CN110391115A - 用于起动装置的起动机继电器 - Google Patents

Abstract

一种用于起动装置的起动机继电器，包括连接桥，由切换轴使得该连接桥偏移，其中，所述连接桥一方面被压紧弹簧施加力，另一方面被桥复位弹簧施加力，并且这些弹簧串联。

Description

用于起动装置的起动机继电器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于内燃机的起动装置的起动机继电器。

背景技术

由DE 195 42 142 A1已知一种用于内燃机起动装置的电磁的起动机继电器，利用该起动机继电器可使得起动机小齿轮在轴向缩进的非工作位置与伸出的啮合位置之间移调，在所述啮合位置，起动机小齿轮与内燃机的齿圈啮合。为了起动机小齿轮的轴向的移调运动，在起动机继电器中给吸合绕组通电，由此使得起动机继电器中的可轴向移调地安置的往复衔铁克服衔铁复位弹簧的力朝向磁芯偏移。在这种情况下，连接桥与两个接触螺栓电接触，这些接触螺栓处于用于驱动起动机小齿轮的电的起动机电机的电路中。随着连接桥与接触螺栓接触，电路闭合，并且起动机电机运转。

连接桥具有衬套，该衬套位于切换轴上并且可移动地安置在切换轴上。在往复衔铁的偏移运动中，切换轴朝向使得连接桥与接触螺栓连接的位置移调。衬套通过压紧弹簧支撑在切换轴上，同时，切换轴的端面被复位弹簧朝向初始位置施加力。随着往复衔铁的偏移，切换轴也克服复位弹簧的力移调，同时，连接桥通过压紧弹簧朝向连接位置偏移。

发明内容

本发明的起动机继电器可以在内燃机的起动装置中使用，以便使得起动机小齿轮从缩进的非工作位置移调到伸出的与内燃机齿圈啮合的位置。移调运动尤其是起动机小齿轮的轴向的移动运动。起动机继电器包括在起动机继电器壳体中的可轴向移调地安置的往复衔铁以及可通电的继电器绕组，通过该继电器绕组对往复衔铁施加移调力，然后，往复衔铁进行移调运动，该移调运动通过传递件传递到起动机小齿轮上。

在起动机继电器的壳体上设置了两个接触螺栓，这些接触螺栓处于电的起动机电机的电路中。起动机电机同样是起动装置的一部分，并且驱动起动机小齿轮旋转。

为了使得起动机电机运转，两个接触螺栓通过连接桥而电连接，该连接桥可移位地设置在起动机继电器的壳体中。连接桥可在非工作位置与连接位置之间移调，在非工作位置在这些接触螺栓之间不存在电连接，在连接位置连接桥使得两个接触螺栓电连接。在连接桥的缩进的非工作位置，起动机电机的电路中断；在伸出的连接位置，起动机电机的电路闭合。

连接桥的轴向的移调运动通过往复衔铁产生，该往复衔铁的移调运动传递到连接桥上。连接桥可移动地安置在切换轴上，该切换轴同样可轴向移调地安置，并且在往复衔铁偏移时朝向与连接桥连接的位置进行移调运动。在给继电器绕组通电时，往复衔铁或者与往复衔铁连接的构件克服衔铁复位弹簧的力被朝向切换轴顶压，然后，切换轴轴向地偏移。连接桥通过压紧弹簧支撑到切换轴上。切换轴的轴向的偏移运动使得压紧弹簧夹紧，该压紧弹簧的弹簧力使得连接桥朝向与两个接触螺栓连接的位置移调。

桥复位弹簧作用在连接桥或者与连接桥接触的构件上，例如固定地连接的或者轴向地夹紧的构件，该桥复位弹簧支撑在壳体侧，并且对连接桥朝向其非工作位置施加力。桥复位弹簧仅仅作用在连接桥或者与连接桥接触的构件上，但并不作用在切换轴上。特别地，切换轴也不被桥复位弹簧施加力。压紧弹簧和桥复位弹簧位于连接桥的相对侧，通过压紧弹簧使得连接桥支撑在切换轴对面，通过桥复位弹簧使得连接桥支撑在壳体侧。在连接桥的相对侧的桥复位弹簧和压紧弹簧形成串接的或串联的弹簧。

这种设计具有如下优点：不同于现有技术的已知设计，切换轴不被桥复位弹簧加载，因而能够进行比较远的偏移运动。随着起动过程的结束，对继电器绕组的通电被切断，然后，往复衔铁通过衔铁复位弹簧的力又回到其初始位置，并且，连接桥也通过桥复位弹簧的力脱离于使得各接触螺栓连接的位置并朝向非工作位置复位。切换轴也通过压紧弹簧朝向其初始位置被施加力，并进行相应的复位移动，到达初始位置。由于切换轴事先已比较远地轴向偏移，所以在切换轴的复位移动时，切换轴上的随动件会撞击到连接桥上，并且朝向非工作位置对该连接桥施加冲击，该随动件与切换轴的自由端侧相邻地布置并且例如设计成径向地展宽的随动凸缘。所述冲击有助于连接桥脱离于接触螺栓，并且能够断开在连接桥与接触螺栓之间的可能的熔接，这种熔接由于大的电流峰值在电路闭合之后立即引起。由切换轴施加到连接桥上的冲击如同桥复位弹簧那样同样朝向连接桥的非工作位置起作用。切换轴的增大的移调距离和较大的冲击能够以较大的可靠性断开在连接桥与接触螺栓之间的可能产生的熔接连接，并且使得连接桥移调到非工作位置，所述冲击由切换轴施加到连接桥或者与连接桥接触的构件上。

根据另一有利的设计，在非工作位置，桥复位弹簧的预紧力大于在切换轴与连接桥之间的压紧弹簧的预紧力。在往复衔铁从初始位置偏移到偏移的位置时，桥复位弹簧的较大的预紧力导致，在第一运动阶段期间，首先仅仅压紧弹簧被夹紧。由此在连接桥与切换轴之间产生间隙，这是因为连接桥被较强程度地预紧的桥复位弹簧起初仍保持在其非工作位置，而切换轴已经进行了偏移运动。该间隙在切换轴的以后的复位运动中相对于连接桥形成了自由行程，该自由行程在连接位置之前就已经产生。这种设计具有如下优点：不同于现有技术的已知设计，在把起动装置从连接位置切断时就已经产生了用于切换轴的自由行程，而不是从连接位置起才产生该自由行程，由此保证在切断时由切换轴朝向非工作位置对连接桥施加冲击。

切换轴的移动把压紧弹簧压紧一定程度，直至在压紧弹簧中达到桥复位弹簧的预紧力。然后，无论压紧弹簧还是桥复位弹簧，在切换轴进一步移动时都进一步夹紧，此外现在连接桥从其非工作位置朝向与接触螺栓连接的位置移调。

根据另一有利的设计，在切换轴与连接桥之间的压紧弹簧具有比桥复位弹簧大的弹簧刚度。因此在从初始位置向偏移位置移调运动的过程中，压紧弹簧的压缩程度小于桥复位弹簧。压紧弹簧的较大的弹簧刚度导致，通过从连接位置移调到最大偏移位置，一旦往复衔铁又复位到其初始位置，对切换轴施加大的复位力，该复位力导致切换轴的相应的加速。取消桥复位弹簧的与现有技术相反、并不作用到切换轴上的复位力由此可以得到补偿。相应地，切换轴以高速度撞击到连接桥或者与连接桥接触的构件上，并对连接桥施加大的冲击。

在偏移运动期间，连接桥到达其连接位置，在该连接位置，连接桥与两个接触螺栓接触；桥复位弹簧在该位置已达到其最大压缩度。切换轴可以通过往复衔铁的移调运动进一步偏移，即使连接桥已经贴靠在接触螺栓上。这种附加的偏移增大了切换轴的自由行程，并且相应地增大了冲击，切换轴在脱离移动时以该冲击撞到连接桥上。

根据另一有利的设计，衔铁复位弹簧具有比桥复位弹簧小的弹簧刚度，该衔铁复位弹簧设置在固定于壳体上的磁芯与往复衔铁之间，并且对往复衔铁朝向其初始位置施加力。当往复衔铁直接贴靠在磁芯上时，衔铁复位弹簧被最大程度地压缩和夹紧。

根据另一有利的设计，连接桥在衬套与绝缘垫片之间被夹紧，该衬套可移动地安置在切换轴上，该绝缘垫片作为与连接桥接触的构件。压紧弹簧和桥复位弹簧有利地分别直接作用在相对的各构件之一上。

根据又一个有利的设计，切换轴被顶杆加载，该顶杆与往复衔铁固定地连接。顶杆在端侧撞击到切换轴上，并且使得该切换轴朝向偏移的位置移调。在轴向相对侧，顶杆可以与传递件连接，用于移调起动机小齿轮。

根据又一个有利的设计，桥复位弹簧容纳在壳体侧的内凹中，切换轴在偏移状态下伸入到该内凹中。该内凹特别是位于起动机继电器的壳体盖中，该壳体盖与起动机继电器的壳体连接并且优选也容纳接触螺栓。内凹具有足够大的轴向长度，以便对切换轴在其最大偏移的状态下予以容纳，并且保证切换轴在复位移动时直至撞到连接桥上具有足够大的自由行程。

附图说明

其它优点和有益设计可由其它权利要求、附图说明和附图得到。

图1示出用于内燃机的带有起动机小齿轮的起动装置，该起动机小齿轮可轴向地通过起动机继电器移调并且可通过电的起动机电机予以驱动旋转；

图2在往复衔铁的未偏移的初始位置示出起动机继电器的剖视图，其带有可轴向移调的连接桥，该连接桥在相对侧被压紧弹簧和桥复位弹簧加载；

图3示出在往复衔铁的偏移运动开始时的起动机继电器，其中，往复衔铁侧的顶杆与切换轴接触，用于使得连接桥移调；

图4示出起动机继电器处于更加偏移的位置，在该位置，切换轴相对于连接桥轴向地进一步偏移；

图5示出起动机继电器处于更加偏移的位置，在该位置，连接桥与两个接触螺栓接触；

图6示出起动机继电器处于最大偏移位置；

图7示出作用到往复衔铁上的复位力关于在往复衔铁与固定在壳体上的磁芯之间的气隙大小的曲线。

在这些附图中，相同的构件标有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中所示的用于内燃机的起动装置1具有起动机小齿轮2，该起动机小齿轮为了起动内燃机4而与内燃机的齿圈3啮合。起动机小齿轮2可轴向移动地安置在驱动轴5上，如用双箭头示出，其中，起动机小齿轮2例如通过多线螺纹抗扭地与驱动轴5耦联。起动机小齿轮2通过起动机继电器6在缩进的非工作位置与伸出的和内燃机4的齿圈3啮合的位置之间移调，该起动机继电器电磁地设计并且包括可通电的继电器绕组7以及往复衔铁8，在给继电器绕组7通电时，该往复衔铁轴向地被吸引到该继电器绕组中。往复衔铁8通过接合杆9在运动学上与起动机小齿轮2耦联，从而把往复衔铁8的在静止位置与移调位置之间的轴向的移调运动转变为起动机小齿轮2的在非工作位置与啮合位置之间的对应的轴向的移调运动。

传递到驱动轴5或起动机小齿轮2上的旋转的驱动运动借助于电的起动机电机11产生，该起动机电机通过传动件12与驱动轴5耦联，该传动件特别是设计成行星齿轮。在操纵电的起动机电机11时，驱动轴5转动，进而起动机小齿轮2也转动。

起动装置1配设有调控器或控制器10，通过它控制起动机继电器6的以及起动机电机11的功能。

在触动起动机继电器6使得往复衔铁8轴向地移调运动的情况下，在通过切换元件与往复衔铁8的移调运动的运动关联而到达移调位置时，接通起动机电机11的电流，从而使得起动机电机11运动，并且将驱动轴5以及起动机小齿轮2驱动旋转。

起动装置1设有空转机构14，该空转机构设计成空转滚轮。接合杆9作用到弹簧部件13上，该弹簧部件轴向地对空转机构14的随动件15施加力，其中，空转机构14的小齿轮套环或滚轮套环16与随动件15配合作用，并且滚轮套环16与驱动轴5一体地构造。空转机构14允许在电的起动机电机11的驱动方向上传递转动运动。然而，一旦在内燃机4起动之后齿圈3的转速如此之高，使得驱动方向逆反，就通过空转机构14取消随动件15与滚轮套环16之间的运动耦联。

在图2～6中以剖视图在往复衔铁8的偏移的不同阶段示出起动机继电器6。往复衔铁8可轴向移动地安置在起动机继电器6的壳体17中，并且在给继电器绕组7通电时从在图2中示出的、未偏移的初始位置移调到在图6中示出的最大偏移位置。在往复衔铁8中固定地设置了顶杆20，该顶杆的伸出的端部与接合杆9(图1)耦联。通过给继电器绕组7通电，往复衔铁8朝向固定在壳体上的磁芯21移调；在这种情况下，在往复衔铁8与磁芯21之间的气隙22越来越小，直到到达图6中所示的位置，在该位置，往复衔铁8直接贴靠到磁芯21上，并且不再产生中间的气隙。

壳体盖24位于壳体17上，在该壳体盖中容纳着两个导电的接触螺栓18和19，这些接触螺栓位于电的起动机电机11(图1)的电路中。两个接触螺栓18和19可以通过切换桥或连接桥25电连接，该切换桥或连接桥可轴向移动地安置在起动机继电器中。在图2、3和4中示出的非工作位置，连接桥25与接触螺栓18和19间隔开，并且相应地中断起动机电机的电路。在图5和6中所示的偏移的连接位置，连接桥25与接触螺栓18和19接触，并且使得电路闭合，从而起动机电机运转。

连接桥25在衬套26与绝缘垫片32之间夹紧，该绝缘垫片作为与连接桥接触的构件，衬套和绝缘垫片分别在连接桥25的相对侧可轴向移动地位于切换轴27上。切换轴27可轴向移动地安置在磁芯21中的内凹中，并且相对于顶杆20同轴地布置。顶杆20的和切换轴27的端面彼此相向，其中，随着往复衔铁8从图2中的静止位置偏移离开，顶杆20的端面与切换轴27的端面接触(图3～6)，并且切换轴27以及连接桥25朝向偏移的连接位置移调。往复衔铁8的移调和偏移运动克服衔铁复位弹簧32的力进行，该衔铁复位弹簧支撑在磁芯21上。

压紧弹簧28位于切换轴27与衬套26之间，该压紧弹簧在一端支撑在切换轴27的轴肩上，并且在另一端支撑在衬套26上，连接桥25又与该衬套接触。此外，桥复位弹簧29作用到绝缘垫片32上，该桥复位弹簧位于壳体盖24中的内凹30中，并且连接桥25通过绝缘垫片32支撑在压紧弹簧28的相反侧。压紧弹簧28和桥复位弹簧29因而位于连接桥25的相对侧；这两个弹簧28和29串联或串接。

压紧弹簧28具有比桥复位弹簧29高的弹簧刚度。此外规定，桥复位弹簧29具有比衔铁复位弹簧32高的弹簧刚度。压紧弹簧28和桥复位弹簧29分别以在未偏移的初始位置或非工作位置起作用的预紧力被安装。桥复位弹簧29的预紧力在此大于压紧弹簧28的预紧力。

在往复衔铁8偏移时，气隙22减小，并且顶杆20的端面与切换轴27的面对的端面接触(图3)。然后，切换轴27偏移离开其初始位置；在此，切换轴的对侧的端面移调到内凹30中，在该内凹中也容纳着桥复位弹簧29。在偏移运动的第一阶段期间，切换轴27首先仅仅使得压紧弹簧28压紧，因为桥复位弹簧29的预紧力大于压紧弹簧28的预紧力。

在进一步的偏移运动中，在切换轴27与连接桥25或绝缘垫片32之间产生间隙33(图4)。由于压紧弹簧28具有比桥复位弹簧29大的弹簧刚度，所以在进一步的偏移中，压紧弹簧28的压缩程度小于桥复位弹簧29。

一旦压紧弹簧28已达到桥复位弹簧29的预紧力，在切换轴27的进一步运动中，两个弹簧28、29进一步压紧，并且衬套26—包括连接桥25在内—从非工作位置朝向连接位置移调。在图5中到达连接位置，此时连接桥25与两个接触螺栓18和19接触。同时，在磁芯21与往复衔铁8之间仍存在小的气隙22。在进一步的偏移运动中，该气隙减小至零，并且往复衔铁8直接贴靠在磁芯21上。在这种进一步的移动期间，切换轴27进一步偏移，直至到达图6中所示的最大偏移的位置，在该位置，切换轴27的端面伸入到内凹30中。

在起动过程结束之后，停止给继电器绕组7通电，然后在衔铁复位弹簧23的作用下，往复衔铁8回到其未偏移的初始位置。随后，连接桥25连同衬套26和绝缘垫片32也可以回到未偏移的非工作位置，切换轴27也是如此。如果在连接桥25与接触螺栓18和19之间已发生熔接(这有时会由于大的电流峰值在电路闭合之后立即发生)，就必须破除这种熔接，以便断开电路。对熔接连接的破除一方面利用桥复位弹簧29的力进行，该桥复位弹簧通过绝缘垫片32对连接桥25施加力，使其到达初始位置或非工作位置。另一方面，也通过压紧弹簧28朝向初始位置对切换轴27施加力。由于切换轴27与绝缘垫片32之间的大的间隙33，切换轴27经历了比较长久的加速，并以比较大的速度利用其随动部件31撞到绝缘垫片32上，该绝缘垫片由此受到冲击，利用这种冲击附加地破除掉连接桥25与接触螺栓18和19之间的熔接连接。

在图7中示出了衔铁力F_衔铁关于在磁芯21与往复衔铁8之间的气隙22的力曲线。在X-轴的右边部分中的与图2相应的点Ⅱ，气隙22最大，起动机继电器处于其初始状态下。随着往复衔铁开始偏移，首先衔铁复位弹簧23起作用，该衔铁复位弹簧作用到往复衔铁8上。在与图3相应的点Ⅲ，往复衔铁8中的顶杆20开始使得切换轴27移调。在这个阶段中，并联连接的压紧弹簧28和衔铁复位弹簧23的力作用到往复衔铁8上。

与相应于来自现有技术的设计的虚线曲线相比，实现了衔铁复位力F_衔铁的平滑。

在点Ⅳ(图4)，附加地使得桥复位弹簧29起作用，其与压紧弹簧28串联连接。在点Ⅴ(图5)，连接桥25已经与接触螺栓18和19接触，从而桥复位弹簧29无法进一步压缩。从该时间点起，直至到达根据点Ⅵ(图6)的最大偏移位置，彼此并联连接的压紧弹簧28和衔铁复位弹簧23又起作用。与相应于现有技术的虚线曲线相比，在本发明的设计中，实现了更加均匀的上升，避免了突变。

Claims (11)

1.一种用于内燃机的起动装置的起动机继电器，带有：连接桥(25)，可由所述起动机继电器(6)的往复衔铁(8)使得该连接桥在非工作位置与连接位置之间移调，所述连接桥(25)在该连接位置使得处于电的起动机电机(11)的电路中的两个接触螺栓(18、19)电连接，其中，所述连接桥(25)可移动地安置在切换轴(27)上，该切换轴在所述往复衔铁(8)偏移时朝向所述连接位置进行移调运动；支撑在壳体构件上的桥复位弹簧(29)，该桥复位弹簧用于使得所述连接桥(25)复位到所述非工作位置；支撑在所述切换轴(27)上的并且对所述连接桥(25)加载的压紧弹簧(28)，

其中，所述桥复位弹簧(29)与所述压紧弹簧(28)串联地直接对所述连接桥(25)或者与所述连接桥(25)接触的构件(32)施加复位力，而不对所述切换轴(27)施加复位力，其中，所述压紧弹簧(28)和所述桥复位弹簧(29)布置在所述连接桥(25)的相对侧。

2.如权利要求1所述的起动机继电器，其特征在于，在所述非工作位置，所述桥复位弹簧(29)的预紧力大于所述压紧弹簧(28)的预紧力。

3.如权利要求1或2所述的起动机继电器，其特征在于，所述压紧弹簧(28)具有比所述桥复位弹簧(29)大的弹簧刚度。

4.如权利要求1～3中任一项所述的起动机继电器，其特征在于，在固定于壳体上的磁芯(21)与所述往复衔铁(8)之间有个衔铁复位弹簧(23)，该衔铁复位弹簧的弹簧刚度小于所述桥复位弹簧(29)的弹簧刚度。

5.如权利要求1～4中任一项所述的起动机继电器，其特征在于，所述连接桥(25)通过所述压紧弹簧(28)的力在衬套(26)与绝缘垫片(32)之间被夹紧，所述衬套和所述绝缘垫片可移动地安置于所述切换轴(27)上。

6.如权利要求5所述的起动机继电器，其特征在于，所述压紧弹簧(28)作用在所述衬套(26)上。

7.如权利要求5或6所述的起动机继电器，其特征在于，所述桥复位弹簧(29)作用在所述绝缘垫片(32)上，该绝缘垫片作为与所述连接桥(25)接触的构件。

8.如权利要求1～7中任一项所述的起动机继电器，其特征在于，所述切换轴(27)被与所述往复衔铁(8)固定地连接的顶杆(20)加载。

9.如权利要求1～8中任一项所述的起动机继电器，其特征在于，所述桥复位弹簧(29)容纳在壳体侧的内凹(30)中，所述切换轴(27)在偏移状态下伸入到该内凹中。

10.如权利要求1～9中任一项所述的起动机继电器，其特征在于，在所述切换轴(27)的端侧或者与该端侧相邻地，在面向所述接触螺栓(18、19)的一侧，设置了随动部件(31)，该随动部件对所述连接桥(25)或者对与所述连接桥(25)接触的构件在从所述连接位置转移至所述非工作位置时施加冲击。

11.一种用于内燃机(4)的起动装置，带有根据权利要求1～10中任一项所述的起动机继电器(6)且带有电的起动机电机(11)。