內燃機起動手柄防反轉裝置的製作方法

2023-07-28 17:34:36

專利名稱：內燃機起動手柄防反轉裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機技術領域，具體涉及內燃機手搖起動安全技術領域。
背景技術：
內燃機開始工作必須先起動，通過旋轉曲軸推動活塞壓縮氣缸內的空氣 以提高溫度，使缸內燃油混合氣著火推動活塞、連杆，使內燃機運轉並輸出 扭矩做功。常見的起動方式有電機起動、輔助內燃機起動以及彈性元件儲能 起動、人力起動等，對於小功率內燃機則往往從成本和便利角度出發，採用 人力起動。人力起動中最常見的方式是通過起動手柄手搖起動，目前國內
15kW以下的單缸柴油機基本上仍採用手搖起動。
由於手搖起動時人的技能經驗和力量方面的差別，可能會發生內燃機反 轉事件，包括未著火的瞬間性反轉和著火後連續性反轉事件，如果出現內燃 機著火後連續性反轉事件是非常危險的。因為起動手柄和內燃機起動敏之間 通常是簡單的單向嚙合，內燃機發生反轉後起動手柄被起動迪反向推動而無 法脫開，導致手柄同步反轉甚至傷害操作人員。
針對上述問題，出現了多種防止內燃機起動手柄反轉的技術方案。這些
技術方案基本分四種， 一是內燃機內部點火和進氣時間的調整，使起動過 程中出現反轉時點火時間處於氣門開啟狀態，杜絕反轉後著火連續運轉的可 能以減輕傷害；二是單純在起動手柄上設置反向打滑的機構，如日本專利"昭
59-200064"公布的技術方案；三是在內燃機內部設置的反轉時傳動脫開機 構，如中國專利申請200720187883. 7 "內置式自動減壓防反轉起動裝置"；
4四是在起動手柄和內燃機上設置棘輪機構和分離機構，如中國專利申請
200810100091.0 "脫開式安全手柄"。與本發明最相近的背景技術為上述第 四種中國專利申請200810100091.0 "脫開式安全手柄"，主要由起動軸、 起動銷、推銷、底座、棘輪機構、手柄組成，底座上設置推銷，棘輪上設置 斜槽，手柄與棘輪安裝在一起，當用手柄起動內燃機時，如產生起動反轉， 在起動軸、棘輪機構，底座的作用下，手柄與起動軸脫離，消除了手起動時 的安全隱患，避免了人身傷害事故的產生。該專利申請採用了在起動手柄上 設置棘輪棘爪機構，由於棘輪棘爪機構是一種單向間歇運動機構，存在著因 棘輪齒間距造成的棘爪反轉空行程或空轉角，導致手柄有效脫工作角過小機 構衝擊力過大同時總的反轉脫開角卻較大而反應不靈敏的缺陷；同時由於該 專利申請的起動手柄由多個零件滑動配合裝配而成，結構繁瑣、內部摩擦力 大，且存在結構剛度低、可靠性差，發動機改裝成本較高推廣困難等缺陷。

發明內容
本發明目的在於克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單、能有效防 止內燃機在起動時發生未著火的瞬間性反轉和著火後連續性反轉事件的內 燃機起動手柄防反轉裝置。
本發明的技術方案含有起動手柄、只能作單向相對運動的轉動副元件， 起動手柄上設有起動銷，起動手柄上還安裝有反推銷或軸向設有雙向螺旋凹 槽的反推塊，只能作單向相對運動的轉動副元件的外圈固定在內燃機本體 上，只能作單向相對運動的轉動副元件的內圈的外端設有與內燃機起動軸上 的起動螺旋槽螺旋方向相同的反推螺旋槽，或設有與起動手柄上的反推塊上 的雙向螺旋凹槽工作面相接觸的弧形凸塊。
只能作單向相對運動的轉動副元件為單向反推軸承，單向反推軸承的 內、外圈之間設有若干鍥塊滾子。
工作時，起動手柄插入內燃機起動軸的中孔內，起動手柄上的起動銷插入內燃機起動軸的起動螺旋槽內，起動手柄上的反推銷插入單向反推軸承的 內圈上的反推螺旋槽內；當起動手柄正向旋轉內燃機時，單向反推軸承的內 圈處於旋轉狀態；當內燃機發生反轉時，因內燃機起動軸上的起動螺旋槽鉤 住起動手柄上的起動銷，強制起動手柄反轉，單向反推軸承的內圈不能反轉 而處於自鎖狀態，反轉中的起動手柄上的反推銷受單向反推軸承的內圈上的 反推螺旋槽的軸向推力作用而向內燃機的外側方向退出，直至起動手柄上的 起動銷退出內燃機起動軸的起動螺旋槽，起動手柄與內燃機起動軸的傳動被 切斷，起動手柄脫開並停止反轉。
單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽導程為113-216ram,可以保證起動 手柄在反轉18-35度角的範圍內可靠脫開。
優選地，單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽導程為132-180mm。反推 螺旋槽導程小，起動手柄脫開時的衝擊力就小，起動手柄與起動軸脫開的角 度就大；反之反推螺旋槽導程大，起動手柄脫開時的衝擊力就大，起動手柄 與起動軸脫開的角度就小，針對國內內燃機的起動軸上起動螺旋槽的深度基 本在10則i左右，反推螺旋槽導程設計為132-180mm，既考慮到了務零件在 軸向長度上可能產生的累計誤差，又兼顧到起動手柄脫開時的衝擊力不能太 大，最重要的是可靠地保證了起動手柄在22-30度轉角內與起動軸脫開，使 傷害操作人員的可能性大大降低。
特別地，起動手柄上的反推銷為圓柱形，安裝在起動手柄上起動銷的後 側，以保證起動銷進入內燃機起動軸上的起動螺旋槽底部時，起動手柄上的 反推銷也同步進入單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽底；起動手柄上的反 推銷的長度大於起動手柄上起動銷的長度，使起動手柄上的反推銷在單向反 推軸承的徑向上與單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽有效接觸。 優選地，單向反推軸承的內圈上均布有兩個反推螺旋槽。 優選地，起動手柄上的反推銷的兩端圓柱面上，設有與單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽相匹配的斜面，以加大起動手柄上的反推銷與單向反推 軸承的內圈上的反推螺旋槽工作面的接觸面積，減少兩者的接觸應力和磨損。
優選地，單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽是雙向反推螺旋槽,其中， 與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相同一側的反推螺旋槽為工作面，
其導程為113-216腿，最佳導程為132-180mm;與內燃機起動軸上的起動螺 旋槽螺旋方向相反一側的反推螺旋槽的導程大於113mm直至無窮大而成為 與內燃機起動軸軸線平行的直槽。
特別地，單向反推軸承的內圈的外端設有圓弧形凸塊，且圓弧形凸塊的 中心線與單向反推軸承的軸心線垂直，相應地，起動手柄上設有反推塊，反
推塊上設有雙向反推螺旋凹槽。
優選地，單向反推軸承由單向軸承和鑲套組成，鑲套固定安裝在單向軸 承內圈的內孔，鑲套的外端設有與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相 同的反推螺旋槽或設有圓弧形凸塊。
特別地，單向反推軸承的內圈與外圈之間還安裝了能承受軸向推力的滾珠。
特別地，單向反推軸承外圈與內燃機的起動孔的孔壁固定為一體。
與現有技術相比，本發明具有以下優點結構簡單，零件數量少，特別 是起動手柄上無互相運動的部件，工作可靠性高，不影響正常起動效果；用 可在任意位置瞬間反向自鎖的單向反推軸承，替代現有技術中的棘輪止回機 構，克服了棘輪機構因存在棘齒間距而造成的空轉角，實現了沒有空轉角的 無級止回，有效地減小手柄的反轉脫開角，簡化了結構的同時提高了防止手 柄反轉的效果。


圖1為本發明實施例1的結構示意圖；圖2為本發明實施例1的起動手柄結構示意圖； 圖3為本發明實施例2的結構示意圖； 圖4為本發明實施例2的起動手柄結構示意圖； 圖5為本發明的單向反推軸承的另一實施例結構示意圖。 圖中1--內燃機起動孔；2—單向反推軸承的外圈；3--單向反推軸承 的內圈；4--反推銷；5--起動手柄；6—雙向反推螺旋槽；7—起動銷；8--起動螺旋槽；9一起動軸；IO—禊塊滾子；ll一滾珠；12—斜面；13—鍥塊 滾子；14—起動手柄；15--反推塊；16--雙向螺旋凹槽；17—弧形凸塊；18--
鑲套；19--起動銷；20--單向軸承的內圈；21—單向軸承的外圈；22--單向 軸承的內圈；23—弧形凸塊。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
圖l為本發明的實施例l。圖中，含有起動手柄5、單向反推軸承，單 向反推軸承的內圈3高出單向反推軸承的外圈2，單向反推軸承的內圈3與 外圈2之間設有鍥塊滾子10和滾珠11,鍥塊滾子10橫斷面上的矢徑連續 變化，內燃機的起動軸9上帶有起動螺旋槽8，單向反推軸承的內圈3空套 在內燃機的起動軸9上，起動手柄5的端部設有起動銷7，起動手柄5上逸 安裝了反推銷4,單向反推軸承的外圈2固定裝配在內燃機起動 [ 1內，單 向反推軸承的內圈3的外端均布有兩個雙向反推螺旋槽6，雙向反推螺旋槽 6與起動手柄5上的反推銷4相接觸，單向反推軸承的內圈3上的雙向反推 螺旋槽6導程為150 mm，克服了各零件裝配後軸向長度上產生的累計誤差， 以保證起動手柄5在24-27度轉角內與起動軸2脫開。單向反推軸承正向旋 轉時，單向反推軸承的內圈3、外圈2與鍥塊滾子10的摩擦力使鍥塊滾子 IO向小矢徑方向轉動，單向反推軸承的內圈3、外圈2之間可以相對轉動； 如反向旋轉時，單向反推軸承的內圈3、外圈2與鍥塊滾子10的摩擦力使鍥塊滾子10向大矢徑方向轉動，導致鍥塊滾子IO禊在單向反推軸承的內圈 3與單向反推軸承的外圈2之間，使之不能相對轉動。當起動手柄5正向旋 轉內燃機時，單向反推軸承的內圈3處於自由旋轉狀態；當內燃機發生反轉 時，內燃機的起動軸9上的起動螺旋槽8通過起動手柄5上的起動銷7強制 起動手柄5反轉；因為此時單向反推軸承的內圈3處於自鎖制動狀態，起動 手柄5上的反推銷4壓在單向反推軸承的內圈3上的雙向反推螺旋槽6的工 作面上，從而使起動手柄5受雙向反推螺旋槽6產生的反作用力的軸向分力 亦即軸向反推力作用而後退，直至起動銷7退出與起動螺旋槽8嚙合的位置， 切斷內燃機的起動軸9與起動手柄5的傳動，起動手柄5脫開並停止反轉。 圖2為本發明的實施例1中的起動手柄5的結構示意圖t圖2中，起動 手柄5上設有起動銷7，起動手柄5上還安裝有反推銷4，起動手柄5上的 反推銷4的長度大於起動手柄5上起動銷7的長度，與單向反推軸承的內圈 3的外徑相等，起動手柄5上的反推銷4的兩端圓柱面上，設有與單向反推 軸承的內圈3上的雙向反推螺旋槽6相匹配的斜面12，以加大起動手柄5 上的反推銷4與單向反推軸承的內圈3上的雙向反推螺旋槽工作面的接觸面 積，減少兩者的接觸應力和磨損。
圖3為本發明的實施例2。圖中，圖3中，含有起動手柄14、單向反推 軸承，單向反推軸承由單向軸承和鑲套18組成，單向軸承的內圈20高出單 向軸承的外圈21，單向軸承的內圈20與外圈21之間設有鍥塊滾子13，鍥 塊滾子13橫斷面上的矢徑連續變化，內燃機的起動軸9上帶有起動螺旋槽 8，單向軸承的內圈20空套在內燃機的起動軸9上，起動手柄14的端部設 有起動銷19,起動手柄14上還安裝了軸向設有雙向螺旋凹槽16的反推塊 15，單向軸承的內圈20緊配安裝了鑲套18，鑲套18的外端設有與起動手 柄14上的反推塊15上的雙向螺旋凹槽16相接觸的弧形凸塊17，弧形凸塊 17的中心線與單向軸承的軸心線垂直；反推塊15的雙向螺旋凹槽16的兩個螺旋面的導程為175mm，單向軸承的外圈21壓裝固定在內燃機起動孔1 內。單向軸承正向旋轉時，單向軸承的內圈20、外圈21與鍥塊滾子13的 摩擦力使鍥塊滾子13向小矢徑方向轉動，單向軸承的內圈20、外圈21之 間可以相對轉動；如反向旋轉時，單向軸承的內圈20、外圈21與鍥塊滾子 13的摩擦力使鍥塊滾子13向大矢徑方向轉動，導致鍥塊滾子13鍥在單向 軸承的內圈20與單向軸承的外圈21之間，使之不能相對轉動。當起動手柄 IO正向旋轉內燃機時，單向軸承的內圈20處於自由旋轉狀態；當內燃機發 生反轉時，內燃機的起動軸9上的起動螺旋槽8通過起動手柄14上的起動 銷19強制起動手柄14反轉；因為此時單向軸承的內圈20處於自鎖制動狀 態，起動手柄14上的反推塊15上的雙向反推螺旋槽16推壓緊固在單向軸 承的內圈20上的鑲套18上的弧形凸塊17，從而使起動手柄14受雙向反推 螺旋槽16產生的反作用力的軸向分力亦即軸向反推力作用而後退，直至起 動銷19退出與起動螺旋槽8嚙合的位置，切斷內燃機的起動軸9與起動手 柄14的傳動，起動手柄14脫開並停止反轉。
圖4為本發明的實施例2中的起動手柄14的結構示意圖L圖4中，起 動手柄12的端部設有起動銷19，起動手柄14上還安裝了軸向設有雙向螺 旋凹槽16的反推塊15。
圖5為本發明的單向反推軸承的另一實施例結構示意圖。圖5中，單向 反推軸承含有單向反推軸承的內圈22、單向反推軸承的外圈21,單向軸承 的內圈22高出單向軸承的外圈21，單向軸承的內圈22與外圈21之間設有 鍥塊滾子13，楔塊滾子13橫斷面上的矢徑連續變化，單向軸承的內圈22 的外端設有與起動手柄14上的反推塊15上的雙向螺旋凹槽16相接觸的弧 形凸塊23,弧形凸塊23的中心線與單向軸承的軸心線垂直；
本發明的兩個實施例均適用於國內面廣量大的S、 ZH、 ZS等系列單缸柴 油機為代表的起動軸上帶有起動螺旋槽8的柴油機。適當變換起動手柄頭部結構，改起動銷為螺旋起動槽，可適用於起動軸上設置起動銷的內燃機，如
國內面廣量大的R、 EM等系列單缸柴油機為代表的起動軸上帶有圓柱起動銷 結構的內燃機。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上 的限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。 任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利 用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修 飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的 內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化 及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1、內燃機起動手柄防反轉裝置，含有起動手柄、只能作單向相對運動的轉動副元件，起動手柄上設有起動銷，其特徵在於起動手柄上還安裝有反推銷或軸向設有雙向螺旋凹槽的反推塊，只能作單向相對運動的轉動副元件的外圈固定在內燃機本體上，只能作單向相對運動的轉動副元件的內圈的外端設有與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相同的反推螺旋槽，或設有與起動手柄上的反推塊上的雙向螺旋凹槽工作面相接觸的弧形凸塊。
2、 根據權利要求l所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於只 能作單向相對運動的轉動副元件為單向反推軸承，單向反推軸承的內、外 圈之間設有若干鍥塊滾子。
3、 根據權利要求2所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽導程為113-216mm。
4、 根據權利要求3所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於單 向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽導程為132-180mm。
5、 根據權利要求1或4所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於起動手柄上的反推銷為圓柱形，安裝在起動手柄上起動銷的後側，起動 手柄上的反推銷的長度大於起動手柄上起動銷的長度。
6、 根據權利要求5所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於單 向反推軸承的內圈上均布有兩個反推螺旋槽。
7、 根據權利要求6所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於起 動手柄上的反推銷的兩端圓柱面上，設有與單向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽相匹配的斜面。
8、 根據權利要求6所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於單 向反推軸承的內圈上的反推螺旋槽是雙向反推螺旋槽，其中，與內燃機起 動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相同一側的反推螺旋槽為工作面，其導程為 113-216mm，最佳導程為132-180mra;與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋 方向相反一側的反推螺旋槽的導程大於113ram直至無窮大而成為與內燃機 起動軸軸線平行的直槽。
9、 根據權利要求2所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於單 向反推軸承的內圈的外端設有圓弧形凸塊，且圓弧形凸塊的中心線與單向 反推軸承的軸心線垂直，相應地，起動手柄上設有反推塊，反推塊上設有 雙向反推螺旋凹槽。
10、 根據權利要求1所述的內燃機起動手柄防反轉裝置，其特徵在於 單向反推軸承由單向軸承和鑲套組成，鑲套固定安裝在單向軸承內圈的孔 內，鑲套的外端設有與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相同的反推 螺旋槽或設有圓弧形凸塊。
11、 根據權利要求1、 7、 8、 9或10所述的內燃機起動手柄防反轉裝 置，其特徵在於單向反推軸承外圈與內燃機的起動孔的孔壁固定為一體。
全文摘要
內燃機起動手柄防反轉裝置，含有起動手柄、只能作單向相對運動的轉動副元件，起動手柄上設有起動銷，起動手柄上還安裝有反推銷或軸向設有雙向螺旋凹槽的反推塊，只能作單向相對運動的轉動副元件的外圈固定在內燃機本體上，只能作單向相對運動的轉動副元件的內圈的外端設有與內燃機起動軸上的起動螺旋槽螺旋方向相同的反推螺旋槽，或設有與起動手柄上的反推塊上的雙向螺旋凹槽工作面相接觸的弧形凸塊。以單向反推軸承替代現有技術中的棘輪止回機構，克服了棘輪機構因存在棘齒間距而造成的空轉角，實現了沒有空轉角的無級止回，有效地減小手柄的反轉脫開角，提高了防止手柄反轉的效果，結構簡單，零件數量少，可靠性高，不影響正常起動效果。
文檔編號F02N1/00GK101576040SQ200910029460
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月14日 優先權日2009年4月14日
發明者張超建 申請人:江蘇江淮動力股份有限公司