專利名稱：具有過(guò)熱保護(hù)裝置的起動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)器，尤其涉及裝有過(guò)熱保護(hù)裝置的起動(dòng)器。
背景技術(shù)：
通常，在起動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，使用者通過(guò)操縱鑰匙開關(guān)手動(dòng)控制起動(dòng)器的操作。在這種情況下，如果出現(xiàn)起動(dòng)開關(guān)的返回故障或類似的非正常狀態(tài)，則電樞線圈可能會(huì)經(jīng)受絕緣擊穿，引起線圈之間的短路，于是巨大的幾百安培的電流由電源長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供給起動(dòng)器電機(jī)，這樣極大的熱負(fù)載則施加在起動(dòng)器上。另一方面，如果由于一些原因，故障發(fā)生在電磁開關(guān)上，起動(dòng)器電機(jī)可能會(huì)在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下被連續(xù)通電。
為了解決這種包含極大熱負(fù)載的非正常狀態(tài)，可以考慮利用某些裝置使起動(dòng)器電機(jī)與電源電絕緣。這種已有考慮的典型的例子公開在國(guó)際公開號(hào)為WO 00/19091的日本實(shí)用新型公開公報(bào)(JP-UM-A)No.04-64972、日本特許公開公報(bào)(JP-A)No.10-66311和法國(guó)專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書(FR-A)No.2785086中。
在JP-UM-A 04-64972公開的起動(dòng)器中，電刷引線(電刷辮)具有提供熔斷功能的橫截面減小的部分，因此，當(dāng)起動(dòng)器電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)通電時(shí)，橫截面減小的部分熔化或熔斷，切斷包括電刷引線的電路。然而，由于電刷引線是銅制的，電刷引線的熔化溫度超過(guò)1100℃。而且，由于銅良好的導(dǎo)熱性，即使在熔化后銅制電刷引線也能向鄰近零件傳遞高溫甚至損壞鄰近零件。這造成了安全方面的問題。
而且，在起動(dòng)器在電機(jī)的磁場(chǎng)系統(tǒng)中使用永久磁鐵的情況下，如圖20所示，由于電刷引線200直接連接或焊接到電機(jī)引線210上，在引線200，210之間的連接部分靠近支承電機(jī)引線210的接頭220。在這種布置中，如果電刷引線200的結(jié)構(gòu)具有熔斷功能，在電刷引線200熔化時(shí)產(chǎn)生的高溫的作用下，接頭200會(huì)損壞。
對(duì)于由許多成束的細(xì)導(dǎo)線形成的電刷引線、電機(jī)引線或類似的引線而言，由于在相鄰的導(dǎo)線之間具有大的接觸電阻，在這些導(dǎo)線之間難于形成熔焊連接。因此用釬焊代替熔焊。然而，與熔焊相比，釬焊的生產(chǎn)率較低，因此增加了生產(chǎn)成本。
WO 00/19091中公開的起動(dòng)器具有包含在電機(jī)電路中的熱熔絲，使得當(dāng)受熱到預(yù)定的溫度時(shí)，熱熔絲熔化或熔斷，以切斷或斷開電機(jī)電路。然而，在所公開的布置中，由于熱熔絲設(shè)置在起動(dòng)器的外面，所以需要防止熱熔絲和周圍起動(dòng)器零件(如發(fā)動(dòng)機(jī)配件、電線等)之間的干涉。這會(huì)破壞起動(dòng)器相對(duì)于汽車的安裝性能。熱熔絲形成為結(jié)構(gòu)上與電機(jī)電路無(wú)關(guān)的單獨(dú)元件，這增加了起動(dòng)器的零部件數(shù)量，并增加了起動(dòng)器的制造成本。
JP-A 10-66311和FR-A 2785086中公開的起動(dòng)器包括具有減小橫截面的凹槽部分的電機(jī)引線或電刷引線(電刷辮)，當(dāng)由于過(guò)電流通過(guò)凹槽而使引線受熱到預(yù)定的溫度時(shí)，所述引線可以熔化以切斷電機(jī)電路。在所公開的起動(dòng)器中，由于凹槽部分形成在具有高導(dǎo)熱性的電機(jī)引線或電刷引線中，在凹槽部分產(chǎn)生的高溫可以通過(guò)引線本身的導(dǎo)熱性容易地從凹槽散去。因此，為了確保在凹槽部分發(fā)生熔化，必須將凹槽部分的槽截面減小到相當(dāng)小的程度。然而，局部有凹槽的引線在汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷路，這種要求增加了斷路的風(fēng)險(xiǎn)。另外，對(duì)于使用引線的電機(jī)電路而言，引線的橫截面局部減小直接導(dǎo)致電路電阻的增加，這將降低起動(dòng)器的輸出。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有熔斷功能或裝置的起動(dòng)器，當(dāng)起動(dòng)器的電流通路受到遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，所述熔斷功能或裝置能可靠、安全地切斷電流通路，而不需要設(shè)置在起動(dòng)器外面的單獨(dú)的熱熔絲，并且不會(huì)減少起動(dòng)器的輸出。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種起動(dòng)器，包括電機(jī)，該電機(jī)在被提供起動(dòng)電流時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，并具有機(jī)架和安裝在機(jī)架上的環(huán)形接頭；電機(jī)電路，其用作起動(dòng)電流從電池流到電機(jī)的通路；電磁開關(guān)，其設(shè)置在電機(jī)電路中，用于選擇性允許或阻止起動(dòng)電流流過(guò)電機(jī)電路。電機(jī)電路包括電機(jī)引線，其穿過(guò)環(huán)形接頭，并具有設(shè)置在機(jī)架外并與電磁開關(guān)連接的第一端部和設(shè)置在機(jī)架內(nèi)的第二端部；電機(jī)內(nèi)部電路，其設(shè)置在電機(jī)內(nèi)部，并形成一電流通路，由電機(jī)引線提供的起動(dòng)電流流過(guò)該通路；中間件，該件由金屬制成，并導(dǎo)電連接在電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路之間，或者連接到電機(jī)內(nèi)部電路的中間部分。該中間件具有當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)會(huì)熔化從而斷開電機(jī)電路的熔斷功能。
利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)，具有熔斷功能的中間件會(huì)熔化或熔斷，從而切斷或斷開電機(jī)電路。通過(guò)這樣斷開電機(jī)電路，能避免連續(xù)激勵(lì)電機(jī)。
當(dāng)中間件設(shè)置在電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路之間時(shí)，電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路不需要例如通過(guò)釬焊直接連接。相反地，電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路可以連接到中間件上。在這種情況下，由于電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路通過(guò)焊接連接到中間件的金屬表面上，與將難于焊接的引線連接到一起的直接釬焊工藝的效果相比，這種連接工藝顯著提高了效率。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿，該連接桿分成第一桿件和第二桿件。中間件設(shè)置在第一桿件和第二桿件之間，第一和第二桿件與中間件導(dǎo)電連接。
由于中間件設(shè)置在連接桿的中間部分中，可以在易熔的中間件和易受熱影響的橡膠環(huán)形接頭之間提供較大的空間。利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)中間件熔化時(shí)，較少的熱量傳遞給環(huán)形接頭。因此能保護(hù)環(huán)形接頭免于在高溫下受熱損壞。而且，能夠根據(jù)連接桿的分離位置改變中間件的位置。換句話說(shuō)，中間件能位于連接桿上的任何位置，并因此具有較高程度的設(shè)計(jì)自由度。可顯著減輕由特殊條件要求的中間件尺寸和結(jié)構(gòu)上的限制。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方式中，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿，并且中間件設(shè)置在連接桿和電機(jī)引線的第二端部之間。連接桿和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
在本發(fā)明的又一優(yōu)選方式中，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿和設(shè)置在連接桿低電位側(cè)的內(nèi)導(dǎo)體。中間件設(shè)置在連接桿和內(nèi)導(dǎo)體之間，連接桿和內(nèi)導(dǎo)體與中間件導(dǎo)電連接。
通過(guò)這樣將中間件布置在連接桿的低電位側(cè)，可以在易熔的中間件和易受熱影響的橡膠環(huán)形接頭之間提供較大的空間。當(dāng)中間件熔化時(shí)，較少的熱量傳遞給環(huán)形接頭。能基本上保護(hù)環(huán)形接頭免于受熱損壞。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方式中，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路并與電機(jī)的正電刷連接的電刷引線。中間件設(shè)置在電刷引線和電機(jī)引線的第二端部之間。電刷引線和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
利用這種結(jié)構(gòu)，電機(jī)引線和電刷引線不需要通過(guò)低效率的釬焊直接連接。相反地電機(jī)和電刷引線通過(guò)焊接與中間件連接。與釬焊相比，利用中間件的焊接操作具有高的效率。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方式中，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的磁場(chǎng)線圈，并且連接桿設(shè)置在磁場(chǎng)線圈和電機(jī)引線的第二端部之間。磁場(chǎng)線圈和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
利用這種結(jié)構(gòu)，電機(jī)引線和磁場(chǎng)線圈不需要通過(guò)釬焊直接連接，而可以通過(guò)焊接與中間件連接。與釬焊相比，利用中間件的焊接操作具有高的效率。
優(yōu)選地，中間件由電阻比電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路大且導(dǎo)熱率比電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路小的材料制成。
由于熔斷功能設(shè)計(jì)到大電阻的中間件上，當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)，中間件將可靠地熔化以斷開電機(jī)電路。另外，由于中間件的導(dǎo)熱率比電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路小，因此較少的熱量從中間件傳遞到鄰近的部件。這能確保環(huán)形接頭有效地免于高溫的影響。
優(yōu)選地，中間件具有形成一部分電流通路的限流部分，起動(dòng)電流從所述通路中流過(guò)。
利用所提供的限流部分，中間件的熔化將僅發(fā)生在限流部分。這將增加熔化作業(yè)(熔斷功能)的可靠性。
中間件為具有三個(gè)突起的通常的T形結(jié)構(gòu)。三個(gè)突起之一形成T形結(jié)構(gòu)的中間頭部并與電機(jī)引線連接，其余的突起形成T形結(jié)構(gòu)的臂部并與電機(jī)內(nèi)部電路連接。T形結(jié)構(gòu)的中間件具有形成在一個(gè)突起和其余每個(gè)突起之間的切口槽，使得形成橫截面減小的限流部分。限流部分形成一部分電流通路，所述電流通路在一個(gè)突起和其余每個(gè)突起之間延伸。
利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)，中間件將在限流部分熔化或熔斷。
優(yōu)選地，中間件由鐵制成。鐵的電阻大約是通常用作引線材料的銅的電阻的六倍。這意味著鐵制中間件會(huì)早于銅制引線熔化。另外，鐵的導(dǎo)熱率是銅導(dǎo)熱率的五分之一。這意味著從中間件傳遞到電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路的熱量得到充分抑制。而且，鐵是容易得到的材料且廉價(jià)，這將有利于降低成本。
優(yōu)選地，中間件包括板形件，電機(jī)引線和/或一部分電機(jī)內(nèi)部電路焊接到該板形件的表面上。板形中間件適于壓制成形作業(yè)，并因此能廉價(jià)的進(jìn)行制造。而且，板形中間件能提供較大的表面積，適于焊接電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路。大的表面積便于光滑焊接作業(yè)，并且，與通過(guò)釬焊將難于焊接的引線直接連接到一起的常規(guī)焊接工藝所得到的效果相比，能將焊接工藝的效果提高到較高的水平。
優(yōu)選地，板形中間件的表面受到表面處理，以確保所希望的焊接強(qiáng)度。
通過(guò)，為了降低電機(jī)的內(nèi)部電阻，電機(jī)電路中所使用的這些零件，包括電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路都是銅制的。中間件是鐵制的，其是具有相對(duì)較高熔點(diǎn)的材料。當(dāng)這兩種相對(duì)較高熔點(diǎn)的材料焊接到一起時(shí)，會(huì)出現(xiàn)難題，這會(huì)導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不足以經(jīng)受住汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。為了解決這個(gè)難題，用一層低熔點(diǎn)材料處理中間件的表面。這種表面處理的典型例子是鍍錫。經(jīng)表面處理的中間件提高了焊接性，能夠提供大得足以經(jīng)受汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)的焊接強(qiáng)度，而不會(huì)引起故障性分離，并能執(zhí)行熔斷功能，同時(shí)提高可靠性。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種起動(dòng)器，包括電機(jī)，該電機(jī)包括磁場(chǎng)系統(tǒng)、電樞、設(shè)置在電樞上的整流子和設(shè)置在整流子上的電刷，當(dāng)起動(dòng)電流由電池提供到電樞時(shí)，電機(jī)通過(guò)電樞產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力；電磁開關(guān)，其具有電池的電池端子和連接到電機(jī)的電機(jī)端子，可操作電磁開關(guān)以導(dǎo)電連接或斷開電池和電機(jī)端子；電流通路，其形成在起動(dòng)器內(nèi)部，用于流過(guò)起動(dòng)電流；和多個(gè)電路部件，它們導(dǎo)電連接在一起形成電流通路。選擇多個(gè)電路部件中的一個(gè)具有當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)會(huì)熔化從而斷開電機(jī)電路的電導(dǎo)切斷功能，所選擇的電路部件在大于其整個(gè)長(zhǎng)度一半的長(zhǎng)度上減小橫截面積，以便執(zhí)行電導(dǎo)切斷功能。
通過(guò)減小所選擇電路部件的橫截面，可以在電流通路中提供一個(gè)高電流密度部分。當(dāng)電流通路受到過(guò)大的熱負(fù)載時(shí)，高電流密度部分產(chǎn)生焦耳熱，最終熔化或熔斷，從而切斷電流通路。這種結(jié)構(gòu)不需要單獨(dú)的熱熔絲或雙金屬，它們將增加起動(dòng)器的成本。而且，由于是通過(guò)在不小于所選擇電路部件整個(gè)長(zhǎng)度一半的長(zhǎng)度上減小所選擇電路部件的橫截面積來(lái)提供電導(dǎo)切斷功能，而不是象常規(guī)結(jié)構(gòu)一樣通過(guò)局部縮減橫截面積，能降低由熱傳導(dǎo)引起的溫度下降。另外，由于所選擇的減小橫截面的電路部件產(chǎn)生的熱量能有效地被用來(lái)在短時(shí)間內(nèi)可靠地引起熔化，因此不需要象現(xiàn)有結(jié)構(gòu)那樣極大地減小所選擇電路部件的橫截面積。而且，與前述常規(guī)結(jié)構(gòu)不同，所選擇的電路部件能避免應(yīng)力集中，因?yàn)樗x擇的電路部件的橫截面積在其整個(gè)長(zhǎng)度的至少一半上減小。因此，橫截面積的減小不會(huì)導(dǎo)致所選擇的電路部件的機(jī)械強(qiáng)度明顯地降低。所選擇的電路部件高度耐斷，否則斷開將由于汽車運(yùn)動(dòng)期間的振動(dòng)的原因而發(fā)生。
優(yōu)選地，所選擇的電路部件設(shè)置電機(jī)內(nèi)部。因此，所選擇電路部件的熔化幾乎對(duì)設(shè)置在起動(dòng)器周圍的汽車零部件和電氣配線沒有熱效應(yīng)。因此，可以安全的切斷電機(jī)電路。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，磁場(chǎng)系統(tǒng)包括形成磁路的軛、固定安裝在軛內(nèi)周面上的磁極和纏繞在相應(yīng)的磁極上的磁場(chǎng)線圈，所選擇的具有電導(dǎo)切斷功能的電路部件由磁場(chǎng)線圈形成。由于磁場(chǎng)線圈具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，可以獲得熔化所必需的熱能而不需要過(guò)度地減小橫截面積。
優(yōu)選地，每個(gè)磁場(chǎng)線圈具有在其整個(gè)長(zhǎng)度上減小的橫截面積，以便執(zhí)行電導(dǎo)切斷功能。這種結(jié)構(gòu)允許使用較小直徑的導(dǎo)體，這有利于降低成本。
優(yōu)選地，每個(gè)磁場(chǎng)線圈具有卷繞開始端部和與卷繞開始端部相對(duì)的卷繞結(jié)束端部，利用施加的拉應(yīng)力預(yù)拉伸卷繞開始端部和卷繞結(jié)束端部中的至少一個(gè)。當(dāng)熔化時(shí)，已預(yù)拉伸的端部自動(dòng)分離成兩部分。這將提高導(dǎo)體切斷作用的可靠性。
除去所選擇的電路部件的多個(gè)電路部件包括設(shè)置在電機(jī)易燃部件附近或與其接觸的高溫免除部件，在多個(gè)電路部件中，高溫免除部件具有最大的橫截面積和最小的電流密度。
優(yōu)選地，高溫免除部件的電流密度為所選擇電路部件的橫截面積減小部分的電流密度的二分之一。
高溫免除部件包括被由橡膠制成并形成易燃部件的環(huán)形接頭支承的電機(jī)引線，該電機(jī)引線具有設(shè)置在電機(jī)外并在一端與電機(jī)端子連接的第一部分和設(shè)置在電機(jī)內(nèi)的第二部分。
在另一替換形式中，高溫免除部件包括電機(jī)引線和連接桿，電機(jī)引線被由橡膠制成并形成易燃部件的環(huán)形接頭支承，連接桿被由樹脂形成并形成易燃部件的絕緣子支承，電機(jī)引線具有設(shè)置在電機(jī)外并在一端與電機(jī)端子連接的第一部分和設(shè)置在電機(jī)內(nèi)的第二部分，連接桿使電機(jī)引線和磁場(chǎng)線圈導(dǎo)電連接。
利用減小的電流密度，高溫免除部件(電機(jī)引線和連接桿)產(chǎn)生比常規(guī)零件少的熱量，因此，由易燃材料形成的環(huán)形接頭和絕緣子可免受高溫影響。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的中間板和與中間板連接的一部分電機(jī)電路的平面圖。
圖2是中間板的放大平面圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的起動(dòng)器的半剖面圖。
圖4是起動(dòng)器的電路圖。
圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的中間板和與中間板連接的一部分電機(jī)電路的平面圖。
圖6是從圖3中起動(dòng)器的軸向看的平面圖，表示本發(fā)明第三實(shí)施例的電機(jī)的內(nèi)部電路。
圖7是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的起動(dòng)器的半剖面圖。
圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例電機(jī)電路的電路圖。
除了示出本發(fā)明改進(jìn)的中間件或板的可替換結(jié)構(gòu)以外，圖9-11與圖8相似。
圖12是本發(fā)明第四實(shí)施例的起動(dòng)器的半剖面圖。
圖13A是圖12的起動(dòng)器的磁場(chǎng)系統(tǒng)的剖面圖。
圖13B是圖13A的端面圖。
圖14是圖12所示起動(dòng)器的電磁開關(guān)的剖面圖。
圖15是圖12所示起動(dòng)器的電機(jī)電路的電路圖。
圖16是表示本發(fā)明第四實(shí)施例的磁場(chǎng)線圈熔化部分的位置的簡(jiǎn)要電路圖。
圖17A-17C是本發(fā)明第五實(shí)施例的電機(jī)引線的部分平面部。
圖18A-18C是本發(fā)明第六實(shí)施例的電刷辮的部分立體部。
圖19A和19B是本發(fā)明第七實(shí)施例的連接桿的部分立體部。
圖20是表示常規(guī)起動(dòng)器電機(jī)引線和電刷引線之間的連接的平面圖。
優(yōu)選實(shí)施方式下面將參照附圖僅通過(guò)例子詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的某些優(yōu)選結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式，其中在所有附圖中相同或相應(yīng)的部件用相同的標(biāo)記表示。
圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例具有熔斷功能的中間板(中間件)34和與中間板34連接的一部分電機(jī)電路。圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的起動(dòng)器的半橫截面。
如圖3所示，起動(dòng)器1通常包括用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的電機(jī)2、由電機(jī)2驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的輸出軸3、安裝在輸出軸3上的小齒輪位移件(在后說(shuō)明)和電磁開關(guān)5，其中電磁開關(guān)5兼具通過(guò)齒輪撥叉4迫使小齒輪位移件在一個(gè)方向(圖3中向左)遠(yuǎn)離電機(jī)的功能和打開、關(guān)閉設(shè)在電機(jī)電路(圖4)中的接觸裝置A(在后說(shuō)明)的功能。
電機(jī)2包括實(shí)質(zhì)上公知的直流(dc)電機(jī)，并包括用于產(chǎn)生磁通量的磁場(chǎng)系統(tǒng)6、具有整流子7的電樞8和設(shè)置在整流子7中的電刷9。
磁場(chǎng)系統(tǒng)6由中空?qǐng)A筒形軛6a和設(shè)置在圓筒形軛6a的內(nèi)圓周上的多個(gè)永久磁體6b組成。軛6a保持在前機(jī)殼10和端架11之間，以便形成磁路。軛6a也用作電機(jī)2的機(jī)架。多個(gè)永久磁體6b在軛6a的圓周方向上以相等的間隔列置。
電樞8具有形成電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)軸的電樞軸8a。電樞軸8a具有通過(guò)軸承12由輸出端3轉(zhuǎn)動(dòng)支承的第一端(圖3中左端)和通過(guò)軸承13由端架11轉(zhuǎn)動(dòng)支承的第二端(圖3中右端)。輸出軸3和電樞軸8a可相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
整流子7由多個(gè)相互電絕緣整流子片組成，并布置形成固定安裝在電樞軸8a的后端部(圖3中右端部)上的圓筒。整流子7的每個(gè)整流子片可導(dǎo)電地并機(jī)械地連接到電樞8的多個(gè)電樞線圈8b中的相應(yīng)一個(gè)上。
如圖4所示，電刷9由設(shè)置在電樞8正極(或+)側(cè)的正電刷9a和設(shè)置在電樞8的負(fù)極(或-)側(cè)的負(fù)電刷9b組成。每個(gè)電刷9a，9b固定在電刷座14(圖3)上，并設(shè)置在整流子7的外周上，使得每個(gè)電刷9a，9b在電刷彈簧15(圖3)的作用下與整流子7的外周面保持接觸。
輸出軸3通過(guò)減速器(在后說(shuō)明)與電樞軸8a共軸設(shè)置。輸出軸3具有通過(guò)軸承16由前機(jī)殼10轉(zhuǎn)動(dòng)支承的一端(圖3中左端)和通過(guò)軸承17由中間殼體18轉(zhuǎn)動(dòng)支承的相對(duì)端。
減速器包括公知的行星齒輪機(jī)構(gòu)，其將電樞8的旋轉(zhuǎn)速度減小到行星齒輪19的旋轉(zhuǎn)速度。行星齒輪19的轉(zhuǎn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))通過(guò)齒輪軸20傳遞到輸出軸3，其中行星齒輪19安裝在齒輪軸20上。
中間殼體18設(shè)置在前機(jī)殼10的開口端(圖3中右端)，以便封閉內(nèi)部齒輪21的轉(zhuǎn)動(dòng)。
小齒輪位移件由單向聯(lián)軸器(也稱為超越離合器或過(guò)速離合器)22和小齒輪23組成。單向離合器22用于將輸出軸3的旋轉(zhuǎn)傳遞到小齒輪23。為此，單向離合器22由通過(guò)螺旋齒嚙合與輸出軸3連接的有齒管22a、與有齒管22a整體形成的外環(huán)22b、設(shè)置在外環(huán)22b內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)22c和設(shè)置在外、內(nèi)環(huán)22b，22c之間限定的楔形空間中的滾柱22d組成。小齒輪23設(shè)置在與電機(jī)2相對(duì)的內(nèi)環(huán)的一側(cè)(圖3中左側(cè))。小齒輪23與單向離合器22的內(nèi)環(huán)22c整體形成，并由軸承24轉(zhuǎn)動(dòng)支承在輸出軸3上。
電磁開關(guān)5包括勵(lì)磁線圈5a、柱塞5b和復(fù)位彈簧5c，其中當(dāng)剛一進(jìn)行合上起動(dòng)開關(guān)25(圖4)的操作就受到電池26的電流的激勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁線圈5a產(chǎn)生磁力；柱塞5b插在勵(lì)磁線圈5a中用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得當(dāng)勵(lì)磁線圈受到激勵(lì)時(shí)，柱塞5b在勵(lì)磁線圈5a產(chǎn)生的磁力所導(dǎo)致的吸引力的作用下在圖3中向右移動(dòng)；復(fù)位彈簧5c在圖3中向左推動(dòng)柱塞5b，使得當(dāng)勵(lì)磁線圈5a去激勵(lì)時(shí)，柱塞5b在復(fù)位彈簧5c力的作用下返回到其圖3中所示的原始位置。
齒輪撥叉4使電磁開關(guān)5的柱塞5b與單向離合器22的有齒管22a連接。齒輪撥叉4可繞其支承點(diǎn)4a樞轉(zhuǎn)，使得柱塞的運(yùn)動(dòng)能傳遞到小齒輪位移件。
接觸裝置A包括通過(guò)兩個(gè)外部端子27，28與電機(jī)電路連接的一對(duì)固定觸頭29(29a，29b)和與柱塞5b的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)連接(或可與柱塞5b協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng))的可動(dòng)觸頭30。當(dāng)可動(dòng)觸頭30與固定觸頭29接觸以進(jìn)行或完成固定觸頭29之間的電連接時(shí)，接觸裝置A處于閉路狀態(tài)。相反的，當(dāng)可動(dòng)觸頭30與固定觸頭29脫離接觸以切斷固定觸頭29之間的電連接時(shí)，接觸裝置A處于開路狀態(tài)。
外部端子27，28包括導(dǎo)電地并機(jī)械地與一個(gè)固定觸頭29a連接的電池端子27(圖4)和導(dǎo)電地并機(jī)械地與另一個(gè)固定觸頭29b連接的電機(jī)端子28(圖4)。電池端子27和電機(jī)端子28都固定安裝在觸頭蓋5d上。電池端子27具有從觸頭蓋5d向外突出的螺紋部分(未示出)，用于與電池引線31連接(圖4)。電機(jī)端子28也具有從觸頭蓋5d向外突出的螺紋部分，并且電機(jī)引線32連接到電機(jī)端子28的突出螺紋部分上。
如圖1所示，電機(jī)電路包括電機(jī)引線32、與正電刷9a連接的兩個(gè)電刷引線33、導(dǎo)電連接在電機(jī)引線32和每個(gè)電刷引線33之間的中間板(中間件)34。
電機(jī)引線32延伸穿過(guò)安裝在端架11(圖3)上的接頭35，并具有設(shè)置在端架11外側(cè)的第一部分和設(shè)置在端架11內(nèi)側(cè)的第二部分。電機(jī)引線32的第一端部具有形成在與接頭35相對(duì)的遠(yuǎn)端的環(huán)形端子部32a。端子部32a配裝在電機(jī)端子28的螺紋部分上，并通過(guò)螺母36緊固在電機(jī)端子上(圖3)。電機(jī)引線32的第二端部在遠(yuǎn)離接頭35的端部焊接到中間板34的表面上，如圖1所示。
接頭35由橡膠制成，并在其中心部分具有圓形通孔，用于電機(jī)引線32從其穿過(guò)。接頭35安裝在端架11上，使得電機(jī)引線32與端架11保持電絕緣狀態(tài)。
如圖1所示，每個(gè)電刷引線33均具有與對(duì)應(yīng)的一個(gè)正電刷9a導(dǎo)電地并機(jī)械地連接的一個(gè)端部，以及焊接到中間板34表面上的相對(duì)端部。
中間板34具有熔斷功能，當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，中間板34通過(guò)本身的熔化或熔斷能切斷或斷開電機(jī)電路。例如，中間板34由鐵制成。如圖1和2所示，中間板34被壓制成具有三個(gè)突起34a，34b，34c的通常的T形結(jié)構(gòu)。形成T形結(jié)構(gòu)的中間頭部的中間突起34a(圖2)與電機(jī)引線32連接。設(shè)置在中間突起34a的相對(duì)兩側(cè)并形成T形結(jié)構(gòu)的臂部的左、右突起34b和34c與電刷引線33連接。這樣，電機(jī)引線32和電刷引線33通過(guò)中間板34導(dǎo)電連接在一起。中間板34還具有斷路槽34d，其形成在中間突起34a和每個(gè)左、右突起34b和34c之間。通過(guò)提供這種斷路槽34d，中間板34具有橫截面減小的限流部分34e。
更具體地，如圖2所示，中間板34是具有在不同方向取向的三個(gè)突起34a，34b，34c的一般T形結(jié)構(gòu)。在這方面，中間板34也可以稱為通常的三角形中間板。三個(gè)突起34a，34b，34c之一34a與電機(jī)引線32連接(圖1)，剩余的兩個(gè)突起34b，34c與電刷引線33，33連接(圖1)。斷路槽34d形成在中間突起34a和每個(gè)左、右突起34b和34c之間的角部，以及形成在左或右突起34b和34c的與中間突起34a相對(duì)的側(cè)邊并與前述角部相應(yīng)的位置。因此，所述實(shí)施例中的中間板34共具有四個(gè)斷路槽34d。
在中間突起34a和左、右突起34b，34c之間的相應(yīng)角部形成的斷路槽34d具有U形結(jié)構(gòu)，該U形結(jié)構(gòu)向與中間突起34a相對(duì)的左、右突起34b，34c側(cè)縱深延伸。同樣地，在左、右突起34b，34c側(cè)在與相應(yīng)角部對(duì)應(yīng)的位置形成的斷路槽34d也具有U形結(jié)構(gòu)，該U形結(jié)構(gòu)向相應(yīng)的U形斷路槽34d縱深延伸。這樣確定突起34a，34b，34c各自的橫截面積和表面積，以便確保容易連接的特性，并確保突起34a，34b，34c相對(duì)于電機(jī)引線32和電刷引線33的希望的連接強(qiáng)度。
通過(guò)這樣提供U形斷路槽34d，兩個(gè)具有減小的橫截面的限流部分34e位于中間突起34a和左、右突起34b和34c之間的連接部。限流部分34e各自形成熔化部分，當(dāng)在包括限流部分34e的電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，所述熔化部分易熔化。由于更靠近左、右突起34b，34c而不是中間突起34a來(lái)設(shè)置限流部分34e，能夠在熔化部分(限流部分)34e和易受到高溫影響的接頭35之間提供一段距離。
中間板34的外表面最好受到例如鍍錫的表面處理，以便確保表面處理過(guò)的中間板34與電機(jī)和電刷引線32，33之間的所希望的焊接強(qiáng)度。
下面將說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的起動(dòng)器1的運(yùn)行。
首先，手動(dòng)打開或閉合起動(dòng)開關(guān)25(圖4)，隨后電磁開關(guān)5的勵(lì)磁線圈5a受到激勵(lì)，從而向圖3中右側(cè)吸引或拉動(dòng)柱塞5b進(jìn)入到勵(lì)磁線圈5a中。柱塞5b的向右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致齒輪撥叉4在圖3中繞支承點(diǎn)4a順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此迫使小齒輪位移件沿著輸出軸3向左移動(dòng)。隨著小齒輪位移件的向左移動(dòng)，小齒輪23壓靠汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形齒輪37(圖3)的端面，起動(dòng)器1與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)壓靠時(shí)，小齒輪23的向左運(yùn)動(dòng)停止了。
柱塞5b的向右運(yùn)動(dòng)還引起接觸裝置A閉合，隨后電樞8受到激勵(lì)，并因此開始旋轉(zhuǎn)。減速器(行星齒輪機(jī)構(gòu))減小電樞8的旋轉(zhuǎn)，并隨后將電樞旋轉(zhuǎn)傳遞到輸出軸3。
這樣，輸出軸3以減小的速度旋轉(zhuǎn)。輸出軸3的旋轉(zhuǎn)通過(guò)單向離合器22傳遞到小齒輪23。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪23先運(yùn)動(dòng)一定角度或轉(zhuǎn)向某個(gè)位置，在該位置小齒輪23能與環(huán)形齒輪37嚙合接合。在完成小齒輪23和環(huán)形齒輪37之間的相互嚙合接合后，旋轉(zhuǎn)力從小齒輪23傳遞到環(huán)形齒輪37，從而轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷或打開起動(dòng)開關(guān)25，隨后勵(lì)磁線圈5a去激勵(lì)，從而允許柱塞5b在復(fù)位彈簧5c力的作用下在圖3中向左移動(dòng)到其原始位置。隨著柱塞5b的向左移動(dòng)，接觸裝置A打開，從而使電機(jī)去激勵(lì)，小齒輪位移件通過(guò)齒輪拔叉4沿輸出軸3在圖3中向右移動(dòng)，直到小齒輪位移件呈現(xiàn)圖3中所示的原始待機(jī)位置。
在上述討論的運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)起動(dòng)開關(guān)25的復(fù)位失敗，或者如果由于一些原因電機(jī)2在空載狀態(tài)下連續(xù)被激勵(lì)，則電樞線圈8b會(huì)經(jīng)受絕緣擊穿，引起線圈間的短路。在這種非正常狀態(tài)下，電機(jī)受到電池26提供的幾百安培大電流的連續(xù)激勵(lì)，結(jié)果是，電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載。在該段時(shí)間中，中間板34的溫度升高到預(yù)定的溫度，隨后中間板34在限流部分熔化，從而切斷或斷開電機(jī)電路。因此，能避免電機(jī)2的連續(xù)激勵(lì)。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的起動(dòng)器1中，熔斷功能被設(shè)計(jì)到具有比銅更大電阻的鐵制的中間板34上。當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，鐵中間板34能可靠地比由成束的細(xì)導(dǎo)線形成的電機(jī)引線32或電刷引線33更早地熔化。
另外，由于鐵的導(dǎo)熱率是銅的約五分之一，能相應(yīng)地減少由熔化的中間板34傳遞到電機(jī)引線32和電刷引線33的熱量。通過(guò)減少熱傳遞，盡管接頭35支承電機(jī)引線32，也能保護(hù)接頭35免受高溫的作用。
而且，利用具有比電機(jī)引線32或電刷引線33更大電阻的鐵制的中間板34上的熔斷功能，電機(jī)引線32或電刷引線33不會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度，而當(dāng)通過(guò)減小引線32，33之一的橫截面積將熔斷功能設(shè)計(jì)到電機(jī)引線32或電刷引線33上時(shí)，則可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度的降低。這種設(shè)置確保起動(dòng)器1具有更高的可靠性。
而且，由于用作中間板34材料的鐵是容易得到的低成本材料，能夠降低中間板34的生產(chǎn)成本。更進(jìn)一步，能通過(guò)壓制成形容易地生產(chǎn)中間板34。
中間板34具有四個(gè)設(shè)置成提供兩個(gè)具有減小的橫截面的限流部分34e的斷路槽34d，每個(gè)斷路槽形成在從中間板34和電機(jī)引線32之間的連接部延伸到中間板34和每個(gè)電刷引線33之間的連接部的電流通路中。通過(guò)這樣布置斷路槽34d，當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，中間板34僅在限流部分34e出現(xiàn)熔化。這將提高就中間板34的熔化位置和熔化時(shí)間而言的可靠性。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的起動(dòng)器1中，電機(jī)引線32和電刷引線33通過(guò)中間板34導(dǎo)電連接在一起。換句話說(shuō)，電機(jī)引線32和電刷引線33不需要直接連接在一起，而可以通過(guò)焊接到中間板34的表面上進(jìn)行連接。與將難于焊接的引線直接焊接到一起的設(shè)置方式相比，這種設(shè)置方式顯著地提高了生產(chǎn)效率。
更進(jìn)一步，由于中間板34的表面已經(jīng)受低熔點(diǎn)材料的表面處理工藝(例如，鍍錫)，能夠極容易地并提高可靠性地實(shí)現(xiàn)將電機(jī)和電刷引線32，33焊接到中間板34的表面。通過(guò)焊接形成的連接部分能承受在汽車運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)而不引起故障性的分離。無(wú)分離的連接部分還有助于改進(jìn)熔斷功能的可靠性。
圖5示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的中間板(中間件)34’和與中間板34’連接的一部分電機(jī)電路的平面圖。
與上述第一實(shí)施例中的中間板34一樣，圖5所示第二實(shí)施例中的中間板34’形成為通常的T形結(jié)構(gòu)，具有在三個(gè)不同方向的三個(gè)突起34a，34b，34c。形成T形結(jié)構(gòu)的中間頭部的中間突起34a與電機(jī)引線32連接。左、右突起34b和34c設(shè)置在中間突起34a的相對(duì)兩側(cè)，好象形成T形結(jié)構(gòu)的相對(duì)的臂部，并與兩個(gè)電刷引線33，33連接。中間板34’只具有一個(gè)斷路槽34d，其形成在與中間突起34a相對(duì)的一側(cè)，并位于左、右突起34b和34c的中間。
斷路槽34d形成為半圓形結(jié)構(gòu)(或通常的U形結(jié)構(gòu))，從與中間突起34a相對(duì)的一側(cè)向中間突起34a延伸，電機(jī)引線32與中間突起34a連接。通過(guò)這樣形成斷路槽34d，以支路方式從中間突起34a延伸到左、右突起34b，34c的兩條電流通路均相等地減小了橫截面，從而形成具有橫截面減小的限流部分34e。每個(gè)突起34a，34b，34c具有基本上正方形的部分，所述部分設(shè)計(jì)得具有足夠大的表面積和橫截面積，足以保證引線32，33之一和相應(yīng)的突起34a，34b，34c之一之間容易地焊接連接和所希望的焊接強(qiáng)度。
除了在其上形成的斷路槽34d的數(shù)目和位置外，第二實(shí)施例中的中間板34’與中間板34基本上相同。這樣構(gòu)成的中間板34’具有熔斷功能，使得當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，中間板34’在橫截面減小的限流部分34e易于熔化，以便斷開電機(jī)電路。因此，能夠避免電機(jī)2被連續(xù)激勵(lì)。
圖6示出了本發(fā)明第三實(shí)施例電機(jī)2’的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平面圖，圖7示出了包含有電機(jī)2’的起動(dòng)器1’的半剖面圖，圖8示出了起動(dòng)器1’的電機(jī)電路的電路圖。
第三實(shí)施例中的起動(dòng)器1’包括具有所謂“線圈型”磁場(chǎng)系統(tǒng)的電機(jī)2’。起動(dòng)器1’實(shí)質(zhì)上在電機(jī)內(nèi)部電流通路的結(jié)構(gòu)方面不同于圖3所示的第一實(shí)施例中的起動(dòng)器1。起動(dòng)器1’的其它詳細(xì)結(jié)構(gòu)與前述第一實(shí)施例的起動(dòng)器1基本上相同。在第三實(shí)施例中，這些基本上與第一實(shí)施例的起動(dòng)器1的前述零部件相同的零部件用相同的標(biāo)記表示，省略了對(duì)它們的進(jìn)一步的說(shuō)明。
下面的說(shuō)明集中在電機(jī)的內(nèi)部電流通路上，其構(gòu)成了第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別。
電機(jī)2’的線圈型磁場(chǎng)系統(tǒng)包括形成磁路的軛6a，固定安裝在軛6a的內(nèi)周面上的場(chǎng)極(磁極)38，纏繞在相應(yīng)的磁極38上的磁場(chǎng)線圈39。在第三實(shí)施例中，電機(jī)2’包括裝有四個(gè)磁極38和四個(gè)磁場(chǎng)線圈39的四磁極電機(jī)。
如圖8所示，四個(gè)磁場(chǎng)線圈39各在一端與連接桿40連接，而在相反端與正極(或+)電刷9a連接。
連接桿40是形成部分電流通路的桿形金屬件(例如，銅制)。連接桿40與電機(jī)引線32和四個(gè)磁場(chǎng)線圈39導(dǎo)電連接在一起，使得電機(jī)引線32提供的起動(dòng)電流可并聯(lián)地流過(guò)四個(gè)磁場(chǎng)線圈39。
如圖6所示，連接桿40由在軛6a的圓周方向上相互分離的第一桿件40a和第二桿件40b組成。第一和第二桿件40a，40b由樹脂絕緣子41電絕緣，并且設(shè)置在軛6a靠近端架的開口端內(nèi)(未示出)。
第一桿件40a比第二桿件40b長(zhǎng)，并具有可通過(guò)焊接進(jìn)行導(dǎo)電連接的中心部分，例如焊接到電機(jī)引線32的內(nèi)端。兩個(gè)磁場(chǎng)線圈39的一端公共連接到第一桿件40a的一端。電機(jī)引線32延伸穿過(guò)安裝在電機(jī)2’端架上的接頭35的環(huán)形孔(未示出)。電機(jī)引線32具有從端架11向外拉出的第一端部，其用于與電磁開關(guān)5的電機(jī)端子28連接，并具有與第一端部相對(duì)的第二端部，該第二端部設(shè)置在端架11內(nèi)部(見圖7)。
第二桿件40b設(shè)置在與第一桿件40a相對(duì)的端側(cè)，并通過(guò)中間板34”與第一桿件40a導(dǎo)電連接。剩余的兩個(gè)磁場(chǎng)線圈39的一端公共連接到第二桿件40b的一端。
中間板34”具有與第一實(shí)施例示出的中間板34相同的熔斷功能。因此，當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的負(fù)載時(shí)，中間板34”將熔化以切斷或斷開電機(jī)電路。中間板34”由鐵制成，如圖6所示，輕微卷曲或彎曲成弧形。中間板34”具有兩個(gè)弧形斷路槽(未表示)，其形成在中間板34”的相對(duì)縱向側(cè)的中間部分。中間板34”的一端通過(guò)焊接與第一桿件40a的另一端導(dǎo)電連接，其相反端通過(guò)焊接與第二桿件40b的另一端導(dǎo)電連接。中間板34”的表面用低熔點(diǎn)金屬處理，例如通過(guò)鍍錫工藝。通過(guò)這樣處理中間板34”的表面，能確保中間板34”和第一、第二桿件40a，40b之間的希望的焊接強(qiáng)度。
這樣構(gòu)成中間板34”的相對(duì)的端部，使其具有的表面積和橫截面積足夠大，便于光滑和容易地連接中間板34”和第一、第二桿件40a，40b，并確保中間板34”和第一、第二桿件40a，40b之間的希望的焊接強(qiáng)度。由于在中間板的相對(duì)的縱向側(cè)形成了弧形斷路槽，中間板34”的橫截面減小的限流部分34e基本上位于弧形中間板34”的縱向中間位置。限流部分34e形成熔化部分，在該部分，當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，中間板34”材料熔化。
在本發(fā)明第三實(shí)施例的起動(dòng)器1中，熔斷功能被設(shè)計(jì)到具有比銅更大電阻的鐵制的中間板34”上。當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，鐵中間板34”能可靠地比連接到中間板34”的相對(duì)端部的電機(jī)引線32或電刷引線33更早地熔化。
另外，由于鐵的導(dǎo)熱率是銅的約五分之一，能抑制由熔化的中間板34”傳遞到連接桿40并由此傳遞到與連接桿40(尤其是連接桿40的第一桿件40a)連接的電機(jī)引線32的熱量。通過(guò)減少熱傳遞，盡管接頭35支承電機(jī)引線32，也能保護(hù)接頭35免受高溫的作用。
而且，利用具有比電機(jī)引線32更大電阻的鐵制的中間板34”上的熔斷功能，電機(jī)引線32和連接桿40不會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度，而當(dāng)通過(guò)減小電機(jī)引線32或連接桿40的橫截面積將熔斷功能設(shè)計(jì)到電機(jī)引線32或連接桿上時(shí)，則可能發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度的降低。因此提高了起動(dòng)器1的可靠性。
而且，由于用作中間板34”材料的鐵是容易得到的低成本材料，能夠降低中間板34”的生產(chǎn)成本。更進(jìn)一步，能通過(guò)壓制成形容易地制造中間板34”。
中間板34”具有兩個(gè)弧形斷路槽(未表示)，它們?cè)O(shè)置成提供一個(gè)位于中間板34”的縱向中間部分的具有減小的橫截面的限流部分34e。這樣提供的限流部分34e形成電流通路的中間或中心部分，所述電流通路在與第一桿件40a連接的中間板34”的一端和與第二桿件40b連接的中間板34”的另一端之間延伸。通過(guò)這樣布置限流部分34e，當(dāng)電機(jī)電路中出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用時(shí)的熱負(fù)載時(shí)，中間板34”僅在限流部分34e出現(xiàn)熔化。這將提高就中間板34”的熔化位置和熔化時(shí)間而言的可靠性。
更進(jìn)一步，施加在中間板34”的表面上的例如鍍錫的表面處理提高了中間板34”對(duì)第一和第二桿件40a，40b的焊接可靠性。通過(guò)焊接形成的連接部分能承受在汽車運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)而不引起故障性的分離。無(wú)分離的連接部分還有助于改進(jìn)熔斷功能的可靠性。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的起動(dòng)器1中，電機(jī)引線32和電刷引線33連接到中間板34上。這種布置必須限制中間板34的位置。然而，在第三實(shí)施例的起動(dòng)器1中，中間板34”可以設(shè)置在連接桿40的任何部分。更具體地，能夠根據(jù)連接桿40分成第一和第二桿件40a，40b的位置改變中間板34”的位置。因此，在布置或設(shè)置中間板34”方面，起動(dòng)器1’具有更高的自由度。中間板34”的尺寸和形狀不會(huì)受到特殊需求的較大限制。相反地，中間板34”可以具有適合中間板熔斷功能的任何尺寸和結(jié)構(gòu)。
在圖1-4所示的第一實(shí)施例中，電機(jī)2具有所謂的使用永久磁體6b的“磁體型”磁場(chǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明也可以向電機(jī)提供“線圈型”磁場(chǎng)系統(tǒng)，如圖6-8所示的第三實(shí)施例的電機(jī)2’的情況，磁場(chǎng)系統(tǒng)裝有磁場(chǎng)線圈。在后種情況中，如果磁場(chǎng)線圈39設(shè)置在電樞8的低電位側(cè)(地面?zhèn)?，正極電刷引線33就以與第一實(shí)施例相同的方式連接到中間板34上。另一方面，如果磁場(chǎng)線圈39設(shè)置在電樞8的高電位側(cè)(電池側(cè))，每個(gè)磁場(chǎng)線圈39遠(yuǎn)離電刷的一端就連接到中間板34上，如圖9所示。
在圖6-8所示的第三實(shí)施例中，連接桿40被分成兩部分，即第一桿件40a和第二桿件40b，并且中間板34”設(shè)置在第一和第二桿件40a，40b之間。在另一種替換布置中，中間板34”可設(shè)置在電機(jī)引線32和連接桿40之間，使得電機(jī)引線32和連接桿40通過(guò)中間板34”導(dǎo)電連接在一起，如圖10所示。在圖11所示的另一種替換布置中，提供了兩個(gè)中間板34”，每個(gè)中間板34”設(shè)置在連接桿40和兩個(gè)平行設(shè)置的磁場(chǎng)線圈39之間，使得連接桿40和磁場(chǎng)線圈39通過(guò)中間板34”導(dǎo)電連接在一起。
第三實(shí)施例的起動(dòng)器1’具有“線圈型”磁場(chǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括磁場(chǎng)線圈39和設(shè)置在電機(jī)2’中的連接桿40。電機(jī)2’可裝有“磁體型”磁場(chǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括象第一實(shí)施例中的永久磁體。在該例中，連接桿40設(shè)置在電機(jī)引線32和正極電刷引線33之間，使得電機(jī)引線32和正極電刷引線33通過(guò)連接桿40導(dǎo)電連接在一起。在電機(jī)具有“磁體型”磁場(chǎng)系統(tǒng)的情況中，中間板34可設(shè)置在從上述三種替換布置中選擇的一個(gè)位置上。在第一種布置中，中間板34”設(shè)置在連接桿40的中間部分。在第二種布置中，中間板34”設(shè)置在電機(jī)引線32和連接桿40之間。在第三種布置中，中間板34”設(shè)置在連接桿40和電刷引線33之間。
在上述第一至三實(shí)施例中，使用鐵制中間板34，34’，34”。按照本發(fā)明，可以用其它任何電阻比銅大且導(dǎo)熱率比銅小的材料代替鐵。這種材料的典型例子是鋁和錫。
中間件的形狀決不限于所述實(shí)施例中的類板形狀。相反地，中間件可以采用管形、桿形和塊形。在任何一種情況中，中間件具有用作熔絲的橫截面減小的限流部分34e。
圖12示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的起動(dòng)器101的半剖面圖。起動(dòng)器101通常包括產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的電機(jī)102、能由電機(jī)102驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的輸出軸103、安裝在輸出軸103上的小齒輪位移件(在后說(shuō)明)和電磁開關(guān)105，其中電磁開關(guān)105兼具通過(guò)齒輪撥叉104迫使小齒輪位移件在一個(gè)方向(圖12中向左)遠(yuǎn)離電機(jī)102的功能和打開、關(guān)閉設(shè)在電機(jī)電路(圖15)中接觸裝置A(在后說(shuō)明)的功能。
電機(jī)102包括實(shí)質(zhì)上公知的直流(dc)電機(jī)，并包括用于產(chǎn)生磁通量的磁場(chǎng)系統(tǒng)106(圖13A)、具有整流子107的電樞108和設(shè)置在整流子107中的電刷109。
如圖13A和13B所示，磁場(chǎng)系統(tǒng)106由形成磁路并用作電機(jī)102的機(jī)架的中空?qǐng)A筒形軛106a、固定在圓筒形軛106a的內(nèi)圓周上的多個(gè)磁極106b和纏繞在相應(yīng)的磁極106b上的多個(gè)磁場(chǎng)線圈106c組成。磁場(chǎng)線圈106c包括本發(fā)明的電導(dǎo)切斷裝置(在后說(shuō)明)。本實(shí)施例起動(dòng)器101中使用的電機(jī)102是具有四個(gè)磁極106b和四個(gè)磁場(chǎng)線圈106c的四磁極電機(jī)，如圖15所示。
電樞108具有旋轉(zhuǎn)軸108a、固定安裝在旋轉(zhuǎn)軸108a上的電樞鐵心108b和纏繞在電樞鐵心108b上的電樞線圈108c。旋轉(zhuǎn)軸108a的第一端(圖12中左端)插入輸出軸103在電機(jī)側(cè)端部(圖12中右端)的圓筒形部分中并由其可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承，用于相對(duì)于輸出軸103旋轉(zhuǎn)。與旋轉(zhuǎn)軸108的第一端相對(duì)的第二端由端架110轉(zhuǎn)動(dòng)支承，所述端架110覆蓋電機(jī)102的后部(圖12中右端部)。
整流子107由多個(gè)相互電絕緣的整流子片組成，并布置形成固定安裝在旋轉(zhuǎn)軸108a的后端部(圖12中右端部)上的圓筒。整流子107的每個(gè)整流子片可導(dǎo)電地并機(jī)械地連接到電樞108的多個(gè)電樞線圈108b中的相應(yīng)一個(gè)上。
如圖15所示，電刷109由通過(guò)各自的電刷辮111與磁場(chǎng)線圈106c連接的兩個(gè)正電刷109a和通過(guò)各自的電刷辮112接地的兩個(gè)負(fù)電刷109b組成。每個(gè)電刷109a，109b固定在電刷座113(圖12)上，并設(shè)置在整流子107的外周上，使得每個(gè)電刷109a，109b在電刷彈簧(未示出)的作用下與整流子107的外周面保持接觸。
輸出軸103通過(guò)減速器(在后說(shuō)明)與旋轉(zhuǎn)軸108a共軸設(shè)置。輸出軸103具有由前機(jī)殼114轉(zhuǎn)動(dòng)支承的一端(圖3中左端)和由中間殼體115轉(zhuǎn)動(dòng)支承的相對(duì)端。
減速器包括公知的行星齒輪機(jī)構(gòu)，其將電樞108的旋轉(zhuǎn)速度減小到行星齒輪116的旋轉(zhuǎn)速度。行星齒輪116的轉(zhuǎn)動(dòng)(旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))通過(guò)齒輪軸117傳遞到輸出軸103，其中行星齒輪116安裝在齒輪軸117上。
中間殼體115封閉減速器的外周，并設(shè)置在前機(jī)殼114和軛106a之間。在中間殼體115和減速器之間設(shè)置有滑板型減震裝置，當(dāng)減速器受到過(guò)大的扭矩時(shí)，減震裝置運(yùn)行并吸收額外的扭矩。
小齒輪位移件由單向聯(lián)軸器(在后說(shuō)明)和小齒輪119組成，用于將電機(jī)102的旋轉(zhuǎn)力傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形齒輪(未示出)。
單向離合器將輸出軸103的旋轉(zhuǎn)傳遞到小齒輪119。為此，單向離合器22由通過(guò)螺旋齒嚙合與輸出軸103連接的有齒管120、與有齒管120整體形成的外環(huán)121、設(shè)置在外環(huán)121內(nèi)側(cè)的內(nèi)環(huán)122和設(shè)置在外、內(nèi)環(huán)121，122之間限定的楔形空間中的滾柱123組成。
小齒輪119設(shè)置在與電機(jī)102相對(duì)的內(nèi)環(huán)122的一側(cè)(圖12中左側(cè))。小齒輪119與單向離合器的內(nèi)環(huán)122整體形成，并由軸承124轉(zhuǎn)動(dòng)支承在輸出軸103上。
如圖14所示，電磁開關(guān)105包括勵(lì)磁線圈126、柱塞127和復(fù)位彈簧128，其中當(dāng)剛一進(jìn)行合上起動(dòng)開關(guān)(未示出)的操作就受到電池125的電流的激勵(lì)時(shí)，勵(lì)磁線圈126產(chǎn)生磁力；柱塞127插在勵(lì)磁線圈126中用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得當(dāng)勵(lì)磁線圈126受到激勵(lì)時(shí)，柱塞127在勵(lì)磁線圈126產(chǎn)生的磁力所導(dǎo)致的吸引力的作用下在圖14中向右移動(dòng)；復(fù)位彈簧128在圖14中向左推動(dòng)柱塞127，使得當(dāng)勵(lì)磁線圈126去激勵(lì)時(shí)，柱塞127在復(fù)位彈簧128力的作用下返回到其圖14中所示的原始位置。
齒輪撥叉104使電磁開關(guān)105的柱塞127與單向離合器的有齒管120連接。齒輪撥叉104可繞其支承點(diǎn)104a樞轉(zhuǎn)，使得柱塞127的運(yùn)動(dòng)能傳遞到小齒輪位移件。
接觸裝置A包括通過(guò)兩個(gè)外部端子129，130與電機(jī)電路連接的一對(duì)固定觸頭131(131a，131b)和與柱塞127的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)連接(或可與柱塞127協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng))的可動(dòng)觸頭132。當(dāng)可動(dòng)觸頭132與固定觸頭131接觸以進(jìn)行或完成固定觸頭131之間的電連接時(shí)，接觸裝置A處于閉路狀態(tài)。相反的，當(dāng)可動(dòng)觸頭132與固定觸頭131脫離接觸以切斷固定觸頭131之間的電連接時(shí)，接觸裝置A處于開路狀態(tài)。
外部端子129，130包括導(dǎo)電地并機(jī)械地與一個(gè)固定觸頭131a連接的電池端子129(圖14)和導(dǎo)電地并機(jī)械地與另一個(gè)固定觸頭131b連接的電機(jī)端子130(圖14)。電池端子129和電機(jī)端子130都固定安裝在電磁開關(guān)105的觸頭蓋105a上。
電池端子129具有從觸頭蓋105a向外突出的螺紋部分(未示出)，用于與電池引線133連接(圖15)。電機(jī)端子130也具有從觸頭蓋105a向外突出的螺紋部分，并且電機(jī)引線134連接到電機(jī)端子130的突出螺紋部分上。
電機(jī)引線134延伸穿過(guò)接頭135并由其固定，接頭135安裝在端架110上。電機(jī)引線134具有設(shè)置在端架110外側(cè)的第一部分和設(shè)置在端架110內(nèi)側(cè)的第二部分。電機(jī)引線134的第一端部具有形成在與接頭35相對(duì)的末端的環(huán)形端子部134a。端子部134a配裝在電機(jī)端子130的螺紋部分上，并通過(guò)螺母135緊固在電機(jī)端子130上(圖13)。電機(jī)引線134的第二端部穿過(guò)接頭135進(jìn)入端架110內(nèi)，并在遠(yuǎn)離接頭135的端部焊接到銅制的連接桿137上(圖15)。
連接桿137是形成一部分圖15所示電機(jī)電路的零件，并與磁場(chǎng)線圈106遠(yuǎn)離電刷109的相應(yīng)端部連接。因此，連接桿137使電機(jī)引線134和相應(yīng)的磁場(chǎng)線圈106導(dǎo)電連接。如圖13A和13B所示，連接桿137以電絕緣的狀態(tài)由樹脂絕緣子138夾持，所述絕緣子138組裝在軛106靠近端架110的開口中。
電機(jī)電路形成起動(dòng)器101中的電流通路，用于通過(guò)起動(dòng)電流。如圖15所示，電機(jī)電路由多個(gè)電路部件組成，所述部件包括電池端子129、接觸裝置A(固定觸頭131和可動(dòng)觸頭132)、電機(jī)端子130、電機(jī)引線134、連接桿137，磁場(chǎng)線圈106c、正電刷辮111、正電刷109、電樞108(電樞線圈108c和整流子107)、負(fù)電刷109和負(fù)電刷辮112。當(dāng)接觸裝置A閉合時(shí)，起動(dòng)電流可以連續(xù)地流過(guò)多個(gè)電路部件，如圖12-14中箭頭所示。在圖12-14中，圓圈中示出的數(shù)字標(biāo)記表示起動(dòng)電流通過(guò)電機(jī)電路的流通順序。
下面將說(shuō)明本發(fā)明的電導(dǎo)切斷功能。
電導(dǎo)切斷功能是當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)切斷或斷開電機(jī)電路的一種功能，通過(guò)使從形成電機(jī)電路的多個(gè)電路部件中選擇的一個(gè)特殊電路部件熔化來(lái)切斷或斷開電機(jī)電路。因此，電導(dǎo)切斷功能等同于本發(fā)明第一至第三實(shí)施例所使用的熔斷功能。
通過(guò)在不小于特殊電路部件的整個(gè)長(zhǎng)度的一半的長(zhǎng)度上減小特殊電路部件的橫截面積，將電導(dǎo)切斷功能設(shè)計(jì)到特殊電路部件上。在第四實(shí)施例中，特殊電路部件由磁場(chǎng)線圈106形成，并且磁場(chǎng)線圈106中使用的銅線比常規(guī)磁場(chǎng)線圈中使用的銅線直徑小。更具體地說(shuō)，第四實(shí)施例中使用的銅線的橫截面積是常規(guī)磁場(chǎng)線圈中使用的銅線的橫截面積的約90％。
通常，一起形成電機(jī)電路的多個(gè)電路部件設(shè)計(jì)有各自的橫截面積，這樣確定橫截面積，使得多個(gè)電路部件的電流密度基本相等。例如，與電機(jī)端子130串聯(lián)的電機(jī)引線134的橫截面積設(shè)定為參考值，其余的電路部件的橫截面積根據(jù)相對(duì)于電機(jī)引線134形成的并聯(lián)電路數(shù)來(lái)確定，如表1所示。
表1
如表1所示，四極電機(jī)中使用的磁場(chǎng)線圈106c形成四個(gè)并聯(lián)電路，使得磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積是電機(jī)引線134的橫截面積“a”的約四分之一。然而，按照本發(fā)明，由于磁場(chǎng)線圈106c形成能執(zhí)行上述電導(dǎo)切斷功能的電導(dǎo)切斷裝置，磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積從常規(guī)磁場(chǎng)線圈的橫截面積減小約10％，一般設(shè)定為電機(jī)引線134的橫截面積的四分之一。通過(guò)這樣減小橫截面積，磁場(chǎng)線圈106c具有比電機(jī)電路的其余電路部件更大的電流密度。
下面說(shuō)明起動(dòng)器101的運(yùn)行。
首先，手動(dòng)打開或閉合未示出的起動(dòng)開關(guān)，隨后電磁開關(guān)105的勵(lì)磁線圈126受到激勵(lì)，從而向圖14中右側(cè)吸引或拉動(dòng)柱塞127進(jìn)入到勵(lì)磁線圈126中。柱塞127的向右運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致齒輪撥叉104在圖12中繞支承點(diǎn)104a順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此迫使小齒輪位移件沿著輸出軸103向左移動(dòng)。隨著小齒輪位移件的向左移動(dòng)，小齒輪119壓靠汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形齒輪(未示出，但與圖3中所示環(huán)形齒輪37相同)的端面，起動(dòng)器101與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)。當(dāng)壓靠時(shí)，小齒輪119的向左運(yùn)動(dòng)停止了。
柱塞127的向右運(yùn)動(dòng)還引起接觸裝置A閉合，隨后電樞108受到激勵(lì)，并因此開始旋轉(zhuǎn)。減速器(行星齒輪機(jī)構(gòu))減小電樞108的旋轉(zhuǎn)，并隨后將電樞旋轉(zhuǎn)傳遞到輸出軸103。
這樣，輸出軸103以減小的速度旋轉(zhuǎn)。輸出軸103的旋轉(zhuǎn)通過(guò)單向離合器傳遞到小齒輪119。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪119先運(yùn)動(dòng)一定角度或轉(zhuǎn)向某個(gè)位置，在該位置小齒輪119能與環(huán)形齒輪嚙合接合。在完成小齒輪119和環(huán)形齒輪之間的相互嚙合接合后，旋轉(zhuǎn)力從小齒輪119傳遞到環(huán)形齒輪，從而轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷或打開起動(dòng)開關(guān)，隨后勵(lì)磁線圈126去激勵(lì)，從而允許柱塞127在復(fù)位彈簧128力的作用下在圖14中向左移動(dòng)到其原始位置。隨著柱塞127的向左移動(dòng)，接觸裝置A打開，從而使電機(jī)102去激勵(lì)，小齒輪位移件通過(guò)齒輪拔叉104沿輸出軸3在圖12中向右移動(dòng)，直到小齒輪位移件呈現(xiàn)圖12中所示的原始待機(jī)位置。
在以上討論的運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)起動(dòng)開關(guān)的復(fù)位失敗，或者如果由于一些原因電機(jī)102在空載狀態(tài)下連接被激勵(lì)，則電樞線圈108c會(huì)經(jīng)受絕緣擊穿，引起線圈間的短路。在這種非正常狀態(tài)下，電機(jī)102受到電池125提供的幾百安培大電流的連接激勵(lì)，結(jié)果是，電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載。在該段時(shí)間中，由于磁場(chǎng)線圈橫截面積減小而具有比電機(jī)電路其余電路部件更大的電流密度，磁場(chǎng)線圈106c通過(guò)了比其它電路部件更大的電流，因此產(chǎn)生了大量的焦耳熱。
因此，磁場(chǎng)線圈106c作為一個(gè)整體產(chǎn)生熱量，并最終在磁場(chǎng)線圈106c電流密度特別高的一部分出現(xiàn)熔化或熔斷。當(dāng)熔化時(shí)，電機(jī)電路被切斷，因而可以避免電機(jī)102被連續(xù)激勵(lì)。
在該例中，由于磁場(chǎng)線圈各自繞單個(gè)磁極106c若干圈(例如，四圈)，如果由于絕緣涂層的絕緣擊穿導(dǎo)致相鄰的線圈短路，短路部件的電流密度將減小，其結(jié)果是，磁場(chǎng)線圈106c纏繞在磁極106b上的一部分幾乎不發(fā)生熔化。事實(shí)上，熔化易于發(fā)生在磁場(chǎng)線圈106c從各自磁極106b拉出的端部106d(纏繞開始端部和纏繞結(jié)束端部)，如圖16中虛線圓圈所示。
作為進(jìn)一步的解釋，在第四實(shí)施例的起動(dòng)器101中，通過(guò)在磁場(chǎng)線圈的整個(gè)長(zhǎng)度上減小橫截面積，將磁場(chǎng)線圈106c設(shè)計(jì)成具有切斷功能。與JP-A10-66311和FR-A2785086中所示電機(jī)引線局部限流或變窄以具有熔斷功能的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積在磁場(chǎng)線圈106c的整個(gè)長(zhǎng)度上減小，其結(jié)果是，由熱傳導(dǎo)引起的溫度下降被限定到最小值。換句話說(shuō)，由于磁場(chǎng)線圈106c產(chǎn)生的焦耳熱幾乎沒有散出，利用整個(gè)磁場(chǎng)線圈106c產(chǎn)生的熱量能在短時(shí)間內(nèi)有效地發(fā)生熔化。
而且，由一部分電機(jī)電路，即磁場(chǎng)線圈106c執(zhí)行電導(dǎo)切斷功能，不需提供單獨(dú)的熱熔絲或如WO 00/19091所示方法中的雙金屬，這將增加部件的數(shù)量并增加起動(dòng)器的成本。
另外，由于整個(gè)磁場(chǎng)線圈106c產(chǎn)生的熱量能用來(lái)有效地引起熔化，不需大量地減小磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積。事實(shí)上，與常規(guī)磁場(chǎng)線圈相比，橫截面積減小約10％足以執(zhí)行前述的電導(dǎo)切斷功能。因此，由減小橫截面積引起的電路電阻的增加可以控制得盡可能小，使得起動(dòng)器101的輸出沒有實(shí)質(zhì)的降低。
并且，與JP-A 10-66311和FR-A2785086所示常規(guī)結(jié)構(gòu)不同，在上述文獻(xiàn)中由于使用局部橫截面減小的引線，局部應(yīng)力集中是不可避免的，而本實(shí)施例的磁場(chǎng)線圈106c由于在其整個(gè)長(zhǎng)度上減小橫截面積，則沒有局部應(yīng)力集中。因此，橫截面積減小不會(huì)引起磁場(chǎng)線圈106c機(jī)械強(qiáng)度顯著降低。磁場(chǎng)線圈106c高度耐斷，否則將由于汽車運(yùn)動(dòng)期間振動(dòng)的原因而發(fā)生斷裂。利用這樣構(gòu)成的磁場(chǎng)線圈106c，能獲得高度可靠的電導(dǎo)切斷功能。
另外，JP-A 10-66311和FR-A2785086所示常規(guī)結(jié)構(gòu)要求一個(gè)單獨(dú)工藝來(lái)局部減小引線的橫截面積。第四實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)與常規(guī)結(jié)構(gòu)相反，在磁場(chǎng)線圈106方面不要求任何單獨(dú)的加工或工藝。利用具有比常規(guī)磁場(chǎng)線圈中使用的銅線細(xì)的銅線將足以提供所希望的電導(dǎo)切斷功能。從降低成本的觀點(diǎn)出發(fā)，這也是有益的。
進(jìn)一步，由于電導(dǎo)切斷功能設(shè)計(jì)到磁場(chǎng)線圈106c上，能夠在磁場(chǎng)線圈106c和環(huán)形接頭135之間提供相對(duì)大的空間或距離。盡管由例如橡膠的易燃材料制成的環(huán)形接頭135易受到熱的影響，由于在它本身和磁場(chǎng)線圈106c之間存在這樣一個(gè)大的空間，能夠減少當(dāng)磁場(chǎng)線圈熔化時(shí)產(chǎn)生的高溫的作用，從而保護(hù)環(huán)形接頭135不受熱損壞。而且，具有電導(dǎo)切斷功能的磁場(chǎng)線圈106c設(shè)置在電機(jī)102內(nèi)部，磁場(chǎng)線圈106c的熔化對(duì)汽車設(shè)置在起動(dòng)器101周圍的零部件和電氣配線幾乎沒有熱作用。因此能安全地切斷電機(jī)電路。
雖然在上面討論的第四實(shí)施例中磁場(chǎng)線圈106c在其整個(gè)長(zhǎng)度上減小橫截面積，但可以按照本發(fā)明在相應(yīng)的磁場(chǎng)線圈106c整個(gè)長(zhǎng)度的至少一半(或大于一半)長(zhǎng)度上減小橫截面積，以提供所希望的電導(dǎo)切斷功能。在這種情況下，由于磁場(chǎng)線圈106c限流部分的長(zhǎng)度減小，橫截面積的減小率增加。換句話說(shuō)，磁場(chǎng)線圈106c的直徑減小到比第四實(shí)施例情況要大的程度。例如，當(dāng)在相應(yīng)磁場(chǎng)線圈106c整個(gè)長(zhǎng)度的一半以上減小磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積時(shí)，與常規(guī)磁場(chǎng)線圈相比，磁場(chǎng)線圈106c的橫截面積減小約30％。
一部分磁場(chǎng)線圈106c橫截面積減小決不限于連續(xù)的形式，而可以是不連續(xù)的。例如，橫截面減小的這部分可以形成在每個(gè)磁場(chǎng)線圈106c卷繞開始的端部和卷繞結(jié)束的端部。這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因?yàn)槔p繞在磁極106b之一上的每個(gè)磁場(chǎng)線圈106c的中間部分由于將熱量傳導(dǎo)給磁極106b和軛106a不可能變成高溫。從連接桿137開始沿電機(jī)2軸向延伸的卷繞開始的端部和卷繞結(jié)束的端部可能變成高溫并最終熔化或熔斷。而且，在磁場(chǎng)線圈106c卷繞開始或卷繞結(jié)束的端部部分尤其容易達(dá)到這種導(dǎo)致熔化的高溫，所述端部部分保持運(yùn)行而沒有連續(xù)接觸或與軛106a干涉，因此希望按照以下設(shè)想設(shè)計(jì)磁場(chǎng)線圈，即熔化發(fā)生在磁場(chǎng)線圈106c的上述部分。
最好利用施加到該處的拉應(yīng)力預(yù)拉伸每個(gè)磁場(chǎng)線圈106c卷繞開始的端部和卷繞結(jié)束的端部。當(dāng)磁場(chǎng)線圈106c在任一端部熔化時(shí)，由于施加到端部的拉應(yīng)力的作用，熔斷的端部將自動(dòng)分成兩部分。這將確保能迅速可靠地切斷電機(jī)電路。
按照本發(fā)明，與常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，由環(huán)形接頭135固定的電機(jī)引線134和由絕緣子138固定的連接桿137可以增加橫截面積，其中環(huán)形接頭由易燃材料制成，絕緣子由易燃樹脂制成。由于形成這些元件的材料的易燃性，當(dāng)電機(jī)電路受到過(guò)大的熱負(fù)載時(shí)，環(huán)形接頭135和絕緣子138會(huì)受到熱影響。
為了解決這個(gè)問題，采用電機(jī)引線134和連接桿137來(lái)連接具有電導(dǎo)切斷功能的磁場(chǎng)線圈106c，其中電機(jī)引線134具有比常規(guī)電機(jī)引線較大的橫截面積和較小的電流密度，連接桿137具有比常規(guī)連接桿較大的橫截面積和較小電流密度。更具體地說(shuō)，如下面表2所示，電機(jī)引線134的橫截面積是常規(guī)電機(jī)引線的1.5倍，電流密度是常規(guī)電機(jī)引線的1/1.5。同樣地，連接桿137的橫截面積是常規(guī)的2倍，電流密度是常規(guī)的1/2。電機(jī)電路的其余電路部件，即磁場(chǎng)線圈106c、正電刷辮111、負(fù)電刷辮112和電樞線圈108c與上述第四實(shí)施例中使用的橫截面積和電流密度相同。
表2
當(dāng)前述結(jié)構(gòu)的電機(jī)電路受到過(guò)大的熱負(fù)載時(shí)，磁場(chǎng)線圈106c將在其卷繞開始端部或卷繞結(jié)束端部熔化，從而切斷或斷開電機(jī)電路。而且，利用減小的電流密度，電機(jī)引線134和連接桿137產(chǎn)生比常規(guī)元件更少量的熱，其結(jié)果是，保護(hù)環(huán)形接頭135和絕緣子138免受高溫的作用。電機(jī)引線134和連接桿137形成高溫免除部件。
電導(dǎo)切斷功能可以設(shè)計(jì)到圖17B，17C所示的電機(jī)引線134或者圖18B，18C所示的電刷辮111上。
在第一種情況中，電機(jī)引線134可以如圖17B所示在其整個(gè)長(zhǎng)度上或者如圖17C所示在其整個(gè)長(zhǎng)度的一半以上減小橫截面積。
在圖17b所示電機(jī)引線134’的情況中，橫截面積優(yōu)選設(shè)定為圖17A所示常規(guī)或普通電機(jī)引線134的橫截面積的60％。這是因?yàn)殡姍C(jī)引線134’的整個(gè)長(zhǎng)度小于每個(gè)磁場(chǎng)線圈106c的整個(gè)長(zhǎng)度，與磁場(chǎng)線圈106c相比，電機(jī)引線134’需要進(jìn)一步減小橫截面積，以便獲得熔化必需的熱量。
如圖17C所示，電機(jī)引線134”在其上端具有大直徑部分且在其下端具有小直徑部分。假定大直徑部分具有與圖17A所示的常規(guī)或普通電機(jī)引線134相同的直徑，小直徑部分的橫截面積優(yōu)選為普通電機(jī)引線134的橫截面積的約40％。
為了具有電導(dǎo)切斷功能，電刷辮111可以如圖18B所示在其整個(gè)長(zhǎng)度上或者如圖18C所示在其整個(gè)長(zhǎng)度的一半以上減小橫截面積。
在圖18B所示電刷辮111’的情況中，由于與上述就圖17B的電機(jī)引線134’而言相同的原因，橫截面積優(yōu)選設(shè)定為圖18A所示普通電刷辮111的橫截面積的60％。
在電刷辮111”在其上端具有大直徑部分且在其下端具有小直徑部分的情況下，如圖18C所示，小直徑部分的橫截面積優(yōu)選設(shè)定為圖18A普通電刷辮111的橫截面積的約40％。
圖19A和19B示出了設(shè)計(jì)到連接桿137上的切斷功能的另一種變化。在圖19A所示的變化中，連接桿137’在其整個(gè)長(zhǎng)度上減小橫截面積。這種結(jié)構(gòu)允許使用直徑小于常規(guī)或普通連接桿的連接桿。在這種情況下，連接桿137’的橫截面積優(yōu)選設(shè)定為普通連接桿的橫截面積的70％。這是因?yàn)檫B接桿的長(zhǎng)度小于磁場(chǎng)線圈并大于電機(jī)引線和電刷辮，橫截面積的減小率設(shè)定得小于電機(jī)引線和電刷辮的減小率。在圖19B所示另一種變化中，連接桿137”在其整個(gè)長(zhǎng)度一半以上減小橫截面積。假定連接桿137”大直徑部分具有與普通連接桿137相同的直徑，小直徑部分的橫截面積優(yōu)選設(shè)定為普通連接桿137的橫截面積的約50％。
盡管在第四實(shí)施例中起動(dòng)器101采用了具有磁場(chǎng)線圈106c的所謂“線圈型”起動(dòng)器，但本發(fā)明能有效地用于使用永久磁體代替磁場(chǎng)線圈106c的所謂“磁體型”電機(jī)中。在磁體型起動(dòng)器的情況中，由于沒有磁場(chǎng)線圈106c和連接桿137，選擇特殊的電路部件來(lái)設(shè)計(jì)電導(dǎo)切斷功能遇到一些限制。事實(shí)上，電導(dǎo)切斷功能設(shè)計(jì)到電刷辮111或電機(jī)引線134上。
顯然，根據(jù)上述講述可以作出各種微小變化和改進(jìn)。可以理解，在所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，可以與上述具體說(shuō)明不同地實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種起動(dòng)器，包括電機(jī)，該電機(jī)在被提供起動(dòng)電流時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，并具有機(jī)架和安裝在機(jī)架上的環(huán)形接頭；電機(jī)電路，其用作起動(dòng)電流從電池流到電機(jī)的通路；電磁開關(guān)，其設(shè)置在電機(jī)電路中，用于選擇性允許或阻止起動(dòng)電流流過(guò)電機(jī)電路，其特征在于，所述電機(jī)電路包括電機(jī)引線，其穿過(guò)環(huán)形接頭，并具有設(shè)置在機(jī)架外并與電磁開關(guān)連接的第一端部和設(shè)置在機(jī)架內(nèi)的第二端部；電機(jī)內(nèi)部電路，其設(shè)置在電機(jī)內(nèi)部，并形成一電流通路，由電機(jī)引線提供的起動(dòng)電流流過(guò)該通路；中間件，該件由金屬制成，并導(dǎo)電連接在電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路之間，或者連接到電機(jī)內(nèi)部電路的中間部分，該中間件具有當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)會(huì)熔化從而斷開電機(jī)電路的熔斷功能。
2.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿，該連接桿分成第一桿件和第二桿件，并且中間件設(shè)置在第一桿件和第二桿件之間，第一和第二桿件與中間件導(dǎo)電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿，并且中間件設(shè)置在連接桿和電機(jī)引線的第二端部之間，連接桿和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的連接桿和設(shè)置在連接桿低電位側(cè)的內(nèi)導(dǎo)體，并且中間件設(shè)置在連接桿和內(nèi)導(dǎo)體之間，連接桿和內(nèi)導(dǎo)體與中間件導(dǎo)電連接。
5.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路并與電機(jī)的正電刷連接的電刷引線，并且中間件設(shè)置在電刷引線和電機(jī)引線的第二端部之間，電刷引線和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
6.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，電機(jī)內(nèi)部電路包括形成一部分電流通路的磁場(chǎng)線圈，并且連接桿設(shè)置在磁場(chǎng)線圈和電機(jī)引線的第二端部之間，磁場(chǎng)線圈和電機(jī)引線的第二端部與中間件導(dǎo)電連接。
7.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，中間件由電阻比電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路大且導(dǎo)熱率比電機(jī)引線和電機(jī)內(nèi)部電路小的材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，中間件具有形成一部分電流通路的限流部分，起動(dòng)電流從所述通路中流過(guò)，所述限流部分具有減小的橫截面。
9.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，中間件為具有三個(gè)突起的通常的T形結(jié)構(gòu)，三個(gè)突起之一形成T形結(jié)構(gòu)的中間頭部并與電機(jī)引線連接，其余的突起形成T形結(jié)構(gòu)的臂部并與電機(jī)內(nèi)部電路連接，T形結(jié)構(gòu)的中間件具有形成在一個(gè)突起和其余每個(gè)突起之間的切口槽，以便形成構(gòu)成一部分電流通路的限流部分，所述電流通路在一個(gè)突起和其余每個(gè)突起之間延伸，切除部分具有減小的橫截面。
10.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，中間件由鐵制成。
11.如權(quán)利要求1所述的起動(dòng)器，其特征在于，中間件包括板形件，電機(jī)引線和/或一部分電機(jī)內(nèi)部電路焊接到該板形件的表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的起動(dòng)器，其特征在于，板形中間件的表面受到表面處理，以確保所希望的焊接強(qiáng)度。
13.一種起動(dòng)器，包括電機(jī)，該電機(jī)包括磁場(chǎng)系統(tǒng)、電樞、設(shè)置在電樞上的整流子和設(shè)置在整流子上的電刷，當(dāng)起動(dòng)電流由電池提供到電樞時(shí)，電機(jī)通過(guò)電樞產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力；電磁開關(guān)，其具有電池的電池端子和連接到電機(jī)的電機(jī)端子，可操作電磁開關(guān)以導(dǎo)電連接或斷開電池和電機(jī)端子；電流通路，其形成在起動(dòng)器內(nèi)部，用于流過(guò)起動(dòng)電流；和多個(gè)電路部件，它們導(dǎo)電連接在一起形成電流通路，其特征在于，選擇多個(gè)電路部件中的一個(gè)具有當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)會(huì)熔化從而斷開電機(jī)電路的電導(dǎo)切斷功能，所選擇的電路部件在大于其整個(gè)長(zhǎng)度一半的長(zhǎng)度上減小橫截面積，以便執(zhí)行電導(dǎo)切斷功能。
14.如權(quán)利要求13所述的起動(dòng)器，其特征在于，所選擇的電路部件設(shè)置在電機(jī)內(nèi)部。
15.如權(quán)利要求13所述的起動(dòng)器，其特征在于，磁場(chǎng)系統(tǒng)包括形成磁路的軛、固定安裝在軛內(nèi)周面上的磁極和纏繞在相應(yīng)的磁極上的磁場(chǎng)線圈，所選擇的具有電導(dǎo)切斷功能的電路部件由磁場(chǎng)線圈形成。
16.如權(quán)利要求15所述的起動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)磁場(chǎng)線圈具有在其整個(gè)長(zhǎng)度上減小的橫截面積，以便執(zhí)行電導(dǎo)切斷功能。
17.如權(quán)利要求15所述的起動(dòng)器，其特征在于，每個(gè)磁場(chǎng)線圈具有卷繞開始端部和與卷繞開始端部相對(duì)的卷繞結(jié)束端部，利用施加的拉應(yīng)力預(yù)拉伸卷繞開始端部和卷繞結(jié)束端部中的至少一個(gè)。
18.如權(quán)利要求13所述的起動(dòng)器，其特征在于，除去所選擇的電路部件的多個(gè)電路部件包括設(shè)置在電機(jī)易燃部件附近或與其接觸的高溫免除部件，在多個(gè)電路部件中，高溫免除部件具有最大的橫截面積和最小的電流密度。
19.如權(quán)利要求18所述的起動(dòng)器，其特征在于，高溫免除部件的電流密度為所選擇電路部件的橫截面積減小部分的電流密度的二分之一。
20.如權(quán)利要求18所述的起動(dòng)器，其特征在于，高溫免除部件包括被由橡膠制成并形成易燃部件的環(huán)形接頭支承的電機(jī)引線，該電機(jī)引線具有設(shè)置在電機(jī)外并在一端與電機(jī)端子連接的第一部分和設(shè)置在電機(jī)內(nèi)的第二部分。
21.如權(quán)利要求18所述的起動(dòng)器，其特征在于，高溫免除部件包括電機(jī)引線和連接桿，電機(jī)引線被由橡膠制成并形成易燃部件的環(huán)形接頭支承，連接桿被由樹脂形成并形成易燃部件的絕緣子支承，電機(jī)引線具有設(shè)置在電機(jī)外并在一端與電機(jī)端子連接的第一部分和設(shè)置在電機(jī)內(nèi)的第二部分，連接桿使電機(jī)引線和磁場(chǎng)線圈導(dǎo)電連接。
全文摘要
當(dāng)電機(jī)電路受到遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)起動(dòng)器能安全可靠地切斷或斷開電機(jī)電路。電機(jī)電路包括由金屬制成并導(dǎo)電連接在電機(jī)引線和正極側(cè)電刷引線之間的中間件。中間件具有當(dāng)電機(jī)電路出現(xiàn)遠(yuǎn)大于正常使用的熱負(fù)載時(shí)會(huì)熔化從而切斷電機(jī)電路的熔斷功能。
文檔編號(hào)F02N11/10GK1598286SQ20041009004
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者北川青文, 大村知宏, 田中秀夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝