CN1932281B - 设置有密封部件的发动机起动器 - Google Patents

Abstract

提供一种发动机的常啮合起动器，该起动器设置有小齿轮，该小齿轮常啮合于一个与发动机结合的齿圈，以便将起动器的输出轴的扭矩传递到齿圈以起动发动机。该起动器还包括置于安装在起动器中的电动机的电枢轴上的单向离合器及安装在单向离合器中的密封机构。该单向离合器工作以允许电枢轴仅在正常方向旋转。该密封机构工作以阻断在单向离合器中使用的润滑剂向电动机泄漏，因而避免润滑剂粘附到电动机的电刷或集流器上以确保起动器的要求寿命。

Description

设置有密封部件的发动机起动器

技术领域

本发明总的涉及常啮合起动器的结构，该起动器设计成具有小齿轮，该小齿轮被放置成与汽车发动机的齿圈常啮合，更具体地涉及这种设置密封部件的起动器以增加其寿命。

背景技术

已知一种设计成推动一个小齿轮与内燃发动机齿圈进行啮合的电磁推动式起动器。起动器的这种型式除去当起动发机时外保持小齿轮不与齿圈啮合。特别是，当需要起动发动机时，该起动器工作以便推进小齿轮与齿圈啮合以传递由安装在起动器中的电动机产生的扭矩到齿圈以用曲柄起动发动机。在发动机起动之后当点火开关从起动位置返回到接通位置时，起动器使小齿轮与齿圈脱开啮合。

尽管在停机之前发动机空转，但通常齿圈在高速旋转。因此，在发动机完全停止之前电磁推动式起动器在使小齿轮与齿圈啮合以便再起动发动机具有困难。

还已知的常啮合起动器被设计成具有置于恒定地直接或通过中间齿轮与发动机齿圈啮合的小齿轮。例如，日本专利第一出版物NO.2004-225544公开这种起动器的型式。

设计常啮合起动器以保持小齿轮即使在发动机起动之后仍与齿圈啮合并，因此，能够在发动完全停止之前再起动发动机。电磁推动式起动器在小齿轮与齿圈啮合时产生机械噪声，但是，常啮合起动器就没有这一问题且从安静的角度是优良的。

在发动机起动之后当发动机的速度超过起动器的速度时，将造成由齿圈转动小齿轮。具体地，安装在起动器中的电动机电枢以这样一个速度旋转，该速度是发动机的速度与小齿轮对齿圈的轮齿比(典型的为1∶8-15)的乘积，这一速度可能导致由作用其上的离心力引起电枢的机械损坏。

为了避免上述问题，通常在起动器中或结合到齿圈安装一个超越离合器。该超越离合器被设计成当发动机的速度超过起动器的速度时就空转以阻断发动机的扭矩传递到起动器的电枢。

当发动机由于，例如，其停机而出现的发动机振动已经反转时超越离合器结合。因此，常啮合起动器遇到一个问题，就是发动机的反扭矩不希望地被传递到起动器以旋转电动机的电枢，这就可能导致电动机电刷寿命的降低或电枢的机械损坏。

通常为了最小化其滑动零件的磨损或卡住离合器要应用润滑剂。但是，该润滑剂，对来自发动机的辐射热是敏感的，因此它要挥发。这种挥发的润滑剂沾粘到起动器的电动机的电刷或集电环将造成电动机使用寿命的降低。润滑剂从离合器的泄漏还将造成离合器性能的降低，因此降低离合器工作中的可靠性。

发明内容

困此本发明的主要目的是避免先前技术的缺点。

本发明的另一目的是提供一种发动机起动器的改进结构，该起动器设置一离合器，它设计成避免电动机的电枢反转并设计成确保该起动器的要求的寿命。

根据本发明一个方面，提供发动机的一种起动器，该起动器包括：(a)电动机包括设置电枢轴的电枢，该轴具有安装于其上的与电刷接触的集流器的一端以便对电枢供给起动电流；(b)输出轴；(c)设置在电动机电枢轴上的单向离合器，该单向离合器工作以允许电枢轴仅在正常方向旋转；(d)速度减速器工作以降低电枢在正长方向的旋转速度，当通过单向离合器传递时，以便对输出轴提供扭矩(e)置于与发动机耦合的齿圈常啮合的小齿轮，该小齿轮与输出轴一起旋转以便将输出轴的扭矩传递到齿圈以起动发动机；(f)安装在单向离合器中的密封机构。该密封机构工作以阻断在对于电动机的单向离合器中使用的润滑剂的泄漏。这就避免润滑剂对电动机的电刷或集流器的沾粘，因此确保其寿命，同时也保证单向离合器工作中的稳定性。

在本发明的优选示例中，单向离合器包括与电动机电枢轴整体形成的离合器内部，与离合器内部同轴设置并保持不转的离合器外部，以及一个置于离合器内部与离合器外部之间的离合器构件。该离合器构件设计成以形成离合器内部与离合器外部脱开结合以允电枢轴在正常方向旋转同时当扭矩以与正常方向相反的方向作用到单向离合器时形成与离合器内部的牢固结合以阻断扭矩传递到电枢轴上。具体地，当由发动机反转产生的反向扭矩作用到单向离合器时，它工作以保持电枢轴在反向不旋转，因而防止该电枢轴在不希望的高速旋转。

该单向离合器还包括安装在离合器外部上的离合器罩。密封机构可以具有一个置于离合器罩中的密封构件从而在离合罩与电枢轴之间提高气密密封。

通常，确保空转或离合器的结合中的稳定性要求离合器外部与离合器内部的同轴设置以最小化其间的偏心度的大小。此外，确保电枢与密封构件的滑动运动的稳定性以及密封构件的高度性能要求电枢与密封构件的同轴设置。

如上所述，安装在离合器外部上的离合器罩与离合器内部同轴设置。该密封构件置于离合器罩中。这导致密封构件与离合器内部的同轴设置。如上所述，离合器内部与电枢轴整体地形成，因此确保密封构件与电枢轴之间的同心度。这确保电枢和密封构件的滑动运动的稳定性以及密封构件的高度性能。此外，密封构件在离合器罩中的安装消除了用于同轴地安装密封构与电枢轴所需的附加零件，因而最小化起动器的总生产成本。

该密封构件可以用烤结在离合器罩上的橡胶制成以构成密封构件与离合器罩之间的结合。

可以由被离合器保持不旋转的油密封件实现密封构件。

设置密封件与之接触的离合器内部的一部分可以具有与离合器内部的其余部分基本相同的直径。这有利于电枢轴机械加工的简便，离合器内部与该轴整体地形成同时单向离合器与密封构件在组件中的安装可以没有与电枢轴的外表面的实际干涉。

离合器罩可以压配到离合器外部的外周边上。这就最小化离合器罩与离合器外部之间的间隙，因此避免润滑剂从离合器的泄漏。

该起动器还包括一个置于离合器外部的外周边的第二密封构件以构成减速器与电动机之间的气密密封。这就最小化润滑剂从离合器或减速器到电动机的泄漏，因而避免润滑剂不希望的粘附到电刷和集流器上。

用于减速器和单向离合器的润滑剂的每一种可以由包含油基的油脂、稠化剂和添加剂制成。油脂与油基的型号是相同的。这就使得离合器中的油脂被混合成减速器中的油脂，因此消除了将离合器与减气密地隔开的密封件的需求。这导致起动器结构的简化以及降低其成本。

附图说明

从以下给出的详细说明以及本发明的优选实施例的附图将更充份地了解本发明，但是，该实施例不应将本发明局限于这些特定的实施例，而仅仅用作说明与了解的目的。

附图中：

图1是表示根据本发明的第一实施例的发动机的常啮合起动器结构的部分横剖视图。

图2(a)是表示安装在图1的起动器中的单向离合器内部结构的垂直剖视图；

图2(b)是图2(a)的部分横剖视图；

图3是表示根据本发明的第二实施例的发动机的常啮合起动器结构的部分横剖视图；

图4是表示根据本发明的第三实施例的发动机的常啮合起动器结构的部分横剖视图；

图5是表示可以在图1、3和4的任何起动器中使用的单向离合器的改型的部分横剖视图；

图6是表示可以在图1、3和4的任何起动器中使用的单向离合器的第二改型的部分垂直剖视图；以及

图7是表示可以在图1、3和4的任何起动器中使用的单向离合器的第三改型的部分垂直剖视图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的标号代表几个视图中的相同零件，特别对图1，表示一种常啮合起动器1，该起动器在汽车的汽车发动机停止/再起动系统中使用(也称之为空载——停止系统或生态运行系统)，该系统工作以自动停止汽车发动机，例如，当车辆在交叉路口或由于堵车已经停止时以及当司机实施起动操作时然后自动地再起动发动机(例如，当司机的脚从制动踏板上松开)。

起动器1包括一个电动机2、一个电磁开关3、一个减速器4、一个输出轴5、一个小齿轮6、以及一个单向离合器7。电动机2工作以在其电枢轴(即输出轴)上产生扭矩。开关3工作以打开或关闭安装在电动机驱动器(以下也将称之为电动机回路)中的主接触点以便接通或断开电动机2。减速器4工作以降低电动机2的速度并将其传递到输出轴5。小齿轮6安装在输出轴5的末端与发动机的齿圈24常啮合。单向离合器7被设计成保持电动机不在反向旋转。

如后面将要描述的，电动机2是具有场系统的典型的直流电动机，该场系统工作以产生磁场，设置集流器8的电枢，以及若干个安放在集流器8上的电刷10。

该场系统由若干个沿形成磁路的轭铁11的内圆周以规则的间距设置的永久磁铁12构成。也可以选择使用场线圈代替永久磁铁12。电枢9包括一个绕电枢铁芯14卷绕的电枢线圈15，铁心14固定到电枢轴13上。在其两端支承电枢轴是可旋转的。

由一激励线圈(未表示)构成电磁开关3，当由一蓄电池供给电力激励时它起电磁铁及置于激励线圈内可动铁心的作用。当激励时，激励线圈产生吸引力而吸引可动铁心以关闭电动机回路的主要接触点。可选择地，当激励线圈被断电时，磁吸引力消失，从而使活铁心16由返回弹簧(未表示)向后移动以打开主要接触点。

减速器4由典型的周转减速轮系实现(也称为行星齿轮减速器)并且由太阳齿轮17、环形内齿轮18、以及啮合齿轮17和18的行星齿轮19组成。太阳齿轮17在电动机2的电枢轴13的两端之一上形成，它远离集流器8。内齿轮18由一个扭矩限制器在旋转上加以控制，以下将详述。邻近单向离合器7的一端设置减速器4。

该扭矩限制器包括由摩擦压力保不转的旋转圆盘20。当大于保持旋转圆盘20不转的保持扭矩(即设定扭矩)的超量扭矩作用到内齿轮18上时，它将造成旋转圆盘20抵抗摩擦压力而打滑或转动，因而使内齿轮旋转以阻碍超量扭矩传递到电动机2。

输出轴5对准电枢轴13延伸。该输出轴5在其两端之一通过减速器4与电枢轴13结合而在另一端通过轴承21与前壳22结合是可旋转的。

小齿轮6通过轴承23装配到输出轴5上并置于与齿圈24常啮合。如下所述，小齿轮6通过吸振器与输出轴5机械地结合。

该吸振器包括连接到输出轴5的第一旋转圆盘25，结合到小齿轮的第二旋转圆盘26，以及置于两圆盘25和26之间的两组垫片27。垫片27的每一个，例如，由橡胶制成。

第一圆盘25通过细花键与输出轴5的周边结合因此它可以与输出轴5一道旋转。第二圆盘26通过细花键与由小齿轮6的后端(即如图1所示的右端)的圆柱部分6a的周边结合因此它可以与小齿轮6一道旋转。垫片27分成二组，它们通过中间圆盘28在起动器1的轴向连续地设置。在此实施例垫片27的总数是3×2(组)＝6。

在工作中，当起动具有大的惯性能的发动机时，吸振器工作以通过垫片27的压缩变形吸收作用到发动机的冲击扭矩。

单向离合器7由装配到电枢轴13上的离合器内部29、与离合器内部29同轴设置的离合器外部30、凸轮腔31(如图2(b)中清楚表示的，限定在离合器外部30的内周壁中)，以及支持在凸轮腔31内的滚子33构成。滚子33的每一个在凸轮腔31变窄的方向，即，凸轮腔31的单位容积减少，被弹簧32推进。

离合器内部29由电枢轴13位于其上装配有电枢铁芯的细花键与太阳齿轮17之间的一部分形成，直径比太阳齿轮16和花键大。

如从图2可以看到的，离合器外部30由带有圆中央孔的环状圆盘形外部30a及在外部30a的相对的二主要表面之一上形成的一个环形外凸台30b组成。该外凸台30b具有在其内周壁中限定的凸轮腔31。凸轮腔31的每一个在外凸轮腔30b的相对的二主要表面之一处敞开。在滚子33与弹簧32被置于凸轮腔31内之后，由一垫圈34关闭。该垫圈34由一个杯形离合器罩35牢固地夹持。

离合器外部30具有一外周壁30a，该外部通过套接头固定到轭铁11的一端同时还装配到前壳体22的内周壁上。外周壁30a在突起30c上形成，该外周壁配合到前壳体22的内周壁中并起止动器的作用以保持离合器外部30不旋转。

离合器7工作以允许电枢9仅在正常方向旋转。具体地，当电枢9在法向旋转以起动发动机时，滚子33的每一个移到对应凸轮腔31一个的末端的较宽一个，因此它打滑或空转，从而允许离合器内部29旋转。可选择地，当扭矩从发动机传递到离合器7以在与起动发动机相反方向旋转电枢轴13时，它将使滚子33的每一个移到凸轮腔31端部的窄的一个并在离合器外部30和离合器内部29之间锁紧以保持离合器内部29不旋转。这就保持电枢轴13在与起动发动机相反的方向不旋转。

离合器7具有施加到凸轮腔31的内表面的润滑剂，滚子33被放置在与该凸轮腔接触。离合器7还包括一个密封构件36以避免润滑向电动机2的泄漏。该密封件36装配在离合器罩35的内边缘壁上因此它紧贴电枢轴13的外周边。

离合器罩35被压配到外凸台30b的外周边上并具有远离滚子33弯曲的内端。

密封构件36由橡胶制成并由烘烤技术固定到离合器罩35的内壁。放置密封构件与其紧贴的离合器内部29的一部分的直径基本上与离合器内部其余部分的相同。换句话说，离合器内部29具有是均匀外直径的外表面。

在离合器7和减速器4中使用的润滑剂是由油基、增稠剂和添加剂组成的油脂。该油脂与油基的型号相同。

在工作中，当需要起动发动机2，同时电动机回路的主触接点被电磁开关3闭合时，它将造成从电池供应的电力使线圈15接通以在电枢9上产生扭矩。由离合器7使电枢在正常方向旋转，因此电枢9的扭矩通过减速器4传递到输出轴5和小齿轮6以旋转齿圈24，因而起动发动机。通常发动机具有大的惯性能量。从而在小齿轮6的扭矩作用到齿圈24的时刻，将发生冲击作用到小齿轮6上，转而，由吸振器(即，垫片27的压缩变形)吸收该冲击。

在发动机开始工作时，电动机回路的主触接点被打开以断开电动机2，因此电枢13停止旋转。在发动机开始工作之后，当发动机的速度已经超过起动器1的速度时，它将使安装在齿圈24中的单向离合器空转以实现齿圈24与发动机的曲轴脱开连接，因此阻断曲轴的扭矩传递到齿圈24。这避免电枢9的超限运行。

当发动机由曲轴的回转使之已经反转时，如由发动机的停止引发的，或者车辆在斜坡上上升的过程中发动机停止时车辆的向后运动，发动机的这种反向旋转传送到置于与齿圈24常啮合的小齿轮，因此使输出轴5在与起动发动机时相反的方向旋转。当输出轴5的这一扭矩通过减速器4传递到电枢轴13时，它将使离合器7的滚子33被锁紧，因此保持离合器内部29，即电枢轴13，在反向不旋转。这避电枢9的反转。

如上所述，离合器7设置密封构件36以最小化润滑剂从离合器7内向电动机2泄漏，因此确保离合器7空转与结合稳定性同时还避免润滑剂的挥发油沾粘到集流器8或电刷10上，它将导致电刷10的使用寿命降低。

密封构件36安装在围绕电枢轴13设置的离合器罩35中。换句话说，该密封构件36与电枢轴13同轴设置，因而确保电枢轴13(即，离合器内部29)与密封构件36之间气密接触的稳定性。密封构件36在离合器罩35中的安装消除了需要保持密封构件36与电枢轴13同轴的附加零件的需求，因此最小化起动器1的总生产成本。

如上所述，离合器罩35压配到外凸台30b上，因此最小化离合器罩35与外凸台之间的间隙以避免润滑剂从离合器7外面的泄漏。

离合器7是如此设计的，即当起动发动机时滚子33空转或打滑。因此，希望在离合器7中使用油脂，它在滚子33与离合器内部29之间以及滚子33与离合器外部30之间具有较低的摩擦系数。在离合器7中使用油脂的目的与在减速器4中使用油脂的目的相同。因此，离合器7中的油脂允许包含在减速器4中的油脂中包含的相同油基(例如，酯油脂)。这就能使离合器7中的油脂被混合到减速器4中，因此消除了气密地隔离离合器7与减速器4的密封件的需要。这导致起动器1的简化的结构并降低其生产成本。

如上所述，密封构件36由橡胶制成其外周边烘烤或粘结到离合器罩35的内壁，因而确保其结合的较大强度，特别是在密封构件36的周边方向要大于当密封构件36压配到或结合到离合器罩35时的强度。

放置密封构件36以与其气密接触的离合器内部29的一部分的直径基本上与离合器内部29的其余部分的直径相同。换句话说，离合器内部29具有是均匀外直径的外表面，因而使与其整体形成离合器内部29的电枢轴13易于机械加工。这也使离合器7和密封构件36易于安装到起动器1的一个组件中。

图3表示根据本发明的第二实施例的常啮合起动器1。与在第一实施例中使用的相同标号代表相同零件，同时其详细说明此处将省略。

该起动器1具有置于离合器外部30a上的第二密封构件37。该第二密封构件37，例如，由一个橡胶制成的O型环来实施并挤入外壁30a周边与轭铁11的末端之间。该第二密封构件37工作以在外壁30a与轭铁11之间形成气密密封，从而最小化在离合器7或减速器4中使用的润滑剂通过外壁30a的外周壁泄漏到电动机2以避免润滑剂粘附到集流器8或电刷10上，这将导致电刷10使用寿命的降低。

图4表示根据本发明的第三实施例的常啮合起动器1。与第一实施例中使用的相同标号将代表相同的零件，并将在此省略其详细的说明。

离合器罩35被卷曲以与外凸台30b的外周边形成气密结合，从而最小化外凸台30b与离合器罩35之间的间隙以避免润滑剂从离合器7中的泄漏。其它装置与第一实施例中的那些相同。

图5是表示设置密封构件36的离合器7的变型的部分垂直剖视图。

密封构件36由一个油密封件实施，该油密封件由金属环36a、烘烤或粘贴到金属环36a的合成橡胶制成，同时弹簧36c围绕在橡胶的密封唇36b的周边装配。该油密封件压配到离合器罩35的圆柱部分35a中并保持相对于离合器罩35不旋转。由弹簧36c将密封唇36b推进到恒定紧贴离合器内部29的圆周边以在其间形成气密密封。该油密封件还设置防尘唇36d用以避免灰尘侵入离合器7。

图6表示图5的油密封件的变型，该变型不设置弹簧36c。图6的油密封件具有嵌入合成橡胶中的金属环36a。该合成橡胶设置密封唇36b。

图7表示图5的油密封件的另一变型，该变型不设置弹簧36c。图7的油密封件具有要压配到离合器罩35中的部分并仅由金属环36a构成。密封唇36b被烘烤或粘贴到金属环36a的内边缘。

如上所述型式的油密封件的使用有助于容易满足密封要求的变化，例如由在其中使用起动器1的环境条件变化所引起的。如图5至7的任意一个表示的型式的油密封件是在JIS(日本工业标准)中标准化的并容易得到，因此导致起动器1的总生产成本降低。

如在起动器1中使用的油密封件可以是不同于图5至7中表示的那些的一种型式。

尽管以优选实施例已经公开了本发明以便更好地理解它，但是应该理解不偏离本发明的原则可以用各种方法实施本发明。因此，本发明应该被理解成包括所有可能的实施例和对所示实施例的变型，可以实施该变形而不偏离在所附权利要求中所述的本发明的原则。

Claims (9)

1.一种发动机起动器，其包括：

电动机，其包括一个设置有电枢轴的电枢，在电枢轴的一端上装有与电刷接触的集流器，以向电枢供给起动电流；

输出轴；

单向离合器，其置于所述电动机的电枢轴上，所述单向离合器工作以允许电枢轴仅在正常方向旋转；

减速器，其工作以降低电枢轴在正常方向旋转的速度，当通过所述单向离合器传递时，对所述输出轴提供扭矩，所述减速器邻近所述单向离合器的位于更远离所述电动机的一侧设置；

小齿轮，其被设置为常啮合于一个与发动机结合的齿圈，所述小齿轮与所述输出轴一道旋转以传递所述输出轴的扭矩到齿圈以起动发动机；

安装在所述单向离合器中的密封机构，所述密封机构工作以阻断在所述单向离合器中使用的润滑剂向所述电动机泄漏；和

限定在密封构件和所述单向离合器之间的腔，该腔用于积存润滑剂。

2.权利要求1所述的起动器，其中所述单向离合器包括：

与所述电动机电枢轴整件地形成的离合器内部；

与该离合器内部同轴设置并保持不旋转的离合器外部；以及

置于离合器内部与离合器外部之间的离合器构件，

该离合器构件被设计成使离合器内部与离合器外部脱开结合以允许电枢轴在正常方向旋转，而当扭矩在与正常方向相反的方向作用到所述单向离合器上时，形成与离合器内部和离合器外部的稳固结合以阻断扭矩到电枢轴的传递。

3.权利要求2所述的起动器，其中所述单向离合器还包括一个安装在离合器外部上的离合器罩，同时其中所述密封机构具有一个设置在离合器罩中的密封构件从而在离合器罩与电枢轴之间增进气密密封。

4.权利要求3所述的起动器，其中所述密封构件由橡胶制成，烘烤到离合器罩上以形成密封构件与离合器罩之间的结合。

5.权利要求3所述的起动器，其中所述密封构件是由离合器罩保持不旋转的油密封件。

6.权利要求3至5的任一款所述的起动器，其中与密封构件接触而放置该密封构件的离合器内部的部分具有与离合器内部的其余部分相同的直径。

7.权利要求6所述的起动器，其中离合器罩被压配到离合器外部的外周边上。

8.权利要求7所述的起动器，还包括一个置于离合器外部的外周边上的第二密封构件，以便在所述减速器与所述电动机之间形成气密密封。

9.权利要求8所述的起动器，其中在所述减速器与所述单向离合器中使用的润滑剂的每一种由包含油基、增稠剂和添加剂的油脂制成，该油脂与油基的型号相同。

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