专利名称：具有啮合器齿轮的汽车起动机及这种啮合器的安装方法
技术领域：
本发明涉及一种具有啮合器齿轮的汽车用起动机，以及安装这个啮合器的方法。
确切地说，本发明涉及一个汽车起动机，它有一个啮合器，轴向滑动地安装在电机轴上，它可以在后退的停止位置和向前的啮合位置之间轴向滑动，它还有一个与电机轴旋转连接的驱动器，通过一个自由轮装置旋转驱动一个啮合轮，其中，啮合轮位于啮合器的轴向前方，电机轴的前轴向端伸入啮合轮的内孔中，啮合器上有止动装置，以便轴向确定啮合器向前的啮合位置。
根据这种起动机的已知结构，止动装置是装在啮合器啮合轮的径向内槽中的一个环或垫圈，它径向向内突出，对着止动螺钉上的一个止动轴肩，螺钉轴向拧在起动机轴的自由端中。
为了安装这些零件，啮合轮的前轴向端是开口的，必须用一个附加的塞子密封地堵住。
另外，为了在上面固定止动螺钉，起动机轴自由端要钻孔和攻丝，这些操作成本很高，还会削弱电机轴。
为了解决这些问题，本发明提出一种汽车起动机，它有一个可轴向滑动地装在电机轴上的啮合器，啮合器可以在后退的停止位置和向前的啮合位置之间轴向移动，它包括一个与电机轴旋转连接的驱动器，通过一个自由轮装置旋转驱动一个啮合轮，啮合轮位于啮合器的前轴向端处，电机轴的前轴向端装在啮合轮的内孔中，它具有限位装置，用于确定啮合器向前啮合时的轴向位置，啮合轮由两个独立的零件构成，它们是啮合齿轮和驱动啮合齿轮的轴套，前轴向端具有啮合齿的齿轮装在轴套的前面，轴套与自由轮装置连接，在轴套和齿轮之间设置了连接装置，使得轴套带动齿轮旋转，并可使其沿轴线轴向移动，其特征为轴套的前轴向端上有外花键，它与齿轮后轴向端内孔中的对应内花键配合，其特征还有在组装啮合轮时，将轴套的有花键的前轴向端沿轴向滑动插入齿轮的有花键的后轴向端内。
本发明的其它特点为-轴套前部的外圆柱面上有一个环形槽，这个圆柱面的轴向位置在花键的后面，其直径大于花键的顶径，齿轮的后部内圆柱面上有一道环形槽，这个圆柱面在齿轮的内孔中，它的轴向位置在花键的后面，其直径基本上等于轴套外圆柱表面的直径，一个弹性环同时各有一部分分别处于轴套和齿轮的环形槽中，以保证啮合轮组装的轴向固定，弹性环在自由状态下的中径等于轴套和齿轮的圆柱表面的直径，在组装啮合轮时，弹性环将径向变形，完全缩入轴套或齿轮的环形槽中的一个内；-在组装啮合轮时，处于自由状态的弹性环装在轴套的环形槽中，齿轮后圆柱面在齿轮后轴向端面处有一个倒角，在将轴套轴向插入齿轮中时，这个倒角将使弹性环向内径向变形，完全缩入轴套的环形槽中；-轴套前部的外圆柱面的轴向后端为一个外轴肩，当轴套轴向推动齿轮进入向前的啮合位置时，它这个轴肩将顶上齿轮的后轴向端，以限制作用在弹性环上的轴向力；-轴套通过导向套以可滑动和可转动的方式安装在电机轴上，导向套装在一个位于轴套内孔的后轴向端处的柱形座中；-轴套的后轴向端有一个外圆柱面，它构成辊式自由轮装置的滚道，其轴向位置与装导向套的座相同；-齿轮通过一个导向套以可旋转的方式安装在电机轴上，导向套在齿轮内孔内的轴向位置位于外啮合齿和内花键之间；-齿轮的内孔在前轴向端处是封闭的；-齿轮有一个后外圆柱面，它通过一个导向套安装在起动机外壳的一个零件的圆柱形开孔中；-齿轮的后外圆柱面的轴向前端是一个径向外轴肩，一个密封圈靠在这个轴肩上，它紧紧地套在外圆柱面上，并沿轴向向前靠紧，啮合器在后退的停止位置时，密封圈沿轴向夹紧在齿轮的径向外轴肩和壳体零件的圆柱形开孔通到的轴向环形表面之间；-确定啮合器向前的工作位置的限位装置设置在轴套上，它们与起动机的一个固定表面配合；-齿轮前轴向端内孔的直径大于电机轴的直径，在它轴向后面是一个径向的内环，它构成一个轴向的轴肩，电机轴环形槽中的止动环顶在这个轴肩上；-啮合器在电机轴上的安装过程如下-将驱动器、自由轮装置和装了弹性环的轴套装在电机轴上；-将止动环装在电机轴上；-装上起动机壳体的零件；-将密封圈装在齿轮上；-将齿轮沿轴向首先装到电机轴上，然后通过带花键的轴向端的轴向接合，使齿轮套到轴套上，直到弹性环弹性地卡到齿轮的环形槽中。
本发明的其它特征和优点将在下面的详细说明中体现出来，为了更好地理解本发明，参阅以下附图-
图1为起动机的局部轴向剖视图，其中的啮合器属于现有技术，处于后退的停止位置；-图2与图1类似，示出具有本发明的啮合器的起动机；-图3为根据本发明的由啮合齿轮及驱动轴套组成的起动机啮合轮的放大轴向剖视图。
图1示出一个起动机10的一部分，它的啮合器12属于现有技术，它主要包括一个轴线为A1的电机轴14，一个管状的啮合轮16通过中间导向套18可滑动地套在这个轴上。
啮合轮16的轴向后端部20插入具有辊子的自由轮装置22的内部，后者由一个与电机轴14转动连接的驱动器24旋转驱动。
图1中显示的啮合器12处于后退的停止位置，它可以在控制叉26自由端的作用下按图1中从右向左方向轴向移动。控制叉26与起动机10的开关28接触。
为了确定啮合器12相对于电机轴14的前进工作位置，在啮合轮16的内孔中的轴向槽中设置了一个止动环30，它与一个作为挡块的螺钉36的轴肩34配合，螺钉36拧在电机轴14的端部内螺孔中。
啮合轮16前轴向端40是开口的，以便装入各种零件，开口用一个塞子42密封地堵住。
前轴向端40的外面是齿44，当啮合器12处于前面的工作位置时，齿44与备有起动机10的内燃式发动机飞轮上的齿圈(未示出)啮合。
如在图中可以看到的那样，啮合器的这种止动环结构使得电机轴14和啮合轮16的前轴向端变得非常脆弱，而啮合轮在与发动机飞轮上齿圈啮合的瞬间将承受很大的载荷。
另外，由于止动环30的存在，使得为啮合轮16导向的轴套18在轴向距啮合轮16的前轴向端40相对较远，啮合轮16上有齿44。
这将使承受极大载荷的轴套18处于不利的悬伸状态，在啮合时由于电机轴14的弯曲而损坏。
最后，必须设置附加的止动装置，以防止起挡块作用的螺钉36松脱而改变啮合器在工作状态的轴向位置。
图2和图3中示出了本发明起动机的啮合器12。
与图1中相同或类似的零件用相同的标号标注。
如在图3中可更清楚地看到的那样，这个啮合器12的啮合轮16由两个独立的零件构成，一个是啮合齿轮46，一个是驱动轴套48。
齿轮46的前轴向端50具有齿44，用于与发动机飞轮的齿圈啮合，而轴套48的后轴向端52有一个外圆柱表面54，构成自由轮装置22的辊子的滚道。
如在图2和图3中可以看到的那样，轴套48在轴向位于齿轮46的后面，在齿轮46和轴套48上设置有连接装置，以便将它们沿电机轴14的轴线A1在轴向和转动两个方向上牢固连接起来。
为了旋转方向的连接，在轴套48的前轴向端56上有外花键58，以便与齿轮46后轴向端64的内孔62中的内花键60啮合。这样，轴套48的前轴向端56将插在齿轮46的后轴向端64内。
为了轴向的连接，设置了一个弹性环66，在啮合轮16组装起来之后，一方面，弹性环66的径向内周位于轴套48上的环槽68中，另一方面，它的径向外周位于齿轮46内孔62的环形槽70中。
如图3所示，轴套48的环形槽68位于一个外圆柱表面72上，这个表面在轴向位于轴套48的花键58后面，其直径至少等于花键58的外径。同样，齿轮46上的环形槽70位于一个内圆柱表面74上，它位于齿轮46的花键60之后，其直径大致等于轴套48外表面72的直径，小于或等于齿轮46的内花键60的底径。
为了保证轴套48和齿轮46的轴向连接，弹性环66在自由状态时的中径应基本等于圆柱面72和74的共同直径，这两个圆柱面分别位于轴套48和齿轮46上，上面分别有环形槽68和70，使得弹性环可以与环形槽68和70构成稳固的连接。
为了使得啮合轮16的安装比较方便，齿轮46上有环形槽70的内圆柱表面74在齿轮46后轴向端78处有一个锥形倒角80。
实际上，为了安装啮合轮16，弹性环66被放在轴套48的槽68中，处于自由状态。
随后，轴套48被轴向插入齿轮46，这时，它们的花键58、60相互啮合。当弹性环66的外圆与锥形倒角80接触之后，倒角80迫使弹性环66径向向内变形，直到它完全缩入轴套48的槽68内，以便能够沿齿轮46的内圆柱表面74滑动。
当环形槽68和70在轴向处于面对面位置时，弹性环66的一部分进入齿轮上的环形槽70，恢复初始状态，因此确保了齿轮46和轴套48的轴向连接。
因此，轴套48上的槽68的深度至少要等于弹性环66的径向厚度，以便在安装的时侯，弹性环66可以完全缩入槽内。可以使齿轮46上的槽70的直径略小于弹性圈66自由状态时的外径，以便保证弹性环66的一部分位于齿轮46的槽70内，而不会从轴套48的环形槽68中径向脱出。
如从图3中看到的，轴套48上有槽68的圆柱表面72的后面是一个外圆锥面82，它与锥形倒角80相配合，外圆锥面82和锥形倒角80用于在轴套48使齿轮46向前移动时，减少弹性环66所承受的剪力。
这在某些情况下非常必要。比如，如果发动机飞轮齿圈的齿和齿轮46前轴向端50上的齿位置不相对应时，前轴向端将顶在飞轮齿圈的侧面，这时，啮合器12施加的轴向力非常大。
如在图2中所看到的那样，本发明啮合器的一个特点为用于确定啮合器12的向前工作位置时轴向位置的限位装置设置在电机轴14和轴套48之间。
因此，轴套48前轴向端56处内孔86中有一个径向内轴颈88，其直径基本上等于电机轴14的直径，小于轴套48中内孔86的内径。
径向轴颈88构成一个轴向的轴肩90，它与电机轴环形槽94内的止动环92配合，这个止动环92在轴向位于套在电机轴14上的轴套48的前面。
这样，当啮合器12沿轴向向前移动时，止动环92和轴套48上的轴向轴肩90配合确定啮合器12的轴向工作位置。
在图2中可以看到，轴套48在电机轴14上的运动借助一个后导向套96导向，后导向套96位于内孔86的圆柱槽座98中，它的轴向位置位于轴套48后轴向端52的外圆柱表面54处，这个圆柱外表面构成自由轮装置22的辊子的滚道。
齿轮46也通过一个导向套100滑动地装在电机轴14上，这个导向套100装在内孔62的槽座102中，其轴向位置在外啮合齿44和内花键60之间。
啮合轮16由两个独立的零件构成，这种设计使得电机轴的轴向止动环92可以装在电机轴14前轴向端104的后部，而齿轮46的导向套100在电机轴14的前轴向端104上滑动，使得导向套100可以在轴向接近外齿44。齿44将承受齿轮46与齿圈啮合的载荷。
这样，就限制了齿轮46的弯曲变形。
另外，与现有技术相比，避免了在电机轴向端部设置螺钉，这一方面减小了轴14的尺寸，另一方面齿轮46的前轴向端可以是封闭的，这将有利于密封，并提高齿轮46这一承载很大的部分的刚度。
轴14的前端部104的直径缩小，就有可能使用齿数较少的齿轮46，使得外齿44的根部和内孔62之间有足够的材料厚度。
如在图2中所能看到的，齿轮46的后轴向端64有一个外圆柱面106，它通过一个轴套108以可转动的方式安装在起动机10壳体前盖板112的圆形开孔110中。
外圆柱面106的轴向前方是一个轴肩114。
外圆柱面106上紧紧地套着一个唇状轴向接触垫圈116，它轴向向前靠在轴肩114上，并与盖板112上开孔110周围的环形轴向平面117配合，以便在啮合器处于后退停止位置时，保证起动机10的密封。
起动机10前面部分的安装步骤为先将驱动器24、自由轮装置22和轴套48装在起动机10的电机轴14上，再将弹性环66装在轴套48的环形槽68中，并将止动环92装在电机轴14的环形槽94中。
随后用带有导向套108的盖板112将起动机10的壳体封闭起来，电机轴14的前端104从开孔110中伸出。
然后，将带有唇式垫圈116和导向套100的齿轮46插入盖板112的开孔110中，直到轴套48和齿轮46的对应花键58和60对在一起。导向套100套在电机轴14上。
当锥形倒角80顶在弹性环66上时，在齿轮46上施加足够的轴向压力将使弹性环66径向变形，然后卡在齿轮46的环形槽70中，这样啮合器12就安装好了。
在前面描述及图示的例子中，轴套48的前轴向端56是插在齿轮46的后轴向端60内，但是，可以简单地将结构反过来，在轴套48上设置内花键，在齿轮46上设置外花键，这并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种汽车起动机，它有一个可轴向滑动地装在电机轴(14)上的啮合器(12)，啮合器(12)可以在后退的停止位置和向前的啮合位置之间轴向移动，它包括一个与电机轴(14)旋转连接的驱动器(24)，通过一个自由轮装置(22)旋转驱动一个啮合轮(16)，啮合轮(16)位于啮合器(12)的前轴向端(50)处，电机轴(14)的前轴向端(104)装在啮合轮(16)的内孔(32)中，它具有限位装置(90，92)，用于确定啮合器(12)向前啮合时的轴向位置，啮合轮(16)由两个独立的零件构成，它们是啮合齿轮(46)和驱动啮合齿轮的轴套(48)，前轴向端(50)具有啮合齿(44)的齿轮(46)装在轴套(48)的前面，轴套(48)与自由轮装置(22)连接，在轴套(48)和齿轮(46)之间设置了连接装置(58，60，66)，使得轴套(48)带动齿轮(46)旋转，并可使其沿轴线(A1)轴向移动，其特征为轴套(48)的前轴向端(56)上有外花键(58)，它与齿轮(46)后轴向端(64)内孔(62)中的对应内花键(60)配合，在组装啮合轮(16)时，将轴套(48)的有花键的前轴向端(56)沿轴向滑动插入齿轮(46)的有花键的后轴向端(60)内。
2.根据权利要求1所述的起动机，其特征为轴套(48)前部的外圆柱面(72)上有一个环形槽(68)，这个圆柱面的轴向位置在花键(58)的后面，其直径大于花键(58)的顶径，齿轮(46)的后部内圆柱面(74)上有一道环形槽(70)，这个圆柱面(74)在齿轮(46)的内孔中，它的轴向位置在花键(60)的后面，其直径基本上等于轴套(48)外圆柱表面(72)的直径，一个弹性环(66)同时各有一部分分别处于轴套(48)和齿轮(46)的环形槽(68，70)中，以保证啮合轮(16)组装的轴向固定，弹性环(66)在自由状态下的中径等于轴套(48)和齿轮(46)的圆柱表面(72，74)的直径，在组装啮合轮(16)时，弹性环(66)将径向变形，完全缩入轴套(48)或齿轮(46)的环形槽(68，72)中的一个内。
3.根据权利要求2所述的起动机，其特征为在组装啮合轮(16)时，处于自由状态的弹性环(66)装在轴套(48)的环形槽(68)中，齿轮(46)后圆柱面(74)在齿轮(46)后轴向端面(78)处有一个倒角(80)，在将轴套(48)轴向插入齿轮(46)中时，这个倒角将使弹性环(66)向内径向变形，完全缩入轴套(48)的环形槽(68)中。
4.根据权利要求3所述的起动机，其特征为轴套前部的外圆柱面(72)的轴向后端为一个径向外轴肩(82)，当轴套(48)轴向推动齿轮(46)进入向前的啮合位置时，轴肩将顶住齿轮(46)的后轴向端(78)，以限制作用在弹性环(66)上的轴向力。
5.根据上述权利要求中任意一条所述的起动机，其特征为轴套(48)通过导向套(96)以可滑动和可转动的方式安装在电机轴(14)上，导向套(96)装在一个位于轴套(48)的内孔(86)的后轴向端(52)处的柱形座(98)中。
6.根据权利要求5所述的起动机，其特征为轴套(48)的后轴向端(52)有一个外圆柱面(54)，它构成辊式自由轮装置的滚道，其轴向位置与装导向套(96)的座(98)相同。
7.根据上述权利要求中任意一条所述的起动机，其特征为齿轮(46)通过一个导向套(100)以可旋转的方式安装在电机轴(14)上，导向套(100)在齿轮(46)内孔(62)内的轴向位置位于外啮合齿(44)和内花键(60)之间。
8.根据上述权利要求中任意一条所述的起动机，其特征为齿轮(46)的内孔(62)在前轴向端(50)处是封闭的。
9.根据上述权利要求中任意一条所述的起动机，其特征为齿轮(46)有一个后外圆柱面(106)，它通过一个导向套(108)安装在起动机(10)外壳的一个零件(112)的圆柱形开孔(110)中。
10.根据权利要求9所述的起动机，其特征为齿轮(46)的后外圆柱面(106)的轴向前端是一个径向外轴肩(114)，一个密封圈(116)靠在这个轴肩(114)上，它紧紧地套在外圆柱面(106)上，并沿轴向向前靠紧，啮合器(12)在后退的停止位置时，密封圈(116)沿轴向夹紧在齿轮(46)的径向外轴肩(114)和壳体零件(112)的开孔(110)通到的轴向环形表面(117)之间。
11.根据权利要求1所述的起动机，其特征为确定啮合器(12)向前的工作位置的限位装置(90，92)设置在轴套(48)上，它们与起动机(10)的一个固定表面(117)配合。
12.根据权利要求11所述的起动机，其特征为齿轮(46)前轴向端(56)内孔(86)的直径大于电机轴(14)的直径，在它轴向后面是一个径向的内环(88)，它构成一个轴向的轴肩(90)，电机轴(14)环形槽(94)中的止动环(92)顶在这个轴肩(90)上。
13.根据权利要求12所述的起动机的安装方法，其特征为啮合器(12)安装在电机轴(14)上的步骤如下-将驱动器(24)、自由轮装置(22)和装了弹性环(66)的轴套(48)装在电机轴(14)上；-将止动环(92)装在电机轴(14)上；-装上起动机(10)壳体的零件(112)；-将密封圈(116)装在齿轮(46)上；-将齿轮(46)沿轴向首先装到电机轴(14)上，然后通过带花键的轴向端(64，56)的轴向接合，使齿轮(46)套到轴套(48)上，直到弹性环(66)弹性地卡到齿轮(46)的环形槽(70)中。
全文摘要
本发明涉及汽车起动机，它有一个可轴向滑动地装在电机轴(14)上的啮合器(12)，包括一个与电机轴(14)旋转连接的驱动器(24)，旋转驱动一个啮合轮，啮合轮由两个独立的零件构成，它们是啮合齿轮(46)和驱动齿轮的轴套(48)，轴套(48)和齿轮(46)之间有连接装置(66)，使轴套(48)带动齿轮(46)旋转，并可使其沿电机轴(14)的轴线轴向移动。
文档编号F02N15/02GK1163346SQ9710216
公开日1997年10月29日 申请日期1997年1月31日 优先权日1996年2月9日
发明者热拉尔·维卢 申请人:瓦莱奥电机设备公司