电磁开关、其制造方法及车辆起动机与流程

本发明涉及一种用于车辆起动机中的电磁开关、这种电磁开关的制造方法以及包含这种电磁开关的车辆起动机。

背景技术：
机动车辆的起动机通常由直流电动机、传动机构和控制机构等组成。在起动车辆的发动机时，电动机产生旋转力矩，该旋转力矩通过传动机构的驱动齿轮传递到发动机飞轮上的齿圈，来驱动发动机的曲轴旋转。控制机构用于控制起动机电路的通断，以及控制驱动齿轮与齿圈的啮合和脱开。目前，广泛使用的起动机控制机构是电磁开关。图1示出了一种现有起动机电磁开关的结构示意图。该电磁开关主要包括：固定安装在壳体2中的固定铁心4和电磁线圈6；由固定在壳体2上的盖部8承载的两个接线柱10；在电磁线圈6内侧可轴向移动的活动铁心16；固定在活动铁心16上的推杆12和18，其中推杆12后端装有接触桥14，推杆18前端设有与拨叉9接合的接合窗口。在车辆点火开关接通后，电磁线圈6在活动铁心16中产生电磁力，从而使得活动铁心16向后朝向固定铁心4移动，以使接触桥14被推杆12带动而接触到两个接线柱10以将二者电连接，由此接通电动机的主电路而驱动电动机旋转。在接触桥14接触到两个接线柱10并且在两个接线柱10之间建立电连接后，活动铁心16继续朝向固定铁心4移动一小段保留行程，直至被固定铁心4阻止。在此期间，推杆18的前端通过拨叉9拉动传动机构，从而其驱动齿轮向前移动而与发动机飞轮上的齿圈发生啮合，由此起动发动机。所述保留行程可确保在接触桥14与两个接线柱10之间的接触部位发生烧蚀后，电磁开关仍能维持上述功能。在图1所示的电磁开关的组装时，推杆18前端预先形成接合窗口，并且推杆12、18预先组装在活动铁心16上，电磁线圈6和固定铁心4被安装在壳体2中，再将带有推杆12、18的活动铁心16安装在电磁线圈6内侧，然后再向推杆12上组装接触桥14，最后将盖部8固定在壳体2上。在这种电磁开关中，在组装完成后，各部件之间的位置关系就被确定而无法调节。由于存在从活动铁心16、电磁线圈6、壳体2到盖部8的复杂尺寸链，因此所述保留行程的公差范围较大。另一方面，对于接合窗口的定位精度而言，也存在电磁开关组装完成后不能调节的问题以及接合窗口与接线柱10之间存在复杂尺寸链的问题，因此接合窗口尺寸和位置的公差范围也较大。上述两方面的公差范围较大会带来各种问题，例如驱动齿轮的定位精度低等。

技术实现要素：
本发明旨在解决现有技术的车辆起动机中的电磁开关的保留行程和接合窗口尺寸和位置的公差范围较大导致的驱动齿轮的定位精度低的问题。为此，根据本发明的一个方面，提供了一种车辆起动机电磁开关制造方法，包括下述步骤：(1)将固定铁心固定安装在壳体中；(2)将带有单件式推杆的活动铁心安装在壳体中，其中活动铁心可前后移动地位于壳体中，推杆可前后滑动地位于活动铁心中，并且推杆穿过固定铁心，以使推杆的后端从固定铁心的后部露出；(3)在推杆上安装弹性元件，并在推杆的后端上安装接触桥，以使得推杆可抵抗着所述弹性元件的作用力相对于接触桥向后移动；(4)使推杆向后移动，直到检测到设于接触桥后面的两个接线柱之间通过所述接触桥而建立了初始电连接状态；(5)使推杆进一步向后移动一段保留行程；(6)在保持活动铁心推抵于固定铁心的状态下将活动铁心固定在推杆上。在上述制造方法中，所述保留行程可以为0.5至1.5mm，优选大约1mm。在上述制造方法中，优选地，采用电流传感器来检测初始电连接状态，所述电流传感器在检测到开始有电流流经两个接线柱之间时确定两个接线柱之间建立了初始电连接状态。在上述制造方法中，优选地，在步骤(6)中将活动铁心固定在推杆上是通过将活动铁心的一部分材料压接、铆接或焊接在推杆上而实现的。在上述制造方法中，优选地，所述活动铁心的被压接、铆接或焊接的所述一部分材料被预先以圆筒的形式形成在活动铁心前端。在上述制造方法中，优选地，推杆的将被压接或铆接于活动铁心的所述一部分材料中的部位被预先形成糙化表面、凹陷或突起。优选地，上述制造方法还包括在步骤(6)之后执行的下述步骤：(7)在保持活动铁心推抵于固定铁心的状态下在推杆前端加工出用于将拨叉的上端插入其中的接合窗口。优选地，所述接合窗口通过机械冲裁或激光切割而制成。本发明在其另一方面提供了一种用于车辆起动机中的电磁开关，其可以利用前述制造方法制成，并且包括：固定铁心；可相对于固定铁心前后移动的活动铁心；设于固定铁心后面位置处的一对接线柱；由活动铁心承载的单件式推杆，所述推杆穿过固定铁心，以使得推杆的后端从固定铁心的后部露出；安装在推杆上的弹性元件；以及安装在推杆后端并且面对着所述一对接线柱的接触桥，所述推杆可抵抗着所述弹性元件的作用力相对于接触桥向后移动；其中，在所述接触桥与两个接线柱接触而在两个接线柱之间建立初始电连接状态之后使推杆向后移动了一段保留行程、同时保持活动铁心推抵于固定铁心的状态下，所述活动铁心被固定在推杆上。在上述电磁开关中，优选地，所述保留行程为0.5至1.5mm，优选大约1mm。在上述电磁开关中，优选地，活动铁心的一部分材料被压接、铆接或焊接在推杆上。在上述电磁开关中，优选地，所述活动铁心的被压接、铆接或焊接的所述一部分材料的形式为预先形成在活动铁心前端的圆筒形部分。在上述电磁开关中，优选地，推杆的被压接或铆接于活动铁心的所述一部分材料中的部位设有糙化表面、凹陷或突起。在上述电磁开关中，优选地，推杆的前端设有用于将拨叉的上端插入其中的接合窗口。本发明在其又一方面提供了一种车辆起动机，包括：电动机；与电动机的输出轴相连的传动机构；以及如前所述的电磁开关，其控制所述电动机和传动机构的操作。根据本发明，单一的推杆被采用，并且保留行程是在接触桥与两个接线柱之间的初始电连接状态被检测到后通过推杆进一步向后移动而确立的，因此保留行程不受复杂尺寸链的影响，从而保留行程的公差可以减小。此外，在接触桥与两个接线柱初始接触后推杆进一步向后移动了一段保留行程并且保持活动铁心被推抵于固定铁心的状态下将推杆与活动铁心固定在一起并且形成接合窗口。因此，接合窗口的尺寸和定位的公差范围也可以减小，驱动齿轮的定位精度可以提高。附图说明图1是一种根据现有技术的车辆起动机中的电磁开关的结构示意图。图2是根据本发明的一个优选实施方式的车辆起动机中的电磁开关的结构和组装过程的初始阶段的示意图。图3是图2中的电磁开关的组装过程的中间阶段的示意图。图4是图2中的电磁开关的组装过程的最后阶段的示意图。图5是图2中的电磁开关中可能采用的接触桥及其安装方式的示意图。图6是根据本发明的另一个优选实施方式的车辆起动机中的电磁开关的结构示意图。具体实施方式下面参照附图描述本发明的一些优选实施方式。图2中显示了根据本发明的一个实施方式的用于车辆起动机中的电磁开关。该电磁开关包括壳体2，其具有大致圆筒形本体和设在本体前端(图2中的左端，朝向车辆发动机那一侧的端部)的减径部分2a。在壳体2的本体的后部中，固定安装着固定铁心4。该固定铁心4包括固定在壳体2的本体中的大致圆盘形大径部分、从大径部分向前突出的大致圆柱形小径部分、从小径部分向前突出的大致截锥形部分。此外，在固定铁心4中形成有沿轴向前后贯通的导向通孔。大致圆筒形的非磁性材料(例如黄铜)衬套32安装在壳体2中，其中，衬套32的前端插装于壳体2的减径部分2a中，后端套装在固定铁心4的小径部分上，由此将衬套32固定在壳体2中。电磁线圈6安装在衬套32与壳体2的本体之间，并由衬套32支撑。在衬套32的大致前部中，以可轴向移动的方式布置着活动铁心16。该活动铁心16大致呈圆柱形，其内从前至后形成有直径依次增大的安装通孔、弹簧容置槽、截锥形容槽。固定铁心4的大致截锥形部分适于插入活动铁心16的截锥形容槽中。单一的推杆30由活动铁心16固定地承载，从而可随活动铁心16一起轴向移动。推杆30具有大致圆柱形的大径前段30a和大致圆柱形的小径后段30b，二者同轴设置且前后衔接。大径前段30a的前侧部分固定在活动铁心16的安装通孔中，后侧部分在活动铁心16的弹簧容置槽中延伸。大径前段30a与小径后段30b之间的过渡台阶位于所述弹簧容置槽或截锥形容槽中。推杆30的小径后段30b从大径前段30a沿轴向向后延伸，穿过固定铁心4中的导向通孔，小径后段30b的后端从固定铁心4的后端面露出。大径前段30a的前端从活动铁心16的前端面向前伸出，并且大径前段30a的前端具有(例如一体形成有)扁头部40，该扁头部中将加工出接合窗口，用于将拨叉(未示出)的上端插入其中，该拨叉的大致中部被可枢转地支撑，该拨叉的下端与传动机构相连。这样，推杆30沿轴向向后(图2中向右)移动时，可通过拨叉带动传动机构轴向向前移动，以使传动机构的驱动齿轮朝向发动机飞轮上的齿圈移动并与其啮合。反之，推杆30沿轴向向前(图2中向左)移动时，可通过拨叉带动传动机构轴向向后移动，以使传动机构的驱动齿轮脱离发动机飞轮上的齿圈。在推杆30的小径后段30b上靠近推杆30的后端装有接触桥14。具体而言，参照图2并结合图5，在小径后段30b上以可轴向滑动的方式装有安装座28，其可以由绝缘塑料制成。安装座28呈大致圆盘状，其内周面可滑动地配合于小径后段30b上。安装座28包括前部凸缘28a和后部圆筒段28b。前部凸缘28a的外径大于后部圆筒段28b的外径，并且大于固定铁心4的导向通孔的内径。在后部圆筒段28b上承载着接触桥14，该接触桥14的前侧推抵于前部凸缘28a，后侧被紧固装置42挡住。此外，在推杆30上套装有套筒20以及压缩弹簧22。套筒20位于小径后段30b的前部，压缩弹簧22被夹在套筒20的后端与安装座28的前部凸缘28a之间。套筒20的外径适于可滑动地配合在固定铁心4的导向通孔中。在接触桥14被如上所述的方式夹持于推杆30后端的状态下，接触桥14能够抵抗着压缩弹簧22的推力而在推杆30的小径后段30b上轴向向前移动(滑动)，但其向后的移动将被紧固装置42阻挡。可以理解，紧固装置42可以具有任何适宜的结构，例如图5中所示的，其中紧固装置42包括推抵于接触桥14后侧的垫圈44、位于垫圈44后侧的钢圈46、在钢圈46后面固定在推杆30后端的卡子48。可以理解，任何允许接触桥14相对于推杆30向前移动、但阻止其在推杆30的后端处相对于推杆30向后移动的结构和元件都可以采用。套筒20可以由绝缘塑料制成，呈大致圆筒状，套筒20的前端抵靠于大径前段30a与小径后段30b之间的过渡台阶，后端被压缩弹簧22的前端推抵。盖部8固定在壳体2的后部，并且两个接线柱10穿通盖部8并固定于其中。每个接线柱10的前部加大部分构成接触端10a，两个接触端10a的前端面面对着接触桥14的后表面。盖部8可以由塑料制成。每个接线柱10的前部固定在盖部8中，后部从盖部8的后表面露出。两个接线柱10可以通过镶嵌成型而固定在盖部8的材料中。或者，两个接线柱10可以利用紧固件固定在盖部8上。例如，每个接线柱10的后部可以形成有螺纹，以便利用与所述螺纹啮合的螺母(未示出)将接线柱10锁紧于盖部8上。此外，在活动铁心16与固定铁心4之间装有压缩弹簧24。该压缩弹簧24的前端位于活动铁心16的弹簧容置槽中并推抵于弹簧容置槽的底部。该压缩弹簧24的后部套设于套筒20上。该压缩弹簧24的后端推抵于固定铁心4(其大致截锥形部分)的前端面。压缩弹簧24用作推杆30的复位弹簧。压缩弹簧22用作接触桥14的复位弹簧，还兼用作推杆30的复位弹簧。可以设想，也可以为推杆和接触桥配备其它形式的复位弹性元件。在活动铁心16的前端，围绕着推杆30形成有凸缘16a，其从活动铁心16的本体的前端面向前突伸。该凸缘16a的外径远小于活动铁心16的本体的径向尺寸。在凸缘16a的前端，围绕着推杆30形成有圆筒形的固定连接部16b，其从凸缘16a的前端面向前突伸，并且其径向厚度设置成可通过压接、铆接、焊接等工具通过压接、铆接、焊接等方式固定推杆30(大径前段30a)的外周。根据本发明，在制造图2所示的电磁开关时，上面描述的各个元件首先被制造出来，但扁头部40中尚未加工出接合窗口。然后，组装各个元件。首先，将固定铁心4带着衬套32和电磁线圈6安装在壳体2中。接下来，从活动铁心16的前侧将推杆30的后端插入活动铁心16的安装通孔中，以使得推杆30的大径前段30a可滑动地位于活动铁心16的安装通孔中。接下来，在推杆30上套装套筒20以及压缩弹簧24。接下来，将活动铁心16带着推杆30、套筒20、压缩弹簧24从前侧装入壳体2中，其中活动铁心16可滑动地插在衬套32中；推杆30的小径后段30b穿过固定铁心4的导向通孔，以使得推杆30的后端从固定铁心4后侧露出；套筒20至少部分地插在固定铁心4的导向通孔中，而压缩弹簧24被压缩在活动铁心16与固定铁心4之间。接下来，从后侧将压缩弹簧22套装在推杆30的小径后段30b上，并且其大部分插入固定铁心4的导向通孔中，然后依次在推杆30的后端上装配安装座28、接触桥14和紧固装置42。压缩弹簧22被预压缩在套筒20与安装座28之间。接下来，将盖部8带着两个接线柱10从后侧安装到壳体2上。在如此预组装的电磁开关中，推杆30可在活动铁心16中滑动。接下来，在两个接线柱10的暴露的后部连接可检测两个接线柱10之间通断状态的检测装置，例如电流传感器。向推杆30施加轴向向后(图2中向右)的推力，以使推杆30向后移动，直至接触桥14接触到两个接线柱10的接触端10a，如图3所示。在此过程中，活动铁心16可能也被抵抗着压缩弹簧24的推力向后移动(例如由扁头部40带动)。在接触桥14初始接触到两个接线柱10后，接触桥14被阻止而不能继续向后移动，而推杆30则继续向后移动。此时，压缩弹簧22中的压缩力开始增大，以使得接触桥14与两个接线柱10之间的接触压力逐渐增大。在接触桥14初始接触到两个接线柱10之后推杆30继续向后移动了一段非常小的第一距离(例如0.05至0.1mm)后，接触桥14与两个接线柱10之间建立初始电连接状态，此时压缩弹簧22中的压缩力增加值(即当前压缩力减去预压缩力)很小。这种初始电连接状态可通过检测装置检测出来，从而检测装置获得初始接通信号。例如，开始有电流流经两个接线柱10，由电流传感器获取流经两个接线柱10的初始电流信号。在初始接通信号被检测到后，使推杆30进一步向后移动第二距离，该第二距离大于第一距离。例如，第二距离为0.5至1.5mm，优选大约1mm。该第二距离可以看作是保留行程，用以确保在接触桥14与两个接线柱10之间的接触部位发生烧蚀后仍能实现可靠的电连接。此时，电磁开关处在图4所示位置，其中，紧固装置42与接触桥14分开一段距离L(等于第一距离加第二距离)，该距离是接触桥14与两个接线柱10初始接触后推杆30的向后移动距离。在这种状态下，将活动铁心16沿向后方向推压，直至其推抵于固定铁心4，从而被阻止不能进一步向后移动。例如，此时活动铁心16的后端面推抵于固定铁心4的大致圆柱形小径部分的前端面上。在推杆30保持处在所述向后移动距离处并且活动铁心16被推抵于固定铁心4上的状态下，将推杆30固定在活动铁心16中。二者的固定是通过压接、铆接、焊接等工具将活动铁心16的固定连接部16b通过压接、铆接、焊接等方式固定推杆30(大径前段30a)的外周而实现的。凸缘16a的存在为压接、铆接、焊接等工具提供了较大的操作空间。为了提高推杆30与活动铁心16之间的连接强度，可在推杆30的预期被压接或铆接的部位上进行预处理，例如形成糙化表面或凹陷、突起等。在推杆30与活动铁心16固定在一起后，在保持活动铁心16推抵于固定铁心4的状态下，在推杆30的扁头部40中加工出接合窗口40a，用以将拨叉的上端插入其中。接合窗口40a可以通过冲压、激光加工等方法形成。在加工接合窗口40a时，壳体2上的一或多个部位(例如表面)可以用作定位基准。在加工出接合窗口40a后，松开活动铁心16，以使其在压缩弹簧22和24的推力作用下带着推杆30向前移动(图4中向左)。在推杆30向前移动经过了前述距离L后，紧固装置42接触到接触桥14并将其拉离两个接线柱10。接下来，在压缩弹簧24的作用下，活动铁心16带着推杆30继续向前移动，直至安装座28的前部凸缘28a推抵于固定铁心4的后端，例如推抵于固定铁心4的后端凹槽中。在这种状态下，活动铁心16带着推杆30被阻止而不能进一步向前移动。需要指出，在根据本发明的上述电磁开关的制造过程中，各部件的组装次序并不局限于前面描述的，而是可以根据这些部件的具体结构而设定。根据本发明的上述电磁开关的结构和制造过程，保留行程是在接触桥14与两个接线柱10之间的初始电连接状态被检测到后通过推杆30进一步向后移动而确立的，因此保留行程不受复杂尺寸链的影响，从而保留行程的公差可以很小。此外，单一的推杆30被采用，以取代现有技术中的两个推杆。在这种构造中，在接触桥14与两个接线柱10初始接触后推杆30进一步向后移动了一段距离并且保持活动铁心16被推抵于固定铁心4的状态下将推杆30与活动铁心16固定在一起并且形成接合窗口40a。因此，接合窗口40a与接线柱10之间存在简单的尺寸链(接触桥14-单一推杆30)，因此接合窗口的尺寸和定位的公差范围也很小。换言之，接合窗口只存在最后加工过程形成的尺寸和定位公差，而现有技术中影响接合窗口尺寸和定位公差范围的中间装配公差被避免。本发明的接合窗口的尺寸和定位的公差远小于现有技术，驱动齿轮的定位精度可以极大地提高。可以看到，本发明对具有单件式推杆的电磁开关的结构和制造方式进行了改进，以减小保留行程的公差以及接合窗口的尺寸和定位的公差。与单件式推杆有关的其它元件的结构和布置，例如，套筒20、安装座28、紧固装置42的结构、压缩弹簧22、24的布置方式等，不对本发明的上述思想构成限制。举例而言，图6中显示了根据本发明的另一个优选实施方式的车辆起动机中的电磁开关，其与图2-4中所示电磁开关的不同之处主要在于套筒20具有加大的直径。在这种情况下，固定铁心4的导向通孔的直径相应地增大。结果，固定铁心4的导向通孔的内周壁与推杆30的小径后段30b的外周面之间的空隙增大，以使得固定铁心4与推杆30之间的磁隙加大，从而推杆30对电磁线圈6产生的磁路的影响减小，这使得利用低价格的磁性材料(例如普通钢)制成推杆30成为可能。与此对照，图2-4中所示电磁开关中的推杆30通常由高价格的非磁性材料(例如铜、铜合金、不锈钢等)制成。本发明的其它方面涉及通过上述制造方法制成的具有前述结构的电磁开关以及包含这种电磁开关的车辆起动机。虽然这里参考具体的实施方式描述了本发明，但是本发明的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本发明的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。