专利名称：启动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种启动器，其包括减小了马达的旋转速度的行星齿轮型减速装置。在这种减速装置中，行星齿轮的支承销固定于单向离合器的外部板上。并且，旋转力被通过这种单向离合器传输至输出轴。
背景技术：
本发明的申请人已经在较早的专利申请中提出了一种具有这种类型结构的启动器(参看日本专利申请No.2003-64791，其与美国专利申请出版物No.2004/0177710 A1相一致)。
如图4所示，这种启动器包括行星齿轮型减速装置1100和单向离合器1120。行星齿轮型减速装置1100减小了马达的旋转速度。减速装置1100的减速后的旋转运动被通过单向离合器1120传输至输出轴1110。根据这种启动器，输出轴1110朝向发动机(即，沿与马达相对的方向)移动，以便使得支承于输出轴1110的端部处的小齿轮可与发动机的环形齿轮啮合。根据这种启动器，分别支承着行星齿轮1130的支承销1140通过压配合固定于单向离合器1120的离合器外部1150上。
一般地，启动器所用的行星齿轮型减速装置1100在行星齿轮1130与太阳齿轮1160之间具有齿隙(即互相啮合的齿之间的相当大的游隙)并且在行星齿轮1130和内齿轮1170之间也具有齿隙。根据上述启动器，沿径向在行星齿轮1130与支承销1140之间的振动就被传输至其上固定着支承销1140的离合器外部1150。然而，当离合器1150的振动大于输出轴1110的振动和离合器内部1180的振动之和时，由于行星齿轮1130与支承销1140的振动就会产生扭转运动。这就将会产生作用于支承销1140和作用于行星齿轮1130上的应力，并且将会引起环绕着支承销1140联接的齿轮轴承1190的磨损以及行星齿轮1130的齿面的磨损。支承销1140就可能从离合器外部1150上脱落。
而且，本发明涉及一种具有悬臂支承结构的启动器，根据这种启动器，输出轴在一端侧通过螺旋花键联接与管的内圆柱形表面联接，并且在另一端处通过固定于壳体上的轴承进行支承，并且小齿轮置于输出轴的从轴承向外伸出的端部上。
美国专利申请出版物No.2003/0097891公开了一种所谓的悬臂支承结构的启动器，其具有置于输出轴的轴承外侧的小齿轮。这种公开于现有技术文献的图3中的启动器包括主动轴和基本上为圆柱形的输出轴，主动轴接收马达的驱动力并且响应于这种驱动力而旋转，输出轴通过螺旋花键联接与该主动轴的外部圆柱形表面连接并且由壳体通过轴承支承。小齿轮提供于输出轴的从轴承伸出壳体之外的端部处。
然而，根据上述常规型启动器，输出轴只由一个轴承支承。当输出轴相对于主动轴朝向发动机伸出时，输出轴从轴承伸出的悬伸部分就很大。输出轴将会易于倾斜。因此，当小齿轮与环形齿轮啮合以便启动发动机时，输出轴就绕着轴承在倾斜状态下旋转。过多的负载就会作用于轴承上。轴承的寿命将会减少。而且，在倾斜状态下旋转的输出轴产生噪声。
本发明的申请人已经提出了一种包括基本上为圆柱形的管和输出轴的启动器。管响应于从马达传输的旋转力而旋转。输出轴通过螺旋花键联接连接于该管的内部圆柱形表面上。小齿轮置于该输出轴的端部上。当小齿轮与环形齿轮啮合时，就通过固定于输出轴上的接合构件沿轴向对输出轴施加一个推力。根据这种启动器，管沿轴向具有长尺寸。该管的外部圆柱形表面在一个端部处由中心壳体通过第一轴承支承。而且，该管的外部圆柱形表面在另一个端部处由启动器壳体通过第二轴承支承。在第一和第二轴承之间提供了长(即轴承跨距)的距离。
根据这种设置，当输出轴朝向发动机伸出从而引起小齿轮与环形齿轮啮合时，轴承跨距就大于(即，长于)输出轴的悬伸部分(即输出轴从第二轴承朝向发动机伸出的伸出量)。即使当小齿轮与环形齿轮啮合以便启动发动机时(即，当大负载施加于输出轴上时)，这点对于抑制输出轴的倾斜非常有效。因此，轴承的寿命不会减少。噪声能够得到消除和降低。
然而，根据由本发明的申请人提出的这种现有启动器，管沿轴向具有长尺寸。管的另一端侧由启动器壳体通过第二轴承支承。在启动器壳体的内部空间中，管覆盖着输出轴的外侧。相应地，就需要设置固定于输出轴上的接合构件以便被置于管的外侧。根据由本发明的申请人提出的这种现有启动器，销被固定于开在输出轴上的孔中并且长槽形成于管上。长槽容许销退出管之外。接合构件固定于从管取出的销上。销沿着长槽取出。
根据上述设置，接合构件必须置于管的外侧。因此，接合构件的外径就很大。因此，就需要增加覆盖着接合构件的外侧的启动器壳体的外径。这就造成将启动器安装于发动机上这方面的难度。而且，使用长管或者增加接合构件的外径将会导致重量增加。
而且，当输出轴相对于管沿轴向移动时，形成于管上的长槽就会在沿着螺旋花键的扭转角旋转时发生移动。长槽不能沿着轴向形成简单的直形。需要形成基本上与螺旋花键的扭转角相对应的倾斜长槽。长槽所需的处理或加工非常复杂。
而且，输出轴不能直接固定于接合构件上。需要适当的销来连接输出轴和接合构件。需要将该销固定于输出轴上的过程(即，在输出轴上开一个用于插入销的孔的过程)而且，需要将接合构件固定于销上。按照这种方式，启动器的结构就很复杂并且用于实现这种结构的制造过程也很复杂。这将会增加制造成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够抑制离合器外部中发生的振动并且还能够抑制由于行星齿轮和支承销的振动而发生的扭转运动的启动器。
为了实现以上及其它相关目的，本发明提供了一种第一启动器，包括马达、行星齿轮型减速装置、管、单向离合器、输出轴、小齿轮、侧壁部分和支承销。根据本发明的这种第一启动器，马达具有用于产生旋转力的电枢。行星齿轮型减速装置包括提供于电枢的电枢轴(即旋转轴)上的太阳齿轮和与太阳齿轮以及与内齿轮啮合的行星齿轮，其根据行星齿轮的轨道运动来减小电枢的旋转速度。管具有基本上为圆柱形的主体，其在一个轴端侧由轴承可旋转地支承。该管的另一个轴端侧为自由端。单向离合器使用管作为离合器内部并且包括用作主动侧旋转构件的离合器外部，其通过滚子将转矩从离合器外侧传输至离合器内侧。输出轴与电枢轴同轴地放置，其一个轴端侧由轴承可旋转地并且可滑动地支承而另一个轴端侧通过花键联接连接于管的内部圆柱形表面上。小齿轮支承于输出轴上，其与输出轴整体地朝向发动机的环形齿轮移动，并且小齿轮能够与环形齿轮啮合。侧壁部分与离合器外部整体地形成，其限制滚子沿轴向移动。支承销固定于侧壁部分上，其通过齿轮轴承可旋转地支承着行星齿轮。
而且，根据本发明的第一启动器，前轴端部分提供于电枢轴上。前轴端部分伸出于太阳齿轮之前。侧壁部分具有在其径向中心区域形成的容放孔，用于通过置于容放孔中的轴承可旋转地支承电枢轴的前轴端部分。
根据上述设置，侧壁部分与离合器外部整体地形成并且由电枢轴的前轴端部分通过轴承而可旋转地支承。这种设置使得可以充分地抑制离合器外部相对于电枢轴的振动幅度。这种设置抑制了由于行星齿轮和支承销的振动而发生的扭转运动。这种设置防止了支承销从侧壁部分上脱落。而且，其可以抑制环绕着支承销联接的齿轮轴承的磨损以及行星齿轮的齿面的磨损。因此，就能够减小转矩传输损失。平滑旋转得以实现。而且，减速装置的齿轮噪声(即当齿轮互相啮合时产生的噪声)能够得以减小。
根据本发明的第一启动器，优选地，当“A”代表可相对于电枢轴沿径向移动的离合器外部的振动幅度，而“B”代表可相对于电枢轴沿径向移动的行星齿轮的振动幅度时，满足A＜B的关系。
根据上述设置，行星齿轮的径向振动幅度B大于离合器外部的径向振动幅度A。当离合器外部引起相对于电枢轴沿径向的振动时，就可以在不会引起行星齿轮与太阳齿轮的干涉以及行星齿轮与内齿轮的干涉的情况下减小作用于行星齿轮和支承销上的应力。而且，这种设置抑制了由于离合器外部和行星齿轮的振动而发生的扭转运动。转矩传输损失能够得以减小。平滑旋转得以实现。而且，减速装置的齿轮噪声能够得以减小。
根据本发明的第一启动器，优选地，当“A”代表可相对于电枢轴沿径向移动的离合器外部的振动幅度，“C”代表可沿径向移动的输出轴的振动幅度，而“D”代表可沿径向移动的离合器内部的振动幅度时，满足D＞A+C的关系。
根据上述设置，离合器内部的振动幅度D被设定成大于离合器外部的振动幅度A和输出轴的振动幅度C之和。离合器外部的振动可由离合器内部的振动来吸收。因此，这种设置抑制了由于离合器外部和输出轴的振动而发生的扭转运动。平滑转矩传输得以实现。
根据本发明的第一启动器，优选地，在通过压配合将轴承固定于在侧壁部分上形成的容放孔的内部圆柱形表面上的状态下，电枢轴的前轴端部分被插入轴承中。锥形部分提供于前轴端部分的边缘处以便完全沿周向环绕。锥形部分在将前轴端部分插入轴承中的过程中引导着前轴端部分。并且，在锥形部分被安放于轴承中之后，太阳齿轮沿轴向与行星齿轮相接触。
根据上述设置，锥形部分被提供于电枢轴的前轴端部分上。锥形部分能够在将前轴端部分插入轴承中的过程中平滑地引导着前轴端部分。而且，根据这种设置，在前轴端部分的锥形部分完全进入轴承内部之后，太阳齿轮能够沿轴向与行星齿轮相接触。换而言之，当太阳齿轮沿轴向与行星齿轮形成接触时，前轴端部分的锥形部分已经位于轴承内部。太阳齿轮的旋转中心自动地与行星齿轮的轨道中心一致。因此，太阳齿轮能够平滑地与行星齿轮啮合。电枢的装配工作很简单。
而且，鉴于上述问题，本发明提供了一种具有所谓的悬臂支承结构的新型启动器，根据这种启动器，小齿轮置于输出轴的轴承的外侧(即置于输出轴的从轴承伸出的端部处)。更具体而言，本发明的一个目的是提供一种启动器，其能够减小壳体的径向尺寸以便使得将启动器装配于发动机上的自由度可得到提高，并且能够简化结构以便减小组成零件的总数量以及另外还减小重量。
为了实现以上及其它相关目的，本发明提供了一种第二启动器，包括马达、管、输出轴和小齿轮，其为具有所谓的悬臂支承结构的启动器。根据本发明的这种第二启动器，马达产生旋转力。管具有基本上为圆柱形的主体，其响应于从马达传输的旋转力而旋转。输出轴在一个轴端侧通过螺旋花键联接而与管的内部圆柱形表面相联接。输出轴在另一个轴端侧处伸出管之外并且由固定于壳体上的第一轴承可旋转地并且可滑动地支承。小齿轮整体地或者分离地置于输出轴的从第一轴承向外(朝向发动机)伸出的端部上，其通过输出轴将从管传输的旋转力传输至发动机的环形齿轮。管的内部圆柱形表面在一个端侧处由提供于马达的旋转轴上的轴承部分通过第二轴承可旋转地支承。管的外部圆柱形表面在另一个端侧处由壳体或壳体所支承的结构构件通过第三轴承可旋转地支承。
根据上述设置，管的两个轴端能够由壳体通过第二和第三轴承稳定地支承。而且，输出轴在一个端侧处通过螺旋花键联接而与管的内部圆柱形表面相联接。输出轴在另一个轴端侧处由壳体通过第一轴承支承。因此，输出轴的两个端侧都能够得到稳定地支承。因此，就可以防止输出轴发生倾斜，即使当小齿轮与环形齿轮啮合以便启动发动机时。作用于轴承上(尤其是第一轴承上)的负载就能够得到减小。这能有效地防止轴承发生磨损。保证了轴承具有长的寿命。
本发明的第二启动器还包括输出轴移动装置，用于朝向发动机移动输出轴以便使得小齿轮能够与发动机的环形齿轮啮合。输出轴移动装置包括接合构件和致动装置。接合构件固定于从管朝向环形齿轮伸出的输出轴上。致动装置通过接合构件对输出轴施加沿轴向作用的推力。根据这种设置，接合构件并不置于管的外侧。而且，接合构件能够直接固定于输出轴上。这样，接合构件的径向尺寸就能够减小。而且，其中容纳着这种接合构件的壳体的径向尺寸就能够减小。
而且，管的轴向长度能够缩短。接合构件的外径能够减小。启动器的重量能够减小。而且，将接合构件直接固定于输出轴上，就使得可以省除在管上形成长槽的过程(即沿着螺旋花键的扭转角延伸的长槽)。而且，不需要利用销之类来连接输出轴和接合构件。这就有效地减少了所需组成零件的总数量。启动器的结构能够得以简化。组成零件的装配就变得很简单。成本的减少得以实现。
根据本发明的第二启动器，优选地，第二轴承通过压配合固定于管的内部圆柱形表面上。根据这种设置，在装配启动器的组成零件的过程中，沿着管的内部圆柱形表面将输出轴插入。然后，在一个端侧处将第二轴承装配于管的内部圆柱形表面上。第二轴承可用作输出轴的止动器。因此，启动器的装配工作就很简单。第二启动器的第二轴承可选自滚珠轴承、滚柱轴承、其它类型的滚动构件、平面轴承、以及其它类型的滑动轴承。
优选地，本发明的第二启动器还包括离合器，用于容许或禁止马达与管之间的动力传输。离合器包括互相可旋转地联接的离合器外部与离合器内部。离合器外部直接或间接地由马达驱动。离合器内部接收从离合器外部传输的马达的动力，并且离合器内部形成为管的一部分。
根据这种设置，管的轴向长度包括离合器内部的长度。这有利于提供从输出轴的一个端侧到另一个端侧延伸的长跨距(即长轴向支承跨距)。输出轴的一个端侧由管通过螺旋花键联接支承。输出轴的另一个端侧由壳体通过第一轴承支承。因此，与输出轴的朝向发动机伸出以便使得小齿轮与环形齿轮啮合的悬伸部分相比，就提供了比较长的轴向支承跨距。因此，在发动机的启动操作期间，作用于输出轴上的应力就能够减小。相应地，这种设置的启动器具有稳定的悬臂支承结构。而且，由于作用于输出轴上的应力减小，因此输出轴的径向尺寸及重量都能够减小。
此外，还优选地，本发明的第二启动器包括行星齿轮型减速装置，其具有引起轨道运动的行星齿轮以便将马达的旋转减速。离合器外部带有托架部分，齿轮轴整体地或分离地固定于托架部分上以便可旋转地支承着行星齿轮。并且，托架部分在一个端部处具有可旋转地环绕着管的外部圆柱形表面联接的联接孔。根据这种设置，离合器外部可通过行星齿轮型减速装置相对于马达的旋转轴对中。而且，离合器内部(即管)可通过第二轴承相对于马达的旋转轴对中。因此，这种设置就防止了离合器偏心，并且相应地保证了稳定的离合器性能。
而且，根据本发明的第二启动器，优选地，离合器具有与离合器外部整体地提供的外部板。外部板具有开于径向中心区域处的孔。从动齿轮或引导花键形成于孔的内侧上。并且从动齿轮或引导花键与形成于马达的旋转轴上的主动齿轮或引导花键啮合，以便使得离合器外部由马达直接驱动。根据上述设置，离合器外部可直接相对于马达的旋转轴对中。而且，离合器内部(即管)可通过第二轴承相对于马达的旋转轴对中。因此，这种设置就防止了离合器偏心，并且相应地保证了稳定的离合器性能。
而且，根据本发明的第二启动器，优选地，致动装置包括电磁开关和旋转限制构件。电磁开关产生电磁力。旋转限制构件由电磁开关所产生的电磁力驱动并且与接合构件接合以便在输出轴开始旋转之前限制输出轴的旋转。输出轴利用马达的旋转力和螺旋花键的功能在输出轴的旋转受到旋转限制构件限制的情况下朝向发动机移动。根据上述设置，当电磁开关限制了输出轴的旋转时，电磁开关就启动旋转限制构件以便使得旋转限制构件能够与接合构件接合。因此电磁开关就需要产生只有启动旋转限制构件所需的电磁力即可。电磁开关能够减小尺寸。
而且，根据本发明的第二启动器，优选地，致动装置包括产生电磁力的电磁开关和由电磁开关驱动的移动杆。输出轴响应于通过移动杆沿轴向对接合构件施加的推力而朝着发动机移动。根据这种设置，移动杆就由电磁开关所产生的电磁力致动。移动杆将沿轴向作用的推力传输至接合构件。因此，输出轴就能够一定朝向发动机移动。这样就可以提供可靠的启动器。
而且，为了实现以上及其它相关目的，本发明提供了一种第三启动器，包括马达、管、输出轴和小齿轮，其为具有所谓的悬臂支承结构的启动器。马达产生旋转力。管具有基本上为圆柱形的主体，其响应于从马达传输的旋转力而旋转。输出轴在一个轴端侧通过螺旋花键联接而与管的内部圆柱形表面相联接。输出轴在另一个轴端侧处伸出管之外并且由固定于壳体上的轴承可旋转地并且可滑动地支承。小齿轮整体地或者分离地置于输出轴的从轴承向外(朝向发动机)伸出的端部上，其通过输出轴将从管传输的旋转力传输至发动机的环形齿轮。本发明的第三启动器还包括输出轴移动装置，用于朝向发动机移动输出轴以便使得小齿轮能够与环形齿轮啮合。
第三启动器的输出轴移动装置包括接合构件、旋转限制构件、电磁开关和输出轴。接合构件固定于从管朝向环形齿轮伸出的输出轴上。旋转限制构件可在输出轴开始旋转之前与接合构件接合以便限制输出轴的旋转。电磁开关产生电磁力以便驱动旋转限制构件。并且，输出轴利用马达的旋转力和螺旋花键的功能在输出轴的旋转受到旋转限制构件限制的情况下朝向发动机移动。
根据上述设置，接合构件并不置于管的外侧。而且，将接合构件直接固定于输出轴上，就有效地减小了接合构件的外径。而且，包围着接合构件的壳体的径向尺寸就能够减小。而且，管的轴向长度能够缩短。接合构件的外径能够减小。启动器的重量能够减小。
而且，将接合构件直接固定于输出轴上，就使得可以省除在管上形成长槽的过程(即沿着螺旋花键的扭转角延伸的长槽)。而且，不需要利用销之类来连接输出轴和接合构件。这就有效地减少了所需组成零件的总数量。启动器的结构能够得以简化。组成零件的装配就变得很简单。成本的减少得以实现。
根据本发明的第二启动器或第三启动器，优选地，电磁开关对接触装置执行打开和闭合控制以便按照选择向马达供应电力。在这种情况中，可以使用常见的电磁开关来执行对接触装置的打开和闭合控制并且来控制致动装置。
根据本发明的第二启动器或第三启动器，优选地，固定于输出轴上的接合构件在输出轴从发动机的环形齿轮附近返回的移动过程中与管的端面碰撞，因此管就用作止动器以便接收输出轴的向后移动力并且止挡输出轴。根据这种设置，不需要制备专用零件或部件来止挡输出轴的向后移动。因此，就可以提供简单的止动器设置，而无须增加组成零件的总数量。
而且，优选地，本发明的第二启动器或第三启动器还包括产生弹力的复位弹簧以便克服输出轴朝向发动机的移动而将输出轴推回。复位弹簧置于插入管的内部空间中的输出轴的外部圆柱形表面与管的内部圆柱形表面之间。复位弹簧的一端由提供于输出轴的外部圆柱形表面上的弹簧容放部分支承。并且，复位弹簧的另一端由提供于管的内部圆柱形表面上的弹簧容放部分支承。
根据这种设置，输出轴与管之间的相对旋转就非常小(因为输出轴与管的旋转基本上相同)，即使当小齿轮在发动机点火之后由环形齿轮驱动以及输出轴处于超限状态时也是如此。因此，复位弹簧就不需要垫圈或类似旋转吸收构件。因此，就实现了简单的设置而无须增加组成零件的总数量。成本的减少得以实现。
通过结合附图阅读以下详细描述，将可以更加清楚地理解本发明的以上及其它目的、特征和优点，图中图1为剖视图，部分地示出了根据本发明的第一实施例的启动器；图2为放大剖视图，示出了根据本发明的第一实施例的离合器及其外围设置；
图3说明了根据本发明的第一实施例的启动器的各个部分中发生的振动；图4为剖视图，示出了常规型离合器及其外围设置；图5为剖视图，示出了根据本发明的第二实施例的启动器；图6为放大剖视图，示出了根据本发明的第二实施例的管及其外围设置；图7为剖视图，示出了支承着根据本发明的第二实施例的管的内部圆柱形表面的轴承；图8为根据本发明的第二实施例的启动器所用的电路图；以及图9为剖视图，示出了根据本发明的第三实施例的启动器。
具体实施例方式
在后文中将参看附图对本发明的优选实施例进行描述。
第一实施例图1为剖视图，部分地示出了根据本发明的第一实施例的启动器。本实施例的启动器1包括马达2、减速装置(随后进行描述)、单向离合器3、输出轴4、小齿轮5、移动杆6和电磁开关7。马达2产生旋转力。减速装置减小马达2的旋转速度。由减速装置减速后的旋转被通过单向离合器3传输至输出轴4。小齿轮5置于输出轴4上。电磁开关7打开和闭合提供于马达2的电源电路中的主触点(未示出)。而且，电磁开关7产生通过移动杆6传输至输出轴4的力，以便沿轴向移动输出轴4。
马达2为直流马达，其包括场8、电枢9和电刷(未示出)等等。场8产生磁通量。电枢9具有换向器(未示出)。电刷置于该换向器上。当电磁开关7闭合主触点时，马达2就从车辆用蓄电池(未示出)接收启动电流并且电枢9产生旋转力。场8包括固定于形成了磁路一部分的轭8a的内部圆柱形表面上的场磁极8b。励磁线圈8c缠绕于场磁极8b上。场8并不限于线圈型场并且相应地可由磁铁型场来设置。
电枢9包括电枢轴9a、电枢芯9b和电枢线圈9c。电枢轴9a受到可旋转地支承。电枢芯9b固定于电枢轴9a上。电枢线圈9c缠绕于电枢芯9b上。如图2中所示，太阳齿轮10和前轴端部分9d提供于电枢轴9a的一个端侧处(即图中的左侧)。太阳齿轮10为减速装置的组成部件。前轴端部分9d伸出太阳齿轮10之前。前轴端部分9d的外径小于太阳齿轮10的底径。锥形部分9e提供于前轴端部分9d的边缘上以便完全沿周向环绕。
减速装置为众所周知的行星齿轮型减速装置，其包括上述太阳齿轮10、内齿轮12、多个既与齿轮10啮合又与内齿轮12啮合的行星齿轮13。内齿轮12被固定地紧固于中心箱体11上。行星齿轮13由托架部分15通过支承销14支承。减速装置将电枢9的旋转速度减至行星齿轮13的轨道速度。每个行星齿轮13由相应的支承销14通过齿轮轴承16可旋转地支承。每个支承销14通过压配合固定于托架部分15上。
中心箱体11置于马达2的轭8a与前壳体17之间。中心箱体11覆盖着减速装置和单向离合器3的外侧。单向离合器3包括离合器外部3a、管18和滚子3b。离合器外部3a与托架部分15整体地形成。管18具有基本上为圆柱形的主体，其形成了位于离合器外部3a的轴向内侧的离合器内部。各个滚子3b置于形成于离合器外部3a内侧的凸轮箱(未示出)中。转矩通过滚子3b从离合器外部3a传输至管18(即离合器内部)。即，离合器外部3a为主动侧旋转构件，而管18为从动侧旋转构件。
托架部分15为本发明的侧壁部分，其限制了滚子3b沿轴向朝向马达(即在图1中向右)的移动。托架部分15(即侧壁部分)具有形成于其径向中心区域处的容放孔15a。离合器外部3a与托架部分15(即侧壁部分)整体地形成，其通过置于容放孔15a的内部圆柱形表面上的轴承19(例如滚针轴承)由电枢轴9a的前轴端部分9d可旋转地支承，如图2所示。轴承19通过压配合固定于容放孔15a的内部圆柱形表面上。电枢轴9a的前轴端部分9d插入轴承19中。
电枢轴9a带有位于前轴端部分9d的边缘处的锥形部分9e(参看图2)以便完全沿周向环绕。锥形部分9e为用于在将电枢轴9a插入轴承19中的过程中引导电枢轴9a的导面。而且，前轴端部分9d的长度确定成使得当锥形部分9e全部进入轴承19内部之后，太阳齿轮10的侧面能够沿轴向与行星齿轮13的侧面接触。如图2所示，在前轴端部分9d插入轴承19中的情况下，锥形部分9e就朝向离合器(即图2的左侧)伸出轴承19之外。
管18具有提供于一个轴端侧处(图中的左侧)的轴承部分18a，如图2所示。滚珠轴承20置于轴承部分18a的外部圆柱形表面上。换而言之，管18就由中心箱体11通过滚珠轴承20可旋转地支承。管18的另一个轴端侧为自由端。管18具有形成于其内部圆柱形表面上的内螺旋花键18b。内螺旋花键18b从管18的另一端向位于轴承部分18a的径向内侧处的部分延伸。内螺旋花键18b的末端(即端部)为止动器18c，其止挡着输出轴4相对于管18的轴向移动。
输出轴4与马达2的电枢轴9a同轴地放置，尽管减速装置和单向离合器3置于其间。输出轴4的一端侧由前壳体17通过轴承21支承，而另一端插入管18的内部圆柱形空间中。输出轴4具有形成于其外部圆柱形表面上的外螺旋花键4a(参看图2)。外螺旋花键4a与内螺旋花键18b接合。利用这种设置，输出轴4能够整体地与管18旋转，同时输出轴4可相对于管18沿轴向移动。
而且，输出轴4具有在其后端部处沿轴向延伸的内孔4b(参看图2)。孔4b存储着润滑油。图1示出了分离地绕着其中心线的输出轴4。输出轴4的上半部示出了启动器1的静止状态，而输出轴4的下半部示出了启动器1的运行状态。在启动器1的运行状态中，输出轴4就向前行进以便引起小齿轮5与发动机的环形齿轮22啮合。
举例来说，小齿轮5通过花键联接而固定于输出轴4的伸出轴承21之前的前端部上。小齿轮5整体地与输出轴4旋转。小齿轮5接收由小齿轮弹簧23施加的反作用力。小齿轮弹簧23置于小齿轮5与输出轴4之间。小齿轮弹簧23朝向发动机(即在图1中向左)弹性地推动小齿轮5。小齿轮5能够沿着输出轴4移动。附连于输出轴4的前端部处的轴环24牢牢地保持着小齿轮5。小齿轮5相对于输出轴4的缩回位置应当由小齿轮弹簧23的总压缩量来限制。
电磁开关7包括励磁线圈25、柱塞26和复位弹簧27。当启动器开关(未示出)闭合时，励磁线圈25从电池接收电力。柱塞26由励磁线圈25所产生的磁力进行磁性地牵拉。复位弹簧27向柱塞26施加弹力以便使得柱塞26在励磁线圈25去激励时(即当磁力消失时)能够返回其原位。主触点根据柱塞26的移动而被打开和闭合。另一方面，电磁开关7与移动杆6配合工作以便使得输出轴4沿轴向移动。
移动杆6由杆保持器28可摆动地支承。杆保持器28固定于中心箱体11上。移动杆6的上端连接于钩29上。钩29由柱塞26保持。移动杆6的下端夹在一对提供于输出轴4上的平行垫圈30之间。利用这种设置，移动杆6将柱塞26的运动传输至输出轴4。图1示出了分离地绕着其中心线的柱塞26。柱塞26的上半部示出了电磁开关7的静止状态，而柱塞26的下半部示出了电磁开关7的运行状态。在电磁开关7的运行状态中，电力被供向励磁线圈25。
根据本实施例的启动器1满足以下关系A＜B (1)D＞A+C (2)其中“A”代表可相对于电枢轴9a沿径向移动的离合器外部3a的振动幅度，“B”代表可相对于电枢轴9a沿径向移动的行星齿轮13的振动幅度，“C”代表可沿径向移动的输出轴4的振动幅度，而“D”代表可沿径向移动的离合器内部(即管18)的振动幅度，如图3所示。
下面，将对启动器1的运行情况进行描述。
当启动器开关闭合时，电力就被供向电磁开关7的励磁线圈25。柱塞26受到磁性地牵拉。柱塞26的运动被通过移动杆6传输至输出轴4。输出轴4朝向发动机(即，沿与马达相对的方向)运动。当提供于输出轴4上的小齿轮5能够平滑地与发动机的环形齿轮22啮合时，主触点就被闭合并且电枢9产生旋转力。
另一方面，在小齿轮5不能平滑地与环形齿轮22啮合的情况中，小齿轮5将会与环形齿轮22碰撞。在这种情况中，输出轴4能够克服小齿轮弹簧23的弹力而继续前进。小齿轮5在输出轴4上滑动以便相对于输出轴4向后运动。于是，根据输出轴4的移动，小齿轮5可旋转至使得小齿轮5能够与环形齿轮22啮合的角位置上。此刻，小齿轮5被小齿轮弹簧23的反作用力向前推动。小齿轮5与环形齿轮22啮合。于是，主触点被闭合并且电枢9产生旋转力。
当小齿轮5与环形齿轮22的接合完成时，就从小齿轮5向环形齿轮22传输旋转力以便启动发动机。当启动器开关在发动机开始运行之后打开时，就没有电力供向励磁线圈25并且相应地磁力就消失。柱塞26被复位弹簧27的反作用力推回至原位。根据柱塞26的移动，主触点打开并且没有电力供向电枢9。而且，根据被推回的柱塞26的返回运动，移动杆6引起输出轴4返回至原位。输出轴4的后端面(即更靠近马达的端面)由托架部分15止挡。
根据这个实施例，前轴端部分9d提供于电枢轴9a的前端部(即更靠近小齿轮的端部)上。电枢轴9a在比前轴端部分9d更远离小齿轮的轴向位置处支承着太阳齿轮10。因此，前轴端部分9d伸出太阳齿轮10之前(即朝向小齿轮)。前轴端部分9d的外径小于太阳齿轮10。行星齿轮型减速装置置于太阳齿轮10的径向外侧处。单向离合器3置于这种行星齿轮型减速装置的小齿轮侧。单向离合器3受到可旋转地支承。单向离合器3具有由中心箱体11通过滚珠轴承20可旋转地支承的离合器内侧(即管18)。
中心箱体11具有在单向离合器3的前侧(即更靠近小齿轮的位置)从其圆柱形外壁部分垂直地并且沿径向向内方向伸出的环形壁表面。滚珠轴承20由中心箱体11的环形壁表面保持。因此，中心箱体11具有基本上为圆柱形的主体，而环形壁表面构成了其底部。中心箱体11的开口顶部朝向马达。中心箱体11的圆柱形外壁部分限定了既容纳着行星齿轮型减速装置又容纳着单向离合器3的腔室。沿轴向延伸的槽形成于限定了该容纳腔室的内壁表面的最下侧处。单向离合器3具有朝着行星齿轮型减速装置的侧壁部分15(即托架部分)。侧壁部分15具有容放着前轴端部分9d的容放孔(通孔或带有底部的孔)15a。置于孔15a中的轴承19支承着前轴端部分9d。
单向离合器3具有作为其离合器外部3a的一部分的侧壁部分15。侧壁部分15位于紧接着行星齿轮型减速装置的位置上。置于侧壁部分15上的轴承19支承着前轴端部分9d。在更靠近行星齿轮型减速装置的一侧处，提供于侧壁部分15上的孔15a的直径稍大于或基本上等于太阳齿轮10的外径。在更靠近单向离合器3的另一侧处，提供于侧壁部分15上的孔15a的直径稍小于组成了离合器内部的管18的内径。而且，与置于管18内部的输出轴4相比，在更靠近单向离合器3的一侧处，提供于侧壁部分15上的孔15a的直径小于输出轴4的外径并且大于形成于输出轴4中的孔4b的内径。
第一实施例的效果根据第一实施例的启动器1具有与托架部分15整体地形成的离合器外部3a。离合器外部3a由电枢轴9的前轴端部分9d通过轴承19可旋转地支承。这种设置使得可以充分地抑制离合器外部3a相对于电枢轴9a沿径向发生的振动。上述关系(1)能够得到满足。这个实施例抑制了由于行星齿轮13和支承销14的振动而发生的扭转运动。这个实施例防止了支承销14从托架部分15上脱落。而且，其可以抑制环绕着支承销14联接的齿轮轴承16的磨损以及行星齿轮13的齿面的磨损。因此，就能够减小通过减速装置和单向离合器3向输出轴4传输的马达转矩的传输损失。平滑旋转得以实现。而且，减速装置的齿轮噪声(即当齿轮互相啮合时产生的噪声)能够得以减小。因此，这个第一实施例的启动器1就无声。
而且，根据第一实施例的启动器1满足上述关系(2)。即，离合器内部(即管18)的振动幅度D被设定成大于离合器外部3a的振动幅度A和输出轴4的振动幅度C之和。离合器外部3a的振动可由离合器内部(即管18)的振动来吸收。因此，这个实施例能够抑制由于离合器外部3a和输出轴4的振动而发生的扭转运动。平滑转矩传输得以实现。
而且，锥形部分9e被提供于电枢轴9a的前轴端部分9d上。锥形部分9e能够在将前轴端部分9d插入轴承19中的过程中引导前轴端部分9d。而且，前轴端部分9d的长度确定成使得当锥形部分9e全部进入轴承19内部之后，太阳齿轮10能够沿轴向与行星齿轮13接触。换而言之，当太阳齿轮10的侧面沿轴向与行星齿轮13的侧面形成接触时，前轴端部分9d的锥形部分9e已经位于轴承19内部。太阳齿轮10的旋转中心自动地与行星齿轮13的轨道中心一致。因此，太阳齿轮10能够平滑地与行星齿轮13啮合。电枢9的装配工作很简单。
第二实施例图5为根据本发明的第二实施例的启动器101的剖视图。图8为根据本发明的第二实施例的启动器101所用的电路图。
这个实施例的启动器101包括马达102、管103、输出轴104、小齿轮105和输出轴移动装置(随后进行描述)。马达102产生旋转力。管103具有基本上为圆柱形的主体，其接收通过减速装置和离合器(都在随后进行描述)传输的马达102的旋转力。输出轴104可沿着管103的内部圆柱形表面沿轴向移动。小齿轮105附连于输出轴104的一个端部上。输出轴移动装置朝向发动机(即在图5中朝向侧部)移动输出轴104以便使得小齿轮105能够与发动机的环形齿轮106啮合。
马达102为众所周知的直流马达，其包括产生磁通量的场107(例如根据图5所示的实例的磁铁型场或者线圈型场)、具有换向器的电枢108和可滑动地与换向器接触的电刷109(参看图8)。马达102插入前壳体111和端架112之间。轭110形成了场107的磁路，其用作马达102的框架主体。这些构件都利用贯穿螺栓(未示出)紧固在一起。
减速装置具有众所周知的行星机构，其包括形成于马达102的旋转轴(后文中称作电枢轴108a)上的太阳齿轮113和多个各自在径向内侧处与太阳齿轮113啮合并且在径向外侧处与内齿轮114啮合的行星齿轮115。减速装置将电枢108的旋转速度减至行星齿轮115的轨道速度。
离合器包括离合器外部117、离合器内部118和离合器滚子119。行星齿轮115的轨道运动(即减速后的马达旋转)被通过可旋转地支承着行星齿轮115的齿轮轴116传送至离合器外部117。离合器内部118形成了管103的一部分。离合器滚子119置于离合器外部117与离合器内部118之间。这种离合器为单向离合器，其只容许通过离合器滚子119从离合器外部117向离合器内部118(即向管113)进行转矩传输。换而言之，这种离合器禁止从离合器内部118向离合器外部117进行转矩传输。
托架部分120与离合器外部117整体地形成，其支承着行星齿轮115的齿轮轴116。圆形联接孔在托架部分120的径向中心区域处开口，其环绕着管103的外部圆柱形表面联接。齿轮轴116与托架部分120整体地形成。替代地，可以分离地形成齿轮轴116并且在以后将这些齿轮轴116固定于托架部分120上。举例来说，优选地使用压配合将各个齿轮轴116固定于开在托架部分120上的接合孔中。
如图6中所示，管103具有形成于其基本上为圆柱形的内部圆柱形表面上的内螺旋花键103a。在形成了内螺旋花键103a的一个轴端侧处(即图6的右侧)，管103的内部圆柱形表面(即内螺旋花键103a的内部圆柱形表面)由提供于马达102的电枢轴108a上的轴承部分108b通过轴承121(用作本发明的第二轴承)支承，以便可相对于轴承部分108b旋转。在另一个轴端侧处，管103的外部圆柱形表面由固定于前壳体111上的中心箱体122(用作本发明的结构构件)通过轴承123可旋转地支承。
根据这个实施例的管103，与轴承123接触的一个外部圆柱形表面的外径稍小于用作离合器内部118的另一个外部圆柱形表面的外径。在这两个外部圆柱形表面之间提供了台阶。轴承123夹在这个台阶与提供于另一端侧(远离离合器的端面)处的固定构件124之间。固定构件124，例如垫圈或止动环，固定于管103的外部圆柱形表面上。因此，台阶和固定构件124就配合地限制轴承123沿轴向的移动。而且，形成于管103的内部圆柱形表面上的内螺旋花键103a从管103的一个轴端向比离另一个轴端侧更近的中间部分延伸。内螺旋花键103a终止处的中间部分被构置形成止动器103b，其止挡着输出轴104朝向发动机的移动。
如图7所示，支承着管103的内部圆柱形表面的轴承121为滚珠轴承，其包括内座圈121a、外座圈121b和滚珠121c(滚动构件)。滚珠121c介于内座圈121a与外座圈121b之间，其容许内座圈121a与外座圈121b相对旋转。内座圈121a通过松配合绕着提供于电枢轴108a上的轴承部分108b的外部圆柱形表面联接。外座圈121b通过压配合固定于管103的内部圆柱形表面(即内螺旋花键103a的内部圆柱形表面)上。可以使用其它滚动构件例如滚柱轴承来代替使用滚珠轴承。
如图6所示，输出轴104在一个轴端侧处具有大直径部分。较大直径部分的外径稍大于其它部分。较大直径部分具有形成于其外部圆柱形表面上的外螺旋花键104a。外螺旋花键104a与形成于管103的内部圆柱形表面上的内螺旋花键103a啮合。如图5所示，输出轴104的另一个端侧为较小直径部分，其外径小于较大直径部分。较小直径部分伸出管103的端面之外并且朝向发动机(即在图5中向左)延伸。输出轴104的前端由固定于前壳体111的端部上的轴承125可旋转地并且可滑动地支承。轴承125的外侧(即图5中的左侧)带有密封构件126，其防止外部物质通过轴承125与输出轴104之间的间隙进入。
当输出轴104引起朝向发动机相对于管103的移动时，外螺旋花键104a的端部与内螺旋花键103a的末端(即止动器103b)碰撞，因而止挡了输出轴104的移动。管103环绕着输出轴104(较小直径部分)。复位弹簧127(参看图6)置于输出轴104(较大直径部分)的外部圆柱形表面与管103的内部圆柱形表面之间，其施加弹力以便将输出轴104朝向马达推回。复位弹簧127的一端由在较大直径部分与较小直径部分之间提供于输出轴104的外部圆柱形表面上的台阶104b(用作本发明的弹簧容放部分)支承。复位弹簧127的另一端由提供于管103的另一端部的内侧处的弹簧容放部分103c支承。
小齿轮105通过花键联接而连接于输出轴104的从轴承125向外(朝向发动机)伸出的端部上。小齿轮105可整体地与输出轴104旋转。输出轴移动装置包括接合构件128、旋转限制杆129和电磁开关131。接合构件128具有环形形状，其固定于输出轴104上。旋转限制杆129垂直于接合构件128的旋转方向(即输出轴104的旋转方向)延伸并且可与接合构件128接合。电磁开关131通过连杆130致动旋转限制杆129。
接合构件128通过压配合固定于从管103的端面朝向发动机的环形齿轮106伸出的输出轴104(较小直径部分)的外部圆柱形表面上。接合构件128沿轴向和周向都刚性地固定于输出轴104上。而且，接合构件128具有连续地提供于其外部圆柱形表面上的凸凹部分128a。凸凹部分128a沿着周向延伸并且可与旋转限制杆129接合。用于将接合构件128固定于输出轴104上的方法并不限于压配合联接。因此，可以使用任何其他方法(例如滚花联接)来将接合构件128沿径向和周向都刚性地固定于输出轴104上。
无需多言，接合构件128相对于输出轴104的固定位置为沿轴向比支承着输出轴104的轴承125更靠内的内侧(即更靠近马达的轴向位置)。而且，接合构件128的固定位置与在启动器101的静止状态(即图5所示的状态)中接合构件128同管103的前端面形成接触处的位置相对应。接合构件128具有将输出轴104止挡在静止位置上的止动器的功能。更具体而言，当在输出轴104一度朝向发动机的环形齿轮106移动之后，输出轴104被复位弹簧127的反作用力推动时，输出轴104就返回至图5的静止位置。接合构件128与管103的前端面碰撞。
旋转限制杆129通过连杆130与用于接收电磁开关131的电磁力的臂部分132(参看图5)整体地形成。作为一个实际的例子，杆状弹簧材料被形成环形。环形弹簧材料的两个端部都在基本上沿径向相对的位置处垂直于同一方向弯曲。一个端部被构置形成旋转限制杆129，而另一个端部被构置形成臂部分132。
旋转限制杆129相隔微小的间隙沿径向置于接合构件128的外侧处，如图5所示。当电磁开关131的电磁力作用于臂部分132上时，臂部分132就在图中被向下推动。旋转限制杆129在这种情况下与臂部分132一起被向下推动。旋转限制杆129与接合构件128的凸凹部分128a接合以便限制接合构件128的旋转。另一方面，一旦电磁开关131的电磁力消失，旋转限制杆129就在弹簧(未示出)的反作用力下与接合构件128的凸凹部分128a脱离接合。旋转限制杆129和臂部分132就一起返回至图5所示的位置。
连杆130将电磁开关131的电磁力传输至臂部分132。举例来说，连杆130具有通过在两端侧处将杆状金属构件弯曲预定角度而形成的曲柄形状。连杆130的一个端侧通过钩134(参看图5)连接于电磁开关131的柱塞133(参看图8)上。连杆130的另一个端侧直接与臂部分132接合。当用作上述输出轴移动装置时，电磁开关131就执行如图8所示提供于马达102的电源电路中的接触装置(即，主触点A1和副触点B1)的打开和闭合操作。电磁开关131包括励磁线圈135(参看图8)、上述柱塞133、以及复位弹簧(未示出)。如图5中所示，电磁开关131置于启动器101的后端处(即马达102远离发动机的后侧处)。端架112覆盖着电磁开关131的外侧。
励磁线圈135如图8所示通过启动器开关136(即点火开关)接收来自电池137的电力。励磁线圈135响应于所供的电力而产生磁力。当励磁线圈135产生磁力时，插入励磁线圈135的内部空间中的柱塞133被朝向磁性静止芯(未示出)受到磁性地牵拉。柱塞133在图5中向上移动以便闭合副触点B1和主触点A1。当励磁线圈135去激励时(即，当磁力消失时)，复位弹簧就将柱塞133推回至原位，以便打开主触点A1和副触点B1。
主触点A1包括第一静触点139和第一动触点140。第一静触点139通过端螺栓138连接于电池137的正(+)电极上。第一动触点140通过电刷引线109a连接于具有正极性的电刷109上(参看图8)。第一动触点140由触点保持器141保持。触点保持器141与第一动触点140绝缘并且连接于柱塞133上。第一动触点140与第一静触点139相对并且可与柱塞133一起整体地运动。端螺栓138从端架112的内部向外部延伸，如图5所示。第一静触点139在端架112的内侧处整体地提供于端螺栓138上。蓄电池缆线142(参看图8)在端架112的外侧处连接于端螺栓138的外螺纹部分上。
副触点B1包括第二静触点143和第二动触点144。第二静触点143电连接于第一静触点139上。第二动触点144与第一动触点140整体地形成。第二动触点144与第二静触点143并且引起相对于第二静触点143的移动。第二静触点143由电阻大于第一静触点139的碳材料或类似材料制成。举例来说，第二静触点143通过金属板(未示出)固定于端螺栓138上。举例来说，第二动触点144为弯曲成U形构型以便具有适当弹力的金属板。
主触点A1和副触点B1设置成使得副触点B1早于主触点A1闭合以便在马达102的启动时期内(即在小齿轮105与环形齿轮106啮合之前的很短时期内)抑制电枢108的旋转速度。更具体而言，如图8所示，共同形成副触点B1的第二静触点143与第二动触点144之间的间隙短于共同形成主触点A1的第一静触点139与第一动触点140之间的间隙。
在后文中，将对启动器101的运行情况进行说明。
当启动器开关136闭合时，电磁开关131的励磁线圈135就受到激励并且产生磁力。柱塞133受到所产生的磁力磁性地牵拉并且在图5中向上移动。柱塞133的移动被通过连杆130传输至臂部分132。臂部分132和旋转限制杆129都在图5中向下移动。旋转限制杆129与接合构件128的凸凹部分128a接合，从而限制输出轴104的旋转。
而且，在柱塞133的移动过程中，副触点B1早于主触点A1闭合。由于第二静触点143具有更大的电阻，因此较小的启动电流就从电池137流至电枢108。电枢108以较低速度旋转。电枢108的旋转由减速装置进一步减小，并且通过离合器传输至管103。因此，管103以较低速度旋转。在这种情况下，输出轴104的旋转就受到限制。因此，由于螺旋花键的功能，管103的旋转力被转变成推力(即向前推进力)。转变后的推力(即向前推进力)作用于输出轴104上。因此，输出轴104就向前(即朝向发动机)移动。
根据输出轴104的移动，置于输出轴104上的小齿轮105就能够平滑地与发动机的环形齿轮106接合。随后，旋转限制杆129就与接合构件128的凸凹部分128a脱离接合。旋转限制杆129移入接合构件128的后侧(即更靠近管103的一侧)中，从而解除对输出轴104的旋转限制。而且，旋转限制杆129的前边缘支承着接合构件128的后端面，从而限制输出轴104的向后运动。其优选地将推力轴承(未示出)附连于接合构件128的后侧上，因此旋转限制杆129的前端就与这种推力轴承形成接触。在这种情况中，推力轴承能够吸收接合构件128的旋转并且相应地能够抑制旋转限制杆129的变形。
另一方面，当小齿轮105和环形齿轮106的侧面互相碰撞时，小齿轮105和环形齿轮106就不能平滑地互相接合。此刻，就止挡了输出轴104的移动。管103的旋转力尚未被转变成推力。管103的旋转力用来旋转输出轴104。此刻，输出轴104的旋转就受到旋转限制杆129的限制。由于形成旋转限制杆129的弹簧材料具有弹性，因此，旋转限制杆129就容许输出轴104在旋转限制杆129与接合构件128的凸凹部分128a接合的情况下进行微小的旋转(例如，与小齿轮105的单个齿相对应的旋转)。由于这种微小的旋转，因此输出轴104能够到达小齿轮105能够与环形齿轮106啮合处的角位置。于是，输出轴104接收推力并向前推进。小齿轮105就能够与环形齿轮106啮合。
随后，当当主触点A1闭合时，大电流就通过电阻比副触点B1小的主触点A1流入马达102。因此，电枢108就以更高速度旋转。电枢108的高速旋转由减速装置减速。然后减速后的旋转通过离合器被传输至管103。输出轴104和管103整体地以更高速度旋转。旋转力被通过小齿轮105和环形齿轮106传输至发动机，因而启动发动机。
当启动器开关136在发动机开始运行之后打开时，就没有电力供向励磁线圈135并且相应地磁力就消失。柱塞133被复位弹簧的反作用力推回至原位。根据柱塞133的移动，臂部分132就脱离了通过连杆130施加的力。因此旋转限制杆129就脱离了在图5中沿向下方向作用的推力。旋转限制杆129和臂部分132一起在复位弹簧的反作用力下返回至上部位置。因此，旋转限制杆129就被从接合构件128的后侧拉出。输出轴104的向后运动不再受到限制。输出轴104就在复位弹簧127的反作用力下被朝向马达102推回。接合构件128与管103的端面碰撞并且止挡于静止位置上。
第二实施例的效果根据上述启动器101，管103的内部圆柱形表面(即内螺旋花键103a的内部圆柱形表面)在一个端侧处由提供于马达102的电枢轴108a上的轴承部分108b通过轴承121可旋转地支承。管103的外部圆柱形表面在另一个轴端侧处由中心箱体122通过轴承123可旋转地支承。输出轴104在一个端侧处通过螺旋花键联接而与管103的内部圆柱形表面相联接。输出轴104在另一个轴端侧处由前壳体111的端部通过轴承125支承。因此，输出轴104的两个端侧都能够得到稳定地支承。因此，就可以防止输出轴104发生倾斜，即使当小齿轮105与环形齿轮106啮合以便启动发动机时。作用于轴承上(尤其是轴承125上)的负载就能够得到减小。这能有效地防止轴承125发生磨损。保证了轴承125具有长的寿命。
而且，离合器内部118形成为管103的一部分。即，管103的轴向长度包括离合器内部118的长度。这有利于提供从输出轴104的一个端侧到另一个端侧延伸的长跨距。输出轴104的一个端侧由管103通过螺旋花键联接支承。输出轴104的另一个端侧由前壳体111的端部通过轴承125支承。因此，与输出轴104的朝向发动机伸出以便使得小齿轮105与环形齿轮106啮合的悬伸部分相比，就提供了比较长的轴向支承跨距。因此，在发动机的启动操作期间，作用于输出轴104上的应力就能够减小。相应地，这个实施例的启动器101具有稳定的悬臂支承结构。而且，由于作用于输出轴104上的应力减小，因此输出轴104的径向尺寸及重量都能够减小。
在第二实施例中公开的启动器101具有的环形接合构件128直接固定于输出轴104(即较小直径部分)的外部圆柱形表面上，从管103的端面伸出。在这种情况中，与上述常规型启动器相比，接合构件128的径向尺寸就能够减小。具有用于容纳接合构件128的内部空间的前壳体111的外径也能够减小尺寸。启动器101安装于发动机上的可安装性良好。将启动器101装配于发动机上的自由度能够得到提高。
而且，将接合构件128直接固定于输出轴104上，就使得可以省除在管103上形成长槽的过程(即沿着螺旋花键的扭转角延伸的长槽)。而且，不需要利用销之类来连接输出轴104和接合构件128。这就有效地减少了所需组成零件的总数量。启动器101的结构能够得以简化。组成零件的装配就变得很简单。不需要将管103的另一端侧延伸至前壳体111的端部上。管103的总长度能够缩短。而且，由于接合构件128的尺寸减小以及上述输出轴104的尺寸减小，因此启动器101的重量就能够减小。
而且，在输出轴104从发动机侧返回至马达侧的移动过程中，固定于输出轴104上的接合构件128与管103的端面碰撞。管103用作止动器以便接收输出轴104的向后移动力并且止挡输出轴104。因此，这个实施例不需要专用零件或部件来接收输出轴104的向后移动力并且止挡输出轴104。因此，这个实施例就提供了止动器设置而无须增加成本。
而且，复位弹簧127置于管103的内部圆柱形表面与输出轴104的外部圆柱形表面之间。复位弹簧127用来将输出轴104推回原位。复位弹簧127夹在提供于输出轴104上的台阶104b(即弹簧容放部分)与管103的弹簧容放部分103c之间。根据这种设置，输出轴104与管103之间的相对旋转就非常小(因为输出轴104与管103的旋转基本上相同)，即使当小齿轮105在发动机点火之后由环形齿轮106驱动以及输出轴104处于超限状态时也是如此。因此，复位弹簧127就不需要垫圈或类似旋转吸收构件。
根据在第二实施例中公开的启动器101，在一个端侧处支承着管103的内部圆柱形表面的轴承121例如为滚珠轴承。轴承121由提供于电枢轴108a上的轴承部分108b支承。这个滚珠轴承的外座圈121b通过压配合固定于管103的内部圆柱形表面上。内座圈121a通过松配合绕着轴承部分108b的外部圆柱形表面联接。根据这种设置，滚珠轴承能够防止输出轴104在启动器101的各个组成零件的装配过程中发生脱落。即，输出轴104由复位弹簧127的反作用力推动。滚珠轴承(即轴承121)防止了输出轴104从管103上脱落。能够便于其它零件的装配。
而且，根据在第二实施例中公开的启动器101包括用于减小马达102的旋转速度的行星齿轮型减速装置。分别支承着行星齿轮115的齿轮轴116整体地或分离地固定于离合器外部117的托架部分120上。而且，托架部分120具有形成于径向中心区域处的圆形联接孔。管103的外部圆柱形表面在一个端侧处可旋转地联接于托架部分120中。根据这种设置，离合器外部117能够通过行星齿轮型减速装置相对于电枢轴108a对中。而且，离合器内部118(即管103)能够通过轴承121相对于电枢轴108a对中。因此，这个实施例就防止了离合器偏心，并且相应地保证了稳定的离合器性能。
第三实施例图9为剖视图，示出了根据本发明的第三实施例的启动器101。根据第三实施例的启动器101为以下这样一种型式，根据这种型式，电枢108的旋转速度并不减小并且通过离合器传输至管3。根据第三实施例的启动器101不同于根据第二实施例的启动器101之处在于在马达102与离合器之间并未提供减速装置。根据第三实施例的启动器101的其它设置与公开于第二实施例中的启动器101基本上相同。在后文中将对根据第三实施例的马达102和离合器的连接结构进行说明。
离合器包括与离合器外部117整体地提供的外部板117a。外部板117a具有开于径向中心区域处的孔。从动齿轮117b(或引导花键)形成于该孔的内侧上。从动齿轮117b(或引导花键)与形成于电枢轴108a上的主动齿轮108c(或引导花键)啮合。因此，离合器外部117就由马达102直接驱动。
根据上述设置，输出轴104就得到稳定的支承。因此，象第二实施例中所示的启动器101一样，第三实施例就提供了一种具有稳定悬臂支承结构的启动器101。而且，离合器外部117能够直接相对于电枢轴108a对中。而且，离合器内部118(即管103)也能够通过轴承121(即滚珠轴承)相对于电枢轴108a对中。因此，这个实施例能够防止离合器偏心。稳定的离合器性能能够得到保证。
修改型实例根据上述第二和第三实施例，用于使得输出轴104朝向发动机移动的装置包括固定于输出轴104上的接合构件128和与接合构件128接合的旋转限制构件129。根据这种设置，输出轴104能够利用马达102的旋转力和螺旋花键的功能在输出轴104的旋转受到旋转限制构件限制的情况下朝向发动机移动。然而，可以采用使用用于推动输出轴104的移动杆的机构。在这种情况下，移动杆由电磁开关131的电磁力驱动。输出轴104响应于通过移动杆沿轴向施加于固定在输出轴104上的接合构件128上的推力朝向发动机移动。
而且，公开于上述第二或第三实施例中的启动器101包括两个轴承121和123来支承管103。然而，可以只使用一个轴承(例如只使用轴承123)来支承管103。在这种情况下，与公开于第二或第三实施例中的启动器101相比，输出轴104的支承稳定性可能稍微降低。然而，通过将接合构件128(例如通过压配合)直接固定于输出轴104上从管103的端面伸出的部分处，可以减小接合构件128的径向尺寸。同时，前壳体111的外径能够减小。
尽管第二和第三实施例公开了滚珠轴承作为轴承121的实例，但轴承121可以使用其它类型的滚动构件，例如滚柱轴承和平面轴承。
权利要求
1.一种启动器，包括马达(2；102)，具有用于产生旋转力的电枢(9；108)；行星齿轮型减速装置，包括提供于所述电枢的电枢轴(9a；108a)上的太阳齿轮(10、113)和与所述太阳齿轮(10；113)以及与内齿轮啮合的行星齿轮(13；115)，用于根据所述行星齿轮的轨道运动来减小所述电枢的旋转速度；管(18；103)，具有基本上为圆柱形的主体，并且在一个轴端侧由轴承可旋转地支承，另一个轴端侧为自由端；单向离合器(3；117，118)，使用所述管作为离合器内部并且包括用作主动侧旋转构件的离合器外部(3a；117)，用于通过滚子(3b；119)将转矩从所述离合器外部传输至所述离合器内部；输出轴(4；104)，与所述电枢轴同轴地放置，其一个轴端侧由轴承(21；125)可旋转地并且可滑动地支承而另一个轴端侧通过花键联接(4a、18b；103a、104a)连接于所述管的内部圆柱形表面上；小齿轮(5；105)，支承于所述输出轴上并且与所述输出轴整体地朝向发动机的环形齿轮(22；106)移动，以便使得所述小齿轮能够与所述环形齿轮啮合；以及前轴端部分(9d；108b)，提供于所述电枢轴(9a；108a)上，伸出于所述太阳齿轮(10；113)之前，所述前轴端部分(9d；108b)由所述管(18；103)或所述离合器外部(3a；117)通过轴承支承。
2.一种启动器，包括马达(2)，具有用于产生旋转力的电枢(9)；行星齿轮型减速装置，包括提供于所述电枢的电枢轴(9a)上的太阳齿轮(10)和与所述太阳齿轮(10)以及与内齿轮啮合的行星齿轮(13)，用于根据所述行星齿轮的轨道运动来减小所述电枢的旋转速度；管(18)，具有基本上为圆柱形的主体，并且在一个轴端侧由轴承可旋转地支承，另一个轴端侧为自由端；单向离合器(3)，使用所述管作为离合器内部并且包括用作主动侧旋转构件的离合器外部(3a)，用于通过滚子(3b)将转矩从所述离合器外部传输至所述离合器内部；输出轴(4)，与所述电枢轴同轴地放置，其一个轴端侧由轴承(21)可旋转地并且可滑动地支承而另一个轴端侧通过花键联接(4a、18b)连接于所述管的内部圆柱形表面上；小齿轮(5)，支承于所述输出轴上并且与所述输出轴整体地朝向发动机的环形齿轮(22)移动，以便使得所述小齿轮能够与所述环形齿轮啮合；侧壁部分(15)，与所述离合器外部(3a)整体地形成，以便限制所述滚子(3b)沿轴向移动；以及支承销(14)，固定于所述侧壁部分上，用于通过齿轮轴承(16)可旋转地支承着所述行星齿轮，其中前轴端部分(9d)提供于所述电枢轴(9a)上并且伸出于所述太阳齿轮(10)之前，以及所述侧壁部分(15)具有在其径向中心区域形成的容放孔(15a)，用于通过置于所述容放孔(15a)中的轴承(19)可旋转地支承所述电枢轴(9a)的所述前轴端部分(9d)。
3.根据权利要求1或2所述的启动器，其中当“A”代表可相对于所述电枢轴(9a)沿径向移动的所述离合器外部(3a)的振动幅度，而“B”代表可相对于所述电枢轴(9a)沿径向移动的所述行星齿轮(13)的振动幅度时，满足A＜B的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的启动器，其中当“A”代表可相对于所述电枢轴(9a)沿径向移动的所述离合器外部(3a)的振动幅度，“C”代表可沿径向移动的所述输出轴(4)的振动幅度，而“D”代表可沿径向移动的离合器内部的振动幅度时，满足D＞A+C的关系。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的启动器，其中在通过压配合将所述轴承(19)固定于在所述侧壁部分(15)上形成的所述容放孔(15a)的内部圆柱形表面上的情况中，所述电枢轴(9a)的所述前轴端部分(9d)被插入所述轴承(19)中，锥形部分(9e)提供于所述前轴端部分(9d)的边缘处以便完全沿周向环绕，以用于在将所述前轴端部分插入所述轴承中的过程中引导着所述前轴端部分，以及在所述锥形部分被安放于所述轴承中之后，所述太阳齿轮(10)沿轴向与所述行星齿轮(13)相接触。
6.一种启动器，包括马达(102)，产生旋转力；管(103)，响应于从所述马达传输的旋转力而旋转并且具有基本上为圆柱形的主体；输出轴(104)，在一个轴端侧通过螺旋花键联接而与所述管的内部圆柱形表面相联接，并且所述输出轴在另一个轴端侧处伸出所述管之外并由固定于壳体上的第一轴承(125)可旋转地且可滑动地支承；小齿轮(105)，整体地或者分离地置于所述输出轴的从所述第一轴承向外伸出的端部上，用于通过所述输出轴将从所述管传输的旋转力传输至发动机的环形齿轮(106)；以及输出轴移动装置，用于朝向所述发动机移动所述输出轴以便使得所述小齿轮能够与所述环形齿轮啮合，其中所述基本上为圆柱形的管的内部圆柱形表面在一个端侧处由提供于所述马达的旋转轴(118a)上的轴承部分(118b)通过第二轴承(121)可旋转地支承；所述基本上为圆柱形的管的外部圆柱形表面在另一个端侧处由所述壳体或所述壳体所支承的结构构件(122)通过第三轴承(123)可旋转地支承；以及所述输出轴移动装置包括接合构件(128)和致动装置(131)，所述接合构件固定于从所述管朝向所述环形齿轮伸出的所述输出轴上，所述致动装置通过所述接合构件对所述输出轴施加沿轴向作用的推力。
7.根据权利要求6所述的启动器，其中所述第二轴承通过压配合固定于所述管的内部圆柱形表面上。
8.根据权利要求6或7所述的启动器，还包括离合器，用于容许或禁止所述马达与所述管之间的动力传输，其中所述离合器包括互相可旋转地联接的离合器外部(117)与离合器内部(118)，所述离合器外部(117)直接或间接地由所述马达驱动，所述离合器内部接收从所述离合器外部传输的马达的动力，并且所述离合器内部形成为所述管的一部分。
9.根据权利要求8所述的启动器，还包括行星齿轮型减速装置，其具有引起轨道运动的行星齿轮以便将所述马达的旋转减速，其中所述离合器外部带有托架部分(120)，齿轮轴(116)整体地或分离地固定于所述托架部分上以便可旋转地支承着所述行星齿轮，以及所述托架部分在一个端部处具有可旋转地环绕着所述管的所述外部圆柱形表面联接的联接孔。
10.根据权利要求8所述的启动器，其中所述离合器具有与所述离合器外部(117)整体地提供的外部板(117a)，所述外部板(117a)具有开于径向中心区域处的孔，从动齿轮(117b)或引导花键形成于所述孔的内侧上，并且所述从动齿轮(117b)或所述引导花键与形成于所述马达的所述旋转轴(108a)上的主动齿轮(108c)或引导花键啮合，以便使得所述离合器外部(117)由所述马达直接驱动。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的启动器，其中所述致动装置包括电磁开关(131)和旋转限制构件(129)，所述电磁开关产生电磁力，所述旋转限制构件由所述电磁开关所产生的电磁力驱动并且与所述接合构件接合以便在所述输出轴开始旋转之前限制所述输出轴的旋转，以及所述输出轴利用所述马达的旋转力和所述螺旋花键的功能在所述输出轴的旋转受到所述旋转限制构件限制的情况下朝向发动机移动。
12.根据权利要求6至10中任一项所述的启动器，其中所述致动装置包括用于产生电磁力的电磁开关(131)和由所述电磁开关驱动的移动杆，以及所述输出轴响应于通过所述移动杆沿轴向对所述接合构件施加的推力而朝着发动机移动。
13.一种启动器，包括马达(102)，产生旋转力；管(103)，响应于从所述马达传输的旋转力而旋转并且具有基本上为圆柱形的主体；输出轴(104)，在一个轴端侧通过螺旋花键联接而与所述管的内部圆柱形表面相联接，并且所述输出轴在另一个轴端侧处伸出所述管之外并由固定于壳体上的轴承(125)可旋转地且可滑动地支承；小齿轮(105)，整体地或者分离地置于所述输出轴的从所述轴承向外伸出的端部上，用于通过所述输出轴将从所述管传输的旋转力传输至发动机的环形齿轮(106)；以及输出轴移动装置，用于朝向所述发动机移动所述输出轴以便使得所述小齿轮能够与所述环形齿轮啮合，其中所述输出轴移动装置包括接合构件(128)，固定于从所述管朝向所述环形齿轮伸出的所述输出轴上；旋转限制构件(129)，可在所述输出轴开始旋转之前与所述接合构件接合以便限制所述输出轴的旋转；以及电磁开关(131)，用于产生电磁力以便驱动所述旋转限制构件，其中所述输出轴利用所述马达的旋转力和所述螺旋花键的功能在所述输出轴的旋转受到所述旋转限制构件限制的情况下朝向发动机移动。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的启动器，其中所述电磁开关对接触装置执行打开和闭合控制以便按照选择向所述马达供应电力。
15.根据权利要求6至14中任一项所述的启动器，其中固定于所述输出轴上的所述接合构件在所述输出轴从所述发动机的所述环形齿轮附近返回的移动过程中与所述管的端面碰撞，使得所述管用作止动器以便接收所述输出轴的向后移动力并且止挡所述输出轴。
16.根据权利要求6至15中任一项所述的启动器，还包括产生弹力的复位弹簧(127)以便克服所述输出轴朝向所述发动机的移动而将所述输出轴推回，其中所述复位弹簧置于插入所述管的内部空间中的所述输出轴的外部圆柱形表面与所述管的内部圆柱形表面之间，所述复位弹簧的一端由提供于所述输出轴的外部圆柱形表面上的弹簧容放部分(104b)支承，以及所述复位弹簧的另一端由提供于所述管的内部圆柱形表面上的弹簧容放部分(103c)支承。
全文摘要
行星齿轮(13)的支承销(14)通过压配合固定于托架部分(15)上。托架部分(15)包括限制滚子(3b)沿轴向移动的侧壁部分。侧壁部分具有在径向中心区域形成的容放孔(15a)。离合器外部(3a)与托架部分(15)整体地形成。离合器外部(3a)由电枢轴(9a)的前轴端部分(9d)通过轴承(19)可旋转地支承。轴承(19)通过压配合固定于容放孔(15a)的内部圆柱形表面上。锥形部分(9e)提供于电枢轴(9a)的前轴端部分(9d)的边缘处，其为用于将电枢轴(9a)导入轴承(19)中的导面。前轴端部分(9d)的长度确定成使得当锥形部分(9e)全部进入轴承(19)内部之后，太阳齿轮(10)的侧面能够沿轴向与行星齿轮(13)的侧面接触。
文档编号F02N15/02GK1641210SQ200510004548
公开日2005年7月20日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年1月16日
发明者梶野定义, 长谷川洋一, 村濑和明, 村田光广, 志贺孜, 大见正升, 仓泽忠博 申请人:株式会社电装