CN1908469A - 一体成型齿轮及内燃机用脚踏起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体成型齿轮，该一体成型齿轮能够抑制小径齿轮的强度低下。图7(a)为比较例，由于对小径齿轮(104)实施了高频淬火处理，因此能够得到斜线表示的淬火部(105)。但是，直角拐角部(102)的淬火部深度较小。当在小径齿轮(104)上作用负载的情况下，直角拐角部(102)附近会变得很脆弱。(b)为实施例，由于对小径齿轮(53)实施了高频淬火处理，能够得到斜线表示的淬火部(75)。倾斜面(57)的淬火深度虽稍小，但是能够确保充分的淬火深度。这样就能提高小径齿轮(53)的强度。由于在本发明中将现有的直角拐角部变更为倾斜面，所以，能够使淬火后的强度平均化，达到提高小径齿轮的强度的目的。

Description

一体成型齿轮及内燃机用脚踏起动装置

技术领域

本发明涉及适用于内燃机脚踏起动装置的一体成型齿轮。

背景技术

在大径齿轮的轮毂部具有小径齿轮的一体成型的齿轮，虽为特殊的齿轮，但具有在狭小的空间内可实质配置两个齿轮这样的优点，并可内置于各种回转机械或回转装置中。

在专利文献1(日本特开2004-138055号公报，图1)中公开了一种将一体成型齿轮内置于内燃机内的技术。

在专利文献1的图1中，标记11表示主从动齿轮，标记21表示起动从动齿轮，由两方的齿轮11、21构成一体成型齿轮部分。

小径的起动从动齿轮21的齿底表面沿图中左右方向延伸，其右端与大径的主从动齿轮11的左侧面垂直相交。即，小径的起动从动齿轮21的齿底表面通过直角的拐角部连接在主从动齿轮11上。

对于上述一体成型齿轮，存在直角拐角部附近的应力(淬火后应力)比其他部位应力大的问题。而且，很难保证小径齿轮部的强度。

再加上，在采用压粉成型-烧结法制造一体成型齿轮的情况下，大径的主从动齿轮11侧在上，小径的起动从动齿轮21侧在下，当原料粉末流入时，由于原料粉末很难流入到小径的起动从动齿轮21侧，因此就需要提高填充压力。这样做的结果就是，金属模具容易发生劣化，导致生产能力下降。

因此，对于专利文献1中公开的一体成型齿轮，有必要对其由于直角拐角部附近的强度低下及小径齿轮中间部的填充密度低下造成的小径齿轮的强度低下、生产能力低下等问题进行改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体成型齿轮，该一体成型齿轮能够抑制小径齿轮的强度低下并能够提高生产能力。

本发明技术方案1的一体成型齿轮，经过压粉成型工序及烧结工序制造而成，在大径齿轮的轮毂部一体地形成有小径齿轮，其特征在于：

所述大径齿轮是由所述轮毂部、在该轮毂部上沿着直径方向向外延展形成的齿盘部及设置在该齿盘部外周的齿部构成的，

所述小径齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。

本发明技术方案2的一体成型齿轮，其特征在于：对所述小径齿轮实施高频淬火处理。

本发明技术方案3的一体成型齿轮，其特征在于：所述大径齿轮为内燃机的主从动齿轮，所述小径齿轮为起动从动齿轮。

本发明技术方案4的一体成型齿轮，其特征在于：所述一体成型齿轮安装在支承轴的悬臂支承部上，并且，对与小齿轮相啮合的配合齿轮进行了凸面加工。

本发明技术方案5的脚踏起动装置，其中，通过脚踏操作，使设置在脚踏起动轴上的起动驱动齿轮回转，通过该起动驱动齿轮的作用并经由怠速齿轮使起动从动齿轮回转，通过该起动从动齿轮的作用并经由主从动齿轮使曲轴回转，其特征在于：

所述主从动齿轮与起动从动齿轮为一体成型齿轮，是经过压粉成型工序及烧结工序制造而成的，在主动从动齿轮的轮毂部一体地形成有起动从动齿轮，

所述主动从动齿轮是由所述轮毂部、在该轮毂部上沿着直径方向向外延展形成的齿盘部及设置在该齿盘部外周的齿部构成的，

所述起动从动齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。

本发明技术方案6的特征在于：对所述怠速齿轮进行凸面加工，并且将所述怠速齿轮及所述一体成型齿轮安装在各个支承轴的悬臂支承部上。

在本发明的技术方案1中，小径齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。由于在本发明中将以往的直角拐角部变更为倾斜面，原料粉末经由倾斜面流畅地流入到小径齿轮一侧。这样，就能够通过不会使金属模具劣化的压力，即较低的填充压力提高小径齿轮中间部的填充密度，并能够得到小径齿轮需要的强度。

在本发明的技术方案2中，对小径齿轮实施高频淬火处理。由于在本发明中将以往的直角拐角部变更为倾斜面，因此，能够使淬火后的强度平均化，达到提高小径齿轮强度的目的。

在本发明的技术方案3中，一体成型齿轮适用于内燃机的主从动齿轮及起动从动齿轮。为了将高强度的一体成型齿轮内置，在内燃机中配备的齿轮其结构设计变得简单。

在本发明的技术方案4中，由于对配合齿轮进行了凸面加工，即使是一体成型齿轮安装于支承轴的悬臂部的支承结构，也可以容许一体成型齿轮的倾斜。因此，可以减少用于支承支承轴的轴承的数量。

在本发明的技术方案5中，构成内燃机用脚踏起动装置的起动从动齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。对起动从动齿轮进行高频淬火处理。由于在本发明中将以往的直角拐角部变更为倾斜面，因此，能够使淬火后的强度平均化，达到提高起动从动齿轮强度的目的。而且，为了将高强度的一体成型齿轮内置，在内燃机中配备的齿轮其结构设计变得简单。

在本发明的技术方案6中，对所述怠速齿轮进行凸面加工，并且将所述怠速齿轮及所述一体成型齿轮安装在各个支承轴的悬臂支承部上。

对作为配合齿轮的怠速齿轮进行凸面加工处理，由此可以容许怠速齿轮及一体成型齿轮的倾斜，并可将怠速齿轮及一体成型齿轮安装在各个支承轴的悬臂支承部上。由于在悬臂支承部上不需要轴承，因此可以减少用于支承支承轴的轴承的数量。

附图说明

图1为本发明的内燃机的剖面图。

图2为本发明的脚踏起动装置的结构图。

图3为本发明一体成型齿轮的剖面图。

图4为本发明一体成型齿轮的主视图。

图5为本发明压粉成型工序的说明图，其中图5(a)表示压缩前的状态，图5(b)表示压缩后的状态。

图6为与原料粉末相关的说明图，其中图6(a)表示比较例，图6(b)表示实施例。

图7为小径齿轮的淬火深度的说明图，其中图7(a)表示比较例，图7(b)表示实施例。

图8为本发明的怠速齿轮的剖面图，其中图8(a)为怠速齿轮的剖面图，图8(b)为图8(a)的b-b线处的剖面图。

[附图标记说明]

10.内燃机

16.曲轴

17.作为支承轴的主轴

18.作为支承轴的副轴

19.脚踏起动轴

33.主从动齿轮

40.脚踏起动装置

42.起动从动齿轮

43、45.悬臂部

44.怠速齿轮(配合齿轮)

47.起动从动齿轮

50.一体成型齿轮

51.大径齿轮

52.轮毂部

53.小径齿轮

54.齿盘部

55.齿部

56.齿底表面

57.倾斜面

具体实施方式

下面基于附图对本发明的最佳实施方式进行说明。

图1为本发明的内燃机的剖面图，内燃机10的结构如下：外观部分由曲轴箱11、汽缸体12、汽缸盖13及头盖14构成，在曲轴箱11上相互平行地配置有曲轴16、主轴17、副轴18及脚踏起动轴19，在汽缸体12上配置有汽缸21，活塞22以自由往复的方式被收纳于该汽缸21内，该活塞22通过连杆23连结在曲轴16上，在汽缸盖13上配置有点火火花塞24及气门机构25，该气门机构25为通过头盖14覆盖的空冷发动机。

26为惯性轮(飞轮)，27为交流发电机的转子，28为离合器机构，29为变速齿轮机构，40为脚踏起动装置(后详述)。

在通常的驾驶过程中，向燃烧室31供应混合气体，该混合气体被活塞22压缩后通过点火火花塞24点火，使混合气体燃烧后，活塞22下降，曲轴16回转，主从动齿轮33通过设置在该曲轴16上的主驱动齿轮32而回转。主从动齿轮33的回转经由离合器机构28传递到主轴17。然后，主轴17的动作经由变速齿轮机构29传递而使副轴18回转，并通过设在该副轴18一端的驱动链轮34使链条35回转。

上面，对一般情况的驾驶过程进行了说明，下面对起动操作及用于起动操作的脚踏起动装置40进行详细说明。

图2为本发明的脚踏起动装置的结构图，脚踏起动装置40包括：脚踏起动轴19，设在该脚踏起动轴19上的轧头离合器构件41，以可自由空转的方式设置在脚踏起动轴19上的起动驱动齿轮42，以可自由空转的方式设置在副轴18的一端的悬臂部43上的怠速齿轮44，以可自由空转的方式设置在主轴17的一端的悬臂部45上的一体成型齿轮50。

公知的起动过程如下：通过踩踏未图示的脚踏板使脚踏起动轴19回转，轧头离合器构件41通过未图示的凸轮槽的作用向图中右侧移动并与起动驱动齿轮42啮合，起动驱动齿轮42开始回转。通过该起动驱动齿轮42的作用使怠速齿轮44回转，然后通过该怠速齿轮44的作用使一体成型齿轮50的起动从动齿轮47回转，并通过此起动从动齿轮47的回转使一体成型齿轮50的主从动齿轮33回转，然后，通过该主从动齿轮33的作用使主驱动齿轮32回转，并由此使曲轴16回转。在曲轴16回转的同时混合气体点火，由此可使内燃机起动。

下面对一体成型齿轮50进行详细说明。

图3为本发明的一体成型齿轮的剖面图，一体成型齿轮50为一种特殊的齿轮，具有如下特征：在大径齿轮51的轮毂部52处一体形成有小径齿轮53，大径齿轮51由轮毂部52、在该轮毂部52上沿着直径方向向外延展形成的齿盘部54及设置在该齿盘部54外周的齿部55构成，小径齿轮53的齿底表面56的一端经由该倾斜面57连结在齿盘部54上，倾斜面57相对向外的直径方向倾斜。

另外，将一体成型齿轮50适用于内燃机的情况下，大径齿轮51为主从动齿轮(图2的标记33)，小径齿轮53为起动从动齿轮(图2的标记47)。

图4为本发明的一体成型齿轮的主视图，使用橡胶及螺旋弹簧，并在齿盘部54上设置矩形孔58、58与椭圆形孔59...(...表示多个。下同)，以使该一体成型齿轮具有可吸收发动机的转矩变动的缓冲部。

下面说明具有上述结构的一体成型齿轮50的制造方法。

图5为本发明的压粉成型工序的说明图。

在(a)中，由圆柱状的型芯61、圆筒状的轮毂下型62、内下型64、包围该内下型64的外下型65、冲模66、轮毂上型71、内上型72及外上型73构成成型模具，将原料粉末68在该成型模具中沿向下及向上的箭头所示的方向进行压缩。

在(b)中，原料粉末68经过压缩能够得到对应于一体成型齿轮(图3的标记50)的压粉成型体74。

在这里虽省略图示，但压粉成型体74需在烧结炉(优选真空烧结炉)内进行烧结处理，使粘合剂蒸发并与原料粉末之间相结合，得到烧结体。

对烧结体进行精细机械加工，为了强化齿顶，要对其实施高频淬火处理。

图6为与原料粉末的填充相关的说明图。

(a)为比较例，在齿底表面101的一端具有直角拐角部102。原料粉末68在沿箭头A与箭头B方向的力作用下向轮毂下型103流动。但是，由于箭头A与箭头B垂直，箭头B方向的流动会妨碍箭头A方向的流动，故会导致合流不稳定且流量少的情况发生。这样的结果就是，若想达到预定的填充率需要花费很多时间，生产能力下降。

尤其在压缩工序中，由于轮毂下型103的推压作用，原料粉末会发生沿箭头C方向流动的情况，这样就会造成箭头A、箭头B的合流不稳定。

(b)为实施例，在齿底表面56的一端具有倾斜面57。原料粉末68在沿箭头D与箭头E方向的力作用下向轮毂下型62流动。箭头E沿倾斜面57向下倾斜，能够发挥促进原料粉末沿箭头D方向流动的作用，这样合流既稳定量又足够多。这样的结果就是可在低压力的状态下进行填充，并且，能够缩短达到预定的填充率需要花费的时间，且能够提高生产能力。

尤其在压缩工序中，由于轮毂下型62的推压作用，原料粉末会发生沿箭头F方向流动的情况，沿箭头E、F方向的流动产生合流，该合流稳定，能够提高填充率。即，由于设置了倾斜面57，即使在低压缩成型压力的作用下也能够得到较高的填充率。

图7为小径齿轮淬火深度的说明图。

(a)为比较例，由于对小径齿轮104实施高频淬火处理，能得到斜线表示的淬火部105。但是，直角拐角部102处的淬火深度较浅，当在小径齿轮104上作用较大的负载时，直角拐角部102附近会变得比较脆弱。

(b)为实施例，由于对小径齿轮53实施高频淬火处理，能够得到斜线表示的淬火部75。倾斜面57处的淬火深度虽然稍浅，但是能够确保充分的淬火深度。这样能够提高小径齿轮53的强度。

下面对由于将直角拐角部变更为倾斜面57所产生的作用差异进行推测。

若被处理的部位为凸部，则由于多面加热，热量集中，较深的部位也能够达到淬火温度，因此淬火深度较大。相反，若被处理的部位为凹部，由于热量分散，仅表面达到了淬火温度，因此淬火深度较浅。平坦部位的淬火深度介于凸部与凹部之间。

本发明中的倾斜面57介于凹部与平坦部中间，与直角拐角部或凹部相比，能使淬火深度显著增加。

下面对凸面加工进行说明。

图8为本发明的怠速齿轮的剖面图，(a)所示的怠速齿轮44以其齿部75的形状为特征。该齿部的特征在于：(b)为(a)的b-b线处的剖面图，将剖面呈假想线所示横长矩形的齿部75通过机械加工制成鼓形，即凸面形状。这种机械加工被称作凸面加工。

下面说明图面加工的加工效果。

在图2中，进行过凸面加工的怠速齿轮44安装在副轴18的悬臂部43上。轴或梁的支承方法有两端支承法与悬臂支承法，两端支承法时轴端的挠曲大致为零。相反，悬臂支承法则轴端(自由端)的挠曲最大。

因此，怠速齿轮44可以以轴承77为中心倾斜。

对于齿轮之间的啮合，若其中一方或两方的齿轮倾斜，齿面端的边缘部相接触，会在局部产生过大的力，因此会产生龟裂等不良情况。

由于实施了凸面加工，能够缓和局部的边缘部之间的接触，因此能够防止龟裂的发生。

另外，由于一体成型齿轮50安装在主轴17的悬臂部45上，因此发生倾斜的可能性较大。即，由于主轴17的悬臂部45与副轴18的悬臂部43的两侧都有挠曲，因此会有齿轮47与44之间的捏合不好的担心。

但是，由于对配合齿轮(怠速齿轮44)进行了凸面加工，无论是轴17或18倾斜，一定程度的倾斜和振动都是容许的。

另外，本发明的一体成型齿轮，虽适用于内燃机的主从动齿轮及起动从动齿轮，但是也同样适用于内燃机内的其他齿轮或内燃机以外的回转机械。

[工业上的利用可能性]

本发明的一体成型齿轮优选适用于内燃机的主从动齿轮及起动从动齿轮。

Claims (6)

1.一种一体成型齿轮，经过压粉成型工序及烧结工序制造而成，在大径齿轮的轮毂部一体地形成有小径齿轮，其特征在于：

所述大径齿轮是由所述轮毂部、在该轮毂部上沿着直径方向向外延展形成的齿盘部及设置在该齿盘部外周的齿部构成的，

所述小径齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。

2.如权利要求1所述的一体成型齿轮，其特征在于：对所述小径齿轮实施高频淬火处理。

3.如权利要求1所述的一体成型齿轮，其特征在于：所述大径齿轮为内燃机的主从动齿轮，所述小径齿轮为起动从动齿轮。

4.如权利要求1所述的一体成型齿轮，其特征在于：所述一体成型齿轮安装在支承轴的悬臂支承部上，并且，对与小齿轮相啮合的配合齿轮进行了凸面加工。

5.一种内燃机的脚踏起动装置，其中，通过脚踏操作，使设置在脚踏起动轴上的起动驱动齿轮回转，通过该起动驱动齿轮的作用并经由怠速齿轮使起动从动齿轮回转，通过该起动从动齿轮的作用并经由主从动齿轮使曲轴回转，其特征在于：

所述主从动齿轮与起动从动齿轮为一体成型齿轮，是经过压粉成型工序及烧结工序制造而成的，在主动从动齿轮的轮毂部一体地形成有起动从动齿轮，

所述主动从动齿轮是由所述轮毂部、在该轮毂部上沿着直径方向向外延展形成的齿盘部及设置在该齿盘部外周的齿部构成的，

所述起动从动齿轮的齿底表面的一端经由倾斜面连结在所述齿盘部上，所述倾斜面相对向外的直径方向倾斜。

6.如权利要求5所述的脚踏起动装置，其特征在于：对所述怠速齿轮进行凸面加工，并且将所述怠速齿轮及所述一体成型齿轮安装在各个支承轴的悬臂支承部上。

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