CN101842580B - 内燃机起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机起动装置(10)，其包括具有驱动单元(12；13)的电机(11)，该电机借助电枢轴(16)与换向器(18)处于机械作用连接。按照本发明，在驱动单元，特别是定子(12)和/或电枢(13)的区域中设置保护元件(19)，以便产生相对于换向器(18)的工作区域的隔离作用。另外，本发明涉及一种相应的起动/停止系统以及一种相应的内燃机。

Description

内燃机起动装置
技术领域
本发明一方面涉及一种具有在权利要求1前序部分所述的特征的内燃机起动装置，另一方面涉及一种具有分别在权利要求10和11前序部分所述的特征的一种起动/停止系统以及一种内燃机。
背景技术
开头所述类型的内燃机起动装置已由实用新型文献DE 29704299U1所公开。其中公开的内燃机起动装置具有一个设置在极壳中并带有驱动轴的起动电动机，该驱动轴通过中间轴齿轮装置与输出轴处于作用连接。该输出轴是一个具有飞轮和起动小齿轮的接合传动机构的组成部分。该起动小齿轮可轴向移动地设置在输出轴上并且能够通过轴向移动与内燃机的起动传动机构的齿环相啮合。
起动电动机的驱动轴具有一个电枢和一个带碳刷连同电流引线的换向器。驱动轴以其换向器侧的端部支承在换向器轴承中，而它在它的相对侧以一个轴颈安装在输出轴的轴向孔中。驱动轴通过一个行星齿轮传动机构驱动该输出轴。为此目的，该输出轴具有驱动行星齿轮的外齿部，行星齿轮又与一个固定的齿环处于啮合。行星齿轮支承在被压入到输出轴的端侧法兰中的销栓上。该端侧法兰朝向起动电动机。输出轴在该法兰后边支承在一个中间轴承的轴承孔中并且它的另一端部支承在壳体的一个轴承位置中，该壳体将极壳封闭并通过拉杆与该极壳拉紧。不过在这种布置方案中，颗粒会从换向器区域进入到电枢和随后构件的区域中。
发明内容
相对现有技术，具有在权利要求1中所述特征的本发明的内燃机起动装置提供的优点在于，定子和/或电枢以及随后的构件，特别是传动机构，借助保护元件可受到保护以防止颗粒进入。例如灰尘、碳尘以及任意介质的颗粒可以源自电机，特别是起动电动机的换向器，或也可源自起动装置的外部环境。因为前面所称的构件和特别是传动机构由于结构形式的原因对于颗粒进入的反应敏感，故可以借助保护元件提高传动机构及相邻的机械构件的使用寿命。在此，保护元件设置在驱动单元，特别是定子和/或电枢的区域中，以便产生所述构件相对于换向器的工作区域的隔离作用。由于保护元件的定位及由此产生的其几何结构，本发明的技术解决方案使得能够使用简单的，也就是说能以很小花费制造并安装的密封件，在必要时与现有构件很小的改动费用相结合。
由此产生防止有害颗粒进入的对机械构件的封闭结构或也产生有害颗粒的沉积结构。因此，不仅该封闭结构而且该沉积结构都产生对颗粒的阻障作用，从而可以提高在传动机构中存在的润滑剂的使用寿命和质量。此外，材料磨损，特别是在轴承、轴套和传动机构构件上的材料磨损都减小了，因为颗粒远离这些构件。特别地，也可借助保护元件的几何结构的适配产生更加有利的气流，这样又改善了热敏感构件的冷却。如果起动装置借助电子监控系统对磨损和/或对功能和/或对污染程度进行监视，在内燃机的明显较高的工作寿命下才出现相应的通知，必要时以维修要求的形式。
优选的改进方案由从属权利要求的特征得出。
在本发明的一种有利设计方案中，保护元件被设置为特别是具有I形、L形或U形截面的保护环。在此，可以按照希望的作用原理并根据结构方面的条件使用最适合的保护元件。借助I形的实施方式，例如可以实现一种简单的隔离元件，而L形保护元件可以起到沉积元件的作用。此外，保护元件的U形设计方案可起到有害颗粒的收集容器的作用。
在本发明的另一种有利设计方案中，保护元件在电枢绑带的高度上设置在壳体上。在此，在径向上对保护元件进行适配，以便使到电枢绑带的周面的余留气隙保持得尽可能小，在改善冷却作用方面改变了存在的气流以及减小了颗粒与介质到机械构件区域中的进入量。
在本发明的一种优选设计方案中，保护元件在电枢的一个端部区域的高度上设置在一个永久磁铁上和/或设置在壳体上。在此，对保护元件进行适配和定位，以便位于保护元件的内周面和电枢之间的气隙尽可能地小或者在永久磁铁各部分间的自由空间是被封闭的。
在本发明的另一种优选设计方案中，保护元件设置在电枢绑带上，特别是电枢绑带的周边上。在此，在径向上对保护元件进行适配，以便使到极壳的周面的余留气隙保持得尽可能小，在改善冷却作用方面改变了存在的气流以及减小了颗粒与介质到机械构件区域的进入量。
按照本发明的一种有利设计方案，保护元件设置在永久磁铁之间的间隙中，其中，这些间隙被封闭并且在电枢的周面和磁铁组件之间的气隙被减小。
按照本发明的另一种有利设计方案，保护元件在电枢绑带的一个端面的区域中设置在壳体上。在此，保护元件的定位使得在电枢绑带和保护元件之间的轴向气隙被减小并且在电枢绑带和换向器之间的径向气隙被减小。为此，作为保护元件可以使用已经存在的汇流条，特别是用于六个碳刷架的汇流条。
在本发明的一种优选设计方案中，保护元件具有附加轮廓，并且特别地在电枢的端部区域的高度上设置在永久磁铁上和/或壳体上。在此，产生了一种迷宫式结构或也产生了一种容器。借助这个结构上的措施可以使从周围流入的介质被收集并且在必要时在维护的过程中被清除。
在本发明的另一种优选实施方式中，带附加轮廓的保护元件设置在壳体开口的区域中。在此处展示的实施方式中，保护元件与壳体特别是极壳的一部分共同地构成一种迷宫式结构，其末端通入到壳体的一个出口中，以便排出所积聚的颗粒。
还有利的是，给起动/停止系统装备本发明的起动装置，因为在这类系统中，由于较频繁的起动过程，提高了对所属传动机构的稳定性和使用寿命的要求。该系统总是在机动车停住时而自动地关闭内燃机，并且一旦驾驶员例如挂入一个档位和/或制动踏板被松开时就又无延迟地重新起动内燃机。
此外有利的方式是，内燃机设有本发明的起动装置或者设有所述的起动/停止系统，因为这样一方面一种更加可靠的部件可起动该内燃机，另一方面可以在市内交通运行中节省可观的燃料量。
附图说明
下面借助附图中描述的具体实施例详细地介绍本发明以及按照其他权利要求所述的特征的有利设计方案，但本发明并非局限在这些方面。更确切地说，本发明包括在权利要求的范围内所有可能的变型、修改和等同方案。在附图中：
图1是具有行星齿轮传动机构和起动电机的起动装置剖视图，该起动装置还具有接通继电器；
图2是本发明起动装置的一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个固定在壳体上的环形保护元件；
图3是本发明起动装置的另一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个固定在一个磁铁组件上的环形保护元件；
图4是本发明起动装置的一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个固定在一个电枢绑带上的环形保护元件；
图5是本发明起动装置的另一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个设置在磁铁组件的间隙中的环形保护元件；
图6是本发明起动装置的一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个固定在壳体上并且覆盖电枢绑带的一个端面的环形保护元件；
图7是本发明起动装置的另一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个设置在磁铁部件上并且构成一个容器的环形保护元件；和
图8是本发明起动装置的一种实施例的细部视图，该起动装置具有一个固定在壳体上并且以沉积件形式起作用的环形保护元件。
具体实施方式
在图1中描述了一个内燃机的起动装置10。这种类型的起动装置主要被应用在机动车中并称之为起动机，特别地称为预啮合式起动机(Schub-Schraubtrieb-Starter)。属于主要部件的是一个电机11(也被称为起动电机)、一个传动机构14特别是行星齿轮传动机构，和一个接通继电器15特别是一个电磁开关，其中电机11具有包括一个定子12和一个电枢13或者说转子的驱动单元。该电机11借助电枢轴16与传动机构14处于机械作用连接。传动机构14借助一个与电枢轴16邻接的隔离元件17，特别是盖板或也可是盖盘与电机11隔开。在电枢轴16与传动机构侧对置的一例上安置一个换向器18。在此重要的是，保护元件19设置在驱动单元特别是定子12和/或电枢13的布置和工作区域中，以便产生相对于换向器18的布置和工作区域的隔离作用。该保护元件19安置在一个按图1由一个标记窗20所圈出的区域中。因此借助本发明的技术解决方案提供一种布置方案，其中传动机构14和另外的构件受到保护以防止颗粒或介质进入。
在内燃机的起动过程中，该电机11通过电磁开关经由齿轮传动机构与内燃机短时间连接。由于电机11通常具有的高转速和起动过程所必需的转矩，则需要一个大的，特别是约13∶1的传动比。这个希望的传动比通过起动机上的小齿轮特别是起动小齿轮并通过相应飞轮的与该起动小齿轮相比较大的小齿轮来实现。该起动小齿轮在电枢轴16上可沿轴向连续地移动并且通过电磁开关或者说电磁铁被置于与飞轮的齿部相啮合。紧接着，该电机11通过闭合接触开关被接通，该接触开关是电磁开关的一部分亦即插入磁铁。该起动小齿轮具有一个飞轮，该飞轮防止已起动的内燃机通过仍被接合的起动小齿轮以过高的转速驱动该电机11并因此损坏或毁坏该电机。这种起动装置一般具有一个串励电机或一个永久磁铁激励的电机作为电机。
电机11在本实施例中是一种内转子电机，其电枢13限定了电机11的内部部分而其定子限定了电机11的外部部分。电枢13的线圈，特别是电枢绕组通过换向器18亦即整流子通电。换向器18通过两个固定安置的碳刷实现了与电枢13的绕组的间接的线路连接，这两个碳刷压靠到一个与电枢13一起转动的滚筒上。该滚筒的表面被划分为相互绝缘的区段。如在一个直流电机中常见的那样，电枢13具有数目为如换向器18设有的区段数目的一半的绕组。在此，每个绕组在其端部与两个彼此对置的区段相连接。由于对转矩和电流的特殊要求，在各区段和相应碳刷之间的横截面特别宽。在四个碳刷情况下，两个绕组可以同时起作用。
按照图2，以放大细部视图示出了在标记窗20内通过环形的保护元件19和盘形的电枢绑带21构成的密封结构亦即封闭结构的第一种设计方案。在此，该保护元件19作为附加构件设置在壳体22，特别是极壳上。这种布置方案是通过将保护元件19固定在电枢绑带21的轴向高度上实现的。保护元件19在壳体22上的固定可以例如通过接合方法，特别是压紧，收缩，深冲，焊接，超声波焊接，粘接或类似方法来进行。保护元件19具有一个基础部分19.1，该基础部分具有一个用于电枢绑带21的通孔，因此在电枢绑带21的环形外周面和保护元件19的环形内周面之间产生将该驱动单元特别是定子12和电枢13的布置和工作区域与换向器18的布置和工作区域隔离的一种结构。
按照图3，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的另一种具体实施例。在此，保护元件19直接设置在定子12的永久磁铁上并且设置在壳体22上。保护元件19在磁铁上及在壳体22上的固定可以借助在根据图2提及的接合方法来实现。保护元件19同样具有基础部分19.1，该基础部分本身具有用于电枢13的通孔，因此在电枢13的环形外周面和保护元件19的环形内周面之间实现了驱动单元和换向器18这两个区域的隔离。
再有按照图4，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的一种设计方案。保护元件19作为附加构件直接设置在电枢绑带21上。这种布置方案是通过将保护元件19固定在电枢绑带21的轴向高度上实现的。保护元件19在电枢绑带21上的固定可以通过接合方法，特别是压紧，收缩，深冲，焊接，超声波焊接，粘接或类似方法来进行。在此，按照图4，该基础部分19.1也具有用于电枢绑带21的通孔，因此在保护元件19的环形外周面和壳体22的环形内周面之间，在留有余隙的条件下产生了区域隔离作用。
按照图5，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的另一种具体实施例。按照所示具体实施例，该保护元件19设置在定子12的永久磁铁的间隙中并且设置在壳体22上。保护元件19在磁铁上及在壳体22上的固定可以借助根据图2提及的接合方法来实现。保护元件19同样具有基础部分19.1，该基础部分具有用于电枢13的通孔并且还具有用于各磁铁区段的空隙，因此在电枢13的环形外周面和保护元件19的环形内周面之间产生区域隔离作用。
按照图6，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的一种具体实施例。保护元件19以它的外周面固定在壳体22上并且设置在电枢绑带21的一个端面旁边。保护元件19在壳体22上的固定可以借助根据图2提及的接合方法来实现。作为保护元件19可按照双重功能的形式采用已有的汇流条。此处，保护元件19的基础部分19.1也具有当然被规定用于换向器18的通孔，因此在换向器18的环形外周面和保护元件19的环形内周面之间在留有余隙的条件下产生区域隔离作用。在保护元件19面向电枢13的表面和电枢绑带21之间设有另一余隙。总之，因此可以实现机械构件相对于换向器18的一种迷宫式封闭结构。在按照图2至6的设计方案中，由于保护元件19的密封作用亦即封闭作用可实现对气流的一种抑制作用。
按照图7，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的另一种具体实施例。在此，保护元件19直接设置在定子12的永久磁铁上并且设置在壳体22上。保护元件19在磁铁上及在壳体22上的固定可以借助按照图2提及的接合方法来实现。保护元件19除了基础部分19.1外还具有一个角形部分19.2，其中紧接着角形部分19.2，设有用于电枢13的通孔，因此在电枢13的环形外周面和保护元件19的环形内周面之间产生了密封结构。此外，该角形部分19.2以它环形的几何结构形成一个容器，借助该容器可按照沉积件的方式收集颗粒。与另一个保护元件19的组合是可行的，特别是为了影响气流，以便有效地收集所述介质和颗粒。
按照图8，以放大细部视图示出了在标记窗20内的密封结构亦即封闭结构的一种具体实施例。在此，保护元件19设置在壳体22的壁部上。保护元件19在壳体22壁部上的固定可以按照前面提及的接合方法来实现。除了基础部分19.1之外，保护元件19还具有一个附加部分19.3，该附加部分被安置在壳体22的至少一个壁部开口22.1的高度上，从而在附加部分19.3和壳体壁部之间产生迷宫式颗粒沉积件。
总之，通过在定子12或电枢13和换向器18之间的边界区域中附加设置的构件，特别是保护元件19或保护环可防止，任何形式的颗粒和/或介质进入到传动机构14，特别是行星齿轮传动机构中以及进入随后的机械构件中，因此提高了所述构件的使用寿命。在此，重点在于减小或消除在换向器18的布置及工作区域和定子12、电枢13、永久磁铁、传动机构14及类似部件的布置及工作区域之间存在的气隙和通道。
保护元件19在起动装置10的不同构件上的固定可以借助卡锁连接、粘接，借助熔化、压紧，借助夹紧、焊接、硫化或借助喷射过程或类似方法形成。另外，可以通过保护元件19朝向电枢13或换向器18延伸的适当长度来减小颗粒进入量。一般地，保护元件19可以被实施为直的，弯曲的或具有一种组合的几何结构。而且为了影响气流和/或构件冷却，可以将保护元件19设计成具有类似风机叶轮的几何结构，具有波状或带有切口的形状，或者也可以采用前面所述实施方式的任意组合。
此外，可以在保护元件19上以及在电枢13上或在电枢绑带21上或在换向器18上分别设置一个附加的密封唇。不仅这些以成对方式配置的构件，比如保护元件19与电枢13，或与电枢绑带21或与换向器18，而且与密封唇连接的构件都可以被设计成相互接触。作为材料不仅可以考虑单一成分材料特别是钢或塑料，也可以考虑多成分材料。而且，可以对所述实施例进行相互组合，特别是为了影响气流，以便杂质和颗粒被沉积和/或被排出。借助前面所述的结构措施，可适应对安装在起动装置中的传动机构的稳定性和使用寿命的更高要求，这特别是在起动/停止系统中显示出积极的作用。

Claims (7)

1.内燃机起动装置(10)，其包括具有驱动单元(12；13)的电机(11)，该电机借助电枢轴(16)与换向器(18)处于机械作用连接，其特征在于：
在驱动单元(12；13)的区域中设有保护元件(19)，以便产生相对于换向器(18)的工作区域的隔离作用，其中，
-保护元件(19)在与电枢绑带(21)对应的轴向高度上或者设置在壳体(22)上或者设置在电枢绑带(21)上，或者，
-保护元件(19)在驱动单元(12；13)的电枢(13)的一个端部区域的轴向高度上设置在永久磁铁上，或者，
-保护元件(19)设置在永久磁铁的间隙中，或者，
-保护元件(19)设置在电枢绑带(21)的端面区域中且设置在壳体(22)上。
2.按权利要求1的起动装置(10)，其特征在于：
保护元件(19)为保护环。
3.按权利要求2的起动装置(10)，其特征在于，保护环具有I形、L形或U形截面。
4.按权利要求1的起动装置(10)，其特征在于：
保护元件(19)设置在电枢绑带(21)的径向周边上。
5.按权利要求3的起动装置(10)，其特征在于：
保护元件(19)具有作为角形部分(19.2)的附加轮廓。
6.起动/停止系统，其特征在于：
设有按前面权利要求之一的起动装置(10)。
7.内燃机，其特征在于：
设有按照权利要求1至5之一的起动装置(10)或者设有按照权利要求6的起动/停止系统。
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