DE69002816T2

DE69002816T2 - Anlassvorrichtung mit Planetenuntersetzungsgetriebe.

Info

Publication number: DE69002816T2
Application number: DE90312705T
Authority: DE
Inventors: Akira Morishita; Kyoichi Okamoto; Toshinori Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: DE69002816D1; US5157978A; KR940010658B1; HK1005041A1; JPH03164567A; KR910010060A; EP0429308A1; JP2542093B2; EP0429308B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Anlasservorrichtung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe und speziell eine Anlasservorrichtung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, wobei die Drehung eines Gleichstrom-Elektromotors durch einen Untersetzungs-Planetengetriebemechanismus auf ein Ritzel übertragen wird, um einen Zahnkranz einer Maschine anzutreiben.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine herkömmliche Anlasservorrichtung 1 mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, und die Anlasservorrichtung 1 weist folgendes auf: einen Gleichstrom- Elektromotor 2, eine Freilaufkupplung 4, die gleitbar über einer drehbaren Abtriebswelle 3 angebracht ist, die mit einer drehbaren Ankerwelle des Gleichstrom-Elektromotors 2 verbunden ist, und einen Untersetzungs-Planetengetriebeme chanismus 5, der nach Untersetzung ins Langsame die Drehkraft der drehbaren Ankerwelle durch die drehbare Abtriebswelle 3 auf ein äußeres Kupplungselement der Freilaufkupplung 4 überträgt. Ein Schalthebel 6 ist vorgesehen, um von einem nicht gezeigten Magnetschalter getrieben zu werden, um dafür zu sorgen, daß ein Ritzel 7, das auf der drehbaren Abtriebswelle 3 angebracht ist, in bezug auf den Zahnkranz der Maschine in und außer Eingriff tritt.
Der Untersetzungs-Planetengetriebemechanismus 5 weist folgendes auf: ein Innenrad 10, das aus einem Harzmaterial besteht und an einem Gehäuse 9 angebracht ist, das an einem vorderen Haltearm 8 angeordnet ist, ein Stirnrad 11, das auf einer drehbaren Ankerwel1e angebracht ist, und eine Vielzahl von Planetenrädern 12 in Eingriff mit dem Innenrad 10 und dem Stirnrad 11, und ein Planetenradträger 13, der die Planetenräder 12 drehbar haltert, ist mit der drehbaren Abtriebswelle 3 verbunden. Zwischen dem Gleichstrommotor 2 und dem Innenrad 10 ist eine Dichtungsanordnung 14 angeordnet.
Bei der vorstehenden herkömmlichen Anlasservorrichtung wird die Drehung der drehbaren Ankerwelle von dem Stirnrad 11 auf die Planetenräder 12 übertragen und von dem Untersetzungs- Planetengetriebemechanismus 5 ins Langsame untersetzt, um der Freilaufkupplung 4 zugeführt zu werden. Daher wird das Ritzel 7, das mit der Freilaufkupplung 4 in Eingriff ist, gedreht und vorwärtsbewegt, um mit einem nicht gezeigten Zahnkranz der Maschine in Eingriff zu gelangen und ihn anzutreiben.
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Anlasservorrichtung mit Untersetzungs-Planetengetriebe verformt sich das Innenrad zu einer Gestalt, die sich einem Polygon nähert, das eine Anzahl Seiten hat, die der Anzahl von Planetenrädern entspricht, wenn auf den Untersetzungs-Planetengetriebemechanismus eine hohe Belastung aufgebracht wird. Unter diesen Umständen ist der Eingriff zwischen den Planetenrädern und dem Innenrad flach, und die Kontaktflächenpressung wird erhöht, so daß Zähne der Zahnräder brechen und die Zahnfußbeanspruchung wegen der konzentrierten Belastung des Kopfs jedes Zahns größer wird.
Die EP-A-0 188 126 zeigt einen Anlasser mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, das sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des beigefügten Patentanspruchs 1 aufweist. Die gezeigte Vorrichtung stellt zwar eine beachtliche Verbesserung gegenüber dem oben erläuterten Stand der Technik dar, aber eine noch größere Beständigkeit gegen eine Verformung unter massiven Belastungen ist hocherwünscht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Anlasservorrichtung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, wobei die Vorrichtung von den oben angesprochenen Problemen der herkömmlichen Konstruktion frei ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Anlasservorrichtung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, wobei ein Innenrad des Untersetzungs-Planetengetriebes sich im Fall einer hohen Belastung nicht in nachteiliger Weise verformt.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Anlasservorrichtung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe, wobei eine unerwünschte Auswirkung von in dem Untersetzungs-Planetengetriebe erzeugter Wärme beseitigt ist.
Im Hinblick auf die oben angegebenen Aufgaben weist die Anlasservorrichtung der Erfindung für eine Maschine folgendes auf:
ein Gehäuse;
einen Gleichstrom-Elektromotor, der an dem Gehäuse befestigt ist und eine drehbare Ankerwelle hat;
eine drehbare Abtriebswelle mit einem Ritzel, das mit einem Zahnkranz an der Maschine in Eingriff bringbar ist;
und ein Untersetzungs-Planetengetriebe, das in dem Gehäuse zwischen der drehbaren Ankerwelle und der drehbaren Abtriebswelle angeordnet ist, wobei das Untersetzungs-Planetengetriebe folgendes aufweist:
ein Sonnenrad, das auf der drehbaren Ankerwelle angebracht ist, ein Innenrad, das aus einem Harzmaterial besteht und konzentrisch um das Sonnenrad herum angeordnet ist, wobei ein Ringraum dazwischen gebildet ist, eine Vielzahl von Planetenrädern, die zwischen dem Sonnenrad und dem Innenrad angeordnet sind und jeweils mit dem Sonnenrad und dem Innenrad in Eingriff stehen, und einen Planetenradträger, der mit der drehbaren Abtriebswelle verbunden ist und die Planetenräder drehbar trägt;
wobei das Innenrad ein ringförmiges Innenradelement mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche sowie eine Verstärkungseinrichtung aufweist, um die Außenumfangsfläche des Innenradelements elastisch abzustützen und dadurch die Steifigkeit des Innenradelements zu erhöhen;
wobei die Verstärkungseinrichtung folgendes aufweist:
ein dünnwandiges, im wesentlichen zylindrisches Element, das konzentrisch um das Innenradelement herum mit einem dazwischen definierten Ringraum angeordnet ist, und eine Vielzahl von Rippen, die sich in radialer und axialer Richtung zwischen der Außenumfangsfläche des Innenradelements und dem zylindrischen Element erstrecken, um diese integral miteinander zu verbinden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige zylindrische Element und das Gehäuse zwischeneinander einen radialen Spalt bilden, der eine radiale Breite im Bereich von 0,1 % bis 0,5 % eines Außendurchmessers des Innenradelements hat.
Die Rippen können jeweils eine Dicke haben, die im wesentlichen gleich einer Dicke des dünnwandigen zylindrischen Elements und kleiner als eine radiale Abmessung des Innenradelements zwischen dem Zahnfußkreis des Innenrads und der Außenumfangsfläche des Innenradelements ist.
Die Rippen und das dünnwandige zylindrische Element können eine axiale Länge haben, die ausreicht, um wenigstens eine axiale Länge zu überdecken, die einer Hälfte einer axialen Länge eines Eingriffsbereichs entspricht, in dein die Planetenräder mit dem Innenradelement in kämmendem Eingriff stehen, und ein Dichtungsmaterial kann zwischen der anderen Hälfte der axialen Länge des Eingriffsbereichs des Innenradelements und dem Gehäuse eingesetzt sein.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Verstärkungseinrichtung ein elastisches Ringelement aufweisen, das zwischen der Außenumfangsfläche des Innenradelements und dem Gehäuse angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung hat das Innenrad größere Steifigkeit aufgrund einer elastischen Verstärkungseinrichtung, die Rippen und ein dünner Zylinder, der mit dem Innenradelement integral geformt ist, oder ein elastisches Dichtungsmaterial sein kann, so daß auch beim Aufbringen einer massiven Belastung verhindert wird, daß das Innenrad verformt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Vorderansicht des Hauptbereichs einer Ausführungsform der Anlasservorrichtung der Erfindung mit einem Untersetzungs-Planetengetriebe;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 eine Perspektivansicht des Hauptbereichs, der in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teils der Anlasservorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 5 eine Vorderansicht des Hauptbereichs einer anderen Ausführungsform der Anlasservorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 6 einen seitlichen Schnitt, der noch eine andere Ausführungsform der Anlasservorrichtung nach der Erfindung zeigt;
Fig. 7 bis 9 eine herkömmliche Anlasservorrichtung mit Untersetzungs-Planetengetriebe, wobei
Fig. 7 eine teilweise Seitenansicht einer herkömmlichen Anlasservorrichtung mit Untersetzungs-Planetengetriebe ist;
Fig. 8 eine perspektivische Explosionsansicht der Hauptteile der Anlasservorrichtung nach Fig. 7 ist; und
Fig. 9 eine schematische Vorderansicht des Hauptbereichs der Anlasservorrichtung nach Fig. 7 ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Anlasservorrichtung einer Maschine folgendes aufweist: ein Gehäuse 9, einen Gleichstrom-Elektromotor 2, der an dem Gehäuse angebracht ist und eine drehbare Ankerwelle 2a hat, eine drehbare Abtriebswelle 3 mit einem Ritzel 7, das mit einem Zahnkranz (nicht gezeigt) der Maschine in Eingriff gelangt, und ein Untersetzungs-Planetengetriebe 5, das in dem Gehäuse 9 zwischen der drehbaren Ankerwelle 2a und der drehbaren Abtriebswelle 3 angeordnet ist.
Das Untersetzungs-Planetengetriebe 5 weist folgendes auf: ein Sonnenrad 11, das auf der drehbaren Ankerwelle 2a angebracht ist, ein Innenrad 20, das aus einem Harzmaterial besteht und konzentrisch um das Sonnenrad 11 herum mit einem dazwischen definierten Ringraum angeordnet ist, eine Vielzahl von Planetenrädern 12, die zwischen dem Sonnenrad 11 und dem Innenrad 20 angeordnet sind und jeweils mit dem Sonnenrad 11 und dem Innenrad 20 in Eingriff stehen, und einen Planetenradträger 13, der mit der drehbaren Abtriebswelle 3 verbunden ist und die Planetenräder 12 drehbar trägt.
Das Innenrad 20 weist folgendes auf: ein ringförmiges Innenradelement 20a mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche sowie eine Verstärkungseinrichtung 20b, um die Außenumfangsfläche des Innenradelements 20a elastisch abzustützen und dadurch die Steifigkeit des Innenradelements zu erhöhen.
Bei der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform weist die Verstärkungseinrichtung folgendes auf: ein dünnwandiges, im wesentlichen zylindrisches Element 22, das konzentrisch um das Innenradelement 20a herum mit einem dazwischen definierten Ringraum angeordnet ist, und eine Vielzahl von Rippen 21, die sich in radialer und axialer Richtung zwischen der Außenumfangsfläche des Innenradelements 20a und dem zylindrischen Element 22 erstrecken, um diese integral miteinander zu verbinden.
Somit ist auf der Außenumfangsfläche des Innenradelements 20a, das aus einem geeigneten Harzmaterial besteht, eine große Zahl von radialen Rippen 21 geformt, deren äußere Enden über ein dünnes zylindrisches Element 22 integral miteinander verbunden sind.
Dabei ist die Dicke der radialen Rippen 21 im wesentlichen gleich der Dicke a des dünnen Zylinders 22 und kleiner als die Abmessung b zwischen dem Außendurchmesser des Innenradelements 20a und dem Fuß der Rippen 21 (siehe Fig. 1). Außerdem ist es erwünscht, daß zwischen der Außenumfangsfläche des dünnen Zylinders 22 und der Innenfläche des Gehäuses 9 (Fig. 4) ein radialer Spielraum oder Spalt 22a gebildet ist. Dieser kleine Spalt beträgt bevorzugt 0,1 bis 0,5 % des Außendurchmessers des Innenrads 20. Außerdem ist die axiale Länge der Rippen 21 und des dünnen Zylinders 22 länger als die halbe Längendimension, über die sie mit den Planetenrädern 12 in Eingriff stehen, und ein Dichtungsmaterial 14 ist an dem Stufenbereich ohne Rippe 21 vorgesehen.
Der Grund, weshalb nicht der gesamte Bereich der Rippen 21 und des dünnen Zylinders 22 mit Harz ausgefüllt ist, besteht darin, daß dann, wenn der gesamte Bereich aus Harz besteht, die Rundheit der Verzahnung des Innenrads 20 verlorengeht, und zwar wegen der Beeinflussung durch Nuten 23, die notwendig sind, um zuzulassen, daß durchgehende Bolzen sich hindurcherstrecken.
Die übrigen Bezugszeichen, die mit denen der Fig. 7 bis 9 identisch sind, bezeichnen gleiche oder gleichartige Komponenten.
Bei der obigen Konstruktion verstärken die Rippen 21 und der dünne Zylinder 22 das Innenrad 20, um seine Festigkeit um ca. 20 % zu erhöhen. Selbst wenn daher eine erhebliche Last auf das Untersetzungs-Planetengetriebe 5 aufgebracht wird, wenn sich die drehbare Ankerwelle dreht, wird eine Verformung des Innenrads 20 verhindert, und das Innenrad 20 wird nicht beschädigt.
Eine zusätzliche Funktion bzw. ein weiteres Resultat ist, daß die in dem Untersetzungs-Planetengetriebe 5 erzeugte Reibungswärme durch Ableitung nach außen abgeführt werden kann, weil ein Teil des Luftspalts mit dem Harzmaterial gefüllt ist, so daß der Temperaturanstieg in dem Innenrad 20 unterdrückt und die Gefahr beseitigt wird, daß das Innenrad 20 durch Wärme beschädigt wird.
Da außerdem viele freie Öffnungen an der Außenseite des Eingriffsbereichs des Innenrads 20 vorhanden sind, wird eine starke Schalldämmung in diesem Bereich erzielt, was zu einem Lärmdämpfungseffekt führt.
Der durch das Gehäuse 9 definierte kleine Spalt erlaubt es dem Innenrad 20 ferner, sich um einen geeigneten Betrag zu verformen, was eine gleichmäßige Lastverteilung gewährleistet, um lokale Schäden durch die Lastverteilung zu vermeiden. Außerdem wird ein vorteilhaftes Ergebnis insofern erzielt, als das Innenrad 20 gehindert wird, einer anomalen Kraft aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnzahlen bei einer Temperaturänderung ausgesetzt zu werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der an dem Innenrad 20 der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4, das eine Zylinderdicke t des Verzahnungsbereichs hat, eine Vielzahl von Nuten 23a, die Räumen entsprechen, durch die die durchgehenden Bolzen verlaufen, in gleichen Abständen entlang dem Umfang vorgesehen sind. Bei einer solchen Konstruktion kann zusätzlich zu den vorher beschriebenen Vorteilen die Präzision der Verzahnung in vorteilhafter Weise konstant gemacht werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Innenrad 10 des Untersetzungs-Planetengetriebes 5, das demjenigen der herkömmlichen Konstruktion gleicht, ein zylindrisches elastisches Element 24 zwischen dem Innenrad 10 und dem Gehäuse 9 aufweist. Mit dieser Konstruktion kann eine Verformung des Innenrads 10 infolge einer hohen Belastung von dem zylindrischen elastischen Element 24 unterdrückt werden.
Wie beschrieben wurde, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durch die Ausbildung einer großen Zahl von Rippen an dem Außenumfang des Innenradelements und dadurch, daß die äußeren Enden der Rippen durch den dünnen Zylinder miteinander verbunden sind, eine Verformung und Beschädigung infolge einer hohen Belastung vermieden werden. Außerdem kann eine Beschädigung des Innenrads durch Wärme verhindert und Lärm vorteilhaft herabgesetzt werden.
Gemäß der weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das zylindrische elastische Element zwischen dem Innenradelement und dem Gehäuse angeordnet, so daß eine Verformung des Innenradelements infolge einer hohen Belastung verhindert werden kann.

Claims

1. Anlasservorrichtung für eine Maschine, wobei die Anlasservorrichtung folgendes aufweist:

- ein Gehäuse (9);

- einen Gleichstrom-Elektromotor (2), der an dem Gehäuse (9) befestigt ist und eine drehbare Ankerwelle (2a) hat;

- eine drehbare Abtriebswelle (3) mit einem Ritzel (7), das mit einem Zahnkranz an der Maschine in Eingriff bringbar ist; und

- ein Untersetzungs-Planetengetriebe (5), das in dem Gehäuse (9) zwischen der drehbare Ankerwelle (2a) und der drehbare Abtriebswelle (3) angeordnet ist, wobei das Untersetzungs-Planetengetriebe (5) folgendes aufweist: ein Sonnenrad (11), das auf der drehbare Anker-Welle (2a) angebracht ist, ein Innenrad (20) , das aus einem Harzmaterial besteht und konzentrisch um das Sonnenrad (11) herum angeordnet ist, wobei ein Ringraum dazwischen gebildet ist, eine Vielzahl von Planetenrädern (12), die zwischen dem Sonnenrad (11) und dem Innenrad (20) angeordnet sind und die jeweils mit dem Sonnenrad (11) und dem Innenrad (20) in Eingriff stehen, und einen Planetenradträger (13), der mit der drehbare Abtriebswe1le (3) verbunden ist und die Planetenräder (12) drehbar trägt;

- wobei das Innenrad (20) ein ringförmiges Innenradelement (20a) mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche sowie eine Verstärkungseinrichtung (20b) aufweist, um die Außenumfangsfläche des Innenradelements (20a) elastisch abzustützen und dadurch die Steifigkeit des Innenradelements (20a) zu erhöhen;

- wobei die Verstärkungseinrichtung folgendes aufweist: ein dünnwandiges, im wesentlichen zylindrisches Element (22), das konzentrisch um das Innenradelement (20a) herum mit einem dazwischen definierten Ringraum angeordnet ist, und eine Vielzahl von Rippen (21), die sich in radialer und axialer Richtung zwischen der Außenumfangsfläche des Innenradelements (20a) und dem zylindrischen Element (22) erstrecken, um diese integral miteinander zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige zylindrische Element (22) und das Gehäuse (9) zwischeneinander einen radialen Spalt (22a) bilden, der eine radiale Breite im Bereich von 0,1 % bis 0,5 % eines Außendurchmessers des Innenradelements (20) hat.

2. Anlasservorrichtung für eine Maschine nach Anspruch 1,

wobei die Rippen (21) jeweils eine Dicke haben, die im wesentlichen gleich einer Dicke des dünnwandigen zylindrischen Elements (22) und kleiner als eine radiale Abmessung des Innenradelements (20) zwischen dem Zahnfußkreis des Innenrads und der Außenumfangsfläche des Innenradelements ist.

3. Anlasservorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Rippen (21) und das dünnwandige zylindrische Element (22) eine axiale Länge haben, die ausreicht, um wenigstens eine axiale Länge zu überdecken, die einer Hälfte einer axialen Länge eines Eingriffsbereichs entspricht, in dem die Planetenräder (12) mit dem Innenradelement (20a) in kämmendem Eingriff stehen.

4. Anlasservorrichtung nach Anspruch 3,

wobei ein Dichtungsmaterial (14) zwischen der anderen Hälfte der axialen Länge des Eingriffbereichs des Innenradelements (20a) und dem Gehäuse (9) eingesetzt ist.

5. Anlasservorrichtung nach Anspruch 1,

wobei in der Verstärkungsvorrichtung (20b) eine axiale Nut (23) ausgebildet ist, um es zu ermöglichen, daß ein durchgehender Bolzen zum Verbinden des Gehäuses (9) und des Gleichstrommotors sie durchsetzt.

6. Anlasservorrichtung nach Anspruch 1,

wobei das Innenradelement (20a) eine axiale Nut (23a) in der Außenumfangsfläche hat, um es zu ermöglichen, daß ein durchgehender Bolzen zum Verbinden des Gehäuses (9) und des Gleichstrommotors sie durchsetzt.

7. Anlasservorrichtung nach Anspruch 1,

wobei die Verstärkungseinrichtung ein elastisches Ringelement (24) aufweist, das zwischen der Außenumfangsfläche des Innenradelements (10) und dem Gehäuse (9) angeordnet ist.