專利名稱：帶改進的齒輪組件的發(fā)動機起動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機起動器系統(tǒng)，更具體地涉及具有緊湊及耐用的改進的齒輪組件的發(fā)動機起動器系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)的發(fā)動機起動器中，一般通過單向離合器、花鍵裝置把小齒輪與起動器的輸出軸連接起來，小齒輪可被螺旋管裝置軸向致動而與發(fā)動機的齒環(huán)嚙合。在日本專利公開No.1-208564中提出了這種發(fā)動機起動器的實例。按照這種傳統(tǒng)的同軸發(fā)動機起動器，在輸出軸的自由端設一個止擋限制小齒輪的突出長度，由螺旋壓縮彈簧構成的復位彈簧插在止擋及小齒輪之間使小齒輪返回到準備位置。
當點火開關轉到起動位置，小齒輪被推到與齒環(huán)嚙合，電動機轉動使發(fā)動機起動。這時，小齒輪與輸出軸相互成整體轉動。一當發(fā)動機起動，小齒輪被發(fā)動機驅動。單向離合器檔在輸出軸及小齒輪之間使小齒輪可自由轉動。這時，在電動機驅動的輸出軸與發(fā)動機驅動的小齒輪之間存在速度差，在設在輸出軸上的止擋、復位彈簧及小齒輪之間滑動接合的零件之間產生摩擦。
如果把小齒輪的準備位置偏壓的復位彈簧被小齒輪強制進入高速轉動，特別當小齒輪被發(fā)動機驅動時，作用在彈簧上的離心力可對彈簧施加過分的徑向膨脹力，會損壞彈簧。
本發(fā)明的主要目的是解決現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種改進的發(fā)動機起動器，能避免對止擋及與小齒輪嚙合的復位彈簧的磨損，以便限制小齒輪的突出長度。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種發(fā)動機起動器，即使在小齒輪被發(fā)動機強制帶到高速轉動時也能避免小齒輪對彈簧的損壞。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種發(fā)動機起動器，它設有緊湊的齒輪組件。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)動機起動器，包括一個裝在外殼中的電動機；設在所述的外殼內可被所述的電動機轉動驅動的一輸出軸；可滑動地裝在所述的輸出軸上，用來驅動要起動的發(fā)動機的齒環(huán)的一個小齒輪；一個單向離合器，其第一端固定到所述的小齒輪上，其第二端通過花鍵裝置與所述的輸出軸接合；一個螺旋管裝置，用來沿軸向有選擇地驅動所述的小齒輪；和復位彈簧裝置，插在與所述的輸出軸接合的止擋及所述的單向離合器的第二端之間。
按照該結構，通過限制與輸出軸整體轉動的單向離合器部件的軸向位移或用不被小齒輪轉速影響的部件限制的小齒輪的突出長度。特別，由于復位彈簧裝置的一端被單向離合器與輸出軸結合轉動的部分接合，而復位彈簧裝置的另一端被設在輸出軸設的止擋接合，復位彈簧裝置可偏壓小齒輪朝著其準備位置而不接觸小齒輪。因此，典型由螺旋壓縮彈簧構成的復位彈簧裝置，以及止擋沒有任何摩擦，這樣就增加了發(fā)動機的起動器的耐久性。
按照本發(fā)明的一個最佳實施例，所述的單向離合器的第二端包括一圓柱形延伸段，它有與所述的螺旋壓縮彈簧的一端接合的環(huán)形凸肩，至少當所述的小齒輪被推出進到工作位置并且所述的螺旋壓縮彈簧被壓縮時，所述的螺旋壓縮彈簧容放在所述的圓柱形延伸段和所述的輸出軸之間限定的環(huán)形空間中。這樣，甚至當螺旋壓縮彈簧被已為發(fā)動機起動器起動的發(fā)動機強制帶到高速轉動時，可避免由于作用在其上的離心力引起的沿軸向的過分膨脹。另外，通過把螺旋壓縮彈簧適合地放在單向離合器的軸向膨脹空間中，發(fā)動機起動器可以很緊湊，特別可以減小軸的尺寸。
單向離合器典型地包括一個與所述的小齒輪設成整體的離合器內元件，一個具有整體設置的所述的圓柱體延伸段的離合器外元件。滾柱裝置設在所述的離合器內外元件之間。
與所述的小齒輪離得較遠的所述的圓柱形延伸段的軸向端限定了一個環(huán)形端面，用于有選擇地軸向致動所述的小齒輪的轉換元件與其緊貼。當致動小齒輪的螺旋管裝置包括應用一個電樞及一個環(huán)形的及包住輸出軸的電磁線圈的同軸安排時，這個結構是特別有利的。通過把轉換元件的軸向沖程限定或使得當所述的小齒輪完全推出進到工作位置時限定所述的轉換元件和所述的圓柱形延伸段之間的一個間隙?？梢詼p小轉換元件和單向離合器的第二端的圓柱形延伸段的相互緊貼部分的摩擦及磨損。
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中

圖1是本發(fā)明的同軸發(fā)動機起動器的第一實施例的縱剖面圖，圖的上半部示出起動器的靜止狀態(tài)，而下半部示出起動器的工作狀態(tài)；圖2是沿圖中中II-II線剖切的剖面圖。
圖1總的示出一個發(fā)動機起動器，裝有一個減速齒輪裝置，該起動器具有按照本發(fā)明的結構，圖的上半部示出起動器處在非工作狀態(tài)，而下半部示出起動器處在工作狀態(tài)。該起動器1可產生起動一個內燃機所需的力矩，該起動器1包括裝有行星齒輪減速裝置2的電動機3；一個輸出軸4，通過減速裝置2與電動機3連接；一個單向滾柱離合器5和一個小齒輪6，它們可滑動地裝在輸出軸4上；有選擇地開閉導到電動機3的動力線路的開關裝置7；及一個軸向移動開關裝置7的運動觸點8及小齒輪6的螺旋管裝置9。
電動機3由已知的換向器型直流電動機構成。在右端轉軸10可轉動地支承在底板11的中央凹槽中，在左端，轉軸10可轉動地支承在設在輸出軸4右端的中央凹槽中，該輸出軸4相對于轉軸10同軸設置。底板11封住圓筒形電機外殼44的右端。
減速裝置2設在電動機3的頂板12的內表面上限定的一個槽中，該頂板12封住電機外殼44的左端。減速裝置2包括一個太陽齒輪13它設在轉軸10靠近輸出軸4的部分；多個與太陽齒輪13嚙合的行星齒輪14，和一個內齒環(huán)15，它設成沿著頂板12的內表面上限定的槽的外周邊與行星齒輪14嚙合。支承行星齒輪14的支承板16通過壓裝裝在輸出軸4的右端，輸出軸4可轉動地支承在頂板12的中央開口中。
頂板12連著小齒輪外殼17，該外殼17也用作把起動器固定到發(fā)動機上的固定托架。輸出軸4的左端可轉動地支承在小齒輪外殼17的左壁內表面上限定的中央槽中。
輸出軸4的中部的外圓周邊通過螺旋形花鍵19與單向滾柱離合器5的外元件18的內圓周表面嚙合。離合器外元件18被一復位彈簧21常壓到右邊，該彈簧21設在一環(huán)形臺肩18b及止擋板20之間，臺肩18b限定在從離合器外元件18向電動機3延伸的圓筒形襯套18a中，而止擋板20固定在輸出軸4的左端部分。襯套18a的最右端與設在輸出軸中的螺旋形花鍵19嚙合。復位彈簧21容放在以離合器外元件18延伸出的襯套18a的內圓周表面和輸出軸4的外圓周表面之間限定的環(huán)形間隙中。由此，復位彈簧21設在單向滾柱離合器5的里面，并減小了組件的軸向尺寸。
離合器外元件18與單向滾柱離合器5的內元件22以軸向卡緊但可自由轉動的關系嚙合(其決定于相對轉動的方向)。內元件22左端的外圓周面與上述的小齒輪6設成整體，該齒輪6與發(fā)動機的齒環(huán)23嚙合而驅動它。與小齒輪6設成整體的離合器內元件22以可轉動及軸向可移動的關系裝在輸出軸4的左端。
在小齒輪外殼17的中間部分固定著一個勵磁線圈24，它繞著由不銹鋼之類的非磁性材料制的輸出軸4。該勵磁線圈24外包著由杯形夾持器25限定的軛鐵，該夾持器25具有包著輸出軸4的內凸緣25a及一個環(huán)形盤26。在勵磁線圈24的內圓周表面及輸出軸4的外圓周表面之間限定的間隙設置一個電樞外元件27及電樞內元件28，它們都由鐵磁材料制成，成相互同軸套著及可軸向滑動的關系。電樞元件27，28的左端與夾持器25的內凸緣25a的中央部分的軸向內表面相對，并且內凸緣25a的中間部分用作電樞元件27，28的一個磁極。由此使輸出軸4容放在非磁材料的螺旋管裝置9中，磁通道集中在電樞中，電樞及輸出軸之間的氣隙可實際上消除使得螺旋管裝置9的徑向尺寸減小。
電樞的第一部分或電樞外元件27在右端與一連接板29連接，并通過穿過電動機3的頂板12的連接桿30與設在靠近電動機3的換向器31的開關裝置7的活動觸點8連接。活動觸點以軸向可活動的方式裝到連接桿30上，并以浮動的方式被螺旋彈簧32支承著，以便有選擇地與開關裝置7的固定觸點34接合或脫開接合，該觸點34固定到包著換向器31的電刷撐件33上。換言之，活動觸點8通過空轉機構傾向朝著電樞外元件27移動。電樞外元件27總被復位彈簧35頂?shù)接疫?，復位彈?5設在電樞外元件27和勵磁線圈24的夾持器25的內凸緣25a之間，但在自然位置(或靜止位置)使活動觸點及固定觸點相互分開。
電樞的第二部分或電樞內元件28總是被螺旋彈簧36壓到相對于頂板12的左邊，該彈簧36比離合器外元件18的復位彈簧21弱。電樞內元件28與轉換元件37連接，該元件由非磁材料制成，左端與離合器內元件22右端限定的環(huán)形端面18c接合。
由此把電樞分成驅動活動觸點8的電樞內元件27及驅動小齒輪的外元件28，它們可單獨移動，在勵磁線圈24的軸向前后部分不需要空間，可減小螺旋管裝置的軸向尺寸。
在離合器外元件18和轉換元件37的相對端面之間限定一間隙，以防止小齒輪6與齒環(huán)23完全嚙合時，離合器外元件18和轉換元件37相互接觸。該間隙最好不大于小齒輪6和齒環(huán)23之間接合搭接的一半。勵磁線圈24通過設在開關裝置7的接頭38(圖2)與點火開關(圖中未示出)電連接。
開關裝置7的固定觸點34與電池的正極端(圖中未示出)電連接，與一對正極電刷39連接的一對柔韌銅辮40通過點焊(示于圖2)與固定觸點34連接。一對負極電刷41設在相對正極電刷39軸對稱的相對位置上。這些負極電刷41的柔韌銅辮42與下面要說明的中央板43連接，并通過小齒輪外殼17和車體(圖中未示出)與電池的負極端連接。開關裝置7設在以正極電刷39為側面的空間中。由此，導到電池及正極電刷39的柔韌銅辮42的連接端可選擇地由單一活動觸點8和單一固定觸點34連接使得開關裝置7的元件數(shù)減少，并減少徑向及軸向尺寸。電刷39，41以已知的方式被電絕緣材料制的電刷撐件33支承著。
一個環(huán)形金屬中央板43插在電刷撐件33與頂板12之間把減速齒輪2與電動機3分開。中央板43的中央部分設有圓柱形部分43a，它朝換向器31突出，其內圓周表面容納轉軸10的外圓周表面，在它們中間限定一個小的間隙。圓柱形部分43a的自由端放在設在換向器31的軸向端面上的槽31a中，防止?jié)櫥瑥臏p速裝置2流到換向器31。
開關裝置7設在起動器1的頂部，而觸點，(就是固定到電刷撐件33的固定觸點34，及活動觸點8)被電刷撐件33和開關蓋45蓋住，防止電刷可能產生的顆粒物進入開關裝置7。
下面說明上述實施例的操作。在非工作狀態(tài)，由于沒有電流供到勵磁線圈24，電樞外元件27在復位彈簧35的彈簧力的作用下處在最右狀態(tài)，而與電樞外元件27連接的活動觸點8與固定觸點34隔開。同時，被復位彈簧21頂壓的離合器外元件18與和小齒輪6成整體的離合器內元件22，轉換元件37，及電樞內元件28一起處在最右的位置，結果小齒輪6與齒環(huán)23脫開。
當點火開關轉到發(fā)動機起動位置，電流供到勵磁線圈24使其磁化。結果，在電樞內外元件27，28中建立傳導磁流的磁通道使電樞內外元件27，28移向左邊。由于電樞外元件27比電樞內元件28更接近夾持器25的內凸緣25a的中央部分(磁極)，在電樞內元件28移動之前，電樞外元件27移動。結果，活動觸點8被電樞外元件27經由連接板29及連接桿30而移向左邊，與固定觸點34接觸。依次又使電池的電流供到電動機3，轉軸10轉動。由于在電樞外元件移動其整個行程前，活動觸點8就與固定觸點34接觸，并且活動觸點8以軸向浮動方式安裝在連接桿30上，因此兩個觸點8及34之間加上螺旋彈簧32的壓力。在該點，隨著外凸緣27a與環(huán)形盤26接觸，由于在電樞外元件27右端整體設的止擋件電樞外元件27制動，在電樞外元件27的左端表面和內凸緣25a的中央部分之間限定一定的間隙。
隨著轉軸10轉動，減速裝置2使該轉速降低傳到輸出軸4。由于通過螺旋花鍵19與輸出軸4接合的離合器外元件18的慣性，由于螺旋花鍵19，軸向力施加到離合器外元件18，使它移向左邊。同時，受到勵磁線圈24往左的吸力及螺旋彈簧36的壓力，電樞內元件28開始移向左邊。力作為一個軸向力通過轉換元件37施加到離合器外元件18上。在該情形下，考慮降低勵磁線圈24要求的輸出，最好在電樞內元件28或轉換元件37與離合器外元件28接觸前，電動機開始轉動。但是，依據(jù)勵磁線圈24可得到的輸出，相應于轉換元件37和離合器外元件28之間的軸向接合，合適和自由地選擇電動機3轉動的開始的定時及隨后致動螺旋花鍵也在本發(fā)明的范圍內。
軸向力頂著復位彈簧21的偏壓力把離合器外元件18往左推，與離合器元件22成整體也是與離合器外元件18整體接合的小齒輪6也被往左推。一當離合器外元件18與止擋板20接合，并且小齒輪6與齒環(huán)23完全嚙合，輸出軸4的轉動傳給環(huán)齒23，使發(fā)動機起動。在該點，電樞內元件28的左端面與夾持器25的內凸緣25a的中央部分，在與電樞內元件28整體移動的轉換元件37的左端面與離合器外元件18之間限定了一個小間隙。由于電樞內元件28與夾持器25的內凸緣25a的中央部分接合時，它接受勵磁線圈24的最大吸力，即使當小齒輪6受到使它與齒環(huán)23脫開的力，轉換元件37防止離合器外元件18向右移動，和防止小齒輪6與齒環(huán)23脫開。
在離合器內外元件27，28移動了整個行程后，使它們保持靜止要求的電流比起動離合器內外元件27，28的運動要小得多。換言之，使用由于螺旋花鍵19的軸向力來起動單向滾柱離合器5包括小齒輪6的運動，可減少勵磁線圈24輸出的要求，相應地減小勵磁線圈24的尺寸。
一個間隙限定在離合器外元件18和轉換元件37的相對端面之間，該間隙減小離合外元件18轉換元件37之間接觸的時間，減小了它們之間的摩擦及相應的零件的磨損。由于該間隙比小齒輪6與齒環(huán)23之間的嚙合搭接足夠小(例如不大于后者的一半)，因而可避免它們之間過早的脫開。
一當發(fā)動機已起動，發(fā)動機轉速超過小齒輪6的轉速，由于單向滾柱離合器5而使小齒輪6自由轉動，以如傳統(tǒng)發(fā)動機起動器同樣的方式。
當停止對勵磁線圈24供以電流，由于復位彈簧21作用在離合器外元件18的偏壓力及復位彈簧34作用在電樞外元件27的偏壓力，小齒輪6與齒環(huán)23脫開，活動觸點8與固定觸點32分開，因而使電動機3停轉。
通常，如上所述，由于限制小齒輪突出長度的止擋及把小齒輪偏壓到其準備位置的復位彈簧相應于可被發(fā)動機驅動的小齒輪轉動，當小齒輪自由轉動時，在止擋，復位彈簧及小齒輪之間產生摩擦，使相互滑動的零件產生磨損。另外，彈簧也會跟隨以高速自由轉動的小齒輪的運動，由此作用在復位彈簧上的離心力會使其損壞。另一方面，按照本發(fā)明，突出長度可由與自由轉動的小齒輪無關的元件限制，可避免復位彈簧及小齒輪間的接觸。因此，按照本發(fā)明，可達到止擋及小齒輪的耐久性的明顯改進。另外如上述實施例中所示放置止擋及在單向離合器里的螺旋壓縮彈簧構成的復位彈簧，可有效地利用空間，及有效的減小發(fā)動機起動器的軸向尺寸。另外，通過由單向離合器的第二端的內圓周面徑向限制螺旋壓縮彈簧，可避免螺旋壓縮彈簧任何過分的徑向膨脹，即使輸出軸被強制以高速轉動時也如此。
雖然用具體的實施例說明了本發(fā)明，但是對其細節(jié)可作修改及改型而不背離本發(fā)明精神。
權利要求
1.一種發(fā)動機起動器，包括一個裝在外殼中的電動機；設在所述的外殼內可被所述的電動機轉動驅動的一輸出軸；可滑動地裝在所述的輸出軸上，用來驅動要起動的發(fā)動機的齒環(huán)的一個小齒輪；一個單向離合器，其第一端固定到所述的小齒輪上，其第二端通過花鍵裝置與所述的輸出軸接合；一個螺旋管裝置，用來沿軸向有選擇地驅動所述的小齒輪；和復位彈簧裝置，插在與所述的輸出軸接合的止擋及所述的單向離合器的第二端之間。
2.按照權利要求1的發(fā)動機起動器，其特征在于所述的復位彈簧裝置是一個螺旋壓縮彈簧。
3.按照權利要求2的發(fā)動機起動器，其特征在于所述的單向離合器的第二端包括一圓柱形延伸段，它有與所述的螺旋壓縮彈簧的一端接合的環(huán)形凸肩，至少當所述的小齒輪被推出進到工作位置并且所述的螺旋壓縮彈簧被壓縮時，所述的螺旋壓縮彈簧容放在所述的圓柱形延伸段和所述的輸出軸之間限定的環(huán)形空間中。
4.按照權利要求3的發(fā)動機起動器，其特征在于單向離合器包括一個與所述的小齒輪設成整體的離合器內元件，一個具有整體設置的所述的圓柱體延伸段的離合器外元件。滾柱裝置設在所述的離合器內外元件之間。
5.按照權利要求3的發(fā)動機起動器，其特征在于與所述的小齒輪離得較遠的所述的圓柱形延伸段的軸向端限定了一個環(huán)形端面，用于有選擇地軸向致動所述的小齒輪的轉換元件與其緊貼。
6.按照權利要求5的發(fā)動機起動器，其特征在于所述的轉換元件的軸向行程限定或使得當所述的小齒輪完全推出進到工作位置時限定所述的轉換元件和所述的圓柱形延伸段之間的一個間隙。
全文摘要
一個發(fā)動機起動器，包括可滑動地裝在輸出軸上用來驅動發(fā)動機的齒環(huán)的小齒輪，和單向離合器，其第一端固定到小齒輪，第二端通過花鍵與輸出軸接合，螺旋壓縮彈簧插在固定到輸出軸的止擋及限定在單向離合器的第二端的圓柱形延伸端的臺肩之間。即使小齒輪被已起動的發(fā)動機帶到高速轉動，小齒輪簡單地自由轉動，沒有摩擦加到螺旋壓縮彈簧及止擋。另外可避免輸出軸高速轉動時加在壓縮彈簧上的離心力。
文檔編號F02N15/06GK1143157SQ9610757
公開日1997年2月19日 申請日期1996年5月29日 優(yōu)先權日1995年5月29日
發(fā)明者木村榮一, 長島慎一, 木暮光裕, 岡田道夫, 奈良幸治 申請人:株式會社三葉電機制作所