CN202055968U

CN202055968U - 一种即停即起电柔性啮合起动机

Info

Publication number: CN202055968U
Application number: CN2011200876281U
Authority: CN
Inventors: 张力; 栗小云; 王彬
Original assignee: Prestolite Electric Beijing Ltd
Current assignee: Prestolite Electric Beijing Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-03-29

Abstract

一种即停即起电柔性啮合起动机，包括驱动齿轮、单向离合器、拨叉总成、电磁开关总成、继电器总成、驱动轴总成、行星减速机构和电枢总成，还包括一强制啮合结构，该驱动齿轮通过花键与该单向离合器上的齿轮轴连接，该单向离合器与该驱动轴总成通过螺旋花键连接，该驱动轴总成通过该行星减速机构与该电枢总成连接，该齿轮轴的配合花键的长度为L1，该驱动齿轮的配合花键长度为L2，该强制啮合结构包括一形成于该L1与L2之间的行程间隙M和用于保证该驱动齿轮与齿圈顺利啮合的啮合弹簧，该啮合弹簧设置于该驱动齿轮与该齿轮轴之间。本实用新型可实现啮合零故障，并有效地解决电柔性啮合式起动机出现的电磁开关线圈烧毁的问题。

Description

一种即停即起电柔性啮合起动机

技术领域

本实用新型涉及一种汽车起动机，特别是一种汽车即停即起电柔性啮合起动机。

背景技术

整车即停即起系统是一种新型节能环保系统(常见于混合动力系统控制系统中)，原理是当车辆处于“怠速”状态(红灯或堵车)时，驾驶者只要持续性踩上制动踏板或其他操作，发动机就会自动熄火，切换到待机状态；释放踏板或其他操作，车辆会瞬间自动点火，重新起动。由于整车即停即起系统需多次使用起动机，即实现起动机的驱动齿轮与齿圈多次啮合，如发生顶齿或铣齿故障会导致起动不成功而引起交通阻塞等严重问题。故即停即起系统需起动机实现啮合0故障，即不允许有顶齿或铣齿故障发生。

目前车辆市场上，柴油机上的起动机种类众多，按照啮合方式进行分类，一般有惯性啮合式、柔性啮合式和强制啮合式三种，其中大部分使用电柔性啮合式起动机或强制啮合式起动机。申请号为“201010217859”，名称为“一种两级电路柔性啮入式起动机”的中国实用新型专利申请，即公开了一种电柔性起动机，其优点为啮合动作柔和，不会使驱动齿轮与齿圈严重受损，却可能在啮合过程中发生顶齿导致电磁开关故障；而强制啮合虽然有结构简单、制造成本低、起动效果好、不顶齿等优点，但极易发生铣齿等故障，破坏齿圈。故为了保护齿圈，即停即起系统起动机多采用电柔性啮合的啮合方式。

图1为现有技术的电柔性啮合起动机结构示意图，图2为电柔性啮合起动机电路图。下面根据该图对此种类型起动机的啮合过程进行描述：当起动机开关16接通时，起动继电器8的触点闭合，此时电磁开关9的吸拉线圈20、保持线圈21的电路被同时接通，在吸拉线圈20和保持线圈21的共同作用下，柱塞22被吸入，带动拨叉6将单向离合器4向前推出，使驱动齿轮1向前打出。另一方面，吸拉线圈20的电流流入电机内部19，该电流足够大可以克服电机空转阻力使电机19慢转起来，故驱动齿轮1在被拨出过程中会慢转，从而能自动叉开顶齿，使驱动齿轮1顺利与齿圈啮合。当驱动齿轮1与齿圈完全啮合时，在柱塞22的推动下，使电磁开关9内动触点10与静触点11接通，此时蓄电池端子17与电机端子18接通，即起动机主电路被接通，吸拉线圈20被短路，电枢12高速旋转，电枢12的转速经行星减速机构13减速后再经螺旋花键传给单向离合器4，再通过单向离合器4传递给驱动齿轮1，最后起动发动机。即每一次啮合过程都是让驱动齿轮1先啮入齿圈，电磁开关9触点才接通，起动机才真正开始工作。

但当电柔性啮合式起动机因自身零件的使用寿命等原因需进行更换时，此时发动机的齿圈因之前的使用会有不同程度的磨损，而电柔性啮合式起动机在与齿圈啮合时的扭矩较小，如果驱动齿轮啮入力的径向分力小于齿面的摩擦力，会导致驱动齿轮无法旋转啮入齿圈而发生顶齿，造成电磁开关主触点无法接通，电磁开关吸拉线圈长时间通电后烧毁，最后起动机失效。

图3为现有技术强制啮合起动机的电路图，图4为强制啮合起动机的结构图，下面根据该图对此种类型起动机的啮合过程进行描述：当点火开关16接通时，电流经电磁开关9的50端子24流入吸拉线圈20与保持线圈21，在吸拉线圈20与保持线圈21的共同作用力下，柱塞22移动通过拨叉6将单向离合器4与驱动齿轮1向前推出，如驱动齿轮1未与齿圈23顺利啮合会发生顶齿，此时驱动齿轮1停止移动，在电磁开关9磁场力的作用下，柱塞22继续向后移动并压缩辅助弹簧25(辅助弹簧也可在拨叉6后或单向器4后)至动触点10与静触点11接通，即蓄电池端子17与电机端子18接通，起动机通电转动，驱动齿轮1转过一定的角度后，会叉开顶齿位置在辅助弹簧25的推动下迅速与齿圈啮合，起动发动机。即电磁开关9触点接通后，驱动齿轮1才会旋转，叉开顶齿，并利用辅助弹簧25的储能，迅速前移，与飞轮齿圈啮合。

由此可见，现有技术中的起动方式存在因齿圈磨损发生顶齿而引起的电磁开关烧毁或齿圈易被破坏的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种即停即起电柔性啮合式起动机，以解决电柔性啮合因齿圈磨损发生顶齿而引起的电磁开关烧的故障，使其在发生顶齿时，仍能保证电磁开关主触点接通。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种即停即起电柔性啮合起动机，包括驱动齿轮、单向离合器、拨叉总成、电磁开关总成、继电器总成、驱动轴总成、行星减速机构和电枢总成，其中，还包括一强制啮合结构，所述驱动齿轮通过花键与所述单向离合器上的齿轮轴连接，所述单向离合器与所述驱动轴总成通过螺旋花键连接，所述驱动轴总成通过所述行星减速机构与所述电枢总成连接，所述齿轮轴的配合花键的长度为L1，所述驱动齿轮的配合花键长度为L2，所述L1大于L2，所述强制啮合结构包括一形成于所述L1与L2之间的行程间隙M和用于保证所述驱动齿轮与齿圈顺利啮合的啮合弹簧，所述啮合弹簧套装在所述齿轮轴上并设置于所述驱动齿轮与所述齿轮轴之间。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述齿轮轴与所述驱动齿轮连接的一端设置为阶梯轴结构，所述驱动齿轮内设置有与所述阶梯轴结构适配的凸台，所述啮合弹簧分别抵靠在所述凸台与所述阶梯轴结构之间。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述齿轮轴与所述驱动齿轮的配合花键为直齿花键或螺旋花键。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述L1为25～28毫米，所述L2为15～16毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为圆形截面，所述圆形截面的直径为2～3毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为矩形截面，所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为圆形截面，所述圆形截面的直径为2～3毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为矩形截面，所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为圆形截面或矩形截面，所述圆形截面的直径或所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

上述的即停即起电柔性啮合起动机，其中，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为圆形截面或矩形截面，所述圆形截面的直径或所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型提供了一种即停即起电柔性啮合起动机，结合了柔性啮合与强制啮合两种啮合方式，正常啮合时啮合方式为柔性啮合；如发生顶齿故障时，啮合方式由柔性啮合转换为强制啮合，输出扭矩增大，驱动齿轮在大扭矩作用下克服齿面摩擦力与齿圈啮合，从而起动发动机。可实现啮合零故障，并有效地解决了电柔性啮合式起动机出现的电磁开关线圈烧毁的问题。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为现有技术的电柔性啮合起动机结构示意图；

图2为现有技术的电柔性啮合起动机电路图；

图3为现有技术强制啮合起动机的电路图；

图4为现有技术强制啮合起动机的结构图；

图5A为本实用新型一实施例的结构示意图(工作状态)；

图5B为图5A的I部放大图。

其中，附图标记

1 驱动齿轮 2 啮合弹簧

3 齿轮轴 4 单向离合器

5 驱动轴总成 6 拨叉总成

7 柱塞 8 继电器总成

9 电磁开关总成 10 动触点

11 静触点 12 电枢总成

13 行星减速机构 14 接触面

15 接触面 16 起动机开关

17 蓄电池端子 18 电机端子

19 电机 20 吸拉线圈

21 保持线圈 22 柱塞

23 齿圈 24 50端子

25 辅助弹簧 26 强制啮合结构

L1 齿轮轴配合花键的长度 L2 驱动齿轮配合花键的长度

M 行程间隙

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图5A及图5B，图5A为本实用新型一实施例的结构示意图(工作状态)；图5B为图5A的I部放大图。本实用新型的即停即起电柔性啮合起动机，包括驱动齿轮1、单向离合器4、拨叉总成6、电磁开关总成9、继电器总成8、驱动轴总成5、行星减速机构13、电枢总成12，还包括一强制啮合结构26，驱动齿轮1与啮合弹簧2安装在齿轮轴3上，所述驱动齿轮1通过花键与所述单向离合器4上的齿轮轴3连接，所述啮合弹簧2设置于所述驱动齿轮1与所述齿轮轴3之间，所述单向离合器4与所述驱动轴总成5通过螺旋花键连接，所述驱动轴总成5通过所述行星减速机构13与所述电枢总成12连接，电磁开关总成9上的柱塞7与单向离合器4通过拨叉6进行连接。所述齿轮轴3的配合花键的长度为L1，所述驱动齿轮1的配合花键长度为L2，所述L1大于L2，所述强制啮合结构26包括一形成于所述L1与L2之间的间隙M和用于保证所述驱动齿轮1与齿圈23顺利啮合的啮合弹簧2，所述啮合弹簧2套装在所述齿轮轴3上并设置于所述驱动齿轮1与所述齿轮轴3之间。所述齿轮轴3与所述驱动齿轮1连接的一端设置为阶梯轴结构，所述驱动齿轮1内设置有与所述阶梯轴结构适配的凸台，所述啮合弹簧2分别抵靠在所述凸台与所述阶梯轴结构之间。

驱动齿轮1内的直齿花键长度设计不能过短，不然会影响驱动齿轮1的强度。本实施例中，经有限元分析及耐久试验，优选驱动齿轮1的配合花键长度L2选定为15～16mm。齿轮轴3的外直齿花键的长度不能过长，不然也同样会影响齿轮轴3的强度。本实施例中，经有限元分析及耐久试验，在满足驱动齿轮1的接触面15与齿轮轴3的接触面14碰触可使电磁开关的动、静触点接通的条件下，配合花键的长度L1优选为25～28mm。所述齿轮轴3与所述驱动齿轮1的配合花键可以为直齿花键或为螺旋花键。

为保证啮合弹簧2能提供足够大的回复力，所述啮合弹簧2优选为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧或波形弹簧，所述啮合弹簧2的静止长度为22～24毫米，所述啮合弹簧2的外径为25～27毫米，所述弹簧钢为圆形截面或矩形截面，所述圆形截面的直径或所述矩形截面的宽度优选为2～3毫米。

起动机工作时，继电器8吸合，电磁开关9内电磁力拉动柱塞7向后移动，拨叉6带动单向离合器4向前移动，驱动齿轮1向前打出，如驱动齿轮1与齿圈23未顺利啮合而发生顶齿，此时驱动齿轮1不能移动，齿轮轴3继续向前移动，驱动齿轮1相对于齿轮轴3继续向后移动，抵靠在所述驱动齿轮1的凸台与所述齿轮轴3的阶梯轴结构之间的啮合弹簧2被压缩，电磁开关9内的柱塞22在电磁力的作用下继续向后移动，带动拨叉6继续将单向离合器4继续向前推出，直至电磁开关9的动触点10与静触点11被接通，整机输出扭矩增大，单向离合器4通过齿轮轴3的配合花键将扭矩传递给驱动齿轮1，此时驱动齿轮1的径向分力大于齿圈23的齿面摩擦力开始360°高速旋转，当其在转动过程中叉过顶齿后，驱动齿轮1在啮合弹簧2的作用下实现与齿圈23啮合。其中，当起动开关16闭合瞬间至电磁开关9的动触点10与静触点11闭合前的瞬间，电机19的回路型式为蓄电池正极经电磁开关吸拉线圈20至电机19内部，再回到蓄电池负极。

本实用新型结合了柔性啮合与强制啮合两种啮合方式，增大了电柔性啮合起动机驱动齿轮的后退行程和啮合弹簧的弹力，如发动机齿圈磨损严重，驱动齿轮无法啮入齿圈并发生顶齿时，受电磁开关吸拉力作用，驱动齿轮压缩啮合弹簧继续后退至电磁开关动、静触点强行接通，起动机大扭矩输出，转速增加，单向器转过一定的角度后，在啮合弹簧的作用下与齿圈啮合，起动发动机。正常啮合时啮合方式为柔性啮合；如发生顶齿故障时，啮合方式由柔性啮合转换为强制啮合，输出扭矩增大，驱动齿轮在大扭矩作用下克服齿面摩擦力与齿圈啮合，从而起动发动机。可实现啮合0故障，并有效的解决电柔性啮合式起动机出现的电磁开关线圈烧的故障。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种即停即起电柔性啮合起动机，包括驱动齿轮、单向离合器、拨叉总成、电磁开关总成、继电器总成、驱动轴总成、行星减速机构和电枢总成，其特征在于，还包括一强制啮合结构，所述驱动齿轮通过花键与所述单向离合器上的齿轮轴连接，所述单向离合器与所述驱动轴总成通过螺旋花键连接，所述驱动轴总成通过所述行星减速机构与所述电枢总成连接，所述齿轮轴的配合花键的长度为L1，所述驱动齿轮的配合花键长度为L2，所述L1大于L2，所述强制啮合结构包括一形成于所述L1与L2之间的行程间隙M和用于保证所述驱动齿轮与齿圈顺利啮合的啮合弹簧，所述啮合弹簧套装在所述齿轮轴上并设置于所述驱动齿轮与所述齿轮轴之间。

2.如权利要求1所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述齿轮轴与所述驱动齿轮连接的一端设置为阶梯轴结构，所述驱动齿轮内设置有与所述阶梯轴结构适配的凸台，所述啮合弹簧分别抵靠在所述凸台与所述阶梯轴结构之间。

3.如权利要求1所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述齿轮轴与所述驱动齿轮的配合花键为直齿花键或螺旋花键。

4.如权利要求1、2或3所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述L1为25～28毫米，所述L2为15～16毫米。

5.如权利要求4所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为圆形截面，所述圆形截面的直径为2～3毫米。

6.如权利要求4所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为矩形截面，所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

7.如权利要求4所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为圆形截面，所述圆形截面的直径为2～3毫米。

8.如权利要求4所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为矩形截面，所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

9.如权利要求1、2或3所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的圆柱螺旋弹簧，所述弹簧钢为圆形截面或矩形截面，所述圆形截面的直径或所述矩形截面的宽度为2～3毫米。

10.如权利要求1、2或3所述的即停即起电柔性啮合起动机，其特征在于，所述啮合弹簧为由弹簧钢绕制而成的波形弹簧，所述弹簧钢为圆形截面或矩形截面，所述圆形截面的直径或所述矩形截面的宽度为2～3毫米。