Fliehkraftkupplung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die vorrangige Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Motoranlassers, der dafür ausgelegt ist, den unerwünschten mechanischen Stoß auf eine Fliehkraftkupplung zu minimieren, um die Lebensdauer der Kupplung zu verbessern und/oder die Stabilität beim Starten des Verbrennungsmotors sicherzustellen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Motoranlasser bereitgestellt, der beim Starten eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors verwendet werden kann. Der Motoranlasser umfaßt: (a) einen Startermotor, der ein Drehmoment erzeugt; und (b) eine Fliehkraftkupplung, die das Drehmoment, das vom Startermotor erzeugt wird, auf die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors überträgt, um den Verbrennungsmotor zu starten. Die Fliehkraftkupplung umfaßt ein Kupplungsinnenteil, das durch das Drehmoment des Startermotors gedreht wird, ein Kupplungsaußenteil, das konstant mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und Rollen, die anliegend an die Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils in Nockenkammern angeordnet sind, die zwischen der Innenumfangsfläche des Kupplungsanßenteils und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils definiert sind. Die Fliehkraftkupplung ist so ausgelegt, daß sie in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Betriebsmodus arbeitet. Der erste Betriebsmodus tritt ein, wenn der Startermotor betätigt wird, um das Kupplungsinnenteil zu drehen, so daß die Rollen zwischen dem Kupplungsaunenteil und dem Kupplungsinnenteil festgeklemmt werden, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteil zu bilden. Der zweite Betriebsmodus tritt ein, wenn die Rollen durch eine Fliehkraft, die bei der Erhöhung der Drehzahl des Kupplungsanßenteils erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, um einen Ölfilm zwischen jeder Rolle und der Außenumfangsfläche des Innenkupplungsteils zu erzeugen. Der dritte Betriebsmodus tritt ein, wenn die Rollen von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils durch eine Fliehkraft, die bei einer weiteren Erhöhung der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird und die über der Drehzahl des zweiten Betriebsmodus liegt, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, so daß ein Gasspalt zwischen jeder Rolle und der Außenumfangsfläche des Innenteils erzeugt wird. Wenn die Drehzahl des Kupplungsaußenteils, die bewirkt, daß der Betriebsmodus der Fliehkraftkupplung aus dem zweiten Betriebsmodus in den dritten Betriebsmodus übergeht, als Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl (second-to-third mode shift speed) definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungsinnenteils und des Kupplungsaußenteils bei einer Drehung des Startermotors unter Nullastbedingungen als Nullast-Drehzahl definiert wird, ist die Beziehung Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl > Nullast-Drehzahl erfüllt.

Wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsmotor neu zu starten, nachdem der Verbrennungsmotor aus irgendeinem Grund abgestorben ist, oder während sich der Verbrennungsmotor in Rückwärtsrichtung dreht, nachdem er angehalten wurde, ist es möglich, den Startermotor ohne unerwünschte mechanische Stöße auf die Fliehkraftkupplung erneut einzuschalten, um den Verbrennungsmotor anzudrehen. Genauer steigt, wenn der Startermotor in solch einem Fall betätigt wird, die Drehzahl des Kupplungsinnenteils von einem Wert, der unter dem der Nullast-Drehzahl liegt, an. Die Nullast-Drehzahl ist, wie oben beschrieben, niedriger als die Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl, wodurch ein direkter Kontakt zwischen den Rollen und dem Kupplungsinnenteil oder deren indirekter Kontakt durch die Ölfilme erreicht wird, wenn der Startermotor im Anschluß an das obige Ereignis eingeschaltet wird. Dies resultiert in einer verbesserten Lebensdauer der Fliehkraftkupplung und einer besseren Zuverlässigkeit des Motoranlassers.

Im bevorzugten Modus der Erfindung ist, wenn die Drehzahl des Kupplungsaußenteils beim Verschwinden des Metall/Metall-Kontakts der Rollen mit dem Kupplungsinnenteil beim Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils als Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl (second mode-entered speed) definiert wird, eine Beziehung Leerlaufdrehzahl > Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl > Ankurbeldrehzahl erfüllt, wobei die Leerlaufdrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils bei leerlaufendem Verbrennungsmotor ist, und die Ankurbeldrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, bei der der Verbrennungsmotor angedreht wird.

Genauer ist die Drehzahl des Kupplungsaußenteils beim Eintritt in den zweiten Betriebszustand, in dem die Rollen durch die Fliehkraft, die bei einem Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, wodurch ein Ölfilm zwischen sämtlichen Rollen und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils erzeugt wird, höher als die Ankurbeldrehzahl, wodurch während des Ankurbelns des Verbrennungsmotors ein Metall/Metall-Kontakt zwischen den Rollen und dem Innenteil gewährleistet ist. Zusätzlich ist die Leerlaufdrehzahl höher als die Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl, wodurch bewirkt wird, daß die Rollen während des Motorleerlaufs am Kupplungsinnenteil ohne Metall/Metall-Kontakt gleiten, wodurch die Abnutzung der Rollen minimiert wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein automatisches Verbrennungsmotor-Stopsystem bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor anhält, wenn eine bestimmte Verbrennungsmotor-Stopbedingung erfüllt ist. Das System umfaßt: (a) einen Startermotor, der ein Drehmoment erzeugt; und (b) eine Fliehkraftkupplung, die das vom Startermotor erzeugte Drehmoment auf die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors überträgt, um den Verbrennungsmotor zu starten, wobei die Fliehkraftkupplung ein Kupplungsinnenteil umfaßt, das vom Drehmoment des Startermotors gedreht wird, ein Kupplungsaußenteil, das konstant mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und Rollen, die anliegend an die Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils in Nockenkammern angeordnet sind, die zwischen der Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils definiert sind. Die Fliehkraftkupplung ist so ausgelegt, daß sie in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Betriebsmodus arbeiten kann. Der erste Betriebsmodus tritt ein, wenn der Startermotor betätigt wird, um das Kupplungsinnenteil zu drehen, so daß die Rollen zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteil festgeklemmt werden, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteil zu bilden. Der zweite Betriebsmodus tritt ein, wenn die Rollen durch eine Fliehkraft, die beim Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, so daß ein Ölfilm zwischen jeder Rolle und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils erzeugt wird. Der dritte Betriebsmodus tritt ein, wenn die Rollen durch die Fliehkraft, die bei einem weiteren Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird, der über dem des zweiten Betriebsmodus liegt, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, so daß ein Gasspalt zwischen sämtlichen Rollen und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils erzeugt wird. Falls die Drehzahl des Kupplungsaußenteils beim Ausheben des Metall/-Metall-Kontakts der Rollen und des Kupplungsinnenteils bei einem Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils, so daß der zweite Betriebsmodus eintritt, als Betriebsmodus-Zwei-Eintrittsdrehzahl definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungsaußenteils während der Drehung des Verbrennungsmotors bei der Mindestdrehzahl, die es ermöglicht, daß der Verbrennungsmotors ohne abzusterben selbst neu startet, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf einen vorgegebenen Wert zu erhöhen, bei dem der Verbrennungsmotor erneut mit Brennstoff versorgt wird, nachdem die Brennstoffzufuhr unterbrochen war, als Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Verbrennungsmotor-Selbststart (minimum engine self-startable outer speed) definiert wird, ist die Beziehung Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl > Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Verbrennungsmotor-Selbststart erfüllt.

Die obige Beziehung stellt die Stabilität beim erneuten Starten des Verbrennungsmotors mittels des Startermotors sicher, wenn der Verbrennungsmotor eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr erfährt, und die Drehzahl des Kupplungsaußenteils unter die Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Selbststart des Verbrennungsmotors fällt.

Genauer ist die Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl höher als die Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Verbrennungsmotor-Selbststart. Wenn somit die Drehzahl des Motors abnimmt und die Drehzahl des Kupplungsaußenteils unter die Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Verbrennungsmotor-Selbststart sinkt, kommt es zu Metall/Metall-Kontakten zwischen den Rollen und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils, wodurch die Stabilität beim Neustart des Verbrennungsmotors gewährleistet ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wenn die Drehzahl des Kupplungsaußenteils, die bewirkt, daß vom zweiten Betriebszustand in den dritten Betriebszustand der Fliehkraftkupplung übergegangen wird, als Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungssinnen- und -außenteils bei unter Nullast drehendem Startermotor als Nullast-Bedingung definiert wird, die Beziehung Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl > Nullast-Drehzahl erfüllt.

Die Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl erfüllt auch die Beziehung Leerlaufdrehzahl > Modus-Zwei-Übergangsdrehzahl > Ankurbeldrehzahl, wobei die Leerlaufdrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils bei leerlaufendem Verbrennungsmotor ist, und die Ankurbeldrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, bei der der Verbrennungsmotor angekurbelt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird umfassender aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden Figuren der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, die jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung auf spezielle Ausführungsformen aufzufassen sind, sondern lediglich der Erläuterung und Erklärung dienen.

Die Zeichnung zeigt in

1 eine Teilschnittansicht, die einen Motoranlasser gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

2(a), 2(b), 2(c) und 2(d) Schnittansichten, die aufeinanderfolgende Betriebsmodi einer Fliehkraftkupplung zeigen, die im Motoranlasser von 1 verwendet wird;

2(e), 2(f) und 2(g) vergrößerte Ansichten der 2(b), 2(c) bzw. 2(d);

3 einen Graph, der Änderungen der Drehzahl einer Fliehkraftkupplung in aufeinanderfolgenden Betriebsmodi zeigt, wie sie in den 2(a) bis 2(d) dargestellt sind;

4 einen Graph, der eine Änderung der Fliehkraftkupplungs-Drehzahl in der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

5 ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Motoranlasser zeigt; und

6 eine Schnittansicht, die den inneren Aufbau einer typischen Fliehkraftkupplung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Was die Figuren betrifft, in denen ähnliche Bezugszahlen in mehreren Darstellungen ähnliche Teile bezeichnen, und insbesondere was 1 betrifft, so wird ein Motoranlasser 1 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, der nachstehend als Beispiel für den Einsatz beim Starten eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors beschrieben ist.

Der Motoranlasser 1 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor 2 (der nachstehend auch als Startermotor bezeichnet wird), eine Drehzahluntersetzung 3, einer Abtriebswelle 4, einer Fliehkraftkupplung 5, die mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist, und einer Starter-Zugmittelscheibe 6. Die Drehzahluntersetzung 3 verringert die Drehzahl des Startermotors 2. Die Abtriebswelle 4 überträgt das Drehmoment, das von der Drehzahluntersetzung ausgegeben wird, über die Fliehkraftkupplung 5 an die Starter-Zugmittelscheibe 6. Die Starter-Zugmittelscheibe 6 ist über ein Zugmittel 10 mit einer Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 9 verbunden. Die Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 9 ist mit einer Kurbelwelle 8 eines Verbrennungsmotors 7 verbunden.

Der Startermotor 2 wird beispielsweise durch einen bekannten Gleichstrommotor verwirklicht, in dem ein Anker eingebaut ist, der durch eine Batterie, die in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist, elektrisch erregt wird.

Die Drehzahluntersetzung 3 umfaßt ein Planetenradgetriebe, dass aus einem Sonnenrad 3a, einem Hohlrad 3b und Planetenrädern 3c, die mit dem Sonnenrad 3a und dem Hohlrad 3b kämmen, besteht. Die Planetenräder 3c drehen sich jeweils um Zahnradwellen 3d und kreisen in einer geschlossenen Umlaufbahn, d.h. dem Innenumfang des Hohlrades 3b. Genauer gesagt, ist das Sonnenrad 3a mit der Abtriebswelle des Startermotors 2 verbunden. Die Drehung des Startermotors 2 bewirkt, daß die Planetenräder 3c sich um den Innenumfang des Hohlrades 3b bewegen, wodurch sie das Drehmoment, das vom Startermotor 2 ausgegeben wird, über die Zahnradwellen 3d auf eine Trägerplatte 3e übertragen.

Die Abtriebswelle 4 wird von einem Lager 11 in Verbindung mit der Trägerplatte 3e gehalten, so daß sich zusammen mit der Trägerplatte 3c drehen kann. Genauer gesagt, wird die Drehung des Planetenrads 3c um das Hohlrad 3b auf die Trägerplatte 3e übertragen.

Wie deutlich in den 2(a) bis 2(d) gezeigt ist, besteht die Fliehkraftkupplung 5 aus einem Außenteil 12 und einem Innenteil 13, Rollen 14 und (nicht gezeigten) Federn. Das Außenteil 12 weist Keilflächen (d.h. Nockenflächen) auf, die keilförmige Nockenkammern 12a zwischen diesem und der Außenumfangsfläche des Innenteils 13 definieren. Das Innenteil 13 sitzt auf der Abtriebswelle 4, so daß es durch die Abtriebswelle 4 gedreht werden kann. Die Rollen 14 befinden sich in den Nockenkammern 12a. Wie in den Figuren zu sehen, bewirken die Federn, daß die Rollen 14 nach rechts in eine konstante Anlage zur Innenumfangsfläche des Außenteils 12 gedrängt werden, wobei der Abstand zwischen dem Außenteil 12 und dem Innenteil 13 abnimmt.

Die Arbeitsweise der Fliehkraftkupplung wird nachstehend detailliert mit Bezug auf die 2(a) bis 2(g) beschrieben.

Wenn das Innenteil 13 über die Abtriebswelle 4 vom Startermotor gedreht wird, bewirkt dies, wie in 2(a) dargestellt, daß die Rollen 14 zwischen der Innenumfangsfläche des Außenteils 12 und der Außenumfangsfläche des Innenteils 13 festgeklemmt werden, wodurch eine starke mechanische Verbindung zwischen dem Außenteil 12 und dem Innenteil 13 gebildet wird, durch die das Drehmoment der Abtriebswelle 4 vom Innenteil 13 auf das Außenteil 12 übertragen wird. Dies wird nachstehend als Außenteil-zu-Innenteil-Verbindungsmodus bezeichnet.

Beim Start des Verbrennungsmotors 7 wird das Außenteil 12 vom Verbrennungsmotor 7 angetrieben. Dies bewirkt, daß das Außenteil 12 und das Innenteil 13 sich relativ zueinander drehen, so daß die Rollen 14, wie in 2(b) dargestellt, an der Außenfläche des Innenteils rutschen. Dies wird nachstehend als Rollenrutschmodus (roller slipping mode) bezeichnet. In diesem Modus ist die Menge an Schmieröl, die in der Fliehkraftkupplung verwendet wird, und die zwischen die Rollen 14 und das Innenteil 13 zugeführt wird, üblicherweise herabgesetzt, was zu einem Metall/Metall-Kontakt zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 13 ohne Ölfilm führt.

Wenn die Drehzahl des Außenteils 12 erhöht wird, was zu einer erhöhten relativen Drehzahl zwischen dem Außenteil 12 und dem Innenteil 13 führt, unterliegen die Rollen 14 der Fliehkraft, so daß sie, wie in 2(c) dargestellt, von der Außenfläche des Innenteils 13 weggedrängt werden, was dazu führt, daß ein Ölfilm zwischen der Außenumfangsfläche des Innenteils und den Oberflächen der Rollen gebildet wird. Dies wird nachstehend als Ölspalt-Rollenloslöse-Modus (oil gap roller disengagement mode) bezeichnet. In diesem Modus steigt die Menge an Schmieröl, die zwischen das Innenteil 13 und die Rollen 14 geliefert wird, an, so daß die Dicke des Ölfilms größer wird als die Summe der Oberflächenrauheit der Rollen 14 und des Innenteils 13, die in 2(e) und 2(f) als „Gesamt-Oberflächenrauheit" bezeichnet wird, d.h. die Summe der Abstände zwischen den Gipfeln und Tälern der Oberflächen-Unregelmäßigkeiten der Rollen 14 und zwischen den Gipfeln und Tälern der Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des Innenteils 13.

Eine weitere Zunahme der Drehzahl des Außenteils 12 führt zu einem Anstieg des Abstands zwischen dem Innenteil 13 und dem Außenteil 12, wodurch bewirkt wird, daß die Ölfilme zwischen dem Innenteil 13 und den Rollen 14 verschwinden. Genauer wird ein Gasspalt (d.h. ein Luftspalt) zwischen der Außenumfangsfläche des Innenteils 13 und sämtlichen Rollen 14 erzeugt, wie in den 2(d) und 2(g) dargestellt. Dieser wird nachstehend als Luftspalt-Rollenloslösemodus (air gap roller disengagement mode) bezeichnet.

Die Fliehkraftkupplung 5 geht, wie oben beschrieben, bei ihrer mechanischen Betätigung vom Außenteil/Innenteil-Verbindungsmodus zum Rollenrutschmodus, zum Ölspalt-Rollenloslösemodus und zum Luftspalt-Rollenloslösemodus über, während die Drehzahl des Außenteils 12 ansteigt.

Wenn die Drehzahlen des Außenteils 12, die bewirken, daß der Betriebsmodus der Fliehkraftkupplung 5 vom Rollenrutschmodus zum Ölspalt-Rolleneingriffsmodus (oil gap roller engagement mode) und vom Ölspalt-Rollenloslösemodus zum Luftspalt-Rollenloslösemodus übergeht, als erste bzw. zweite Außenteildrehzahl definiert werden, erfüllen sie die nachstehenden Beziehungen (siehe Graph von 3).

Erste Außenteildrehzahl > Nullast-Drehzahl

Leerlaufdrehzahl > Zweite Außenteildrehzahl > Ankurbeldrehzahl

wobei die Nullast-Drehzahl die Drehzahl des Innenteils 13 (und des Außenteils 12) ist, bei der der Startermotor 2 unter Nullast-Bedingungen läuft, die Leerlaufdrehzahl die Drehzahl des Außenteils 12 ist, das mit dem Verbrennungsmotor 7 verbunden ist, bei der der Verbrennungsmotor 7 im Leerlauf ist, und die Ankurbeldrehzahl die Drehzahl des Außenteils 12 ist, wenn der Verbrennungsmotor 7 angedreht wird.

Die obigen Beziehungen werden beispielsweise durch Modifizieren der Kräfte, die die Rollen 14 in Eingriff mit dem Außenteil 12 drängen (d.h. des Drucks auf die Federn der Fliehkraftkupplung 5) oder ein Gleichgewicht zwischen der Fliehkraft und der zentripetalen Kraft, die auf die Rollen 14 wirken, eingerichtet. Letzteres kann durch Ändern der Neigungen der Keilflächen der Außenteils 12 relativ zur Außenumfangsfläche des Innenteils 13 und/oder der Masse der Rollen 14 erreicht werden.

Beim Betrieb des Motoranlassers 1 wird, wenn ein (nicht dargestellter) Motorstartschalter eingeschaltet wird, Leistung von der Batterie zum Anker des Startermotors 2 zugeführt, so daß der Startermotor 2 sich zu drehen beginnt. Die Drehmoment-Ausgangsleistung des Startermotors 2 wird durch die Drehzahluntersetzung 3 verringert und zur Abtriebswelle 4 übertragen. Das Drehmoment der Abtriebswelle 4 wird dann durch die Fliehkraftkupplung 5 auf die Starter-Zugmittelscheibe und durch das Zugmittel 10 auf die Kurbelwellen-Zugmittelscheibe übertragen. Wenn das Drehmoment von der Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 9 auf die Kurbelwelle 8 übertragen wird, beginnt die Kurbelwelle 8 den Verbrennungsmotor 7 anzukurbeln.

Die erste Außenteildrehzahl, bei der es sich um die Drehzahl des Außenteils 12 handelt, die bewirkt, daß der Betriebsmodus der Fliehkraftkupplung 5 vom Rollenrutschmodus in den Ölspalt-Rollenloslösemodus wechselt, wie oben beschrieben, wird höher angesetzt als die Ankurbeldrehzahl, was Metall/Metall-Kontakte zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 3 während des Ankurbelns bewirkt, um die Übertragung des Drehmoments vom Startermotor 2 auf die Kurbelwelle 8 des Verbrennungsmotors 7 zu gewährleisten.

Nach Abschluß des Ankurbelns des Verbrennungsmotors 7 erreicht der Verbrennungsmotor 7 den Leerlauf-Betriebsmodus. Die erste Außenteildrehzahl der Fliehkraftkupplung 5 ist, wie aus 3 ersichtlich, niedriger als die Leerlaufdrehzahl, wodurch bewirkt wird, daß die Rollen 14 während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors 7 von der Außenumfangsfläche des Innenteils 13 weggedrängt werden. Genauer verschwinden die Metall/Metall-Kontakte zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 13, so daß ein Ölfilm zwischen sämtlichen Rollen 14 und dem Innenteil 13 erzeugt wird, wodurch während des Leerlaufßetriebs des Verbrennungsmotors 7 eine Abnutzung der Rollen 14 vermieden wird.

Wenn es erforderlich ist, den Verbrennungsmotor 7 erneut zu starten, nachdem der Verbrennungsmotor 7 aus irgendeinem Grund abgestorben war, oder während sich der Verbrennungsmotor 7 in Rückwärtsrichtung dreht, nachdem er einmal angehalten wurde, ist es möglich, den Startermotor 2 erneut einzuschalten, um den Verbrennungsmotor 7 ohne unerwünschte mechanische Stöße auf die Kupplung 5 anzukurbeln.

Wenn der Verbrennungsmotor-Startschalter eingeschaltet wird, um in diesem Fall den Startermotor 2 zu betätigen, steigt die Drehzahl des Innenteils 13 der Fliehkraftkupplung 5 ausgehend von einem Wert unter der Nullast-Drehzahl an. Die Nullast-Drehzahl ist, wie oben beschrieben, niedriger als die zweite Außenteildrehzahl, was in der Bildung von Luftspalten zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 13 resultiert, weswegen ein direkter Kontakt zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 13 oder ein indirekter Kontakt zwischen ihnen durch die Ölfilme erreicht wird, wenn der Startermotor 2 im Anschluß an das obige Ereignis eingeschaltet wird. Dies führt zu einer Verbesserung der Lebensdauer der Fliehkraftkupplung 5 und der Zuverlässigkeit des Motorstarters 2.

Falls der Fahrzeuglenker ferner den Startschalter versehentlich betätigt, um den Startermotor 2 erneut zu starten, während die Drehzahl des Außenteils 12 niedriger ist die Nullast-Drehzahl, wird ein direkter Kontakt zwischen den Rollen 14 und dem Innenteil 13 oder ein indirekter Kontakt zwischen diesen durch die Ölfilme erreicht, wie oben, wodurch unerwünschte mechanische Stöße auf die Fliehkraftkupplung 5 vermieden werden.

Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieen, in der der Motorstarter 1 der ersten Ausführungsform in einem typischen automatischen Verbrennungsmotor-Stopsystem für Kraftfahrzeuge beschrieben wird, das dafür ausgelegt ist, die Zufuhr von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor 7 zu unterbrechen, wenn eine bestimmte Verbrennungsmotor-Stopbedingung während des Laufs des Verbrennungsmotors 7 eintritt.

Wenn die Drehzahl des Außenteils 12 der Fliehkraftkupplung 5, bei der der Verbrennungsmotor 7 sich mit der Mindestdrehzahl dreht, die ermöglicht, daß der Verbrennungsmotor 7 selbst ohne abzusterben startet, um dessen Drehzahl auf einen vorgegebenen Wert zu erhöhen, wenn der Verbrennungsmotor 7 nach einer Kraftstoffunterbrechung erneut mit Kraftstoff versorgt wird, als die Mindestdrehzahl des Außenteils für den Selbststart des Verbrennungsmotors definiert ist, erfüllt sie, wie deutlich in 4 dargestellt, die Beziehung erste Fliehkraftkupplungs-Außenteildrehzahl > Außenteil-Mindestdrehzahl für den Selbststart des Verbrennungsmotors.

Die obige Beziehung gewährleistet die Stabilität beim erneuten Starten des Verbrennungsmotors 7 mittels des Startermotors 2, wenn der Verbrennungsmotor 7 eine Kraftstoffunterbrechung erfährt, und die Drehzahl des Außenteils 12 unter die Außenteil-Mindestdrehzahl für einen Selbststart des Verbrennungsmotors fällt.

Genauer wird die erste Kupplungsdrehzahl der Fliehkraftkupplung 5, wie aus 4 ersichtlich ist, höher angesetzt als die Außenteil-Mindestdrehzahl für das Selbststarten des Verbrennungsmotors. Wenn somit die Drehzahl des Verbrennungsmotors 7 abnimmt und die Drehzahl des Außenteils 12 unter die Außenteil-Mindestdrehzahl für das Selbststarten des Verbrennungsmotors fällt, kommt es zu Metall/Metall-Kontakten zwischen den Rollen 14 und der Außenumfangsfläche des Innenteils 13, wodurch die Stabilität beim erneuten Starten des Verbrennungsmotors 7 gewährleistet wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsformen offenbart wurde, um ihr Verständnis zu erleichtern, soll klargestellt werden, daß die Erfindung auf verschiedene Arten durchgeführt werden kann, ohne die Grundlagen der Erfindung zu verlassen. Daher sollte die Erfindung so aufgefaßt werden, daß sie sämtliche möglichen Ausführungsformen und Modifizierungen der dargestellten Ausführungsformen einschließt, die ausgeführt werden können, ohne von den Grundlagen der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt sind.


Anspruch[de]
  1. Motoranlasser, umfassend:

    einen Startermotor, der ein Drehmoment erzeugt; und

    eine Fliehkraftkupplung, die das Drehmoment, das vom Startermotor erzeugt wird, auf die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors überträgt, um den Verbrennungsmotor zu starten, wobei die Fliehkraftkupplung ein Kupplungsinnenteil umfaßt, das vom Drehmoment des Startermotors gedreht wird, ein Kupplungsaußenteil, das konstant mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und Rollen, die anliegend an die Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils in Nockenkammern angeordnet sind, die zwischen der Innenumfangsfläche des Kupplungsanßenteils und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils definiert sind, wobei die Fliehkraftkupplung so ausgelegt ist, daß sei in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Betriebsmodus arbeitet, wobei der erste Betriebsmodus eintritt, wenn der Startermotor betätigt wird, um das Kupplungsinnenteil zu drehen, so daß die Rollen zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteils festgeklemmt werden, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteil zu bilden, der zweite Betriebsmodus eintritt, wenn die Rollen von einer Fliehkraft, die beim Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, so daß ein Ölfilm zwischen sämtlichen Rollen und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils erzeugt wird, der dritte Betriebsmodus eintritt, wenn die Rollen durch die Fliehkraft, die bei einem weiteren Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils, die über der des zweiten Betriebszustands liegt, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, wodurch ein Gasspalt zwischen jeder der Rollen und der Außenumfangsfläche des Innenteils erzeugt wird,

    wobei Drehzahl des Kupplungsaußenteils, die bewirkt, daß vom zweiten Betriebsmodus in den dritten Betriebsmodus der Fliehkraftkupplung übergegangen wird, als Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungsinnen- und -außenteils, wenn der Startermotor unter Nullastbedingungen dreht, als Nullast-Drehzahl definiert wird, und die nachstehende Beziehung erfüllt ist

    Modus Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl > Nullast-Drehzahl
  2. Motoranlasser nach Anspruch 1, wobei die Drehzahl des Kupplungsaußenteils bei einem Metall/Metall-Kontakt der Rollen mit dem Kupplungsinnenteil bei einem Ansteig der Drehzahl des Kupplungsaußenteils verschwindet, so daß der zweite Betriebsmodus eintritt, als Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl definiert wird, und die folgende Beziehung erfüllt ist,

    Leerlaufdrehzahl > Modus Zwei-Eintrittsdrehzahl > Ankurbeldrehzahl

    wobei die Leerlaufdrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, und die Ankurbeldrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird.
  3. Automatisches Verbrennungsmotor-Stopsystem, das einen Verbrennungsmotor stoppt, wenn eine bestimmte Verbrennungsmotor-Stopbedingung erfüllt ist, umfassend:

    einen Startermotor, der ein Drehmoment erzeugt; und

    eine Fliehkraftkupplung, die das Drehmoment, das von dem Startermotor erzeugt wird, auf eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors überträgt, um den Verbrennungsmotor zu starten, wobei die Fliehkraftkupplung ein Kupplungsinnenteil umfaßt, das von dem Drehmoment des Startermotors gedreht wird, ein Kupplungsaußenteil, das konstant mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und Rollen, die anliegend an die Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils in Nockenkammern angeordnet sind, die zwischen der Innenumfangsfläche des Kupplungsaußenteils und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils definiert sind, wobei die Fliehkraftkupplung dafür ausgelegt ist, in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Betriebsmodus zu arbeiten, wobei der erste Betriebsmodus eintritt, wenn der Startermotor betätigt wird, um das Kupplungsinnenteil zu drehen, so daß die Rollen zwischen dem Kupplungsaußenteil und dem Kupplungsinnenteil festgeklemmt werden, um eine mechanische Verbindung zwischen dem Kupplungsinnenteil und dem Kupplungsaußenteil zu bilden, der zweite Betriebsmodus eintritt, wenn die Rollen durch eine Fliehkraft, die bei einem Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, um einen Ölfilm zwischen sämtlichen Rollen und der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils zu erzeugen, der dritte Betriebsmodus eintritt, wenn die Rollen durch die Fliehkraft, die bei einem weiteren Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils, der über dem des zweiten Betriebsmodus liegt, erzeugt wird, von der Außenumfangsfläche des Kupplungsinnenteils weggedrängt werden, wodurch ein Gasspalt zwischen den Rollen und der Außenumfangsfläche des Innenteils erzeugt wird,

    wobei die Drehzahl des Kupplungsaußenteils bei einem Verschwinden des Metall/Metall-Kontakts der Rollen mit dem Kupplungsinnenteils bei einem Anstieg der Drehzahl des Kupplungsaußenteils, so daß der zweite Betriebsmodus eintritt, als Modus-Zwei-Eintrittsbetriebsmodus definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungsaußenteils während der Verbrennungsmotor mit der Mindestdrehzahl läuft, die es dem Motor ermöglicht, selbst zu starten, ohne abzusterben, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf einen vorgegebenen Wert zu erhöhen, wenn der Verbrennungsmotor erneut mit Brennstoff versorgt wird, nachdem er eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr erfahren hat, als Außenteil-Mindestdrehzahl für das Selbststarten des Verbrennungsmotors definirt wird, und die nachstehende Beziehung erfüllt ist,

    Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl > Außenteil-Mindestdrehzahl für das Selbststarten des Verbrennungsmotors
  4. Automatisches Verbrennungsmotor-Stopsystem nach Anspruch 3, wobei die Drehzahl des Kupplungsaußenteils, die bewirkt, daß aus dem zweiten Betriebsmodus in den dritten Betriebsmodus der Fliehkraftkupplung übergegangen wird, als Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl definiert wird, und die Drehzahl des Kupplungsinnen- und -außenteils, wenn der Startermotor unter Nulllastbedingungen dreht, als Nullast-Drehzahl definiert wird, die nachstehende Beziehung erfüllt wird,

    Modus-Zwei-auf-Drei-Übergangsdrehzahl > Nullast-Drehzahl
  5. Automatisches Verbrennungsmotor-Stopsystem nach Anspruch 4, worin die Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl ebenso die nachstehende Beziehung erfüllt,

    Leerlaufdrehzahl > Modus-Zwei-Eintrittsdrehzahl < Ankurbeldrehzahl

    wobei die Leerlaufdrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, wenn der Verbrennungsmotor sich im Leerlauf befindet, und die Ankurbeldrehzahl die Drehzahl des Kupplungsaußenteils ist, wenn der Verbrennungsmotor angekurbelt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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