CN104251176B - 用于内燃机的起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的起动装置，具有用于驱动起动小齿轮的起动马达以及用于调节起动小齿轮的起动继电器。待由起动继电器调节的带动件通过螺纹和起动小齿轮的小齿轮轴环联接。

Description

用于内燃机的起动装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的起动装置，起动装置具有用于驱动起动小齿轮的电起动马达以及用于在被拉回的非作用位置和与内燃机齿圈啮合的啮合位置之间调节起动小齿轮的起动继电器。

背景技术

已知的用于内燃机的起动装置具有用于驱动起动小齿轮的电起动马达以及起动继电器，该起动继电器可在被拉回的非啮合位置与被推进的与内燃机齿圈的啮合位置之间调节起动小齿轮。该起动继电器设有可通过电磁调节的位移衔铁，该位移衔铁通过叉形杆与和起动小齿轮相连的部件联接并且轴向调节该部件，以使起动小齿轮啮合到齿圈中。起动小齿轮安装在驱动轴上，该驱动轴由起动马达驱动，其中，起动小齿轮通过多头螺纹和驱动轴联接，从而在由起动继电器引起的轴向推进运动中起动小齿轮同时进行旋转运动，这使得在起动小齿轮与齿圈之间的齿在齿上位置时的啮合更加容易。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种在结构上简单构造的用于内燃机的起动装置。

根据本发明，此目的通过用于内燃机的起动装置实现，起动装置具有用于驱动起动小齿轮的电起动马达以及用于在被拉回的非作用位置和与内燃机齿圈啮合的啮合位置之间调节起动小齿轮的起动继电器，其中，待由起动继电器调节的带动件通过螺纹与起动小齿轮的小齿轮轴环联接，起动小齿轮与驱动轴以不能相对旋转的方式联接，但以能够轴向移动的方式支承在驱动轴上。

根据本发明的起动装置用于起动内燃机、特别是机动车辆中的内燃机，并且具有起动小齿轮，该起动小齿轮可由电起动马达驱动。起动小齿轮可通过起动继电器在被拉回的非作用位置与被推进的啮合位置之间进行调节，在啮合位置中起动小齿轮和内燃机齿圈处于啮合。有利地，起动小齿轮可轴向调节地支承在驱动轴上，该驱动轴通过起动马达驱动。必要时可以在起动马达之后连接传动机构，例如行星齿轮传动机构，通过该行星齿轮传动机构将马达转速降低到起动小齿轮的驱动转速。起动小齿轮和驱动轴不可相对旋转地联接，因此驱动轴的旋转运动转换成起动小齿轮的相应旋转。

起动继电器操纵带动件以在非作用位置和啮合位置之间调节起动小齿轮。带动件安装在起动小齿轮的小齿轮轴环上并且通过螺纹和小齿轮轴环联接。只要带动件相对于小齿轮轴环发生轴向移动，那么螺纹就引起带动件和小齿轮轴环或起动小齿轮之间的相对旋转运动。当小齿轮在预啮合时撞在齿圈上时就是这种情况。带动件通过联接元件、例如叉形杆与电磁起动继电器的位移衔铁联接，由此避免带动件的旋转运动。因此，通过螺纹所产生的在带动件和小齿轮轴环之间的相对旋转仅在由起动继电器所产生的轴向推进运动过程中引起小齿轮轴环的旋转运动和起动小齿轮的旋转运动。

由带动件通过螺纹产生的并且帮助起动小齿轮啮合到内燃机齿圈中的起动小齿轮旋转运动在起动小齿轮和驱动轴之间没有相对旋转运动性的情况下得以实现。因此省去了在驱动轴和安装在其上的起动小齿轮之间设置多头螺纹的必要性。相应地驱动轴在结构上实施得更简单。仅通过由起动继电器操纵的带动件和起动小齿轮的小齿轮轴环的外侧面之间的螺纹联接就实现了起动小齿轮在轴向推进运动过程中的旋转运动。

带动件和小齿轮轴环之间的螺纹可以实施为多头螺纹。原则上可以考虑所有可能的、能够使起动小齿轮相对于带动件的轴向移动与旋转运动联接的螺纹类型。因此例如也可以在其中一个部件上设置螺旋形的单个槽作为螺纹，另一个部件上的形状配合连接元件啮合在该槽中。

在优选实施方式中，螺纹在小齿轮轴环的外周面上。带动件构造为环形并且置于小齿轮轴环上而且具有啮合到螺纹中的形状配合连接轮廓。小齿轮轴环的外周面上的螺纹在这里有利地在起动小齿轮的整个轴向调节行程上延伸。

也可以考虑这些实施方式，在这些实施方式中环形的带动件安装在小齿轮轴环上并且在带动件的内侧上设有螺纹，设置在小齿轮轴环外周面上的形状配合连接轮廓伸入到该螺纹中。

根据另一有利的实施方式，在起动马达和起动小齿轮的驱动轴之间的运动学传递路径中设置自由轮离合器。通过自由轮离合器断开在起动继电器被操纵时起动小齿轮的推进运动过程中起动马达或传动机构和驱动轴之间的运动学连接。这实现了起动小齿轮以及与该驱动轴在旋转方向上固定连接的驱动轴在推进运动期间与起动马达无关的旋转，从而不必使马达轴一起运动。只要齿圈侧存在比起动马达侧更高的转速，自由轮离合器就处于打开状态，在该状态下不传递扭矩。在相反的情况下，如果在相应地考虑到通过传动机构的转速比的情况下起动马达转速达到齿圈转速，那么自由轮离合器闭合以连接运动学传递路径或传递起动扭矩；特别在内燃机起动之后，当齿圈转速超过起动马达转速时，自由轮离合器打开。

但是还在由于小齿轮轴环和驱动轴的旋转运动使起动小齿轮做推进运动的过程中在起动马达运转之前使自由轮离合器打开，从而在推进运动过程中起动继电器通过螺纹仅须使起动小齿轮以及小齿轮轴环和驱动轴发生旋转，但不必使传动机构和马达轴发生旋转。

有利地，通过带动件上的止动爪进行带动件和小齿轮轴环之间的运动学连接，该止动爪形成伸入到小齿轮轴环周面上的螺纹中的形状配合连接轮廓。止动爪位于带动件的环形内侧面上并且形状配合地啮合到螺纹中。在此优选这样构造止动爪，仅沿起动小齿轮的驱动方向有形状配合连接，但是沿相反方向就取消了该形状配合连接。自由轮机构对于在啮合之后起动小齿轮由起动马达驱动的情况就表现为这样。在这种状态下带动件和小齿轮轴环沿旋转方向必须取消运动学上的联接，以避免带动件的旋转。通过带动件的环形内侧面上的止动爪实现取消运动学上的联接，该止动爪仅沿起动小齿轮的驱动方向形状配合地啮合到螺纹中并且在相反方向上没有和螺纹的形状配合连接。

根据另一有利的实施方式，用于在带动件和小齿轮轴环之间进行连接的螺纹包含自由轮机构的功能。

例如这通过止动爪位于前面的齿面(参照带动件的驱动方向该齿面位于前面)相对于径向线的在最大为正/负30°的角度范围内的成角度布置得以实现。通过止动爪的这种结构，只要小齿轮轴环由起动马达驱动，与小齿轮轴环上的螺纹的形状配合连接就取消。相反地，在没有通过起动马达进行驱动的情况下存在形状配合连接，由带动件使小齿轮轴环和起动小齿轮发生旋转。

根据另一有利的实施方式，在小齿轮轴环和带动件之间设有啮合弹簧，起动继电器克服啮合弹簧的力调节带动件。啮合弹簧特别构造为螺旋弹簧，螺旋弹簧安装在小齿轮轴环上并且支撑在小齿轮轴环的小齿轮侧的止挡上。啮合弹簧能够在啮合过程中在起动小齿轮和内燃机齿圈之间出现齿在齿上位置的情况下实现轴向相对运动。只要离开了齿在齿上位置，啮合弹簧就沿轴向将起动小齿轮压入齿圈上的齿部中。

根据另一有利的实施方式，啮合弹簧安装在小齿轮轴环上并且支撑在位于小齿轮轴环上的小齿轮侧的挡块上。

根据另一有利的实施方式，在远离起动小齿轮的一侧上、在小齿轮轴环的周面上设置有环绕的、没有螺纹和形状配合连接元件的滑轨。在小齿轮轴环的周面上设有滑轨，该滑轨没有形状配合连接元件和螺纹并且具有光滑的表面。该滑轨构造为沿周向延伸的条带，该条带在远离起动小齿轮的轴向侧上位于小齿轮轴环的周面上。该滑轨用于在啮合的驱动状态下容纳带动件，其中由于滑轨光滑的表面可以在静止的带动件和旋转的小齿轮轴环之间实现至少基本没有摩擦以及没有噪音的相对旋转。以这种方式避免由于在带动件环形内侧面上的形状配合连接轮廓和螺纹之间可能的接触而产生噪音。

根据另一有利的实施方式，在远离起动小齿轮的轴向侧上在小齿轮轴环中设置用于卡环的容纳槽。该卡环为在小齿轮轴环的周面上在朝向起动马达的方向上用于带动件的轴向限制件。在卡环被取下时，可以将带动件推到小齿轮轴环上，然后将卡环嵌入容纳槽中以便将带动件锁止在小齿轮轴环上。

根据又一有利的实施方式，为了起动而与齿圈啮合的起动小齿轮的齿部具有脱开齿面，该脱开齿面与旋转轴线围成一个最大18°的角。该脱开齿面位于起动小齿轮上的齿部的与驱动齿面对置的一侧，其中，驱动齿面在起动过程中将驱动力和驱动力矩传递到齿圈上。只要在内燃机起动之后齿圈转速高于起动小齿轮转速，就进行脱开过程，通过脱开齿面的成角度的定向以沿脱开方向的轴向力分量支持该脱开过程。齿部的驱动齿面有利地和轴向重合。可替代或补充地也可以以相同的方式将脱开齿面设置在齿圈的齿部上。

此外，起动小齿轮的齿部或齿圈的齿部还可以在端面棱边和脱开齿面之间具有倒角形式的脱开斜面。

附图说明

在附图说明及附图中可得到其它优点和有利的实施方式。附图中：

图1示出了具有起动小齿轮的用于内燃机的起动机，该起动小齿轮可通过起动继电器轴向地调节并可通过电起动马达旋转地受到驱动，其中，起动继电器通过叉形杆与带动件相连，该带动件形状配合地啮合到在起动小齿轮的小齿轮轴环上的螺纹中，

图2示出了带动件和小齿轮轴环的横向于纵轴线的剖视图，

图3示出了带动件连同在带动件的环形内侧面上的止动爪的局部放大视图，

图4示出了在另一实施方式中的小齿轮轴环的周面，

图5示出了起动小齿轮的齿部。

在附图中，相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出的用于内燃机的起动装置1在壳体2中具有起动小齿轮3，该起动小齿轮为了起动而与内燃机的齿圈产生啮合。与起动小齿轮3一体式地或至少与起动小齿轮3固定连接地形成有小齿轮轴环4。起动小齿轮3以及小齿轮轴环4可轴向移动，但是与驱动轴5不可相对旋转地联接，该驱动轴被引导穿过起动小齿轮3和小齿轮轴环4。起动小齿轮3在被拉回的非作用位置和与内燃机齿圈啮合的啮合位置之间的轴向调节运动借助电磁的起动继电器6实现，该起动继电器的位移衔铁7通过可摆动地支承在壳体中的叉形杆8与在小齿轮轴环4的周面上的带动件12联接，该叉形杆是联接元件。环形的带动件12在其内侧上具有形状配合连接元件，该形状配合连接元件接合到小齿轮轴环4的周面上的螺纹13中。

此外，起动装置1具有电起动马达9，其驱动运动通过传动机构10传递到驱动轴5上。在传动机构10后面连接一个自由轮离合器11，在驱动状态下该自由轮离合器闭合并且起动马达的驱动运动传递给驱动轴5。只要在内燃机起动之后在考虑传动比的情况下齿圈的转速变得大于起动马达9的转速，自由轮离合器11就打开以断开运动学上的传递路径。

为了起动内燃机，首先操纵起动继电器6，以使起动小齿轮3轴向预啮合并且与内燃机齿圈产生啮合。只要发生啮合，则接通起动马达9，以旋转地驱动起动小齿轮并且通过齿圈使内燃机开始运转。

在起动小齿轮3的通过操纵起动继电器6触发的推进运动中，小齿轮轴环4以及随之起动小齿轮3可以相对于带动件12进行相对旋转运动，该带动件由起动继电器6仅在轴向上调节。通过叉形杆8使带动件12在旋转方向上固定，从而使带动件12仅可以轴向运动，但是不可旋转运动。当起动小齿轮由于在齿在齿上位置上与齿圈接触而不能进行轴向运动时，但是由于带动件12的环形内侧面上的形状配合连接元件和小齿轮轴环14的周面上的螺纹13之间的联接迫使小齿轮轴环以及随之起动小齿轮3在带动件12的轴向推进运动过程中进行叠加的旋转运动。该旋转运动能够解除齿在齿上位置并随之能够使起动小齿轮3啮合到内燃机齿圈中。

起动小齿轮3沿旋转方向固定联接地、但是可轴向移动地安装在驱动轴5上。驱动轴5上的多头螺纹是不需要的；仅通过小齿轮轴环4的周面上的螺纹13和带动件12实现啮合过程中所期望的旋转运动。在啮合运动过程中自由轮离合器11打开，因为起动马达9的马达轴停止并且与此相对驱动轴沿驱动方向进行相对旋转运动。因此驱动轴5在起动小齿轮的推进运动过程中与起动马达9或传动机构10解除联接。

只要达到啮合位置，自由轮离合器11就再次闭合，因为在起动马达9的马达轴和驱动轴5之间不再发生相对旋转运动。随着起动马达9的起动，这时可以旋转地驱动所述驱动轴5进而驱动起动小齿轮3。

啮合弹簧14安装在小齿轮轴环4的周面上，该啮合弹簧沿轴向一端支撑在带动件12上并且另一端支撑在小齿轮轴环上的小齿轮侧的挡块15上，该挡块构造为径向扩大的凸肩。在推进运动过程中起动小齿轮3和内燃机齿圈之间处于齿在齿上位置的情况下，带动件12克服啮合弹簧14的力相对于小齿轮轴环4轴向调节，在此由于带动件12形状配合地啮合到小齿轮轴环4上的螺纹13中，起动小齿轮进行旋转运动。只要离开齿在齿上位置，则起动小齿轮3就可以通过啮合弹簧14的弹簧力作用沿轴向进入与齿圈齿部的啮合位置。

在与起动小齿轮3轴向对置的一侧上在小齿轮轴环4上设有容纳槽16，卡环17嵌入到该容纳槽中，该卡环将带动件12固定在小齿轮轴环的周面上。在安装时沿轴向将带动件12推到小齿轮轴环4上，然后将卡环17嵌入容纳槽16中。

驱动轴5一方面可旋转地支承在壳体2中，另一方面可旋转地容纳在具有轴承衬套19的中间轴承18中，其中，中间轴承18与小齿轮轴环4的端面相邻地设置在远离起动小齿轮3的一侧上。

图2和图3示出了带动件12的环形内侧面上的形状配合连接轮廓20。该形状配合连接轮廓具有多个止动爪20，这些止动爪沿周向一个接一个地设置在带动件12的环形内侧面上。止动爪20伸入到小齿轮轴环4上的螺纹13中并且沿旋转方向驱动小齿轮轴环。

图3在上半图和下半图中示出了止动爪20的两个不同的实施变化方案。每个止动爪20的沿驱动方向位于前面的齿面21与相对于纵轴线径向延伸的径向线22之间具有一个角γ，该角有利地处于正30°和负30°之间的角度范围内。在图3的上半图中角γ处于大约负30°，在图3的下半图中处于大约正30°。根据上半图的实施方式的结果是实施为钝角的止动爪，该止动爪在限定的超负荷下可以打开并因此可以实现对部件的保护。而与此相反地，根据下半图的实施方式具有形成为锐角的止动爪，该止动爪能够借助止动爪的较小的压紧力实现特定的扭矩或轴向力。

在图3示出的两个实施变化方案中，通过止动爪20的形状得到这样的自由轮机构，在该自由轮机构中，一旦由起动马达9旋转地驱动起动小齿轮3，具有螺纹13的小齿轮轴环4就可以在带动件12下面转动。在这种情况下止动爪20和螺纹13之间的形状配合连接解除。形状配合连接仅在起动马达没有运转并且起动小齿轮仅在带动件12推进运动过程中进行旋转运动期间存在。

图4示出了小齿轮轴环4的实施变化方案。在与起动小齿轮轴向对置的一侧上、与具有卡环17的容纳槽16直接相邻地设有在小齿轮轴环4的周面上的沿周向延伸的滑轨23。在起动小齿轮的啮合之后带动件12在轴向上位于滑轨23的高度上并且能够在起动小齿轮受到旋转驱动的运动过程中不与螺纹13接触而静止地保持在滑轨23上，由此避免通过止动爪和螺纹之间可能的接触而发出噪音。

图5示出了起动小齿轮的齿部24。齿部24的每个齿具有驱动齿面25和对置的脱开齿面26。驱动齿面25在被驱动的状态下贴靠在齿圈的齿部上并且传递驱动力矩。而只要齿圈具有比起动小齿轮更高的转速，脱开齿面26就和齿圈的齿部产生接触。脱开齿面26相对于径向线27形成一个大于0°的角α，但是有利的是该角最大为18°。角α有助于起动小齿轮从齿圈中脱开并且回转到被拉回的非作用位置中。而驱动齿面25与径向线27之间没有相对角度。

Claims (12)

1.用于内燃机的起动装置，所述起动装置具有用于驱动起动小齿轮(3)的电起动马达(9)以及用于在被拉回的非作用位置和与内燃机齿圈啮合的啮合位置之间调节起动小齿轮(3)的起动继电器(6)，其特征在于，待由所述起动继电器(6)调节的带动件(12)通过螺纹(13)与所述起动小齿轮(3)的小齿轮轴环(4)联接，所述起动小齿轮(3)与驱动轴(5)以不能相对旋转的方式联接，但以能够轴向移动的方式支承在所述驱动轴(5)上。

2.按照权利要求1所述的起动装置，其特征在于，在所述起动马达(9)和所述起动小齿轮(3)的驱动轴(5)之间的运动学传递路径中设置有自由轮离合器(11)。

3.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，用于在带动件(12)和小齿轮轴环(4)之间进行连接的螺纹(13)包含自由轮机构的功能。

4.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，所述螺纹(13)设置在所述小齿轮轴环(4)的周面上并且环形的带动件(12)具有伸入到所述螺纹(13)中的形状配合连接轮廓。

5.按照权利要求4所述的起动装置，其特征在于，所述带动件(12)上的形状配合连接轮廓包括在所述带动件(12)的环形内侧面上的止动爪(20)。

6.按照权利要求5所述的起动装置，其特征在于，所述止动爪(20)沿起动小齿轮(3)的驱动方向形状配合地伸入所述螺纹(13)中并且在相反方向上取消形状配合连接。

7.按照权利要求5所述的起动装置，其特征在于，所述止动爪(20)的齿面(21)相对于径向线(22、27)具有最大为±30°的角度。

8.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，在所述小齿轮轴环(4)和所述带动件(12)之间设有啮合弹簧(14)，其中，所述起动继电器(6)克服所述啮合弹簧(14)的力调节所述带动件(12)。

9.按照权利要求8所述的起动装置，其特征在于，所述啮合弹簧安装在所述小齿轮轴环(4)上并且支撑在位于所述小齿轮轴环(4)上的小齿轮侧的挡块(15)上。

10.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，在远离所述起动小齿轮(3)的一侧上、在所述小齿轮轴环(4)的周面上设置有环绕的、没有螺纹和形状配合连接元件的滑轨(23)。

11.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，在远离所述起动小齿轮(3)的一侧上在所述小齿轮轴环(4)中设有用于卡环(17)的容纳槽(16)。

12.按照权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，所述起动小齿轮(3)的齿部(24)的脱开齿面(26)和/或齿圈的齿部的脱开齿面与轴向(22、27)围成一个最大为18°的角。