CN101576039B - 带起动销内燃机的起动手柄防反转装置 - Google Patents
带起动销内燃机的起动手柄防反转装置 Download PDFInfo
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Abstract
带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，含有起动手柄、只能作单向相对运动的转动副元件，起动手柄的端部设有起动螺旋槽，起动手柄上还安装有反推销或轴向设有双向螺旋凹槽的反推块，只能作单向相对运动的转动副元件的外圈固定在内燃机本体上，其内圈的外端设有与起动螺旋槽螺旋方向相同的与起动手柄上的反推销相接触的反推螺旋槽，或设有与起动手柄上的反推块上的双向螺旋凹槽工作面相接触的弧形凸块。本发明以单向反推轴承替代棘轮止回机构，实现了没有空转角的无级止回，有效地减小手柄的反转脱开角，提高了防止手柄反转的效果，结构简单，零件数量少，可靠性高，不影响正常起动效果。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体涉及内燃机手摇起动安全技术领域。
背景技术
内燃机开始工作必须先起动，通过旋转曲轴推动活塞压缩气缸内的空气以提高温度，使缸内燃油混合气着火推动活塞、连杆，使内燃机运转并输出扭矩做功。常见的起动方式有电机起动、辅助内燃机起动以及弹性元件储能起动、人力起动等，对于小功率内燃机则往往从成本和便利角度出发，采用人力起动。人力起动中最常见的方式是通过起动手柄手摇起动，目前国内15kW以下的单缸柴油机基本上仍采用手摇起动。
由于手摇起动时人的技能经验和力量方面的差别，可能会发生内燃机反转事件，包括未着火的瞬间性反转和着火后连续性反转事件，如果出现内燃机着火后连续性反转事件是非常危险的。因为起动手柄和内燃机起动轴之间通常是简单的单向啮合，内燃机发生反转后起动手柄被起动轴反向推动而无法脱开，导致手柄同步反转甚至伤害操作人员。
针对上述问题，出现了多种防止内燃机起动手柄反转的技术方案。这些技术方案基本分四种：，一是内燃机内部点火和进气时间的调整，使起动过程中出现反转时点火时间处于气门开启状态，杜绝反转后着火连续运转的可能以减轻伤害；二是单纯在起动手柄上设置反向打滑的机构，如日本专利“昭59-200064”公布的技术方案；三是在内燃机内部设置的反转时传动脱开机构，如中国专利申请200720187883.7“内置式自动减压防反转起动装置”；四是在起动手柄和内燃机上设置棘轮机构和分离机构，如中国专利申请200810100091.0“脱开式安全手柄”。与本发明最相近的背景技术为上述第四种：中国专利申请200810100091.0“脱开式安全手柄”，主要由起动轴、起动销、推销、底座、棘轮机构、手柄组成，底座上设置推销，棘轮上设置斜槽，手柄与棘轮安装在一起，当用手柄起动内燃机时，如产生起动反转，在起动轴、棘轮机构，底座的作用下，手柄与起动轴脱离，消除了手起动时的安全隐患，避免了人身伤害事故的产生。该专利申请采用了在起动手柄上设置棘轮棘爪机构，由于棘轮棘爪机构是一种单向间歇运动机构，存在着因棘轮齿间距造成的棘爪反转空行程或空转角，产生手柄有效脱开作用角过小机构冲击力过大、总反转脱开角却较大，反应不灵敏的缺陷；同时由于该专利申请的起动手柄由多个零件滑动配合装配而成，结构繁琐、内部摩擦力大，且存在结构刚度低、可靠性差，发动机改装成本较高推广困难等缺陷。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、能有效防止内燃机在起动时发生未着火的瞬间性反转和着火后连续性反转事件的带起动销的内燃机起动手柄防反转装置。
本发明的技术方案：含有起动手柄、只能作单向相对运动的转动副元件，起动手柄的端部设有起动螺旋槽，起动手柄上还安装有反推销或轴向设有双向螺旋凹槽的反推块，只能作单向相对运动的转动副元件的外圈固定在内燃机本体上，只能作单向相对运动的转动副元件的内圈的外端设有与起动手柄端部的起动螺旋槽螺旋方向相同的与起动手柄上的反推销相接触的反推螺旋槽，或设有与起动手柄上的反推块上的双向螺旋凹槽工作面相接触的弧形凸块。
只能作单向相对运动的转动副元件为单向反推轴承，单向反推轴承的内圈与外圈之间设有若干锲块滚子。
工作时，起动手柄端部的中孔套在内燃机起动轴上，起动手柄端部的起动螺旋槽卡在内燃机起动轴上的起动销上，起动手柄上的反推销置于单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽内；当起动手柄正向旋转内燃机时，单向反推轴承的内圈处于旋转状态；当内燃机发生反转时，因起动手柄上的起动螺旋槽被内燃机起动轴上的起动销钩住，强制起动手柄反转，单向反推轴承的内圈因不能反转而处于自锁状态，反转中的起动手柄上的反推销受单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽的轴向推力作用而向内燃机的外侧方向退出，直至起动手柄上的起动螺旋槽退出与内燃机起动轴上的起动销的连接，起动手柄与内燃机起动轴的传动被切断，起动手柄脱开并停止反转。
单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽导程为113-216mm，可以保证起动手柄在反转18-35度角的范围内可靠脱开。
优选地，单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽导程为132-180mm。反推螺旋槽导程小，起动手柄脱开时的冲击力就小，起动手柄与起动轴脱开的角度就大；反之反推螺旋槽导程大，起动手柄脱开时的冲击力就大，起动手柄与起动轴脱开的角度就小，针对目前单缸内燃机起动螺旋槽的深度基本在10mm左右的状态，反推螺旋槽导程设计为132-180mm，既考虑到了各零件在轴向长度上可能产生的累计误差，又兼顾到起动手柄脱开时的冲击力不能太大，最重要的是可靠保证了起动手柄在22-30度转角内与起动轴脱开，使伤害操作人员的可能性大大降低。
特别地，起动手柄上的反推销为圆柱形，安装在起动手柄上起动销的后侧，以保证起动销进入内燃机起动轴上的起动螺旋槽底部时，起动手柄上的反推销也同步进入单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽底；起动手柄上的反推销的长度大于起动手柄上起动销的长度，使起动手柄上的反推销在单向反推轴承的径向上与单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽有效接触。
优选地，单向反推轴承的内圈上均布有两个反推螺旋槽。
优选地，起动手柄上的反推销的两端圆柱面上，设有与单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽相匹配的斜面，以加大起动手柄上的反推销与单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽工作面的接触应力，减少两者的磨损。
优选地，单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽是双向反推螺旋槽，其中，与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相同一侧的反推螺旋槽为工作面，其导程为113-216mm，最佳导程为132-180mm；与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相反一侧的反推螺旋槽的导程大于113mm直至无穷大而成为与内燃机起动轴轴线平行的直槽。
特别地，单向反推轴承的内圈的外端设有圆弧形凸块，且圆弧形凸块的中心线与单向反推轴承的轴心线垂直，相应地，起动手柄上设有反推块，反推块上设有双向反推螺旋凹槽。
特别地，单向反推轴承的内圈与外圈之间还安装了能承受轴向推力的滚珠。
特别地，单向反推轴承外圈与内燃机的起动孔的孔壁固定为一体。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：总体结构简单，零件数量少，特别是起动手柄可靠性高，不影响正常起动效果；用可在任意位置瞬间反向自锁且可承受轴向力的单向反推轴承，替代现有技术中的棘轮止回机构，克服了棘轮机构因存在棘齿间距而造成的空转角，实现了没有空转角的无级止回，有效地减小手柄的反转脱开角，简化了结构的同时，提高了防止手柄反转的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的起动手柄结构示意图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例2的起动手柄结构示意图。
图中：1--锲块滚子；2-起动轴；3--起动螺旋槽；4--起动销；5--反推螺旋槽；6--起动手柄；7--反推销；8--单向反推轴承的内圈；9--单向反推轴承的外圈；10-内燃机起动孔；11-滚珠；12--起动手柄；13--单向反推轴承的内圈；14--反推块；15--弧形凸块；16--双向螺旋凹槽；17--斜面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图1为本发明的实施例1。图中，含有起动手柄6、单向反推轴承，单向反推轴承的内圈8高出单向反推轴承的外圈9，单向反推轴承的内圈8与外圈9之间设有锲块滚子1和滚珠11，锲块滚子1横断面上的矢径连续变化，内燃机的起动轴2上带有起动销4，单向反推轴承的内圈8空套在内燃机的起动轴2上，起动手柄6的端部设有起动螺旋槽3，起动手柄6上还安装了反推销7，单向反推轴承的外圈9固定装配在内燃机起动孔10内，单向反推轴承的内圈8的外端设有两个与起动手柄6端部的起动螺旋槽3螺旋方向相同的反推螺旋槽5，反推螺旋槽5在轴承的内圈8的圆周端面上均布，反推螺旋槽5与起动手柄6上的反推销7相接触，反推轴承的内圈8上的反推螺旋槽5导程165mm。单向反推轴承正向旋转时，单向反推轴承的内圈8、外圈9与锲块滚子1的摩擦力使锲块滚子1向小矢径方向转动，单向反推轴承的内圈8、外圈9之间可以相对转动；如反向旋转时，单向反推轴承的内圈8、外圈9与锲块滚子1的摩擦力使锲块滚子1向大矢径方向转动，导致锲块滚子1锲在单向反推轴承的内圈8与单向反推轴承的外圈9之间，使之不能相对转动。当起动手柄6正向旋转内燃机时，单向反推轴承的内圈8处于自由旋转状态；当内燃机发生反转时，起动轴2上的起动销4通过起动手柄6上的起动螺旋槽3强制起动手柄6反转；因为此时单向反推轴承的内圈8处于自锁制动状态，起动手柄6上的反推销7压在单向反推轴承的内圈8上的反推螺旋槽5工作面上，起动手柄6受反推螺旋槽5产生的反作用力的轴向分力亦即轴向反推力作用而后退，直至起动螺旋槽3退出与起动销4啮合的位置，切断起动销4与起动手柄6的传动，起动手柄6脱开并停止反转。
图2为本发明的实施例1中的起动手柄5的结构示意图。图2中，起动手柄6的端部设有起动螺旋槽3，起动手柄6上还安装了反推销7，反推销7的两端圆柱面上，设有与单向反推轴承的内圈8上的双向反推螺旋槽5相匹配的斜面17，以加大起动手柄6上的反推销7与单向反推轴承的内圈8上的双向反推螺旋槽工作面的接触面积，减少两者的接触应力和磨损。
图3为本发明的实施例2。图3中，含有起动手柄12、单向反推轴承，单向反推轴承的内圈13高出单向反推轴承的外圈9，单向反推轴承的内圈13与外圈9之间设有锲块滚子17和滚珠11，锲块滚子17横断面上的矢径连续变化，内燃机的起动轴2上带有起动销4，单向反推轴承的内圈13空套在内燃机的起动轴2上，起动手柄12的端部设有起动螺旋槽3，起动手柄12上还安装了轴向设有双向螺旋凹槽16的反推块14，单向反推轴承的内圈13的外端设有与起动手柄12端部的起动螺旋槽3螺旋方向相同的与起动手柄12上的反推块14上的双向螺旋凹槽16相接触的弧形凸块15，弧形凸块15的中心线与反推轴承的轴心线垂直；反推块14的双向螺旋凹槽的两个螺旋面的导程为150mm，单向反推轴承的外圈9压装固定在内燃机起动孔10内。当起动手柄12正向旋转内燃机时，单向反推轴承的内圈13处于自由旋转状态；当内燃机发生反转时，起动轴2上的起动销4通过起动手柄12上的起动螺旋槽3强制起动手柄12反转；因为此时单向反推轴承的内圈13处于自锁制动状态，起动手柄12上的反推块14的螺旋槽16的工作面推动单向反推轴承的内圈13上的弧形凸块15，起动手柄12受弧形凸块15产生的反作用力的轴向分力亦即轴向反推力作用而后退，直至起动螺旋槽3退出起动销4，切断起动手柄12与起动销4的传动，起动手柄12脱开并停止反转。
图4为本发明的实施例2中的起动手柄12的结构示意图。图4中，起动手柄12的端部设有起动螺旋槽3，起动手柄12上还安装了轴向设有双向螺旋凹槽16的反推块14。
本发明的两个实施例适用于起动销设置在起动轴上的内燃机，特别是以国内面广量大的R、EM等系列单缸柴油机为代表的起动轴上带有圆柱起动销结构的内燃机。适当变换起动手柄头部结构，改螺旋起动槽3为起动销，可适用于起动轴上设置螺旋起动槽的内燃机，如S、ZH、ZS系列单缸柴油机和大部分小缸径多缸内燃机。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，含有起动手柄、只能作单向相对运动的转动副元件，起动手柄的端部设有起动螺旋槽，其特征在于起动手柄上还安装有反推销或轴向设有双向螺旋凹槽的反推块，只能作单向相对运动的转动副元件的外圈固定在内燃机本体上，只能作单向相对运动的转动副元件的内圈的外端设有与起动手柄端部的起动螺旋槽螺旋方向相同的与起动手柄上的反推销相接触的反推螺旋槽，或设有与起动手柄上的反推块上的双向螺旋凹槽工作面相接触的弧形凸块。
2.根据权利要求1所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于只能作单向相对运动的转动副元件为单向反推轴承，单向反推轴承的内圈与外圈之间设有若干锲块滚子。
3.根据权利要求2所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽导程为113-216mm。
4.根据权利要求2所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽导程为132-180mm。
5.根据权利要求1或4所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于起动手柄上的反推销为圆柱形，安装在起动手柄上起动销的后侧，起动手柄上的反推销的长度大于内燃机起动轴上的起动销的长度。
6.根据权利要求1或4所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承的内圈上均布有两个反推螺旋槽。
7.根据权利要求5所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于起动手柄上的反推销的两端圆柱面上，设有与单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽相匹配的斜面。
8.根据权利要求2所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽是双向反推螺旋槽，其中，与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相同一侧的反推螺旋槽为工作面，其导程为113-216mm；与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相反一侧的反推螺旋槽的导程大于113mm直至无穷大而成为与内燃机起动轴轴线平行的直槽。
9.根据权利要求2所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承的内圈上的反推螺旋槽是双向反推螺旋槽，其中，与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相同一侧的反推螺旋槽为工作面，其导程为132-180mm；与内燃机起动轴上的起动螺旋槽螺旋方向相反一侧的反推螺旋槽的导程大于113mm直至无穷大而成为与内燃机起动轴轴线平行的直槽。
10.根据权利要求4或8或9所述的带起动销内燃机的起动手柄防反转装置，其特征在于单向反推轴承外圈与内燃机的起动孔的孔壁固定为一体。
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