CN101287903A - 用于发动内燃机的起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于发动内燃机的起动装置(1)，包括电磁的预啮合机构以及起动—停止—机构；预啮合机构用来移动可以轴向移动的小齿轮轴(5)，且小齿轮轴前端安装有起动小齿轮(6)；构造起动—停止—机构，使其在内燃机停止阶段、内燃机关闭过程中使预啮合机构进入啮合状态，从而在随后起动内燃机时，起动小齿轮(6)就已经处在前移位置中，在这种起动装置中应该降低损耗功率。通过保持机构(15)来达到这一目的，在停止阶段的过程中以及/或者停止阶段结束之后，该保持机构使得电磁的预啮合机构在不通电的状态下保持在前移位置之中。

Description

用于发动内燃机的起动装置
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于发动内燃机的起动装置。
背景技术
在DE 199 11 161 C2中展示和说明了一种构造为同轴起动机的用于发动内燃机的起动装置。该起动装置包括一个起动电动机、一个用来移动轴向的小齿轮轴的预啮合机构(Vorspurmechanismus)，小齿轮轴前端安装有起动小齿轮。小齿轮必须啮合内燃机的齿环，才能起动内燃机。当内燃机运转时，必须从齿环中重新移出小齿轮。为了使这一过程成为可能，预啮合机构配有永久磁铁和可电磁激励的线圈。预啮合机构的电控制器的桥式电路允许线圈中有两个电流方向。永久磁铁根据电流方向施加斥力或者吸引力。这样就可以使小齿轮向前或者向后运动。
除此之外，还已知一些所述类型的起动装置，这些起动装置实现了所谓的起动-停止-运行模式。其特征是可以直接起动内燃机。当关闭内燃机时，小齿轮已经位于齿环之中，因此只要使小齿轮进行转动运动。其前提条件为：在内燃机处在停止阶段时，已经在关闭内燃机的过程中将小齿轮推入或者前移，并且在停止阶段的持续时间中保持推入状态。
所述的起-停止-运行模式具有缩短起动时间的优点，此外还能使内燃机更加平稳地起动，且可降低噪声。
但已知的解决方案均需要额外消耗电力，使得汽车电气***额外承受负担，并且会产生损耗功率，即使在汽车处在停止状态时也是如此。
发明内容
采用本发明所述的起动装置降低了损耗功率，因为不必通电，更确切地说通过保持机构使预啮合机构保持在前移位置中。
通过本发明利用了起动-停止-运行模式的优点，但不必忍受额外消耗电流的缺点。
本发明能够在降低噪声的情况下起动内燃机，并且只要极少的电能就可提高起动舒适性。也防止了电路以及其中的器件如线圈、电磁开关、继电器、电阻等等过度发热。还可附加地降低汽车电气***以及线路的负荷。
优选如此构造该起动-停止机构，使其能够在关闭内燃机的过程中进入啮合状态，因此可以在小于一秒的时间内再次起动。
在本发明所述起动装置的一种优选的改进方案中，保持机构在停止阶段中以及在停止阶段之后在不通电的情况下使电磁的预啮合机构保持在啮合状态中。这样就利用了内燃机齿环的旋转运动，从而可以使得起动装置的小齿轮轻松啮合于齿环中。在停止阶段之后，不需要任何电能。
一种优选的且特别简单的解决方案的突出之处在于：保持机构包括两个适当布置的永久磁铁，使得在啮合状态下具有能够使起动小齿轮保持在前移位置中的磁性保持力。这些永久磁铁能够施加很高的保持力，且非常适合于这一用途。
如果存在布置在电磁的预啮合机构的电磁线圈的作用范围内的活动的第一永久磁铁，且该第一永久磁铁与一个极性相反的第二永久磁铁共同施加保持力，同时第一永久磁铁在啮合状态下布置于第二永久磁铁的作用范围内，这样就能得到一种简单的结构，因为第一磁铁既可作为电枢，也可作为保持机构，因此仅需一个附加的磁铁。
在本发明的一种优选的变型方案中，保持机构平行于电动驱动装置的驱动轴布置，并且通过杠杆力臂与其相连。这只要对电动驱动装置的结构略作改动即可，因为保持机构实际上布置在其外侧。
在本发明的一种作为替代方案的实施方式中，保持机构与起动装置的电动驱动装置的驱动轴同轴布置，尤其是保持机构的第一和第二环形磁铁围绕驱动轴同轴地布置。这种解决方案非常紧凑，因此可明显缩短长度尺寸，第一永久磁铁的外径小于第二永久磁铁的内径，从而第一永久磁铁能够进入第二永久磁铁之中。
为了能够功能可靠地改变小齿轮的位置，优选设置加力弹簧，其弹簧力与保持力作用方向相反，尤其是与预啮合机构的磁性保持力作用方向相反，并且/或者预啮合机构能够通过给电枢反向通电从啮合状态运动到脱离状态。此外，如果设置具有依赖于转速的回位力矩的单向离合器，则该功能将更为可靠。
附图说明
以下将根据两个实施例及其附图对本发明进行详细解释。相关附图如下：
图1本发明所述起动装置的第一实施方式的示意图，
图2图1所示实施方式中保持机构的示意图，图中所示为非啮合状态，
图3图2所示保持机构的示意图，图中所示为啮合状态，
图4所述保持机构的另一种作为替代方案的实施方式的示意图，图中所示为非啮合状态，以及
图5图4所示保持机构的示意图，图中所示为啮合状态。
具体实施方式
图1所示为本发明所述起动装置1第一实施方式的示意图，该起动装置1包括一个壳体2，该壳体2具有位于壳体内的电动驱动装置或者说带有传动轴4的起动机电机3。可滑动地布置的小齿轮轴5围绕传动轴4同轴地布置，且小齿轮轴优选地在前端安装有用于使内燃机的齿环7转动的起动小齿轮6。
可以利用预啮合机构使起动小齿轮6进入前移位置，使得起动小齿轮6啮合于齿环7中(啮合状态)，或者进入非啮合状态，使得起动小齿轮6部分或者完全处在壳体2中。
预啮合机构包括一个带线圈9的电枢10，以便利用双臂杠杆11向小齿轮轴5施加作用力。通过该作用力可以使小齿轮轴5向前或向后移动。
有一个用于控制线圈9和起动机电机3的控制器12。
按本发明存在一个保持机构15。图2和3中详细解释了该保持机构15。
起动装置1的特征在于利用控制器12实现的起动-停止-机构，构造该起动-停止-机构，使得在内燃机处在停止阶段、在内燃机关闭过程中以及/或者关闭之后，该起动-停止-机构使得预啮合机构进入啮合状态(图3)，从而使得起动小齿轮6在随后起动内燃机时就已经处在前移位置中。
在内燃机关闭过程中以及/或者在关闭之后，可以给线圈9通电，使起动小齿轮6进入啮合状态。起动小齿轮将保持在该啮合状态中，直至再次起动内燃机。起动内燃机之后，给线圈9通入反向电流，使得起动小齿轮6进入脱离状态。
保持机构15最好包括两个适当布置的永久磁铁16、17，使得在啮合状态下(图3)存在能够将起动小齿轮6保持在前移位置中的磁性保持力。第一永久磁铁16在脱离位置中与第二永久磁铁17之间有一个间距，如图2所示。在啮合过程中，使第一永久磁铁16朝向位置固定的第二永久磁铁17的方向运动，直至与其接触。保持机构15因此可在停止阶段中在不通电的情况下将电磁的预啮合机构保持在前移位置中，如图3所示。
在图1～3所示的实施方式中，保持机构平行于电动驱动装置的驱动轴或者说轴4，并且位于其外侧。保持机构(图2，图3)通过杠杆11与小齿轮轴5相连。磁铁16起到一个磁电机电枢的作用，其运动方向平行于电动驱动装置的旋转轴线或者轴4或5。
而图4和5所示的一种作为替代方案的实施方式则与此相反，保持机构与驱动轴18同轴延伸。这种情况下最好使用第一和第二环形磁铁20、21，且这些环形磁铁围绕驱动轴18同轴布置。第一环形磁铁20的外径小于第二环形磁铁21的内径，使得第一环形磁铁20能够进入第二环形磁铁21中，如图5所示。
在所述的实施方式中，可以存在图中并未绘出的加力弹簧，其弹簧力作用方向与磁性保持力相反。作为替代方案或者附加方案，还可通过给电枢通入反向电流的方式，使得预啮合机构从啮合状态进入脱离状态。也可以存在具有依赖于转速的回位力矩的单向离合器。
此外，控制器12可以具有控制电动驱动装置的第一电控制器，以及控制电磁的预啮合机构的第二电控制器，且第一控制器和第二控制器相互耦合，从而实现起动-停止-运行模式。
需注意下列概况与补充事项：
所述装置(图2～5)中的磁铁16、17、20、21具有相反的极性(北极-南极)。两个磁铁实际上以相对置的位置安装于起动装置的电磁开关中。在移动驱动轴的推入过程中，使两个磁铁进入其作用区域，从而在关闭相应的电路之后将轴固定，用于纯粹以磁性方式进行预啮合。接着在转动或者顺利起动内燃机之后，优选要么以电的方式、也就是通过给电路通入反向电流的方式实现脱离，或者以机械方式通过在推入时张紧的预紧的弹簧实现脱离。两个磁铁之间相互作用的磁力在此必须平衡或超过预紧的弹簧的回位力，这样即使当车辆发生振动时，例如由于路面不平，起动装置也能在起动-停止-运行模式的过程中可靠地保持固定在啮合状态。随后例如通过(依赖于转速的)单向离合器并且在达到设定的转速阈值时进行脱离，在总回位力矩大于两个磁铁之间的磁力时，使得起动装置与内燃机分离。

Claims (10)

1.用于发动内燃机的起动装置(1)，该起动装置包括电磁的预啮合机构以及起动-停止-机构；预啮合机构用来移动可以轴向移动的小齿轮轴(5)，且小齿轮轴具有起动小齿轮(6)；构造所述起动-停止-机构，从而在内燃机停止阶段、内燃机关闭过程中以及/或者内燃机关闭之后该起动-停止-机构使预啮合机构进入啮合状态，从而在随后起动内燃机时，起动小齿轮(6)就已经处在前移位置中，其特征在于保持机构(15)，该保持机构(15)在停止阶段期间以及/或者在停止阶段之后在不通电的情况下将电磁的预啮合机构保持在前移位置中。
2.根据权利要求1所述的起动装置，其特征在于，所述保持机构(15)在停止阶段期间以及停止阶段之后在不通电的情况下将电磁的预啮合机构保持在啮合状态。
3.根据权利要求1或2所述的起动装置，其特征在于，所述保持机构(15)包括两个永久磁铁(16，17)，布置所述永久磁铁(16，17)，使得在啮合状态下存在将起动小齿轮(6)保持在前移位置中的磁性保持力。
4.根据权利要求3所述的起动装置，其特征在于，存在布置于电磁的预啮合机构的电磁线圈(9)的作用区域内的活动的第一永久磁铁(16)，该第一永久磁铁与极性相反的第二永久磁铁(17)共同施加保持力，且第一永久磁铁(16)在啮合状态下布置在第二永久磁铁(17)的作用区域内。
5.根据上述权利要求中任一项所述的起动装置，其特征在于，所述保持机构(15)平行于起动装置(1)的电动驱动装置的驱动轴(18)布置，并且通过杠杆力臂(11)与其相连，其中尤其是磁电机电枢(10)以及与磁电机电枢(10)相连的预啮合机构第一环形磁铁(20)的运动方向平行于电动驱动装置的旋转轴线。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的起动装置，其特征在于，所述保持机构(15)与起动装置(1)的电动驱动装置的驱动轴(18)同轴布置，其中尤其是保持机构(15)的第一环形磁铁(20)和第二环形磁铁(21)围绕驱动轴(18)同轴布置。
7.根据权利要求6所述的起动装置，其特征在于，所述第一永久磁铁(20)的外径小于第二永久磁铁(21)的内径，使得第一永久磁铁(20)能够进入第二永久磁铁(21)之中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的起动装置，其特征在于，设有加力弹簧，其弹簧力与保持力作用方向相反，尤其是和预啮合机构的磁性保持力作用方向相反。
9.根据上述权利要求中任一项所述的起动装置，其特征在于，所述预啮合机构可以通过给电枢(10)通入反向电流从啮合状态运动到脱离状态。
10.根据上述权利要求中任一项所述的起动装置，其特征在于，优选除了回位弹簧之外，还设置具有依赖于转速的回位力矩的单向离合器。
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