專利名稱:一種儲(chǔ)能-起動(dòng)-儲(chǔ)能循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)起動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是關(guān)于中小型內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)機(jī)械式儲(chǔ)能與起動(dòng)之方法的發(fā)明。
目前,中小型內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)廣泛采用的是鉛酸蓄電池與直流起動(dòng)電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用時(shí)雖然很方便,但由于鉛酸蓄電池存在著許多難于克服的技術(shù)問題,使起動(dòng)系統(tǒng)常常因蓄電池性能的下降而工作不可靠,特別在低溫環(huán)境下起動(dòng)問題尤為突出。從經(jīng)濟(jì)角度看,用蓄電池起動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是不經(jīng)濟(jì)的。因?yàn)樾铍姵乇旧碓靸r(jià)不低,起動(dòng)電機(jī)又耗用大量的優(yōu)質(zhì)銅材,更重要的是蓄電池耗掉了大量的電網(wǎng)電能,不但能源利用率低,而且還必須為其配備充電設(shè)備,場(chǎng)所和專業(yè)電工。這些成本鑄就了鉛酸蓄電池起動(dòng)系統(tǒng)的不經(jīng)濟(jì)性。從環(huán)保角度看,鉛酸蓄電池?zé)o疑是個(gè)重污染源之一。如果眾多廢棄的蓄電池進(jìn)入自然界的水循環(huán)中,其危害是不言而喻的。隨著現(xiàn)代生活的發(fā)展,汽車數(shù)量與日俱增,蓄電池的消費(fèi)量更是大的驚人,成了名副其實(shí)的大消耗品,這意味著鉛酸蓄電池對(duì)環(huán)境的威脅越來越大。此外,鉛酸蓄電池還需要日常維護(hù),這給廣大用戶帶來許多不便。雖然出現(xiàn)所謂免維護(hù)蓄電池,但它也有自身的弱點(diǎn),即內(nèi)阻較大,壽命較短。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)裝置,它與現(xiàn)有的蓄電池起動(dòng)系統(tǒng)相比,除了具有同等的方便快捷的自動(dòng)起動(dòng)效果外,還具有工作更可靠,造價(jià)低,耗能省,壽命長(zhǎng)以及提供備用間接手動(dòng)起動(dòng)的功能與特點(diǎn)。同時(shí),為滿足實(shí)際應(yīng)用的需要,它又具有體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝配維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的基本技術(shù)思想是,已獲得初始能量?jī)?chǔ)存的該起動(dòng)器用輕微人力令其輸出齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的輸出齒輪自動(dòng)嚙合,然后儲(chǔ)存能量自動(dòng)得以釋放將發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)起來,繼而發(fā)動(dòng)機(jī)由被動(dòng)變主動(dòng)通過上述兩嚙合的齒輪又給起動(dòng)器自動(dòng)充能。待充能滿了以后,起動(dòng)器上的輸出齒輪便自動(dòng)地脫離發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的輸出齒輪,從而切斷了起動(dòng)器與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)系。此后,發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)其工作狀態(tài),而起動(dòng)器則處于儲(chǔ)能狀態(tài)。處于儲(chǔ)能狀態(tài)的起動(dòng)器具有起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的能力,可隨時(shí)用于起動(dòng)未工作的發(fā)動(dòng)機(jī),它隨即又得到充能留待下次再起動(dòng)。如此循環(huán)下去,這種新型起動(dòng)器就實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)工作的目的。只有下列兩種情況才需要對(duì)其手動(dòng)儲(chǔ)能。其一是最初時(shí)能量的儲(chǔ)存。其二是由于種種原因?qū)е缕饎?dòng)失敗,發(fā)動(dòng)機(jī)未能進(jìn)入工作狀態(tài),而起動(dòng)器原儲(chǔ)存能量已被釋放掉,這時(shí)需要用人力對(duì)起動(dòng)器充能。手動(dòng)充能滿了以后,起動(dòng)器與發(fā)動(dòng)機(jī)同樣也會(huì)自行切斷聯(lián)系,這就實(shí)現(xiàn)了備用間接手動(dòng)起動(dòng)的功能。該功能使本起動(dòng)器更具實(shí)用性,對(duì)各種不利因素或錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的起動(dòng)失敗可以及時(shí)補(bǔ)救,不會(huì)讓用戶產(chǎn)生束手無策的被動(dòng)局面。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用一雙對(duì)稱的強(qiáng)力扭矩彈簧做為儲(chǔ)能器件,通過四個(gè)圓錐齒輪的嚙合組成基本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。處于四個(gè)圓錐齒輪中間,與主軸通過花健連接的可撥動(dòng)的離合器做為起動(dòng)和充能的轉(zhuǎn)換器。另外還設(shè)置了一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)充能時(shí)的扭矩變換,即輸入的小扭矩變成大扭矩給對(duì)稱扭簧充能,這可減輕發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)起動(dòng)器充能時(shí)的負(fù)荷避免過載熄火。
下面結(jié)合附圖
給出具體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例及工作原理說明該附圖是本起動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖,上、下各為主視和俯視的結(jié)構(gòu)示意圖。
首先說明的是,兩個(gè)對(duì)稱的強(qiáng)力扭簧(24)和(29)以及壓簧(4)都是在零狀態(tài)下裝配的。因?yàn)樗鼈兊膹椥韵禂?shù)都很大,只有在零狀態(tài)下裝配才方便和安全。小壓簧(14)比較輕小,所以是在壓縮狀態(tài)下裝配的,讓其對(duì)離合器(15)有一個(gè)永久的嵌合推力。在機(jī)殼(21)內(nèi)部與主軸(1)相關(guān)部件的裝配順序是圓錐齒輪(9)首先光滑地套在主軸(1)上,接著離合器(12)掛到主軸(1)相應(yīng)一段花鍵上,在撥桿(10)的撥動(dòng)下該離合器能左右滑動(dòng)。主軸(1)最細(xì)的尾部先光滑地套上一個(gè)內(nèi)端為牙嵌形,中部為圓柱齒輪(太陽輪),外端為突出內(nèi)插孔所構(gòu)成的組合體(18)。該組合體(18)的內(nèi)端較細(xì)的部位上又光滑地套上一個(gè)根部較長(zhǎng)的圓錐齒輪(13)。圓錐齒輪(13)的長(zhǎng)根部外面帶有花鍵,該花鍵連著離合器(15),該離合器(15)在小壓簧(14)的推壓下和撥桿(10)的撥動(dòng)下能左右滑動(dòng)。組合體(18)上的圓柱齒輪做為太陽輪與行星輪(20)、行星架(19)以及外殼(17)組成行星齒輪系統(tǒng),該輪系同心于主軸(1)。最后,該輪系外殼(17)緊固在機(jī)殼(21)上。儲(chǔ)能扭簧的裝配順序是,在零狀態(tài)下將扭簧(24)和(29)分別套裝在與其對(duì)應(yīng)的軸芯(23)和(30)上。半軸(22)與旋轉(zhuǎn)臂(25)和圓錐齒輪(26)用平鍵連好后插入軸襯(23)內(nèi),并使扭簧(24)與旋轉(zhuǎn)臂(25)和軸襯(23)的外部對(duì)應(yīng)插接好。同理,使半軸(31)與局部齒輪(28)和圓錐齒輪(27)用平鍵連好后,插入軸襯(30)內(nèi),并使扭簧(29)與局部齒輪(28)的轉(zhuǎn)臂和軸襯(30)的外部對(duì)應(yīng)插接好。最后,兩軸襯(23)和(30)分別緊固在機(jī)殼(21)上。由機(jī)殼(21)上的同心圓孔來確保兩半軸(22)和(31)的同心度以及四個(gè)圓錐齒輪的正確嚙合。由于起動(dòng)器的工作時(shí)間短,使用頻率又不高,所以所有的軸皆不采用滾動(dòng)軸承而代之以軸襯,這樣不但節(jié)省成本,而且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),裝配和維修更加方便。下面敘述該起動(dòng)器工作過程。一、初始能量的儲(chǔ)存對(duì)于首次使用的起動(dòng)器需要進(jìn)行手動(dòng)的初始能量的儲(chǔ)存。用扳手等將支撐桿(34)轉(zhuǎn)約90度至極限位置,這時(shí)支撐桿(34)隨之向左推壓滑動(dòng)盤(5)使壓簧(4)受到壓縮,與此同時(shí),通過套筒(3)的傳遞使輸出齒輪(2)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出齒輪(35)嚙合。只要支撐桿(34)在其設(shè)定的極限位置上,則能保證齒輪(2)和(35)正確地嚙合,同時(shí),壓簧(4)被穩(wěn)定止鎖。接下來可以對(duì)起動(dòng)器進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能。方法是,利用一個(gè)附帶的手搖柄(圖中未繪出)對(duì)準(zhǔn)組合體(18)的外孔,卡緊后逆時(shí)針方向(從外往內(nèi)看)搖手柄,組合體(18)就做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。來看一下離合器的位置與結(jié)合情況。首先離合器拔桿(10)受小拉簧(16)的拉動(dòng)使離合器(12)向右移動(dòng)與組合體(18)的左端牙嵌相接觸,由小壓簧(14)的作用離合器(15)向右移動(dòng)與行星架(19)上的牙嵌相接觸。隨著組合體(18)的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),離合器(12)與組合體(18)的牙嵌雖接觸但不嵌入結(jié)合,發(fā)生打滑現(xiàn)象。這是因?yàn)樵搶?duì)離合器牙嵌為單向傳動(dòng)的鋸齒牙形,只有在逆時(shí)針方向上(12)為主動(dòng)(18)為從動(dòng)時(shí)離合器才結(jié)合,反之則不結(jié)合。離合器(15)的牙嵌與行星架(19)上的牙嵌隨行星架緩慢的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)便自動(dòng)嵌入結(jié)合。完成結(jié)合后,手搖柄產(chǎn)生的較小的扭矩經(jīng)行星輪系的減速傳動(dòng)則變成很大的扭矩,又通過離合器(15)傳給圓錐齒輪(13)再分配給與之嚙合的兩錐齒輪(26)和(27)。于是相應(yīng)的扭簧(24)和(29)便被逐漸充能而脹開。隨著扭簧的脹開,局部齒輪(28)從起始位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)大約270度左右,其首齒便開始與小齒輪(33)嚙合,繼而小齒輪(33)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪(33)帶動(dòng)支撐桿(34)轉(zhuǎn)約40度角后,壓簧(4)則將支撐桿(34)繼續(xù)往逆時(shí)針方向壓轉(zhuǎn)過去,同時(shí)壓簧(4)又帶動(dòng)輸出齒輪(2)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)而切斷聯(lián)系,這時(shí)就完成了對(duì)起動(dòng)器手動(dòng)充能過程。撤除手搖柄后,扭簧(24)和(29)強(qiáng)大的扭矩耦合到局部齒輪(28)上,通過與小齒輪(33)的嚙合,支撐桿(34)得到一比較小的扭矩使其產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì),但這一轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)被壓簧(4)通過滑盤(5)給壓住了,最后二者處于某個(gè)平衡位置而靜止下來。如果手動(dòng)儲(chǔ)能過程中需間歇一段時(shí)間,那么起動(dòng)器會(huì)把已儲(chǔ)進(jìn)去的能量保存好,不會(huì)自行放出,更不會(huì)發(fā)生崩彈危險(xiǎn)。因?yàn)槭謸u柄一撤除,組合體(18)由原來的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橛膳せ?24)和(29)反饋來的扭矩作用下的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),不過該順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使組合體(18)的牙嵌迅速嵌入到離合器(12)的牙嵌內(nèi)使該離合器發(fā)生結(jié)合,而離合器(12)一直被未工作的發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過齒輪(35)與齒輪(2)的嚙合止鎖著,處于靜止?fàn)顟B(tài),所以可隨時(shí)對(duì)該起動(dòng)器繼續(xù)進(jìn)行手動(dòng)儲(chǔ)能,直至能量?jī)?chǔ)滿為止。二、自動(dòng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并自動(dòng)儲(chǔ)能已被儲(chǔ)能的起動(dòng)器可以隨時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng),過程如下給拔桿(6)一個(gè)向外的拉力F,拔桿(6)沿著固定在機(jī)蓋(7)上的滑道(11)向外產(chǎn)生位移從而拔動(dòng)滑盤(5)向左移動(dòng)去壓縮彈簧(4)。由于支撐桿(34)有著向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì),但被壓簧(4)壓止在一個(gè)平衡位置上,現(xiàn)在拉力F通過拔桿(6)的傳遞將打破這種平衡,也就是說拉力F將幫助支撐桿(34)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng),從而向左推動(dòng)滑盤(5),與此同時(shí),壓簧(4)進(jìn)一步被壓縮,輸出齒輪(2)則向左位移到與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出齒輪(35)相嚙合的位置。當(dāng)支撐桿(34)順時(shí)針轉(zhuǎn)過滑盤(5)左移的極限位置時(shí)。局部齒輪(28)的未齒便離開小齒輪(33),此時(shí)的支撐桿(34)立即失去扭矩作用而被壓簧(4)繼續(xù)順時(shí)針壓轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角位移至設(shè)定的極限位置上,該位置不但決定了齒輪(2)與齒輪(35)的正確嚙合,而且上述那個(gè)很小的角位移還能夠擺正小齒輪(33)的位置,等起動(dòng)器被充能時(shí),局部齒輪(28)的首齒與小齒輪(33)又重新正確嚙合而不會(huì)發(fā)生干涉和錯(cuò)齒現(xiàn)象。這一問題是非常重要的,要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試才能確定支撐桿(34)的最佳極限位置。局部齒輪(28)完全脫離小齒輪(33)之后,就意味著起動(dòng)器的能量得到解鎖可以釋放出去起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)了,與此同時(shí),由于拉力F已使拔桿(6)產(chǎn)生向左的位移,接著又通過小拉簧(8)牽動(dòng)拔桿(10)使離合器(12)左端的牙嵌與圓錐齒輪(9)端部的牙嵌相接觸,而離合器(15)與行星架(19)上的牙嵌脫離,扭矩彈簧(24)和(29)上強(qiáng)大的扭矩通過圓錐齒輪(9)的嚙合耦合到離合器(12)上。離合器(12)與主軸(1)是由花鍵相連的,所以它與主軸(1)水遠(yuǎn)是同步轉(zhuǎn)動(dòng)的。因此,儲(chǔ)存在扭矩彈簧中的強(qiáng)大彈性勢(shì)能最終作用到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上,使發(fā)動(dòng)機(jī)得以起動(dòng)。讓離合器(15)與行星架(19)上的牙嵌脫離,目的是不讓圓錐齒輪(26)和(27)嚙合圓錐齒輪(13)使行星齒輪系在起動(dòng)時(shí)間內(nèi)被反向加速而產(chǎn)生不良后果。發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)后,隨即撤除拉力F,離合器(12)由從動(dòng)變主動(dòng),因此會(huì)自動(dòng)脫離圓錐齒輪(9)的牙嵌。此時(shí)拔桿(10)受小拉簧(16)的拉動(dòng),使離合器(12)向右移動(dòng)與組合體(18)的左端牙嵌自動(dòng)嵌入結(jié)合。由小壓簧(14)的作用,離合器(15)向右移動(dòng)與行星架(19)上的牙嵌也自動(dòng)嵌入結(jié)合。離合器(12)獲得從發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的扭矩,帶動(dòng)組合體(18)做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),再經(jīng)過行星齒輪系的減速,實(shí)現(xiàn)了較小的輸入扭矩轉(zhuǎn)變成了強(qiáng)大扭矩的目的,繼而將這強(qiáng)大扭矩通過離合器(15)傳給圓錐齒輪(13),由圓錐齒輪(13)嚙合圓錐齒輪(26)和(27)將其分配給扭矩彈簧(24)和(29),于是二者便被逐漸充能而脹開。隨著扭簧的脹開,局部齒輪(28)從起始位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)大約270度左右,其首齒便開始與小齒輪(33)嚙合,繼而小齒輪(33)便開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪(33)帶動(dòng)支撐桿(34)轉(zhuǎn)動(dòng)約40度角時(shí),壓簧(4)則將支撐桿(34)繼續(xù)往逆時(shí)針方向壓轉(zhuǎn)過去,同時(shí)壓簧(4)又帶動(dòng)輸出齒輪(2)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出齒輪(35),使起動(dòng)器與發(fā)動(dòng)機(jī)切斷聯(lián)系,隨即也就完成了對(duì)起動(dòng)器自動(dòng)充能的過程。支撐桿(34)向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)被壓簧(4)向右產(chǎn)生的彈力阻擋住,起動(dòng)器內(nèi)部的彈性勢(shì)能得到安全穩(wěn)定的鎖存。壓簧(4)大小的選擇很重要,太小顯然不行,太大又造成起動(dòng)器操作時(shí)人工外力F變大,操作不靈活甚至困難。所以選擇壓簧(4)強(qiáng)弱的原則應(yīng)該是,在保證壓簧(4)順利地切斷來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力并與支撐桿達(dá)到穩(wěn)定的平衡的前提下,使用外力F越小越好。
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)能—起動(dòng)—儲(chǔ)能循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)起動(dòng)器,是由起動(dòng)控制機(jī)構(gòu)、起動(dòng)機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)以及儲(chǔ)能控制機(jī)構(gòu)所組成的,其特征在于具有能量?jī)?chǔ)存的該起動(dòng)器,用輕微人力操控起動(dòng)控制機(jī)構(gòu),原儲(chǔ)存能量則通過起動(dòng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)地把發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)起來,緊接著發(fā)動(dòng)機(jī)通過儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)又自動(dòng)地給起動(dòng)器儲(chǔ)能,最后又由儲(chǔ)能控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)地切斷起動(dòng)器與工作發(fā)動(dòng)機(jī)的連接并將儲(chǔ)滿的能量穩(wěn)定安全地鎖存在起動(dòng)器內(nèi)部以便下次起動(dòng)再用;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)控制機(jī)構(gòu),其特征是兩個(gè)撥桿(6)和(10)上所帶有的撥輪分別卡位在滑動(dòng)盤(5)、離合器(12)和離合器(15)上,撥桿(6)和(10)連著一個(gè)小拉簧(8),撥桿(10)的末端與機(jī)殼(21)連著小拉簧(16);
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征是圓錐齒輪(9)利用其前端的牙嵌結(jié)合離合器(12)將扭矩彈簧(24)和(29)儲(chǔ)存的強(qiáng)大扭矩輸給發(fā)動(dòng)機(jī)使之起動(dòng);
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu),其特征是一個(gè)與主軸(1)同心的行星齒輪系統(tǒng)把太陽輪(18)上得到的較小的扭矩轉(zhuǎn)變成行星架(19)上很大的扭矩去趨動(dòng)兩扭矩彈簧(24)和(29)使其充能;
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能控制機(jī)構(gòu),其特征是隨著扭矩彈簧(24)和(29)從零狀態(tài)被充能脹開約270度角時(shí),局部齒輪(28)的首齒開始嚙合機(jī)殼外面的間歇小齒輪(33),與小齒輪(33)同軸的支撐桿(34)則發(fā)生偏轉(zhuǎn),破壞了支撐桿(34)原來在其極限位置上對(duì)滑動(dòng)盤(5)的穩(wěn)定支撐,于是壓簧(4)開始發(fā)揮作用并將輸出齒輪(2)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出齒輪(35),儲(chǔ)能就此結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能一起動(dòng)-儲(chǔ)能循環(huán)工作的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)起動(dòng)器,是由對(duì)稱的強(qiáng)力扭矩彈簧為核心部件配以有關(guān)機(jī)構(gòu)組成的。它與現(xiàn)有的鉛酸蓄電池起動(dòng)系統(tǒng)相比,除了具有同等的方便快捷的起動(dòng)效果外,還具有工作更可靠、造價(jià)低、耗能省、無污染,壽命長(zhǎng)以及備用間接手動(dòng)起動(dòng)的性能與特點(diǎn)。同時(shí),為滿足實(shí)用之需,它又具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配維修方便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠使中小型內(nèi)燃機(jī)擺脫對(duì)鉛酸蓄電池的依賴,對(duì)節(jié)能和環(huán)保具有重大意義。
文檔編號(hào)F02N5/02GK1267787SQ9911842
公開日2000年9月27日 申請(qǐng)日期1999年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月28日
發(fā)明者盛德元 申請(qǐng)人:盛德元