CN103384762A - 噪音优化的起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种起动装置(10)、特别是用于起动内燃机的起动装置(10)，其带有啮合到内燃机的齿圈(25)中的起动小齿轮(22)。所述起动小齿轮(22)具有端侧(210)，所述端侧(210)设有阻尼层(212)，或者包括与保持环(202)对置的阻尼元件(208)。

Description

噪音优化的起动装置

技术领域

本发明涉及一种起动装置、特别是用于起动内燃机的起动装置，其带有啮合到内燃机的齿圈中的起动小齿轮。

背景技术

为了起动内燃机，使用通过与燃料供给装置分开的能量供给装置供给的驱动装置。为此，大多应用直流电动机，其驱动小齿轮首先被移入内燃机的齿圈中，以紧接着在起动时使内燃机旋转。这例如借助于根据推进传动原理工作的起动装置实现。在起动过程结束之后，小齿轮再次从内燃机的齿圈中移出。例如已经从文献WO03／072936A1、DE 689 494、DE 601 391、DE 620 269、FR 2 826 695和US3,690,188中已知用于内燃机的起动装置。

在机动车中越来越广泛的起停系统对起动系统以及进而也对用于扩展至今应用的起动装置的功能性提出了更高的要求。在此，例如提及更严格的声学要求以及在驾驶员期望发动时能够随时再次起动的必要性，即“意向切换”功能。特别是在内燃机惯性运转时，这不可能通过至今应用的起动机的传统原理实现。

通过合适地操控起动装置的接合机构和电驱动装置，使其能够在内燃机的惯性运转期间已经接合到齿圈中，从而满足上述功能性(意向切换)。

文献DE 101 24 506 A1涉及一种用于机动车的起动机。该起动机包括驱动轴承，与该驱动轴承平行地布置的、包含磁继电器的接通继电器，可旋转地支承在驱动轴承和接通继电器之间的过渡区域中的、用于将起动马达联接到内燃机上的接合杠杆。特别是在越野车中，可根据允许的涉水深度设置防止污物和湿气进入该接通继电器中的密封件。该密封件通过与壳体相连接的、在驱动轴承和接通继电器之间的过渡区域之内的橡胶隔膜形成。

文献DE 10 2009 026 593.7涉及一种用于使两个旋转的、轴向错位的且在电机上、特别是电的起动装置上的正齿轮机械地同步的方法。在推进式螺旋传动起动机中，啮合行程由推进行程和螺旋行程组成。在操纵起动开关、确切地说点火起动开关时，与回位弹簧的力相反地吸引继电器衔铁。该继电器衔铁松弛地与接合杠杆相连接。该接合杠杆借助于引导环和接合弹簧将自由轮机构推靠到内燃机飞轮的齿圈上。在该阶段中，起动电动机的电枢尚未旋转，因为尚未接通主电流。现在，如果小齿轮齿直接进入内燃机的齿圈的齿槽中，则起动小齿轮啮合的程度如继电器的运动引起的程度那样。之后，达到接合行程的这一段的终点。在达到推进行程的终点后，紧接着的是在接合行程期间的螺旋行程。该螺旋行程理解为在螺旋行程结束和自由轮机构轴向运动直至止挡环之间经过的距离，并且其通过多头螺纹的作用引起。通过接合行程的这一段、也就是说螺旋行程，实现了可靠地利用齿圈宽度。起动装置的多头螺纹引起，在起动小齿轮完全啮合之后才可将扭矩传递到起动小齿轮起动的内燃机上。

从文献EP 0 702 152 A1中已知一种用于内燃机的起动机，在其中例如由尼龙制成的环形体配合在起动机的输出轴上。作为塑料件提供的环为由PR6.6或PR6制成的环，由此表现出固有阻尼作用。

虽然在至今应用在机动车上的起动装置中，能够进行约40000次起动过程和相应的运行循环，但在当今的起停模式(SSM功能)中仍然需要为了在较长的等待阶段期间节省燃料，即，例如在铁路交叉路口关闭时、在较长的红灯期间或者在堵车等情况时可关停内燃机。这在当今的机动车中越来越多地通过SSM功能实现。这对于至今用于起动内燃机的起动装置来说意味着更高的操纵频率，从而其必须设计成，能够确保50万次或更多的内燃机起动过程。这一方面对起动装置的使用寿命和可靠性提出了高的要求，并且另一方面在如此高的起动过程数的情况下也提出了噪声最小化的要求。已经证实，起动装置是明显的噪声源，在其应用在高档乘用车中时这不再能被汽车制造商容忍，从而需要进行补救。

发明内容

下面提出根据本发明提出的解决方案，代替应用附加的零部件、例如塑料元件、保持环、弹簧等，为了减弱起动装置上的噪声并且为了减小出现的磨损，为现有部件涂覆阻尼层。对此适用的特别是塑料材料，例如Vulkollan和聚氨酯以及橡胶。此外，根据本发明提出的阻尼层也可由具有弹性性能的铁和非金属层构成。此外，在力的作用下在弹性范围中工作的弹簧片也是合适的。

通过根据本发明提出的解决方案，在起动小齿轮撞击到输出轴上的保持环上时(这是金属接触)时可通过根据本发明提出的阻尼层减小在起动装置上的噪声。与从现有技术中已知的解决方案相比，在根据本发明的解决方案中仅仅需要通过凹槽(Eindrehung)与起动小齿轮匹配。在起动小齿轮处仅仅设置所述凹槽，从而(必要时在保持片的辅助下)环形形式的阻尼元件支撑在相应的凹槽中，必要时通过在其上固定有保持环的保持片支撑。在应用根据本发明提出的解决方案时，起动小齿轮可以在阻尼元件处作为一个单元来供应或提供，从而对已有的生产线没有影响。在根据本发明提出的解决方案中，阻尼元件直接安装在起动小齿轮处、特别是安装在其端侧处。现在，按照根据本发明提出的解决方案，至今属于保持环的阻尼作用被集成到起动小齿轮中，保持环借助于必要时通过保持片支撑的阻尼元件被容纳在起动小齿轮处。

本发明的优点

根据本发明提出的阻尼层显著地减小了移入的起动小齿轮在其它情况下在止挡环处出现的撞击噪声，因为显著地减小了起动小齿轮撞击到止挡环上的速度并且特别是避免了硬性的金属间接触。在将要达到接合位置之前，实现了移入的起动小齿轮、也就是说将要以高的冲击运动到止挡环上的起动小齿轮的能量消除。特别是可沿着起动小齿轮的面对齿圈的端侧在整个面上施加根据本发明提出的阻尼层。

在一个替代的变型实施方案中可行的是，如以上描述的那样，使起动小齿轮设有凹槽，从而环形地构造的阻尼元件必要时可在使用保持片的情况下被嵌入该凹槽中，在该保持片上又固定着保持环。

附图说明

下面根据附图详细描述本发明。

其中：

图1示出了用于内燃机的起动装置的纵剖视图，

图2示出了用于根据本发明提出的阻尼装置的第一实施方式变型，

图3以放大的比例示出了根据图2的阻尼装置，

图4示出了根据本发明提出的阻尼装置的另一实施方式变型，以及

图5示出了根据本发明提出的阻尼装置的又一实施方式变型。

具体实施方式

图1以纵剖视图示出了起动装置10。

起动装置10例如具有起动电动机13和预啮合致动器16，该预啮合致动器例如为起动继电器形式的继电器。所述起动电动机13和电的预啮合致动器16固定在一个共同的驱动端轴承盖19上。所述起动电动机13在功能上用于当起动小齿轮22啮合到这里未示出的内燃机的齿圈25中时，驱动起动小齿轮22。

起动电动机13具有作为壳体的极管28，所述极管在其内周上支承多个极靴31，这些极靴分别被一个励磁绕组34缠绕。代替设置成用于通过励磁绕组34进行电磁激励的极靴31，也可应用永磁激励的磁极。

极靴31或永久磁铁31又包围电枢37，该电枢具有一个由薄片40构成的电枢铁心43和一个设置在多个槽46中的电枢绕组49。电枢铁心43压紧在驱动轴44上。此外，在驱动轴44的远离起动小齿轮22的端部上还安装了换向器52，所述换向器52尤其由多个单个的换向器薄片55构成。换向器薄片55通过已知的方法与电枢绕组49电连接，使得在通过碳刷58给换向器薄片55通电时产生电枢37在极管28中的旋转运动。设置在电的驱动装置16和起动电动机13之间的电流引线61在接通状态时不仅为碳刷58而且为励磁绕组34供电。驱动轴44在换向器侧通过轴颈64支撑在滑动轴承67中，该滑动轴承67又被保持与换向器轴承盖70位置固定。所述换向器盖70又借助于拉杆73(如螺钉，例如两个、三个或者四个)固定在驱动端轴承盖19中，所述拉杆73分布在极管28的周边上。在此，极管28支撑在驱动端轴承盖19上，而且换向器轴承盖70支撑在极管28上。

沿驱动方向看，在电枢37上连接了一个太阳轮80，该太阳轮是旋转驱动机构、例如行星齿轮传动机构83的一部分。太阳轮80被多个行星齿轮86，通常是三个行星齿轮86包围，行星齿轮借助于滚动轴承89支撑在轴颈92上。行星齿轮86在内齿圈95中滚动，所述内齿圈95以外侧支承在极管28中。在朝输出侧的方向，行星架98与行星齿轮86相接，轴颈92容纳在所述行星架中。行星架98又支承在中间支承件101和设置在该中间支承件101上的滑动轴承104中。中间支承件101被设计为盆形，以便于在其中容纳行星架98以及行星齿轮86。此外，在盆形的中间支承件101里还设置了内齿圈95，该内齿圈最后通过盖107相对于电枢37封闭。中间支承件101也通过其外周边支撑在极管28的内侧。电枢37在驱动轴44的远离换向器52的端部上具有另一个同样容纳在滑动轴承113中的轴颈110。所述滑动轴承113又容纳在行星架98的中央孔里。行星架98与输出轴116一体地连接。该输出轴116通过它远离中间支承件101的端部119支撑在另一个轴承122中，该另一轴承固定在驱动端轴承盖19中。

输出轴116分为不同的区段：接在设置在中间支承件101的滑动轴承104中的区段后面的是带有直齿125(内齿)的区段，该直齿是轴毂连接结构128的一部分。在这种情况下，轴毂连接结构128使带动件131沿轴向的直线滑动成为可能。该带动件131是套筒状的突出部，该突出部和自由轮机构137的盆形外圈132一体连接。这个自由轮机构137(定向止动器)此外还包括沿径向设置在外圈132内部的内圈140。在内圈140和外圈132之间设置了夹紧体138。夹紧体138与内圈140和外圈132共同作用，防止在外圈132和内圈140之间朝第二个方向的相对转动。换句话说，自由轮机构137能实现内圈140和外圈132之间只朝一个方向的相对运动。在根据图1的实施例中，所述内圈140被实施为与起动小齿轮22和该起动小齿轮的斜齿142(外斜齿)是一体的。替代地，该起动小齿轮22也可实施成直齿的小齿轮。代替利用励磁绕组34电磁激励的极靴31，也可应用永磁地激励的极。

此外，所述电的预啮合致动器16或者更具体地说可线性运动的衔铁138还有一项任务，即，通过拉动元件187使一个可转动地设置在驱动端轴承盖19中的杠杆190运动。通常被构造为叉形杠杆的该杠杆190通过两个这里没有示出的“尖齿”在其外周上包住两个盘片193和194，以使夹在这两个盘片之间的传动环197克服弹簧200的阻力向自由轮机构137运动，并且由此使起动小齿轮22啮合到内燃机的齿圈25中。

下面讨论啮合机构。所述电的预啮合致动器16具有接线柱150，该接线柱为电触头并且在安装在车辆中的情况中与在此未示出的起动机电池的正极连接。接线柱150穿过盖153。第二接线柱152是用于起动电动机13的联接部，其通过电流引导线61(粗绞合线)供电。盖153封闭由钢制成的壳体156，该继电器壳体借助于多个固定元件159(例如可为螺钉)固定在驱动端轴承盖19上。在电的预啮合致动器16中还设有用于在叉形杠杆190上施加拉力的推进装置160和开关装置161。推进装置160包括绕组162，开关装置161包括另一绕组165。推进装置160的绕组162和开关装置161的另一绕组165在接通状态下分别产生一个电磁场，该电磁场穿过各个部件。轴毂连接结构128除了被设计为具有直齿125外还可以具有多头螺纹齿。

在此，根据下列方案的多种组合也是可行的：a)起动小齿轮22是斜齿的并且轴毂连接结构128具有直齿125；或者b)起动小齿轮22是斜齿的并且轴毂连接结构128具有多头螺纹齿；或者c)起动小齿轮22是直齿的并且轴毂连接结构128具有多头螺纹齿。

从根据图2的图示中可得到根据本发明提出的阻尼装置的第一实施方式变型。

如从根据图2的图示中得到的那样，起动小齿轮22在其外周上具有多个为直齿125的单齿214。起动小齿轮22的端侧通过附图标记210表示。在根据第一实施方式变型的起动小齿轮22的端侧210上实施有凹槽204。环形地构造的阻尼元件208被嵌入该凹槽中，该阻尼元件208自身以罩壳的形式在端侧被保持元件206、例如保持片限制。保持元件206包括第一环形件216和第二环形件218。该第一环形件216支撑在起动小齿轮22的凹槽204的底部上并且贴靠在环形地构造的阻尼元件208的端侧上。第二环形件218位于构造成环形的阻尼元件208和由具有弹性特性的材料制成的保持环202的一个端侧之间，这防止了在由金属制成的起动小齿轮22的端侧210和在起动装置10的输出轴116上的止挡环之间的硬性的金属接触。

可预先批量生产由阻尼元件208和保持元件206组成的结构单元，例如对其进行硫化。在起动小齿轮22上仅仅需实施设置成用于容纳保持元件206和阻尼元件208的凹槽204，使得由保持元件206和阻尼元件208组成的组件可以装配在起动小齿轮22上，由此例如可以被压入起动小齿轮22中，而不必影响或改变生产线。将自身固定在输出轴16上的保持环202靠放到由阻尼元件208和保持元件206组成的组件上。

如从根据图2的图示中得到的那样，阻尼元件208构造成环形。该环形地构造的阻尼元件208的端侧被保持元件206的环形件216和218包围，然而也可行的是，环形地构造的阻尼元件208的仅仅一个端侧由保持元件206的仅仅一个环形件216包围(见根据图4的图示)。在这两个变型方案中，环形地构造的阻尼元件208例如由可硫化的橡胶层制成。该橡胶层的肖式硬度相应于起动装置10计算出来或根据经验确定并且例如在70+／-5Shore的数量级中。根据图3的两件式保持元件的两个环形件216和218以及单件式构造的保持元件206的环形件216例如由可磷化处理的钢板制成，从而可以实现在与环形地构造的阻尼元件208接合方面的硫化过程。制成保持元件206、确切地说其环形件216、218的材料的可磷化性是橡胶部件的附着性的基本前提。

从根据图3的图示中可得到在图2中在已装配状态中示出的第一实施方式变型的阻尼元件，带有两件式构造的保持元件206。如从根据图3的图示中得到的那样，环形件216和218以覆盖阻尼元件208端侧的方式在周向上包围该阻尼元件的边缘区域。

根据图4的图示示出了根据本发明提出的阻尼元件的另一、第二实施方式变型，在该阻尼元件上仅仅一个端侧、或者说边缘区域沿着周向看被单件式构造的保持元件206的环形件216包围。

从根据图5的图示中可得到根据本发明提出的解决方案的又一实施方式变型。

根据图5中的图示，起动装置10的起动小齿轮22位于起动装置10的输出轴116上。在其外周处设有多个单齿214(其为直齿125)的起动小齿轮22的端侧210在整个面上被施加了阻尼层212。该层212可由例如为

、聚氨酯的材料制成或者也可由橡胶实现。该层212在整个面上覆盖起动小齿轮22的端侧210。由此，避免了在起动小齿轮22的端侧210和固定安装在输出轴116上的止挡环的对置的侧面之间的硬性金属接触。由此，在起动小齿轮22啮合到在图1中示出的内燃机齿圈25中时根据本发明提出的起动装置10的噪音减小。

Claims (9)

1.一种起动装置(10)、特别是用于起动内燃机的起动装置(10)，其带有啮合到内燃机的齿圈(25)中的起动小齿轮(22)，其特征在于，所述起动小齿轮(22)具有端侧(210)，

-所述端侧(210)涂覆有阻尼层(212)，或者

-与保持环(202)对置的阻尼元件(208)嵌入所述端侧(210)中。

2.按照权利要求1所述的起动装置(10)，其特征在于，所述阻尼层(212)由

、聚氨酯或橡胶制成。

3.按照权利要求1所述的起动装置(10)，其特征在于，所述阻尼元件(208)嵌入所述起动小齿轮(22)的凹槽(204)中。

4.按照权利要求1所述的起动装置(10)，其特征在于，所述阻尼元件(208)被保持元件(206)包围。

5.按照权利要求4所述的起动装置(10)，其特征在于，所述保持元件(206)的第一环形件(216)支撑在所述起动小齿轮(22)的凹槽(204)上。

6.按照权利要求4所述的起动装置(10)，其特征在于，所述保持元件(206)的第二环形件(218)支撑所述保持环(202)。

7.按照权利要求4所述的起动装置(10)，其特征在于，所述阻尼元件(208)为环形并且在端侧被所述第一环形件(216)和所述第二环形件(218)限制。

8.按照权利要求5和6所述的起动装置(10)，其特征在于，所述环形件(216、218)中的至少一个在其周面的边缘区域中包围所述阻尼元件(208)。

9.按照权利要求1所述的起动装置(10)，其特征在于，所述阻尼元件(208)为环形。

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