CN103094010A - 起动机电磁开关及包括电磁开关的起动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种起动机的电磁开关。在现有技术的发动机起动之后，起动机电磁开关的接触元件和接线柱之间经常会发生材料粘连或触点熔焊等现象，导致电磁开关被烧毁。为此，本发明提供了这样一种起动机的电磁开关，其包括套筒元件，套筒元件沿壳体的轴向固定连接着电磁开关的轴杆和推杆的相对端部。套筒元件的至少一个端部开设有至少两个的狭槽，所述至少两个的狭槽在套筒元件中形成相应数量的弹性悬臂。同时，在套筒元件的弹性悬臂上形成有第一接合部和第二接合部，其分别卡扣接合着推杆和轴杆的两个相对端部。通过利用本发明的电磁开关，活动铁心的推杆和用于移动接触元件的轴杆较为容易地固定连接在一起，并且能够有效地避免触点熔焊的发生。

Description

起动机电磁开关及包括电磁开关的起动机
技术领域
本发明涉及一种起动机的电磁开关，用于控制起动机电路的通断和驱动齿轮移出和退回。同时，本发明还涉及一种用于发动机的包括有电磁开关的起动机。
背景技术
使用电力起动机来起动机动车的发动机，几乎是现代机动车例如汽车的唯一起动方式。起动机的作用是在正常的使用条件下，通过起动机将蓄电池储存的电能转变为机械能，带动机动车的发动机以足够高的转速运转，以使得发动机自动怠速运转。
电力起动机简称起动机，由直流电动机、传动机构和控制机构等组成。直流电动机在蓄电池的直流电压作用下，产生旋转力矩；在接通起动开关以起动机动车的发动机时，直流电动机的轴旋转，并通过驱动齿轮和发动机飞轮的环齿的啮合或接合，来驱动发动机的曲轴旋转，从而实现发动机的起动。起动机的传动机构安装在直流电动机电枢的延长轴上，在机动车发动机起动时，将驱动齿轮和电枢轴联成一体，使发动机起动；同时，在机动车发动机起动之后，传动机构使驱动齿轮与直流电动机的电枢轴自动脱开，以防止电动机超速。
起动机的控制机构，也称为操控机构，其作用是用于控制起动机电路的通断、以及控制驱动齿轮的移出和退回。目前，广泛使用的起动机的控制机构是电磁操纵式控制机构(简称为“电磁开关”)，其使用方便，工作可靠，并适合远距离操控。
图1示出一种现有技术中的起动机的结构示意图。图2是图1的局部放大图，其中示出了已有电磁开关100的结构。
参考图1和2进行说明，在机动车的起动按钮被按下时，电磁开关100的接触元件103会在线圈的电磁力作用下朝向图2的右侧移动，与两个接线柱108的端面相接触，进而接通起动机的控制电路。同时，在电磁力的作用下，电磁开关100的活动铁心106会连同推杆107一起向图2中的右侧移动，带动图1中的拨叉200枢转，并在啮合弹簧300的作用下，使驱动齿轮与发动机飞轮上的环齿轮相接合，进而使发动机得以起动。
在发动机起动之后，在松开起动按钮的瞬间，活动铁心106应当在线圈的反方向作用力和回位弹簧104、105的作用下迅速返回到图2左侧的原始位置，并带动拨叉200枢转，从而以使起动机的驱动齿轮与环齿轮断开啮合或接合。此时，接触元件103也应当在回位弹簧101的作用下与两个接线柱108的端面断开接触，切断起动机的控制电路，从而使起动机停止运转。
然而，在一些情况下，由于轴杆102的质量较轻，以及作用于接触元件103上的回位弹簧101的弹性力较小，使得接触元件103不能及时地与接线柱108的端面断开接触。这样，在接触元件103和接线柱108之间就可能会发生材料粘连，或称为触点熔焊或接触熔焊(contact welding)。发生材料粘连或触点熔焊的后果在于：如果接触元件103和接线柱108被粘连或焊接在一起，彼此不能断开接触，则高达1500A-2500A的电流会持续地流过电磁开关100，最终将导致电磁开关100因过热而被烧毁。
为了减少接触元件103与接线柱108的表面发生触点熔焊的危险，在现有技术中曾采用将图2中的推杆107(包括与其固定连接的活动铁心106)和轴杆102固定在一起的结构，被称为“铁心-轴杆固定结构”。如图3显示的另外一种已有电磁开关1000的结构，就采用了上述的“铁心-轴杆固定结构”。在图3所示的电磁开关1000进行装配时，铆接件202以铆接的方式与活动铁心203相固定连接，同时推杆201经回位弹簧204而与铆接件202相连接。但是，在电磁开关1000的装配过程中，需要这样一个将铆接件202与活动铁心203进行铆接的工序，因而需要使用铆接机等机械来实现部件之间的组装，工序复杂，成本较高，且不易操作。
因此，非常期待有这样一种起动机的电磁开关，其中与活动铁心固定连接的推杆和使得接触元件移动的轴杆能够较为容易地固定连接在一起，有效地避免触点熔焊的发生。
发明内容
为此，本发明提出了一种起动机的电磁开关，所述电磁开关包括：壳体；设置在壳体中的轴杆，所述轴杆可沿壳体的轴向移动，以接通和断开起动机的控制电路；设置在壳体中的推杆，所述推杆可沿壳体的轴向移动，以使得发动机得以起动并且在发动机起动之后使得起动机与发动机断开动力传递；以及套筒元件，所述套筒元件沿壳体的轴向固定连接着轴杆和推杆的相对端部。其中，所述套筒元件的至少一个端部开设有至少两个的狭槽，同时所述至少两个的狭槽在套筒元件中形成相应数量的弹性悬臂；以及在套筒元件的弹性悬臂上形成有第一接合部和第二接合部，其分别卡扣接合着推杆和轴杆的两个相对端部。
由于本发明的电磁开关具有如上所述的结构，使得用于电磁开关的活动铁心的推杆和使接触元件发生移动的轴杆能够容易地、牢固地连接在一起，形成一体的结构，从而有效地避免在接触元件与接线柱之间发生粘连或触点熔焊。
根据一个优选的实施例，第一接合部和第二接合部沿套筒元件的筒形壁的周向相错一定角度地进行分布，且沿壳体的轴向相隔开一定距离。通过使得第一接合部和第二接合部进行上述方式的布置，轴杆和推杆两者与套筒元件之间的接合变得更加稳固。
优选的，第一接合部和第二接合部的数量相同。并且，第一接合部和第二接合部的个数分别是偶数。
优选的，套筒元件的两个端部每个都开设有至少两个的狭槽，同时所述至少两个的狭槽在套筒元件中形成相应数量的弹性悬臂；并且第一接合部和第二接合部分别位于套筒元件的两个端部处的弹性悬臂的内侧面上。
根据一个优选的实施例，第一接合部或第二接合部是卡扣元件，且包括用于引导轴杆的端部或推杆的端部插入的引导斜面、以及包括与引导斜面相反的止推面。通过使得第一或第二接合部的卡扣元件设置有引导斜面与相反的止推面，能够防止轴杆或推杆在不经意间与套筒元件脱离接合，同时在装配时又能容易和方便地彼此接合。
根据一个优选的实施例，套筒元件的第一接合部和第二接合部分别是接合凹部，而轴杆和推杆卡扣接合到套筒元件内的两个相对端部分别包括具有对应形状的接合突起。
根据一个优选的实施例，套筒元件的第一接合部和第二接合部分别是接合突起，而卡扣接合到套筒元件内的轴杆和推杆的两个相对端部分别包括具有对应形状的接合凹部。
优选的，根据本发明的起动机的电磁开关还包括弹性装置，其套设在套筒元件的外周，且沿壳体的轴向作用于推杆和轴杆。
最后，本发明还涉及一种用于机动车的起动机，其包括如前所述的电磁开关。根据本发明的起动机在起动之后，可确保电磁开关的电路及时断开，并且起动机的驱动齿轮与发动机的环齿轮及时断开接合，从而顺利地完成发动机的起动过程。
附图说明
在附图中：
图1是一种现有技术中的起动机的结构示意图。
图2是图1的局部放大图，其中示出电磁开关的结构。
图3显示另外一种已有电磁开关的结构。
图4显示了根据本发明的起动机的电磁开关的结构。
图5是起动机的控制电路图。
图6是套筒元件的剖切立体图。
图7是图6所示的套筒元件的端面视图。
图8是套筒元件的另一个变型实施例的端面视图。
图9是图4所示的电磁开关的局部放大图，显示了套筒元件与推杆及轴杆之间的连接结构。
图10是套筒元件的另一个变型实施例的剖切立体图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图4-10来更加详细地描述本发明。其中，在各个附图中，相同的附图标记用来表示相同或相似的部件。
图4显示了根据本发明的起动机的电磁开关1的示意性结构。在起动机起动时，接通起动机的控制电路，并且通过使起动机的驱动齿轮与发动机的环齿轮相接合，使得发动机得以起动。在发动机起动之后，起动机的控制电路断开，并且起动机的驱动齿轮与环齿轮断开接合。
具体而言，如图4所示，电磁开关1包括固定芯部4，其固定到电磁开关1的壳体上，且从电磁开关1的一侧突伸到电磁开关1的电磁线圈6内。轴杆2设置在壳体中，且可沿壳体的轴向X移动，以接通和断开起动机的控制电路。结合图4来说明，轴杆2具体地贯穿固定芯部4的中心，且可相对于固定芯部4沿壳体的轴向X进行移动。在轴杆2的端部处固定连接有接触元件3，用于接通和断开起动机的控制电路。如图4所示，所述接触元件3例如是一种接触盘的形式。但是，本领域的一般技术人员可以理解，接触元件3并不限于类似于盘的形状，而可以采取长方体、标准圆椎体、截头圆锥体等其他形式，只要其能够与接线柱10的端面相接触以实现接通电路即可。
活动铁心8设置在壳体中，并从电磁开关1的另一侧(图4的左侧)进行突伸。推杆9也设置在壳体中，并可沿壳体的轴向X移动，以使得发动机得以起动、并在发动机起动之后使起动机与发动机断开动力传递。具体地，通过使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮上的环齿轮进行接合和断开接合，进而使得发动机得以起动，并且在发动机起动之后使起动机与发动机断开动力传递。如图4所示，推杆9贯穿活动铁心8的中心且与之固定连接。在起动机的控制电路接通后，活动铁心8和推杆9在电磁线圈6的电磁力作用下沿轴向X、朝固定芯部4(朝向图4中的右侧)移动，以使得接触元件3接触着接线柱10的端面。随着推杆9朝向右侧移动，同时也带动与之相连的拨叉进行枢转。此外，在固定芯部4和活动铁心8的两个相对端面之间还设置有被挤压的弹性装置7。
在停止或未工作状态时，固定芯部4和活动铁心8之间的距离，代表着活动铁心8的最大行进距离。在图4中，电磁开关1的壳体、固定芯部4和活动铁心8一起组成了磁路。
图5是根据本发明的起动机的控制电路图。以下结合图4和图5来说明根据本发明的起动机的操作过程。
如图5所示，图4中的电磁线圈6由保持线圈HW和接合线圈EW两部分组成，其中保持线圈HW和接合线圈EW的绕线方向相同。当图5中的点火开关120闭合时，在保持线圈HW和接合线圈EW中的电流方向相同，此时保持线圈HW和接合线圈EW产生的电磁力方向也相同，并且相互叠加。叠加后的电磁力会驱动图4中的活动铁心8、推杆9、轴杆2以及接触元件3朝向图4的右侧移动，直到接触元件3接触到接线柱10的端面。
在接触元件3接触到接线柱10的端面之后，图5所示的控制电路中的点T50处的电压等于点T45处的电压，因此接合线圈EW发生短路，但是此时仍然有电流流过保持线圈HW。
如图5所示，在发动机起动之后，当点火开关120断开时，电流会沿“点T30→点T45→接合线圈EW→保持线圈HW→接地”的路径流动，并在接合线圈EW和保持线圈HW感应出相反方向的两个电磁力。在这两个相反方向的电磁力的作用下，接触元件3在正常情况下应当在图4中的回位弹簧5、7(以及在图4中未示出的另一弹簧，其对应于图2中的回位弹簧101)的作用下，朝向图4的左侧移动，使接触元件3与接线柱10断开接触。否则，就会有较大的电流持续地流过电磁开关1，最终可能导致电磁开关1被烧毁。
如图4所示，活动铁心8和推杆9固定连接在一起。为了确保接触元件3与接线柱10的端面及时地断开接触，在根据本发明的电磁开关1中设置有套筒元件11。推杆9和轴杆2的两个相邻端部插入到套筒元件11内，并被套筒元件11所保持或固定。
由于推杆9和轴杆2被套筒元件11固定在一起并形成一体的结构，在接触元件3朝向图4的左侧移动、以便与接线柱10的端面断开接触时，图1中的起动机的啮合弹簧300，会连同图4中的弹性装置7(例如是弹簧，其套设在如下详细说明的套筒元件11的外周)，一起朝向推杆9、活动铁心8以及拨叉200施加推力，从而产生足够的分离力，以确保使接触元件3与接线柱10的端面断开接触。与图3所示的结构相比较，带动接触元件3发生分离的力显著地增加，同时无需增加线圈绕组以增加电磁力，因而能达到节省空间和成本的目的。
在如图4所示的电磁开关1中，活动铁心8的推杆9的左侧端部具有扁头开孔部12，用于容纳例如图1所示的拨叉200的上端部。在组装图4所示的电磁开关1时，需要从电磁开关1的左侧插入已彼此固定的活动铁心8和推杆9。同时，轴杆2、接触元件3以及固定芯部4需要从电磁开关1的右侧插入和组装。然后，由套筒元件11将推杆9和轴杆2固定在一起。同时，在电磁开关1内还设置有弹性转置7(例如弹簧)。弹性装置7套设在套筒元件11的外周，且两端分别抵靠着固定芯部4和活动铁心8的两个相对端面，并沿壳体的轴向X作用于推杆9和轴杆2，用于推动固定芯部4和活动铁心8相分离。
受制于上述的组装方式，如何方便地利用套筒元件11将推杆9和轴杆2固定连接在一起，以确保接触元件3能够及时地与接线柱10断开接触，成为本领域所面临的一个技术难题。
为此，本申请的发明人对使推杆9和轴杆2进行固定连接的套筒元件11进行了特别的设计。根据本发明的电磁开关1的套筒元件11的基本结构如图6的剖切立体图所示。
如图6所示，套筒元件11的主体部分是筒形壁111，并且在筒形壁111的其中一个端部处开设有至少两个的狭槽112。如图7所示，在套筒元件11的筒形壁111中可开设有4个狭槽112，同时所述狭槽112在筒形壁111中形成相应数量(即4个)的弹性悬臂113。
在图8所示的变型实施例中，套筒元件11的筒形壁111中开设有6个狭槽112，并且形成有6个弹性悬臂113。基于上述教导，本领域的一般技术人员能够设想到，在套筒元件11的筒形壁111中开设有8个或更多数量的狭槽，并且形成相应数量的弹性悬臂。
套筒元件11是由具有预定弹性的材料制成，并且弹性悬臂113具有如下所述的必要弹性。具体地，当推杆9或轴杆2的端部插入套筒元件11内时，套筒元件11的弹性悬臂113受到向外的推压力作用，此时弹性悬臂113会向外弯折。同时，在推杆9或轴杆2的端部插入套筒元件11之后，作用于套筒元件11的筒形壁111的向外推压力消失，弹性悬臂113能够依靠自身的弹性返回到原始位置。
如图6所示，在套筒元件11的弹性悬臂113上形成有第一接合部114和第二接合部115，其分别卡扣接合着轴杆2和推杆9的两个相对端部。图9是图4所示的电磁开关的局部放大图，显示了套筒元件11与推杆9、轴杆2之间的连接结构以及第一接合部114和第二接合部115。
参考图4、图6、图9进行说明，在装配起动机的电磁开关1时，先将套筒元件11放置到电磁开关1的壳体内。然后，推杆9从套筒元件11的一侧(例如图4、图9的左侧)插入套筒元件11内侧，同时套筒元件11的第一接合部114与推杆9的右侧端部形成卡扣接合关系。当套筒元件11的第一接合部114是接合突起时，卡扣接合到套筒元件11内的推杆9的端部包括具有对应形状的接合凹部。可选的，套筒元件11的第一接合部114也可以是接合凹部，而卡扣接合到套筒元件11内的推杆9的端部则包括具有对应形状的接合突起。
同时，轴杆2从套筒元件11的另一侧(例如图4、图9的右侧)插入套筒元件11内部，同时套筒元件11的第二接合部115与轴杆2的端部形成卡扣接合关系。当套筒元件11的第二接合部115是接合突起，卡扣接合到套筒元件11内的轴杆2的端部包括具有对应形状的接合凹部。可选的，当套筒元件11的第二接合部115是接合凹部，卡扣接合到套筒元件11内的轴杆2的端部则包括具有对应形状的接合突起。
优选的，第一接合部114和第二接合部115的个数分别是偶数。这样，可确保套筒元件11对轴杆2的端部和推杆9的端部进行稳固的连接。
如图4、图6、图9所示，套筒元件11的第一接合部114和第二接合部115沿电磁开关1的轴向X相隔开一定的距离。当套筒元件11的第一接合部114和第二接合部115分别卡扣接合着推杆9的端部和轴杆2的端部时，轴杆2和推杆9的邻接端面被设计成彼此抵顶着，从而与套筒元件11一起形成更加稳定的一体连接结构。
优选的，第一接合部114和第二接合部115的数量相同，且沿套筒元件11的筒形壁111的内侧周向彼此相错一定角度地分布，如图6、图7、图8所示。第一接合部114和第二接合部115的这种布置方式，使得轴杆2和推杆9两者与套筒元件11之间的结合更加稳定。
作为另一个优选实施方式，如图10所示，套筒元件11的两个端部每一个都开设有至少两个的狭槽112’、112”，同时由所述狭槽112’、112”在套筒元件11的两个端部处形成相应数量的弹性悬臂113’、113”。此外，在弹性悬臂113’、113”上还分别形成有第一接合部114’和第二接合部115’，其分别卡扣接合着推杆9和轴杆2的相对端部上的对应接合部。
此外，如图6、图10所示，可以对套筒元件11的第一接合部114和第二接合部115的形状进行设计。具体而言，第一接合部114包括用于引导轴杆2或推杆9的端部插入的引导斜面114A，以及包括与引导斜面114A相反的止推面114B。由于第一接合部114具有引导斜面114A和止推面114B，便于轴杆2或推杆9的端部安装插入到套筒元件11中，同时又能防止轴杆2或推杆9在不经意间与套筒元件11脱离接合。
类似的，套筒元件11的第二接合部115也包括引导轴杆2或推杆9的端部插入的引导斜面115A，以及与引导斜面相反的止推面115B。这样，第一接合部114和第二接合部115既可以用作套筒元件11与轴杆2、推杆9进行连接的卡扣元件，又能防止在轴杆2和推杆9在不经意间脱离开与套筒元件11的接合。
最后，本发明还公开了一种用于机动车的起动机，其包括具有前述一个或多个特征的电磁开关1。具体而言，在机动车的起动按钮被按下时，起动机的电磁开关1通电，使得驱动齿轮向外移动并与发动机飞轮上的环齿轮相接触并接合，从而实现了起动机电机和发动机之间的机械联接。在发动机起动之后，电磁开关1的电路断开，并且起动机的驱动齿轮与发动机飞轮上的环齿轮断开接合，从而顺利地完成发动机的起动过程。
尽管说明书详细描述了本发明的特定实施方式，但是它们仅仅是为解释的目的而示例性给出的，不应当理解为对本发明保护范围构成限定。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明可以进行各种替换、变型和修改，而这些替换、变型和修改都在的权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起动机的电磁开关(1)，所述电磁开关(1)包括：
壳体；
设置在壳体中的轴杆(2)，所述轴杆(2)可沿壳体的轴向(X)移动，以接通和断开起动机的控制电路；
设置在壳体中的推杆(9)，所述推杆(9)可沿壳体的轴向(X)移动，以使得发动机得以起动、并在发动机起动之后使起动机与发动机断开动力传递；
套筒元件(11)，所述套筒元件(11)沿壳体的轴向(X)固定连接着轴杆(2)和推杆(9)的相对端部，
其特征在于：所述套筒元件(11)的至少一个端部开设有至少两个的狭槽(112)，同时所述至少两个的狭槽(112)在套筒元件(11)中形成有相应数量的弹性悬臂(113)；以及
在套筒元件(11)的弹性悬臂(113)上形成有第一接合部(114，114’)和第二接合部(115，115’)，其分别卡扣接合着推杆(9)和轴杆(2)的两个相对端部。
2.如权利要求1所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
第一接合部(114)和第二接合部(115)沿套筒元件(11)的筒形壁(111)的周向相错一定角度地进行分布，且沿壳体的轴向(X)相隔开一定距离。
3.如权利要求1所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
第一接合部(114)和第二接合部(115)的数量相同。
4.如权利要求1-3中任一所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
第一接合部(114)和第二接合部(115)的个数分别是偶数。
5.如权利要求1所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
套筒元件(11)的两个端部每一个都开设有至少两个的狭槽(112’、112”)，同时所述至少两个的狭槽(112’、112”)在套筒元件(11)中形成相应数量的弹性悬臂(113’、113”)；
第一接合部(114’)和第二接合部(115’)分别形成在位于套筒元件(11)的两个端部处的弹性悬臂(113’、113”)的内侧面上。
6.如权利要求1或5所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
第一接合部(114)和第二接合部(115)分别是卡扣元件，且分别包括用于引导轴杆(2)的端部或推杆(9)的端部插入的引导斜面(114A、115A)、以及包括与引导斜面相反的止推面(114B、115B)。
7.如权利要求1或5所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
套筒元件(11)的第一接合部(114，114’)和第二接合部(115，115’)分别是接合凹部，而轴杆(2)和推杆(9)卡扣接合到套筒元件(11)上的两个相对端部分别包括具有对应形状的接合突起。
8.如权利要求1或5所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
套筒元件(11)的第一接合部(114、114’)和第二接合部(115、115’)分别是接合突起，而卡扣接合到套筒元件(11)上的轴杆(2)和推杆(9)的两个相对端部分别包括具有对应形状的接合凹部。
9.如权利要求13中任一所述的起动机的电磁开关(1)，其特征在于：
所述电磁开关(1)还包括弹性装置(7)，其套设在套筒元件(11)的外周，且沿壳体的轴向(X)作用于推杆(9)和轴杆(2)。
10.一种用于机动车的起动机，其包括如权利要求1-9中任一所述的电磁开关(1)。
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