CN105745436B

CN105745436B - 用于内燃发动机的起动设备

Info

Publication number: CN105745436B
Application number: CN201380081002.1A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·库尔贝里; 乔基姆·佩尔松; 安德斯·汉森; 霍坎·弗朗松
Original assignee: Husqvarna AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: US20160290303A1; US9797359B2; EP3084205B1; EP3084205A4; EP3084205A1; WO2015072900A1; CN105745436A

Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的起动设备(10)，起动设备(10)包括：毂(12；70)，被配置成当毂(12；70)在第一方向(A)上转动时驱动地接合内燃发动机；滑轮(14；47；60)，通过弹簧(23；41)而与毂(12；70)相互连接；轴(21)，滑轮(14；47；60)和毂(12；70)被安装在轴上以能独立地转动；柔性构件(16)，附接于滑轮(14；47；60)并且围绕滑轮卷绕；以及弹簧(23；41)，在第一端(26；53)处耦接于毂(12；70)，并且在第二端(28；54)处耦接于滑轮(14；47；60)。滑轮(14；47；60)包括凹部(15)，凹部被布置成接收柔性构件(16)，该凹部具有锥形螺旋线的形状，其包含具有第一直径的第一端(15A)以及具有大于第一直径的第二直径的第二端(15B)；并且柔性构件在第二端(15B)处附接于滑轮(14；47；60)。

Description

用于内燃发动机的起动设备

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机(internal combustion engine，内燃机)的起动设备。特别地，本公开提出了一种用于通过使滑轮转动而提供毂(hub)的转动的布置，其中，滑轮和毂通过弹簧而相互连接。

背景技术

内燃发动机方面通常设置有手动起动机构。例如，链锯包括用于起动内燃发动机的绳起动机构。绳起动器使用来自于操作者的拉力使滑轮转动，滑轮进而通过一个或多个部件而被耦接于发动机的曲轴。起动器可包括绳滑轮以及用于与内燃发动机的离合器机构耦接的毂。

这种类型的起动发动机的问题是：当绳被拉动时，操作者可经受来自于起动机构和发动机的不同程度的阻力。一些操作者还可能发现难以向绳滑轮施加足够的拉力来发动(crank)发动机。

因此，存在对至少部分地减轻上述问题的布置的需要。本发明的目的是提供一种改进的起动机构，其将允许来自于起动机构的阻力的程度可被控制、并且促进起动。

发明内容

上述问题通过如本发明中描述的布置而得以解决。

在随后的文本中，术语“锥形螺旋线(conical helix)”表示在锥形体的表面周围周向地延伸的螺旋形曲线。术语“锥角(cone angle)”被定义为在锥形体的中心轴线与外推线(extrapolated line)之间的角，所述外推线在通过中心轴线的平面中与沿螺旋曲线的两个相续的点相交。所述点围绕锥形体相隔开螺旋曲线的一圈。

本发明涉及一种用于内燃发动机的起动设备。该起动设备包括毂，该毂被配置成当毂在第一方向上转动时驱动地接合内燃发动机。滑轮与通过弹簧(诸如扭转弹簧)而与毂相互连接，所述弹簧可与滑轮形成整体、或者被安装在单独的壳体或保持器上，所述单独的壳体或保持器安装在滑轮之上或之中。滑轮和毂被安装成能独立地在支撑起动设备的公共轴上转动。柔性构件(诸如绳或绳索)被附接于滑轮并且围绕滑轮卷绕。弹簧在第一端处耦接于毂、并且在第二端处耦接于滑轮。当柔性构件被拉动和解绕时，滑轮在第一方向上转动。弹簧被设置成在被激励(energized，蓄能)期间在毂上作用，以便在起动期间转动毂并驱动地接合内燃发动机。

毂的一端上的一个或多个接触表面或齿可被布置成与位于处在起动器设备与内燃发动机之间的中间机构上的一个或多个可释放锁定机构或爪配合。当毂在第一方向上转动时，至少一个齿被布置成与相应的爪配合，以驱动中间机构并发动状内燃发动机。当毂在第二方向上转动时或当内燃发动机正在运转时，爪脱离毂的所述一个或多个齿，其在内燃发动机的运转期间是静止的。这样类型的机构是本领域中众所周知的(例如在WO2012/008980中)，并且将不在本文进一步详细地描述。

根据本发明，滑轮包括螺旋凹部，螺旋凹部被布置成接收柔性构件，其中，螺旋凹部的形状基本上形成为锥形螺旋线，其包含具有第一半径的第一端以及具有大于第一半径的第二半径的第二端。柔性构件在第二端处附接于滑轮，在该位置处，滑轮中的螺旋凹部具有其最大的半径。所述半径是从滑轮的中心轴线到凹部的底部测量的。根据本发明的包括螺旋凹部的滑轮实现了对于用户来说在发动操作期间更一致的(在一些情况下，减小的)拉力。

根据第一可替代实例，滑轮可包括环形凹部以用于在环形凹部中接收弹簧的至少一部分。该凹部优选地(但不是必须地)布置在滑轮的邻近螺旋凹部的第二端的轴向端表面中。弹簧的第二端附接于环形凹部的外周边。

滑轮包括被定位于凹部中并且朝向毂延伸的环形部分。该环形的(或管形的)部分可沿轴从环形凹部的内端表面延伸。毂包括朝向滑轮延伸的环形部分，其中，弹簧的第一端附接于该环形部分。

毂的环形部分延伸到滑轮中的环形凹部中，至少部分地包围滑轮的环形部分。以这种方式，毂的环形部分被布置成与滑轮的环形部分同轴、并且能相对于滑轮的环形部分转动。弹簧的至少一部分被定位在至少部分地被包围的、环形的空间或腔体中，所述空间或腔体由滑轮中的环形凹部和毂的环形部分形成。

可将形成螺旋凹部的锥形螺旋线设定成一合适的形状，以便当起动发动机时使拉力的波动最小化，并且允许在起动期间一致的且不费力的拉动。当拉力首先施加于柔性构件时，弹簧被卷绕(即，被激励)，并且柔性构件从凹部解绕，从其最小半径到其最大半径。开始卷绕弹簧所需要的初始力是相对较小的。因此，由位于凹部的最小半径处的柔性构件施加于滑轮的相对较小的转矩将足以用于弹簧的初始卷绕。当柔性构件被拉动得更远时，它在滑轮上作用的位置处的半径将增加，提供了渐增的转矩，以便当弹簧被更紧地卷绕时补偿来自于弹簧的逐渐增加的阻力。当柔性构件已被完全拉出(withdrawn，拉开)时，弹簧被放松，并且柔性构件围绕螺旋凹部从其最大半径到其最小半径重新缠绕到滑轮上。

根据上面描述的第一可替代实例，毂的环形部分延伸到滑轮中的环形凹部中，至少部分地包围滑轮的环形部分。以这种方式，弹簧的至少一部分被定位在至少部分地被包围的、环形的空间或腔体中，所述空间或腔体由滑轮中的环形凹部和毂的环形部分形成。

根据第二可替代实例，弹簧的至少一部分可被定位在单独的壳体或保持器中，所述单独的壳体或保持器包括通过径向端壁相连接的外圆柱形壁和中心环形部分。该环形的(或管形的)部分沿支撑起动设备的上述轴从径向端壁的内端表面延伸。

所述单独壳体形成至少部分地包围弹簧的环形空间或腔体。所述单独壳体进而被定位于滑轮中的基本上圆柱形的凹部中。圆柱形凹部优选地(但不是必须地)布置在滑轮的邻近螺旋凹部的第二端的轴向端表面中。壳体和滑轮包括用于防止这些部件之间的相对转动的装置。一种这样的装置可以是相对于滑轮中的圆柱形凹部径向地和/或轴向地延伸的至少一个配合突起和凹部。可替代的或互补的装置可以是轴向突起，该轴向突起具有至少三个侧面并且延伸到相应的轴向凹部中。轴向突起可被定位在所述单独壳体的端部处、或被定位在滑轮中的圆柱形凹部中。

弹簧在其第一端(例如径向内端)处耦接于毂，如上所述，毂被配置成驱动地接合内燃发动机。毂包括朝向滑轮延伸的环形部分，其中弹簧的第一端被附接于该环形部分。根据优选实例，所述单独壳体的环形部分朝向毂的环形部分延伸并且延伸到毂的环形部分中。

弹簧的第二端(例如径向外端)耦接于壳体的外圆柱形壁。从所述单独壳体延伸到滑轮中的相应径向凹部中的径向突起还可适于形成用于弹簧的径向外端的附接部。

根据拉力和/或待被起动的内燃发动机的期望特征，滑轮及其凹部可被相应地改变。因此，锥角可被选择成恒定的、或者以一个或多个步阶的方式逐渐地减小的或增加的。形成凹部的锥形螺旋线可具有这样的锥角，所述锥角从凹部的第一端到第二端随着每转而改变(减小或增大)。这样的布置将使得：当起动发动机时，减小拉力的大小并且使拉力的波动最小化。

根据第一实例，形成凹部的锥形螺旋线具有恒定的锥角。当柔性构件被拉动时，其在滑轮上作用的位置处的半径将以恒定的比率增加，提供了恒定地渐增的转矩，以便当弹簧由于被更紧地卷绕而被加载时补偿来自于弹簧的逐渐增加的阻力。

根据第二实例，形成凹部的锥形螺旋线具有至少两个锥角。在本实例中，邻近第一端的第一锥角大于邻近第二端的第二锥角。因此，形成凹部的锥形螺旋线邻近第一端具有其最大锥角。作为对以步阶的方式减小的替代方案，形成凹部的锥形螺旋线可具有这样的锥角，即，所述锥角朝向第二端随着每转而从第一角度减小到第二角度。当柔性构件被拉动时，其在滑轮上作用的位置处的半径将以渐减的比率增加，同时仍然提供了渐增的转矩，以便当弹簧被更紧地卷绕时补偿来自于弹簧的逐渐增加的阻力。

根据第三实例，形成凹部的锥形螺旋线具有至少两个锥角。在本实例中，邻近第一端的第一锥角小于邻近第二端的第二锥角。因此，形成凹部的锥形螺旋线邻近第一端具有其最小锥角。作为对以步阶的方式增加的替代方案，形成凹部的锥形螺旋线可具有这样的锥角，即，所述锥角朝向第二端随着每转而从第一角度增加到第二角度。当柔性构件被拉动时，其在滑轮上作用的位置处的半径将以渐增的比率增加，提供了渐增的转矩，以便当弹簧被更紧地卷绕时补偿来自于弹簧的逐渐增加的阻力。

凹部的形状可根据待被发动的发动机的类型和/或哪个特性可被预期影响发动来进行选择。例如，毂可开始使内燃发动机的一部分转动，以便在柔性构件到达凹部的端部所处的点之前开始发动操作。在这种情况下，临近拉动动作结束所需要的转矩将被减少，因为弹簧已经开始解绕。因此，可使用这样的凹部，即，该凹部邻近凹部的第二端具有恒定的锥角或逐渐减小的锥角。

但是，如果需要更大的转矩来发动发动机，那么临近拉动动作结束所需要的转矩可持续增加。如果弹簧需要被卷绕到最大程度或接近最大程度，则可使用这样的凹部，即，该凹部邻近凹部的第二端具有恒定的锥角或逐渐增大的锥角。该类型的滑轮可被用于在寒冷的或零度以下的环境中使用的工具，或者可被用于相对较高压缩的内燃发动机。在上述所有的情况中，根据本发明的滑轮均实现了对于用户来说在发动操作期间更一致的拉力。

本发明进一步涉及一种设置有转动限制器的弹簧辅助起动器设备。现今用于起动小型内燃发动机的最常用方式是通过拉动回弹式起动器设备上的起动手柄。根据发动机尺寸和起动设备的性能，操作者的总体感受可大不相同。如果操作者是缺乏经验的或身体弱小的，则已经表明，总体拉动技术(包括拉动速度、拉动长度和/或拉动力)有时不足以起动发动机。

如上面所指出的，起动设备通常包括壳体、滑轮、用于滑轮的复位弹簧、以及被配置成驱动地接合内燃发动机的驱动器或毂、柔性构件(诸如围绕滑轮缠绕的绳索或绳)、以及手柄。这个的实例在图1中示出。在最简单且紧凑的解决方案中，滑轮和毂结合成一体件，即，没有缓冲元件(弹簧)设置在起动手柄与曲轴之间。在这种解决方案中几乎不可避免的是：无法感觉到在起动操作期间从发动机传递到手柄中的相应压缩震动。

第一种改进的解决方案是在滑轮与毂之间放置平衡弹簧，平衡弹簧可以是扭转弹簧，其将抑制大部分的压缩震动。应注意的是，仅使用来自于平衡弹簧独自的缠绕能量是不可能起动发动机的。操作者需要如以前一样使用相同的拉动技术，但是手柄中的反作用力更小。

第二种解决方案是在滑轮与驱动器之间使用动力积蓄弹簧，该动力积蓄弹簧可以是扭转弹簧。与平衡弹簧不同，这种弹簧被设计成能够被充分地激励，以克服发动机压缩并且通过其本身起动发动机。此解决方案的工作原理是有点不同的，这是因为弹簧需要在尝试起动可取得成功之前转动几转来积蓄足够的能量。在这种情况下，拉动技术不同，因为如果拉动太快，则弹簧将没有足够的时间来正确地卷绕，并且相比于所计划的，弹簧被更少地激励。换句话说，动力积蓄弹簧提供了不费力的拉动、而在手柄中没有任何反作用力，但是具有更长拉动周期的缺陷、以及你不能执行传统的“快速”拉动的事实。对于操作者来说，将来自于所述第二种解决方案的平顺不费力行为与执行传统快速拉动的可能性相组合的机械特征将是令人期望的特征。

根据本发明的起动设备在滑轮与毂之间使用弹簧(适当地，为扭转弹簧)，以在弹簧中积蓄能量。该设备进一步包括将毂的后侧连接于滑轮的转动限制器。转动限制器允许：在其使滑轮和毂彼此接合并锁定之前，滑轮相对于毂转动预定数目的转数。当这发生时，扭转弹簧未积蓄足够量的能量来单独地起动发动机。积蓄的能量水平被设定为靠近于发动机的最高压缩(在上止点处)。操作者必须在该点处继续拉动并使滑轮和毂转动，以最终克服该压缩。在该点处，活塞经过上止点进入具有更低压缩的状态(活塞的向下运动)，由此弹簧将释放它的积蓄能量并起动发动机。

优选地，毂被配置成当毂在第一方向A上转动时驱动地接合内燃发动机，并且滑轮通过弹簧而与毂相互连接。此外，起动设备包括具有第一接合装置的能转动部件，并且滑轮包括第二接合装置，并且毂包括第三接合装置。起动设备被布置为使得，从起动设备的重置位置开始，在滑轮在方向A上转动第一角距离之后，滑轮的第二接合装置接合能转动部件的第一接合装置，从而使得能转动部件与滑轮一起转动。此外，在滑轮在方向A上转动了进一步的角距离之后，能转动部件的第一接合装置接合毂的第三接合装置，从而使得毂与能转动部件和滑轮一起在方向A上转动。这样，提供了用于弹簧的转动限制器，其允许弹簧在滑轮的多于一整转期间被激励到预定的水平，并且允许平顺的而快速的起动拉动。起动设备的重置位置是起动设备的当未被用于起动发动机时的非工作位置，即，滑轮与毂之间的相对转动角度是零度的位置。

优选地，能转动部件包括两个盘部，盘部被配置成能相对于彼此转动一角距离，并且盘部被定位在滑轮与毂之间，并且第一接合装置包括位于第一盘部上的第一结构、以及位于第二盘部上的第二结构和第三结构。进一步地，起动设备被布置为使得，从起动设备的重置位置开始，在滑轮在方向A上转动第一角距离之后，滑轮的第二接合装置接合第一盘部的第一结构，从而使得第一盘部与滑轮一起转动。此外，在滑轮在方向A上转动了附加的第二角距离之后，第一盘部的第一结构接合第二盘部的第二结构，从而使得第二盘部与第一盘部和滑轮一起在方向A上转动。在滑轮在方向A上转动了附加的第三角距离之后，第二盘部的第三结构接合上述毂的第三接合装置，从而使得毂与滑轮和第一及第二盘部一起在方向A上转动。

优选地，第一接合装置的第一结构包括位于第一盘部上的径向突出转动止挡部，并且第一接合装置的第二结构包括位于第二盘部上的第一轴向突出止挡部，并且第一接合装置的第三结构包括位于第二盘部上的第二轴向突出转动止挡部。还优选地，第二接合装置包括位于滑轮上的轴向突出驱动拦截部(axially projecting driving catch)，并且第三接合装置包括位于毂上的轴向突出最终止挡部。但是，应当理解的是，也可设想配置接合装置的其它方式。

优选地，接合装置被配置成使得第一、第二和第三角距离在180-360度的范围中，并且优选地在240-340度的范围中，并且更优选地在270-330度的范围内，诸如为300度。

优选地，滑轮相对于毂的最大相对转动角度为大于360度，诸如大于720度，例如为大约900度。在所述最大相对转动角度处，弹簧被配置成具有这样的积蓄能量水平，即，积蓄能量水平不足以单独地转动毂并起动发动机。根据优选的实例，转动限制器的能转动部件包括一系列的盘部，即至少一个盘部，但优选地为两个或甚至三个盘部，所述盘部平行地放置在彼此的顶部上(诸如轴向地移位并且彼此邻近)、并且利用接合装置(诸如端部止挡部形式的结构)而相对于彼此受到转动限制。在一个实例中，转动限制器可在滑轮相对于毂转动2.5转(或900度)之后接合。转数被选择为允许扭转弹簧被加载到期望的预定能量水平。

下文将更详细地描述本发明被应用于链锯。但是，本发明并不限此应用，而是还可用于由手动起动的内燃发动机所驱动的任何类型的固定的或便携的机动工具或机器，例如割草机、剪枝机、耕耘机和吹叶/吹雪机。

附图说明

在下文中，将参考附图详细地描述本发明。这些示意图仅是用于说明，并且不以任何方式限制本发明的范围。在附图中：

图1示出了处于工具壳体的剖面中的根据本发明的起动设备；

图2示出了图1中的起动设备的分解图；

图3示出了图1中的起动设备的横截面；

图4示出了滑轮，其中绳索缠绕在凹部中；以及

图5示出了用于根据图2的起动设备的可替代扭转弹簧安装的分解图；

图6示出了可应用于根据本发明的起动设备的转动限制器的分解图；以及

图7a-图d示出了构成根据图6的转动限制器的部件部分的端视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的起动设备10，其安装在工具壳体11(在该情况中，为用于链锯的壳体)的剖面中。

起动设备10包括毂12(或驱动器)，毂配置成当毂12在第一方向A上转动时驱动地接合内燃发动机(未示出)。毂12设置有多个接触表面13(在本实例中为四个表面)，所述接触表面旨在与用于在发动期间转动内燃发动机曲轴的设备上的相应表面配合。当内燃发动机起动时，所述设备将脱离毂12的接触表面或齿13。这种布置是本领域中公知的，并且将不在本文中更详细描述。

毂12通过扭转弹簧(图2)而与滑轮14相互连接，所述扭转弹簧可与滑轮形成整体、或者可邻近于滑轮安装在单独的壳体中。这将在下文中更详细地描述。当然可使用各种弹簧，但是在优选的实施方式中，使用扭转弹簧，所述扭转弹簧为螺旋弹簧或主弹簧(mainspring)或扭力盘簧的形式。滑轮14包括凹部15，凹部布置在滑轮的外周边表面以接收柔性构件16(在这种情况中，为绳索(或拉绳))。在发动机的发动期间，用户拉动手柄17以通过壳体11中的开口18(图3)来拉出柔性构件16，以便使滑轮14转动。开口18用作在柔性构件16的重绕期间的引导装置。引导装置18被设置成用于确保在发动机起动之后柔性构件正确地缠绕到滑轮14、47上，并且优选地，引导装置是具有比柔性构件16的横截面面积大的面积的孔口。沿滑轮15的转动轴线X测量，引导装置18优选地被定位成靠近于第二端15B而不是第一端15A，并且优选地，沿滑轮15的转动轴线X测量，引导装置位于凹部的第二端15B与这样的位置之间，即，所述位置位于凹部的第一端15A与第二端15B之间的半途(half-way)处。

滑轮14的转动将激励扭转弹簧，并且当被激励的扭转弹簧的积蓄能量足够时使毂12在第一方向上A转动以发动发动机。复位弹簧(未示出)设置成用于使滑轮在相反的方向上转动，以便将柔性构件重绕到滑轮上。

图2示出了如图1中所示的起动设备的分解图。图2中的起动设备10包括安装在壳体11中的轴21。包括凹部15(凹部中布置有柔性构件16)的滑轮14能转动地安装于轴21上。滑轮14中的凹部15具有截头圆锥螺旋形的基本形状，其包含具有第一半径R₁的第一端15A(参见图4)和具有大于第一半径的第二半径R₂的第二端(参见图4)。在本实例中，所述半径是在凹部15的内端或底部与轴线X之间测量的。柔性构件16在第二端15B处附接于滑轮14，在该位置处，滑轮14中的凹部15具有它的最大半径R₂。

根据可替代实例，柔性构件的连接到手柄17的最后一匝15C(图4)在凹部的第一端15A处被径向地缠绕于前一匝外部。该布置允许柔性构件的长度被延伸，而无需增加滑轮的宽度。这种布置仅对当拉动时由绳施加的初始转矩具有边缘效应。

滑轮14包括环形凹部22(图2和图3)以用于在其中接收扭转弹簧23的至少一部分，并且中心环形部分24被定位于环形凹部22中、并且朝向毂12延伸。此环形部分24从环形凹部22的内端表面轴向地向外延伸、并且能转动地安装于轴21上。毂12包括朝向滑轮14延伸的另一环形部分25。毂12的环形部分25延伸到滑轮14的环形凹部22中，包围滑轮14的环形部分24。以这种方式，毂12的环形部分25与滑轮14的环形部分24同轴地布置，并且相对于滑轮14的环形部分24能转动。滑轮14和毂12被安装成能独立地在公共轴21上转动。

借助于扭转弹簧23，滑轮14与毂12相互连接、并且能相对于毂12转动，所述扭转弹簧被整体地形成于滑轮14中。在第一径向内端26处，扭转弹簧23被耦接于毂12的环形部分25中的轴向沟槽27。在第二径向外端28处，扭转弹簧23被耦接于滑轮14中的环形凹部22的外周边表面30中的轴向沟槽29。为了防止扭转弹簧23轴向地移位到环形凹部22之外，环形盖31可被安装于凹部上以保持扭转弹簧23。环形盖31具有中心开口32，以允许毂12安装到滑轮14上。毂12借助于紧固件而被附接，所述紧固件诸如为旋拧到轴21的端部处的螺纹部分上的螺母(未示出)。附接毂12的可替代手段可包括使用簧环、或者在轴中设置与螺钉配合的内螺纹部分。根据另一可替代实施方式，毂12可被布置成用作盖31，该盖将省去对单独的盖的需要。

当柔性构件16被拉动并解绕时，滑轮14在第一方向A上转动。当柔性构件16被拉动时，滑轮14的转动将使得扭转弹簧23更紧地卷绕以积蓄能量。扭转弹簧23继而被布置成作用于毂12上以便当释放所储存的能量时使毂在第一方向上转动，并且在发动期间驱动地接合内燃发动机。

图3示出了图1中的起动设备的示意性横截面。该图示出了被组装于壳体11中的起动设备的部件部分。轴21被安装在壳体11中，并且通过滑轮的环形部分24而支撑滑轮14。毂12的环形部分25同轴地装配于滑轮14的环形部分24上。毂12的背离滑轮14的端部设置有开口33，该开口装配到轴21的自由端34上。滑轮14和毂12被安装成能围绕公共轴21的中心轴线X独立地转动。扭转弹簧23被定位于环形空间中，所述环形空间形成在滑轮14中的环形凹部22的外周边表面30与毂12的环形部分25之间。环形盖31被安装在凹部上，以将扭转弹簧23保持在滑轮14中的环形凹部22中。紧固件(诸如螺母(未示出))被旋拧到位于轴21的自由端34处的螺纹部分上，以附接毂12、并将所组装的起动设备保持在位。

图4示出了滑轮14，其中柔性构件16在凹部15的第一和第二端15A、15B之间缠绕在凹部15中。根据本实例，形成凹部15的锥形螺旋线具有多个锥角。邻近第一端15A的第一锥角α大于邻近的第二端15B的第二锥角β。因此，形成凹部15的锥形螺旋线在邻近第一端15A处具有其最大的锥角。毂12邻近于凹部的第二端15B被安装于滑轮14。滑轮14中的凹部15具有锥形螺旋线的基本形状，其中，第一端15A具有第一半径R₁，并且第二端15B具有比第一半径R₁大的第二半径R₂。

当柔性构件16被拉动时，柔性构件在滑轮14上作用的位置处的半径将以渐减的比率从初始半径R₁/2朝向最大半径R₂/2增加，同时仍然提供渐增的转矩，以便当扭转弹簧23(参见图2和图3)被更紧地卷绕时补偿来自于扭转弹簧的逐渐地增加的阻力。

因此，当柔性构件16位于凹部15的最小半径R₁处时由柔性构件施加于滑轮14的相对较小的转矩将足以用于扭转弹簧的初始卷绕。当柔性构件16被拉动得更远时，其在滑轮14上作用的位置处的半径将增加，提供了渐增的转矩，以便当扭转弹簧由于被更紧地卷绕而被加载时补偿来自于扭转弹簧的逐渐地增加的阻力。

图5示出了用于根据图2的起动设备的可替代扭转弹簧安装的分解图。根据上面针对图2描述的实例，毂12的环形部分25延伸到滑轮14中的环形凹部22中，以包围滑轮14中的环形腔体30。以这种方式，扭转弹簧23的至少一部分被环形腔体30包围，所述环形腔体由滑轮中的环形凹部和毂的环形部分形成。

根据第二可替代实例，如图5中所示，扭转弹簧41的匝圈可被定位在单独壳体42中，该单独的壳体包括通过径向端壁45相连接的外圆柱形壁43和中心环形部分44。此环形部分44沿支撑起动设备的上述轴(图2；“21”)从径向端壁45的内端表面延伸。

单独壳体42形成包围扭转弹簧41的环形空间或腔体。单独壳体42被定位在滑轮47中的圆柱形凹部46中。将理解的是，凹部46不必须是圆柱形的，只要它适于接收单独壳体42即可。凹部46设置在滑轮47的邻近于螺旋凹部48(参见图2；“15”)的端部的端表面中。壳体42和滑轮47分别包括突起49和对应凹部50，以用于定位和用于防止相对的转动。突起49径向地向外延伸到滑轮47中的凹部46中的凹部50中。用于防止壳体42与滑轮47之间的相对转动的互补装置是轴向突起51，该轴向突起被定位在单独壳体42的端部处。轴向突起51被布置成与滑轮47中的圆柱形凹部46中的相应凹部52配合。本实例中所使用的轴向突起51具有四个侧面。

扭转弹簧41在其第一径向内端53处耦接于毂(参见图2；“12”)，如上所述，毂被配置成用于驱动地接合内燃发动机。类似于图2中所示的实施方式，毂包括朝向滑轮延伸的环形部分(未示出)，其中，扭转弹簧41的第一端53附接于此环形部分。以与图2中所示的相同方式，单独壳体42的环形部分44朝向毂的环形部分延伸、并且延伸到毂的环形部分中。

扭转弹簧41的第二径向外端54耦接于单独壳体42的外圆柱形壁43。从单独壳体42延伸到滑轮47中的相应径向凹部50中的径向突起49设置有沟槽55，该沟槽适于形成用于扭转弹簧41的径向外端54的附接部。为了防止扭转弹簧41轴向地位移到壳体42之外，环形盖56被安装于环形腔体上以保持扭转弹簧41。

根据拉力和/或待被起动的内燃发动机的期望特征，滑轮及其凹部可被相应地改变。因此，锥角可被选择成恒定的、逐渐地减小的或逐渐地增加的。形成凹部的锥形螺旋线可具有这样的锥角，所述锥角从凹部的第一端到第二端随着每转以预定比率分别减小或增大。这样的布置将使得：当起动发动机时，减小拉力的大小并且使拉力的波动最小化。

图6示出了可应用于根据本发明的起动设备的转动限制器的分解图。图6示出了具有盖61的滑轮60，所述滑轮可与图5所示的滑轮相同或相似。该滑轮也可以是在其周边处具有用于接收柔性构件的一个环形凹部的滑轮，该凹部的形状不形成为锥形螺旋状。盖61被固定到滑轮60上、并且能与滑轮60一起转动。盖61设置有远离滑轮60轴向地延伸一预定距离的驱动拦截部62。可替代地，此拦截部可设置于滑轮的面向毂的端表面上。第一盘部65被放置成与盖61接触、并且能相对于盖61转动预定的第一角度。第一盘部65具有基本上环形的形状，并且设置有从其外周边径向地延伸的径向转动止挡部66。径向转动止挡部66被布置成与拦截部62配合。在起动操作期间，当滑轮60已经转动了第一预定角度时，拦截部62将接触径向转动止挡部66，并且开始转动第一盘部65。

第二盘部67被放置成与第一盘部65接触、并且能相对于第一盘部转动预定的第二角度。第二盘部67具有基本上环形的形状，并且设置有从其外周边轴向地延伸的第一轴向转动止挡部68、以及从其内周边轴向地延伸的第二轴向转动止挡部69。第一轴向转动止挡部68被布置成与径向转动止挡部66配合。在起动操作期间，当滑轮60和第二盘部65已经一起转动了第二预定角度时，径向转动止挡部66将接触第一轴向转动止挡部68、并且开始使第二盘部67转动。第一、第二和第三预定角度在180与360度之间，并且优选地为大约300度。

第二盘部67被放置成与毂70接触、并且能相对于毂转动第三预定角度。第二轴向转动止挡部69被布置成与周向槽(“71”，参见图7d)配合，所述周向槽轴向地延伸到毂70的面向滑轮60的后表面中。在起动操作期间，当滑轮60、第一盘部65和第三盘部67已经一起转动了第三预定角度时，第二轴向转动止挡部69将接触槽71中的最终转动止挡部72、并且开始使毂70转动。

第一和第二盘部65、67通过毂70的朝向滑轮60延伸的环形部分73(参见图7b和图7c)而被保持在位。环形部分73被用来将毂70附接于滑轮60。这已经针对图2进行了详细描述。环形部分优选地(但并不是必须地)为与如图2和图3中所示的相同类型(参见参考标号“25”)。

图7a-图7d示出了构成根据图6的转动限制器的部件部分的端视图。所有的端视图均是在从滑轮60朝向毂70的方向上看到的，其中，在当柔性构件被拉动时的起动过程期间的部件的转动方向是逆时针的，如图7a中的箭头A_S所指示的。

现在，将参考图6和图7a-图7d描述转动限制器的操作。当操作者开始拉动手柄和柔性构件(未示出)时，滑轮60开始相对于毂70转动，所述毂经由曲轴而通过发动机压缩被保持在位。在该特定的实施方式中，滑轮60可自由地转动300°的第一角度，直到拦截部62到达第一盘部65的径向转动止挡部66。图7a示出了滑轮60和第一盘部65的初始相对位置。

然后，第一盘部65和滑轮60接合、并且作为一个单元继续转动。第一盘部65可自由地转动300°的第二角度，直到径向转动止挡部66到达第二盘部67的第一轴向转动止挡部68。图7b示出了第一盘部65和第二盘部67的初始相对位置。

然后，第二盘部67、第一盘部65和滑轮60接合、并且作为一个单元继续转动，由转动的滑轮60向前推动。第二盘部67可自由地转动300°的第三角度，直到第二轴向转动止挡部69达到毂70中的槽71中的最终转动止挡部72。图7c示出了第二盘部67和毂70的初始相对位置。图7d示出了图7c中的毂70的初始位置，指示了周向槽71的位置以及位于槽71中的最终转动止挡部72。

当第二轴向转动止挡部69碰到槽71中的最终转动止挡部72时，滑轮60中的扭转弹簧被完全地加载。此时，当位于滑轮60(参见图4或图5)中的扭转弹簧被连接在滑轮60与毂70之间时，扭转弹簧被预加载2.5转、或900°。已经针对图2和图5描述了合适的连接的实例。整个单元(包括毂70、第二盘部67、第一盘部65和滑轮60)现在开始转动、并且使曲柄和活塞朝向汽缸的上止点移位。

当操作者继续拉动手柄时，毂将转动曲轴，以使活塞移位而越过上止点。然后，活塞由于较低的压缩而开始加速，并且毂70继续在曲轴上施加转矩，同时释放弹簧中的积蓄能量。当积聚的弹簧能量被抵消时，毂70将在滑轮的相同方向上转动。第一和第二盘部65、67被迫相应地转动。毂70在图7a-图7d中所指示的相同方向上转动300°，同时推动位于其前方的第二盘部67。在另一300°的转动之后，将使第一盘部65朝向其初始位置转动。然后，毂和两个盘部65、67转动另一个300度，直到它们到达一止挡部以抵靠滑轮60。起动设备现在被“重置”，以用于下一拉动操作。根据另一实例，可相应地通过在扭转弹簧上预先设定初始加载而“预加载”第一盘部以抵靠滑轮。

转动限制器的优点是：转动限制器保护扭转弹簧免于被过度张紧，因为滑轮和毂将在扭转弹簧可被过加载之前接合。转动限制器还使得能够使用优化的扭转弹簧，这形成了更紧凑的和轻巧的起动设备。此外，允许更宽的拉动速度范围，所述范围为从比传统的给定最小速度更低的拉动速度到比所述给定最小速度更快的拉动速度。

如上所述的转动限制器可适用于图1至图5中描述的以上实例中的任一个。但是，转动限制器还可被应用于期望上述优点的包括滑轮、毂和中间扭转弹簧的任何动力积蓄起动设备。

本发明不局限于上述实施方式，而是可在权利要求的范围内自由地改变。

Claims

1.一种用于内燃发动机的起动设备(10)，所述起动设备(10)包括：

毂(12；70)，被配置成当所述毂(12；70)在第一方向(A)上转动时所述毂驱动地接合内燃发动机；

滑轮(14；47；60)，通过弹簧(23；41)而与所述毂(12；70)相互连接；

轴(21)，所述滑轮(14；47；60)和所述毂(12；70)被安装在所述轴上以能独立地转动；

柔性构件(16)，附接于所述滑轮(14；47；60)并且围绕所述滑轮卷绕；以及

所述弹簧(23；41)，在第一端(26；53)处耦接于所述毂(12；70)，并且在第二端(28；54)处耦接于所述滑轮(14；47；60)，

其中，当所述柔性构件(16)被拉动和解绕时，所述滑轮(14；47；60)在所述第一方向(A)上转动，

并且，所述弹簧(23；41)被设置成在起动期间在所述毂(12|)上起作用，其特征在于，

所述滑轮(14；47；60)包括被布置成接收所述柔性构件(16)的第一凹部(15)，所述第一凹部基本上具有锥形螺旋线的形状并且包含具有第一半径的第一端(15A)以及具有大于所述第一半径的第二半径的第二端(15B)；并且

所述柔性构件(16)在所述第一凹部的所述第二端(15B)处附接于所述滑轮(14；47；60)。

2.根据权利要求1所述的起动设备，其特征在于，所述滑轮(14；47；60)包括环形凹部(22；46)以用于在所述环形凹部中接收所述弹簧(23；41)的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的起动设备，其特征在于，所述弹簧(23；41)的所述第二端(28；54)附接于所述环形凹部(22)的外周边(29、30)。

4.根据权利要求3所述的起动设备，其特征在于，所述滑轮(14；47；60)包括环形部分(24)，该环形部分被定位于所述环形凹部(22)中并且朝向所述毂(12；70)延伸。

5.根据权利要求4所述的起动设备，其特征在于，所述毂(12；70)包括朝向所述滑轮(14；47；60)延伸的环形部分(25)，其中，所述弹簧(23；41)的所述第一端(26；53)附接于所述毂的所述环形部分(25)。

6.根据权利要求5所述的起动设备，其特征在于，所述毂(12；70)的所述环形部分(25)延伸到所述滑轮(14；47；60)中的所述环形凹部(22)中。

7.根据权利要求6所述的起动设备，其特征在于，所述弹簧(23；41)的至少一部分被定位在由所述滑轮(14；47；60)中的所述环形凹部(22)和所述毂(12；70)的所述环形部分(25)形成的环形空间中。

8.根据权利要求2所述的起动设备，其特征在于，所述毂包括朝向所述滑轮延伸的环形部分，其中，所述弹簧(41)的至少一部分被定位在由位于所述滑轮(47；60)中的所述环形凹部(46)中的单独壳体(42)和所述毂(12；70)的所述环形部分形成的环形空间中。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，形成所述第一凹部(15)的所述锥形螺旋线具有恒定的锥角。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，形成所述第一凹部(15)的所述锥形螺旋线具有至少两个锥角。

11.根据权利要求10所述的起动设备，其特征在于，邻近所述第一凹部的所述第一端(15A)的第一锥角大于邻近所述第一凹部的所述第二端(15B)的第二锥角。

12.根据权利要求10所述的起动设备，其特征在于，形成所述第一凹部(15)的所述锥形螺旋线邻近所述第一凹部的所述第一端(15A)具有其最大锥角。

13.根据权利要求12所述的起动设备，其特征在于，形成所述第一凹部(15)的所述锥形螺旋线具有朝向所述第一凹部的所述第二端随着每转而减小的锥角。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，邻近所述第一凹部的所述第一端(15A)的第一锥角小于邻近所述第一凹部的所述第二端(15B)的第二锥角。

15.根据权利要求14所述的起动设备，其特征在于，形成所述第一凹部(15)的所述锥形螺旋线具有朝向所述第一凹部的所述第二端(15B)随着每转增加的锥角。

16.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，所述柔性构件的最后一匝(15C)的至少一部分在所述第一凹部的所述第一端(15A)处被径向地缠绕于前一匝的外部。

17.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，设置有引导装置(18)，以用于在所述内燃发动机起动之后将所述柔性构件引导到所述滑轮(14、47)上，沿所述滑轮(14；47；60)的转动轴线测量，相比于所述第一凹部(15)的所述第一端(15A)，所述引导装置(18)更靠近于所述第一凹部(15)的所述第二端(15B)。

18.根据权利要求17所述的起动设备，其特征在于，所述引导装置(18)是孔口。

19.根据权利要求17所述的起动设备，其特征在于，沿所述滑轮(14；

47；60)的转动轴线测量，所述引导装置(18)被定位在所述第一凹部(15)的所述第二端(15B)与这样的位置之间，即，所述位置位于所述第一凹部(15)的所述第一端(15A)和第二端(15B)之间的半途处。

20.根据权利要求1-8中任一项所述的起动设备，其特征在于，在所述滑轮(14；47；60)与所述毂(12；70)之间布置有转动限制器(65、67)，其中，所述滑轮(14；47；60)在接合所述毂(12；70)之前被转动至少一转。

21.根据权利要求20所述的起动设备，其特征在于，转的数量被选择为将所述弹簧(23；41)加载到预定的积蓄能量水平。

22.根据权利要求21所述的起动设备，其特征在于，当所述滑轮(14；47；60)与所述毂(12；70)接合时，所述弹簧(23；41)被布置成随着所述滑轮(14；47；60)和所述毂(12；70)的持续转动而释放它的积蓄能量。

23.根据权利要求1至8中任一项所述的起动设备，其特征在于，所述起动设备进一步包括具有第一接合装置(66、68、69)的能转动部件(65、67)；

其中，所述滑轮(60)包括第二接合装置(62)，并且所述毂(70)包括第三接合装置(72)，

其中，所述起动设备被布置为使得，从所述起动设备的重置位置开始，在所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动第一角距离之后，所述滑轮(60)的所述第二接合装置(62)接合所述能转动部件(65、67)的所述第一接合装置(66)，从而使得所述能转动部件(65)与所述滑轮(60)一起转动，并且在所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动了进一步的角距离之后，所述能转动部件(67)的所述第一接合装置(69)接合所述毂(70)的所述第三接合装置(72)，从而使得所述毂(70)与所述能转动部件(65、67)和所述滑轮(60)一起在所述第一方向(A)上转动。

24.一种用于内燃发动机的起动设备，包括：

-毂(70；12)，被配置成当所述毂(70；12)在第一方向(A)上转动时所述毂驱动地接合内燃发动机；

-滑轮(60；14；47)，通过弹簧(23；41)而与所述毂(70；12)相互连接；以及

-所述弹簧(23；41)；

其特征在于，所述起动设备进一步包括具有第一接合装置(66、68、69)的能转动部件(65、67)；

25.根据权利要求24所述的起动设备，其中，所述能转动部件包括第一盘部(65)和第二盘部(67)，所述第一盘部(65)和所述第二盘部(67)能相对于彼此转动一角距离，并且所述第一盘部(65)和所述第二盘部(67)被定位在所述滑轮(60)与所述毂(70)之间，并且所述第一接合装置(66、68、69)包括位于所述第一盘部(65)上的第一结构(66)、以及位于所述第二盘部(67)上的第二结构(68)和第三结构(69)，

其中，所述起动设备被布置为使得，从所述起动设备的重置位置开始，在所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动第一角距离之后，所述滑轮(60)的所述第二接合装置(62)接合所述第一盘部(65)的所述第一结构(66)，从而使得所述第一盘部(65)与所述滑轮(60)一起转动，并且

在所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动了附加的第二角距离之后，所述第一盘部(65)的所述第一结构(66)接合所述第二盘部(67)的所述第二结构(68)，从而使得所述第二盘部(67)与所述第一盘部(65)和所述滑轮(60)一起在所述第一方向(A)上转动，并且

在所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动了附加的第三角距离之后，所述第二盘部(67)的所述第三结构(69)接合所述毂(70)的所述第三接合装置，从而使得所述毂(70)与所述滑轮(60)和所述第一盘部(65)及所述第二盘部(67)一起在所述第一方向(A)上转动。

26.根据权利要求25所述的起动设备，其中，所述第一接合装置、所述第二接合装置和所述第三接合装置被配置成使得所述第一角距离、第二角距离和第三角距离在180-360度的范围中。

27.根据权利要求26所述的起动设备，其中，所述第一接合装置、所述第二接合装置和所述第三接合装置被配置成使得所述第一角距离、第二角距离和第三角距离在240-340度的范围中。

28.根据权利要求26所述的起动设备，其中，所述第一接合装置、所述第二接合装置和所述第三接合装置被配置成使得所述第一角距离、第二角距离和第三角距离在270-330度的范围中。

29.根据权利要求24-28中任一项所述的起动设备，其中，当所述滑轮(60)在所述第一方向(A)上转动并且所述第一接合装置(69)和所述第三接合装置(72)接合时，即，在所述毂(70)与所述滑轮(60)之间的最大相对转动角度处，所述弹簧(23；41)被配置成使积蓄能量到达这样的水平，即，所述水平不足以能独自地转动所述毂(70)并起动所述内燃发动机。

30.根据权利要求24所述的起动设备，其中，所述能转动部件(65、67)包括第一盘部(65)和第二盘部(67)，并且所述第一接合装置(66、68、69)包括位于所述第一盘部(65)上的径向突出转动止挡部(66)、以及位于所述第二盘部(67)上的第一轴向突出止挡部(68)、及位于所述第二盘部(67)上的第二轴向突出转动止挡部(69)，并且其中，所述第二接合装置包括位于所述滑轮(60)上的轴向突出驱动拦截部(62)，并且所述第三接合装置(72)包括位于所述毂(60)上的轴向突出最终止挡部(72)。