本发明涉及一种设置有具有优化配置的基板的用于机动车辆的热力发动机的起动器。
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的起动器形式的旋转电机，该发动器可通过起动器环形齿轮将起动器的旋转能量传递到热力发动机的曲轴。
该发动器安装成可在驱动轴上在静止位置和激活位置之间平移移动，在静止位置，驱动小齿轮的齿与同热力发动机的曲轴一体的起动器环形齿轮的齿脱离，在激活位置，驱动小齿轮的齿与起动器环形齿轮的齿接合。发动器和驱动轴之间的连接通过设置在驱动单元中的肋条形成，该肋条与设置在驱动轴中的互补形式的肋条配合。
减速器例如外摆线型减速器介于转子的轴和驱动轴之间。该减速器包括具有板的行星架，该板与驱动轴成一体。安装成在行星架上旋转的卫星件首先与由基板支撑的环形齿轮接合，其次与同电动机的轴一体的行星小齿轮接合。
为了在减速器处获得驱动轴的有效支撑，需要在轴承周围提供刚性部件。因此，已知使用具有强加于其上的衬套的小金属板(由铝或钢制成)。然而，这种类型的配置在衬套处不提供任何柔性，并且一旦驱动轴有最轻微的角度就使其承受高水平的应力。
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力发动机的起动器来消除该缺点，该起动器包括：
-电动机，其包括轭和装配在轴上的转子；
-驱动轴，其可以通过所述转子旋转；
-外摆线型的减速器，其装配在所述转子轴和所述驱动轴之间，所述减速器包括形成所述减速器的外行星轮的带齿环形齿轮、形成所述减速器的内行星轮的与所述转子轴一体旋转的小齿轮、以及与所述驱动轴一体旋转的行星架，至少两个托架小齿轮在所述行星架上自由旋转地装配并且接合在所述内行星轮和所述外行星轮之间，
其特征在于，所述起动器还包括支撑所述带齿环形齿轮的基板，所述基板与所述电动机的所述轭成一体，并且包括：
-小金属板；
-衬套，其装配在所述驱动轴上，以便旋转地引导所述驱动轴；
-塑料部分，其包覆成型在所述小板和所述衬套上，以使它们彼此成一体；
-所述塑料部分包括在所述衬套的外周与所述小金属板的内周之间的塑料层。
因此，小板的金属和衬套之间的塑料层使得可以支撑由驱动轴的弯曲产生的衬套所采用的角度，以便限制板上的过压。因此，本发明使得可以在磨损方面改善系统的使用寿命。
根据一实施例，塑料层的厚度至少为0.5mm。
根据一实施例，塑料部分包括装配在环形齿轮和电动机的轭之间的至少两个止动部件。这使得可以将环形齿轮径向地保持在轭中。
根据一实施例，环形齿轮包括从环形齿轮的外周延伸的突起。
根据一实施例，阻尼柱装配在突起和塑料部分的止动部件之间。这种类型的配置使得可以阻尼由带齿环齿轮承受的冲击。
根据一实施例，带齿环形齿轮形成塑料部分的一部分。这使得可以促进组件的生产。
根据一实施例，衬套具有的轴向长度大于5mm。这使得当发动器进入激活位置时可以最小化衬套所承受的压力。
根据一实施例，小金属板包括主要部分和肩部，该肩部在位于衬套侧的端部上相对于主要部分轴向延伸。由于通过形成肩部而获得的小金属板的局部过厚，这使得可以限制衬套相对于基板的悬垂，并因此当起动器运转时，使塑料在衬套周围承受较小的应力。
根据一实施例，衬套的轴向长度大于小板的主要部分的轴向厚度。本发明对于这种类型的结构特别有利，其中衬套和基板之间的悬垂是大量的。
根据一实施例，装配在驱动轴上的驱动小齿轮定位在起动器的支撑件外部。这改善了这种类型的系统的抗疲劳性，当发动器处于激活位置时，这种类型的系统由于轴的悬垂而产生大量的内应力。
根据一实施例，起动器还包括装配在支撑件和驱动轴之间的前轴承，以引导驱动轴的旋转，发动器包括螺旋肋，该螺旋肋与驱动轴的螺旋肋配合，发动器可在静止位置和激活位置之间移动，并且在激活位置，发动器邻接位于基板和前轴承之间的驱动轴的肩部。当发动器进入激活位置时，这种类型的肩部产生冲击，并因此产生相当大的内部应力，使得本发明特别设计为利用这种所谓的“在肋上停止”发动器构造来实现。
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，不以任何方式限制本发明。
图1是根据本发明的机动车辆热力发动机的起动器的纵向剖视图；
图2a是根据本发明的减速器的纵向剖视图的详细视图；
图2b是根据本发明的支撑减速器的环形齿轮的基板的剖视图；
图2c表示根据本发明的基板的肩部和衬套之间的区域的截面的详细视图；
图3是示出了减速器的环形齿轮与根据本发明的基板的配合的透视图；
图4是带有图1中起动器的辊的自由轮的横截面示意图；
图5表示弹性挡圈的表面状态，该弹性挡圈经受预应力喷丸处理并与图1中的起动器一起用于保持基板；
图6示出了根据材料深度的弹性止动环的残余应力的水平曲线，分别针对未经受喷丸处理的弹性挡圈和已经受预应力喷丸处理的弹性挡圈；
图7示出了所谓的
具体实施方式
在各个图中，相同、相似或类似的元件保持相同的附图标记。在下面的描述中，将从后到前使用轴向方向，对应于图1中从右到左的方向。换句话说，前元件位于驱动小齿轮15侧，而后元件位于相对侧，即位于后凸缘39侧。
参考图1，根据本发明的起动器10包括驱动轴11和装配在驱动轴11上并包括驱动小齿轮15的发动器12。此外，电动机16包括电感器定子17和同轴装配的感应转子18。定子17围绕转子18，转子18装配在电动机16的轴19上。转子18可围绕轭21内的轴线x旋转。后者与起动器10的金属支撑件23是一体的，其设计为固定在机动车辆的固定部分上。
定子17包括由轭21的内周支撑的多个感应磁极26。作为变型，定子17包括电感器绕组，其包括两对绕组，每对绕组围绕与轭21一体的极靴缠绕。每个绕组由连续导体组成，该连续导体在极靴厚度的方向上围绕极靴缠绕的，以便形成具有增大直径的同心连续匝。
转子18包括一组板，这些板设置有用于装配以销的形式的电导体的凹槽。这些导体彼此连接，以形成与属于收集器31的导电条30相关的转子绕组27，收集器31具有与电动机16的轴19成一体的电绝缘体。作为变型，绕组27具有连续的电线。
电刷34在收集器31的收集器条30上摩擦，以便向转子绕组27供电。电刷34属于电刷支架35，电刷支架35配备有用于引导和接收电刷34的保持架。这些电刷34通过弹簧36(例如螺旋型)在收集器条30的方向上受到应力。电刷支架35与金属后凸缘39是一体的，金属后凸缘39在其中心部分具有用于装配滚针轴承类型的轴承40的容座。凸缘39用于与电动机16的轴19的后端的旋转配合。轴19的前端穿过设置在驱动轴11的后部中的孔内的具有减小的横截面的部分，其中衬套43介于这两个元件19、11之间。
轴19的轴线与转子18的轴线x和驱动轴11的轴线重合。后凸缘39用作轭21后端的定心装置，并通过拉杆连接到起动器10的支撑件23。金属轭21夹在金属支撑件23和金属后凸缘39之间。
起动器10还包括电磁接触器46，其平行于电动机16延伸，同时径向地植入后者上方。接触器46具有金属容器47，其由支撑件23支撑，并且配备有设置有至少一个绕组的励磁线圈48。容器47在后部由盖49封闭，盖49由电绝缘材料制成。盖49通过折叠容器47的自由端的后部材料而固定。
端子50、51形成为使得它们各自在盖49内形成固定触点。端子50中的一个设计成连接到电池的正极端子，而另一个端子51通过电缆连接到具有正极性的电刷34。以已知的方式，在线圈48的激励期间，移动芯54在固定芯55的方向上被磁吸引力吸引，首先是为了在消除支撑移动触点57的杆56上的间隙之后起作用，以便使接触器46的触点50、51闭合并向起动器10的电动机16供电，其次是为了致动发动器12的控制杆58。
驱动轴11装配成通过小齿轮支架62在支撑件23的前轴承61中旋转。该前轴承61(其使得可以引导驱动轴11的旋转)例如通过滚珠轴承构成。小齿轮支架62包括空心轴63，以允许驱动轴11通过。两个轴承64介于驱动轴11的外周和小齿轮支架轴63的内周之间，以允许两个元件11、63之间的相对旋转运动。小齿轮支架轴63的外周与前轴承61的内周接触。
驱动小齿轮15通过设置在小齿轮的内周中的轴向肋与小齿轮支架轴63一体旋转地配合，该轴向肋与设置在小齿轮支架轴63的外周中的互补形式的轴向肋接合。此外，减震装置67包括弹簧68，弹簧68在静止状态下将小齿轮15推向止动件69。在与起动器环形齿轮的齿冲击的情况下，弹簧68通过小齿轮15的平移而被压缩，然后小齿轮15倾向相对于止动件69退回。可以理解，小齿轮15在起动器10的支撑件23的外侧装配在驱动轴11上。这种类型的起动器10的所谓的“突出小齿轮”配置由于当发动器12处于激活位置时驱动轴11的悬垂而产生大量内部应力。
发动器12装配成在驱动轴11上滑动，并且包括驱动单元72和自由轮73，驱动单元72配置成由枢转控制杆58致动，自由轮73具有轴向介于驱动单元72和小齿轮支架62之间的辊。
该自由轮73包括位于小齿轮支架轴63的后端侧上的从动环76。从动环76在其外周上包括内轨道77，其可在图4中清楚地看到。根据一实施例，从动环76与小齿轮支架轴63成单个件，并且由与其相同的材料制成。此外，驱动单元72包括自由轮73的驱动环78，在其内周上设置有斜面79。因此，当发动器12处于激活位置时，驱动环78通过驱动单元72与轴11一体旋转。具有轴线y的多个辊82装配在内轨道77和相应的斜面79之间。
自由轮73包括多个预加载弹簧83，每个弹簧83装配在斜面79的边缘和相应的辊82之间。自由轮73的锁定方向由箭头a示出(参见图4)。
自由轮73优选地具有使得其符合以下等式的尺寸：
ε＝((cmax*1000/(n5/2*l*0.05))*((r+r)/(r*r))5/2)1/2
在该表达式中规定：n处于5/2的幂，表达式(r+r)/(r*r)处于5/2的幂，组合处于1/2的幂，其中：
-cmax是以n.m表示的起动器的最大扭矩。扭矩cmax是在转子被电压阻挡且电阻等于电池的电阻以及电池和相关应用的起点之间的相应布线的电阻的情况下测量的；
-n是辊82的数量；
-r是内轨道77的半径；
-l是根据轴线y测量的每个辊82的轴向长度；以及
-r是每个辊82的半径；
-尺寸r、l和r以mm为单位测量。
ε介于200和700之间。
系数ε值减小25％使得可以将起动器的操作循环次数乘以2。符合范围ε的起动器的定义使得可以显著降低辊82和环76、78之间的接触压力水平，同时优化起动器10的尺寸。
驱动单元72还包括垫圈86，垫圈86与驱动单元72的横向壁一起限定用于接收叉形式的杆58的下端的指状物的凹槽。杆58的上端以已知的方式铰接地装配在杆87上，杆87通过弹簧88弹性地连接到移动芯54，弹簧88被称为齿对齿弹簧，容纳在移动芯54中。
驱动单元72在其内部设置有螺旋肋90，螺旋肋90以互补的方式与外螺旋齿91接合，外螺旋齿91在其具有最大直径的后端附近由轴11支撑(参见图1)。因此，包括自由轮73的发动器12在其被杆58移位时在小齿轮15从热力发动机的起动器环形齿轮脱离的静止位置和小齿轮15与热力发动机的起动器环形齿轮接合的激活位置之间通过平移运动被驱动。在激活位置，驱动单元72邻接设置在驱动轴11的齿91之间的肩部93。驱动轴11的该肩部93轴向地位于基板106和前轴承61之间。
而且，如在图2a中可以清楚地看到，以外摆线齿轮系形式的减速器96装配在转子18的轴和驱动轴11之间。更具体地，驱动轴11的后端配置成与行星架97的板成一体，例如通过卷边。托架小齿轮101首先与形成外行星轮的环形齿轮102接合，其次与小齿轮103接合，小齿轮103与转子轴19的前端成一体，形成减速器96的内行星轮。托架小齿轮101装配成每个都可以围绕由行星架97支撑的轴自由旋转。至少有两个托架小齿轮101。在这种情况下，使用三个托架小齿轮101。
环形齿轮102由基板106(其在图2b中详细示出)支撑，并且通过在所述头部21和起动器10的支撑件23之间卷边而与发动机的轭21成一体。基板106包括小金属板107、装配在驱动轴11上以旋转地引导驱动轴11的衬套108以及塑料部分109，其包覆成型在小板107和衬套108上，以使它们彼此成为一体。
塑料部分109包括位于衬套108的外周和小板107的内周之间的塑料层112，小板107的内周对应于界定用于轴11通过的中心开口116的小板107的边缘。在图2c中可以清楚地看到，这种类型的层112使得可以支撑由轴11的弯曲产生的衬套108所采用的角度，以便限制板上的过压。
该塑料层112的厚度e至少为0.5mm。为了使驱动轴11施加的压力最小化，可以使用轴向长度大于5mm的衬套108。
在图2b和2c的实施例中，小金属板107包括主要部分114和肩部115，肩部115相对于主要部分114轴向延伸，在位于衬套108侧的小板107的一端上。因此，肩部115位于小板107的内周上，围绕小板107中的中心开口116，而主要部分114从肩部115延伸直到小板107的外周。
因此，小板107在位于衬套108侧的端部处具有附加厚度。衬套108的轴向长度l1大于小板107的主要部分114的轴向厚度l2。
另外，如在图3中可以清楚地看到，塑料部分109包括装配在环形齿轮102和轭21之间的至少两个止动部件120。这些止动部件120围绕环形齿轮102周向延伸，使得可以将环形齿轮102径向地保持在轭21中。被添加到基板106上的环形齿轮102包括从所述环形齿轮102的外周延伸的突起121。阻尼柱122安装在环形齿轮102的突起121和塑料部分109的止动部件120之间。这种类型的结构使得可以阻尼由例如由金属制成的环形齿轮102所承受的冲击。
作为变型，环形齿轮102形成塑料部分109的一部分。在这种情况下，环形齿轮102的齿模制有塑料部分109的轴向环形壁。
另外，为了确保基板106的楔入，保持元件125(例如呈弹性挡圈类型的弹性止动环的形式)定位在驱动轴11中的凹槽126中，以便邻接基板106(参见图2a)。弹性止动环125呈开环形式，其可通过工具弹性变形，以允许其定位在凹槽126内。为了吸收冲击，弹性挡圈125抵着金属支撑垫圈141支撑，其抵着基板108的塑料部分109支撑。
如图5所示，弹性止动环125包括在与基板106相对的至少其径向面上预应力喷丸的冲击痕迹133。为了防止弹性止动环125在预应力状态下变形，预应力喷丸的冲击痕迹位于弹性止动环125的两个径向面的侧面上。
如图6中的曲线c1所示，与位于0和20μm之间的材料深度的预应力喷丸的冲击痕迹相关的残余压缩应力包含在-600和-1000mpa范围内。相比之下，未经受预应力喷丸处理的弹性止动环的残余应力(参见曲线c2)是正的。
施加到弹性止动环125的预应力喷丸可以与在生产过程结束时实施的清洁喷丸或去毛刺区别开来，并且不能获得包含在-600和-1000mpa之间的压缩应力。特别地，在预应力喷丸的情况下介质的冲击强度远大于清洁喷丸的情况。
因此，通过在弹性止动环125的厚度中产生与由使用中的应力产生的牵引应力(正应力)相反的压缩应力(负应力)，本发明使得可以显著改善弹性止动环125的抗疲劳性。
实际上，如图7所示，对于给定的操作应力
根据一实施例，弹性止动环125由钢制成，并且已经经过贝氏体硬化处理。弹性止动环125的厚度例如约为2mm±10％。
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，用任何其他等同物替换不同的元件而不会构成从本发明的偏离。