专利名称：优化噪声的齿部的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优化噪声的齿部。
背景技术：
DElO 2008 042 434. 5涉及一种用于内燃机的减速器以及起动装置。借助于该减速器，借助于至少两个相互处于接合中的·齿轮实现在驱动轴和输出轴之间转速降低的联结。该齿轮被构造成直齿，其中，在这两个齿轮之间的齿部被构造成高齿。该齿部作为高齿的构造方案实现，明显提高彼此处于接合中的啮合构件的重合度。高齿为这样的齿部，即，在其中通过减小法向啮合角，并且优选地保持该法向啮合角小于20 °，使齿部的重合度^ 2. O。在该齿部作为高齿的设计方案中得到更陡的齿面、更大的齿形重合度以及更小地出现的作用到相互啮合的齿轮的轴承上的径向力。与传统的齿部几何结构相比，该高齿对于轴向间距偏差以及旋转偏摆更不敏感，此外改进了运转平稳性。与也被称为人字齿的双斜齿相比，高齿具有的优点为，可借助于传统的加工过程制造被应用的直齿的齿轮并且由此可保留现有的装配过程。常常使用具有传统的齿部的齿轮用于由小齿轮和齿圈组成的减小转速的齿部。这具有的缺点为，在运行期间引起使由起动小齿轮和齿圈组成的齿部的声学的性能恶化的振动。由此产生的噪声有时可相对大并且由此可为干扰的。为了避免这种振动的产生，例如设置带有更小的传动比的直齿。该措施改进了啮合比并且减小了振动的产生和伴随的噪声级。由此改进了声学的特性。然而，减小传动比同样意味着改变起动装置的动力性，从而在极低的温度时会损害起动过程。进而这导致，不再能满足客户设计任务书的要求或必须考虑适应该要求。此外，为了减小该振动的产生，在彼此啮合的齿轮副、起动小齿轮和齿圈之间设置斜齿。该措施改进了啮合比并且防止了振动的产生以及与此伴随的噪声级。由此改进了声学的特性。然而，斜齿的构造方案意味着，轴向的推力作用到具有斜齿的齿轮上。这进而导致，必须根据产生的推力来设置相应的齿轮的轴或容纳该齿轮的轴承。同样，必须在考虑出现的推力的情况下相应地设计壳体的刚性。这导致当前必须抵挡在使用斜齿时产生的轴向力的壳体的高成本的方案。与此伴随明显的成本提高。此外，在具有斜齿的齿轮处存在更高的摩擦，从而使由起动小齿轮和齿圈组成的齿部的效率恶化并且由此减小了起动机的功率。这意味着，减小了起动装置或其电子驱动部的起动能力。为了消除这种情况，可提高电动机的功率以用于在所有出现的运行条件下保证必要的起动能力。这则导致，电动机的磨损、特别是换向系统的磨损加剧，从而缩短了电动机的使用寿命。斜齿的有利的振动特性与效率的恶化和更高的设计成本是相对立的。
发明内容
根据本发明，提供一种在特别是起动装置的起动小齿轮和内燃机的齿圈的两个相互啮合的齿轮之间的齿部，通过该齿部显著改进起动小齿轮和齿圈的齿部的噪声级和振动特性。通过根据本发明提出的解决方案,基本上保持了传统的直齿的高效率。按照根据本发明提出的解决方案，在相互啮合的齿轮之间的齿部被构造成高齿，其简化了齿轮的相互啮合。在相互啮合的齿轮中的至少一个上设置有不对称的齿形几何结构，其至少延伸经过齿部的轴向的长度的一部分。通过根据本发明提出的解决方案，一方面可实现紧凑的结构形式并且另一方面在起动小齿轮和齿圈的齿部的成本适宜的设计方案的同时实现显著提高的使用寿命。由起动小齿轮和齿圈组成的相互啮合的啮合对设有优化的齿部，其具有特殊外形以用于在内燃机的起动过程期间在内燃机的齿圈和起动装置的起动小齿轮相互啮合时减小噪声级。起动小齿轮和齿圈的对的优化的设计方案具有的优点为，通过优化的齿部明显以声学的方式优化了运行，也就是说总地明显降低了出现的噪声级。此外，实现紧凑的且节省成本的结构。特 别是通过以下方式实现成本的节省，即，如以前一样使用直齿。由此可避免否则必须通过起动装置的轴承和壳体的结构上的措施而抵挡的轴向力。按照根据本发明提出的解决方案，可如此设计驱动轴和曲轴以及齿轮的轴承，即，不必或仅仅需抵挡小的轴向力。通过将该齿部设计成高齿，实现声学的特性的改进。这允许相互啮合的齿轮的齿形重合度的提高，其结果为改进的噪声和振动性能。减小的振动水平也正面地作用于在起动小齿轮和齿圈之间的优化的齿部的使用寿命。在这种情况中，优化噪声的高齿理解为这样的齿部，即，在其中通过减小法向啮合角并且使齿顶的几何结构具有齿顶轮廓的缩进部而提高齿部的重合度。此外，如此构造该高齿，即，在齿根的区域中建立齿根轮廓的强化。由此得到更陡的齿面、更大的齿形重合度和作用到齿轮的轴承上的更小的径向力。此外，通过齿顶轮廓的缩进部理想地防止或明显减小在相互啮合的齿轮开始啮合时由于噪声引起的进入冲击。齿根轮廓的强化提高了齿的刚性，这同样有助于对出现的噪声级的明显降低。与传统的齿几何结构相比，代表特殊外形的高齿对于轴向间距偏差以及旋转偏摆明显更不敏感，此外显著改进了相互啮合的齿轮的运转平稳性。在该高齿的有利的设计方案中，其具有在起动小齿轮和齿圈之间的约为I或大于I的有效最小齿形重合度。如此设计齿高，即，未被修正的渐开线区域实现在起动小齿轮和齿圈之间> I的有效最小齿形重合度。那么，当如此选择节圆直径dFa,即，哨合长度ga符合关系式ga= l*pet (其中Pet表示(端)齿距)时，满足该条件。齿形重合度ε α表示啮合长度ga相对于(端)齿距Pet的比。端齿距Pet = mt* π *C0S a t为在啮合线上的两个右齿面和左齿面的间距。利用在齿部处的该接合也可实现齿部的载重能力优化。通过以上阐述的措施实现一方面对优化的噪声和振动性能的要求、另一方面对相互啮合的齿轮的足够的强度。此外，通过使用对于在齿轮对上的一定的传动比减小的模数实现齿形重合度的提高，根据以下设计方案得到该模数必须以满足强度的方式选择所使用的模数，以便在齿部的齿根的区域中给出承载能力。根据本发明，最小的可用模数为I. 0mm。然而，该值应仅仅被理解为参考值，因为通过使用改进的材料可能也可实现更小的模数。在根据本发明提出的解决方案的改进方案中，该高齿具有10°至35°、优选地约15°或约25°的法向啮合角。通过该高齿的法向啮合角的减小得到更陡的齿面、更大的齿形重合度以及更小地出现的径向力。由此与传统的几何结构相比，该高齿相对于轴向间距偏差以及旋转偏摆更不敏感，也改进了运转平稳性。在以无切削的方式加工的齿部中，可将该啮合角减小到约10°，特别是当齿形重合度> I. O时。如果滚铣齿部，则可将法向啮合角度减小到例如15°。通过合适的措施、例如选择其它材料以提高强度，也可实现< 10°的法向哨合角。通过以下方式给出根据本发明提出的解决方案的有利的实施变型方案，S卩，高齿的齿根具有与摆线形状不同的形状。通过使用更小的模数减小了齿部的齿根半径。代替传统的齿根圆，有利地通过被修正的齿根圆代替齿根形状以用于改进齿根强度。该优化的齿根形状与至今为止被构造的渐开线形状不同。在根据本发明提出的解决方案的改进方案中规定，高齿的齿顶具有被修改的齿顶区域。在该齿顶区域中，齿面例如可通过与所使用的模数相匹配的、小的顶圆形成。此外备 选地，可设置齿顶缩进部。该齿顶缩进部通过三个彼此相切地伸延的不同的半径实现，这些半径分别使齿面和齿顶相互连接。该最后提及的措施实现传递力的齿面的无冲击的进入，从而减小了磨损并且降低了噪声级。此外，以有利的方式可借助于传统的加工过程制造根据本发明提出的高齿。不进行附加的加工步骤，从而可相对成本适宜地制造该齿部。在根据本发明提出的解决方案的有利的改进方案中，起动装置的输出轴与单向离合器相关联。通过该单向离合器可防止，已经被起动的内燃机以高的转速加载减速器的驱动轴并且由此例如损坏通过该减速器联接的电动机。通过该单向离合器实现单侧的扭矩传递，从而扭矩仅仅可从驱动轴被传递到输出轴上并且不可在相反的方向上被传递。按照根据本发明提出的解决方案，该高齿与至少在该齿部的受限的长度上伸延的在齿形处不对称的几何结构共同作用。齿形的该不对称的几何结构不仅可被实施在内燃机的齿圈的端侧的区域中而且可被实施在起动装置的待在轴向的方向上啮合到内燃机的齿圈中的起动小齿轮的端侧的区域中。在齿形的该不对称的几何结构的区域中，如此设计该齿部，即，从相应的齿轮的前部的端侧起仅仅单侧地、也就是说不对称地在一定的齿宽上减小起动小齿轮的或者内燃机的齿圈的齿厚，并且在该构造成带有减小的齿厚的区域上，力求的旋转齿隙(Verdrehflankenspiel)具有例如O. 3mm的值。由此实现这样的设计,使得在其中不减小齿厚的通常的齿宽具有明显减小的齿隙。通过这两种措施的组合，一方面保证起动小齿轮到齿圈中的啮合并且另一方面明显降低了相互啮合的齿部的噪声级。用于建立齿形的不对称的几何结构的齿厚减小可与起动装置的转动方向无关地在齿部的相互啮合的齿轮的左侧或右侧的相应的齿面上实现。在该不对称的齿部的设计中应考虑，不仅在减小的齿厚的区域上而且在设计成正常的齿厚的区域上保证用于齿面压力和齿根应力的安全性。在设计不对称的齿部方面应如下操作在设计优化噪声的直齿时力求减小旋转齿隙。同时为了保证起动小轮到内燃机的齿圈的外齿中的啮合，保持O. 3mm的最小旋转齿隙。在设计齿部时应进行如下方法I.在第一步骤中，设计优化的齿部几何结构，其保证力求的最小根部安全性和最小齿面安全性。在该优化的齿部几何结构中存在的旋转齿隙允许在O. 3mm以下。2.在第二设计步骤中，为了实现所需的O. 3mm的旋转齿隙，得出带有减小的齿宽的从根据第一步骤的优化的齿部几何结构中得出的优化的齿部几何结构。在此保证，使用与在根据第一方法步骤优化的齿部几何结构中相同的齿根半径。可通过调整例如在起动小齿轮处更小的变位系数进行齿宽的减小，保持齿顶圆直径不变。3.在第三设计步骤中，评估在第二设计步骤之后是否保证了给出的最小齿根安全性。如果根据第二设计步骤的齿部几何结构的最小齿根安全性相应于参考齿部的齿根安全性，则认可根据第一设计步骤优化的齿部几何结构。如果不满足该条件，则应在根据第一设计步骤优化的齿部中进行模数提高并且重复根据第二设计步骤和第三设计步骤、也就是说评估的过程。
下面根据在附图中示出的示例详细解释本发明。其中图I显示了带有由通过起动小齿轮和齿圈的相互啮合的齿部组成的对的内燃机的起动装置，图2显示了由带有优化噪声的高齿的起动小齿轮和齿圈组成的齿部对的侧视图，图3显示了优化噪声的高齿的侧视图，以及图4显示了在起动装置的起动小齿轮的或内燃机的齿圈的端侧处的不对称地构造的齿部几何结构的视图。
具体实施例方式图I以纵剖视图示出了起动装置10。该起动装置10例如具有起动电动机13和预啮合致动器16 (例如继电器、起动机继电器)。所述起动电动机13和电的预啮合致动器16固定在一个共同的驱动端轴承盖19上。所述起动电动机13在功能上用于当起动小齿轮22啮合到在图I中未示出的内燃机的齿圈25中时驱动起动小齿轮22。起动电动机13具有作为壳体的极管28，所述极管在其内周上支承多个极靴31，这些极靴分别被一个励磁绕组34缠绕。对于更小功率级的起动机来说，代替极靴31和励磁绕组34在此也可设想永磁体。极靴31又包围着电枢37，该电枢具有由薄片40构成的电枢叠片组43和设置在多个槽46中的电枢绕组49。电枢叠片组43压紧在驱动轴44上。在驱动轴13的远离起动小齿轮22的端部上还安装了换向器52，此外，所述换向器52由多个单个的换向器薄片55构成。换向器薄片55通过已知的方式与电枢绕组49电连接，使得在通过电刷58给换向器薄片55通电时产生电枢37在极管28中的旋转运动。设置在电驱动装置16和起动电动机13之间的电流引线61在接通状态时不仅为电刷58而且还为励磁绕组34供电。驱动轴44在换向器一侧通过轴颈64支撑在滑动轴承67中，该滑动轴承67又位置固定地保持在换向器轴承盖70中。所述换向器盖70又借助于拉杆73固定在驱动端轴承盖19中，所述拉杆73 (如螺钉，例如两个、三个或者四个)分布在极管28的周边上。在此，极管28支撑在驱动端轴承盖19上,而且换向器轴承盖70支撑在极管28上。沿驱动方向，在电枢37上连接了一个太阳轮80，该太阳轮是行星齿轮传动机构、例如行星齿轮变速器83的一部分。太阳轮80被多个行星齿轮86、通常是三个行星齿轮86包围，这些行星齿轮借助于滚动轴承89或还由滑动轴承而支撑在轴颈92上。行星齿轮86在内齿轮95中滚动，所述内齿轮95径向地支承在起动装置10的极管28中。朝向输出侧的方向，与行星齿轮86相接的是行星架98，轴颈92容纳在所述行星架中。行星架98又支承在中间支承件101和设置在该中间支承件101中的滑动轴承104中。中间支承件101被设计为盆形，以便于在其中容纳行星架98以及行星齿轮76。此外，在盆形的中间支承件101中还设置了内齿轮95，该内齿轮最后通过盖107相对于电枢37封闭。中间支承件101也通过其外周边支撑在极管28的内侧。电枢37在驱动轴44的远离换向器52的端部上具有另一个同样容纳在滑动轴承113中的轴颈110。所述滑动轴承113又容纳在行星架98的中央孔里。行星架98与输出轴116 —体地连接。这个输出轴116通过它远离中间支承件101的端部119支承在另一个轴承122中，该另一轴承固定在驱动端轴承盖19中。输出轴116分为不同的区段接在设置在中间支承件101的滑动轴承104中的区段后面的是带有直齿125(内齿)的区段，该直齿是轴毂连接结构的一部分。这个轴毂连接结构128在这种情况下使随动件131沿轴向的直线滑动成为可能。该随动件131是套筒状的突出部，该突出部和自由轮机构137的盆形外圈132—体式连接。这个自由轮机构137(定向制动器)此外还包括沿径向设置在外圈132内部的内圈140。在内圈140和外圈132之间设有夹紧体138。这个夹紧体138与内圈140和外圈132共同作用，防止在外圈132和内圈140之间朝第二个方向的相对转动。换句话说，自由轮机构137能实现内圈140和外圈132之间只朝一个方向的环绕的相对运动。在该实施例中，所述内圈140被实施为与起动小齿轮22和该起动小齿轮的斜齿143 (外斜齿)是一体的。该起动小齿轮22还可以替代地被实施为直齿小齿轮。除了通过励磁绕组34以电磁激励的极靴31外，还可以使用永磁激励的磁极。此外，电的预啮合致动器16或者更具体的说衔铁168还具有下列任务，即借助于牵引元件187使转动地设置在驱动端轴承盖19中的杠杆运动。该杠杆190通常是叉形杠杆并且以两个在此在图I中未示出的在其外周上的“尖齿”包围两个盘件193和194。由此使夹紧在这两个盘件之间随动环197克服弹簧200的阻力朝自由轮机构137运动，并由此使起动小齿轮22啮合到图I中未示出的内燃机的齿圈25中。下面将详细讨论啮合机理。电的预啮合致动器16具有接线柱150，该接线柱是电触头并且在在车辆中组装的情况下连接在电的起动机电池(这里未示出)的正极上。这个接线柱150穿过盖153。第二接线柱152是用于电的起动电动机13的连接部，该起动电动机通过电流引线61 (粗绞合线)供电。所述盖153封闭由钢制成的壳体156，该壳体借助于多个固定元件159 (螺钉)固定在驱动端轴承盖19上。在电的预啮合致动器16中设有用于在叉形杠杆190上施加拉力的推进装置160和开关装置161。推进装置160包括绕组162，开关装置161包括绕组165。推进装置160的绕组161和开关装置161的绕组165分别在接通状态下产生一个电磁场，该电磁场穿过各个部件。轴毂连接结构128除了被设计为具有直齿125外还可以具有多头螺纹齿。在此，还可以进行结合，由此根据下列方案也是可行的a)起动小齿轮22是斜齿的并且轴毂连接结构128具有直齿125 ；b)起动小齿轮22是斜齿的并且轴毂连接结构128具有多头螺纹齿；或者c)起动小齿轮22是直齿的并且轴毂连接结构128具有多头螺纹齿。图2根据单齿示出了根据本发明的具有高齿的不对称的齿部的设计方案，该高齿具有在齿部的前部的区域中部分地减小的齿宽。
按照根据本发明提出的解决方案，下面根据单齿202描述不对称的齿部214。该单齿202可为齿部的优选地被构造成直齿的一个齿。在图2中示出的单齿202以及不对称的齿部214或者可被构造在根据在图I中的图示的起动小齿轮22的外齿上，但是或者可被构造在用于起动内燃机的齿圈25的外周上。在图2中示出的单齿202中，以齿宽206构造齿面204。按照根据本发明的解决方案提出，在从单齿202的端侧32起延伸的前部区域228之内的、根据在图2中的图示的齿面204上，沿着减小的齿宽208构造有减小的齿厚212。该减小的齿厚212从单齿202的端侧230起沿着减小的齿宽208延伸直到过渡齿面区域226。在齿面204上的该过渡齿面区域226之内，所述减小的齿厚212逐渐过渡到原来的齿厚210中。这意味着，在齿面204上构造有不对称的齿部214。通过不对称的齿部214使起动小齿轮22和内燃机的齿圈25的单齿202的啮合显著地改进，而不可损害对起动小齿轮222到内燃机的齿圈25的外齿中的可靠啮合的保证。如此设计根据本发明提出的不对称的齿部214，即，在单齿202的前部区域228之内的齿厚210 (从起动小齿轮22或齿圈25的端侧230起)在减小的齿宽208上观看仅仅单侧地被实 施在单齿202的齿面204处，从而在该前部区域228之内单齿202的齿面204具有减小的齿厚212。沿着该特征为沿着减小的齿宽208而具有减小齿厚212的前部区域228，力求的旋转齿隙例如为O. 3mm。这引起，除了减小的齿宽208，在齿宽206的剩余的部分上的齿部可被设计成带有明显更小的小于O. 3_的旋转齿隙。通过这两个措施的组合(也就是说相对于端侧230在单齿202的前部区域228中构造不对称的齿部214，以及除了减小的齿宽208沿着齿宽206减小齿隙)一方面保证了起动小齿轮到齿圈25中的可靠的啮合，并且另一方面在齿部的哨合时显著减小了噪声级。出于完整性应提及的是，在不对称的齿部214的单齿202处，利用附图标记216表示单齿202的齿顶圆，利用附图标记218表示单齿202的节圆以及利用附图标记220表示齿根圆。在单齿202的齿根222之内的区域为重要的，在不对称地设计的齿部214的单齿202的啮合时不可超过该区域的机械负载。利用附图标记226表示过渡齿面区域，在其之内减小的齿厚212过渡到原来的齿厚210中。在设计所描述的不对称的齿部214时应考虑，不仅在带有减小的齿厚212的区域上而且在构造有未减小的、也就是说原来的齿厚210的区域中保证用于在齿根200的区域中出现的应力所用的齿面压力的安全性。如下设计根据本发明提出的不对称的齿部214 在设计优化噪声的、例如构造成直齿的不对称的齿部214时力求减小单齿202的齿面204的旋转齿隙。由此同时为了保证起动小轮22到齿圈25的齿部中的可靠的啮合，保持至少O. 3mm的旋转齿隙。为了控制相反的效应，在齿部的设计时提出以下方法作为第一步骤，设计用于保持在单齿202的齿根222的根部应力安全性的优化的齿部几何结构，并且相应地设计根部圆224以及保持最大允许的在单齿202的齿面204处出现的齿面应力。在第一步骤中待设计的优化的齿部几何结构中，旋转齿隙可在O. 3_之下。在另一第二设计步骤中，在达到要求的O. 3mm的旋转齿隙时从源于第一步骤中的优化的齿部几何结构中得出带有减小的齿宽208的齿部几何结构。在此，在齿根222处使用与在根据第一方法步骤得到的优化的齿部几何结构中相同的半径。从原来的齿宽206出发可通过例如在加工起动小齿轮22时调整更小的变位系数得到该减小的齿宽208。在此，不改变该不对称的齿部214的单齿202的齿顶圆216的齿顶圆直径。如果在用于评估的第三方法步骤中证实，在齿部几何结构的齿根222处的安全性至少与从被证明可行的齿部几何结构中得出的给出的最小齿根安全性相同，那么认可在第一方法步骤中获得的优化的齿部几何结构。如果在代表评估的第三方法步骤中保证，根据在当前设计步骤的齿部几何结构的齿根222中的安全性至少与参考齿部的安全性相同，那么批准在第一方法步骤中获得的优化的齿部几何结构。如果相反地不满足该条件，则在第一方法步骤中获得的且设计的优化的齿部中应提高该齿部的设计方案的模数并且再次进行紧接着的两个方法步骤，也就是说
第二和第二方法步骤。在图2中利用4强调齿顶圆直径216，利用d强调节圆直径218并且利用df强调齿根圆直径。·图3显示了由带有优化噪声的高齿的起动小齿轮和齿圈的一对齿部的侧视图。从根据图3的图示中可得出，内燃机的齿圈25和起动装置10的起动小齿轮22的单齿202相互啮合。在根据图3的图示中仅仅部分地示出内燃机的齿圈25以及起动装置10的起动小齿轮22。内燃机的齿圈25的外齿被构造成优化噪声的高齿232，其利用单齿202和起动装置的同样被构造成优化噪声的高齿234的外齿啮合。在根据图2的图示中，被支承在输出轴116上的起动小齿轮22啮合到内燃机的齿圈25中。从根据图4的图示中得到优化噪声的高齿的侧视图，其既可被构造在内燃机的齿圈处也可被构造在起动装置的待啮合在该齿圈上的小齿轮上。图4显示出，优化噪声的高齿的单齿202具有这样的齿面204，即，其与传统的齿形238相比具有改进的区域。对于根据本发明提出的优化噪声的齿部、也就是说高齿232，234的齿面204的被改进的区域，一方面应提及的是与传统的齿根轮廓238相比构造得更强的齿根236以及还有通过附图标记240表示的、与传统的齿形构造相对地在顶圆直径da216之下的齿顶缩进部240。在图4中示出的优化噪声的齿部的实施方案、也就是说不仅能形成在起动装置10的起动小齿轮22的被构造成直齿的外齿处的、而且还能形成在内燃机的齿圈25的被构造成直齿的外齿处的高齿232，234突出表现在于起动小齿轮和齿圈25之间的约为I或> I的有效的最小齿形重合度。高齿的设计的重要的目标在于，设计齿套以使得未被修正的渐开线区域达到在起动小齿轮22和齿圈25之间的> I的有效的最小齿形重合度。那么，当如此选择节圆直径dFa,使得哨合长度ga符合关系式ga = l*pet,其中pet表示(端)齿距时，满足该条件。齿形重合度ε α被定义成啮合长度相对于(端)齿距pet的比。(端)齿距Pet = mt* π *cos a t为沿着啮合线的两个右齿面和左齿面的间距。若如此设计高齿,则满足一方面对优化的噪声和振动性能的要求以及另一方面对相互啮合的齿轮22，25的充分的强度的要求。此外，尤其通过使用用于在相互啮合的齿轮对上的一定的传动比的减小的模数实现齿形重合度的提高，根据以下方面得到该模数在强度方面如此选择所使用的模数，使得获得具有承载能力的齿根222。根据本发明，最小可用模数为I. 0_。然而，该值应仅仅被理解为参考值，因为通过使用更好的材料也可实现模数的减小。特别是被构造成高齿的根据本发明提出的优化噪声的齿部232，234设有10°至35°、优选地约15°或约25°的法向啮合角。通过减小用于高齿的法向啮合角得到更斜的齿面204、更大的齿形重合度以及更小地出现的径向力。由此与传统的几何结构相比，高齿相对于轴向间距偏差以及旋转偏摆更不敏感，此外明显地改进了运转平稳性。在以无切屑的方式加工的齿部232，234中，可将法向啮合角度减小到约10°，特别是当给出> I. O的齿形重合度时。如果滚铣齿部，则可例如将法向啮合角度减小到15°。通过提高强度、通常通过给出其它材料选择，使法向啮合角度也可为小于10°的值。优化噪声的齿部232，234的齿根222具有特别是与摆线形状不同的形状。通过使用更小的模数明显减小齿根圆224。例如，用于改进齿根强度的齿根形状可通过修正的方案以有利的方式代替齿根222的传统的齿根圆224。这在保持优化噪声的齿部232，234相互啮合的单齿202的接合的情况下实 现。如在图4中示出的那样，优化噪声的齿部232，234的齿顶以有利的方式设有被修改的齿顶区域。在齿顶区域中，例如可通过分别轻易地与所使用的模数相匹配的齿顶圆或齿顶缩进部240来修改齿面204。这两种措施实现传递力的齿面204的无冲击的进入。这一方面减小了磨损并且另一方面减小了噪声产生。如在图2中示出的那样，在根据本发明提出的优化噪声的带有不对称的齿形214的齿部232，234的设计方案中应考虑的是，不仅在带有减小的齿厚212的区域上而且在构造在法向的齿厚210的区域上保持用于齿面压力和齿预紧的安全性。为此，提出以下用于获得不对称的齿形214的方法在设计特别是作为直齿的高齿的优化噪声的齿部232，234时，力求旋转齿隙的减小。同时为了保证起动小齿轮22可靠地啮合到齿圈25中，应保持约O. 3mm的最小旋转齿隙。在优化噪声的齿部232的设计方案中，示出以下方法作为第一步骤，设计用于保证最小齿根安全性和最小齿形安全性的优化的齿部几何结构。在该设计时，旋转齿隙小于O. 3_。从根据第一步骤的优化的齿部几何结构出发，得出具有用于实现所需的O. 3mm的旋转齿隙的减小的齿宽208的齿部几何结构。在此，使用与在根据第一步骤的优化的齿部几何结构中相同的齿根半径。可例如通过调整在起动小齿轮22上更小的变位系数实现齿宽的减小，在此，不应改变顶圆直径216。在第三设计步骤中，当根据第二方法步骤的齿部几何结构的根部安全性至少与在参考齿部中的根部安全性相同时，认可根据第一方法步骤的优化的齿部几何结构。如果该比较为负的，则应通过提高模数进行用于获得优化的齿部几何结构的第一方法步骤，并且重复紧接着的方法步骤2)和3)。
权利要求
1.一种电机、特别是用于内燃机的起动装置(10)，所述电机带有两个可相互接合的齿轮(22，25)的优化噪声的齿部(232，234)，其特征在于，在所述齿轮(22，25)中的至少一个上的优化噪声的齿部(232，234)为高齿，其具有不对称的齿形(214)。
2.按照前述权利要求所述的电机，其特征在于，所述优化噪声的齿部(232，234)的齿顶具有被修改的齿顶区域、特别是齿顶缩进部(240)。
3.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述优化噪声的齿部(232，234)的齿根(22)具有与摆线形状不同的形状。
4.按照权利要求I所述的电机，其特征在于，所述高齿具有在起动小齿轮(22)和所述内燃机的齿圈(25)之间约为I或> I的有效的最小齿形重合度。
5.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述高齿(232，234)具有10°至35°、优选为约15°或约25°的法向啮合角。
6.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述优化噪声的齿部(232，234)为直齿。
7.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述优化噪声的齿部(232，234)具有多个单齿(202)，所述单齿的在前部的区域(228)中的齿厚(210)从端侧(230)起以减小的齿厚(212)实施。
8.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述减小的齿厚(212)从所述起动小齿轮(22)或齿圈(25)的端侧(230)起沿着减小的齿宽(208)延伸。
9.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在以减小的齿厚(212)沿着所述减小的齿宽(208)实施的前部的区域(228)中的旋转齿隙在O. 2mm和O. 8mm之间、优选地为O. 3_。
10.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述旋转齿隙在所述前部的区域(228)外部小于O. 3mm。
11.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在其上沿着所述减小的齿宽(208)实施有减小的齿厚(212)的齿面(204)具有过渡齿面区域(226)，在所述过渡齿面区域之内所述减小的齿厚(212)过渡到所述齿厚(210)。
12.一种内燃机的带有起动小齿轮(22)的起动装置(10)，所述起动小齿轮能够啮合到所述内燃机的齿圈(25)中，其特征在于，所述起动小齿轮(22)和/或所述齿圈(25)的齿部中的至少一个为优化噪声的齿部(232，234)。
全文摘要
本发明涉及一种电机、特别是用于内燃机的起动装置(10)。该电机包括两个可相互接合的齿轮(22，25)的优化噪声的齿部(232，234)。在所述齿轮(22，25)中的至少一个上的优化噪声的齿部(232，234)实施成高齿，所述高齿具有不对称的齿形(214)。
文档编号F02N15/00GK102918257SQ201180026174
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月26日
发明者S·比尔托, S·图姆巴克, U·埃伦瓦尔 申请人:罗伯特·博世有限公司