CN1143157A - 带改进的齿轮组件的发动机起动器 - Google Patents

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Abstract

一个发动机起动器,包括可滑动地装在输出轴上用来驱动发动机的齿环的小齿轮,和单向离合器,其第一端固定到小齿轮,第二端通过花键与输出轴接合,螺旋压缩弹簧插在固定到输出轴的止挡及限定在单向离合器的第二端的圆柱形延伸端的台肩之间。即使小齿轮被已起动的发动机带到高速转动,小齿轮简单地自由转动,没有摩擦加到螺旋压缩弹簧及止挡。另外可避免输出轴高速转动时加在压缩弹簧上的离心力。

Description

带改进的齿轮组件的发动机起动器
本发明涉及发动机起动器系统,更具体地涉及具有紧凑及耐用的改进的齿轮组件的发动机起动器系统。
在传统的发动机起动器中,一般通过单向离合器、花键装置把小齿轮与起动器的输出轴连接起来,小齿轮可被螺旋管装置轴向致动而与发动机的齿环啮合。在日本专利公开No.1-208564中提出了这种发动机起动器的实例。按照这种传统的同轴发动机起动器,在输出轴的自由端设一个止挡限制小齿轮的突出长度,由螺旋压缩弹簧构成的复位弹簧插在止挡及小齿轮之间使小齿轮返回到准备位置。
当点火开关转到起动位置,小齿轮被推到与齿环啮合,电动机转动使发动机起动。这时,小齿轮与输出轴相互成整体转动。一当发动机起动,小齿轮被发动机驱动。单向离合器档在输出轴及小齿轮之间使小齿轮可自由转动。这时,在电动机驱动的输出轴与发动机驱动的小齿轮之间存在速度差,在设在输出轴上的止挡、复位弹簧及小齿轮之间滑动接合的零件之间产生摩擦。
如果把小齿轮的准备位置偏压的复位弹簧被小齿轮强制进入高速转动,特别当小齿轮被发动机驱动时,作用在弹簧上的离心力可对弹簧施加过分的径向膨胀力,会损坏弹簧。
本发明的主要目的是解决现有技术的上述问题,提供一种改进的发动机起动器,能避免对止挡及与小齿轮啮合的复位弹簧的磨损,以便限制小齿轮的突出长度。
本发明的第二个目的是提供一种发动机起动器,即使在小齿轮被发动机强制带到高速转动时也能避免小齿轮对弹簧的损坏。
本发明的第三个目的是提供一种发动机起动器,它设有紧凑的齿轮组件。
为实现本发明的上述和其它目的,本发明提供了一种发动机起动器,包括:一个装在外壳中的电动机;设在所述的外壳内可被所述的电动机转动驱动的一输出轴;可滑动地装在所述的输出轴上,用来驱动要起动的发动机的齿环的一个小齿轮;一个单向离合器,其第一端固定到所述的小齿轮上,其第二端通过花键装置与所述的输出轴接合;一个螺旋管装置,用来沿轴向有选择地驱动所述的小齿轮;和复位弹簧装置,插在与所述的输出轴接合的止挡及所述的单向离合器的第二端之间。
按照该结构,通过限制与输出轴整体转动的单向离合器部件的轴向位移或用不被小齿轮转速影响的部件限制的小齿轮的突出长度。特别,由于复位弹簧装置的一端被单向离合器与输出轴结合转动的部分接合,而复位弹簧装置的另一端被设在输出轴设的止挡接合,复位弹簧装置可偏压小齿轮朝着其准备位置而不接触小齿轮。因此,典型由螺旋压缩弹簧构成的复位弹簧装置,以及止挡没有任何摩擦,这样就增加了发动机的起动器的耐久性。
按照本发明的一个最佳实施例,所述的单向离合器的第二端包括一圆柱形延伸段,它有与所述的螺旋压缩弹簧的一端接合的环形凸肩,至少当所述的小齿轮被推出进到工作位置并且所述的螺旋压缩弹簧被压缩时,所述的螺旋压缩弹簧容放在所述的圆柱形延伸段和所述的输出轴之间限定的环形空间中。这样,甚至当螺旋压缩弹簧被已为发动机起动器起动的发动机强制带到高速转动时,可避免由于作用在其上的离心力引起的沿轴向的过分膨胀。另外,通过把螺旋压缩弹簧适合地放在单向离合器的轴向膨胀空间中,发动机起动器可以很紧凑,特别可以减小轴的尺寸。
单向离合器典型地包括一个与所述的小齿轮设成整体的离合器内元件,一个具有整体设置的所述的圆柱体延伸段的离合器外元件。滚柱装置设在所述的离合器内外元件之间。
与所述的小齿轮离得较远的所述的圆柱形延伸段的轴向端限定了一个环形端面,用于有选择地轴向致动所述的小齿轮的转换元件与其紧贴。当致动小齿轮的螺旋管装置包括应用一个电枢及一个环形的及包住输出轴的电磁线圈的同轴安排时,这个结构是特别有利的。通过把转换元件的轴向冲程限定或使得当所述的小齿轮完全推出进到工作位置时限定所述的转换元件和所述的圆柱形延伸段之间的一个间隙。可以减小转换元件和单向离合器的第二端的圆柱形延伸段的相互紧贴部分的摩擦及磨损。
下面参照附图详细说明本发明,附图中:图1是本发明的同轴发动机起动器的第一实施例的纵剖面图,图的上半部示出起动器的静止状态,而下半部示出起动器的工作状态;图2是沿图中中II-II线剖切的剖面图。
图1总的示出一个发动机起动器,装有一个减速齿轮装置,该起动器具有按照本发明的结构,图的上半部示出起动器处在非工作状态,而下半部示出起动器处在工作状态。该起动器1可产生起动一个内燃机所需的力矩,该起动器1包括装有行星齿轮减速装置2的电动机3;一个输出轴4,通过减速装置2与电动机3连接;一个单向滚柱离合器5和一个小齿轮6,它们可滑动地装在输出轴4上;有选择地开闭导到电动机3的动力线路的开关装置7;及一个轴向移动开关装置7的运动触点8及小齿轮6的螺旋管装置9。
电动机3由已知的换向器型直流电动机构成。在右端转轴10可转动地支承在底板11的中央凹槽中,在左端,转轴10可转动地支承在设在输出轴4右端的中央凹槽中,该输出轴4相对于转轴10同轴设置。底板11封住圆筒形电机外壳44的右端。
减速装置2设在电动机3的顶板12的内表面上限定的一个槽中,该顶板12封住电机外壳44的左端。减速装置2包括一个太阳齿轮13它设在转轴10靠近输出轴4的部分;多个与太阳齿轮13啮合的行星齿轮14,和一个内齿环15,它设成沿着顶板12的内表面上限定的槽的外周边与行星齿轮14啮合。支承行星齿轮14的支承板16通过压装装在输出轴4的右端,输出轴4可转动地支承在顶板12的中央开口中。
顶板12连着小齿轮外壳17,该外壳17也用作把起动器固定到发动机上的固定托架。输出轴4的左端可转动地支承在小齿轮外壳17的左壁内表面上限定的中央槽中。
输出轴4的中部的外圆周边通过螺旋形花键19与单向滚柱离合器5的外元件18的内圆周表面啮合。离合器外元件18被一复位弹簧21常压到右边,该弹簧21设在一环形台肩18b及止挡板20之间,台肩18b限定在从离合器外元件18向电动机3延伸的圆筒形衬套18a中,而止挡板20固定在输出轴4的左端部分。衬套18a的最右端与设在输出轴中的螺旋形花键19啮合。复位弹簧21容放在以离合器外元件18延伸出的衬套18a的内圆周表面和输出轴4的外圆周表面之间限定的环形间隙中。由此,复位弹簧21设在单向滚柱离合器5的里面,并减小了组件的轴向尺寸。
离合器外元件18与单向滚柱离合器5的内元件22以轴向卡紧但可自由转动的关系啮合(其决定于相对转动的方向)。内元件22左端的外圆周面与上述的小齿轮6设成整体,该齿轮6与发动机的齿环23啮合而驱动它。与小齿轮6设成整体的离合器内元件22以可转动及轴向可移动的关系装在输出轴4的左端。
在小齿轮外壳17的中间部分固定着一个励磁线圈24,它绕着由不锈钢之类的非磁性材料制的输出轴4。该励磁线圈24外包着由杯形夹持器25限定的轭铁,该夹持器25具有包着输出轴4的内凸缘25a及一个环形盘26。在励磁线圈24的内圆周表面及输出轴4的外圆周表面之间限定的间隙设置一个电枢外元件27及电枢内元件28,它们都由铁磁材料制成,成相互同轴套着及可轴向滑动的关系。电枢元件27,28的左端与夹持器25的内凸缘25a的中央部分的轴向内表面相对,并且内凸缘25a的中间部分用作电枢元件27,28的一个磁极。由此使输出轴4容放在非磁材料的螺旋管装置9中,磁通道集中在电枢中,电枢及输出轴之间的气隙可实际上消除使得螺旋管装置9的径向尺寸减小。
电枢的第一部分或电枢外元件27在右端与一连接板29连接,并通过穿过电动机3的顶板12的连接杆30与设在靠近电动机3的换向器31的开关装置7的活动触点8连接。活动触点以轴向可活动的方式装到连接杆30上,并以浮动的方式被螺旋弹簧32支承着,以便有选择地与开关装置7的固定触点34接合或脱开接合,该触点34固定到包着换向器31的电刷撑件33上。换言之,活动触点8通过空转机构倾向朝着电枢外元件27移动。电枢外元件27总被复位弹簧35顶到右边,复位弹簧35设在电枢外元件27和励磁线圈24的夹持器25的内凸缘25a之间,但在自然位置(或静止位置)使活动触点及固定触点相互分开。
电枢的第二部分或电枢内元件28总是被螺旋弹簧36压到相对于顶板12的左边,该弹簧36比离合器外元件18的复位弹簧21弱。电枢内元件28与转换元件37连接,该元件由非磁材料制成,左端与离合器内元件22右端限定的环形端面18c接合。
由此把电枢分成驱动活动触点8的电枢内元件27及驱动小齿轮的外元件28,它们可单独移动,在励磁线圈24的轴向前后部分不需要空间,可减小螺旋管装置的轴向尺寸。
在离合器外元件18和转换元件37的相对端面之间限定一间隙,以防止小齿轮6与齿环23完全啮合时,离合器外元件18和转换元件37相互接触。该间隙最好不大于小齿轮6和齿环23之间接合搭接的一半。励磁线圈24通过设在开关装置7的接头38(图2)与点火开关(图中未示出)电连接。
开关装置7的固定触点34与电池的正极端(图中未示出)电连接,与一对正极电刷39连接的一对柔韧铜辫40通过点焊(示于图2)与固定触点34连接。一对负极电刷41设在相对正极电刷39轴对称的相对位置上。这些负极电刷41的柔韧铜辫42与下面要说明的中央板43连接,并通过小齿轮外壳17和车体(图中未示出)与电池的负极端连接。开关装置7设在以正极电刷39为侧面的空间中。由此,导到电池及正极电刷39的柔韧铜辫42的连接端可选择地由单一活动触点8和单一固定触点34连接使得开关装置7的元件数减少,并减少径向及轴向尺寸。电刷39,41以已知的方式被电绝缘材料制的电刷撑件33支承着。
一个环形金属中央板43插在电刷撑件33与顶板12之间把减速齿轮2与电动机3分开。中央板43的中央部分设有圆柱形部分43a,它朝换向器31突出,其内圆周表面容纳转轴10的外圆周表面,在它们中间限定一个小的间隙。圆柱形部分43a的自由端放在设在换向器31的轴向端面上的槽31a中,防止润滑脂从减速装置2流到换向器31。
开关装置7设在起动器1的顶部,而触点,(就是固定到电刷撑件33的固定触点34,及活动触点8)被电刷撑件33和开关盖45盖住,防止电刷可能产生的颗粒物进入开关装置7。
下面说明上述实施例的操作。在非工作状态,由于没有电流供到励磁线圈24,电枢外元件27在复位弹簧35的弹簧力的作用下处在最右状态,而与电枢外元件27连接的活动触点8与固定触点34隔开。同时,被复位弹簧21顶压的离合器外元件18与和小齿轮6成整体的离合器内元件22,转换元件37,及电枢内元件28一起处在最右的位置,结果小齿轮6与齿环23脱开。
当点火开关转到发动机起动位置,电流供到励磁线圈24使其磁化。结果,在电枢内外元件27,28中建立传导磁流的磁通道使电枢内外元件27,28移向左边。由于电枢外元件27比电枢内元件28更接近夹持器25的内凸缘25a的中央部分(磁极),在电枢内元件28移动之前,电枢外元件27移动。结果,活动触点8被电枢外元件27经由连接板29及连接杆30而移向左边,与固定触点34接触。依次又使电池的电流供到电动机3,转轴10转动。由于在电枢外元件移动其整个行程前,活动触点8就与固定触点34接触,并且活动触点8以轴向浮动方式安装在连接杆30上,因此两个触点8及34之间加上螺旋弹簧32的压力。在该点,随着外凸缘27a与环形盘26接触,由于在电枢外元件27右端整体设的止挡件电枢外元件27制动,在电枢外元件27的左端表面和内凸缘25a的中央部分之间限定一定的间隙。
随着转轴10转动,减速装置2使该转速降低传到输出轴4。由于通过螺旋花键19与输出轴4接合的离合器外元件18的惯性,由于螺旋花键19,轴向力施加到离合器外元件18,使它移向左边。同时,受到励磁线圈24往左的吸力及螺旋弹簧36的压力,电枢内元件28开始移向左边。力作为一个轴向力通过转换元件37施加到离合器外元件18上。在该情形下,考虑降低励磁线圈24要求的输出,最好在电枢内元件28或转换元件37与离合器外元件28接触前,电动机开始转动。但是,依据励磁线圈24可得到的输出,相应于转换元件37和离合器外元件28之间的轴向接合,合适和自由地选择电动机3转动的开始的定时及随后致动螺旋花键也在本发明的范围内。
轴向力顶着复位弹簧21的偏压力把离合器外元件18往左推,与离合器元件22成整体也是与离合器外元件18整体接合的小齿轮6也被往左推。一当离合器外元件18与止挡板20接合,并且小齿轮6与齿环23完全啮合,输出轴4的转动传给环齿23,使发动机起动。在该点,电枢内元件28的左端面与夹持器25的内凸缘25a的中央部分,在与电枢内元件28整体移动的转换元件37的左端面与离合器外元件18之间限定了一个小间隙。由于电枢内元件28与夹持器25的内凸缘25a的中央部分接合时,它接受励磁线圈24的最大吸力,即使当小齿轮6受到使它与齿环23脱开的力,转换元件37防止离合器外元件18向右移动,和防止小齿轮6与齿环23脱开。
在离合器内外元件27,28移动了整个行程后,使它们保持静止要求的电流比起动离合器内外元件27,28的运动要小得多。换言之,使用由于螺旋花键19的轴向力来起动单向滚柱离合器5包括小齿轮6的运动,可减少励磁线圈24输出的要求,相应地减小励磁线圈24的尺寸。
一个间隙限定在离合器外元件18和转换元件37的相对端面之间,该间隙减小离合外元件18转换元件37之间接触的时间,减小了它们之间的摩擦及相应的零件的磨损。由于该间隙比小齿轮6与齿环23之间的啮合搭接足够小(例如不大于后者的一半),因而可避免它们之间过早的脱开。
一当发动机已起动,发动机转速超过小齿轮6的转速,由于单向滚柱离合器5而使小齿轮6自由转动,以如传统发动机起动器同样的方式。
当停止对励磁线圈24供以电流,由于复位弹簧21作用在离合器外元件18的偏压力及复位弹簧34作用在电枢外元件27的偏压力,小齿轮6与齿环23脱开,活动触点8与固定触点32分开,因而使电动机3停转。
通常,如上所述,由于限制小齿轮突出长度的止挡及把小齿轮偏压到其准备位置的复位弹簧相应于可被发动机驱动的小齿轮转动,当小齿轮自由转动时,在止挡,复位弹簧及小齿轮之间产生摩擦,使相互滑动的零件产生磨损。另外,弹簧也会跟随以高速自由转动的小齿轮的运动,由此作用在复位弹簧上的离心力会使其损坏。另一方面,按照本发明,突出长度可由与自由转动的小齿轮无关的元件限制,可避免复位弹簧及小齿轮间的接触。因此,按照本发明,可达到止挡及小齿轮的耐久性的明显改进。另外如上述实施例中所示放置止挡及在单向离合器里的螺旋压缩弹簧构成的复位弹簧,可有效地利用空间,及有效的减小发动机起动器的轴向尺寸。另外,通过由单向离合器的第二端的内圆周面径向限制螺旋压缩弹簧,可避免螺旋压缩弹簧任何过分的径向膨胀,即使输出轴被强制以高速转动时也如此。
虽然用具体的实施例说明了本发明,但是对其细节可作修改及改型而不背离本发明精神。

Claims (6)

1.一种发动机起动器,包括:一个装在外壳中的电动机;设在所述的外壳内可被所述的电动机转动驱动的一输出轴;可滑动地装在所述的输出轴上,用来驱动要起动的发动机的齿环的一个小齿轮;一个单向离合器,其第一端固定到所述的小齿轮上,其第二端通过花键装置与所述的输出轴接合;一个螺旋管装置,用来沿轴向有选择地驱动所述的小齿轮;和复位弹簧装置,插在与所述的输出轴接合的止挡及所述的单向离合器的第二端之间。
2.按照权利要求1的发动机起动器,其特征在于所述的复位弹簧装置是一个螺旋压缩弹簧。
3.按照权利要求2的发动机起动器,其特征在于所述的单向离合器的第二端包括一圆柱形延伸段,它有与所述的螺旋压缩弹簧的一端接合的环形凸肩,至少当所述的小齿轮被推出进到工作位置并且所述的螺旋压缩弹簧被压缩时,所述的螺旋压缩弹簧容放在所述的圆柱形延伸段和所述的输出轴之间限定的环形空间中。
4.按照权利要求3的发动机起动器,其特征在于单向离合器包括一个与所述的小齿轮设成整体的离合器内元件,一个具有整体设置的所述的圆柱体延伸段的离合器外元件。滚柱装置设在所述的离合器内外元件之间。
5.按照权利要求3的发动机起动器,其特征在于与所述的小齿轮离得较远的所述的圆柱形延伸段的轴向端限定了一个环形端面,用于有选择地轴向致动所述的小齿轮的转换元件与其紧贴。
6.按照权利要求5的发动机起动器,其特征在于所述的转换元件的轴向行程限定或使得当所述的小齿轮完全推出进到工作位置时限定所述的转换元件和所述的圆柱形延伸段之间的一个间隙。
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