CN102465811A - 起动电机装置及单向离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开起动电机装置及单向离合器，所述起动电机装置包括电机、由电机驱动的输出轴、及惯性起动器；其中，所述惯性起动器包括套设于输出轴上可沿轴向移动的驱动件、套设于输出轴上受所述驱动件驱动的齿轮轴、套设于齿轮轴上可随齿轮轴旋转的输出齿轮、设于驱动件与齿轮轴之间的单向传动机构、以及设于输出齿轮与齿轮轴之间或设于输出齿轮与驱动件之间使所述输出齿轮可沿齿轮轴移动的弹性装置。本发明实施例具有结构简单、可靠性好等优点。

Description

起动电机装置及单向离合器
技术领域
本发明涉及起动电机，适用于起动内燃机例如汽油机、柴油机等。
背景技术
公开号为101523045A的中国专利申请公开一种用于起动内燃机的预啮合起动器。如图8所示，所述起动器包括起动器继电器1，借助于该起动器继电器可以闭合或打开至起动器马达4的主电流电路。在一种起动愿望下(如点火的操作)，起动器继电器1的控制线路被通电，从而继电器1进行吸引，由此驱动杆11推动小齿轮5直至其与汽车内燃机的齿环6啮合。一旦小齿轮与齿环6啮合，继电器开关2自动闭合，而起动器马达4被供给电能。由此开始汽车内燃机的实际起动过程。
本发明旨在提供一种新的可用于起动内燃机的起动电机装置。
发明内容
本发明实施例的一方面提供一种起动电机装置包括电机、由电机驱动的输出轴、及惯性起动器；其中，所述惯性起动器包括套设于输出轴上可沿轴向移动的驱动件、套设于输出轴上受所述驱动件驱动的齿轮轴、套设于齿轮轴上可随齿轮轴旋转的输出齿轮、设于驱动件与齿轮轴之间的单向传动机构、以及设于输出齿轮与齿轮轴之间或设于输出齿轮与驱动件之间使所述输出齿轮可沿齿轮轴移动的弹性装置。
较佳的，所述驱动件包括套设于输出轴的管状部和自所述管状部的一端径向向外延伸的盘状部，所述管状部内孔设有螺旋花键与输出轴的螺旋花键配合。
较佳的，所述齿轮轴具有可旋转地套设于输出轴的较细管状部及可容纳输出轴的螺旋花键的较粗管状部。
较佳的，所述驱动件还包括自所述盘状部的边缘沿远离电机的方向轴向延伸的较粗管状部，所述单向传动机构被设于驱动件的较粗管状部和齿轮轴的较粗管状部之间。
较佳的，所述弹性装置包括一压缩弹簧，其一端抵顶输出齿轮，另一端抵顶齿轮轴的较粗管状部与较细管状部的连接部。
较佳的，所述输出轴远离电机的一端装有限位件用于限制齿轮轴沿输出轴的移动，一压缩弹簧套于输出轴，其两端分别抵顶所述限位件和齿轮轴。
较佳的，所述驱动件的螺旋花键的螺旋角在60～70度范围内。
较佳的，所述惯性装置包括位于所述输出齿轮朝向驱动件一侧的弹性垫片，所述弹性垫片具有用于与输出齿轮弹性接触的接触面。
可选的，所述弹性垫片以所述接触面固定于输出齿轮。
较佳的，所述惯性起动器还包括用于限制齿轮轴与驱动件间的轴向相对运动的保护套，所述弹性垫片固定于所述保护套的与输出齿轮相对的表面。
本发明实施例的另一方面提供一种单向离合器，包括离合器外环、离合器内环、固定于离合器外环的弹簧座、受所述弹簧座支撑的弹簧、形成于离合器外环与离合器内环间的滚子槽、以及受所述弹簧的弹性支撑可沿所述滚子槽运动的滚子；所述滚子槽的径向尺寸沿远离弹簧座的方向逐渐减小。
较佳的，所述弹簧座具有沿轴向延伸的凸起插入相应形成于所述离合器外环的凹槽。
较佳的，所述弹簧座包括一对侧凸柱，所述弹簧设于该对侧凸柱之间，所述凸起作为梁连接该对侧凸柱；该对侧凸柱的轴向距离与所述弹簧的外径相等以在轴向上定位弹簧。
较佳的，所述离合器外环具有第一弹簧座接触面和第二弹簧座接触面分别与所述弹簧座相抵顶，两接触面之间具有小于90度的夹角。
本发明实施例的再一方面提供一种起动电机装置，具有上述的单向离合器。
本发明实施例的起动器的结构更加简单，并且，在输出齿轮和齿轮轴之间设置压缩弹簧，可以减缓两齿轮啮合时的作用力从而减小对输出齿轮齿部的磨损，降低两齿轮卡死的可能性，从而提高产品的可靠性。
此外，本发明实施例的单向离合器中可以限制弹簧的不必要抖动，从而避免弹簧被夹断或磨损。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1示出本发明一实施例的起动电机装置；
图2是图1所示起动电机装置的剖视图；
图3示出图1所示起动电机装置中的起动器；
图4是图3所示起动器的剖视图；
图5示出图3所示起动器中的单向传动机构；
图6示出图5所示单向传动机构中的弹簧座；
图7示出本发明中提供的另一种起动器的剖视图；
图8示出现有技术中一种用于起动内燃机的预啮合起动器。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
参考图1至图4，本发明一实施例的起动电机装置10包括壳体12、设于壳体内的电机14、由电机驱动的输出轴20、惯性起动器100、以及与电机14电连接的继电器开关16；其中，惯性起动器100包括套设于输出轴20的驱动件30和齿轮轴40、可沿齿轮轴40移动的输出齿轮50、设于驱动件30与齿轮轴40之间的单向传动机构60、及保护套70。
输出轴20设有螺旋花键21用于安装驱动件30，输出轴20位于螺旋花键21下端与螺纹花键21相接的螺纹相接部22的外径大于螺旋花键21的外径以限制驱动件30向下的轴向移动。输出轴20远离螺纹相接部22的端部设有环形凹槽23。
驱动件30具有较细管状部31和较粗管状部32，两管状部31和32通过盘状部33连接。其中，较细管状部31套设于输出轴20，其内孔设有螺旋花键34与输出轴20的螺旋花键21配合，螺旋花键34具有较大的螺旋角α，较佳的，α的值在60～70度之间。
齿轮轴40可相对输出轴20旋转，具有较细管状部41和较粗管状部42，两管状部41和42通过连接部43连接。其中，较细管状部41可旋转地套设于输出轴20，其远离管状部42的一端设有形成于外表面的环形凹槽47和形成于内侧的台阶48；连接部43设有环状突起44，该环状突起44与较细管状部41以及两者之间的环形凹槽共同形成弹簧座45，并于较粗管状部42的端面形成台阶46；较粗管状部32的端面内侧有形成台阶38，圆环81通过两台阶38和46设于两较粗管状部32和42之间，较粗管状部42被限定于圆环81与驱动件30的连接部33之间，其内径与螺旋花键21的大径大致相同，以容纳输出轴20的螺旋花键21。
输出齿轮50套设于齿轮轴40的较细管状部41，可跟随齿轮轴40旋转。垫圈82设于环形凹槽47用于限制输出齿轮50沿齿轮轴40的移动。输出齿轮50邻近驱动件30的一端形成有弹簧座51；压缩弹簧83设于输出齿轮50和齿轮轴40之间，其一端通过弹簧座51抵顶到输出齿轮50，另一端通过弹簧座45抵顶到齿轮轴40。输出齿轮的外齿52用于与内燃机的飞轮齿轮(图中未示出)啮合。
单向传动机构60设于驱动件30和齿轮轴40的两较粗管状部32和42之间，用于在起动内燃机时，将驱动件30的扭矩传递给齿轮轴40，而在内燃机起动后，与齿轮轴40产生相对滑动，以避免将齿轮轴40的高速旋转传递到驱动件30，使电机14被驱动而致损坏。
本实施例中，单向传动机构60为一离合器。参阅图5，离合器60包括固定于驱动件30的离合器外环61、固定于齿轮轴40的离合器内环62。本实施例中，离合器外环61与驱动件30的较粗管状部32一体成型，离合器内环62即为齿轮轴40的较粗管状部42，离合器外环61与离合器内环62相对的环面具有第一弹簧座接触面61a及滚子接触面61b，第一弹簧座接触面61a上设有沿轴向延伸的凹槽61c；离合器外环61形成有若干个自与离合器内环62相对的表面向内延伸的内齿63，内齿63与离合器内环62之间具有间隔。
一并参阅图6，弹簧座64可由塑胶制成，与离合器内环62之间具有间隔。弹簧座的上表面64a形成有沿轴向延伸的凸起65a插入离合器外环61的凹槽61c形成配合，并使上表面64a抵顶弹簧座相接面61a；弹簧座64的一个侧面64b抵顶内齿63的一个圆周方向的端面(即第二弹簧座接触面)63a，此外，第一弹簧座接触面61a和第二弹簧座接触面63a之间的夹角α小于90度，由此可将弹簧座64固定于离合器外环61，并在轴向垂直面上的定位弹簧座64。弹簧座64在轴向方向具有一个中心凸柱65b和一对侧凸柱65c。弹簧66套于中心凸柱65b上，其一端固定于弹簧座64；凸起65a作为梁连接该对侧凸柱65c以避免侧凸柱65c在轴向上变形，该对侧凸柱65c的轴向距离与弹簧的外径基本相等，由此可在轴向上定位弹簧66。离合器外环61的滚子接触面61b与离合器内环62间形成滚子槽68，滚子槽68的径向尺寸沿远离弹簧座64的方向逐渐减小。可以理解的，弹簧座66也可无中心凸柱，弹簧66可直接设于一对侧凸柱65c之间。
保护套70可由金属材料一体制成，装配时径向固定，轴向挤压，用于将齿轮轴40和驱动件30的较粗管状部42和32夹持于一对夹持部71和72之间，以限制齿轮轴40与驱动件30在轴向上的相对运动。
起动电机装置10还具有一限位件90通过设于环形凹槽23的挡环91套设于输出轴20，用于限制齿轮轴40沿输出轴20的移动。压缩弹簧92的一端抵顶到限位件90，另一端抵顶到齿轮轴40的台阶48。
上述实施例的工作原理描述如下。当进行例如点火等起动操作后，继电器开关16闭合，电能被供给电机14使电机驱动输出轴20旋转，驱动件30有较大的螺旋角，由于惯性，驱动件30可无旋转地沿输出轴20向上移动，并推动单向传动机构60和齿轮轴40一同移动直至输出齿轮50与内燃机的飞轮啮合。输出齿轮50与内燃机的飞轮啮合后，由于驱动飞轮及与之相连的内燃机需要较高扭矩，输出齿轮50的转动被阻止，而驱动件30继续驱动单向传动机构60使其挤压齿轮轴40，当挤压到一定程度后，驱动件30可驱动飞轮旋转，直至起动内燃机。
在离合器60驱动飞轮过程中，输出齿轮50为单边受力驱动，各滚子67受力不均匀，可能会使弹簧产生轴向和径向的抖动；本发明实施例中，弹簧座64的一对侧凸柱65c的轴向间距与弹簧66的外径基本相同，从而可以限制弹簧在轴向上的抖动；弹簧座的凸起65a与离合器外环61的凹槽61c形成紧配合，且第一弹簧座接触面61a和第二弹簧座接触面63a之间的夹角α小于90度，因此可在轴向垂直面上的定位弹簧座64，从而限制弹簧66在径向上的抖动，进而避免弹簧66与滚子67接触的一端被夹断或磨损。
与现有技术的预啮合起动器相比，本发明实施例的惯性起动器的结构更加简单，但由于驱动件的螺旋角较大，且使输出齿轮与飞轮啮合所供给电机的电压较高，因此其啮合冲击力矩较大，当输出齿轮与飞轮的啮合位置不佳时，输出齿轮和飞轮的齿部更易于磨损，进而可能导致两齿轮被卡死；为此，本发明实施例中，在输出齿轮和齿轮轴之间设置压缩弹簧，可以减缓两齿轮啮合不佳时对齿轮的冲击力从而减小输出齿轮和飞轮齿轮的齿部磨损，降低两齿轮卡死的可能性，提高产品的可靠性。
图7示出另一种起动器的剖视图。其中，一弹性垫片85固定于保护套70朝向输出齿轮50的表面上，用于进一步减缓输出齿轮和飞轮啮合不佳时对输出齿轮和飞轮的冲击力。可以理解地，弹性垫片85也可固定于输出齿轮50朝向保护套70的表面上，可起到同样的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，在本发明更多实施例中，单向传动机构还可以采用其他方式，如摩擦离合方式等。

Claims (14)

1.一种起动电机装置，包括电机(14)、由电机驱动的输出轴(20)、及惯性起动器(100)；其中：所述惯性起动器(100)包括套设于输出轴(20)上并可沿其轴向移动的驱动件(30)、套设于输出轴(20)上受所述驱动件(30)驱动的齿轮轴(40)、套设于齿轮轴(40)上可随齿轮轴旋转的输出齿轮(50)、设于驱动件(30)与齿轮轴(40)之间的单向传动机构(60)、以及设于输出齿轮(50)与齿轮轴(40)之间或设于输出齿轮(50)与驱动件(40)之间使所述输出齿轮可沿齿轮轴移动的弹性装置(83，85)。
2.如权利要求1所述的起动电机装置，其特征在于；所述驱动件包括套设于输出轴的管状部(31)和自所述管状部的一端径向向外延伸的盘状部(33)，所述管状部内孔设有螺旋花键(34)与输出轴的螺旋花键(21)配合。
3.如权利要求2所述的起动电机装置，其特征在于：所述齿轮轴具有可旋转地套设于输出轴的较细管状部(41)及可容纳输出轴的螺旋花键(21)的较粗管状部(42)。
4.如权利要求3所述的起动电机装置，其特征在于：所述驱动件(30)还包括自所述盘状部的边缘沿远离电机的方向轴向延伸的较粗管状部(32)，所述单向传动机构被设于驱动件的较粗管状部(32)和齿轮轴的较粗管状部(42)之间。
5.如权利要求3所述的起动电机装置，其特征在于：所述弹性装置包括一压缩弹簧，其一端抵顶输出齿轮，另一端抵顶齿轮轴的较粗管状部与较细管状部的连接部(43)。
6.如权利要求3所述的起动电机装置，其特征在于：所述输出轴远离电机的一端装有限位件(90)用于限制齿轮轴沿输出轴的移动，一压缩弹簧(92)套于输出轴，其两端分别抵顶所述限位件和齿轮轴。
7.如权利要求3所述的起动电机装置，其特征在于：所述驱动件的螺旋花键(34)的螺旋角在60～70度范围内。
8.如以上任一项权利要求所述的起动电机装置，其特征在于，所述惯性装置包括位于所述输出齿轮朝向驱动件一侧的弹性垫片(85)，所述弹性垫片具有用于与输出齿轮弹性接触的接触面。
9.如权利要求8所述的起动电机装置，其特征在于，所述弹性垫片以所述接触面固定于输出齿轮。
10.如权利要求8所述的起动电机装置，其特征在于，所述惯性起动器还包括用于限制齿轮轴与驱动件间的轴向相对运动的保护套(70)，所述弹性垫片固定于所述保护套的与输出齿轮相对的表面。
11.一种单向离合器，包括：离合器外环(61)、离合器内环(62)、固定于离合器外环的弹簧座(64)、受所述弹簧座支撑的弹簧(66)、形成于离合器外环与离合器内环间的滚子槽(68)、以及受所述弹簧弹性支撑并可沿所述滚子槽运动的滚子(67)；所述滚子槽的径向尺寸沿远离弹簧座的方向逐渐减小。
12.如权利要求11所述的单向离合器，其特征在于：所述弹簧座具有沿轴向延伸的凸起(65a)插入相应形成于所述离合器外环的凹槽(61c)。
13.如权利要求12所述的单向离合器，其特征在于：所述弹簧座包括一对侧凸柱(65c)，所述弹簧设于该对侧凸柱之间，所述凸起(65a)作为梁连接该对侧凸柱；该对侧凸柱的轴向距离与所述弹簧的外径相等以在轴向上定位弹簧。
14.如权利要求12所述的单向离合器，其特征在于：所述离合器外环具有第一弹簧座接触面(61a)和第二弹簧座接触面(63a)分别与所述弹簧座相抵顶，两接触面之间具有小于90度的夹角。
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