特别地用于机动车的内燃机起动设备和包括这种设备的旋转电机的制作方法

专利名称：特别地用于机动车的内燃机起动设备和包括这种设备的旋转电机的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-起动器，被构造为特别是经由冠状齿轮起动内燃机，-电马达，被构造为使起动器旋转，_接触器，具有纵向轴线并包括第一和第二电接触元件，该第一和第二电接触 元件被构造用于控制电马达的供电，使电马达可以相继地在第一预旋转阶段(first pre—rotation phase)禾口第二全容量阶段(second full capacity phase)运 亍，第——禾口第 二接触元件中的每一个特别地在断开状态和闭合状态之间沿纵向轴线是可移动的。本发明的目的也在于包括这种设备的旋转电机，特别是用于机动车的起动器或可 逆交流发电机。
背景技术：
轴向截面1示出了用于机动车的内燃机起动设备1，其由文献W003/006824所 述类型的起动器组装，将参考该文献通过更准确详细地描述。该设备1包括电马达Μ，该电马达M —方面装备有可绕轴线X-X旋转的转子(也称 为电枢)2，另一方面装备有绕转子2的定子(也称为感应器)3。该定子3包括金属柱形头部31，在一个实施例中，多个永磁体被固定在该头部上 以形成感应器。作为变体，该柱形头部承载芯部4，例如装备有用于容纳感应绕组5的凹部 的金属片包。转子2包括转子本体7和电枢绕组8，该转子本体在此具有装备有凹部的金属片包 的形式，该电枢绕组缠绕在转子本体7的凹部中。在转子本体7两侧的该电枢绕组8形成前线圈和后线圈。转子本体7由电枢轴支撑，图1中无附图标记。该轴的轴线与轴线X-X不加区分。转子2在后部处设置有换向器(commutator) 12，该换向器具有由塑料材料通过已 知方式制造的本体，承载多个接触部件，在此为导电条，电连接到电枢绕组8的传导元件， 该传导元件在此例中考虑为由导线形成，替换地由销形成。换向器12由电马达的电枢轴承 载并且在这个实施例中是前类型(frontal type)。替换地，该换向器是在文献JP 04 094 459中并且也在前述文献WO 03/006824和WO 02/5081中明显的径向类型(radial type)。至少一组电刷(可见其中一个具有附图标记13)被设置用于电枢绕组8的供电， 其中一个电刷被连接到设备1的主体，另一个电刷13经由缆线13’被连接到接触器17的 端子29，。该电刷例如为四个，如在文献WO 02/50981 —样；或多于四个。该电刷在转子2旋转时摩擦换向器12。另外，起动设备1包括经由螺旋形互补凹槽可滑动地安装在传动轴18上的起动器 19，该传动轴18在马达M经由前述电刷供电时通过转子2绕轴线X-X旋转。在一个实施例中，构成起动设备1的输出轴的轴18与电马达M的电枢轴中不加区
4分。替换地，如图1所示，减速齿轮箱单元9以本质上已知的方式被插置于转子2的电 枢轴和传动轴18之间。起动器19包括齿轮21，用于与内燃机的驱动构件33接合，即是说，用于与驱动构 件33接合。这种驱动构件例如是冠状齿轮33，整体地连结至板，该板坚固地或经由振动冲 击吸收器连接到车辆内燃机的曲轴。起动器19还包括驱动器22和自由轮10，该自由轮在此带有滚柱，被插置在齿轮 21的后延伸部和驱动器22的前延伸部之间，该驱动器的前延伸部整体地连结至驱动器22 所包括的在后部处承载垫片23的径向凸缘的外周边。这个垫片23与驱动器22的径向凸缘限定了吼道24，用于接收端部25，该端部具 有叉状件27的指状部的形状。这个叉状件27例如通过模制塑料材料获得。叉状件27被设计为由接触器17促动，使起动器19相对于传动轴18沿轴线X-X 在第一运行位置和第二空闲位置之间移动，其中在第一运行位置中，起动器19经由随后与 冠状齿轮33啮合的齿轮21驱动机动车的内燃机，在第二空闲位置中，起动器19与冠状齿 轮33脱开。接触器17包括端子29，其经由电连接元件和开关45连接到车辆的电源，特别是连 接到车辆的电池组26的阳极端子，该电连接元件特别是缆线130。更准确的是，在该示例性实施例中，接触器17是位于电马达M顶部处的电磁接触
ο电马达M的金属柱形头部31被插置于例如由铝制造的前金属轴承14和支撑电马 达M的电枢轴后端部的后金属轴承之间。柱形头部31以及前和后轴承属于壳体，该壳体用来在此经由前轴承14固定到机 动车的固定金属部分。该壳体因此被连接到机动车的主体。前轴承14具有锯齿使用于冠 状齿轮C通过，并承载轴18的前端部。接触器具有由铁磁材料制造的外壳(无附图标记)，在前部处通过由电绝缘材料 制造的盖子关闭，在此该电绝缘材料是塑料材料。这个盖子电绝缘地承载端子29、29’。接触器的外壳包括用于使用螺钉固定至前轴承14的横向底部。更准确的是，如将被参考的文献FR 2 725 758所述，减速齿轮箱9包括床板90，在 其外周边上被插置于接触器的外壳的底部和前轴承14之间，在其内周边上被插置于柱形 头部31和前轴承14之间。螺钉(无附图标记)用于将接触器17的外壳的底部固定到前 轴承14和固定到柱形头部，在其之间插置有床板90。这个板90承载用于叉状件27的中间铰链支架，该叉状件例如通过模制塑料材料 获得，在其内周边25上包括接合在喉道24中的两个指状部和在其外周边上包括在此装备 有销的铰链，用于使之连接到接触器17所包括的组装在可移动芯部65中的轴62的端部。床板90和接触器的外壳的底部被穿孔，用于使可移动芯部65通过。称为齿靠齿 (tooth against tooth)弹簧的弹簧64容纳于可移动芯部65的盲孔中，并围绕也被组装在 可移动芯部65的盲孔中的轴62组装。该轴装备有无附图标记的头部。接触器17还包括环形并由铁磁材料制造的固定芯部72。
固定芯部72是带凸缘的，并包括由凸缘界定的柱形定心轴(centring shaft)用 于组装引导套筒2d。该套筒2d因此在后部处由固定芯部72并在前部处由接触器17的外 壳底部的中心开口被居中地支撑。因此，柱形的可移动芯部65在其外周边上密切地接触套筒2d的内周边。该套筒 2d—方面在其前端部处在其外周边上密切地接触接触器的外壳底部的中心开口的外周边， 并另一方面在其后端部处在其内周边上密切地接触环形固定芯部72的定心轴的外周边， 该定心轴在此是圆柱形的。套筒2d轴向地插置于接触器的外壳底部和固定接触件72之间。该套筒2d在其 外周边上承载环形支架2c，该环形支架在此由塑料材料制造，用来形成用于被接触器17的 外壳环绕的至少一个线圈2a的接收喉道，并用于连接到端子29和主体以产生磁场。当由 例如点火钥匙控制的开关45闭合时，线圈2a被供应电力以产生磁场并使可移动芯部沿固 定芯部72的方向轴向地移动。在这个移动期间，在跟随第一轴向行程缩小轴向间隙后，轴62的头部与推杆68接 触，该推杆被固定芯部62所包括的无附图标记的中心孔引导。在此由塑料材料制造的该推 杆68轴向滑动地承载无附图标记的可移动接触件，该可移动接触件为矩形金属板的形状。 在缩小第二轴向间隙和第二轴向行程后，可移动接触件与形成固定接触件的端子29、29’的 头部接触，以使得电马达经由缆线13’和前述电刷被供电。该可移动芯部持续其轴向行程， 并在第三轴向行程之后可移动芯部65变为邻靠固定接触件72后终止，为了这个目的，该固 定接触件具有中心部分，该中心部分为锥形并包括用于推杆68的中心孔。该中心部分在其 外周边上由用于套筒2d和线圈支架2c的定心轴界定。需要注意的是，可移动芯部的后部 部分具有与固定芯部72的锥形中心部分互补的斜面。也称为控制轴的推杆68具有凸缘用于组装弹簧(无附图标记)，该弹簧已知为接 触压力弹簧，轴向地位于可移动接触件和所述凸缘之间，以便在第三行程期间，当可移动接 触件接触端子29、29’的头部时，允许推杆68相对于可移动接触件的轴向移动。这个压力弹簧绕推杆68组装。位于可移动接触件和接触器的盖子底部之间的第 二复位弹簧也是这样。该弹簧与接触压力弹簧相比不那么刚硬，并在对一个或多个线圈2a 的电源绝缘时施加使可移动接触件沿固定接触件方向返回的力。还存在第一复位弹簧(无 附图标记)轴向地位于接触器17的外壳底部的前表面和可移动芯部68的凸缘之间，用于 使可移动芯部返回其初始空闲位置。接触器17经由其可移动芯部65在一方面因此允许叉状件27枢转，并从而允许齿 轮21沿冠状齿轮33的方向移动，并且在另一方面允许电马达M被供电。需要注意的是，抵靠齿的齿弹簧64在齿轮21邻靠冠状齿轮33而不与之啮合时， 允许可移动芯部68轴向移动。需要注意的是，推杆68形成带有板形可移动接触件3的移动元件。专利FR 2 174 421还披露了用于机动车电起动器的电磁接触器。这种接触器包 括移动元件，该移动元件包括柱塞芯部，在该柱塞芯部上固定有轴，该轴在其一个端部处承 载可滑动地安装的接触板。这个板初始地特别是通过弹簧的作用支撑在电路的接触件上， 该电路包括绕组电阻，以便在第一起动阶段中起动器以低速旋转。在第二起动阶段中，该同 一个接触板使电路闭合，使起动器能够传送其最大转矩。
专利FR 2 827 341描述了带有功率电阻(power resistance)以允许起动器预旋 转的电磁接触器。专利申请FR 2 881 479描述了装备有电马达的起动器的控制设备。该电马达包 括带有四个线圈的感应绕组，四个线圈并联地形成两组，每组具有串联的两个线圈。延时动 作电磁开关被设置为允许在第一阶段中仅一组线圈被通电，并允许在第二阶段中两组线圈 被通电。另外，具有转矩来抵抗增加的冷的柴油发动机的最近发展要求起动器可产生高转 矩峰值来起动这种类型的发动机。但是，转矩峰值越高，起动设备的起动器和内燃机的冠状齿轮之间的碾磨风险就越高。为了解决这个问题，上文引用的和根据权利要求1的前序的文献W003/00684，提 出一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-起动器，被构造为特别是经由冠状齿轮起动内燃机，-电马达，被构造为使起动器旋转，-接触器，具有纵向轴线并包括第一和第二电接触元件，该接触器被构造为控制电 马达的供电，使电马达可以相继地在第一预旋转阶段和第二全容量阶段运行，第一和第二 接触元件中的每一个特别地在断开状态和闭合状态之间沿纵向轴线是可移动的。虽然这种设置是令人满意的，但其需要改变接触器的结构。

发明内容
特别地，本发明的目标是以简单的方式解决前述的缺点。因此，本发明的目的是一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-起动器，被构造为特别是经由冠状齿轮起动内燃机，-电马达，被构造为用于使起动器旋转，-接触器，具有纵向轴线并包括第一和第二电接触元件，该第一和第二电接触元件 被构造用于控制电马达的供电，使电马达可以在第一预旋转阶段和第二全容量阶段相继地 运行，第一和第二接触元件中的每一个特别地在断开状态和闭合状态之间沿纵向轴线是可 移动的。-其特征在于，第一接触元件由可移动的安装部支撑，特别是可滑动地由可移动的 安装部支撑，并且在于，第二接触元件被引导以移动到第一接触元件的所述安装部中。借助本发明，如果需要的话，第一和第二电接触元件可被容易地安放于一个箱体 中，这避免了特别地如专利申请FR 2 881 479所述的具有两个接触器箱体。应该理解的是，接触器不以任何显著的方式修改，并且保留了传统电磁接触器的 最大数量的部件。如果需要的话，第一和第二电接触元件可以取决于该设备的设备元件的运动而被 控制，独立于预设时间常数。由电马达形成的转矩在第一预旋转阶段中比在第二全容量阶段中形成的低。最后，在车辆的点火钥匙已经被插入后，并在第一预旋转阶段前，电马达可以至少 部分地已被供应电流，用于接触器的涌入绕组。这可导致电马达慢旋转。
接触器有利地被构造为使得，在第一预旋转阶段中，第一电接触元件处于闭合状 态，而第二电接触元件处于断开状态，并且第一和第二接触元件在第二全容量阶段中处于 闭合状态。优选地，接触器包括可移动单元，被构造用于经由枢转叉状件移动起动器，该可移 动单元包括促动元件，被构造用于使第二电接触元件闭合。根据本发明的接触器可因此具有减少的整体尺寸。在本发明的一个示例性实施例中，接触器的可移动单元可以包括可移动芯部，促 动元件被组装为使得，该促动元件可以相对于该可移动芯部抵抗由特别是弹簧这样的可伸 缩(flexible)复位元件施加的作用而移动。第二电接触元件可以整体地连结至控制轴，特别是可滑动地连结至控制轴，并且 可移动单元的促动元件可被构造用于压靠控制轴，以便能推动控制轴使第二电接触元件从 断开状态变为闭合状态。在本发明的一个示例性实施例中，接触器包括固定芯部，并且特别是弹簧这样的 可伸缩复位元件被插置于第二接触元件和第一电接触元件的可移动安装部之间，以便至少 在第一接触元件被通电时和第二接触元件被通电前，允许第二电接触元件压靠接触器的固 定芯部。优选地，该设备包括第一电端子、第二中间功率端子和第三全功率端子，该第一电 端子被连接到能量存储源，特别是电池组。有利地，第一接触元件在第一预旋转阶段中与第一电端子和第二中间功率端子接 触，并且第二电接触元件在第二全容量阶段中与第一和第三电端子接触。可行地，连接到能量存储源的第一端子可以是阶梯式的，以便允许第一和第二接 触元件同时压靠该第一端子，特别地在前述端子的不同高度处。在本发明的一个示例性实施例中，该设备包括定子或感应器，该定子或感应器包 括感应绕组，所述感应绕组包括至少第一和第二线圈，并且接触器可被构造为在第一预旋 转阶段中控制仅向感应绕组的第一线圈供电，并在第二全容量阶段中控制向感应绕组的第 一和第二线圈二者的供电。作为变体，该设备包括至少一个功率电阻，该功率电阻被构造为使得在第一预旋 转阶段中感应绕组经由功率电阻被供电，特别地以便限制电马达中的电流峰值，并且在第 二全容量阶段中感应绕组在该功率电阻被短路的情况下被供电。优选地，接触器被构造以使得，在起动器在内燃机的冠状齿轮上处于齿靠齿位置 时，第二电接触元件处于断开状态。本发明特别地使得，在起动器在冠状齿轮上处于齿靠齿位置时，转矩峰值减小，并 因此可使碾磨风险消除。本发明还可以防止由于可移动芯部的复位造成的再断开，该再断开可在在齿靠齿 位置变为磁连结时的情况下(在该情况下，由于电马达的电流峰值和该接触器的涌入绕组 的短路导致的电压下降可引起允许可移动芯部变为磁连结的力不充足)发生。在第一阶段中，电马达中的电流峰值被限制，这可使存在于电马达中的电刷的电 磨损减少。转矩峰值的限制可使齿轮抵靠冠状齿轮的机械磨损减少。第一和第二电接触元件中的至少一个可以包括导电板。
在本发明的一个示例性实施例中，该设备包括-定子，或者也称为感应器，包括感应绕组，所述感应绕组包括全部以电线并联的 至少第一、第二和第三线圈，-转子，也称为电枢，与所述定子关联并包括纵向轴线，-接触器，被构造用于在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的第一线圈供电，并 在第一阶段之后的第二全容量阶段中控制向感应绕组的第一、第二和第三线圈供电。在本发明的一个示例性实施例中，感应器包括带有并联的四个线圈的绕组，这四 个线圈对应于四个感应器线路，可使电流和转矩峰值显著减少。本发明的目的还是一种包括上述设备的旋转电机，特别是机动车的起动器或可逆 交流发电机。本发明的另一目的是一种使用起动设备使特别是用于机动车的内燃机起动的方 法，该起动设备装备有由第一和第二电接触元件控制供电的电马达，该起动设备还包括可 与冠状齿轮接合的起动器，该冠状齿轮整体地连结至内燃机，该方法包括以下步骤_在第一预旋转阶段中以受限的电力控制电马达的运行，-然后在第二全容量阶段中，仅在起动器在冠状齿轮中接合超过齿靠齿位置时，开 始以全功率控制电马达的运行。本发明的又一目的是一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-定子或感应器，包括感应绕组，所述感应绕组包括全部以电线并联的至少第一、
第二和第三线圈，-转子，与所述定子关联并具有纵向轴线，-起动器，可通过转子使之旋转，-接触器，被构造用于在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的第一线圈供电，并 在第一阶段之后的第二全容量阶段中控制向感应绕组的第一、第二和第三线圈供电。如果需要的话，感应绕组的线圈可以由接触器的开关控制，特别是电子开关。这些 开关包括例如至少一个晶体管或闸流晶体管。作为变体，感应绕组的线圈可以通过接触器的可移动部件的运动而被控制。根据本发明的一个例子，在预旋转阶段中，感应绕组的仅部分线圈被供电，例如感 应绕组的仅一半或四分之一，而在第二全容量阶段中，感应绕组的全部线圈都被供电。在本发明的一个示例性实施例中，感应绕组可以包括并联地形成两组的四个线 圈，其中每两个线圈是串联的。本发明的再一目的是一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-定子或感应器，包括感应绕组，所述感应绕组包括多个线圈，所述多个线圈特别 地全部以电线并联，-转子，与所述定子关联并具有纵向轴线，-起动器，可通过转子使之旋转，-接触器，被构造用于在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的一些线圈供电，并 在第一阶段之后的第二全容量阶段中控制向感应绕组的全部线圈供电，在第二阶段中被通 电的线圈的数量严格地多于或少于在第一阶段中被通电的线圈的数量的两倍。例如，可以在第一阶段中仅给一个线圈通电，而在第二阶段中给六个线圈通电。
作为变体，可以在第一阶段中给四个线圈通电，而在第二阶段中给六个线圈通电。再次，本发明涉及一种内燃机起动设备，特别地用于机动车，包括-定子或感应器，包括感应绕组，所述感应绕组包括多于四个线圈，所述线圈特别 地全部以电线并联，-转子，与所述定子关联并具有纵向轴线，-起动器，可通过转子使之旋转，-接触器，用于在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的一些线圈供电，并在第一 阶段之后的第二全容量阶段中控制向感应绕组的全部线圈供电，在第二阶段中被通电的线 圈的数量等于在第一阶段中被通电的线圈的数量的两倍。例如，可以在第一阶段中给三个线圈通电，而在第二阶段中给六个线圈通电。通过阅读以下本发明非限制性示例性实施例的详细描述，并通过查看附图，将更 好地理解本发明且其他优势将会显现。


-图1示出了现有技术的起动设备的轴向截面图，-图2至4示意性地并部分地示出了图1那种类型的起动设备的电马达感应绕组 的三个例子，-图5示意性地示出了在图3中的电马达运行期间，作为时间的函数的转矩和电流 的升降，-图6示意性地并部分地示出了根据本发明另一个示例性实施例的电马达起动设 备，以及-图7至13示意性地并部分地示出了在根据本发明的示例性实施例的电马达接触 器的运行中的不同阶段；-图14和15是分别显示了可移动接触件的离开接触器可移动芯部的后表面的前 视图和可移动接触件的朝向接触器可移动芯部的前表面的前视图，-图16是装备有支架的可移动接触件的后表面的前视图，该支架承载根据本发明 的接触器所包括的两个电接触元件，而没有第三复位弹簧；-图17是对应于图16的仅带有第一接触元件及其复位和接触压力保持弹簧的透 视图；-图18是对应于图14的透视图；-图19是与图17相似的带有两个接触元件的透视图。
具体实施例方式在图中，相同或相似的元件将被分配相同的附图标记。需要注意的是，在图7至11中，90°位置借助插入图示出，以使得下述的接触元件 被更好地显现。现在将描述根据本发明的感应绕组5的各种示例性实施例。在图2所示的例子中，感应绕组5包括四个线圈40至43，并联地形成两组，每两个 线圈40,41和42,43串联。
接触器17包括两个开关45和46。第一开关45与两组线圈40、41和42、43串联组装，并且第二开关46与线圈40、41 串联组装并与线圈42、43并联组装。接触器17被构造为使得，在预旋转阶段中，开关45是闭合的而开关46是断开的， 以便允许电从电池组26仅供给线圈42、43。换言之，感应绕组5的仅一半被通电。本发明使得在起动器19在冠状齿轮33上处于齿靠齿位置时，转矩峰值减小，并因 此可消除碾磨风险，如下文进一步解释。当起动器19在第二全容量阶段中超过齿靠齿位置与冠状齿轮33啮合时，接触器 17控制感应绕组5的全部线圈40至43的供电，使内燃机起动。在这个第二全容量阶段中，两个开关45和46处于闭合状态。 在参考图3描述的本发明另一个示例性实施例中，线圈40至43全部并联设置，形 成四条平行的线路。开关46与并联的三个线圈41至42构成的组串联排列。因此，在第一预旋转阶段中，仅线圈43被通电，而在第二全容量阶段中，全部四个 线圈40至43被通电。带有四条平行线路的感应绕组5除了转矩峰值之外，还可使电流峰值减小，如图5 中示意性地示出。特别地，关于通过仅一个功率接触器运行的起动器，电流峰值可以除以范围为1 至3的因子，特别是除以近似2的因子。在参考图2和3描述的例子中，接触器17包括电子机械或机械类型的开关45和 46。作为变体，开关45和46可以是电子类型，如图4所示。例如，开关45和46包括晶体管或闸流晶体管，由例如微处理器或微控制器这样的 电子控制模块47来控制。在刚刚已经描述的例子中，预旋转阶段通过错开感应绕组5的各线圈的启动来控 制。替换地，如图6所示，感应绕组5包括经由开关45和46被电池组26供电的单个 线圈。感应绕组5与功率电阻50串联连接。开关45被置于接触器17的连接到电池组26的阳极端子29和在这种情况下连接 到功率电阻50的中间功率端子51之间。当使用多个平行线路40至43时，端子51被连接到在第一预旋转阶段中被通电的 线路(track)。与开关45并联的开关46被置于连接到电池组26的端子29和全功率电端子52 之间，以便在这种情况下功率电阻50可以被短路。功率电阻50被置于中间功率端子51和全功率端子52之间。在第一预旋转阶段中，开关45闭合并且开关46断开，使感应绕组5可以经由功率 电阻50被供电，以便减小转矩峰值。
在第二全容量阶段(也称为全功率阶段)中，两个开关45和46闭合，并且电源电 阻50被短路，这使感应绕组5被供应以全功率。现在，参考图7至13，将以更多细节描述根据本发明的接触器17的例子，该接触器 可与例如图2、3和6中的示例性实施例的感应绕组5关联。这些图示出了理解本发明所必要的元件。为了更清楚，接触器17的外壳和盖子以 及一个或多个线圈和可移动芯部65的引导套筒及一个或多个线圈的支架并未示出。同样地，起动器的箱体也未示出。该箱体的形状取决于应用。接触器17包括可移动芯部65和固定芯部72，如图1 一样。端子29被保留。接触器17包括第一和第二电接触元件58和59，该接触元件在此是矩形金属板形 的，分别用于限定第一和第二开关45和46。另外，接触器17包括可移动单元60，如图1 一样被构造用于经由枢转叉状件27移 动起动器19，该可移动单元60包括被构造用于使第二电接触元件59闭合的促动元件61， 其将在下文更进一步地解释。促动元件61装备有在一个端部处固定至叉状件27的轴62，该轴在其相反端部处 具有头部63。接触器17的可移动单元60包括可移动芯部65，在其内部组装有促动元件61，该 促动元件可相对于该可移动芯部65抵抗由盘簧64施加的作用而移动。该弹簧64对应于图1中的齿靠齿弹簧。如图1 一样，该弹簧64绕促动元件61的轴62组装，并在一个端部处压靠促动元 件61的头部63。可移动芯部65可通过由接触器17的线圈产生的磁场的作用在接触器17内移动 (该线圈此处来示出，在图1中可见为附图标记2a)。如果需要的话，该线圈可以包括如文 献US 4 418 289中的涌入绕组(inrush winding)和保持绕组，或作为变体仅包括一个绕组。需要注意的是，可移动单元60的结构被保留，该可移动单元60通过叉状件27的 上端部并通过可移动芯部65的盲孔底部包括垫片来使其区别于图1中的可移动单元。需要注意的是，接触器17的外壳可以被保留。第二电接触元件59可滑动地与例如由塑料材料制造的控制轴68整体地连结，并 且可移动单元60的促动元件61被构造用于压靠控制轴68以便推动控制轴，使第二电接触 元件59从断开状态变为闭合状态。需要注意的是，控制轴68总体地对应于图1的推杆，并且在一个实施例中第二电 接触元件59与图1中的电接触元件是相同的。该第二接触元件59在此包括矩形板。需要注意的是，固定接触件72在此具有与图1中的固定接触件相同的形状。第一接触元件58在此与第二可移动接触元件的类型相同，并且在此包括相对于 第二接触件59以90°取向的矩形金属板，特别地如图7至13可见。在一个实施例中，元件58的尺寸不同于元件59的尺寸。在另一个实施例中，元件 58和59是相同尺寸的。有利地，为了更好的标准化，元件58和59是相同的。根据本发明的一个特征，第一接触元件58可滑动地由可移动安装部70支撑，并且 第二接触元件59被引导以移动到第一接触元件58的所述安装部70中。
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这种设置意味着接触器17不是必须以任何显著程度修改，并可以保留标准接触 器的最大数量的部件。根据本发明的方案因此是经济的。特别地，图1中的接触压力弹簧和第二复位弹簧的结构被保留。图1中的第一复 位弹簧也被保留。根据一个特征，第一接触元件周围的这种结构可以是重复设置(duplicate)的。因此，两个弹簧78和79在第一接触元件58的两侧以常规方式设置。弹簧79是 第二接触压力弹簧，而弹簧78是第三复位弹簧。这些弹簧的刚度取决于应用。通常地，接触压力弹簧的刚度大于相应的复位弹簧的刚度。安装部70包括在第二接触元件59的两侧上延伸的两个引导臂170，如图1中的实 施例一样，该第二接触元件在接触器的空闲位置压靠固定芯部。如图1以前述方式，接触器17包括固定芯部72，也称作变形弹簧(crush spring) 的盘簧73被插置于第二接触元件59和第一电接触元件58的可移动安装部70之间，以便 至少在第一接触元件被通电时以及第二接触元件被通电之前，允许第二电接触元件59压 靠接触器17的固定芯部72。第二盘簧74设置在第二接触元件59和控制元件68的凸缘75之间，以便在必要 时将第二接触元件59保持在闭合状态。弹簧73和74因此分别是第二复位弹簧和第一接触压力弹簧。弹簧73、74、78、79的刚度取决于应用。复位弹簧73和78的刚度可以相等或不同。 接触压力弹簧74、79的刚度也是这样。在一个实施例中，弹簧73、78是相同的，弹簧74、79也是相同的。在本发明的另一个优选实施例中，第二复位弹簧73的刚度小于第三复位弹簧78 的刚度，并且当然小于接触压力弹簧74、79的刚度。这些盘簧也称为螺旋弹簧。固定接触件的数量也是可加倍的。因此两个固定接触件与每个元件58、59关联。在其闭合或空闲状态，第一接触元件58压靠形成固定接触件的端子29和51的头部。在其闭合状态，第二接触元件59压靠电接触面81，该电接触面组成连接到端子29 的固定接触件，并压靠组成另一个固定接触件的端子52的头部。如图9至13可见，端子头部29、51轴向地并相对于端子头部52和面81圆周地偏 移 90°。接触器17被构造为使得，在起动器19在内燃机的冠状齿轮33上处于齿靠齿位置 时，第二电接触元件59处于断开状态。连接到电池组26的端子29是阶梯式的，以允许第一和第二接触元件58和59同 时地压靠该端子29。在考虑过的例子中，端子29具有如下结构由于带有与全功率端子52高度相同的 电接触面81 (特别地参看图8)的铲形端子80而成阶梯式。端子29、51、52和带有面81的铲形端子80由接触器的此处不可见的盖子支撑。
图1那种类型的该塑料盖子相应地形成。该盖子容易由模制获得，并可通过前述 方式保留接触器的外壳。作为变体，阶梯式结构可以通过端子29的加工获得。第一和第二电接触元件58和59每个都包括导电板。如果必要的话，特别地为了确保第一和第二接触元件不会由于可移动芯部65的 复位而再断开，接触器17的线圈的涌入绕组仅在第一和第二接触元件58和59处于闭合状 态时被短路。接触器17的运行现在将通过参考图7至13以更多细节描述。空闲阶段(图7)接触元件58和59处于断开状态，对应于开关45和46的断开状态。缩小(take-up)间隙(Dlay)阶段(图8)可移动单元60在接触器的一个或多个线圈施加的磁场的作用下向固定芯部72略 微地向后移动。叉状件27的指形的下端部25压靠驱动器22的径向凸缘。齿靠齿位置(图9)在齿靠齿位置，起动器19的齿轮21压靠冠状齿轮33。第一电接触元件的闭合阶段(图10)在齿靠齿位置，起动器19的齿轮21保持抵靠冠状齿轮33。可移动芯部65向后移动抵靠第一电接触元件58的安装部70，所述安装部70向后 移动。这个向后移动使第一接触元件58闭合，该第一接触元件压靠端子29和51的头部。 需要注意的是，在一个实施例中，端子51与图1中的端子29’相同。第二接触元件59由于复位弹簧73的作用保持密切地抵靠固定芯部72。需要注意的是，有利地以塑料材料制造的安装部70包括通过固定芯部72的两个 臂170，如图7至13可见。更准确地，参考图8中的插入图，固定芯部72如图1 一样包括中心部分173，该中 心部分是锥形的并装备有用于引导推杆68的孔(无附图标记)。相对于接触器17的纵向对称轴线Y-Y横向取向的凸缘174将中心部分173连接 至图1中附图标记为2d的套筒的柱形定心轴172。轴172相对于轴线Y-Y是轴向取向的， 并在凸缘174和相对于轴线Y-Y横向取向的外周边凸缘175之间纵向地延伸。该凸缘175 以前述方式用于轴向地保持图1中的线圈2a的支架2b。臂170每个通过在凸缘174和定心轴172界定的材料条中设置的通道轴向地通过 固定芯部72。臂170因此用于在图1中的套筒2d里穿过。固定芯部72因此在这些开口周围不同于图1中的固定芯部。图10中，可移动芯部65与这些臂170的自由端部协作，以轴向地移动安装部70。如图1 一样，该芯部72具有箱体176，用于组装推杆68的额外宽度，该额外宽度界 定用于弹簧74的凸缘。这个箱体176也被用于容纳围绕推杆68的弹簧74。磁连结位置(图11)
起动器19的齿轮21在冠状齿轮33上保持齿靠齿位置。安装部70继续向后移动，即是说，相对于固定芯部72轴向地移动。可移动芯部65向后移动并与固定芯部72接触。第二接触元件59保持密切地抵靠固定芯部72。第二电接触元件的闭合阶段(图12)起动器19的齿轮21与冠状齿轮33接合，并且促动元件61相对于可移动芯部65 向后移动。在向后移动中，促动元件61推动第二接触元件59的控制元件68，该第二接触元件 与端子52和端子29的铲形端子80接触。开关46随后闭合。行稈终点位置(图13)促动元件61和控制轴68向后移动到行程终点位置。弹簧73被进一步压缩。图7至19示出了安装部70具有U形，其包括径向相对的两个臂170和底部180。该底部180 (图7)在两侧上具有在臂170之间延伸的第一柱形凸起部181，用于弹 簧73的组装和定心，并具有在直径上为阶梯式的第二凸起部182，用于弹簧79和78的组装 和定心(图7)。如图16、17、19中更好地可见，由于该第二凸起部182的直径变化而形成的凸缘用 于沿垫片190方向的轴向保持，该垫片通过穿过凸起部182的自由端部的锁销191保持原 位。因此，垫片190限制接触元件58的轴向移动，以便不压缩弹簧78。在这个实施例中，该 元件58与第二元件59相同，如图16和19更好地可见。这两个元件圆周地偏移90°，即是 说，相对于彼此垂直。弹簧79和元件58因此位于底部180和垫片190之间。凸起部182可以相对于元 件58轴向移动，并且该运动在元件58压靠端子29、51的头部时抵抗由弹簧79施加的力。在空闲位置，推杆68的自由端部压靠凸起部181。当然，元件59的轴向移动以相同的方式通过在图7中附图标记为290而在图1中 无附图标记的垫片与垫片190相似地沿固定接触件52、80的方向被限制。该垫片通过穿过 推杆68的自由端部的锁销而固定不动。在图14、15、18中，可以看到固定芯部72中加工的附图标记为200的开口，用于使 由塑料材料制造的安装部70的臂170通过。同样，可以看到在固定芯部72外周边上加工在固定芯部中的附图标记为270的深 凹部，更准确地加工在该固定芯部72所具有的周边盘中。由于一个或多个线圈和接触器的外壳之间的自由空间(如图1可见)，径向相对的 这些凹部270用于使一个或多个线圈的端部通过和使径向地位于所述一个或多个线圈上 方的线圈40至43的组件的端部通过。当然，本发明不局限于刚刚已经描述了的示例性实施例。例如，安装部70可以具有柱形形状，与控制轴68共轴，以便在该柱体内滑动。再次，作为变体，轴68是中空的并且安装部70可构造为接合在该轴68中。接触器17的外壳可如图1由单件制成，或可如文献WO 2004/088126所述由多件制成。这是图14至19中可以看到径向相对的也在固定芯部72的周边盘中被加工的另 两个凹部370的原因。这些凹部相对于凹部370偏移90°并且没那么深。这些凹部370是其中接合有外壳壁的锯齿的腔体，如该文献W02004/088126所述。当然，代替使用垫片190、290，卡口类型的组件可被使用，如文献FR 2895 143所 述，推杆68的自由端部和凸起部182被相应地形成。这全部可以借助保留了传统接触器的最大数量的部件的本发明实现。需要注意的是，臂170之间的空间取决于矩形元件59的宽度。这是元件58、59和 关联的固定接触件都偏移90°的原因。起动设备1可被安装在如上文引用的文献JP 04 094 459所述的带有输出齿轮的 起动器中。替换地，如文献FR 2 843 427所述，接触器17是偏置的，位于起动器的后部，副轴 (countershaft)被插置于叉状件27类型的第一杆和与接触器的可移动芯部关联的第二杆 之间。替换地，起动器的自由轮是如文献WO 03/006824 (图25至28)中的锥形离合器类型。替换地，起动器的壳体是文献WO 03/006824所述的类型。
1权利要求
1.一种内燃机起动设备(1)，特别用于机动车，包括-起动器(19)，被构造为特别是经由冠状齿轮(33)起动内燃机，-电马达(2、3)，被构造为用于使起动器旋转，_接触器(17)，具有纵向轴线(X)并包括第一和第二电接触元件(58、59)，所述第一和 第二接触元件被构造用于控制所述电马达的供电，使所述电马达在第一预旋转阶段和第二 全容量阶段相继地运行，第一和第二接触元件(58、59)中的每一个在断开状态和闭合状态 之间沿所述纵向轴线是可移动的，-其特征在于，第一接触元件(58)由可移动的安装部(70)支撑，特别是可滑动地由可 移动的安装部支撑，并且在于，第二接触元件(59)被引导以移动到第一接触元件的所述安 装部中。
2.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，接触器(17)被构造为使得，在第一预 旋转阶段中，第一电接触元件(58)处于闭合状态，并且第二电接触元件(59)处于断开状 态，并且在于，所述第一和第二接触元件在第二全容量阶段中处于闭合状态。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，接触器(17)包括可移动单 元(60)，被构造用于经由枢转叉状件(27)移动起动器(19)，所述可移动单元包括被构造用 于使所述第二电接触元件(59)闭合的促动元件(61)。
4.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述接触器的可移动单元(60)包括可 移动芯部(65)，该促动元件(61)被组装以使得该促动元件可相对于该可移动芯部抵抗由 可伸缩复位元件(64)施加的作用而移动，该可伸缩复位元件特别是弹簧。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述接触器包括固定芯部(72)，并且在 于，可移动单元(60)的可移动芯部(65)用于与穿过固定芯部(72)的安装部(70)协作。
6.根据前述两项权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，第二电接触元件(59) 整体地连结至控制轴(68)，特别是可滑动地整体地连结至控制轴，并且在于，可移动单元 (60)的促动元件被构造用于压靠控制轴，以便推动控制轴使第二电接触元件从断开状态变 为闭合状态。
7.根据前述两项权利要求中的任一项所述的设备，所述接触器包括固定芯部(72)，其 特征在于，特别是弹簧的可伸缩复位元件被插置于第二接触元件(59)和第一电接触元件 的可移动安装部(70)之间，以便至少在第一接触元件被通电时以及在第二接触元件被通 电之前，允许所述第二电接触元件压靠接触器的固定芯部(72)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括第一电端子 (29)、第二中间功率端子(51)和第三全功率端子(52)，该第一电端子连接到能量存储源， 特别是电池组，并且在于，在第一预旋转阶段中，第一接触元件与第一电端子和第二中间功 率端子接触，并且在于，在第二全容量阶段中，第二电接触元件(59)与第一和第三电端子 接触。
9.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于，连接到能量存储源的所述第一端子是 阶梯式的，以便允许第一和第二接触元件同时压靠该第一端子。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括定子(3)或感应器，所述定子或感 应器包括感应绕组(5)，所述感应绕组包括至少第一线圈(40)和第二线圈(42)，并且其中， 接触器被构造为，在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的第一线圈供电，并在第二全容量阶段中控制向感应绕组的第一和第二线圈二者供电。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括-定子(3)或感应器，包括感应绕组(5)，所述感应绕组包括全部以电线并联的至少第 一线圈(43)、第二线圈(41)和第三线圈(42)，-转子，与所述定子关联并具有纵向轴线，-起动器，可通过所述转子使之旋转，接触器(17)被构造用于在第一预旋转阶段中控制仅向感应绕组的第一线圈(43)供 电，并在第一阶段之后的第二全容量阶段中控制向感应绕组的第一、第二和第三线圈(41、 42)供电。
12.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，包括定子(3)或感应器，所述定子或 感应器包括感应绕组(5)，其特征在于，该设备包括功率电阻，该功率电阻被构造为使得，在 第一预旋转阶段中，感应绕组经由功率电阻(50)被供电，特别地以便限制电马达中的电流 峰值，并且在于，在第二全容量阶段中，感应绕组在所述功率电阻短路的情况下被供电。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，所述接触器被构造为使 得，在起动器(19)的齿轮(21)在内燃机的冠状齿轮(33)上处于齿靠齿位置时，所述第二 电接触元件处于断开状态。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于，第一和第二电接触元件中 的至少一个包括板。
15.一种旋转电机，特别是机动车的起动器或可逆交流发电机，包括根据前述权利要求 中的任一项所述的设备。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机起动设备，特别用于机动车，包括起动器(19)，被构造为特别是经由环状齿轮(13)起动内燃机；电机，用于使起动器旋转；和接触器(17)，具有纵向轴线(X)并包括第一和第二电接触元件(58、59)，该第一和第二电接触元件用于控制电马达的电力供应，使电马达可在第一预旋转阶段和第二全容量阶段中相继地运行，第一和第二接触元件(58、59)中的每一个在断开状态和闭合状态之间沿纵向轴线是可移动的，第一元件特别地是可滑动地通过可移动安装部(70)并通过第二元件(59)被引导为移动到第一元件(58)的所述安装部中而被支撑。
文档编号F02N11/08GK102007289SQ200980113448
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者尼科拉斯·拉比, 扬妮克·帕维里, 斯蒂芬妮·普莱迪奥 申请人:法雷奥电机设备公司