CN102362065B - 具有集成的用于传动部件的减震装置的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，特别是用于内燃机的起动机，所述电机具有用于周转齿轮传动机构(20)的传动部件(44)的支撑在壳体(54、62)上的转矩支撑件(42、50、72)。所述转矩支撑件(42、50、72)具有对称或者不对称的能够减震的材料削弱部(64、70、74、84)。

Description

具有集成的用于传动部件的减震装置的电机

技术领域

本发明涉及一种具有集成的用于传动部件的减震装置的电机。

背景技术

FR2 639,701涉及一种减速器，该减速器是一种行星齿轮传动机构。在这种解决方案中，行星齿轮传动机构的内齿圈借助于弹性元件支承在壳体中。行星齿轮传动机构除了内齿圈之外包括至少两个行星轮，这两个行星轮与太阳轮的外齿以及与通过弹性元件支撑的内齿圈的内齿相啮合。

US 2003/0177852 A1公开了一种起动机，该起动机具有不仅用于轴向振动而且用于周向振动的弹性减震元件，以便使在起动机起动阶段中产生的振动衰减。依据US 2003/0177852 A1的起动机也包括行星齿轮传动机构。

DE 43 02854 C1涉及一种用于内燃机的起动装置。依据DE 4302854 C1公开了一种用于内燃机的起动装置，该起动装置具有位于起动装置的传动系中的起动电动机和自由轮离合器。为了缓和特别是在闭合自由轮离合器时产生的冲击形式的转矩变化，在传动系中设有弹簧储能器。对于有效的缓冲和噪声降低来说重要的是，弹簧储能器具有一个预紧转矩，该预紧转矩为起动电动机的短接转矩的15％至50％。线性弹簧储能器的扭转刚度与传动系在没有弹簧储能器的条件下且与短接力矩有关的扭转刚度之比形成一个系数F＞4。此外由DE 43 02854 C1还得知，弹簧储能器设置在行星齿轮传动机构的内齿圈和起动装置壳体的固定部件之间。弹簧储能器由多个分布设置在内齿圈周边上的弹簧元件组成，这些弹簧元件支撑在固定的壳体部件上。弹簧元件通过构造在内齿圈上的至少一个突起部在形成预紧力的情况下逆着起动装置的驱动方向将内齿圈压靠在至少一个固定在壳体上的止挡。在内齿圈上的突起部沿径向指向外，并且弹簧元件设置在内齿圈的外周边上。这些弹簧元件例如是螺旋压力弹簧或者是其他形状的弯曲的板簧。

用于目前使用的内燃机中的起动机由于可供使用的结构空间的原因包括一个内部的行星齿轮传动机构。与起动机的小齿轮和车辆齿圈一起，能够产生用于起动内燃机的最佳传动比。在行星齿轮传动机构上作用有强烈的转矩波动。在每次压缩时，对于闭合自由轮离合器的情况，冲击负荷在行星齿轮传动机构中产生作用。在其他情况下，转矩通过起动内燃机以连续的方式作用于内齿圈。由起动机的传动系和电动机的形状和位置公差所决定，行星齿轮传动机构特别是内齿圈受到很大的负荷并且受到很大磨损。为了保护特别是承受负荷的内齿圈和延长其使用寿命，这些内齿圈不像在一般情况下由塑料制成，而是由烧结金属制成。另外，借助于弹性的由橡胶制成的附加元件实现减震，如之前例如在FR 2 639,701、US2003/0177852 A1和DE 43 02854 C1中所公开。

使用通过烧结工艺制成的带有由橡胶制成的附加元件的金属内齿圈，一方面在烧结金属的制造方面很贵，另一方面在需附加使用的由橡胶制成的弹性元件方面成本很高。由橡胶制成的弹性元件的另一缺点是，橡胶材料在使用寿命期间内看具有松弛现象，因此橡胶材料的弹性特性随时间变化会发生缓慢但显著的变化。

发明内容

通过依据本发明提出的解决方案，可以不需要如从现有技术已知的那样，在电机，特别是用于内燃机的起动机上使用具有附加的由橡胶制成的弹性元件的烧结的金属内齿圈。在依据本发明提出的解决方案中，由塑料制成的内齿圈可以用于行星齿轮传动机构中，在该行星齿轮传动机构中，减震装置直接被构造在与驱动端轴承连接的接口上以实现转矩支撑。可以根据行星齿轮传动机构的内齿圈的应用和负荷大小通过可简单进行的更改对减震装置进行调整。

可低成本制造的、特别是由塑料制成的在周转齿轮传动机构特别是行星齿轮传动机构中的内齿圈可以以有利的方式安装在起动机或者其他电机上。通过分别构造在盖板上的、沿周向作用的鼻状凸起形式的转矩支撑件可以实现的减震程度通过转矩支撑件的造型进行影响并且可以以有利的方式与需支撑的转矩相适应。依据本发明提出的解决方案使得使用至今通过烧结工艺制造的由金属材料制成的用于周转齿轮传动机构的内齿圈变得没有必要。由此，可以实现在制造成本方面很大的潜在节省。此外，依据本发明提出的解决方案使得使用附加的由橡胶弹性材料或者由橡胶制成的减震元件变得没有必要。此外，与内齿圈有关的转矩支撑件还保持集成在该内齿圈中，从而特别是在用于内燃机的起动机或者其他使用周转齿轮传动机构的电机上在结构上不需要改变。通过对内齿圈在驱动端轴承中的转矩支撑件进行的造型以及几何结构设计或更确切地说对其进行的有针对性的削弱，在充分利用塑料的松弛能力的情况下实现减震作用。可以引入有针对性的切向运动。

特别地，在盖板上可以设有缝隙结构，行星齿轮传动机构的内齿圈的转矩在该盖板中得到支撑，由于各个余留的撑臂的几何结构以及在这些撑臂之间产生的自由空间，所述缝隙结构可以实施为对称的单缝结构、对称的双缝结构或者不对称的双缝结构或者有针对性的材料削弱部。依据本发明提出的解决方案规定，转矩支撑件由于设有缝隙结构用作弹性元件，在这些弹性元件中通过缝隙结构的几何结构和数量可以有针对性地预先规定减震能力。通过被构造为切向弹性元件的转矩支撑件，减小峰值转矩，从而可以决定性地降低作用于从现在起由塑料制成的内齿圈的机械负荷。

通过以减震能力为特征的起限定或者说设定作用的缝隙结构的有针对性的造型，可以以有利的方式覆盖特别是内燃机起动机的整个功率范围。通过具有集成的减震装置的转矩支撑件的成型，能够通过缝隙结构或者说有针对性的材料削弱部的形状和大小来考虑用于具有周转齿轮传动机构的内燃机起动机或其它电机的总传动比。

用于周转齿轮传动机构的传动部件的支撑在壳体上的转矩支撑件有利地作为对称或者不对称的转矩支撑件且设有材料削弱部，这些材料削弱部吸收峰值负荷。以有利的方式，多个转矩支撑件沿周向分布地设置在盖板上并且具有多个撑臂。这些撑臂相互隔开。撑臂的构造使得它们具有贴靠在壳体特别是壳体端面上的支撑面。在依据本发明提出的解决方案的另一设计方案中，撑臂贴靠在壳体上用作板簧或者弯曲梁。在其转矩方面被支撑的传动部件为内齿圈，而周转齿轮传动机构为行星齿轮传动机构。对称的材料削弱部被实施为具有至少两个撑臂和位于这至少两个撑臂之间的至少一个自由空间的单缝或者多缝结构。不对称的材料削弱部包括不同宽度的撑臂。在转矩支撑件中，有利地，在周向上看，两个撑臂中较窄的撑臂与周转齿轮传动机构的旋转方向相符，并且两个撑臂中较宽的撑臂被设置为参照旋转方向跟随在撑臂中较窄的撑臂后面。

以有利的方式，转矩支撑件包括相互隔开的朝向壳体内壁的表面部分。此外，所提出的转矩支撑件在一种变型实施方式中在较宽的撑臂中具有切口状的凹部，该凹部用作材料削弱部。

用于制造根据本发明提出的用于周转齿轮传动机构的传动部件的转矩支撑件的方法的特征在于，在以塑料注塑工艺制造的盖板上沿周向分布地注塑有多个转矩支撑件，这些转矩支撑件包括对称的或者不对称的材料削弱部。

附图说明

接下来依据附图对本发明进行详细描述。附图中：

图1示出了电机特别是用于内燃机的起动机的电路和结构的原理图，

图2示出了依据现有技术的容纳行星齿轮传动机构内齿圈的盖板在壳体中的支撑结构的立体图，

图3示出了依据现有技术的在图2中安装在壳体上的具有多个支撑件的盖板，

图4示出了在容纳内齿圈的盖板上的转矩支撑件的第一种变型实施方式，该转矩支撑件具有非对称的缝隙结构，

图5示出了盖板的另一变型实施方式，该盖板在转矩支撑件的区域中具有对称的单缝结构，

图6示出了在盖板上的转矩支撑件的一种变型实施方式，该转矩支撑件具有对称的双缝结构，以及

图7示出了在盖板上具有集成的减震装置的转矩支撑件的另一实施方式，该减震装置被构造在具有材料削弱部的不对称的缝隙结构中。

具体实施方式

由依据图1的图示可知用于内燃机的起动机的结构和电路的原理图。

由依据图1的图示得知，用于内燃机的起动机10具有安装在电枢26的电枢轴上的小齿轮12。该小齿轮能够与内燃机的齿圈2啮合。小齿轮12啮合到内燃机上的齿圈14中是借助于接合杆18实现，该接合杆由起动机10的起动继电器30操纵。在可通过起动继电器30操纵的接合杆18和小齿轮12之间设有滚子自由轮离合器16。此外，在起动机10中还安装了一个周转齿轮传动机构，特别是行星齿轮传动机构20。行星齿轮传动机构20一般具有如下优点：该行星齿轮传动机构在可实现高传动比的同时具有非常紧凑的结构形式。通过行星齿轮传动机构20的有利的齿啮合几何结构，能够传递高的转矩且同时产生的噪声很小。行星齿轮传动机构20不向外施加横向力，从而电枢26的轴以及驱动轴的支承结构即使在高功率下也承受很小的横向力。

行星齿轮传动机构20包括内齿圈44。该内齿圈的驱动通过太阳轮46实现，该太阳轮与起动机10的电驱动装置的电枢26的轴连接。至少两个行星轮48不仅与太阳轮46而且与内齿圈44的内齿相啮合。在行星轮做环绕运动时，行星轮48通过其轴颈驱动所述驱动轴，滚子自由轮离合器16安装在该驱动轴上。

此外，起动机10的电驱动装置包括极靴22，该极靴配有励磁绕组24。极靴22包围电枢26。此外，起动机10的电驱动装置包括换向器28，在该换向器28的周边上安装有多个碳刷。在起动机10的电驱动装置上方设有已经提及的起动继电器30，通过起动开关32控制该起动继电器。通过起动开关32闭合或者断开与电池34的电连接，该电连接同样在依据图1的原理图示出。

图2示出了依据现有技术的一种变型实施方式，在该变型实施方式中，盖板支撑在壳体上。

如由依据图2的图示得知，盖板42在其内侧包括多个设置在周边上的转矩支撑件50，接下来也简称为支撑件50。在依据图2的立体图中仅能看到这些支撑件中的一个，因为在朝向壳体62的端面上设置在盖板42的周边上的其他支撑件50被壳体62遮盖。在盖板42中容纳有传动部件，特别是在图1中示意性示出的周转齿轮传动机构20例如行星齿轮传动机构20的内齿圈44。突出于罐状的盖板42的端面之上的支撑件具有封闭的支撑面60以及第一撑臂56和第二撑臂58。封闭的支撑面60由撑臂56、58支撑并且在容纳槽52中延伸，这些容纳槽被实施在壳体62的壳体内壁54上。

由依据图3的图示可获知在图2中固定在壳体上的盖板的立体图。

由依据图3的盖板的立体图得知，在盖板42的周边上构造有六个沿周向分布的所采用的支撑件50，这些支撑件分别具有一个封闭的支撑面60。封闭的支撑面60由两个同样相互间隔的撑臂即第一撑臂56以及第二撑臂58支撑，该封闭的支撑面依据图2中的图示伸入壳体62的壳体内壁54上的容纳槽52内。在盖板42的内部设有传动部件，特别是内齿圈44，需对该内齿圈的转矩进行支撑。在依据图1的周转齿轮传动机构20的内齿圈44中安装有多个行星轮48，这些行星轮与太阳轮46啮合。

支撑件50通过支撑面60伸入分别构造在壳体内壁54上的容纳槽52内并且贴靠在这些容纳槽上，由于支撑面60被构造为封闭的，因此依据图3中图示的盖板42不具有减震作用。

由依据图4的图示可知依据本发明提出的用于支撑周转齿轮传动机构的传动部件的解决方案的一种变型实施方式。

如由依据图4的图示可知，在图中示出的盖板42的端面上构造有同样以60°的间隔彼此隔开的支撑件50。与依据图3的解决方案不同的是，在图4中示出的支撑件50设有不对称的材料削弱部64，特别是单缝结构。由于不对称的材料削弱部64，形成一个窄的撑臂(参见附图标记66)以及一个较宽的撑臂(参见位置68)。在朝向驱动端轴承40的一侧，不对称的材料削弱部64的撑臂66、68具有支撑面72，通过这些支撑面，所述支撑件50或者所述多个支撑件50贴靠在例如驱动端轴承40的端面上。由于在用作弯曲梁或者说板簧的撑臂66、68贴靠时产生的内摩擦，在起动机或者其他电机的工作期间可能出现的峰值转矩被缓冲和降低，从而作为由烧结金属制成的传动部件44，例如开头所提及的内齿圈44的替代，这个传动部件44也可以由机械强度较小的塑料材料制成。

如由依据图4的立体图还可得知，盖板42具有中央通孔82。由于支撑件50的不对称的材料削弱部64，特别是缝隙结构，在该支撑件上产生彼此隔开的支撑面部分86。在依据图4的图示中，对窄的撑臂66的位置和宽的撑臂68的位置进行选择，使得这个布置专门针对由行星齿轮传动机构20的行星轮48产生的负荷而设计的，这些行星轮从起动小齿轮12向起动电动机的方向看逆时针地在需要支撑在盖板42中的内齿圈44中运动。两个撑臂中的较宽的一个即撑臂68被设置成在行星轮48逆时针旋转的情况下跟随在窄的撑臂66的后面。

在行星轮48顺时针旋转的情况下，需确保，参照顺时针的旋转方向，在不对称的材料削弱部64中的两个撑臂66、68中的较窄的撑臂66位于较宽的撑臂68之前。

代替图4中示出的、构造在优选通过塑料注塑工艺制成的盖板42的端面上的六个支撑件50，也可以注塑更多数量或者更少数量的支撑件50。支撑件50也可以配备有橡胶外壳以有针对性地影响减震特性。

由依据图5的图示可以得知依据本发明提出的用于周转齿轮传动机构的传动部件的转矩支撑件的另一变型实施方式。

图5示出了在优选通过塑料注塑工艺制成的盖板42的端面上注塑多个支撑件，这些支撑件具有对称的优选被构造为缝隙结构的材料削弱部70。每一个对称的材料削弱部即每一个缝隙结构70具有第一撑臂71和另一个即第二撑臂73。由于缝隙结构，形成了分别朝向在壳体内壁54上的容纳槽52的多个支撑面部分，参见位置86。将第一撑臂71和第二撑臂73相互隔开的自由空间由附图标记80表示。依据图5中示出的依据本发明提出的解决方案的第二变型实施方式，在第一撑臂71以及第二撑臂73的端面上也分别构造支撑面72，由自由空间80相互隔开的撑臂71、73通过这些支撑面贴靠在驱动端轴承40的端面上。在依据图5的变型实施方式中，撑臂71以及73也具有弯曲梁或者板簧的功能并且由于相对于驱动端轴承40的端面的内摩擦提供了非常好的减震能力。

在依据图5的解决方案中，也通过自由空间80在撑臂71、73的顶面上分别形成彼此隔开的表面86，这些表面由于彼此隔开而沿周向彼此间隔地贴靠在壳体62的壳体内壁54的容纳槽52中。在壳体62的壳体内壁54中构造的容纳槽52的数量有利地与具有不对称材料削弱部64或者对称材料削弱部70的支撑件50的数量一致。

由依据图6的图示可以得知依据本发明提出的用于周转齿轮传动机构的传动部件的转矩支撑件的另一即第三变型实施方式。

如图6所示，在盖板42的端面上设有沿周向彼此隔开的支撑件50，这些支撑件具有在该第三变型实施方式中构造为双缝结构的对称的材料削弱部74。如由依据图6的图示可知，各个支撑件50分别具有两个外部撑臂76和位于这两个外部撑臂之间的沿径向延伸的内部撑臂78。外部撑臂76与内部撑臂78分别通过缝隙80隔开。但缝隙宽度与在图5中示出的支撑件50具有对称缝隙结构70的第二变型实施方式的缝隙宽度相比更小。在依据图6的第三变型实施方式中，由于对称构造为双缝结构的材料削弱部70，在支撑件的顶面上形成三个相互隔开的支撑面部分86，在将依据图6中的变型实施方式的盖板42安装在壳体上时这三个支撑面部分贴靠在壳体内壁54的容纳槽52的表面上。

通过在依据图6的第三变型实施方式中示出的在支撑件50区域中的对称材料削弱部74，实现了有针对性地将容纳在盖板42中的内齿圈44的支撑点削弱，该内齿圈现在可以由塑料制成。通过依据本发明提出的解决方案，省去了附加的由橡胶弹性材料制成的弹性元件。依据本发明提出的解决方案充分利用塑料材料的松弛能力，盖板42优选通过塑料注塑工艺由这种塑料材料制成。各个撑臂(参见图4中的位置66、68，图5中的位置71、73以及图6中的位置76、78)用作弹性元件，例如用作具有非常高的减震能力的板簧或者弯曲梁，从而以冲击形式出现的转矩负荷和其支撑力可以通过在驱动端轴承40的端面上的内摩擦(举例)进行吸收。

由依据图7图示可以得知依据本发明提出的转矩支撑件的另一即第四变型实施方式。

依据图7中的解决方案，以60°间隔构造在盖板42的端面上的支撑件50除了窄的撑臂66之外还具有宽的撑臂68，在该宽的撑臂中延伸有切口状的凹部84。通过这个切口状的凹部84，较宽的缝隙68被削弱。与依据图4的变型实施方式相比，在图7中示出的依据本发明提出的解决方案的第四种变型实施方式同样涉及不对称构造的材料削弱部64，但不同在于撑臂66、68中的较宽的撑臂具有切口状的凹部84。但切口状的凹部86不延伸至在支撑件50顶面上的支撑面部分86。类似于依据图4、5和6的变型实施方式，盖板42包括通孔82，起动机10的电枢轴延伸穿过该通孔。用附图标记88表示盖板42的外周面，该盖板优选通过塑料注塑工艺制成。在这种制造中，在依据图4、5和6的各种不同的变型实施方式中配置的支撑件50直接在一个工序中形成在盖板42上，而不需要对盖板进行其他的再加工。在图7所示的依据本发明提出的解决方案的第四种变型实施方式中，支撑面72位于撑臂66、68的朝向驱动端轴承盖40端面的一侧上，这些支撑面贴靠在驱动端轴承40的端面上并且被预紧抵靠在该端面上。

对于依据本发明提出的依据图4至图7的转矩支撑件的所有变型实施方式共同的是，支撑件50有针对性地具有优选实施为缝隙结构的材料削弱部，由此形成撑臂66、68、71、73、76、78，这些撑臂起弯曲梁或者板簧的作用。这些撑臂在受到转矩负荷时用作在其中容纳有内齿圈44的盖板42和壳体62之间的减震装置。

Claims (14)

1.电机，具有用于周转齿轮传动机构(20)的传动部件(44)的支撑在壳体(54、62)上的转矩支撑件(42、50、72)，其特征在于，对称或者不对称的所述转矩支撑件(42、50、72)具有吸收峰值负荷的材料削弱部(64、70、74、84)以及所述转矩支撑件(42、50、72)以减震的方式容纳在驱动端轴承(40)中。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是用于内燃机的起动机。

3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，多个转矩支撑件(50、72)沿周向分布地设置在盖板(42)上并且具有多个撑臂(66、68；71、73；76、78)。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述撑臂(66、68；71、73；76、78)相互隔开。

5.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述撑臂(66、68；71、73；76、78)具有支撑面(72)，这些支撑面贴靠在壳体(54、62)上。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述支撑面(72)贴靠在壳体的端面上。

7.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述撑臂(66、68；71、73；76、78)贴靠在壳体(54、62)上用作板簧或者弯曲梁。

8.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述传动部件(44)是内齿圈，而所述周转齿轮传动机构(20)是行星齿轮传动机构。

9.如权利要求1所述的电机，其特征在于，对称的所述转矩支撑件(42、50、72)的所述材料削弱部(70、74)是具有至少两个撑臂(66、68；71、73；76、78)和位于这些撑臂之间的至少一个自由空间(80)的单缝或者多缝结构。

10.如权利要求1所述的电机，其特征在于，不对称的所述转矩支撑件(42、50、72)的所述材料削弱部(64)具有宽度不同的撑臂(66、68)。

11.如权利要求3所述的电机，其特征在于，在周向上看，两个所述撑臂(66、68)中的较窄的撑臂被设置成与周转齿轮传动机构(20)的旋转方向相符合，并且参照旋转方向，两个所述撑臂(66、68)中的较宽的撑臂被设置成跟随在所述撑臂(66、68)中的较窄的撑臂的后面。

12.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转矩支撑件(50)具有相互隔开的、朝向壳体内壁(54)的多个表面部分(86)。

13.如权利要求10所述的电机，其特征在于，在所述撑臂(66、68)中的较宽的撑臂中设置切口状的凹部(80)作为材料削弱部。

14.用于制造电机的周转齿轮传动机构(20)的传动部件(44)的转矩支撑件(42、50、72)的方法，其特征在于，在以塑料注塑工艺制成的盖板(42)上沿周向分布地注塑多个转矩支撑件(50、72)，这些转矩支撑件包括对称的或者不对称的材料削弱部(64、70、74、84)并且提供集成的减震装置。