专利名称：弹簧启动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种启动机械，特别是弹簧启动机。
现有的汽车、拖拉机、柴油机、汽油机所配用的启动机，大多采用电动启动机。其缺点是1，必须要电源，必须配电瓶，电瓶往往体积大而笨重；还必须配发电机，随时要对电瓶充电，以补充电的消耗。2，电瓶使用寿命短，特别是柴油车，一般一年要更换新电瓶。3，往往因为电路中的接触不良，或氧化，烧蚀接头，启动时常出故障。4，如车辆停车较久(比如柴油车，一个月左右)，就启动不了，必须另行对电瓶充电后，才能启动。小型柴油机有的用手摇启动，虽然不用电机、电瓶、发电机等，但缺点是1，有时会因主机启动后反转，而打伤手臂、头部等。2，人的体力有限，一到冬季，又往往达不到应有的启动转速，迟迟启动不了。3，小拖拉机、小货车在途中停车后，驾驶员又必须下车取出摇手，摇燃后，收放摇手，再上车开车，很不方便。
本发明的目的在于提供一种既不用电机、电瓶、发电机装置，又能方便启动车辆(尤其是小型柴油机及汽油机)的启动机。
本发明是这样实现的。由多盘弹簧机构，各级弹簧控制机构，正、反转控制机构及壳体构成。多盘弹簧机构是启动的动力来源，蓄存与释放能量；其形状是卷簧，每一盘如钟表发条，也与一般“金属卷帘门”的卷簧相似，但弹力还强得多，所能蓄存的能量是钟表发条的几千倍至几万倍。每盘卷簧内挂钩挂在主动盘轴套上，外挂钩挂在壳体支架上。主动盘能在主轴上相对转动自如。于是卷簧的卷紧(反转)，释放能量(正转)是通过主动盘来实现的。从动盘固定在同一主轴上，不能与主轴相对转动，靠近主动盘。主、从动盘之间的离合是用离合栓来实现的。启动(正转)时，离合栓使主、从动盘结合，从第一盘卷簧开始，卷簧带动主动盘连接的从动盘及主轴一起转动。当该盘卷簧转过额定转数(即能量已释放到不能继续扭转主机轴转动，但仍具有弹性)时，各级弹簧控制机构通过离合栓使主、从动盘解除连接，该级卷簧及主动盘被控制机构卡住，停止继续转动。下一级主、从动盘又开始结合，正转……，至最末一级卷簧正转做功。各级弹簧控制机构能自动记出每一盘卷簧转过的额定圈数，而自动使主、从动盘接合与分离。正、反转机构，在启动时使本机主轴与主机(被启动机)主轴转向一至(正转)。当主机启动后，通过一个中间齿改变转向，使本机主轴与主机轴转向相反，从而借助已启动的主机的动力来逐级卷紧每盘卷簧，供再次启动用。
该启动机主要特点是1，能把各盘卷紧的弹簧逐级释放能量(而不是把一条很长的弹簧钢带制成圈数很多的弹簧，那样会造成工作时开头几圈弹力很大，后来众多圈都无法扭转主机转动)。2、借助被启动机启动后的动力来逐级使各盘卷簧卷紧，重新蓄荐能量。3，本机同时配备有摇手孔。若一次启动未成，可以用一般车辆的摇手转动卷紧弹簧，或搬动主机飞轮(如195型之类的小柴油机)使卷簧卷紧。
比较一般车辆的电动机启动，弹簧启动机具有明显的优点不用电机、电瓶、发电机，大大降低了成本；使用可靠，故障少，避免了电机线路故障等毛病，车辆长时间停放(哪怕是一年)仍能照常启动，不象一般车辆停放久了要重新充电，并不更换电瓶，更降低了成本。比较一般手摇车启动，避免了因主机反转打伤手臂的事故，而且方便得多。
该启动机主要应用于一切汽油机、小型柴油机(如195、185、175、1105、2105之类各机型)及车辆，也用于电机启动车辆的后备装置，一旦电机、电瓶出毛病，就用该机启动。该机适用于启动转数在每分钟300转以下的车辆的轴连接，或与主机轴转数相差不大的轴(如195型柴油机摇手孔轴等)。如用于与一般电机启动方式的与主机飞轮外齿圈“以齿咬合”方式，则要另加变速装置。
以下结合附图进一步描述，如附
图1－5。
该启动机主要由搬手1、中间齿2、斜槽圈3、进退叉4、衬套5、输出轴6、花键7、离合齿座8、压簧9、离合齿10、内齿圈11、离合爪12、离合坑13、壳体14、主动盘15、从动盘16、单齿17、卷簧18、内挂卡19、键20、主轴21、离合墩22、轴座23、右杠体24、离合栓25、外挂卡26、内齿圈座27、启动杆28、拨一块29、右一卡30、正轴31、侧轴32、右二卡33、拨二块34、拨三块35、右三卡36、拨四块37、右四卡38、反转杆39、滑盒40、摇手孔41、外挂钩42、内挂钩43、左三卡44、挑盒45、劈块46、支架47、换向臂48、左臂49、右臂50、反推体51、左抵台52、右挂卡53、拨卡54、右抵台55、簧片56、回位簧57、挑块58、左四卡59、支轴60、左二卡61、左一卡62、左提杆63、右提杆64、左挂卡65、左杠体66、杠体轴67、限位铁68构成。
附
图1是整体结构图(左一、二、三、四卡被剖面剖去，未画上；右一、二、三、四卡不在剖面上，为说明方便，画成了剖视图)。附图2是卷簧形状、挂钩连接图。附图3是单级拨块组合件及相关件结构图。附图4是多级拨块组合图。附图5是控制机构综合工作原理图。
附图2中，卷簧18由弹簧钢带或钢板卷成(为了增大能量，也可以是二层弹簧钢带叠在一起按图卷成)。其内挂钩43挂在内挂卡19上，外挂钩42挂在外挂卡26上。外挂卡26固定在壳体上，内挂卡19与主动盘15的轴套固为一体。主动盘15反时针方向转动，则卷簧18被卷紧，主动盘顺时针方向转动，弹簧释放能量。主动盘15的轴套套在主轴21上，可以转动自如。如
图1和图5，单齿17固定在主动盘15园周上。从动盘16被键20固定在主轴21上，其外园与离合栓25有相对应的离合墩22，离合栓25的进退，就是主、从动盘的离合。离合栓25安装在与主动盘固为一体的相应盒内，可以进退自如。其上部有台阶，下部有斜面，斜面向左。左杠体66和右杠体24都被杠体轴67连在主动盘上，可以转动自如，并随主动盘转动。左杠体66左下部有一撬块，插入离合栓25台阶下相应槽内，有一定间隙，其右下部有一撬块在右杠体24左下部的叉口内，有一定间隙。回位簧57一端连在右杠体上，一端连在主动盘靠内的园上，是拉簧。由图可知，右杠体24绕杠体轴67反时针转动，则撬动左杠体66顺时针转动，于是离合栓25被撬起，主、从动盘连接中断，同理右杠体24顺时针转动，则离合栓25落下插入从动盘的离合墩22之间，主、从动盘又可以传动。
附图3中，是取
图1中的第二级拨块系列件的编号来说明单级拨块相连件及相关件(为了清晰，与本级拨块并排的左二卡，右二卡未画出)。正轴31、侧轴32。左抵台52、拨卡54，右抵台55都与拨二块34固为一体。拨二块34下方有与主动盘圆周上的单齿17相对应的齿墩(都很坚实)。主动盘正转(顺时针)一周，则拨二块被单齿17向右拨过一个齿。反之，主动盘反转(反时针)一周，拨二块被向左拨过一个齿。于是，拨二块记下了主动盘正、反转圈数。轴座23支承正轴31。拨块及相连件都可以绕正轴转动。轴座23与拨块之间有摩擦片，使拨块在单齿17拨动脱离后，不再继续摆动。换向臂48上有支轴60(参见图4)，可以绕支轴转动，支轴固定在支架47上。换向臂作用是改变左臂49和侧轴32末端的运动方向，侧轴32(也可以是块状)末端有叉口，叉住换向臂末端。左臂47末端也有叉口，以同样情况叉住换向臂末端。换向臂48前端和右臂50末端都固连一个挑盒45，拨块向右摆动，则右臂末端挑盒向上运动，左臂末端作用于换向臂48末端，换向臂48的挑盒也向上运动，挑起左、右卡；而侧轴32的叉口下块，则作用于换向臂48，使该换向臂的挑盒向下运动，离开右卡，当拨块反摆(向左)到位时，该挑盒才能向上挑起右卡。挑盒45内有挑块58、回位簧57，如图3中的b，这是倒置画的。挑块58能在挑盒45内滑动自如。挑块前部下方是斜面，在下行被挡时，可以退回盒内。挑块上方是直面，前端抵进左、右卡台阶内，作用是将左、右卡挑起。左、右卡结构相同，能在滑盒40内滑动自如。左、右卡上部都有回位簧57(其他图中，为了清晰，为画出弹簧)。劈块46的斜面正对挑块58、与左、右卡台阶并排。挑块前端一部分抵进左、右卡台阶，一部分靠着劈块斜面。当挑块58挑起左、右卡台阶上升(一般3～6毫米)时，则挑块58原先正对劈块斜面那一部分就在劈块斜面上向上滑动，挑块退回挑盒，放过左、右卡。劈块固定在壳体支架上。反推体51固定在支架47上，其销子中间有弹簧。当拨块向左或向右被拨过最后一个齿时，反推体被压缩，一旦单齿17脱离，反推体就反推拨块回摆一个角度，以拨块该侧下方最后一齿，能被单齿17反方向转过来能拨动为准。右挂卡53上部有与拨卡54相对应的弯钩。右挂卡右下侧、左挂卡左下侧都有簧片56。作用是回位。簧片固定在支架47上。
图4是多级拨块及相连件的组合图。与每一级拨块横向排列对应的，右边是右卡、左边是左卡。本级拨块侧轴所通过换向臂固连的挑盒，与前一级拨块排列的右卡配合，作用是挑起前一级的右卡。本级拨块右臂上固连的挑盒与后一级同拨块并排的右卡配合，作用是挑起后一级右卡。本级拨块左臂经换向臂固连的挑盒与后一级拨块并排的左卡配合，作用是挑起该级左卡。具体配合是拨一块29，对应右一卡30，对应左一卡62；拨二块34，对应右二卡33，对应左二卡61；拨三块35，对应右三卡36，对应左三卡44；拨四块37，对应右四卡38，对应左四卡59。第一级拨块没有侧轴，其对应的右一卡30同最后一级拨块(没有左、右臂)对应的右四卡38都只有一个挑盒配合。其余中间各右卡都有两个挑盒配合。与第一级拨块对应的左一卡62没有挑盒配合，其余各左卡都有一个挑盒配合。左提杆(也可以用软绳代替)63与左一卡62固为一体。右提杆64(可以用软绳代替)与右一卡30固为一体。各提杆上有滑槽。启动杆28的横杆分别穿过左右提杆滑槽。上提启动杆28(提起就松手)，则左一卡、右一卡被同时提起，而左一卡，右一卡可以不同时间回位。反转杆39(也可以是软绳)与右四卡38固为一体。
正、反转机构如
图1左边的壳体内。输出轴6被衬套5扣住轴上的槽子(也可以是台阶)，只能转动，不能轴向移动。输出轴6与被启动机相连(轴连或齿轮传动)。输出轴右端有花键7，离合齿座8配合在花键7上，可以轴向滑动，但不能相互转动。进退叉4与搬手1为一体，进退叉4套在离合齿座8的环槽内左边，在该环槽内右边装有压簧9(图中为碟形弹簧)，抵紧进退叉4。离合齿座8上有与内齿圈座27内底面用作离合用的离合爪12，内齿圈座内底面有相应的离合坑13。离合齿座8外圈有一段离合齿10。中间齿2与内圈座为一体的内齿圈11长期咬合。中间齿2的轴固定在斜槽圈3端上。内齿圈座27与主轴21连为一体，即主轴21的离合部分。斜槽圈3是壁上开有斜槽的环形圈，固定在壳体上。进退叉4在斜槽圈3内，在绕离合齿座8的环槽转动同时又在斜槽圈3的斜槽内滑动被强制导向。按
图1方向，搬动搬手1，顺时针转动(搬手1离开纸面远的方向)，则斜槽导向迫使进退叉4右移。进退叉4压迫压簧9，压簧9压离合齿座右移，使离合爪12进入离合坑13，于是输出轴6与主轴21接合(或启动后主轴一转动就接合)。这时离合齿10与中间齿2已经脱开。启动后，输出轴6与主轴21都正转，而中间齿2空转。反之，搬动搬手1按反方向转动，则进退叉4在斜槽导向情况下左移，带动离合齿座8同时左移，离合爪12退出离合坑13，主轴21与输出轴6解除连接。继续按此方向搬动搬手1，则离合齿10在继续左移中就与中间齿2咬合(或在输出轴转动中自然咬合)，与汽车变速器挂档一样。输出轴6与主轴21又重新接合。由于中间齿2转向与离合齿10转向相反，于是输出轴6转向(已启动的主机转向)变成了主轴21的反向转动。这种反向转动，用来卷紧卷簧18。离合齿，中间齿，内齿圈的另一作用是变速，使与已启动的主机连接的输出6的转速至少减少3倍。这对本机是有利的。
整过工作原理，如图5，参见图4，图3。图5是以第二级拨块系列件编号标注的，其余各级工作原理都一样。左挂卡65在拨二块34与左二卡61之间，右挂卡53在拨二块34与右二卡33之间。左、右挂卡作用是当左、右卡被挑盒内挑块挑起后，卡住(顶住)左、右卡，根据需要适时放开左、右卡。左、右卡上部卡子面是平的，而沿下则是斜面。左、右挂卡都能绕各自的轴钉转动。左、右卡被挑起上行，可以顺利通过左、右挂卡，而下落回位，则要拨块上的左抵台52、右抵台55、拨卡54抵动(或拨动)相应挂卡才能实现。左二卡作用是卡左杆体66，右二卡作用是卡右杆体24。单齿17与拨块相应齿墩在同一平面(即图中后一点)。左、右卡与左右杠体在同一平面。
工作过程一、未启动状态(卷簧18都已卷紧后)1、拨二块34已摆向左二卡61那边极限位置，即单齿17已把拨二块右下边最后一齿墩向左拨过去了。2、左抵台已经抵推左二卡下部，左二卡已经落下，左杆体66已经被左二卡档住。3、拨卡54已经随拨二块左移，已经拨动右挂卡53的相应弯钩，右二卡33已经落下，右杠体24已被右二卡33档住。4、离合栓25已被左杠体撬起，退出了从动盘离合墩，主、从动盘分离。二、做功状态(弹簧释放能量状态)拨起第一级的启动杆28后，右杆体通过左杠体把离合栓插入从动盘后，主动盘就带动从动盘顺时针转动，第一级拨块开始从左向右摆动，影响第二级机构。1、第一级的左臂49，右臂50及各自相连的和通过换向臂相连的挑盒45在绕该级正轴31转动到该拨块最左边一个齿墩被向右拨过去时，同时挑起第二级的右二卡33，左二卡61，左二卡61被左挂卡65卡住，右二卡33被右挂卡53卡住。2、右杠体24在四位簧57(该回位簧拉力较大)拉力下迅速使左杠体66转动。左杠体66左下部插入离合栓25台阶下槽内的撬块，迅速下压离合栓25插入从动盘离合墩22之间，主、从动盘接合。3、主动盘带动从动盘及主轴21正转做功。4、单齿17从拨二块34最右边一个齿开始，每转一周，拨动该拨块一个齿墩右移一格，(第一周可以不是一整圈)，记下主动盘转过的额定转数(每盘卷簧，动力大的3－6圈，动力小的6圈以上。卷簧弹力始终不能释放完)。每盘卷簧做功的额定转数是多少，拨块上就有多少个齿。5，当拨块34左边最后一个齿墩被单齿17拨动右移过程中，本级拨二块34上正轴所连的右臂、左臂所连和通过换向臂所连的挑盒45，同时挑起后一级的拨三块对应的右三卡36，左三卡44。于是第三级主动盘带动从动盘开始做功。6、当拨二块最左边一个齿墩被单齿17拨动右移过程中，右抵台55推抵右挂卡53下部，右挂卡53摆动，使右二卡33在回位簧57压力下落下(回位簧见附图3中的b，那是倒置画的)。7、当右杠体24随主动盘再次转过时，右杠体24即被右二卡33档住，并绕杠体轴67而相对于主动盘作反时针转动，撬动左杠体顺时针转动，撬起离合栓25，主、从动盘离开。以后各级卷簧及相关件都重复上述动作，至最后一级做功结束。
三、启动过程1，搬动搬手1顺时针转动。2，拔起启动杆28(拨起后即刻松开)，即刻起动。
四、反卷卷簧过程1，按前述反时针方向搬动搬手1，输出轴6即与主轴21转向相反。2、拔起反转杆39，反卷弹簧即开始。以后各级自动反弹簧从最后一级开始，至三、二、一级。以图5为例(即第二级系列件编号标注)。(1)，本级右二卡33被后一级的拨三块固连的侧轴通过换向臂上的挑盒45(图5中未在剖面上，而画出的)在第三级拨块右边最后一个齿墩被拨左移时挑起。(2)，右杠体24脱离右二卡33，在回位簧57拉力下转动，迅速撬动左杠体66转动，使离合栓迅速插入从动盘离合齿墩22之间，主、从动盘结合，这是借助已启动的主机的动力，从动盘带动主动盘反转，卷紧卷簧。(3)，拨二块34，从最左边一个齿墩开始，一个一个被单齿17拨动左移。(4)，当拨二块34最右边一个齿被单齿17向左拨动过程中，该级拨块上固连的侧轴通过换向臂的挑盒把前一级右卡(右一卡30挑起)，于是前一级的主、从动盘又开始结合，又开始反转卷紧弹簧。5，当拨二块34右下边最后一个齿墩被单齿17拨动左移时，左抵台52推抵左挂卡65下部，左挂卡65偏摆，左二卡61落下。同时，拨二块34上的拨卡54向左拨右挂卡53的相应弯钩，右挂卡53偏摆，右二卡33落下。(6)，左、右杠体随主动盘再次转过时，左杠体66首先碰撞右二卡33下部斜面，右二卡33随之上移让过左杠体66，又马上落下。接着，左杠体又碰撞左二卡61下部，左二卡的相应碰撞面是直面，于是档住左杠体，左杠体66绕杠体轴67相对于主动盘顺时针转动，撬起离合栓25，主、从动盘分离。与此同时，右杠体碰撞右二卡33斜面，右二卡让过右杠体后又马上落下，以直面把右杠体24档住。限位铁68档住右杠体24，使其在离合栓脱离主、从动盘接合后不能再转动，于是已卷紧卷簧的主动盘被卡住。各级反卷弹簧过程，重复上述动作。(7)反卷弹簧结束后，只有从动盘仍随主轴、主机轴转动。再搬动搬手1、按前述方向转动使主轴与输出轴离开。
如一次启动未成，可用一般车辆的摇手插进该启动机摇手孔反转卷紧弹簧。摇手孔41与主轴相连。或搬动主机飞轮卷紧弹簧。应用于柴油机、汽油机单机配套的该启动机，其搬手，启动杆、反转杆、可以人为就近操作。凡用于车辆发动机配套的主机，可以把搬手、启动杆、反转杆等的移动用拉条与杠杆等组合引到驾驶员近手边，便于不下车操纵。
用于启动汽油机的该机，不设制“减压拉条”。凡用于柴油机配套的该机，应设制“减压拉条”，由拉条和简单的杠杆角块组成。把牵动主机减压那一条拉条挂在启动杆上或搬手上，一动作就随之减压；把拉动前述那一根拉条挂连处脱开而使减压条在自己配备的弹簧下回位的这根拉条连在该机第二或第三级拨块或左、右臂上，这些相连件一动作，减压条便回位。
权利要求1.用弹簧作启动动力来源的弹簧启动机，主要由各级弹簧机构，各级弹簧控制机构，正、反转机构及壳体构成，其特征在于(1)、每盘卷簧、主动盘，从动盘安装在同一轴上；(2)、控制各级弹簧卷紧与释放能量的各级弹簧控制机构包括拨块，正轴、左、右臂、侧轴、换向臂、挑块、左右挂卡、左抵台、右抵台、拨卡、左右卡组成；(3)、能使本机主轴与被启动机主轴转向相反的正、反转机构包括斜槽圈、进退叉、离合齿座、内齿圈座、内齿圈、中间齿；(4)、使主、从动盘结合与分离的离合栓与左、右杠体在主动盘上。
2.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于卷簧的外挂钩挂在外挂卡上，外挂卡与壳体连为一体；内挂钩挂在内挂卡上，内挂卡与主动盘的轴套固为一体。
3.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于主动盘轴套套在主轴上，从动盘固定在主轴上。
4.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于本机拨块上相连的侧轴通过换向臂相连的挑块在与前一级拨块对应的右卡配合位置；本级拨块上左右臂相连的挑块及通过换向臂相连的挑块在与后一级拨块对应的左右卡配合位置。
5.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于进退叉在斜槽圈的斜槽内，套在离合齿座的环槽上，离合齿座上有离合爪。
6.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于内齿圈座与主轴连为一体。
7.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于主动盘上有单齿、单齿与拨块在同一平面内。
8.根据权利要求1所述的弹簧启动机，其特征在于左、右卡的第一级与启动杆相连；右卡的最后一级与反转杆相连。
专利摘要这是一种用于内燃机或车辆启动的以取代电机、电瓶、发电机的弹簧启动机。由多盘强力弹簧机构，各级弹簧控制机构，正反转机构组成。启动时，安装在同一轴上的每盘卷簧独自带动主、从动盘及轴转动，由各级弹簧控制机构自动记下每盘卷簧已转过的额定转数，而使其停止转动，使相邻卷簧接着转动，启动主机。启动后、由正、反机构改变本机主轴转向，借助已启动的主机动力依次把各盘卷簧卷紧到原状，供再次启动用。
文档编号F02N5/02GK2186308SQ9323979
公开日1994年12月28日 申请日期1993年12月31日 优先权日1993年12月31日
发明者邹永平 申请人:邹永平