CN204458168U - 用于汽车发动机的气起动马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃油发动机起动马达领域一种预啮合轴向涡轮式用于汽车发动机的气起动马达，由动力总成、减速总成、传动总成、马达壳体及安装法兰、止口法兰和小齿轮连接构成。动力总成、减速总成、传动总成和马达壳体依次从右到左连接而成。动力总成由包括定子和转子组合的轴向气道涡轮、动力总成外壳、齿轮轴等组成；减速总成由轴承座、行星架、行星齿轮、轴承、轴封、密封圈组成；传动总成包括输出轴、下棘轮、导柱、轴瓦、轴瓦座、上棘轮、活塞、球轴承、滚针轴承、弹簧、花键轴、轴套和内卡环连接组成；马达壳体通过螺栓将马达壳体、轴承座、动力总成外壳连接成一体。本实用新型具有与汽车发动机更为匹配、适应发动机起动特点和要求等优点。

Description

用于汽车发动机的气起动马达

技术领域

本实用新型涉及燃油发动机的起动马达，更具体地说，本实用新型涉及一种预啮合轴向涡轮式用于汽车发动机的气起动马达。

背景技术

起动马达是燃油发动机所配置的关键部件之一，它通常分为电起动马达、气起动马达、液压起动马达和弹簧起动马达。汽车发动机通常配置电起动马达。电起动方式是由车载蓄电池向马达供电并驱动发动机飞轮转动，实现发动机点火起动。它的局限性是起动瞬间电流大易导致马达发热严重、寒冷气候时蓄电池亏电，均不利于马达频繁使用。

    随着环保减排等社会应用需求增加，以及为满足工程车辆、煤矿车辆频繁起动、防爆等需求，则需要在车用发动机上配置气起动马达，并配置车载空压泵和储气罐为气起动马达提供气源动力。

而现有气起动马达则主要应用在船用发动机和其它一些陆用发动机上，这类发动机功率比汽车发动机大，所匹配的气起动马达功率和体积也较大。将现有的气起动马达应用在车辆上存在以下几个方面的问题：

    1.船用等发动机往往机旁配置电气控制箱，起动时由电控箱自主控制发动机的起动过程，如起动时间、起动完成、起动失败等控制。现有气起动马达也是基于这样的应用技术控制方式进行产品设计生产的，并没有过多考虑起动过程不合理对马达产生的不利。而汽车发动机的起动过程往往是人为操作的。没有了自动控制、操作人员缺乏专业素质及不良的操作习惯等会使起动过程不合理，并导致起动马达损坏。

    2.配置在汽车发动机上，现有的气起动马达体现出功率和体积偏大的问题，导致动力浪费和成本过高。马达体积大也导致安装时占用车辆空间大，甚至会出现因与发动机干涉而安装不上的尴尬。

3.气源条件在船上是没有问题的，而车辆上因空间有限，气源压力和储气罐容量较小，这就要求车用气起动马达效率更高，并能在更低的气源压力条件下正常工。而现有的气起动马达做不到这一点。

发明内容

本实用新型发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种与汽车发动机更为匹配、适应车用发动机起动特点和要求的气起动马达，从而满足车用发动机气马达起动的应用要求。

本实用新型发明的目的是通过以下技术方案实现的：

    一种用于汽车发动机的气起动马达，由动力总成、减速总成、传动总成、马达壳体及安装法兰、止口法兰和小齿轮连接构成。所述动力总成、减速总成、传动总成和马达壳体依次从右到左连接而成；所述动力总成由包括一、二级定子和一、二级转子组合的轴向气道涡轮、动力总成外壳、齿轮轴等组成，所述动力总成外壳设有马达进气口，所述一、二级定子与一、二级转子交错轴向排列，且套在齿轮轴上，所述动力总成外壳的端部设有排气风板；所述减速总成由轴承座、行星架、行星齿轮、轴承、轴封、密封圈组成，所述轴承座为台阶轴形式，台阶轴大端沿圆周设有螺栓孔和台阶止口，通过螺栓将减速总成与动力总成及马达壳体总成定位连接，台阶轴小端外圆上设有密封槽及O形密封圈，所述行星架两端均有球轴承支承在轴承座上，行星架与轴承座之间设有轴封，行星架一端设有滚柱及行星齿轮，另一端设有花键轴的直花键内孔，与传动总成中的花键轴滑动配合；所述传动总成包括输出轴、下棘轮、导柱、轴瓦、轴瓦座、上棘轮、活塞、球轴承、滚针轴承、弹簧、花键轴、轴套和内卡环连接组成，所述花键轴为空心台阶轴形式，一端设有外圆直花键，另一端设有外螺旋花键，花键轴中间段设有球轴承，所述活塞支承在球轴承外圈上，并设有内卡环进行轴向限位，活塞与马达壳体内表面形成动密封，活塞内孔则套在减速总成中轴承座的小端外圆上，同样与之形成动密封，所述上棘轮为花键套形式，内孔设有一段内螺旋花键，套在花键轴上，上棘轮的外圆上设有台阶，该台阶与花键轴的台阶之间装有弹簧，上棘轮的端面设有棘齿，与下棘轮的棘齿相互咬合，下棘轮焊接在输出轴上，所述输出轴为台阶轴形式，两轴端分别连接小齿轮和花键轴；所述马达壳体的外圆为台阶轴，内圆为台阶孔，马达壳体大端均布螺栓孔，通过螺栓将马达壳体、轴承座、动力总成外壳连接成一体，马达壳体径向还设有两个气路接口，马达壳体的端面设有止口法兰，马达壳体的内圆通过球轴承与输出轴配合。

 本实用新型发明的目的还可以通过以下技术方案实现的：

所述动力总成齿轮轴设有定位套和球轴承，齿轮轴的左端还设有锁紧螺母，所述定位套分别和轴承座、二级定子之间通过轴封作径向连接，所述球轴承分别和轴承座、二级定子作径向连接，所述轴承座的外圆与动力总成外壳的内圆设有O型密封圈。所述减速总成的两个球轴承分别通过内卡环和外卡环定位，所述轴承与轴封之间设有垫圈，所述轴承座与行星齿轮之间设有调整垫圈及垫圈，所述行星齿轮与滚柱之间镶套滚针轴承，所述滚柱的端部通过挡圈及C型卡簧固定行星齿轮。所述传动总成的输出轴外圆与下棘轮内孔之间的空间设有三片沿圆周均布的轴瓦，所述导柱穿过轴瓦上的销孔，并固定在下棘轮上，轴瓦端面还套有轴瓦座和垫片，所述输出轴最小段伸入花键轴内孔中，与花健轴内孔之间有滚针轴承支承，所述滚针轴承通过内卡环固定在花键轴上，所述滚针轴承内圈与输出轴为间隙配合，使输出轴可以轴向移动，所述输出轴小端还设有螺孔，套有轴套和垫片的螺栓穿过花键轴的台阶孔固定在输出轴上。所述马达壳体设有安装法兰，所述止口法兰与球轴承之间设有轴封和波形垫圈，所述球轴承的另一端设有孔用挡圈定位。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型较大程度改变了现有气起动马达的结构，在汽车配置上实现了合理的气起动马达功率；结构紧凑，体积小，能适应普通卡车、重型卡车及公交、大巴等燃油发动机气起动马达配置和安装要求；大量的滚动摩擦支承和棘轮离心力脱离等设计提高了产品结构强度和耐磨性，更加适应汽车发动机人为操作起动过程和频繁起动的要求，提高了产品适应性能；更为合理的结构可保证马达在3－10Bar的气源条件下正常工作，适应气源条件更宽，用于车辆时在无补气条件下可实现多次起动，使车辆气起动更为可靠。因此该实用新型解决了气起动马达在汽车发动机起动应用上的匹配性和适应性问题。

附图说明

图1：用于汽车发动机的气起动马达结构剖示图；

    图2：用于汽车发动机的气起动马达外壳剖示图；

图3：用于汽车发动机的气起动马达传动总成剖示图；

图4：用于汽车发动机的气起动马达减速总成剖示图；

    图5：用于汽车发动机的气起动马达动力总成剖示图。

图中：输出轴1、下棘轮2、 导柱3、 轴瓦4、 轴瓦座5、 垫片6、上棘轮7、轴套8、 

螺栓9、垫圈11、活塞12、 轴用挡圈13、 球轴承14、 O型密封圈15、内卡环16、花键轴17、滚针轴承18、内卡环19、弹簧20、 

行星架21、内卡环22、O型密封圈23、球轴承24、垫圈25、轴封26、轴承座27、外卡环28、球轴承29、调整垫圈30、行星齿31、挡圈32、滚针轴承33、C型卡簧34、滚柱35、垫圈36、内齿圈37、 定位销38、O型密封圈39、圆柱销40、锁紧螺母41、垫片42、 球轴承43、轴承座44、一级定子45、轴封46、定位套47、圆柱销48、二级定子49、齿轮轴50、平键51、波形垫圈52、二级转子53、 定位套54、平键55、一级转子56、动力总成外壳57、 内六角螺钉58、球轴承59、孔用挡圈60、马达壳体61、 内六角圆柱头螺栓62、小齿轮63、挡圈64、止口法兰65、 轴封66、波形垫片 67、 安装法兰68、内六角圆柱头螺栓 69、垫圈70 、螺栓71、 弹簧72、 垫片73、螺栓74、进气法兰75、螺栓76、弹簧垫片77、排气风板78、 进气口79、螺栓孔80、直花键内孔81、螺旋花键83、气路接口84。

具体实施方式：

下面将结合附图和实施例对本实用新型的实质性内容作进一步详细描述：

如图1所示：本实用新型通过以下具体方案实施：一种用于汽车发动机的气起动马达，由动力总成，减速总成，传动总成，马达壳体及安装法兰68、止口法兰65和小齿轮63连接构成。

如图1和图5所示：动力总成由一级定子45、二级定子49和一级转子56、二级转子53组合的轴向气道涡轮、动力总成外壳57、齿轮轴50等组成。马达进气口79在动力总成外壳57上，涡轮定子45、49与转子56、53交错轴向排列，且套在齿轮轴50上，涡轮转子56、53与齿轮轴50采取键连接51、55，涡轮定子45、49与动力总成外壳57内腔过盈固定，涡轮转子56、53与动力总成外壳57内腔间隙配合，而齿轮轴50与减速总成中的行星齿轮31配合传动。压缩空气从进气口79进入，经过定子45、49和转子56、53的气道，吹动转子56、53旋转，从尾端所设的排气风板78轴向排出，而转子56、53则带动了齿轮轴50，使之产生转速和扭矩（参见图5）。动力总成齿轮轴的两端分别设有定位套54和球轴承43，齿轮轴50的左端还设有锁紧螺母41，定位套54分别和轴承座44、二级定子49之间通过轴封46作径向连接，球轴承43分别和轴承座44、二级定子49作径向连接，轴承座44的外圆与动力总成外壳57的内圆设有O型密封圈39。

    如1和图4所示：减速总成由轴承座27、行星架21、行星齿轮31、球轴承29、轴封26、O型密封圈23等组成。其中轴承座27为台阶轴形式，台阶轴大端沿圆周分布了螺栓孔和台阶止口，用于将减速总成与动力总成及马达壳体61的定位连接，台阶轴小端外圆上设有密封槽，槽内装有O形密封圈23，用于与传动总成的活塞12内孔形成动密封。行星架21两端均有球轴承29支承在轴承座27上，以保证其足够的径向支承强度和转动平衡性。在行星架21与轴承座27之间还装有轴封26，行星架21一端装有滚柱35及行星齿轮31，另一端设有直花键81内孔，与传动总成中的花键轴17滑动配合，传递转速和扭矩。行星减速机构将齿轮轴输入的转速降低，同时将扭矩放大。

    如图1和图3所示：传动总成包括输出轴1、下棘轮2、导柱3、轴瓦4、轴瓦座5、垫片6、上棘轮7、活塞12、球轴承14、滚针轴承18、弹簧20、花键轴17、轴套8、螺栓9、内卡环16、19等组成。其中花键轴17为空心台阶轴形式，一端设有外圆直花键82，与上游动力输出的花键内孔81相配合，并可在花键内孔81内轴向滑动。花键轴17另一端设有外螺旋花键83，与上棘轮7配合，使上棘轮7在花键轴17上可以轴向滑动并产生一定角度的转动，目的在于起动发动机过程中出现顶齿（相互啮合的两个齿在轴向重叠）时，螺旋花键83机构起作用，使小齿轮63旋转一定角度，进而能够与飞轮齿圈啮合。花键轴17中间段装有球轴承14，活塞12支承在球轴承14外圈上，并有内卡环16轴用挡圈13进行轴向限位。活塞12为筒状，外径上设有密封槽及O型密封圈15，与马达壳体61内表面形成动密封。活塞12内孔则套在减速总成中轴承座27的小端外圆上，同样与之形成动密封。上棘轮7为花键套形式，内孔设有一段内螺旋花键，套在花键轴17的螺旋花键83上，外圆上有台阶，台阶与花键轴17的台阶之间装有弹簧20。上棘轮7端面有棘齿，与下棘轮2的棘齿相互咬合，其作用是上棘轮7将扭矩和转速单向传递到下棘轮2，而下棘轮2无法将扭矩同向传递到上棘轮7，目的是当发动机反向带动马达齿轮旋转时，将传动链在棘轮上断开。而弹簧20的作用是使棘轮传递扭矩时咬合紧密不打滑，而反向传动时允许上棘轮7轴向滑动。下棘轮2焊接在输出轴1上，输出轴1也为台阶轴形式，两轴端均有螺孔，大端端面有楔形块结构。输出轴1外圆与下棘轮2内孔之间留有一定空间，装有三片沿圆周均布的轴瓦4，导柱3穿过轴瓦4上的销孔，并固定在下棘轮2上，轴瓦4端面还套有轴瓦座5和垫片6，并可以自由转动。输出轴1最小段伸入花键轴内孔81中，与花健轴内孔81之间有滚针轴承18支承，滚针轴承18以内卡环19固定在花键轴17上，而滚针轴承18内圈与输出轴1为间隙配合，使输出轴1可以轴向移动。输出轴1小端还设有螺孔，套有轴套8和垫圈11的螺栓9穿过花键轴17的台阶孔固定在输出轴1上。

    如图1和图2所示：马达壳体61呈筒状，外圆为台阶轴，内圆为台阶孔，马达壳体61大端均布了螺栓孔，通过螺栓将马达壳体61、轴承座27、动力总成外壳57连接成一体。马达壳体61径向还设有两个气路接口84，工作时压缩空气通过气路接口84推动活塞12轴向移动，从而带动传动总成轴向移动，小齿轮63伸出与发动机飞轮齿圈啮合，这时活塞12移过一定行程，两个气路接口84相通，气信号输出，用来控制气动马达主气路导通，气起动马达工作。

马达壳体61的大端内孔与活塞12滑动配合，大端台阶与活塞12之间还装有弹簧72，用于传动总成和小齿轮63的复位。马达壳体61最小端内孔装有球轴承59，球轴承59内孔支承输出轴1并与之间隙配合，使输出轴1可以轴向滑动。安装法兰68和止口法兰65依次装在马达壳体61小端的台阶轴上，并以螺栓62固定。输出轴1从止口法兰65中心孔伸出，端面的楔形块与小齿轮63上的楔形块相互咬合，并以螺栓固定在输出轴1上。

Claims (5)

1.一种用于汽车发动机的气起动马达，由动力总成、减速总成、传动总成、马达壳体及安装法兰、止口法兰和小齿轮连接构成，其特征在于：所述动力总成、减速总成、传动总成和马达壳体依次从右到左连接而成；所述动力总成由包括一、二级定子和一、二级转子组合的轴向气道涡轮、动力总成外壳、齿轮轴等组成，所述动力总成外壳设有马达进气口，所述一、二级定子与一、二级转子交错轴向排列，且套在齿轮轴上，所述动力总成外壳的端部设有排气风板；所述减速总成由轴承座、行星架、行星齿轮、轴承、轴封、密封圈组成，所述轴承座为台阶轴形式，台阶轴大端沿圆周设有螺栓孔和台阶止口，通过螺栓将减速总成与动力总成及马达壳体总成定位连接，台阶轴小端外圆上设有密封槽及O形密封圈，所述行星架两端均有球轴承支承在轴承座上，行星架与轴承座之间设有轴封，行星架一端设有滚柱及行星齿轮，另一端设有花键轴的直花键内孔，与传动总成中的花键轴滑动配合；所述传动总成包括输出轴、下棘轮、导柱、轴瓦、轴瓦座、上棘轮、活塞、球轴承、滚针轴承、弹簧、花键轴、轴套和内卡环连接组成，所述花键轴为空心台阶轴形式，一端设有外圆直花键，另一端设有外螺旋花键，花键轴中间段设有球轴承，所述活塞支承在球轴承外圈上，并设有内卡环进行轴向限位，活塞与马达壳体内表面形成动密封，活塞内孔则套在减速总成中轴承座的小端外圆上，同样与之形成动密封，所述上棘轮为花键套形式，内孔设有一段内螺旋花键，套在花键轴上，上棘轮的外圆上设有台阶，该台阶与花键轴的台阶之间装有弹簧，上棘轮的端面设有棘齿，与下棘轮的棘齿相互咬合，下棘轮焊接在输出轴上，所述输出轴为台阶轴形式，两轴端分别连接小齿轮和花键轴；所述马达壳体的外圆为台阶轴，内圆为台阶孔，马达壳体大端均布螺栓孔，通过螺栓将马达壳体、轴承座、动力总成外壳连接成一体，马达壳体径向还设有两个气路接口，马达壳体的端面设有止口法兰，马达壳体的内圆通过球轴承与输出轴配合。

2.根据权利要求1所述的用于汽车发动机的气起动马达，其特征在于：所述动力总成齿轮轴设有定位套和球轴承，齿轮轴的左端还设有锁紧螺母，所述定位套分别和轴承座、二级定子之间通过轴封作径向连接，所述球轴承分别和轴承座、二级定子作径向连接，所述轴承座的外圆与动力总成外壳的内圆设有O型密封圈。

3.根据权利要求1所述的用于汽车发动机的气起动马达，其特征在于：所述减速总成的两个球轴承分别通过内卡环和外卡环定位，所述轴承与轴封之间设有垫圈，所述轴承座与行星齿轮之间设有调整垫圈及垫圈，所述行星齿轮与滚柱之间镶套滚针轴承，所述滚柱的端部通过挡圈及C型卡簧固定行星齿轮。

4.根据权利要求1所述的用于汽车发动机的气起动马达，其特征在于：所述传动总成的输出轴外圆与下棘轮内孔之间的空间设有三片沿圆周均布的轴瓦，所述导柱穿过轴瓦上的销孔，并固定在下棘轮上，轴瓦端面还套有轴瓦座和垫片，所述输出轴最小段伸入花键轴内孔中，与花健轴内孔之间有滚针轴承支承，所述滚针轴承通过内卡环固定在花键轴上，所述滚针轴承内圈与输出轴为间隙配合，使输出轴可以轴向移动，所述输出轴小端还设有螺孔，套有轴套和垫片的螺栓穿过花键轴的台阶孔固定在输出轴上。

5.根据权利要求1所述的用于汽车发动机的气起动马达，其特征在于：所述马达壳体设有安装法兰，所述止口法兰与球轴承之间设有轴封和波形垫圈，所述球轴承的另一端设有孔用挡圈定位。