车辆起动机及其驱动齿轮组件的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于车辆起动机中的驱动齿轮组件以及包含这种驱动齿轮组件的车辆起动机。

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。起动机通常由电动机、传动机构和控制机构等组成。图1中示出了一种现有的车辆起动机的一部分，其中，电动机1安装在起动机的壳体2中，用于产生旋转力矩。该旋转力矩通过传动机构传递到发动机飞轮上的齿圈（未示出），来驱动发动机的曲轴旋转。传动机构主要包括与电动机1的输出轴相连的减速机构3、通过超越离合器4与减速机构3相连的输出轴5、套装于输出轴5上的驱动齿轮元件6。输出轴5可旋转但不可轴向移动。其中，驱动齿轮元件6的前部通过轴套7支撑于输出轴5的光轴部分上，后部通过花键部8与输出轴5上的配合花键部耦合。花键部8可相对于配合花键部轴向滑动（在采用螺旋键齿的情况下，花键部8在轴向滑动的同时相对于配合花键部转动），以实现输出轴5的轴向移动。这种轴向运动是通过控制机构的拨叉9实现的。拨叉9的中部可绕一枢轴枢转，拨叉9的外端可被控制机构大致沿输出轴5的轴向推拉，拨叉9的内端夹持于驱动齿轮元件6。通过控制机构沿轴向推拉拨叉9的外端，以使拨叉绕所述枢轴枢转，拨叉的内端带动输出轴5轴向移动（花键部8相对于配合花键部轴向滑动），以使驱动齿轮元件6与发动机飞轮上的齿圈啮合和脱离。图2中示出了图1中所用的驱动齿轮元件6，其为一体的金属结构，包括前部的齿轮部11和后部的拨叉驱动部12，其中，齿轮部11用于与发动机飞轮上的齿圈啮合，拨叉驱动部12设有用于容纳拨叉9的内端的卡槽。根据图2中所示的结构，驱动齿轮元件6形成有彼此一体的齿轮部和拨叉驱动部，这使得驱动齿轮元件的重量增加。同时，齿轮元件6的重量增加导致控制机构中的电磁线圈的负荷增大。此外，花键部8形成在驱动齿轮元件6的后部中，即位于拨叉驱动部中，并且靠近驱动齿轮元件的后端面。因此，当拨叉9带动驱动齿轮元件6向前移动时，输出轴5上的配合花键部就会露出一部分，这使得配合花键部的这部分（尤其上其上的润滑脂）容易被弄脏。此外，由于整个驱动齿轮元件由金属制成，在驱动齿轮元件旋转时，拨叉9的内端会被摩损。因此，希望能够解决现有技术中存在的与驱动齿轮元件有关的上述各种问题。

技术实现要素：
本发明的目的是对用于车辆起动机中的驱动齿轮元件做出改进，以消除或减轻解决现有技术中存在的前述相关问题中的至少一些。根据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆起动机中的驱动齿轮组件，包括：驱动齿轮，其具有轴向贯通的内孔，所述内孔中形成有花键；以及拨叉驱动件，其具有大致圆筒形本体，并且通过抓持部附连于所述驱动齿轮的后端，所述抓持部具有允许驱动齿轮绕所述驱动齿轮组件的中心轴线相对于拨叉驱动件旋转的结构；其中，所述拨叉驱动件具有用于将起动机中的拨叉的内端安置于其中的容置空间，所述容置空间中设有与拨叉的内端配合而阻止所述拨叉驱动件绕所述驱动齿轮组件的中心轴线相对于所述拨叉旋转的止挡。根据本发明的一种优选实施方式，所述抓持部是所述拨叉驱动件的一体部分，所述拨叉驱动件由塑料制成。该塑料可以是纤维增强塑料，例如玻璃纤维增强的尼龙。根据本发明的一种优选实施方式，所述抓持部包括形成在所述拨叉驱动件的本体上的至少两个可在径向上弹性变形的夹持段，每个夹持段分别形成有夹爪，所述夹爪钩挂于所述驱动齿轮的第一部分上。根据本发明的一种优选实施方式，所述抓持部还包括形成在所述拨叉驱动件的本体上的支靠部，所述支靠部支靠于所述驱动齿轮的第二部分。根据本发明的一种优选实施方式，所述驱动齿轮具有环形突出部和位于所述环形突出部后侧的凸缘，所述环形突出部与所述凸缘之间限定出环形空间，所述凸缘构成所述驱动齿轮的被所述夹爪钩挂的所述第一部分，所述环形突出部构成所述驱动齿轮的被所述支靠部支靠的所述第二部分。根据本发明的一种优选实施方式，所述拨叉驱动件具有形成在所述大致圆筒形本体中的轴向贯通的内孔，所述驱动齿轮的所述凸缘安置在所述拨叉驱动件的内孔中，并且所述凸缘与所述拨叉驱动件的内孔之间形成间隙配合。根据本发明的一种优选实施方式，所述拨叉驱动件还具有从所述大致圆筒形本体径向突出的前凸缘部和后凸缘部，所述前凸缘部和后凸缘部之间限定出构成的所述容置空间的环形空间，所述拨叉的内端包括在所述拨叉驱动件的大致圆筒形本体的两侧安置在所述容置空间中的一对夹持件；并且，所述止挡包括形成在所述拨叉驱动件的大致圆筒形本体外侧上并且与所述一对夹持件面对着的一对平直段，所述一对平直段通过与所述一对夹持件接触而阻止所述拨叉驱动件绕所述驱动齿轮组件的中心轴线相对于所述拨叉旋转。根据本发明的一种优选实施方式，所述拨叉驱动件还具有在大致圆筒形本体外侧延伸于所述前凸缘部和后凸缘部之间的加强筋。根据本发明的一种优选实施方式，所述花键形成在所述驱动齿轮的内孔的后部中，并且，所述驱动齿轮的内孔的前部中装有轴套。根据本发明的另一方面，提供了一种车辆起动机，包括：电动机；与电动机的输出轴相连的传动机构，所述传动机构具有输出轴以及由所述输出轴承载的如前所述的驱动齿轮组件；以及控制机构，其控制所述电动机和传动机构的操作。根据本发明，车辆起动机中的驱动齿轮组件由驱动齿轮和附连于驱动齿轮后端的拨叉驱动件组成。拨叉驱动件不随驱动齿轮一起旋转，因此，不会像现有技术那样磨损拨叉的内端，从而有助于延长驱动齿轮组件的使用寿命。同时，在驱动齿轮出现故障时，只需要更换驱动齿轮本身，而拨叉驱动件可能仍可使用。这样，可以降低驱动齿轮组件的维护成本。此外，制成拨叉驱动件的材料（例如塑料）比重低于制成驱动齿轮的金属材料，因此，同现有技术中单体式驱动齿轮元件相比，本发明的驱动齿轮组件的重量可以减小，控制机构中的电磁线圈的负荷也会减小。此外，根据本发明，花键部形成在驱动齿轮内，而驱动齿轮的后端被附连拨叉驱动件。这样，在驱动齿轮组件被拨叉向前移动时，传动机构的输出轴上的配合花键部从驱动齿轮中露出的部分仍被拨叉驱动件包围，这样可以有效地防止配合花键部的这部分被弄脏，从而进一步有助于延长驱动齿轮组件的使用寿命。附图说明图1是一种根据现有技术的车辆起动机中的一部分的示意图。图2是图1中采用的驱动齿轮元件的示意性剖视图。图3根据本发明的一种驱动齿轮组件沿其轴线所作的剖视图。图4是图3中的驱动齿轮组件中的驱动齿轮沿其轴线所作的剖视图。图5是图3中的驱动齿轮组件中的拨叉驱动件沿其轴线所作的剖视图。图6是沿着图5中的A-A方向所作的剖视图。图7是图5中的拨叉驱动件的左视图。图8是图5中的拨叉驱动件与拨叉内端组合时的状态的示意图。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3中示出了根据本发明的一个优选实施方式的车辆起动机中的驱动齿轮组件，其可以用来替换图1、2中所示的驱动齿轮元件6。除非专门指出，否则前面参照图1、2对车辆起动机所描述的细节也适用于下面对本发明所作描述。如图所示，本发明的驱动齿轮组件是由驱动齿轮20和以钩挂的方式附连于该驱动齿轮后部的大致圆筒形或圆环形拨叉驱动件40组成的。图4中单独示出了驱动齿轮20，图5-7中单独示出了拨叉驱动件40。首先需要指出，本申请中所谓的“后”用于限定靠近车辆起动机中的电动机那一侧的方向，“前”是指远离电动机、靠近发动机飞轮上的齿圈那一侧的方向。驱动齿轮20用于与发动机飞轮上的齿圈啮合。驱动齿轮20可以由金属材料例如结构钢制成。驱动齿轮20的外周形成有一定数量的齿22。所述齿可以是直齿或斜齿，从驱动齿轮20的前端向后延伸，并且终止于驱动齿轮20的环形突出部24。所述环形突出部24衔接于所述齿22的后面，并且其外径大于由这些齿22的齿顶限定的齿顶圆的直径。环形突出部24具有前表面24a和后表面24b。该前表面24a优选为截头圆锥面的形式，但也可以是垂直于驱动齿轮中心轴线的环形平面。该后表面24b优选为图中所示的垂直于驱动齿轮中心轴线的环形平面，但也可以是内凹或外凸的截头圆锥面。在环形突出部24的后面形成有向后延伸的圆筒形延伸段26，该圆筒形延伸段26的外径明显小于环形突出部24的外径，甚至可以小于驱动齿轮20的齿22的齿顶圆直径。在圆筒形延伸段26的后端形成有径向向外突出的凸缘28，由此在凸缘28与环形突出部24的后表面24b之间限定出围绕圆筒形延伸段26外周的环形空间30。驱动齿轮20内部形成有轴向贯通的内孔，该内孔包括前部的第一内孔段32和后部的第二内孔段34。轴套（滑动轴承）7被固定在第一内孔段32中，例如图3、4所示的位于第一内孔段32的前部。该轴套7套装于起动机的传动机构的输出轴的光轴部分上。第二内孔段34的直径大于第一内孔段32，从而在二者之间形成面向后方的台阶36。所述输出轴可以在光轴部分后面形成直径加大部分，从而在二者之间形成面向前方的台阶，该台阶可以被台阶36推抵，以限定驱动齿轮20的向后移动的极限位置。花键部8形成在第二内孔段34的轴向至少一部分中，用于与形成在输出轴的直径加大部分上的配合花键部耦合。拨叉驱动件40是由比重低于驱动齿轮材料的材料制成的元件。优选地，拨叉驱动件40由塑料制成，例如通过注射成型制成。该塑料可以是高强度塑料，例如纤维增强塑料。作为一种优选实施方式，拨叉驱动件40由尼龙制成，例如玻璃纤维增强的尼龙（举例来说，含30~35%玻璃纤维的尼龙）。如图3、5-8所示，拨叉驱动件40具有大致圆筒形本体42和从本体42的前后端部处径向突出的前凸缘部44和后凸缘部46。前凸缘部44和后凸缘部46都优选为垂直于拨叉驱动件40的中心轴线的大致环形平板的形式，二者具有大致相等的外径，并且二者之间限定出环形容置空间48。在拨叉驱动件40内部形成有轴向贯通的内孔，该内孔包括前部内孔段50和后部内孔段52。后部内孔段52的内径大于前部内孔段50。在拨叉驱动件40的前端，形成有向前突伸的一组夹持段54。这些夹持段54数量为至少两个，优选为五至七个，例如图中所示的六个。这些夹持段54优选围绕拨叉驱动件40的中心轴线对称分布。在垂直于拨叉驱动件40的中心轴线的横截面中，每个夹持段限定一个圆弧段，这些夹持段的内周表面构成前部内孔段50的内周表面的向前延伸段，这些夹持段的内表面限定的内周表面与前部内孔段50的内周表面直径相等。在各夹持段54的前端，分别形成有径向向内延伸的夹爪56。夹持段54优选在径向上具有弹性变形能力。为此，可以使得夹持段54的径向厚度小于本体42。此外，相邻夹持段54之间形成有轴向延伸的狭缝64。在前凸缘部44的前表面上形成有向前突伸的大致圆筒形支靠段58，所述支靠段58围绕着所述一组夹持段54，并且轴向突伸距离大于这些夹持段54。所述支靠段58的前端可以形成径向向外和/或向内延伸的翻边60。在后凸缘部46的外周形成有轴向向后突伸的环段62。当驱动齿轮组件向后移动时，所述环段62和/或后凸缘部46可以抵接于起动机壳体的相应部位上，以有助于阻止驱动齿轮组件进一步向后移动。为了将拨叉驱动件40组合到驱动齿轮20上，拨叉驱动件40的前端与驱动齿轮20的后端被朝向彼此推压，以使得驱动齿轮20的凸缘28接触到夹爪56，并且通过夹爪56的径向向外的弹性变形而将它们向外撑开，从而凸缘28进入前部内孔段50中，而夹爪56进入拨叉驱动件40的环形空间30中。这样，夹爪56钩挂于凸缘28，支靠段58（翻边60）推抵于环形突出部24的后表面24b，从而将拨叉驱动件40以钩挂的方式连接于驱动齿轮20的后部而形成驱动齿轮组件，如图3所示。支靠段58可以防止拨叉驱动件40相对于驱动齿轮20沿轴向向前移动。拨叉驱动件40与驱动齿轮20的中心轴线共线，从而限定出驱动齿轮组件的中心轴线。可以理解，夹爪56的弹性变形能力还使得拨叉驱动件40能够从驱动齿轮20拆下。在拨叉驱动件40与驱动齿轮20的组装状态下，二者之间允许绕驱动齿轮组件的中心轴线相对旋转。为此，拨叉驱动件40的各夹持段54的内表面（或前部内孔段50的内表面）限定的内周表面与凸缘28的外周表面之间形成间隙配合。由于各夹持段54的内表面限定的内周表面与前部内孔段50的内周表面限定出同一内圆周面，因此该内圆周面需要加工出较高的尺寸精度。在拨叉驱动件40的内孔中分出前部内孔段50和直径大于前部内孔段50的后部内孔段52，就不必沿前部内孔段50的整个轴向长度以高精度加工内孔，从而可以降低制造成本。当然，拨叉驱动件40的内孔也可以只具有单一的内径，而不分出前后部内孔段。拨叉驱动件40的与凸缘28配合的内孔部分（或前部内孔段50）的直径优选为15至20mm。此外，为了允许拨叉驱动件40与驱动齿轮20之间的相对旋转，在驱动齿轮组件的静态，即驱动齿轮组件未被起动机控制机构的拨叉拨动的状态，夹爪56和支靠段58（翻边60）向凸缘28和环形突出部24的后表面24b施加的推力应足够小，甚至可以为零。可以理解，夹爪56和支靠段58构成了拨叉驱动件40向驱动齿轮20上附连的可拆卸抓持部。可以理解，其它形式的抓持部，不论是可拆卸的还是永久性的，也可以用于将拨叉驱动件40连接到驱动齿轮20。例如，作为一种可行实施方式，在夹爪56本身将足以将拨叉驱动件40连接到驱动齿轮20的情况下，即确保二者之间具有足够的连接强度并且防止二者沿轴向相对移动（或者允许二者沿轴向相对移动一小段距离），支靠段58可以省略。此外，在前面的例子中，抓持部是拨叉驱动件40的一体部分。然而，作为另一种可行实施方式，抓持部可以是与拨叉驱动件40分开的独立元件，其能够抓持在拨叉驱动件40的前端与驱动齿轮20的后端之间，并且实现与前述一体的抓持部相同的功能。如图6所示，并参照图7、8，在拨叉驱动件40的大致圆筒形本体42的外周上，形成有径向相对的一或多对平直段66。所述平直段66延伸于的前凸缘部44和后凸缘部46之间，平行于拨叉驱动件40的中心轴线。每个平直段66的两端可以从本体42的外周突伸出一小段，以形成外突段68。每对平直段66具有朝向彼此相反方向的平坦外表面66a。此外，在拨叉驱动件40的大致圆筒形本体42的外周上，还形成有径向相对的一或多对加强筋70。所述加强筋70延伸于的前凸缘部44和后凸缘部46之间，用于提高拨叉驱动件40的强度。在大致圆筒形本体42的圆周方向上，加强筋70可以设在平直段66之间的位置。拨叉驱动件40用于被起动机控制机构的拨叉驱动而前后移动。图8中示出了拨叉9与拨叉驱动件40的组装关系。如图所示，拨叉9的内端具有一对分支9a，每个分支9a的末端具有大致圆柱形夹持件9b，例如销或滚轮。这一对夹持件9b从所述一对分支9a的末端向内延伸。两侧的分支9a和夹持件9b对称设置。所述一对夹持件9b插入拨叉驱动件40的环形容置空间48中，以使得每个夹持件9b大致面对着拨叉驱动件40的相应平直段66的平坦外表面66a。每个夹持件9b的直径等于或略小于环形容置空间48的轴向宽度，并且一对夹持件9b的径向内端之间的距离等于或略大于相应一对平直段66的平坦外表面66a之间的距离。这样，在图8所示组装状态下，夹持件9b在环形容置空间48中沿轴向和/或径向不能相对于拨叉驱动件40移动或仅能移动很小的距离。这样，在驱动齿轮20旋转时，通过一对夹持件9b与相应一对平直段66之间的接触，可阻止拨叉驱动件40随驱动齿轮20旋转。可以看出，平直段66构成了通过与拨叉9的内端（夹持件9b）配合而阻止拨叉驱动件40随驱动齿轮20旋转的止挡。然而，可以理解，能够实现相同功能的其它形式的止挡也可以采用。例如，前面例子中在前凸缘部44和后凸缘部46之间限定的环形容置空间48可以被替换为大致圆筒形本体42上的两个径向相对的插座，用于将拨叉的一对夹持件插入并限定在其中。在这种情况下，插座本身同时具有前述止挡的功能。在起动机操作时，驱动齿轮20被输出轴5带动着旋转，而拨叉驱动件40受到拨叉9的约束而不随之旋转。这样，驱动齿轮20与拨叉驱动件40之间存在相对旋转运动，而这种相对旋转运动会在二者之间的接触部位产生摩擦力。通过适当地设定驱动齿轮20和拨叉驱动件40的接触部位的尺寸配合关系，可以将这种摩擦力限定在可接受的范围内。如有必要，为了抑制拨叉驱动件40和驱动齿轮20的接触部位的摩擦力，可以在二者之间的接触部位处施加润滑剂。或者，制成拨叉驱动件40的塑料（至少是在其与驱动齿轮20接触的部位处）可以是自润滑型塑料。根据本发明，车辆起动机中的驱动齿轮组件由驱动齿轮和附连于驱动齿轮后端的拨叉驱动件组成。拨叉驱动件的材料比重低于驱动齿轮，因此，同现有技术中单体式驱动齿轮元件相比，在具有相同轴向长度的情况下，本发明的驱动齿轮组件的重量可以显著减小，控制机构中的电磁线圈的负荷也会相应地减小。此外，根据本发明，拨叉驱动件不随驱动齿轮一起旋转，即不会相对于拨叉旋转，因此，不会像现有技术那样磨损拨叉的内端。此外，根据本发明，花键部形成在驱动齿轮内，而驱动齿轮的后端被附连拨叉驱动件。这样，在驱动齿轮组件被拨叉向前移动时，传动机构的输出轴上的配合花键部从驱动齿轮中露出的部分仍被拨叉驱动件包围，这样可以有效地防止配合花键部的这部分（尤其上其上的润滑脂）被外界物质例如灰尘弄脏。这样，可以延长驱动齿轮组件的使用寿命。此外，根据本发明，在驱动齿轮发生崩齿或其它故障而需要更换时，只需要更换驱动齿轮本身，而拨叉驱动件可能仍能使用。这样，可以降低驱动齿轮组件的维护成本。虽然这里参考一些具体的实施方式描述了本发明，但这些实施方式仅仅是以示例的方式给出的，而不对本发明的范围构成限制。权利要求及其等同替换的范围旨在涵盖所有那些落在本发明精神和范围内的对这些实施方式做出的修改、替换和变化。