CN114320701B - 一种起动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本文提供一种起动机及车辆。所述起动机包括P轴，单向器，设有驱动齿轮，以及回位减振垫，设置成环形，且固定在所述P轴上；其中，在所述驱动齿轮回位的状态中，所述单向器的端部抵接于所述回位减振垫的一端。通过在P轴上设置回位减振垫，以使得驱动齿轮回位后，单向器的端部与P轴的接触区域实现柔性接触，有效避免车辆启动成功后单向器退齿发生敲击噪音等问题，进而提升车辆的市场竞争力。

Description

一种起动机及车辆

技术领域

本文涉及但不限于车辆技术领域，尤其涉及一种起动机及车辆。

背景技术

随着国民收入水平的提高，国内汽车消费市场不断扩大，乘用车保有量逐年增加。当前消费者购买汽车不仅考虑车辆的动力性、安全性、外观、质量方面等要求，对车辆的舒适性也有越来越高的要求。

车辆包括启动、运行、熄火三个工作过程，车辆运行所占的时间比例最长，各汽车厂家更关注车辆运行时的NVH表现，对车辆启动和熄火过程的NVH噪音表现要求相对较低。据调查市场不同品牌的车型，车辆启动时启动噪音普遍较大，启动声品质较差，以致影响用户的驾乘体验，影响车企品牌。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本申请的目的是，提供一种起动机以及车辆。该起动机能够有效避免车辆启动成功后起动机的单向器退齿发生敲击噪音等问题。

本申请实施例的技术方案如下：

一种起动机，包括：

P轴；

单向器，设有驱动齿轮；以及

回位减振垫，设置成环形，且固定在所述P轴上；

其中，在所述驱动齿轮回位的状态中，所述单向器的端部抵接于所述回位减振垫的一端。

通过在P轴上设置回位减振垫，以使得驱动齿轮回位后，单向器的端部与P轴的接触区域实现柔性接触，有效避免车辆启动成功后单向器退齿发生敲击噪音等问题，进而提升车辆的市场竞争力。

一些示例性实施例中，所述P轴包括：

P轴杆，部分区域设有外花键；

减速齿圈座，安装在所述P轴杆的一端；

其中，所述回位减振垫固定在所述外花键与所述减速齿圈座之间的杆段，且连接于所述外花键的根部。

通过在外花键与减速齿圈座之间的P轴杆上设置回位减振垫，且将回位减振垫固定于外花键的根部，优化了P轴的设计尺寸，使得车辆启动成功后单向器退齿回位结束时，单向器的端部即与回位减振垫发生柔性接触，避免P轴尺寸过大，以导致设计上的浪费。

一些示例性实施例中，所述P轴杆还设有限位凸台，所述回位减振垫的一端与所述限位凸台相抵接；

其中，所述回位减振垫位于所述限位凸台与所述外花键之间的位置。

通过在P轴杆上设置限位凸台，将回位减振垫一端的部分区域或者是全部区域抵接在限位凸台上，一方面可提供安装回位减振垫的操作参考，方便安装；另一方面可限制回位减振垫向着减速齿圈座的方向移动，起到轴向限位的作用。

一些示例性实施例中，所述P轴杆还设有限位凸台；所述回位减振垫设置有限位沉台；

其中，所述限位凸台与所述限位沉台相配合，用以限制所述回位减振垫向着所述减速齿圈座的一侧移动。

通过设置相互配合的限位凸台与限位沉台，以提高P轴杆和回位减振垫两者配合接触的面积，进而提高回位减振垫安装的稳定性。

一些示例性实施例中，所述回位减振垫粘接在所述P轴上。

通过采用胶粘的方式，将回位减振垫粘接在P轴上，操作简单，且胶成本低，性能稳定，货源充足，整体上降低了产品的成本。

一些示例性实施例中，所述回位减振垫套设在所述P轴上，且与所述P轴的杆段过盈配合。

可将回位减振垫设置成一体成型的结构，仅利用过盈配合的方式，将回位减振垫套设在P轴上，省去涂胶操作，简化工序，操作简单。

一些示例性实施例中，所述回位减振垫与所述杆段过盈配合，干涉量不小于0.5mm。

通过设置回位减振垫与杆段过盈配合的干涉量，以有效保证安装的牢固性。

一些示例性实施例中，所述单向器包括套筒，所述套筒设有内花键，所述内花键与所述外花键相啮合；

其中，所述内花键与所述外花键的配合侧向间隙设置为0.10mm至0.30mm。

将P轴与套筒之间花键配合区域的侧向间隙设置为0.10mm至0.30mm，能够大幅度的减小单向器回位过程中内花键与外花键之间所产生的接触敲击，改善起动机整体的NVH性能，提升用户的驾乘体验。

一些示例性实施例中，所述外花键为螺旋外花键，且螺旋角度设置为15°至20°之间。

将P轴上的外花键的螺旋角度设置成15°至20°之间，能够在所述内花键与所述外花键的配合侧向间隙基础上，满足单向器的回位操作，改善起动机整体的NVH性能。

一种车辆，包括上述任一实施例所述的起动机，因而具有上述一切有益效果，在此不再赘述。

在阅读并理解附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本文技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本文的技术方案，并不构成对本文技术方案的限制。

图1为现有车辆起动机组成部件的示意图；

图2为某起动机NVH噪音分析切片的示意图；

图3为某起动机改进前与改进后NVH性能测试的对比图；

图4为现有起动机单向器处于回位工作状态下的主视剖视示意图；

图5为本申请一实施例的起动机单向器处于回位工作状态下的主视剖视示意图；

图6为本申请一些示例性实施例的P轴局部剖视示意图。

附图标记：

1^，-P轴，1-P轴，11-P轴杆，110-光杆段，111-配合段，112-限位凸台，

12-减速齿圈座，13-回位减振垫，130-限位沉台，131-第一环形，132-第二环形，133-过渡面；

2-驱动齿轮；

3-飞轮；

4^，-套筒，4-套筒。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本文的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本文，而非对本文的限定。

目前，解决车辆启动噪音大问题的方法主要有两种，一种为优化起动机驱动齿轮参数，另一种为改善电磁开关回位弹簧力。上述现有的解决方法只能减小车辆启动过程中的部分噪音，且改善效果甚微。探其根本还是对噪音产生的来源不明确，改善效果不理想。

当车辆满足启动条件时，用户旋转钥匙或按下一键启动开关，发动机ECU接收到车辆启动请求信号，车辆起动继电器吸合使起动机上电工作，如图1所示(P轴1^，为改进前结构，套筒4^，为改进前结构)，单向器驱动齿轮2弹出与飞轮3齿圈啮合并拖动发动机旋转，发动机启动成功后单向器驱动齿轮2回位到初始状态。

起动机上电后单向器驱动齿轮2有三个工作过程：(1)与飞轮3齿圈完全啮合前工作过程，单向器驱动齿轮2从静态弹出啮入飞轮3齿圈直至与飞轮3齿圈完全啮合。(2)与飞轮3齿圈完全啮合后，拖动发动机旋转过程。(3)发动机成功启动后，单向器驱动齿轮2与飞轮3齿圈脱开回位过程。

对车辆启动噪音进行主观评价，车辆启动会发出“当”“当”“当”明显的噪音，噪音大且声品质差。车辆启动时间很短，无法区分噪音来自车辆启动过程中具体哪个阶段。对起动机驱动齿轮参数以及电磁开关回位弹簧力参数进行多轮优化验证，噪音无明显改善。

如图2所示，在车辆启动过程中，起动机伸齿撞击a、入齿敲击b、拖动噪声c、压缩转速波动敲击d、点火后转速波动敲击e、退齿敲击f以及拖尾音g都会产生噪声。本申请发明人基于使用NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度的英文的缩写)噪音测试LMS(LMS Test.Lab)软件设备，对车辆启动过程极短时间内产生的混杂声音测试切片进行反复分析，以及多轮试验验证，最终明确了车辆启动过程中产生具体噪音的真正来源。

车辆启动过程中，发动机转速由零逐渐上升。当发动机转速大于起动机空载转速时，此时单向器驱动齿轮不会立即回位，单向器驱动齿轮会被发动机飞轮齿圈啮合接触后反拖一段时间，直至发动机转速上升到被ECU(Electronic Control Unit)判断启动成功为止时开始回位。在该时间段，发动机汽缸活塞到达压缩上止点时，发动机转速会发生波动，单向器驱动齿轮被飞轮齿圈反拖脱开然后重新接触，产生明显敲击噪音。发动机成功启动后，由于高速离心力及起动机电磁开关回位弹簧力作用，单向器驱动齿轮会快速回位并与起动机P轴根部金属产生明显的退齿敲击噪音。因此，车辆启动时的主要噪音为车辆启动成功后起动机退齿敲击噪音。

本申请发明人在明确产生噪音的真正来源的基础上，针对车辆启动成功后起动机退齿敲击噪音，摒弃现有减小起动机驱动齿轮质量以及优化电磁开关回位弹簧力的思路，通过在起动机的P轴外花键的根部增加一个回位减振垫结构，以有效解决起动机退齿敲击噪音问题。如图3所示(图3.1为改进前NVH测试车辆启动振动幅值，图3.2和图3.3为改进后NVH测试车辆启动振动幅值)，对比现有的改进优化措施，本申请发明人所提出的改进方案对起动机退齿敲击噪音有突破性的改善，能够大幅度提升车辆启动时的噪音表现，且具有较低的改进成本，实现性价比最大化。

本申请一实施例中，如图5所示，提供一种起动机。该起动机包括P轴1以及回位减振垫13，单向器设置有驱动齿轮2。其中，P轴1可设置成包括P轴杆11以及配合在减速齿圈座12内部的行星轮安装座。也可将回位减振垫13固定在P轴杆11上，以组合成一种与现有P轴1^，不同的新型的P轴1再供货，提高P轴1的集成化程度。

如图4所示，为现有某车型起动机的P轴1^，与单向器的套筒4^，的局部配合结构示意图。现有起动机在驱动齿轮2回位时，单向器外轮廓的部分区域会撞击到P轴1^，上，以致产生退齿敲击噪音。如图5所示，本申请实施例所提供的P轴1，在P轴杆11上设置了回位减振垫13，当车辆启动成功后，起动机的单向器退齿回位时，由于设置了回位减振垫13可有效避免单向器与P轴杆11发生硬性接触，进而有效抑制了噪音的发生，消除了用户对车辆启动噪音大和声品质差等方面的抱怨，也就提升了车辆品牌的口碑，提升市场竞争力。

其中，回位减振垫13可设置成环形。可以是一体成型的环形，例如通过模压工艺获得等截面的杆体，再通过简单的切割后获得。也可以是将两个半圆环形的部件拼合成一个完整的回位减振垫13。将呈环形的回位减振垫13套设在光杆段110上，以增加与单向器的接触面积，以有效避免单向器发生退齿敲击噪音。

在一些示例性实施例中，如图5所示，减速齿圈座12固定在P轴杆11的一端，并与P轴杆11端部的行星轮安装座相配合，减速齿圈座12上设置有与P轴杆11配合的安装结构，例如，配合用铜基衬套。P轴杆11分为光杆段110以及设置外花键的配合段111，其中，外花键可以是螺旋形花键。外花键与单向器的套筒4上的内花键配合以实现起动机的动力传输。其中，减速齿圈座12、光杆段110以及设置外花键的配合段111可以是在一个等截面的圆杆上通过后序加工(例如，车削或者铣削等)获得，使得P轴1具有较高的尺寸精度以及结构强度。

将回位减振垫13固定在外花键与减速齿圈座12之间的光杆段110上，且与外花键的根部相连接，优化了P轴1的设计尺寸，使得车辆启动成功后单向器退齿回位结束时，单向器的端部即与回位减振垫13发生柔性接触，避免P轴1的尺寸过大，以降低产品的综合性能。

一些示例性实施例中，如图5所示，在光杆段110上还设置有限位凸台112。其中，限位凸台112可以是在光杆段110上加工出的台阶特征，将回位减振垫13设置在限位凸台112和外花键之间的杆段上，以有效限制回位减振垫13向着减速齿圈座12的一侧移动。可将回位减振垫13的一端完全抵接在限位凸台112上，即将回位减振垫13的外径设置成与限位凸台112的径向尺寸一致。也可将回位减振垫13的外径设置成比限位凸台112的径向尺寸稍大，例如，大于1mm，即实现将回位减振垫13一端的部分区域抵接在限位凸台112上。

通过在P轴杆11上设置限位凸台112，将回位减振垫13的一端抵接在限位凸台112上，还可以提供安装回位减振垫13的操作参考，方便回位减振垫13的安装，提升安装操作的效率。

一些示例性实施例中，如图6所示，回位减振垫13设置成包括两个环形，即具有较大内廓尺寸的第一环形131和具有较小内廓尺寸的第二环形132。第一环形131和第二环形132可设置成具有相同的外廓尺寸，可一体成型，两者仅是在环形内圈的尺寸上不同，即第一环形131的内圈尺寸大于第二环形132的内圈尺寸，两者以及过渡面133共同构成限位沉台130。其中，限位凸台112与限位沉台130相配合，用以共同限制回位减振垫13向着减速齿圈座12的一侧移动。两个台阶特征的配合形式，可以提高P轴杆11和回位减振垫13两者的配合接触面积，进而提高了回位减振垫13安装的稳定性。

一些示例性实施例中，可将回位减振垫13设置成具有柔性，或者是具有弹性。例如，可将回位减振垫13的材质设置成NBR(nitrile butadiene rubber)丁腈橡胶，该材质具有耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好等优点。也可选用EPDM(EPDM中文名称三元乙丙橡胶，Ethylene-Propylene-Diene Monomer的缩写)等。其中，将回位减振垫13设置为选用具有柔性或者是具有弹性的材质，既使得回位减振垫13具有优异的减振性能，也可降低对制造尺寸的精度要求，从整体上降低了P轴1的成本，提升了起动机产品的性价比。

一些示例性实施例中，可将回位减振垫13直接粘接在P轴杆11上。采用胶粘的方式，操作简单，且胶成本低，性能稳定，货源充足，从整体上降低了产品的优化成本。

一些示例性实施例中，如图5所示，可将回位减振垫13设置成一体成型结构，直接套在P轴杆11的光杆段110上，将环形的回位减振垫13的内径设置得比光杆段110的外径稍小，例如，可设置得小于1.0mm，以使得回位减振垫13与光杆段110过盈配合，省去涂胶操作，简化工序，操作简单。也可选择在光杆段110的外圈上涂覆粘胶，以将回位减振垫13再粘接在P轴杆11上。也可在光杆段110的外圈上以及限位凸台112靠近回位减振垫13的端面上均涂覆粘胶，以提高粘接配合的面积，提高粘接可靠性。

一些示例性实施例中，将外花键及内花键的侧向间隙设置为0.10mm至0.30mm，以改善在启动过程中，起动机驱动齿轮2与飞轮3齿圈啮合时发动机转速波动所产生的敲击噪音，进一步改善起动机整体的NVH性能，提升用户的驾乘体验，如图3.3所示，相比现有的起动机的配合结构，增加了回位减振垫13以及优化了外花键与内花键两者的侧向配合间隙。如图3.2所示，相比现有的起动机的配合结构，增加了回位减振垫13。

本申请的发明人对基于使用NVH噪音测试LMS软件设备，对车辆启动过程极短时间内产生的混杂声音测试切片进行反复分析，以及多轮试验验证，最终明确了车辆启动过程中产生具体噪音的真正来源，其中还包括起动机驱动齿轮2与飞轮3齿圈啮合时发动机转速波动所产生的敲击噪音。通过采用现有的经验方法，即通过更改单向器驱动齿轮2的参数，无法解决敲击噪音。从噪音产生的机理及传递路径深入分析，最终确认车辆启动拖动过程中产生敲击的噪音并不来自于单向器驱动齿轮2与飞轮3的齿圈的接触敲击，而来自于P轴1的外花键与单向器套筒4上内花键之间的接触敲击，外花键与内花键相啮合，以实现动力的传输。

因此，本申请发明人提出通过优化P轴1的外花键与单向器内花键之间的配合侧间隙以及减小P轴1的外花键的螺旋角度，以真正解决现有存在的普遍认为是由于起动机驱动齿轮2与飞轮3齿圈啮合发动机转速波动而产生的敲击噪音，以及最大限度的降低起动机的P轴1的外花键与单向器上的内花键的敲击噪音。在实施外花键与单向器套筒4(套筒4^，为改进前结构)内花键的配合侧向间隙参数设计前提下，保证单向器驱动齿轮2能够顺利弹出及回位，最大限度地减小P轴1外花键螺旋角度。

P轴1外花键与单向器套筒4的内花键配合的侧间隙可通过测量公法线长度计算出，公法线长度按照所需要求进行匹配设计，P轴1外花键与单向器套筒4内花键配合侧间隙设计在0.10至0.30mm。通过测量P轴1外花键的螺旋线的导程，以及相应导程时斜齿轮转动的角度，以及外花键的分度圆直径，根据上述参数计算出P轴1外花键螺旋角，螺旋角设计成15°至20°之间的任一值。

本申请另一实施例还提供一种车辆，包括上述任一实施例所述的起动机，因而具有上述一切有益效果，在此不再赘述。

在本文的描述中，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

虽然本文所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本文而采用的实施方式，并非用以限定本文。任何本文所属领域内的技术人员，在不脱离本文所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本文的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (7)

1.一种起动机，其特征在于，包括：

P轴，所述P轴包括：

P轴杆，部分区域设有外花键，且所述P轴杆还设有限位凸台；

减速齿圈座，安装在所述P轴杆的一端；

单向器，设有驱动齿轮；以及

回位减振垫，设置成环形，且固定在所述P轴上；其中，所述回位减振垫固定在所述外花键与所述减速齿圈座之间的杆段，且连接于所述外花键的根部；

所述回位减振垫的一端与所述限位凸台相抵接，所述回位减振垫位于所述限位凸台与所述外花键之间的位置；或者，所述回位减振垫设置有限位沉台，所述限位凸台与所述限位沉台相配合，用以限制所述回位减振垫向着所述减速齿圈座的一侧移动；

其中，在所述驱动齿轮回位的状态中，所述单向器的端部抵接于所述回位减振垫的一端。

2.如权利要求1所述的起动机，其特征在于，所述回位减振垫粘接在所述P轴上。

3.如权利要求2所述的起动机，其特征在于，所述回位减振垫套设在所述P轴上，且与所述P轴的杆段过盈配合。

4.如权利要求3所述的起动机，其特征在于，所述回位减振垫与所述杆段过盈配合，干涉量不小于0.5mm。

5.如权利要求1所述的起动机，其特征在于，所述单向器包括套筒，所述套筒设有内花键，所述内花键与所述外花键相啮合；

其中，所述内花键与所述外花键的配合侧向间隙设置为0.10mm至0.30mm。

6.如权利要求5所述的起动机，其特征在于，所述外花键为螺旋外花键，且螺旋角度设置为15°至20°之间。

7.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1至6任一所述的起动机。