设置有具有可变曲率半径的齿根的机动车辆起动器小齿轮的制作方法

本发明涉及一种机动车辆起动器小齿轮，其设置有具有可变曲率半径的齿根。本发明具有利用烧结小齿轮的特别有利的应用，但也可以利用锻造小齿轮来实现。

背景技术

为了起动内燃机，特别是机动车辆的内燃机，已知使用设置有发动器(launcher)的起动器形式的旋转电机，该发动器可借助小齿轮传递起动器的旋转能量，借助于热机的起动器环形齿轮将起动器的旋转能量传递到热机的曲轴。

为此目的，发动器被安装成在静止位置和激活位置之间可在驱动轴上平移移动，在该静止位置，驱动小齿轮的齿与起动器环形齿轮的齿脱离，在该激活位置，驱动小齿轮的齿与起动器环形齿轮的齿接合。

发动器还包括小齿轮主体，小齿轮安装在小齿轮主体上。小齿轮在轴向方向上在接合位置与相对于小齿轮主体平移压缩的位置之间可移动。弹簧也安装在小齿轮与小齿轮主体的肩部之间的小齿轮主体上，朝向接合位置施加力。可在发动器的小齿轮主体上移动的这种类型的小齿轮使得可以便于与仍在运行的热机的环形齿轮接合。这是特别地加强型起动器执行停止和起动功能(更好地称为“停止起动”)的情况。已知使用烧结小齿轮以减少与热机的环形齿轮接合的噪音。烧结材料的缺点在于它具有相对低的机械强度。为了减小与最大应力区域对应的小齿轮的齿根处的应力，已知增加齿根的半径。然而，该半径的增加导致小齿轮的脚部的直径减小，这可能使小齿轮的脚部的干部太细而不能通过粘结来令人满意地处理。事实上，由于这种类型的处理根据深度具有可变的效果，因此倾向于在小齿轮断裂的脚部产生过细的干部。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提出一种用于机动车辆的热机的起动器来有效地消除该缺点，该起动器包括：

-小齿轮主体，所述小齿轮主体在其外周边上包括肋；

-具有轴的小齿轮，所述小齿轮被安装成可在接合位置和在轴向方向上相对于小尺寸主体压缩的位置之间相对于小齿轮主体轴向平移移动，小齿轮主体包括内周边，所述内周边包括与小齿轮主体的肋接合的肋，所述小齿轮在其外周边上包括：

-齿，每个齿包括两个齿面，每个齿面包括：

-工作侧面；以及

-齿根，其从对应的齿的所述工作面延伸，

其特征在于，所述齿面包括至少一个齿根，所述至少一个齿根由具有可变曲率半径的弯曲部分界定。

因此，具有可变曲率半径的弯曲部分使得可以针对齿与起动器环形齿轮的接合优化齿的形状，同时再次具有相对大直径的齿根直径。因此，本发明可以减小应力，同时在小齿轮的齿根直径处保持最大量的材料，以便提高小齿轮的机械强度。

根据一个实施例，所述曲率半径线性变化。

这使得可以具有变化的真正连续性。没有可能会导致更强的压力集中的“突然”或粗暴的变化，因此坚固性更好。

根据一个实施例，所述弯曲部分是具有大直径和小直径的椭圆的一部分。

这使得可以具有变化的真正连续性。没有可能会导致更强的压力集中的“突然”或粗暴的变化，因此坚固性更好。另外，椭圆有利于部件的控制。

根据一个实施例，所述大直径相对于所述小齿轮的半径倾斜。

根据一个实施例，椭圆的所述大直径倾斜45°和75°之间的角度。

根据一个实施例，所述角度约为60°±5°。

根据一个实施例，所述大直径在20至30mm之间。

根据一个实施例，所述小直径在5至7mm之间。

根据一个实施例，相对于所述小齿轮的所述轴线径向测量的两个连续齿之间的厚度至少为2.5mm。

根据一个实施例，所述小齿轮由烧结材料制成。

根据一个实施例，所述小齿轮已经受到通过粘结的处理。

根据一个实施例，所述小齿轮由冷镦获得。

根据一个实施例，每个齿包括从动工作齿面和驱动工作齿面，所述弯曲部分设置在两个齿面的侧面上。

根据一个实施例，小齿轮的每个齿的在环形齿轮中的输入面包括斜面。这使得可以便于将每个小齿轮插入车辆例如汽车的热机的环形齿轮的两个对应齿之间的接合空间中。

根据一个实施例，小齿轮主体包括肩部和安装在小齿轮和肩部之间的弹簧，所述弹簧受到应力以便将小齿轮推向接合位置。

根据该实施例，形成行程结束止动件的元件也安装在小齿轮主体的端部和小齿轮之间，以便形成用于小齿轮的接合位置的止动件。形成止动件的元件例如可以是安装在环形槽中的弹性环，或弹性挡圈，或强制进入垫圈，或称为belleville垫圈的偏置垫圈。

附图说明

通过阅读以下描述并检查伴随它的附图，将更好地理解本发明。这些图纯粹是为了说明而提供的，并不以任何方式限制本发明。

图1是根据本发明的热机起动器侧面的示意图；

图2是根据本发明的小齿轮的齿的详细视图，以及椭圆形形式的曲率的详细视图，该椭圆形形式的曲率使得可以在齿根处获得弯曲形状；

图3是小齿轮的局部视图，其示出了通过本发明获得的厚度增益；

图4表示根据在齿根处测量的角度的曲率半径的发展曲线；

图5是根据本发明的小齿轮的局部透视图，其示出了设置在齿的输入面上的倾斜形式。

相同、相似或类似的元件保持从一个图到另一个图的相同参考。

具体实施方式

图1示意性地表示用于机动车辆的热机的起动器10。该直流起动器10首先包括转子12，也称为电枢，其可绕轴线x旋转，其次包括定子13，也称为电感器，定位在转子12周围。

该定子13包括支撑永磁体15的组件的磁轭，永磁体15被设计为产生电感器场。永磁体15按照圆柱形段形成，同时在磁轭内以规则间隔成角度分布。作为变型，定子13可以是缠绕定子。

转子12包括转子主体17和缠绕在转子主体17中的凹口中的绕组18。转子主体17由具有纵向凹口26的一组金属板组成。为了形成绕组18，销21形式的导线插入凹口26内部，通常在两个不同的层上。绕组18在转子主体17的两侧形成发部19。

在后部，转子12设置有集电器22，集电器22包括多个接触部分，这些接触部分电连接到在相关示例中由销21形成的绕组18的导电元件。

提供一组电刷23和24用于向绕组18供电，电刷中的至少一个23连接到起动器10的接地，并且电刷中的至少另一个24连接到接触器27的电气端子25。

当转子12旋转时，电刷23和24在集电器22上摩擦，以便通过切换转子12的部分中的电流来允许向转子12供电。

除了连接到电刷24的端子25之外，接触器27还包括端子39，该端子39通过电连接元件连接到车辆的电源，特别是电池。

起动器10还包括发动器组件29，该发动器组件29安装成可在驱动轴28上平移移动，并且可通过转子12绕轴线x旋转。

减速器30介于转子12的轴和驱动轴28之间。发动器组件29包括驱动元件，其由小齿轮31形成，并且设计成接合在热机的驱动单元上，例如热机的起动器环形齿轮。

发动器组件29还包括自由轮32和垫圈33，它们在彼此之间限定凹槽34，用于接收控制杆37的端部35。自由轮29包括形成在小齿轮主体上的内轨道，小齿轮安装在该小齿轮主体上。小齿轮安装成在小齿轮主体上轴向滑动。因此，小齿轮可以在接合位置和在轴向方向上相对于小齿轮主体压缩的位置之间相对于小齿轮主体轴向平移。在接合位置，小齿轮比在压缩位置更远离自由轮。小齿轮主体和发动器组件还包括弹簧，弹簧安装在自由轮的轨道和小齿轮之间。该弹簧可以在接合位置被压缩。在压缩位置，弹簧比在接合位置更加压缩。因此，弹簧相对于小齿轮主体朝向接合位置在小齿轮上施加力。该组件还包括形成进程结束止动件的元件，该元件安装在小齿轮主体的端部和小齿轮之间，以便形成用于小齿轮的接合位置的止动件。形成止动件的元件例如可以是安装在环形槽中的弹性环，或弹性挡圈，或强制进入的垫圈，或称为belleville垫圈的偏置垫圈。控制杆37由接触器27激活，以使发动器组件29相对于驱动轴28沿轴线x在第一位置和第二位置之间移位，在该第一位置，发动器组件29借助于驱动小齿轮31驱动热机，在该第二位置，驱动小齿轮31与热机的起动器环形齿轮脱离。在接触器27激活期间，内接触板(未示出)使得可以在端子25和39之间建立连接，以便接通电动机。

图2示出了具有轴线y的小齿轮31，其被设计成与热机的起动器环形齿轮接合。该小齿轮31包括主体41，该主体41具有整体环形形式，在其外周边上设置有齿42。小齿轮31包括在内周边上的肋44，该肋44设计成与设置在小齿轮主体中的具有对应形式的齿相配合。两个相邻的齿42在彼此之间限定了接合空间43(参见图3)，起动器环形齿轮的齿被设计成接合在该接合空间43中。

每个齿42包括彼此相对的两个齿面47。在由小齿轮驱动环形齿轮的阶段期间与起动器环形齿轮接触的驱动侧面和在由起动器环形齿轮驱动小齿轮阶段期间与起动器环形齿轮接触的从动侧面之间存在区别。

每个侧面47包括工作面48和齿根49，工作面48设计成与起动器环形齿轮的对应工作面接触，齿根49从对应的工作面48延伸。

齿根49由弯曲部分pc界定，弯曲部分pc具有可线性变化的曲率半径。实际上，如图4所示，当根据角度α在图3中的点a和b之间的齿面47上发生位移时，弯曲部分pc的曲率半径趋于线性地减小。

如图2所示，弯曲部分pc是椭圆的一部分，该椭圆具有大直径l1和小直径l2。大直径l1相对于小齿轮31的半径倾斜，该小齿轮31的半径经过对应齿42的对称轴线z1。大直径l1以倾斜角度β倾斜，该倾斜角度β在45°和75°之间，并且大约为60°±5°。根据一个实施例，大直径l1在20和30mm之间，而小直径l2在5和7mm之间。两个连续齿42的彼此相对的弯曲部分pc相对于位于两个齿42之间的轴线z2对称(参见图3)。

因此，弯曲部分pc使得可以针对齿42与起动器环形齿轮的接合优化齿42的形状，同时再次具有相对大直径的齿根直径。因此，本发明使得可以在齿根49直径处保持最大量的材料，以便提高小齿轮31的机械强度。因此，图3中的阴影部分示出了在位于基部直径和脚部直径之间的该区域中与常规小齿轮相比获得的厚度增益，其由具有以由与齿根49直径的连接的恒定半径跟随的圆形的形式延伸的形状的轮廓限定。对于切割小齿轮，轮廓可以是次摆线形式的。因此，相对于小齿轮31的轴线径向测量的两个连续齿42之间的厚度l3至少为2.5mm。

如在图5中可以清楚地看到的，每个齿42的环形齿轮中的输入面包括斜面53，以便于每个齿42插入环形齿轮的两个对应齿之间的接合空间中。该斜面53设置在每个齿42的轴向端面54上，其取向相对于小齿轮的轴线y是径向的。

小齿轮31可以是通过在适当的模具中压制基于铁和碳的粉末而获得的烧结小齿轮31。这种类型的生产方法使得可以容易地获得齿根处的椭圆形状。

为了提高其机械强度，可以通过粘结对小齿轮31进行处理。该操作包括热化学处理，即它是高温热处理，其伴随着通过由富含碳元素的炉的气氛提供的碳的富集和扩散来改变基础合金的化学组成。由于待处理的小齿轮31与处理炉中富含碳的这种气氛接触，因此碳将使表面富集并随后扩散到一定深度，从而产生从表面、到一定深度、直到再次获得合金的初始碳含量的减少的碳浓度梯度。

一旦进行了这个高温步骤，就进行淬火操作，该淬火操作包括部件的突然冷却阶段。这将使得可以获得冶金结构的变形和硬度的改变，以便获得在整个粘结表面层(从表面到一定深度)减小的硬度分布。最后，部件不会处于未经处理的淬火状态(否则它们将非常脆弱)。这些部件经受应力消除退火，该应力消除退火对表面上及其附近的硬度有轻微影响，即对例如约0.2mm的深度有影响，但对硬度分布的其余部分没有影响。

或者，小齿轮31通过冷镦获得。

应当理解，前面的描述纯粹是作为示例提供的，并不限制本发明的领域，通过用任何其他等同物替换不同的元件不会构成偏离本发明的领域。