電機組件及車輛起動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種電機組件，其特別適用于車輛起動機中；本申請還涉及包含這種電機組件的車輛起動機。
【背景技術】
[0002]機動車輛的起動機通常包括直流電機，用于將電機的輸出運動傳遞到發(fā)動機的傳動機構，以及控制電機和傳動機構動作的電磁開關。
[0003]在電機與傳動機構之間，一般布置著齒輪減速機構，以使得傳動機構輸出到發(fā)動機的起動動力具有低轉速和高扭矩。齒輪減速機構的輸入齒輪通過直齒花鍵安裝在電機的電樞軸上。電樞軸在其軸向兩端由軸承支撐。通常，電樞軸在這兩個軸承之間存在一個軸向游隙，例如，該游隙可能在0.3?1.7mm的范圍。由于該游隙的存在，使得在運轉時電樞軸會軸向自由竄動。結果，由電樞軸承載的換向器和推抵于換向器的碳刷容易磨損，導致起動機的使用壽命縮短。
[0004]為了應對這一軸向游隙，現(xiàn)有技術中的一種措施是在電樞軸的軸肩與所述軸承之一之間添加墊圈。由于游隙的大小不同，因此需要選擇適宜厚度的墊圈，這使得零件管理和組裝更為復雜，并且要求較高的組裝技巧。此外，即使添加了墊圈，一般仍會殘留一點游隙，因而不能徹底解決換向器和碳刷磨損的問題。
[0005]現(xiàn)有技術中的另一種措施是在軸端安裝U形卡環(huán)和墊圈。然而，由于U形卡環(huán)的重心不在電樞軸中心軸線上，因此會導致運動不平衡。U形卡環(huán)可能偏離甚至脫落，從而損壞相鄰部件，例如軸端蓋。

【發(fā)明內容】

[0006]本申請旨在解決現(xiàn)有技術的車輛起動機中的電機的電樞軸的軸向游隙引起的問題。
[0007]為此，根據本申請的一個方面，提供了一種電機組件，尤其是車輛起動機的電機組件，包括電機和變速機構，所述電機具有電樞軸，所述變速機構具有輸入齒輪，所述輸入齒輪通過花鍵安裝在所述電樞軸上；其中，所述花鍵包括形成在電樞軸上的外花鍵齒和形成在輸入齒輪中的與所述外花鍵齒嚙合的內花鍵齒，每個花鍵齒的一對齒側面中的至少一個相對于電樞軸的中心軸線傾斜。
[0008]根據本申請的一種可行實施方式，每個花鍵齒的一對齒側面均相對于電樞軸的中心軸線傾斜。
[0009]根據本申請的一種可行實施方式，每個花鍵齒的一對齒側面相對于電樞軸的中心軸線沿彼此相反的方向傾斜。
[0010]根據本申請的一種可行實施方式，每個花鍵齒的一對齒側面相對于電樞軸的中心軸線傾斜的角度相等或不等。
[0011]根據本申請的一種可行實施方式，所述電樞軸由軸承可旋轉地支撐，所述電樞軸上的外花鍵齒的一對齒側面的傾斜方向設置成使得，沿著背對該軸承的方向，花鍵齒的齒寬逐漸減小。
[0012]根據本申請的一種可行實施方式，所述每個花鍵齒的齒側面相對于電樞軸的中心軸線的傾斜角度選擇為使得，在電樞軸的旋轉過程中，所述輸入齒輪通過所述花鍵在電樞軸上產生足以使其軸向推抵于所述軸承而不留下任何軸向游隙的軸向力。
[0013]根據本申請的一種可行實施方式，傾斜的齒側面相對于電樞軸的中心軸線的傾斜角度為3?20°，優(yōu)選為5?18°，最優(yōu)選為5?15°。
[0014]根據本申請的一種可行實施方式，所述變速機構為行星齒輪減速機構，所述輸入齒輪為所述行星齒輪減速機構的太陽輪；所述行星齒輪減速機構還包括行星齒輪、外齒圈和齒輪架，所述行星齒輪由齒輪架承載、并且嚙合在太陽輪與外齒圈之間，所述行星齒輪減速機構的輸出取自齒輪架。
[0015]根據本申請的一種可行實施方式，所述電樞軸在其前后兩端分別由軸承支撐，其中后側的軸承安裝在電機后端蓋中，前側的軸承安裝在與外齒圈一體的固定支撐部中。
[0016]本申請在其另一方面提供了一種車輛起動機，其包括前面描述的電機組件，用于向發(fā)動機傳遞動力以起動發(fā)動機。
[0017]根據本申請，利用具有傾斜齒側面的花鍵產生的軸向力消除了電樞軸的軸向游隙，從而可避免換向器和電刷因電樞軸的軸向竄動而磨損。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據本申請的車輛起動機的局部剖視圖；
[0019]圖2是圖1中的車輛起動機中的電機組件的電樞軸和輸入齒輪的正視圖。
[0020]圖3是圖2中的電樞軸和輸入齒輪的側視圖。
[0021]圖4、5是圖2中的輸入齒輪的剖視圖和立體圖。
[0022]圖6、7是圖2中的電樞軸的剖視圖和立體圖。
[0023]圖8是輸入齒輪與電樞軸之間的花鍵配合關系示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將參照附圖描述本申請的一些優(yōu)選實施方式。
[0025]首先，圖1中顯示了本申請的車輛起動機的一部分，該起動機主要包括電機組件、傳動機構和電磁開關，其中電機組件和傳動機構的主要部件被示出，而電磁開關未被示出。
[0026]電機組件主要由電機和變速機構(此處為減速機構)兩部分組成。電機主要包括:電樞軸I ;安裝在電樞軸I上的電樞繞組2 ;安裝在電樞軸I上、用于實現(xiàn)以相同電流方向向電樞繞組2供電的換向器(整流子)3 ;推抵于換向器3外周上的供電用碳刷4。
[0027]電樞軸I在其軸向兩端處分別由軸承5、6支撐。具體而言，電樞軸I的后部由軸承5支撐。電樞軸I的前部形成有從電樞軸I的主體部分向前伸出且相對于主體部分縮減直徑的支撐段20和從支撐段20向前伸出且相對于支撐段20縮減直徑的齒輪安裝段22(參看圖2)，支撐段20由軸承6支撐。
[0028]本申請中變速機構為齒輪變速機構，其在圖示的實施方式中為行星齒輪減速機構，包括通過花鍵安裝在所述齒輪安裝段22上的太陽輪形式的輸入齒輪7，由齒輪架8承載的一或多個行星輪9，以及固定的外齒圈10，行星輪9嚙合在太陽輪7與外齒圈10之間。該行星齒輪減速機構的輸出取自齒輪架8。
[0029]可以理解，其它類型的齒輪變速機構也可以在本申請中被使用。不論采用哪種齒輪變速機構，都具有構成輸入端的輸入齒輪，其通過花鍵安裝在電樞軸I (具體是齒輪安裝段22)上。
[0030]傳動機構主要包括:傳動軸12，其與電樞軸I同軸布置，并且通過超越離合器11與齒輪架8連接；可滑動地承載于傳動軸12上的驅動齒輪13，其用于與發(fā)動機飛輪上的配合齒輪嚙合而起動發(fā)動機。
[0031]驅動齒輪13上一體地形成有撥動部14，用于被未示出的撥叉撥動而帶動驅動齒輪13在傳動軸12上前后滑動，以便于發(fā)動機飛輪上的配合齒輪嚙合和脫開。撥叉的動作由未示出的電磁開關控制。
[0032]再請參看圖1，后側的軸承5安裝在電機后端蓋15中，前側的軸承6安裝在與外齒圈10—體的支撐部16 (或其它固定支撐部)中。出于結構布置和組裝的原因，電樞軸I在這兩個軸承5、6之間存在一定的軸向游隙，而該游隙會導致在電機運轉中電樞軸I軸向自由竄動，并因此導致?lián)Q向器3和碳刷4磨損。對于碳刷4來說，在電機運轉中本來就存在正常磨損，如果由于上述游隙的存在導致磨損加劇，則必然會影響電機、乃至整個起動機的使用壽命。
[0033]為了應對這種游隙產生的問題，本申請?zhí)岢?，對電樞軸I的齒輪安裝段22與輸入齒輪7之間的花鍵進行改進，以使得電機運轉時在電樞軸I上產生一軸向力，借助該軸向力消除該游隙。
[0034]根據本申請，齒輪安裝段22與輸入齒輪7之間的花鍵包括形成在齒輪安裝段22的外周上的多個花鍵齒24 (為外花鍵齒，見于圖2、3、6、7)和形成在輸入齒輪7的內孔的內周上的多個花鍵齒26(為內花鍵齒，見于圖3、4、5)。
[0035]在圖示的例子中，齒輪安裝段22與輸入齒輪7分別具有四個花鍵齒?？梢岳斫猓梢愿鶕X輪安裝段22與輸入齒輪7的尺寸等具體條件，設計適宜數量花鍵齒，它們優(yōu)選圍繞電樞軸I的中心軸線(也即輸入齒輪7的中心軸線)均布。齒輪安裝段22 (或輸入齒輪7)上的各花鍵齒的形狀/尺寸可以相同，也可以不同(這種情況下，徑向相對的花鍵齒優(yōu)選彼此相對于所述中心軸線旋轉對稱)。
[0036]每個花鍵齒具有一個齒頂面和一對