專利名稱：具有與內(nèi)燃機的環(huán)齒輪嚙合的小齒輪的馬達驅(qū)動的啟動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及馬達驅(qū)動的發(fā)動機啟動機，其具有小齒輪來與發(fā)動機的環(huán)齒輪嚙合。
背景技術(shù)：
JP-Y2-55-45900公開了一種啟動機，其具有啟動馬達、輸出軸、花鍵管、小齒輪和具有驅(qū)動彈簧的電磁開關(guān)。輸出軸和花鍵管通過螺旋形花鍵連接來連接，使得當電磁開關(guān)工作時，電磁開關(guān)通過杠桿推動小齒輪，以嚙合發(fā)動機的環(huán)齒輪。
然而，有相當大的可能性，諸如40％-60％，在這樣的啟動機中小齒輪不能完全嚙合環(huán)齒輪。為了提供小齒輪與環(huán)齒輪的完全嚙合，啟動馬達在驅(qū)動彈簧的彈簧力下用力旋轉(zhuǎn)小齒輪。在這樣的情況下，小齒輪和環(huán)齒輪遭遇相當大的震動，且可能磨損或者破裂。
盡管在啟動馬達工作前小齒輪在小齒輪彈簧和驅(qū)動彈簧的組合彈簧力下通過螺旋形花鍵連接旋轉(zhuǎn)了一些，但是小齒輪彈簧和驅(qū)動彈簧沒有設(shè)置為允許小齒輪旋轉(zhuǎn)合適的角度來增加完全嚙合的可能性。換句話說，沒有壓縮小齒輪彈簧來為小齒輪提供合適的行程，以圍繞輸出軸以這樣的合適角度旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明是在考慮了所述問題的情況下進行的，且具有解決所述問題的目的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，一種發(fā)動機啟動機包括電動馬達、在電動馬達和電源之間連接的主開關(guān)、輸出軸、設(shè)置在電動馬達和輸出軸之間的第一花鍵連接部件、設(shè)置在輸出軸的端部來與發(fā)動機的環(huán)齒輪嚙合或者斷開的小齒輪、設(shè)置在輸出軸和小齒輪之間的第二花鍵連接部件、設(shè)置在輸出軸和小齒輪之間來朝著環(huán)齒輪施加其彈簧力到小齒輪的小齒輪彈簧、連接到輸出軸的杠桿、連接到杠桿以當其被激勵時朝著環(huán)齒輪驅(qū)動輸出軸且當杠桿移動到預(yù)定的位置時開啟主開關(guān)的電磁開關(guān)、設(shè)置在輸出軸和電磁開關(guān)之間以當電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪驅(qū)動輸出軸時施加其彈簧力到小齒輪的驅(qū)動彈簧。第一和第二花鍵連接部件中的至少一個包括這樣一個花鍵連接部件，當螺旋形連接部件被電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪驅(qū)動時，該花鍵連接部件使小齒輪相對于輸出軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度，該角度等于或者大于預(yù)定的齒距的一半。為此，小齒輪彈簧的彈簧常數(shù)設(shè)置為比驅(qū)動彈簧要小，使得小齒輪彈簧可以在驅(qū)動彈簧壓縮之前被壓縮，以提供允許小齒輪在主開關(guān)關(guān)閉以前圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度的行程。
因此，小齒輪可以在其被馬達驅(qū)動以前以高可能性與環(huán)齒輪嚙合，諸如98％的可能性。這有效地減小了施加到環(huán)齒輪和小齒輪的沖擊震動。
在所述的發(fā)動機啟動機中，優(yōu)選的，第一花鍵連接部件包括螺旋形花鍵連接部件；以及第二花鍵連接部件包括直花鍵連接部件。在所述的發(fā)動機啟動機中，第一花鍵連接部件可以包括支承輸出軸的花鍵管。


通過研究下面的詳細描述、后附的權(quán)利要求書和附圖可以明白本發(fā)明的其它目的、特征和特性，以及本發(fā)明的相關(guān)部分的功能。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的啟動機的片段截面縱向視圖，其中，線A-A以上顯示的輸出軸表示其固定狀態(tài)，線A-A以下顯示的輸出軸表示嚙合狀態(tài)，其中，小齒輪與發(fā)動機的環(huán)齒輪嚙合，以及線B-B以上顯示的柱塞表示當啟動機的主開關(guān)關(guān)閉時的固定狀態(tài)，線B-B以下顯示的柱塞表示當主開關(guān)開啟時的工作狀態(tài)。
圖2A是示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的啟動機的工作的示意圖，圖2B是啟動機的小齒輪的片段平面圖；圖3A是示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的啟動機的工作的示意圖，圖3B是小齒輪的片段平面圖；圖4是示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的啟動機的工作的示意圖；圖5是示出了根據(jù)優(yōu)選實施例的啟動機的工作的示意圖；以及圖6是顯示電磁開關(guān)的柱塞的行程和施加到該柱塞的載荷之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
參考附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的啟動機。
如圖1所示，啟動機1包括直流馬達2、輸出軸3、連接到減速機構(gòu)的單向離合器4、由輸出軸3的端部支承的小齒輪5、轉(zhuǎn)換桿6、電磁開關(guān)7、中間殼體16、外殼18等。減速機構(gòu)容納在中間殼體16中，且連接到馬達2，以通過預(yù)定的比例減小馬達的轉(zhuǎn)速。單向離合器4也容納在中間殼體16中，以在一個旋轉(zhuǎn)方向上連接輸出軸3和減速機構(gòu)。電磁開關(guān)7通過轉(zhuǎn)換桿6驅(qū)動馬達的主開關(guān)，且推動小齒輪5，以嚙合發(fā)動機的環(huán)齒輪20。
當主開關(guān)由電磁開關(guān)7開啟時，從車輛電池31給直流馬達2供給直流電，使得馬達2的馬達軸9a可以旋轉(zhuǎn)。
減速機構(gòu)包括形成在馬達軸9a的前端的表面上的太陽齒輪10、同軸地圍繞太陽齒輪10的環(huán)形內(nèi)齒輪11、設(shè)置在太陽齒輪10和內(nèi)齒輪11之間的多個行星齒輪12、齒輪軸13和托架14。太陽齒輪10、內(nèi)齒輪11和行星齒輪相互嚙合，使得行星齒輪12的回轉(zhuǎn)可以通過齒輪軸13傳送到托架14。馬達軸9a的前端由分隔部件9b通過軸承9c支承。
單向離合器4是滾柱類型的離合器，其包括離合器外部件4a、多個滾柱4b和離合器內(nèi)部件4c，其在下面有時稱為花鍵管。
離合器外部件4a與托架14一體形成，且具有圓柱形內(nèi)表面，其中形成多個凸輪腔(沒有顯示)。
滾柱4b分別設(shè)置在凸輪腔中，使得當離合器外部件4a由減速機構(gòu)在一個方向上旋轉(zhuǎn)時，滾柱4b可以在凸輪腔和離合器內(nèi)部件4c的周圍表面之間接合。這樣，直流馬達的轉(zhuǎn)矩可以從離合器外部件4a傳送到離合器內(nèi)部件4c。
離合器內(nèi)部件4c具有圓柱形外表面，其由中間殼體16通過在其與馬達2相對的端部處的軸承15支承。離合器內(nèi)部件4c也具有圓柱形內(nèi)表面，其上形成螺旋形內(nèi)花鍵4d。制動器17也形成在離合器內(nèi)部件4c的內(nèi)表面上，其中，軸承15設(shè)置在其外表面上。
因為離合器外部件4a和減速機構(gòu)的托架一體形成，所以軸承9b支承離合器內(nèi)部件4c的后端，以及減速機構(gòu)。因此，單向離合器和減速機構(gòu)的總體軸向長度可以極大地減小。
馬達2具有馬達軸9a、軛8a，以及中間殼體16設(shè)置在軛8a和外殼18之間。外殼18通過軸承19支承輸出軸3。
輸出軸3具有帶有螺旋形外花鍵3a的后端，以及在其外表面上具有多個直的外花鍵3b的前端。輸出軸3的后端插入離合器內(nèi)部件4c的內(nèi)部，以使螺旋形外花鍵3a與離合器內(nèi)部件4c的螺旋形內(nèi)花鍵4d嚙合。輸出軸3在其后端的軸向中心處具有縱向凹部3c，以保存潤滑油和減小重量。
小齒輪5具有內(nèi)表面，其上形成多個直的內(nèi)花鍵5b，以嚙合輸出軸3的外花鍵3b。小齒輪彈簧21插入小齒輪5的內(nèi)部，以朝著環(huán)齒輪20偏置小齒輪5。軸環(huán)22在輸出軸的前端固定到輸出軸3的外表面，以限制小齒輪5過分向前推進。當小齒輪彈簧收縮時，小齒輪5也由小齒輪彈簧21限制向后移動，小齒輪彈簧21被完全壓縮。
外、內(nèi)螺旋形花鍵3a、4d和外、內(nèi)直花鍵3b、5b的長度以及其它形狀和尺寸設(shè)計為使得當輸出軸3在馬達2的主開關(guān)開啟以前移動時，小齒輪5可以從小齒輪5接觸環(huán)齒輪的位置旋轉(zhuǎn)大于相應(yīng)于小齒輪5的齒輪的齒距的一半的角度，而沒有齒輪嚙合。
電磁開關(guān)7包括當啟動開關(guān)28開啟時激勵的螺線管23、由激勵的螺線管23驅(qū)動到右邊的柱塞24、當螺線管23未激勵時將柱塞24收回到左邊的返回彈簧25，以及插入到柱塞24中來連接轉(zhuǎn)換桿6和柱塞24的鉤部件26。驅(qū)動彈簧27設(shè)置在柱塞24和鉤部件26之間。小齒輪彈簧21和驅(qū)動彈簧27的彈簧常數(shù)和初始載荷設(shè)計為使得當小齒輪5撞擊環(huán)齒輪20而沒有與其嚙合時，小齒輪彈簧21可以在驅(qū)動彈簧27以前被壓縮，且阻止了進一步的運動。在該實施例中，驅(qū)動彈簧27的彈簧常數(shù)和初始載荷比小齒輪彈簧21要大。
如圖2A-5所示，馬達2的主開關(guān)包括一對固定觸點29和可移動觸點30。電磁開關(guān)7包括壓力彈簧(沒有顯示)，當主開關(guān)開啟時，該壓力彈簧以預(yù)定的接觸壓力靠著固定觸點29偏壓可移動的觸點。
當啟動開關(guān)28開啟來激勵啟動機1的電磁開關(guān)7的螺線管23時，柱塞24被拉到右側(cè)，以通過轉(zhuǎn)換桿6向前(或者朝左)驅(qū)動輸出軸3。因此，輸出軸3通過其螺旋形外花鍵3a與離合器內(nèi)部件4c的螺旋形內(nèi)花鍵4d的螺旋形花鍵連接來旋轉(zhuǎn)。這樣，小齒輪5繼續(xù)移動，直到小齒輪5嚙合環(huán)齒輪20或者在完全嚙合前由環(huán)齒輪20的一部分停止。
如果小齒輪5完全嚙合環(huán)齒輪20，如圖5所示，那么馬達2的主開關(guān)29、30在由包括在電磁開關(guān)7中的壓力彈簧(沒有顯示)施加的彈簧力下開啟。結(jié)果，電樞9通過減速機構(gòu)來旋轉(zhuǎn)輸出軸3，以通過環(huán)齒輪20曲柄轉(zhuǎn)動發(fā)動機。
如果小齒輪5由環(huán)齒輪20的一部分5停止而沒有嚙合，那么輸出軸3由電磁開關(guān)通過驅(qū)動彈簧27和杠桿6克服小齒輪彈簧21的彈簧力進一步向前移動，如圖3A所示，其中，小齒輪5準備與環(huán)齒輪20完全嚙合。此時，柱塞從位置b移動到位置d，如圖6所示。順便提及，F(xiàn)1表示柱塞24的拉力，F(xiàn)2表示返回彈簧25的載荷，F(xiàn)3表示小齒輪彈簧21的載荷，F(xiàn)4表示驅(qū)動彈簧27的載荷，以及F5表示壓力彈簧的載荷。
從小齒輪彈簧21的角度來看，這意味著小齒輪5沿著輸出軸3向右移動了行程或者距離L，如圖3A所示，且柱塞的載荷從圖6中的點b變化到點c。因此，小齒輪5通過螺旋形花鍵連接旋轉(zhuǎn)了相應(yīng)于如圖3B所示的小齒輪5的齒距的一半或者更多的角度，直到小齒輪5完全嚙合環(huán)齒輪20。
如果小齒輪5由于小齒輪5和環(huán)齒輪20的齒輪邊緣的干涉而阻礙其旋轉(zhuǎn)，那么柱塞進一步移動到左邊來閉合主開關(guān)29、30來操作馬達2。結(jié)果，馬達2通過減速機構(gòu)、單向離合器和輸出軸3來強制旋轉(zhuǎn)小齒輪5，如圖4所示。然后，柱塞24從位置c移動到位置f，使得小齒輪5由小齒輪彈簧21的彈簧力F3和驅(qū)動彈簧27的彈簧力F4推動到完全嚙合環(huán)齒輪20。
根據(jù)測試結(jié)果，小齒輪5可以在主開關(guān)29、30開啟以前以大約98％的可能性嚙合環(huán)齒輪20。結(jié)果，防止小齒輪5和環(huán)齒輪20磨損。
作為所述實施例的改進，可以交換離合器內(nèi)部與輸出軸的連接和小齒輪與輸出軸的連接之間的螺旋形花鍵連接和直花鍵連接。還可以為離合器內(nèi)部與輸出軸的連接和小齒輪與輸出軸的連接都提供螺旋形花鍵連接。
在本發(fā)明的前述描述中，本發(fā)明參考其特定的實施例來公開。然而，很明顯，在不偏離由后附的權(quán)利要求書闡明的本發(fā)明的范圍的情況下可以進行對本發(fā)明的特定實施例的各種改進和變化。因此，本發(fā)明的說明書被認為是示例性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機啟動機，其包括電動馬達(2)；用于供給電力到所述電動馬達(2)的主開關(guān)(29、30)；輸出軸(3)；設(shè)置在電動馬達(2)和輸出軸(3)之間的第一花鍵連接部件(3a、4d)；設(shè)置在所述輸出軸(3)的端部來與發(fā)動機的環(huán)齒輪(20)嚙合或者斷開的小齒輪(5)；設(shè)置在所述輸出軸(3)和所述小齒輪(5)之間的第二花鍵連接部件(3b、5b)；設(shè)置在所述輸出軸(3)和所述小齒輪(5)之間來朝著環(huán)齒輪(20)施加其彈簧力到所述小齒輪(5)的小齒輪彈簧(21)；電磁開關(guān)，當所述電磁開關(guān)被激勵時朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動所述輸出軸(3)且當所述電磁開關(guān)的一部分(6)移動到預(yù)定的位置時開啟所述主開關(guān)(29、30)；驅(qū)動彈簧(27)，該驅(qū)動彈簧(27)設(shè)置在所述輸出軸(3)和所述電磁開關(guān)之間以便當所述電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動所述輸出軸(3)時施加其彈簧力到所述小齒輪(5)，其特征在于所述第一和第二花鍵連接部件(31、4c、3b、5b)中的至少一個包括這樣一個花鍵連接部件，當所述螺旋形連接部件被所述電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動時，該花鍵連接部件使所述小齒輪相對于所述輸出軸(3)旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度，該角度等于或者大于所述小齒輪(5)的預(yù)定的齒距的一半；以及所述小齒輪彈簧(21)具有比所述驅(qū)動彈簧(27)的彈簧常數(shù)要小的彈簧常數(shù)，使得所述小齒輪彈簧(21)可以被壓縮，以提供允許所述小齒輪(5)在所述主開關(guān)(29、30)閉合之前圍繞所述輸出軸(3)旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度的行程(在圖3A中為L)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述第一花鍵連接部件(3a、4c)包括螺旋形花鍵連接部件；以及所述第二花鍵連接部件(3b、5b)包括直花鍵連接部件。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述第一花鍵連接部件(3a、4c)包括直花鍵連接部件；以及所述第二花鍵連接部件(3b、5b)包括螺旋形花鍵連接部件。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述第一和第二花鍵連接部件(3a、4c、3b、5b)分別包括螺旋形花鍵連接部件。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述第一花鍵連接部件(3a、4c)包括支承所述輸出軸(3)的花鍵管(4c)。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述輸出軸(3)具有凹部(3c)來保存潤滑油。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機啟動機，還包括用于限制所述小齒輪(5)過度收縮的部件(21)。
8.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機啟動機，還包括具有離合器外部件(4a)和離合器內(nèi)部件(4c)的單向離合器(4)，以及在所述單向離合器(4)和所述電動馬達(2)之間連接的減速機構(gòu)(10、11、12、13、14)，其中，所述花鍵管(4c)形成在所述離合器內(nèi)部件(4c)中。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述減速機構(gòu)包括行星齒輪機構(gòu)(10、11、12、13、14)，其包括太陽齒輪(10)、內(nèi)齒輪(11)、多個行星齒輪(12)和托架(14)；以及所述托架(14)與離合器外部件(4a)成一體。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動機啟動機，其特征在于所述減速機構(gòu)(10、11、12、13、14)和所述單向離合器(4)一體形成為具有由一對軸承(9c、15)共同地支承的相對端的單元。
全文摘要
啟動機包括馬達(2)、輸出軸(3)、設(shè)置在馬達和輸出軸之間的第一花鍵連接部件(4a、4d)、與發(fā)動機的環(huán)齒輪(20)嚙合的小齒輪(5)、設(shè)置在輸出軸和小齒輪之間的第二花鍵連接部件(3b、5b)、朝著環(huán)齒輪施加其彈簧力到小齒輪(5)的小齒輪彈簧(21)、杠桿(6)、當其被激勵時朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動輸出軸(3)且當杠桿(6)移動到預(yù)定的位置時操作馬達(2)的電磁開關(guān)、當電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動輸出軸(3)時施加其彈簧力到小齒輪(5)的驅(qū)動彈簧(27)。當螺旋形連接部件(3a、4d)被所述電磁開關(guān)朝著環(huán)齒輪(20)驅(qū)動時，第一和第二花鍵連接部件(3a、4d)使小齒輪(5)相對于輸出軸旋轉(zhuǎn)大于小齒輪的齒距的一半的角度。
文檔編號F02N15/02GK1573085SQ20041004931
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者梶野定義, 長谷川洋一, 村瀨和明 申請人:株式會社電裝