CN109973275A - 发动机轴向凸轮型启动装置及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机轴向凸轮型启动装置及发动机，在启动传动组件的传动链上具有离合啮合副；离合齿轮啮合副包括主动离合轮盘和从动离合轮盘，通过轴向凸轮驱动副驱动啮合且啮合副为端面凸轮副；本发明采用通过轴向凸轮副控制的可分离和啮合的传动结构，避免发动机反转带来的反冲直接作用于启动传动系统，且启动成功后利用发动机转动使得啮合副分离，误启动时由于端面凸轮副的作用，避免发生冲击事故，从而彻底解决发动机反转带来的反冲导致的部件损坏问题，整个启动系统结构简单紧凑，不但能够避免反冲，还能顺畅分离或者啮合，延长系统使用寿命，降低使用和维护成本，且优化结构，同时降低自身成本。

Description

发动机轴向凸轮型启动装置及发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机部件，特别涉及一种发动机轴向凸轮型启动装置及发动机。

背景技术

对于发动机来说，通过电启动已经属于较为普遍采用的启动方式，利用启动电机带动曲轴转动并将转矩传递到发动机，从而实现发动机启动。现有技术的发动机轴向凸轮型启动装置中，为了保证启动后的发动机正常运行并不拖动启动电机以及启动传动系统运转，在传动链上会设置超越离合器(单向器)。但在发动机用于载重车辆时，在特定场合会出现车辆熄火导致发动机反转的问题，在发动机反转时，曲轴转速通过超越离合器(单向器)传递到起动电机，由于电启动系统较大传动比(传动比约：6.2)，使起动电机产生较大转速的迹象，使单向器承受较大的冲击载荷，使得单向器易于损坏，同时，还会对电启动系统形成不利的冲击。这种发动机熄火反冲，导致短期内(发动机使用一个月)单向器打滑或抱死问题，单向器失效；同时，发动机正常运转时，触动启动开关，也会造成传动系统的冲击破坏。

因此，需要对现有的发动机轴向凸轮型启动装置进行改进，发动机用于载重车辆时，在发动机熄火反转形成的反冲条件下，不会对电启动系统形成反冲，且在误启动时，也会对系统形成有效保护，延长系统的使用寿命，从而节约使用和维护成本，且优化结构，同时降低自身成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发动机轴向凸轮型启动装置及发动机，发动机用于载重车辆时，在发动机熄火反转形成的反冲条件下，不会对电启动系统形成反冲，且在误启动时，也会对系统形成有效保护，延长系统的使用寿命，从而节约使用和维护成本，且优化结构，同时降低自身成本。

本发明的发动机轴向凸轮型启动装置，包括启动电机和将启动电机的启动动力传递至曲轴的启动传动组件，在所述启动传动组件的传动链上具有离合啮合副；

离合啮合副包括主动离合轮盘和从动离合轮盘，所述主动离合轮盘设有第一端面凸轮，从动离合轮盘与主动离合轮盘同轴且设有与第一端面凸轮相对的第二端面凸轮；

所述主动离合轮盘通过轴向凸轮副传动配合设置于一传动轴；启动时，所述传动轴接收启动动力转动时主动离合轮盘被轴向凸轮副驱动轴向移动使得第一端面凸轮与从动离合轮盘的第二端面凸轮啮合传动，启动完成后，主动离合轮盘被驱动回位并与从动离合轮盘分离；

所述主动离合轮盘和从动离合轮盘形成的齿轮副理论上可位于启动传动组件的传动链的任何位置，均能起到断开反转传动，但实际使用时为了减少对部件的冲击，尽量位于启动动力的输出后端，靠近发动机的曲轴；

轴向凸轮副一般具有相互配合的两个斜面，通过相对运动驱动另一个轴向移动，旋向根据啮合需要，以传动轴旋转时推进主动离合轮盘向从动离合轮盘移动为准，在此不再赘述；

本结构中，电启动时，启动电机将动力输入启动传动组件从而动力输入至传动轴，传动轴转动的同时通过轴向凸轮副副驱动主动离合轮盘轴向移动至从动离合轮盘使得第一端面凸轮和第二端面凸轮啮合，从而将启动动力传递至发动机曲轴(传递至发动机曲轴的方式具有多种，可通过齿轮，直联或者其它中间部件实现)，实现启动；启动后，启动电机停止，发动机运转动力回传并带动从动离合轮盘转动，(无论是何种端面凸轮)从而轴向凸轮副脱离啮合在外力(弹性力)作用下沿传动轴轴向回位，脱离啮合断开传动链，此时，发动机熄火反转则对启动传动系统没有任何影响；当然，如果将主动离合轮盘设有主动回位，脱离啮合的效果会更好。

进一步，所述主动离合轮盘设有回位预紧力，所述回位预紧力具有使主动离合轮盘与从动离合轮盘分离的趋势；即回位预紧力的方向向着两齿轮分离的方向并使主动离合轮盘回位，结合螺旋升角的的设定，回位预紧力帮助主动离合轮盘回位，形成较为稳定的分离结构，避免在运行时形成干扰，保护整个启动系统不被冲击。

进一步，所述主动离合轮盘的回位预紧力由弹性波片形成，所述弹性波片外套于传动轴且一端被限位，另一端顶住主动离合轮盘并与主动离合轮盘之间形成摩擦力，弹性波片对主动离合轮盘形成摩擦，具有一定的力矩，以保证在传动轴转动时主动离合轮盘不会轻易随动，从而保证顺畅的离合；弹性波片为环形片状的弹性件，类似于碟簧结构或者是在缓刑平面上具有波浪样起伏而形成弹性，可以是一片或者是多片组成。

进一步，所述轴向凸轮副由主动离合轮盘内圆形成的第一轴向凸轮与传动轴外圆形成的第二轴向凸轮配合形成；本结构中，主动离合轮盘外套于传动轴，凸轮副不具有自锁功能，利于启动完成后主动离合轮盘的回位，且利于保证脱离的较为彻底，从而保证在发动机反转时避免对包括启动电机在内的启动系统形成冲击。

进一步，所述启动传动组件还包括减速齿轮组，包括一级主动齿轮、至少包含一组双联齿轮的双联齿轮组和末级从动齿轮，所述双联齿轮组中具有输入动力的一级从动齿轮，一级主动齿轮与所述一级从动齿轮啮合传动，双联齿轮组与所述末级从动齿轮啮合设有末级主动齿轮，所述末级从动齿轮与传动轴传动配合，所述一级主动齿轮用于输入启动电机的启动动力；根据需要设定减速齿轮啮合副，完成启动；如图所示，本发明采用两个双联齿轮，分别为第一双联齿轮和第二双联齿轮，一级从动齿轮设置于第一双联齿轮，第一双联齿轮还设有二级主动齿轮，末级主动齿轮设置于第二双联齿轮，第二双联齿轮还设有与二级主动齿轮啮合的二级从动齿轮，上述啮合均位减速啮合，形成有效的逐级减速传动，保证启动的顺畅性以及具有足够的启动扭矩。

进一步，所述一级主动齿轮传动配合或一体成形设置于所述启动电机的转子输出轴用于输入启动电机的启动动力，一般采用一体成形设置；所述末级从动齿轮传动配合设置于传动轴将启动动力输入至传动轴；结构简单紧凑，成本较低；通过端面凸轮副和螺旋副的串联设置，结合上述结构，保证了发动机反转导致的反冲被中断，并且在误启动后能够及时被超越，去除了现有技术的单向器，节约成本，并从发动机结构上进行简化。

进一步，所述第一轴向凸轮为主动离合轮盘的内圆形成的轴向凸轮槽，第二轴向凸轮为传动轴的外圆形成的轴向凸轮块，所述轴向凸轮槽具有第一轴向的斜面，所述轴向凸轮块具有与第一轴向斜面配合的第二轴向斜面，凸轮副由第一轴向斜面和第二轴向斜面配合形成；所述传动轴端部穿过主动离合轮盘，弹性波片外套于传动轴且一端顶住主动离合轮盘，另一端通过轴向固定的卡环限位；弹性波片的端部轴向固定方式一般通过固定于传动轴的限位件抵住即可，保证啮合分离的顺畅性；如图所示，整体结构紧凑而布置合理，对于主动离合轮盘来说，本结构不需要单独设置避免脱出的限位件；轴向斜面指的是沿轴向倾斜的斜面，两斜面配合后，其中之一转动则会驱动另一个轴向移动。

进一步，所述从动离合轮盘传动直联至磁电机转子，从而将动力传递至发动机曲轴。

进一步，所述第一端面凸轮和第二端面凸轮均为锯齿形啮合结构，在启动转向上为传动啮合，在启动相反方向上为斜面配合；即将现有的双联齿轮改为分体式结构，且具有分离和啮合的功能；正常启动传动时，端面凸轮副传动，当误启动开关时，电机启动带动主动离合轮盘与从动离合轮盘啮合，此时端面凸轮副通过斜面配合，形成超越，避免误启动由发动机转速带来的冲击。

本发明还公开了一种发动机，所述发动机采用所述的发动机轴向凸轮型启动装置。

本发明的有益效果：本发明的发动机轴向凸轮型启动装置及发动机，采用通过螺旋副控制的可分离和啮合的传动结构，避免发动机反转带来的反冲直接作用于启动传动系统，且启动成功后利用发动机转动使得啮合副分离，误启动时由于端面凸轮副的作用，避免发生冲击事故，从而彻底解决发动机反转带来的反冲导致的部件损坏问题，整个启动系统结构简单紧凑，不但能够避免反冲，还能顺畅分离或者啮合，延长系统使用寿命，降低使用和维护成本，且优化结构，同时降低自身成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明启动系统结构示意图；

图2为传动轴结构示意图；

图3为主动离合轮盘结构示意图；

图4为从动离合轮盘结构示意图；

图5为弹性波片安装结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明启动系统结构示意图，图2为传动轴结构示意图，图3为主动离合轮盘结构示意图，图4为从动离合轮盘结构示意图，图5为弹性波片安装结构示意图；如图所示：本实施例的发动机轴向凸轮型启动装置，包括启动电机1和将启动电机的启动动力传递至曲轴的启动传动组件，在所述启动传动组件的传动链上具有离合啮合副；

离合啮合副包括主动离合轮盘11和从动离合轮盘6，所述主动离合轮盘11设有第一端面凸轮1101，从动离合轮盘6与主动离合轮盘11同轴且设有与第一端面凸轮相对的第二端面凸轮601；

所述主动离合轮盘11通过螺旋副传动配合设置于一传动轴9；启动时，所述传动轴9接收启动动力转动时主动离合轮盘11被螺旋副驱动轴向移动使得第一端面凸轮1101与从动离合轮盘6的第二端面凸轮601啮合传动，启动完成后，主动离合轮盘1101被驱动回位并与从动离合轮盘601分离；

所述主动离合轮盘1101和从动离合轮盘601形成的齿轮副理论上可位于启动传动组件的传动链的任何位置，均能起到断开反转传动，但实际使用时为了减少对部件的冲击，尽量位于启动动力的输出后端，靠近发动机的曲轴；

螺旋副的旋向根据啮合需要，以传动轴9旋转时推进主动离合轮盘向从动离合轮盘移动为准，在此不再赘述；

本结构中，电启动时，启动电机1将动力输入启动传动组件从而动力输入至传动轴9，传动轴9转动的同时通过螺旋副驱动主动离合轮盘11轴向移动至从动离合轮盘6使得第一端面凸轮1101和第二端面凸轮601啮合，从而将启动动力传递至发动机曲轴(传递至发动机曲轴的方式具有多种，可通过齿轮，直联或者其它中间部件实现)，实现启动；启动后，启动电机停止，发动机运转动力回传并带动从动离合轮盘转动，(无论是何种端面凸轮)从而轴向凸轮副脱离啮合在外力(弹性力)作用下沿传动轴轴向回位，脱离啮合断开传动链，此时，发动机熄火反转则对启动传动系统没有任何影响；当然，如果将主动离合轮盘设有主动回位，脱离啮合的效果会更好；即使不具有外力，轴向凸轮副也无法反向传动，从而避免反拖。

本实施例中，所述主动离合轮盘11设有回位预紧力，所述回位预紧力具有使主动离合轮盘11与从动离合轮盘6分离的趋势；即回位预紧力的方向向着两齿轮分离的方向并使主动离合轮盘回位，结合螺旋升角的的设定，回位预紧力帮助主动离合轮盘回位，形成较为稳定的分离结构，避免在运行时形成干扰，保护整个启动系统不被冲击。

本实施例中，所述主动离合轮盘11的回位预紧力由弹性波片10形成，所述弹性波片10外套于传动轴9且一端被限位，另一端顶住主动离合轮盘11并与主动离合轮盘11之间形成摩擦力，弹性波片10对主动离合轮盘形成摩擦，具有一定的力矩，以保证在传动轴转动时主动离合轮盘不会轻易随动，从而保证顺畅的离合；弹性波片为环形片状的弹性件，类似于碟簧结构或者是在缓刑平面上具有波浪样起伏而形成弹性，可以是一片或者是多片组成。

本实施例中，所述轴向凸轮副由主动离合轮盘11内圆形成的第一轴向凸轮1102与传动轴9外圆形成的第二轴向凸轮901配合形成；本结构中，主动离合轮盘外套于传动轴，凸轮副不具有自锁功能，利于启动完成后主动离合轮盘的回位，且利于保证脱离的较为彻底，从而保证在发动机反转时避免对包括启动电机在内的启动系统形成冲击；由于轴向凸轮副行程设定一般不长，可从结构上设置为驱动轴向移动的端头而不再形成轴向驱动，避免继续驱动轴向移动而脱出，并不需要设置专门的定位件。

本实施例中，所述启动传动组件还包括减速齿轮组，包括一级主动齿轮3、至少包含一组双联齿轮的双联齿轮组和末级从动齿轮12，所述双联齿轮组中具有输入动力的一级从动齿轮4，一级主动齿轮3与所述一级从动齿轮4啮合传动输入动力，双联齿轮组与所述末级从动齿轮12啮合设有末级主动齿轮13，所述末级从动齿轮12与传动轴9传动配合，所述一级主动齿轮3用于输入启动电机的启动动力；根据需要设定减速齿轮啮合副，完成启动；如图所示，本发明采用两个双联齿轮，分别为第一双联齿轮和第二双联齿轮，一级从动齿轮3设置于第一双联齿轮，第一双联齿轮还设有二级主动齿轮2，末级主动齿轮13设置于第二双联齿轮，第二双联齿轮还设有与二级主动齿轮2啮合的二级从动齿轮5，上述啮合均位减速啮合，形成有效的逐级减速传动，保证启动的顺畅性以及具有足够的启动扭矩。

本实施例中，所述一级主动齿轮3传动配合或一体成形设置于所述启动电机1的转子输出轴用于输入启动电机的启动动力，一般采用一体成形设置；所述末级从动齿轮传动配合设置于传动轴将启动动力输入至传动轴；结构简单紧凑，成本较低；通过端面凸轮副和螺旋副的串联设置，结合上述结构，保证了发动机反转导致的反冲被中断，并且在误启动后能够及时被超越，去除了现有技术的单向器，节约成本，并从发动机结构上进行简化。

本实施例中，所述第一轴向凸轮1102为主动离合轮盘的内圆形成的轴向凸轮槽，第二轴向凸轮901为传动轴的外圆形成的轴向凸轮块，所述轴向凸轮槽具有第一轴向的斜面，所述轴向凸轮块具有与第一轴向斜面配合的第二轴向斜面，凸轮副由第一轴向斜面和第二轴向斜面配合形成；所述传动轴9端部穿过主动离合轮盘，弹性波片10外套于传动轴且一端顶住主动离合轮盘，另一端通过轴向固定的卡环限位7；弹性波片的端部轴向固定方式一般通过固定于传动轴的限位件抵住即可，保证啮合分离的顺畅性；如图所示，整体结构紧凑而布置合理，对于主动离合轮盘来说，本结构不需要单独设置避免脱出的限位件；轴向斜面指的是沿轴向倾斜的斜面，两斜面配合后，其中之一转动则会驱动另一个轴向移动。

本实施例中，所述从动离合轮盘6传动直联至磁电机转子，从而将动力传递至发动机曲轴。

本实施例中，所述第一端面凸轮1101和第二端面凸轮601均为锯齿形啮合结构，在启动转向上为传动啮合，在启动相反方向上为斜面配合；即将现有的双联齿轮改为分体式结构，且具有分离和啮合的功能；正常启动传动时，端面凸轮副传动，当误启动开关时，电机启动带动主动离合轮盘与从动离合轮盘啮合，此时端面凸轮副通过斜面配合，形成超越，避免误启动由发动机转速带来的冲击。

本发明还公开了一种发动机，所述发动机采用所述的发动机轴向凸轮型启动装置，去除现有技术的单向器，减小发动机的体积并简化装配过程。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：包括启动电机和将启动电机的启动动力传递至曲轴的启动传动组件，在所述启动传动组件的传动链上具有离合啮合副；

离合啮合副包括主动离合轮盘和从动离合轮盘，所述主动离合轮盘设有第一端面凸轮，从动离合轮盘与主动离合轮盘同轴且设有与第一端面凸轮相对的第二端面凸轮；

所述主动离合轮盘通过轴向凸轮副传动配合设置于一传动轴；启动时，所述传动轴接收启动动力转动时主动离合轮盘被轴向凸轮副驱动轴向移动使得第一端面凸轮与从动离合轮盘的第二端面凸轮啮合传动，启动完成后，主动离合轮盘被驱动回位并与从动离合轮盘分离。

2.根据权利要求1所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述主动离合轮盘设有回位预紧力，所述回位预紧力具有使主动离合轮盘与从动离合轮盘分离的趋势。

3.根据权利要求2所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述主动离合轮盘的回位预紧力由弹性波片形成，所述弹性波片外套于传动轴且一端被限位，另一端顶住主动离合轮盘并与主动离合轮盘之间形成摩擦力。

4.根据权利要求1所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述轴向凸轮副由主动离合轮盘内圆形成的第一轴向凸轮与传动轴外圆形成的第二轴向凸轮配合形成。

5.根据权利要求1所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述启动传动组件还包括减速齿轮组，包括一级主动齿轮、至少包含一组双联齿轮的双联齿轮组和末级从动齿轮，所述双联齿轮组中具有输入动力的一级从动齿轮，一级主动齿轮与所述一级从动齿轮啮合传动，双联齿轮组与所述末级从动齿轮啮合设有末级主动齿轮，所述末级从动齿轮与传动轴传动配合，所述一级主动齿轮用于输入启动电机的启动动力。

6.根据权利要求4所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述一级主动齿轮传动配合或一体成形设置于所述启动电机的转子输出轴用于输入启动电机的启动动力；所述末级从动齿轮传动配合设置于传动轴将启动动力输入至传动轴。

7.根据权利要求2所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述第一轴向凸轮为主动离合轮盘的内圆形成的轴向凸轮槽，第二轴向凸轮为传动轴的外圆形成的轴向凸轮块，所述轴向凸轮槽具有第一轴向的斜面，所述轴向凸轮块具有与第一轴向斜面配合的第二轴向斜面，凸轮副由第一轴向斜面和第二轴向斜面配合形成；

所述传动轴端部穿过主动离合轮盘，弹性波片外套于传动轴且一端顶住主动离合轮盘，另一端通过轴向固定的卡环限位。

8.根据权利要求3所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述从动离合轮盘传动直联至磁电机转子，从而将动力传递至发动机曲轴。

9.根据权利要求1所述的发动机轴向凸轮型启动装置，其特征在于：所述第一端面凸轮和第二端面凸轮均为锯齿形啮合结构，在启动转向上为传动啮合，在启动相反方向上为斜面配合。

10.一种发动机，其特征在于：所述发动机采用权利要求1至9任一权利要求所述的发动机轴向凸轮型启动装置。