CN103378679B - 电机以及用于使电机运转的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于起动内燃机的电机，其包括壳体(10)和至少一个减压装置(1)，所述壳体(10)带有相对于壳体(10)的周围环境密封壳体内腔(10a)的至少一个密封装置(14)，其中，所述至少一个减压装置(1)可相对于所述至少一个密封装置(14)平移地运动，以便当在所述壳体内腔(10a)中存在过压时形成至少一个通风通道，通过所述通风通道保证至少部分的减压。此外本发明涉及一种用于使用于起动内燃机的电机(100)运转的方法，其中，所述至少一个减压装置(1)相对于所述至少一个密封装置(14)平移地运动，以使得至少部分地减小在所述壳体内腔(10a)中的过压。

Description

电机以及用于使电机运转的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于起动内燃机的电机。

此外，本发明涉及一种根据权利要求8的前序部分所述的用于使用于起动内燃机的电机运转的方法。

本发明基于带有根据独立权利要求的前序部分所述的电机、例如起动机或起动马达的系统。

本发明的对象为电机、特别是用于带有内燃机的车辆的起动机和起动器，其具有带有换向器的电机。

背景技术

从现有技术中已知电机、特别是起动机或发电机，其带有密封的、特别是相对于环境影响、例如污物和/或水的渗入密封的壳体。例如，该“密封的”起动机应用在越野车或特种车辆中。以传统的方式，通过不同的密封措施、例如通过O型圈实现壳体的密封。

如果起动机位于其静止位置中，例如当起动机未处于运行中时，起动小齿轮通过弹簧力被保持在该静止位置。如果起动机开始运行，在此情况下起动机变热，在壳体中的空气也膨胀。由于壳体的密封，该空气不可漏出，从而在壳体中产生过压。该过压引起作用到布置在壳体中的部件上(例如部分地支承在壳体中的轴上、特别是从动轴上)的力，并且轴向地向前、也就是说向内燃机的齿圈的方向压从动轴。一旦由于过压而作用到从动轴上的力大于在相反的方向上作用的弹簧力，该过压引起支承在从动轴上的小齿轮从齿圈中脱出(与气动活塞相似)。此外过压引起，小齿轮在起动机被切断之后不可再被引回静止位置，因为为此施加的弹簧力小于过压的相反地作用的力。那么，小齿轮可撞在齿圈上或在起动之后不能够或不能足够快地从齿圈中被引入静止位置。当小齿轮不能离开齿圈时，这导致在小齿轮/齿圈组件处更大的磨损甚至起动机的损坏。提高接合弹簧的弹簧力以反作用于过压的力会对继电器的吸引特性产生负面作用。

从文献DE102008002272A中已知一种起动机的壳体，该起动机带有用于减小在壳体中的过压的阀。然而，该阀必须以可从外部触及的方式安装在起动机上，由此该阀也暴露在环境影响中。在易受污染的应用情况中无法在其使用寿命期间保证阀的最优功能。此外，常常在将起动机安装到内燃机上之后为起动机涂漆。油漆层会阻塞阀，从而损害其功能并且阀尤其不能再打开。此外，需要用于打开或关闭阀的主动控制以保证有目的地减压。

发明内容

与现有技术相比，具有相应的主权利要求或并列权利要求的特征的、根据本发明的电机和根据本发明的用于使电机运转的方法具有以下优点：在用于起动内燃机的电机、特别是例如起动机的起动装置中，包括壳体和至少一个减压装置，所述壳体带有相对于壳体的周围环境密封壳体内腔的至少一个密封装置，所述至少一个减压装置被构造成可相对于所述至少一个密封装置平移地运动，以便当在壳体内腔中存在过压时、特别是以运动为条件地形成至少一个通风通道，通过该通风通道保证至少部分的减压。有利地，该电机被构造成起动装置，例如起动机。有利地，利用至少一个减压装置至少部分地减小在壳体内腔中的过压。优选地，壳体内腔借助于密封装置气密地和/或水密地相对于周围环境密封。在一种实施方式中，密封装置包括轴密封环。在另一实施方式中，密封装置附加地包括密封唇。通过以运动为条件的减压，实现对减压的简单控制。

在一种实施方式中，构造有刚好一个减压装置。其它实施方式设有多于一个减压装置。在减压时，使减压装置相对于壳体和/或密封装置优选至少沿轴向平移地运动。减压装置根据运动形成至少一个通风通道，通过该通风通道保证至少部分的减压。在一种实施方式中，通风通道至少部分地通过减压装置的至少平移的运动打开。

通过在从属权利要求中阐述的措施，可实现在独立权利要求和并列权利要求中给出的装置的有利的改进方案和改善方案。

在一种实施方式中规定，所述至少一个减压装置构造在至少部分地从壳体中伸出且可运动的部件上。有利地，该减压装置在密封装置的区域中构造在伸出的且可运动的部件上。优选地，密封装置在周向上完全包围该部件，以保证完全且可靠的密封。

在另一实施方式中规定，所述至少一个减压装置构造在该可运动的部件的与所述至少一个密封装置共同作用的区段上、特别是在静止位置构造在所述至少一个密封装置和轴承之间。有利地，密封装置至少在该部件的静止位置处完全地密封壳体。在该部件做平移运动时，壳体的密封装置与减压装置共同作用，使得在过压时形成通风通道，过压可至少部分地通过该通风通道从壳体内腔卸出。

在另一实施方式中规定，所述至少一个减压装置构造在传动系上，特别是在电机的轴、例如驱动轴和/或从动轴上。有利地，该轴构造成除了旋转运动外还可轴向地和/或径向地运动并且密封地支承在壳体中。在轴由于过压在轴向方向上运动时，通风通道暂时地露出。然而，外部的影响因素、例如水或空气由于过压不可能克服过压侵入。

相应地，减压装置优选地构造在轴的相对于壳体的轴向行程的区域中，从而在轴做轴向运动时开启减压装置或通风通道。有利地，减压装置在轴的静止位置、也就是说当轴最大程度地运动到壳体中时构造在壳体之内、特别是完全地构造在壳体之内，也就是说在轴的布置在壳体中的区域中。在轴向上观察，减压装置位于壳体或密封装置的远离齿圈的一侧上、即在密封装置和轴承之间。那么，在轴的预啮合状态下，通风装置位于密封装置之前、即完全位于壳体之外。

有利地，例如通过发动机油等防止通风装置的污染，因为该通风装置在静止位置位于壳体之内并且由此保护其不受环境影响。此外，如果在发动机起动时在通风装置中已沉积了污物，那么在小齿轮脱开啮合时或在轴的轴向运动时进行通风装置的自动清洁或通风。相应地，有利地，减压装置为自清洁的。

在又一实施方式中规定，所述至少一个减压装置构造成在传动系中的凹入部。优选地，该凹入部构造在轴中。有利地，该凹入部被集成在轴的表面中。有利地，该凹入部在轴向和/或径向方向上延伸。在另一实施方式中设置多个凹入部。以这种方式可设定期望的通流横截面。

在又一实施方式中规定，所述至少一个减压装置的轴向延伸长度大于壳体的所述至少一个密封装置的轴向延伸长度。由于该密封装置的较窄的实施方案，密封装置在相对轴向运动期间暂时地打开凹入部或通风通道以减压。也就是说，密封装置在所述运动期间不完全地覆盖减压装置，从而形成在密封装置之下穿过的旁路通道或通风通道并且实现环境与壳体内腔的流体连通。

在一种实施方式中规定，所述至少一个减压装置沿部分周边构造在传动系上。根据本发明，凹入部仅仅在轴的周边的一部分上延伸，即不是在整个周边上延伸，例如最多在轴的周边的15°、更为优选地最多10°且最为优选地最多5°的角度范围上延伸。有利地，通过通风装置的在部分周边上的实施方式，防止壳体的密封装置在轴向运动期间随着与此相关的通过减压装置的减压不再完全地与轴封闭或与轴贴靠并且由此进行完全的减压。

与现有技术相对地，根据本发明的、具有相应的主权利要求或并列权利要求所述特征的方法具有以下优点：在用于使用于起动内燃机的电机、特别是发电机或例如起动机的起动装置运转的方法中，电机包括壳体和至少一个减压装置，所述壳体带有至少一个相对于壳体的周围环境密封壳体内腔的密封装置，其中，在壳体内腔中由于运转产生压力变化，所述至少一个减压装置相对于所述至少一个密封装置运动，以使得特别是以运动为条件地至少部分地减小在壳体内腔中的过压。在此，减压不是通过密封的元件相对于内腔的运动实现，而是通过减压装置相对于密封的元件的运动实现。由此，减压装置构造成结构更小并且可集成到可运动的部件中。相应地，自主地进行减压控制。

在本发明的方法的一种实施方式中规定，自主地进行所述至少一个减压装置的运动，从而自动地进行减压。由此优选地，以运动为条件地或与压力相关地且自动地或自主地进行减小过压。在壳体中的过压引起轴在齿圈的方向上不期望的轴向运动。在此，轴从壳体中被压出。根据本发明，在该不期望的轴向运动期间自动地至少部分地减小在壳体中的过压。在此，不需要附加的对减压装置的控制和/或调节。在不期望的轴向运动期间，减压装置的凹入部沿着密封装置的轴密封环的密封唇运动。在此，部分地从壳体内腔向外部的周围环境露出减压装置的凹入部，从而过压可通过在此产生的旁路通道从壳体中卸出。

有利地，一旦充分地减小在壳体内腔中的过压，就使轴的不期望的轴向运动结束。通过该减压使轴再次回到其初始位置中。在重新建立压力时、例如在起动机变热时，使轴重新从壳体中压出且减小过压。有利地，轴进行轴向运动、也就是说往返运动，直至在壳体中的过压减小到一定程度，使得由于过压作用到轴上的力小于在相反的方向上作用的弹簧力。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并在以下描述中详细进行解释。其中：

图1以横向剖视图示出了构造成起动装置的电机，

图2以横向剖视图示出了在从动轴的静止位置中在壳体区域中的起动装置的局部以及从动轴的局部，

图3以横向剖视图示出了在从动轴的预啮合的位置中根据图2的起动装置的局部，以及

图4以横向剖视图示出了另一实施方式的起动装置的局部。

具体实施方式

图1以横向剖视图示出了内燃机的构造成起动装置的电机100，其带有继电器42，该继电器也实施成开关继电器或接通继电器。该起动装置的壳体10包括相互连接的圆柱形的壳体部分11和盖件13。该圆柱形的壳体部件11在后部通过盖件13封闭，在盖件13的中间部分中形成有向外指向的轮毂。该壳体部分11与盖件13一起形成内腔10a。虽然在此未示出布置在内腔10a中的部件，出于完整性原因下面将描述这些部件。在轮毂中存在支承部位，具有电枢的起动电动机的电枢轴的后端部支承在该支承部位中。径向地在电枢之外，在壳体部件11的壁上设有起动电动机的多个(永)磁体。电枢轴的前端部以直径减小的端部区段支承在从动轴24的同轴延伸的、未进一步示出的盲孔中。该从动轴24的另一端部利用布置在该处的轴承33支承在将壳体部件11封闭的另一盖件25中。为了利用伸出的从动轴24密封壳体内腔10a，壳体10具有密封装置14。驱动轴在其面对轴承盖25的端部附近具有齿部35(太阳轮)，行星齿轮接合到该齿部35中，行星齿轮还与行星齿轮传动机构的位于外部的固定的齿圈啮合(＝中间轴(Vorgelege))。此外，电机具有在此未详细表示的自由轮机构，其布置在从动轴24的大节距螺纹38处。

行星架驱动从动轴24，具有外齿部的小齿轮35布置在该从动轴的从壳体10穿过另一盖件25伸出的部分上。为了起动过程的目的，通过小齿轮35的轴向移动可使外齿部与内燃机的齿圈40进入接合。这借助于(接通)继电器42实现，在该继电器中，在接通电流时电磁衔铁19通过突起部使杠杆44摆动，杠杆44通过位于盘形件46之间的滑槽使小齿轮35向左移动。杠杆44构造成双臂式的，并且借助于销可摆动地布置在相对于壳体固定的轴承49中。电磁衔铁19通过衔铁回位弹簧39被预紧。仅仅简要地阐述该过程，因为其不是本发明的重要内容。

电刷板贴靠在盖件13上，其与盖件13旋接。电刷板构造成单件。在电刷板上固定有特别地由塑料制成的电刷架，在该电刷架中布置有碳刷，所述碳刷在弹簧压力下紧贴到换向器上，该换向器布置在电枢轴上。碳刷与接通继电器42的触头相连接。

图2以横向剖视图示出了在从动轴24的静止位置中在壳体10的区域中的起动装置的局部和从动轴24的局部。壳体10形成气密和水密地封闭的壳体内腔10a。从动轴24伸入该壳体内腔10a中或从壳体10中伸出。穿过壳体10的从动轴24通过轴承33可运动地支承在壳体内腔10a中。在从动轴24的从壳体内腔10a中伸出的部分上布置有小齿轮35。该小齿轮35借助于小齿轮弹簧15预紧在其位置上且被保持在从动轴24上。此外，周向地围绕从动轴24布置的卡环16防止小齿轮35在从动轴24上的轴向运动。为了利用伸出的从动轴24密封壳体内腔10a，壳体10具有密封装置14。在所示出的状态下，从动轴24在周边上完全被密封装置14包围。在该实施方式中，密封装置14包括带有密封唇14b的轴密封环14a。该轴密封环14a构造成被预紧的部件，其密封唇14b作为橡胶密封件贴靠在从动轴24上。借助于轴密封环14a的预紧，将密封唇14b压到从动轴24上并且由此密封壳体内腔10a。

根据本发明，从动轴24具有减压装置1。该减压装置1用于至少部分地减小在壳体内腔10a中的过压。该减压装置1在根据图2示出的静止位置中完全布置在壳体内腔10a中、即布置在从动轴24的位于壳体内腔10a中的部分处。由此，减压装置1布置在密封装置14和轴承33之间。在图2的实施方式中，减压装置1构造成槽式的凹入部1a。在此，该凹入部以集成的方式构造到从动轴24中。该凹入部1a不仅在从动轴24的轴向方向(见箭头A)上而且在其径向方向上延伸。在此，凹入部1a具有约1-2mm的长度(在轴向方向A上的延伸)。凹入部1a的宽度(垂直于轴向方向A的延伸)约为0.5mm，从而凹入部1a沿部分周边构造在从动轴24上。凹入部1a在从动轴24周边的约5°的角度范围上延伸。在此，凹入部1a的长度构造成大于宽度。由此，图2的凹入部1a实现成窄的且平的槽部或沟部。该凹入部1a的端部(在轴向方向A上)构造成展平的且倒圆的。下面在图3中详细描述减压装置1或凹入部1a的功能。

图3以横向剖视图示出了在从动轴24的预接合位置中根据图2的起动装置的局部。图3的起动装置的实施方式相应于图2的实施方式。利用相同的附图标记表示相同的部件。因此省去对已经描述的部件的详细描述。以下，首先阐述减压装置1或凹入部1a的功能。根据本发明，密封装置14与减压装置1共同作用。在从动轴24的静止位置(见图2)和预接合的位置(见图3)中，壳体10或其内腔10a完全被密封，由此不借助于减压装置1进行减压。仅仅在不期望的从动轴24的轴向运动期间进行减压。在此，密封装置14和减压装置1共同作用，从而过压或空气可通过减压装置从壳体10中卸出。特别是根据相应的在壳体10中存在的过压自动地进行减压。

在起动装置变热时，在壳体内腔10a中形成过压，由于密封装置14，该过压不能从密封的壳体10中卸出。从起动机特有的过压值(例如在0.2至0.5bar之间)开始，该过压不令人期望地将从动轴24沿轴向方向、即朝向齿圈的方向从壳体内腔10a中压出。例如，当沿轴向A作用到从动轴24上的在壳体内腔10a中的过压或由此产生的力大于衔铁回位弹簧39(见图1)、特别是继电器42的衔铁回位弹簧39的在相反的轴向A上作用的弹簧力时，发生这种情况。根据本发明，在该不期望的轴向运动时，在壳体10中的过压借助于减压装置1减小。空气可受控地从壳体10中漏出。更确切地说，空气或过压通过在从动轴24轴向运动时形成在密封装置14之下的通风通道或旁路通道的凹入部1a卸出。为此，在轴向A上观察，槽式的凹入部1a构造成比密封装置14的密封唇14b更长。此外，凹入部1a或由此形成的通风通道构造在从动轴24的与密封装置14共同作用的区段中、也就是说在从动轴24和密封装置14之间的相对轴向行程的区域中。

在从动轴24进行这种轴向移动时，在从动轴24上的凹入部1a相对于在壳体10上的密封装置14运动。该密封装置14在轴向方向A上构造成比凹入部1a更窄。由此，密封装置14的密封唇14b在轴向运动期间不封闭或从不完全封闭凹入部1a。在轴向运动期间，当凹入部1a穿过密封装置14之下运动时，凹入部1a形成在壳体内腔10a和在壳体10之外的周围环境之间的通风通道。该通风通道在从动轴24和密封装置14之间延伸。通过该通风通道，通过空气从壳体内腔10a中的流出减小过压。为了在沿着密封装置14运动期间也保证该通风通道，凹入部1a的轴向延伸长度构造成大于密封装置14的轴向延伸长度，从而密封装置14从不会完全密封该通风通道。

在预啮合的位置中，从动轴24通过在壳体内腔10a中的过压被从壳体10中压出或运动出来至少以下程度，即，使得部分地露出凹入部1a或通风通道并且空气可漏出。根据图3的实施方式，在从动轴24上的凹入部1a在预啮合的位置中完全位于壳体10之外。通过凹入部1a的展平的形状，防止在从动轴24的轴向运动期间在减压装置1的棱边处损坏密封装置14。如果充分地减小过压、也就是说一旦衔铁回位弹簧39的沿相反的轴向A作用的弹簧力大于借助于过压作用到从动轴24上的力，从动轴24就沿轴向A运动回其静止位置(见图2)。

利用这种在从动轴24处的减压装置1，在壳体内腔10a中出现过压时减小或避免了不期望的轴向运动、即不期望的在从动轴24上的小齿轮35朝向齿圈40(见图1)方向的预啮合。以受控的方式减小过压，而此外起动装置的壳体10是密封的且由此保护其不受环境影响。由此，在起动机温度很高时还可实现可靠的啮合以及脱开啮合。借助于减压装置1使不期望的轴向运动至少减小以下程度，即，小齿轮35不再撞在齿圈40上。减小了小齿轮35或齿圈40的磨损。在切断电机之后小齿轮35也可无问题地被引入静止位置中。

图4以横向剖视图示出了在另一实施方式中的起动装置的局部。原则上，图4的起动装置相应于图2和图3的实施方式。在图4中示出的从动轴24的静止位置或初始位置相应于图2的实施方式。利用相同的附图标记表示相同的部件。因此省去对已经描述的部件的详细描述。然而，图2和图3以及图4的实施方式在从动轴24上的减压装置1的凹入部1a的实施方式方面有所区别。凹入部1a在从动轴24上的布置方案和减压装置1的功能未变化。在图4中凹入部1a构造成矩形的沟部，其具有直的、即未倒圆的棱边。该沟部的轴向延伸长度同样大于密封装置14的轴向延伸长度，以保证形成通风通道进而保证部分地减小过压。

Claims (10)

1.一种用于起动内燃机的电机(100)，所述电机包括壳体(10)和至少一个减压装置(1)，所述壳体(10)带有相对于壳体(10)的周围环境密封壳体内腔(10a)的至少一个密封装置(14)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)能够相对于所述至少一个密封装置(14)平移地运动，由此当在所述壳体内腔(10a)中存在过压时形成至少一个通风通道，通过所述通风通道保证至少部分的减压，所述至少一个减压装置(1)集成在所述电机(100)的驱动轴或从动轴中，所述至少一个减压装置(1)自主地运动，从而自动地进行减压。

2.按照权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述电机是起动装置。

3.按照权利要求2所述的电机(100)，其特征在于，所述起动装置是起动机。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的电机(100)，其特征在于，所述轴能至少部分地从所述壳体(10)中运动出来。

5.按照权利要求4所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)构造在所述轴的与所述至少一个密封装置(14)共同作用的区段上。

6.按照权利要求5所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)在静止位置构造在所述至少一个密封装置(14)和轴承(33)之间。

7.按照权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)构造成至少一个凹入部(1a)。

8.按照前述权利要求1至3中任一项所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)的轴向延伸长度大于所述壳体(10)的所述至少一个密封装置(14)的轴向延伸长度。

9.按照权利要求1所述的电机(100)，其特征在于，所述至少一个减压装置(1)沿部分周边构造在所述轴上。

10.一种用于使根据前述权利要求1至9中任一项所述的用于起动内燃机的电机(100)运转的方法，所述电机(100)包括壳体(10)和至少一个减压装置(1)，所述壳体带有相对于壳体(10)的周围环境密封壳体内腔(10a)的至少一个密封装置(14)，所述至少一个减压装置集成在所述电机的驱动轴或从动轴中，其中，在所述壳体内腔(10a)中由于运转产生压力变化，其中，所述至少一个减压装置(1)相对于所述至少一个密封装置(14)平移地运动，由此使得至少部分地减小在所述壳体内腔(10a)中的过压，自主地实施所述至少一个减压装置(1)的运动，从而自动地进行减压。