專利名稱：內燃機起動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機起動機，以及一種用于這種起動機中的復合杠桿組件。
一種公知的起動機，包括一根由起動機電動機轉動的軸，軸上支承有一個齒輪組件，該齒輪組件具有小齒輪，使用時，與內燃機上相關聯(lián)的齒環(huán)嚙合。齒輪組件可在軸上，在靜止位置和工作位置之間軸向移動，在靜止位置時，小齒輪與內燃機齒環(huán)有一定軸向間隔，而在工作位置時，小齒輪與內燃機齒環(huán)嚙合，將軸的轉動傳遞給內燃機齒環(huán)以起動內燃機。緊鄰齒輪組件配置有一個螺線管，其軸線與齒輪組件的軸線相平行但有一定間隔，該螺線管具有電磁線圈和可軸向移動的銜鐵，電磁線圈通電時，銜鐵可克服復位彈簧的作用，從靜止位置移向工作置。與螺線管相關聯(lián)的常開電氣觸點，靠螺線管銜鐵向其工作位置的移動閉合，觸點的閉合，使起動機電動機通電。
螺線管銜鐵與齒輪組件聯(lián)接，因此，銜鐵從其靜止位置向其工作位置移動時，將齒輪組件從其靜止位置向其工作位置移動。以前人們曾經(jīng)建議過大量的各種杠桿組件方案，用于在螺線管銜鐵和齒輪組件之間提供操作上的聯(lián)接。例如，法國專利說明書1424804，在圖5中顯示了一種結構，其螺線管銜鐵借助一個復合杠桿與齒輪組件聯(lián)接，也就是說，一根杠桿包括一個以上的元件。法國專利說明書1424804圖5中的杠桿，其各單個元件在其中部位位置靠鉚釘固定在一起。它存在內在缺點，因為制作小孔和插進鉚釘，不可避免地削弱杠桿結構，并形成一個杠桿在使用時可能破裂的區(qū)域。盡管如此，法國專利說明書1424804圖5所示的構思是有意義的，因為可以通過杠桿各單個元件的審慎的制作，將杠桿在制造過程中建立予載。不幸的是，在法國專利說明書1424804圖5中所示的那種杠桿中，可以建立的予載的數(shù)量是非常小的，因此存在這種危險性，即在杠桿使用時，其撓曲元件的撓曲可能超過其屈服點，從而造成不符合要求的變形。
本發(fā)明的目的是提供一種起動機，以及用于起動機中的杠桿組件，可以簡單和便利的方式，將包括法國專利說明書1424804在內的各種先有方案的缺點減至最低。
根據(jù)本發(fā)明，一種與內燃機一起使用的起動機，包括一臺電動機，一根由電動機轉動并裝有齒輪組件的軸，一個與上述軸間隔一定距離的螺線管，它包含有銜鐵，靠將螺線管的電磁線圈通電可從靜止位置向工作位置移動，及一個杠桿組件，其安裝可繞一根在螺線管和上述軸之間穿過的軸線轉動，上述杠桿組件聯(lián)接上述螺線管的銜鐵和上述齒輪組件，將銜鐵的移動傳遞給齒輪裝置，以將齒輪組件在上述軸上，從靜止位置沿軸向移動到工作位置，上述杠桿組件包括一個剛性組件和一個彈性件，上述剛性組件被支承以繞上述軸線轉動，上述彈性元件裝在上述剛性件上，彈性件一端聯(lián)接至上述銜鐵上，杠桿組件的遠離上述螺線管的一端被聯(lián)接到上述齒輪組件上，上述彈性件具有一個部分，被制成一定形狀，在上述螺線管銜鐵操縱移動而齒輪組件無相應移動的情況下可使之扭曲，上述部分在制造杠桿組件過程中被予加應力，其方向應使上述部分的扭轉應力會被螺線管銜鐵相對齒輪組件的上述移動所增大。
上述彈性件最好被固定到上述剛性件的鄰近杠桿的齒輪組件端，并且其兩端中間穿過剛性的開孔而延伸，彈性件的上述部分靠著剛件的一側，上述開孔的尺寸，應該使其在上述部分扭曲時適應彈性件一部分相對于剛性件運動的需要。
附圖中顯示了本發(fā)明的一個實施例，其中


圖1是與內燃機一起使用的起動機部分的局部剖視圖，其中的零件處于其靜止位置;
圖2是與圖1相似的視圖，但所示零件處于其工作位置;
圖3是與圖1相似的視圖，但顯示零件處于齒對齒對接情況下呈現(xiàn)出的位置圖4是圖1至圖3中所示起動機的復合杠桿組件的正視圖;
圖5是圖4中所示組件的彈性件的放大正視圖;
圖6是圖5中所示彈性件的側視圖;
圖7是圖4中所示杠桿組件的剛性件的正視圖;
圖8是圖7中8-8線的剖視圖。
參照各附圖，起動機包括一個細長的圓筒形低碳鋼機殼11，其一個軸向端固定有一個模鑄端架12。其一端支承在端架12的軸承中，其另一端支承在機殼11的相對端蓋的軸承中的是一根轉子13，可由機殼11內的電動機14轉動。實際上，機殼11構成電動機14的鐵軛，裝有電動機的磁場系統(tǒng)。電動機14的轉子裝在軸13上，當電動機14通電時，軸13在其兩端軸承中轉動。
起動機在使用時，緊鄰與之相連系內燃機的飛輪而配置，軸13的軸線與飛輪的旋轉軸線相平行，但互相間隔一定距離。飛輪外圓周面上裝有齒環(huán)，軸13伸近該齒環(huán)，端架12的端部上有開孔，由此裝在軸13上的齒輪組件15的小齒輪16可與內燃機飛輪上的齒環(huán)相嚙合。
齒輪組件15屬于通用類型，可在軸13上面，在一個靜止位置(見圖1)和一個工作位置(見圖2)之間軸向移動。該齒輪組件包括有滾子離合器17，離合器外器件18有與軸13接合的帶花鍵的連合件19。滾子離合器17的內傳動件21與小齒輪16形成一體。這樣，軸13在一個方向上的轉動通過滾子離合器17傳遞給小齒輪16，當齒輪組件15處于其工作位置，并且小齒輪16與內燃機齒環(huán)相嚙合時，則軸13的轉動帶動內燃機飛輪轉動，從而將內燃機起動。當內燃機點火并開始運轉，使飛輪轉速超過軸13的轉速，這時滾子離合器17打滑，使小齒輪16能隨飛輪繼續(xù)轉動而不致帶動軸13。外器體18和軸13之間的接合件19的花鍵可以是沿軸向延伸的花鍵，但更通常的是其花鍵沿著一條繞軸13的軸線成螺旋的軌跡伸展，因此，齒輪組件15相對軸13的軸向移動要伴隨著齒輪組件繞軸13的轉動。螺旋花鍵接合應使齒輪組件15的自由轉動得到限制，這樣，當齒輪組件到達其在軸13上的工作位置時，外器體18不能相對軸13進一步轉動，從而將電動機14的轉動傳遞給小齒輪16。
螺線管22橫靠機殼11，并固定到端架12的橫向伸出部12a上。螺線管22的縱向軸線平行于軸13的軸線。螺線管22包括有卷繞在中空圓柱形模子上的電磁線圈23，圓柱形模子內有可軸向滑動的圓柱形低碳鋼銜鐵24。電磁極25與電磁線圈圈23相關，在線圈通電時，銜鐵24被吸向電磁極25。銜鐵復位彈簧(圖中未示)將銜鐵24推向與極25相間隔的靜止位置。螺線管與一個電氣開關(未示)有關聯(lián)，線圈23通電時，使銜鐵24移動至其工作位置，將該電氣開關的常開觸點閉合。電氣開關的觸點與電動機14連接，因此觸點閉合時使電動機通電，并使軸13隨之轉動。當銜鐵24由于線圈23斷電返回其靜止位置時，則電氣開關的觸點打開，從而將電動機14斷電。
銜鐵24的運離極25的一端上固定有金屬板26，該金屬板具有軸向延伸部27。
有一個復合杠桿組件28，穿過端架12的軸向延伸壁上的開孔而延伸，該組件28的一端通過金屬板26的延伸部27與銜鐵24連接，其另一端與齒輪組件15連接。杠桿組件28在其穿過端架12的開孔處與端架12可轉動地連接，以便繞一根介于螺線管22軸線和軸13軸線之間并垂直于該兩軸線的旋轉軸線轉動。
復合杠桿組件28包含一個剛性件29和一個彈性件31。剛性件29可方便地由彈簧鋼帶沖壓成形出來，其厚度應使其在將銜鐵24的運動傳遞給齒輪組件15時其本上保持剛性。從圖7清楚可見，剛性件29的形狀通常是倒Y形的，具有一對彎曲臂32，由支腿部33的一端伸出。兩彎曲臂32對著一個半圓，每個臂32的自端具有一個向內卷曲的突耳34。在使用時，突耳34安放在齒輪組件15所形成的圓周槽內，該圓周槽介于滾子離合器體18的背面和裝在組件15上的墊圈18a之間，突耳34本身又容納彈性件31的端部。彈性件29的總長小于軸13和螺線管22兩軸線之間的間隔距離，這樣，當突耳34與齒輪組件15接合時，支腿部33的自由端的終點，比與銜鐵24相連的板26的延伸部27要短。
沿著支腿部的長度大約一半處，設有成一體的兩個背向的接片35，在使用時嚙合到模制尼龍軸套35a中，軸套35a可轉動地安放在端架12的相應通道中，從而彈性件29，并且組件28以繞樞軸轉動的方式支承在端架12上。支腿部33成形有一個細長的封端槽孔36。支腿部33的自由端有一個與槽孔36對齊的開端槽孔，將支腿部33的端部分叉，形成兩個一體的平行指37。在從平板帶制造剛性件29的沖壓成形過程中，帶材的方位應使材料的晶粒(晶體結構)順剛性件29的長度方向伸展。
如圖5和6所示，杠桿組件28的彈性件31是由一段彈簧鋼絲彎曲而成。最好用圓形斷面的鋼絲，但這不是必需的?？梢钥闯?，彈性件31的形狀通常與剛性件29的相似，但彈性件31的總長則超過剛性件29的總長。并且，剛性件29通常是平面的，而彈件31剛被彎曲，這在下文中詳細說明。彈性件31具有一個支腿部38和一對在支腿部38一端的彎曲臂39。各彎曲臂39的終端為一向內指向的部分41，該兩部分41互相成一直線。部分41實際上是制造彈性件31的一段鋼絲的兩端部。從圖6清楚可見，兩臂39和部分支腿部38處于一公共平面上，而兩端部41被彎曲至該平面的一側上。并且，支腿部38的一部分也被彎曲至該平面的同一側上，然后再彎回，使支腿部38的端部與該平面相交。
為了制作復合杠桿組件，將支腿部38的自由端穿過槽孔36，然后將彈性件31相對剛性件29翹起，使支腿部38的平面部分和臂39與剛性件29面接觸。但是，在達到這一點以前，支腿部38的自由端與剛性件29的支腿部33兩指37表面接觸，并且支腿部38的非平面的彎曲部分必須撓由變形，以便使腿部38的平面部分和臂39能與剛性件29的背面形成面接觸。臂39的端41被翻側，以便接合到形成剛性件29的突耳34的卷曲部分中去。圖1和圖2已清楚顯示剛性件29和彈性件31的靜止輪廓形狀，可以看到，彈性件31支腿部38的端部與剛性件29支腿部33的兩指37相接觸，彈性件31在槽孔36中點或附近穿過剛性件29。
在起動機的正常運轉期間，也就是說，當小齒輪16和內燃機齒環(huán)之間不發(fā)生齒對齒碰撞的情況下，杠桿組件28的兩元件29和31的相對位置和形狀沒有變化。因此，在正常運轉之下，杠桿組件28可以看作是一個剛性杠桿。彈性件31的支腿部38的自由端被插在金屬板26的延伸部27的孔內，將杠桿組件28和銜鐵24互相連接起來。
現(xiàn)在分析起動機運轉過程，以圖1作為起始點。在圖1中，銜鐵24和齒輪組件15都處在其靜止位置。螺線管22的線圈23通電時，將銜鐵24吸向極25，從而將杠桿組件28繞其剛性件29的兩接片的連線逆時針方向轉動。杠桿組件28的運動被傳遞給齒輪組件15，將齒輪組件沿著軸13，從靜止位置推向工作位置。假定小齒輪16的齒可以和內燃機齒環(huán)的齒自由嚙合，則在銜鐵24到達其相對于電磁極25的工作位置的同時，齒輪組件15也到達其相對于軸13和齒環(huán)的工作位置。這樣，在與螺線管22有關聯(lián)的電氣開關被閉合以對電動機14通電之前，小齒輪16就已經(jīng)與齒環(huán)嚙合。這就是圖2所示零件的位置。
電動機14的運轉使軸13轉動，也就使小齒輪16和內燃機齒環(huán)轉動，這時車輛架駛員會將起動開關釋放，從而將電磁線圈23斷曲，這樣，借助銜鐵復位彈簧(未示)，使銜鐵24以及齒輪組件15返回至其靜止位置。可以理解，在迄今所述的運轉過程中，杠桿組件28起一個剛性杠桿的作用。
在齒輪組件15向著其工作位置移動的過程中，可能發(fā)生小齒輪16的齒與內燃機齒環(huán)的齒以齒對齒對接的狀態(tài)相碰的情況。這種對接阻止了齒輪組件15進一步移向其工作位置，而銜鐵24則當然繼續(xù)被吸引至其工作位置。在這些情況下，杠桿組件28的彈性件31如圖3所示那樣撓曲。撓曲主要地但不是專門地按剛性件29的槽孔36的延伸性質(elongatenature)所允許的彈性件31的臂39的扭曲那樣地進行。我們記得，在將彈性件31組裝到剛性件29的時候，彈性件31被施加予應力，并且該予應力應可將銜鐵24推向其靜止位置。這樣，在齒對齒對接狀態(tài)下，銜鐵24繼續(xù)移動所造成的彈性件31的撓曲，就附加在制造杠桿組件時所引進的予應力上。彈性件31的撓曲對齒輪組件施加軸向負荷，將齒輪組件推向其工作位置。銜鐵24繼續(xù)移向其工作位置，增大應力，直至與螺線管22相關聯(lián)的電氣開關閉合以對電動機14通電為止。一旦小齒輪16開始相對內燃機齒環(huán)轉動，齒對齒的對接狀態(tài)就會被破壞，這時齒輪組件在彈性件31的作用下就被迅速移動至其工作位置，將小齒輪16的齒與內燃機齒環(huán)完全嚙合。應該理解，正是由于銜鐵24的移動而沒有相應的齒輪組件15的移動所產(chǎn)生的彈性件31的附加應力，在齒對齒狀態(tài)破壞時被釋放，從而將齒輪組件15驅動至其工作位置。
應該理解，當杠桿組件28起剛性杠桿作用時，也就是說，在正常運轉情況下，機械效益是由板26的延伸部27至杠桿組件的轉動軸線的距離與突耳34至轉動軸線的距離的比來簡單地確定。但是，在齒對齒對接狀態(tài)下，提供了一個增大的機械效益。這是因為，借助于槽孔36延伸至杠桿組件28的轉動軸線之下方，杠桿組件上臂的有效長度被加長了。其結果是，在齒對齒對接情況下，為對齒輪組件15施加預定軸向負載，由螺線管所需傳遞的力，與當杠桿組件是剛性杠桿時所需傳遞的力相比，則減小了。應該理解，這里要求有相當大的軸向負載以保證小齒輪不“輾壓”齒環(huán)，相反地，當齒對齒狀態(tài)被消除后，小齒輪迅速移動，與齒環(huán)進入嚙合狀態(tài)。
復合杠桿28具有緊湊特性，因此，與傳統(tǒng)的剛性杠桿相比，不需要增大起動機的軸向長度。應該理解，彈性件31相對剛性件29予施加應力，在制作彈性件31時允許采用低剛性系數(shù)(lowerrate)的彈簧，因此，與設計成沒有予施加應力的杠桿相比，可以在對小齒輪施加軸向負載的過程中提供好的控制，使螺管線圈尺寸最佳化，并可避免增大起動機的總長度。應該理解，在沒有予應力的杠桿結構中，則需要采用大剛性系數(shù)(higherrate)的彈簧以便保證在起動機的正常運轉情況下，使彈簧件不發(fā)生撓曲。
如上所述，在沒有齒對齒對接的情況下，杠桿組件起剛性杠桿作用，這樣，當杠桿組件應用于大功率柴油機的起動機時，齒輪“脈動”(“pumping”)可能是一個問題，齒輪的軸向往復運動，在一個方向上靠齒輪軸上的端擋來限制，在另一個方向上靠杠桿組件來限制。往復運動不包括杠桿組件撓曲引起的“浮動”(float”)，浮動在彈性件31沒有予施加應力時也能產(chǎn)生。
權利要求
1.一種與內燃機一起使用的起動機，包括一臺電動機(14)，一根由電動機轉動并裝有齒輪組件(15)的軸(13)，一個與上述軸間隔一定距離的螺線管，它包含有銜鐵(24)，靠將螺線管的電磁線圈(23)通電可從靜止位置向工作位置移動，及一個杠桿組件(28)，其安裝可繞一根在螺線管(22)和上述軸(13)之間穿過的軸線轉動，上述杠桿組件(28)聯(lián)接上述螺線管的銜鐵和上述齒輪組件，將銜鐵的移動傳遞給齒輪裝置，以將齒輪組件在上述軸上，從靜止位置沿軸向移動到工作位置，上述杠桿組件包括一個剛性組件(29)和一個彈性件(31)，本發(fā)明的特征在于上述剛性組件(29)被支承以繞上述軸線轉動，上述彈性元件(31)裝在上述剛性件上，彈性件一端聯(lián)接至上述銜鐵(24)上，杠桿組件(28)的遠離上述螺線管的一端被聯(lián)接到上述齒輪組件(15)上，上述彈性件(31)具有一個部分(39)，被制成一定形狀，在上述螺線管銜鐵操縱移動而齒輪組件桿無相應移動的情況下可使之扭曲，上述部分(39)在制造杠桿組件過程中被予加應力，其方向應使上述部分的扭轉應力會被螺線管銜鐵相對齒輪組件的上述移動所增大。
2.根據(jù)權利要求1所述的起動機，其特征在于上述彈性件(31)被固定到上述剛性件(21)的鄰近杠桿組件(28)的齒輪組件端，并且其兩端中間穿過剛性件(29)的開孔(36)而延伸，彈性件的上述部分(39)靠著剛性件(29)的一側，而彈性件的上述一端靠在剛性件的另一側，上述開孔(36)的尺寸，應該使其在上述部分扭曲時適應彈性件一部分相對于剛性件的運動的需要。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的起動機，其特征在于上述彈性件(31)是由圓形斷面的彈簧鋼絲制成的。
4.一種聯(lián)接起動機螺線管的銜鐵和起動機齒輪組件的杠桿組件，其特征在于包括一個剛性件，使用時被支承以便轉動，和一個裝在上述剛性件(29)上的彈性性(31)，使用時，其一端聯(lián)接至上述銜鐵(24)上，杠桿組件(28)遠離上述螺線管22)的一端聯(lián)接至上述齒輪組件(15)上，上述彈性件(31)具有一個部分(39)，被制成一定形狀，在上述螺線管銜鐵操縱移動而齒輪組件無相應移動情況下可使之扭曲，上述部分(39)在制造杠桿組件過程中被預加應力，其方向應使上述部分的扭轉應力會被螺線管銜鐵相對齒輪組件的上述移動所增大。
5.根據(jù)權利要求4所述的杠桿組件，其特征在于上述彈性件(31)被固定到上述剛性件(29)的鄰近杠杠組件(28)的齒輪組件端，并且其兩端中間穿過剛性件(29)的開孔(36)而延伸，彈性件的上述部分(39)靠著剛性件(29)的一側，而彈性件的上述一端靠在剛性件的另一側，上述開孔(36)的尺寸，應該使其在上述部分扭曲時適應彈性件一部分相對于剛性件的運動的需要。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的杠桿組件，其特征在于上述彈性件(31)是由圓形斷面的彈簧鋼絲制成的。
全文摘要
在一種起動機中，一根裝在電機軸(13)上的齒輪組件(15)靠一個由螺線管銜鐵(24)操縱的杠桿組件(28)進行移動。該杠桿組件(28)繞一根在螺線管(22)和軸(13)之間穿過的軸線轉動。杠桿組件具有一個繞該軸線轉動的剛性組件(29)。一個彈性元件(31)裝在剛性組件(29)上，其一端與銜鐵聯(lián)接。彈性元件(31)的一個部分(39)被制成一定形狀，在螺線管銜鐵(24)移動而齒輪組件(15)不移動時可使之扭曲。部分(39)被預加應力，使其扭轉應力在這種情況下被增大。
文檔編號F02N15/06GK1040250SQ8910451
公開日1990年3月7日 申請日期1989年6月28日 優(yōu)先權日1988年6月28日
發(fā)明者馬爾科姆·科林·伍德沃德, 巴里·特爾頓 申請人:馬涅蒂馬雷利電機有限公司