CN102369586A - 内燃机起动装置的起动继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的起动继电器(19)，所述起动继电器具有继电器线圈(27)、衔铁(20)和接触桥(34)，所述衔铁通过传动器(24)与拨叉(21)共同作用以便使起动小齿轮预啮合，所述衔铁通过开关轴(32)操作所述接触桥，并且所述接触桥与开关触点(23a)共同作用，其中，接合器(33b)以能够受限地相对移动的方式将所述开关轴和所述衔铁连接。一方面为了保证撕开焊接的触点，另一方面为了保证在继电器断开时拨叉到达静止位置，在所述衔铁(20)和所述拨叉(21)的端部之间插入预紧的压簧(26)。

Description

内燃机起动装置的起动继电器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述类型的用于内燃机起动装置的起动继电器。
背景技术
根据公开文献DE 199 51 116A1已知一种用于内燃机起动装置的继电器，其中，接合元件以能够受限地相对移动的方式将继电器开关杆和衔铁相互连接。在继电器由通过衔铁复位弹簧加速的衔铁断开时，通过这种接合元件再次撕开继电器的接触桥和开关触点之间的焊接部。然而该接合元件的这种功能由于起动继电器和用于起动装置起动小齿轮的啮合机构的制造和调整公差而受到限制。在此视接合元件的设计而定可能会出现两种危险情况。一种情况是，在继电器的衔铁和磁心之间的静止气隙太小时不能撕开彼此焊接的触点，因为在衔铁的传动器可以操作接合元件之前，衔铁通过拨叉将啮合装置压靠在止挡上。另一种情况是，在起动装置的啮合装置可以通过拨叉被压至其静止位置之前，衔铁到达其静止位置(该静止位置通过接合元件由开关轴的止挡来预定)，，从而也许起动小齿轮还没有可靠地脱开。
发明内容
本发明的解决方案致力于在断开起动继电器时保证在任何情况下都能撕开继电器的彼此焊接的开关触点以及啮合装置回退至止挡。
具有权利要求1的特征部分所述的特征的本发明的起动继电器与现有技术相比的优点在于，针对制造和调整公差的整个范围，可以确定接合元件的尺寸，使得其一方面在继电器断开时撕开彼此焊接的触点，另一方面在衔铁的静止位置，起动装置的啮合装置通过拨叉被压靠在其止挡上。衔铁的静止位置迄今为止通过接合元件由开关轴的止挡预定，而现在借助于本发明的压簧，拨叉附加地回摆直至由此起动装置的啮合装置以简单和可靠方式紧贴其止挡。本发明的解决方案的另一个优点在于，由于拨叉头部和位于传动器中的冲孔之间现在没有空行程，提高了在起动小齿轮啮合时的动力，并且此外还通过以下方式通过初始磁力加强了起动小齿轮的与温度有关的功能极限：衔铁的工作气隙由于在传动器的冲孔中没有空行程而缩小，进而可以提高在衔铁行程开始时的磁力。
由专利申请公开文献US 2002/000 5771A1已知一种具有起动继电器的内燃机起动装置，其中，在固定在衔铁上的传动器的自由端部上设置压簧，该压簧作用于啮合机构的拨叉。然而该压簧以其后端部支承在起动继电器壳体上，因而具有衔铁复位弹簧的功能。
通过从属权利要求中提及的措施可得到对在独立权利要求中所描述的特征的有利的扩展和改进。为了获得最佳的起动装置啮合动力，有利的是，在所述起动继电器的静止位置，所述压簧的压力大于所述衔铁复位弹簧的复位力，因为由此避免在拨叉和衔铁的传动器之间的间隙。此外，为了在啮合的起动小齿轮卡住时关闭起动装置，有利的是，在所述衔铁的接通位置，所述压簧的压力小于随后由触点和衔铁复位弹簧作用于所述衔铁的复位力，从而至少起动电动机由起动继电器关闭。
在最简单情况下，所述压簧是沿轴向套装到传动器的端部区域上的螺旋压簧。为了避免在传动器上的结构性改变而规定，所述螺旋压簧有利地以其一端部通过盘形垫圈支承在所述拨叉的伸入位于所述传动器的端部区域中的冲孔中的头端上，而以其另一端部支承在所述衔铁的端面上。为了螺旋压簧与盘形垫圈能够在无拨叉的情况下以不可丢失的方式预安装在起动继电器上，有利地在所述盘形垫圈的中间区域中，在两侧自由地冲压出指形部，所述指形部从上方穿过所述传动器的冲孔，从而在预安装状态下所述盘形垫圈利用所述螺旋压簧的预紧力支承抵靠在所述传动器上的冲孔的外端壁上。
附图说明
下面例如结合附图详细说明本发明。图中：
图1以示意图示出具有起动继电器的内燃机起动装置；
图2以纵剖视图示出具有附加的压簧的起动继电器，其中，衔铁处于彼此焊接的开关触点撕开之前的位置；
图3以立体放大视图示出压簧和盘形垫圈在起动继电器的传动器上的预安装；
图4以纵剖视图示出起动继电器，其中，起动继电器在上部分a)中处于所示的工作位置，而在下部分b)中处于静止位置。
具体实施方式
图1示出内燃机起动装置10的示意性结构。起动装置10具有起动电动机11，其驱动轴12具有陡螺纹13，该陡螺纹13与传动杆14中的对应的内螺纹共同作用。作为替代方案，驱动轴12通过设置在中间的、未示出的行星齿轮传动装置由起动电动机11驱动。传动杆14与自由轮机构15的外环固定相连，自由轮机构的内环在前面支承起动小齿轮16。起动小齿轮16和自由轮机构15以沿轴向在一侧能够移动直至止挡17而在另一侧能够移动直至陡螺纹13的端部的方式支承在驱动轴12上。在此起动小齿轮16被啮合到内燃机(未示出)的齿圈18中。借助于起动继电器19实现所述沿轴向的移动，起动继电器19的衔铁20通过拨叉21和啮合弹簧22与自由轮机构15接合。起动电动机11的供电同样通过起动继电器19实现，起动继电器19的接触螺栓23一方面与未示出的车辆电池正极相连，另一方面与起动电动机11相连。通过沿轴向向外突出于衔铁的传动器24操作拨叉21以使起动小齿轮16预啮合。在此拨叉21以其头端21a伸入传动器的冲孔25。在衔铁20和拨叉21的头端21a之间插入预紧的被设计成螺旋弹簧的压簧26。在起动继电器19断开时，该压簧26将由陡螺纹13、传动杆14、拨叉21和啮合弹簧22组成的啮合装置50压至所示的静止位置。为了起动内燃机，在接通起动继电器19时吸引衔铁20进而通过拨叉21使起动小齿轮16啮合到齿圈18中。此外在衔铁行程的最后部分中，起动继电器的、未示出的开关触点闭合进而接通起动电动机11以起动内燃机。
图2以纵剖视图示出根据图1的起动继电器19的结构构造。起动继电器19具有继电器线圈27，继电器线圈27通过位于开关盖28中的接头一方面与未示出的机动车起动开关相连，另一方面与起动继电器的壳体29相连。首先将继电器线圈27连同黄铜套筒30和磁心31一起插入杯形壳体29。在壳体29的底部上的开口中，沉入继电器线圈27中的衔铁20被沿轴向导向。传动器24固定在衔铁20的中央孔中，传动器24的沿轴向向外突出的端部区域24a作为所谓的桨形部设有冲孔25用于容纳拨叉21。开关轴32借助于绝缘套筒33在磁心31的通孔中被导向。接触桥34以可沿轴向移动的方式容纳在开关轴32的外端部上。起动继电器19的壳体29由开关盖28封闭。接触螺栓23的伸入开关盖28内部空间的端部被设计成开关触点23a，开关触点23a与接触桥34共同作用。在继电器的静止位置，开关轴32的内端部以间距a与传动器24的端部对置。在磁心31和衔铁20之间插入衔铁复位弹簧36，衔铁复位弹簧36以一端部支承在磁心31的端面上，以另一端部支承在位于衔铁20中的凹部35的底部上。触点复位弹簧37位于开关盖28中，触点复位弹簧37一端支承在开关盖28的底部上，另一端支承在固定于开关轴32的外端部上的支承盘38上。触点压簧39位于磁心31的轴向盲孔40中。该弹簧一端通过绝缘盖41支承在接触桥34上，另一端支承在绝缘套筒33的端面上。所有三个弹簧都是预紧的，其中，预紧程度较大的触点复位弹簧37尝试克服触点压簧39的预紧力将接触桥34压至静止位置。
在根据图2的起动继电器19中，以形状配合连接的方式地固定在开关轴32上的绝缘材料套筒33在前部区域中被设计成接合器33b，接合器33b以能够受限地相对移动的方式将开关轴32和衔铁20连接。这将通过以下方式实现：即，传动器24在其伸入衔铁20的凹部35中的内端部上被设计成头部24b。该头部24b由构造在接合器33b端部上的多个夹爪33a包围。
现在借助于图2(其示出将彼此焊接的触点撕开之前的位置)详细描述如何再次撕开开关触点23a与接触桥34的焊接部。在起动阶段期间，通过已通电的继电器线圈27的磁场，利用磁力将衔铁20拉向磁心31。预紧的衔铁复位弹簧36在此被进一步张紧，传动器24在克服间距a之后将开关轴32朝向右侧挤压，从而接触桥34被抬起并且最后与开关触点23a接触。此外触点复位弹簧37在此也被进一步张紧。在衔铁行程的最后部分中，现在针对所谓的烧损余量，开关轴32进一步抵抗触点复位弹簧37的力被挤压，由此同样是预紧的触点压簧39附加地被张紧直至最后衔铁20的端面压靠在磁心31上。如果在接触面不平滑并且电力负荷较高时开关触点23a的较小区域和接触桥34焊接在一起，那么在断开起动继电器19时，触点复位弹簧37的力不足以撕开这种焊接部。通过在开关轴32的绝缘材料套筒33上构造的接合器33b，现在可实现在断开起动继电器19时衔铁20通过衔铁复位弹簧36的力在衔铁进入静止位置的行程中被加速，因为衔铁20首先无阻碍地经过一段与开关轴32和传动器头部24b之间的间距a相当的距离。如图2所示，利用在此所获得的动能，现在开关轴32通过绝缘材料套筒33的夹爪33a被传动器24的头部24b驱动。现在利用该动能和触点复位弹簧37的附加力撕开开关触点23a和接触桥34的焊接部。之后通过触点复位弹簧37的力将接触桥34压至静止位置，在该静止位置处，接触桥34的绝缘盖41支承在位于磁心31中的盲孔40的底部上。此外衔铁20通过衔铁复位弹簧36被挤压直至其静止位置，该静止位置通过起动装置10上的啮合装置50的后止挡预定。
螺旋压簧26以其一端部通过盘形垫圈42支承在拨叉21的头端21a上而以其另一端部支承在衔铁20的端面上，由于螺旋压簧26的预紧力，螺旋压簧26使拨叉头端21a持久紧贴在冲孔25的外端壁25a上。利用该措施，现在接合器33b可以在开关轴32和传动器24上借助于绝缘材料套筒33进行构造，使得通过相对较小间距a在制造公差的整个范围内，保证了通过衔铁20撕开彼此焊接的开关触点23a。反之没有这种螺旋压簧26，拨叉的头端21a在起动继电器19断开时支承在冲孔25的内端壁25b上，其结果是，在起动继电器19断开时，接触桥34被压至静止位置，并且在那里通过开关轴32和绝缘材料套筒33将由衔铁复位弹簧36加速的衔铁20在经过了间距a之后保持在所到达的静止位置，而也许起动装置10的啮合装置50还没有到达其静止位置。在不利的制造和安装公差情况下这可能会导致起动小齿轮16不能以足够远的距离从齿圈18脱开。因而借助于螺旋压簧26不仅撕开彼此焊接的开关触点23a，而且还在制造和调节公差的整个范围内可靠地脱开起动小齿轮16直至到达啮合装置50的后止挡。为了防止针对与衔铁20的静止位置相比更早地到达啮合装置50的静止位置的情况，衔铁复位弹簧36抵抗螺旋压簧26的力将衔铁20压至静止位置并且由此在传动器24的冲孔25和拨叉21的头端21a之间出现间隙，对螺旋压簧26进行设计，使得在起动继电器19的静止位置，螺旋压簧26的压力大于衔铁复位弹簧36的复位力。
图3以放大立体图示出螺旋压簧26在传动器的后端部区域24a上的预安装。这种预安装是必要的，这是因为起动继电器19是作为起动装置10的单独构件制造的。在预安装时，首先将螺旋压簧26从外部沿箭头方向沿轴向套装在根据图2的传动器24的端部区域24a上，从而螺旋压簧26以其一端部紧贴在衔铁20的端面上。之后沿轴向将螺旋压簧26挤压在一起，使其处于预紧状态。随后盘形垫圈42从上方沿箭头方向通过以下方式安装在桨形端部区域24a上：从盘形垫圈42的中间区域在两侧直至垫圈边缘自由冲压出的指形部42a从上方穿过传动器24的冲孔25。之后盘形垫圈42安装在螺旋压簧26的自由端部上。在松开螺旋压簧26时，该螺旋压簧在预安装状态下挤压盘簧42使盘簧通过自由冲压出的指形部42a压靠在冲孔25的外端壁25a上。
图4示出根据图2的起动继电器19，所示起动继电器19被分为两个半部，每个半部分别以纵剖视图示出。在图4的上部分a)中，起动继电器19处于工作位置，其中，衔铁20通过已通电的继电器线圈27的磁场抵抗衔铁复位弹簧36的力被压靠到铁芯31上，并且衔铁的端面紧贴在那里。在此传动器24已经以其头部24b抵抗触点复位弹簧37的力将开关轴32向右挤压直至接触桥34紧贴在接触螺栓23的开关触点23a上。此外，由于所谓的烧损余量，衔铁20的传动器24抵抗触点压簧37还要将开关轴32继续向右挤压一小段，由此触点压簧39还要进一步被张紧。由此根据图1的起动装置10的拨叉21向右摆动直至起动小齿轮16完全啮合到内燃机的齿圈18中。在此螺旋压簧26借助于盘形垫圈42将拨叉21的头部21a压靠在位于传动器24上的冲孔25的外端壁25a。
在图4的下部分b)中以纵剖视图示出起动继电器19的下半部分，该部分示出在继电器线圈27断开时继电器的静止位置。在此利用触点复位弹簧37的力，开关轴32抵抗触点压簧39的力被压回直至接触桥34到达其静止位置。一旦作为接触桥34的支架的绝缘盖41支承在位于磁心31中的盲孔40的底部上，就到达该位置。同时随着磁力降低，张紧的衔铁复位弹簧36向左挤压衔铁20直至传动器24以其头部24b被绝缘材料套筒33的接合器夹爪33a沿轴向固定保持。
在此拨叉21向左摆动，由此起动小齿轮16从内燃机的齿圈18脱开。这里利用压簧26，通过盘形垫圈42将拨叉21的头部21a向左挤压直至根据图1的啮合装置50已到达其在陡螺纹13上的后止挡。
在此决不允许制造和安装公差如此之大，以致在到达根据图4的部分b)的衔铁20的静止位置时，根据图1的起动装置10的起动小齿轮16还未以必需的安全距离从内燃机的齿圈17脱开。因此在理想情况下，同时到达衔铁20的静止位置和起动装置10的啮合装置50的静止位置。然而与衔铁20的静止位置相比更早地到达啮合装置50的静止位置，这也是不危险的。针对这种情况，对螺旋压簧26进行设计，使得在起动继电器19的静止位置，螺旋压簧26的压力大于衔铁复位弹簧36的复位力。其结果是，即使在上述情况下，拨叉21的头部21a保持紧贴在冲孔25的外端壁25a上。
如果在起动尝试失败时虽然继电器线圈27被断开，但起动小齿轮16仍保持在啮合位置上，则会出现另一极限情况。为了在这种情况下也可以可靠关闭起动电动机11，此外还对螺旋压簧26进行设计，使得在起动继电器19的接通位置，螺旋压簧26的压力小于触点复位弹簧37和衔铁复位弹簧36作用于衔铁20的复位力。在这种情况下，在断开继电器线圈27时，衔铁20借助衔铁复位弹簧36和触点复位弹簧37的力抵抗螺旋压簧26的力向左运动，直至拨叉21的头部21a碰靠在冲孔25的内端壁25b上。传动器24的在此经过的行程足以以超过所谓的烧损余量的程度将接触桥24从开关触点23a抬起，进而断开起动电动机11的电路。现在在静止状态下，起动小齿轮16可以轻松地由起动继电器19从内燃机的齿圈18中完全脱开。
在图4b所示的静止位置，衔铁20相对于磁心31已具有其最大的工作气隙A，该工作气隙A大于传动器24和开关轴31之间的在图2中所标识的间距a，两者之差为继电器的所谓的烧损余量。与在没有使用螺旋压力弹簧26的起动继电器的情况相比，这种最大的工作气隙A可以通过使用螺旋压力弹簧26而选择得更小，这是因为现在螺旋压簧26能够将拨叉21进一步向左摆动至静止位置。通过位于静止位置的拨叉的阻力，衔铁更深地插入继电器线圈中。通过该措施在起动继电器19上提高了在衔铁离开静止位置的运动开始时的电磁吸力。
本发明不局限于所示和所述的实施例。所以在本发明的范围内完全可行的是，将为了撕开彼此焊接的继电器触点而设置在开关轴32和衔铁20之间的接合器设计成具有其他结构，正如特别是根据文献DE 102 60 843A1已知的那样。然而本发明的要点是，将这种接合器与在起动继电器19的衔铁端面和起动装置10的拨叉21的头部之间的压簧26组合在一起，以在制造、调整和安装公差的公差范围内避免出现前述两个危险的极限情况。

Claims (6)

1.内燃机起动装置(10)的起动继电器(19)，所述起动继电器具有继电器线圈(27)、衔铁(20)和接触桥(34)，所述衔铁能够通过给所述继电器线圈通电抵抗衔铁复位弹簧(36)的力从静止位置运动至工作位置，并且所述衔铁通过沿轴向向外突出的传动器(24)与拨叉(21)的一个端部共同作用以使起动小齿轮(16)预啮合，所述衔铁通过开关轴(32)操作所述接触桥，并且所述接触桥与开关触点(23a)共同作用，其中，接合器(33b)以能够受限地相对移动的方式将所述开关杆和所述衔铁连接，其特征在于，在所述衔铁(20)和所述拨叉(21)的所述端部(21a)之间插入预紧的压簧(26)。
2.根据权利要求1所述的起动继电器，其特征在于，在所述起动继电器(19)的静止位置，所述压簧(26)的压力大于所述衔铁复位弹簧(36)的复位力，以及在所述衔铁(20)的工作位置，所述压簧(26)的压力小于触点复位弹簧(37)和所述衔铁复位弹簧(36)作用于所述衔铁(20)的复位力。
3.根据权利要求2所述的起动继电器，其特征在于，所述压簧(26)是沿轴向套装到所述传动器(24)上的螺旋压簧。
4.根据权利要求3所述的起动继电器，其特征在于，所述螺旋压簧(26)以其一端部通过盘形垫圈(42)支承在所述拨叉(21)的伸入所述传动器(24)的冲孔(25)中的头部(21a)上，而以其另一端部支承在所述衔铁(20)的端面(20a)上。
5.根据权利要求4所述的起动继电器，其特征在于，在所述盘形垫圈(42)的中间区域中，在两侧直至垫圈边缘自由冲压出指形部(42a)，所述指形部从上方穿过所述传动器(24)的所述冲孔(25)。
6.根据权利要求5所述的起动继电器，其特征在于，所述起动继电器(19)上的所述螺旋压簧(26)在预安装状态下将所述盘形垫圈(42)通过自由冲压出的所述指形部(42a)压靠在位于所述传动器(24)上的所述冲孔(25)的外端壁(25a)上。
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