CN205349589U - 起动器的接触器、相关联的起动器和起动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种起动器(3)的接触器(5)，起动器(3)包括用于啮合到热力发动机的齿环(21)上的小齿轮(17)，接触器(5)包括：至少一个主电端子(25a，25b)；主触头(31)，能够与至少一个主电端子(25a，25b)相接触，以给电动机(27)供电；致动器(33)，配置用于允许或阻止主触头(31)与至少一个主电端子(25a，25b)之间的电接触；至少一个辅电端子(35a，35b)；辅触头(37)，能够与至少一个辅电端子(35a，35b)相接触，以给起动器(3)的电动机(27)供电。

Description

起动器的接触器、相关联的起动器和起动系统

技术领域

本实用新型涉及尤其是用于机动车辆的热力发动机的起动器领域。

背景技术

由于越来越具有制约性的防污染标准，小汽车制造商应找到用于减少来自车辆的污染的手段。最近开发出的用于减少来自车辆的(尤其在堵车和市区行驶中的车辆的)污染排放的手段之一为使用也称为“起停”或“走走停停”系统的的回复起动系统，其在车辆的例如遇红灯或在堵车时短暂停止过程中关闭发动机以及再次快速启动发动机。要解决关于用于快速重起动热力发动机的起动器的其中一个问题是由起动器驱动的小齿轮与被连接到热力发动机的齿环之间的速度差，该小齿轮必须接合在该齿环上以传送来自起动器的动力。这是因为在发动机起动阶段，齿环的旋转速度减小，然后进入摇摆阶段(rockingphase)，在该摇摆阶段中，齿环由与小齿轮相反的方向的力矩转动，因此在该力矩下再起动可能导致齿环被小齿轮铣削并且因此时刻重新起动和因此劣变，造成车辆出故障。

现有技术中为避免该问题的其中一种手段是引入电子时间延迟装置，以在发动机停止之后等待预定时间，以将动力传送到小齿轮。该时间延迟装置确保在将来自起动器的电动机的动力传送到小齿轮之前，小齿轮具有啮合到齿环上的时间。然而，该时间延迟装置由于增加了车辆发动机再起动时间而趋向于削减用户的便利性，且还趋向于使车辆电子程序复杂化。

实用新型内容

因此本实用新型的目的在于提供一种技术方案，其能够避免在回复重起动时齿环被小齿轮铣削，同时最小化重起动所需时间。

因此本实用新型的主题在于提供一种起动器的接触器，起动器包括用于啮合到热力发动机齿环上的小齿轮，所述接触器包括：

至少一个主电端子，配置用于连接到起动器的电动机的至少一个正电刷，

主触头，能够在闲置位置与激活位置之间移动，在闲置位置中，主触头与至少一个主电端子电绝缘，在激活位置中，主触头与至少一个主电端子相接触，以给电动机供电，

致动器，配置用于进行以下转换：

从允许主触头与至少一个主电端子间的电接触的闲置位置，

到阻止主触头与至少一个主电端子间的电接触的激活位置，

所述接触器还包括：

至少一个辅电端子，配置用于给起动器的电动机供电，

辅触头，能够在闲置位置与激活位置之间移动，在闲置位置中，辅触头与至少一个辅电端子电绝缘，在激活位置中，辅触头与至少一个辅电端子电接触，

并且其中辅触头从闲置位置到激活位置的转换引起给起动器的电动机供电。

根据本实用新型的补充方面，所述接触器被布置为在起动器小齿轮处于对应于被啮合在热力发动机的齿环上的位置中时进行辅触头从闲置位置到激活位置的转换。

根据本实用新型的另一方面，至少一个主电端子被置于给电动机供电的电路的第一支臂中，并且至少一个辅电端子被置于给电动机供电的电路的第二支臂上，第一和第二支被被并联连接。

根据本实用新型的附加方面，所述致动器包括螺线管，螺线管配置用于在其中螺线管未被供电时的致动器的闲置位置与在螺线管被供电时的致动器的激活位置之移动可移动柱塞。

根据本实用新型的补充方面，所述接触器包括绕组元件，所述绕组元件配置用于在闲置位置和激活位置之间移动磁芯的可可动部分，在激活位置中，其首先引起主触头朝向至少一个主电端子的移动，并且其次引起起动器的小齿轮朝向热力发动机的齿环的移动。

根据本实用新型的附加方面，磁芯的可动部分包括：

能够移动主触头的柱塞，

被连接到小齿轮的柱塞杆，

被布置在柱塞和柱塞杆之间的弹簧，柱塞和柱塞杆被安装为能够关于彼此平移地在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，弹簧具有第一长度，并且在第二位置中，弹簧具有比第一长度更短的第二长度，

柱塞还能够引起柱塞杆和辅触头的移动，

磁芯的可动部分配置为在磁芯的可动部分处于激活位置中时，在小齿轮与齿环齿对齿时，柱塞和柱塞杆处于第二位置中，并且在小齿轮啮合在齿环上时处于第一位置中。

根据本实用新型的另一方面，当磁芯的可动部分处于激活位置中并且柱塞和柱塞杆处于第一位置中时，柱塞杆引起辅触头转换到激活位置。

根据本实用新型的补充方面，主电端子被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷，并且主触头被连接到电源。

根据本实用新型的附加方面，所述主电端子被连接到电源，并且主触头被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷。

根据本实用新型的另一方面，接触器包括第一和第二主电端子，用于给起动器的电动机供电，第一主电端子被连接到电源，并且第二主电端子被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷，主触头在其激活位置中与第一和第二主电端子相接触。

根据本实用新型的补充方面，所述辅电端子被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷，并且辅触头被连接到电源。

根据本实用新型的附加方面，辅电端子被连接到电源，并且辅触头被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷。

根据本实用新型的另一方面，接触器包括用于给起动器的电动机供电的第一辅电端子和第二辅电端子，第一辅电端子被连接到电源，并且第二辅电端子被连接到起动器的电动机的至少一个正电刷，辅触头在其激活位置中与第一辅电端子和第二辅电端子相接触。

本实用新型还涉及一种起动器，所述起动器包括：

接触器，和

能够在闲置位置和最终位置之间经过中间位置移动的小齿轮，在最终位置中，小齿轮被啮合在将要起动的热力发动机的齿环上，在中间位置中，小齿轮与齿环齿对齿，

当接触器的磁芯的可动部分被移动到激活位置中时，起动器被布置为至少朝向中间位置驱动小齿轮，并且在小齿轮从中间位置移动到最终位置时，辅触头从闲置位置转换到激活位置。

本实用新型还涉及一种用于起动热力发动机的起动系统，包括起动器，所述系统包括电子控制单元，所述电子控制单元配置用于在起动器以回复模式执行起动时控制致动器处于激活位置中。

根据本实用新型的补充方面，所述电子控制单元配置为在起动器执行冷起动或以直接模式起动时，控制致动器处于闲置位置中。

根据本实用新型的另一方面，电子控制单元被配置为在起动情况下给绕组元件供电。

根据本实用新型的附加方面，致动器被电连接在电子控制单元和地之间。

根据本实用新型的补充方面，致动器被电连接在电子控制单元和电动机的正电刷之间。

附图说明

在接下来参照附图给出的本实用新型的描述中将出现本实用新型的其它特征和优点，所述附图通过标示的方式而不是限制的方式图示了本实用新型的可能的实施方式。

在这些附图中：

图1a图示了根据本实用新型一个实施方式的起动系统的结构图；

图1b图示了图1a的接触器的结构图；

图2图示了根据本实用新型的第一实施方式的起动系统的电路图；

图3图示了根据本实用新型的第二实施方式的起动系统的电路图；

图4图示了在热力发动机停止时的发动机速度变化示例；

图5图示了在冷起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第一结构配置；

图6图示了在冷起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第二结构配置；

图7图示了在冷起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第一结构配置；

图8图示了在回复起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第一结构配置；

图9图示了在回复起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第二结构配置；

图10图示了在回复起动过程中的根据本实用新型一个实施方式的起动系统的第三结构配置。

具体实施方式

在这些附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

在接下来的描述中，在一般性术语中：

术语“回复起动”对应于发动机还未完全停止时的起动或更确切地重起动。在特别地机动车辆的情况下，该类型的起动发生在车辆例如遇到信号灯或交通堵塞而停止时，所述机动车辆设置有发动机的关闭功能和自动重起动或“走走停停”功能。

图1a图示了起动系统1的结构的示例，更具体地，起动器3的接触器5的结构的示例。接触器5包括绕组组件7，绕组组件7包括一个或多个线圈，和磁芯，磁芯包括固定部分9a和可动部分9b，可动部分9b在形成于绕组组件7中心处在闲置位置和激活位置之间的空间内。在绕组组件7被供电时，在绕组组件7的作用下，进行磁芯的可动部分9b自闲置位置到激活位置的转换。

可动部分9b包括柱塞11、柱塞杆13和被布置在柱塞11和柱塞杆13之间的弹性元件或弹簧15。柱塞11和柱塞杆13被安装为能够平移地关于彼此在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，弹簧15具有第一长度，在第二位置中，弹簧15被更多地压缩且具有比第一长度更短的第二长度。

柱塞杆13例如通过拨叉19连接到小齿轮17，以使柱塞杆13的移动引起小齿轮17的移动。特别地，磁芯的可动部分9b自闲置位置到激活位置的转换引起小齿轮17移动朝向热力发动机23的齿环21。

仅在图1b中图示的接触器5还包括两个主电端子25a和25b。第一主电端子25a被连接到起动器3的电动机27的正电刷，第二主电端子25b被连接到电源，在该情况下正端子标示为电池29的+正极，该电池例如为在机动车辆起动系统1的情况下的12V或14V电池。

接触器5还包括主触头31，其能够在闲置位置和激活位置之间移动，在闲置位置中，主触头31与两个主电端子25a和25b电绝缘，在激活位置中，主触头31与两个主电端子25a和25b相接触以给电动机27供电。通过当磁芯的可动部分9b转换到激活位置时与主触头31接触的柱塞11，引起主触头31自闲置位置向激活位置的转换。

而且，接触器5包括具有螺线管的致动器33，螺线管配置为在闲置位置和激活位置之间移动致动器33的可动柱塞，螺线管的供电引起到激活位置的转换。因此致动器33被配置用于自闲置位置转换到激活位置，在闲置位置中，柱塞处于收回位置，能够实现主触头31和主电端子25a以及25b之间的电接触，在激活位置中，柱塞处于展开位置中，阻止主触头31和主电端子25a以及25b中的至少一个之间的电接触，以当致动器33处于激活位置中时，主触头31不能连接两个主电端子25a和25b从而给电动机27供电。

接触器5还包括两个辅电端子35a和35b。第一辅电端子35a被连接到起动器3的电动机27的正电刷，并且第二辅电端子35b被连接到电池29的标记有+的正端子，这对应于这样的事实，即第一辅电端子35a被连接到第一主电端子25a，并且第二辅电端子35b被连接到第二主电端子25b。

接触器5还包括辅触头37，能够在闲置位置和激活位置之间移动，在闲置位置中，辅触头37与两个辅电端子35a和35b电绝缘，在激活位置中，辅触头37与两个辅电端子35a和35b相接触，以给电动机27供电。在柱塞11和柱塞杆13处于第一位置中的条件下，由在磁芯的可动部分9b转换到激活位置时与辅触头37相接触的柱塞13引起辅触头37自闲置位置向激活位置转换。

这是因为，在磁芯的可动部分9b转换到激活位置中时，柱塞11和柱塞杆13被移动，这还导致小齿轮17朝向齿环21移动。但是，在小齿轮17和齿环21之间存在速度差的情况下，尤其在回复起动过程中，小齿轮17不能啮合在齿环21上，且被锁定在齿环21上齿对齿的位置中。该小齿轮17的锁定导致柱塞杆13经由拨叉19的锁定，以使柱塞杆13不能朝向激活位置移动，这导致弹簧15的压缩，并阻止辅触头37自闲置位置向激活位置移动。

因而与主触头31相关联的主电端子25a和25b构成位于电动机27的供电电路的第一支臂上的第一开关，而与辅触头37的辅电端子35a和35b构成位于电动机27的供电电路的第二支臂上的第二开关，第二支臂关于第一支臂并联连接。

在图1a的图中，磁芯的可动部分9b位于闲置位置，因此主触头31和辅触头37同样处于闲置位置。而且，致动器33处于失活位置。起动从起动器3的闲置位置通过绕组组件7的激活而开始，致动器33根据起动类型(冷起动、回复起动等)激活或不激活。

还应注意到，触头31和/或辅触头37可被连接到电池的正端子+或电动机的正电刷，以使仅一个主电端子25a或25b和/或仅一个辅电端子35a或35b被使用，处于激活位置中的致动器33阻止主触头31与主电端子25a或25b间的接触。

致动器33和绕组元件7通过起动系统1的电子控制单元39被激活和失活的，电源通过实际上可为例如晶体管或其它逻辑元件的第一开关41和第二开关43示意性表示。电子控制单元39使得可能例如将电池29的正端子+一方面经由第一开关41连接到致动器33和经由第二开关43连接到绕组元件7。因此通过闭合开关41激活致动器33和通过闭合开关43激活绕组组件7。

而且，两种不同的实施方式能够实现致动器33的连接，并且现在将详细描述。

根据图示于图2中的第一实施方式，致动器33首先被电连接到电子控制单元39的开关41，并且其次被接地。该电路图对应于图1a中的图示。电子控制单元39进一步地被电连接到电池29的正端子+，以在辅触头37处于闲置位置中时使开关41的闭合引起电池29的正端子+与致动器33之间的电连接。在该示例中，绕组元件7包括被标示为7a和7b的两个线圈，即一方面被连接在电子控制单元39的开关43与地之间的保持线圈7a，和被连接在电子控制单元39的开关43与电动机27的正电刷之间的致动线圈7b。两个线圈7a和7b被激活以将磁芯的可动部分9b从其闲置位置移动到其激活位置，然后仅使用保持线圈7a以将磁芯的可动部分9b保持在激活位置中，从而减少绕组元件7的功率消耗。

根据图3中图示的可选的第二实施方式，致动器33被首先电连接到电子控制单元39的开关41，并且其次被电连接到电动机27的正电刷。其它电连接与用于图2的第一实施方式的相同。

图4图示了热力发动机23的发动机转速，也就是说在发动机23的在时间T0处发生的停止过程中转子和因此齿环21的每分钟的转数随时间变化的示例。由此观察到在时间T0和T1之间，每分钟的转数以不规律方式快速下降，该曲线不是直的，而是具有反弹，在该反弹过程中转子速度稍微增大。自时间T1直到在时间T2处转子完全停止，转子进入振荡期间，其中转子的转速可甚至为负，也就是说转子沿反向转动。因而，在该振荡期间，似乎很难或不可能使小齿轮17的旋转速度与齿环21的旋转速度相配，以能够将小齿轮17啮合在齿环21中，从而重起动。另外，如果小齿轮17通过电动机27旋转并且由拨叉19移动以啮合在齿环21上，同时齿环21正沿反向转动，则齿环21被小齿轮17铣削和因此损坏起动器和/发动机23的风险是极大的。因此在转子和齿环21的该振荡阶段过程中需要避免小齿轮17啮合在齿环21上的所有操纵。

因此本实用新型的思路在于在回复起动过程中通过激活致动器33阻止小齿轮17由电动机27驱动的任何旋转，除非小齿轮17被完全啮合在齿环21上，这使得可能将辅触头37置于与辅电端子35a和35b相接触，以给电动机27供电。

现将详细描述起动器3的根据起动类型的不同配置。图5到10的结构对应于图1a的结构。

图5到7描述了直接起动或冷起动的不同步骤。

如图5所示，在冷起动过程中，开关43被闭合，以激活绕组元件7。开关41保持断开，以使致动器33不被供电并维持在闲置位置中。

给绕组元件7供电引起磁芯的可动部分9b朝向其激活位置的移动。可动部分9b的移动首先引起主触头31朝向主电端子25a和25b的移动，其次引起小齿轮17朝向齿环21的移动，直到如图6所示的小齿轮17与齿环21齿对齿的中间位置。小齿轮17与齿环21齿对齿的定位引起弹簧15的压缩，并且可动部分9b转换到第二位置中。因而柱塞杆13不引起辅触头37朝向辅电端子35a和35b的移动。然而，由于主触头31被置于与主接电端子25a和25b相接触，电动机27被供电并引起小齿轮17的旋转，小齿轮17然后将由于电动机27与弹簧15的结合作用而啮合到齿环21上，弹簧15作用在拨叉19上以将小齿轮17朝向齿环21移动。这是因为，由于电动机刚刚起动，小齿轮17的速度较低并且小齿轮17在齿环21上的啮合可如图7所示容易地进行。通过在小齿轮17和齿环21之间传送的旋转，发动机23由此被起动。

图8到10描述了回复起动，也就是说发动机23停止时的起动的不同步骤。

如图8所示，在回复起动时，开关41和43被闭合以激活绕组元件7和致动器33二者。

开关41的闭合引起致动器33转换到其激活位置，也就是说，在阻止主触头33和主电端子25a和25b的至少一个之间的接触的位置中。

给绕组元件7供电引起磁芯的可动部分9b向其激活位置的移动。可动部分9b的移动首先引起主触头31朝向主电端子25a和25b移动，其次引起小齿轮17朝向齿环21移动直到图9中所示的小齿轮17与齿环21齿对齿的中间位置。小齿轮17与齿环21的齿对齿定位引起弹簧15的压缩和磁芯的可动部分9b转换到第二位置中。因而柱塞杆13不引起辅触头37朝向辅电端子35a和35b移动。另外，致动器33的激活阻止主触头31置于与主电端子25a和25b接触，以不给电动机27供电。因此小齿轮17不被旋转。然而，如图10所示，由于弹簧15的作用在拨叉上以使小齿轮17朝向齿环21移动的动作，在齿环21的旋转速度变得足够低时，小齿轮17可啮合到齿环21上。小齿轮17在齿环21上的啮合还引起弹簧15的压缩和可动部分9b到第一位置中的转换，以使柱塞杆13引起辅触头37朝向辅电端子35a和35b移动，这将电动机27经由辅电端子35a和35b供电。将电动机27供电由此引起啮合在齿环21上的小齿轮17的旋转。如图10所示，发动机23由此通过小齿轮17和齿环21之间传送的旋转而被起动。

因而磁芯的可动部分9b的使用使得可能获得机械安全性，该机械安全性防止回复起动过程中小齿轮17没有完全啮合在发动机23的齿环21上时驱动小齿轮17的电动机27的激活，磁芯的可动部分9b首先包括柱塞11，其能够移动主触头31以控制给电动机27的供电，其次包括柱塞杆13，其能够关于柱塞11移动，被连接到拨叉19，且能够根据小齿轮17关于齿环21的位置控制与致动器33相关联的给电动机27的供电，致动器33配置为在回复起动的情况下抑制主触头主触头31的动作。该起动器3的结构因此防止齿环21被小齿轮17的任何铣削，而无需任何电子控制装置或时间延迟装置，这优化重起动所需的时间和起动器3的使用寿命，并最大可能地限制起动器3的电子部分的复杂度，因此限制起动器3的成本。

Claims (15)

1.一种起动器(3)的接触器(5)，所述起动器(3)包括用于啮合到热力发动机齿环(21)上的小齿轮(17)，所述接触器(5)包括：

-至少一个主电端子(25a，25b)，配置为连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷，

-主触头(31)，能够在闲置位置与激活位置之间移动，在闲置位置中，主触头(31)与至少一个主电端子(25a，25b)电绝缘，在激活位置中，主触头(31)与至少一个主电端子(25a，25b)相接触，以给电动机(27)供电，

-致动器(33)，配置为进行以下转换：

从允许主触头(31)与至少一个主电端子(25a，25b)之间的电接触的闲置位置，

到阻止主触头(31)与至少一个主电端子(25a，25b)之间的接触的激活位置，

其特征在于，所述接触器(5)还包括：

-至少一个辅电端子(35a，35b)，配置用于给起动器(3)的电动机(27)供电，

-辅触头(37)，能够在闲置位置与激活位置之间移动，在闲置位置中，辅触头(37)与至少一个辅电端子(35a，35b)电绝缘，在激活位置中，辅触头(37)与至少一个辅电端子(35a，35b)电接触，

且在于，所述辅触头(37)的由闲置位置到激活位置的转换引起给起动器(3)的电动机(27)供电。

2.根据权利要求1所述的接触器(5)，其特征在于接触器(5)布置为使得，在起动器小齿轮(17)处于对应于被啮合到热力发动机(23)的齿环(21)上的位置上时，进行辅触头(37)从闲置位置到激活位置的转换。

3.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于至少一个主电端子(25a，25b)被置于给电动机(27)供电的电路的第一支臂中，并且至少一个辅电端子(35a，35b)被置于在给电动机(27)供电的电路的第二支臂中，第一支臂和第二支臂被并联连接。

4.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于所述致动器(33)包括螺线管(33a)，所述螺线管(33a)配置用于在螺线管(33a)未被供电时的致动器(33)的闲置位置与在螺线管(33a)被供电时的致动器(33)的激活位置之间移动可动柱塞(33b)。

5.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于所述主电端子(25a，25b)被连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷，并且主触头(31)被连接到电源(29)。

6.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于所述主电端子(25a，25b)被连接到电源(29)，并且主触头(31)被连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷。

7.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于所述辅电端子(35a，35b)被连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷，并且辅触头(37)被连接到电源(29)。

8.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，其特征在于所述辅电端子(35a，35b)被连接到电源(29)，并且辅触头(37)被连接到起动器(29)的电动机(27)的至少一个正电刷。

9.根据权利要求1或2所述的接触器(5)，包括用于给起动器(3)的电动机(27)供电的第一辅电端子(35a)和第二辅电端子(35b)，第一辅电端子(35a)被连接到电源(29)，并且第二辅电端子(35b)被连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷，辅触头(37)在其激活位置中与第一辅电端子(35a)和第二辅电端子(35b)相接触。

10.一种起动器(3)，包括：

-根据前述权利要求中任一项所述的接触器(5)，和

-能够经过中间位置而在闲置位置和最终位置之间移动的小齿轮(17)，在最终位置中，所述小齿轮(17)被啮合在将要被起动的热力发动机(23)的齿环(21)上，在中间位置中，所述小齿轮(17)与齿环(21)齿对齿，

当接触器(5)的磁芯的可动部分(9b)被朝向其激活位置移动时，起动器(3)被布置为至少朝向中间位置驱动所述小齿轮(17)，并且在小齿轮(17)从中间位置移动到最终位置时，辅触头(37)从闲置位置转换到激活位置。

11.一种用于起动热力发动机的起动系统(1)，包括根据权利要求10所述的起动器，所述起动系统(1)包括电子控制单元(39)，所述电子控制单元(39)配置用于在起动器(3)以回复模式执行起动时控制致动器(33)处于激活位置中。

12.根据权利要求11所述的起动系统(1)，其特征在于所述电子控制单元(39)配置为在起动器(3)执行冷起动或以直接模式起动时控制致动器(33)处于闲置位置中。

13.根据权利要求11或12所述起动系统(1)，当所述主电端子(25a，25b)被连接到起动器(3)的电动机(27)的至少一个正电刷，并且主触头(31)被连接到电源(29)时，电子控制单元(39)配置为在起动情况下给绕组元件(7)供电。

14.根据权利要求11或12所述的起动系统(1)，其特征在于致动器(33)被电连接在电子控制单元(39)和接地端之间。

15.根据权利要求11或12所述的起动系统(1)，其特征在于致动器(33)被电连接在电子控制单元(39)和电动机(27)的正电刷之间。