用于使小齿轮啮合到齿圈中的啮合装置

摘要

本发明涉及一种用于使小齿轮啮合到齿圈中的啮合装置，其具有对所述小齿轮的调整运动在到达所述接合位置之前进行限制的止挡件，所述止挡件可在止挡位置和释放位置之间调整。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于使马达驱动的小齿轮啮合到齿圈中的啮合装置。 

背景技术

通过使起动小齿轮在驱动轴上从被拉回的位置中被调整到轴向地推进的位置中，这种类型的啮合装置用作用于内燃机的起动机，在该轴向地推进的位置中，起动小齿轮与内燃机的齿圈啮合。该驱动轴通过电的起动马达驱动，该起动马达的旋转运动通过传动机构、例如行星齿轮传动机构传递。借助于起动机继电器实现该轴向的推进运动。例如，在文件EP 0132648A1中描述了这种类型的起动机。 

在啮合或推进运动中可能出现这样的情况，即，起动小齿轮齿对齿地撞到内燃机的齿圈上，这除了形成噪声，还会导致齿轮的很大的机械负载。该啮合过程、即齿的相互接合以时间延迟的方式并且当起动小齿轮的齿进入到在齿圈中的齿隙中时以及此外作用到起动小齿轮上的用于啮合的轴向的力足够大时，才进行。 

发明内容

本发明的目的为，利用简单的结构上的措施构造用于使以马达驱动的小齿轮啮合到齿圈中的啮合装置，使得可以高的运行安全性且无磨损地实施啮合过程。 

根据本发明，该目的通过权利要求1所述的特征实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。 

借助于根据本发明的啮合装置，以马达的方式旋转地驱动的小齿轮可以啮合到齿圈中。该啮合装置特别被构造成用于内燃机的起 动机，其中，在该情况中小齿轮为起动小齿轮，其被引入与在内燃机处的齿圈的啮合用于起动内燃机。 

小齿轮在与齿圈的脱开接合位置和与齿圈的接合位置之间调整，其中，在接合位置中小齿轮由起动马达驱动。在脱开接合位置和接合位置之间的调整运动优选地通过致动器、例如可电磁地操纵的致动器或相应的继电器实现。小齿轮被弹簧元件以朝接合位置的方向上施加力。 

根据本发明的啮合装置具有止挡件，其伸入到小齿轮的调整路径中，并且对小齿轮的调整运动尚在到达接合位置之前进行限制。该止挡件可在止挡位置和释放位置之间调整，在止挡位置上止挡件伸入小齿轮的调整路径中，在释放位置上，小齿轮的调整路径被释放。 

在小齿轮做推进或啮合运动时，止挡件位于其止挡位置中，从而小齿轮的啮合运动首先仅仅进行直到止挡件。适宜地，在小齿轮的止挡位置中如此调整作用到小齿轮上的弹簧元件，即，朝啮合位置的方向上作用到小齿轮上的力增加。优选地，这通过以下方式实现，即，致动器或继电器作用到弹簧元件的弹簧固定点上以用于推进小齿轮，并且弹簧元件利用其相对的端部对起动小齿轮施加负载。随着贴靠在止档件处的小齿轮的弹簧固定点的调整，建立提高的在啮合位置的方向上作用到小齿轮上的力。如果紧接着使止挡件调整到释放位置中，小齿轮可快速地且以提高的力啮合到齿圈中。 

该装置具有的优点为，能够以更高的安全性进行啮合过程。此外，可应用设计的相对较小的啮合致动器，因为在小齿轮的止挡位置中的力的建立在止挡件处可与在现有技术相比更缓慢地进行。 

根据另一适宜的实施方式，小齿轮可在驱动轴上沿轴向调整，以用于从脱离接合位置到达接合位置中。相应地，小齿轮在轴向上由啮合致动器朝向齿圈调整。但是，也能够实现带有小齿轮的横向于驱动轴的纵轴线、特别是在径向上进行的啮合运动的实施方式。同样在这种情况中可由止挡件限制该啮合运动，从而在止挡位置中 建立弹簧力，在移开止挡件之后利用该弹簧力使小齿轮啮合到齿圈中。 

在已啮合的位置中，小齿轮由起动马达通过驱动轴被旋转地驱动，从而通过在小齿轮和齿圈之间的接合，齿圈也旋转。如有可能，可分别通过传动组件进行从马达到驱动轴和/或从驱动轴到小齿轮上的运动传递。 

有利地，止挡件被保持在驱动轴处并且在止挡位置和释放位置之间调整。根据优选的实施方式，止挡件的调整在径向上进行，为此可在驱动轴中引入径向槽，止挡件可移动地支承在该径向槽中。例如，该止挡件实施成止挡球，其由支撑在驱动轴中的径向槽的底部处的弹簧元件径向地向外施加力到止挡位置中。为了从止挡位置中转移到释放位置中，必须使止挡件在该槽中如此程度地沿径向向内调整，即，直至释放用于小齿轮的调整路径。这在使用通过弹簧力加载的止挡件的情况下克服作用到止挡件上的弹簧元件的力实现，其中，或者是在被动的设计方案中止挡件例如由于小齿轮在止挡件上的接触面倾斜地伸延，从而产生径向的调整分量，从而使通过作用到小齿轮上的建立的调整力沿径向地向内偏斜。 

但是也实现主动的实施方式，在其中，在其中容纳止挡件的径向槽的槽底被实施成可调整。在槽底的第一位置中，止挡件超过驱动轴的外周面并且由此位于止挡位置中。相反地，在槽底的第二径向地向内偏移的位置中，止挡件位于释放位置。特别是弹簧元件支撑在槽底处，该弹簧元件利用指向止挡位置的力对止挡元件施加负载。 

位于内部的槽底可由调整件形成，其可调整地被保持在驱动轴上。例如，调整件为可在驱动轴中调整的调整滑块，其或者可轴向地和/或以可沿周向调整的方式被保持在驱动轴中。根据调整滑块的位置，在其中可径向移动地支承有止挡件的径向槽的槽底位于不同的径向的位置中。 

根据另一适宜的实施方式，止挡件轴向地直接支承于齿圈之前。 在小齿轮的轴向的调整运动期间，该小齿轮通过止挡件被止挡，其中，随着止挡件返回释放位置中，小齿轮直接位于齿圈之前，从而使作用到小齿轮上的建立的弹簧力直至达到齿圈未消除或至少基本上未消除。 

可为适宜的是，使止挡释放、即止挡件从止挡位置中转移到释放位置中附加地或备选地与啮合装置的其它特征参数相关，例如与齿圈和小齿轮彼此的相对旋转方向、与齿圈和小齿轮彼此的相对周向速度相关、根据固定地调整的或可变地调整的时间结束或者作为啮合致动器的推进行程的函数。在此，止挡释放能够以机械的、电的或电子的方式进行。 

附图说明

从其它权利要求、附图描述和图纸中得到其它优点和适宜的实施方式。其中： 

图1示出了带有电的驱动马达、布置在驱动轴上的起动小齿轮和用于轴向地调整起动小齿轮的啮合致动器或啮合继电器的用于内燃机的起动机。 

图2以侧视图示出了在止挡件处的止动位置中的驱动轴上的起动小齿轮。 

图3示出了带有作为啮合行程的函数的作用到起动小齿轮上的啮合力的曲线的图表，用于示出根据图2的情况。 

图4示出了与图3相应的图表，然而用于不带止挡件的起动机。 

图5示出了在修改的实施方式中的起动机，在其中，止挡件在驱动轴中的位置可借助于调整滑块进行调整。 

图6示出了带有用于调整止挡件的调整滑块的另一实施方式变型。 

在图中，相同的构件采用相同的附图标记。 

具体实施方式

在图1中示出的用于内燃机的起动机1具有起动小齿轮2，其被引入与内燃机的齿圈3的接合中以用于起动内燃机4。起动小齿轮2如利用双箭头示出的那样可轴向移动地支承在驱动轴5上，其中，该起动小齿轮2不可相对转动地与驱动轴5相联接。通过啮合致动器或接通继电器6在被拉回的无功能位置和推进的与内燃机4的齿圈3的接合位置之间调整起动小齿轮2，该接通继电器6构造成电磁的，且包括可通电的继电器线圈7以及推进衔铁(Hubanker)8，该推进衔铁8在给继电器线圈7通电时被轴向地拉入该继电器线圈中。推进衔铁8通过接通杠杆9运动学地与起动小齿轮2相联接，从而推进衔铁8在静止位置和调整位置之间的轴向的调整运动可应用到起动小齿轮2在无功能位置和接合位置之间的相应的轴向调整运动中。 

作用到驱动轴5或起动小齿轮2上的旋转的驱动运动借助于电的起动马达11产生，该电的起动马达通过实施成行星齿轮传动机构12的传动机构与轴5相联接。在操纵电的起动马达11时，驱动轴5和由此起动小齿轮2也被置于旋转中。 

起动机1被分配给有调节器或者说控制器10，通过该调节器或者说控制器控制接通继电器6以及起动马达11的功能。 

在操纵接通继电器6时推进衔铁8进行轴向的调整运动的情况下，在达到调整位置时通过开关件与推进衔铁8的调整运动的运动学的联接接通用于起动马达11的电流，从而起动马达11被置于运动中并且旋转地驱动轴5以及起动小齿轮2。 

如此外可从图1中可见的那样，起动小齿轮在驱动轴5上的轴向的推进运动由止挡件13限制，该止挡件在起动小齿轮2的调整路径中位于驱动轴5上并且尚在到达进入齿圈3中的啮合中之前限制小齿轮2的推进运动。在接通继电器6的调整运动时，起动小齿轮2到达与止挡件13的止挡位置中。一旦止挡件13从所示出的止挡位置中调整到释放位置中，则起动小齿轮2可轴向地继续推进并且调整到与齿圈3的啮合位置中。 

图2，5和6分别示出了止挡装置，该止挡装置在具有位于止挡位置中的起动小齿轮2的驱动轴5上。该止挡装置由被构造成止挡球的止挡件13和弹簧元件14组成，该弹簧元件14以及同样止挡球13被容纳在驱动轴5中的径向槽15中。有利地，以分布在周边上的方式设置至少两个分别带有在径向槽15中的弹簧元件14的止挡件13。弹簧元件14以沿径向向外作用的力加载止挡件13，由此，每个止挡件13被调整到止挡位置中，在该位置中止挡件13伸出超过驱动轴5的外周面并且为用于起动小齿轮2的推进运动的止挡。止挡件13轴向地直接位于齿圈3的面对的端侧3a之前。为了使止挡件13从所示出的止挡位置中转移到释放位置中，止挡件13必须克服弹簧元件14的力沿径向向内被推入到径向槽15中。 

起动小齿轮2沿轴向在啮合方向上由弹簧元件16以力加载，其背离起动小齿轮2的固定点支撑在板形的支撑件17处，如利用箭头18指出的那样由啮合致动器使该支撑件17沿轴向朝啮合位置的方向上调整。 

随着通过操纵啮合致动器轴向地推进起动小齿轮2，起动小齿轮2到达在驱动轴5上的具有止挡件13的止挡位置中。同样在止挡位置中，当起动小齿轮2首先轴向地固定时，此外操纵啮合致动器，从而支撑件17在箭头方向18上继续运动并且使弹簧元件16压紧。随着弹簧元件16的弹簧力增加，在起动小齿轮2处的径向地位于内部的棱边压靠止挡件13，并且其径向地向内以克服径向的弹簧元件14的力的方式对该止挡件加载。如果弹簧元件16的弹簧力达到阈值，在该处使止挡件13以克服径向弹簧14的力的方式沿径向向内调整并且从止挡位置中转移到释放位置中，紧接着，起动小齿轮2可沿轴向被推进直至达到齿圈3。由于在弹簧元件16中形成了高的弹簧力，能够以高的运行安全性进行起动小齿轮2到齿圈3中的啮合。 

图3和4示出了具有止挡装置(图3)以及在没有止挡装置(图4)的情况下的啮合力比较，该啮合力作为起动小齿轮的啮合行程s 的函数。当起动小齿轮沿轴向直接贴靠在齿圈3的端侧3a处时，作用到起动小齿轮上的啮合力F_s在带有止挡装置的实施方式中明显高于在不带止挡装置的实施方式中。 

此外如可从图3中可见的那样，一旦在弹簧元件16中达到代表阈值的轴向的止挡力F_A，则止挡件13被克服。由于止挡件13轴向地直接支承于齿圈3的端侧3a之前，弹簧元件在继续的行进中松开松弛行程s_A直至到达端侧3a，这伴随有弹簧力从较高的水平F_A减小到稍微较低的水平F_s。由于小的调整行程s_A，力下降相应地小。无论如何，带有止挡部的啮合力F_s的绝对水平高于不带止挡部的情况。 

在图5中，实施成旋转滑块的调整件19被引入驱动轴5中，该调整件19延伸直到用于止挡件13的径向槽15，并且可根据其旋转位置径向地调整槽底。由于弹簧元件14支撑在槽底处，因此止挡件13根据旋转滑块19的旋转位置在止挡位置和释放位置之间被调整。 

联接区段20与旋转滑块19一体地布置在驱动轴5的端侧之外，该联接区段20与齿圈3处于摩擦接触中。由此，由齿圈3的当前的旋转位置以及由此由在齿圈3和起动小齿轮2之间的相对旋转方向确定旋转滑块19的旋转位置。当仅仅在一个方向上实现扭矩传递时，这是有利的或有意义的。以这种方式可确保，仅仅当齿圈3具有期望的旋转方向时，实现在起动小齿轮2和齿圈3之间的接触。 

如有可能，也通过在齿圈3和起动小齿轮2之间的相对角速度确定止挡释放。实施成旋转滑块的调整件19可利用扭转弹簧固定在止档件13处，从而旋转滑块占据与角速度的差相关的旋转位置。 

根据另一实施方式变型规定，在啮合过程的开始或达到止挡位置之后一个特定的时间段结束之后进行止挡释放。该释放时刻要么固定地被预定要么取决于系统的特征值而进行调整。 

此外可能的是，使止挡释放与啮合致动器的位置相关。由此确保，一旦由啮合致动器调整的支撑件17已走完了特定的行程时，进行止挡释放，这带来在弹簧元件16中的相应的结构。 

在根据图6的实施变型方案中，调整件19被实施成调整滑块，其可调整地沿轴向支承在驱动轴5中。调整件19具有调整头部22，其在所示出的位置中将止挡件13保持在止挡位置中。如果调整件19继续轴向地向前推进，调整头部22到达在驱动轴5中的凹口21中并且由此位于止挡件13之外，现在，该止挡件可径向地在径向槽15中调整回来并且可移到其释放位置中。调整头部22在其背离自由的端侧的一侧上可接触，以用于在止挡件13从径向拉回的位置中调整到径向地抬高的位置中的往回调整运动期间防止调整件19的调整运动被卡止。