DE112012006378T5

DE112012006378T5 - Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung

Info

Publication number: DE112012006378T5
Application number: DE112012006378.3T
Authority: DE
Inventors: c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORPOR Kamei Koichiro; c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORPOR Odahara Kazuhiro; c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORPORAT Abe Masami
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: JP5710071B2; CN104246208B; CN104246208A; DE112012006378B4; US20150020761A1; JPWO2013171876A1; WO2013171876A1; US9670892B2

Abstract

Bereitgestellt wird eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung mit einem Eingriffsabschnitt helikaler Keilwellen, bei dem eine Abgabewelle (5) und ein Bewegungskörper (3) miteinander verkoppelt sind, wobei auf einer Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche (37a, 38a) der Abgabewelle und/oder des Bewegungskörpers eine Ankerbung (37b, 38b) ausgebildet ist, und ein Winkel, der von dieser Ankerbung bezüglich einer Wellenrichtung gebildet wird, geringer als der Steigwinkel einer helikalen Keilwelle ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung, die ein Motordrehmoment von einem Bewegungskörper auf einen Zahnkranz einer Antriebsmaschine überträgt, um die Antriebsmaschine anzulassen.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bislang wurde eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung vorgeschlagen, die einen elektromagnetischen Schalter aufweist, der unabhängig Funktionen des An- bzw. Ausschaltens einer Motor-Aktivierungsschaltung und des Bewirkens des Vorspringens des Bewegungskörpers ausführt (siehe Beispielsweise Patent-Dokument 1).
Zusätzlich gibt es eine weitere Vorrichtung, die unter Verwendung des in Patent-Dokument 1 beschriebenen elektromagnetischen Schalters die Drehgeschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers mit der des Zahnkranzes synchronisiert und darauf folgend den Bewegungskörper zum Vorspringen veranlasst, um mit dem Zahnkranz in Eingriff zu gelangen (siehe beispielsweise Patent-Dokument 2).
Patent-Dokumente

Patent-Dokument 1: Japanische, veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nr. 2009-191843
Patent-Dokument 2: Japanische, veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nr. 2010-236533

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösendes Problem:
Wenn bei der Anlass-Vorrichtung von Patent-Dokument 2 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Bewegungskörpers mit der des Zahnradkranzes synchronisiert wird, wird begonnen, den Motor in Drehung zu versetzen, bevor der Bewegungskörper dazu veranlasst wird, vorzuspringen. Allerdings gibt es in diesem Moment eine Gefahr dahingehend, dass der Bewegungskörper vermittels helikaler Keilwellen des Bewegungskörpers und der Abgabewelle vorspringt, bevor die Umdrehungsgeschwindigkeit des Bewegungskörpers mit der des Zahnradkranzes synchronisiert ist.
Wenn bei einer Anlassvorrichtung, die einen elektromagnetischen Schalter aufweist, der geeignet ist, unabhängig Funktionen des An- bzw. Ausschaltens einer Motor-Aktivierungsschaltung und des Veranlassens des Vorspringens eines Bewegungskörper auszuführen, wenn während eines Trägheitsnachlaufs einer Antriebsmaschine unmittelbar nach einer Leerlaufabschaltung ein wieder-Anlassen erforderlich ist, wird die Motor-Aktivierungsschaltung darüber hinaus manchmal betätigt, bevor das Vorschieben des Bewegungskörpers ausgeführt ist, um ein Eingreifen bei sehr hoher Drehgeschwindigkeit zu erlauben. Falls das Motordrehmoment von der Abgabewelle auf den Bewegungskörper in diesem Moment über den Eingriff helikaler Keilwellen übertragen wird, wird aufgrund der Motordrehung und der Trägheit des Bewegungskörpers und wegen des Steigwinkels, welcher der Neigung der Zahnradkeilwelle entspricht, Kraft in einer Wellenrichtung ausgeübt, was folglich eine Gefahr dahingehend bergen könnte, dass der Bewegungskörper vorspringt, um den Zahnradkranz zu berühren.
3 ist eine Darstellung, um ein Problem mit einer herkömmlichen Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung zu verdeutlichen, die, wie oben beschrieben, einen elektromagnetischen Schalter aufweist, der unabhängig Funktionen des An- bzw. Ausschaltens einer Motor-Aktivierungsschaltung und des Veranlassens des Vorspringens des Bewegungskörper ausführen kann, wobei 3(a) den Fall darstellt, wenn der Motor angehalten ist, und 3(b) den Fall darstellt, wenn der Motor in Drehung versetzt ist.
Wenn der Motor in Drehung versetzt wird, bevor der Bewegungskörper vorspringt, dreht sich die Abgabewelle durch die Drehenergie des Motors. Die Drehenergie der Abgabewelle wird mit helikalen Keilwellen 37 und 38 der Abgabewelle und des Bewegungskörpers, welche miteinander in Eingriff sind, auf den Bewegungskörper übertragen. Wenn sich die Abgabewelle in die durch den Pfeil X angezeigte Richtung dreht, springt der Bewegungskörper in der Axialrichtung vor (welche Richtung durch den Pfeil Y angezeigt ist), und zwar hervorgerufen durch die Neigung des helikalen Keilwelleneingriffs und die Trägheit des Bewegungskörpers. Wenn die Darstellung in 3 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wird, schwenkt die Darstellung ferner auf die gleiche Richtung wie jene der später beschriebenen 1 und 2 ein; der Zahnradkranz ist in 3(b) in der Richtung nach oben angerordnet (welche Richtung durch den Pfeil Y angezeigt ist). Ferner ist der Eingriffsabschnitt der helikalen Keilwellen, welcher eigentlich kreisförmig ausgebildet ist, durch eine Draufsicht dargestellt, die aufzeigt, wie Zahnräder miteinander kämmen.
Um das Hervorspringen des Bewegungskörpers zu unterdrücken, wird eine Belastung durch eine Kolbenfeder, die einen Betätigungskolben des Bewegungskörpers drängt, vergrößert, wodurch der Bewegungskörper durch einen Vorschubmechanismus bezogen auf den Zahnradkranz in die Gegenrichtung gedrückt wird, sodass der Bewegungskörper am Vorspringen gehindert werden kann. Allerdings muss in diesem Fall die Anzugkraft des Bewegungskörper-Betätigungskolbens vergrößert werden, was ein Problem dahingehend hervorrufen kann, dass der elektromagnetische Schalter in seiner Größe zunimmt.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um ein derartiges, oben beschriebenes Problem zu lösen, und zielt darauf ab, eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung bereitzustellen, die den Bewegungskörper selbst dann davon abhalten kann, aufgrund des Motordrehmoments und des Steigwinkels an dem Eingriffsabschnitt der helikalen Keilwellen der Abgabewelle und des Bewegungskörpers vorzuspringen, wenn die Motorbetätigungsschaltung angeschaltet wird, bevor die Bewegungskörper-Vorschub-Funktion ausgeführt wurde, und zwar ohne die Größe des elektromagnetischen Schalters zu erhöhen.
Mittel zum Lösen des Problems:
Eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Motor, der mit elektrischer Leistung, die diesem zugeführt ist, Drehmoment erzeugt; eine Abgabewelle, auf der eine helikale Keilwelle ausgebildet ist, welche das Drehmoment von dem Motors überträgt; einen Bewegungskörper, der eine mit der Abgabewelle in Eingriff befindliche helikale Keilwelle aufweist und das Drehmoment von dem Motor an eine Antriebsmaschinen-Seite überträgt; und einen elektromagnetischen Schalter, der einen Mechanismus aufweist, der unabhängig eine Funktion des Magnetisierens eines Motor-Betätigungskolbens durch Aktivieren einer Motor-Betätigungs-Magnetspule und des An-/Ausschaltens der an den Motor angelegten Leistung durch die Bewegung des Motor-Betätigungskolbens und eine Funktion des Magnetisierens eines Bewegungskörper-Betätigungskolbens durch Aktivieren einer Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule und des Vorschiebens des Bewegungskörpers hin zu einer Zahnradkranz-Seite über einen Vorschubmechanismus durch die Bewegung des Bewegungskörper-Betätigungskolbens ausführt; wobei eine Ankerbung an der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche einer helikalen Keilwelle der Abgabewelle und/oder des Bewegungskörpers ausgebildet ist, und helikale Keilwellen der Abgabewelle und des Bewegungskörpers derart angeordnet sind, dass die Ankerbung der Abgabewelle und/oder des Bewegungskörpers mit Teilen der helikalen Keilwelle des jeweils anderen Bauteils in Eingriff ist, wenn die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gestoppt ist.
Ferner ist der Winkel, der von der Keilwelle bezüglich der Motorwellen-Richtung gebildet wird, kleiner ausgeführt als der Steigwinkel der helikalen Keilwelle.
Vorteile der Erfindung
Gemäß einer Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Bewegungskörper selbst dann nicht vorspringen, wenn die Motorbetätigungsschaltung angeschaltet wird, bevor die Funktion des Vorschiebens des Bewegungskörpers ausgeführt wurde, weshalb die Dauerhaltbarkeit des Bewegungskörpers und des Zahnradkranzes vergrößert wird und gleichzeitig Geräusche durch deren Kollision eliminiert werden können, sodass auch vorteilhafte Auswirkungen hinsichtlich Geräuschlosigkeit erwartet werden können. Ferner sind die strukturellen Modifikationen an bestehenden Zahnradprofilen gering, und das Erscheinungsbild der Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung bleiben unverändert, sodass eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung mit hervorragender Flexibilität bezüglich des Layouts bereitgestellt werden kann.
Die vorgenannten und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Eingriffs-Mechanismus helikaler Keilwellen gemäß Ausführungsform 1 bis Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Detaildarstellung, um ein Problem des Vorspringens eines Bewegungskörpers bei Beginn der Motordrehung in einer herkömmlichen Vorrichtung darzustellen, welches den Hintergrund dieser Erfindung bildet.
4 ist eine Darstellung der Anordnung von helikalen Keilwellen einer Abgabewelle und des Bewegungskörpers gemäß Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Querschnittsansicht, die Ankerbungen der Abgabewelle und Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberflächen des Bewegungskörpers darstellt, die gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in Eingriff miteinander sind.
6 ist eine Detaildarstellung, die Steigwinkel der Ankerbungen der Abgabewelle und der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberflächen davon gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist eine detaillierte Zahnrad-Darstellung, welche die Ankerbungen der Abgabewelle und die Kraftübertragungsseitigen Zahn-Oberflächen davon gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine Detaildarstellung, die Steigwinkel der Ankerbungen der Abgabewelle und der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberflächen davon gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine detaillierte Zahnrad-Darstellung, welche die Ankerbungen der Abgabewelle und die Kraftübertragungsseitigen Zahn-Oberflächen davon gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist eine detaillierte Zahnrad-Darstellung, welche Ankerbungen eines Bewegungskörpers, Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberflächen davon und den Steigwinkel einer Zahnoberfläche parallel zu den Kraftübertragungs-seitigen Zahnoberflächen gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine Darstellung der Anordnung von helikalen Keilwellen einer Abgabewelle und des Bewegungskörpers gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
12 stellt Graphen dar, um eine Abschätzung für die Vorspring-Distanz der Bewegungskörper in der vorliegenden Erfindung zu erklären.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Hernach werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 12 erklärt. Zusätzlich bezeichnen in jeder Zeichnung gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponenten.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 1 weist die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung 1 auf: einen Motor 2, der mit elektrischer Leistung, die diesem zugeführt wird, Drehmoment erzeugt, einen Bewegungskörper 3, der mittels helikaler Keilwelle zum Übertragen des Drehmoments von dem Motor 2 mit einer Abgabewelle 5 in Eingriff ist und mit einem Zahnradkranz 36 in Eingriff gelangt, wodurch das Drehmoment von dem Motor 2 auf die Antriebsmaschine übertragen wird, und einen Anschlag 7, der das Vorspringen des Bewegungskörpers 3 hin zum Zahnradkranz 36 begrenzt.
Der Motor 2 weist auf: einen als Rotor dienenden Anker 9, ein Joch 11 mit einem Permanentmagneten 10 entlang eines Innenumfangs davon und eine Bürsteneinrichtung 12. Der Anker 9 weist einen Kern 9a, eine Ankerspule 9b, eine Motorwelle 9c und einen Kommutator 9d auf, wobei, wenn ein Strom durch die Ankerspule 9b fließt, der durch den Strom und den Kern 9a erzeugte magnetische Fluss derart mit dem Permanentmagneten 10 wechselwirkt, dass das Drehmoment erzeugt wird. Der Motor ist ein wohlbekannter Gleichstrommotor, bei dem die Drehung in einer Richtung durch den Kommutator 9d und die Bürsteneinrichtung 12 aufrechterhalten wird.
Die Motorwelle 9c ist durch ein Lager 15 drehbar abgestützt, das in eine Abdeckung 13 pressgepasst ist, die wiederrum durch das Joch 11 und die Abgabewelle 5 befestigt ist; ein Verzögerungsmechanismus (deceleration mechanism) ist mit einem nicht gezeigten Zahnrad auf der Motorwelle 9c, einem Planetenrad 16 und einem Hohlrad 4, welche miteinander in Eingriff sind, ausgebildet.
Ein elektromagnetischer Schalter 35 weist einen Vorschubmechanismus für den Bewegungskörper und eine Motor-Aktivierungsschaltung auf.
Der Vorschubmechanismus für den Bewegungskörper magnetisiert einen Bewegungskörper-Betätigungskolben 32 durch Aktivieren einer Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule 29, die in einer Bewegungskörper-Betätigungs-Trommel 30 aufgenommen ist. Der Vorschubmechanismus ist derart ausgelegt, dass der magnetisierte Bewegungskörper-Betätigungskolben 32 hin zu einem Bewegungskörper-Betätigungs-Zentralschalter 28 (moving-body-operating-core-switch) angezogen wird, wobei eine Kolbenfeder 39 verformt wird und ein an dem Bewegungskörper-Betätigungskolben 32 angebrachter Haken 34 den Bewegungskörper 3 mittels des Vorschubmechanismus 33 hin zur Seite des Zahnradkranzes 36 vorschiebt.
Die Motoraktivierungsschaltung aktiviert eine Motor-Betätigungs-Magnetspule 26, die in einer Motor-Betätigungs-Trommel 25 aufgenommen ist, wodurch ein Motor-Betätigungskolben 27 magnetisiert wird. Der magnetisierte Motor-Betätigungskolben 27 wird hin zu einem Motor-Betätigungs-Zentralschalter 24 angezogen, wodurch gegen eine Stange 21, an der ein bewegbarer Kontakt 22 angebracht ist, Druck ausgeübt wird, womit ein fester B-Kontakt 18, an dem stets eine Batteriespannung anliegt, ein fester M-Kontakt 17, der mit dem Motor verbunden ist, und der bewegbare Kontakt 22 dann miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein Batteriestrom durch den Motor 2 fließt, sodass der Motor 2 in Drehung versetzt wird. Zwischen der Stange 21 und dem bewegbaren Kontakt 22 ist eine Stellfeder 23 angeordnet, die den bewegbaren Kontakt 22 hin zum festen B-Kontakt 18 und zum festen M-Kontakt 17 (hernach einfach als ein fester Kontakt bezeichnet) drängt, wodurch eine Presskraft derart sichergestellt ist, dass der bewegbare Kontakt 22 nicht von den festen Kontakten 17 und 18 getrennt ist. Wenn ein durch die Motor-Betätigungs-Magnetspule 26 fließender Strom unterbrochen ist, wird die Stange 21 durch eine Rückführfeder 20 zurückgedrückt, und der bewegbare Kontakt 22 wird von den festen Kontakten 17 und 18 getrennt, wodurch die Drehbewegung des Motors 2 gestoppt wird.
Dieser Vorschubmechanismus für den Bewegungskörper und die Motor-Aktivierungsschaltung sind in dem Gehäuse 31 aufgenommen und ein Kappenschalter 19, der an den festen Kontakten angebracht ist, ist mit dem Gehäuse 31 derart verstemmt, dass der Kontaktabschnitt vor Feinpartikeln und dergleichen von außen geschützt ist. Der vorgenannte Motor 2 und der elektromagnetische Schalter 35 sind in einen Aufnahme- bzw. Befestigungsabschnitt auf Seiten der Antriebsmaschine und die vordere Klammer 6 eingepasst, welche als Erdungsschaltung für die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung dient. Darüber hinaus stützt das in die vordere Klammer 6 press-eingebrachte Lager 8 die Abgabewelle drehbar ab.
Ein helikaler Keilwellen-Eingriffsmechanismus der Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 wird als nächstes unter Bezugnahme auf 2 bis 7 beschrieben.
Wie in 2 und 4(a) gezeigt ist, ist bei dem Eingriffsabschnitt der helikalen Keilwelle, bei dem die Abgabewelle 5 und der Bewegungskörper 3 miteinander verbunden sind, eine Ankerbung 37b an dem hinteren Ende einer Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche 37a auf der Seite ausgebildet, auf der das Drehmoment von der Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 übertragen wird.
Die Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche 37a ist eine Oberfläche, auf der die helikale Keilwelle der Abgabewelle mit einer helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 in Eingriff kommt, wenn der Bewegungskörper 3 durch den Vorschubmechanismus 33 derart mit dem Zahnradkranz 36 in Eingriff gebracht wird, dass das Drehmoment von dem Motor 2 an die Antriebsmaschine übertragen wird. Allerdings ist die in Ausführungsform 1 neu angeordnete Ankerbung 37b eine Fläche, auf der die helikale Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 Teile der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 berührt, wenn die Motor-Betätigungs-Magnetspule 26 des elektromagnetischen Schalters 35 vor der Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule 29 aktiviert wird, und der Motor 2 mit der Drehbewegung beginnt, bevor der Bewegungskörper 3 vorspringt (siehe 5).
Wie in 6 gezeigt ist, ist der Steigwinkel θb der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 bezüglich der Wellenrichtung kleiner als der Steigwinkel θa der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche 37a (θa > θb). Die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 ist derart ausgestaltet, dass der Bewegungskörper 3 selbst dann nicht mit dem Zahnradkranz 36 kollidiert, wenn der Bewegungskörper 3 durch das Drehmoment von dem Motor 2 und die Trägheit des Bewegungskörpers 3 vorspringt, wenn die Motor-Betätigungs-Magnetspule 26 des elektromagnetischen Schalters 35 vor der Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule 29 aktiviert wird.
Das heißt, falls die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 parallel zu Axialrichtung eingestellt ist, wirkt keine Kraft in Axialrichtung, sodass der Bewegungskörper nicht lediglich durch das Drehmoment des Motors vorspringen wird, wie dies, wie oben beschrieben, bei 3 der Fall war.
Die Vorspringdistanz des Bewegungskörpers 3 beim Anlaufen der Motordrehung kann wie folgt abgeschätzt werden:
Die Masse des Bewegungskörpers 3 sei m, die Trägheit sei I, die Winkelgeschwindigkeit des Motors 2 sei ω, dessen Winkelbeschleunigung sei β, der Radius des Mittelkreises (pitch circle) der helikalen Keilwelle sei r, und die Zeit betrage t.
12(a) zeigt die Beziehung zwischen der Motordrehgeschwindigkeit und der in der Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung 1 verstrichenen Zeit. Unter Verwendung des Graphs aus 12(a) kann die Winkelbeschleunigung β aus folgender Gleichung (1) erhalten werden. β = (ω2 – ω1)/(t2 – t1) (1)
Falls die Vorschubkraft des Bewegungskörpers 3 in der Axialrichtung F1 beträgt, die Reibungskraft bezüglich der Vorschubkraft F1 Fμ beträgt, und der Steigwinkel der Ankerbung 37b θb beträgt, ist die Vorschubkraft F1 durch die folgende Gleichung (2) gegeben. F1 = I·β/r·tan(90° – θb) – Fμ (2)
Falls die das Vorspringen des Bewegungskörpers 3 verhindernde Kraft durch die Kolbenfeder 39 über den Vorschubmechanismus 33 darüber hinaus F2 beträgt und eine zurückgelegte Distanz des vorspringenden Bewegungskörpers in der Axialrichtung zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 Δ beträgt, ist die Distanz Δ durch die folgende Gleichung (3) gegeben. Δ = (F1 – F2)/m·t² (3)
Die Vorspring-Distanz kann als die Gesamtdistanz ausgehend vom Zeitpunkt t0, wenn der Motor zu Drehen beginnt, bis zum Zeitpunkt tn erhalten werden, weshalb die Vorspring-Distanz des Bewegungskörpers 3 durch die folgende Gleichung (4) erhalten werden kann, welche durch den in 12(b) gezeigten Graph dargestellt ist. Bewegungskörper-Vorspring-Distanz = Σ tn / t0Δl (4)
Der Steigwinkel θb der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 wird auf eine oben beschriebene Weise bestimmt, wodurch der Bewegungskörper davon abgehalten werden kann, bei Beginn der Motordrehung vorzuspringen.
Die meisten bestehenden Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtungen sind derart ausgestaltet, dass die helikale Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 mit der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 über die gesamte Axiallänge der helikalen Keilwelle 38 überlappt (mit dieser in Eingriff ist), wenn die Vorrichtungen gestoppt sind. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen helikalen Keilwellen bestehender Abgabewellen 5 und Bewegungskörper 3, ist die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung derart ausgelegt, dass Teile der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 die helikale Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 überlappen, wenn die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung 1 gestoppt ist, wie dies in 4 gezeigt ist.
Darüber hinaus überlappt die helikale Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 die helikale Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 über die Ankerbung 37b der Abgabewelle. Dies ist darin begründet, dass der Zahn hin zum Ende der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 umso dünner wird, je länger die Axiallänge der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 ist, wodurch deren Festigkeit herabgesetzt wird. Deshalb ist die Länge, entlang der die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 die helikale Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 überlappt, verkürzt, wodurch die Axiallänge der Ankerbung 37b der Abgabewelle verkürzt werden kann. Ferner wird die überlappende Axiallänge unter Berücksichtigung von Toleranzen bezüglich der Dimensionen und Abweichungen beim Zusammenbau exakt zu der Länge, entlang der die Ankerbung und die helikale Keilwelle einander sicher überlappen. Zusätzlich ist das durch die Trägheit des Bewegungskörpers 3 und die Drehung des Motors 2 auf die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 aufgebrachte Drehmoment sehr gering. Wenn bei der Drehmomentübertragung von dem Motor 2 auf die Antriebsmaschine bei mit dem Zahnradkranz 36 in Eingriff befindlichen Bewegungskörper ein sehr hohes Drehmoment darauf aufgebracht wird, erfolgt die Drehmomentübertragung durch die Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche 37a der Abgabewelle 5, deren ursprüngliches Profil nicht geändert wurde, weshalb die Verringerung der Festigkeit an der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 zu keinem ernsthaften Problem führt.
Wenn die Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 wie in 7 gezeigt in einer Evolenten-Kurve ausgebildet ist, und auch die Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 in der Evolenten-Kurve ausgebildet ist, kann die helikale Keilwelle der Abgabewelle die helikale Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 derart Flächen-kontaktieren, dass der Druck pro Einheitsfläche reduziert werden kann, wenn darauf Drehmoment aufgebracht wird.
Wenn ferner die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 eine Fläche ist, die bezüglich der schrägverlaufenden Zahnrad-Zahnspitzen-Mitte der helikalen Keilwelle parallel ist, kreuzt die Ankerbung 37b die Evolenten-Kurve der Kraftübertragungsseitigen Zahn-Oberfläche 37a der Abgabewelle 5, weshalb die Axiallänge der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 ausgehend von der Basis des Zahns hin zu dessen Spitze kürzer wird. Die Axiallänge der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 und die Position der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3, welche die Ankerbung überlappt, müssen gemäß der Länge der verkürzten Zahnspitzen-Seite eingestellt werden. Durch Ausbilden der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 in Form der Evolenten-Kurve können allerdings die Axiallängen der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 sowohl an der Basis des Zahns als auch an dessen Spitze gleich eingestellt werden, sodass die Axiallänge der Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 kurz eingestellt werden kann. Selbst wenn die Ankerbung 37b der Abgabewelle 5 nicht als Evolenten-Kurve ausgebildet ist, kann zusätzlich der gleiche Effekt erzielt werden, indem die Ankerbung bezogen auf die schrägverlaufenden Zahnrad-Zahnspitzen-Mitte der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 auf einen Winkel eingestellt wird, der dem Eingriffswinkel entspricht.
Ausführungsform 2
In Ausführungsform 1 ist die Ankerbung 37b an der Abgabewelle 5 angeordnet; in Ausführungsform 2 ist allerdings eine Ankerbung 38b, wie in 4(b) gezeigt, stattdessen an der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 angeordnet, und der Steigwinkel θb der Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 ist, wie in 8 gezeigt, bezüglich der Motorwellen-Richtung kleiner eingestellt als der Steigwinkel θa der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche 38a des Bewegungskörpers (θa > θb).
Darüber hinaus sind Teile (das hintere Ende) der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 derart ausgestaltet, dass sie die Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 überlappen, wenn die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung 1 gestoppt ist, wodurch die gleiche Wirkung wie in Ausführungsform 1 erzielt werden kann.
Wenn die Drehmomentübertragungs-seitige Zahnoberfläche der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 ferner, wie in 9 gezeigt, als die Evolenten-Kurve ausgebildet ist, ist auch die Drehmomentübertragungs-seitige Zahnoberfläche der Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 als die Evolenten-Kurve ausgebildet, wodurch die Zahnfläche die helikale Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 flächig kontaktieren kann, der Druck pro Einheitsfläche bei Aufbringung von Drehmoment verringert werden kann, und die Axiallängen der Oberfläche der Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 sowohl an der Basis des Zahns als auch an dessen Spitze gleich ausgeführt werden können, wodurch die Axiallänge der Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 verkürzt werden kann.
Selbst wenn die Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 nicht in als Evolenten-Kurve ausgebildet ist, kann zusätzlich der gleiche Effekt erzielt werden, indem die Ankerbung bezogen auf die schrägverlaufenden Zahnrad-Zahnspitzen-Mitten der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 auf einen Winkel eingestellt wird, der dem Eingriffswinkel entspricht.
Ferner kann die Ankerbung sowohl an der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle 5 als auch der helikalen Keilwelle 38 des Bewegungskörpers 3 angeordnet sein.
Ausführungsform 3
Bezogen auf Ausführungsform 1 wurde ausgeführt, dass der Zahn der helikalen Keilwelle umso dünner wird, je länger die Axiallänge der Ankerbung ist, was im Ergebnis die Festigkeit des Zahns herabsetzt. Bei Ausgestaltungen, in denen es einer großen Ankerbung bedarf, wird die Spitze des Zahns spitz, wodurch die Zahnspitze dazu neigt, abzusplittern. In dieser Ausführungsform 3 ist die Ankerbung 38b des Bewegungskörpers 3 nicht bis zur Spitze der helikalen Keilwelle 38 ausgeführt, sondern auf die Axiallänge begrenzt, die für die mit der Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche am hinteren Ende der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle eingreifende Ankerbung notwendig ist, wobei der Spitzen-Abschnitt in ein derartiges Profil ausgebildet ist, dass sich eine Zahnoberfläche 38c, die zur Kraftübertragungs-seitigen Zahnoberfläche 38a parallel ist, wie in 10 und 11 gezeigt, bis zur Ankerbung 38b erstreckt.
Das heißt, wie in 11(a) gezeigt, wird die Spitze 38d umso spitzer, je länger die Ankerbung 38b des Bewegungskörpers wird. Ausführungsform 3 stellt dafür ein Lösung dahingehend bereit, dass, wie in 11(b) gezeigt, die Ankerbung 38b des Bewegungskörpers bis zu einem Punkt ausgebildet ist, von dem aus die Ankerbung das hintere Ende der helikalen Keilwelle 37 der Abgabewelle selbst dann überlappt, wenn Toleranzen mit einbezogen werden. Dann ist der Steigwinkel der Zahnoberfläche 38c derart eingestellt, dass die Zahn-Oberfläche 38c auf der Antriebsmaschinen-Seite von diesem Punkt ab zur Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche 38a parallel ist. Dadurch kann die Zuspitzung der Spitze der Ankerbung 38b verhindert werden.
Zusätzlich kann die Abgabewelle mit einer Ankerbung mit dem gleichen Profil wie die Kraftübertragungs-seitige Zahnoberfläche des Bewegungskörpers versehen werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist für eine Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung bevorzugt zu verwenden, die ein Motordrehmoment über einen Bewegungskörper, wie ein Ritzel, auf einen Zahnradkranz des Antriebsmotors überträgt, um den Antriebsmotor anzulassen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung
2: Motor
3: Bewegungskörper
5: Abgabewelle
7: Anschlag
24: Motor-Betätigungs-Zentralschalter
26: Motor-Betätigungs-Magnetspule
27: Motor-Betätigungskolben
28: Bewegungskörper-Betätigungs-Zentralschalter
29: Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule
32: Bewegungskörper-Betätigungskolben
33: Vorschubmechanismus
34: Haken
35: elektromagnetischer Schalter
36: Zahnradkranz
37: helikale Keilwelle der Abgabewelle
37a: Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche der Abgabewelle
37b: Ankerbung der Abgabewelle
38: helikale Keilwelle des Bewegungskörpers
38a: Kraftübertragungs-seitige Zahn-Oberfläche des Bewegungskörpers
38b: Ankerbung des Bewegungskörpers
38c: Zahn-Oberfläche, die parallel zur Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche des Bewegungskörpers ist
39: Kolbenfeder

Claims

Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung mit: einem Motor, der mit elektrischer Leistung, die diesem zugeführt ist, Drehmoment erzeugt; einer Abgabewelle, auf der eine helikale Keilwelle ausgebildet ist, welche das Drehmoment von dem Motor überträgt; einem Bewegungskörper, der eine mit der Abgabewelle in Eingriff befindliche helikale Keilwelle aufweist und das Drehmoment von dem Motor an eine Antriebsmaschinen-Seite überträgt; und einem elektromagnetischen Schalter, der einen Mechanismus aufweist, der unabhängig eine Funktion des Magnetisierens eines Motor-Betätigungskolbens durch Aktivieren einer Motor-Betätigungs-Magnetspule und des An-/Ausschaltens der Leistung an den Motor durch die Bewegung des Motor-Betätigungskolbens und eine Funktion des Magnetisierens eines Bewegungskörper-Betätigungskolbens durch Aktivieren einer Bewegungskörper-Betätigungs-Magnetspule und des Vorschiebens des Bewegungskörpers hin zu einer Zahnradkranz-Seite über einen Vorschubmechanismus durch die Bewegung des Bewegungskörper-Betätigungskolbens ausführt; wobei eine Ankerbung an einer Kraftübertragungs-seitigen Zahnoberfläche einer helikalen Keilwelle der Abgabewelle und/oder des Bewegungskörpers ausgebildet ist, und helikale Keilwellen der Abgabewelle und des Bewegungskörpers derart angeordnet sind, dass die Ankerbung der Abgabewelle und/oder des Bewegungskörpers mit Teilen der helikalen Keilwelle des jeweils anderen in Eingriff ist, wenn die Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung gestoppt ist.
Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Winkel, der durch die Ankerbung bezüglich einer Motorwellen-Richtung gebildet wird, geringer als der Steigwinkel der helikalen Keilwelle ist.
Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Ankerbung das hintere Ende der helikalen Keilwelle der Abgabewelle oder das vordere Ende der helikalen Keilwelle des Bewegungskörpers in der Motorwellen-Richtung einnimmt.
Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung nach Anspruch 3, bei der eine Oberfläche der Ankerbung parallel zur Kraftübertragungs-seitigen Zahn-Oberfläche ist oder in einer Evolenten-Kurve ausgebildet ist.
Antriebsmaschinen-Anlassvorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein Winkel, der von der Oberfläche der Ankerbung gebildet ist, größer als ein Eingriffswinkel der helikalen Keilwelle ist, bezüglich der schräglaufenden Zahnradmitte der helikalen Keilwelle.