CN102562404A - 起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于起动内燃机的起动装置(10)，具有起动电动机(13)和预啮合致动器(16)。起动电动机(13)和预啮合致动器(16)被容纳在共同的驱动端轴承盖(19)中。所述预啮合致动器(16)具有壳体(156)并且所述起动电动机具有通过极管(28)表示的壳体。附加模块(208)设置在由所述预啮合致动器(16)的壳体(156)和极管(28)所限定的自由空间(218)的内部。

Description

起动装置
技术领域
本发明涉及一种用于起动内燃机的起动装置，具有起动电动机和预啮合致动器。
背景技术
DE 198 10 954 A1涉及一种用于内燃机的起动装置。该起动装置包括一个起动电动机，其起动小齿轮在起动电动机以全力触发起动过程前首先通过接通继电器啮合到内燃机的齿圈中。起动电动机首先经由串联电阻以减小的转矩驱动小齿轮，其中接通继电器同时以减小的接通力，优选间歇地使起动小齿轮朝齿圈预啮合，并且使其在需要时啮合在该齿圈中。随后，该接通继电器被完全通电，小齿轮被完全地压入到齿圈中，并且同时继电器的开关触点，优选的是接通继电器的开关触点将起动电动机的串联电阻桥接。现在，起动电动机以全部转矩驱转内燃机。
DE 199 55 065 A1同样地涉及一种用于内燃机的起动机。根据该解决方案，起动机包括一个起动机壳体，具有设置在该起动机壳体中的起动电动机。此外，还设有至少一个传感器用于获取至少一个起动机工作参数，以及还设有包括一个这种传感器的电子组件，该电子组件是对起动电动机和/或其他起动机组成部件进行调节和/或控制的调节电路和/或控制电路的组成部分。该电子组件被设置在起动机壳体的内部。
汽车制造商在内燃机中可用的结构空间方面的难度持续增加。对于起动内燃机绝对必须的附属设备，例如像电的起动机之类的附属部件，在持续变小的重量方面提出更高的要求并在使由起动装置所占据的结构空间最小化方面持续地提出更高的要求。
在此，起动装置同时应该能提供更大的转矩用于起动内燃机，起动装置在现代内燃机的起/停模式下应该能够执行更多次的载荷循环并且同时能够特别安静地工作，但制造成本却很低。
在用于内燃机的起动装置上装有限制模块，该限制模块例如在起动过程中限制短接电流，并由此避免升高的电压扰动。因此，这种限制模块包括例如集成的起动电流限制装置。起动过程跟随经由点火开关传入的起动意愿。在此，预啮合致动器(通常是起动继电器)将起动小齿轮推入到要起动的内燃机的齿圈中，并且起动装置上的主电桥闭合。减小的起动电流经由串联电阻流入起动装置的电动机部分。通过升高的电压实现辅助继电器的接通，并且在辅助继电器的接通时间结束后将串联电阻桥接，从而使起动装置的电动机部分现在以全部的转矩驱转内燃机。
用于起动装置的限制模块必然需要结构空间。在依据DE 199 55065 A1中的解决方案中，在起动装置外部于起动装置的通电侧在极壳的延长部分上设有电组件3。然而这种布置方案对起动装置的可用的结构空间产生不利的影响，因为由于在极壳外部进行的电子组件的安装，不利地增加了依据DE 199 55 065 A1的起动装置的结构长度。
发明内容
根据本发明提出了一种附加模块的结构空间中立的固定方案，该附加模块例如是电流或起动电流限制模块，其特征在于无论是在起动装置的直径方向还是在其轴向结构长度的方向上都无需额外的结构空间。根据依据本发明所提出的解决方案，将附加模块安装在一个自由空间中，该自由空间一侧由预啮合致动器的外周面的包络线限定并且另一侧由起动装置的电动机部分的极管的外周面的包络线限定。如果附加模块的壳体例如设有侧切部，则在要设置在所提到的自由空间中的附加模块中形成一个最小厚度。通过有利的方式，在该侧切部略有过盈量的情况下可以实现使附加模块夹紧地保持在预啮合致动器的外周面和极管之间。然而，当然也可以通过附加的固定元件，例如螺钉或铆钉固定该附加模块或将该附加模块粘接在极管和预啮合致动器之间。
依据本发明所提出的限制模块在最简单的情况下是接触桥或壳体，接线柱端部从所述接触桥或壳体的端侧突出，起动装置的继电器衔铁和电动机部分通过这些接线柱端部相互电连接。在附加模块的例如模制形成的壳体中，可以嵌入电子器件，如电阻、ASIC等。
如果将附加模块例如制造为模制功能块，则尽可能地将在该功能块中所设置的电连接件或者更具体的说电子器件或半导体元件相对于外界的环境影响进行封装。
依据本发明所提出的解决方案允许将所述附加模块，例如限制模块或者特别地起动电流限制模块布置在起动装置上，从而无需附加的结构空间，而是以最优的方式充分利用通过起动装置的预啮合致动器和电动机部分的布置方式因纵向轴线的平行走向而产生的可用的结构空间来安装附加模块。
对应于现有的包络线(即预啮合致动器的外周面)的曲率半径和/或极管的外周面的包络线的曲率半径形成一个自由空间，可以通过被侧切构造的附加模块或通过这种附加模块的被侧切构造的壳体以最优的方式填充该自由空间。如果例如可以被构造为模制部件的附加模块被夹紧(定位或通过附加的固定元件固定)在该自由空间中，则可以以有利的方式衰减否则可能在预啮合致动器和极管之间产生的摆动和振动，由此不会出现疲劳断裂现象。
附图说明
下面根据附图对本发明进行详细描述。
附图中：
图1示出了起动装置的纵向剖视图，
图2以立体图示出了具有附加模块的起动装置，该附加模块设置在预啮合致动器与起动装置的电动机部分之间，
图3示出了附加模块的侧视图，
图4示出了从端侧观察附加模块的视图，其中还示出了侧切部，以及
图5示出了观察起动装置的视图，在该起动装置中，附加模块被设置在预啮合致动器和起动装置的电动机部分之间。
具体实施方式
图1以纵剖视图示出了起动装置10。该起动装置10例如具有起动电动机13和预啮合致动器16，该预啮合致动器例如被构造为继电器或起动继电器。所述起动电动机13和电的预啮合致动器16固定在一个共同的驱动端轴承盖19上。所述起动电动机13在功能上用于当起动小齿轮22要啮合到在图1中未示出的内燃机的齿圈25中时，驱动起动小齿轮22。
起动电动机13具有作为壳体的极管28，所述极管在其内周上支承多个极靴31，这些极靴分别被一个励磁绕组34缠绕。极靴31又包围着电枢37，该电枢具有由薄片40构成的电枢铁心43和设置在多个槽48中的电枢绕组49。电枢铁心43压紧在驱动轴44上。此外，在驱动轴44的远离起动小齿轮22的端部上还安装了换向器52，所述换向器52尤其由多个单个的换向器薄片55构成。换向器薄片55通过已知的方式与电枢绕组49电连接，使得在通过电刷58给换向器薄片55通电时实现电枢37在极管28中的旋转运动。设置在电驱动装置16和起动电动机13之间的电流引线61在接通状态时不仅为电刷58而且还为励磁绕组34供电。驱动轴44在换向器一侧通过轴颈64支撑在滑动轴承67中，该滑动轴承67又位置固定地保持在换向器轴承盖70中。所述换向器盖70又借助于拉杆73固定在驱动端轴承盖19中，所述拉杆73(如螺钉，例如两个、三个或者四个)分布地设置在极管28的周边上。在此，极管28支撑在驱动端轴承盖19上，而且换向器轴承盖70支撑在极管28上。
沿驱动方向，在电枢37上连接了一个太阳轮80，该太阳轮是旋转传动装置83，例如行星齿轮传动装置的一部分。太阳轮80被分别借助于滚动轴承89支撑在轴颈92上的多个行星齿轮86包围，通常是被三个行星齿轮86包围。行星齿轮86在内齿圈95中滚动，所述内齿圈95以外侧支承在极管28中。朝向输出侧的方向，与行星齿轮86相接的是行星架98，轴颈92容纳在所述行星架中。行星架98又支承在中间支承件101和设置在该中间支承件101中的滑动轴承104中。中间支承件101被设计为盆形，使得在其中容纳行星架98以及行星齿轮86。此外，在盆形的中间支承件101中还设置了内齿圈95，该内齿圈最后通过盖107相对于电枢37封闭。中间支承件101也通过其外周边支撑在极管28的内侧。电枢37在驱动轴13的远离换向器52的端部上具有另一个同样容纳在滑动轴承113中的轴颈110。所述滑动轴承113又容纳在行星架98的中央孔里。行星架98与输出轴116一体地连接。这个输出轴116通过它远离中间支承件101的端部119支承在另一个轴承122中，该另一轴承固定在驱动端轴承盖19中。
输出轴116分为不同的区段：接在设置在中间支承件101的滑动轴承104中的区段后面的是带有直齿125(内齿)的区段，该直齿是轴毂连接结构的一部分。这个轴毂连接结构128在这种情况下使带动件131沿轴向的直线滑动成为可能。该带动件131是套筒状的突出部，该突出部和自由轮137的盆形外圈132一体式连接。这个自由轮137(定向制动器)此外还包括沿径向设置在外圈132内部的内圈140。在内圈140和外圈132之间设有夹紧体138。这个夹紧体138与内圈140和外圈132共同作用，防止在外圈132和内圈140之间朝第二个方向的相对转动。换句话说，自由轮137能实现内圈140和外圈132之间只朝一个方向的旋转的相对运动。在依据图1的实施例中，所述内圈140被实施为与起动小齿轮22和该起动小齿轮的斜齿143(外斜齿)是一体的。该起动小齿轮22还可以替代地被实施为直齿小齿轮。代替通过励磁绕组34以电磁激励的极靴31，还可以安装永磁激励的磁极。
此外，电的预啮合致动器16或者更确切地说衔铁168还具有下列任务，即借助于牵引元件187使可转动地设置在驱动轴承盖19中的杆件190运动。该杆件190通常是叉形杆并且以两个在此在图1中未示出的在其外周上的“尖齿”包围盘件193和194，以使夹紧在这两个盘件之间的传动环197克服弹簧200的阻力朝自由轮137运动，并由此使起动小齿轮22啮合在图1中未示出的内燃机的齿圈25中。
下面将详细讨论啮合机理。电的预啮合致动器16具有接线柱150，该接线柱是电触头并且在在车辆中组装好的情况下连接在电的起动机电池(这里未示出)的正极上。接线柱150穿过盖153。第二接线柱152是用于电的起动电动机13的连接部，该起动电动机通过电流引线61(粗绞合线)供电。所述盖153封闭由钢制成的壳体156，该壳体借助于多个固定元件159(螺钉)固定在驱动端轴承盖19上。在电的预啮合致动器16中设有用于对叉形杆190施加拉力的推进装置160和开关装置161。推进装置160包括绕组162，开关装置161包括绕组165。推进装置160的绕组162和开关装置161的绕组165在接通状态下分别产生一个电磁场，该电磁场穿过各个不同的部件。代替被设计为具有直齿125，轮毂连接结构128还可以设计为具有多头螺纹齿。在此，根据以下的组合方案是可行的：a)起动小齿轮22是斜齿的并且轮毂连接结构128具有直齿125；b)起动小齿轮22是斜齿的并且轮毂连接结构128具有多头螺纹齿；或者c)起动小齿轮22是直齿的并且轮毂连接结构128具有多头螺纹齿。
图2以立体图示出了起动装置，该起动装置具有设置在预啮合致动器和起动装置的电动机部分之间的附加模块。
如根据图2的立体图可知，附加模块208位于预啮合致动器16的壳体156和起动装置10的极管28之间。该附加模块208包括例如一个壳体，特别是模制的壳体件。连接接线柱206从附加模块208的端侧突出，在连接接线柱上容纳有电的连接部224(如图2所示)。以特别有利的方式，附加模块208位于在图2中所示出的安装位置，例如夹紧在预啮合致动器16和起动装置10的起动电动机13之间。此外，如图2所示，设有将在后面进行详细阐述的侧切部(Taillierung)的附加模块作为一种减振垫位于预啮合致动器16和起动装置10的起动电动机13之间，预啮合致动器16和起动电动机13两者共同容纳在一个驱动端轴承凸缘上。由于所选的布置，也就是说，两个大致圆柱形的部件大致相互平行的延伸，产生由两个曲率半径限定的，即一方面由起动电动机的外周面202的曲率半径以及另一方面由壳体156的外周面的曲率半径限定的安装空间，附加模块208恰好固定在该安装空间中，如图2所示。此外，根据在图2中的立体图，所述起动装置10还包括设有外齿143的起动小齿轮22，该外齿在此是直齿。
此外，极管28的外周面以附图标记202表示，而预啮合致动器16的外周面以附图标记204表示。在最简单的情况下，附加模块208是电接触部，在该电接触部中例如可以设置电阻或电缆连接件。此外，附加模块208还可以是起动电流限制装置，在该起动电流限制装置中可以以由模制材料封装的方式设置电路、半导体元件。依据在图2中所示的视图的附加模块208通常被称为限制模块。
预啮合致动器的接线柱150以附图标记150表示；位置224表示在附加模块208的连接接线柱206与起动装置10的预啮合致动器16或起动电动机13之间延伸的电的连接导线。
图3示出了附加模块的侧视图。
由依据图3的视图可知，所述附加模块在一个端侧上具有连接接线柱206。此外，该附加模块208设有侧切部212。侧切部212的最小厚度，也就是最薄的位置由附图标记220表示。附加模块208的该侧切部212例如是由第一曲率半径214(在图3中以虚线示出)和第二曲率半径216(在图3中同样以虚线示出)限定的。
图4示出了以侧视图示出的依据图3的附加模块的视图。
由图4可知，附加模块中的侧切部212大致由两个槽型的凹部构成，其中在上侧的第一曲率半径214对应于预啮合致动器16的壳体156的曲率，并且在附加模块的下侧的第二曲率半径216大致对应于起动电动机13的极管28的外周面202的曲率半径。
附图标记222表示从附件模块208的端侧210突出的连接接线柱206相互之间间隔的距离。在依据图4的视图中例如位于侧切部212的中间的最小厚度220对应于在极管28的外周面202和预啮合致动器16的外周面204之间的楔部中的间距，即自由空间。
根据将最小厚度220构造为何种厚度，可包括例如模制壳体的附件模块208可以以过盈量夹紧在预啮合致动器16和起动装置10的起动电动机13之间的自由空间中或者以不足量，即以在两侧相对于外周面202和204具有空隙的方式通过另外的方式安置在所述自由空间中。在此，还可以将附加模块的夹紧与其他固定方式的变型相组合。
依据本发明所提出的解决方案提供了一种特别有利的方式用于将附加模块208安置在起动装置210上，而不必增大该起动装置的轴向结构长度或者在其他方面对其进行改变。通过依据本发明所提出的解决方案能够以最优的方式充分利用本来就需要的结构空间来安置附加模块208。
根据图5示出了起动装置10的视图。
图5示出了，附加模块208被相应地安置在预啮合致动器16和起动电动机13之间的自由空间208中，并且其外轮廓特别地与预啮合致动器16的壳体156的曲率半径和起动装置10的起动电动机13的极管28的外周面202的曲率半径相匹配。由此，实现了附加模块208的一种特别节省结构空间的安置方式。此外，该附加模块208还可以用作一种减振装置，特别是在构造为模制壳体的情况下，该附加模块作为减振垫被夹紧在起动装置10的预啮合致动器16和起动电动机13之间，该预啮合致动器16和起动电动机13容纳在共同的驱动端轴承凸缘上。由此可能无法完全地避免振动，但至少能显著地减振。
此外，图5从底侧，即从远离起动小齿轮22的一侧示出了起动装置10，根据图5的视图还可以得出，附加模块208的宽度被测定为使得该附加模块具有比起动装置10的起动电动机13的极管28的直径更小的宽度。

Claims (10)

1.一种用于起动内燃机的起动装置(10)，所述起动装置具有预啮合致动器(16)和起动电动机(13)，所述起动装置被容纳在驱动端轴承盖(19)中，其中所述预啮合致动器(16)具有壳体(156)并且所述起动电动机(13)具有通过极管(28)表示的壳体，其特征在于，在由所述预啮合致动器(16)的壳体(156)和所述极管(28)所限定的自由空间(218)的内部设置附加模块(208)。
2.按照权利要求1所述的起动装置(10)，其特征在于，所述附加模块(208)是限制模块，特别是起动电流限制模块。
3.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述附加模块(208)特别地包括模制的壳体。
4.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述附加模块(208)包括侧切部(212)。
5.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述侧切部(212)由第一曲率半径(214)和第二曲率半径(216)构成。
6.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述第一曲率半径(214)对应于所述预啮合致动器(16)的壳体(156)的曲率，以及所述第二曲率半径(216)对应于所述极管(28)的曲率。
7.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述侧切部(212)具有最小厚度(220)，所述最小厚度对应于在所述自由空间(218)中的最小间距。
8.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述侧切部(212)相对于所述自由空间(218)具有过盈量，从而使所述附加模块(208)被夹紧。
9.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述侧切部(212)相对于所述自由空间(218)具有不足量。
10.按照前述权利要求中任意一项所述的起动装置(10)，其特征在于，所述附加模块(208)包括一个端面(210)或至少一个侧面，在该端面或至少一个侧面上设有电的连接部(206、224)。
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