CN1066244C - 起动发动机的起动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保持压住电刷的弹簧的最佳特性并且减小了其轴向长度的起动器。围绕磁开关(600)的插棒式铁心(610)的外周设置有压缩圈簧(914)，而该弹簧(914)的长度可以设定成与磁开关(600)的径向长度相同。弹簧(914)有效地利用了围绕磁开关(600)外周的空间，使得弹簧(914)的轴向长度不必添加到起动器的轴向长度上。

Description

起动发动机的起动器

本发明基于1994年9月19日提交的日本专利申请6-222324，并要求优先权，其内容在此供参考。

本发明涉及一种起动发动机的起动器。特别是一种用于起动器的电刷装置。

在传统的起动器中，例如日本实用新型专利公开(JU-A)昭和63-71474号公报所公开的那样，它描述了一台带有电机和小齿轮以及一个磁开关的同轴型起动器，所述小齿轮可旋转地沿轴向设置在电机前方，由电机驱动；所述磁开关与电机的后部相邻设置。

在该起动器中，使用了同轴结构，它带有一个穿过电机旋转轴内部并从轴向压住电机前方的小齿轮的磁开关插棒式铁心。如果选用了这种结构，由于磁开关设置在电机后面，从起动器轴线方向上看所需要的面积较传统的磁开关设置在起动电机上并与之平行的起动器明显减小。

然而，在传统的起动器中，使用了一种面式换向器，其中每个电刷都由圈簧沿轴线方向压向换向器。为了获得规定的弹簧强度，就需要长度很长的弹簧，这样，轴向长度和磁开关的长度叠加起来就导致装置轴向方向显著增加。

鉴于传统起动器存在的缺点，本发明已加以改进，其第一目的是提供一种减小了电刷弹簧轴向长度而确保了其所需长度的起动器。

根据本发明，它通过偏压装置将电刷轴向压向换向器与磁开关的外周面相重叠，环绕磁开关的外周的空间被有效地用于偏压装置。从而不需要增加起动器的轴向尺寸。

另外，采用圈簧的偏压装置沿轴向设置在磁开关的外周上。与磁开关直径相当的长度可以用于圈簧。这样，可以设定最佳的弹簧应力和负载并改善弹簧的寿命。

还有，磁开关安置在与相应于电刷固定元件的起动器电机相对的储存部分中，并且多个电刷可轴向滑动。这样，安置磁开关和其它有关部分的单独的空间则被减小。

再有，在电刷固定元件的中心设置轴承，可旋转地支撑住电机电枢轴的一端。电刷固定元件由金属，例如铝制成，从而使电刷和磁开关产生的热量可以收集其中并由其消散。磁开关设置成使其插棒式铁心垂直于电机电枢轴的形式。

本发明的其它目的、特点和特征和相应部分的功能对于本领域的普通技术人员而言将从下述的详细说明、附带的权利要求以及附图变得更加明显，所有这些都是本申请的一部分。图中：

图1是本发明起动器第一实施例的侧视剖视图；

图2是用于图1的实施例中的小齿轮旋转限制元件的立体图；

图3A和3B是安置在小齿轮部分的小齿轮旋转限制元件的正视图和侧视图；

图4是中心托架的后视图；

图5是中心托架的侧视剖视图；

图6是中心托架的正视图；

图7是电枢的侧视剖视图；

图8是上线圈杆的侧视图；

图9是上线圈杆的正视图；

图10是表示第一实施例中上线圈杆和下线圈杆的配置的外形立体图；

图11是容纳在一个槽中的上线圈臂和下线圈臂的剖视图；

图12是绝缘隔片的正视图；

图13是固定元件的侧剖视图；

图14是绝缘帽的剖视图；

图15是座的侧视图；

图16是磁开关的插棒式铁心和触头的分解立体图；

图17是表示磁开关的插棒式铁心的立体图；

图18是端架和刷簧的剖视图；

图19是电刷固定器的正视图；

图20是沿图19中的ⅩⅩ-ⅩⅩ线的剖视图；

图21是沿图19中的ⅩⅪ-ⅩⅪ线的剖视图；

图22A、22B和22C是表示小齿轮工作状态的电路图；

图23是表示本发明起动器的第二实施例的剖视图。

下面参照图1到图23所示的实施例对本发明的起动器进行详细描述。

该起动器主要分为：容纳与发动机(未示出)上的齿圈100相啮合的小齿轮传动装置200的壳体400，及行星齿轮减速机构300。起动器还包括电机500，以及容纳磁开关600的端架700。在所述起动器内部，带有通孔503的壳体400和电机500由电机壁800隔开，而电机500和端架700由电刷固定元件900隔开。

如图1、图3A和3B所示，与发动机齿圈100相啮合的小齿轮210形成于小齿轮传动装置200上，与输出轴220上形成的螺旋花键221相配合的小齿轮螺旋键槽211形成于小齿轮210的内周面上。

外径尺寸大于小齿轮210的凸缘213以环形方式形成于小齿轮210与齿圈100相对一侧的侧面上。数目多于小齿轮210外齿数的凸起214形成于凸缘213的外周面上。这些凸起214用于下述小齿轮旋转限制元件230上的限制瓜231，凸起214与爪231配合。垫片215绕在小齿轮210后端环形部分216的外周面上，从而设置成可以自由旋转并且不会从凸缘213的后表面沿轴向脱落的形式。

小齿轮210始终通过由压缩圈簧构成的回位弹簧240压向输出轴220的后面。回位弹簧240并不直接作用于小齿轮210，在本实施例中通过一个下面要进一步描述的活门420上的环体421作用于小齿轮210，活门用来开闭壳体400的开口部分410。

如图2、3A、3B和图6所进一步描述的那样，小齿轮旋转限制元件230是一个绕成大约一又二分之一圈的片簧元件，其中四分之三圈是轴向长度宽且弹性系数高的旋转限制部分232，(图2、3A和3B)剩下的四分之三圈是轴向长度窄而且弹性系数低的回位弹簧部分233，它构成压紧装置。

轴向延伸构成限制部分且与形成于小齿轮210的凸缘213上的多个凸起214相配合的限制瓜231形成于旋转限制部分232的一端。限制瓜231与小齿轮210的凸起214相配合，为了改善限制爪的刚度，将其沿轴向形成，径向向内形成L形截面。即，爪231呈杆形。

旋转限制部分232带有一个垂直延伸的平直部分235。平直部分235由两个从中心托架360的前面突出设置的支撑臂361(图3A)可垂直滑动地支撑住，图4到图6将对此进行详细描述。即，垂直移动的平直部分235使得旋转限制部分232也垂直移动。

同样，绳状元件680，例如一根金属丝，其前端的球601(图3B)与旋转限制部分232的弯曲的下端相配合，处于与限制爪231相对的180°位置。所述绳状元件将在下面进一步描述，它是用来传递磁开关600的运动的，这也将在下面进行描述。

回位弹簧部分233的端部一侧带有一个大的弯曲率，且回位弹簧部分233的一个端部236与安装在突出于中心托架360的下部前面的限制架362上表面相靠接。

下面说明小齿轮旋转限制元件230的工作过程。绳状元件680是用作将磁开关600的运动传递到限制爪231的传动装置。磁开关600的运动将旋转限制部分232拉下，从而导致限制爪231与小齿轮210的凸缘213上的凸起214相配合。这时，由于回位弹簧部分233的端部236与限制架362相靠而如图6所示那样限位，因而回位弹簧233弯曲。由于限制爪231与小齿轮210上的凸起214配合，在小齿轮210因电机500的电枢轴510和行星齿轮机构300的转动而开始旋转时，小齿轮210沿输出轴220上的螺旋花键221前进。当小齿轮210靠在齿圈100上，小齿轮210的前进被阻挡住时，小齿轮210的进一步的旋转力使得小齿轮旋转限制元件230本身弯曲，而小齿轮210稍稍转动并与齿圈100相啮合。当小齿轮210前进时，限制爪231从凸起214上脱开，而后落入小齿轮210的凸缘213的后面。限制爪231的前端与垫圈215的后表面相贴靠，而防止了小齿轮210吸收发动机齿圈100的旋转及退后。

当磁开关600运动停止且绳状元件680停止将旋转限制部分232拉下时，回位弹簧部分233的作用使得旋转限制部分232回到其原先的位置。由于小齿轮限制元件230只需以限制小齿轮210的旋转的较小力来保持，因而可以用绳状元件680通过磁开关600将小齿轮限制元件230移到小齿轮210一侧。因而，可以增加磁开关600安置位置的自由度。

小齿轮止动环250安装在输出轴220的圆周上形成的截面为矩形的环槽中。该小齿轮止动环250由加工成环形的矩形截面钢材制成，大致呈S状的切口251，例如接合装置，形成于其两端，以使一个突出部分与另一端的凹入部分相配合，而另一端的突出部分与第一端的凹入部分相配合。

图1中所示的行星齿轮机构300是一个减速装置，如下面将要解释的那样，用来降低电机输出轴220相对于电机500的转速。并且增加电机500的输出扭矩。行星齿轮机构300包括：安装在电机500的电枢轴510(后述)的外周面前端的中心齿轮310；与中心齿轮310啮合并且绕中心齿轮310的圆周旋转的多个行星齿轮320；行星齿轮架330，可转动地支承着绕着中心齿轮310的行星齿轮320，并且与输出轴220结合为一体；管状树脂制成并在行星齿轮320的外周面上与行星齿轮320啮合的内齿轮340。

超速离合器350只在一个方向上，即只在与发动机旋转相同的方向上可转动地支承着内齿轮340。超速离合器350由下述元件构成：用作与内齿轮340的前侧呈一体的第一筒形部分的离合器外件351，作为第二筒状部分安置在与离合器外件351对面的位置上的环形离合器内件352，它形成于中心托架360的后表面上，作为覆盖行星齿轮机构300前侧的安装侧，还有安放在滚子储存部分中的滚子353，所述滚子储存部分倾斜于离合器外件351的内周面。

由于超速离合器350使用了中心托架360，它通过轴承370可旋转地支撑着输出轴220，因而轴向的长度不需要很长，从而实现了本发明的小型化。

图4到图6中详细示出了中心托架360，该中心托架360安置在壳体400内的后侧。壳体400和中心托架360连有圈簧390，其一端设置在壳体400上，而其另一端则设置有中心托架360上。另外，壳体400和中心托架360以这样的方式设置，即，构成超速离合器350的一部分的离合器内件352所受的旋转反力被弹簧390所吸收，从而使作用力不会直接传递到壳体400上。

保持小齿轮旋转限制元件230的两支承臂361和其上安装有小齿轮旋转限制元件230的下端的限制架362(图3A)设置在中心托架360的前面。另外，与壳体400的内侧上的凸起部分(未示出)相啮合的多个切口部分363形成于中心托架360圆周上。上部切口部分363也用作空气通道，以便将壳体400中的空气导入座501中。同样，凹入部分364形成于中心托架360的下端，以沿轴向穿过绳状元件680(后面描述)。

行星齿轮架330的后端具有一个沿径向延伸支承行星齿轮320的凸缘状突出部分331。向后方延伸的销332安装在该凸缘状突出部分331上。销332通过一个金属轴承333可旋转地支承着行星齿轮320。

行星齿轮架330具有一个由壳体轴承440可旋转地支承住的前端，该壳体轴承安装在壳体400内部前端，另外，一个中心托架轴承370安装在中心托架360的内管部分365的内部。该行星齿轮架330在内管部分365的前端部带有一环槽334，在该环槽334中安放有挡圈335。垫片336插入挡圈335和内管部分365的前端之间，被可旋转地安装在行星齿轮架330上。行星齿轮架330的回程运动由挡圈335在内管部分365的前端经挡圈336靠接而被限制住。支承行星齿轮架330后侧的中心托架轴承370的后端具有夹在内管部分365的后端与法兰形突出部分331之间的法兰部分371。行星齿轮架330向前的运动通过法兰状突出部分331经法兰部分371与内管部分365的后端的靠接而被限制住。

一个轴向延伸的凹槽切口337形成于行星齿轮架330的后侧。电枢轴510的前端由设在该凹槽切口337中的行星齿轮架轴承380旋转支承住。

壳体400用壳体轴承440支承着输出轴220，而该壳体轴承440则安装在壳体400的前端内部，壳体400还具有一个挡水壁460，它使壳体400与小齿轮210的外径之间的间隙在开口410的底部最小，以减少雨水等从开口410进入。在壳体400前端的下部也设置有两道轴向延伸的滑槽。在滑槽中设置有后述的活门420。

活门420是这样工作的，在起动器起动时，小齿轮210沿着输出轴220开始前进，环体421也随着小齿轮210前进。这时，与环体421制成一体的防水部分422也会前进，而打开壳体400的开口部分410。当起动器停止并且小齿轮210被沿输出轴220回移时，环体421也随小齿轮210被回移。与环体421制成一体的防水部分422也被回移，从而关闭壳体400的开口部分410。结果，作为开/闭装置的活门420防止了起动器不工作时由于齿圈100的离心力而溅入壳体400中的雨水等的进入。

密封元件430封住了输出轴220的周面，以防止雨水或者尘土及其他杂质从壳体400的开口410进入壳体400前端的壳体轴承440。

下面将参照图1和图7到图15对电机500进行描述。电机500是由座501、电机壁800和电刷固定元件900罩住的，将在以后进行描述。电机壁800把行星齿轮机构300夹在壁本身以及中心托架360之间，以防止行星齿轮系统300内的润滑油进入电机500。

如图1所示，电机500包括：电枢540，该电枢540包括电枢轴510、电枢铁心520和安装在电枢铁心520上并与电枢轴510一体转动的电枢线圈530，还有一个驱动电枢540转动的固定磁极550。固定磁极550安装在座501内。

电枢轴510由行星齿轮架轴承380可旋转地支承在行星齿轮架330的内部后面，而电刷固定元件轴承564则固定在电刷固定元件900的内周面上。电枢轴510的前端插入行星齿轮减速机构300的内侧，如上所述的行星齿轮系统300的中心齿轮310形成于电枢轴510前端的外周面上。

如图7、10和11所详细表示的那样，例如25个上线圈杆(upperlayer coil bars)531以及同样数量的下线圈杆(lower layer loil bars)532用于电枢线圈530，上线圈杆531和下线圈杆532中的每一个都沿径向重叠形成两层卷绕线圈。每个上线圈杆531和每个下线圈杆532都是成对的，每一个上线圈杆531和每一个下线圈杆532的端部都电连接在一起从而形成一个环形线圈。

上线圈杆531由具有良好导电性的材料制成，例如铜，并且每一个杆具有一个固定在槽524的外周面上且沿轴向平行于固定磁极550延伸的上线圈臂533，并且该上线圈杆531具有两个上线圈端部534，它从上线圈臂533的两个轴向端部向内弯曲，并且与电枢轴510的轴线方向垂直延伸。上线圈臂533和两个上线圈端部534可以通过冷型浇注成为一体，通过加压弯曲形成U形，或者可以分别形成上线圈臂533和两个上线圈端部534，通过焊接连接起来。

如图8到图10所示，上线圈臂533是一根具有矩形截面的直杆，如图11所示，它的外周被上绝缘膜125(例如树脂薄膜，如尼龙或纸)覆盖，它与将要在下面描述的下线圈臂536一起被牢固地容纳在槽524中。

如图10所示的两个上线圈端部534，其中一个上线圈端部534相应于旋转方向向前倾斜安置，而另一个上线圈端部534则相应于旋转方向向后倾斜安置。两个上线圈端部534相应于半径方向的倾斜角与相应于上线圈臂533的倾斜角相同，而两个上线圈端部534具有相同的形状。结果，即使当上线圈杆531倒置180°，上线圈杆531也具有与其倒置前相同的形状。换句话说，由于在两个上线圈端部534之间没有区别，因而在将上线圈杆531组装在电枢铁心520上时的可操作性仍佳。

对于两个上线圈端部534，设置在磁开关600的一侧的上线圈端部534与下面将要描述的电刷910相贴靠并向电枢线圈530传送电流。因此，至少上线圈端部534的与电刷910相靠的表面被制成光滑的。在本实施例的起动器中，不需要提供一个单独的转换器将电流传递给电枢线圈530。由于没必要有单独的换向器，因而便可以减少元件的数量，减少制造起动器所需的工序，并可以降低生产成本。同样，由于没有必要在起动器内部设置单独的换向器，起动器在轴向上可以制得很紧凑。

与上线圈杆531相同，下线圈杆532由具有良好导电性的材料，例如铜构成，每个下线圈杆532包括下线圈臂536，它被固定在槽524的内周面上，并且平行于固定磁极550轴向延伸，两个下线圈端部537从下线圈臂536的两端向内弯曲，并且与电枢轴510的轴线方向垂直延伸。与上线圈杆531类似，下线圈臂536和两个下线圈端部537可以通过冷型浇注制成一体，并且通过加压弯曲形成U形，或者可以分别形成下线圈臂536和两个下线圈端部537，通过焊接等连接在一起。

上线圈端部534和下线圈端部537之间的绝缘由绝缘片560保证(图12)。下线圈端部537和电枢铁心520之间的绝缘则通过树脂绝缘环590(图7)来保证，例如尼龙或者酚醛树脂。

如图10和图11所示，下线圈臂536是一根如图11所示断面呈矩形的直杆，它通过弯曲爪525与上线圈臂533一起牢固地容纳于槽524中。下线圈臂536由下绝缘膜，如尼龙或纸覆盖，并与覆盖有上绝缘膜105的上线圈臂533一起容纳于槽524中。

在下线圈端部537内端的两端均设置有沿轴向延伸的下内延伸部分539。下内延伸部分539的外周面与形成于绝缘片560(图12)的内周面上的凹入部分562相配合并通过诸如焊接等连接方法与上线圈端部534端部的上内延伸部分538的内周面相重叠及机电导通。下内延伸部分539的内周与电枢轴510隔开并与之绝缘。

轴向延伸的上部内延伸部分538形成于两个上线圈端部534的内端。上面所述的下线圈杆532内端上的下部内延伸部分539的外周面重叠在上部内延伸部分538的内周面上，并形成机电导通，它们用连接技术，例如焊接连接在一起。上部内延伸部分538的外周面通过绝缘580(图14)与固定元件570(图13)外环形部分571的内表面相接触，固定元件570压靠在电枢轴510中。

如图12所示，绝缘片560是一个由树脂，例如环氧树脂、酚醛树脂或尼龙制成的薄圆环板。绝缘片560带有一组供上线圈端部534的凸出部分534a(图8)配合的孔561，且它形成于其外周侧。与下线圈端部537内侧的下内延伸部分539相配合的凹入部分562形成于绝缘片560的内周面上。下面将要描述的绝缘片560的孔561和凹入部分562是用来定位和固定电枢线圈530的。

如图13所示，每个固定件570都包括压配在电枢轴510上的内环部分572，垂直于轴向延伸并用来防止上线圈端部534和下线圈端部537轴向伸展的限制环573，以及封闭上线圈端部534的上内延伸部分538并防止电枢线圈530的内径因离心力而径向伸展的外环部分571。为了确保它们与上线圈端部534和下线圈端部537之间的绝缘，固定件570带有如图14所示插于其间的盘形绝缘帽580，它由树脂，例如尼龙制成。

在电枢540中由于组成电枢线圈530的上线圈杆531两端的上线圈端部534以及下线圈杆532两端的下线圈端部537中的每一个都设置成与电枢轴510的轴线相垂直的形式。因此电枢540的轴向长度被减小，电机500的轴向长度也被减小，因而，起动器较传统结构的要紧凑。

在本实施例中，由于磁开关600设置在减小电机500的轴向尺寸的空间以及由于不用单独的换向器而减小了的空间中，虽然与传统的起动器相比，轴向尺寸并没有很大的差别，但是由于不需要通常设置在电机500上的由磁开关600占用的空间，因而由起动器占用的空间可以明显比传统的起动器要小。

在本实施例中用永磁体作为固定磁极550，而如图15所示，固定磁极550包括一组，例如六个，主磁极551和设置在主磁极551之间的辅助磁极552。可以不用永磁体，而采用通过电流流动产生磁力的励磁线圈来代替作为固定磁极550的永磁体。

主磁极551由座501中的沟槽502内侧端来定位，并通过围绕固定磁极550内部的固定套筒553固定在套501中，所述辅助磁极552是设置在主磁极551之间的。

如图1、图16和图17所示，磁开关600由下面将要描述的电刷固定元件900固定住，并安置在后述的端架700内。磁开关600设置成与电枢轴510近乎垂直的形式。随着通电，磁开关600驱动一个插棒式铁心610向上行，使得两个与插棒式铁心610一起移动的接触器，即下可移动接触器611以及上可移动接触器612，相继与接线螺钉620的头部621和固定接触器630的接触部分631接触。还有一根电池导线(未示出)与接线螺钉620相连。

磁开关600设置在磁开关罩640内部，而所述磁开关罩640呈筒状，并带有一个底部，它由磁性部件制成，例如铁部件。磁开关罩640是由塑性钢片压制而成的杯状物，在该磁开关罩640底部中心有孔641，插棒式铁心610可移动地沿垂直方向穿过该孔641。同样，磁开关罩640的上开口由磁性体，例如铁制成的固定铁心642所封盖。

固定铁心642由上部大直径部分643、下部中直径部分644和下部小直径部分645构成。另外，固定铁心642通过大直径部分643的外周面经嵌塞到磁开关罩640上端的内侧而固定到磁开关罩640的上开口上。吸引线圈650的上端围绕着中直径部分644固定。将插棒式铁心610向下推的压缩圈簧660的上端围绕着固定铁心642的小直径部分645的外周固定。

吸引线圈650是一个在电流通过时产生磁力并吸引插棒式铁心610的吸引装置。吸引线圈650带有套筒651，它具有与固定铁心642的中直径部分644相配并盖住垂直方向上可移动的插棒式铁心610的上端。套筒651由轧出的非磁性薄板，例如紫铜、黄铜或者不锈钢板制成。由树脂或者类似物制成的绝缘垫片652设置在套筒651的上端和下端。在该两片绝缘垫片652之间，围绕套筒651缠绕一层由树脂制成的薄膜(未示出)，例如玻璃纸或尼龙薄膜或者纸，而围绕绝缘薄膜缠绕有规定圈数的细漆包线，从而构成了吸引线圈650。

插棒式铁心610由磁性金属，例如铁制成，并且大致呈筒形。插棒式铁心610包括上部小直径部分613和下部大直径部分614。压缩圈簧660的下端与小直径部分613相配，而较长的大直径部分614则可垂直滑动地保持在套筒651中。

从插棒式铁心610上部向上伸出的插棒式铁心轴615固定在插棒式铁心610的上侧。该插棒式铁心轴615从固定铁心642中的一个通孔中向上伸出。沿着插棒式铁心轴615的纵向自由滑动的上可、移动接触器612位于插棒式铁心轴615的外周，并位于固定铁心642的上侧。如图16所示，上可移动接触器612被插棒式铁心轴615上端所固定的止动环616限制住，所以它不会从插棒式铁心轴615的上端向上移。这样，上可移动接触器612沿着插棒式铁心轴615的纵向在止动环616和固定铁心642之间自由滑动。上可移动接触器612始终被安置在插棒式铁心轴615上的包括压缩弹簧构成的接触压簧压向上方。

上可移动接触器612由具有良好导电性的金属，如铜制成。上可移动接触器612在两端都上行时，与固定接触器630上的两个接触部分631就会接触上。一对电刷910的每根导线910a就会通过嵌塞或焊接等方法机电式地连接到上可移动接触器612上。作为多个电流限制装置(在本实施例中为两个)的电阻器617的端部插入并机电式地固定在上可移动接触器612的槽中。

导线910a通过嵌塞或焊接与上可移动接触器612机电式地相连，而上可移动接触器612和所述电刷910的导线910a可以制成一体。

电阻器617在起动器刚开始起动时使电机500以低转速转动，它由带有很大电阻值的金属导线卷绕数圈而形成。位于接线螺钉620的头部621下方的下可移动接触器611通过嵌塞等固定到电阻器617的另一端。

下可移动接触器611由具有很好导电率的金属，如铜制成。该接触器在磁开关600停止，而且插棒式铁心610位于下部时，与固定铁心642的上表面相接触。当电阻器617随着插棒式铁心轴615的运动而上行时，下可移动接触器611将在上可移动接触器612与固定接触器630的接触部分631接触之前与接线螺钉620的头部621相接触。

插棒式铁心610的下表面带有凹座部分682，该凹座部分682容纳着设置于绳状元件680(例如金属丝)后端的球体681。在凹座部分682的内壁上开有阴螺纹683。将球体681固定到凹座部分682上的固定螺钉684拧入凹座682中。固定螺钉684通过调整其拧入阴螺纹683的程度来进行绳状元件680的长度的调整。绳状元件680的长度是这样进行调整的，当插棒式铁心轴615上移，且下可移动接触器611与接线螺钉620接触时，小齿轮限制元件230的限制爪231与小齿轮210外周的凸起214相配合。阴螺纹683与固定螺钉684构成了一个调整机构。

对于这样的结构，由于相应于磁开关600的插棒式铁心610的移动，通过绳状元件680，小齿轮旋转限制元件230移动到小齿轮210的一侧，因而不需要传统的连杆机构及连接杆或类似物，且可减少零件的数量。同样，即使小齿轮210未能从齿圈100上分开，绳状元件680本身的弯曲也将使得插棒式铁心610回到其原先的位置，且上可移动接触器612从固定接触器630上分离。

同样，由于需要做的只是使小齿轮旋转限制元件230的限制爪231与小齿轮210上的凸起214相接合，因而限制爪231能够可靠地由绳状元件680进行移动。通过将绳状元件680用金属丝制造，可以增加其耐久性。同样，通过在在插棒式铁心610与绳状元件684之间设置带有阴螺纹683和固定螺钉684的调整机构并将固定螺钉684拧入阴螺纹683中，从而能容易地设定绳状元件680的长度。

另外，由于磁开关600的插棒式铁心轴615基本上是垂直设置的，与磁开关600的插棒式铁心轴615轴向设置的情况相比，可以减少起动器的轴向尺寸且可以减小需要插棒式铁心轴615拉动绳状元件680的行程。通过上述的结构还可以实现磁开关600的小型化。

再者，由于磁开关600设置成与电枢轴510的轴向垂直，只有磁开关600的直径长度加到整个起动器轴向方向的长度，从而保证整个起动器的尺寸小于传统的起动器。

如图18所示，端架700是一个由树脂，如酚醛树脂制成的磁开关罩。磁开关600设置在端架内。固定压缩圈簧914的弹簧固定柱710设置成在相应于电刷910的位置自端架700的后表面突出的形式，该弹簧将电刷910压向前方。

同样，如图1所示，压缩圈簧914相对于磁开关600的插棒式铁心610的轴线径向向外设置。

接线螺钉620是一个钢螺栓，它从内穿过端架700并从端架700的后侧凸出，而且具有与端架700内表面相靠接的前端头部621。接线螺钉620通过嵌塞垫片622固定到端架700上，该垫片连接在凸出于端架700的后部向外的接线螺钉620上。铜制固定接触器630通过嵌塞固定到接线螺钉620的前端。固定接触器630在端架700的内上端带有一个或者多个接触部分631，在本实施例中为两个，该接触部分631设置成使上可移动接触器612上表面与接触部分631的下表面相接触的形式，所述上可移动接触器612在磁开关600的操纵下上下移动。

另外，压缩圈簧914的弹簧长度采用磁开关600的径向长度，且可以设定适当的弹簧应力和负载。因而，可以大大增加压缩圈簧914的寿命。

同样，由于围绕磁开关600外部的空间被压缩圈簧914有效地利用，这样，压缩圈簧914的长度不与起动器轴向方向上的长度相加。因而，更进一步缩短了本发明的起动器的长度。

电刷固定元件900分隔座501的内侧和端架700的内侧，并且设置成可转动地通过电刷固定元件轴承564支承电枢轴510后端部的形式。电刷固定元件900也可以作为电刷固定器，用于磁开关600的固定器以及绳状元件680导向的滑轮690的固定器。电刷固定元件900具有一个孔部(未被示出)，通过该孔可以穿过绳状元件680。

电刷固定元件900是一个由金属铸件，例如铝制成的隔板。如图19到图21所示，其中，图20是沿图19中的ⅩⅩ-ⅩⅩ线的剖视图，图21是沿图19中的ⅩⅪ-ⅩⅪ线的剖视图，电刷固定元件900带有多个沿轴向固定电刷910的电刷固定孔911、912，在本实施例中有两个在上面，两个在下面。上电刷固定孔中911是固定接受正电压的电刷910的孔，上电刷固定孔911通过树脂，例如尼龙、酚醛树脂制成的绝缘筒913固定住电刷910。下电刷固定孔912是将电刷910接地的孔，且下电刷固定孔912直接将相应下电刷910固定于其中。

这样，通过用电刷固定元件900将电刷910固定，从而不需要为起动器单独提供电刷固定器。这将减少起动器部件的数量并且缩短组装工时。电刷910的被压缩圈簧914压在电枢线圈530后端的上线圈端部534上。

上电刷910的导线910a通过诸如焊接或嵌塞等连接方法机电式地连接到由磁开关600驱动的上可移动接触器612上。下电刷910的导线910a则经由嵌塞并且机电式地连接到电刷固定元件900后表面上形成的凹入部分920上。在本实施例中，有一对下电刷910，一根导线910a与一对下电刷910相连，而导线910a的中部则嵌塞到电刷固定元件900后表面上形成的凹入部分920上。

两个与磁开关600的前侧相靠接的座930和两个固定磁开关600周面的固定柱940形成于电刷固定元件900的后侧。座930制成与磁开关600的外部形状相配的形状，以便与带有筒状外表面的磁开关600相靠接。固定柱940随着磁开关600与座930的配合，通过将其后端嵌塞到内侧来固定磁开关600。

滑轮固定部分950形成于电刷固定元件900后部下侧，该固定部分固定着滑轮690并将绳状元件680的运动方向从磁开关600的垂直方向转换为轴向。

下面将参照图22A到22C所示的电路图对第一实施例的上述起动器的工作过程进行说明。当电键开关10经由操作者拧到图22A所示开启位置时，磁开关600中的吸引线圈650由电池20通电。当吸引线圈650通电时，插棒式铁心610被吸引线圈650中产生的磁力吸引，从而从其下方位置上升到其上方位置，或者从图中的右侧移到左侧。

当插棒式铁心610开始上升时，插棒式铁心轴615、上可移动接触器612和下可移动接触器611也上升，绳状元件680的后端也上升。当绳状元件680的后端也上升时，绳状元件680的前端被拉下，小齿轮旋转限制元件230下降。如图22A所示，当小齿轮旋转限制元件230下降，导致限制爪231与小齿轮210外周面上的凸起214之一配合时，下可移动接触器611与接线螺钉620的头部621接触。电池20的电压施加在接线螺钉620上，接线螺钉620上的电压通过下可移动接触器611顺序传送。接着电压传到电阻器617，然后把电压传到上可移动接触器612。自上可移动接触器612，电压又被传送到连通上电刷910的导线910a。这样，通过电阻器617的低电压经上电刷910传递到电枢线圈530中。由于下电刷910始终由电刷固定元件900接地，在成对的上线圈杆531和下线圈杆532以线圈形式构成的电枢线圈530流过低压电。当这种情况产生时，电枢线圈530产生较弱的磁力。该磁力，即引力或斥力作用于固定磁极550的磁力，使电枢540以低速旋转。

当电枢轴510转动时，行星齿轮机构300中的行星齿轮320旋转并由电枢轴510前端的中心齿轮310驱动。如果行星齿轮320通过行星齿轮架330在内齿轮340驱动齿圈100旋转的方向上产生了旋转力矩，那么，内齿轮340的旋转将被超速离合器350限制住。即，内齿轮340将不会旋转，从而行星齿轮320的转动使行星齿轮架330低速运转，如果行星齿轮架330旋转，小齿轮210也会开始旋转，当所述小齿轮210的旋转被小齿轮旋转限制元件230限制时，小齿轮210将沿轴向顺着输出轴220的螺旋花键221前进。

当小齿轮210前进时，活门420也将会前进，从而导致壳体400的开口410打开。随着小齿轮210的前进，小齿轮210将完全与发动机齿圈100啮合，并且继而与小齿轮止动环250靠接。当小齿轮210前进时，限制爪231将脱离小齿轮210上的凸起214，然后，限制爪231的前端将落回垫片215的后部，垫片215靠在小齿轮210的后侧。

随着小齿轮210的前进，上可移动接触器612将与如图22B所示的固定接触器630接触。当这种情况发生时，接线螺钉620的电池电压直接通过上可移动接触器612和导线910a传递到上电刷910。换句话说，在由每个上线圈杆531和每个下线圈杆532构成的电枢线圈530中将通入高电流。电枢线圈530将会产生较大的磁力，使电枢540高速旋转。

电枢轴510的转动将由行星齿轮机构300来减速，从而增加旋转力矩，而行星齿轮架330将被驱动旋转。这时，小齿轮210的前端将与小齿轮止动环250相接触，并且将会与行星齿轮架330一起旋转。小齿轮210与发动机齿圈100相啮合，这样，小齿轮210将驱动齿圈100旋转，从而驱动发动机输出轴旋转。

之后，当发动机起动，发动机齿圈100比小齿轮210转得快时，因为螺旋花键221的作用产生一个使小齿轮210缩回的力。然而，小齿轮210的缩回通过旋转限制爪231落到小齿轮210的后面来防止，从而防止了小齿轮210的早期脱离并能够使发动机准确起动。

当由于发动机的成功起动而使发动机齿圈100的转速大于小齿轮210的转速时，小齿轮210将会由齿圈100的旋转而驱动旋转。从齿圈传递到小齿轮210的旋转力矩将会通过行星齿轮架330传递到支承行星齿轮320的销332上，换句话说，行星齿轮320由行星齿轮架330驱动。由于在所述内齿轮340上产生了一个与电机起动时旋转相反的力矩，超速离合器350将允许齿圈100转动。换句话说，当内齿轮340上产生一个与电机起动时相反的力矩时，超速离合器350的滚子353将从离合器内件352的外凹入切口355上脱开，使内齿轮340可以转动。

当发动机起动时，驱动所述小齿轮210旋转的发动机齿圈100的相应转动将被超速离合器350吸收，电枢540将不会被发动机驱动旋转。

当发动机已被起动时，电键开关10将如图22C所示被操纵者从起动位置放开，向磁开关600的吸引线圈650中的通电停止。在吸引线圈650的通电停止后，插棒式铁心610将由于压缩圈簧660而向下回落。

这种情况一发生，上可移动接触器612将会从固定接触器630上脱开，然后，下可移动接触器611将也会从接线螺钉620上脱开，从而使向上电刷910的通电停止。

当插棒式铁心610向下回落，小齿轮旋转限制元件230将由于小齿轮旋转限制元件230的端部236的作用而回到上面，限制爪231将会从小齿轮210的后面脱开。小齿轮210将会因回位弹簧240的作用回到后面，小齿轮210将会与发动机齿圈100脱离啮合。同时，小齿轮210的后端将会与输出轴220的凸缘状突出部分相接触，换一句话说，小齿轮210回到起动器起动前的位置上。

同样，插棒式铁心610向下的回落将使得下可移动接触器611与磁开关600的固定铁心642的上表面相接触，上电刷910的导线以如下次序导电，从上可移动接触器612，电阻器617，下可移动接触器611，固定铁心642。固定铁心642把电压传到磁开关罩640，然后再把电压传送到电刷固定元件900。换句话说，上电刷910和下电刷910将会被电刷固定元件900短路。另外，由电枢540的惯性转动而在电枢线圈530中产生电动力。该电动力通过上电刷910，电刷固定元件900和下电刷910来短路，而且通过这种短路而形成一个作用于电枢540惯性旋转的阻力。结果电枢540立即停止转动。

根据本实施例，通过安置将所述电刷910压向上线圈端部534的压缩圈簧914，围绕磁开关600外周面的空间可被有效地利用，所述上线圈端部534作为磁开关600外周面上轴向方向换向器一侧而工作的。这便可以得到一种紧凑的起动器，它不因偏压装置及圈簧轴向的长度而增加起动器的轴向尺寸。

另外，圈簧914的轴向长度可以设定成与磁开关的直径相同。因而，可以容易地设定最佳的弹簧应力和负载，并可以显著改善弹簧寿命。

通过形成储存部分，即把将磁开关600安置在与电机侧相对一侧的框架830内，以设置成使多个电刷910滑动的形式，从而不需要有单独的磁开关600的储存部分，而且减少了零件数目。

通过将磁开关600的插棒式铁心610设置成与起动器电机500的轴510垂直交叉，并将电刷910设定于插棒式铁心轴610的径向外周面上，使得整个起动器的轴向长度被缩短，仅仅增加了磁开关600的径向长度。电刷910的圈簧914可以有效地利用磁开关600的径向长度。因而，弹簧所需的弹簧特性并未丧失。

在如图23所示的根据本发明的起动器的第二实施例中，在与电机500轴向一致或平行的方向上设置磁开关600的插棒式铁心610。磁开关600设置在后端壁700上，而与可移动接触器612相对的磁开关端部位于轴向延伸的储存部分931上。一根固定到插棒式铁心610上的金属丝680通过可转动地由第一滑轮固定元件951支撑住的第一滑轮691沿径向弯曲。它再通过可转动地由第二滑轮固定元件950支撑的第二滑轮690沿轴向弯曲并在磁极550之间穿过。磁开关600的插棒式铁心610的移动由形成于后壁900的储存部分931上的端部932限制住。

根据第二实施例，磁开关600的轴向长度可以用作电刷弹簧914的轴向长度，且足可以得到如第一实施例中那样的弹簧特性。端架700可以因磁开关600的径向长度的减小而在径向变窄。这种结构特别适用于在起动器组装在发动机时，在径向出现一些障碍的情况。

本发明已结合最为实用且最佳的实施例进行了描述。然而，并不局限于上述公开的内容。本发明可以覆盖所有的包含于所附的权利要求精神及范围内的改进及等同的结构。

Claims (8)

1、一种起动器，包括：

起动器电机(500)，具有：多个磁极，设置在所述磁极中的电枢铁心(520)及设置于其上的电枢线圈(530)，可随所述电枢铁心(520)转动的轴(510)，及与所述轴(510)垂直并位于所述电枢铁心(520)轴向一侧的换向器，以便向所述电枢线圈(530)提供电力；

具有固定接触器(630)和插棒式铁心(610)的磁开关(600)，该磁开关上设置有与所述固定接触器相接触并为起动器电机(500)通电的可移动接触器，所述磁开关(600)与所述换向器沿所述轴(510)的方向相邻设置；

电刷装置，它带有多个与所述换向器相接触的电刷(910)和围绕所述磁开关(600)的外周面沿所述轴(510)的方向与所述磁开关(600)相重叠的偏压装置，所述偏压装置将所述电刷(910)沿所述轴(510)的方向压向所述换向器，所述换向器设置在电枢铁心(520)轴向两侧之一处，更接近磁开关(600)。

2、如权利要求1所述的起动器，其特征在于：所述偏压装置是圈簧。

3、如权利要求1所述的起动器，其特征在于它还包括：可滑动地固定所述电刷(910)的电刷固定元件(900)；在相应于所述电刷固定元件(900)位于所述起动器电机(500)相对一侧将所述磁开关(600)储存于其中的储存装置。

4、如权利要求3所述的起动器，其特征在于它还包括：形成于所述电刷固定元件(900)的中心并可转动地支撑所述轴(510)的一端的轴承(564)。

5、如权利要求3所述的起动器，其特征在于：所述电刷固定元件(900)由金属制成。

6、如权利要求1所述的起动器，其特征在于：所述磁开关(600)设置成使所述插棒式铁心(610)可相对所述轴(510)垂直移动。

7、如权利要求1至6之一所述的起动器，其特征在于它还包括：盖住所述磁开关(600)且带有朝着所述电刷(910)向内延伸并沿所述轴(510)的方向支撑所述偏压装置的弹簧固定元件(710)的盖。

8、如权利要求1所述的起动器，其特征在于：所述磁开关(600)设置成使所述插棒式铁心(610)可相对于所述轴(510)平行移动。

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