CN1107800C - 起动电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明的起动电动机，环状体40的周向移动由止转部42限制并被固定在前托架1上，内齿轮31在后侧开口而嵌装在环状体40内，并且，当施加在起动输出轴6上的旋转转矩超过设定传递旋转转矩时，内齿轮31相对环状体40滑动旋转地嵌装在环状体40上。采用本发明，可吸收随发动机侧的负荷的急剧变动而施加在起动输出轴上的过大的旋转转矩，防止输出传递系统要素的损坏。

Description

起动电动机
本发明涉及具备了将与电枢一体的电动机输出轴的旋转予以减速并向起动输出轴传递的行星减速装置的起动电动机，尤其涉及将由于负荷侧过大的旋转转矩所产生的冲击应力予以吸收的起动电动机的冲击吸收机构。
图4是表示内藏现有行星减速装置的起动电动机的局部剖切侧视图，图5是表示现有起动电动机中行星减速装置的内齿轮啮合状态的主要部分主视图。
在图4及图5中，起动电动机包括：产生旋转力的起动电动机3；将该起动电动机3的电动机输出轴4的旋转予以减速输出的行星减速装置5；与该行星减速装置5的起动输出轴6嵌合的超越离合器7；与该超越离合器7一体地可滑动地设在起动输出轴6上的小齿轮8；在向起动电动机3控制通电的同时、通过移动拨叉10而与超越离合器7一体地对小齿轮8向发动机的齿圈14侧施力的电磁开关9等。
起动电动机3包括：形成具有底部的圆筒状的、兼作外框与磁路的轭铁11；卷装在该轭铁11上的励磁线圈12；配置在该励磁线圈12内周的电枢13；作为电枢13旋转轴的安装在电动机输出轴4上的整流子(未图示)；配设成与该整流子滑动接触的电刷(未图示)等。而后托架2嵌合在轭铁11的后端外周而与轭铁11结合，并支承电动机旋转轴4的后端。另外，前托架1嵌合在轭铁11的前端外周而与轭铁11结合。
行星减速装置5包括：形成在电动机旋转轴4前端外周的恒星齿轮15；与该恒星齿轮15啮合的多个行星齿轮16；与各行星齿轮16啮合的内齿轮17。
内齿轮17形成有底圆筒状，其中心孔穿设在底部中央，止转部19突设在外周壁面上，内周齿轮部18设在内周壁面上。并且，内齿轮17在后方(电枢侧)开口地嵌装在前托架1上。此时，止转部19与前托架1卡合，限制其向内齿轮17周向移动。
在起动输出轴6的后端一体形成有圆盘状的法兰部20。并且，在法兰部20的后端面以等角间距同心状竖立设置多个销子21，行星齿轮16旋转自如地支承在各销子21上。这种法兰部20，即起动输出轴6通过固定在前托架1上的嵌装在内齿轮17中心孔中的轴承22而被旋转自如地支承，电动机输出轴4的前端部通过嵌装在法兰部20上的轴承23而被旋转自如地支承。由此，多个行星齿轮16与恒星齿轮15及内周齿轮部18啮合而构成行星齿轮减速机构。
恒星齿轮15通过与电动机旋转轴4一体旋转而将电动机旋转轴4的旋转传递给各行星齿轮16。并且，行星齿轮16受到恒星齿轮15的旋转而围绕恒星齿轮15的外周一边进行自转一边进行公转。起动输出轴6靠这种行星齿轮16的公转而被旋转驱动。
超越离合器7可向轴向移动，并且安装在起动输出轴6上以传递旋转运动。小齿轮8与构成超越离合器7的空心轴24的前端部连接。移动拨叉10安装成可以其中间的支点部10a为中心转动，其一端与超越离合器7相卡合，另一端与安装在起动电动机3上方的电磁开关9的插棒式铁心(未图示)连接。
接下来就如此结构的现有起动电动机的动作进行说明。
首先，在起动电动机动作前，移动拨叉10处于图4所示的位置，超越离合器7不移动，小齿轮8不与齿圈14卡合。
因此，当键开关(未图示)闭合、起动电动机动作时，电枢13因来自电磁开关9的供电而被通电，并受到励磁线圈12的施力而旋转。与电枢13一体的电动机输出轴4随着该电枢13的旋转而被旋转驱动。另外，移动拨叉10因电磁开关9内的插棒式铁心而受驱动，以支点部10a为中心向图4中逆时针方向转动。超越离合器7因该移动拨叉10的转动而受按压，且超越离合器7与小齿轮8成为一体地在起动输出轴6上向前方(图4中右方)移动，小齿轮8与齿圈14卡合。
此时，由电枢13输出的旋转转矩，从电动机输出轴4的恒星齿轮15传递给行星齿轮16。并且，行星齿轮16一边以销子21为中心进行旋转，一边在恒星齿轮15与内周齿轮部18间进行旋转的、即围绕恒星齿轮15一边进行自转一边进行公转。支承行星齿轮16的法兰部20，利用行星齿轮16的公转而进行比电动机输出轴4的旋转还减速的旋转，将减速旋转输出传递给起动输出轴6。并且，起动输出轴6通过超越离合器7及小齿轮8而使齿圈14(曲轴)减速旋转。
在这种起动电动机中，会产生与起动输出轴6连接的旋转驱动中的曲轴急剧停止或使旋转驱动中的起动输出轴6急剧地与曲轴连接的情况。在这种情况下，过大的旋转转矩就会急剧地施加在起动输出轴6上，并且，施加在起动输出轴6上的旋转转矩在从起动输出轴6的一端的法兰部20传递给行星齿轮16后，会通过内周齿轮部18而传递给内齿轮17，并通过恒星齿轮15而传递给电动机输出轴4。
在现有的起动电动机中，由于内齿轮17与前托架1靠止转部19而一体连接，故存在着如下的问题：急剧变动的负荷侧的过大的旋转转矩所造成的冲击应力通过行星减速齿轮装置5而传递给前托架1及电动机输出轴4，从而使起动电动机内的输出传递系统的各要素的脆弱部分损坏。
为解决上述的缺点，本发明的目的在于，提供一种可将因随着发动机侧的负荷的急剧变动的过大的旋转转矩所造成的冲击应力予以吸收从而防止损坏输出传递系统要素的起动电动机。
本发明的起动电动机包括：电枢容纳在轭铁内而成的起动电动机；将该起动电动机的旋转输出减速并传递给起动输出轴的行星减速装置；限制周向移动而可向轴向移动的设在所述起动输出轴上的超越离合器；与该超越离合器一体地设成可在所述起动输出轴上向轴向滑动的小齿轮；对于向所述起动电动机的通电予以控制并通过移动拨叉而与所述超越离合器一体地对所述小齿轮向发动机的齿圈侧施力的电磁开关，
所述行星减速装置具有：在与所述电枢一体形成的电动机输出轴的前侧外周部形成的恒星齿轮；形成止转部突设在外周壁面上的圆筒状、利用该止转部限制周向移动并固定在前托架上的环状体；中心孔穿设在底部中央且形成内周齿轮部设在内周壁面上的有底圆筒状的、在后侧开口而嵌装在所述环状体内的内齿轮；与所述起动输出轴的后侧端部一体形成的、通过轴承而旋转自如地支承在所述内齿轮的底部上并通过轴承而旋转自如地对所述电动机输出轴的前侧端部予以支承的圆盘状的法兰部；分别由同心状、等角间距地竖立设置在所述法兰部后侧端面上的多个销子旋转自如地支承的、与所述内周齿轮部及所述恒星齿轮啮合的多个行星齿轮，当施加在所述起动输出轴上的旋转转矩超过设定传递旋转转矩时，所述内齿轮相对所述环状体滑动旋转地嵌装在所述环状体上。
另外，所述设定传递旋转转矩被设定成：小于所述超越离合器的最大传递转矩除以所述内齿轮与所述恒星齿轮的齿数比(内齿轮的齿数/恒星齿轮的齿数)的数值，并大于起动电动机的制动转矩(ロックトルク)除以所述内齿轮与所述恒星齿轮的齿数比(内齿轮的齿数/恒星齿轮的齿数)的数值。
另外，在所述环状体的与所述内齿轮紧密接触的面上实施表面硬化处理，并在所述环状体与所述内齿轮的紧密接触面间夹有润滑剂。
并且，所述内齿轮用烧结材料制作，所述润滑剂被所述内齿轮浸渍。
而凸缘部突设在所述环状体的前侧端部的内周侧。
图1是表示将本发明实施形态1的行星减速装置予以内藏的起动电动机的局部剖切侧视图。
图2是表示本发明实施形态1的起动电动机中行星减速装置的内齿轮与环状体嵌装状态的主要部分的主视图。
图3是沿图2中III-III向的剖视图。
图4是表示将现有的行星减速装置予以内藏的起动电动机的局部剖切侧视图。
图5是表示现有的起动电动机中行星减速装置的内齿轮嵌装状态的主要部分的主视图。
下面，结合附图说明本发明实施形态。
实施形态1
图1是表示本发明实施形态1的将行星减速装置予以内藏的起动电动机的局部剖切侧视图，图2是表示本发明实施形态1的起动电动机中行星减速装置的内齿轮与环状体嵌装状态的主要部分的主视图，图3是沿图2中III-III向的剖视图。
在图1至图3中，起动电动机包括：产生旋转力的起动电动机3；将该起动电动机3的电动机输出轴4的旋转予以减速并输出的行星减速装置30；将该行星减速装置30安装在前托架1上的环状体40；在行星减速装置30的起动输出轴6上嵌合被限制向周向移动而可向轴向移动的超越离合器7；与该超越离合器7一体地设成可在起动输出轴6上滑动的小齿轮8；以及对于向起动电动机3的通电予以控制并通过移动拨叉10而与超越离合器7一体地对小齿轮8向发动机的齿圈14侧施力的电磁开关9等。
起动电动机3包括：形成具有底部的圆筒状的、兼作外框与磁路的轭铁11；卷装在该轭铁11上的励磁线圈12；配置在该励磁线圈12内周上的电枢13；作为电枢13旋转轴的安装在电动机输出轴4上的整流子(未图示)；配设成与该整流子滑动接触的电刷(未图示)等。并且，后托架2嵌合在轭铁11的后端外周而与轭铁11结合，并支承电动机旋转轴4的后端。另外，前托架1嵌合在轭铁11的前端外周而与轭铁11结合。
环状体40是用例如SCM415等钢材制作的，凸缘部41从筒状体的一端突设在内周侧，且形成止转部42突设在外周壁面上的有底圆筒状。并且，使凸缘部41朝向前侧地将环状体40嵌装在前托架1上。此时，止转部42与前托架1卡合，限制环状体40向周向移动。
行星减速装置30包括：形成在电动机旋转轴4前端外周的恒星齿轮15；与该恒星齿轮15啮合的多个行星齿轮16；与各行星齿轮16啮合的内齿轮31；嵌装该内齿轮31的环状体40。
内齿轮31是用例如铁类烧结材料制作的，中心孔穿设在底部中央，形成内周齿轮部32设在内周壁面上的有底圆筒状。并且，内齿轮31在后方(电枢侧)开口并利用热套或压入等方法嵌装在环状体40上。此时，内齿轮31的前侧端面与凸缘部41抵接，限制内齿轮31向轴向移动。
这里，环状体40与内齿轮31的嵌合部50处设有适当的过盈量，在超过规定转矩的旋转转矩产生作用时，内齿轮31就以嵌合部50相对环状体40向周向滑动。该规定转矩(设定传递旋转转矩)可由嵌合部50的过盈量进行调整，设定成小于超越离合器7的最大传递转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，并大于起动电动机的制动转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值。
另外，所谓内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比，就是内齿轮31的内周齿轮部32的齿数除以恒星齿轮15的齿数的数值。
圆盘状的法兰部20一体形成在起动输出轴6的后端。并且，在法兰部20的后端面以等角间距同心状竖立设置多个销子21，行星齿轮16被旋转自如地支承在各销子21上。该法兰部20，即起动输出轴6通过固定在前托架1上的嵌装在内齿轮31中心孔中的轴承22而被旋转自如地支承，电动机输出轴4的前端部通过嵌装在法兰部20上的轴承23而被旋转自如地支承。由此，多个行星齿轮16与恒星齿轮15及内周齿轮部18啮合而构成行星齿轮减速机构。
恒星齿轮15通过与电动机旋转轴4一体旋转而将电动机旋转轴4的旋转传递给各行星齿轮16。并且，行星齿轮16受到恒星齿轮15的旋转而围绕恒星15的外周一边进行自转一边进行公转。起动输出轴6靠这种行星齿轮16的公转而被旋转驱动。
超越离合器7可向轴向移动，并且安装在起动输出轴6上以传递旋转运动。小齿轮8与构成超越离合器7的空心轴24的前端部连接。移动拨叉10安装成可以其中间的支点部10a为中心转动，其一端与超越离合器7相卡合，另一端与安装在起动电动机3上方的电磁开关9的插棒式铁心(未图示)连接。
衬垫34形成环状，嵌入内齿轮31的后侧(轭铁11侧)端面，向内齿轮31的轴向前侧按压。另外，板35配设在衬垫34端面与轭铁11端面之间，以防止拔出行星齿轮16及用于封入润滑油。
在如此构成的起动电动机中，由于所述设定传递旋转转矩被设定成：小于超越离合器7的最大传递转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，且大于起动电动机的制动转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，因此，在通常状态下，与现有的起动电动机同样进行旋转动作及减速动作。
这里，当产生与起动输出轴6连接的旋转驱动中的曲轴急剧停止或使旋转驱动中的起动输出轴6急剧地与曲轴连接时，过大的旋转转矩急剧施加在起动输出轴6上。并且，施加在起动输出轴6上的过大的旋转转矩在从起动输出轴6的一端的法兰部20传递给行星齿轮16后，通过内周齿轮部32而传递给内齿轮31，并通过恒星齿轮15而传递给电动机输出轴4。
并且，当施加在起动输出轴6上的旋转转矩超过设定传递旋转转矩时，内齿轮31在嵌合部50处相对环状体40滑动旋转，过大的旋转转矩不能通过环状体40传递给前托架1，也不能通过恒星齿轮15传递给电动机输出轴4。
如此，采用本实施形态1，由于构成了当超过设定传递旋转转矩那样的旋转转矩施加在起动输出轴6上时内齿轮31在嵌合部50处相对环状体40滑动旋转的结构，故即使发动机侧的负荷急剧增加而使过大的旋转转矩施加在起动输出轴6上，过大的旋转转矩也可由嵌合部50吸收，不会传递给前托架1和电动机输出轴4。因此，使因发动机侧的负荷变动所引起的起动电动机内的输出传递系统要素的损坏防患于未然。
另外，由于所述设定传递旋转转矩被设定成大于起动电动机的制动转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，故可进行通常的旋转动作及减速动作，可无任何问题地起动发动机。即，由于使发动机起动的足够的旋转转矩从电动机输出轴4通过行星减速装置30及超越离合器7而传递给齿圈14，故可起动发动机，可确保起动电动机的特性。另外，由于所述设定传递旋转转矩小于超越离合器7的最大传递转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，故当发动机侧的负荷急剧增加使过大的旋转转矩施加在起动输出轴6上时，内齿轮31就相对环状体40滑动旋转，阻止过大的旋转转矩向前托架1和电动机输出轴4传递，可使起动电动机内的输出传递系统要素的损坏防患于未然。
此外，由于凸缘部41从环状体40的一端突设在内周侧，故内齿轮31的前侧端面与凸缘部41抵接，限制内齿轮31向轴向前侧的移动。因此，可限制行星减速装置30的轴向移动，并可限制行星减速装置30的轴向松动，从而稳定地进行电动机输出轴4的旋转转矩向起动输出轴6减速传递的行星减速装置30的动作。
实施形态2
在上述实施形态1中，是用铁类的烧结材料制作内齿轮31、用钢材(例如SCM415)制作环状体40的，但在本实施形态2中，润滑剂(例如润滑油)可被由铁类的烧结材料制作的内齿轮31浸渍，在由钢材制作的环状体40上实施表面硬化处理。这里，表面硬化处理是例如液体氮化法(Liquid Nitriding Process)等的表面改质处理、CrP、NiP等的镀层处理。
而其他结构与上述实施形态1相同构成。
在上述实施形态1中，由于内齿轮31由铁类的烧结材料制作，环状体40由钢材(例如SCM415)制作，因此，内齿轮31的硬度大于环状体40的硬度。从而，当反复进行嵌合部50处的内齿轮31相对环状体40的滑动旋转动作时，内齿轮31与环状体40之间容易产生烧伤，存在着内齿轮31相对环状体40的滑动旋转不能顺利进行之虞。
但是，在本实施形态2中，由于在环状体40的内周壁面上实施了表面硬化处理，故在嵌合部50处的环状体40的表面硬度变大，即使内齿轮31相对环状体40滑动旋转，也可防止发生内齿轮31与环状体40之间的烧伤。因此，即使反复进行发动机侧的负荷变动所引起的嵌合部50处的内齿轮31相对环状体40的滑动旋转动作，也不会使嵌合部50处的互相紧密接触的内齿轮31与环状体40的表面粗糙，内齿轮31可进行顺利的旋转动作，可提高起动电动机的可靠性。
此外，由于润滑剂被内齿轮31浸渍，故润滑剂始终处于内齿轮31与环状体40的紧密接触面间，从而可靠防止发生内齿轮31与环状体40之间的烧伤，可进一步提高起动电动机的可靠性。另外，由于润滑剂被内齿轮31浸渍，故无需补充润滑剂，可获得能长期稳定动作的起动电动机。
另外，在上述实施形态2中，是对环状体40实施了表面硬化处理，但不必对环状体40的整体实施表面硬化处理，只要对与内齿轮31紧密接触的环状体40的表面实施表面硬化处理就可以了。
另外，在上述实施形态2中，润滑剂是被内齿轮31浸渍的，但不一定要使润滑剂被内齿轮31浸渍，也可以使润滑剂涂布在内齿轮31与环状体40的紧密接触面间。
由于本发明如上述构成，故可获得如下的效果。
根据本发明，起动电动机包括：电枢容纳在轭铁内而成的起动电动机；将该起动电动机的旋转输出减速并传递给起动输出轴的行星减速装置；限制周向移动而可向轴向移动的设在所述起动输出轴上的超越离合器；与该超越离合器一体地设成可在所述起动输出轴上向轴向滑动的小齿轮；对于向所述起动电动机的通电予以控制并通过移动拨叉而与所述超越离合器一体地对所述小齿轮向发动机的齿圈侧施力的电磁开关，
所述行星减速装置具有：在与所述电枢一体形成的电动机输出轴的前侧外周部形成的恒星齿轮；形成止转部突设在外周壁面上的圆筒状、利用该止转部限制周向移动并固定在前托架上的环状体；中心孔穿设在底部中央且形成内周齿轮部设在内周壁面上的有底圆筒状的、在后侧开口而嵌装在所述环状体内的内齿轮；与所述起动输出轴的后侧端部一体形成的、通过轴承而旋转自如地支承在所述内齿轮的底部上并通过轴承而旋转自如地对所述电动机输出轴的前侧端部予以支承的圆盘状的法兰部；分别由同心状、等角间距地竖立设置在所述法兰部后侧端面上的多个销子旋转自如地支承的、与所述内周齿轮部及所述恒星齿轮啮合的多个行星齿轮，由于当施加在所述起动输出轴上的旋转转矩超过设定传递旋转转矩时，所述内齿轮相对所述环状体滑动旋转地嵌装在所述环状体上，故即使随着发动机侧的负荷的急剧变动而超过设定传递旋转转矩的过大的旋转转矩施加在起动输出轴上，也可使内齿轮相对环状体滑动旋转，吸收因该过大的旋转转矩所引起的冲击应力，可获得防止输出传递系统要素损坏的起动电动机。
另外，由于所述设定传递旋转转矩被设定成：小于所述超越离合器的最大传递转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，且大于起动电动机的制动转矩除以内齿轮31与恒星齿轮15的齿数比的数值，故可顺利地进行通常的旋转动作及减速动作，可确保发动机起动。
另外，由于在所述环状体的与所述内齿轮紧密接触的面上实施表面硬化处理，并在所述环状体与所述内齿轮的紧密接触面间夹有润滑剂，故可防止因内齿轮相对环状体滑动旋转所引起的内齿轮与环状体之间的烧伤，可提高起动电动机的可靠性。
另外，由于所述内齿轮由烧结材料制作，所述润滑剂被所述内齿轮浸渍，故润滑剂始终处于内齿轮与环状体之间，可进一步提高起动电动机的可靠性。
另外，由于凸缘部突设在所述环状体的前侧端部的内周侧，故可限制内齿轮的轴向移动，可确保行星减速装置的旋转动作及减速动作。

Claims (7)

1.一种起动电动机，包括：电枢容纳在轭铁内而成的起动电动机；将该起动电动机的旋转输出减速并传递给起动输出轴的行星减速装置；限制周向移动而可向轴向移动的设在所述起动输出轴上的超越离合器；与该超越离合器一体地设成可在所述起动输出轴上向轴向滑动的小齿轮；对于向所述起动电动机的通电予以控制并通过移动拨叉而与所述超越离合器一体地对所述小齿轮向发动机的齿圈侧施力的电磁开关，其特征在于，
所述行星减速装置具有：
在与所述电枢一体形成的电动机输出轴的前侧外周部形成的恒星齿轮；
形成圆筒状的环状体，其固定在前托架上，在环状体的外周壁面上突设有止转部，由该止转部限制环状体周向移动；
中心孔穿设在底部中央且形成内周齿轮部设在内周壁面上的有底圆筒状的、在后侧开口而嵌装在所述环状体内的内齿轮；
与所述起动输出轴的后侧端部一体形成的、通过轴承而旋转自如地支承在所述内齿轮的底部上并通过轴承而旋转自如地对所述电动机输出轴的前侧端部予以支承的圆盘状的法兰部；
分别由同心状、等角间距地竖立设置在所述法兰部后侧端面上的多个销子旋转自如地支承的、与所述内周齿轮部及所述恒星齿轮啮合的多个行星齿轮，
当施加在所述起动输出轴上的旋转转矩超过设定传递旋转转矩时，所述内齿轮相对所述环状体滑动旋转地嵌装在所述环状体上。
2.如权利要求1所述的起动电动机，其特征在于，所述设定传递旋转转矩被设定成：小于所述超越离合器的最大传递转矩除以所述内齿轮与所述恒星齿轮的齿数比的数值，并大于起动电动机的制动转矩除以所述内齿轮与所述恒星齿轮的齿数比的数值。
3.如权利要求1或2所述的起动电动机，其特征在于，在所述环状体的与所述内齿轮紧密接触的面上实施表面硬化处理，且在所述环状体与所述内齿轮的紧密接触面间夹有润滑剂。
4.如权利要求3所述的起动电动机，其特征在于，在所述环状体的前侧端部的内周侧突设有凸缘部。
5.如权利要求3所述的起动电动机，其特征在于，所述内齿轮用烧结材料制作，所述润滑剂被所述内齿轮浸渍。
6.如权利要求5所述的起动电动机，其特征在于，在所述环状体的前侧端部的内周侧突设有凸缘部。
7.如权利要求1或2所述的起动电动机，其特征在于，在所述环状体的前侧端部的内周侧突设有凸缘部。
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