阅读说明：本技术 用于发动机的起动装置的开关装置 (Switch device for starting device of engine ) 是由 扬·伯特 于 2017-06-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于发动机的起动装置的开关装置(10),该开关装置包括：马达的供电电路的两个端子(11、12)；螺线管装置(13),该螺线管装置具有轴线(14),并且包括：绕所述轴线(14)缠绕的螺线管线圈(16)；柱塞(17),该柱塞被部分地容纳在螺线管线圈(16)中并包括芯(18)和接触板(21)；其中,当电流通过螺线管线圈(16)时,使柱塞(17)从非作用位置轴向移动到作用位置,从而将马达的小齿轮移动成与发动机的环齿轮接合,在该作用位置,接触板(21)与端子(11、12)接触,以闭合马达供电电路；继电器(30),该继电器具有轴线并包括：继电器线圈(36)；可移动构件(31),当电流通过继电器线圈(36)时,使该可移动构件(31)从电流不能通过螺线管线圈(16)的断开位置移动到使电流通过螺线管线圈(16)的闭合位置；螺线管装置(13)和继电器(30)具有同一个轴线(14)。(The invention relates to a switching device (10) for a starting device of an engine, comprising: two terminals (11, 12) of a power supply circuit of the motor; a solenoid device (13) having an axis (14) and comprising: a solenoid coil (16) wound about the axis (14); a plunger (17) partially housed in the solenoid coil (16) and comprising a core (18) and a contact plate (21); wherein, when an electric current is passed through the solenoid coil (16), the plunger (17) is caused to move axially from an inactive position to an active position, thereby moving the pinion of the motor into engagement with the ring gear of the engine, in which active position the contact plate (21) is in contact with the terminals (11, 12) to close the motor supply circuit; a relay (30) having an axis and comprising: a relay coil (36); a movable member (31) that moves the movable member (31) from an open position where current cannot pass through the solenoid coil (16) to a closed position where current passes through the solenoid coil (16) when current passes through the relay coil (36); the solenoid device (13) and the relay (30) have the same axis (14).)

用于发动机的起动装置的开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于发动机的起动装置的开关装置、包括这种开关装置的用于发动机的起动装置、以及包括这种起动装置的发动机设备。

本发明可应用于重型车辆中，例如卡车、公共汽车和建筑设备。

背景技术

用于发动机的常规起动装置包括马达和开关装置，该马达由电池供电并且包括用于与发动机的环齿轮接合的小齿轮。

该开关装置包括螺线管装置，该螺线管装置包括至少一个线圈和容纳在线圈中的柱塞，并且当电流通过线圈时，该柱塞可以轴向移动，以使小齿轮接合发动机环齿轮，并且电力被供应到马达。该开关装置还包括用于控制螺线管装置的操作的继电器。

该继电器通常被紧固到起动装置上，从而在起动装置的外周处形成径向地突出的构件。这种布置有许多缺点。

一个主要问题是这种布置需要起动装置的外周处的空间，这在许多发动机设备中可能无法获得。这导致次佳(sub-optimal)的继电器安装，并且可能妨碍触及发动机设备的一些部件。

此外，利用这种布置，在继电器、螺线管装置和电池之间所需的引线暴露于外部因素，并且可能因腐蚀或机械磨损而损坏。

因此，从几个角度来看，起动装置似乎还有改进的空间。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于发动机的起动装置的开关装置，该开关装置解决了现有技术在封装和使用寿命方面的问题的至少一部分。

为此目的，根据第一方面，本发明涉及一种用于发动机的起动装置的开关装置，该开关装置包括：

马达的供电电路的两个端子；

具有轴线的螺线管装置，该螺线管装置包括：

-围绕所述轴线缠绕的螺线管线圈；

-柱塞，该柱塞被部分地容纳在螺线管线圈中，并且包括芯和接触板；

其中，当电流通过螺线管线圈时，使柱塞从非作用位置轴向移动到作用位置，从而将马达的小齿轮移动成与发动机的环齿轮接合，在该作用位置，所述接触板与所述端子接触以闭合马达供电电路；

-具有轴线的继电器，该继电器包括：

继电器线圈；

可移动构件，当电流通过继电器线圈时，使该可移动构件从电流不能通过螺线管线圈的断开位置移动到使电流通过螺线管线圈的闭合位置；

该螺线管装置和继电器具有同一个轴线。

由于螺线管装置和继电器的这种同轴布置，本发明大大改进了起动装置的封装，在起动装置的外周处没有设置外部零件。此外，这使得形成一个集成系统(没有设于外部的引线)成为可能，从而显著提高了起动装置的可靠性。

在一个实施例中，该继电器可以在螺线管线圈外部布置在所述芯与接触板之间。

根据一个实施例，该继电器的可移动构件被构造成围绕所述轴线在断开位置与闭合位置之间旋转。从磁性角度来看，相对于螺线管装置同轴地且以可旋转的方式布置继电器是非常高效的，因此带来了高性能。这也进一步提高了起动装置的紧凑性。

例如，该继电器可以被构造成使得所述可移动构件在断开位置与闭合位置之间的旋转范围在30°和60°之间，例如大约为45°。

该继电器可以包括偏压器件，用于将可移动构件朝向其断开位置偏压。

该继电器还可以包括：

开关，该开关被朝向断开位置推压，并且能够移动到闭合位置，在该闭合位置，该开关闭合螺线管装置的供电电路，使得电流能够通过螺线管线圈；

致动器，该致动器以可旋转方式紧固到可移动构件，并且被构造成：当可移动构件朝向其闭合位置移动时，该致动器使所述开关朝向其闭合位置移动。

根据一个实施例，该继电器包括具有至少一个磁极的定子。例如，该定子是大致C形的，该定子在其端部中的每一个端部处具有一个磁极，所述磁极沿径向方向基本彼此面对，所述继电器线圈围绕该定子缠绕。所述继电器线圈能够围绕该定子的中央部分缠绕。

该继电器还可以包括作为所述可移动构件的转子，该转子具有至少一个磁极并且绕所述轴线以可旋转方式安装，例如安装在定子的磁极之间。

所述柱塞可以包括轴，该轴具有紧固到所述芯或者可以由所述芯轴向地移动的第一端、以及紧固到该轴的与所述芯相反的第二端上的端部止挡件，该接触板包括中心孔，所述轴被接合到该中心孔内，所述开关装置还包括偏压器件，该偏压器件被构造成将接触板朝向端部止挡件推压。

例如，所述可移动构件可以包括中心孔，所述轴被接合到该中心孔中，所述可移动构件因此相对于所述轴以可旋转方式安装在所述芯与接触板之间，并且所述可移动构件相对于所述轴在轴向上是自由的。

所述接触板和柱塞可以相互构造成使得所述接触板可以围绕与螺线管轴线正交的轴线枢转一定角度，该角度在0.5°至10°的范围内，例如为大约3°。这种设置使得接触板与端子的分离更容易。为此，例如，接触板的中心孔的直径可以稍大于所述轴的直径。

根据一个实施例，该开关装置还包括安全装置，该安全装置可以处于安全位置，在该安全位置，该安全装置防止接触板与端子形成接触，并且当继电器的可移动构件朝向其闭合位置移动时，使该安全装置朝向连接位置移动，在该连接位置，该安全装置允许接触板与端子接触。

当螺线管线圈未通电时，该安全装置允许防止接触板与端子形成接触，从而提高了安全性。然后，当可移动构件移回到其断开位置时，使该安全装置移回到其安全位置，从而迫使接触板与端子分离。

在一个实施例中，端子可以具有接触表面，该接触表面基本在正交于所述轴线的平面内延伸并且朝向接触板，并且该安全装置可以包括：

-大致径向表面，该大致径向表面被布置成与端子接触表面基本齐平；和

-突出部，该突出部从所述径向表面朝向接触板延伸，所述突出部被构造成使得：

-在安全位置，该突出部被布置成基本沿轴向与一个端子对齐(in line)，并且该突出部相对于端子接触表面朝向接触板延伸得更远；

在连接位置，该突出部相对于所述端子偏移。

该突出部可以具有倾斜表面，并且优选地，接触板可以具有对应的斜切部。这使得接触板与端子的分离更容易。

该安全装置可以具有至少一个从动构件，该从动构件与可移动构件的操作构件协作，使得该可移动构件的旋转引起安全装置绕所述轴线的旋转。

例如，该可移动构件具有作为所述操作构件的至少一个径向凸起，并且该安全装置包括环形颈圈，该环形颈圈设置有作为所述从动构件的至少一个径向凹口或开口，该颈圈被围绕可移动构件安装，其中所述径向凸起被容纳在该径向凹口或开口中。

所述致动器可以布置在安全装置上，例如布置在环形颈圈上。

该安全装置可以包括围绕端子布置的环、围绕可移动构件布置的环形颈圈、以及轴向地延伸并将所述环和所述环形颈圈连结的周壁，所述突出部布置在该环上。

根据第二方面，本发明涉及一种用于发动机的起动装置，该起动装置包括马达并且还包括如前文描述的开关装置，该马达具有输出轴，该输出轴包括小齿轮，其中，螺线管装置的柱塞通过杠杆连结到马达的输出轴，使得柱塞的轴向移动引起该输出轴的轴向移动，并且其中，该马达连接到所述端子之一。

根据第三方面，本发明涉及一种包括如前文所述的起动装置的发动机设备，并且还包括：

发动机，该发动机包括环齿轮，马达的小齿轮可以与该环齿轮形成接合；

电池，该电池连接到不与马达连接的端子，并且能够向螺线管线圈和继电器线圈供电；

电控制单元，该电控制单元用于控制继电器线圈的供电。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是根据本发明实施例的发动机设备的示意图，该发动机设备包括起动装置，该起动装置包括开关装置；

图2是该开关装置的根据图5的线II-II的详细剖视图；

图3是该开关装置的根据图2的线III-III的剖视图，该开关装置的可移动构件处于断开位置；

图4是该开关装置的根据图2的线IV-IV的剖视图；

图5是该开关装置的根据图2的线V-V的剖视图；

图6和图7是该开关装置中包括的安全装置的透视图；

图8是类似于图3的视图，该开关装置的可移动构件处于闭合位置；

图9是该开关装置的根据图5的线IX-IX的剖视图；

图10和图11是该开关装置的安全装置和接触板的详细视图，并且示出了用于闭合马达供电电路的步骤；

图12至图15是该开关装置的安全装置和接触板的详细视图，并且示出了用于断开马达供电电路的步骤；

图16是该开关装置的在接触板附近的详细视图。

具体实施方式

发动机设备1在图1中被部分地示出。发动机设备1包括发动机(未示出)，该发动机包括环齿轮2、用于起动该发动机的起动装置3、电池4和电控制单元5。

起动装置3包括马达6，马达6具有输出轴7，输出轴7包括小齿轮8，在发动机起动阶段中，该小齿轮8能够与发动机的环齿轮2啮合。起动装置3还包括开关装置10，该开关装置10允许起动马达6并将马达6联接到发动机，以便起动所述发动机。

开关装置10包括马达6的供电电路的端子，即，与电池连接的第一端子11和与马达6连接的第二端子12。

开关装置10还包括具有轴线14的螺线管装置13。螺线管装置13包括绕所述轴线14缠绕的螺线管线圈16、以及部分地容纳在螺线管线圈16中的柱塞17。柱塞17包括芯18、紧固到芯18的轴19、以及与芯18相反地紧固到轴19的端部止挡件20。规定该螺线管线圈16可以包括若干线圈，例如螺线管保持线圈、螺线管推动线圈以及可能的螺线管分流线圈。

替代地，端部止挡件20可以紧固到轴19，与芯18分开一小段距离。在这种布置中，只有在所述芯已经移动了所述距离并因此已经与所述轴形成接触之后，所述芯朝向端子的轴向移动才导致所述轴和端部止挡件的相同轴向移动。尽管没有具体示出，但本发明也适用于这种替代布置。

该柱塞还包括接触板21，该接触板21具有中心孔22，轴19被接合到该中心孔22中，接触板21位于芯18与端部止挡件20之间。接触板21可以由铜制成或者包含铜。设置有偏压器件，例如在芯18和接触板21之间围绕轴19安装的螺旋弹簧23，以将接触板21朝向端部止挡件20推压。

此外，螺线管装置10的柱塞17通过杠杆24连结到马达6的输出轴7。

因此，当电池4提供的电流通过螺线管线圈16时，使柱塞17从非作用位置(如图1中所示)向作用位置(即，朝向图1的右侧)轴向地移动。这种移动导致了：

-马达输出轴7通过杠杆24进行的轴向移动，从而使马达6的小齿轮8与发动机的环齿轮2接合；

-接触板21朝向端子11、12的轴向移动，直到所述作用位置，在所述作用位置，接触板21与端子11、12接触，从而闭合马达供电电路。

开关装置10还包括继电器30。根据本发明，继电器30与螺线管装置13同轴地布置，即具有相同的轴线14。

继电器30在轴向上位于螺线管线圈16与接触板21之间，并且围绕柱塞17的轴19布置。

在所示出的示例性实施例中，继电器30包括转子31，该转子31具有中心孔32，轴19以如下方式被接合到中心孔32中：即，转子31相对于轴19以可旋转方式安装，并且相对于轴19在轴向上是自由的。转子31还可以包括至少一个径向凸起33，例如两个在直径上相对的径向凸起33。每个凸起33形成转子31的一个磁极。

继电器30还包括定子34，该定子34可以是大致C形的。定子34在其端部中的每一个端部处具有一个磁极35，这些磁极基本沿径向方向彼此面对。此外，该继电器包括继电器线圈36，该继电器线圈基本在定子34的中央部分中(即在磁极35之间)围绕定子34缠绕。转子31布置在定子磁极35之间。

开关装置10还包括壳体25，壳体25容纳螺线管装置13、继电器30和端子11、12。转子31以可旋转方式安装在壳体25上。在壳体25的轴向端中的一个轴向端上，壳体25具有一个开口(未示出)，用于允许轴9的与端部止挡件20相反的端部穿过该开口。此外，在壳体25的另一轴向端上，壳体25具有两个开口26、27，端子11、12分别被接合在开口26、27中，使得这些端子11、12的一部分位于壳体25周围，以允许连接到电池4和马达6。

当没有电流通过继电器线圈36时，转子31处于断开位置，如图3中所示，转子31的凸起33在周向上偏离定子磁极35。转子31被偏压器件朝向其断开位置偏压，该偏压器件例如是一端紧固到壳体25且另一端紧固到转子31的平螺旋弹簧37(见图4)。

根据电控制单元5的适当命令，电池4向继电器线圈36供应电流。结果，使转子31绕轴线14从其断开位置旋转到闭合位置，在该闭合位置，凸起33中的每一个凸起基本面对定子34的一个磁极35(见图8)。这种布置提供了闭合的磁场，这在效率方面特别有利。

可以提供：转子31在断开位置和闭合位置之间的旋转范围在30°和60°之间，例如为大约45°。

如图3中所示，继电器30还包括开关40。开关40包括固定到壳体25的端子41、以及移动部件42，该移动部件42相对于壳体25被以可滑动方式引导，并被偏压器件保持远离端子41，即朝向断开位置。

继电器30还包括以可旋转方式紧固到转子31的致动器43。因此，当转子31绕轴线14朝向其闭合位置旋转时，使致动器43旋转至闭合位置，从而使开关40朝向其闭合位置(图8)移动。因此，开关40闭合螺线管装置13的供电电路，使得由电池4供应的电流可以通过螺线管线圈16。实际上，致动器43可以是在与该闭合移动相对应的周向方向上具有增大的直径的部件。

换句话说，继电器30的启动导致螺线管装置13的启动，这引起马达6的起动以及小齿轮8与发动机的环齿轮2之间的接合，从而导致发动机被起动。

致动器43可以是与转子31分开的零件的一部分。在一个实施例中，所述零件还形成安全装置50，当转子31不处于其闭合位置时，该安全装置50防止接触板21与端子11、12形成接触。

更具体地，安全装置50可以处于安全位置，在该安全位置，安全装置50防止接触板21与端子11、12形成接触，并且当转子31朝向其闭合位置移动时，可以使该安全装置50朝向连接位置移动。在所述连接位置，安全装置50允许接触板21与端子11、12接触，即允许给马达6供电并且起动所述发动机。

现在将参照图6和图7来描述安全装置50的实施例。

安全装置50是大致圆柱形的，并且与轴线14同轴地安装在继电器30与端子11、12之间。它具有在端子11、12侧的第一轴向端51和在继电器30侧的第二轴向端52。

在其第一端51上，安全装置50包括围绕端子11、12布置的环53(见图2)；在其第二端52上，安全装置50包括围绕转子31布置的环形颈圈54(见图3)。环53和环形颈圈54由两个周壁55连结，这两个周壁55轴向延伸并彼此面对。两个彼此面对的窗口56布置在周壁55之间。由于环形颈圈54的直径小于安全装置50的周壁55的直径，因此在周壁55与环形颈圈54之间布置有径向壁57。

环形颈圈54设置有开口58(或者替代地，凹口)，开口58的位置和尺寸适配于转子的凸起33，从而所述凸起33能够装配到所述开口58中，如图3中所示。此外，安全装置50包括致动器43，作为从环形颈圈54径向突出的部件。

安全装置50优选由非磁性的材料制成以便不干扰转子31的操作，并且是不导电的以便不与端子41产生短路。例如，安全装置50可以由塑料材料制成。

如图7中可见，安全装置50还包括布置在环53与一个周壁55之间的突出部59。突出部59从环53的面向环形颈圈54的径向表面60朝向环形颈圈54延伸，并且具有倾斜表面61。

如图2和图9中所示，当安装在开关装置10中时，安全装置50被布置成使得环53的径向表面60与端子11、12的端子接触表面62(即，基本在正交于轴线14的平面内延伸并朝向接触板21的表面)基本平齐。结果，突出部59从环53的所述径向表面60延伸。换句话说，突出部59相对于端子接触表面62朝向接触板21延伸得更远。

现在将描述配备有安全装置50的开关装置10的操作。

在图3中的位置上，当没有电流通过继电器线圈36时，转子31和开关40处于它们的断开位置，并且安全装置50处于其安全位置，即，被定位成使得突出部59沿轴向基本与一个端子11对齐，如图9中所示。

如先前所解释的，当电流通过继电器线圈36时，转子31绕轴线14朝向其闭合位置旋转。由于转子的凸起33与安全装置50的容纳该凸起33的开口58之间的协作，使得安全装置50绕轴线14旋转。结果，突出部59相对于端子11沿周向移动，直到突出部59相对于所述端子11偏移的连接位置(如图11中所示)。

具体而言，在所示的实施例中，凸起33既具有电功能(因为它们是转子磁极)，又具有机械功能(因为它们引起安全装置50的旋转移动)。替代地，这两种功能可以通过两种单独的手段来实现。例如，可以提供用于使安全装置旋转的附加构件，该附件构件将与磁极分开。或者，该安全装置可以通过胶粘或任何其他合适的方法固定到转子。

当螺线管线圈16被供应有电流时，接触板21朝向端子11、12移动。但是，只要安全装置50没有被足够地转动，突出部59就通过在距离端子接触表面60的安全距离d处形成对接触板的抵接来防止接触板21与端子11、12之间的接触，如图10中所示。当安全装置50已经到达其连接位置时，因为突出部59相对于端子11偏移，所以接触板21能够与端子接触表面60接触(图11)。

相反，图12至图15示出了当马达供电电路断开时所述接触板21、突出部59和端子11的相对位置。

从图12(与图11相同)的连接位置，当转子31旋转回到其断开位置时，使安全装置50以相同的方式朝向其安全位置旋转。这导致突出部59移动回到它与对应的端子(这里是端子11)沿轴向对齐的位置，同时接触板21最初与端子接触表面60接触。

当突出部59与接触板21形成接触时，它推动所述接触板21轴向远离端子接触表面60。倾斜表面61可以促进这种分离移动，并且优选地通过在接触板21上设置对应的斜切部63或类似物来促进这种分离移动。

这种分离移动也可以通过图16中所示的另一种布置来促进。接触板的中心孔22的直径可以稍大于轴19的直径。在所示出的实施例中，附加部件65围绕轴19被接合在中心孔22内，这仅仅是一种可能的实施方式。由于这种直径上的差异，接触板21可以围绕与螺线管轴线14正交的轴线枢转一定角度α，该角度α在0.5°至3°的范围内。因此，当单个突出部59开始局部地推动接触板21远离端子11时，这引起接触板21的轻微枢转移动，如图16中所示。结果，接触板21然后仅与两个端子中的一个端子接触，这使得接触板21与端子11、12的完全分离更容易。

应当理解的是，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变型。

尽管针对包括定子和转子的开关装置做出了以上详细描述，但其他实施例也可以具有另一种类型的可移动构件，只要该可移动构件如下操作即可：当电流通过继电器线圈时，使该可移动构件从电流不能通过螺线管线圈的断开位置移动到使电流通过螺线管线圈的闭合位置。该可移动构件可以被构造成绕所述轴线在断开位置与闭合位置之间旋转，但是也可以设想其他类型的移动。