專利名稱：起動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起動機，該起動機具有通過花鍵裝配在輸出軸上的小齒輪管、并且構(gòu)造成使小齒輪管在遠離馬達的方向上相對于輸出軸移位，從而使支承在小齒輪管的非馬達側(cè)端部上的小齒輪與發(fā)動機的環(huán)形齒輪嚙合。
背景技術(shù)：
例如在日本專利申請公報No. 2006-177168中公開了一種具有懸臂結(jié)構(gòu)的起動機。具體地,如圖3所示,該起動機包括構(gòu)造成由馬達(未示出)驅(qū)動的輸出軸100 ;通過一對滑動軸承Iio裝配在輸出軸100上的小齒輪管120 ;構(gòu)造成將輸出軸100的旋轉(zhuǎn)傳遞到小齒輪管120的單向滾子離合器130 ;通過直花鍵裝配到小齒輪管120的非馬達側(cè)端部(即，圖3中的左側(cè)端部)上的小齒輪140 ;以及殼體160，該殼體160通過沿軸向定位在離合器130與小齒輪140之間的滾珠軸承150來支承小齒輪管120。此外，該起動機被構(gòu)造成使得在操作電磁開關(guān)(未示出)的的情況下，小齒輪管120和離合器130 —起在遠離馬達的軸向方向(即，在圖3中的向左方向上)相對于輸出軸100移位，從而使裝配在小齒輪管120上的小齒輪140與發(fā)動機的環(huán)形齒輪(未示出)嚙合。然而，在使用上述起動機的情況下，當發(fā)動機已經(jīng)完全起動并且由此小齒輪140開始通過發(fā)動機而旋轉(zhuǎn)時，離合器130將進入這樣的超越狀態(tài)離合器130禁止從小齒輪管120 (或從發(fā)動機側(cè))向輸出軸100 (或向馬達側(cè))的扭矩傳遞。因此，通過發(fā)動機而一起旋轉(zhuǎn)的小齒輪140和小齒輪管120的轉(zhuǎn)速將變?yōu)轱@著地高于由馬達驅(qū)動的輸出軸100的轉(zhuǎn)速。因此，必須將軸承110置于小齒輪管120與輸出軸100之間。此外，軸承110壓連接至于小齒輪管120的內(nèi)周，并且輸出軸100插入軸承110的內(nèi)側(cè)以便能夠相對于軸承110旋轉(zhuǎn)。此外，近年來，配備有怠速停止系統(tǒng)(ISS)的機動車輛的數(shù)量增加，以滿足提高燃料經(jīng)濟性和減少廢氣的要求。ISS通常設(shè)計成當車輛進行短暫停止以例如等待交通指示燈改變或交通堵塞時，停止將燃料噴射到發(fā)動機中，從而自動地使發(fā)動機停止。因此，對于在配備有ISS的機動車輛中使用的起動機而言，起動機使車輛的發(fā)動機起動的次數(shù)與在不具有ISS的機動車輛中使用的起動機相比極大地增加。因此，需要保證在配備有ISS的機動車輛中使用的起動機的高耐久性(或長使用壽命)。然而，當在配備有ISS的機動車輛中使用在日本專利申請公報No. 2006-177168中公開的起動機時，設(shè)置于輸出軸100與小齒輪管120之間的軸承110的磨損將由于起動機使車輛的發(fā)動機起動的次數(shù)極大地增加而加速。因此，輸出軸100與小齒輪管120之間的相對傾斜將變大。此外，當小齒輪140通過發(fā)動機而旋轉(zhuǎn)并且離合器130處于其超越狀態(tài)，使得軸承110承受輸出軸100與小齒輪管120之間的高速相對旋轉(zhuǎn)并且還承受高負荷時，產(chǎn)生軸承110的磨損。此外，隨著輸出軸100與小齒輪管120之間的相對傾斜的增加，花鍵接合部處的接觸壓力將增大；在花鍵接合部處，形成在輸出軸100的外表面上的外花鍵與形成在離合器130的外部部分的內(nèi)表面上的內(nèi)花鍵接合。因此，可能發(fā)生外花鍵與內(nèi)花鍵的齒面之間的粘著，從而難以保證起動機的高耐久性。此外，內(nèi)花鍵可能由于設(shè)置在內(nèi)花鍵與外花鍵之間的徑向間隙和周向間隙而相對于外花鍵傾斜。特別地，當車輛的點火開關(guān)(或起動機開關(guān))在接通一次并且隨后在沒有完全起動發(fā)動機的情況下斷開之后又再次接通時，將使通過起動機馬達的慣性旋轉(zhuǎn)而保持旋轉(zhuǎn)的小齒輪140再次與發(fā)動機的環(huán)形齒輪嚙合。因此，小齒輪140的旋轉(zhuǎn)將被突然停止，在花鍵接合部處產(chǎn)生過度的機械沖擊，并且由此引起外花鍵與內(nèi)花鍵之間的相對傾斜。因而，在外花鍵與內(nèi)花鍵之間相對傾斜的情況下，在外花鍵與內(nèi)花鍵之間將因其間的局部接觸而產(chǎn)生過大的接觸壓力，從而引起外花鍵與內(nèi)花鍵的齒面之間的粘著。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實施方式，提供了一種用于使機動車輛的發(fā)動機起動的起動機。該起動機包括馬達、輸出軸、單向離合器、小齒輪管、小齒輪、移位桿和相對旋轉(zhuǎn)限制裝置。馬達具有旋轉(zhuǎn)軸。輸出軸與馬達的旋轉(zhuǎn)軸同軸地設(shè)置，并且輸出軸具有形成在其外表面上的外螺旋花鍵。單向離合器構(gòu)造成允許從馬達向輸出軸的扭矩傳遞并且禁止從輸出軸向馬達的扭矩傳遞。小齒輪管具有形成在其內(nèi)表面上的內(nèi)螺旋花鍵，小齒輪管裝配在輸出軸上并且內(nèi)螺旋花鍵與輸出軸的外螺旋花鍵嚙合。小齒輪設(shè)置在小齒輪管的非馬達側(cè)端部上以與小齒輪管一起旋轉(zhuǎn)。移位桿構(gòu)造成使小齒輪管和小齒輪兩者在遠離馬達的方向上相對于輸出軸移位，從而使小齒輪與發(fā)動機的環(huán)形齒輪嚙合。當單向離合器處在離合器禁止從輸出軸向馬達的扭矩傳遞的超越狀態(tài)時，相對旋轉(zhuǎn)限制裝置限制小齒輪管與輸出軸之間的相對旋轉(zhuǎn)。通過上述構(gòu)型，當發(fā)動機已經(jīng)被完全起動并且小齒輪由此開始通過發(fā)動機而旋轉(zhuǎn)時，離合器進入離合器禁止從輸出軸(即，從發(fā)動機側(cè))向馬達的扭矩傳遞的超越狀態(tài)。然而，此時，輸出軸與小齒輪管之間的相對旋轉(zhuǎn)被相對旋轉(zhuǎn)限制裝置限制，不同于如在日本專利申請公報No. 2006-177168中公開的常規(guī)起動機。因此，在不具有輸出軸與小齒輪管之間的相對旋轉(zhuǎn)的情況下，即使當車輛配備有ISS并且起動機使車輛的發(fā)動機起動的次數(shù)由此極大地增加時，也可以可靠地抑制輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面的磨損。因此，沒有必要為了抑制兩個表面的磨損而在輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間設(shè)置大的徑向間隙。換言之，可以使輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間的徑向間隙最小化。因此，在具有最小化的徑向間隙的情況下，可以使輸出軸與小齒輪管之間的相對傾斜最小化。此外，在具有最小化的輸出軸與小齒輪管之間的相對傾斜的情況下，可以可靠地防止輸出軸的外螺旋花鍵與小齒輪管的內(nèi)螺旋花鍵之間的接觸壓力的局部增大，從而可靠地防止外螺旋花鍵的齒面與內(nèi)螺旋花鍵的齒面之間的粘著。因此，可以保證起動機的高耐久性(或長使用壽命)。此外，在不具有輸出軸與小齒輪管之間的相對旋轉(zhuǎn)的情況下，沒有必要在輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承。因此，在不必在輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承的情況下，可以使部件數(shù)量最小化并由此使起動機的生產(chǎn)成本最小化。此外，在不具有設(shè)置在輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間的軸承的情況下，可以更有效地使它們之間的徑向間隙最小化。另外，由于當離合器處在超越狀態(tài)時，輸出軸與小齒輪管之間的相對旋轉(zhuǎn)將通過相對旋轉(zhuǎn)限制裝置來限制，因此即使在輸出軸的外表面與小齒輪管的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承，也可以可靠地防止軸承的卡滯。在另外的實施中，起動機可以還包括電磁螺線管，該電磁螺線管包括在被供給電力時形成電磁體的勵磁線圈，該電磁螺線管通過電磁體的吸引力來驅(qū)動移位桿，以使小齒輪管和小齒輪兩者在遠離馬達的方向上移位。相對旋轉(zhuǎn)限制裝置可以由輸出軸的外螺旋花鍵、小齒輪管的內(nèi)螺旋花鍵以及移位桿構(gòu)成。在這種情況下，當單向離合器處在超越狀態(tài)時，外螺旋花鍵的齒面將在小齒輪管的旋轉(zhuǎn)方向上抵靠內(nèi)螺旋花鍵的齒面，并且移位桿將承受軸向推力，從而限制小齒輪管與輸出軸之間的相對旋轉(zhuǎn)，該軸向推力是通過外螺旋花鍵與內(nèi)螺旋花鍵之間的嚙合接合而產(chǎn)生的，以在朝向馬達的方向上作用于小齒輪管。小齒輪管中可以形成有圓柱形孔，該圓柱形孔具有第一部分和第二部分，該第二部分具有比第一部分的直徑大的直徑并且定位成比第一部分更靠近馬達。小齒輪管的內(nèi)螺旋花鍵可形成在圓柱形孔的第二部分的內(nèi)表面上。圓柱形孔的第一部分的內(nèi)表面與輸出軸的外表面之間的徑向間隙可優(yōu)選地設(shè)定成小到使得第一部分的內(nèi)表面與輸出軸的外表面構(gòu)成彼此抵靠的滑動表面。起動機可以具有懸臂結(jié)構(gòu)，使得在小齒輪的非馬達側(cè)未設(shè)置用于支承小齒輪管的軸承。


根據(jù)下文中給出的詳細描述并且根據(jù)一個示例性實施方式的附圖將更完全地理解本發(fā)明，然而，描述和附圖不應(yīng)當視為將本發(fā)明限制為具體的實施方式、而僅僅用于說明和理解的目的。在附圖中圖1為示出根據(jù)示例性實施方式的起動機的總體結(jié)構(gòu)的局部截面圖；圖2A為示出當起動機處于停止狀態(tài)時的起動機的小齒輪和小齒輪管的位置的局部截面圖；圖2B為示出當起動機處于驅(qū)動狀態(tài)時的小齒輪管和小齒輪的位置的局部截面圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中已知的起動機的一部分的局部截面圖。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)示例性實施方式的起動機I的總體結(jié)構(gòu)。起動機I被設(shè)計用以使機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(未示出)起動。如圖1所示，起動機I包括產(chǎn)生扭矩的馬達2 ;使馬達2的轉(zhuǎn)速降低的減速器3 ；離合器4 ;經(jīng)由離合器4而機械地連接至減速器3的輸出側(cè)的輸出軸5 ;通過螺旋花鍵裝配于輸出軸5的外周的小齒輪管6 ;裝配在小齒輪管6的非馬達側(cè)端部(S卩，圖1中的左側(cè)端部)上以與小齒輪管6 —起旋轉(zhuǎn)的小齒輪7 ;移位桿8,該移位桿8構(gòu)造成使小齒輪管6和小齒輪7兩者在遠離馬達2的軸向方向(即，圖1中的向左的方向)上相對于輸出軸5移位，并由此使小齒輪7與發(fā)動機的環(huán)形齒輪G嚙合；以及電磁開關(guān)9，該電磁開關(guān)9構(gòu)造成操作對馬達2的電力供給并且驅(qū)動移位桿8。 需要指出的是，為了便于進行說明，在下文中，在輸出軸5的軸向方向(或起動機I的軸向方向)上的非馬達側(cè)將簡稱為前側(cè)，而在該軸向方向上的馬達側(cè)(即，圖1中的右側(cè))將簡稱為后側(cè)。馬達2例如通過DC換向器電動機來實現(xiàn)。具體地，馬達2包括中空的圓筒形軛架2a,該軛架2a也用作框架；通過在軛架2a的徑向內(nèi)周上設(shè)置多個永磁體或磁場繞組而形成的磁場(未不出);具有電樞軸2b和換向器(未不出)的電樞，電樞軸2b可旋轉(zhuǎn)地沿著徑向設(shè)置在磁場的內(nèi)部，換向器設(shè)置在電樞軸2b外周上；以及電刷(未示出)，該電刷設(shè)置成在電樞軸2b旋轉(zhuǎn)期間在換向器上滑動以向電樞供給電力。在操作中，當馬達電路的主觸點(未示出)通過電磁開關(guān)9閉合時，電力經(jīng)由電刷與換向器之間的滑動觸點而從電池(未示出)供給至電樞。因此，通過磁場與通電的電樞之間的相互作用在電樞軸2b處產(chǎn)生扭矩。減速器3例如為公知的周轉(zhuǎn)式(或行星式)。具體地，如圖2A所示，減速器3包括設(shè)置在馬達2的電樞軸2b的前端部(S卩，圖2A中的左側(cè)端部)上的恒星齒輪3a ;與恒星齒輪3a同心地設(shè)置的環(huán)形內(nèi)齒輪3b ;以及多個(例如，三個)設(shè)置成與恒星齒輪3a和內(nèi)齒輪3b兩者嚙合的行星齒輪3c。在操作中，當恒星齒輪3a與馬達2的電樞軸2b —起旋轉(zhuǎn)時，行星齒輪3c繞各自的齒輪軸3d旋轉(zhuǎn)以及繞恒星齒輪3a環(huán)繞軌道運行,從而將電樞軸2b和恒星齒輪3a的轉(zhuǎn)速減小為行星齒輪3c的軌道速度。離合器4通過單向滾子離合器來實現(xiàn)，該單向滾子離合器構(gòu)造成允許從馬達2向發(fā)動機的扭矩傳遞并且禁止從發(fā)動機向馬達2的扭矩傳遞。具體地，如圖2A-2B所示，離合器4包括外部部分4a、內(nèi)部部分4b、多個滾子以及多個彈簧(未示出)。外部部分4a與分別支承減速器3的行星齒輪3c的齒輪軸3d —體地形成。外部部分4a還具有多個形成在其內(nèi)周中的楔形凸輪腔室(cam chambers)(未示出)。內(nèi)部部分4b在徑向上設(shè)置在外部部分4a的內(nèi)部并且能夠相對于外部部分4a旋轉(zhuǎn)。滾子4c中的每個各自容納在外部部分4a的凸輪腔室中的相應(yīng)一個中，以在徑向上置于外部部分4a與內(nèi)部部分4b之間。彈簧中的每個各自設(shè)置在外部部分4a的凸輪腔室中的相應(yīng)一個中，以朝向該相應(yīng)的凸輪腔室的較窄側(cè)迫壓容納在該相應(yīng)的凸輪腔室中的那一個滾子4c。在發(fā)動機通過起動機I起動期間，離合器4通過將外部部分4a和內(nèi)部部分4b與滾子4c鎖定在一起而允許從外部部分4a向內(nèi)部部分4b的扭矩傳遞。另一方面，當發(fā)動機已經(jīng)完全起動并且由此小齒輪7開始通過發(fā)動機而旋轉(zhuǎn)時，離合器4進入超越狀態(tài)，在該狀態(tài)下，離合器4由于滾子4c在外部部分4a與內(nèi)部部分4b之間空轉(zhuǎn)而禁止從內(nèi)部部分4b向外部部分4a的扭矩傳遞。輸出軸5與馬達2的電樞軸2b同軸地設(shè)置。輸出軸5具有后端部,該后端部與尚合器4的內(nèi)部部分4b —體地形成并且由中心殼體11通過軸承10可旋轉(zhuǎn)地支承。在軸承10的后側(cè)上設(shè)置有墊圈12以抑制軸承10和離合器4的內(nèi)部部分4b的由于兩者之間的相對轉(zhuǎn)動而造成的磨損。另外，如圖2A-2B所示，在本實施方式中，軸承10通過滑動軸承(或普通滑動軸承)來實現(xiàn)。然而，應(yīng)當指出的是，軸承10也可以通過其他類型的軸承例如滾珠軸承和滾針軸承來實現(xiàn)。此外，輸出軸5具有外螺旋花鍵5a，該外螺旋花鍵5a形成在輸出軸5的外表面上并且定位在由軸承10支承的輸出軸5后端部的前方。輸出軸5還具有前止擋件5b，該前止擋件5b形成在輸出軸5的外表面上并且定位在外螺旋花鍵5a的前方。如將在后面詳細描述的，前止擋件5b設(shè)置成使小齒輪管6停止進一步向前進，從而限定小齒輪管6的最大前進位置。此外，輸出軸5還具有環(huán)形槽5c，該環(huán)形槽5c形成在輸出軸5的外表面中并且在輸出軸5的整個圓周上延伸。環(huán)形槽5c在軸向上定位于外螺旋花鍵5a與由軸承10支承的輸出軸5后端部之間。在輸出軸5的環(huán)形槽5c中安裝有后止擋件(或止擋構(gòu)件)13以使小齒輪管6停止進一步向后回退，從而限定小齒輪管6的最大回退位置。另外，最大回退位置還代表著小齒輪管6的初始靜止位置。更具體地，后止擋件13例如通過至少一個裝配在輸出軸5的環(huán)形槽5c中的E型夾來實現(xiàn)。此外，設(shè)置有蓋14以覆蓋E型夾的徑向外周，從而防止E型夾在輸出軸5旋轉(zhuǎn)期間因離心力而沿徑向移出環(huán)形槽5c。如圖2A所示，小齒輪管6具有主體6A和小齒輪滑動部6B。主體6A具有形成于其中的圓柱形孔6b。圓柱形孔6b在小齒輪管6的軸向方向上延伸并且具有位于后側(cè)的敞開端部和位于前側(cè)的封閉端部(或底部)。此外，在圓柱形孔6b的后部的內(nèi)表面上形成有內(nèi)螺旋花鍵6a。小齒輪滑動部6B定位在主體6A的前側(cè)并且具有比主體6A的外徑小的外徑。此夕卜，在小齒輪滑動部6B的外表面上形成有在小齒輪管6的軸向方向上延伸的直花鍵齒6c。小齒輪管6在其主體6A的外表面處由殼體16通過軸承15可旋轉(zhuǎn)地且可軸向滑動地支承。此外，小齒輪管6使輸出軸5插入主體6A的圓柱形孔6b中，使得小齒輪管6通過輸出軸5的外螺旋花鍵5a與小齒輪管6的內(nèi)螺旋花鍵6a之間的嚙合接合而能夠相對于輸出軸5旋轉(zhuǎn)并且能夠相對于輸出軸5沿軸向運動。此外，當內(nèi)螺旋花鍵6a的前端部前進到與輸出軸5的前止擋件5b的后端部接觸時，小齒輪管6呈現(xiàn)(或到達)其最大前進位置。另外，如圖2A-2B所示，在本實施方式中，軸承15通過滾珠軸承來實現(xiàn)。然而，應(yīng)當指出的是，軸承15也可以通過其他類型的軸承例如滾針軸承或滑動軸承來實現(xiàn)。對于小齒輪管6的主體6A的圓柱形孔6b而言，圓柱形孔6b的后部的直徑設(shè)定為大于圓柱形孔6b的前部的直徑。如之前所描述的，內(nèi)螺旋花鍵6a形成在圓柱形孔6b的后部的內(nèi)表面上。此外，圓柱形孔6b的后部的直徑基本上等于內(nèi)螺旋花鍵6a的齒根直徑。另一方面，在圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面上沒有形成花鍵。此外，圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的前部的外表面之間的徑向間隙設(shè)定為小于輸出軸5的外螺旋花鍵5a與小齒輪管6的內(nèi)螺旋花鍵6a之間的徑向間隙。因此，圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的前部的外表面構(gòu)成彼此抵靠的滑動表面。另外，輸出軸5的前部定位在前止擋件5b的前方并且將前部止擋件5b沿軸向置于輸出軸5的前部與外螺旋花鍵5a之間。此外，在輸出軸5的前部的外表面中形成有多個(例如，兩個)在輸出軸5的軸向方向上延伸的槽17。通過該槽17,形成在輸出軸5的前端部與小齒輪管6的圓柱形孔6b的封閉端部之間的內(nèi)部空間S在從起動機I處于如圖2A中所示的停止狀態(tài)到起動機I進入到如圖2B所示的驅(qū)動狀態(tài)的整個時間段期間都與圓柱形孔6b的后部連通。這里，起動機I的驅(qū)動狀態(tài)表示這樣的狀態(tài)其中，小齒輪7已經(jīng)與發(fā)動機的環(huán)形齒輪G嚙合(參見圖1)、并且由馬達2產(chǎn)生的扭矩從小齒輪7傳遞到環(huán)形齒輪G以使發(fā)動機起動。另外，應(yīng)當指出的是，槽17也可以形成在圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面中，而不是形成在輸出軸5的前部的外表面中。起動機I還包括密封構(gòu)件18，該密封構(gòu)件18設(shè)置在小齒輪管6的主體6A的外周上并且定位在軸承15的前方。密封構(gòu)件18的功能是阻擋雜質(zhì)例如水和灰塵進入到起動機I中。在本實施方式中，密封構(gòu)件18通過例如橡膠制成的油封來實現(xiàn)。密封構(gòu)件18由殼體16保持，并且密封構(gòu)件18的唇緣部與小齒輪管6的主體6A的外表面滑動接觸。在小齒輪管6的后側(cè)設(shè)置有用于將移位桿8的移位力(或推動力)傳遞到小齒輪管6的裝置；移位力是通過電磁開關(guān)9在遠離馬達2的軸向方向上(S卩，在向前方向上)的操作產(chǎn)生的。具體地，在本實施方式中，移位力傳遞裝置由樹脂制成的環(huán)形套環(huán)19、桿接合構(gòu)件20、第一限制構(gòu)件21和第二限制構(gòu)件22構(gòu)成。如圖1和圖2A-2B所示，套環(huán)19裝配于小齒輪管6的主體6A的外周并且能夠相對于小齒輪管6旋轉(zhuǎn)。桿接合構(gòu)件20與套環(huán)19 一體地由樹脂形成并且設(shè)置成與移位桿8的一個端部接合。第一限制構(gòu)件21限制套環(huán)19在朝向小齒輪7的軸向方向上(即,在向前方向上)的運動。第一限制構(gòu)件21與小齒輪管6 —體地形成并且成形為從小齒輪管6的外表面徑向向外地突起且在小齒輪管6的整個圓周上周向地延伸的環(huán)形凸緣。另一方面，第二限制構(gòu)件22限制套環(huán)19在遠離小齒輪7的軸向方向(即，在向后方向 上)的運動。第二限制構(gòu)件22與小齒輪管6分開形成且呈環(huán)形形狀，并且第二限制構(gòu)件22固定于小齒輪管6的外表面。更具體地，第二限制構(gòu)件22是通過例如壓配合于小齒輪管6主體6A的外周的墊圈來實現(xiàn)的。另外，應(yīng)當指出的是，第一限制構(gòu)件21也可以以與第二限制構(gòu)件22相同的方式形成。小齒輪7與小齒輪管6分開形成，并且裝配在小齒輪管6的小齒輪滑動部6B上且能夠沿軸向相對于小齒輪滑動部6B運動。此外，小齒輪7由小齒輪彈簧23在遠離馬達2的軸向方向上(即，在向前方向上)迫壓。小齒輪7在遠離馬達2的軸向方向上的運動還被設(shè)置在小齒輪管6的小齒輪滑動部6B前端部處的小齒輪止擋件24限制。此外，小齒輪7中形成有小直徑孔7b和大直徑孔7c兩者；大直徑孔7c的直徑大于小直徑孔7b的直徑。更具體地，小直徑孔7b形成在前側(cè)且在小齒輪7的軸向方向上延伸并在小齒輪7的前端部處開放。此外，在小直徑孔7b的內(nèi)表面中形成有在小齒輪7的軸向方向上延伸的直花鍵槽7a。另一方面，大直徑孔7c形成在后側(cè)且在小齒輪7的軸向方向上延伸并在小齒輪7的后端部處開放。然而，在大直徑孔7c的內(nèi)表面中沒有形成花鍵槽。另外，小直徑孔7b和大直徑孔7c在小齒輪7的軸向方向上相互連通。通過將小齒輪管6的小齒輪滑動部6B經(jīng)由大直徑孔7c插入到小齒輪7的小直徑孔7b中來以能夠相對運動的方式將小齒輪7組裝在小齒輪管6，從而使小齒輪管6的直花鍵齒6c與小齒輪7的直花鍵槽7a嚙合。此外，小齒輪管6的主體6A的前端部裝配到小齒輪7的大直徑孔7c的后端部中。小齒輪彈簧23沿軸向設(shè)置于徑向延伸的外肩部與徑向延伸的內(nèi)肩部之間，該徑向延伸的外肩部形成于小齒輪管6的主體6A的外表面與小齒輪滑動部6B的外表面之間，該徑向延伸的內(nèi)肩部形成于小齒輪7的小直徑孔7b的內(nèi)表面與大直徑孔7c的內(nèi)表面之間。再次參照圖1，電磁開關(guān)9包括電磁螺線管SL，該電磁螺線管SL通過電磁體的吸引力來驅(qū)動柱塞25，并且該電磁螺線管SL具有框架，該框架還形成了電磁螺線管SL的磁路；以及樹脂蓋26，該樹脂蓋26將馬達電路的主觸點容納于其中并且壓接固定(crimp-fixed)至電磁螺線管SL的框架的開口端部。更具體地，電磁螺線管SL包括勵磁線圈27，該勵磁線圈27在被供給電力時形成電磁體；柱塞25，該柱塞25以能夠沿軸向運動的方式設(shè)置在勵磁線圈27的徑向內(nèi)部；復(fù)位彈簧28，當供給至勵磁線圈27的電力中斷并且用于柱塞25的電磁體的吸引力因此消失時，該復(fù)位彈簧28使柱塞25返回到其初始靜止位置；驅(qū)動彈簧29，該驅(qū)動彈簧29用于產(chǎn)生用于使小齒輪7移位成與發(fā)動機的環(huán)形齒輪G嚙合的反作用力；以及接頭30，該接頭30用于經(jīng)由驅(qū)動彈簧29將柱塞25的運動傳遞至移位桿8。馬達電路的主觸點由一對固定觸點(未示出)以及活動觸點(未示出)構(gòu)成。固定觸點分別通過一對端螺栓31和32連接至馬達電路；端螺栓31和32兩者都固定至樹脂蓋26?；顒佑|點構(gòu)造成與柱塞25 —起運動以與固定觸點電連接以及斷開電連接。更具體地，當柱塞25被電磁體的吸引力吸引而向后(S卩，在圖1中向右)運動時，活動觸點也向后運動以與固定觸點相接觸并由此與固定觸點電連接。因此，馬達電路的主觸點閉合。另一方面，當電磁體的吸引力消失并且柱塞25因此通過復(fù)位彈簧28向前(即，在圖1中向左)返回至其初始靜止位置時，活動觸點也向前運動以遠離固定觸點并由此與固定觸點斷開電連接。因此，馬達電路的主觸點斷開。移位桿8具有由殼體16可旋轉(zhuǎn)地支承的支點部8a，使得移位桿8能夠在支點部8a上樞轉(zhuǎn)。此外，如之前所描述的，移位桿8的位于支點部8a的一側(cè)的一個端部設(shè)置成與桿接合構(gòu)件20接合。移位桿8的位于支點部8a的另一側(cè)的另一端部機械地連接至電磁開關(guān)9的接頭30。接下來，將對根據(jù)本實施方式的起動機I的操作進行描述。當車輛的起動機開關(guān)(未示出)接通時，從電池向電磁開關(guān)9的勵磁線圈27供給電力，從而形成電磁體。電磁體吸引柱塞25抵抗復(fù)位彈簧28的反作用力而向后運動。柱塞25的向后運動使移位桿8順時針樞轉(zhuǎn)，從而使小齒輪管6和小齒輪7兩者沿著輸出軸5向前移位。此外，當小齒輪7的前端面與發(fā)動機的環(huán)形齒輪G的后端面接觸時，小齒輪7停止并且因此僅小齒輪管6抵抗小齒輪彈簧23的反作用力進一步向前移位。然后，柱塞25抵抗復(fù)位彈簧28和驅(qū)動彈簧29兩者的反作用力而進一步向后運動，從而使馬達電路的主觸點閉合。因此，將電力從電池供給至馬達2，從而使馬達2能夠產(chǎn)生扭矩。所產(chǎn)生的扭矩接著被減速器3放大并且經(jīng)由離合器4和輸出軸5傳遞至小齒輪管6，從而使小齒輪管6與小齒輪7 —起旋轉(zhuǎn)。當小齒輪7已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到能夠與環(huán)形齒輪G嚙合的位置時，小齒輪管6和小齒輪7通過在驅(qū)動彈簧29中產(chǎn)生的反作用力和軸向推力兩者而一起向前移位，并且小齒輪7通過小齒輪彈簧23的反作用力獨自進一步向前移位。這里，軸向推力是從經(jīng)由輸出軸5的外螺旋花鍵5a與小齒輪管6的內(nèi)螺旋花鍵6a之間的嚙合接合而由馬達2產(chǎn)生的扭矩轉(zhuǎn)換而來的。因此，使小齒輪7與環(huán)形齒輪G嚙合，從而允許由馬達2產(chǎn)生的扭矩從小齒輪7傳遞至環(huán)形齒輪G以使發(fā)動機起動。在發(fā)動機已經(jīng)完全起動之后，起動機開關(guān)斷開，從而中斷了從電池向電磁開關(guān)9的勵磁線圈27的電力供給。因此，用于柱塞25的電磁體的吸引力消失，使得柱塞25通過復(fù)位彈簧28的反作用力而向前運動到其初始靜止位置，使馬達電路的主觸點斷開。因此，從電池向馬達2的電力供給也被中斷，從而使馬達2不能旋轉(zhuǎn)以及產(chǎn)生扭矩。同時，柱塞25的向前運動使移位桿8逆時針樞轉(zhuǎn),從而使小齒輪管6和小齒輪7兩者沿著輸出軸5向后移位到其各自的如圖2A所示的初始靜止位置。因此，使小齒輪7與環(huán)形齒輪G脫離嚙合。上述根據(jù)本實施方式的起動機I具有以下優(yōu)點。
在起動機I中，小齒輪管6的小齒輪滑動部6B設(shè)置在小齒輪管6前端部處并且定位在軸承15的前方,小齒輪管6由殼體16經(jīng)由該軸承15支承。換言之,小齒輪滑動部6B設(shè)置在小齒輪管6的非馬達側(cè)端部處并且定位成比軸承15距離馬達2更遠。此外，小齒輪7通過直花鍵裝配在小齒輪管6的小齒輪滑動部6B上以與小齒輪管6 —起旋轉(zhuǎn)。也就是說，起動機I具有懸臂結(jié)構(gòu)，使得在小齒輪7的前側(cè)(即，在非馬達側(cè))未設(shè)置用于支承小齒輪管6的軸承。在操作中，當發(fā)動機已經(jīng)被完全起動并且小齒輪7因此開始通過發(fā)動機而旋轉(zhuǎn)時，離合器4進入超越狀態(tài)，在該超越狀態(tài)下，離合器4禁止從內(nèi)部部分4b (S卩，從輸出軸5—側(cè))向外部部分4a (即，向馬達2—側(cè))的扭矩傳遞。然而，此時，輸出軸5與小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)由起動機I的相對旋轉(zhuǎn)限制裝置限制，不同于如在日本專利申請公報No. 2006-177168中公開的常規(guī)起動機。更具體地，在本實施方式中，相對旋轉(zhuǎn)限制裝置由輸出軸5的外螺旋花鍵5a、小齒輪管6的內(nèi)螺旋花鍵6a以及移位桿8構(gòu)成。當離合器4處在超越狀態(tài)時，軸向推力將在向后方向上(即，在朝向馬達2的軸向方向上)作用于小齒輪管6;軸向推力是從經(jīng)由外螺旋花鍵5a與內(nèi)螺旋花鍵6a之間的嚙合接合而由發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩轉(zhuǎn)換而來的。然而，此時，移位桿8將承受軸向推力并且由此使小齒輪管6的向后運動停止,并且外螺旋花鍵5a的齒面將在小齒輪管6的旋轉(zhuǎn)方向上抵靠內(nèi)螺旋花鍵6a的齒面,從而限制輸出軸5與小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)。因此，在不具有輸出軸5與小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)的情況下，即使在車輛配備有ISS并且由此起動機I使車輛的發(fā)動機起動的次數(shù)極大地增加時，也可以可靠地抑制輸出軸5的外表面和小齒輪管6的內(nèi)表面的磨損。因此，沒有必要為了抑制兩個表面的磨損而在輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間設(shè)置大的徑向間隙。換言之,可以使輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間的徑向間隙最小化。因此，在具有最小化的徑向間隙的情況下，可以使輸出軸5與小齒輪管6之間的相對傾斜最小化。此外，在使輸出軸5與小齒輪管6之間的相對傾斜最小化的情況下，可以可靠地防止輸出軸5的外螺旋花鍵5a與小齒輪管6的內(nèi)螺旋花鍵6a之間的接觸壓力的局部增大，從而可靠地防止外螺旋花鍵5a的齒面與內(nèi)螺旋花鍵6a的齒面之間的粘著。因此，可以保證起動機I的高耐久性(或長使用壽命)。此外，在不具有輸出軸5與小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)的情況下，沒有必要在輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承。因此，在不必在輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承的情況下，可以使部件數(shù)量最小化并由此使起動機I的制造成本最小化。此外，在不具有設(shè)置在輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間的軸承的情況下，可以更有效地使這兩個表面之間的徑向間隙最小化。另外，由于當離合器4處在超越狀態(tài)時，輸出軸5與小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)將通過相對旋轉(zhuǎn)限制裝置來限制，因此即使在輸出軸5的外表面與小齒輪管6的內(nèi)表面之間設(shè)置軸承，也可以可靠地防止軸承的卡滯。此外，在根據(jù)本實施方式的起動機I中，小齒輪管6的圓筒形孔6b在前部和后部處具有不同的直徑。更具體地，圓柱形孔6b的后部的直徑設(shè)定為大于圓柱形孔6b的前部的直徑。內(nèi)螺旋花鍵6a形成在圓柱形孔6b的后部的內(nèi)表面上，但是沒有花鍵形成在圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面上。此外，圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的外表面之間的徑向間隙設(shè)定成小到使得圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的外表面構(gòu)成彼此抵靠的滑動表面。在圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的外表面之間的徑向間隙如上所述設(shè)定成很小的情況下，由于當離合器4處在超越狀態(tài)時輸出軸5和小齒輪管6之間的相對旋轉(zhuǎn)被相對旋轉(zhuǎn)限制裝置限制，因此仍然可以可靠地防止圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面和輸出軸5的外表面的磨損。此外，通過將圓柱形孔6b的前部的內(nèi)表面與輸出軸5的外表面之間的徑向間隙如上所述設(shè)定成很小，可以進一步減小輸出軸5與小齒輪管6之間的相對傾斜，從而更有效地將馬達2產(chǎn)生的扭矩傳遞至發(fā)動機。盡管已經(jīng)示出和描述了上述特定實施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，在不背離本發(fā)明的精神的情況下能夠進行各種修改、改變和改進。例如，在前述實施方式中，離合器4是通過單向滾子離合器來實現(xiàn)的，其中，滾子4c作為中間構(gòu)件設(shè)置于外部部分4a與內(nèi)部部分4b之間。然而，離合器4也可以通過其他類型的單向離合器例如代替滾子4c而包括楔塊的單向斜撐式離合器(sprag clutch)、以及代替滾子4c而包括凸輪的單向凸輪離合器來實現(xiàn)。在前述實施方式中，馬達2通過DC換向器電動機來實現(xiàn)。然而，馬達2也可以通過其他類型的馬達例如AC電動機來實現(xiàn)。在前述實施方式中，小齒輪7與小齒輪管6分開形成并且通過直花鍵裝配到小齒輪管6上。然而,小齒輪7也可以與小齒輪管6 —體地形成為單件。在前述實施方式中，電磁開關(guān)9包括單個電磁螺線管SL，該電磁螺線管SL執(zhí)行驅(qū)動移位桿8的功能以及操作(即，閉合和斷開)馬達電路的主觸點的功能。然而，電磁開關(guān)9也可以通過包括以串聯(lián)的方式設(shè)置的第一電磁螺線管和第二電磁螺線管的串聯(lián)電磁開關(guān)來實現(xiàn)；第一電磁螺線管執(zhí)行驅(qū)動移位桿8的功能，而第二電磁螺線管執(zhí)行操作馬達電路的主觸點的功能。此外，第一電磁螺線管和第二電磁螺線管可以都容納在公共的框架中或分別容納在兩個不同的框架中。另外，在電磁開關(guān)9是通過串聯(lián)電磁開關(guān)來實現(xiàn)的情況下，可以通過E⑶(電子控制單元)分別控制第一電磁螺線管和第二電磁螺線管的操作，從而使起動機I更適合在配備有ISS的車輛中使用。
權(quán)利要求
1.一種用于使發(fā)動機起動的起動機，所述起動機包括 馬達，所述馬達具有旋轉(zhuǎn)軸； 輸出軸，所述輸出軸與所述馬達的所述旋轉(zhuǎn)軸同軸地設(shè)置，所述輸出軸具有形成在其外表面上的外螺旋花鍵； 單向離合器，所述單向離合器構(gòu)造成允許從所述馬達向所述輸出軸的扭矩傳遞、并且禁止從所述輸出軸向所述馬達的扭矩傳遞； 小齒輪管，所述小齒輪管具有形成在其內(nèi)表面上的內(nèi)螺旋花鍵，所述小齒輪管裝配在所述輸出軸上且所述內(nèi)螺旋花鍵與所述輸出軸的所述外螺旋花鍵嚙合； 小齒輪，所述小齒輪設(shè)置在所述小齒輪管的非馬達側(cè)端部上而與所述小齒輪管一起旋轉(zhuǎn); 移位桿，所述移位桿構(gòu)造成使所述小齒輪管和所述小齒輪兩者在遠離所述馬達的方向上相對于所述輸出軸移位，從而使所述小齒輪與所述發(fā)動機的環(huán)形齒輪嚙合；以及 相對旋轉(zhuǎn)限制裝置，用于當所述單向離合器處在禁止從所述輸出軸向所述馬達的扭矩傳遞的超越狀態(tài)時限制所述小齒輪管與所述輸出軸之間的相對旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動機，還包括電磁螺線管，所述電磁螺線管包括在被供給電力時形成電磁體的勵磁線圈，其中，所述電磁螺線管通過所述電磁體的吸引力來驅(qū)動所述移位桿，以使所述小齒輪管和所述小齒輪兩者在遠離所述馬達的方向上移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動機，其中，所述相對旋轉(zhuǎn)限制裝置由所述輸出軸的所述外螺旋花鍵、所述小齒輪管的所述內(nèi)螺旋花鍵以及所述移位桿構(gòu)成，并且， 當所述單向離合器處在所述超越狀態(tài)時，所述外螺旋花鍵的齒面在所述小齒輪管的旋轉(zhuǎn)方向上抵靠所述內(nèi)螺旋花鍵的齒面，并且所述移位桿承受軸向推力，從而限制所述小齒輪管與所述輸出軸之間的相對旋轉(zhuǎn)，所述軸向推力通過所述外螺旋花鍵與所述內(nèi)螺旋花鍵之間的嚙合接合而產(chǎn)生以在朝向所述馬達的方向上作用于所述小齒輪管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動機，其中，所述小齒輪管中形成有圓柱形孔， 所述圓柱形孔具有第一部分和第二部分，所述第二部分的直徑比所述第一部分的直徑大，并且所述第二部分定位成比所述第一部分更靠近所述馬達， 所述小齒輪管的所述內(nèi)螺旋花鍵形成在所述圓柱形孔的所述第二部分的內(nèi)表面上，并且， 所述圓柱形孔的所述第一部分的內(nèi)表面與所述輸出軸的外表面之間的徑向間隙設(shè)定成小到使得所述圓柱形孔的所述第一部分的內(nèi)表面與所述輸出軸的外表面構(gòu)成彼此抵靠的滑動表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起動機，其中，所述起動機具有懸臂結(jié)構(gòu)，使得在所述小齒輪的非馬達側(cè)未設(shè)置用于支承所述小齒輪管的軸承。
全文摘要
在起動機中，輸出軸與馬達的旋轉(zhuǎn)軸同軸地設(shè)置，并且具有形成在輸出軸的外表面上的外螺旋花鍵。小齒輪管具有形成在其內(nèi)表面上的內(nèi)螺旋花鍵，并且小齒輪管在內(nèi)螺旋花鍵與外螺旋花鍵嚙合的情況下裝配到輸出軸上。小齒輪設(shè)置在小齒輪管的非馬達側(cè)端部上以與小齒輪管一起旋轉(zhuǎn)。移位桿構(gòu)造成使小齒輪管和小齒輪兩者相對于輸出軸移位，從而使小齒輪與發(fā)動機的環(huán)形齒輪嚙合。此外，設(shè)置有相對旋轉(zhuǎn)限制裝置，用于在單向離合器處在超越狀態(tài)時限制小齒輪管與輸出軸之間的相對旋轉(zhuǎn)，在超越狀態(tài)下，離合器禁止從輸出軸向馬達的扭矩傳遞。
文檔編號F02N11/00GK103032238SQ20121037460
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者神津琢磨, 桑田明菜 申請人:株式會社電裝