CN103603761A - 起动装置和用于减小起动装置的电枢纵向间隙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于起动内燃机的起动装置(100)，尤其是起动机，包括电枢轴(17)，该电枢轴在其一端(17a)借助于换向器轴承(95)浮动地被支承，其中，在电枢轴(17)的端侧上设有设置在换向器轴承(95)上的轴向间隙限制单元(110)用于接触电枢轴(17)的端侧(17b)，该轴向间隙限制单元(110)具有至少一个柔性区域(113)，以缩小电枢轴(17)的电枢纵向间隙。本发明还涉及一种用于减小起动装置(100)的电枢纵向间隙的方法。

Description

起动装置和用于减小起动装置的电枢纵向间隙的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于起动内燃机的起动装置，尤其是起动机。
本发明还涉及一种根据权利要求10前序部分所述的用于减小起动内燃机的起动装置、尤其是起动机的电枢纵向间隙的方法。
背景技术
本发明基于包括根据独立权利要求前序部分所述的起动机或起动电机的***。
本发明的主题是用于包括内燃机的车辆的起动机和启动器，其具有包括电枢和换向器的电机，其中该电枢具有包括相应电枢轴承的电枢轴。
从现有技术中已知用于带有内燃机的车辆的、包括起动继电器的起动器，该车辆一般包括用于驱动内燃机的直流电动机。
在这样的起动机或者起动电机中，例如包括相应继电器的继电器拨叉***负责啮合入或提升入齿圈中。在也被称为距离的行程中或者确切说在啮合运动中，继电器向后拉动拨叉。这通过继电器的相应通电来实现。当通电时，与磁芯共同作用的开关轴沿轴向移向触头或离开触头。这种起动机具有包括定子的电动机，其中该定子以磁体形式构成。另外，该电动机具有转子，它具有由带铁芯的线圈构成的电枢，电枢可转动地支承在定子的极靴之间的磁场内。对电枢的供电通过分段的换向器和滑动触头、即所谓的换向器电刷来进行。当转子通电时也在此出现了磁场，该磁场与定子磁场相互作用。在这样的启动器中使用浮动支承的驱动轴或电枢轴。为了限制电枢轴的轴向纵间隙，已知轴向固定机构。迄今所知的轴向固定机构包括安置在电枢轴上的固定盘。固定盘落座在电枢轴的槽内是带有公差的。因为关于电枢轴的多个单独零件的公差链，故这些单独公差在启动器安装时叠加，结果，电枢轴可能具有等于十分之几毫米或更大的轴向间隙确切说是轴向纵间隙。用于缩小电枢轴的电枢纵向间隙或轴向间隙的另一个已知解决方案规定了设于端侧的螺钉，它可移动地安装在换向器轴承上并且可被旋拧到电枢轴的端面上。
由CH97941A已知一种借助电动机来起动内燃机的装置，其驱动齿轮在起动时刻通过与电机轴同心的转动运动被置入接合中并且在成功起动后被甩脱接合，在此，该驱动运动的速度通过双级减速而降低，以在增大转矩的同时减小电池用电。根据图2，在那里设有设于端侧的埋头螺钉，它接触轴的端侧。为此该埋头螺钉不仅可纵向运动，也可周向运动。
发明内容
具有相应的独立权利要求或并列权利要求的特征的本发明起动装置和本发明方法与现有技术相比有以下优点，在用于起动内燃机的起动装置尤其是起动机中，电枢轴的电枢纵向间隙可以从十分之几毫米减小到百分之几毫米或者零，其中所述起动装置包括电枢轴，该电枢轴在其一端借助包括毂盘的换向器轴承浮动地被支承，在电枢轴的端侧上设有设置在换向器轴承上的用于接触该电枢轴端侧的轴向间隙限制单元，该轴向间隙限制单元具有尤其用于接触该端侧的至少一个柔性区域以缩小电枢轴的电枢纵向间隙。借此，显著减小该起动装置的换向器***且尤其是碳刷的磨损。该轴向纵间隙或者说电枢纵向间隙不再由相对于此仍是非精确制造的多个构件的公差限定。
该起动装置优选包括具有转子和定子的电动机并且尤其被构造为用于内燃机的起动机或所谓的起动电机。它包括浮动支承的电枢轴。该电枢轴在径向上被引导经过也称为烧结衬套的衬套。烧结衬套优选通过毂盘支承在盖中或者借助于在毂盘内形成的支承部位支承。盖同时起到换向器轴承的作用并因而固定换向器轴承。电枢轴穿过该支承部位并以其后端在远离换向器的一侧朝向所述盖凸伸超出该支承部位。在此，该电枢轴尤其是后端在毂盘区域内不具有允许轴向上的固定或限制的凸肩等。毂盘因而只在径向或周向上固定该电枢轴，而没有在轴向上固定。这种电枢轴支承结构被称为浮动支承结构。沿轴向的固定优选通过在电枢轴后端即电枢轴端侧上的轴向间隙限制单元来实现。为此，该轴向间隙限制单元设置在该盖和该端侧之间。为了适当定位该轴向间隙限制单元，它安置在所述盖上。轴向间隙限制单元从所述盖朝向端侧突出，从而接触到该端侧。在一个实施方式中，该轴向间隙限制单元是单件式构成的。在另一个实施方式中，该轴向间隙限制单元多件式地构成。为了实现电枢纵向间隙的最佳限制，轴向间隙限制单元具有至少一个柔性区域。柔性区域优选在端侧朝向电枢轴设置。该轴向间隙限制单元优选以该柔性区域接触该端侧。在另一个实施方式中，轴向间隙限制单元接触该换向器轴承或盖。在又一个实施方式中设有多个柔性区域，其中，一个柔性区域对应于所述换向器轴承或盖，另一个柔性区域对应于该端侧。在又一个实施方式中，在柔性区域上设有一个非柔性区域，轴向间隙限制单元与该非柔性区域接触。柔性区域优选被构造为弹性的、部分弹性的和/或至少部分可逆弯曲的区域。
通过在从属权利要求中所述的措施，可以有利地改进和完善在独立权利要求和并列权利要求中规定的装置。
在一个实施方式中规定，该轴向间隙限制单元至少以固定区域在轴向上和/或在周向上被固定在该换向器轴承上。该轴向间隙限制单元具有用于布置在盖上的固定区域，优选该固定区域与所述盖不可相对转动地连接，从而它不跟随电枢轴的转动运动。进一步优选的是，该固定区域关于纵向运动被固定在该盖上。此时，纵向表示电枢轴延伸方向，因而对应于轴向或电枢纵向。通过轴向上的固定，该轴向间隙限制单元被一下子固定住。不再进行纵向再调节。固定区域的周向运动、即在电枢轴转动方向上的运动和/或在纵向上的运动被阻止。优选该固定区域不可分离地与所述盖连接。在一个实施方式中，所述固定区域和柔性区域一体构成。在另一个实施方式中，该柔性区域与该固定区域不可相对转动地连接。
另一个实施方式规定，柔性区域被构造为该轴向间隙限制单元的薄壁区域，使得因为该薄壁性而实现柔性。由此，可以节省空间的方式产生柔性。尤其是可以简单方式实现一体式轴向间隙限制单元。本发明意义上的“薄壁”是指这样的区域，其相对于相邻的壁，例如固定区域的壁具有较小的厚度，例如具有小了至少约10％、优选至少约15％且更优选至少约20％的厚度。薄壁在此意味着相对于相邻的壁实现了较高的弹性和/或柔性。
又一个实施方式规定，柔性区域至少部分被构造为比电枢轴和/或换向器轴承更有弹性的区域，使得因为该弹性而实现了柔性。例如该柔性区域具有比电枢轴和/或换向器轴承或盖更有弹性的材料。
在另一个实施方式中规定，该柔性区域相对于端侧和/或换向器轴承具有预紧，以实现柔性。
另一个实施方式中规定，柔性区域、换向器轴承和/或端侧具有至少一个渐缩区段，以使在轴向间隙限制单元、换向器轴承尤其是盖和/或端侧之间的接触面最小化。通过这种方式，减小在端侧、轴向间隙限制单元和/或换向器轴承或者说盖之间的摩擦。在另一个实施方式中，在相应的接触部位上设置减小摩擦的措施，如涂层，尤其是润滑漆涂层。
一个优选实施方式规定，该柔性区域具有至少两个渐缩区段。在一个实施方式中，这些渐缩区域被实施为平行的，就是说并排的。在另一个实施方式中，这些区段被实施为串联的，就是说前后相继的。
例如一个实施方式规定，所述渐缩区域中的至少一个被构造为***。尤其是设有薄壁区域的***。该***例如可以借助侧向和/或周向的固定区域和至少部分环绕的柔性区域来实现。在此，例如固定区域按照压配合方式被固定在换向器轴承或者盖上。柔性区域被压向该端侧，从而实现了***。通过此方式，实现了双稳态的轴向间隙限制单元。
在另一个实施方式中规定，所述换向器轴承、端侧和/或固定区域具有锁定机构用于至少轴向固定该轴向间隙限制单元。另外，优选设有至少一个实现周向固定的锁定机构。在一个实施方式中，锁定机构被构造为独立的锁定机构。在另一个实施方式中，这些锁定机构以集成方式形成，例如集成到端侧表面、换向器轴承表面、盖表面和/或轴向间隙限制单元的表面中。锁定机构例如被构造为凹槽或表面粗糙不平等。
在另一个实施方式中规定，起动装置被构造为至少在支承部位区域内是没有止推盘的。有利的是，电枢轴在轴向上通过轴向间隙限制单元、端侧和换向器轴承的互相配合来固定，其中该轴向间隙限制单元被预紧到该端侧上，尤其是被柔性地预紧，使得在没有止推盘的情况下保证了电枢轴的轴向固定。
具有相应独立权利要求或并列权利要求的特征的本发明方法相对于现有技术具有以下优点：在一种用于减小起动内燃机的起动装置、尤其是起动机的电枢纵向间隙的方法中，实现了改善的轴向间隙限制，其中该起动装置包括电枢轴，电枢轴在其一端借助于包括毂盘的换向器轴承浮动地被支承，其中在换向器轴承端侧上设有轴向间隙限制单元用于接触电枢轴的端侧，该轴向间隙限制单元柔性地与所述端侧相接触地至少在轴向和/或周向上固定在换向器轴承上。轴向间隙限制或电枢纵向间隙缩小尤其是以结构小巧的方式设计的。通过该柔性区域，不需要例如在电枢轴伸长或运动时的后续调节。轴向间隙限制单元设置在换向器轴承上。为此，换向器轴承具有朝向所述端侧的配对面。该配对面例如设置在起换向器轴承作用的盖上。盖具有用于轴向间隙限制单元的相应容纳部，例如开口如通孔或者孔。轴向间隙限制单元例如以薄壁圆盘形式构成，其被压入该通孔中。该圆盘的边缘构成固定区域。其余的部分构成柔性区域。在另一个实施方式中，设有盆形的轴向间隙限制单元。轴向间隙限制单元按照适当的方式与换向器轴承相连。在此，轴向间隙限制单元不可转动地和/或不可纵向移动地被固定。在此，柔性部分被压向该端侧，由此实现了预紧，柔性部分或设于柔性部分上的部分借此被压向该端侧。另外，通过该压紧实现了***，由此实现了渐缩。此外，该***使装入该通孔中更加容易。
附图说明
附图中示出了本发明的多个实施例并且在以下说明中加以详述。其中：
图1以横剖视图示出了起动装置，
图2以立体图示意性示出了包括一种实施方式的轴向间隙限制单元的换向器轴承，
图3以部分剖开的立体图示意性示出了根据图2的局部；
图4以横剖视图示意性示出了根据图2的包括轴向间隙限制单元的另一局部，
图5以另一横剖视图示意性示出了换向器轴承中的轴向间隙限制单元的另一实施方式，
图6以另一横剖视图示意性示出了换向器轴承中的轴向间隙限制单元的又一实施方式。
具体实施方式
图1至图6以不同的视图和不同的详细程度示出了包括轴向间隙限制单元110的起动装置100。
图1以横剖视图示出了内燃机的起动装置100，其具有也实施为开关继电器或接通继电器的继电器。构造为起动机的起动装置100的壳体10包括柱形壳体部11和盖13，它们通过未进一步示出的螺钉相互连接。柱形壳体部11在后侧通过盖13被封闭，在盖的中心部分形成朝外的毂盘。毂盘中有支承部，起动电动机18的电枢轴17的后端17a支承在该支承部中，起动电动机的电枢用19标示。沿径向在电枢19外，起动电动机18的多个(永久)磁铁20位于壳体部11的壁上。电枢轴17的前端以直径缩小的端部区段22支承在从动轴24的同轴延伸的未进一步示出的盲孔23里。从动轴24的另一端支承在封闭壳体部11的轴承端盖25和形成在该轴承端盖上的毂盘26中。电枢轴17在其朝向轴承端盖25的一端附近具有齿结构28(太阳轮)，行星齿轮29与所述齿结构啮合，所述行星齿轮也与行星齿轮传动机构31的位于外侧的固定不动的内齿圈30啮合(＝中间轴齿轮)。
行星架12驱动该从动轴24，该从动轴上设有自由轮机构33，其内圈34具有突出部35(小齿轮)，其上形成有外齿结构36。自由轮机构33的外圈37通过陡螺纹38与从动轴24连接。所谓的接合弹簧39作用于它。通过自由轮机构33的轴向移动，外齿结构36可以与内燃机齿圈40啮合以执行起动过程。这是是借助(接通)继电器42完成的，在该继电器中，当接通电流时电磁衔铁通过凸起43使杆44摆动，该杆通过位于盘46之间的滑槽45向左移动该自由轮机构33。杆44呈双臂状并且借助销轴48可摆动地布置在固定于壳体上的轴承49内。只简短介绍此过程，因为其对本发明并不重要。
电枢轴17在其轴承侧后端17a用轴向间隙限制单元110(在此未详细示出，见图2至图6)在轴向A上被固定住(见图2至图6)。电刷板53贴靠在该盖13上，该电刷板与盖13螺纹连接。电刷板53一体构成。其上固定有尤其是由塑料构成的刷握，刷握中安装有碳刷，其在弹簧压力下贴靠在换向器63上，该换向器安置在电枢轴17上。碳刷通过连接用绞合线被连接至缆线终端，缆线终端与接通继电器42的触点68相连。绞合线穿过一个密封件70，该密封件在壳体部11中设置在一个开口中。电刷板53用螺钉62固定在盖13上。
图2以立体图示意性示出了具有盖13和轴承套93(见图3)以及一种实施方式的轴向间隙限制单元110的换向器轴承95。盖13具有大致居中或中央地设置的通孔94，通孔在纵向或轴向A上延伸穿过盖13。通孔94具有圆形横截面。轴向间隙限制单元110被***通孔94中。轴向间隙限制单元110具有对应于通孔94轮廓的相应外轮廓。在图2所示的实施例中，轴向间隙限制单元110被构造为薄壁圆盘111。圆盘111的直径略大于通孔94的内径。由此在将圆盘111***通孔94时得到压配合连接。在***时，圆盘111在施力情况下在轴向A上朝向电枢轴17***。圆盘111的边缘112(见图4)起到固定区域112的作用。边缘112a所包围的中心区域起到柔性区域113的作用(见图3)。通过薄壁结构，与在边缘112a处相比，圆盘111从边缘112a朝向圆盘111中心更柔性地构成。通过***实现了柔性区域113的渐缩。另外，利用该***实现了预紧，其将***的柔性区域113压到电枢轴17的对应端侧17b(见图3)上。在图3至图6中更加清楚地示出该***被压紧到端侧17b上。
图3以部分剖开的立体图示意性示出了图2的局部。安置于通孔94内的***的柔性圆盘111在预紧力下以该***贴靠在从轴承套93伸出且被电枢19包围的电枢轴17上，确切地说贴靠在其朝向盖13的端侧17b上。圆盘111的边缘112a起到坚固的且基本上非柔性的固定区域112的作用并且不可相对旋转地且在纵向A上固定地安装在通孔94内(见图4)。圆盘111在通孔94内的固定安置通过压配合来实现。结合图4将更加清楚地看到圆盘111在通孔94内的布置方式。
图4以横剖视图示意性示出了图2的具有轴向间隙限制单元110的另一局部。构造为圆盘111的一体式轴向间隙限制单元110通过压配合被布置在盖13的通孔94内。因为圆盘111被构造为薄壁圆盘111，故它以其边缘112a在形成***的情况下固定地安置在通孔94内。***部朝向电枢轴17的端侧17b***。电枢轴17的端侧17b也被构造为渐缩的端侧17b，其朝向***部凸出。该***部和端侧17b接触而形成接触面96。接触面96因为圆盘111和端侧17b的渐缩而最小化。因为有***，所以圆盘111以预紧的方式贴靠在由轴承套93包围的电枢轴17上。当电枢轴17轴向运动时，预紧力抵抗朝向盖13的轴向运动。通过在接触面96区域内弹性或柔性地构成圆盘111，保证了端侧17b和圆盘111的最佳接触。图5示出了另一个实施方式。
图5以另一个横剖视图示意性示出了换向器轴承35中的轴向间隙限制单元110的另一实施方式。轴向间隙限制单元110被构造为具有底部区段114a和边缘区段114b的盆状构件114。边缘区段114b起到固定区域112的作用，底部区段114a起到柔性区域113的作用。在底部区段114a上朝外、即朝向端侧17b地形成凸起114c，从而实现进一步缩小。凸起114c连同薄壁的底部区段114a一起构成柔性区域113。当如此构成的柔性区域113与端侧17b接触时，实现最佳的轴向间隙限制。固定区域112在其朝外的表面上具有异型部116，其在此被构造为彼此间隔的多个凹槽116a。通孔94与之对应地在其内表面也具有被构造为凹槽117的异型部116。如果轴向间隙限制单元110被压入通孔94，则这些凹槽116a、117共同作用，使得无法再实现沿纵向A的运动。另外，通过相应形成轮廓或者说异型部116，实现了轴向间隙限制单元110克服周向转动的不可旋转的固定。这例如可通过凹槽116a、117侧面的相应造型来实现。在此实现三角形的凹槽轮廓。
图6以另一横剖视图示意性示出了在换向器轴承95中的轴向间隙限制单元110的又一实施方式。在这里，轴向间隙限制单元110在此被构造为具有中心设置的凸起114c的圆盘111，该凸起朝向端侧17b缩小。圆盘111除了凸起114c外都对应于根据图2至图4的圆盘111，因而可以在此省去重复说明。中心凸起114c对应于根据图5的实施例的凸起114c，因而也能在此省去对其说明。通孔94就像在根据图5的实施例中那样具有多个凹槽117，圆盘111可以其边缘112a压入该凹槽中，从而实现了轴向间隙限制单元110的固定。

Claims (10)

1.一种用于起动内燃机的起动装置(100)，尤其是起动机，包括电枢轴(17)，该电枢轴在其一端(17a)利用换向器轴承(95)浮动地被支承，其中在该电枢轴(17)的端侧上设有设置在该换向器轴承(95)上的轴向间隙限制单元(110)用于接触该电枢轴(17)的端侧(17b)，其特征在于，该轴向间隙限制单元(110)具有至少一个柔性区域(113)，以缩小该电枢轴(17)的电枢纵向间隙。
2.根据权利要求1所述的起动装置(100)，其特征在于，该轴向间隙限制单元(110)至少以固定区域(112)在轴向(A)上和/或在周向上被固定在换向器轴承(95)上。
3.根据权利要求1或2所述的起动装置(100)，其特征在于，该柔性区域(113)为该轴向间隙限制单元(110)的薄壁区域，使得因该薄壁性而实现柔性。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，该柔性区域(113)至少部分为比电枢轴(17)和/或换向器轴承(95)更有弹性的区域，使得因该弹性而实现柔性。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，该柔性区域(113)相对于该端侧(17b)和/或换向器轴承(95)具有预紧，以实现该柔性。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，该柔性区域(113)、该换向器轴承(95)和/或该端侧(17b)具有至少一个渐缩区段，以使该轴向间隙限制单元(110)、该换向器轴承(95)和/或该端侧(17b)之间的接触面(96)最小化。
7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，该柔性区域(113)具有至少两个渐缩区段。
8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，所述渐缩区域中的至少一个为***。
9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的起动装置(100)，其特征在于，该换向器轴承(95)、该端侧(17b)和/或该固定区域(112)具有用于至少轴向固定该轴向间隙限制单元的锁定机构。
10.一种用于减小起动内燃机的起动装置(100)、尤其是起动机的电枢纵向间隙的方法，该起动装置包括电枢轴(17)，该电枢轴在其一端(17a)借助于换向器轴承(95)浮动地被支承，在该换向器轴承(95)的端侧上设有轴向间隙限制单元(110)用于接触该电枢轴(17)的端侧(17b)，其特征在于，该轴向间隙限制单元(110)以柔性地与该端侧(17b)相接触的方式至少在轴向(A)上和/或在周向上固定在该换向器轴承(95)上。
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