起動機(jī)及其嚙合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛零部件，具體說涉及一種起動機(jī)的嚙合裝置，以及包含了該嚙合裝置的起動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]起動機(jī)又叫馬達(dá)，它由直流電動機(jī)產(chǎn)生動力，經(jīng)起動齒輪傳遞動力給飛輪齒環(huán)，帶動飛輪、曲軸轉(zhuǎn)動而起動發(fā)動機(jī)。
[0003]在起動機(jī)起動后，小齒輪隨著主軸沿軸向移動，小齒輪的齒被彈性地推抵于齒圈的齒上，然后，小齒輪隨著主軸而被轉(zhuǎn)動，以使小齒輪的齒滑入齒圈的齒槽中，從而實(shí)現(xiàn)小齒輪與齒圈的嚙合。
[0004]大多數(shù)情況下，起動機(jī)的小齒輪不能直接嚙入齒圈中，需要在電機(jī)驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)過一定的角度后找到齒圈的齒槽，才能開始嚙入的動作。小齒輪嚙入過程需要一定的時間，嚙入的深度也是隨時間逐漸增加。由于電機(jī)在剛開始轉(zhuǎn)動時(低速時)扭矩很大。通常電機(jī)在驅(qū)動小齒輪轉(zhuǎn)動一定角度找到齒圈的齒槽時，小齒輪還不能完全嚙入齒圈，更精確的描述為嚙入齒圈的深度(初始嚙合深度)很小(一般為0.5至1.5mm)。在大扭矩的條件下，齒輪的嚙入深度如果過小就會發(fā)生齒圈被小齒輪刮壞的可能性(通常小齒輪的材料比齒圈的材料強(qiáng)度高很多，硬度也高很多)。這種現(xiàn)象類似于銑刀加工零件的過程，因此被通俗地稱為“銑齒”。因此，小齒輪與齒圈的初始嚙合深度是衡量起動機(jī)嚙合性能的重要因素。
[0005]現(xiàn)在有幾種方案可以提高嚙合性能。一種是在小齒輪和齒圈的相對端面處加工出小齒輪的齒頂?shù)菇呛妄X圈的齒側(cè)倒角，以有助于引導(dǎo)小齒輪的齒沿著齒圈的齒滑動。但是小齒輪仍需要很大的相對旋轉(zhuǎn)角度才能嚙入齒圈中，無法完全避免需要依靠電機(jī)的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)找齒槽的過程。另一種是通過二級電路，使增加的第一級電路驅(qū)動小齒輪完成找齒槽和嚙入的過程，待小齒輪的嚙合深度達(dá)到較大的值時(5_以上)，實(shí)際能驅(qū)動發(fā)動機(jī)的第二級電流才連通。這樣也可以減小大扭矩驅(qū)動小齒輪在嚙合過程中銑齒的現(xiàn)象發(fā)生。但是這個功能需要另外設(shè)計(jì)的電路來實(shí)現(xiàn)，增加產(chǎn)品成本，并且這種電路在惡劣的工作環(huán)境下很容易失效，使用戶不滿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于起動機(jī)的嚙合裝置，該嚙合裝置可以使起動機(jī)的小齒輪快速并可靠地與發(fā)動機(jī)的飛輪齒圈嚙合。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一個方面的嚙合裝置包括主軸和套于所述主軸上的小齒輪，所述主軸上設(shè)有外花鍵并且所述主軸限定所述小齒輪的一個極限位置，所述外花鍵的鍵齒包括第一主動鍵齒齒側(cè)；所述小齒輪內(nèi)設(shè)有與所述主軸的外花鍵配合的內(nèi)花鍵，所述內(nèi)花鍵的鍵齒包括第一被動鍵齒齒側(cè)；當(dāng)所述外花鍵的第一主動鍵齒齒側(cè)與所述內(nèi)花鍵的第一被動鍵齒齒側(cè)相接觸時，所述外花鍵的第一主動鍵齒齒側(cè)對于所述小齒輪施加的作用力具有周向分量和朝向所述極限位置的軸向分量；所述內(nèi)花鍵的鍵齒包括第二主動鍵齒齒側(cè)，所述外花鍵的鍵齒包括第二被動鍵齒齒側(cè)，當(dāng)所述內(nèi)花鍵的第二主動鍵齒齒側(cè)與所述外花鍵的所述第二被動鍵齒齒側(cè)接觸時，所述外花鍵的所述第二被動鍵齒齒側(cè)對于所述小齒輪施加的作用力沒有遠(yuǎn)離所述極限位置的軸向分量。
[0008]在上述嚙合裝置中，可選地，所述主軸外花鍵與所述小齒輪內(nèi)花鍵之間為間隙配合，所述主軸與所述小齒輪之間安裝彈性地預(yù)變形的彈性元件，所述預(yù)變形的彈性元件對所述小齒輪施加朝向所述極限位置方向的彈力。
[0009]在上述嚙合裝置中，可選地，所述第一主動鍵齒齒側(cè)呈沿第一方向的螺旋形式延伸；所述第二主動鍵齒齒側(cè)沿軸向延伸和/或呈沿第二方向的螺旋形式延伸，所述第二方向的螺旋與所述第一方向的螺旋相反。
[0010]在上述嚙合裝置中，可選地，所述主軸的外花鍵包括第一外花鍵和第二外花鍵，所述第一主動鍵齒齒側(cè)設(shè)于所述第一外花鍵上，所述第一外花鍵為螺旋花鍵，所述第二外花鍵為直花鍵；所述小齒輪的內(nèi)花鍵包括第一內(nèi)花鍵，所述第一內(nèi)花鍵為螺旋花鍵，所述第二主動鍵齒齒側(cè)設(shè)于對應(yīng)于所述第二外花鍵位置的所述第一內(nèi)花鍵的鍵齒上。
[0011 ] 在上述嚙合裝置中，可選地，所述第二主動鍵齒齒側(cè)為所述第一內(nèi)花鍵上的倒角，所述倒角所在表面與所述第二外花鍵的鍵齒齒側(cè)表面平行。
[0012]在上述嚙合裝置中，可選地，所述第一外花鍵和所述第二外花鍵制造成一體或分開設(shè)置。
[0013]在上述嚙合裝置中，可選地，在所述第一主動鍵齒齒側(cè)與所述第一內(nèi)花鍵的鍵齒齒側(cè)接觸時，所述第二外花鍵與所述第一內(nèi)花鍵之間存有間隙；在所述第二主動鍵齒齒側(cè)與所述第二外花鍵接觸時，所述第一內(nèi)花鍵與所述第一外花鍵之間存有間隙。
[0014]在上述嚙合裝置中，可選地，所述主軸包括安裝在所述主軸的卡環(huán)，所述卡環(huán)抵靠所述小齒輪以限定所述小齒輪的所述極限位置。
[0015]在上述嚙合裝置中，可選地，所述卡環(huán)安裝在所述主軸的外花鍵上。
[0016]由于在小齒輪與主軸之間產(chǎn)生軸向移動的同時，也能相對于主軸自行轉(zhuǎn)過一個角度，這樣可以馬上找到齒圈的齒槽間隙并進(jìn)入，完成嚙合。不僅僅是在主軸轉(zhuǎn)動的情況下，甚至是在主軸不轉(zhuǎn)動的情況下，小齒輪總能迅速嚙合進(jìn)入齒圈。至少主軸或者小齒輪中的一者上設(shè)置花鍵組合，分別是螺旋花鍵和直花鍵，其中螺旋花鍵和直花鍵可以分開設(shè)置和加工。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的起動機(jī)包括減速裝置，其與所述電動機(jī)連接；超越離合器，其包括主動件和從動件，所述主動件與所述減速裝置連接；以及上述的嚙合裝置，所述嚙合裝置的主軸與所述超越離合器的所述從動件連接。
[0018]本發(fā)明涉及的起動機(jī)可快速實(shí)現(xiàn)嚙合，保證一定的初始嚙合深度。在嚙合過程中，小齒輪可自行嚙入齒圈中，能最大限度地減少銑齒現(xiàn)象對齒圈的影響。而且與現(xiàn)有技術(shù)相比，本起動機(jī)僅增加了組合式花鍵，其構(gòu)造與制造易實(shí)現(xiàn)。
[0019]通過以下參考附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因?yàn)槠鋺?yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，附圖僅僅意圖概念地說明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖。
【附圖說明】
[0020]結(jié)合附圖參閱以下【具體實(shí)施方式】的詳細(xì)說明，將更加充分地理解本發(fā)明，附圖中同樣的參考附圖標(biāo)記始終指代視圖中同樣的元件。其中:
圖1為本發(fā)明涉及的起動機(jī)的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明涉及的起動機(jī)中的主軸的一種【具體實(shí)施方式】的透視圖；
圖3a為本發(fā)明涉及的起動機(jī)中的小齒輪與王軸組裝后的局部透視圖，圖3b為圖3a中組裝的小齒輪與主軸的局部剖視圖；
圖4為另一張為本發(fā)明涉及的起動機(jī)中的小齒輪與主軸組裝后的剖視圖；
圖5a、圖5b分別為本發(fā)明涉及的起動機(jī)中的花鍵組合的兩種【具體實(shí)施方式】的示意圖；
以及
圖6-圖9為本發(fā)明涉及的起動機(jī)與發(fā)動機(jī)飛輪嚙合的過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確切地理解本發(fā)明要求保護(hù)的主題，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0022]空間關(guān)系用語，諸如“前側(cè)”、“前端”、“后端”、“向左”、“向右”、“向下”等，可為了描述的便利而在本文中使用，來描述如圖中所圖示的一個元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系。將領(lǐng)會的是，除了圖中描繪出的方向外，空間關(guān)系用語意在包含使用或運(yùn)行中的裝置的不同的方向定向。
[0023]參見圖1,為本發(fā)明涉及的起動機(jī)的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。起動機(jī)包括電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和控制部分。電動機(jī)為直流電動機(jī)10，其作用是將蓄電池輸入的直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。傳動機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)傳遞電磁轉(zhuǎn)矩并且在控制部分的控制下促使電動機(jī)與發(fā)動機(jī)上的齒圈80嚙合。
[0024]傳動機(jī)構(gòu)包括減速裝置、超越離合器以及嚙合裝置。在這里，所述嚙合裝置指起動機(jī)中與發(fā)動機(jī)齒圈80嚙合的部分，包括主軸50和小齒輪60。減速裝置可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何形式的減速裝置，比如說齒輪減速裝置。如圖1中所示，該減速裝置為行星齒輪減速裝置20。具體說，行星齒輪減速裝置20包括太陽輪21，與太陽輪21同心安裝的外齒圈22、行星輪23以及行星架24。外齒圈22可以繞太陽輪21轉(zhuǎn)動，行星輪23在太陽輪21與外齒圈22之間并且與太陽輪21、外齒圈22分別嚙合，同時行星輪23的輸出軸連接行星架24。電動機(jī)的輸出軸連接著太陽輪21，當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動太陽輪21時，行星架24的輸出運(yùn)動為轉(zhuǎn)速減小的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0025]超越離合器3包括主動件31和從動件32，主動件31設(shè)于超越離合器3的內(nèi)部并且與行星架24