設置有密封部件的發動機起動器的製作方法
2023-06-21 03:46:36 1
專利名稱：設置有密封部件的發動機起動器的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及常嚙合起動器的結構，該起動器設計成具有小齒輪，該小齒輪被放置成與汽車發動機的齒圈常嚙合，更具體地涉及這種設置密封部件的起動器以增加其壽命。
背景技術：
已知一種設計成推動一個小齒輪與內燃發動機齒圈進行嚙合的電磁推動式起動器。起動器的這種型式除去當起動發機時外保持小齒輪不與齒圈嚙合。特別是，當需要起動發動機時，該起動器工作以便推進小齒輪與齒圈嚙合以傳遞由安裝在起動器中的電動機產生的扭矩到齒圈以用曲柄起動發動機。在發動機起動之後當點火開關從起動位置返回到接通位置時，起動器使小齒輪與齒圈脫開嚙合。
儘管在停機之前發動機空轉，但通常齒圈在高速旋轉。因此，在發動機完全停止之前電磁推動式起動器在使小齒輪與齒圈嚙合以便再起動發動機具有困難。
還已知的常嚙合起動器被設計成具有置於恆定地直接或通過中間齒輪與發動機齒圈嚙合的小齒輪。例如，日本專利第一出版物NO.2004-225544公開這種起動器的型式。
設計常嚙合起動器以保持小齒輪即使在發動機起動之後仍與齒圈嚙合並，因此，能夠在發動完全停止之前再起動發動機。電磁推動式起動器在小齒輪與齒圈嚙合時產生機械噪聲，但是，常嚙合起動器就沒有這一問題且從安靜的角度是優良的。
在發動機起動之後當發動機的速度超過起動器的速度時，將造成由齒圈轉動小齒輪。具體地，安裝在起動器中的電動機電樞以這樣一個速度旋轉，該速度是發動機的速度與小齒輪對齒圈的輪齒比(典型的為1∶8-15)的乘積，這一速度可能導致由作用其上的離心力引起電樞的機械損壞。
為了避免上述問題，通常在起動器中或結合到齒圈安裝一個超越離合器。該超越離合器被設計成當發動機的速度超過起動器的速度時就空轉以阻斷髮動機的扭矩傳遞到起動器的電樞。
當發動機由於，例如，其停機而出現的發動機振動已經反轉時超越離合器結合。因此，常嚙合起動器遇到一個問題，就是發動機的反扭矩不希望地被傳遞到起動器以旋轉電動機的電樞，這就可能導致電動機電刷壽命的降低或電樞的機械損壞。
通常為了最小化其滑動零件的磨損或卡住離合器要應用潤滑劑。但是，該潤滑劑，對來自發動機的輻射熱是敏感的，因此它要揮發。這種揮發的潤滑劑沾粘到起動器的電動機的電刷或集電環將造成電動機使用壽命的降低。潤滑劑從離合器的洩漏還將造成離合器性能的降低，因此降低離合器工作中的可靠性。
發明內容
困此本發明的主要目的是避免先前技術的缺點。
本發明的另一目的是提供一種發動機起動器的改進結構，該起動器設置一離合器，它設計成避免電動機的電樞反轉並設計成確保該起動器的要求的壽命。
根據本發明一個方面，提供發動機的一種起動器，該起動器包括(a)電動機包括設置電樞軸的電樞，該軸具有安裝於其上的與電刷接觸的集流器的一端以便對電樞供給起動電流；(b)輸出軸；(c)設置在電動機電樞軸上的單向離合器，該單向離合器工作以允許電樞軸僅在正常方向旋轉；(d)速度減速器工作以降低電樞在正長方向的旋轉速度，當通過單向離合器傳遞時，以便對輸出軸提供扭矩(e)置於與發動機耦合的齒圈常嚙合的小齒輪，該小齒輪與輸出軸一起旋轉以便將輸出軸的扭矩傳遞到齒圈以起動發動機；(f)安裝在單向離合器中的密封機構。該密封機構工作以阻斷在對於電動機的單向離合器中使用的潤滑劑的洩漏。這就避免潤滑劑對電動機的電刷或集流器的沾粘，因此確保其壽命，同時也保證單向離合器工作中的穩定性。
在本發明的優選示例中，單向離合器包括與電動機電樞軸整體形成的離合器內部，與離合器內部同軸設置並保持不轉的離合器外部，以及一個置於離合器內部與離合器外部之間的離合器構件。該離合器構件設計成以形成離合器內部與離合器外部脫開結合以允電樞軸在正常方向旋轉同時當扭矩以與正常方向相反的方向作用到單向離合器時形成與離合器內部的牢固結合以阻斷扭矩傳遞到電樞軸上。具體地，當由發動機反轉產生的反向扭矩作用到單向離合器時，它工作以保持電樞軸在反向不旋轉，因而防止該電樞軸在不希望的高速旋轉。
該單向離合器還包括安裝在離合器外部上的離合器罩。密封機構可以具有一個置於離合器罩中的密封構件從而在離合罩與電樞軸之間提高氣密密封。
通常，確保空轉或離合器的結合中的穩定性要求離合器外部與離合器內部的同軸設置以最小化其間的偏心度的大小。此外，確保電樞與密封構件的滑動運動的穩定性以及密封構件的高度性能要求電樞與密封構件的同軸設置。
如上所述，安裝在離合器外部上的離合器罩與離合器內部同軸設置。該密封構件置於離合器罩中。這導緻密封構件與離合器內部的同軸設置。如上所述，離合器內部與電樞軸整體地形成，因此確保密封構件與電樞軸之間的同心度。這確保電樞和密封構件的滑動運動的穩定性以及密封構件的高度性能。此外，密封構件在離合器罩中的安裝消除了用於同軸地安裝密封構與電樞軸所需的附加零件，因而最小化起動器的總生產成本。
該密封構件可以用烤結在離合器罩上的橡膠製成以構成密封構件與離合器罩之間的結合。
可以由被離合器保持不旋轉的油密封件實現密封構件。
設置密封件與之接觸的離合器內部的一部分可以具有與離合器內部的其餘部分基本相同的直徑。這有利於電樞軸機械加工的簡便，離合器內部與該軸整體地形成同時單向離合器與密封構件在組件中的安裝可以沒有與電樞軸的外表面的實際幹涉。
離合器罩可以壓配到離合器外部的外周邊上。這就最小化離合器罩與離合器外部之間的間隙，因此避免潤滑劑從離合器的洩漏。
該起動器還包括一個置於離合器外部的外周邊的第二密封構件以構成減速器與電動機之間的氣密密封。這就最小化潤滑劑從離合器或減速器到電動機的洩漏，因而避免潤滑劑不希望的粘附到電刷和集流器上。
用於減速器和單向離合器的潤滑劑的每一種可以由包含油基的油脂、稠化劑和添加劑製成。油脂與油基的型號是相同的。這就使得離合器中的油脂被混合成減速器中的油脂，因此消除了將離合器與減氣密地隔開的密封件的需求。這導致起動器結構的簡化以及降低其成本。
從以下給出的詳細說明以及本發明的優選實施例的附圖將更充份地了解本發明，但是，該實施例不應將本發明局限於這些特定的實施例，而僅僅用作說明與了解的目的。
附圖中圖1是表示根據本發明的第一實施例的發動機的常嚙合起動器結構的部分橫剖視圖。
圖2(a)是表示安裝在圖1的起動器中的單向離合器內部結構的垂直剖視圖；圖2(b)是圖2(a)的部分橫剖視圖；圖3是表示根據本發明的第二實施例的發動機的常嚙合起動器結構的部分橫剖視圖；圖4是表示根據本發明的第三實施例的發動機的常嚙合起動器結構的部分橫剖視圖；圖5是表示可以在圖1、3和4的任何起動器中使用的單向離合器的改型的部分橫剖視圖；圖6是表示可以在圖1、3和4的任何起動器中使用的單向離合器的第二改型的部分垂直剖視圖；以及圖7是表示可以在圖1、3和4的任何起動器中使用的單向離合器的第三改型的部分垂直剖視圖。
具體實施例方式
參照附圖，其中相同的標號代表幾個視圖中的相同零件，特別對圖1，表示一種常嚙合起動器1，該起動器在汽車的汽車發動機停止/再起動系統中使用(也稱之為空載——停止系統或生態運行系統)，該系統工作以自動停止汽車發動機，例如，當車輛在交叉路口或由於堵車已經停止時以及當司機實施起動操作時然後自動地再起動發動機(例如，當司機的腳從制動踏板上鬆開)。
起動器1包括一個電動機2、一個電磁開關3、一個減速器4、一個輸出軸5、一個小齒輪6、以及一個單向離合器7。電動機2工作以在其電樞軸(即輸出軸)上產生扭矩。開關3工作以打開或關閉安裝在電動機驅動器(以下也將稱之為電動機迴路)中的主接觸點以便接通或斷開電動機2。減速器4工作以降低電動機2的速度並將其傳遞到輸出軸5。小齒輪6安裝在輸出軸5的末端與發動機的齒圈24常嚙合。單向離合器7被設計成保持電動機不在反向旋轉。
如後面將要描述的，電動機2是具有場系統的典型的直流電動機，該場系統工作以產生磁場，設置集流器8的電樞，以及若干個安放在集流器8上的電刷10。
該場系統由若干個沿形成磁路的軛鐵11的內圓周以規則的間距設置的永久磁鐵12構成。也可以選擇使用場線圈代替永久磁鐵12。電樞9包括一個繞電樞鐵芯14卷繞的電樞線圈15，鐵心14固定到電樞軸13上。在其兩端支承電樞軸是可旋轉的。
由一激勵線圈(未表示)構成電磁開關3，當由一蓄電池供給電力激勵時它起電磁鐵及置於激勵線圈內可動鐵心的作用。當激勵時，激勵線圈產生吸引力而吸引可動鐵心以關閉電動機迴路的主要接觸點。可選擇地，當激勵線圈被斷電時，磁吸引力消失，從而使活鐵心16由返回彈簧(未表示)向後移動以打開主要接觸點。
減速器4由典型的周轉減速輪系實現(也稱為行星齒輪減速器)並且由太陽齒輪17、環形內齒輪18、以及嚙合齒輪17和18的行星齒輪19組成。太陽齒輪17在電動機2的電樞軸13的兩端之一上形成，它遠離集流器8。內齒輪18由一個扭矩限制器在旋轉上加以控制，以下將詳述。鄰近單向離合器7的一端設置減速器4。
該扭矩限制器包括由摩擦壓力保不轉的旋轉圓盤20。當大於保持旋轉圓盤20不轉的保持扭矩(即設定扭矩)的超量扭矩作用到內齒輪18上時，它將造成旋轉圓盤20抵抗摩擦壓力而打滑或轉動，因而使內齒輪旋轉以阻礙超量扭矩傳遞到電動機2。
輸出軸5對準電樞軸13延伸。該輸出軸5在其兩端之一通過減速器4與電樞軸13結合而在另一端通過軸承21與前殼22結合是可旋轉的。
小齒輪6通過軸承23裝配到輸出軸5上並置於與齒圈24常嚙合。如下所述，小齒輪6通過吸振器與輸出軸5機械地結合。
該吸振器包括連接到輸出軸5的第一旋轉圓盤25，結合到小齒輪的第二旋轉圓盤26，以及置於兩圓盤25和26之間的兩組墊片27。墊片27的每一個，例如，由橡膠製成。
第一圓盤25通過細花鍵與輸出軸5的周邊結合因此它可以與輸出軸5一道旋轉。第二圓盤26通過細花鍵與由小齒輪6的後端(即如圖1所示的右端)的圓柱部分6a的周邊結合因此它可以與小齒輪6一道旋轉。墊片27分成二組，它們通過中間圓盤28在起動器1的軸向連續地設置。在此實施例墊片27的總數是3×2(組)＝6。
在工作中，當起動具有大的慣性能的發動機時，吸振器工作以通過墊片27的壓縮變形吸收作用到發動機的衝擊扭矩。
單向離合器7由裝配到電樞軸13上的離合器內部29、與離合器內部29同軸設置的離合器外部30、凸輪腔31(如圖2(b)中清楚表示的，限定在離合器外部30的內周壁中)，以及支持在凸輪腔31內的滾子33構成。滾子33的每一個在凸輪腔31變窄的方向，即，凸輪腔31的單位容積減少，被彈簧32推進。
離合器內部29由電樞軸13位於其上裝配有電樞鐵芯的細花鍵與太陽齒輪17之間的一部分形成，直徑比太陽齒輪16和花鍵大。
如從圖2可以看到的，離合器外部30由帶有圓中央孔的環狀圓盤形外部30a及在外部30a的相對的二主要表面之一上形成的一個環形外凸臺30b組成。該外凸臺30b具有在其內周壁中限定的凸輪腔31。凸輪腔31的每一個在外凸輪腔30b的相對的二主要表面之一處敞開。在滾子33與彈簧32被置於凸輪腔31內之後，由一墊圈34關閉。該墊圈34由一個杯形離合器罩35牢固地夾持。
離合器外部30具有一外周壁30a，該外部通過套接頭固定到軛鐵11的一端同時還裝配到前殼體22的內周壁上。外周壁30a在突起30c上形成，該外周壁配合到前殼體22的內周壁中並起止動器的作用以保持離合器外部30不旋轉。
離合器7工作以允許電樞9僅在正常方向旋轉。具體地，當電樞9在法向旋轉以起動發動機時，滾子33的每一個移到對應凸輪腔31一個的末端的較寬一個，因此它打滑或空轉，從而允許離合器內部29旋轉。可選擇地，當扭矩從發動機傳遞到離合器7以在與起動發動機相反方向旋轉電樞軸13時，它將使滾子33的每一個移到凸輪腔31端部的窄的一個並在離合器外部30和離合器內部29之間鎖緊以保持離合器內部29不旋轉。這就保持電樞軸13在與起動發動機相反的方向不旋轉。
離合器7具有施加到凸輪腔31的內表面的潤滑劑，滾子33被放置在與該凸輪腔接觸。離合器7還包括一個密封構件36以避免潤滑向電動機2的洩漏。該密封件36裝配在離合器罩35的內邊緣壁上因此它緊貼電樞軸13的外周邊。
離合器罩35被壓配到外凸臺30b的外周邊上並具有遠離滾子33彎曲的內端。
密封構件36由橡膠製成並由烘烤技術固定到離合器罩35的內壁。放置密封構件與其緊貼的離合器內部29的一部分的直徑基本上與離合器內部其餘部分的相同。換句話說，離合器內部29具有是均勻外直徑的外表面。
在離合器7和減速器4中使用的潤滑劑是由油基、增稠劑和添加劑組成的油脂。該油脂與油基的型號相同。
在工作中，當需要起動發動機2，同時電動機迴路的主觸接點被電磁開關3閉合時，它將造成從電池供應的電力使線圈15接通以在電樞9上產生扭矩。由離合器7使電樞在正常方向旋轉，因此電樞9的扭矩通過減速器4傳遞到輸出軸5和小齒輪6以旋轉齒圈24，因而起動發動機。通常發動機具有大的慣性能量。從而在小齒輪6的扭矩作用到齒圈24的時刻，將發生衝擊作用到小齒輪6上，轉而，由吸振器(即，墊片27的壓縮變形)吸收該衝擊。
在發動機開始工作時，電動機迴路的主觸接點被打開以斷開電動機2，因此電樞13停止旋轉。在發動機開始工作之後，當發動機的速度已經超過起動器1的速度時，它將使安裝在齒圈24中的單向離合器空轉以實現齒圈24與發動機的曲軸脫開連接，因此阻斷曲軸的扭矩傳遞到齒圈24。這避免電樞9的超限運行。
當發動機由曲軸的迴轉使之已經反轉時，如由發動機的停止引發的，或者車輛在斜坡上上升的過程中發動機停止時車輛的向後運動，發動機的這種反向旋轉傳送到置於與齒圈24常嚙合的小齒輪，因此使輸出軸5在與起動發動機時相反的方向旋轉。當輸出軸5的這一扭矩通過減速器4傳遞到電樞軸13時，它將使離合器7的滾子33被鎖緊，因此保持離合器內部29，即電樞軸13，在反向不旋轉。這避電樞9的反轉。
如上所述，離合器7設置密封構件36以最小化潤滑劑從離合器7內向電動機2洩漏，因此確保離合器7空轉與結合穩定性同時還避免潤滑劑的揮髮油沾粘到集流器8或電刷10上，它將導致電刷10的使用壽命降低。
密封構件36安裝在圍繞電樞軸13設置的離合器罩35中。換句話說，該密封構件36與電樞軸13同軸設置，因而確保電樞軸13(即，離合器內部29)與密封構件36之間氣密接觸的穩定性。密封構件36在離合器罩35中的安裝消除了需要保持密封構件36與電樞軸13同軸的附加零件的需求，因此最小化起動器1的總生產成本。
如上所述，離合器罩35壓配到外凸臺30b上，因此最小化離合器罩35與外凸臺之間的間隙以避免潤滑劑從離合器7外面的洩漏。
離合器7是如此設計的，即當起動發動機時滾子33空轉或打滑。因此，希望在離合器7中使用油脂，它在滾子33與離合器內部29之間以及滾子33與離合器外部30之間具有較低的摩擦係數。在離合器7中使用油脂的目的與在減速器4中使用油脂的目的相同。因此，離合器7中的油脂允許包含在減速器4中的油脂中包含的相同油基(例如，酯油脂)。這就能使離合器7中的油脂被混合到減速器4中，因此消除了氣密地隔離離合器7與減速器4的密封件的需要。這導致起動器1的簡化的結構並降低其生產成本。
如上所述，密封構件36由橡膠製成其外周邊烘烤或粘結到離合器罩35的內壁，因而確保其結合的較大強度，特別是在密封構件36的周邊方向要大於當密封構件36壓配到或結合到離合器罩35時的強度。
放置密封構件36以與其氣密接觸的離合器內部29的一部分的直徑基本上與離合器內部29的其餘部分的直徑相同。換句話說，離合器內部29具有是均勻外直徑的外表面，因而使與其整體形成離合器內部29的電樞軸13易於機械加工。這也使離合器7和密封構件36易於安裝到起動器1的一個組件中。
圖3表示根據本發明的第二實施例的常嚙合起動器1。與在第一實施例中使用的相同標號代表相同零件，同時其詳細說明此處將省略。
該起動器1具有置於離合器外部30a上的第二密封構件37。該第二密封構件37，例如，由一個橡膠製成的O型環來實施並擠入外壁30a周邊與軛鐵11的末端之間。該第二密封構件37工作以在外壁30a與軛鐵11之間形成氣密密封，從而最小化在離合器7或減速器4中使用的潤滑劑通過外壁30a的外周壁洩漏到電動機2以避免潤滑劑粘附到集流器8或電刷10上，這將導致電刷10使用壽命的降低。
圖4表示根據本發明的第三實施例的常嚙合起動器1。與第一實施例中使用的相同標號將代表相同的零件，並將在此省略其詳細的說明。
離合器罩35被捲曲以與外凸臺30b的外周邊形成氣密結合，從而最小化外凸臺30b與離合器罩35之間的間隙以避免潤滑劑從離合器7中的洩漏。其它裝置與第一實施例中的那些相同。
圖5是表示設置密封構件36的離合器7的變型的部分垂直剖視圖。
密封構件36由一個油密封件實施，該油密封件由金屬環36a、烘烤或粘貼到金屬環36a的合成橡膠製成，同時彈簧36c圍繞在橡膠的密封唇36b的周邊裝配。該油密封件壓配到離合器罩35的圓柱部分35a中並保持相對於離合器罩35不旋轉。由彈簧36c將密封唇36b推進到恆定緊貼離合器內部29的圓周邊以在其間形成氣密密封。該油密封件還設置防塵唇36d用以避免灰塵侵入離合器7。
圖6表示圖5的油密封件的變型，該變型不設置彈簧36c。圖6的油密封件具有嵌入合成橡膠中的金屬環36a。該合成橡膠設置密封唇36b。
圖7表示圖5的油密封件的另一變型，該變型不設置彈簧36c。圖7的油密封件具有要壓配到離合器罩35中的部分並僅由金屬環36a構成。密封唇36b被烘烤或粘貼到金屬環36a的內邊緣。
如上所述型式的油密封件的使用有助於容易滿足密封要求的變化，例如由在其中使用起動器1的環境條件變化所引起的。如圖5至7的任意一個表示的型式的油密封件是在JIS(日本工業標準)中標準化的並容易得到，因此導致起動器1的總生產成本降低。
如在起動器1中使用的油密封件可以是不同於圖5至7中表示的那些的一種型式。
儘管以優選實施例已經公開了本發明以便更好地理解它，但是應該理解不偏離本發明的原則可以用各種方法實施本發明。因此，本發明應該被理解成包括所有可能的實施例和對所示實施例的變型，可以實施該變形而不偏離在所附權利要求中所述的本發明的原則。
權利要求
1.一種發動機起動器，其包括電動機，其包括一個設置有電樞軸的電樞，在電樞軸的一端上裝有與電刷接觸的集流器，以向電樞供給起動電流；輸出軸；單向離合器，其置於所述電動機的電樞軸上，所述單向離合器工作以允許電樞軸僅在正常方向旋轉；減速器，其工作以降低電樞軸在正常方向旋轉的速度，當通過所述單向離合器傳遞時，對所述輸出軸提供扭矩；小齒輪，其被設置為常嚙合於一個與發動機結合的齒圈，所述小齒輪與所述輸出軸一道旋轉以傳遞所述輸出軸的扭矩到齒圈以起動發動機；安裝在所述單向離合器中的密封機構，所述密封機構工作以阻斷在所述單向離合器中使用的潤滑劑向所述電動機洩漏。
2.權利要求1所述的起動器，其中所述單向離合器包括與所述電動機電樞軸整件地形成的離合器內部、與該離合器內部同軸設置的離合器外部並保持不旋轉，以及置於離合器內部與離合器外部之間的離合器構件，該離合器構件被設計成使離合器內部與離合器外部脫開結合以允許電樞軸在正常方向旋轉，而當扭矩在與正常方向相反的方向作用到所述單向離合器上時，形成與離合器內部和離合器外部的穩固結合以阻斷扭矩到電樞軸的傳遞。
3.權利要求2所述的起動器，其中所述單向離合器還包括一個安裝在離合器外部上的離合器罩，同時其中所述密封機構具有一個設置在離合器罩中的密封構件從而在離合器罩與電樞軸之間增進氣密密封。
4.權利要求3所述的起動器，其中所述密封構件由橡膠製成，烘烤到離合器罩上以形成密封構件與離合器罩之間的結合。
5.權利要求3所述的起動器，其中所述密封構件是由離合器罩保持不旋轉的油密封件。
6.權利要求3至5的任一款所述的起動器，其中以其接觸放置密封構件的離合器內部的部分具有基本上與離合器內部的其餘部分相同的直徑。
7.權利要求3至6的任一款所述的起動器，其中離合器罩被壓配到離合器外部的外周邊上。
8.權利要求2至7的任一款所述的起動器，還包括一個置於離合器外部的外周邊上的第二密封構件，以便在所述減速器與所述電動機之間形成氣密密封。
9.權利要求1至8的任一款所述的起動器，其中在所述減速器與所述單向離合器中使用的潤滑劑的每一種由包含油基、增稠劑和添加劑的油脂製成，該油脂與油基的型號相同。
全文摘要
提供一種發動機的常嚙合起動器，該起動器設置有小齒輪，該小齒輪常嚙合於一個與發動機結合的齒圈，以便將起動器的輸出軸的扭矩傳遞到齒圈以起動發動機。該起動器還包括置於安裝在起動器中的電動機的電樞軸上的單向離合器及安裝在單向離合器中的密封機構。該單向離合器工作以允許電樞軸僅在正常方向旋轉。該密封機構工作以阻斷在單向離合器中使用的潤滑劑向電動機洩漏，因而避免潤滑劑粘附到電動機的電刷或集流器上以確保起動器的要求壽命。
文檔編號F02N11/00GK1932281SQ20061015187
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月13日 優先權日2005年9月13日
發明者大村知宏 申請人:株式會社電裝