CN103032238B - 起动机 - Google Patents

Abstract

在起动机中，输出轴与马达的旋转轴同轴地设置，并且具有形成在输出轴的外表面上的外螺旋花键。小齿轮管具有形成在其内表面上的内螺旋花键，并且小齿轮管在内螺旋花键与外螺旋花键啮合的情况下装配到输出轴上。小齿轮设置在小齿轮管的非马达侧端部上以与小齿轮管一起旋转。移位杆构造成使小齿轮管和小齿轮两者相对于输出轴移位，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。此外，设置有相对旋转限制装置，用于在单向离合器处在超越状态时限制小齿轮管与输出轴之间的相对旋转，在超越状态下，离合器禁止从输出轴向马达的扭矩传递。

Description

起动机

技术领域

本发明涉及起动机，该起动机具有通过花键装配在输出轴上的小齿轮管、并且构造成使小齿轮管在远离马达的方向上相对于输出轴移位，从而使支承在小齿轮管的非马达侧端部上的小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。

背景技术

例如在日本专利申请公报No.2006-177168中公开了一种具有悬臂结构的起动机。

具体地，如图3所示，该起动机包括：构造成由马达（未示出）驱动的输出轴100；通过一对滑动轴承110装配在输出轴100上的小齿轮管120；构造成将输出轴100的旋转传递到小齿轮管120的单向滚子离合器130；通过直花键装配到小齿轮管120的非马达侧端部（即，图3中的左侧端部）上的小齿轮140；以及壳体160，该壳体160通过沿轴向定位在离合器130与小齿轮140之间的滚珠轴承150来支承小齿轮管120。此外，该起动机被构造成使得在操作电磁开关（未示出）的的情况下，小齿轮管120和离合器130一起在远离马达的轴向方向（即，在图3中的向左方向上）相对于输出轴100移位，从而使装配在小齿轮管120上的小齿轮140与发动机的环形齿轮（未示出）啮合。

然而，在使用上述起动机的情况下，当发动机已经完全起动并且由此小齿轮140开始通过发动机而旋转时，离合器130将进入这样的超越状态：离合器130禁止从小齿轮管120（或从发动机侧）向输出轴100（或向马达侧）的扭矩传递。因此，通过发动机而一起旋转的小齿轮140和小齿轮管120的转速将变为显著地高于由马达驱动的输出轴100的转速。因此，必须将轴承110置于小齿轮管120与输出轴100之间。此外，轴承110压连接至于小齿轮管120的内周，并且输出轴100插入轴承110的内侧以便能够相对于轴承110旋转。

此外，近年来，配备有怠速停止系统（ISS）的机动车辆的数量增加，以满足提高燃料经济性和减少废气的要求。ISS通常设计成当车辆进行短暂停止以例如等待交通指示灯改变或交通堵塞时，停止将燃料喷射到发动机中，从而自动地使发动机停止。因此，对于在配备有ISS的机动车辆中使用的起动机而言，起动机使车辆的发动机起动的次数与在不具有ISS的机动车辆中使用的起动机相比极大地增加。因此，需要保证在配备有ISS的机动车辆中使用的起动机的高耐久性（或长使用寿命）。

然而，当在配备有ISS的机动车辆中使用在日本专利申请公报No.2006-177168中公开的起动机时，设置于输出轴100与小齿轮管120之间的轴承110的磨损将由于起动机使车辆的发动机起动的次数极大地增加而加速。因此，输出轴100与小齿轮管120之间的相对倾斜将变大。此外，当小齿轮140通过发动机而旋转并且离合器130处于其超越状态，使得轴承110承受输出轴100与小齿轮管120之间的高速相对旋转并且还承受高负荷时，产生轴承110的磨损。

此外，随着输出轴100与小齿轮管120之间的相对倾斜的增加，花键接合部处的接触压力将增大；在花键接合部处，形成在输出轴100的外表面上的外花键与形成在离合器130的外部部分的内表面上的内花键接合。因此，可能发生外花键与内花键的齿面之间的粘着，从而难以保证起动机的高耐久性。

此外，内花键可能由于设置在内花键与外花键之间的径向间隙和周向间隙而相对于外花键倾斜。特别地，当车辆的点火开关（或起动机开关）在接通一次并且随后在没有完全起动发动机的情况下断开之后又再次接通时，将使通过起动机马达的惯性旋转而保持旋转的小齿轮140再次与发动机的环形齿轮啮合。因此，小齿轮140的旋转将被突然停止，在花键接合部处产生过度的机械冲击，并且由此引起外花键与内花键之间的相对倾斜。因而，在外花键与内花键之间相对倾斜的情况下，在外花键与内花键之间将因其间的局部接触而产生过大的接触压力，从而引起外花键与内花键的齿面之间的粘着。

发明内容

根据示例性实施方式，提供了一种用于使机动车辆的发动机起动的起动机。该起动机包括马达、输出轴、单向离合器、小齿轮管、小齿轮、移位杆和相对旋转限制装置。马达具有旋转轴。输出轴与马达的旋转轴同轴地设置，并且输出轴具有形成在其外表面上的外螺旋花键。单向离合器构造成允许从马达向输出轴的扭矩传递并且禁止从输出轴向马达的扭矩传递。小齿轮管具有形成在其内表面上的内螺旋花键，小齿轮管装配在输出轴上并且内螺旋花键与输出轴的外螺旋花键啮合。小齿轮设置在小齿轮管的非马达侧端部上以与小齿轮管一起旋转。移位杆构造成使小齿轮管和小齿轮两者在远离马达的方向上相对于输出轴移位，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。当单向离合器处在离合器禁止从输出轴向马达的扭矩传递的超越状态时，相对旋转限制装置限制小齿轮管与输出轴之间的相对旋转。

通过上述构型，当发动机已经被完全起动并且小齿轮由此开始通过发动机而旋转时，离合器进入离合器禁止从输出轴（即，从发动机侧）向马达的扭矩传递的超越状态。然而，此时，输出轴与小齿轮管之间的相对旋转被相对旋转限制装置限制，不同于如在日本专利申请公报No.2006-177168中公开的常规起动机。

因此，在不具有输出轴与小齿轮管之间的相对旋转的情况下，即使当车辆配备有ISS并且起动机使车辆的发动机起动的次数由此极大地增加时，也可以可靠地抑制输出轴的外表面与小齿轮管的内表面的磨损。因此，没有必要为了抑制两个表面的磨损而在输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间设置大的径向间隙。换言之，可以使输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间的径向间隙最小化。因此，在具有最小化的径向间隙的情况下，可以使输出轴与小齿轮管之间的相对倾斜最小化。

此外，在具有最小化的输出轴与小齿轮管之间的相对倾斜的情况下，可以可靠地防止输出轴的外螺旋花键与小齿轮管的内螺旋花键之间的接触压力的局部增大，从而可靠地防止外螺旋花键的齿面与内螺旋花键的齿面之间的粘着。因此，可以保证起动机的高耐久性（或长使用寿命）。

此外，在不具有输出轴与小齿轮管之间的相对旋转的情况下，没有必要在输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间设置轴承。因此，在不必在输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间设置轴承的情况下，可以使部件数量最小化并由此使起动机的生产成本最小化。此外，在不具有设置在输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间的轴承的情况下，可以更有效地使它们之间的径向间隙最小化。

另外，由于当离合器处在超越状态时，输出轴与小齿轮管之间的相对旋转将通过相对旋转限制装置来限制，因此即使在输出轴的外表面与小齿轮管的内表面之间设置轴承，也可以可靠地防止轴承的卡滞。

在另外的实施中，起动机可以还包括电磁螺线管，该电磁螺线管包括在被供给电力时形成电磁体的励磁线圈，该电磁螺线管通过电磁体的吸引力来驱动移位杆，以使小齿轮管和小齿轮两者在远离马达的方向上移位。

相对旋转限制装置可以由输出轴的外螺旋花键、小齿轮管的内螺旋花键以及移位杆构成。在这种情况下，当单向离合器处在超越状态时，外螺旋花键的齿面将在小齿轮管的旋转方向上抵靠内螺旋花键的齿面，并且移位杆将承受轴向推力，从而限制小齿轮管与输出轴之间的相对旋转，该轴向推力是通过外螺旋花键与内螺旋花键之间的啮合接合而产生的，以在朝向马达的方向上作用于小齿轮管。

小齿轮管中可以形成有圆柱形孔，该圆柱形孔具有第一部分和第二部分，该第二部分具有比第一部分的直径大的直径并且定位成比第一部分更靠近马达。小齿轮管的内螺旋花键可形成在圆柱形孔的第二部分的内表面上。圆柱形孔的第一部分的内表面与输出轴的外表面之间的径向间隙可优选地设定成小到使得第一部分的内表面与输出轴的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。

起动机可以具有悬臂结构，使得在小齿轮的非马达侧未设置用于支承小齿轮管的轴承。

附图说明

根据下文中给出的详细描述并且根据一个示例性实施方式的附图将更完全地理解本发明，然而，描述和附图不应当视为将本发明限制为具体的实施方式、而仅仅用于说明和理解的目的。

在附图中：

图1为示出根据示例性实施方式的起动机的总体结构的局部截面图；

图2A为示出当起动机处于停止状态时的起动机的小齿轮和小齿轮管的位置的局部截面图；

图2B为示出当起动机处于驱动状态时的小齿轮管和小齿轮的位置的局部截面图；

图3为现有技术中已知的起动机的一部分的局部截面图。

具体实施方式

图1示出根据示例性实施方式的起动机1的总体结构。起动机1被设计用以使机动车辆的内燃发动机（未示出）起动。

如图1所示，起动机1包括：产生扭矩的马达2；使马达2的转速降低的减速器3；离合器4；经由离合器4而机械地连接至减速器3的输出侧的输出轴5；通过螺旋花键装配于输出轴5的外周的小齿轮管6；装配在小齿轮管6的非马达侧端部（即，图1中的左侧端部）上以与小齿轮管6一起旋转的小齿轮7；移位杆8，该移位杆8构造成使小齿轮管6和小齿轮7两者在远离马达2的轴向方向（即，图1中的向左的方向）上相对于输出轴5移位，并由此使小齿轮7与发动机的环形齿轮G啮合；以及电磁开关9，该电磁开关9构造成操作对马达2的电力供给并且驱动移位杆8。

需要指出的是，为了便于进行说明，在下文中，在输出轴5的轴向方向（或起动机1的轴向方向）上的非马达侧将简称为前侧，而在该轴向方向上的马达侧（即，图1中的右侧）将简称为后侧。

马达2例如通过DC换向器电动机来实现。具体地，马达2包括：中空的圆筒形轭架2a，该轭架2a也用作框架；通过在轭架2a的径向内周上设置多个永磁体或磁场绕组而形成的磁场（未示出）；具有电枢轴2b和换向器（未示出）的电枢，电枢轴2b可旋转地沿着径向设置在磁场的内部，换向器设置在电枢轴2b外周上；以及电刷（未示出），该电刷设置成在电枢轴2b旋转期间在换向器上滑动以向电枢供给电力。

在操作中，当马达电路的主触点（未示出）通过电磁开关9闭合时，电力经由电刷与换向器之间的滑动触点而从电池（未示出）供给至电枢。因此，通过磁场与通电的电枢之间的相互作用在电枢轴2b处产生扭矩。

减速器3例如为公知的周转式（或行星式）。具体地，如图2A所示，减速器3包括：设置在马达2的电枢轴2b的前端部（即，图2A中的左侧端部）上的恒星齿轮3a；与恒星齿轮3a同心地设置的环形内齿轮3b；以及多个（例如，三个）设置成与恒星齿轮3a和内齿轮3b两者啮合的行星齿轮3c。

在操作中，当恒星齿轮3a与马达2的电枢轴2b一起旋转时，行星齿轮3c绕各自的齿轮轴3d旋转以及绕恒星齿轮3a环绕轨道运行，从而将电枢轴2b和恒星齿轮3a的转速减小为行星齿轮3c的轨道速度。

离合器4通过单向滚子离合器来实现，该单向滚子离合器构造成允许从马达2向发动机的扭矩传递并且禁止从发动机向马达2的扭矩传递。具体地，如图2A-2B所示，离合器4包括外部部分4a、内部部分4b、多个滚子以及多个弹簧（未示出）。外部部分4a与分别支承减速器3的行星齿轮3c的齿轮轴3d一体地形成。外部部分4a还具有多个形成在其内周中的楔形凸轮腔室（camchambers）（未示出）。内部部分4b在径向上设置在外部部分4a的内部并且能够相对于外部部分4a旋转。滚子4c中的每个各自容纳在外部部分4a的凸轮腔室中的相应一个中，以在径向上置于外部部分4a与内部部分4b之间。弹簧中的每个各自设置在外部部分4a的凸轮腔室中的相应一个中，以朝向该相应的凸轮腔室的较窄侧迫压容纳在该相应的凸轮腔室中的那一个滚子4c。

在发动机通过起动机1起动期间，离合器4通过将外部部分4a和内部部分4b与滚子4c锁定在一起而允许从外部部分4a向内部部分4b的扭矩传递。另一方面，当发动机已经完全起动并且由此小齿轮7开始通过发动机而旋转时，离合器4进入超越状态，在该状态下，离合器4由于滚子4c在外部部分4a与内部部分4b之间空转而禁止从内部部分4b向外部部分4a的扭矩传递。

输出轴5与马达2的电枢轴2b同轴地设置。输出轴5具有后端部，该后端部与离合器4的内部部分4b一体地形成并且由中心壳体11通过轴承10可旋转地支承。在轴承10的后侧上设置有垫圈12以抑制轴承10和离合器4的内部部分4b的由于两者之间的相对转动而造成的磨损。

另外，如图2A-2B所示，在本实施方式中，轴承10通过滑动轴承（或普通滑动轴承）来实现。然而，应当指出的是，轴承10也可以通过其他类型的轴承例如滚珠轴承和滚针轴承来实现。

此外，输出轴5具有外螺旋花键5a，该外螺旋花键5a形成在输出轴5的外表面上并且定位在由轴承10支承的输出轴5后端部的前方。输出轴5还具有前止挡件5b，该前止挡件5b形成在输出轴5的外表面上并且定位在外螺旋花键5a的前方。如将在后面详细描述的，前止挡件5b设置成使小齿轮管6停止进一步向前进，从而限定小齿轮管6的最大前进位置。

此外，输出轴5还具有环形槽5c，该环形槽5c形成在输出轴5的外表面中并且在输出轴5的整个圆周上延伸。环形槽5c在轴向上定位于外螺旋花键5a与由轴承10支承的输出轴5后端部之间。

在输出轴5的环形槽5c中安装有后止挡件（或止挡构件）13以使小齿轮管6停止进一步向后回退，从而限定小齿轮管6的最大回退位置。另外，最大回退位置还代表着小齿轮管6的初始静止位置。

更具体地，后止挡件13例如通过至少一个装配在输出轴5的环形槽5c中的E型夹来实现。此外，设置有盖14以覆盖E型夹的径向外周，从而防止E型夹在输出轴5旋转期间因离心力而沿径向移出环形槽5c。

如图2A所示，小齿轮管6具有主体6A和小齿轮滑动部6B。主体6A具有形成于其中的圆柱形孔6b。圆柱形孔6b在小齿轮管6的轴向方向上延伸并且具有位于后侧的敞开端部和位于前侧的封闭端部（或底部）。此外，在圆柱形孔6b的后部的内表面上形成有内螺旋花键6a。小齿轮滑动部6B定位在主体6A的前侧并且具有比主体6A的外径小的外径。此外，在小齿轮滑动部6B的外表面上形成有在小齿轮管6的轴向方向上延伸的直花键齿6c。

小齿轮管6在其主体6A的外表面处由壳体16通过轴承15可旋转地且可轴向滑动地支承。此外，小齿轮管6使输出轴5插入主体6A的圆柱形孔6b中，使得小齿轮管6通过输出轴5的外螺旋花键5a与小齿轮管6的内螺旋花键6a之间的啮合接合而能够相对于输出轴5旋转并且能够相对于输出轴5沿轴向运动。此外，当内螺旋花键6a的前端部前进到与输出轴5的前止挡件5b的后端部接触时，小齿轮管6呈现（或到达）其最大前进位置。

另外，如图2A-2B所示，在本实施方式中，轴承15通过滚珠轴承来实现。然而，应当指出的是，轴承15也可以通过其他类型的轴承例如滚针轴承或滑动轴承来实现。

对于小齿轮管6的主体6A的圆柱形孔6b而言，圆柱形孔6b的后部的直径设定为大于圆柱形孔6b的前部的直径。如之前所描述的，内螺旋花键6a形成在圆柱形孔6b的后部的内表面上。此外，圆柱形孔6b的后部的直径基本上等于内螺旋花键6a的齿根直径。

另一方面，在圆柱形孔6b的前部的内表面上没有形成花键。此外，圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的前部的外表面之间的径向间隙设定为小于输出轴5的外螺旋花键5a与小齿轮管6的内螺旋花键6a之间的径向间隙。因此，圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的前部的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。另外，输出轴5的前部定位在前止挡件5b的前方并且将前部止挡件5b沿轴向置于输出轴5的前部与外螺旋花键5a之间。

此外，在输出轴5的前部的外表面中形成有多个（例如，两个）在输出轴5的轴向方向上延伸的槽17。通过该槽17，形成在输出轴5的前端部与小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端部之间的内部空间S在从起动机1处于如图2A中所示的停止状态到起动机1进入到如图2B所示的驱动状态的整个时间段期间都与圆柱形孔6b的后部连通。这里，起动机1的驱动状态表示这样的状态：其中，小齿轮7已经与发动机的环形齿轮G啮合（参见图1）、并且由马达2产生的扭矩从小齿轮7传递到环形齿轮G以使发动机起动。

另外，应当指出的是，槽17也可以形成在圆柱形孔6b的前部的内表面中，而不是形成在输出轴5的前部的外表面中。

起动机1还包括密封构件18，该密封构件18设置在小齿轮管6的主体6A的外周上并且定位在轴承15的前方。密封构件18的功能是阻挡杂质例如水和灰尘进入到起动机1中。在本实施方式中，密封构件18通过例如橡胶制成的油封来实现。密封构件18由壳体16保持，并且密封构件18的唇缘部与小齿轮管6的主体6A的外表面滑动接触。

在小齿轮管6的后侧设置有用于将移位杆8的移位力（或推动力）传递到小齿轮管6的装置；移位力是通过电磁开关9在远离马达2的轴向方向上（即，在向前方向上）的操作产生的。

具体地，在本实施方式中，移位力传递装置由树脂制成的环形套环19、杆接合构件20、第一限制构件21和第二限制构件22构成。如图1和图2A-2B所示，套环19装配于小齿轮管6的主体6A的外周并且能够相对于小齿轮管6旋转。杆接合构件20与套环19一体地由树脂形成并且设置成与移位杆8的一个端部接合。第一限制构件21限制套环19在朝向小齿轮7的轴向方向上（即，在向前方向上）的运动。第一限制构件21与小齿轮管6一体地形成并且成形为从小齿轮管6的外表面径向向外地突起且在小齿轮管6的整个圆周上周向地延伸的环形凸缘。另一方面，第二限制构件22限制套环19在远离小齿轮7的轴向方向（即，在向后方向上）的运动。第二限制构件22与小齿轮管6分开形成且呈环形形状，并且第二限制构件22固定于小齿轮管6的外表面。更具体地，第二限制构件22是通过例如压配合于小齿轮管6主体6A的外周的垫圈来实现的。另外，应当指出的是，第一限制构件21也可以以与第二限制构件22相同的方式形成。

小齿轮7与小齿轮管6分开形成，并且装配在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上且能够沿轴向相对于小齿轮滑动部6B运动。此外，小齿轮7由小齿轮弹簧23在远离马达2的轴向方向上（即，在向前方向上）迫压。小齿轮7在远离马达2的轴向方向上的运动还被设置在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B前端部处的小齿轮止挡件24限制。

此外，小齿轮7中形成有小直径孔7b和大直径孔7c两者；大直径孔7c的直径大于小直径孔7b的直径。

更具体地，小直径孔7b形成在前侧且在小齿轮7的轴向方向上延伸并在小齿轮7的前端部处开放。此外，在小直径孔7b的内表面中形成有在小齿轮7的轴向方向上延伸的直花键槽7a。另一方面，大直径孔7c形成在后侧且在小齿轮7的轴向方向上延伸并在小齿轮7的后端部处开放。然而，在大直径孔7c的内表面中没有形成花键槽。另外，小直径孔7b和大直径孔7c在小齿轮7的轴向方向上相互连通。

通过将小齿轮管6的小齿轮滑动部6B经由大直径孔7c插入到小齿轮7的小直径孔7b中来以能够相对运动的方式将小齿轮7组装在小齿轮管6，从而使小齿轮管6的直花键齿6c与小齿轮7的直花键槽7a啮合。此外，小齿轮管6的主体6A的前端部装配到小齿轮7的大直径孔7c的后端部中。

小齿轮弹簧23沿轴向设置于径向延伸的外肩部与径向延伸的内肩部之间，该径向延伸的外肩部形成于小齿轮管6的主体6A的外表面与小齿轮滑动部6B的外表面之间，该径向延伸的内肩部形成于小齿轮7的小直径孔7b的内表面与大直径孔7c的内表面之间。

再次参照图1，电磁开关9包括：电磁螺线管SL，该电磁螺线管SL通过电磁体的吸引力来驱动柱塞25，并且该电磁螺线管SL具有框架，该框架还形成了电磁螺线管SL的磁路；以及树脂盖26，该树脂盖26将马达电路的主触点容纳于其中并且压接固定（crimp-fixed）至电磁螺线管SL的框架的开口端部。

更具体地，电磁螺线管SL包括：励磁线圈27，该励磁线圈27在被供给电力时形成电磁体；柱塞25，该柱塞25以能够沿轴向运动的方式设置在励磁线圈27的径向内部；复位弹簧28，当供给至励磁线圈27的电力中断并且用于柱塞25的电磁体的吸引力因此消失时，该复位弹簧28使柱塞25返回到其初始静止位置；驱动弹簧29，该驱动弹簧29用于产生用于使小齿轮7移位成与发动机的环形齿轮G啮合的反作用力；以及接头30，该接头30用于经由驱动弹簧29将柱塞25的运动传递至移位杆8。

马达电路的主触点由一对固定触点（未示出）以及活动触点（未示出）构成。固定触点分别通过一对端螺栓31和32连接至马达电路；端螺栓31和32两者都固定至树脂盖26。活动触点构造成与柱塞25一起运动以与固定触点电连接以及断开电连接。

更具体地，当柱塞25被电磁体的吸引力吸引而向后（即，在图1中向右）运动时，活动触点也向后运动以与固定触点相接触并由此与固定触点电连接。因此，马达电路的主触点闭合。另一方面，当电磁体的吸引力消失并且柱塞25因此通过复位弹簧28向前（即，在图1中向左）返回至其初始静止位置时，活动触点也向前运动以远离固定触点并由此与固定触点断开电连接。因此，马达电路的主触点断开。

移位杆8具有由壳体16可旋转地支承的支点部8a，使得移位杆8能够在支点部8a上枢转。此外，如之前所描述的，移位杆8的位于支点部8a的一侧的一个端部设置成与杆接合构件20接合。移位杆8的位于支点部8a的另一侧的另一端部机械地连接至电磁开关9的接头30。

接下来，将对根据本实施方式的起动机1的操作进行描述。

当车辆的起动机开关（未示出）接通时，从电池向电磁开关9的励磁线圈27供给电力，从而形成电磁体。电磁体吸引柱塞25抵抗复位弹簧28的反作用力而向后运动。柱塞25的向后运动使移位杆8顺时针枢转，从而使小齿轮管6和小齿轮7两者沿着输出轴5向前移位。此外，当小齿轮7的前端面与发动机的环形齿轮G的后端面接触时，小齿轮7停止并且因此仅小齿轮管6抵抗小齿轮弹簧23的反作用力进一步向前移位。

然后，柱塞25抵抗复位弹簧28和驱动弹簧29两者的反作用力而进一步向后运动，从而使马达电路的主触点闭合。因此，将电力从电池供给至马达2，从而使马达2能够产生扭矩。所产生的扭矩接着被减速器3放大并且经由离合器4和输出轴5传递至小齿轮管6，从而使小齿轮管6与小齿轮7一起旋转。当小齿轮7已经旋转到能够与环形齿轮G啮合的位置时，小齿轮管6和小齿轮7通过在驱动弹簧29中产生的反作用力和轴向推力两者而一起向前移位，并且小齿轮7通过小齿轮弹簧23的反作用力独自进一步向前移位。这里，轴向推力是从经由输出轴5的外螺旋花键5a与小齿轮管6的内螺旋花键6a之间的啮合接合而由马达2产生的扭矩转换而来的。因此，使小齿轮7与环形齿轮G啮合，从而允许由马达2产生的扭矩从小齿轮7传递至环形齿轮G以使发动机起动。

在发动机已经完全起动之后，起动机开关断开，从而中断了从电池向电磁开关9的励磁线圈27的电力供给。因此，用于柱塞25的电磁体的吸引力消失，使得柱塞25通过复位弹簧28的反作用力而向前运动到其初始静止位置，使马达电路的主触点断开。因此，从电池向马达2的电力供给也被中断，从而使马达2不能旋转以及产生扭矩。同时，柱塞25的向前运动使移位杆8逆时针枢转，从而使小齿轮管6和小齿轮7两者沿着输出轴5向后移位到其各自的如图2A所示的初始静止位置。因此，使小齿轮7与环形齿轮G脱离啮合。

上述根据本实施方式的起动机1具有以下优点。

在起动机1中，小齿轮管6的小齿轮滑动部6B设置在小齿轮管6前端部处并且定位在轴承15的前方，小齿轮管6由壳体16经由该轴承15支承。换言之，小齿轮滑动部6B设置在小齿轮管6的非马达侧端部处并且定位成比轴承15距离马达2更远。此外，小齿轮7通过直花键装配在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上以与小齿轮管6一起旋转。也就是说，起动机1具有悬臂结构，使得在小齿轮7的前侧（即，在非马达侧）未设置用于支承小齿轮管6的轴承。在操作中，当发动机已经被完全起动并且小齿轮7因此开始通过发动机而旋转时，离合器4进入超越状态，在该超越状态下，离合器4禁止从内部部分4b（即，从输出轴5一侧）向外部部分4a（即，向马达2一侧）的扭矩传递。然而，此时，输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转由起动机1的相对旋转限制装置限制，不同于如在日本专利申请公报No.2006-177168中公开的常规起动机。

更具体地，在本实施方式中，相对旋转限制装置由输出轴5的外螺旋花键5a、小齿轮管6的内螺旋花键6a以及移位杆8构成。当离合器4处在超越状态时，轴向推力将在向后方向上（即，在朝向马达2的轴向方向上）作用于小齿轮管6；轴向推力是从经由外螺旋花键5a与内螺旋花键6a之间的啮合接合而由发动机产生的扭矩转换而来的。然而，此时，移位杆8将承受轴向推力并且由此使小齿轮管6的向后运动停止，并且外螺旋花键5a的齿面将在小齿轮管6的旋转方向上抵靠内螺旋花键6a的齿面，从而限制输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转。

因此，在不具有输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转的情况下，即使在车辆配备有ISS并且由此起动机1使车辆的发动机起动的次数极大地增加时，也可以可靠地抑制输出轴5的外表面和小齿轮管6的内表面的磨损。因此，没有必要为了抑制两个表面的磨损而在输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间设置大的径向间隙。换言之，可以使输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间的径向间隙最小化。因此，在具有最小化的径向间隙的情况下，可以使输出轴5与小齿轮管6之间的相对倾斜最小化。

此外，在使输出轴5与小齿轮管6之间的相对倾斜最小化的情况下，可以可靠地防止输出轴5的外螺旋花键5a与小齿轮管6的内螺旋花键6a之间的接触压力的局部增大，从而可靠地防止外螺旋花键5a的齿面与内螺旋花键6a的齿面之间的粘着。因此，可以保证起动机1的高耐久性（或长使用寿命）。

此外，在不具有输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转的情况下，没有必要在输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间设置轴承。因此，在不必在输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间设置轴承的情况下，可以使部件数量最小化并由此使起动机1的制造成本最小化。此外，在不具有设置在输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间的轴承的情况下，可以更有效地使这两个表面之间的径向间隙最小化。

另外，由于当离合器4处在超越状态时，输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转将通过相对旋转限制装置来限制，因此即使在输出轴5的外表面与小齿轮管6的内表面之间设置轴承，也可以可靠地防止轴承的卡滞。

此外，在根据本实施方式的起动机1中，小齿轮管6的圆筒形孔6b在前部和后部处具有不同的直径。更具体地，圆柱形孔6b的后部的直径设定为大于圆柱形孔6b的前部的直径。内螺旋花键6a形成在圆柱形孔6b的后部的内表面上，但是没有花键形成在圆柱形孔6b的前部的内表面上。此外，圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的外表面之间的径向间隙设定成小到使得圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。

在圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的外表面之间的径向间隙如上所述设定成很小的情况下，由于当离合器4处在超越状态时输出轴5和小齿轮管6之间的相对旋转被相对旋转限制装置限制，因此仍然可以可靠地防止圆柱形孔6b的前部的内表面和输出轴5的外表面的磨损。此外，通过将圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的外表面之间的径向间隙如上所述设定成很小，可以进一步减小输出轴5与小齿轮管6之间的相对倾斜，从而更有效地将马达2产生的扭矩传递至发动机。

尽管已经示出和描述了上述特定实施方式，但本领域技术人员将理解到，在不背离本发明的精神的情况下能够进行各种修改、改变和改进。

例如，在前述实施方式中，离合器4是通过单向滚子离合器来实现的，其中，滚子4c作为中间构件设置于外部部分4a与内部部分4b之间。然而，离合器4也可以通过其他类型的单向离合器例如代替滚子4c而包括楔块的单向斜撑式离合器（spragclutch）、以及代替滚子4c而包括凸轮的单向凸轮离合器来实现。

在前述实施方式中，马达2通过DC换向器电动机来实现。然而，马达2也可以通过其他类型的马达例如AC电动机来实现。

在前述实施方式中，小齿轮7与小齿轮管6分开形成并且通过直花键装配到小齿轮管6上。然而，小齿轮7也可以与小齿轮管6一体地形成为单件。

在前述实施方式中，电磁开关9包括单个电磁螺线管SL，该电磁螺线管SL执行驱动移位杆8的功能以及操作（即，闭合和断开）马达电路的主触点的功能。

然而，电磁开关9也可以通过包括以串联的方式设置的第一电磁螺线管和第二电磁螺线管的串联电磁开关来实现；第一电磁螺线管执行驱动移位杆8的功能，而第二电磁螺线管执行操作马达电路的主触点的功能。此外，第一电磁螺线管和第二电磁螺线管可以都容纳在公共的框架中或分别容纳在两个不同的框架中。

另外，在电磁开关9是通过串联电磁开关来实现的情况下，可以通过ECU（电子控制单元）分别控制第一电磁螺线管和第二电磁螺线管的操作，从而使起动机1更适合在配备有ISS的车辆中使用。

Claims (7)

1.一种用于使发动机起动的起动机，所述起动机包括：

马达，所述马达具有旋转轴；

输出轴，所述输出轴与所述马达的所述旋转轴同轴地设置，所述输出轴具有形成在其外表面上的外螺旋花键；

单向离合器，所述单向离合器构造成允许从所述马达向所述输出轴的扭矩传递、并且禁止从所述输出轴向所述马达的扭矩传递；

小齿轮管，所述小齿轮管具有形成在其内表面上的内螺旋花键，所述小齿轮管装配在所述输出轴上且所述内螺旋花键与所述输出轴的所述外螺旋花键啮合；

小齿轮，所述小齿轮设置在所述小齿轮管的非马达侧端部上而与所述小齿轮管一起旋转；

移位杆，所述移位杆构造成使所述小齿轮管和所述小齿轮两者在远离所述马达的方向上相对于所述输出轴移位，从而使所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮啮合；

相对旋转限制装置，用于当所述单向离合器处在禁止从所述输出轴向所述马达的扭矩传递的超越状态时限制所述小齿轮管与所述输出轴之间的相对旋转；

移位力传递装置，用于将所述移位杆的移位力传递到所述小齿轮管，所述移位力传递装置设在所述小齿轮管处；以及

电磁开关，所述电磁开关构造成用以产生所述移位杆的所述移位力，所述电磁开关设置在所述马达的外侧并且不与所述小齿轮管同轴，

其中，

所述移位杆具有支点部以及分别位于所述支点部的相反两侧的第一端部和第二端部，所述移位杆能够在所述支点部上枢转，

所述移位杆的所述第一端部机械地连接至设在所述小齿轮管处的所述移位力传递装置，以及

所述移位杆的所述第二端部机械地连接至所述电磁开关。

2.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述电磁开关包括电磁螺线管，所述电磁螺线管包括在被供给电力时形成电磁体的励磁线圈，以及

所述移位杆的所述移位力是通过所述电磁体的吸引力来产生的。

3.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述相对旋转限制装置由所述输出轴的所述外螺旋花键、所述小齿轮管的所述内螺旋花键以及所述移位杆构成，并且，

当所述单向离合器处在所述超越状态时，所述外螺旋花键的齿面在所述小齿轮管的旋转方向上抵靠所述内螺旋花键的齿面，并且所述移位杆承受轴向推力，从而限制所述小齿轮管与所述输出轴之间的相对旋转，所述轴向推力通过所述外螺旋花键与所述内螺旋花键之间的啮合接合而产生以在朝向所述马达的方向上作用于所述小齿轮管。

4.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述小齿轮管中形成有圆柱形孔，

所述圆柱形孔具有第一部分和第二部分，所述第二部分的直径比所述第一部分的直径大，并且所述第二部分定位成比所述第一部分更靠近所述马达，

所述小齿轮管的所述内螺旋花键形成在所述圆柱形孔的所述第二部分的内表面上，并且，

所述圆柱形孔的所述第一部分的内表面与所述输出轴的外表面之间的径向间隙设定成小到使得所述圆柱形孔的所述第一部分的内表面与所述输出轴的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。

5.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述起动机具有悬臂结构，使得在所述小齿轮的非马达侧未设置用于支承所述小齿轮管的轴承。

6.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述移位力传递装置设置在所述小齿轮管的马达侧端部上。

7.根据权利要求6所述的起动机，其中，所述移位力传递装置由环形套环、杆接合构件、第一限制构件和第二限制构件构成，所述套环装配于所述小齿轮管的所述马达侧端部的外周并且能够相对于所述小齿轮管旋转，所述杆接合构件与所述套环一体地形成并且设置成与所述移位杆的所述第一端部接合，所述第一限制构件设置在所述套环的非马达侧以限制所述套环在远离所述马达的方向上的运动，所述第二限制构件设置在所述套环的马达侧以限制所述套环在朝向所述马达的方向上的运动。