一种车用起动机及其电磁开关的制作方法

1.本实用新型涉及车用起动机，特别是一种车用起动机及其电磁开关。


背景技术：

2.现有车用起动机都是在通电后，由电磁开关产生的电磁力将驱动齿轮打出，实现驱动齿轮与发动机齿圈的啮合。起动机的移动副包含单向器和驱动齿轮两个零件，移动副质量较大，因此电磁开关需要产生较大的吸合力才能实现移动副的顺利打出。但过大的吸合力虽可以保证将驱动齿轮打出，但同时也容易导致驱动齿轮的打出力过大，即驱动齿轮与发动机齿圈端面撞击力(后称顶齿力)过大，可能会导致齿圈上的配合面产生撞击损伤，导致齿圈的早期失效，同时撞击导致配合面摩擦力变大，将使驱动齿轮与齿圈难以正常啮合，导致开关早期失效。
3.参见图1，图1为现有技术起动机的结构剖视图。如图1所示，起动机在工作时，电磁开关总成产生吸合力，电磁开关柱塞104向右移动，力通过拨叉组件103作用在单向器102，单向器102带动驱动齿轮101沿着驱动轴105向前打出，最终驱动齿轮101与发动机齿圈啮合，从而盘动发动机的齿圈实现发动机的着车起动。
4.参见图2及图3a、3b，图2为现有技术起动机的电磁开关结构剖视图，图3a、3b分别为现有技术起动机的电磁开关内部磁场示意。如图2所示，电磁开关总成通电工作时，电磁开关的吸拉线圈203、保持线圈202通电后在主磁路零件柱塞芯轴201、止座204、壳体205形成的磁路中形成闭合电磁场。如图3a所示为通电瞬间磁场磁感线在磁路中的分布示意，初始状态柱塞芯轴201与止座204间存在一定距离。在磁场的作用下，柱塞芯轴201向右移动并最终与止座204接触闭合并保持闭合状态。磁路闭合后的磁场磁感线分布如图3b所示，此时由于电磁开关磁路闭合整个磁路磁阻最小，磁场强度最大。此时电磁开关的动触片206将30端子207与30b端子208导通，吸拉线圈203被短路，此时只有保持线圈202通电产生的电磁场产生的保持力，即可保持柱塞芯轴组件的吸合状态。
5.现有技术的电磁开关需要产生足够大的电磁吸力，用来确保单向器总成及驱动齿轮可以顺利的打出以实现与齿圈的啮合，该电磁开关可以产生较大的电磁吸力，且可以实现驱动齿轮的顺利打出并啮合齿圈，但不适用于移动副质量轻的结构，如果在该结构起动机上使用现有电磁开关，由于驱动齿轮打出的力过大，将会造成齿圈的过度磨损，甚至早期失效。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种车用起动机及其电磁开关。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电磁开关，包括壳体和安装在所述壳体内的吸拉线圈、保持线圈、柱塞芯轴和止座，所述柱塞芯轴的芯轴穿过所述止座，且所述芯轴的末端安装动触片，所述吸拉线圈和保持线圈位于所述壳体与所述柱塞芯轴和止座形
成的空间内，所述壳体与所述柱塞芯轴和止座共同构成主磁路，其中，所述柱塞芯轴的柱塞与所述止座的配合处设置有用于增大磁阻的增阻机构。
8.上述的电磁开关，其中，所述增阻机构为设置在所述止座与所述柱塞配合端面处的环槽。
9.上述的电磁开关，其中，所述环槽设置在所述止座的配合端面上。
10.上述的电磁开关，其中，所述止座的配合端面与所述柱塞的配合端面同时设置所述环槽。
11.上述的电磁开关，其中，所述环槽设置在所述柱塞的配合端面上。
12.上述的电磁开关，其中，所述环槽的截面为矩形、半圆形、梯形或三角形，所述环槽为铣削加工结构。
13.上述的电磁开关，其中，所述环槽的截面为多边形。
14.上述的电磁开关，其中，所述增阻机构为设置在所述止座与所述柱塞配合端面处的双环形槽、断续环形槽或周向分布的去重孔。
15.上述的电磁开关，其中，所述双环形槽、断续环形槽或去重孔的截面为矩形、半圆形、梯形或三角形。
16.为了更好地实现上述目的，本实用新型还提供了一种车用起动机，其中，所述车用起动机为软啮合起动机，所述软啮合起动机包括上述的电磁开关。
17.本实用新型的技术效果在于：
18.本实用新型适用于单向器只旋转不打出的移动副质量轻的软啮合起动机，通过磁路调整可以实现开关吸合力的降低，同时又不影响电磁开关的释放电压，提高了啮合成功率及发动机齿圈寿命，实现了电磁开关吸合力即整机顶齿力的降低；外形尺寸同现有技术的起动机电磁开关一致，电路部分及整机电气参数无需调整。经测试证明，装配了本实用新型的电磁开关的车用起动机，测试顶齿力数据显著下降，测试获得顶齿力下降10％。
19.以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
20.图1为现有技术的起动机结构剖视图；
21.图2为现有技术起动机的电磁开关结构剖视图；
22.图3a、3b分别为现有技术起动机的电磁开关内部磁场示意；
23.图4为本实用新型一实施例的车用起动机剖视图；
24.图5a为本实用新型实施例一的电磁开关剖视图；
25.图5b为图5a的a-a剖视图；
26.图6为本实用新型实施例二的电磁开关剖视图；
27.图7a为本实用新型实施例三的电磁开关剖视图；
28.图7b为图7a的b-b剖视图；
29.图8a为本实用新型实施例四的电磁开关剖视图；
30.图8b为图8a的c-c剖视图；
31.图9a为本实用新型一实施例的止座结构示意图；
32.图9b为图9a的a-a剖视图；
33.图10a为本实用新型另一实施例的止座结构示意图；
34.图10b为图10a的b-b剖视图；
35.图11为本实用新型又一实施例的止座剖视图。
36.其中，附图标记：
37.现有技术
38.101驱动齿轮
39.102单向器
40.103拨叉组件
41.104电磁开关柱塞
42.105驱动轴
43.201柱塞芯轴
44.202保持线圈
45.203吸拉线圈
46.204止座
47.205壳体
48.206动触片
49.20730端子
50.20830b端子
51.本实用新型
52.1驱动齿轮
53.2拨叉
54.3电磁开关
55.31壳体
56.32柱塞芯轴
57.33保持线圈
58.34吸拉线圈
59.35止座
60.36环槽
61.37断续环形槽
62.38去重孔
63.4单向器输出轴
具体实施方式
64.下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
65.参见图4，图4为本实用新型一实施例的车用起动机剖视图。本实用新型的车用起动机，为软啮合起动机，所述软啮合起动机包括电磁开关3。起动机在工作时，电磁开关3产生吸合力，柱塞芯轴32向右移动，力通过拨叉2作用在单向器输出轴4上，单向器输出轴4带动驱动齿轮1向前打出，最终驱动齿轮1与发动机齿圈啮合，实现发动机着车起动。该车用起
动机中，单向器只旋转不打出，移动副减少了单向器，即起动机只有驱动齿轮1作为移动副打出，移动副质量降低，需避免电磁开关3的吸合力过大导致驱动齿轮1打出的顶齿力过大导致发动机齿圈的损坏，同时电磁开关3的释放电压不会因此受到影响，可提高柔性啮合起动机的啮合成功率。该车用起动机其他部分的组成、结构、相互位置关系、连接关系及其工作原理等均为较成熟的现有技术，故在此不再赘述，下面仅对本实用新型的电磁开关3予以详细说明。
66.下面先对本实用新型涉及的几个概念予以说明。吸合力，指电磁开关3线圈产生的作用在动铁芯(柱塞芯轴32)上的力。顶齿力，指电磁开关3产生的吸合力，通过拨叉2凸轮盘等部件，传递至起动机驱动齿轮1，最终体现在驱动齿轮1撞击发动机齿圈的力。保持力，指电磁开关3动静铁芯吸合，主触点闭合，吸拉线圈34断电，此时保持线圈33通电产生的使柱塞芯轴32保持吸合状态电磁力。释放电压，指保持线圈33通电产生的电磁力不足以维持柱塞芯轴32保持吸合状态时对应的电压。
67.参见图5a、5b，图5a为本实用新型实施例一的电磁开关3剖视图，图5b为图5a的a-a剖视图。本实用新型的电磁开关3，包括壳体31和安装在所述壳体31内的吸拉线圈34、保持线圈33、柱塞芯轴32和止座35，所述柱塞芯轴32的芯轴穿过所述止座35，且所述芯轴的末端安装动触片，所述吸拉线圈34和保持线圈33位于所述壳体31与所述柱塞芯轴32和止座35形成的空间内，所述壳体31与所述柱塞芯轴32和止座35共同构成主磁路，其特征在于，所述柱塞芯轴32的柱塞与所述止座35的配合处设置有用于增大磁阻的增阻机构。本实施例在止座35的配合端面处加工一环槽36。所开环槽36的位置在止座35与柱塞芯轴32的配合面上，其横断面优选为矩形，截面尺寸优选为2.5mm
×
2.5mm，环槽36可通过铣削加工获得。电磁开关3通电工作时，吸拉线圈34和保持线圈33产生磁场作用于柱塞芯轴32和止座35上，产生的电磁力将活动的柱塞芯轴32压向止座35，图5a所示中柱塞芯轴32的柱塞右端面与止座35的左端面将紧密贴合在一起，实现主磁路的闭合。
68.吸拉线圈34和保持线圈33通电，主磁路闭合前，柱塞芯轴32和止座35两磁路零件的间隙较大，主磁路的磁通量受此间隙的影响最大，此时，环槽36可以显著降低磁通量，降低吸合力，可通过调整环槽36的横截面积实现对磁通量的控制。在电磁开关3吸合主磁路闭合后，由于柱塞芯轴32和止座35的铁磁性材料磁阻远远低于环槽36空气气隙的磁阻，此时环槽36气隙对磁通量的影响可以忽略，因而不会影响电磁开关3的保持力，即不会导致释放电压的升高。本实施例可在明显降低顶齿力的同时，不影响电磁开关3的释放电压，可极大提高啮合成功率，避免发动机齿圈因顶齿力过大引起的齿圈、开关早期失效。
69.参见图6，图6为本实用新型实施例二的电磁开关3剖视图。本实施例中，所述增阻机构优选为设置在所述止座35与所述柱塞配合端面处的环槽36。所述环槽36可设置在所述柱塞的配合端面上；或者，所述环槽36设置在所述止座35的配合端面上。或者，所述止座35的配合端面与所述柱塞的配合端面同时设置所述环槽36。其中，所述环槽36的截面可为矩形、半圆形、梯形或三角形(参见图10a-图11，图10b为梯形截面，图11为三角形截面)。所述环槽36的截面也可为其他多边形。
70.本实施例中柱塞芯轴32和止座35的配合端面上各加工一处环槽36。所开环槽36的横断面优选为矩形，截面尺寸优选为2.5mm
×
2.5mm，环槽36可通过铣削加工获得。电磁开关3通电工作时，在吸拉线圈34和保持线圈33产生磁场作用下，如图6所示，柱塞芯轴32的右端
面与止座35的左端面将紧密贴合在一起，实现主磁路的闭合。本实施例中柱塞芯轴32和止座35的配合端面上均设置有环槽36，主磁路闭合前环槽36处气隙更大，磁阻更高，因此可更明显地降低磁路的磁通量，实现开关吸合力的降低，实现顶齿力的降低，适用于驱动齿轮1移动副质量更小的起动机，可在明显降低顶齿力的同时，不影响电磁开关3的释放电压，可极大提高啮合成功率，避免发动机齿圈因顶齿力过大引起的早期失效。
71.参见图7a、7b，图7a为本实用新型实施例三的电磁开关3剖视图，图7b为图7a的b-b剖视图。本实施例中在柱塞芯轴32的柱塞配合端面处加工一处环槽36，所开环槽36的位置在柱塞芯轴32与止座35的配合端面上，其横断面优选为矩形，截面尺寸优选为2.5mm
×
2.5mm，环槽36可通过铣削加工获得。电磁开关3通电工作时，主磁路零件柱塞芯轴32和止座35闭合前产生的环槽36气隙变化与实施例一等同。通过在柱塞芯轴32的配合端面设置环槽36，主磁路环槽36处空气气隙的磁阻高于磁路零件柱塞芯轴32和止座35的铁磁性材料，因此可降低磁路的磁通量，同时又不会过度降低电磁开关3吸合力，可在降低顶齿力的同时，不影响电磁开关3的释放电压，可极大提高啮合成功率。
72.参见图8a、8b，图8a为本实用新型实施例四的电磁开关3剖视图，图8b为图8a的c-c剖视图。在本实用新型的其他实施例中，所述增阻机构可为设置在所述止座35与所述柱塞配合端面处的双环形槽、断续环形槽37或周向分布的去重孔38(参见图9a、9b)。其中，所述双环形槽、断续环形槽37或去重孔38的截面可为矩形、半圆形、梯形或三角形，可通过调整配合端面的环槽36数量实现对磁通量的控制。电磁开关3工作时，动铁芯会在保持线圈33和吸拉线圈34产生的电磁力作用下向静铁芯运动，实现动静铁芯的闭合，闭合后磁路的磁阻降到最低。
73.本实施例中，在止座35的配合端面上加工断续环形槽37，而非如实施例一中的整圈环形槽。所开断续环形槽37的位置在止座35与柱塞芯轴32的配合端面上，其横断面优选为矩形，截面尺寸优选为2.5mm
×
2.5mm，断续环形槽37可通过铣削加工获得。电磁开关3通电后，主磁路零件柱塞芯轴32和止座35闭合前，断续环形槽37仍可在一定程度上增大气隙以实现增大磁阻的作用。本实施例降低顶齿力的效果弱于前述各实施例，适用于驱动齿轮1移动副质量较大的起动机，可在降低顶齿力的同时，不影响电磁开关3的释放电压，可极大提高啮合成功率。
74.本实用新型在止座35或柱塞的配合面上加工环槽36，或在柱塞和止座35上同时加工断续槽，或其他可以增大磁路的磁阻的去重结构，用以增大磁路的磁阻，止座35与柱塞芯轴32闭合后，由于环槽36的存在，起着增大磁路的磁阻的作用，实现开关吸合力的降低。可完全保留现有产品的外观尺寸和接口尺寸，可完全借用现有模具及零部件，只需在磁路零件上开槽增大磁阻降低磁通量就可实现顶齿力的降低。同时又不影响释放电压，在提高啮合成功率的同时，保护发动机齿圈避免因起动机顶齿力过大导致的早期失效。从而实现降低顶齿力的预期目标。另外，仅针对电磁开关3的磁路零件进行改进，避免了整个起动机电路系统的重新设计，也无需调整现有开关的外观尺寸及接口尺寸，因此现有技术的电机系统、开关的电路部分均可保留原始参数，即电磁开关3电路部分无需重新计算校核，进而整个车用起动机电机部分可保留现有参数不做改动。可实现现有零件通用化，减少产品及产品模具的开发、管理及维护费用，满足最新起动机的适配，同时还能做到绿色节能环保减排。
75.当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。