用于內(nèi)燃機的起動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的起動裝置，該起動裝置具有包括位移銜鐵和可通電的拉入繞組的起動繼電器。該位移銜鐵配置有在起動繼電器中相對于殼體固定設(shè)置的永磁體，該永磁體將位移銜鐵保持在對應(yīng)于起動小齒輪的嚙合位置的工作位置中。
【專利說明】用于內(nèi)燃機的起動裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于內(nèi)燃機的起動裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在DE102009027117A1中描述了一種具有電磁起動繼電器的用于內(nèi)燃機的起動裝置，通過操作該起動繼電器使起動小齒輪在被拉回的非接合位置與被推進(jìn)的嚙合位置之間調(diào)節(jié)，起動小齒輪在該嚙合位置中和待起動的內(nèi)燃機的齒圈進(jìn)行嚙合。小齒輪通過電起動馬達(dá)發(fā)生旋轉(zhuǎn)以起動內(nèi)燃機。起動繼電器在殼體中具有拉入繞組，該拉入繞組在通電時軸向調(diào)節(jié)位移銜鐵，該位移銜鐵通過接合桿與起動小齒輪聯(lián)接。除了拉入繞組，起動繼電器的殼體中還設(shè)置有接通繞組，該接通繞組在軸向上設(shè)置在拉入繞組的后方并且是用于接通和斷開電起動馬達(dá)的接通裝置的一部分。
[0003]由DE102008007077A1還已知一種和DE102009027117A1相應(yīng)的起動裝置。這種具有兩個單獨的繞組的實施方式使得起動小齒輪的前束運動與電起動馬達(dá)的接通去耦。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，借助起動裝置在不同的工作條件下以低的能量消耗可靠地起動內(nèi)燃機。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，此目的通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求給出有利的改進(jìn)方案。
[0006]本發(fā)明涉及一種具有電磁起動繼電器的用于內(nèi)燃機的起動裝置，通過該起動繼電器可在被拉回的非作用位置和被推進(jìn)的與內(nèi)燃機齒圈的嚙合位置之間調(diào)節(jié)起動小齒輪。起動小齒輪的調(diào)節(jié)運動優(yōu)選是軸向調(diào)節(jié)運動，其中原則上也可以考慮回轉(zhuǎn)運動。
[0007]起動繼電器在殼體中具有可通電的拉入繞組以及可線性調(diào)節(jié)地被支承的位移銜鐵，該位移銜鐵在拉入繞組通電時被調(diào)節(jié)。對此在拉入繞組中產(chǎn)生的磁場將調(diào)節(jié)力施加到位移銜鐵上。位移銜鐵的調(diào)節(jié)運動借助傳遞部件、例如叉形桿傳遞到起動小齒輪上，然后將起動小齒輪從非作用位置調(diào)節(jié)到嚙合位置中。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的起動裝置除了具有可通電的拉入繞組以外，還具有在起動繼電器中相對于殼體固定設(shè)置的永磁體，該永磁體用于將位移銜鐵保持在對應(yīng)于起動小齒輪的嚙合位置的工作位置中。這種實施方式的優(yōu)點在于，借助拉入繞組將位移銜鐵從靜止位置轉(zhuǎn)換到工作位置中，但隨后由永磁體施加力以將位移銜鐵保持在工作位置中，從而不再需要對拉入繞組進(jìn)行通電。位移銜鐵從靜止位置到工作位置的轉(zhuǎn)換運動所需的力由拉入繞組施力口，然后能夠斷開拉入繞組的通電。位移銜鐵能夠僅通過永磁體的力保持在工作位置中。
[0009]這種起動裝置以特別的方式適合用在具有內(nèi)燃機經(jīng)常停止和起動的起停系統(tǒng)中。即使起動小齒輪沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)，它也能夠通過永磁體保持在和齒圈的接合位置或者說嚙合位置中。對拉入繞組通電以使起動小齒輪保持在嚙合位置中并不是強制必須的。這種情況相當(dāng)于一種等待狀態(tài)，在該等待狀態(tài)中斷開內(nèi)燃機，但預(yù)計短時間之后會重新起動，例如在紅色交通信號燈處的等待階段。
[0010]—旦需要起動內(nèi)燃機,則電起動馬達(dá)通過通電發(fā)生旋轉(zhuǎn),該電起動馬達(dá)是起動裝置的組成部分，由此使得起動小齒輪開始旋轉(zhuǎn)并且驅(qū)動內(nèi)燃機齒圈。因為起動小齒輪已經(jīng)處于和齒圈的嚙合位置中，所以能夠在盡可能最短的時間內(nèi)進(jìn)行起動過程；通過將起動小齒輪從非接合位置推進(jìn)到嚙合位置中消除了延遲過程。
[0011]因此，和齒圈接合并且通過永磁體保持在該位置上的未經(jīng)驅(qū)動的起動小齒輪處于等待階段，該等待階段持續(xù)直至內(nèi)燃機起動。在等待階段期間不需要對拉入繞組通電，從而也不需要能量消耗以使起動小齒輪保持在嚙合位置并且不會由于拉入繞組的通電而產(chǎn)生噪音。只要有起動請求，則通過電起動馬達(dá)使起動小齒輪開始旋轉(zhuǎn)能夠立即起動內(nèi)燃機。
[0012]永磁體有利地實施為環(huán)形磁體。但原則上也可以考慮其他的磁體形式，例如扇形磁體，能夠由該扇形磁體(必要時多個扇形磁體)在圓周上分布地設(shè)置。也可以考慮使永磁體的位置在軸向上位于位移銜鐵前面。
[0013]永磁體特別地處于接通繞組的端側(cè)附近并且必要時能夠直接鄰接在接通繞組的端側(cè)上。因此永磁體相對于拉入繞組軸向偏移地設(shè)置。在作為環(huán)形磁體的實施方式中該環(huán)形磁體在位移銜鐵的工作位置中包圍位移銜鐵。
[0014]根據(jù)另一個有利的實施方式，起動裝置具有用于接通電起動馬達(dá)的接通裝置，該電起動馬達(dá)也是起動裝置的組成部分。接通裝置能夠包括可通電的接通繞組，該接通繞組設(shè)置在起動繼電器中。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，接通繞組相對于拉入繞組軸向偏移地，但和拉入繞組同軸地設(shè)置在起動繼電器中。永磁體在此有利地設(shè)置在拉入繞組和接通繞組之間。
[0015]接通繞組的通電和拉入繞組的通電彼此獨立地進(jìn)行，由此可通過起動馬達(dá)單獨地控制起動小齒輪的嚙合運動和起動小齒輪開始旋轉(zhuǎn)。因此起動小齒輪的推進(jìn)運動和旋轉(zhuǎn)運動彼此去耦。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的起動裝置實現(xiàn)了各種不同的工作狀態(tài)和方法。這特別是在起停功能的范圍中可以嚙合在慣性運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機齒圈中，以能夠在盡可能短的時間內(nèi)重新起動內(nèi)燃機。隨著內(nèi)燃機的停機該內(nèi)燃機由于慣性仍然繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，由此也使得齒圈仍然保持運動。通過對拉入繞組通電使得起動小齒輪從其被拉回的非接合位置調(diào)節(jié)到該起動小齒輪與齒圈嚙合的嚙合位置中。對此可以有利的是，暫時通過對接通繞組通電使電起動馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)，以使起動小齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動并且能夠避免或者是立即脫開起動小齒輪和齒圈之間的齒在齒上位置。必要時在對拉入繞組通電之前使起動馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)，由此使得隨著拉入繞組通電的開始已經(jīng)不再對起動馬達(dá)通電；但由于起動馬達(dá)的機械慣性，該起動馬達(dá)還繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直至嚙合過程結(jié)束。
[0017]起動小齒輪嚙合之后能夠結(jié)束拉入繞組的通電。起動小齒輪通過永磁體的磁力保持在嚙合位置中。必要時能夠使拉入繞組的通電和內(nèi)燃機的慣性運動或者說齒圈的慣性運動進(jìn)行同步，其中只要內(nèi)燃機和齒圈停止運轉(zhuǎn)，就結(jié)束拉入繞組的通電。
[0018]當(dāng)需要再起動內(nèi)燃機時，對起動馬達(dá)通電，從而起動馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)動。對此可以有利的是，在這個階段也對拉入繞組通電，以將額外的保持力施加在位移銜鐵上并且將其可靠地保持在工作位置中，該工作位置對應(yīng)于起動小齒輪的嚙合位置。以這種方式避免了由于起動小齒輪通過多頭螺紋支承在承載軸上而可能造成起動小齒輪從嚙合位置移回到被拉回的非接合位置中。額外地由拉入繞組施加到位移銜鐵上的力將起動小齒輪保持在嚙合位置中。
[0019]內(nèi)燃機成功起動之后斷開電起動馬達(dá)，也可以停止對拉入繞組通電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]在其它的權(quán)利要求、【專利附圖】

【附圖說明】及附圖中得到其它優(yōu)點和有利的實施方式。附圖中:
[0021]圖1示出了具有起動小齒輪的用于內(nèi)燃機的起動裝置,該起動小齒輪可通過起動繼電器軸向地調(diào)節(jié)并通過電起動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，其中電起動馬達(dá)通過起動繼電器中的接通裝置被接通；
[0022]圖2示出了起動繼電器的剖視圖，該起動繼電器具有可軸向調(diào)節(jié)設(shè)置的處于靜止位置的位移銜鐵、可通電的拉入繞組和永磁體以及可通電的用于接通電起動馬達(dá)的接通繞組；
[0023]圖3示出了具有在工作位置上的位移銜鐵的根據(jù)圖2所示的起動繼電器，該工作位置對應(yīng)于起動小齒輪的嚙合位置，其中位移銜鐵通過永磁體保持在工作位置上；
[0024]圖4示出了具有在工作位置上的位移銜鐵和額外通電的拉入繞組的起動繼電器；
[0025]圖5示出了曲線圖表，該曲線圖表具有起動裝置的若干部件的機械和電子的狀態(tài)變量隨時間變化的各種曲線。
[0026]在附圖中，相同的部件具有相同的附圖標(biāo)記。

【具體實施方式】
[0027]圖1示意性地示出了用于起動內(nèi)燃機4的起動裝置I。起動裝置I包括起動小齒輪2，該起動小齒輪可調(diào)節(jié)地布置并能夠和內(nèi)燃機4的齒圈3進(jìn)行接合。起動小齒輪2可軸向移動地支承在軸5上，但與軸5不可相對旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。有利地，起動小齒輪2通過多頭螺紋與軸5連接。
[0028]起動小齒輪2借助起動繼電器6在被拉回的非接合位置和被軸向推進(jìn)的與內(nèi)燃機4的齒圈3的嚙合位置之間調(diào)節(jié)，該起動繼電器以電磁的方式構(gòu)造并且包括兩個可通電的繼電器繞組7、15以及一個位移銜鐵8。第一繼電器繞組7為拉入繞組，在該拉入繞組通電時磁力施加在位移銜鐵8上，使得位移銜鐵8從靜止位置軸向地移動到工作位置中，位移銜鐵8在該工作位置中被軸向地拉入拉入繞組7中。位移銜鐵8操作實施為叉形桿的接合桿9，該接合桿將起動小齒輪2從非接合位置調(diào)節(jié)到嚙合位置中。
[0029]有利地，起動小齒輪2配置有滾子自由輪離合器，該滾子自由輪離合器防止起動之后內(nèi)燃機以及齒圈3的較高轉(zhuǎn)速通過起動小齒輪2和軸5傳遞到起動馬達(dá)11上。
[0030]電起動馬達(dá)11產(chǎn)生軸5和安裝在其上的起動小齒輪2的傳動運動。傳動機構(gòu)12、優(yōu)選行星齒輪傳動機構(gòu)處于起動馬達(dá)11的馬達(dá)軸和軸5之間，該傳動機構(gòu)在從動側(cè)對軸5進(jìn)行驅(qū)動。
[0031]通過集成在起動繼電器6中的接通裝置16實現(xiàn)起動馬達(dá)11的接通過程。在接通裝置16中借助開關(guān)元件閉合電路，該開關(guān)元件實施為開關(guān)銜鐵并且在第二繼電器繞組15通電時調(diào)節(jié)該開關(guān)元件，該第二繼電器繞組具有接通繞組的功能。在電路閉合的狀態(tài)下起動馬達(dá)11進(jìn)行運動并且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動軸5和起動小齒輪2。
[0032]起動裝置I配置有調(diào)節(jié)或控制設(shè)備10，通過該調(diào)節(jié)或控制設(shè)備來控制起動繼電器6以及起動馬達(dá)11的功能。調(diào)節(jié)或控制設(shè)備10包括一個控制單元20,該控制單元通過數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)21與外部控制設(shè)備22進(jìn)行通訊，該外部控制設(shè)備與用于接通和斷開內(nèi)燃機的點火開關(guān)23連接。
[0033]調(diào)節(jié)或控制設(shè)備10中的控制單元20控制開關(guān)輸出級24和25以對拉入繞組7和接通繞組15進(jìn)行通電。通過電池26進(jìn)行供電。
[0034]相對于拉入繞組7軸向偏移地永磁體13配置給位移銜鐵8，該永磁體設(shè)置在拉入繞組7和接通繞組15之間。在拉入繞組7通電時位移銜鐵8被拉入拉入繞組7中并且到達(dá)永磁體13的磁場中。該永磁體設(shè)計成，即使在拉入繞組7的通電斷開之后使位移銜鐵8也能夠保持在偏轉(zhuǎn)位置上，該偏轉(zhuǎn)位置對應(yīng)于工作位置，在該工作位置中起動小齒輪2處于哨合位置中。
[0035]圖2、圖3和圖4分別示出了位移銜鐵8在不同位置中起動繼電器6的縱剖面圖。在圖2中位移銜鐵8處于其初始位置或靜止位置中，圖3中位移銜鐵8被軸向拉入包圍其的拉入繞組7中；位移銜鐵8處于其工作位置中，在該工作位置中起動小齒輪和內(nèi)燃機的齒圈嚙合。圖4中位移銜鐵8也處于其工作位置中。
[0036]起動繼電器具有用于容納拉入繞組7、永磁體13和接通繞組15的殼體18。位移銜鐵8可軸向調(diào)節(jié)地支承在殼體18中并由繞組7、15以及永磁體13包圍。永磁體13呈環(huán)形構(gòu)造并且直接連接在拉入繞組7的端側(cè)上；永磁體13在軸向上位于繞組7和15之間。接通繞組15相對于拉入繞組7軸向移動了地設(shè)置。
[0037]圖2中示出了在通電時由拉入繞組7產(chǎn)生的場線27。所產(chǎn)生的磁場將位移銜鐵8從靜止位置拉入工作位置中，使得位移銜鐵8根據(jù)箭頭29所示進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)運動。軸向凸出的調(diào)節(jié)桿28固定地設(shè)置在位移銜鐵18上，接合桿9固定在該調(diào)節(jié)桿上，通過該接合桿調(diào)節(jié)起動小齒輪。因此，在位移銜鐵8從靜止位置到工作位置中的調(diào)節(jié)運動中起動小齒輪從非接合位置調(diào)節(jié)到被軸向推進(jìn)的嚙合位置中，在該嚙合位置中起動小齒輪和內(nèi)燃機的齒圈嚙合。位移銜鐵8克服位移銜鐵復(fù)位彈簧30的力完成從靜止位置到工作位置的偏轉(zhuǎn)，該位移銜鐵復(fù)位彈簧支撐在開關(guān)銜鐵31上，該開關(guān)銜鐵是用于接通和斷開電起動馬達(dá)11的接通裝置16的一部分。
[0038]軸向上在永磁體13和接通繞組15之間相對于殼體固定地具有一個磁通橋32，該磁通橋具有將接通繞組15通電時產(chǎn)生的磁場導(dǎo)向至開關(guān)銜鐵31中的功能。在接通繞組15通電時開關(guān)銜鐵31沿軸向與位移銜鐵8相反地調(diào)節(jié)，由此設(shè)置在開關(guān)銜鐵31上的挺桿33克服復(fù)位彈簧的力軸向地進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此接觸橋34和兩個配對觸頭35、36發(fā)生電接觸，這兩個配對觸頭位于電起動馬達(dá)的電路中，因此使得電路閉合并且起動電起動馬達(dá)。
[0039]圖2中,位移銜鐵8處于其靜止位置,在圖3和圖4中處于偏轉(zhuǎn)的工作位置中。為了從圖2的靜止位置轉(zhuǎn)變到圖3和圖4的工作位置中對拉入繞組7通電。到達(dá)工作位置之后，斷開拉入繞組7的通電，盡管有位移銜鐵復(fù)位彈簧30的力，但是位移銜鐵通過永磁體13的磁力保持在該位移銜鐵的工作位置中(圖3)。當(dāng)起動小齒輪嚙合在齒圈中、但還未旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動時，起動繼電器6具有該狀態(tài)。這例如在起停系統(tǒng)中當(dāng)內(nèi)燃機停機之后嚙合在由于慣性運轉(zhuǎn)的齒圈中、但應(yīng)還未立刻再次起動時是這種情況。
[0040]圖4中對拉入繞組7和接通繞組15通電，這能夠根據(jù)拉入繞組和接通繞組的場線27和37看出。在已經(jīng)嚙合的狀態(tài)下操作電起動馬達(dá)以起動內(nèi)燃機時，起動繼電器6具有該狀態(tài)。通過對接通繞組15通電閉合起動馬達(dá)的電流電路。同時也對拉入繞組7通電，以將較高的保持力施加到位移銜鐵8上并且由此防止隨著內(nèi)燃機的起動起動小齒輪由于其設(shè)置在多頭螺紋上而提前從接合位置中被拋出。
[0041]圖5示出了起動裝置的機械和電子的各種狀態(tài)變量隨時間變化的曲線圖表。這里涉及有內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速n，電起動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nel，起動小齒輪經(jīng)過的小齒輪路徑S，拉入繞組中的電流I1，接通繞組中的電流I2和電起動馬達(dá)中的電流Iel。
[0042]圖5示出了嚙合在慣性運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機中和再起動時狀態(tài)變量的變化曲線。直至?xí)r間點tl內(nèi)燃機都以恒定的轉(zhuǎn)速η運轉(zhuǎn)。在時間點tl斷開內(nèi)燃機，由于慣性使轉(zhuǎn)速η持續(xù)下降并且在時間點t4達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。
[0043]在時間點t2以I2對接通繞組通電，由此電起動馬達(dá)的主電路閉合并且在起動馬達(dá)中流過電流Ιε1。起動馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)并且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動起動小齒輪。時間點t3前不久再次結(jié)束對接通繞組和電起動馬達(dá)的通電。
[0044]在時間點t3對拉入繞組7施加電流I1，持續(xù)通電直至?xí)r間點t4。然后調(diào)節(jié)起動繼電器中的位移銜鐵并且起動小齒輪經(jīng)過小齒輪路徑S，該小齒輪路徑在后面的曲線中直至再起動過程結(jié)束都保持不變。在嚙合過程中，起動小齒輪由于在這期間再次斷開的電起動馬達(dá)的機械慣性仍然旋轉(zhuǎn)，從而避免或立刻再次脫開與齒圈的齒在齒上位置。
[0045]即使拉入繞組的通電I1結(jié)束，起動小齒輪也保持在其嚙合位置，因為位移銜鐵通過永磁體保持在位移銜鐵的工作位置中。
[0046]在時間點t5進(jìn)行起動請求，然后再次對拉入繞組施加恒定的電流I”拉入繞組開始通電后不久，在時間點t6也對接通繞組施加電流I2，使得電起動馬達(dá)的電路再次閉合并且主電流Iel流過。通過對拉入繞組通電應(yīng)確保起動的內(nèi)燃機不會在起動過程結(jié)束之前不經(jīng)意地將起動小齒輪拋出。
[0047]在時間點t7內(nèi)燃機進(jìn)入自行運轉(zhuǎn)。在時間點t8斷開接通繞組的電流I2，然后從時間點t8開始還使電起動馬達(dá)中的電流I61下降。在時間點t9斷開拉入繞組的電流I1，通過旋轉(zhuǎn)的齒圈將起動小齒輪拋出。然后結(jié)束起動過程。
【權(quán)利要求】
1.用于內(nèi)燃機的起動裝置，所述起動裝置具有包括位移銜鐵(8)和能通電的拉入繞組(7)的起動繼電器￠)，其中所述位移銜鐵(8)在非接合位置和能夠與內(nèi)燃機(4)的齒圈(3)嚙合的嚙合位置之間調(diào)節(jié)起動小齒輪(2)，其特征在于，所述位移銜鐵(8)配置有相對于殼體固定設(shè)置的永磁體(13)，所述永磁體將所述位移銜鐵(8)保持在對應(yīng)于起動小齒輪的嚙合位置的工作位置中。
2.按照權(quán)利要求1所述的起動裝置，其特征在于，所述永磁體(13)設(shè)置在接通繞組(15)的端側(cè)附近。
3.按照權(quán)利要求2所述的起動裝置，其特征在于，所述永磁體(13)鄰接在所述接通繞組(15)的端側(cè)上。
4.按照前述權(quán)利要求1至3中任一項所述的起動裝置，其特征在于，在所述起動繼電器(6)中設(shè)置有用于接通電起動馬達(dá)(11)的能通電的接通繞組(15)。
5.按照權(quán)利要求4所述的起動裝置，其特征在于，所述永磁體(13)設(shè)置在所述拉入繞組(7)和所述接通繞組(15)之間。
6.按照前述權(quán)利要求1至5中任一項所述的起動裝置，其特征在于，所述永磁體(13)為環(huán)形磁體。
7.用于操作按照前述權(quán)利要求1至6中任一項所述的起動裝置的方法，在所述方法中通過對所述拉入繞組(7)通電將所述位移銜鐵(8)調(diào)節(jié)到對應(yīng)于起動小齒輪(6)的嚙合位置的工作位置中，通過所述永磁體(13)的力將所述位移銜鐵(8)保持在所述工作位置中。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，到達(dá)所述工作位置之后，至少階段性地斷開對所述拉入繞組(7)的通電。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在操作用于起動內(nèi)燃機(4)的電起動馬達(dá)(11)時對所述拉入繞組(7)通電。
10.按照前述權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，在嚙合在慣性運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(4)的齒圈(3)中時一直對所述拉入繞組(7)通電，直至所述內(nèi)燃機(4)停止運轉(zhuǎn)。
【文檔編號】F02N15/06GK104131936SQ201410176228
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月30日
【發(fā)明者】K-O·施密特 申請人:羅伯特·博世有限公司