用于內燃機的起動裝置的制作方法

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于內燃機的起動裝置。

背景技術：

例如從文獻DE 10 2010 041 797 A1中已知用于內燃機的起動裝置，該起動裝置裝備有在驅動軸上可沿軸向調整的起動小齒輪，起動小齒輪借助起動繼電器可在與內燃機的齒圈作用的沿軸向前移的接合位置與撤回的非接合位置之間調整。在接合位置中，起動小齒輪由電起動馬達驅動，電起動馬達的驅動運動通過行星齒輪傳動器來轉換。由起動繼電器產生的軸向的前移運動傳遞到超越離合器的帶動件上，該帶動件與起動小齒輪的小齒輪軸一體地連接。帶動件套置在驅動軸上并且經由陡升螺紋與驅動軸聯接。在進行軸向的前移運動時，帶動件沿陡升螺紋調整，使得帶動件和起動小齒輪實施轉動運動，該轉動運動使嚙合入齒圈變得容易。起動小齒輪的軸向的前移運動受限位環限制，限位環沿軸向固定地套置在驅動軸上。

技術實現要素：

根據本發明的用于內燃機的起動裝置具有起動小齒輪，該起動小齒輪在驅動軸上可沿軸向在與內燃機的齒圈作用的接合位置與非接合位置之間調整并且可由電驅動馬達驅動。此外起動裝置裝備有限位環-軸-連接，該限位環-軸-連接位于從電驅動馬達的馬達軸到承載起動小齒輪的軸的傳遞路徑中。限位環構造成閉合的環并且由形狀記憶材料制成。限位環在其在軸上的軸向理論位置處于穩定的材料相。

該實施方案的優點在于，閉合的環在高轉速的情況下也可靠地套置在軸上并且與開口的限位環不同的是，閉合的環不存在由于離心力徑向擴開的危險，使得盡管處在高轉速下仍可確保在限位環與軸之間的可靠的連接。由此可取消在使用開口環的情況下為了避免徑向擴開所需的并且沿徑向包圍限位環的防擴開保護裝置。相應地，在根據本發明的起動裝置中，在使用限位環-軸-連接的情況下所需的構件數量減少。

限位環在軸上沿軸向固定的位置通過如下方式來實現，即，構造成閉合的環的限位環由于其用形狀記憶材料制造帶來的性質在其軸向理論位置沿徑向聚攏并且施加大的徑向夾緊力于軸上。由形狀記憶材料制成的限位環具有至少一個穩定的材料相、必要時具有兩個穩定的材料相，其中，限位環在其在軸上的軸向理論位置處于穩定的材料相。這一方面具有如下的效果，即，使得限位環在理論位置持續地維持其穩定的相并且相應地由限位環施加于軸上的夾緊力持續地保持很大。在每個穩定的材料相中，限位環處于限定的幾何形態。

另一方面，在裝配時自動實現或者利用可簡單執行的器件實現過渡到穩定的材料相中。隨著達到穩定的材料相可產生大的徑向夾緊力，該大的徑向夾緊力使限位環可靠地保持在其在軸上的軸向理論位置。在限位環在軸上的軸向理論位置所占據的穩定的材料相中，限位環具有相對于不穩定的材料相減小的內直徑，以確保作用于軸上的所希望的大的徑向夾緊力。

限位環可在裝配前被擴展并且在擴展的狀態下被推移到軸上直至達到軸向理論位置，接下來限位環轉變到其具有減小的直徑的穩定的材料相中。該實施方案尤其適用于由具有兩個穩定的材料相的形狀記憶材料制成的限位環，其中，限位環在沿徑向擴展的狀態下在推移期間也處于穩定的材料相。該穩定的材料相保持直至到達軸向理論位置，在該軸向理論位置限位環轉變到具有減小的直徑的第二穩定的材料相中。例如通過加熱限位環(例如借助熱空氣)實現轉變。

根據一種替代的優選實施方案，限位環在未擴展的狀態下被推移到軸上并且在推移期間沿徑向擴展。在此，充分利用形狀記憶材料的偽彈性效應，在其中，限位環與其他材料相比可在很大程度上彈性擴展。隨著到達軸向理論位置(在其中，所涉及的軸區段優選地具有減小的外直徑)，限位環過渡到其具有減小的直徑的穩定的材料相中。優選地，自動地并且在沒有外部作用的情況下實現過渡到穩定的材料相中。

在適宜的實施方案中，限位環在軸上的一軸區段處占據其軸向理論位置，該軸區段相對于鄰近的軸區段具有減小的外直徑。所涉及的軸區段例如實施成用于容納限位環的在軸上環繞的槽。也可行的是，軸向理論位置的軸區段僅在一側由環繞的壁部限制，該環繞的壁部例如為限位環在被推移到軸上時必須克服的在軸上的錐形擴張部的端面。

如果軸向理論位置的軸區段不具有減小的外直徑，則僅通過由限位環由于其穩定的材料相沿徑向施加于軸上的大的夾緊力實現在限位環與軸之間的連接。為了增大摩擦，必要時可對在軸向理論位置的軸區段的區域中的軸表面做粗糙處理。

根據一種有利的實施方案，軸具有用于容納限位環的槽。在裝配時，在限位環預先擴展的狀態下或者經由在被推移到軸上期間發生的擴展而到達槽，接下來限位環自動地或者通過外部的作用轉變到其具有減小的直徑的穩定的材料相中。槽的優點在于，限位環沿軸向在兩個方向上形狀配合地容納在軸上。附加地，限位環施加徑向的夾緊力于軸上。

考慮不同的材料作為形狀記憶材料，例如形狀記憶合金、諸如鎳鈦合金(NiTi)。但也考慮其他形狀記憶材料或形狀記憶合金，例如銅鋅合金、銅鋅鋁合金、桐鋅鎳合金或鐵鎳鋁合金。

此外，作為形狀記憶材料，限位環也可以由同樣具有一個、優選地具有兩個穩定的材料相的雙金屬制成。

根據另一適宜的實施方案，限位環用于沿軸向限制在起動裝置中的起動小齒輪的運動。根據有利的第一實施方案，限位環套置到小齒輪軸上并且限制受彈簧負載的起動小齒輪在小齒輪軸上的軸向運動。小齒輪軸連同在小齒輪軸上可沿軸向調整并且受彈簧負載的起動小齒輪一起沿軸向在非接合位置與接合位置之間調整。起動小齒輪在小齒輪軸上的相對的軸向運動對在起動小齒輪與內燃機的齒圈處于齒對齒嚙合位置的情況下的碰撞進行緩沖。起動小齒輪由作用于其上的彈簧元件沿軸向受壓抵靠小齒輪軸上的限位環并且在處于與齒圈齒對齒嚙合位置的情況下可克服彈簧元件的作用力沿軸向退出。

根據另一適宜的實施方案，容納限位環的軸為由驅動馬達轉動驅動的驅動軸。起動小齒輪、必要時連同小齒輪軸一起沿軸向在驅動軸上從非接合位置調整到與內燃機的齒圈作用的接合位置中；該軸向的前移運動由在驅動軸上的限位環限制。

根據另一有利的實施方案，在起動小齒輪的端側中設有軸向的容納槽，利用該容納槽起動小齒輪在接合位置中搭覆限位環。這實現了起動裝置的沿軸向節約空間的實施方案，因為起動小齒輪雖然在軸向運動中受限位環限制，然而由于搭覆而不需要用于限位環的附加的空間。有利地，在限位位置中起動小齒輪的端側與小齒輪軸的端側齊平，使得一方面給出在處于齒對齒嚙合位置的情況下起動小齒輪的在小齒輪軸上用于補償的足夠的軸向調節位移，并且另一方面不需要用于將限位環布置在小齒輪軸上的附加的結構空間。

根據另一適宜的實施方案，限位環-軸-連接的軸是電驅動馬達的馬達軸。經由限位環使馬達軸沿軸向固定在驅動馬達的殼體中。尤其是在殼體中在馬達軸的軸承區域中進行固定，使得該軸承執行固定軸承的功能。附加地或替代地，驅動馬達的馬達軸的軸向固定可設置成用于限制起動小齒輪在軸(小齒輪軸和/或驅動軸)上的軸向的調節運動。

附圖說明

從另外的權利要求、附圖說明和附圖中可得知其他優點和適宜的實施方案。其中：

圖1示出了具有起動小齒輪的用于內燃機的起動裝置，該起動小齒輪可通過起動繼電器沿軸向調整并且通過電驅動馬達轉動驅動，

圖2示出了限位環的俯視圖，限位環由形狀記憶材料制成并且套置在起動裝置中的小齒輪軸上，

圖3以側視圖示出了限位環，

圖4示出了套置有起動小齒輪的小齒輪軸的剖視圖，起動小齒輪的相對于小齒輪軸的軸向相對運動受由形狀記憶材料制成的限位環的限制。

在附圖中相同的構件設有相同的附圖標記。

具體實施方式

在圖1中示出的用于內燃機的起動裝置1具有起動小齒輪2，該起動小齒輪為了起動內燃機4與內燃機的齒圈3接合。起動小齒輪2如雙箭頭所標識的那樣可沿軸向移動地支承在驅動軸5上，其中，起動小齒輪2例如經由陡升螺紋與驅動軸5連接。起動小齒輪2通過起動繼電器6在與內燃機4的齒圈3作用的前移的接合位置和撤回的非作用位置之間調整，該接通繼電器構造成電磁式并且包括可通電的繼電器繞組7以及往復銜鐵8，該往復銜鐵在繼電器繞組7通電時沿軸向被拉入該繼電器繞組中。往復銜鐵8經由接合桿9與起動小齒輪2以運動學的方式聯接，使得往復銜鐵8在靜止位置與調整位置之間的軸向調整運動轉換成起動小齒輪2在非作用位置與接合位置之間的對應的軸向調節運動。

借助電驅動馬達11產生作用于驅動軸5、更確切地說是起動小齒輪2上的轉動的驅動運動，該電驅動馬達經由行星齒輪傳動器12與驅動軸5聯接。在電驅動馬達11工作的情況下，驅動軸5、因此起動小齒輪2也進行旋轉。在行星齒輪傳動器12與驅動軸5之間可布置有自由輪機構，以在起動內燃機之后使起動小齒輪與驅動馬達脫開耦聯。

起動裝置1配有調節器或控制器10，經由該調節器或控制器控制起動繼電器6以及驅動馬達11的功能。

在操縱起動繼電器6而往復銜鐵8進行軸向的調節運動的情況下，在到達調整位置時通過開關構件與往復銜鐵8的調節運動的運動學聯接來接通用于起動馬達11的電流，使得起動馬達11進行運動并且對軸5以及起動小齒輪2轉動驅動。

在圖2和圖3中示出了限位環13，該限位環根據圖4布置在小齒輪軸14上并且用于限制起動小齒輪2在小齒輪軸14上的軸向的相對運動。小齒輪軸14套置在驅動軸5上(圖1)并且經由陡升螺紋與驅動軸連接。在通過起動繼電器6產生小齒輪軸14的前移運動的情況下，小齒輪軸14由于經由陡升螺紋與驅動軸的聯接實施相對于驅動軸的相對轉動運動并且由此使得嚙合入內燃機的齒圈變得容易。

起動小齒輪2可沿軸向相對移動地保持在小齒輪軸的凸部上并且受彈簧元件15力加載抵靠限位環13，該限位環在小齒輪軸14的凸部上鄰近其端側。在小齒輪軸14中設有槽，該槽鄰近端側并且限位環13嵌入槽中。

在小齒輪軸14連同起動小齒輪2一起朝向內燃機的齒圈的方向進行前移運動時，起動小齒輪2在處于與齒圈齒對齒嚙合位置的情況下可克服彈簧元件15的力退出其在限位環13處的限位位置。在嚙合之后，起動小齒輪2通過彈簧元件15又沿軸向受壓抵靠限位環13。

限位環13由形狀記憶材料、例如由鎳鈦合金(NiTi)制成并且具有至少一個、優選為兩個的穩定的材料相，在所述材料相中限位環13的內直徑不同。為了將限位環13裝配到小齒輪軸14上，首先限位環13沿徑向被擴展并且在擴展的狀態下(該狀態有利地為穩定的材料相)被推移到小齒輪軸14上直至到達在槽的區域中的軸向理論位置。在擴展的狀態下，限位環13的內直徑有利地相對于小齒輪軸14的外直徑具有盈余，使得可將限位環13不受力地推移到小齒輪軸14上。

在到達軸向理論位置之后，限位環轉變到其第二穩定的材料相中，在所述材料相中限位環具有減小的內直徑。在轉變到第二穩定的材料相時發生的收縮過程例如通過如下方式來實現，即，借助例如熱空氣加熱限位環13。在第二穩定的材料相中，限位環13的內直徑減少、尤其減少到如下程度，即，使得對在小齒輪軸14處用于容納的槽的底部施加徑向的夾緊力。附加地，由于槽壁部的限制，沿兩個軸向存在形狀配合的容納。