CN103423060B - 车辆起动机及其传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆起动机中的传动机构，包括：与车辆起动机的电动机的输出轴相连的减速机构；与减速机构相连的超越离合器，所述超越离合器具有主动部分、从动部分以及在主动部分与从动部分之间设置的运动传递元件；以及与超越离合器相连的输出轴，所述传动机构还包括传动架，超越离合器经由所述传动架与减速机构传递旋转运动地相连，超越离合器的主动部分具有旷量地安装在所述传动架上，并且所述传动架安装在电动机的输出轴上。本发明还涉及包括上述传动机构的车辆起动机。上述传动机构制造简单并确保同心度要求。

Description

车辆起动机及其传动机构

技术领域

本发明涉及一种用于车辆起动机的传动机构以及包含该传动机构的车辆起动机。

背景技术

现代车辆通常使用电力起动机来起动车辆的发动机，起动机将车辆蓄电池储存的电能转变为机械能，带动车辆的发动机运转，以将发动机起动。

起动机大体上由直流电动机、传动机构和控制装置等组成。在起动车辆的发动机时，电动机在蓄电池的直流电作用下产生旋转力矩。该旋转力矩通过传动机构传递到发动机飞轮上的齿圈，来驱动发动机的曲轴旋转。传动机构包括与电动机的输出轴相连的减速机构、与减速机构相连的超越离合器、在内端通过花键装置与超越离合器相连的输出轴，安装在输出轴外端处的用于驱动齿圈的小齿轮。所述花键装置包括形成在超越离合器中的内花键和与其配合的形成在输出轴内端上的外花键，外花键可相对于内花键轴向滑动。控制装置用于控制电动机的运转以及输出轴的轴向移动，以使小齿轮与齿圈啮合和脱离。

图1a和图1b以简化的方式示出了传动机构的超越离合器的基本结构。超越离合器大体上包括外圈1、内圈2、在外圈1与内圈2之间设置的滚柱3。在内圈1上设置有渐开线结构1.1，从而通过弹簧4的加载，滚柱3总是与内圈1（即渐开线结构1.1）和内圈2的表面相接触。在电动机启动时，电动机的输出轴带动内圈2例如顺时针方向旋转，从而各滚柱3将朝向渐开线结构1.1与内圈2的外表面之间缩窄的方向运动。因此，由于渐开线结构1.1的几何形状，各滚柱3将受力夹在外圈1与内圈2之间。这样，从传递旋转运动的方面看，外圈1与内圈2将沿顺时针方向刚性相连、即二者之间沿顺时针方向不再会产生相对运动，以此带动超越离合器的外圈1旋转。

图1a示出了理想情况中的超越离合器传递旋转运动的情况。但是，受自身振动或外力作用下，超越离合器的内圈2与外圈1会出现不同心的情况。在外圈1与内圈2不同心的情况下，合上的超越离合器就变成一个输入与输出不同心的整体部件。如图1b所示，在例如外圈1受到径向振动影响的情况下，各滚柱3朝向缩窄方向移动的距离将会不同，因而导致了外圈1与内圈2之间的同心度变差。不同心的高速运转部件会产生一系列负面的影响，例如部件所受冲击增大、起动机工作效率降低、严重时会显著缩短起动机的工作寿命。

US 2011247437A公开了一种车辆起动机用驱动总成，该驱动总成包括小齿轮、弹簧、第一和第二卡环、阻尼元件、筒和轴承，其中筒上一体成形的突起安置在小齿轮的槽中，以此带动旋转。这种结构的不足之处如上所述，在受自身振动或外力作用的情况下，仍无法消除筒与小齿轮之间同心度变差的问题。

发明内容

本发明的一个目的是对车辆起动机中的传动机构进行改进，其可以实现制造简单、并确保同心度满足要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆起动机中的传动机构，包括：与车辆起动机的电动机的输出轴相连的减速机构；与减速机构相连的超越离合器，所述超越离合器具有主动部分、从动部分以及在主动部分与从动部分之间传递单向运动地设置的运动传递元件；以及与超越离合器相连的输出轴，其中，所述传动机构还包括传动架，超越离合器经由所述传动架与减速机构传递旋转运动地相连，超越离合器的主动部分具有旷量地安装在所述传动架上，并且所述传动架安装在电动机的输出轴上。

优选地，所述旷量是在0.2毫米与0.8毫米之间，优选是0.5毫米。

可选地，所述超越离合器的主动部分具有突出部，所述传动架具有接收槽，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

可选地，所述超越离合器的主动部分具有接收槽，所述传动架具有突出部，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

优选地，在所述突出部与所述接收槽之间还设有橡胶垫。

优选地，所述橡胶垫设有缓冲振动的中空结构。

可选地，所述超越离合器的主动部分是其内圈，并且所述超越离合器的从动部分是其外圈。

可选地，所述超越离合器的主动部分是其外圈，并且所述超越离合器的从动部分是其内圈。

优选地，所述传动架经由轴承安装在电动机的输出轴上。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆起动机，其包括电动机以及前述的传动机构。

采用本说明书及权利要求中给出的技术方案，由于超越离合器的需要高硬度的主动部分与无需高硬度的传动架分开制造，因此降低了制造难度并进一步降低了制造成本。另外，由于主动部分具有旷量地与传动架相连，从而被驱动旋转。因此，任何径向振动或冲击对于超越离合器的主动部分与从动部分不同心的影响都可以得到补偿，提高了车辆起动机的效率并延长了其使用寿命。

附图说明

图1a简化地示出了正常情况下的车辆起动机的超越离合器；

图1b简化地示出了同心度变差的情况下车辆起动机的超越离合器；

图2示意性示出了根据本发明的一个示意性实施例的车辆起动机及其传动机构的剖视图；

图3示意性示出了根据本发明的一个优选实施例的超越离合器的内圈的分解透视图；

图4示意性示出了根据本发明的优选实施例的超越离合器的内圈在行星架上组装后的剖视图；并且

图5示意性示出了根据本发明的另一个优选实施例的超越离合器的分解透视图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的一些优选实施方式。

图2中示出了根据本发明的一个优选实施方式的车辆起动机的一部分。该起动机主要包括直流电动机5、传动机构和控制装置等组成。

电动机5安装在起动机的壳体中。在起动车辆的发动机时，控制装置向电动机5供应来自蓄电池的直流电，以使电动机5运转而产生旋转力矩。该旋转力矩通过传动机构传递到发动机飞轮上的齿圈，来驱动发动机的曲轴旋转。

传动机构主要包括与电动机5的输出轴5.1相连的减速机构8、与减速机构8相连的超越离合器9、在内端（靠近电动机5的那一端）通过花键装置10与超越离合器9相连的输出轴7，安装在输出轴7外端（远离电动机5的那一端）处的用于驱动齿圈的小齿轮6。

减速机构8可以是任何形式的减速机构，例如齿轮减速机构。根据本发明的一个方面，在图2中显示了一种行星齿轮减速机构，其包括安装在电动机5的输出轴上的中心齿轮8.1、固定地围绕中心齿轮8.1同心安装的外齿圈8.2、啮合在中心齿轮与外齿圈之间的至少一个行星齿轮8.3，行星齿轮8.3的中心轴8.4安装在例如行星架12上。当电动机5的输出轴带动中心齿轮8.1旋转时，行星架输出速度减小了的旋转运动。

超越离合器9包括外圈1、内圈2、在外圈与内圈之间传递单向旋转运动的运动传递元件3、例如滚柱。如图1a和1b所示，例如在外圈1中可以设置多个渐开线结构1.1、例如渐开线容槽。在每个渐开线结构1.1中设置一个滚柱3以及一个弹簧4，从而弹簧4的一端固定且另一端总是顶推滚柱3，以使得滚柱3在任何情况下总是与外圈1、即渐开线结构和内圈2同时接触。

如上所述，在电动机5启动时，超越离合器9的内圈2例如被驱动顺时针方向旋转。在这种情况下，各滚柱3将沿渐开线结构1.1的缩窄方向移动，从而内圈和外圈同时对滚柱3施力。

这样，外圈1与内圈2之间例如沿顺时针旋转方向构成刚性连接，以便将扭矩从电动机5的输出轴传递至传动机构的输出轴7，从而驱动发动机的曲轴旋转。

当发动机启动之后，输出轴7、即超越离合器9的外圈1的转速将会远高于内圈2的转速，此时外圈1与内圈2将会失去如上所述的刚性连接。

在给出的实施例中，超越离合器的运动传递元件3是滚柱，但可以理解，运动传递元件也可以采用本领域公知的其它形式，例如楔块、棘轮等等。

此外，在所示的实例中，内圈2构成超越离合器9的主动部分，而外圈1构成超越离合器9的从动部分。然而，可以理解，也可以由外圈1构成主动部分，而内圈2构成从动部分。

超越离合器9的从动部分通过花键装置10向输出轴7传递来自减速机构8的旋转运动。如图2所示，花键装置10包括内花键部分和与其配合的外花键部分。内花键部分形成或安装在超越离合器9的从动部分（图2中的外圈1）上。外花键部分形成或安装在输出轴10的内端处。

输出轴7通过轴承11、13支承在起动机的壳体中。输出轴7的外端装有小齿轮6。通过输出轴7的轴向移动，该小齿轮6与发动机飞轮上的齿圈（未示出）啮合和脱离。在小齿轮6与齿圈啮合的状态下，电动机5的输出旋转运动和旋转力矩依次经过减速机构8、超越离合器9、花键装置10、输出轴7、小齿轮6传递到齿圈，以便带动发动机飞轮旋转，从而启动发动机。

在现有技术中，通常内圈与行星架做成是一体的，从而在行星架的对应位置加工出通孔，以便通过中心轴将行星齿轮与行星架相连而传递旋转运动。但是，这样的方案的一种不足之处是内圈必须加工硬度要远远高于行星架，从而导致在同一部件上需要不同的热处理。这增加了加工制造难度。

另外，从机械加工的角度看，内圈与行星架做成一体也导致了零件复杂度增加。这也增加了加工制造难度。

根据本发明的一个方面，将超越离合器的内圈2与行星架12分别制造，然后再组装在一起。这样，仅仅超越离合器的内圈需要增加硬度的热处理，明显降低了加工制造难度。

另外，如图2所示，行星架12的中心加工有通孔，电动机5的输出轴5.1的自由端（靠近小齿轮6的那端）经由例如滑动轴承14安装在行星架12的中心孔中。这样，由于电动机5的输出轴5.1的自由端经由滑动轴承14安装在行星架12的中心孔，确保了行星架本身相对于电动机的输出轴的同心度。同时，在行星架中加工出接收槽以便接收超越离合器的内圈伸出的突出部，以此传递旋转运动。

尽管附图2示出了滑动轴承14，但是可以想到其它任何可以实现同样功能的轴承、例如滚针轴承或滚柱轴承等都可以为实施本发明所采用。

图3以分解透视图的方式示出了根据本发明一个优选实施例的超越离合器的内圈与行星架。内圈2大体上为空心圆柱形。在内圈2的靠近电动机的输出轴一侧上形成圆周凸缘2.1。在该圆周凸缘2.1形成多个圆弧形突出部2.2。在所示的实施例中，例如示出了三个圆弧形突出部2.2。行星架12所示为倒圆角的三角形。但是，这并非是限制性的。例如，行星架12还可以是圆形、环形等。

在行星架12的中心处上加工有中心孔12.1，以便套上轴承14而安装在电动机的输出轴上。另外，在行星架12上还加工有例如三个通孔12.2，以便接收行星齿轮减速机构上的行星齿轮的中心轴。重要的是，根据本发明的优选实施例，在行星架12上与内圈2的突出部2.2相匹配地还加工出多个、例如三个圆弧形接收槽12.3。

图4示出了内圈2与行星架12组装在一起后的剖视图，即图2中虚线框部分的放大图。如图所示，行星架12通过中心孔12.1经由轴承14安装在输出轴5.1的自由端上，从而确保了行星架12的同心度。

优选地，圆弧形接收槽12.3加工成尺寸大于突出部2.2或者突出部2.2加工成尺寸小于圆弧形接收槽12.3，从而各突出部2.2具有旷量地安装在圆弧形接收槽12.3中。

根据发明人大量试验表明，这种超越离合器内圈与行星架之间具有旷量的连接能够高效地抵消径向振动所导致的同心度差异的问题。

在本发明的技术方案中，旷量连接意味着圆弧形接收槽沿各方向的尺寸要大于内圈的突出部或者内圈的突出部沿各方向的尺寸要小于圆弧形接收槽。也就是说，在内圈的突出部容纳在圆弧形接收槽中时，沿行星架的径向或周向存在一间隙值、即旷量值。

根据发明人大量试验研究，该间隙值或旷量值为0.5毫米时，可以最佳地抵消同心度差异的技术问题。可选地，该间隙值或旷量值可以在0.2毫米与0.8毫米之间浮动。

因为如上所述，行星架12通过中心孔12.1经由轴承14安装在输出轴5.1的自由端上，从而确保了行星架12本身的同心度；而超越离合器内圈2的突出部2.2具有旷量地容纳在行星架12的接收槽中，从而在传递旋转运动的过程中，突出部能够在接收槽内一定程度地运动，以便抵消振动所造成的影响。

尽管示出了突出部在超越离合器内圈上形成并且接收槽在行星架中形成，但是颠倒的结构也是可行的、即突出部在行星架上形成并且接收槽在超越离合器内圈中形成。

另外，尽管在本发明示意性示出的实施例中，突出部或接收槽为弧形，但是可以想到的是它们还可以是其它形状，例如圆形、矩形等，只要突出部或接收槽的尺寸可以如上所述地设置成突出部具有旷量地容纳在接收槽中即可。

图5示出了根据本发明的另一优选实施例的分解透视图。在该图中，以分解的方式示出了超越离合器的内圈2、橡胶垫15和行星架12。每个橡胶垫15的形状与尺寸设置成橡胶垫可以刚好接收内圈2的突出部2.2并且同时容纳在行星架12上的相应接收槽12.3中。

橡胶垫套着突出部容纳在接收槽中，以便缓解来自车辆发动机的冲击并且降低二者之间的振动。因为橡胶垫本身的弹性，因此实际上突出部在接收槽中容纳时，橡胶垫可以发生形变，即在这种情况下超越离合器的内圈也是具有旷量地连接至行星架。超越离合器的内圈和行星架在车辆起动机内的安装结构与上述实施例相同，在此不在冗述。

在该实施例中，行星架例如设置为圆形。在该行星架的中心同样设有中心孔。如上所述的轴承14可以安装在所述中心孔中，以便像图2所示那样安装在电动机5的输出轴5.1的自由端上。因此，行星架12的同心度得以确保。

在该实施例中，每个橡胶垫15可以形成为与突出部2.2和接收槽12.3相对应的圆弧形。例如，在该圆弧形橡胶垫15的中央设有用于接收内圈2的突出部2.2的圆弧形接收槽15.1。

为了增加突出部2.2在接收槽12.3内的可移动量，还可以在接收槽15.1的两端设置通孔15.2。这样，在确保防止振动的同时也使得超越离合器可以像前述实施例那样具有旷量地连接至行星架12。

同样道理，在突出部或接收槽为其它形状、例如圆形、矩形等的情况中，橡胶垫15也可以相应地改变其形状，以便在接收超越离合器内圈的突出部的同时容纳在行星架的接收槽中。

另外可选地，除了突出部或接收槽以外，还可以采用任何能够具有旷量相连且传递运动的结构，例如键槽结构。该键槽结构的键与槽尺寸也可以如上所述那样设置成二者之间具有旷量地相连。在这种情况下，可选地，橡胶垫可以采用块状的形式设置在键与槽之间。

在所示的实施例中，行星架通过安装在电动机的输出轴上而确保其同心度，但是其它确保同心度的方案也是可行的。例如，可以事先在起动机壳体中加工出一个基准部位，该行星架例如安装在该基准位置处以确保其同心度，而相应其它部件针对该基准位置进行组装。这样，该行星架设有如上所述接收槽或突出部可以与超越离合器的内圈的相应突出部或接收槽接合，从而二者具有如上所规定的旷量地相连，就可以抵消或补偿由于径向振动所导致的同心度差异。

尽管在本发明的具体实施例中采用行星齿轮减速机构说明了上述超越离合器。但是可以想到的是可以采用任何其它种类的减速机构，例如齿轮减速箱。在这种情况中，行星架可以是一种传动架。该传动架的结构可以如前所述那样设置，只不过该传动架将会安装在齿轮减速箱的输出轴上。这样，该传动架的同心度也可以得到保证，同时由于该传动架上的如上所设置的接收槽或突出部与超越离合器内圈中的相应结构接合，以便补偿发动机运转过程中产生的振动或偏移。

这种传动机构适用于各种车辆的起动机，例如柴油车辆的起动机。

尽管本发明已经通过示意性实施例进行了说明，但是本领域技术人员将清楚针对所述的实施例在不脱离由权利要求书及其等价物所限定的本发明的范围与精神的前提下可以进行各种改型。

Claims (16)

1.一种用于车辆起动机中的传动机构，包括：

与车辆起动机的电动机的输出轴相连的减速机构；

与减速机构相连的超越离合器，所述超越离合器具有主动部分、从动部分以及在主动部分与从动部分之间传递单向运动地设置的运动传递元件；以及

与超越离合器相连的输出轴，

其特征在于，所述传动机构还包括传动架，超越离合器经由所述传动架与减速机构传递旋转运动地相连，超越离合器的主动部分具有径向旷量地安装在所述传动架上，并且所述传动架安装在电动机的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述旷量是在0.2毫米与0.8毫米之间。

3.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分具有突出部，所述传动架具有接收槽，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

4.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分具有突出部，所述传动架具有接收槽，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

5.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分具有接收槽，所述传动架具有突出部，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

6.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分具有接收槽，所述传动架具有突出部，所述突出部具有旷量地安装在所述接收槽中。

7.根据权利要求3所述的传动机构，其特征在于，在所述突出部与所述接收槽之间还设有橡胶垫。

8.根据权利要求4所述的传动机构，其特征在于，在所述突出部与所述接收槽之间还设有橡胶垫。

9.根据权利要求5所述的传动机构，其特征在于，在所述突出部与所述接收槽之间还设有橡胶垫。

10.根据权利要求6所述的传动机构，其特征在于，在所述突出部与所述接收槽之间还设有橡胶垫。

11.根据权利要求7至10任一所述的传动机构，其特征在于，所述橡胶垫设有缓冲振动的中空结构。

12.根据权利要求1至10任一所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分是其内圈，并且所述超越离合器的从动部分是其外圈。

13.根据权利要求1至10任一所述的传动机构，其特征在于，所述超越离合器的主动部分是其外圈，并且所述超越离合器的从动部分是其内圈。

14.根据权利要求1至10任一所述的传动机构，其特征在于，所述传动架经由轴承安装在电动机的输出轴上。

15.根据权利要求1至10任一所述的传动机构，其特征在于，所述旷量是0.5毫米。

16.一种车辆起动机，其包括电动机以及根据前述权利要求任一所述的传动机构。