CN1040250A - 内燃机起动机 - Google Patents

Abstract

在一种起动机中，一根装在电机轴(13)上的齿轮组件(15)靠一个由螺线管衔铁(24)操纵的杠杆组件(28)进行移动。该杠杆组件(28)绕一根在螺线管(22)和轴(13)之间穿过的轴线转动。杠杆组件具有一个绕该轴线转动的刚性组件(29)。一个弹性元件(31)装在刚性组件(29)上，其一端与衔铁联接。弹性元件(31)的一个部分(39)被制成一定形状，在螺线管衔铁(24)移动而齿轮组件(15)不移动时可使之扭曲。部分(39)被预加应力，使其扭转应力在这种情况下被增大。

Description

本发明涉及一种内燃机起动机，以及一种用于这种起动机中的复合杠杆组件。

一种公知的起动机，包括一根由起动机电动机转动的轴，轴上支承有一个齿轮组件，该齿轮组件具有小齿轮，使用时，与内燃机上相关联的齿环啮合。齿轮组件可在轴上，在静止位置和工作位置之间轴向移动，在静止位置时，小齿轮与内燃机齿环有一定轴向间隔，而在工作位置时，小齿轮与内燃机齿环啮合，将轴的转动传递给内燃机齿环以起动内燃机。紧邻齿轮组件配置有一个螺线管，其轴线与齿轮组件的轴线相平行但有一定间隔，该螺线管具有电磁线圈和可轴向移动的衔铁，电磁线圈通电时，衔铁可克服复位弹簧的作用，从静止位置移向工作置。与螺线管相关联的常开电气触点，靠螺线管衔铁向其工作位置的移动闭合，触点的闭合，使起动机电动机通电。

螺线管衔铁与齿轮组件联接，因此，衔铁从其静止位置向其工作位置移动时，将齿轮组件从其静止位置向其工作位置移动。以前人们曾经建议过大量的各种杠杆组件方案，用于在螺线管衔铁和齿轮组件之间提供操作上的联接。例如，法国专利说明书1424804，在图5中显示了一种结构，其螺线管衔铁借助一个复合杠杆与齿轮组件联接，也就是说，一根杠杆包括一个以上的元件。法国专利说明书1424804图5中的杠杆，其各单个元件在其中部位位置靠铆钉固定在一起。它存在内在缺点，因为制作小孔和插进铆钉，不可避免地削弱杠杆结构，并形成一个杠杆在使用时可能破裂的区域。尽管如此，法国专利说明书1424804图5所示的构思是有意义的，因为可以通过杠杆各单个元件的审慎的制作，将杠杆在制造过程中建立予载。不幸的是，在法国专利说明书1424804图5中所示的那种杠杆中，可以建立的予载的数量是非常小的，因此存在这种危险性，即在杠杆使用时，其挠曲元件的挠曲可能超过其屈服点，从而造成不符合要求的变形。

本发明的目的是提供一种起动机，以及用于起动机中的杠杆组件，可以简单和便利的方式，将包括法国专利说明书1424804在内的各种先有方案的缺点减至最低。

根据本发明，一种与内燃机一起使用的起动机，包括一台电动机，一根由电动机转动并装有齿轮组件的轴，一个与上述轴间隔一定距离的螺线管，它包含有衔铁，靠将螺线管的电磁线圈通电可从静止位置向工作位置移动，及一个杠杆组件，其安装可绕一根在螺线管和上述轴之间穿过的轴线转动，上述杠杆组件联接上述螺线管的衔铁和上述齿轮组件，将衔铁的移动传递给齿轮装置，以将齿轮组件在上述轴上，从静止位置沿轴向移动到工作位置，上述杠杆组件包括一个刚性组件和一个弹性件，上述刚性组件被支承以绕上述轴线转动，上述弹性元件装在上述刚性件上，弹性件一端联接至上述衔铁上，杠杆组件的远离上述螺线管的一端被联接到上述齿轮组件上，上述弹性件具有一个部分，被制成一定形状，在上述螺线管衔铁操纵移动而齿轮组件无相应移动的情况下可使之扭曲，上述部分在制造杠杆组件过程中被予加应力，其方向应使上述部分的扭转应力会被螺线管衔铁相对齿轮组件的上述移动所增大。

上述弹性件最好被固定到上述刚性件的邻近杠杆的齿轮组件端，并且其两端中间穿过刚性的开孔而延伸，弹性件的上述部分靠着刚件的一侧，上述开孔的尺寸，应该使其在上述部分扭曲时适应弹性件一部分相对于刚性件运动的需要。

附图中显示了本发明的一个实施例，其中：

图1    是与内燃机一起使用的起动机部分的局部剖视图，其中的零件处于其静止位置;

图2    是与图1相似的视图，但所示零件处于其工作位置;

图3    是与图1相似的视图，但显示零件处于齿对齿对接情况下呈现出的位置

图4    是图1至图3中所示起动机的复合杠杆组件的正视图;

图5    是图4中所示组件的弹性件的放大正视图;

图6    是图5中所示弹性件的侧视图;

图7    是图4中所示杠杆组件的刚性件的正视图;

图8    是图7中8-8线的剖视图。

参照各附图，起动机包括一个细长的圆筒形低碳钢机壳11，其一个轴向端固定有一个模铸端架12。其一端支承在端架12的轴承中，其另一端支承在机壳11的相对端盖的轴承中的是一根转子13，可由机壳11内的电动机14转动。实际上，机壳11构成电动机14的铁轭，装有电动机的磁场系统。电动机14的转子装在轴13上，当电动机14通电时，轴13在其两端轴承中转动。

起动机在使用时，紧邻与之相连系内燃机的飞轮而配置，轴13的轴线与飞轮的旋转轴线相平行，但互相间隔一定距离。飞轮外圆周面上装有齿环，轴13伸近该齿环，端架12的端部上有开孔，由此装在轴13上的齿轮组件15的小齿轮16可与内燃机飞轮上的齿环相啮合。

齿轮组件15属于通用类型，可在轴13上面，在一个静止位置（见图1）和一个工作位置（见图2）之间轴向移动。该齿轮组件包括有滚子离合器17，离合器外器件18有与轴13接合的带花键的连合件19。滚子离合器17的内传动件21与小齿轮16形成一体。这样，轴13在一个方向上的转动通过滚子离合器17传递给小齿轮16，当齿轮组件15处于其工作位置，并且小齿轮16与内燃机齿环相啮合时，则轴13的转动带动内燃机飞轮转动，从而将内燃机起动。当内燃机点火并开始运转，使飞轮转速超过轴13的转速，这时滚子离合器17打滑，使小齿轮16能随飞轮继续转动而不致带动轴13。外器体18和轴13之间的接合件19的花键可以是沿轴向延伸的花键，但更通常的是其花键沿着一条绕轴13的轴线成螺旋的轨迹伸展，因此，齿轮组件15相对轴13的轴向移动要伴随着齿轮组件绕轴13的转动。螺旋花键接合应使齿轮组件15的自由转动得到限制，这样，当齿轮组件到达其在轴13上的工作位置时，外器体18不能相对轴13进一步转动，从而将电动机14的转动传递给小齿轮16。

螺线管22横靠机壳11，并固定到端架12的横向伸出部12a上。螺线管22的纵向轴线平行于轴13的轴线。螺线管22包括有卷绕在中空圆柱形模子上的电磁线圈23，圆柱形模子内有可轴向滑动的圆柱形低碳钢衔铁24。电磁极25与电磁线圈圈23相关，在线圈通电时，衔铁24被吸向电磁极25。衔铁复位弹簧（图中未示）将衔铁24推向与极25相间隔的静止位置。螺线管与一个电气开关（未示）有关联，线圈23通电时，使衔铁24移动至其工作位置，将该电气开关的常开触点闭合。电气开关的触点与电动机14连接，因此触点闭合时使电动机通电，并使轴13随之转动。当衔铁24由于线圈23断电返回其静止位置时，则电气开关的触点打开，从而将电动机14断电。

衔铁24的运离极25的一端上固定有金属板26，该金属板具有轴向延伸部27。

有一个复合杠杆组件28，穿过端架12的轴向延伸壁上的开孔而延伸，该组件28的一端通过金属板26的延伸部27与衔铁24连接，其另一端与齿轮组件15连接。杠杆组件28在其穿过端架12的开孔处与端架12可转动地连接，以便绕一根介于螺线管22轴线和轴13轴线之间并垂直于该两轴线的旋转轴线转动。

复合杠杆组件28包含一个刚性件29和一个弹性件31。刚性件29可方便地由弹簧钢带冲压成形出来，其厚度应使其在将衔铁24的运动传递给齿轮组件15时其本上保持刚性。从图7清楚可见，刚性件29的形状通常是倒Y形的，具有一对弯曲臂32，由支腿部33的一端伸出。两弯曲臂32对着一个半圆，每个臂32的自端具有一个向内卷曲的突耳34。在使用时，突耳34安放在齿轮组件15所形成的圆周槽内，该圆周槽介于滚子离合器体18的背面和装在组件15上的垫圈18a之间，突耳34本身又容纳弹性件31的端部。弹性件29的总长小于轴13和螺线管22两轴线之间的间隔距离，这样，当突耳34与齿轮组件15接合时，支腿部33的自由端的终点，比与衔铁24相连的板26的延伸部27要短。

沿着支腿部的长度大约一半处，设有成一体的两个背向的接片35，在使用时啮合到模制尼龙轴套35a中，轴套35a可转动地安放在端架12的相应通道中，从而弹性件29，并且组件28以绕枢轴转动的方式支承在端架12上。支腿部33成形有一个细长的封端槽孔36。支腿部33的自由端有一个与槽孔36对齐的开端槽孔，将支腿部33的端部分叉，形成两个一体的平行指37。在从平板带制造刚性件29的冲压成形过程中，带材的方位应使材料的晶粒（晶体结构）顺刚性件29的长度方向伸展。

如图5和6所示，杠杆组件28的弹性件31是由一段弹簧钢丝弯曲而成。最好用圆形断面的钢丝，但这不是必需的。可以看出，弹性件31的形状通常与刚性件29的相似，但弹性件31的总长则超过刚性件29的总长。并且，刚性件29通常是平面的，而弹件31刚被弯曲，这在下文中详细说明。弹性件31具有一个支腿部38和一对在支腿部38一端的弯曲臂39。各弯曲臂39的终端为一向内指向的部分41，该两部分41互相成一直线。部分41实际上是制造弹性件31的一段钢丝的两端部。从图6清楚可见，两臂39和部分支腿部38处于一公共平面上，而两端部41被弯曲至该平面的一侧上。并且，支腿部38的一部分也被弯曲至该平面的同一侧上，然后再弯回，使支腿部38的端部与该平面相交。

为了制作复合杠杆组件，将支腿部38的自由端穿过槽孔36，然后将弹性件31相对刚性件29翘起，使支腿部38的平面部分和臂39与刚性件29面接触。但是，在达到这一点以前，支腿部38的自由端与刚性件29的支腿部33两指37表面接触，并且支腿部38的非平面的弯曲部分必须挠由变形，以便使腿部38的平面部分和臂39能与刚性件29的背面形成面接触。臂39的端41被翻侧，以便接合到形成刚性件29的突耳34的卷曲部分中去。图1和图2已清楚显示刚性件29和弹性件31的静止轮廓形状，可以看到，弹性件31支腿部38的端部与刚性件29支腿部33的两指37相接触，弹性件31在槽孔36中点或附近穿过刚性件29。

在起动机的正常运转期间，也就是说，当小齿轮16和内燃机齿环之间不发生齿对齿碰撞的情况下，杠杆组件28的两元件29和31的相对位置和形状没有变化。因此，在正常运转之下，杠杆组件28可以看作是一个刚性杠杆。弹性件31的支腿部38的自由端被插在金属板26的延伸部27的孔内，将杠杆组件28和衔铁24互相连接起来。

现在分析起动机运转过程，以图1作为起始点。在图1中，衔铁24和齿轮组件15都处在其静止位置。螺线管22的线圈23通电时，将衔铁24吸向极25，从而将杠杆组件28绕其刚性件29的两接片的连线逆时针方向转动。杠杆组件28的运动被传递给齿轮组件15，将齿轮组件沿着轴13，从静止位置推向工作位置。假定小齿轮16的齿可以和内燃机齿环的齿自由啮合，则在衔铁24到达其相对于电磁极25的工作位置的同时，齿轮组件15也到达其相对于轴13和齿环的工作位置。这样，在与螺线管22有关联的电气开关被闭合以对电动机14通电之前，小齿轮16就已经与齿环啮合。这就是图2所示零件的位置。

电动机14的运转使轴13转动，也就使小齿轮16和内燃机齿环转动，这时车辆架驶员会将起动开关释放，从而将电磁线圈23断曲，这样，借助衔铁复位弹簧（未示），使衔铁24以及齿轮组件15返回至其静止位置。可以理解，在迄今所述的运转过程中，杠杆组件28起一个刚性杠杆的作用。

在齿轮组件15向着其工作位置移动的过程中，可能发生小齿轮16的齿与内燃机齿环的齿以齿对齿对接的状态相碰的情况。这种对接阻止了齿轮组件15进一步移向其工作位置，而衔铁24则当然继续被吸引至其工作位置。在这些情况下，杠杆组件28的弹性件31如图3所示那样挠曲。挠曲主要地但不是专门地按刚性件29的槽孔36的延伸性质（elongatenature）所允许的弹性件31的臂39的扭曲那样地进行。我们记得，在将弹性件31组装到刚性件29的时候，弹性件31被施加予应力，并且该予应力应可将衔铁24推向其静止位置。这样，在齿对齿对接状态下，衔铁24继续移动所造成的弹性件31的挠曲，就附加在制造杠杆组件时所引进的予应力上。弹性件31的挠曲对齿轮组件施加轴向负荷，将齿轮组件推向其工作位置。衔铁24继续移向其工作位置，增大应力，直至与螺线管22相关联的电气开关闭合以对电动机14通电为止。一旦小齿轮16开始相对内燃机齿环转动，齿对齿的对接状态就会被破坏，这时齿轮组件在弹性件31的作用下就被迅速移动至其工作位置，将小齿轮16的齿与内燃机齿环完全啮合。应该理解，正是由于衔铁24的移动而没有相应的齿轮组件15的移动所产生的弹性件31的附加应力，在齿对齿状态破坏时被释放，从而将齿轮组件15驱动至其工作位置。

应该理解，当杠杆组件28起刚性杠杆作用时，也就是说，在正常运转情况下，机械效益是由板26的延伸部27至杠杆组件的转动轴线的距离与突耳34至转动轴线的距离的比来简单地确定。但是，在齿对齿对接状态下，提供了一个增大的机械效益。这是因为，借助于槽孔36延伸至杠杆组件28的转动轴线之下方，杠杆组件上臂的有效长度被加长了。其结果是，在齿对齿对接情况下，为对齿轮组件15施加预定轴向负载，由螺线管所需传递的力，与当杠杆组件是刚性杠杆时所需传递的力相比，则减小了。应该理解，这里要求有相当大的轴向负载以保证小齿轮不“辗压”齿环，相反地，当齿对齿状态被消除后，小齿轮迅速移动，与齿环进入啮合状态。

复合杠杆28具有紧凑特性，因此，与传统的刚性杠杆相比，不需要增大起动机的轴向长度。应该理解，弹性件31相对刚性件29予施加应力，在制作弹性件31时允许采用低刚性系数（lower    rate）的弹簧，因此，与设计成没有予施加应力的杠杆相比，可以在对小齿轮施加轴向负载的过程中提供好的控制，使螺管线圈尺寸最佳化，并可避免增大起动机的总长度。应该理解，在没有予应力的杠杆结构中，则需要采用大刚性系数（higher    rate）的弹簧以便保证在起动机的正常运转情况下，使弹簧件不发生挠曲。

如上所述，在没有齿对齿对接的情况下，杠杆组件起刚性杠杆作用，这样，当杠杆组件应用于大功率柴油机的起动机时，齿轮“脉动”（“pumping”）可能是一个问题，齿轮的轴向往复运动，在一个方向上靠齿轮轴上的端挡来限制，在另一个方向上靠杠杆组件来限制。往复运动不包括杠杆组件挠曲引起的“浮动”（float”），浮动在弹性件31没有予施加应力时也能产生。

Claims (6)

1、一种与内燃机一起使用的起动机，包括一台电动机(14)，一根由电动机转动并装有齿轮组件(15)的轴(13)，一个与上述轴间隔一定距离的螺线管，它包含有衔铁(24)，靠将螺线管的电磁线圈(23)通电可从静止位置向工作位置移动，及一个杠杆组件(28)，其安装可绕一根在螺线管(22)和上述轴(13)之间穿过的轴线转动，上述杠杆组件(28)联接上述螺线管的衔铁和上述齿轮组件，将衔铁的移动传递给齿轮装置，以将齿轮组件在上述轴上，从静止位置沿轴向移动到工作位置，上述杠杆组件包括一个刚性组件(29)和一个弹性件(31)，本发明的特征在于上述刚性组件(29)被支承以绕上述轴线转动，上述弹性元件(31)装在上述刚性件上，弹性件一端联接至上述衔铁(24)上，杠杆组件(28)的远离上述螺线管的一端被联接到上述齿轮组件(15)上，上述弹性件(31)具有一个部分(39)，被制成一定形状，在上述螺线管衔铁操纵移动而齿轮组件杆无相应移动的情况下可使之扭曲，上述部分(39)在制造杠杆组件过程中被予加应力，其方向应使上述部分的扭转应力会被螺线管衔铁相对齿轮组件的上述移动所增大。

2、根据权利要求1所述的起动机，其特征在于上述弹性件（31）被固定到上述刚性件（21）的邻近杠杆组件（28）的齿轮组件端，并且其两端中间穿过刚性件（29）的开孔（36）而延伸，弹性件的上述部分（39）靠着刚性件（29）的一侧，而弹性件的上述一端靠在刚性件的另一侧，上述开孔（36）的尺寸，应该使其在上述部分扭曲时适应弹性件一部分相对于刚性件的运动的需要。

3、根据权利要求1或2所述的起动机，其特征在于上述弹性件（31）是由圆形断面的弹簧钢丝制成的。

4、一种联接起动机螺线管的衔铁和起动机齿轮组件的杠杆组件，其特征在于包括一个刚性件，使用时被支承以便转动，和一个装在上述刚性件（29）上的弹性性（31），使用时，其一端联接至上述衔铁（24）上，杠杆组件（28）远离上述螺线管22）的一端联接至上述齿轮组件（15）上，上述弹性件（31）具有一个部分（39），被制成一定形状，在上述螺线管衔铁操纵移动而齿轮组件无相应移动情况下可使之扭曲，上述部分（39）在制造杠杆组件过程中被预加应力，其方向应使上述部分的扭转应力会被螺线管衔铁相对齿轮组件的上述移动所增大。

5、根据权利要求4所述的杠杆组件，其特征在于上述弹性件（31）被固定到上述刚性件（29）的邻近杠杠组件（28）的齿轮组件端，并且其两端中间穿过刚性件（29）的开孔（36）而延伸，弹性件的上述部分（39）靠着刚性件（29）的一侧，而弹性件的上述一端靠在刚性件的另一侧，上述开孔（36）的尺寸，应该使其在上述部分扭曲时适应弹性件一部分相对于刚性件的运动的需要。

6、根据权利要求4或5所述的杠杆组件，其特征在于上述弹性件（31）是由圆形断面的弹簧钢丝制成的。

Images