CN104047792A - 用于内燃机的起动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的起动机，所述起动机具有起动马达和起动小齿轮，该起动小齿轮可以横向相对于马达纵轴线进行调节。起动小齿轮可旋转地支承在一个偏心部件中，该偏心部件构造成与布置在起动马达和起动小齿轮之间的传动机构的可旋转的传动机构部件不可相对旋转。

Description

用于内燃机的起动机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于内燃机的起动机。

背景技术

在文献DE 358 082A中阐述了一种用于内燃机的起动机，它具有电的起动马达，其旋转运动通过齿轮传递到起动小齿轮上。起动小齿轮在径向上在非作用位置和与内燃机齿圈的啮合位置之间进行调节。起动马达驱动传动小齿轮，该传动小齿轮与摆动小齿轮啮合，摆动小齿轮与起动小齿轮一起被布置在一根平行于驱动轴的轴上。摆动小齿轮与齿环的内齿部啮合，该齿环与驱动轴同轴布置并且可以围绕该驱动轴环绕运行。

在电的起动马达起动之后齿环由于其相对较大的惯性首先仍保持在其初始旋转位置，其中，摆动小齿轮与起动小齿轮一起在齿环的内齿部上沿着运行直至达到起动小齿轮和齿圈之间的啮合位置。在另一个过程中齿环开始旋转，起动马达的驱动运动因此转化成起动小齿轮的旋转，起动小齿轮驱动内燃机的齿圈。

从CH 97 941中可以得知一种用于内燃机的起动机，该起动机具有径向可摆动支承的起动小齿轮。起动小齿轮被容纳在翻转套筒中，该翻转套筒可以与马达纵轴线同轴地摆动，其中，起动小齿轮通过翻转套筒的摆动运动由于其偏心的支承而进行朝齿圈方向的所期望的径向运动。

发明内容

因此，本发明的目的在于，以简单的方法紧凑和运转可靠地实现一种用于内燃机的起动机，该起动机的起动小齿轮可以横向或者径向相对于马达纵轴线偏转。

上述目的根据本发明借助权利要求1的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。

根据本发明的起动机用于内燃机上并包括电的起动机以及起动小齿轮，该起动小齿轮由起动马达驱动。起动小齿轮可以横向或者径向相对于起动马达的马达纵轴线在与内燃机齿圈的脱离啮合位置和啮合位置之间进行调节。起动小齿轮的调节运动可以指的是关于马达纵轴线的径向运动、平移的切向运动或沿着弯曲轨道(例如沿着圆形轨道)的运动，该弯曲轨道位于垂直于马达纵轴线的平面内。

起动小齿轮可旋转地支承在可调节的偏心部件中，该偏心部件在其自身可旋转地被容纳在起动机的壳体内。起动小齿轮相对于偏心部件的旋转轴线偏心布置，从而当偏心部件旋转运动时起动小齿轮进行所期望的横向或者径向运动。

在根据本发明的起动机中，偏心部件与传动机构部件不可相对旋转，传动机构部件是布置在起动马达和起动小齿轮之间的传动机构的组成部件，通过传动机构使马达转速减小为更小的起动小齿轮转速。单件式的实施方案意味着，偏心部件和传动机构部件具有相同的纵轴线或者说旋转轴线，并一起可旋转地支承在用于容纳的壳体中。不仅可以考虑单件式的实施方案，这里，偏心部件和传动机构部件被构造成共同的部件；也可以考虑作为两个或者多个独立部件的实施方案，但是这些部件以不可相对旋转的方式互相相连。

传动机构部件可以在初始位置(在该初始位置上起动小齿轮与齿圈处于脱离啮合)和起动位置(在该起动位置上起动小齿轮与内燃机的齿圈啮合)之间旋转。传动机构部件因此用于使起动小齿轮进行啮合运动。

这种实施方案具有以下优点，即连接在起动马达之后的传动机构可以用于起动小齿轮的啮合运动。通过单件式的形成偏心部件和传动机构部件可以得到紧凑的实施方案，在此，起动小齿轮的调节运动由于减小了的部件数量可以低摩擦地实现。

实施成与偏心部件不可相对转动的传动机构部件特别在起动位置上也用于起动马达和起动小齿轮之间的传递路径中的运动传递，在起动位置上起动小齿轮与齿圈啮合。传动机构部件因此被赋予双重功能：一方面借助传动机构部件实现起动小齿轮的调节运动，另一方面在啮合状态下起动马达的驱动运动通过传动机构部件传递到起动小齿轮上。

根据优选的实施方案，传动机构部件在初始位置和起动位置之间的调节运动借助于起动马达实现，从而不需要额外的调节单元，例如起动继电器。随着起动马达的接通和马达轴旋转运动的开始，在第一运动阶段中，在初始状态下可旋转地支承在起动机的壳体中的传动机构部件从初始位置旋转到起动位置。在此，传动机构部件围绕其纵轴线进行旋转运动。旋转运动与起动小齿轮的啮合运动一起进行。

当传动机构部件到达其起动位置之后，紧接着第一运动阶段进行下一个运动阶段，在该运动阶段中阻止传动机构部件在用于容纳的壳体内的继续旋转，取而代之地，传动机构部件用于支持传动机构的其他部件以及用于传递运动，从而起动马达的马达轴的旋转运动被转化为起动小齿轮的旋转运动。

根据一种优选的实施方案，传动机构被构造成行星齿轮传动机构，而传动机构部件被构造成行星齿轮传动机构的齿环。行星轮啮合在该齿环中，行星轮旋转支承在行星齿轮架上，其中，行星轮由太阳轮驱动，太阳轮以不可相对旋转的方式安置在起动马达的马达轴上。齿环可以围绕其纵轴线在初始位置和起动位置之间旋转一个已定义的角度值。齿环的旋转运动通过起动马达和位于之前的齿轮、即太阳轮和行星轮来实现。随着到达起动位置，使齿环以与壳体固定的方式固定，从而行星轮在齿环的内侧上滚动，行星齿轮架进行旋转运动，该运动可以被传递到起动小齿轮上。

齿环在壳体内的旋转运动适宜地由壳体侧的止挡部限制。当到达止挡部的时候齿环位于起动位置上。

随着起动马达的接通，行星齿轮架有利地在第一运动阶段期间位于壳体内的锁止位置上，从而行星齿轮架不可以环绕运行。马达轴的驱动运动通过太阳轮和固定在行星齿轮架上的行星轮传递到齿环上，齿环从初始位置转换到起动位置。

根据另一个有利的实施方案，为行星齿轮架分配一个适宜的力和/或形状配合的离合器装置，该离合器装置在锁止位置和释放位置之间调节行星齿轮架。在行星齿轮架于第一运动阶段内处于的锁止位置上，行星齿轮架与壳体固定地锁止或者说止动。与之相对，在行星齿轮架于紧接着的第二运动阶段内处于的释放位置上，行星齿轮架可以在壳体内旋转。

离合器装置可以例如实施成椎体离合器或者具有缠绕带弹簧、带式的摩擦片、离心力离合器等等。

根据另一种适宜的实施方案，离合器状态借助调节机构进行调节，该调节机构的调节运动由齿环的旋转运动决定。这种实施方案具有以下优点，即改变离合器状态不需要主动的调节装置。反而已经足够的是，使离合器装置的调节机构在运动学上与齿环联接，从而旋转的齿环运动对离合器的离合器状态进行调节。

离合器装置的调节机构例如实施成推力螺母，该推力螺母位于齿环的外螺纹上并轴向导入壳体侧的导向槽中。外螺纹特别实施成多头螺纹，其中，由于在齿环旋转运动时将推力螺母轴向导入壳体侧的导向槽中，因此推力螺母进行轴向的调节运动。为了调节离合器状态将进行推力螺母的轴向调节运动。

离合器装置包括例如多个离合器片，这些离合器片一部分被布置在壳体侧，一部分以不可相对旋转的方式被布置在行星齿轮架上，但是可以进行轴向调节。调节机构作用于离合器片并将它们挤压在一起直至达到锁止位置，反之在释放位置上调节机构减小离合器片上的压力或者说减轻离合器片的负荷。在作为推力螺母的实施方案中，推力螺母在锁止位置上轴向相对片进行挤压，或者为了到达释放位置而从片上离开。

与偏心部件相联接的传动机构部件的旋转运动有利地在最大为180°的角度范围上、例如在45°的角度上延伸。起动小齿轮的驱动仍然可以在到达传动机构部件的起动位置之前已经实现，从而在第一运动阶段中已经开始驱动起动小齿轮，这有以下优点，即在起动小齿轮旋转时啮合进齿圈。由此减小出现锁止的齿在齿上位置(Zahn-auf Zahn-Stellung)的风险。

根据另一种适宜的实施方案，传动机构可以特别地除行星齿轮传动机构之外还包括具有两个齿轮的双齿环级，这两个齿轮在传动机构的另一齿环内环绕运行，其中，该齿环可旋转地支承在偏心部件中。通过双齿环级可以以1∶1的传动机构传动比消除偏心偏差。双齿环级的输入侧的齿轮有利地与行星齿轮架固定连接，并由此由行星齿轮架驱动。第一齿轮的旋转被传递到齿环上，该齿环驱动与起动小齿轮固定联接的第二齿轮。双齿环级的两个齿轮的轴线相对偏移相同的偏心量，起动小齿轮的纵轴线相对马达轴纵轴线也以该偏心量偏移。双齿环级的齿环有利的位于偏心部件的内部并且旋转支承在其中。

附图说明

其他的优点和适宜的实施方案可以从其他的权利要求、附图说明和附图中得到。图中示出了：

图1示出了用于内燃机的起动机的立体图，该起动机具有起动小齿轮，该起动小齿轮可以横向相对于纵轴线调节到与内燃机的齿圈的啮合位置中；

图2示出了起动机的纵截面图；

图3示出了起动机中的行星齿轮传动机构的端面视图；

图4示出了起动机在离合器装置区域的局部放大示意图，通过该离合器装置传动机构的行星齿轮架可以与壳体固定地锁止。

图中相同的部件利用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1和图2示出了用于内燃机的起动机1，该起动机具有起动小齿轮2，起动小齿轮在壳体3中为了与内燃机的齿圈啮合而在脱离啮合位置和啮合位置之间进行调节运动，该调节运动朝向电的起动马达5的马达纵轴线4的横向或者径向。起动马达5的马达轴6通过行星齿轮传动机构7与起动小齿轮2相联接并驱动该起动小齿轮。起动马达的马达轴6的旋转运动此外被用于实现起动小齿轮2横向相对于马达纵轴线4的调节运动，从而啮合起动小齿轮。

如图1和图2以及结合其他的图3和图4可知，行星齿轮传动机构7具有齿环8，该齿环可旋转地支承在起动机的壳体3中。行星齿轮传动机构7此外包括太阳轮9和行星齿轮架10，该太阳轮以不可相对旋转的方式被布置在起动马达的马达轴6上，该行星齿轮架具有三个可旋转地支承在行星齿轮架上的行星轮11。行星轮11在行星齿轮架10上与齿环8的内齿部相啮合。

在行星齿轮传动机构7之后连接一个双齿环级12(图2)。双齿环级12具有第一齿轮13和第二齿轮14以及另一第二齿环15，其中，第一齿轮13以不可相对旋转的方式被容纳在行星齿轮架10的中心轴颈16上，而第二齿轮14以不可相对旋转的方式位于轴17上，该轴17还连接起动小齿轮2。行星齿轮架10的轴颈16与马达轴6同轴，与之相对地，轴17以一个偏心量平行于马达轴错开地布置。

轴17可旋转地支承在偏心部件18中，该偏心部件与行星齿轮传动机构的齿环8单件式构成或多件式构成。齿环8和偏心部件18形成了连续的共同部件，该共同部件围绕马达纵轴线4可旋转地支承在壳体3中，这里的壳体可以是起动马达的极壳支承结构通过支承部位19和20实现。

另一个支承部位21位于偏心部件18内部用于支承第二齿环15，它是双齿环级12的组成部分。双齿环级12允许在传动比为1∶1的时候消除马达纵轴线4和起动小齿轮2的纵轴线或者说旋转轴线之间的偏心偏差。

为行星齿轮传动机构7的行星齿轮架10分配一个离合器装置22，通过该离合器装置行星齿轮架10可以在释放位置和锁止位置之间进行调节，这里行星齿轮架10可以在释放位置上在壳体3内旋转而在锁止位置上与壳体固定地锁定。离合器装置22具有一个与壳体固定布置的、具有多个离合器片24的离合器罩23，离合器片部分地与壳体固定、部分地与行星齿轮架10以不可相对旋转的方式固定连接，但是在轴向上被布置成可移动的。通过离合器装置的一个实施成推力螺母25的调节机构对离合器片24施加一个轴向力，从而通过离合器片之间的摩擦到达锁止位置。相反地，当推力螺母25轴向远离离合器片24的时候离合器装置到达释放位置。

推力螺母25位于齿环8的外侧面上并通过多头螺纹26与齿环8相联接。在径向位于外部的一侧上推力螺母25具有导向凸缘28(图3)，所述导向凸缘伸入到壳体3的内侧上的导向槽27内。推力螺母25构造成环形并具有在分布在圆周上的多个导向凸缘，这些导向凸缘伸入到对应的壳体侧的导向槽中。

当齿环8旋转运动时推力螺母25进行平行于马达纵轴线4的轴向位移运动。根据齿环8的旋转方向推力螺母25或者在离合器片24的方向或者在相反的方向上进行调节。

起动过程如下进行：

随着电的起动马达5的起动，马达轴6开始转动。该旋转运动通过太阳轮9传递到行星齿轮11上。行星齿轮架10在起动过程的这个第一阶段内位于锁止位置上并由此不可以在壳体内环绕运行；在锁止位置上离合器装置22通过推力螺母25锁紧。

行星齿轮11的旋转运动通过内齿部传递到齿环8上，齿环因此围绕马达纵轴线4在壳体3内进行旋转运动。该旋转运动被限制在一个最好小于或者等于180°的角度值上，例如45°。基于与齿环8的单件式的实施方案，偏心部件18也进行相应的围绕马达轴纵轴线4的旋转运动。由于起动小齿轮2位于其上的轴17相对于马达纵轴线4偏心错开布置，通过齿环8和偏心部件18的旋转运动引起起动小齿轮2的径向啮合运动。

齿环8在壳体3内的旋转运动由止挡部进行限制。由此保证齿环8仅仅可以在其初始位置(齿环在起动马达起动之前处于该位置)和起动位置(在该位置上起动小齿轮与内燃机的齿圈相啮合)之间旋转。

齿环8的旋转运动在运动学上通过多头螺纹26转化成推力螺母25的轴向调节运动，推力螺母由此从锁止的位置轴向调节到释放位置，从而离合器装置22不再锁止，同时行星齿轮架10解除约束而在壳体3内可以围绕马达纵轴线4旋转。由于同时通过壳体侧的止挡部阻止齿环8的进一步旋转运动，马达轴6的驱动运动通过太阳轮9、行星齿轮11、齿环8、行星齿轮架10和双齿环级12的部件转化成起动小齿轮2的驱动运动。

对起动小齿轮2的驱动在齿环8从初始位置到起动位置的转移运动期间已经实现。由此对起动小齿轮的驱动不是在到达齿环的起动位置时突然进行，而是在齿环的中间位置上已经逐渐地开始。

在内燃机成功起动之后起动小齿轮必须再次脱离啮合。为此关闭电的起动马达。通过弹簧部件29使齿环8从起动位置转回其初始位置，这里该旋转运动通过运动学的联接也传递到离合器装置的推力螺母25上，离合器装置由此再次到达锁止位置，在该锁止位置上阻止行星齿轮架在壳体中的环绕运行。弹簧部件29位于偏心部件18或者说齿环8的外侧上并将偏心部件18或者说齿环8在周向上支承在壳体3上。在起动运动的第一阶段期间齿环8克服弹簧部件29的力旋转，随着起动过程的结束储存在弹簧部件29中的能量被用于使齿环8或者说偏心部件18复位。

适宜地，在起动机中集成一个单向离合器装置，从而保证在内燃机起动之后更高的转速不会被传递到起动马达上。单向离合器装置优选位于行星齿轮传动机构和起动小齿轮之间。

Claims (13)

1.用于内燃机的起动机，具有起动马达(5)和能被驱动的起动小齿轮(2)，所述起动小齿轮能够横向相对于马达纵轴线(4)在与内燃机齿圈的脱离啮合位置和啮合位置之间进行调节，其中，起动小齿轮(2)可旋转地支承在可调节的偏心部件(18)中，其特征在于，所述偏心部件(18)与布置在所述起动马达(5)和起动小齿轮(2)之间的传动机构的可旋转支承的传动机构部件(8)不可相对旋转并且与所述传动机构部件(8)具有共同的旋转轴线，其中，所述起动小齿轮(2)的纵轴线相对于偏心部件(18)以及传动机构部件(8)的旋转轴线偏心地布置，所述传动机构部件(8)能够在初始位置和起动位置之间旋转，在所述初始位置上所述起动小齿轮(2)与所述齿圈脱离啮合，在所述起动位置上所述起动小齿轮(2)与所述齿圈啮合。

2.根据权利要求1所述的起动机，其特征在于，所述传动机构部件(8)的调节运动能够通过所述起动马达(5)产生。

3.根据权利要求1或2所述的起动机，其特征在于，所述传动机构是行星齿轮传动机构(7)，而所述传动机构部件是该行星齿轮传动机构(7)的齿环(8)。

4.根据权利要求3所述的起动机，其特征在于，所述齿环(8)的旋转运动由壳体侧的止挡部限制。

5.根据权利要求3或4所述的起动机，其特征在于，所述齿环(8)与布置在行星齿轮架(10)上的行星轮(11)啮合，所述行星齿轮架能够通过离合器装置(22)在锁止位置和释放位置之间进行调节。

6.根据权利要求5所述的起动机，其特征在于，所述离合器装置(22)的锁止位置对应于所述齿环(8)的初始位置，而所述释放位置对应于所述齿环(8)的起动位置。

7.根据权利要求5或6所述的起动机，其特征在于，所述离合器装置(22)具有位于所述行星齿轮架(10)上的第一离合器片(24)和位于壳体侧的第二离合器片(24)，其中，所述第一离合器片和第二离合器片(24)能够相对移动。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的起动机，其特征在于，所述离合器装置(22)的离合器状态能够通过调节机构(25)进行调节，所述调节机构的调节运动取决于所述齿环(8)的旋转运动。

9.根据权利要求8所述的起动机，其特征在于，所述离合器装置(22)的调节机构是推力螺母(25)，所述推力螺母位于所述齿环(8)的外螺纹上并轴向导入壳体侧的导向槽(27)中。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的起动机，其特征在于，所述传动机构部件(8)在初始位置和起动位置之间的旋转运动在小于180°的角度上进行。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的起动机，其特征在于，所述传动机构部件(8)受到弹簧部件(29)的力加载而到达初始位置。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的起动机，其特征在于，在所述起动马达(5)和起动小齿轮(2)之间的传递路径中布置单向离合器装置。

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的起动机，其特征在于，所述传动机构包括具有两个齿轮(13、14)的双齿环级(12)，这两个齿轮与可旋转地支承在偏心部件(18)中的齿环(15)啮合。