CN106884851A - 齿轮轴和包括其的起动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮轴(10)，其用于与发动机起动器中的离合器(11)相适配，其中齿轮轴(10)具有轴向地延伸的长形圆柱体结构并且包括：螺旋花键部(101)，其靠近起动器电机并且在其外表面上具有螺旋花键结构外螺旋花键(1011)；其中，齿轮轴(10)的内部具有油腔(30)，至少一个注油器(20)设置在油腔(30)与齿轮轴(10)的外表面之间。本发明还涉及一种包括上述齿轮轴(10)的起动器。通过采用本发明的齿轮轴和起动器，能够为车辆发动机起动器的齿轮轴和超越离合器之间的接触面提供持久有效的润滑，从而提高了车辆起动器的传动效率和可靠性。

Description

齿轮轴和包括其的起动器
技术领域
本发明涉及车辆发动机领域，并且更具体而言，涉及一种齿轮轴，其能够在传动的同时保证在齿轮轴的外表面上的有效润滑，本发明还涉及一种包括上述齿轮轴的起动器。
背景技术
车辆发动机中常包含起动器，其构造为通过电动机的旋转来带动发动机飞轮旋转。其中电动机典型地通过互相套接的超越离合器(overrunning clutch，缩写为ORC)和齿轮轴(或小齿轮轴)来输出转矩和旋转。当起动器开始运行时，电动机带动超越离合器和齿轮轴，并且齿轮轴趋于相对于超越离合器在远离电动机的方向上移动。在此过程中，齿轮轴上的润滑油或润滑油脂在离心力的作用下趋向于与齿轮轴的表面分离。这使得齿轮轴与超越离合器或其他部件之间的摩擦增大。
此外，在经过一段时间的运行之后，齿轮轴上的润滑油还趋于粘附上尘埃或从各个部件上磨损脱落的材料碎片，使得在齿轮轴的表面上还可能形成非期望的混合物。这也会导致摩擦力增大，并最终导致起动器失效。
因此，所期望的是设计一种齿轮轴和包括其的起动器，其至少能够克服上述问题中的至少一个。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种齿轮轴，其能够为齿轮轴和离合器之间的工作表面提供持久有效的润滑。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述齿轮轴的起动器。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种齿轮轴，其用于与发动机起动器中的离合器相适配，其中：
齿轮轴包括螺旋花键部，其外表面上具有外螺旋花键；
其中，齿轮轴的内部具有油腔，至少一个注油器设置在油腔与齿轮轴的外表面之间。
可选地，注油器包括：
孔，其使齿轮轴的外表面与油腔连通；
衬套，其适配在孔中并邻近齿轮轴的外表面；衬套具有第一空腔，其包括远离油腔的远端和靠近油腔的近端；
密封元件，其构造为能在第一空腔中移动；以及
弹性元件，其被弹性预压缩地设置于第一空腔中，以将密封元件向第一空腔的远端按压，以使得密封元件的至少一部分从齿轮轴的外表面朝外突起，同时密封第一空腔的远端。
可选地，衬套还包括第二空腔，其使第一空腔与孔或油腔连通。
可选地，密封元件为球形并且第一空腔的近端的横截面为圆形，其中，密封元件的直径大于第一空腔的远端的横截面直径。
可选地，螺旋花键部上设有多个注油器，并且多个注油器围绕齿轮轴的周边在相同或不同的径向横截面上均匀地或非均匀地间隔开。
可选地，多个注油器设置在螺旋花键部的外螺旋花键的凹入部或凸起部与油腔之间。
可选地，油腔位于螺旋花键部的一端处并且具有开口，其中，在油腔的开口处设置有密封开口的塞。
一种起动器，其包括前述齿轮轴，并且还包括离合器，齿轮轴适配在离合器的轴孔中，其中离合器的轴孔的内表面的至少一部分上具有与齿轮轴的螺旋花键部的外螺旋花键相适配的内螺旋花键。
可选地，起动器构造为具有第一状态和第二状态，在第一状态下，多个注油器中的密封元件与离合器的内表面分离，使得密封元件在弹性元件的弹性力的作用下密封第一空腔的远端；在第二状态下，多个注油器中的密封元件与离合器的内表面接触，使得密封元件朝向第一空腔的近端移动并且在密封元件与衬套之间出现空隙。
可选地，油腔内填充有润滑油或润滑油脂。
本发明的有益效果在于：通过采用本发明的齿轮轴及包括其的起动器，能够为车辆发动机起动器的齿轮轴和超越离合器之间的接触面提供持久有效的润滑，从而提高了车辆起动器的传动效率和可靠性。
附图说明
以下将接合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限定。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并且可能进行了夸张性显示，并且附图也并非一定是按比例绘制的。
图1是现有技术中的发动机起动器的横截面视图。
图2是本发明的齿轮轴一个实施例的主视图。
图3是沿图2中的A-A线截取的径向横截面视图。
图4是图2中的实施例的轴向横截面视图。
图5是图4中B部分的局部放大视图。
图6是本发明的起动器的一个实施例的横截面视图。
图7是图6所示实施例在第一状态下的横截面示意图。
图8是图6所示实施例在第二状态下的横截面示意图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。
此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本发明的其他实施例。
此外，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的部件。
图1是现有技术中的发动机起动器的横截面视图。其中，起动器1包括齿轮轴10、离合器11和起动电机12。齿轮轴10套接在离合器11之内的轴孔上，使得从起动电机12产生的转矩或旋转可通过离合器11传递到齿轮轴10，并且然后用于期望的输出目的。齿轮轴10包括螺旋花键部101、本体102和端部103。其中，螺旋花键部101的外表面上构造为具有螺旋形的花键结构，即外螺旋花键，并且螺旋花键部101的外表面可与离合器11的轴孔的内表面上的内螺旋花键配合，以传递来自离合器11的扭矩。可选地，离合器11的外表面和齿轮轴10的本体102通过轴承来连接到起动器1的壳体上。
可选地，离合器11为超越离合器或单向离合器。
在运行中，从起动电机12产生的转矩或旋转可使离合器11旋转，并且离合器11通过与其轴孔的内表面配合的螺旋花键部101的外表面来向齿轮轴10传递扭矩或旋转。这使得齿轮轴10趋于相对于离合器11在远离起动电机12的方向上运动。因此，螺旋花键部101的外表面的至少一部分将趋于与离合器11的内表面分离。在离心力的作用下，原先附接在螺旋花键部101的外表面的至少一部分上的润滑油或润滑油脂将与螺旋花键部101的外表面分离并暴露于起动器1的壳体内的空间中。在多次运行之后，螺旋花键部101的外表面可趋于缺少润滑，从而使得螺旋花键部101与离合器11之间的润滑效果下降。
此外，在螺旋花键部101的外表面的至少一部分暴露于起动器1的壳体内的空间中时，尘埃和可能地从各个部件上脱落或磨损的材料的碎片可与润滑油或润滑油脂粘合并风干，最终在螺旋花键部101的外表面上形成非期望的沉积物，从而导致螺旋花键部101上的摩擦力增大并最终导致起动器1失效。
图2是本发明的齿轮轴一个实施例的主视图。其中齿轮轴10具有轴向地延伸的长形圆柱体结构并且包括：螺旋花键部101，其靠近起动器电机(未示出)并且在其外表面上具有外螺旋花键1011；端部103，其远离起动器电机；以及本体102，其连接在螺旋花键部101与端部103之间。其中，在螺旋花键部101部分的齿轮轴10的内部具有油腔30，至少一个注油器20设置在油腔30与齿轮轴10的外表面之间。
图3是沿图2中的A-A线截取的径向横截面视图。如图所示，在螺旋花键部101上设有多个注油器20(图3中为四个)，多个注油器20围绕螺旋花键部101的周边均匀地间隔开并且与油腔30连接。多个注油器20可设置在螺旋花键部101的相同或不同的径向横截面上。在图示的优选实施例中，四个注油器20围绕螺旋花键部101的同一径向横截面的周边均匀间隔开，并且互相间隔开90°。
可选地，注油器20也可在相同或不同的径向横截面上非均匀地间隔开。
图4是图2中的实施例的轴向横截面视图。如图所示，两个注油器20分布在螺旋花键部101的上部和下部，并且注油器20设置在油腔30与螺旋花键部101的外表面之间(也即，设置在在油腔30与齿轮轴10的外表面之间)。容易理解的是，外螺旋花键1011从螺旋花键部101的外表面突起，并且形成螺旋形的凹入部和突起部。
可选地，如图所示，油腔30位于螺旋花键部101的一端处并且具有开口。如图所示，在油腔30的开口处设置有塞40，以将油腔30与螺旋花键部101的外部隔离开。容易理解的是，油腔30可构造为用于容纳润滑油或润滑油脂。
可选地，多个注油器20可设置在螺旋花键部101的外螺旋花键1011的凹入部或突起部与油腔30之间。
图5是图4中B部分的局部放大视图。其中，注油器20包括：孔26，其在螺旋花键部101的外表面与油腔30之间连通；以及衬套22，其适配在孔中并邻近螺旋花键部101的外表面，衬套22具有靠近螺旋花键部101的外表面的远端221以及靠近油腔30的近端222；衬套22的内部具有第一空腔24，其与衬套22的两端连通，并且包括远离油腔30的远端241和靠近油腔30的近端242。在图示的优选实施例中，第一空腔24具有在螺旋花键部101的径向方向上连续变化的圆形横截面，并形成近端242的横截面直径大于远端241的横截面的锥形构造。
并且注油器20还包括：弹性元件23，其被弹性预压缩地设置于第一空腔24中，以将密封元件21向第一空腔24的远端241按压，以使得密封元件21的至少一部分从齿轮轴10的外表面朝外突起，同时密封第一空腔24的远端241。在图示的优选实施例中，弹性元件23位于第一空腔24中，并且其一端倚靠在第一空腔24的近端242上；以及密封元件21，其构造为能在第一空腔(24)中移动。在图示的优选实施例中，密封元件21位于第一空腔24中，并且直径小于第一空腔24的近端242的横截面直径并且大于第一空腔24的远端241的横截面直径，并且密封元件21由弹性元件23的另一端向第一空腔24的远端241按压，以使得密封元件21的至少一部分从第一空腔24的远端241朝外突起，同时密封第一空腔24。
如图所示，可选地，衬套22还包括第二空腔25，其设置在衬套22的近端222处，并使得第一空腔24通过第二空腔25来与孔26连通或与油腔30连通。
可选地，衬套22的近端222可以构造为直接与油腔30直接连通。
可选地，第一空腔24的近端241也可构造为直接与孔26连通或直接与油腔30连通。
可选地，弹性元件23为弹簧或其他提供弹性力的装置。
在图示的优选实施例中，密封元件21为球形并且第一空腔24的近端242的横截面为圆形，其中，密封元件21的直径大于第一空腔24的远端241的横截面直径。可选地，密封元件21的外形和第一空腔24的形状也可根据实际需要设置为其他形状，只要这些形状能够互相适配来使第一空腔24与齿轮轴10的外部在密封和连通的关系之间变换。
图6是本发明的起动器的一个实施例在安装状态下的横截面视图。其中离合器11具有轴孔，齿轮轴10适配在轴孔中，并且离合器11的轴孔的内表面的至少一部分上具有与齿轮轴10的螺旋花键部101的外螺旋花键1011相适配的内螺旋花键110。
可选地，齿轮轴10通过轴承13、14来与发动机起动器的壳体联接，并且端部103附近还设置有弹性元件15和密封件16等。可选地，离合器11为超越离合器或单向离合器。
本发明的齿轮轴构造为具有第一状态和第二状态，在第一状态下，多个注油器20中的密封元件21与离合器11的内表面分离，使得密封元件21在弹性元件23的弹性力的作用下密封第一空腔24的远端241；在第二状态下，多个注油器20中的密封元件21与离合器11的内表面接触，使得密封元件21朝向第一空腔24的近端242移动并且在密封元件21与衬套22之间出现空隙。
具体而言，参见图7和8，其中图7是图6所示实施例在第一状态下的横截面示意图，并且图8是图6所示实施例在第二状态下的横截面示意图。
在第一状态下，可选地在发动机起动器并未运行时，齿轮轴10并未发生运动。这时注油器20中的密封元件21与离合器11的内表面的内螺旋花键110分离，密封元件21在弹性元件23的弹性力的作用下密封第一空腔24的远端241。可选地，齿轮轴10与离合器11之间具有间隙50。
当发动机起动器开始运行后，进入第二状态，其中，起动器电机通过离合器11带动齿轮轴10旋转，使得齿轮轴10趋于远离起动器电机运动(也即在图6中向左的方向上运动)。这时，多个注油器20中的密封元件21将与离合器11的内表面的内螺旋花键110接触。内螺旋花键110将与密封元件21接触并且按压密封元件21，使得密封元件21朝向第一空腔24的近端242移动并且在密封元件21与衬套22之间出现空隙。
由于油腔30内填充有润滑油或润滑油脂，在第二状态下，齿轮轴10旋转，以便来自油腔30的润滑油或润滑油脂在离心力的作用下通过密封元件21与衬套22之间的空隙向外扩散进入位于齿轮轴10与离合器11之间的间隙50。
通过上述运行，来自油腔30的润滑油能够在发动机起动器运行时扩散到齿轮轴10与离合器11之间，从而为齿轮轴10与离合器11之间提供了有效的润滑，防止齿轮轴10与离合器11因为随着时间的润滑油损失和非期望的尘埃等的沉积而产生润滑能力的下降，从而提高了发动机起动器的可靠性。
本领域技术人员还将领会的是，上述用于发动机起动器的齿轮轴能够将来自起动电机的转矩或旋转传递至发动机的曲轴或其他旋转部件，以便促进发动机的点火启动和随后的持续运行。
与现有技术相比，通过采用本发明的用于车辆发动机起动器的齿轮轴，能够在齿轮轴相对于离合器运动的同时向位于齿轮轴与离合器之间的工作表面提供润滑，并且该润滑是持久且有效的。
通过本发明的公开内容，本领域技术人员容易获得包括本发明的齿轮轴的发动机起动器和车辆。
本说明书参考附图来公开本发明，并且还使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本发明的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域技术人员想到的其他示例。只要此类其他示例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他示例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他示例应当视为处于由本发明的权利要求书请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种齿轮轴(10)，其用于与发动机起动器中的离合器(11)相适配，其中：
齿轮轴(10)包括螺旋花键部(101)，其外表面上具有外螺旋花键(1011)；
其特征在于，所述齿轮轴(10)的内部具有油腔(30)，至少一个注油器(20)设置在所述油腔(30)与所述齿轮轴(10)的外表面之间。
2. 根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述注油器(20)包括：
孔(26)，其使所述齿轮轴(10)的外表面与所述油腔(30)连通；
衬套(22)，其适配在所述孔(26)中并邻近所述齿轮轴(10)的外表面；所述衬套(22)具有第一空腔(24)，其包括远离所述油腔(30)的远端(241)和靠近所述油腔(30)的近端(242)；
密封元件(21)，其构造为能在所述第一空腔(24)中移动；以及
弹性元件(23)，其被弹性预压缩地设置于所述第一空腔(24)中，以将所述密封元件(21)向所述第一空腔(24)的所述远端(241)按压，以使得所述密封元件(21)的至少一部分从所述齿轮轴(10)的外表面朝外突起，同时密封所述第一空腔(24)的所述远端(241)。
3. 根据权利要求2所述的齿轮轴，其特征在于，所述衬套(22)还包括第二空腔(25)，其使所述第一空腔(24)与所述孔(26)或所述油腔(30)连通。
4. 根据权利要求2所述的齿轮轴，其特征在于，所述密封元件(21)为球形并且所述第一空腔(24)的所述近端(242)的横截面为圆形，其中，所述密封元件(21)的直径大于所述第一空腔(24)的所述远端(241)的横截面直径。
5. 根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述螺旋花键部(101)上设有多个注油器(20)，并且所述多个注油器(20)围绕所述齿轮轴(10)的周边在相同或不同的径向横截面上均匀地或非均匀地间隔开。
6. 根据权利要求1所述的齿轮轴，其特征在于，所述多个注油器(20)设置在所述螺旋花键部(101)的所述外螺旋花键(1011)的凹入部或凸起部与所述油腔(30)之间。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的齿轮轴，其特征在于，所述油腔(30)位于所述螺旋花键部(101)的一端处并且具有开口，其中，在所述油腔(30)的开口处设置有密封所述开口的塞(40)。
8. 一种起动器，其特征在于，其包括根据前述权利要求中任一项所述的齿轮轴(10)，并且还包括离合器(11)，所述齿轮轴(10)适配在所述离合器(11)的轴孔中，其中所述离合器(11)的所述轴孔的内表面的至少一部分上具有与所述齿轮轴(10)的所述螺旋花键部(101)的所述外螺旋花键(1011)相适配的内螺旋花键(110)。
9. 根据权利要求8所述的起动器，其特征在于，所述起动器构造为具有第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述多个注油器(20)中的所述密封元件(21)与所述离合器(11)的内表面分离，使得所述密封元件(21)在所述弹性元件(23)的弹性力的作用下密封所述第一空腔(24)的所述远端(241)；在所述第二状态下，所述多个注油器(20)中的所述密封元件(21)与所述离合器(11)的内表面接触，使得所述密封元件(21)朝向所述第一空腔(24)的所述近端(242)移动并且在所述密封元件(21)与所述衬套(22)之间出现空隙。
10. 根据权利要求8或9所述的起动器，其特征在于，所述油腔(30)内填充有润滑油或润滑油脂。
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