CN101427021B - 用于内燃机的起动器 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的起动器，包括动力传输机构(60)。所述动力传输机构(60)具有固定到曲轴(11)的外套板(20)，以及连接到电动机的旋转轴用于起动发动机的环形齿轮(30)。所述动力传输机构(60)进一步具有仅允许从环形齿轮(30)到外套板(20)的扭矩传输的单向离合器(50)，以及两个密封构件(61，62)。润滑剂从气缸体(12)供给到所述动力传输机构(60)的内部用于润滑所述动力传输机构(60)。外套板(20)在曲轴(11)和外套板(20)之间的接触部的接触表面(20a)上具有凹槽(22)。凹槽(22)在曲轴(11)的整个圆周方向上延伸。这保持了外套板(20)和曲轴(11)之间的连接强度，同时增加了动力传输机构的密封性能。

Description

用于内燃机的起动器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的起动器，所述起动器具有被驱动以强制旋转发动机的输出轴并且起动发动机的电动机。
背景技术
通常，用于车辆内燃机的起动器具有用于将电力起动机的驱动力传送到诸如曲轴的发动机输出轴的动力传输机构。下文描述了这种动力传输机构的典型结构(见JP-A-2004-169668)。
动力传输机构包括发动机侧动力传输构件，电动机侧动力传输构件以及单向离合器。发动机侧动力传输构件通过螺栓固定到发动机输出轴并且与发动机输出轴一起旋转。电动机侧动力传输构件被设置为可相对于发动机输出轴旋转，同时连接到电动机的旋转轴。单向离合器位于发动机侧动力传输构件和电动机侧动力传输构件之间。单向离合器仅允许在这些构件中的一个方向，即从电动机侧动力传输构件到发动机侧动力传输构件的方向(更具体地，从电动机到发动机输出轴)上的扭矩传输。
在具有这种动力传输机构的用于内燃机的起动器中，当在发动机起动要求之下驱动电动机时，单向离合器与从电动机到发动机输出轴的传输扭矩接合。当在内燃机中完成了燃烧时，换句话说，当在没有电动机的辅助下内燃机开始自发地旋转时，单向离合器被释放。这导致发动机输出轴和电动机之间的连接断开。
在起动器中，动力传输机构的内部由发动机输出轴、发动机侧动力传输构件以及电动机侧动力传输构件分隔。为了润滑动力传输机构，将润滑剂从发动机体供给到动力传输机构的内部。密封构件分别设置在发动机侧动力传输构件和电动机侧动力传输构件之间，以及发动机体和电动机侧动力传输构件之间。密封构件防止润滑剂从动力传输机构的内部泄漏。
与之形成对比的是，没有用于防止润滑剂泄漏的特定密封处理应用于上述动力传输机构的特定部分，此处发动机侧动力传输机构安装到发动机输出轴。然而，在动力传输机构的结构中，发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴，并且它们的接触表面之间的压力因而增加。因此，所述结构几乎不允许润滑剂从发动机侧动力传输结构的安装部泄漏，也就是说，不允许润滑剂从发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间泄漏。但是，为了更可靠地将润滑剂密封在动力传输机构的内部，可以在发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间应用额外的密封处理。
为上述安装部提供的这种额外的密封处理可以是密封构件，诸如密封垫和O形环。这增加了安装部的密封性能，因而增加了动力传输机构的密封性能。
然而，发动机侧动力传输构件被设计为将足够大的扭矩传输到发动机输出轴从而在发动机起动时强制所述轴旋转。因此，为了保持动力传输机构的高度可靠性，发动机侧动力传输构件需要紧紧地连接到发动机输出轴。因此，应用上述密封处理导致密封构件随着发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴而过度变形。这不能确保发动机侧动力传输机构的安装部的足够的高密封性能。因此，为了获得充 分的密封性能，应该使用较小的力将发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴。结果，为了达到更高的密封性能，在发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间交替使用了较高的连接强度。
发明内容
本发明提供一种用于内燃机的起动器，其保持了发动机侧动力传输构件和发动机输出轴之间的高连接强度，同时增强了动力传输机构的密封性能。
本发明的一个方案旨在一种用于内燃机的起动器，其包括动力传输机构，所述动力传输机构具有：发动机侧动力传输构件，其固定到发动机输出轴上；电动机侧动力传输构件，其相对于发动机输出轴可旋转地设置并连接到电动机的旋转轴用于起动发动机；单向离合器，其设置在发动机侧动力传输构件和电动机侧动力传输构件之间，以允许在从电动机侧动力传输构件到发动机侧动力传输构件方向上的扭矩传输；及密封构件，分别设置在发动机侧动力传输构件和电动机侧动力传输构件之间，以及发动机体和电动机侧动力传输构件之间，其中为了润滑动力传输机构将润滑剂从发动机体供给到动力传输机构的内部。在发动机输出轴的整个圆周方向上在发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间的接触部中的发动机输出轴和发动机侧动力传输构件的接触表面中的至少一个上设置了局部凹陷部。
根据本方案，与没有凹陷部的情况相比，发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间的整个接触表面面积较小，因此施加到接触表面上的压力较高。这增强了发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间的接触部的密封性能，因此增强了动力传输机构的密封性能。此 外，发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴而没有密封构件插置在这些元件之间。这种结构帮助将发动机侧动力传输构件和发动机输出轴之间的连接强度保持在较高水平。
代替上述凹陷部，凹进部分可以按几何样式形成，或可以是曲径状凹槽。除此以外，凹槽可以环绕发动机输出轴的轴线以螺旋样式延伸。
以螺旋样式延伸的凹槽可以是与记录凹槽相似的方式延伸的单个凹槽。这允许凹槽能够容易地通过切割程序完成。
上述凹陷部可以形成为环绕发动机输出轴的轴线延伸的多个凹槽。多个凹槽可以是共轴凹槽。这允许凹槽能够容易地通过切割程序完成。
上述凹槽可以延伸使得接触表面在沿与发动机输出轴垂直的方向截取的截面上的锯齿形状。
根据所述结构，当发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴时，具有凹槽的接触表面的突出边缘易于塑性变形，因此增加了发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间的接触部的各个接触表面之间的紧密接触度。因此，上述接触部处的密封性能改进。因此，动力传输机构的密封性能改进到理想的水平。
凹槽可以跨过整个接触表面而形成。根据该结构，在当发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴时之前，发动机输出轴和发动机侧动力传输构件之间不存在面接触。因此，当发动机侧动力传输构件固定到发动机输出轴时，与凹槽仅形成在接触表面的一部分上的结构相比，相对较低的表面压力能够实现具有凹槽的接触表面的突出边 缘的塑性变形。这使各个接触表面之间的紧密接触度增加到理想的水平。
附图说明
结合附图，通过下文对示例性实施例的描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将变得清晰，其中相似的附图标记用于表示相似的元件，并且其中：
图1示出根据本发明的一个实施例的用于内燃机的起动器中动力传输机构和其环绕区域的截面结构。
图2为示出当从图1中的箭头D观察时得到的外套板(outer raceplate)的平面结构的顶视图。
图3示出沿与曲轴的轴线垂直的方向截取的外套板的接触表面的局部剖面图。
图4A和4B均示出曲轴和外套板之间的接触部的截面结构。
图5为表示根据本发明的另一个实施例的外套板的平面结构的顶视图。
图6为表示根据本发明的又一个实施例的外套板的平面结构的局部放大顶视图。
图7为表示根据本发明的再一个实施例的外套板的平面结构的局部放大顶视图。
具体实施方式
下文说明根据本发明的一个实施例的用于内燃机的起动器。图1示出在根据本发明的实施例的用于内燃机的起动器中的动力传输机构和其环绕区域的截面结构。
图1仅示出相对于曲轴11的轴线C的动力传输机构的一侧(上侧)，曲轴11是内燃机的输出轴。此外，图1单独示出不同于曲轴11、气缸体12和螺栓B的元件的截面。
如图1所示，曲轴11在内燃机中的气缸体12和梯形梁(未示出)之间被可旋转地支撑。飞轮13、外套板20和环形齿轮30安装在曲轴11的一端上。
飞轮13形成为在中心具有圆形开口的大约盘状。飞轮13安装在曲轴11上的部分接触外套板20。离合器从动盘14安装在飞轮13上与飞轮13接触外套板20的一侧相对的一侧上。离合器从动盘14是将曲轴11的扭矩传送到变速器(transmission)的离合器机构的一部分。离合器机构可以与飞轮13单独形成。
外套板20形成为大约盘状。外套板20具有外部外围套部(outer peripheral race section)21。所述外围套部21呈圆柱形并且朝向气缸体12突出。外套板20在中心形成有开口，如飞轮13的情况。
通过从外套板20和飞轮13的中心开口插入曲轴11的一端，将外套板20和飞轮13以规定的次序安装到曲轴11。外套板20和飞轮13通过螺栓固定到曲轴11(更具体地，凸缘15)，曲轴11的一端插入外套板20和飞轮13。因此外套板20和飞轮13与曲轴11一起旋转。
环形齿轮30形成为在中心具有圆形开口的大约盘状。环形齿轮30具有轮齿环绕环形齿轮30的整个外围延伸的外围齿轮部31。齿轮部31连接到起动发动机的电动机的旋转轴(未示出)并由该旋转轴驱动。因此，环形齿轮30随着电动机被驱动而旋转。环形齿轮30具有内部外围套部32。内套部32呈圆柱形并且朝向外套板20突出。内套部32包括面向外套部21的内部外围表面21a的外部外围表面32a。此外，环形齿轮30在其外部外围部和内部外围部之间的中段上具有台阶33。内部外围部相对于外部外围部朝向气缸体12凹进，限定具有圆柱形状的台阶33。
环形齿轮30经由轴承40安装到曲轴11上。具体地，轴承40设置在曲轴11的凸缘15的外部外围表面和内套部32的内部外围表面32b之间。
多个保持架51位于环形齿轮30的内套部32的外部外围表面32a和外套板20的外套部21的内部外围表面21a之间。保持架51、外套部21和内套部32形成单向离合器50。
单向离合器50被设计为仅允许在外套板20和环形齿轮30之间的一个方向，即在从环形齿轮30到外套板20的方向上的扭矩传输。
更具体地，在内燃机开始自发地运行之前，单向离合器50进入接合，在该状态下保持架51在外套板20的外套部21和环形齿轮30的内套部32之间啮合。这允许外套板20和环形齿轮30相连接并一起旋转。同时，电动机强制曲轴11旋转。
最后，内燃机自发运行。当外套板20与曲轴11一起以高于由电动机转动的环形齿轮30的速度旋转时，单向离合器50被释放，在该条件下使保持架51脱离。这使外套板20从环形齿轮30断开。环 形齿轮30经由轴承40安装到曲轴11上，环形齿轮30能够独立于曲轴11的旋转而旋转。因此，在这种状态下，环形齿轮30与电动机的输出轴的旋转一起旋转，而不管曲轴11。这防止电动机被曲轴11的扭矩驱动，因此防止电动机的过度旋转。此外，这允许电动机单独停止运行，并且不对内燃机的运行产生影响。
在根据本发明的实施例的起动器中，动力传输机构60包括外套板20、环形齿轮30、轴承40和单向离合器50。当内燃机起动时，动力传输机构60允许电动机的扭矩被传输到曲轴11。
根据所述实施例，如图1中的箭头F所示，用于内燃机的润滑剂从发动机体(气缸体12和油底壳(未示出))通过曲轴11或气缸体12内的油路供给到动力传输机构60的内部。因此润滑剂用于润滑动力传输机构60的各个部件，更具体地，轴承40和单向离合器50。
动力传输机构60具有防止润滑剂从动力传输机构60的内部泄漏的密封构件61和62。这些密封构件61和62均是环形构件。
密封构件61设置在单向离合器50的外套部21和环形齿轮30的台阶33之间。更具体地，密封构件61安装到台阶33的内部外围表面33a，因此固定到环形齿轮30。在内部外围侧上，密封构件61包括第一密封唇缘61a和第二密封唇缘61b。这些各个唇缘与外套部21的外部外围表面21b滑动地接触。密封构件61将润滑剂密封在限定在外套板20和环形齿轮30之间的空腔内。
反过来，密封构件62设置在发动机体和环形齿轮30的台阶33之间。发动机体具有分别形成在气缸体12和油底壳上的弧形凹进部分。这些凹进部分的组合在平面图中限定出圆形凹进部分(密封配合部16)。密封配合部16包括与台阶33的外部外围表面33b相对的内部外围表面16a。密封构件62安装到密封配合部16的内部外围表面16a 因而固定到发动机体。在内部外围侧上，密封构件62包括第一密封唇缘62a和第二密封唇缘62b。这些各个唇缘与台阶33的外部外围表面33b滑动接触。密封构件62将润滑剂密封在限定在环形齿轮30和发动机体之间的空腔内。
在根据本实施例的起动器中，外套板20在曲轴11和外套板20之间的接触部的接触表面20a上具有凹槽22。凹槽22在曲轴11的整个圆周方向上延伸。这将曲轴11和外套板20之间的连接强度保持在高水平，同时增强其间的密封性能，因此增加动力传输机构60的密封性能。
下文给出了凹槽22的详细描述。图2示出当从图1中的箭头D观察时得到的外套板20的平面结构。如图2所示，凹槽22环绕曲轴11的轴线C以螺旋样式延伸。更具体地，凹槽22是以与记录凹槽相似的方式延伸的单个凹槽。凹槽22在曲轴11(图1)和外套板20之间的接触部中跨过外套板20上的整个接触表面20a形成。
根据本实施例，曲轴11和外套板20之间的整个接触表面面积相对于没有凹槽22的情况较小，因此应用到接触表面的压力较大。这增强了曲轴11和外套板20之间的接触部的密封性能，因此增强了动力传输机构60的密封性能。
此外，外套板20固定到曲轴11并且没有密封构件插置在这些元件之间。这种结构有助于将外套板20和曲轴11之间的连接强度保持在较高水平。
如图3所示，根据本实施例，凹槽22的形成使得外套板20的接触表面20a具有在沿垂直于曲轴11的轴线C(见图1)的方向获取的截面上的锯齿形状。
因此，如图4A所示，在外套板20固定到曲轴11之前，外 套板20的接触表面20a的突出边缘与曲轴11的接触表面11a(更具体地，凸缘15)线接触。
在这种线接触的情况下，将外套板20固定到曲轴11使得接触表面20a的突出边缘(由点划线表示的部分)被曲轴11的接触表面11a下陷，导致如图4B所示的塑性形变。由于外套板20的接触表面20a的突出边缘依照曲轴11的接触表面11a而变形，这显著地增加了接触表面11a和20a之间的紧密接触度。因此显著改善了曲轴11和外套板20之间的接触部的密封性能。应注意的是，图4B为了便于理解以夸张的方式示出了接触表面20a的突出边缘的形变量。
如果凹槽仅形成在外套板20的接触表面20a的一部分上，那么在外套板20固定到曲轴11之前，在接触表面20a的没有形成凹槽的剩余部分和曲轴11的接触表面的相应部分之间存在平面接触。因此，如果应用了这种结构，为了实现外套板20的接触表面20a的突出边缘的塑性形变，需要用较大的力将外套板20固定到曲轴11上以在接触表面20上施加较大的压力。
相反，根据本发明的实施例，凹槽22跨过外套板20的整个接触表面20a形成。因此，在外套板20固定到曲轴11之前，曲轴11的接触表面11a和外套板20的接触表面20a之间几乎不存在面接触。
因此，与凹槽仅形成在接触表面20a的一部分上的结构相比，将外套板20固定到曲轴11所需的力较小。即使施加到接触表面20a的合成压力较小，接触表面20a的突出边缘仍易受塑性形变。因此，将接触表面11a和20a之间的紧密接触度增加到理想的水平。
如上所述，根据本实施例获得了以下效果。(1)外套板20在曲轴11和外套板20之间的接触部的接触表面20a上具有凹槽22。凹槽22在曲轴11的整个圆周方向上延伸。这将曲轴11和外套板20 之间的连接强度保持在较高水平，同时增强了其间的密封性能，因此增强了动力传输机构60的密封性能。
(2)凹槽22形成为以与记录凹槽相似的方式延伸的单个凹槽，也就是说，环绕曲轴11的轴线C以螺旋样式延伸。因此，凹槽22仅在单个切割程序中形成。
(3)凹槽22的延伸使得外套板20的接触表面20a具有在沿与曲轴11垂直的方向上获取的截面上的锯齿形。因此，当外套板20固定到曲轴11上时，接触表面20a的突出边缘易于塑性形变，因此增加了接触表面20a和曲轴11的接触表面11a之间的紧密接触度。因此，改进了曲轴11和外套板20之间的接触部处的密封性能。从而使动力传输机构60的密封性能提高到理想水平。
(4)凹槽22跨过外套板20的整个接触表面20a形成。因此，与凹槽形成在接触表面20a的一部分上的结构相比，相对较低的表面压力能够实现接触表面20a的突出边缘的塑性形变。这使接触表面20a和曲轴11的接触表面11a之间的紧密接触度增加到理想的水平。
应注意的是可以对上述实施例进行如下改进。凹槽22不必要跨过外套板20的整个接触表面20a形成。凹槽22可以仅形成在接触表面20a的一部分上，例如，在接触表面20a的外部外围或内部外围上不设置凹槽22。
只要凹槽环绕曲轴11的轴线C以螺旋样式延伸，凹槽可以按不同于记录凹槽的任何样式延伸。如图5所示，代替以螺旋样式延伸的凹槽，多个凹槽72可以形成在外套板70的接触表面70a上，以便每个凹槽环绕曲轴11的轴线C以圆形样式延伸。在这种结构中，多个凹槽72可以是共轴凹槽。这允许凹槽便于通过切割程序形成。
凹槽可以延伸使得外套板的接触表面在沿垂直于曲轴11的方向获取的截面上具有不同于锯齿形的任何形状。例如，相邻凹槽之间可以具有更大的空间。
圆形凹槽可以仅形成在外套板的接触表面上。外套板的接触表面可以具有在曲轴11的整个圆周方向上延伸的曲径状凹槽。
代替形成在外套板的接触表面上的凹槽，几个凹陷部可以设置在曲轴11的整个圆周方向上。这种凹陷部中的每一个可以形成为圆形或多边形，并且相邻凹进部分之间具有预留空间，以便这些凹陷部可以在接触表面上形成任何几何样式。图6和图7示出形成在各个外套板上的这种凹进部分的示例性样式。如图6所示，外套板80在其接触表面80a上具有其间有预留空间的圆形凹进部分82，以便这些凹进部分形成所谓的圆点样式。如图7所示，外套板90在其接触表面90a上具有其间有预留空间的方形凹进部分92，以便这些凹进部分形成所谓的格子样式。
如上所述，凹进部分形成在曲轴11和外套板之间的接触部中外套板的接触表面上。选择性地，凹进部分可以形成在曲轴11的接触表面11a上。此外，各个凹槽可以形成在两个接触表面上。
尽管参照示例性实施例对本发明进行了说明，应该理解的是本发明不局限于所描述的实施例或结构。相反，本发明旨在覆盖多种改进和等同结构。此外，尽管示例性实施例的多种元件以各种组合和结构示出，其它的包括更多、更少或仅单个元件的组合和结构也在本发明的精神和范围内。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的起动器，包括：
动力传输机构(60)，包括：
发动机侧动力传输构件(20)，其固定到发动机输出轴(11)上；
电动机侧动力传输构件(30)，其相对于所述发动机输出轴(11)可旋转地设置并连接到电动机的旋转轴用于起动所述发动机；
单向离合器(50)，其设置在所述发动机侧动力传输构件(20)和所述电动机侧动力传输构件(30)之间，以允许在从所述电动机侧动力传输构件(30)到所述发动机侧动力传输构件(20)方向上的扭矩传输；及
密封构件(61，62)，分别设置在所述发动机侧动力传输构件(20)和所述电动机侧动力传输构件(30)之间，以及发动机体(12)和所述电动机侧动力传输构件(30)之间，
其中
所述用于内燃机的起动器利用从所述发动机体(12)供给到所述动力传输机构(60)的内部的润滑剂来润滑所述动力传输机构(60)，
所述用于内燃机的起动器的特征在于，在所述发动机输出轴(11)的整个圆周方向上在所述发动机输出轴(11)和所述发动机侧动力传输构件(20)之间的接触部中的所述发动机输出轴(11)和所述发动机侧动力传输构件(20)的接触表面(11a，20a)中的至少一个上设置了局部凹陷部，所述局部凹陷部包括在所述发动机输出轴(11)和所述发动机侧动力传输构件(20)之间起密封作用的突出边缘。
2.如权利要求1所述的用于内燃机的起动器，其中所述凹陷部形成为环绕所述发动机输出轴(11)的轴线以螺旋样式延伸的凹槽(22)。
3.如权利要求2所述的用于内燃机的起动器，其中所述凹陷部是以与记录凹槽相似的方式延伸的单个凹槽(72)。
4.如权利要求1所述的用于内燃机的起动器，其中所述凹陷部形成为环绕所述发动机输出轴(11)的轴线以环形方式延伸的多个凹槽(72)。
5.如权利要求4所述的用于内燃机的起动器，其中所述多个凹槽(72)是共轴凹槽。
6.如权利要求2至5中任一项所述的用于内燃机的起动器，其中
设置在所述发动机输出轴(11)和所述发动机侧动力传输构件(20)之间的接触部中的所述发动机输出轴(11)和所述发动机侧动力传输构件(20)的所述接触表面(11a，20a)中的至少一个上的所述凹槽(22，72)延伸，使得所述接触表面(20a，70a)具有在沿与所述发动机输出轴(11)垂直的方向所取的截面上的锯齿形状。
7.如权利要求6所述的用于内燃机的起动器，其中 
所述凹槽(22，72)跨过所述整个接触表面(20a，70a)中的至少一个而形成。
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