CN102878000A - 一种柔性啮合二阶驱动起动机 - Google Patents

Abstract

一种柔性啮合二阶驱动起动机，包括电动机，操纵机构和传动机构，所述传动机构包括拔叉，单向器，啮合弹簧和驱动齿轮，所述拔叉一端安装在可动铁芯前端，所述单向器一端与电动机连接，所述啮合弹簧安装在单向器上，与拔叉另一端配合，所述单向器的另一端安装有驱动齿轮。本发明缩短顶齿时间，减少了电磁开关线圈的发热时间，避免其被烧坏；避免由于齿轮与飞轮齿圈相互锁死，造成烧损线圈或换向器被间接甩开的故障；啮合弹簧压力大，疲劳寿命长，不会发生铣齿现象；且结构简单，工艺性容易实现，有效解决了目前重卡汽车起动机的典型故障，成本增加幅度很小，对产品总价影响几乎可以忽略，降低后期售后的成本，提高效益。

Description

一种柔性啮合二阶驱动起动机

技术领域

本发明涉及重卡汽车使用的起动机领域，特别是涉及一种安装有啮合弹簧的柔性啮合二阶驱动起动机。

背景技术

目前重卡汽车使用的起动机有下述几种：

基本的强制啮合式起动机，卡车钥匙转到“起动”档，车载继电器导通，起动机电磁开关50端子得电，其主触点导通，其磁拉力驱动单向器上的啮合弹簧，使其与发动机齿圈强制啮合，同时蓄电池经由电磁开关主触点把输出满负荷电能给起动机的电机部分，电能转化成机械能，单向器旋转，齿轮啮合进入发动机齿圈，驱动发动机起动，比如bosch早期产品。

在上述基本的强制啮合式起动机的基础上进行的改进，一种改进方式是剔除了单向器上的啮合弹簧，同时增加了起动机的附加继电器。工作过程如下：卡车钥匙转到“起动”档，车载继电器导通，起动机附加继电器导通，（其触点一端接在30端，另外一端触点接到电磁开关50a端子），此时电磁开关的吸拉线圈与保持线圈同时工作，驱动单向器齿轮移动到发动机飞轮齿圈端面上，与此同时附加继电器由蓄电池电源提供给吸拉线圈大约200A～300A的电流，此电流输入进起动机电机部分，驱动单向器旋转，齿轮转动一个小角度后啮合进入飞轮齿圈，驱动发动机起动。比如Mitsubishi电机，Delcoremy电机，ISKRA电机。

另一种改进方式是把单向器的啮合弹簧移到了电磁开关动铁芯里，同时增加附加继电器。工作过程如下：卡车钥匙转到“起动”档，车载继电器导通，起动机附加继电器导通，（其触点一端接在30端，另外一端触点接到电磁开关50a端子），此时电磁开关的吸拉线圈与保持线圈同时工作，驱动单向器齿轮移动到发动机飞轮齿圈端面上，与此同时电磁开关主触点导通，由蓄电池电源提供满负荷电能给起动机电机部分，驱动单向器旋转，齿轮转动一个小角度后啮合进入飞轮齿圈，驱动发动机起动。比如bosch新电机，Denso新电机。

如图1，图2，图3，图4所示，卡车钥匙转到“起动”档，车载继电器导通，起动机附加继电器导通，（其触点一端接在30端，另外一端触点接到电磁开关50a端子），此时电磁开关的吸拉线圈与保持线圈同时工作，电磁开关里的动铁芯向右移动,通过拨叉的杠杆作用推动铁套，进而推动驱动单向器上的齿轮移动到发动机飞轮齿圈端面上（如图3所示），此时，电磁开关的主触点并没有吸合。与此同时附加继电器由蓄电池电源提供给吸拉线圈大约200A～300A的电流（参考图4所示的起动机启动过程的数据采集曲线的顶齿阶段），此电流输入进起动机电机部分，驱动单向器旋转，齿轮转动一个小角度后啮合进入飞轮齿圈此时，电磁开关的主触点完全吸合，起动机驱动发动机起动。

以上提到的三种起动机方案都有其自身的不足或者弱点。导致了部分起动机在整车厂的零工里失效或售后的失效，PPM数据偏高。影响了整车质量，给终端客户司机带来不便。

第一种技术方案所述的起动机，是最初的起动机，具有各种缺点，第二种和第三种对第一种技术方案进行了一定的改进，但还是存在很多问题。

第二种技术方案所述的起动机，使用时有以下问题：

（1）起动机驱动齿轮与飞轮齿圈顶齿的故障现象，导致驱动齿轮无法啮合进入飞轮齿圈，此时吸拉线圈中200A～300A的电流长时间存在，致使线圈过热烧蚀，焊锡融化；

（2）故障现象是驱动齿轮被飞轮齿圈锁死，无法回位，即使司机反复起动钥匙开关，也无法驱动发动机，没有时间间隔的频繁起动，导致吸拉线圈过热烧蚀；

（3）如果电磁开关因为上述两点原因已经潜在失效，吸拉线圈和保持线圈匝数不对等了，则会产生主触点常联无法分离的故障，进而起动机被发动机高速反拖，换向器甩开失效。

第三种技术方案所述的起动机，使用时有以下问题：

（1）铣齿，即驱动齿轮在飞轮齿圈端面高速旋转，而无法啮合进入飞轮齿圈。司机多次起动也无法驱动发动机。原因是啮合弹簧在电磁开关的动铁芯里面，没有足够的空间位置容纳大力弹簧，当啮合弹力不够强大时，电磁开关主触点导通了，蓄电池输入全功率给起动机电机部分，造成电机电枢高速转动，最终齿轮无法啮合，起动失败。目前市场上的此类起动机啮合弹簧压力多数在200N～250N左右，这就造成齿轮顶压飞轮齿圈端面的压力过小，导致失效。

（2）使用时电磁开关极易烧坏和换向器甩开爆开（多数是间接导致的，比如在电磁开关失效过程中，很容易导致主触点无法分离，起动机常联电，被发动机高速反带）。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种安装有啮合弹簧的，不会发生顶齿、铣齿、驱动齿轮被飞轮齿圈锁死而无法回位等现象的柔性啮合二阶驱动起动机。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：

一种柔性啮合二阶驱动起动机，包括电动机，操纵机构和传动机构，所述操纵机构包括吸拉线圈、保持线圈和可动铁芯，所述传动机构包括拔叉，单向器，啮合弹簧和驱动齿轮，所述拔叉一端安装在可动铁芯前端，另一端安装有驱动齿轮，所述单向器一端与电动机连接，所述啮合弹簧安装在单向器上，与拔叉另一端配合。

进一步地，还包括发动机飞轮齿圈，所述发动机飞轮齿圈与驱动齿轮配合设置。

进一步地，所述啮合弹簧与拔叉接触的一端设置有可移动凹型挡圈，所述可移动凹型挡圈另一侧设置有双耳型挡板，所述双耳型挡板上设置有两个突起，分别与拔叉上的两个凹槽相配合。

进一步地，所述啮合弹簧一端设置在可移动凹型挡圈的凹槽内。

进一步地，所述拔叉中部设置有支撑弹簧，所述支撑弹簧另一端固定在电机前端。

进一步地，所述啮合弹簧压力为330N～360N。

进一步地，所述啮合弹簧的弹簧钢丝为D型，且直径在3.5~3.8mm之间，疲劳寿命大于10⁶次。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

（1）取消了铁套，更换为啮合弹簧，并且增加了拨叉的支撑弹簧，缩短顶齿过程的时间，减少了电磁开关线圈的发热时间，避免其被烧坏；

（2）当发生齿顶齿时，电磁开关主触点完全吸合，蓄电池全功率输入电机部分，产生满负载扭矩驱动齿轮切入进飞轮齿圈，避免由于齿轮与飞轮齿圈相互锁死，造成烧损线圈或换向器被间接甩开的故障；

（3）采用可移动凹型挡圈，双耳型挡板和拔叉结合推动啮合弹簧，且啮合弹簧的压力（作用于飞轮齿圈端面上）要求在330－360N之间，弹簧钢丝D型，直径在3.5~3.8mm之间，增强疲劳寿命，避免发生铣齿现象；

（4）结构简单，工艺性容易实现，有效解决了目前重卡汽车起动机的典型故障，成本增加幅度很小，对产品总价影响几乎可以忽略，降低后期售后的成本，提高效益。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为现有技术的顶齿状态示意图；

图3为现有技术的起动状态示意图；

图4为现有技术的起动机起动过程的数据采集曲线图；

图5为本发明电气原理图；

图6为本发明结构示意图；

图7为本发明的顶齿状态示意图；

图8为本发明起动状态示意图；

图9为本发明的起动机起动过程的数据采集曲线图；

图10～图13为本发明一实施例示意图；

图14为啮合弹簧和拔叉连接关系图。

其中：1电动机，2电磁开关主触点，3吸拉线圈，4保持线圈，5可动铁芯，6拔叉，7单向器，8啮合弹簧，9驱动齿轮，10发动机飞轮齿圈，11可移动凹型挡圈，12卡车钥匙，13车载继电器，14附加继电器，15铁套，16双耳型挡板。

图4、图9、图13中，第一行数据：起动机30端子的电流波形；第三行数据：50e端子电压波形；第四行数据：45端子电压波形；第五行数据：机壳表面温度波形。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图6为本发明结构示意图，如图6所示，一种柔性啮合二阶驱动起动机，包括电动机1，操纵机构和传动机构，所述操纵机构包括吸拉线圈3、保持线圈4和可动铁芯5，所述传动机构包括拔叉6，单向器7，啮合弹簧8和驱动齿轮9，所述拔叉6一端安装在可动铁芯5前端，所述单向器7一端与电动机1连接，所述啮合弹簧8安装在单向器7上，与拔叉6另一端配合，所述单向器7的另一端安装有驱动齿轮9。还包括发动机飞轮齿圈10，所述发动机飞轮齿圈10与驱动齿轮9配合设置。所述啮合弹簧8与拔叉6接触的一端设置有可移动凹型挡圈11，所述可移动凹型挡圈11另一侧设置有双耳型挡板16，所述双耳型挡板16上设置有两个突起17，分别与拔叉6上的两个凹槽相配合，啮合弹簧8一端设置在可移动凹型挡圈11的凹槽内，固定弹簧，运行时，拔叉6推动双耳型挡板17和可移动凹型挡圈11，进而压缩啮合弹簧（见图14所示）。所述啮合弹簧压力为330N～360N，啮合弹簧的弹簧钢丝为D型，且直径在3.5~3.8mm之间，疲劳寿命大于10⁶次。

图5为本发明电气原理图，图7为本发明顶齿状态结构图，图8为本发明起动状态结构图，图9为本发明起动机启动过程的数据采集曲线，如图5，图7，图8，图9所示，卡车钥匙12转到“起动”档，车载继电器13导通，起动机附加继电器14导通，（其触点一端接在30端，另外一端触点接到电磁开关50a端子），此时电磁开关的吸拉线圈3与保持线圈4同时工作，附加继电器14由蓄电池电源提供给吸拉线圈3大约200A~300A的电流，起动机状态如图7所示，处于顶齿阶段（具体参见图9所示的起动机启动过程的数据采集曲线中的顶齿阶段），此过程是从图6静止状态到图7顶齿状态的过渡期间，此时电流输入进起动机的电动机1部分，同时，驱动单向器7上的驱动齿轮9移动到发动机的飞轮齿圈10端面上，此时，在单向器7上的啮合弹簧8作用下，电磁开关里的可动铁芯5的移动使电磁开关主触点2完全吸合，蓄电池全功率输入给电动机1部分，驱动单向器7旋转，驱动齿轮9转动一个小角度后啮合进入发动机的飞轮齿圈10，如图8所示，起动机驱动发动机起动。

本发明所提供的技术方案，取消了铁套，更换为啮合弹簧，啮合弹簧安装在单向器上面，与拨叉配合，完成啮合任务，短顶齿过程的时间，减少了电磁开关线圈的发热时间，避免其被烧坏；当发生顶齿时，电磁开关主触点完全吸合，蓄电池全功率输入电机部分，产生满负载扭矩驱动齿轮切入进飞轮齿圈，由于啮合弹簧的压力足够大，可以避免铣齿或由于齿轮与飞轮齿圈相互锁死，造成烧损线圈或换向器被间接甩开的故障。

图10～图13为本发明一实施例示意图，如图10所示，在上述技术方案的基础上，在拔叉6中部设置有支撑弹簧16，所述支撑弹簧16另一端固定在电机前端，结合电气原理图，使用时，卡车钥匙转到“起动”档，车载继电器导通，起动机附加继电器导通，（其触点一端接在30端，另外一端触点接到电磁开关50a端子），此时电磁开关的吸拉线圈与保持线圈同时工作，附加继电器由蓄电池电源提供给吸拉线圈大约150A～200A的电流，参见图13所示的起动机启动过程的数据采集曲线中的顶齿阶段，此过程是从图10静止状态到图11顶齿状态的过渡期间，此电流输入进起动机电机部分，同时，驱动单向器齿轮移动到发动机飞轮齿圈端面上(如图11所示的顶齿过程)，此时，在单向器上的啮合弹簧与拨叉的支撑弹簧共同作用下，电磁开关里的可动铁芯的移动使电磁开关主触点完全吸合，蓄电池全功率输入给电机部分，驱动单向器旋转，齿轮转动一个小角度后啮合进入飞轮齿圈，起动机驱动发动机起动(如图12所示)。

本实施例所提供的技术方案，在取消了现有技术中的铁套15，更换为啮合弹簧的基础上，还增加了设置在拨叉中部的支撑弹簧16。作用有二：（1）缩短顶齿过程的时间，对比图9和图13便可清楚知晓，这样减少了电磁开关线圈和的发热时间，避免其被烧坏；（2）当发生齿顶齿（图11）时，电磁开关主触点和完全吸合，蓄电池全功率输入电机部分，产生满负载扭矩驱动齿轮切入进发动机的飞轮齿圈，避免驱动齿轮与飞轮齿圈相互锁死，造成烧损吸拉线圈和保持线圈的故障，以及换向器被间接甩开的故障。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种柔性啮合二阶驱动起动机，包括电动机，操纵机构和传动机构，所述操纵机构包括吸拉线圈、保持线圈和可动铁芯，其特征在于：所述传动机构包括拔叉，单向器，啮合弹簧和驱动齿轮，所述拔叉一端安装在可动铁芯前端，所述单向器一端与电动机连接，另一端安装有驱动齿轮，所述啮合弹簧安装在单向器上，与拔叉另一端配合。

2.根据权利要求1所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：还包括发动机飞轮齿圈，所述发动机飞轮齿圈与驱动齿轮配合设置。

3.根据权利要求1所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：所述啮合弹簧与拔叉接触的一端设置有可移动凹型挡圈，所述可移动凹型挡圈另一侧设置有双耳型挡板，所述双耳型挡板上设置有两个突起，分别与拔叉上的两个凹槽相配合。

4.根据权利要求3所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：所述啮合弹簧一端设置在可移动凹型挡圈的凹槽内。

5.根据权利要求1或3或4所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：所述拔叉中部设置有支撑弹簧，所述支撑弹簧另一端固定在电机前端。

6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：所述啮合弹簧压力为330N～360N。

7.根据权利要求6所述的柔性啮合二阶驱动起动机，其特征在于：所述啮合弹簧的弹簧钢丝为D型，且直径在3.5~3.8mm之间，疲劳寿命大于10⁶次。

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