CN113898514A - 起动机马达的小齿轮、起动机马达的齿圈和带有这种小齿轮和/或这种齿圈的起动机马达 - Google Patents

起动机马达的小齿轮、起动机马达的齿圈和带有这种小齿轮和/或这种齿圈的起动机马达 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于起动机马达的带有多个齿(13a)的小齿轮(13)，所述齿分别具有第一边缘(131)，该第一边缘被设置用于在所述小齿轮与齿圈啮合时接触该齿圈，其中，所述齿由第一种材料制成，其中，多个齿(13a)中的至少一个齿(13a)在所述第一边缘(131)上具有由磨蚀材料构成的材料层(13b)，其中，所述磨蚀材料不同于所述第一种材料。本发明还涉及用于起动机马达的带有这种材料层的齿圈(14)以及带有这种小齿轮(13)和/或这种齿圈(14)的起动机马达。

Description

起动机马达的小齿轮、起动机马达的齿圈和带有这种小齿轮 和/或这种齿圈的起动机马达
技术领域
本发明涉及起动机马达的小齿轮、起动机马达的齿圈以及带有这种小齿轮和/或这种齿圈的起动机马达。
背景技术
汽车的内燃机通常由起动机马达予以起动，其中，在接通起动机马达之前，首先使得起动装置的小齿轮与内燃机的齿圈啮合。此外，在车辆长期停靠时，利用车辆的所谓的起停设备自动地切断内燃机。在停止阶段结束时，然后自动地又起动机器，以便能够继续行驶。
由EP 08 48 159 A1已知，随着机器的停止状态的开始，起动机小齿轮已经转至啮合位置，以便随后随着起动状态的开始，立即全力地接通起动机马达。通过这种方式，明显缩短了内燃机起动的时间。
根据GB 515 753 A已知，作为用于起动机离合的啮合辅助，在一个离合部件上安置引导指状部，该引导指状部与在另一离合部件上的销适当地配合作用，使得在出现齿对齿位置时，起动机侧的离合部件克服预紧弹簧的力而转动一定程度，直至起动机侧的离合部件的锯齿形端面轴向地卡入到另一离合部件的相应的锯齿形端面中。由于这种方案只在卡锁离合情况下并且在那里也仅在机器的静止状态下起作用，所以该方案在起停设备中并不适合于使得起动机与机器的齿圈接合。
为了缩短在车辆停止阶段开始时起动装置的接合过程，由DE 10 2006 011 644A1已知，通过对起动机马达的电子控制来使得小齿轮转速与机器的齿圈的转速同步，以便以此方式使得起动机小齿轮与机器的伸出的仍转动的齿圈啮合。在此不利的是，为了使得齿圈的和起动机小齿轮的圆周速度同步，必须付出明显的电子控制成本来工作，因为齿圈的圆周速度在被切断的内燃机渐停时由于在机器的气缸内的压缩而显著变化。
DE 10 2008 054 965 B4公开了一种起动方法，其中，小齿轮通过扭力弹簧而弹性地与仍转动的齿圈啮合。由此可以避免在起动机小齿轮以非弹性方式啮合时的反冲。
尽管用于缓和磨损效应的已述全部措施，通常仍无法避免在起动机马达的起动机小齿轮啮合时出现齿对齿，这导致了材料磨蚀。因此要需求一些在此提供辅助或便利的方案。
发明内容
根据本发明，提出具有独立权利要求的特征的一种用于起动机马达的小齿轮、一种用于起动机马达的齿圈以及一种起动机马达。有利的设计是从属权利要求以及后续说明的主题。
根据本发明的第一方面，提出一种用于起动机马达的带有多个齿的小齿轮，这些齿分别具有第一边缘，该第一边缘被设置用于在小齿轮与齿圈啮合时接触该齿圈，其中，这些齿由第一种材料制成，其中，多个齿中的至少一个齿在第一边缘上具有由磨蚀材料构成的材料层，其中，磨蚀材料不同于第一种材料。通常，整个小齿轮—由磨蚀材料构成的一个材料层或多个材料层除外—由第一种材料构成。
磨蚀材料有利地被设计用于在与齿圈的齿相互作用时磨蚀，由此保护小齿轮的至少一个齿免于磨蚀现象。通过这种方式，小齿轮产生受控的规定磨蚀。由此避免小齿轮的齿的第一种材料不受控地受损。
在一种特别有利的实施方式中，小齿轮的每个齿都具有与第一边缘邻接的由磨蚀材料构成的材料层。通过这种方式，第一边缘的作用面得到特别好的利用。也可考虑的是，小齿轮的两个、三个、四个或每第二个、每第三个或任意数量的齿具有与第一边缘邻接的由磨蚀材料构成的材料层。
有利地，相应齿的材料层在轴向伸展方向上变窄，以便由此在小齿轮与齿圈啮合的过程中能实现更好的或更均匀的啮合。特别地，小齿轮的齿设有倾斜部，该倾斜部构造在每第一个齿边缘上。
优选地，材料层由含碳材料或塑料构成。含碳材料例如已知为换向器的碳刷，并且显著地适合作为磨蚀材料。但塑料通常比小齿轮的齿的金属柔软，在此可以发挥出预期的效果。
有益地，材料层特别是在其轴向延展和/或其材料选择上经过设计，使得材料层的磨损寿命至少等于起动机马达的寿命，为该起动机马达设置了小齿轮。通过这种方式，可以有利地避免繁琐的改造，只要起动机马达保持能够工作。
有利地，材料层的轴向延展介于2mm和5mm之间。这足够小，以便并非不必要地延长小齿轮的移动行程，且足够大，以便确保充分的保护作用或寿命。
根据本发明的另一方面，提出一种用于起动机马达的带有多个齿的齿圈，这些齿分别具有第一边缘，该第一边缘被设置用于在小齿轮啮合时与小齿轮接触，其中，这些齿由第一种材料制成，其中，多个齿中的至少一个齿在第一边缘上具有由磨蚀材料构成的材料层，其中，磨蚀材料不同于第一种材料。这里通常也存在由第一种材料构成的整个齿圈—由磨蚀材料构成的材料层除外。
在此，类似于根据本发明第一方面的小齿轮，磨蚀材料有利地被设计用于在与齿圈的齿相互作用时磨蚀，并由此保护齿圈的至少一个齿免于磨蚀现象。通过这种方式，齿圈发生受控的规定磨蚀。由此避免齿圈的齿的第一种材料不受控地受损。
优选地，齿圈的每个齿都具有与第一边缘邻接的由磨蚀材料构成的材料层。这里也产生了与根据本发明第一方面的小齿轮类似的优点。
根据本发明第一方面的小齿轮的全部其它有利的实施方式也可以应用于根据本发明第二方面的齿圈。
根据本发明的第三方面，提出一种起动机马达，其带有根据本发明第一方面的在小齿轮轴上可轴向移动的小齿轮和/或根据本发明第二方面的齿圈，小齿轮或者根据本发明第一方面的小齿轮可与该齿圈啮合。通过这种方式，可以把材料层的保护材料的各优点相互组合起来。
特别有利地，小齿轮相对于小齿轮轴在由止挡限定的转动区域内借助预紧的扭力弹簧沿转动的齿圈的转动方向可弹性地转动。通过这种方式，附加地减缓了磨蚀力和冲击力，并且进一步改善了小齿轮与齿圈的啮合。
本发明的其它优点和设计可由说明书和附图得到。
不言而喻，前述特征及下面还要介绍的特征，不仅可按分别给出的组合使用，而且可按其它组合使用，或者可单独使用，而不偏离于本发明的范畴。
附图说明
本发明借助实施例在附图中示意性地示出，并将在下面参照附图予以介绍。
图1以示意性的侧视图示出了根据本发明的一种优选实施方式的起动机马达；
图2以立体图示出了根据本发明的一种优选实施方式的小齿轮和齿圈；
图3示出了现有技术的齿圈的齿和根据本发明的一种优选实施方式的小齿轮的齿的横剖视图。
具体实施方式
图1以示意图在第一实施例中示出一种起动机马达，其构造成用于汽车中的内燃机的起停设备。该起停设备包括起动装置10，该起动装置带有马达单元11、起动机继电器12和小齿轮13，该小齿轮用来与内燃机15的齿圈14轴向地啮合，该小齿轮构造成插入式小齿轮。
起动机继电器12具有继电器绕组16、顶杆17和用于通断马达单元11的主电流的开关触头18。起停设备还包括马达控制单元19，如同起动机继电器12的开关触头18一样，该马达控制单元通常通过正接头与汽车的未示出的车载电网连接。马达控制单元19还通过多个信号输入端被供应不同的传感器信号，利用这些传感器信号例如检测离合器触动、制动器触动、换挡杆的位置、马达转速和车轮转速等等。
马达控制单元19还通过输出端与继电器绕组16连接，利用该继电器绕组，通过接合杆20使得小齿轮13与内燃机15的齿圈14啮合，并且通过开关触头18来接通马达单元11，用于起动内燃机15。在此，马达单元11通过行星传动部21驱动传动轴22，该传动轴通常通过多线螺纹与飞轮23耦接。飞轮23在从动侧与小齿轮轴一体地连接，小齿轮13借助滑动齿部在止挡的限制下可轴向移动地固定在该小齿轮轴上。
在机器15冷起动时，首先利用由汽车驾驶员触发的起动信号，通过马达控制单元19激活起动机继电器12，其中，马达单元11通过另一种连接直接被马达控制单元19控制，并且略微转动。利用继电器绕组16，在此还通过顶杆17和接合杆20，使得小齿轮13前移至机器的齿圈14。在齿对齿位置，以公知的方式使得安装在飞轮23与接合杆20之间的接合弹簧24夹紧，从而通过马达单元11的略微转动就能使得小齿轮13的齿接合到齿圈14的下一个齿隙中，直至传动轴22上的止挡。
在行驶工作期间，现在激活汽车的起停设备，其中，随着车辆的每次停止阶段的开始，例如通过检测车辆的前车轮的转速，切断内燃机。同时，在用于准备机器的以后重新起动的第一阶段中，触发小齿轮13与机器15的仍运转的齿圈14的啮合过程，其方式为，通过马达控制单元19在起动机继电器12上产生配给的励磁电流。通过顶杆17，现在利用接合杆17使得小齿轮13轴向地前移，以便与齿圈14啮合。为了使得内燃机15在切断之后尽快又准备好起动，现在必须借助预紧的扭力弹簧25旋转弹性地使得小齿轮13尚在内燃机15的静止状态之前在起动机马达11静止时与仍转动的齿圈14啮合。在此，扭力弹簧25布置在小齿轮13与小齿轮轴之间，并且轴向地预紧。
设计成插入式小齿轮的小齿轮13，作为质量小的小齿轮，可相对于小齿轮轴26在被止挡限定的旋转区域中借助扭力弹簧25弹性地旋转，从而该小齿轮首先被转动的齿圈14的齿带动，然后它可以通过接合弹簧24的力与机器的齿圈14啮合。
齿圈14的齿具有第一边缘141以及第二边缘142。小齿轮13的齿也具有第一边缘131和第二边缘132。在小齿轮13的齿的第一边缘131上，每个齿都具有由磨蚀材料构成的材料层13b。
在图2中以立体设计局部放大地示出图1的起动装置10的小齿轮15和内燃机15的相对于该齿圈轴向偏移的齿圈14。这里能看到，在小齿轮13轴向地前移到机器的仍沿箭头方向转动的齿圈14上时，小齿轮13在箭头34的方向上被带动。
为了便于小齿轮13与机器的齿圈14啮合，无论小齿轮13的齿13a还是齿圈14的齿14a，都在脱开状态下彼此相对的齿端面上设有齿边缘13b和14b的倾斜部35。在此，倾斜部35安置在当小齿轮13与仍转动的齿圈14啮合时相互接触的齿边缘13a、14a上。此外，小齿轮13的齿13a在此在其齿顶的区域中具有倾斜的端面13c，由此进一步便于啮合过程。在小齿轮13的齿13a上的材料层13b在该图中作为阴影线被示出。
图3示出了现有技术的齿圈14的齿14a和根据本发明的一种优选实施方式的小齿轮13的齿13a的横剖视图。视角是径向的视角，其中，观察者的视线平行于小齿轮轴与齿圈轴之间的连接线。
在所示位置，小齿轮13的齿13a恰好与齿圈14的齿14a相对。如果在所示位置开始啮合过程，小齿轮的齿13a在小齿轮的齿的第一边缘131上就会在齿圈的齿14a的第一边缘141上与齿14a接触，从而在此产生最大的磨损，因为小齿轮13的齿13a不能啮合到在齿圈14的齿14a之间的空隙中。因此，小齿轮13的齿13a在第一边缘131上具有材料层13b，该材料层由磨蚀材料构成且被设计用于在与齿圈的齿14a相互作用时磨蚀，由此保护小齿轮131的齿13a免于磨蚀现象。在该实施方式中，相应齿的材料层13b沿轴向方向变窄。

Claims (13)

1.一种用于起动机马达的带有多个齿(13a)的小齿轮(13)，所述齿分别具有第一边缘(131)，该第一边缘被设置用于在所述小齿轮与齿圈啮合时接触该齿圈，其中，所述齿由第一种材料制成，
其特征在于，
多个齿(13a)中的至少一个齿(13a)在所述第一边缘(131)上具有由磨蚀材料构成的材料层(13b)，其中，所述磨蚀材料不同于所述第一种材料。
2.如权利要求1所述的小齿轮(13)，其中，所述小齿轮(13)的每个齿(13a)都具有与所述第一边缘(131)邻接的由磨蚀材料构成的材料层(13b)。
3.如权利要求1或2所述的小齿轮(13)，其中，相应齿(13a)的所述材料层(13b)在轴向伸展方向上变窄。
4.如前述权利要求中任一项所述的小齿轮(13)，其中，所述材料层(13b)由含碳材料或塑料构成。
5.如前述权利要求中任一项所述的小齿轮(13)，其中，所述材料层(13b)特别是在其轴向延展和/或其材料选择上经过设计，使得所述材料层(13b)的磨损寿命至少等于起动机马达的寿命，为该起动机马达设置了所述小齿轮(13)。
6.如前述权利要求中任一项所述的小齿轮(13)，其中，所述材料层的轴向延展介于1mm和5mm之间。
7.一种用于起动机马达的带有多个齿(14a)的齿圈(14)，所述齿分别具有第一边缘(141)，该第一边缘被设置用于在小齿轮(13)啮合时与所述小齿轮(13)接触，其中，所述齿(14a)由第一种材料制成，
其特征在于，
多个齿(14a)中的至少一个齿(14a)在所述第一边缘(141)上具有由磨蚀材料构成的材料层，其中，所述磨蚀材料不同于所述第一种材料。
8.如权利要求7所述的齿圈(14)，其中，所述齿圈(14)的每个齿(14a)都具有与所述第一边缘(141)邻接的由磨蚀材料构成的材料层。
9.如权利要求7或8所述的齿圈(14)，其中，相应齿(14a)的所述材料层在轴向伸展方向上变窄。
10.如权利要求7～9中任一项所述的齿圈(14)，其中，所述材料层由含碳材料或塑料构成。
11.如权利要求7～10中任一项所述的齿圈(14)，其中，所述材料层(14)特别是在其轴向延展和/或其材料选择上经过设计，使得所述材料层的磨损寿命至少等于起动机马达的寿命，为该起动机马达设置了所述齿圈(14)。
12.如前述权利要求中任一项所述的齿圈(14)，其中，所述材料层的轴向延展介于1mm和5mm之间。
13.一种起动机马达，带有根据权利要求1～6中任一项所述的在小齿轮轴上可轴向移动的小齿轮(13)和/或根据权利要求7～12中任一项所述的齿圈(14)。
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