專利名稱：優(yōu)化噪聲的齒部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化噪聲的齒部。
背景技術(shù)：
DElO 2008 042 434. 5涉及一種用于內(nèi)燃機的減速器以及起動裝置。借助于該減速器，借助于至少兩個相互處于接合中的·齒輪實現(xiàn)在驅(qū)動軸和輸出軸之間轉(zhuǎn)速降低的聯(lián)結(jié)。該齒輪被構(gòu)造成直齒，其中，在這兩個齒輪之間的齒部被構(gòu)造成高齒。該齒部作為高齒的構(gòu)造方案實現(xiàn)，明顯提高彼此處于接合中的嚙合構(gòu)件的重合度。高齒為這樣的齒部，即，在其中通過減小法向嚙合角，并且優(yōu)選地保持該法向嚙合角小于20 °，使齒部的重合度^ 2. O。在該齒部作為高齒的設(shè)計方案中得到更陡的齒面、更大的齒形重合度以及更小地出現(xiàn)的作用到相互嚙合的齒輪的軸承上的徑向力。與傳統(tǒng)的齒部幾何結(jié)構(gòu)相比，該高齒對于軸向間距偏差以及旋轉(zhuǎn)偏擺更不敏感，此外改進了運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。與也被稱為人字齒的雙斜齒相比，高齒具有的優(yōu)點為，可借助于傳統(tǒng)的加工過程制造被應(yīng)用的直齒的齒輪并且由此可保留現(xiàn)有的裝配過程。常常使用具有傳統(tǒng)的齒部的齒輪用于由小齒輪和齒圈組成的減小轉(zhuǎn)速的齒部。這具有的缺點為，在運行期間引起使由起動小齒輪和齒圈組成的齒部的聲學的性能惡化的振動。由此產(chǎn)生的噪聲有時可相對大并且由此可為干擾的。為了避免這種振動的產(chǎn)生，例如設(shè)置帶有更小的傳動比的直齒。該措施改進了嚙合比并且減小了振動的產(chǎn)生和伴隨的噪聲級。由此改進了聲學的特性。然而，減小傳動比同樣意味著改變起動裝置的動力性，從而在極低的溫度時會損害起動過程。進而這導致，不再能滿足客戶設(shè)計任務(wù)書的要求或必須考慮適應(yīng)該要求。此外，為了減小該振動的產(chǎn)生，在彼此嚙合的齒輪副、起動小齒輪和齒圈之間設(shè)置斜齒。該措施改進了嚙合比并且防止了振動的產(chǎn)生以及與此伴隨的噪聲級。由此改進了聲學的特性。然而，斜齒的構(gòu)造方案意味著，軸向的推力作用到具有斜齒的齒輪上。這進而導致，必須根據(jù)產(chǎn)生的推力來設(shè)置相應(yīng)的齒輪的軸或容納該齒輪的軸承。同樣，必須在考慮出現(xiàn)的推力的情況下相應(yīng)地設(shè)計殼體的剛性。這導致當前必須抵擋在使用斜齒時產(chǎn)生的軸向力的殼體的高成本的方案。與此伴隨明顯的成本提高。此外，在具有斜齒的齒輪處存在更高的摩擦，從而使由起動小齒輪和齒圈組成的齒部的效率惡化并且由此減小了起動機的功率。這意味著，減小了起動裝置或其電子驅(qū)動部的起動能力。為了消除這種情況，可提高電動機的功率以用于在所有出現(xiàn)的運行條件下保證必要的起動能力。這則導致，電動機的磨損、特別是換向系統(tǒng)的磨損加劇，從而縮短了電動機的使用壽命。斜齒的有利的振動特性與效率的惡化和更高的設(shè)計成本是相對立的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種在特別是起動裝置的起動小齒輪和內(nèi)燃機的齒圈的兩個相互嚙合的齒輪之間的齒部，通過該齒部顯著改進起動小齒輪和齒圈的齒部的噪聲級和振動特性。通過根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案,基本上保持了傳統(tǒng)的直齒的高效率。按照根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案，在相互嚙合的齒輪之間的齒部被構(gòu)造成高齒，其簡化了齒輪的相互嚙合。在相互嚙合的齒輪中的至少一個上設(shè)置有不對稱的齒形幾何結(jié)構(gòu)，其至少延伸經(jīng)過齒部的軸向的長度的一部分。通過根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案，一方面可實現(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)形式并且另一方面在起動小齒輪和齒圈的齒部的成本適宜的設(shè)計方案的同時實現(xiàn)顯著提高的使用壽命。由起動小齒輪和齒圈組成的相互嚙合的嚙合對設(shè)有優(yōu)化的齒部，其具有特殊外形以用于在內(nèi)燃機的起動過程期間在內(nèi)燃機的齒圈和起動裝置的起動小齒輪相互嚙合時減小噪聲級。起動小齒輪和齒圈的對的優(yōu)化的設(shè)計方案具有的優(yōu)點為，通過優(yōu)化的齒部明顯以聲學的方式優(yōu)化了運行，也就是說總地明顯降低了出現(xiàn)的噪聲級。此外，實現(xiàn)緊湊的且節(jié)省成本的結(jié)構(gòu)。特 別是通過以下方式實現(xiàn)成本的節(jié)省，即，如以前一樣使用直齒。由此可避免否則必須通過起動裝置的軸承和殼體的結(jié)構(gòu)上的措施而抵擋的軸向力。按照根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案，可如此設(shè)計驅(qū)動軸和曲軸以及齒輪的軸承，即，不必或僅僅需抵擋小的軸向力。通過將該齒部設(shè)計成高齒，實現(xiàn)聲學的特性的改進。這允許相互嚙合的齒輪的齒形重合度的提高，其結(jié)果為改進的噪聲和振動性能。減小的振動水平也正面地作用于在起動小齒輪和齒圈之間的優(yōu)化的齒部的使用壽命。在這種情況中，優(yōu)化噪聲的高齒理解為這樣的齒部，即，在其中通過減小法向嚙合角并且使齒頂?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)具有齒頂輪廓的縮進部而提高齒部的重合度。此外，如此構(gòu)造該高齒，即，在齒根的區(qū)域中建立齒根輪廓的強化。由此得到更陡的齒面、更大的齒形重合度和作用到齒輪的軸承上的更小的徑向力。此外，通過齒頂輪廓的縮進部理想地防止或明顯減小在相互嚙合的齒輪開始嚙合時由于噪聲引起的進入沖擊。齒根輪廓的強化提高了齒的剛性，這同樣有助于對出現(xiàn)的噪聲級的明顯降低。與傳統(tǒng)的齒幾何結(jié)構(gòu)相比，代表特殊外形的高齒對于軸向間距偏差以及旋轉(zhuǎn)偏擺明顯更不敏感，此外顯著改進了相互嚙合的齒輪的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在該高齒的有利的設(shè)計方案中，其具有在起動小齒輪和齒圈之間的約為I或大于I的有效最小齒形重合度。如此設(shè)計齒高，即，未被修正的漸開線區(qū)域?qū)崿F(xiàn)在起動小齒輪和齒圈之間> I的有效最小齒形重合度。那么，當如此選擇節(jié)圓直徑dFa,即，哨合長度ga符合關(guān)系式ga= l*pet (其中Pet表示(端)齒距)時，滿足該條件。齒形重合度ε α表示嚙合長度ga相對于(端)齒距Pet的比。端齒距Pet = mt* π *C0S a t為在嚙合線上的兩個右齒面和左齒面的間距。利用在齒部處的該接合也可實現(xiàn)齒部的載重能力優(yōu)化。通過以上闡述的措施實現(xiàn)一方面對優(yōu)化的噪聲和振動性能的要求、另一方面對相互嚙合的齒輪的足夠的強度。此外，通過使用對于在齒輪對上的一定的傳動比減小的模數(shù)實現(xiàn)齒形重合度的提高，根據(jù)以下設(shè)計方案得到該模數(shù)必須以滿足強度的方式選擇所使用的模數(shù)，以便在齒部的齒根的區(qū)域中給出承載能力。根據(jù)本發(fā)明，最小的可用模數(shù)為I. 0mm。然而，該值應(yīng)僅僅被理解為參考值，因為通過使用改進的材料可能也可實現(xiàn)更小的模數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的改進方案中，該高齒具有10°至35°、優(yōu)選地約15°或約25°的法向嚙合角。通過該高齒的法向嚙合角的減小得到更陡的齒面、更大的齒形重合度以及更小地出現(xiàn)的徑向力。由此與傳統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相比，該高齒相對于軸向間距偏差以及旋轉(zhuǎn)偏擺更不敏感，也改進了運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在以無切削的方式加工的齒部中，可將該嚙合角減小到約10°，特別是當齒形重合度> I. O時。如果滾銑齒部，則可將法向嚙合角度減小到例如15°。通過合適的措施、例如選擇其它材料以提高強度，也可實現(xiàn)< 10°的法向哨合角。通過以下方式給出根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的有利的實施變型方案，S卩，高齒的齒根具有與擺線形狀不同的形狀。通過使用更小的模數(shù)減小了齒部的齒根半徑。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒根圓，有利地通過被修正的齒根圓代替齒根形狀以用于改進齒根強度。該優(yōu)化的齒根形狀與至今為止被構(gòu)造的漸開線形狀不同。在根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的改進方案中規(guī)定，高齒的齒頂具有被修改的齒頂區(qū)域。在該齒頂區(qū)域中，齒面例如可通過與所使用的模數(shù)相匹配的、小的頂圓形成。此外備 選地，可設(shè)置齒頂縮進部。該齒頂縮進部通過三個彼此相切地伸延的不同的半徑實現(xiàn)，這些半徑分別使齒面和齒頂相互連接。該最后提及的措施實現(xiàn)傳遞力的齒面的無沖擊的進入，從而減小了磨損并且降低了噪聲級。此外，以有利的方式可借助于傳統(tǒng)的加工過程制造根據(jù)本發(fā)明提出的高齒。不進行附加的加工步驟，從而可相對成本適宜地制造該齒部。在根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的有利的改進方案中，起動裝置的輸出軸與單向離合器相關(guān)聯(lián)。通過該單向離合器可防止，已經(jīng)被起動的內(nèi)燃機以高的轉(zhuǎn)速加載減速器的驅(qū)動軸并且由此例如損壞通過該減速器聯(lián)接的電動機。通過該單向離合器實現(xiàn)單側(cè)的扭矩傳遞，從而扭矩僅僅可從驅(qū)動軸被傳遞到輸出軸上并且不可在相反的方向上被傳遞。按照根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案，該高齒與至少在該齒部的受限的長度上伸延的在齒形處不對稱的幾何結(jié)構(gòu)共同作用。齒形的該不對稱的幾何結(jié)構(gòu)不僅可被實施在內(nèi)燃機的齒圈的端側(cè)的區(qū)域中而且可被實施在起動裝置的待在軸向的方向上嚙合到內(nèi)燃機的齒圈中的起動小齒輪的端側(cè)的區(qū)域中。在齒形的該不對稱的幾何結(jié)構(gòu)的區(qū)域中，如此設(shè)計該齒部，即，從相應(yīng)的齒輪的前部的端側(cè)起僅僅單側(cè)地、也就是說不對稱地在一定的齒寬上減小起動小齒輪的或者內(nèi)燃機的齒圈的齒厚，并且在該構(gòu)造成帶有減小的齒厚的區(qū)域上，力求的旋轉(zhuǎn)齒隙(Verdrehflankenspiel)具有例如O. 3mm的值。由此實現(xiàn)這樣的設(shè)計,使得在其中不減小齒厚的通常的齒寬具有明顯減小的齒隙。通過這兩種措施的組合，一方面保證起動小齒輪到齒圈中的嚙合并且另一方面明顯降低了相互嚙合的齒部的噪聲級。用于建立齒形的不對稱的幾何結(jié)構(gòu)的齒厚減小可與起動裝置的轉(zhuǎn)動方向無關(guān)地在齒部的相互嚙合的齒輪的左側(cè)或右側(cè)的相應(yīng)的齒面上實現(xiàn)。在該不對稱的齒部的設(shè)計中應(yīng)考慮，不僅在減小的齒厚的區(qū)域上而且在設(shè)計成正常的齒厚的區(qū)域上保證用于齒面壓力和齒根應(yīng)力的安全性。在設(shè)計不對稱的齒部方面應(yīng)如下操作在設(shè)計優(yōu)化噪聲的直齒時力求減小旋轉(zhuǎn)齒隙。同時為了保證起動小輪到內(nèi)燃機的齒圈的外齒中的嚙合，保持O. 3mm的最小旋轉(zhuǎn)齒隙。在設(shè)計齒部時應(yīng)進行如下方法I.在第一步驟中，設(shè)計優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)，其保證力求的最小根部安全性和最小齒面安全性。在該優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中存在的旋轉(zhuǎn)齒隙允許在O. 3mm以下。2.在第二設(shè)計步驟中，為了實現(xiàn)所需的O. 3mm的旋轉(zhuǎn)齒隙，得出帶有減小的齒寬的從根據(jù)第一步驟的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中得出的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。在此保證，使用與在根據(jù)第一方法步驟優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中相同的齒根半徑?？赏ㄟ^調(diào)整例如在起動小齒輪處更小的變位系數(shù)進行齒寬的減小，保持齒頂圓直徑不變。3.在第三設(shè)計步驟中，評估在第二設(shè)計步驟之后是否保證了給出的最小齒根安全性。如果根據(jù)第二設(shè)計步驟的齒部幾何結(jié)構(gòu)的最小齒根安全性相應(yīng)于參考齒部的齒根安全性，則認可根據(jù)第一設(shè)計步驟優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。如果不滿足該條件，則應(yīng)在根據(jù)第一設(shè)計步驟優(yōu)化的齒部中進行模數(shù)提高并且重復(fù)根據(jù)第二設(shè)計步驟和第三設(shè)計步驟、也就是說評估的過程。


下面根據(jù)在附圖中示出的示例詳細解釋本發(fā)明。其中圖I顯示了帶有由通過起動小齒輪和齒圈的相互嚙合的齒部組成的對的內(nèi)燃機的起動裝置，圖2顯示了由帶有優(yōu)化噪聲的高齒的起動小齒輪和齒圈組成的齒部對的側(cè)視圖，圖3顯示了優(yōu)化噪聲的高齒的側(cè)視圖，以及圖4顯示了在起動裝置的起動小齒輪的或內(nèi)燃機的齒圈的端側(cè)處的不對稱地構(gòu)造的齒部幾何結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實施例方式圖I以縱剖視圖示出了起動裝置10。該起動裝置10例如具有起動電動機13和預(yù)嚙合致動器16 (例如繼電器、起動機繼電器)。所述起動電動機13和電的預(yù)嚙合致動器16固定在一個共同的驅(qū)動端軸承蓋19上。所述起動電動機13在功能上用于當起動小齒輪22嚙合到在圖I中未示出的內(nèi)燃機的齒圈25中時驅(qū)動起動小齒輪22。起動電動機13具有作為殼體的極管28，所述極管在其內(nèi)周上支承多個極靴31，這些極靴分別被一個勵磁繞組34纏繞。對于更小功率級的起動機來說，代替極靴31和勵磁繞組34在此也可設(shè)想永磁體。極靴31又包圍著電樞37，該電樞具有由薄片40構(gòu)成的電樞疊片組43和設(shè)置在多個槽46中的電樞繞組49。電樞疊片組43壓緊在驅(qū)動軸44上。在驅(qū)動軸13的遠離起動小齒輪22的端部上還安裝了換向器52，此外，所述換向器52由多個單個的換向器薄片55構(gòu)成。換向器薄片55通過已知的方式與電樞繞組49電連接，使得在通過電刷58給換向器薄片55通電時產(chǎn)生電樞37在極管28中的旋轉(zhuǎn)運動。設(shè)置在電驅(qū)動裝置16和起動電動機13之間的電流引線61在接通狀態(tài)時不僅為電刷58而且還為勵磁繞組34供電。驅(qū)動軸44在換向器一側(cè)通過軸頸64支撐在滑動軸承67中，該滑動軸承67又位置固定地保持在換向器軸承蓋70中。所述換向器蓋70又借助于拉桿73固定在驅(qū)動端軸承蓋19中，所述拉桿73 (如螺釘，例如兩個、三個或者四個)分布在極管28的周邊上。在此，極管28支撐在驅(qū)動端軸承蓋19上,而且換向器軸承蓋70支撐在極管28上。沿驅(qū)動方向，在電樞37上連接了一個太陽輪80，該太陽輪是行星齒輪傳動機構(gòu)、例如行星齒輪變速器83的一部分。太陽輪80被多個行星齒輪86、通常是三個行星齒輪86包圍，這些行星齒輪借助于滾動軸承89或還由滑動軸承而支撐在軸頸92上。行星齒輪86在內(nèi)齒輪95中滾動，所述內(nèi)齒輪95徑向地支承在起動裝置10的極管28中。朝向輸出側(cè)的方向，與行星齒輪86相接的是行星架98，軸頸92容納在所述行星架中。行星架98又支承在中間支承件101和設(shè)置在該中間支承件101中的滑動軸承104中。中間支承件101被設(shè)計為盆形，以便于在其中容納行星架98以及行星齒輪76。此外，在盆形的中間支承件101中還設(shè)置了內(nèi)齒輪95，該內(nèi)齒輪最后通過蓋107相對于電樞37封閉。中間支承件101也通過其外周邊支撐在極管28的內(nèi)側(cè)。電樞37在驅(qū)動軸44的遠離換向器52的端部上具有另一個同樣容納在滑動軸承113中的軸頸110。所述滑動軸承113又容納在行星架98的中央孔里。行星架98與輸出軸116 —體地連接。這個輸出軸116通過它遠離中間支承件101的端部119支承在另一個軸承122中，該另一軸承固定在驅(qū)動端軸承蓋19中。輸出軸116分為不同的區(qū)段接在設(shè)置在中間支承件101的滑動軸承104中的區(qū)段后面的是帶有直齒125(內(nèi)齒)的區(qū)段，該直齒是軸轂連接結(jié)構(gòu)的一部分。這個軸轂連接結(jié)構(gòu)128在這種情況下使隨動件131沿軸向的直線滑動成為可能。該隨動件131是套筒狀的突出部，該突出部和自由輪機構(gòu)137的盆形外圈132—體式連接。這個自由輪機構(gòu)137(定向制動器)此外還包括沿徑向設(shè)置在外圈132內(nèi)部的內(nèi)圈140。在內(nèi)圈140和外圈132之間設(shè)有夾緊體138。這個夾緊體138與內(nèi)圈140和外圈132共同作用，防止在外圈132和內(nèi)圈140之間朝第二個方向的相對轉(zhuǎn)動。換句話說，自由輪機構(gòu)137能實現(xiàn)內(nèi)圈140和外圈132之間只朝一個方向的環(huán)繞的相對運動。在該實施例中，所述內(nèi)圈140被實施為與起動小齒輪22和該起動小齒輪的斜齒143 (外斜齒)是一體的。該起動小齒輪22還可以替代地被實施為直齒小齒輪。除了通過勵磁繞組34以電磁激勵的極靴31外，還可以使用永磁激勵的磁極。此外，電的預(yù)嚙合致動器16或者更具體的說銜鐵168還具有下列任務(wù)，即借助于牽引元件187使轉(zhuǎn)動地設(shè)置在驅(qū)動端軸承蓋19中的杠桿運動。該杠桿190通常是叉形杠桿并且以兩個在此在圖I中未示出的在其外周上的“尖齒”包圍兩個盤件193和194。由此使夾緊在這兩個盤件之間隨動環(huán)197克服彈簧200的阻力朝自由輪機構(gòu)137運動，并由此使起動小齒輪22嚙合到圖I中未示出的內(nèi)燃機的齒圈25中。下面將詳細討論嚙合機理。電的預(yù)嚙合致動器16具有接線柱150，該接線柱是電觸頭并且在在車輛中組裝的情況下連接在電的起動機電池(這里未示出)的正極上。這個接線柱150穿過蓋153。第二接線柱152是用于電的起動電動機13的連接部，該起動電動機通過電流引線61 (粗絞合線)供電。所述蓋153封閉由鋼制成的殼體156，該殼體借助于多個固定元件159 (螺釘)固定在驅(qū)動端軸承蓋19上。在電的預(yù)嚙合致動器16中設(shè)有用于在叉形杠桿190上施加拉力的推進裝置160和開關(guān)裝置161。推進裝置160包括繞組162，開關(guān)裝置161包括繞組165。推進裝置160的繞組161和開關(guān)裝置161的繞組165分別在接通狀態(tài)下產(chǎn)生一個電磁場，該電磁場穿過各個部件。軸轂連接結(jié)構(gòu)128除了被設(shè)計為具有直齒125外還可以具有多頭螺紋齒。在此，還可以進行結(jié)合，由此根據(jù)下列方案也是可行的a)起動小齒輪22是斜齒的并且軸轂連接結(jié)構(gòu)128具有直齒125 ；b)起動小齒輪22是斜齒的并且軸轂連接結(jié)構(gòu)128具有多頭螺紋齒；或者c)起動小齒輪22是直齒的并且軸轂連接結(jié)構(gòu)128具有多頭螺紋齒。圖2根據(jù)單齒示出了根據(jù)本發(fā)明的具有高齒的不對稱的齒部的設(shè)計方案，該高齒具有在齒部的前部的區(qū)域中部分地減小的齒寬。
按照根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案，下面根據(jù)單齒202描述不對稱的齒部214。該單齒202可為齒部的優(yōu)選地被構(gòu)造成直齒的一個齒。在圖2中示出的單齒202以及不對稱的齒部214或者可被構(gòu)造在根據(jù)在圖I中的圖示的起動小齒輪22的外齒上，但是或者可被構(gòu)造在用于起動內(nèi)燃機的齒圈25的外周上。在圖2中示出的單齒202中，以齒寬206構(gòu)造齒面204。按照根據(jù)本發(fā)明的解決方案提出，在從單齒202的端側(cè)32起延伸的前部區(qū)域228之內(nèi)的、根據(jù)在圖2中的圖示的齒面204上，沿著減小的齒寬208構(gòu)造有減小的齒厚212。該減小的齒厚212從單齒202的端側(cè)230起沿著減小的齒寬208延伸直到過渡齒面區(qū)域226。在齒面204上的該過渡齒面區(qū)域226之內(nèi)，所述減小的齒厚212逐漸過渡到原來的齒厚210中。這意味著，在齒面204上構(gòu)造有不對稱的齒部214。通過不對稱的齒部214使起動小齒輪22和內(nèi)燃機的齒圈25的單齒202的嚙合顯著地改進，而不可損害對起動小齒輪222到內(nèi)燃機的齒圈25的外齒中的可靠嚙合的保證。如此設(shè)計根據(jù)本發(fā)明提出的不對稱的齒部214，即，在單齒202的前部區(qū)域228之內(nèi)的齒厚210 (從起動小齒輪22或齒圈25的端側(cè)230起)在減小的齒寬208上觀看僅僅單側(cè)地被實 施在單齒202的齒面204處，從而在該前部區(qū)域228之內(nèi)單齒202的齒面204具有減小的齒厚212。沿著該特征為沿著減小的齒寬208而具有減小齒厚212的前部區(qū)域228，力求的旋轉(zhuǎn)齒隙例如為O. 3mm。這引起，除了減小的齒寬208，在齒寬206的剩余的部分上的齒部可被設(shè)計成帶有明顯更小的小于O. 3_的旋轉(zhuǎn)齒隙。通過這兩個措施的組合(也就是說相對于端側(cè)230在單齒202的前部區(qū)域228中構(gòu)造不對稱的齒部214，以及除了減小的齒寬208沿著齒寬206減小齒隙)一方面保證了起動小齒輪到齒圈25中的可靠的嚙合，并且另一方面在齒部的哨合時顯著減小了噪聲級。出于完整性應(yīng)提及的是，在不對稱的齒部214的單齒202處，利用附圖標記216表示單齒202的齒頂圓，利用附圖標記218表示單齒202的節(jié)圓以及利用附圖標記220表示齒根圓。在單齒202的齒根222之內(nèi)的區(qū)域為重要的，在不對稱地設(shè)計的齒部214的單齒202的嚙合時不可超過該區(qū)域的機械負載。利用附圖標記226表示過渡齒面區(qū)域，在其之內(nèi)減小的齒厚212過渡到原來的齒厚210中。在設(shè)計所描述的不對稱的齒部214時應(yīng)考慮，不僅在帶有減小的齒厚212的區(qū)域上而且在構(gòu)造有未減小的、也就是說原來的齒厚210的區(qū)域中保證用于在齒根200的區(qū)域中出現(xiàn)的應(yīng)力所用的齒面壓力的安全性。如下設(shè)計根據(jù)本發(fā)明提出的不對稱的齒部214 在設(shè)計優(yōu)化噪聲的、例如構(gòu)造成直齒的不對稱的齒部214時力求減小單齒202的齒面204的旋轉(zhuǎn)齒隙。由此同時為了保證起動小輪22到齒圈25的齒部中的可靠的嚙合，保持至少O. 3mm的旋轉(zhuǎn)齒隙。為了控制相反的效應(yīng)，在齒部的設(shè)計時提出以下方法作為第一步驟，設(shè)計用于保持在單齒202的齒根222的根部應(yīng)力安全性的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)，并且相應(yīng)地設(shè)計根部圓224以及保持最大允許的在單齒202的齒面204處出現(xiàn)的齒面應(yīng)力。在第一步驟中待設(shè)計的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)齒隙可在O. 3_之下。在另一第二設(shè)計步驟中，在達到要求的O. 3mm的旋轉(zhuǎn)齒隙時從源于第一步驟中的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中得出帶有減小的齒寬208的齒部幾何結(jié)構(gòu)。在此，在齒根222處使用與在根據(jù)第一方法步驟得到的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中相同的半徑。從原來的齒寬206出發(fā)可通過例如在加工起動小齒輪22時調(diào)整更小的變位系數(shù)得到該減小的齒寬208。在此，不改變該不對稱的齒部214的單齒202的齒頂圓216的齒頂圓直徑。如果在用于評估的第三方法步驟中證實，在齒部幾何結(jié)構(gòu)的齒根222處的安全性至少與從被證明可行的齒部幾何結(jié)構(gòu)中得出的給出的最小齒根安全性相同，那么認可在第一方法步驟中獲得的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。如果在代表評估的第三方法步驟中保證，根據(jù)在當前設(shè)計步驟的齒部幾何結(jié)構(gòu)的齒根222中的安全性至少與參考齒部的安全性相同，那么批準在第一方法步驟中獲得的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。如果相反地不滿足該條件，則在第一方法步驟中獲得的且設(shè)計的優(yōu)化的齒部中應(yīng)提高該齒部的設(shè)計方案的模數(shù)并且再次進行緊接著的兩個方法步驟，也就是說
第二和第二方法步驟。在圖2中利用4強調(diào)齒頂圓直徑216，利用d強調(diào)節(jié)圓直徑218并且利用df強調(diào)齒根圓直徑?！D3顯示了由帶有優(yōu)化噪聲的高齒的起動小齒輪和齒圈的一對齒部的側(cè)視圖。從根據(jù)圖3的圖示中可得出，內(nèi)燃機的齒圈25和起動裝置10的起動小齒輪22的單齒202相互嚙合。在根據(jù)圖3的圖示中僅僅部分地示出內(nèi)燃機的齒圈25以及起動裝置10的起動小齒輪22。內(nèi)燃機的齒圈25的外齒被構(gòu)造成優(yōu)化噪聲的高齒232，其利用單齒202和起動裝置的同樣被構(gòu)造成優(yōu)化噪聲的高齒234的外齒嚙合。在根據(jù)圖2的圖示中，被支承在輸出軸116上的起動小齒輪22嚙合到內(nèi)燃機的齒圈25中。從根據(jù)圖4的圖示中得到優(yōu)化噪聲的高齒的側(cè)視圖，其既可被構(gòu)造在內(nèi)燃機的齒圈處也可被構(gòu)造在起動裝置的待嚙合在該齒圈上的小齒輪上。圖4顯示出，優(yōu)化噪聲的高齒的單齒202具有這樣的齒面204，即，其與傳統(tǒng)的齒形238相比具有改進的區(qū)域。對于根據(jù)本發(fā)明提出的優(yōu)化噪聲的齒部、也就是說高齒232，234的齒面204的被改進的區(qū)域，一方面應(yīng)提及的是與傳統(tǒng)的齒根輪廓238相比構(gòu)造得更強的齒根236以及還有通過附圖標記240表示的、與傳統(tǒng)的齒形構(gòu)造相對地在頂圓直徑da216之下的齒頂縮進部240。在圖4中示出的優(yōu)化噪聲的齒部的實施方案、也就是說不僅能形成在起動裝置10的起動小齒輪22的被構(gòu)造成直齒的外齒處的、而且還能形成在內(nèi)燃機的齒圈25的被構(gòu)造成直齒的外齒處的高齒232，234突出表現(xiàn)在于起動小齒輪和齒圈25之間的約為I或> I的有效的最小齒形重合度。高齒的設(shè)計的重要的目標在于，設(shè)計齒套以使得未被修正的漸開線區(qū)域達到在起動小齒輪22和齒圈25之間的> I的有效的最小齒形重合度。那么，當如此選擇節(jié)圓直徑dFa,使得哨合長度ga符合關(guān)系式ga = l*pet,其中pet表示(端)齒距時，滿足該條件。齒形重合度ε α被定義成嚙合長度相對于(端)齒距pet的比。(端)齒距Pet = mt* π *cos a t為沿著嚙合線的兩個右齒面和左齒面的間距。若如此設(shè)計高齒,則滿足一方面對優(yōu)化的噪聲和振動性能的要求以及另一方面對相互嚙合的齒輪22，25的充分的強度的要求。此外，尤其通過使用用于在相互嚙合的齒輪對上的一定的傳動比的減小的模數(shù)實現(xiàn)齒形重合度的提高，根據(jù)以下方面得到該模數(shù)在強度方面如此選擇所使用的模數(shù)，使得獲得具有承載能力的齒根222。根據(jù)本發(fā)明，最小可用模數(shù)為I. 0_。然而，該值應(yīng)僅僅被理解為參考值，因為通過使用更好的材料也可實現(xiàn)模數(shù)的減小。特別是被構(gòu)造成高齒的根據(jù)本發(fā)明提出的優(yōu)化噪聲的齒部232，234設(shè)有10°至35°、優(yōu)選地約15°或約25°的法向嚙合角。通過減小用于高齒的法向嚙合角得到更斜的齒面204、更大的齒形重合度以及更小地出現(xiàn)的徑向力。由此與傳統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)相比，高齒相對于軸向間距偏差以及旋轉(zhuǎn)偏擺更不敏感，此外明顯地改進了運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。在以無切屑的方式加工的齒部232，234中，可將法向嚙合角度減小到約10°，特別是當給出> I. O的齒形重合度時。如果滾銑齒部，則可例如將法向嚙合角度減小到15°。通過提高強度、通常通過給出其它材料選擇，使法向嚙合角度也可為小于10°的值。優(yōu)化噪聲的齒部232，234的齒根222具有特別是與擺線形狀不同的形狀。通過使用更小的模數(shù)明顯減小齒根圓224。例如，用于改進齒根強度的齒根形狀可通過修正的方案以有利的方式代替齒根222的傳統(tǒng)的齒根圓224。這在保持優(yōu)化噪聲的齒部232，234相互嚙合的單齒202的接合的情況下實 現(xiàn)。如在圖4中示出的那樣，優(yōu)化噪聲的齒部232，234的齒頂以有利的方式設(shè)有被修改的齒頂區(qū)域。在齒頂區(qū)域中，例如可通過分別輕易地與所使用的模數(shù)相匹配的齒頂圓或齒頂縮進部240來修改齒面204。這兩種措施實現(xiàn)傳遞力的齒面204的無沖擊的進入。這一方面減小了磨損并且另一方面減小了噪聲產(chǎn)生。如在圖2中示出的那樣，在根據(jù)本發(fā)明提出的優(yōu)化噪聲的帶有不對稱的齒形214的齒部232，234的設(shè)計方案中應(yīng)考慮的是，不僅在帶有減小的齒厚212的區(qū)域上而且在構(gòu)造在法向的齒厚210的區(qū)域上保持用于齒面壓力和齒預(yù)緊的安全性。為此，提出以下用于獲得不對稱的齒形214的方法在設(shè)計特別是作為直齒的高齒的優(yōu)化噪聲的齒部232，234時，力求旋轉(zhuǎn)齒隙的減小。同時為了保證起動小齒輪22可靠地嚙合到齒圈25中，應(yīng)保持約O. 3mm的最小旋轉(zhuǎn)齒隙。在優(yōu)化噪聲的齒部232的設(shè)計方案中，示出以下方法作為第一步驟，設(shè)計用于保證最小齒根安全性和最小齒形安全性的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。在該設(shè)計時，旋轉(zhuǎn)齒隙小于O. 3_。從根據(jù)第一步驟的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)出發(fā)，得出具有用于實現(xiàn)所需的O. 3mm的旋轉(zhuǎn)齒隙的減小的齒寬208的齒部幾何結(jié)構(gòu)。在此，使用與在根據(jù)第一步驟的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)中相同的齒根半徑。可例如通過調(diào)整在起動小齒輪22上更小的變位系數(shù)實現(xiàn)齒寬的減小，在此，不應(yīng)改變頂圓直徑216。在第三設(shè)計步驟中，當根據(jù)第二方法步驟的齒部幾何結(jié)構(gòu)的根部安全性至少與在參考齒部中的根部安全性相同時，認可根據(jù)第一方法步驟的優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)。如果該比較為負的，則應(yīng)通過提高模數(shù)進行用于獲得優(yōu)化的齒部幾何結(jié)構(gòu)的第一方法步驟，并且重復(fù)緊接著的方法步驟2)和3)。
權(quán)利要求
1.一種電機、特別是用于內(nèi)燃機的起動裝置(10)，所述電機帶有兩個可相互接合的齒輪(22，25)的優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)，其特征在于，在所述齒輪(22，25)中的至少一個上的優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)為高齒，其具有不對稱的齒形(214)。
2.按照前述權(quán)利要求所述的電機，其特征在于，所述優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)的齒頂具有被修改的齒頂區(qū)域、特別是齒頂縮進部(240)。
3.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)的齒根(22)具有與擺線形狀不同的形狀。
4.按照權(quán)利要求I所述的電機，其特征在于，所述高齒具有在起動小齒輪(22)和所述內(nèi)燃機的齒圈(25)之間約為I或> I的有效的最小齒形重合度。
5.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述高齒(232，234)具有10°至35°、優(yōu)選為約15°或約25°的法向嚙合角。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)為直齒。
7.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)具有多個單齒(202)，所述單齒的在前部的區(qū)域(228)中的齒厚(210)從端側(cè)(230)起以減小的齒厚(212)實施。
8.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述減小的齒厚(212)從所述起動小齒輪(22)或齒圈(25)的端側(cè)(230)起沿著減小的齒寬(208)延伸。
9.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，在以減小的齒厚(212)沿著所述減小的齒寬(208)實施的前部的區(qū)域(228)中的旋轉(zhuǎn)齒隙在O. 2mm和O. 8mm之間、優(yōu)選地為O. 3_。
10.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)齒隙在所述前部的區(qū)域(228)外部小于O. 3mm。
11.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機，其特征在于，在其上沿著所述減小的齒寬(208)實施有減小的齒厚(212)的齒面(204)具有過渡齒面區(qū)域(226)，在所述過渡齒面區(qū)域之內(nèi)所述減小的齒厚(212)過渡到所述齒厚(210)。
12.一種內(nèi)燃機的帶有起動小齒輪(22)的起動裝置(10)，所述起動小齒輪能夠嚙合到所述內(nèi)燃機的齒圈(25)中，其特征在于，所述起動小齒輪(22)和/或所述齒圈(25)的齒部中的至少一個為優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機、特別是用于內(nèi)燃機的起動裝置(10)。該電機包括兩個可相互接合的齒輪(22，25)的優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)。在所述齒輪(22，25)中的至少一個上的優(yōu)化噪聲的齒部(232，234)實施成高齒，所述高齒具有不對稱的齒形(214)。
文檔編號F02N15/00GK102918257SQ201180026174
公開日2013年2月6日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者S·比爾托, S·圖姆巴克, U·埃倫瓦爾 申請人:羅伯特·博世有限公司