CN101302981B - 具有改良的阻尼效果的发动机设备启动装置 - Google Patents

Abstract

启动装置(100)，用于启动一内燃机，尤其为掌上型工具，链条锯，割草机，草坪修剪机或类似设备的内燃机，具有一可旋转的拉轮(2)，其用于将于该作用连接装置相连的内燃机的曲轴导入旋转运动。其具有一结构简单的，设置于曲轴和拉轮(2)之间的作用连接装置，并可以有效的降低传递到拉轮(2)上的力峰值。于拉轮(2)和曲轴之间的作用连接装置中，设有一具有变形能力的变形体(3)，其可以抵消曲轴相对于拉轮(2)的超前或者滞后。

Description

具有改良的阻尼效果的发动机设备启动装置

本创作涉及一种内燃机启动装置，尤其是一种用于启动手动操控的发动机装置，其用于驱动园艺和绿地养护设施，如链条锯或剪草机，或用于小型摩托，船用马达或类似设备。该启动装置具有可转动的拉轮，其用于将内燃机的曲轴导入转动运动。

本发明中涉及的启动装置为一般为设有一只把柄的启动装置，用于手动启动内燃机。该把柄包括一只手柄，其于一拉件相连，该拉件可以为环绕该拉轮的一根绳索或者一根平板带。当操作者施加一拉力时，可以转动该拉轮。

通过一作用连接结构，将该转动传递给内燃机的曲轴，以此来启动该内燃机。除了手动操作该启动装置，也可以使用电机来启动内燃机，此时电机带动一和曲轴相连接的转动部件转动。此外，还有其他依照该基本原理工运作的机械式，液压或者气动启动装置。摩托车的脚踏启动器也可以成为启动装置，其也属于本发明专利范围。

依据内燃机的结构，其内部的曲轴具有周期变化的转矩。在内燃机的压缩冲程阶段，必须在曲轴施加很高的转矩，以将内燃机投入转动运动。然而在燃爆阶段，由于在内燃机燃烧室内，由燃气的爆燃产生气体弹簧效应，曲轴只需要很小的转矩甚至不需要转矩，就可以自行转动。该待启动的内燃机的周期性强烈的转矩需求变动，在拉绳处产生相应的周期性的力增加和力减弱，该力必须由操作者施加，此时操作者将感觉到猛然的，脉动性的负载。

为了避免力峰值，如在先前申报的DE 20 2007 006 551.5中，可以在绳轮和曲轴之间设置一个可变的运动连接装置或者一变速器。当然，由于在作用连接中，不存在显著的柔性，该阻尼效果较小。然而，通过使用可调式运动连接装置，可抵消上述的，在曲轴和拉轮之间出现的不同冲程阶段的波动。

为了阻尼该从曲轴传递到拉轮的力峰值，业界业已使用转动弹簧装置，该装置设置在拉轮和一个驱动轴之间。该通过拉件和拉轮施加的转动运动，由该转动弹簧装置的传递，在内燃机的压缩阶段，在发动机轴上产生前冲，因此该转动弹簧装置可以对转动运动产生一抵消作用。因此，可以有效的消除拉绳上的，由具有方向相反的加速度向量的两个部件的叠加而产生力峰值。用于启动必需的转矩，此时由形状封闭式定位在转动弹簧外部的，具有较大表面的限位件传递。该装置的缺点在于，由于该转动弹簧部件施加的很高的表面压作用，该由塑胶材料制成的拉轮承受较大的磨损。

本发明的目的在于提供一种启动装置，其在曲轴和拉轮之间设有一结构简单的作用连接，并可以有效的降低传递到拉轮的力峰值。

上述目的通过权利要求第1点中的启动装置实现，本发明的其他优点在相关的权利要求中说明。

本发明中，在位于拉轮和曲轴中间的作用连接装置中，设置有一可以弹性变形的变形体，其用来抵消曲轴相对于拉轮的前冲和后置。

本发明中的方案的优点在于，在在位于拉轮和曲轴中间的作用连接装置中，集成有一变形体，使用简单的方式来构成该阻尼部件，以此代替成本较高的转动弹簧。当力或者力矩从拉轮传递到曲轴时，将对变形体产生压缩，当曲轴超前该拉轮时，该压缩作用随即消失。在该过程中，动能被储存在变形体的材料中，由于一部分储存的能量被变形体吸收，从而使得曲轴上脉动变化的力不会完全的作用在拉轮上。该变形体最好由橡胶材料或者类似橡胶的塑胶材料，聚氨酯，一种发泡材料或者其他具有耐久弹性特性的材料制成。由于该变形体的材料具有很高的吸收能力，可以在拉轮和曲轴之间形成运动的阻尼作用，使得曲轴，拉轮和位于两者之间的变形体不构成可振动的***。本发明的结构简单，牢固并且成本较低，不产生较高的表面压缩作用，因此不会导致上文所述的，由塑胶材料制成的限位件或者转动弹簧设在拉轮处的弹簧钩子由于表面压缩作用而产生损伤。

在本发明的启动装置的另一较佳实施例中，在位于拉轮和曲轴之间的作用连接装置中，设有一与其非转动式连接的带动盘，其与拉轮平行设置。变形体安装在拉轮和带动盘之间，以在拉轮和带动盘之前形成弹性转动连接。拉轮，带动盘和位于两者中间的变形体转动对称式安装在同一根旋转轴线上，该旋转轴线构成贯穿该启动装置的对称旋转轴线。

该带动盘构成一中间部件，其由变形体限位并构成该变形体的容置部。为此在拉轮和带动盘的轴套面上分别设有一缺口，以供该变形体穿过。变形体可以分别对称的设置在该缺口中，此时，变形体既可以容置在拉轮的轴套中，也可以容置在带动盘的轴套中。在本发明中，在轴套上设置有一缺口，以使得即使该环形的变形体的直径较大，并且安装在拉轮和曲轴之间时，作用在变形体上的力矩依然可形成较大的变形。相对于该拉轮，变形体的直径较小，因此由曲轴产生的力矩可以在变形体产生较大的变形，以更好的抵消曲轴相对于该拉轮的前冲或者滞后。

为了在拉轮，带动盘和变形体之间构成形状封闭式连接，变形体具有星形的外型，为了与其相匹配，拉轮内部的缺口以及带动盘内部的缺口的外型也设置成星形，并且变形体的外型可以穿过该缺口。该星形的外型可以为五角星结构，也可以设计成具有很多楔形的齿轮类似结构，以实现必需的形状封闭，保证转矩的转递。以此该变形体的也为具有圆形截面的凸轮结构，该凸轮可以与相对应的，设置与拉轮或者带动盘内部的缺口相啮合，以实现形状封闭。此外，该变形体也可以为三角形，矩形，五边形或者类似的结构，特别地，依据加工技术因素选择较佳的形状封闭式形状。

在本发明的启动装置的另一较佳实施例中，该变形体可以具有一个有利于形变的结构体。其中一种有利于形变的结构体形状由一个在旋转轴线方向上分成一圆柱部和两个端部的变形体构成。其中一个端部朝向拉轮，另一端部则朝向带动盘。每个端部上都由用于实现形状连接的几何外型，例如，其可以为星形的外轮廓。圆柱部设在端部中间，并且圆柱部和端部由相同材料一体成型，之间有形状过渡。当一转矩作用在拉轮上时，该转矩被传递到拉轮侧的端部，并对变形体相对于带动盘侧的端部产生扭曲，因此，带动盘相对与拉轮的绝大部分扭转产生在变形体的圆柱部处，此时的抗扭强度除了于橡胶成分有关，还取决于变形体在旋转轴线方向上的截面面积，并可以通过该面积进行设定。该变形也可以在任一端部产生，此时该变形小于圆柱部内部的变形。

在本发明的拉轮，变形体和带动盘的另一较佳实施形态中，至少包括一设置在带动盘上的限位凸轮，其转动到最大位置时，抵靠在拉轮处成型的限位形状部处，用于限制带动盘相对于拉轮的转动运动，在变形体被损伤之前，该限位凸轮抵靠在该限位形状部处，从而使得该变形体避免过度转动。最好设置若干数目相同的限位元凸轮和限位形状部，该限位凸轮和限位形状部共同构成一副限位对，最好在拉轮和带动盘之间设置2-4副限位对，3副尤佳，以在不产生横向力的条件下实现力的均匀传递。设置3副限位对的好处在于，该带动盘在相对于拉轮第一方向以及相反的第二方向转动时，均可相应的被限位。从而在三副限位对处，在最大的限位位置之间均有大概60度的自由转动度，可以将该限位凸轮的中间位置设置在两个限位形状部中间，其可以在两个方向上分别转动大概60度。

该拉轮最好设有一可以装入该带动盘的容置槽。该带动盘的外直径和该设置于拉轮之内的容置槽的内直径相匹配，且该容置槽在旋转轴线方向上的厚度大概与该带动盘的厚度相同，在组装该拉轮时，设置在之间的变形体和带动盘可以构成一个紧凑的单元。此外，还设有一较佳的限位元对的设置方式，使得该带动盘可具有设在外直径外侧的若干限位凸轮。另外，该拉轮可包括若干限位形状部，其设在该容置槽的内直径上，并在径向上朝内延伸，以此在不需要附加的安装空间的条件下，实现限位形状部和限位凸轮之间的配合工作。

在该启动装置的另一设计中，设有一沿着该旋转轴线，穿过带动盘，变形体和拉轮的轴件。该轴件可用于容置拉轮，变形体以及带动盘，此外，该轴件可和包含设在末端一端面盘，用来在旋转轴线方向上对各个部件进行导向。该带动盘可以在内直径上如此配合，使得其和轴件的外直径构成一滑动轴承，该滑动轴承同样可以有一相应设计的拉轮轴套来实现。

该带动盘可以在于该星形的缺口相对的平面上，设有两根带动销，带动销上连接有一棘爪***，以实现内燃机的自由转动。该棘爪***也被成为安全离合器，其用于在内燃机没有启动时，将驱动力矩传递曲轴上。只要该内燃机可以自行转动，该曲轴的转动将超越该启动装置的转动运动，此时该可转动式套接在导向销上的两个棘爪松开。因此，该与曲轴或者发动机发蓝连接的安全离合器可以在带动盘处起到限制的作用。

依据本发明，该拉轮以及该带动盘可以由同一种所料材料制成，其最好由聚碳酸酯或者一种类似的塑胶制成。然而，该拉轮和带动盘也可以由压铸铝材制成，使得只需对该轴套进行切削加工。

此外，本发明可以与先前申报的专利DE 20 2007 006 551.5相组合，实现方式如下，在该发明中涉及的，置于被驱动件和曲轴之前可变式作用连接装置可以与本发明中的，位于拉轮和曲轴之间的作用连接装置相互连接，根据该曲轴转动角度，实现一可变的增速或者减速比，并额外在作用连接装置中安装一变形体。通过在可变运动减速器中或者在可变运动连接中额外设置变形体，可以有效的阻尼该力峰值。该变形体可以设置在该可变运动式减速器之前或之后。也可以使用一形状相同的变形体替换可变运动式减速器中的一个部件。此为在先前申报的专利DE 20 2007 006 551.5中明确提到的活塞杆6或者该可弹性弯曲的结合件21。

此外根据本发明的一个优选方案规定，其中根据专利DE 20 2007006 551.5，在拉轮和曲轴之间设有一可变运动连接装置。

此外，本发明还涉及到一种带有一在权利要求第15项中涉及的变形体的启动装置的制造方法，此时该变形体使用压铸工艺注入到位于拉轮和带动盘之间的星形中空区域中，该星形中空区域在将带动盘安装到预设的容置槽时形成。当带动盘和该拉轮向后组合时，将形成该星形中空区域，该变形体可以被压入该区域。此外还可以使用一种方法，此时最好将变形体的材料使用环形注塑的方式，从轴套处注入至星形的中空区域中。在本发明的一最佳实施例中，该变形体的材料可以在拉轮和/或带动盘一起进行硫化，以此实现变形体和拉轮或者以及该带动盘的永久性连接。

在下文中的本发明的一较佳实施例中，借助附图，对其他本发明的优化措施进行综述。

第1图带有一变形体的一种启动装置的第一视图，此时该变形体设于一拉轮和一带动盘之间；

第2图第1图中所述的启动装置的第2视图；以及

第3图第1图和第2图中所述的启动装置的总装图。

请参阅第1图，该图系为本发明揭示的一种启动装置的一实施例，其具有一拉轮2，拉轮2上环绕有一拉件15，其可以有绳索或者由带子构成，并在一端设有一支把柄16，通过该把柄16，操作人可以手动施加拉力，通过该拉力的作用，拉轮2将围绕该旋转轴线5转动。

带动盘4与拉轮2平面平齐设置，依据本发明，在拉轮2和带动盘4之间设有一变形体3，该视图显示了启动装置1于组装之前的状态，可以看出，该变形体3可以被压入一在轴套区域位于拉轮2内部的缺口6a中。变形体3和缺口6a均具有一五角星形状的外轮廓。因此可以在变形体3和拉轮2之间形成形状封闭式接触以传递转矩。该拉轮2在平面上设有一容置槽12，其中可装入该带动盘4。该容置槽12的深度大致于带动盘4的厚度相同。

该带动盘4的外径大致等于该容置槽12的内径，在带动盘4的外径上成型有3个限位凸轮10，用于对带动盘4相对于拉轮2的转动运动进行限位，其转动到极限位置时，分别抵靠在3处相对成型的限位形状部11处，以此方式形成3副限位对，其分别有一限位凸轮10和一处限位形状部11构成，对带动盘4在拉轮2内部的转动路径进行限位元，以避免变形体3的超载。

此外，该本发明中的启动装置1还包括有一根轴件13，其沿着该旋转轴线5延伸，并且可以套接在拉轮2和带动盘4上。轴件13包含一圆柱部，其的一个端面上设有一端面盘17，该轴件13于该带动盘4或者拉轮2共同作用，以形成一滑动轴承结构。通过一图纸未显示的螺栓部件，可以将启动装置1固定发动机装置的壳体上，此时该螺栓部件穿过该轴件13。带动盘4在相对该拉轮2的平面上，设有两根带动销14，用于设置一棘爪***，以此实现发动机装置的旋转轴线的自由转动。因此，该带动盘4为一多功能部件，并在变形体3和后置的自由转动机构中形成一有效连接。

第2图为该启动装置1在未组装状态时的另一立体视图。该带动盘4同样具有一缺口6b，该变形体3可以一半放入该缺口6b中。因此，该变形体3既可以一半的伸入至拉轮2内部的缺口6a(参见第1图)中，又可以伸入至带动盘4内部的缺口6b中。根据变形体3的一较佳设计，变形体3具有一第一端部和一第二端部，两端部之间成型有圆柱部9，端部各成型一星形的端部，其与该拉轮2和带动盘4内部的星形的缺口6a和缺口6b的尺寸对应配合。当第一端部相对于第二端面扭曲时，在圆柱部9内部的变形体3内部将产生弹性扭转。

第3图为启动装置1组装状态的一立体视图。带动盘4被装入拉轮2内部的容置槽12中。此时成型在带动盘4之上的限位凸轮10以及与其配合作用的限位形状部11，被装入拉轮2内部的容置槽12的内部区域，在图中，该限位凸轮10抵靠在限位形状部11处。

本启动装置1的实施结构可以实现拉轮2的紧凑结构，通过将带动盘4装入拉轮2内部的一容置槽12中，可以均衡发动机轴和拉轮2之间不同的旋转速度。该具有对传递到带动盘4上的转矩进行阻尼功能的拉轮2的安装空间，并不大于传统结构中的拉轮2的安装空间。因此优点在于，通过相应更换拉轮2，可以对现有的***使用本发明中揭示的拉轮2进行完善。

惟，以上所述，仅为本发明的一较佳实施例之详细说明及图式而已，并非用以限制本发明，本发明之所有范围应以下述之权利要求为准，任何熟悉该项技艺者在本发明之领域内，可轻易思及之变化或修饰皆可涵盖在以下本案所界定之专利范围。

元件符号

100    启动装置

2      拉轮

3      变形体

4      带动盘

5      旋转轴线

6a，6b 缺口

7      外轮廓

8      内轮廓

9      圆柱部

10     限位凸轮

11     限位形状部

12     容置槽

13     轴件

14     带动销

15     拉件

16     把柄

17     端面盘

Claims (11)

1.用于启动一用于掌上型工具、链条锯、割草机或草坪修剪机的内燃机的启动装置(100)，具有一可旋转的拉轮(2)和设置在拉轮(2)和曲轴之间的作用连接装置，该拉轮用于将与该作用连接装置相连的内燃机的曲轴导入旋转运动，其特征在于，该设置在拉轮(2)和曲轴之间的作用连接装置设有一具有弹性变形能力的变形体(3)，该变形体可以抵消曲轴相对于拉轮(2)的超前或者滞后，所述变形体(3)由橡胶材料或聚氨酯制成，在拉轮(2)和曲轴之间的作用连接装置中设有一与曲轴固定相连的带动盘(4)，该带动盘和拉轮(2)平面平齐式设置，该变形体(3)设置在拉轮(2)和带动盘(4)之间，以在拉轮(2)和带动盘(4)之间形成弹性连接，并且拉轮(2)、带动盘(4)和变形体具有同一根旋转轴线(5)，该拉轮(2)和该带动盘(4)分别具有一个在轴套面上成型的缺口(6a，6b)，该变形体(3)伸入至该拉轮的缺口(6a)和该带动盘的缺口(6b)中，拉轮(2)内部的缺口(6a)和带动盘(4)内部的缺口(6b)都具有一星形的内轮廓(8)，其中变形体(3)具有一星形的外轮廓(7)，且变形体(3)的外轮廓(7)分别与所述内轮廓(8)的尺寸对应配合，以便在拉轮、带动盘和变形体之间构成形状封闭式连接以传递扭矩。 

2.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中该变形体(3)的材料具有吸收能力，以实现对拉轮(2)和曲轴之间运动的阻尼。 

3.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中该变形体(3)分为一在旋转轴线(5)方向上延伸的圆柱部(9)，一在拉轮面上的和一在带动盘面上的端部，该端部具有所述星形的外轮廓(7)，且圆柱部在端部之间设有一柔性区域。 

4.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中带动盘(4)至少 具有一限位凸轮(10)，其转动到极限位置时，抵靠在成型在拉轮上的限位形状部(11)处，以对带动盘(4)相对于拉轮(2)的转动运动进行限位。 

5.如权利要求4所述的启动装置(100)，其中在拉轮(2)设有一容置槽(12)，在该容置槽内容置该带动盘(4)，该带动盘(4)的外径和容置槽(12)的内径相匹配。 

6.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中该带动盘(4)具有若干设置在其外径外侧上的限位凸轮(10)，并且该拉轮(2)具有若干成型在容置槽(12)的内径上的限位形状部(11)，所述限位形状部在径向上向内延伸，以与所述限位凸轮(10)配合作用。 

7.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中设有一轴件(13)，其沿着旋转轴线(5)方向穿过带动盘(4)、变形体(3)和拉轮(2)。 

8.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中该带动盘(4)在与形成在其上的缺口(6b)相对的平面上设有2根带动销(14)，在所述带动销上连接有一棘爪***，用于实现内燃机的自由转动。 

9.如权利要求1所述的启动装置(100)，其中拉轮(2)和/或带动盘(4)由同一种塑胶材料制成。 

10.如权利要求1所述的带有一变形体(3)的启动装置(1)的生产方法，其中，变形体(3)使用注塑方法注入至一位于在轴套面上成型在拉轮(2)上的缺口(6a)和在轴套面上成型在带动盘(4)上的缺口(6b)之间的星形的中空区域，而拉轮(2)和带动盘(4)互相配合装入。 

11.如权利要求10所述的生产方法，其中，在注塑方法中，变形体(3)的材料在拉轮(2)和带动盘(4)的表面硫化，以使变形体(3)在拉轮(2)和带动盘(4)之间形成永久性的连接。 

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