CN217682056U - 一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气启动马达技术领域，尤其涉及一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，包括动力总成、减速总成、传动总成和输出齿轮，动力总成包括设有进气口和排气口的涡轮外壳，涡轮外壳内从进气口到排气口沿轴向依次布置有与涡轮外壳固定连接的导流板、与导流板固定连接的喷嘴以及内孔与转子轴连接的转子，转子与转子轴为分体件，转子轴靠近排气口的排气端通过第一轴承支撑在与排气口相连接的排气罩上，转子轴靠近进气口的输出端通过第二轴承支撑在导流板上，涡轮外壳的一端与排气罩通过第一短螺栓相连接，涡轮外壳的另一端与减速总成的壳体通过第二短螺栓相连接。可靠性得到了显著提高，能更好适应大功率涡轮式气启动马达的新应用需求。

Description

一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达

技术领域

本实用新型涉及气启动马达技术领域，尤其涉及一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达。

背景技术

气启动马达启动是用于内燃机的启动方式之一，从动力工作原理上可分为齿轮式、叶片式和涡轮式，其中齿轮式气启动马达因其原理落后，机械效率最差，对气源条件要求较高，已趋于淘汰，而涡轮式气启动马达的能量转换效率是目前气启动马达技术中最好的，功率重量比相比之下也最高。但是，现有的大功率涡轮式气启动马达因应用工况恶劣、设计边界条件严苛、制造难度大，以及在结构方面尤其是传动和支撑结构上存在一些不合理不可靠之处，导致在应用效果上出现可靠性不高、寿命不长的状况，尤其应用在大型柴油机(排量>300L)上，高频交变冲击负载使马达很快出现故障损坏。

另一方面近年来随着柴油机技术的发展(如电喷、高压共轨、多燃料的大型柴油机投入应用)和船舶推进技术的发展(如综合电推技术)，对高可靠、高效率的大功率涡轮式气启动马达也有着紧迫的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可靠性好的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，包括动力总成、减速总成、传动总成和输出齿轮，动力总成产生的转动动力依次通过减速总成和传动总成传递至输出齿轮，动力总成包括设有进气口和排气口的涡轮外壳，涡轮外壳内从进气口到排气口沿轴向依次布置有与涡轮外壳固定连接的导流板、与导流板固定连接的喷嘴以及内孔与转子轴连接的转子，转子与转子轴为分体件，转子轴靠近排气口的排气端通过第一轴承支撑在与排气口相连接的排气罩上，转子轴靠近进气口的输出端通过第二轴承支撑在导流板上，涡轮外壳的一端与排气罩通过第一短螺栓相连接，涡轮外壳的另一端与减速总成的壳体通过第二短螺栓相连接。

优选地，转子采用铝合金材料制成，转子轴采用合金钢材料制成。

优选地，转子轴的输出端的端面上开设有具有内花键的内花键孔，太阳轴的一端外周面上设有外花键并伸入内花键孔内与内花键配合连接，且另一端连接减速总成，太阳轴通过第三轴承支撑在涡轮外壳上。

优选地，第二轴承的一侧与导流板之间通过第一卡环进行轴向限位，且另一侧与转子之间设有限位套，转子轴的排气端上设有第一胀紧套，第一胀紧套与转子轴过盈配合并沿轴向依次压紧第一轴承、转子、限位套和第二轴承。

优选地，涡轮外壳靠近排气罩的一端外周缘上设有第一凸缘，第一凸缘朝向排气罩的一端端面上开设有螺纹沉孔，排气罩上开设有第一连接通孔，第一短螺栓连接第一连接通孔和螺纹沉孔；涡轮外壳靠近减速总成的壳体的一端外周缘上设有第二凸缘，第二凸缘上开设有螺栓过孔，减速总成的壳体上开设有第二连接通孔，第二短螺栓连接螺栓过孔和第二连接通孔。

优选地，传动总成包括与减速总成相连接的大齿轮和内套于大齿轮的内孔中的花键轴，花键轴与大齿轮的内孔之间沿轴向设有圆螺母、蝶形弹簧、两个摩擦片和两个压板，两个摩擦片分别与花键轴的两侧面贴合相接，两个压板分别与两个摩擦片贴合相接，蝶形弹簧设于一个压板与大齿轮的内孔上的台阶面之间，圆螺母与另一个压板贴合相接并压缩蝶形弹簧，圆螺母与压板相接触的端面覆盖压板，圆螺母与大齿轮相连接。

优选地，传动总成包括与减速总成相连接的大齿轮、内套于大齿轮的内孔中的花键轴、一端端面上开设有内孔且另一端连接输出齿轮的驱动主轴、以及内套于驱动主轴的内孔中并沿轴向相对接配合的内花键棘轮和外花键棘轮，内花键棘轮和外花键棘轮的对接面上设有相互啮合的棘齿；花键轴依次穿过外花键棘轮和内花键棘轮伸入驱动主轴的内孔中，内花键棘轮与花键轴之间通过直花键连接并与驱动主轴之间具有径向间隙，外花键棘轮与驱动主轴之间通过螺旋花键连接并与花键轴之间具有径向间隙。

优选地，驱动主轴的内孔中在外花键棘轮远离内花键棘轮的一侧内套有第一弹簧座，第一弹簧座内安装有第一弹簧，第一弹簧沿轴向弹性顶压于第一弹簧座与外花键棘轮之间；内花键棘轮远离外花键棘轮的一侧与驱动主轴的内孔的内周壁之间通过台阶面相互卡接配合。

优选地，花键轴伸入驱动主轴的内孔中的端部通过第八轴承支撑在驱动主轴的内孔的内周壁上，花键轴的外周面上设有与驱动主轴的内孔的底壁间隔相对的卡接面，第八轴承的一侧与卡接面相抵接，且另一侧与第二弹簧座相抵接，第二弹簧座内套于驱动主轴的内孔中，第二弹簧座内安装有第二弹簧，第二弹簧沿轴向弹性顶压于第二弹簧座与驱动主轴的内孔的底壁之间，花键轴伸入内孔中的端部穿设于第二弹簧座和第二弹簧内。

优选地，驱动主轴连接输出齿轮的一端为实心轴段，驱动主轴上设有螺母、蝶形防松垫圈和第三平垫圈对输出齿轮进行轴向限位。

与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：

本实用新型的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，改变了现有技术中转子与转子轴的一体式结构，将转子与转子轴设计为装配在一起的分体件，装配组件可以做去料动平衡调整，并成组使用，既保证了转子工作时的动平衡，有效保护了转子轴的支撑轴承，又可以实现转子轴单独采用强度和韧性更好的材质，使得转子轴输出端的内花键输出结构有更好的抗冲击强度和韧性。

同时，本实用新型的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达不以现有的长螺栓贯穿的方式连接排气罩、涡轮外壳和减速总成的壳体，而是将涡轮外壳的两端分别通过一个短螺栓与排气罩和减速总成的壳体分别连接，由此可使得工作时动力总成的涡轮外壳吸收交变冲击负载产生的振动和微量变形不会传递到两个短螺栓上导致螺栓疲劳断裂，确保了螺栓连接可靠，在不改变动力总成连接结构外形尺寸的条件下，有效解决了大功率涡轮式气启动马达的动力总成连接结构的可靠性问题。由此，本实用新型的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的可靠性得到了显著提高，能够更好地适应大功率涡轮式气启动马达的新应用需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的剖面结构示意图。

图2是本实用新型实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的动力总成的剖面结构示意图。

图3是本实用新型实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的减速总成的剖面结构示意图。

图4是本实用新型实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的传动总成的剖面结构示意图。

图5是本实用新型实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的传动总成中，内花键棘轮和外花键棘轮的对接面上设有棘齿的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 涡轮外壳 26 复位螺栓 53 圆螺母

1a 进气口 27 压缩弹簧 54 止动螺钉

1b 排气口 28 第一平垫圈 55 驱动主轴

2 导流板 29 第一短螺栓 56 内花键棘轮

3 喷嘴 30 第二短螺栓 57 外花键棘轮

4 转子 31 一级齿轮箱 58 第一弹簧座

5 第一螺钉 32 二级齿轮箱 59 第一弹簧

6 转子轴 33 弹性垫圈 60 第一内卡环

7 平键 34 行星架 61 第八轴承

8 第一轴承 35 行星齿轮 62 第二弹簧座

9 排气罩 36 内齿圈 63 第二弹簧

10 第二轴承 37 小齿轮 64 活塞

11 太阳轴 38 第二螺钉 65 第九轴承

12 第三轴承 39 行星齿轮轴 66 第二内卡环

13 第一卡环 40 第四轴承 67 输出齿轮

14 限位套 41 轴承衬套 68 主轴壳体

15 第一胀紧套 42 第五轴承 69 第十轴承

16 第一波形垫圈 43 第三螺钉 70 第三轴封

17 波形弹簧 44 第六轴承 71 复位弹簧

18 轴封底座 45 第二轴封 72 六角头螺栓

19 第一轴封 46 第二平垫圈 73 活塞挡板

20 轴承隔套 47 大齿轮 74 螺母

21 第二卡环 48 花键轴 75 蝶形防松垫圈

22 第二波形垫圈 49 摩擦片 76 第三平垫圈

23 第二胀紧套 50 压板 77 第三弹簧座

24 包容环 51 蝶形弹簧 78 第三弹簧

25 排气网板 52 第七轴承

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图5所示，本实用新型的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的一种实施例。本实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达包括动力总成、减速总成、传动总成和输出齿轮67，动力总成产生转动动力(包括转速和扭矩)，动力总成产生的转动动力依次通过减速总成和传动总成传递至输出齿轮67。

参见图1和图2，动力总成包括涡轮外壳1，涡轮外壳1设有进气口1a和排气口1b，涡轮外壳1内从进气口1a到排气口1b沿轴向依次布置有导流板2、喷嘴3以及转子4。导流板2与涡轮外壳1固定连接。喷嘴3与导流板2固定连接，本实施例中，喷嘴3与导流板2通过第一螺钉5固定连接，喷嘴3的外周缘与导流板2之间留有轴向间隙和径向间隙。转子4与喷嘴3之间留有轴向间隙，转子4的外周侧与涡轮外壳1之间留有径向间隙。转子4的内孔与转子轴6连接，转子4与转子轴6为分体件。优选地，转子4的内孔与转子轴6通过平键7过盈配合连接。转子轴6靠近涡轮外壳1排气口1b的一端为排气端，转子轴6的排气端通过第一轴承8支撑在排气罩9上，排气罩9与涡轮外壳1的排气口1b相连接。转子轴6靠近涡轮外壳1进气口1a的一端为输出端，转子轴6的输出端穿过导流板2并通过第二轴承10支撑在导流板2上。本实施例中的动力总成改变了现有技术中转子与转子轴的一体式结构，将转子4与转子轴6设计为装配在一起的分体件，装配组件可以做去料动平衡调整，并成组使用，既保证了转子4工作时的动平衡，有效保护了转子轴6的支撑轴承，又可以实现转子轴6单独采用强度和韧性更好的材质，使得转子轴6输出端的内花键输出结构有更好的抗冲击强度和韧性。优选地，本实施例中，转子4采用铝合金材料制成，转子轴6采用强度和韧性更好的合金钢材料制成。

涡轮外壳1的一端(排气口1b处)与排气罩9通过第一短螺栓29相连接，涡轮外壳1的另一端与减速总成的壳体通过第二短螺栓30相连接，减速总成的壳体包括一级齿轮箱31和二级齿轮箱32。本实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达不以现有的长螺栓贯穿的方式连接排气罩9、涡轮外壳1和减速总成的壳体，而是将涡轮外壳1的两端分别通过一个短螺栓(第一短螺栓29和第二短螺栓30)与排气罩9和减速总成的壳体分别连接，由此可使得工作时动力总成的涡轮外壳1吸收交变冲击负载产生的振动和微量变形不会传递到两个短螺栓上导致螺栓疲劳断裂，确保了螺栓连接可靠，在不改变动力总成连接结构外形尺寸的条件下，有效解决了大功率涡轮式气启动马达的动力总成连接结构的可靠性问题。

由此，本实施例的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达的可靠性得到了显著提高，能够更好地适应大功率涡轮式气启动马达的新应用需求。

参见图2，本实施例中，优选地，转子轴6的输出端的端面上开设有内花键孔，该内花键孔的孔壁上设有内花键，太阳轴11的一端外周面上设有外花键并伸入转子轴6输出端的内花键孔内与内花键配合连接，太阳轴11通过第三轴承12支撑在涡轮外壳1上。太阳轴11的另一端为输出端，太阳轴11的输出端伸出涡轮外壳1外，太阳轴11输出端的外周面上设有轮齿，用于连接减速总成并输出转子轴6的转动动力。涡轮外壳1的进气口1a设于涡轮外壳1的顶部，喷嘴3和转子4的外周均匀设置有叶形流道，压缩空气从进气口1a进入涡轮外壳1内部，经导流板2和喷嘴3导流后冲击转子4转动，产生转速和扭矩，即产生转动动力，转子4的转动动力通过转子4与转子轴6的连接(平键7)传递到转子轴6，再通过转子轴6与太阳轴11的内外花键连接输出至太阳轴11，由太阳轴11的输出端输出至减速总成，从转子4的叶形流道流出的气体从涡轮外壳1排气口1b处经排气罩9排出。转子轴6输出端的内花键输出结构为太阳轴11的支撑结构设计带来了方便，由于将转子轴6输出端设计成了内花键孔，因此可以改变现有技术中的花键联轴套和太阳轴的螺纹连接结构，直接将太阳轴11的一端设计为外花键并与转子轴6的内花键孔直接配合连接，避免了因支撑轴承的安装需要而将太阳轴整体拆成花键连轴套和太阳轴两段，使得机构装配更加方便可靠，同时避免了传动轴的多段连接，使得传动效率精度等得到了有效改善，还避免了现有技术中的太阳轴加工精度难以保证的缺陷，有效降低了加工难度。

本实施例中，优选地，第二轴承10的一侧与导流板2之间通过第一卡环13进行轴向限位，第二轴承10的另一侧与转子4之间设有限位套14，转子轴6的排气端上设有第一胀紧套15，第一胀紧套15与转子轴6过盈配合并沿轴向依次压紧第一轴承8、转子4、限位套14和第二轴承10，实现转子4和转子轴6上的轴向限位固定。较佳地，第二轴承10、限位套14与导流板2间设有第一波形垫圈16进行限位。较佳地，第一轴承8、第一胀紧套15与排气罩9间设有波形弹簧17进行限位。

本实施例中，优选地，涡轮外壳1远离排气口1b的一端内设有轴封底座18，太阳轴11的输出端穿过轴封底座18伸出涡轮外壳1，太阳轴11与轴封底座18之间设有第一轴封19。较佳地，支撑太阳轴11的第三轴承12设有两个，两个第三轴承12之间设有轴承隔套20，其中一个第三轴承12与涡轮外壳1之间通过第二卡环21进行轴向限位，另一个第三轴承12与轴封底座18之间设有第二波形垫圈22，太阳轴11上设有第二胀紧套23，第二胀紧套23与太阳轴11过盈配合并沿轴向依次压紧一个第三轴承12、轴承隔套20、另一个第三轴承12和第二波形垫圈22，实现太阳轴11的轴向限位固定。

本实施例中，优选地，排气罩9的一端伸入排气口1b内，排气罩9伸入排气口1b内的一端与导流板2之间设有包容环24，包容环24的外圆与涡轮外壳1固定连接，包容环24的内圆与转子4的外周侧间隔相对，形成径向间隙。排气罩9的另一端设有排气网板25，排气罩9的内部通过筋板分隔形成排气流道和轴承座结构，支撑转子轴6排气端的第一轴承8压装在该轴承座结构上，该轴承座结构上设有螺纹孔，复位螺栓26穿过排气网板25的内孔及压缩弹簧27后与轴承座结构上的螺纹孔连接固定，压缩弹簧27弹性顶压于复位螺栓26与排气网板25之间，排气网板25的内孔与复位螺栓26滑动配合，排气网板25的外圆在压缩弹簧27的弹力作用下与排气罩9相接触配合。涡轮外壳1的排气口1b处有气流排出时，排气克服压缩弹簧27的弹力而推动排气网板25轴向移动，打开排气流道，使气体排出。

参见图2，本实施例中，优选地，涡轮外壳1的一端(排气口1b处)与排气罩9通过第一短螺栓29相连接，具体为，涡轮外壳1靠近排气罩9的一端外周缘上设有第一凸缘，该第一凸缘朝向排气罩9的一端端面上开设有螺纹沉孔，螺纹沉孔设有内螺纹，排气罩9上开设有第一连接通孔，第一短螺栓29连接第一连接通孔和螺纹沉孔，第一短螺栓29的一端与排气罩9相抵接，第一短螺栓29的另一端穿过第一连接通孔后伸入螺纹沉孔内并与螺纹沉孔的内螺纹配合紧固连接，从而将排气罩9与涡轮外壳1紧固连接。较佳地，第一短螺栓29与排气罩9之间设有第一平垫圈28。

涡轮外壳1的另一端与减速总成的壳体(一级齿轮箱31和二级齿轮箱32)通过第二短螺栓30相连接，具体为，涡轮外壳1靠近减速总成的壳体的一端外周缘上设有第二凸缘，该第二凸缘上开设有螺栓过孔，减速总成的壳体上开设有贯穿一级齿轮箱31和二级齿轮箱32的第二连接通孔，第二连接通孔设有内螺纹，第二短螺栓30连接螺栓过孔和第二连接通孔，第二短螺栓30的一端与涡轮外壳1的第二凸缘相抵接，第二短螺栓30的另一端穿过螺栓过孔后伸入第二连接通孔内并与第二连接通孔的内螺纹配合紧固连接，从而将涡轮外壳1与减速总成的壳体紧固连接。较佳地，第二短螺栓30与涡轮外壳1的第二凸缘之间设有弹性垫圈33。涡轮外壳1靠近其第二凸缘的外周面部分下沉形成内凹空间，该内凹空间供第二短螺栓30通过，以便于第二短螺栓30与涡轮外壳1和减速总成的壳体的连接装配。

参见图1和图3，减速总成包括壳体和行星减速机构，壳体包括一级齿轮箱31和二级齿轮箱32，行星减速机构包括行星架34、行星齿轮35、内齿圈36和小齿轮37。太阳轴11的输出端伸出涡轮外壳1外并伸入行星架34内，行星架34与涡轮外壳1通过第二螺钉38固定连接。行星齿轮35通过两个第四轴承40可转动地安装在行星齿轮轴39上，两个第四轴承40之间设有轴承衬套41，行星齿轮轴39安装固定在行星架34上，且行星齿轮25位于太阳轴11输出端的外周侧，行星齿轮35和行星齿轮轴39设有三组，沿行星架34的周向均匀间隔布置。内齿圈36外套于行星架34上并通过第五轴承42可转动地支撑在行星架34的外圆上，内齿圈36的内圆设有轮齿。行星齿轮25与太阳轴11的输出端外周面上的轮齿以及内齿圈36内圆上的轮齿同时相啮合。小齿轮37与内齿圈36通过第三螺钉43连接固定，并且，小齿轮37与内齿圈36的外圆通过第六轴承44共同支撑在一级齿轮箱31的末端内孔中，内齿圈36内套在一级齿轮箱31内，小齿轮37位于一级齿轮箱31外侧并位于二级齿轮箱32内。第六轴承44与一级齿轮箱31和内齿圈36间设有第二轴封45，第二轴封45与第六轴承44之间设有第二平垫圈46。转子4的转动动力通过转子轴6传递至太阳轴11时，由太阳轴11的输出端经行星齿轮25传递给内齿圈36，由内齿圈36传递给小齿轮37，小齿轮37与传动总成相连接，由小齿轮37将转动动力传递给传动总成。

参见图1和图4，传动总成包括与减速总成相连接的大齿轮47和内套于大齿轮47的内孔中的花键轴48。大齿轮47与减速总成的小齿轮37相啮合，大齿轮47位于二级齿轮箱32内。花键轴48穿设于大齿轮47的内孔，花键轴48的轴线与太阳轴11的轴线平行间隔，形成偏置结构。花键轴48与大齿轮47的内孔之间沿轴向设有圆螺母53、蝶形弹簧51、两个摩擦片49、和两个压板50，两个摩擦片49分别与花键轴48的两侧面贴合相接，两个压板50分别与两个摩擦片49贴合相接，蝶形弹簧51设于一个压板50与大齿轮47的内孔上的台阶面之间，蝶形弹簧51通过与大齿轮47的内孔上的台阶面相抵接限位。圆螺母53与大齿轮47相连接，圆螺母53与另一个压板50贴合相接并压缩蝶形弹簧51，并且，圆螺母53与压板50相接触的端面覆盖压板50。被压缩的蝶形弹簧51产生的轴向压力通过压板50施加到花键轴48和摩擦片49上，从而可通过摩擦片49与花键轴48的摩擦力传递扭矩，使得传递到大齿轮47上的转动动力可传递至花键轴48。本实施例的传动总成采用圆螺母53代替现有技术中的内卡环，圆螺母53与压板50相接触的端面覆盖压板50，能够与压板50完全接触，从而消除了压板50受力不均匀的问题，使得摩擦片49与花键轴48受到的轴向压力均匀且稳定，摩擦片49磨损均匀，摩擦力稳定，因此扭力输出限制机构最终输出的扭力输出限制值稳定、波动范围小，同时增加了摩擦片49的使用寿命。

本实施例中，优选地，圆螺母53的外周面上设有外螺纹，大齿轮47的内孔上设有内螺纹，圆螺母53通过外螺纹与大齿轮47的内孔上的内螺纹配合连接。通过调整圆螺母53拧紧圈数可以控制蝶形弹簧51的压缩变形量，非常方便地调节和精准控制打滑扭力值。

参见图4，本实施例中，大齿轮47上设有可沿径向靠近或远离圆螺母53的外周面的止动螺钉54。在圆螺母53拧紧圈数调整到位时，可以拧紧止动螺钉54，使止动螺钉54靠近圆螺母53至与圆螺母53的外周面相抵接，以顶紧圆螺母53，防止工作过程中圆螺母53发生转动。在需要调整圆螺母53拧紧圈数时，则可以拧松止动螺钉54，使止动螺钉54离开圆螺母53的外周面，从而可转动圆螺母53进行调整。

为保证大齿轮47与花键轴48之间转动扭矩的传递，本实施例中，蝶形弹簧51与压板50之间的摩擦力、蝶形弹簧51与大齿轮47的内孔上的台阶面之间的摩擦力均大于摩擦片49与花键轴48之间的摩擦力；圆螺母53与压板50之间的摩擦力大于摩擦片49与花键轴48之间的摩擦力。由此，当转动动力传递到大齿轮47、大齿轮47受力转动时，大齿轮47的转动扭矩能够通过摩擦片49传递到花键轴48，由花键轴48输出转动动力至下一级传动机构。

本实施例的传动总成，由于摩擦片49与花键轴48之间不是刚性连接，在气启动马达工作过程中受到的交变冲击负载很大时可以产生缓冲作用，可使得花键轴48与大齿轮47受到的冲击力减小。在气启动马达工作过程中受到的交变冲击负载出现过载或超载的情况下，达到瞬间超过摩擦片49与花键轴48之间的摩擦力时，摩擦片49与花键轴48产生滑动摩擦，花键轴48只输出稳定的扭矩，对花键轴48提供动力的整个传动链上的零件起到过载或超载保护，可避免气启动马达出现损坏情况。

参见图1、图4和图5，传动总成还包括驱动主轴55、内花键棘轮56和外花键棘轮57。其中，驱动主轴55的一端端面上开设有内孔，驱动主轴55的另一端与输出齿轮67相连，用于输出转动动力至输出齿轮67。内花键棘轮56和外花键棘轮57均内套于驱动主轴55的内孔中，并且，内花键棘轮56和外花键棘轮57沿轴向相对接配合，内花键棘轮56和外花键棘轮57的对接面上设有相互啮合的棘齿。正向(设计方向)转动时，内花键棘轮56和外花键棘轮57对接面上的棘齿相互啮合，进行动力传递；反向转动时，内花键棘轮56和外花键棘轮57对接面上的棘齿脱开，动力传递失效。穿设于大齿轮47的内孔中的花键轴48的一端通过第七轴承52可转动地支撑在二级齿轮箱32内，第七轴承52的两侧分别与二级齿轮箱32和花键轴48之间设有弹性挡圈进行轴向限位。花键轴48的另一端依次穿过外花键棘轮57和内花键棘轮56伸入驱动主轴55的内孔中并通过第八轴承61支撑在驱动主轴55内孔的内周壁上，以保证花键轴48与驱动主轴55内孔的同轴度。内花键棘轮56与花键轴48之间通过直花键连接，花键轴48穿过内花键棘轮56的一端外周面上设有外直花键，内花键棘轮56设有沿轴向贯通的内直花键孔，花键轴48上的外直花键与内花键棘轮56的内直花键孔配合连接，实现内花键棘轮56与花键轴48的轴向滑动配合和周向固定传递转动动力。内花键棘轮56与驱动主轴55之间具有径向间隙，使得内花键棘轮56可相对驱动主轴55转动。外花键棘轮57与驱动主轴55之间通过螺旋花键连接，外花键棘轮57的外周面上设有外螺旋花键，驱动主轴55内孔的内周壁上靠近内孔开口端的位置处设有内螺旋花键，外花键棘轮57上的外螺旋花键与驱动主轴55内孔上的内螺旋花键配合连接，实现外花键棘轮57与驱动主轴55的螺旋花键连接，螺旋花键使得外花键棘轮57与驱动主轴55之间可传递转动动力并具有一定的轴向相对滑动位移量。外花键棘轮57与花键轴48之间具有径向间隙，使得外花键棘轮57可相对花键轴48转动。花键轴48转动时，转动动力由花键轴48通过直花键传递给内花键棘轮56，由内花键棘轮56通过棘齿传递给外花键棘轮57，再由外花键棘轮57通过螺旋花键传递给驱动主轴55，实现正向转动动力输出功能；当驱动主轴55发生反向转动时，驱动主轴55通过螺旋花键带动外花键棘轮57反向转动，外花键棘轮57反向转动时与内花键棘轮56脱开，传动失效，内花键棘轮56和花键轴48不会转动，实现反向传动链切断功能。

本实施例的传动总成，设置内花键棘轮56和外花键棘轮57在花键轴48和驱动主轴55之间实现正向转动动力传递输出和反向传动链切断，并将内花键棘轮56和外花键棘轮57设置在花键轴48与驱动主轴55之间的空间内进行套装布置，该传动链结构直接缩短了整体轴向尺寸，充分利用了气启动马达中相关配合部件(如活塞)的结构布置空间，在实现传动功能的前提下，最大限度获得了零件机械强度和结构强度，从而保证了产品可靠性，实现了在满足外形尺寸条件下有效提高整体强度，满足了大功率气启动马达对功能、强度、可靠性和外形尺寸等综合方面的设计要求。

参见图4，本实施例中，优选地，驱动主轴55的内孔中在外花键棘轮57远离内花键棘轮56的一侧内套有第一弹簧座58，第一弹簧座58内安装有第一弹簧59，第一弹簧59沿轴向弹性顶压于第一弹簧座58与外花键棘轮57之间，花键轴48穿过第一弹簧座58和第一弹簧59并与第一弹簧座58和第一弹簧59之间均具有径向间隙。优选地，第一弹簧座58嵌设于驱动主轴55的内孔的内周壁上并与驱动主轴55之间设有第一内卡环60进行轴向限位，使第一弹簧座58与驱动主轴55在轴向上相固定。内花键棘轮56远离外花键棘轮57的一侧与驱动主轴55的内孔的内周壁之间通过台阶面相互卡接配合。优选地，驱动主轴55具有直径较大的驱动主轴大径段和直径较小的驱动主轴小径段，驱动主轴大径段和驱动主轴小径段相连接，且驱动主轴大径段端面为驱动主轴55内孔的开口端端面，驱动主轴55内孔的内周壁在驱动主轴大径段与驱动主轴小径段之间形成与内花键棘轮56相互卡接配合的台阶面。通过第一弹簧59的弹力向外花键棘轮57预加轴压力，沿轴向压紧外花键棘轮57、内花键棘轮56和驱动主轴55。在驱动主轴55发生反向转动带动外花键棘轮57反向转动而与内花键棘轮56脱开时，外花键棘轮57产生的轴向位移并压缩第一弹簧59；在驱动主轴55反向转动结束时，第一弹簧59回弹，推动外花键棘轮57复位至与内花键棘轮56相互啮合。

本实施例中，驱动主轴55的外周面上在驱动主轴大径段与驱动主轴小径段之间形成限位面，驱动主轴55设有内孔的一端内套于活塞64内并通过第九轴承65可转动地支撑在活塞64内，第九轴承65的一侧与驱动主轴55外周面上的限位面相抵接，第九轴承65的另一侧与活塞64之间设有第二内卡环66进行轴向限位。由此将驱动主轴55与花键轴48相连接配合的一端套装在活塞64内，内花键棘轮56、外花键棘轮57和花键轴48则套装在驱动主轴55的内孔中，充分利用了活塞64内腔结构布置空间。活塞64是气启动马达中驱动驱动主轴55相对花键轴48沿轴向滑动的部件，用于实现驱动主轴55上连接的输出齿轮67的伸出或退回，输出齿轮67伸出可与发动机的齿轮相啮合并传递转动动力至发动机，从而启动发动机，发动机启动完毕后，输出齿轮67则退回以与发动机的齿轮脱开。活塞64可轴向滑动地内套于主轴壳体68内，主轴壳体68的一端与二级齿轮箱32通过六角头螺栓72连接固定，且该端设有活塞挡板73，用于防止活塞64脱出主轴壳体68。驱动主轴55连接输出齿轮67的一端穿过主轴壳体68的另一端并通过第十轴承69可转动地支撑在主轴壳体68上，第十轴承69与主轴壳体68之间设有第三轴封70。第九轴承65与第十轴承69之间设有复位弹簧71，用于输出齿轮67退回时活塞64的复位。

参见图4，本实例中，花键轴48的外周面上设有与驱动主轴55内孔的底壁间隔相对的卡接面，驱动主轴55的内孔中支撑花键轴48的第八轴承61的一侧与该卡接面相抵接，第八轴承61的另一侧与第二弹簧座62相抵接，第二弹簧座62内套于驱动主轴55的内孔中，第二弹簧座62内安装有第二弹簧63，第二弹簧63沿轴向弹性顶压于第二弹簧座62与驱动主轴55内孔的底壁之间，由第二弹簧63的弹力沿轴向压紧第二弹簧座62、第八轴承61和花键轴48。优选地，花键轴48具有直径较大的花键轴大径段和直径较小的花键轴小径段，花键轴大径段与花键轴小径段相连接，且花键轴小径段为花键轴48伸入驱动主轴55的内孔中的端部，花键轴小径段的端面与驱动主轴55的内孔的底壁间隔相对，花键轴大径段与花键轴小径段之间形成与第八轴承61的一侧相抵接的卡接面。花键轴48伸入驱动主轴55的内孔中的端部(花键轴小径段)穿设于第二弹簧座62和第二弹簧63内并与第二弹簧座62和第二弹簧63之间均具有径向间隙。

本实施例中，驱动主轴55具有驱动主轴大径段和驱动主轴小径段、花键轴48具有花键轴大径段与花键轴小径段的设计，充分考虑了结构离心力的因素，使得整体结构布置呈从花键轴48端到驱动主轴55端直径由大到小的结构设计，能够在保证结构强度的条件下尽量减小离心力。

本实施例的传动总成，利用第二弹簧63的弹力将第二弹簧座62与第八轴承61和花键轴48沿轴向压紧来限位，使得第八轴承61不会因花键轴48与驱动主轴55发生轴向相对位移而产生位置前移；同时花键轴48伸入驱动主轴55的内孔中的端部(花键轴小径段)延长，使其延伸至第二弹簧63内且靠近驱动主轴55内孔的底壁，以做花键轴48与驱动主轴55发生轴向相对位移时第八轴承61的运动导向，使得第八轴承61不会因为第二弹簧座62和第二弹簧63失效导致脱落。由此，安装时不再需要通过预装然后拧紧螺栓的方式安装，拆卸时也不需要固定花键轴48位置进行拆卸，在未改变原产品尺寸的条件下，简化了装配操作，整机的拆装也更加方便。

由于驱动主轴55的内孔中支撑花键轴48的第八轴承61限位结构的改变，不再需要从驱动主轴55内部来拧紧内六角圆柱头螺钉，也就不再需要在驱动主轴55连接输出齿轮67的一端开孔以连通驱动主轴55的内孔，因此，本实施例中驱动主轴55的内孔为盲孔。优选地，驱动主轴55连接输出齿轮67的一端为实心轴段，由此实现了去应力结构调整，大大提高了驱动主轴55的屈服强度、韧性指标及抗冲击能力。为了保证结构合理，本实施例中，驱动主轴55连接输出齿轮67的一端在输出齿轮67的一侧设有螺母74、蝶形防松垫圈75和第三平垫圈76对输出齿轮67进行轴向限位，输出齿轮67的另一侧设有第三弹簧座77，第三弹簧座77内安装有第三弹簧78，第三弹簧78沿轴向弹性顶压于驱动主轴55与第三弹簧座77之间，为输出齿轮67提供轴向压紧力。

参见图5，本实施例中，优选地，内花键棘轮56和外花键棘轮57的对接面上的棘齿齿数为10个，棘齿啮合受力角为90°。相较现有的棘轮式单向器结构，本实施例减少了棘齿齿数，降低了分度精度，大大减少了其加工难度，同时增大了棘齿啮合受力的角度，也增大了棘齿根部圆角，减少了热处理时应力集中的问题，增强了其传动的疲劳强度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，包括动力总成、减速总成、传动总成和输出齿轮(67)，所述动力总成产生的转动动力依次通过所述减速总成和所述传动总成传递至所述输出齿轮(67)，其特征在于，所述动力总成包括设有进气口(1a)和排气口(1b)的涡轮外壳(1)，所述涡轮外壳(1)内从所述进气口(1a)到所述排气口(1b)沿轴向依次布置有与所述涡轮外壳(1)固定连接的导流板(2)、与所述导流板(2)固定连接的喷嘴(3)以及内孔与转子轴(6)连接的转子(4)，所述转子(4)与所述转子轴(6)为分体件，所述转子轴(6)靠近所述排气口(1b)的排气端通过第一轴承(8)支撑在与所述排气口(1b)相连接的排气罩(9)上，所述转子轴(6)靠近所述进气口(1a)的输出端通过第二轴承(10)支撑在所述导流板(2)上，所述涡轮外壳(1)的一端与所述排气罩(9)通过第一短螺栓(29)相连接，所述涡轮外壳(1)的另一端与所述减速总成的壳体通过第二短螺栓(30)相连接。

2.根据权利要求1所述的大功率涡轮式气启动马达的动力总成，其特征在于，所述转子(4)采用铝合金材料制成，所述转子轴(6)采用合金钢材料制成。

3.根据权利要求1所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述转子轴(6)的输出端的端面上开设有具有内花键的内花键孔，太阳轴(11)的一端外周面上设有外花键并伸入所述内花键孔内与所述内花键配合连接，且另一端连接所述减速总成，所述太阳轴(11)通过第三轴承(12)支撑在所述涡轮外壳(1)上。

4.根据权利要求1所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述第二轴承(10)的一侧与所述导流板(2)之间通过第一卡环(13)进行轴向限位，且另一侧与所述转子(4)之间设有限位套(14)，所述转子轴(6)的排气端上设有第一胀紧套(15)，所述第一胀紧套(15)与所述转子轴(6)过盈配合并沿轴向依次压紧所述第一轴承(8)、所述转子(4)、所述限位套(14)和所述第二轴承(10)。

5.根据权利要求1所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述涡轮外壳(1)靠近所述排气罩(9)的一端外周缘上设有第一凸缘，所述第一凸缘朝向所述排气罩(9)的一端端面上开设有螺纹沉孔，所述排气罩(9)上开设有第一连接通孔，所述第一短螺栓(29)连接所述第一连接通孔和所述螺纹沉孔；所述涡轮外壳(1)靠近所述减速总成的壳体的一端外周缘上设有第二凸缘，所述第二凸缘上开设有螺栓过孔，所述减速总成的壳体上开设有第二连接通孔，所述第二短螺栓(30)连接所述螺栓过孔和所述第二连接通孔。

6.根据权利要求1所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述传动总成包括与所述减速总成相连接的大齿轮(47)和内套于所述大齿轮(47)的内孔中的花键轴(48)，所述花键轴(48)与所述大齿轮(47)的内孔之间沿轴向设有圆螺母(53)、蝶形弹簧(51)、两个摩擦片(49)和两个压板(50)，两个所述摩擦片(49)分别与所述花键轴(48)的两侧面贴合相接，两个所述压板(50)分别与两个所述摩擦片(49)贴合相接，所述蝶形弹簧(51)设于一个所述压板(50)与所述大齿轮(47)的内孔上的台阶面之间，所述圆螺母(53)与另一个所述压板(50)贴合相接并压缩所述蝶形弹簧(51)，所述圆螺母(53)与所述压板(50)相接触的端面覆盖所述压板(50)，所述圆螺母(53)与所述大齿轮(47)相连接。

7.根据权利要求1所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述传动总成包括与所述减速总成相连接的大齿轮(47)、内套于所述大齿轮(47)的内孔中的花键轴(48)、一端端面上开设有内孔且另一端连接所述输出齿轮(67)的驱动主轴(55)、以及内套于所述驱动主轴(55)的内孔中并沿轴向相对接配合的内花键棘轮(56)和外花键棘轮(57)，所述内花键棘轮(56)和所述外花键棘轮(57)的对接面上设有相互啮合的棘齿；所述花键轴(48)依次穿过所述外花键棘轮(57)和所述内花键棘轮(56)伸入所述驱动主轴(55)的内孔中，所述内花键棘轮(56)与所述花键轴(48)之间通过直花键连接并与所述驱动主轴(55)之间具有径向间隙，所述外花键棘轮(57)与所述驱动主轴(55)之间通过螺旋花键连接并与所述花键轴(48)之间具有径向间隙。

8.根据权利要求7所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述驱动主轴(55)的内孔中在所述外花键棘轮(57)远离所述内花键棘轮(56)的一侧内套有第一弹簧座(58)，所述第一弹簧座(58)内安装有第一弹簧(59)，所述第一弹簧(59)沿轴向弹性顶压于所述第一弹簧座(58)与所述外花键棘轮(57)之间；所述内花键棘轮(56)远离所述外花键棘轮(57)的一侧与所述驱动主轴(55)的内孔的内周壁之间通过台阶面相互卡接配合。

9.根据权利要求7所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述花键轴(48)伸入所述驱动主轴(55)的内孔中的端部通过第八轴承(61)支撑在所述驱动主轴(55)的内孔的内周壁上，所述花键轴(48)的外周面上设有与所述驱动主轴(55)的内孔的底壁间隔相对的卡接面，所述第八轴承(61)的一侧与所述卡接面相抵接，且另一侧与第二弹簧座(62)相抵接，所述第二弹簧座(62)内套于所述驱动主轴(55)的内孔中，所述第二弹簧座(62)内安装有第二弹簧(63)，所述第二弹簧(63)沿轴向弹性顶压于所述第二弹簧座(62)与所述驱动主轴(55)的内孔的底壁之间，所述花键轴(48)伸入所述内孔中的端部穿设于所述第二弹簧座(62)和所述第二弹簧(63)内。

10.根据权利要求9所述的偏置结构的大功率涡轮式气启动马达，其特征在于，所述驱动主轴(55)连接所述输出齿轮(67)的一端为实心轴段，所述驱动主轴(55)上设有螺母(74)、蝶形防松垫圈(75)和第三平垫圈(76)对所述输出齿轮(67)进行轴向限位。

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