CN1793639A - 蓄电池组、发动机起动装置以及便携式手操工作机器 - Google Patents

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Abstract

一种用于驱动发动机起动装置的蓄电池组和一种发动机起动装置，它们安装在一便携式手操工作机器上，用于起动该工作机器的发动机。发动机起动装置包括：一紧凑的电动机；一动力蓄积部分，在其中所述紧凑的电动机的动力被通过一高速比减速机构向动力蓄积方向传递；以及，一动力传递部分，该传递部分能够把由所述动力蓄积部分积蓄的力传递到一发动机的一曲轴。蓄电池组里设置有包括至少两个电池的一锂基二次电池、一常规的诸如自放电阻止电路的保护电路、一过电流防止电路，还进一步设置有一保护电路，保护电路包括诸如一过度充电防止电路、一过度放电禁止电路和一起动开关继电器电路的一电子电路，这些电路都连接于所述锂基二次电池。

Description

蓄电池组、发动机起动装置以及便携式手操工作机器
技术领域
本发明涉及一种蓄电池组，其中装有紧凑的具有高输出的电池，这种
蓄电池组可驱动用于起动安装在各种工作机器上的紧凑的发动机的超紧凑的电动机，所述工作机器包括例如携带式收割机、链锯、剪草机、肩跨式收割机、电动喷洒机、发动机吹风机、吸尘器和树篱修剪机，本发明还涉及由这种蓄电池组驱动的发动机起动装置以及有这种发动机起动装置的便携式手操工作机器。
背景技术
目前，用于起动安装在诸如广泛应用的收割机和链锯之类的便携式手操工作机器上的紧凑的空气冷却式汽油发动机的发动机起动装置大都包括：一个卷绕式的驱动部分；一个通过诸如离心离合器之类的连接/脱接装置连接于发动机的曲轴的从动部分；以及，一个冲击吸收-动力蓄积部分，这个动力蓄积部分设置在所述驱动部分和所述从动部分之间以吸收所述驱动部分的驱动力并且包括一个盘卷弹簧，该弹簧用于把力弹性地蓄积在所述从动部分和所述冲击吸收-动力蓄积部分之间。卷绕式驱动部分包括一个有卷绕绳索绕在其上的卷绕轮和一个设置在卷绕轮和壳体之间的盘卷弹簧。盘卷弹簧的内端和外端分别固定于卷绕轮和壳体。在用手向外拉卷绕绳索时卷绕轮就向一个方向转动，同时盘卷弹簧卷紧而蓄积弹簧力，并且，在这一状态时如果操作者的手放开卷绕绳索盘卷弹簧蓄积的弹簧力就释放，卷绕绳索也会自动地绕回到卷绕轮上。
对于卷绕式的驱动部分，每当要起动发动机时需要进行向外拉卷绕绳索的操作，这通常需要把绳索快速地向外拉出许多。照这样，如果操作者力气不大或年老无力，或者，如果可用空间不够大，在许多情况下进行一次拉绳操作不能起动发动机。因此，迄今已经提出了许多便于用拉绳操作起动发动机的建议，而且其中某些建议是商业上实用的，但是拉绳操作本身的繁琐性质仍未改变。近来，紧凑的电动机和电池技术取得了明显的进步，它们尺寸虽小但能力很大。近年来，人们已把注意力投放到轻轻拨动一个开关就能起动发动机的电动式发动机起动装置，以避免卷绕式发动机起动装置的麻烦的操作，因此，开发这种电动式发动机起动装置是符合需要的。
日本实用新型公开公报63-110672揭示了这样的一种电动式紧凑的发动机起动装置。那种起动装置包括：一个由电池供电并驱动的直流电动机；一个有盘卷弹簧盒的盘卷弹簧，该盘卷弹簧盒可由固定于电动机的输出轴的蜗轮驱动而把盘卷弹簧卷紧；一个输出转动轴，盘卷弹簧的内端固定于该输出转动轴；一个通过单向离合器连接于所述输出转动轴的发动机转动轴；一个可使所述输出转动轴的转动停止或释放这种停止的扳转杠杆；一个联动的电开关，只有在所述杠杆释放了对所述输出转动轴的止动作用时这个开关才能被操作；以及，一个电枢电流控制电路，一操作所述电开关时该电路就由一个马达驱动。该电枢电流控制电路可保持电动机的转动，即使在电动机的转动轴的速度超过设定的转动速度时也能如此而卷紧所述盘卷弹簧，并且在盘卷弹簧的卷紧动作完成了时如果转速变成了低于设定的转速供电就被切断，于是电枢电流控制电路使电动机停止转动。
日本专利公开公报2002-285940揭示了一种起动器装置。在这种起动器装置中，在一个驱动部分和一个从动部分之间的动力传递系统的中间部分插装了一个冲击吸收-作用力蓄积装置。驱动部分是一个作为驱动源的电动机。一个连接并固定于电动机的输出轴的蜗杆和一个设置在盘卷弹簧盒的外圆周上的蜗轮构成一个减速机构。这种构造基本上与日本实用新型公开公报63-110672揭示的构造相同。除电动机之外，驱动侧还附加有一个卷绕式驱动部分。那个卷绕式驱动部分包括：一个卷绕轮，其上卷绕有卷绕绳索；一个盘卷弹簧，它力图使卷绕轮反向转动而把绳索卷绕在卷绕轮上；以及，一个卷绕棘轮机构，用于把卷绕轮的转动传递到冲击吸收-作用力蓄积装置。盘卷弹簧盒由单向离合器带动只能向一个方向转动。从这种构造，可以说，日本专利公开公报2002--285940的起动器不过是日本实用新型公开公报63-110672和已知的卷绕式机构的一种组合。
日本专利公报2573340揭示了一种有一单个框架的盘卷弹簧式起动装置。该框架内装有一电池、可由电池驱动的直流电动机、用于控制电动机的运转和停止的控制装置、用于传动电动机的驱动力的高减速比减速机构、可由高减速比减速机构传动的盘卷弹簧作用力蓄积装置以及仅用于把作用力蓄积装置的力传递到发动机曲轴的动力传递装置。高减速比减速机构包括第一级行星齿轮减速器和第二级减速器，第一级减速器由设置在平行于曲轴的另一个轴线上的直流电动机驱动，而第二级减速器中的、设置在第一级减速器的输出轴上的一个传动齿轮啮合于一个从动齿轮，该从动齿轮是与作用力蓄积装置的弹簧作用力蓄积室的外周构成为一体。
按照日本实用新型公开公报2-13171，一个盘卷弹簧盒由设置在发动机曲轴的相反侧的行星齿轮减速器的支承系统支承着而可枢转，这使盘卷弹簧盒可向一个方向转动。盘卷弹簧盒由行星齿轮减速器驱动而低速转动，行星齿轮减速器是连接于包括一个小齿轮和一个大齿轮的一对减速正齿轮，其中大齿轮固定于安装在一个外壳里的直流电动机的输出轴。由于棘爪和盘卷弹簧盒外周上的棘齿之间的啮合，盘卷弹簧盒只能向一个方向转动。一个起作用的棘轮和一个起作用的棘爪设置在盘卷弹簧盒上，在曲轴那一侧。当棘轮和棘爪的啮合脱开时，棘轮可转动。一个起动器棘轮装配于那个起作用的棘轮。那个起动器棘轮啮合于安装在曲轴上的一个离心离合器的离合爪。
盘卷弹簧盒的外周与一个棘轮成形为一体。一个直径小的棘轮啮合于盘卷弹簧盒的上端。可以从外面用手摇曲拐转动固定于直径小的棘轮的转动轴。在发动机的正常工作过程中不把手摇曲拐插上去，并且直径小的棘轮处于惰转状态。如果起动操作失败了并且试图再次卷紧盘卷弹簧，可把手摇曲拐插进直径小的棘轮的转动轴后转动盘卷弹簧盒，使盘卷弹簧蓄积作用力。在要起动发动机时，操作起作用的棘轮而释放盘卷弹簧的蓄积能量，从而使起动器的棘轮转动而起动发动机。
日本实用新型公开公报63-110672、日本专利公开公报2002-285940、日本专利公报2573340和日本实用新型公开公报2-13171揭示的发动机起动装置中，用作动力源的电池是所谓镍镉电池或镍氢电池，以上各文件中没有说明电池的放置空间。但是，在许多情况中，这样的电池是装在起动装置里，如日本专利公报2573340和日本实用新型公开公报2-13171中所述，如果不是这样，那么可增大普通电池的总容量，于是，在许多情况中，可把电池放置在起动装置附近的专门空间里。还有，如果用于卷紧设置在发动机和发动机起动电动机之间的作用力蓄积装置的盘卷弹簧的电动机所需要的电能从电池获得，那么自然需要许多镍镉电池或镍氢电池。这样就限制了起动装置的尺寸和重量的减小。
按照日本实用新型公开公报63-110672，通过直接连接于电动机的蜗杆和成形在盘卷弹簧盒外周上的蜗轮之间的啮合可使盘卷弹簧盒向一个方向转动。所以，盘卷弹簧盒不能逆转，但是在采用蜗杆和蜗轮之间的啮合状态的动力传递机构中，电动机的输出轴的方向和盘卷弹簧盒的转动传动轴的方向互相以直角相交，因此效率很低(约为60％)，并且在设计上起动装置的尺寸无法减小。按照日本实用新型公开公报63-110672的发动机起动装置，当电池的电量耗尽或电动机损坏了时，发动机起动装置本身不能再工作。
按照日本专利公开公报2002-285940，在应急时可用卷绕式驱动机构手动地驱动盘卷弹簧盒，整个装置就好像是这样一个装置，其中，就像电动机一样，减速机构附加于普通的卷绕式发动机起动装置，并且由于减速机构包括蜗杆和盘卷弹簧盒上的蜗轮，电动机的轴和盘卷弹簧盒的支承轴需要互相以直角相交，这就难以减小整个装置的尺寸。
按照日本专利公报2573340，在电动机和盘卷弹簧盒之间设置了高减速比减速机构，与自起动器型式的装置相比电动机的容量和电池的容量降低到1/10和1/6，即使设置蓄电池这也是实用的，但是，减速比设定得高达1/250到1/300。这样，需要用很长的时间才能使盘卷弹簧盒转动到使盘卷弹簧蓄积预定的积蓄的力。所以，在那种发动机起动装置中给盘卷弹簧设置了一个自动卷紧控制装置，每当用控制装置的控制电路进行起动操作时力蓄积弹簧就自动进行力的蓄积动作，对盘卷弹簧的卷紧时间和动作进行检测，自动停止对电动机的供电，从而缩短重新起动操作的等待时间。这样，这个装置变得很复杂，其成本自然就增高了。
按照日本实用新型公开公报2-13171，在电动机变成不能工作状态时，用手摇曲拐通过直径小的棘轮来转动盘卷弹簧盒来把盘卷弹簧卷紧以使盘卷弹簧有积蓄的力，再把手摇曲拐拔出来，而后操作起作用的棘轮，借以释放盘卷弹簧的蓄积能量，使起动器的棘轮转动而起动发动机。但是，直径小的棘轮在发动机转动的过程中空转。还有，由于电动机的轴、盘卷弹簧盒的轴、直径小的棘轮的轴和棘爪的轴是互相平行的，这妨碍了这种发动机起动装置的紧凑设计。
本申请人以前在日本专利公开公报2004-232139中提出了一种电动式发动机起动装置，其中取消了一些不必要的零部件，在合理设计下那种发动机起动装置最终减小了尺寸和重量，而且在应急时可以手动起动发动机。
就基本构造来说，那种发动机起动装置包括：一个由电池驱动的紧凑的电动机；一个动力蓄积部分，紧凑的电动机的动力被通过一个高速比的减速机构沿着动力蓄积方向传递给这个动力蓄积部分；以及，一个动力传递部分，它用于把动力蓄积部分所蓄积的作用力传递到发动机的曲轴，那种发动机起动装置还包括一个弹簧和一个支承着弹簧的一端的转动支承件，弹簧可以是盘卷弹簧或圆柱形卷绕弹簧，在用盘卷弹簧时，转动支承件包括盘卷弹簧盒，而如果弹簧是圆柱形卷绕弹簧，则可以用普通的齿轮。
支承件成形为带有一个第一齿轮，一个第二齿轮是固定于高速比的减速机构的输出轴，第一齿轮和第二齿轮互相啮合，那种发动机起动装置还包括一转动阻止装置，所述动力蓄积部分或动力传递部分设置在该装置内，在常态时所述动力蓄积部分或动力传递部分被允许向积蓄的力释放方向转动，而在电动机处于不能工作状态时被阻止向积蓄的力释放方向转动，并且，该发动机起动装置还包括一个设置在高速比的减速机构的输出轴的轴线上的一转动操作机构，该机构可以啮合于和脱离于输出轴的轴端，并且用手可通过它转动输出轴。高速比的减速机构是一个行星齿轮减速机构，动力蓄积部分或动力传递部分的转动轴线位于曲轴的同一轴线上，紧凑的电动机的转动轴和高速比的减速机构的转动轴设置为平行于曲轴，并且用正齿轮作为第一和第二齿轮。
如上所述，日本实用新型公开公报63-110672、日本专利公开公报2002-285940、日本专利公报2573340和日本实用新型公开公报2-13171中揭示的紧凑的发动机起动装置的机械问题都由日本专利公开公报2004-232139解决了，但是在怎样用紧凑的电池平稳、可靠和安全地驱动紧凑的发动机起动装置方面仍然存在着一个问题，就是，为了减小整个工作机器的尺寸和重量，电池不仅对于起动发动机是重要的，而且电池本身也是重要的，电池还要能驱动点火电路和发动机的供油控制电路，电池要有足够的放电容量，并且其尺寸和重量应减小。
除日本实用新型公开公报63-110672、日本专利公开公报2002-285940、日本专利公报2573340和日本实用新型公开公报2-13171中揭示的发动机起动装置之外，作为装有这种紧凑的发动机的工作机器的起动装置的动力源，如上所述，广泛地采用镍镉电池或镍氢电池。标准的紧凑的电池一般是1.2V的。为了驱动发动机起动装置的紧凑的电动机，至少需要7.2V。这样，在理论上，用6个标准的电池串联就能驱动紧凑的电动机。但是，为了能理想地起动电动机需要多用几个电池，但是这些电池的体积太大以至于无法容纳在设置在工作机器的操纵轮里的一个开关盒里，自然，这些电池必须放置在起动装置里或其它专门的位置，并且为了减小电池的尺寸和重量，其不能超出允许的范围。即使用碱性电池或氧化物电池(1.5V)，由于那类电池的内阻很高，也需要用至少6个电池串联来达到所需的输出电压。
发明内容
这样，本发明的一个目的是提供一种高性能的紧凑、轻巧且安全的蓄电池组，其能够适用于工作机器的紧凑的发动机起动装置并且有很高的输出。
本发明的目的将通过提供一种蓄电池组(pattery pack)来有效地达到，这种蓄电池组可用于驱动安装在工作机器上的紧凑的发动机起动装置的紧凑的电动机，这种发动机起动装置包括：一个紧凑的电动机；一个动力蓄积部分，在其中紧凑的电动机的动力被通过一高速比减速机构向动力蓄积方向传递；以及，一个动力传递部分，该传递部分能够把动力蓄积部分的积蓄的力(accumulated force)传递到一发动机的一曲轴，其中，蓄电池组里设置有包括至少两个电池的一锂基二次电池、一常规的自放电阻止电路、一过电流防止电路以及一保护电路，该保护电路包括诸如一过度充电防止电路、一过度放电禁止电路和一起动开关继电器电路的一电子电路，这些电路都连接于锂基二次电池。
较佳的是，过度放电禁止电路是一个时间电路(time circuit)，并且驱动发动机起动电动机所需要的连续放电时间设定为从开始放电起经过5到15秒时连续放电自动停止。
较佳的是，蓄电池组里的锂基二次电池的总放电量是500到2000mAh，以及，每一电池的放电电压是3.0到4.2V。
较佳的是，蓄电池组里的锂基二次电池的最大放电电流设定为10到60A，并且当经过了根据所设定的最大放电电流设定的预定连续放电时间时放电过程自动停止。
较佳的是，蓄电池组的体积是2.5×104到1.0×105mm3。
较佳的是，当每一电池的放电电压超过4.0到4.4V时，过度充电防止电路就把放电切断。较佳的是，蓄电池组还包括一过热防止电路，其中的保护电路可检测蓄电池组的内部温度，并且当检测到的温升达到预定的温度时，不管过度放电禁止电路的设定放电时间区间是多少，一个电子开关就自动断开。
本发明还提供了一种紧凑的发动机的起动装置，其中设置有：一个紧凑的电动机，该电动机可由一个锂基二次电池的蓄电池组所驱动；一个动力蓄积部分，在其中紧凑的电动机的动力被通过高速比减速机构向动力蓄积方向传递；以及，一个动力传递部分，该传递部分能够把动力蓄积部分的积蓄的力传递到发动机的曲轴。
较佳的是，蓄电池组是整体地布置在便携式手操工作机器的一操纵轮的一开关盒里。
较佳的是，紧凑的电动机的体积是4.0×103到8.0×104mm3，击穿电流是1到100A，破坏转矩是10到500mNm。
较佳的是，所述起动装置还包括一个具有由一电磁阀操作的一自动节气门的一化油器，电磁阀由锂基二次电池驱动，电磁阀的驱动电流是200到800mA。
在有这种发动机起动装置的便携式手操工作机器上，较佳的是，发动机包括一个用于给锂基二次电池充电的动力发电机，该动力发电机包括设置在发动机的一转动部分上的一磁铁以及设置在该磁铁的相对位置上的一发电线圈。
较佳的是，发动机的所述转动部分是一个固定于曲轴的风扇。
按照本发明，为了减小构成起动装置的各个构件的尺寸，采用锂基二次电池作为电池，它的尺寸比其它类型的干电池小得多，其性能也比其它类型的干电池好。本发明中，作为电源的电池的总容量只需要具有这样的放电容量，即能驱动发动机的起动电动机、驱动电池的保护电路、驱动有自动节气门的化油器的电磁阀、以及电子电路所需要的放电容量。
在一个较佳实施例中，需要的放电容量是1000mAh。一个电池的输出电压是3.8V，如果用两个电池输出电压就是7.6V，即使把发动机起动电动机的电流设定为10到60A，这个容量也足以同时用于其它各项驱动。本发明的作为安装在工作机器上的紧凑的发动机起动装置的电源的锂基二次电池具有足以起动发动机的容量，它的体积非常小，即使把电池结合在起动装置里，与常规技术的起动装置相比这种起动装置也是紧凑的。
如上所述，锂基二次电池的内阻极小，只有普通干电池的1/30，它的重量能量密度和体积能量密度是普通干电池的2-3倍，这适于减小尺寸和重量。锂基离子可充电电池不含有对环境有害的物质，它没有像镍镉电池那样的记忆效应，它的自放电很小，并且它的容量能保持很长时间。本发明中，用各种保护电路确保安全，可以得到高输出，因此最好是用锰锂基离子可充电电池。
为了用预定的容量和转矩驱动发动机起动电动机，除减小电池的尺寸和重量之外，还必须使电池本身的充放电率比普通电池的大。通过增大充放电率，可以在长时间里保持以大电流进行稳定的放电。这种锂基二次电池的充放电率通常为3到5C，但在本发明中，锂基二次电池的充放电率为26C或更高，在用1000mAh放电容量的情况下放电电流可为26A或更高。
作为破坏转矩保护电路(breakdown torque protection circuit)之一，本发明包括一个专门的过度放电禁止电路(overdischarge inhibit circuit)，在这个电路上设定驱动发动机起动电动机所需要的时间，经过这一设定的时间之后就自动停止对电动机的驱动。由于设置了这个过度放电禁止电路，可以防止功率消耗为最大的电动机驱动电流的过热，因而可延长电池的使用寿命。该过度放电禁止电路不仅能防止电动机驱动电流的过热，也能限制各个电流里的元件的过热，防止各个电路的烧坏和着火。在过度放电禁止电路的一个较佳实施例中，把一个众所周知的所谓时间电路和电子开关结合到该过度放电禁止电路里。可以根据时间电路和电子开关，预先设定电动机起动后起动发动机所需要的时间，在经过了预设定的时间之后自动地使电动机停机。
电动机起动后起动发动机所需要的恰当的时间段是5到15秒。为了能更可靠地防止电动机驱动电路的过热，设置了一过热防止电路。在该过热防止电路中检测了电池的温度，即使在设定的时间段里，如果温升超过允许值10℃，电子开关就闭合。除上述功能之外，根据过度放电禁止电路，甚至在电动机处于失速状态时(所谓失速状态是指由于某种原因电动机在通电时却停转了)，由于电池的放电被在上述时间段内停止了，电动机也不会因过热而卡死，其耐久性就增强了。
本发明中采用的蓄电池组的体积是5.5×104到1.0×105mm3，其重量约为80g，可以说，蓄电池组非常小而轻。由于蓄电池组非常小而轻，可把蓄电池组就装在发动机起动装置的壳体里，但也可把蓄电池组装在例如工作机器的操纵轮上的开关盒里。在把蓄电池组装在开关盒里的情况中，由于电池远离发动机因而少受振动和少受热，并且由于电池远离汽油箱，故可确保安全也容易更换。可以取消日本专利申请2004-232139中提出的那种卷绕式的驱动机构，起动装置的外部尺寸可大大减小，其重量也可降低。
也就是说，电池和起动开关不是安装在起动装置里而是布置在工作机器的操纵轮上的开关盒里。发动机起动装置的动力蓄积部分和动力传递部分的两个转动支承轴的第一轴线与电动机和高速比减速机构的两个转动轴的第二轴线互相平行，并且第一轴线和第二轴线是在同一平面上。在这种情况中，如果考虑起动装置的重量平衡，包括第二轴线和发动机的第一轴线的平面应是一个垂向表面。用这种设计可减小起动装置的轴向尺寸，可使各个构成零部件的布置空间为最小，并容易达到重量平衡。当然，由于零部件的数目减少了，相应地重量也大大减小了。
在采用行星齿轮减速机构作为高速比减速机构时容易减小机构的尺寸，在采用有高输出的锂基二次电池作为电池以及采用有高转矩的紧凑的电动机时减速机构的减速比不必像日本专利公开公报2002-285940中所述的那样高达1/250到1/300，而是即使减速比低到1/50，也能达到足够好的效果，而且发动机的起动时间、即动力蓄积部分蓄积到预定的力所需要的时间可以大大缩短。
在蓄电池组除包括过度放电禁止电路之外还包括诸如过度充电防止电路和过电流防止电路等电子电路时，可以防止由放电引起的电池过热以及防止由过电流引起的外围设备的着火。由于有包括行星齿轮的减速机构置于其间，紧凑的电动机的容量和转矩足以卷紧乃是力蓄积装置的盘卷弹簧，尽管壳体体积只有4.0×103到8.0×104mm3。如果设置一个有自动节气门的化油器，在驱动电动机时，若发动机的温度等于或低于预定的温度，可由电池给节气门的电磁阀通电以改变空气/燃油比，把燃油含量增加到恰当的数值。
如果工作机器的发动机的起动装置有上述构造和特性，电池就不会耗尽，在起动发动机时总是能够进行必要的放电，而能够顺利地起动发动机。本发明中，采用的锂基二次电池用动力发电机充电时，如果放电电压超过4.0到4.4V，电池的内电阻就会急剧增大，因而电池的容量恢复比将大大降低。为防止这种情况，给蓄电池组设置了专用的过度充电防止电路，防止过度充电就可以提高电池的使用寿命。如果把动力发电机的磁铁设置在固定于发动机曲轴的风扇的圆周表面上，发动机一起动磁铁就随之转动，再设置固定的发电机线圈就可以了，不必增加常规的发动机机体本身的尺寸。本发明能够产生的效果和效益将是相当大的。
附图说明
图1是本发明的紧凑的发动机起动装置与蓄电池组之间的接线图；
图2是基于连接电路的一个具体接线例子的示意性立体图；
图3是本发明的这一实施例的紧凑的发动机起动装置与蓄电池组之间的电路图；
图4是表示过度放电禁止电路的一个典型例子的电路图，这个电路是设置在蓄电池组里的保护电路之一；
图5是表示电动机失速时的电压-电流特性的一个曲线图；
图6是表示电动机失速时的绕组的温度特性的一个例子的曲线图；
图7是一个示例性的继电器电路的电路图，它是设置在本发明的蓄电池组里的保护电路之一；
图8是表示蓄电池组里的内部电路的电流-时间-温度特性的曲线图；
图9是表示蓄电池组里的内部电路关断机构的电路图；
图10是一种改型的关断机构(shut-off mechanism)电路图；
图11是表示锂基二次电池的容量维持比(capacity maintaining ratio)和内阻增加比的特性的曲线图；
图12是有本发明的蓄电池组的紧凑的发动机起动装置的立体装配图；
图13是发动机起动装置的动力蓄积部分、动力传递部分和电驱动部分的一部分的分解立体图；
图14是啮合/脱离装置的正视图，从后面看此时它啮合于动力传递部分；
图15是啮合/脱离装置的正视图，从后面看此时它未啮合于动力传递部分；
图16是从前面观看的动力传递部分的传动轮的立体图；以及
图17是这一实施例的一种改型的放大的分解立体图。
具体实施方式
下面参照附图具体地说明本发明的代表性实施例。
图1是本发明的安装在一个工作机器里的紧凑的发动机的混合式自起动器的起动电路的电路图。图2表示紧凑的发动机和装在一个开关盒里的电池之间的具体接线的立体图，这个开关盒是附加在工作机器的操纵轮上。
与图2所示的普通发动机一样，这一实施例的紧凑的发动机10包括一气缸11、面对气缸11的燃烧室的一火花塞12、一活塞(未图示)、一曲轴(未图示)、固定于曲轴的一风扇13以及设置在风扇13的后侧(图2中的前侧)的一离心离合器(未图示)。
如图1和3所示，除上述零部件外，这一实施例的发动机10还包括：用于给电池充电的一动力发电机14，电池是用于驱动发动机起动电动机131的动力源，这将在下面说明；以及，具有自动节气门的一化油器15，在起动发动机时自动节气门可调节空气/燃油比。动力发电机14包括固定于风扇13的圆周表面的一部分的一第一磁铁13a以及一个面对磁铁13a的转动表面的一放电线圈14a。一个电磁阀(未图示)安装在有自动节气门的化油器15上。在起动发动机时节气门线圈15b不给电磁阀通电，电磁阀处于关闭状态，但是在起动发动机时操作起动开关的同时有来自蓄电池组16的电流流过节气门线圈15b，而将电磁阀打开。电磁阀的打开和关闭程度控制着空气/燃油比。按照这一实施例，在发动机的燃烧室附近设置了一个温度传感器(未图示)，根据传感器检测到的温度控制阀门的开启。
本发明中，布置在发动机10里的各种电的或电子的器件，诸如发动机起动电动机131，都由一单个电池驱动或操作。本发明中，重要的是用一个锂基二次电池作为电池。如上所述，锂基二次电池尺寸小重量轻，单个小型锂基电池的输出电压是普通镍镉电池的3倍或更高，并且，即使重复地进行不是深度的充电和放电，诸如本发明的自起动器系统的工作情况，由于不存在容量降低的记忆效应，即使电池放置一段长时间不用也能用电池顺利地起动发动机。锂基二次电池的自放电量极小，仅为镍镉电池的1/5，而且，特别是与包括镍镉电池的其它类型干电池相比锂基二次电池的内阻很低。最好是采用安全性好并能给出高输出的锰基锂离子电池(manganese-based lithium ion battery)。
在这一实施例中，用两个锂基可充电电池构成一组。在这一实施例中，一个电池的输出电压约为4.2V，放电容量是1000mAh，它的充放电率高达26C。还有，蓄电池组16的体积只有2.5×104mm3，其重量仅约为70g。用在这一实施例中的小型电动机131的壳体体积只有2.0×104mm3，击穿电流是1到100A，破坏转矩高达100mNm。为了驱动电动机131，需要用约7.6-8.0V或更高的电源。这样，为了起动发动机可用两个电池构成一个蓄电池组。若是用1.2V的镍镉电池，为了达到约7.0V的电压，就需要至少6个电池。这一实施例的电池包括一单个包装的电池，该单个包装的电池包括具有两个电池和多种电子电路的锂基二次电池。电子电路包括下文将说明的电池保护电路、电池充电电路和用于驱动发动机的各个电路。锂基二次电池的充放电率很高。在这一实施例中，电池的总的放电容量设定为1000mAh，驱动电动机131的驱动电流设定为26A。
这一实施例的包装的电池非常薄，以至该蓄电池组16可以装在起动装置的壳体里，但在这一实施例中，蓄电池组是可拆出地放置在开关盒17里，而开关盒17是安装在工作机器的操纵轮上，这将在下文说明。这样，如图2所示，发动机10的各个电器件和蓄电池组16是用许多导线连接于接线器的第一接线器19a和第二接线器19b。图3示意地表示出连接电路的一部分。
在图1-3中，如果把起动开关20扳到接通(ON)位置，电池的电就通过乃是电池保护电路之一的过度放电禁止电路进入发动机起动电动机131，于是电动机131被驱动。与此同时，当温度传感器(未图示)检测到发动机燃烧室周围的温度低于预定的温度时，空气/燃油比控制电路就开始工作，电流流过化油器15的节气门线圈15b，设置在化油器15的进气通路上的电磁阀(未图示)被打开，供给发动机10的燃油增加。当发动机10的燃烧室周围的温度超过预定的温度时试图流向节气门线圈15b的电流被一个关断电路关断，于是电磁阀被关闭。那时，电磁阀的驱动电流低到200到800mA。这一驱动电流也是来自蓄电池组16。
过度放电禁止电路A是本发明的最具特征的构造之一，它的基本功能是预先设定通过驱动电动机131可靠地起动发动机10所需要的足够长的时间，在发动机起动电动机131被通电到预定的时间时能够自动地关断发动机起动电动机131的驱动电路，而使电动机131停止运转。图4表示出典型的时间电路的一个例子，它是采用电容器构成过度放电禁止电路A。当然，这种过度放电禁止电路A不限于图4所示的时间电路，而是既设置了过度放电禁止电路又设置了过热防止电路。过热防止电路可检测例如蓄电池组16的内部温度，当检测到的温度超过预先设定的温度时，就自动地断开驱动电路而关断电池的放电，或者，把流过起动电动机131的电流值与驱动时间结合起来，把数值转换成热量，而当热量超过设定的数值时自动地关断放电，或者，当电动机的转数超过预先设定的数值时自动关断放电。
在图4中，如果把电动机131的起动开关20扳到接通(ON)位置，a点的电压就变为V1，电压V2保持升高，而同时电容器C1在b点放电。如果在那一时刻电压V1和电压V2互相匹配，一个信号就从“与门”电路29发出，闭合着的电子开关30被打开，于是电动机131停转。从电动机131开始转动到其停止的时间T由电容器C1的容量来决定。
在这一实施例中，电动机131的连续驱动时间设定为10秒。如果电动机131失速了并且起动开关20被扳到接通位置以及来自蓄电池组16的26A的电流流过电动机驱动电路，那么蓄电池组16的内部电路就会过热，于是电路元件的一部分就被烧坏，电路也随之被毁坏。如果绕组的温度超过某一数值电动机131也会被烧坏，电动机就不能平滑地运转。图5和6表示出进行的实验的结果。
在电动机131处于失速状态时，允许由充满电的蓄电池组(8.4V)产生的26A的电流流过电动机131的时间是15秒。其结果是，如图5所示，电压和电流都随着时间降低。图6表示出在同样条件下电流流过电动机131的时间为12秒时绕组温度的变化。通常，在这种电动机中包覆绕组表面的绝缘薄膜的耐热极限是180℃。从有关附图可以理解：在电流开始流过10秒之后温度升高到187℃，温度超过了绝缘薄膜的耐热极限。
在这一实施例中，除过度放电禁止电路和过热防止电路之外，还在蓄电池组里设置了一个继电器电路，它也是本发明的特征部分之一。图7表示的就是继电器电路。本发明的继电器电路可保护起动开关。这一电路不是激励型的而是包括一个三极管电路，因而尺寸极小。在不设置继电器电路时，如果电池具有高充放电率，能够像本发明中这样，瞬间放电电流达30A并且电流通过起动开关20直接流进电动机131，那么，起动开关20的金属部分就会被烧熔，这一开关就会被保持在被烧结同时接通的状态，在某些情况中不能把电动机停下来。
如图7所示，在这一实施例的继电器电路中，当起动开关20断开时，三极管30的电阻变成无穷大，电流不能流过这一电路，并且时间电路亦即过度放电禁止电路A不是在其可工作状态。当然，驱动电流也不会流进电动机M。如果把起动开关20扳到接通位置，电池的放电电流被分成在电动机M支路上的大电流和在过度放电禁止电路A上的流过三极管30的非常小的电流。在那一时刻，流过过度放电禁止电路A的电流极小，约为5mA，而其余的大电流流过电动机M。如果这一电流流过，过度放电禁止电路A的电容器C1同时开始充电，并且如果经历了由电容器C1决定的时间，就有一个信号发给一个开关电路(未图示)，于是这个开关电路被断开而停止电池的放电。在这一实施例中，放电时间设定为5到10秒，下文将说明这样设定的理由。
图8和表1表示出在设置了各个电路并进行了同样的实验时电池电路中的电流-时间-温度特性。按照图8，可以发现：电池电路的载荷电流和温度都与时间成直线关系，而且两条直线的斜率相同。按照这一实施例，由于起动开关20一接通之后放电电流就是26A，从图8可以估算，那时的温升是8.8℃，温度达到那一温升所需的时间是9.8秒。
表1
电池：7.4V，1000mAh
  时间(秒)   载荷电流(A)   温度(℃)
  14   20   7
  12.6   22   7.6
  11.2   24   8.2
  9.8   26   8.8
  8.4   28   9.4
  7   30   10
在诸如携带式收割机的工作机器中，在盛夏的直接日光下，在某些情况中，电池盒附近的温度约为60℃，而耐热上限是70℃。在这样的限制条件下，如果把电池电路的温升控制在8.8℃，那么60℃+8.8℃＝68.8℃，这低于70℃的耐热上限。这样，在这一实施例中，放电时间设定为5到10秒。但是，由于放电时间是因电动机的容量或蓄电池组的放电容量而不同，不可能把放电时间设定为恒定的数值。本发明中，放电时间设定为5到15秒，这样的设定不会使操作者有异常的感觉，也是考虑了安全性的发动机起动时间。
按照这一实施例，除过度放电禁止电路A之外，还设置了在蓄电池组16里的电池保护电路、电池的过度充电防止电路B和过电流防止电路(未图示)。同时，蓄电池组16里还设置了充电电路(未图示)和发动机点火电路。由于过度充电防止电路B、充电电路(未图示)和发动机点火电路都是已知的电路，本文不对它们做详细的说明。附图中没有画出过电流防止电路，但是过电流防止电路可设置在各个电路的导线中的一根必要的导线的中间部分。在这一实施例中，过电流防止电路的关断上限电流约为30A。
在发动机转动时，动力发电机14保持发电且发电电流流过过度充电防止电路B，发出的交流电通过一个整流电路而变成直流电并被送往蓄电池组16，从而给蓄电池组16充电。如果那时的放电电压高于4.1V，锂基二次电池的内阻率(internal resistance rate)会急剧增大，如图10所示，并且电池的容量恢复率(capacity recovery rate)会急剧降低。所以，在这一实施例中，可以用设置在蓄电池组里的过度充电防止电路进行调整，把放电电压控制在约为8.1V。
在另一实施例中，进行了在工作机器不工作或发动机停止时防止蓄电池组16内部电路放电的改进，以提高电池的使用寿命。图9给出了用于禁止蓄电池组16内部电路放电的一个电路的方块图。该图是把蓄电池组16的内部电路的过度放电禁止电路A和过度充电防止电路B表示为代表性的电路时的整个方块图。该图中，用点划线表示的右边块C表示外部接线，而左边块D表示本发明的蓄电池组16的内部接线。
如该图所示，在发动机那一侧的八个外部接线是连接于第一接线器19a(也见图2)，而伸出于蓄电池组16之外的内部电路的接线端子是通过八个外部接线连接于第二接线器19b，第一接线器19a和第二接线器19b可以互相接合和脱离。在所示的这一例子中，外部接线和蓄电池组16分别有八个输入和输出端子。下面将说明所示的这个例子的具体接线。由输入和输出端子1、2、7和8形成的闭合电路是为避免蓄电池组16的电动机驱动电路和保护电路的自放电所需要的电路。输入和输出端子3到6是用于把充电电路B和包括过度放电禁止电路A的电动机驱动电路连接于外部接线的端子。
在工作时，蓄电池组16是安装在开关盒17里，使所有内部电路都互相电连接以及各个电路都可由电池供电。如果把蓄电池组16从开关盒17里取出来了，电池的放电就仅仅是电池本身的自放电，因而可以延长电池的使用寿命。
图10表示出一个例子，在这个例子中，不管发动机是在运转与否，在关断一发动机停机开关23的同时蓄电池组16里的所有闭合的电路和开着的电路都被关断了。也就是说，在该图中，可以通过四个输入和输出端子1、2、7和8以及开关31和32来进行连接和断开，而开关31和32是构成为其动作与该发动机停机开关23的动作相关联。在发动机停机开关23为接通时，它不连接于火花塞12，并且起动开关20与输入输出端子1、2、7和8之间的开关31和32也被断开。
如果在这一状态把起动开关20和发动机停机开关23闭合，电动机131就由电池通电，发动机10就起动。与此同时，电池和火花塞12互相连接，发动机就运转。这里，在需要停止发动机的运转时可断开发动机停机开关23，于是点火电路的线圈12a的切断端子(KILL terminal)接地而使发动机停止。发动机停机开关23的断开动作也使设置在输入和输出端子1、2、7、8之间的两个开关31和32断开。如果开关31和32断开了，蓄电池组16的所有内部电路都被独立地关断。
图12表示按照本发明的有连接电路的这一实施例发动机起动装置100和小型发动机10的装配。图12-15是几个解释性的图，它们表示出这一实施例的发动机起动装置100各个构成零部件的构造。这一实施例的发动机起动装置100适用于小型空气冷却汽油发动机之类的发动机，并且发动机起动装置100设置为靠近发动机10的曲轴25的输入和输出端。
发动机起动装置100包括一动力蓄积部分110、一动力传递部分120和一电驱动部分130。动力蓄积部分110、动力传递部分120和电驱动部分130这几个部分装配成一个单元并安装在一单个壳体140里。该壳体140具有用于容纳动力蓄积部分110和动力传递部分120的上半第一空间A和用于容纳电驱动部分130的下半第二空间B。第二空间B是倒三角形的，其宽度从上到下逐渐减小。壳体140是一个两半拼合的结构，有靠在发动机上的一侧和与之相反的一侧，并且包括第一半壳140a和第二半壳140b。
在发动机侧的第一半壳140a的上半部是一个基本上四方形的窗口部分141，并且有一供装进减速机构的插入孔142成形在其下半部的中央。在该减速机构插入孔142里将装入下文将说明的一个高速比减速机构132，它乃是电驱动部分130的构成部分之一。四方形窗口部分141的四个向内突的角部成形有螺栓孔143，以便用螺栓把第一半壳140a固定于发动机10。四方形窗口部分141的边框的上两个角部和下两个角部的下部成形有螺纹孔144，用于接合第二半壳140b。一个轴145从第二半壳140b的形成第一空间的内底壁表面的中央向发动机伸去。扳手可通过的、一个通往内部空间的孔146成形在第二空间B的后壁的一部分上，沿垂向位于轴145的下面，对应于减速机构插入孔142的中心。成形在第二半壳140b上的几个螺栓插入孔147对应于第一半壳140a上的螺纹孔144。
如图12和13所示，动力蓄积部分110包括一个盘卷弹簧111和一个盘卷弹簧盒112。在圆周方向连续的正齿轮113成形在盘卷弹簧盒112的外周表面的一半宽度上。一个通孔112a成形在盘卷弹簧盒112的中央，一个轴承形状的单向离合器114的外环嵌入通孔112a，以及，第二半壳140b的轴145压配进单向离合器114的内环。容纳盘卷弹簧111的一空间(未图示)成形在盘卷弹簧盒112里并面向发动机，以及，一个用于接合和固定盘卷弹簧111的外端111a的弹簧外端固定槽(未图示)成形在容纳盘卷弹簧的空间的周壁的一部分上。
按照这一实施例，由于有轴承型的单向离合器114，盘卷弹簧盒112只能向一个方向转动。或者，可在盘卷弹簧盒112的外周表面上成形出不同于正齿轮113的棘轮115以取代单向离合器114，如图16所示，并且可与棘轮115啮合的棘爪116由第二半壳140b的一部分可转动地支承。用这样的构造，也可使盘卷弹簧盒112只能向一个方向转动。棘爪116被安装在第二半壳140b上的弹簧构件117朝着与棘轮115啮合的方向偏压。在这种情况中，盘卷弹簧盒112由轴145通过一般滑动轴承支承着而能转动。
图13到16以放大的形式表示出图9的一部分。如图13-16所示，动力传递部分120包括一个作动轮121和一个可与作动轮121啮合/脱离的构件122。一个宽松的插入孔121a成形在作动轮121的中央。从第二半壳140b伸出的轴145可以宽松地插进孔121a。如图13所示，用于固定盘卷弹簧的内端的固定部分121b成形在作动轮121的中央，背对着发动机。盘卷弹簧内端固定部分121b伸进盘卷弹簧盒112里围住宽松的插入孔121a。盘卷弹簧内端固定部分121b成形有一个内端固定槽121b’，它可接合并固定于盘卷弹簧111的内端111b。轴145的端头成形有一个螺纹孔(未图示)。在完成装配时，用一个沉头螺钉148拧进这一螺纹孔，这样就把动力蓄积部分110和作动轮121装入并固定在第二半壳140b内。
如图16所示，啮合件121c的外周表面具有棘齿121d，啮合件121c从在发动机侧的作动轮121的中央伸出。啮合件121c可啮合于一啮合爪26，该啮合爪26是安装在发动机10的曲轴25上的离心离合器机构的一个构件。啮合件121c可啮合于安装在曲轴25上的啮合爪26并在向释放方向接受能量时停止不动，这发生在盘卷弹簧盒112转动并且盘卷弹簧111蓄积弹簧力的过程中，直到能量超过发动机的最大载荷，而如果盘卷弹簧111里积蓄的力超过最大载荷，啮合件121c就开始带动啮合着的啮合爪26一起转动而起动发动机。如果发动机被起动了并进入稳定运转状态，由于离心力的作用，啮合爪26就脱离与作动轮121的啮合件121c之间的啮合，而发动机继续运转。
各棘齿123是以预定的相互距离成形在作动轮121的外圆周上，并且整个作动轮121形成一个棘轮。啮合/脱离构件122的一端122b由第一半壳140a上的一个毂部140a-1支承而可以转动，按压按钮149可使端头122a转动到与作动轮121的外周棘齿123啮合/脱离，以允许或阻止作动轮121转动。啮合/脱离构件122的端头122a受一扭力弹簧150偏压，使得在发动机正常起动时端头122a脱离棘齿123，端部122b克服该扭力弹簧150的偏压力而转动，并且端头122a可首先啮合于棘齿123。这里，啮合/脱离构件122和作动轮121的棘齿123对应于本发明的转动禁止装置。
按照这一实施例，为了使啮合/脱离构件122的端头122a克服偏压力而转动，如图12和13所示，安装在第一半壳140a的圆周壁的一部分上的按钮149的末端的一球形部分149a配合于啮合/脱离构件122的末端122a，并且如果按压按钮149，啮合/脱离构件122就克服扭力弹簧150的偏压力而向棘齿123转去。通过这一按压操作，按钮149被锁定装置(未图示)锁住，而如果操作者把按钮149向外拉，按钮149就解锁，啮合/脱离构件122就向脱离与棘齿123的啮合的方向转。啮合/脱离构件122由扭力弹簧150的偏压力固定于第一半壳140a的圆周壁。
电驱动部分130包括起动电动机131和连接于电动机131的输出轴的高速比减速机构132。电动机131的高速转动被通过高速比减速机构132减速，并且传递到盘卷弹簧盒112。高速比减速机构132包括一紧凑的行星齿轮减速机构132a和固定于行星齿轮减速机构132a的输出轴的一正齿轮132b。由于采用行星齿轮减速机构132a和正齿轮132b的组合作为减速机构132，其输入部分和输出轴可以设置在同一轴线上，并且这个轴线可以设置成平行于从第二半壳140b伸向发动机的轴145。还有，在这一实施例中，电驱动部分130的轴线是设置成基本上沿垂向位于轴145以下。用这种做法，本发明中取消了卷绕机构，通常设置在动力蓄积部分110和动力传递部分120下面的电池现在是设置在开关盒17(未图示)里，而开关盒17安装在工作机器的操纵轮(未图示)上，例如在操纵轮壳体的外面，电驱动部分130设置在空的空间里，借以缩短壳体140的轴向长度以及把壳体140的横向宽度缩短为最小。
这一实施例的行星齿轮减速机构132a包括第一到第三内齿轮132a-1到132a-3，它们都是环形太阳齿轮。行星齿轮减速机构132a安装并固定在一容纳电动机驱动装置的壳体134里，与电动机131在一起。也就是说，多个平行于转动轴延伸的突起132a’-1到132a’-3从第一到第三内齿轮132a-1到132a-3的外圆周表面伸出，以及，同样数目的平行于该轴线延伸的配合槽134a-1成形在容纳电动机驱动装置的壳体134的内圆周表面，它们的位置与突起132a’-1到132a’-3相对应。突起132a’-1到132a’-3分别配合到各个配合槽134a-1里。
在这一实施例中，容纳电动机驱动装置的壳体134包括一个有底的圆筒形本体，并且其背对发动机的那一侧是开着的。容纳电动机驱动装置的壳体134被分成为一圆筒形本体134a和一底部134b。平行于轴线延伸的突起134c和134d分别从圆筒形本体134a和底部134b的外表面的一个部分突出，圆筒形的本体134a的内表面还有配合槽134a-1，底部134b上的突起134d成形有一螺纹孔，圆筒形本体134a上的突起134c成形有一螺钉插入孔。行星齿轮减速机构132a的突起132a’-1到132a’-3配合入容纳电动机驱动装置的壳体134的配合槽134a-1，电动机131和行星齿轮减速机构132a装在并固定在容纳电动机驱动装置的壳体134内。内部装有电动机131和行星齿轮减速机构132a的容纳电动机驱动装置的壳体134嵌入并支承在成形在第一半壳140a上的发动机起动装置嵌入孔142里。通过一个固定框135用螺栓和螺母(未图示)把电动机131和行星齿轮减速机构132a紧固在容纳电动机驱动装置的壳体134里，使行星齿轮减速机构132a的输出轴向外伸出。以这种方式，把正齿轮132b固定在行星齿轮减速机构132a的输出轴的端头上，而行星齿轮减速机构132a是安装并固定在容纳电动机驱动装置的壳体134里的。
按照这一实施例，电动机131和盘卷弹簧盒112之间的减速比是设定为1/50。固定在行星齿轮减速机构132a的输出轴上的正齿轮132b和成形在盘卷弹簧盒112的外周表面上的正齿轮113之间的减速比设定为1/2.5，所以行星齿轮减速机构132a的减速比设定为1/20。行星齿轮减速机构132a的输出轴133、也就是正齿轮132b的支承轴端成形有一个可用六角扳手拧的可拧部分133a，成形在第二半壳140b上的一扳手插进孔146的中心位于轴线上。
为了把有上述构造的这一实施例的构成部件装进壳体140，先把第二半壳140b的轴145压配进盘卷弹簧盒112上的通孔112a。注意：此前，单向离合器114应已嵌入盘卷弹簧盒112。这时，盘卷弹簧111的外端啮合并固定于成形在盘卷弹簧盒112的容纳盘卷弹簧的空间的圆周壁上的弹簧外端固定槽(未图示)。接着，把盘卷弹簧111的内端啮合并固定于成形在作动轮121的中央部分的弹簧端部固定部分121b的弹簧内端固定槽121b’。随后，把第二半壳140b上的轴145宽松地插进宽松插入孔121a，使弹簧端部固定部分121b通过这个孔，并且然后把一沉头螺钉148拧进成形在轴145端头的螺钉孔，这样就完成了盘卷弹簧盒112和作动轮121往第二半壳140b里的装配。
在把电驱动部分130装配进壳体140时，此前应已把直流电动机131、减速机构132的行星齿轮减速机构132a和正齿轮132b装配成一个组件。把成形在这一组件的行星齿轮减速机构132a的外周表面上的突起132a’-1到132a’-3配合、固定并支承于成形在第一半壳140a上的减速机构插入孔142的内表面配合槽142a。然后，把第一半壳140a用四个螺栓分别穿过第一半壳140a上的四个螺栓孔143紧固于发动机10。同时，把电动机131定位并固定到曲轴25的一预定位置。
把第一半壳140a连同电驱动部分130一起固定于发动机10之后，用螺栓28穿过一螺钉插入孔147拧进第一半壳140a上的螺纹孔144，而把装配有动力蓄积部分110和动力传递部分120的第二半壳140b整体地固定于第一半壳140a。在把第二半壳140b固定于第一半壳140a时，啮合/脱离构件122的另一转动端122c啮合于作动轮121的外周棘齿123。在啮合/脱离构件122由毂部140a-1可枢转地支承着时，若不操作啮合/脱离构件122的端部122b，端头122c就被扭力弹簧150向不与棘齿123啮合的方向偏压。
按照具有上述构造的这一实施例的发动机电起动装置100在壳体140里取消了常规的卷绕型驱动部分和电池，容纳动力蓄积部分110的盘卷弹簧111的盘卷弹簧盒112和动力传递部分120的作动轮121支承在同一个轴145上，而电动机131和由行星齿轮减速机构132a和正齿轮132b构成的减速机构132沿垂向布置在轴145的下面。由于采用了超紧凑的电动机131和超紧凑的行星齿轮减速机构132a，可把它们极其紧凑地安装在壳体140里。所以，大大地减小了壳体140本身乃至整个起动装置的尺寸。
为了用发动机起动装置100起动发动机10，如果接通装在操纵轮上的起动电动机131，例如给电动机131通电，盘卷弹簧盒112就由包括行星齿轮减速机构132a和正齿轮132b的高速比减速机构132以1/50的减速比传动而向使盘卷弹簧111蓄积动力的方向转动。这时，啮合/脱离构件122不是啮合于动力传递部分120的作动轮121，安装在曲轴25上的啮合爪26仅啮合于作动轮121的啮合件121c。
在盘卷弹簧盒112转动以及盘卷弹簧111蓄积动力的过程中，有倾向于释放积蓄的力的一力作用在盘卷弹簧111上，并且过程进行到通过啮合爪26使曲轴25转动并压缩发动机10的一步骤。但是，在盘卷弹簧111里蓄积到足以超过压缩冲程中的最大载荷之前曲轴25不能进一步转动。如果盘卷弹簧111里积蓄的力超过了发动机10的压缩冲程中的最大载荷，盘卷弹簧111的、向释放积蓄的力的方向的力将变得更大，于是，作动轮121通过啮合爪26使曲轴25转动而使发动机点火，随之开始运转。从电动机131通电到发动机10起动仅为1到5秒。在这一实施例中，如果为起动发动机10对电动机131的放电时间超过10秒，作为蓄电池组16的保护电路之一的过度放电禁止电路就会起作用而关断电池的放电。如果发动机10起动后进入了稳定运转状态，啮合爪26就脱开和作动轮121的啮合件121c的啮合，而发动机继续运转。起动发动机10所需要的时间之所以非常短是因为减速机构的减速比相当小，只有1/50，加之采用本发明的电池，这个起动时间与汽车的标准自动起动机给出的起动时间几乎一样。
从以上说明可明显看出，由于本发明的发动机电起动装置采用锂基二次电池作为电池，不仅电池的尺寸和重量减小了，而且质量和输出的可靠性很高。还有，包括电池的蓄电池组不是装在发动机起动装置的箱体里，而是可以布置在开关盒里，而开关盒安装在工作机器的操纵轮上。由于采用超紧凑电动机和高速比减速机构，起动装置里取消了卷绕式驱动机构，因此，起动装置本身的尺寸得以大大减小。本发明中，结合在蓄电池组里的电动机驱动电路中有过度放电禁止电路、过热防止电路和连接于过度放电禁止电路的继电器电路等保护电路。因此，电动机和蓄电池组的内部电路不会被烧坏。由于蓄电池组里设置有过度充电防止电路B，所以可利用发动机的转动给电池充电。如果配备了有自动节气门的化油器，即使在寒冷的地方也总是能够顺利地起动发动机。发动机起动装置的各个构成零部件的布置达到了最合理的程度，发动机起动装置的尺寸更加缩小了。还有，在不可能驱动起动电动机时可以用手动操作，像常规的电动式发动机起动装置那样，安全地而容易地起动发动机。

Claims (14)

1.一种用于驱动安装在一工作机器上的一紧凑的发动机起动装置(100)的一紧凑的电动机的蓄电池组，所述发动机起动装置包括：一紧凑的电动机(131)；一动力蓄积部分(110)，在其中所述紧凑的电动机(131)的动力被通过一高速比减速机构(132)向动力蓄积方向传递；以及，一动力传递部分(120)，该传递部分能够把由所述动力蓄积部分(110)积蓄的力传递到一发动机(10)的一曲轴(25)，其特征在于：
所述蓄电池组里设置有包括至少两个电池的一锂基二次电池、一常规的诸如自放电阻止电路的保护电路、一过电流防止电路，还进一步设置有一保护电路，所述保护电路包括诸如一过度充电防止电路(B)、一过度放电禁止电路(A)和一起动开关继电器电路的一电子电路，这些电路都连接于所述锂基二次电池。
2.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述过度放电禁止电路(A)是一个时间电路，并且驱动发动机起动电动机(131)所需要的连续放电时间设定为从开始放电起经过5到15秒后自动停止连续放电。
3.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述蓄电池组里的锂基二次电池的总放电量是500到2000mAh，每一电池的放电电压是3.0到4.2V。
4.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述蓄电池组里的锂基二次电池的最大放电电流设定为10到60A，并且当经过了根据所设定的最大放电电流而设定的预定连续放电时间后自动停止放电过程。
5.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述蓄电池组的体积是2.5×104到1.0×105mm3。
6.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，当每一电池的放电电压超过4.0到4.4V时所述过度充电防止电路(B)切断了充电。
7.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，它还包括过热防止电路，其中的保护电路可检测所述蓄电池组的内部温度，并且当检测到的温升达到预定温度时，不管所述过度放电禁止电路(A)的设定放电时间区间是多少，一个电子开关就自动断开。
8.一种安装在一便携式手操工作机器上的紧凑的发动机(10)的发动机起动装置(100)，其特征在于，所述发动机起动装置(100)设置有：紧凑的电动机(131)，该电动机可由如前面任一权利要求所述的蓄电池组驱动；动力蓄积部分(110)，在其中所述紧凑的电动机(131)的动力被通过高速比减速机构(132)向动力蓄积方向传递；以及，所述动力传递部分(120)，该传递部分能够把由所述动力蓄积部分(110)积蓄的力传递到发动机(10)的曲轴(25)。
9.如权利要求8所述的发动机起动装置(100)，其特征在于，所述蓄电池组整体地布置在便携式手操工作机器的一操纵轮的开关盒(17)里。
10.如权利要求8所述的发动机起动装置(100)，其特征在于，所述紧凑的电动机(131)的体积是4.0×103到8.0×104mm3，击穿电流是1到100A，破坏转矩是10到500mNm。
11.如权利要求8所述的发动机起动装置(100)，其特征在于，它还包括有一化油器(15)，该化油器具有由一电磁阀操作的一自动节气门，所述电磁阀由所述锂基二次电池驱动，并且所述电磁阀的驱动电流是200到800mA。
12.一种便携式手操工作机器，它具有如权利要求8到11中任一权利要求所述的发动机起动装置(100)。
13.如权利要求12所述的便携式手操工作机器，其特征在于，所述发动机(10)包括用于给所述锂基二次电池充电的一动力发电机(14)，
所述动力发电机(14)包括设置在所述发动机(10)的一转动部分上的一磁铁(13a，13b)以及设置在所述磁铁(13a，13b)的一相对部分上的一电力发生线圈。
14.如权利要求13所述的便携式手操工作机器，其特征在于，所述发动机(10)的所述转动部分是一个固定于所述曲轴(25)的一风扇(13)。
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