专利名称：具有改进的螺旋花键结构的发动机起动器的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及具有通过螺旋花键彼此接合的输出轴和小齿轮的发 动机起动器。更具体地，本发明涉及具有改进的螺旋花键结构以确保起动器的输 出轴与小齿轮之间的可靠接合的发动机起动器。
背景技术：
日本专利二级公开第H7 - 37786号揭露了 一种用于起动发动机的 起动器，其包括马达、由马达驱动的输出轴、小齿轮、以及用于将输出 轴的旋转传输至小齿轮的离合器。更具体地，该离合器包括外部构件、内部构件以及多个插置在外部 和内部构件之间的滚子。外部构件具有圆筒部分，在该圆筒部分的内表 面上形成第一螺旋花键。该第一螺旋花键与形成在输出轴的外表面上的 第二螺旋花键接合。通过第一和第二螺旋花键之间的接合，该离合器可 以沿着输出轴移动。内部构件径向设置在外部构件内并且与小齿轮一体 成型。在起动发动机的操作期间，离合器的外部和内部构件通过滚子彼此 互锁，从而允许输出轴的旋转经由离合器传输到小齿轮。当发动机已经 起动并且小齿轮开始由发动机驱动时，离合器的外部和内部构件之间的 互锁被释放，使离合器进入超程状态，此时，内部构件的旋转快于外部 构件。此外，当外部构件不能很好平衡从而与内部构件偏心时，则异常力 会作用在设置于外部和内部构件之间的滚子上，从而使超程状态不稳 定。为了稳定超程状态，在上述起动器中，进一步在输出轴上以及外部 构件的圆筒部分的内表面上分别设置了轴环和环形槽。当小齿轮和发动机的环形齿轮啮合时，输出轴的轴环将进入外部构件的环形槽内，从而 约束外部构件与内部构件的偏心。然而，本发明的发明人已发现上述起动器存在问题。更具体地，在 发动机起动操作期间，当起动器开关由于失误被操作两次时，小齿轮将 在小齿轮与环形齿轮的第 一次啮合释放之后立即又与环形齿轮再度啮 合。因此，在建立第二次啮合的过程中，小齿轮和环形齿轮之间将产生 较大的机械振动，从而导致过大的力作用在第一和第二螺旋花键上。因 此，小齿轮将斜向输出轴，从而，由于第一和笫二螺旋花键之间的局部 接触而将在所述两者之间产生过大的接触压力，进而导致第一和第二螺 旋花键发生粘附。发明内容本发明致力于解决上述问题。依照本发明，提供了一种用于起动发动机的起动器，该起动器包括 马达；由马达驱动的输出轴；设置在输出轴上的小齿轮；以及移位装置。输出轴具有形成在输出轴的外周上的第一螺旋花键。小齿轮具有形 成在小齿轮的内周上的第二螺旋花键以便与输出轴的第 一螺旋花键接 合。移位装置通过第一螺旋花键和第二螺旋花键之间的接合而使小齿轮 沿着输出轴移位，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合以便起动发动 机。此外，在该起动器中，在输出轴的第一螺旋花键和小齿轮的第二螺 旋花键之间规定如下的尺寸关系X< Y其中，X是第一螺旋花键的底部与第二螺旋花键的顶部之间的游隙，Y 是第 一螺旋花键的齿腹与第二螺旋花键的齿腹之间的齿隙。通过规定出上述尺寸关系，能够确保输出轴和小齿轮之间的可靠接 合。更具体地，当输出轴和小齿轮之间发生较大振动时，小齿轮向输出 轴的倾斜将受到限制，从而确保第一和第二螺旋花键之间具有充分的接 触面积。因此，能够防止第一和第二螺旋花键之间的粘附。在本发明的优选实施方式中，输出轴进一步包括邻近第一螺旋花键形 成并且比第一螺旋花键更靠近发动机的环形齿轮的柱形部分。该柱形部分 具有与第一螺旋花键的底径相等的外径。当小齿轮与发动机的环形齿轮啮合时，小齿轮的第二螺旋花键只有一部分与输出轴的第 一螺旋花键接 合，第二螺旋花键的其余部分支撑在输出轴的柱形部分上。通过采用上述结构，输出轴的柱形部分的外表面与小齿轮的第二螺旋花键的顶部之间的游隙等于游隙X，从而该游隙相应地比齿隙Y小。 因此，在该情况下，仍能够获得上述限制小齿轮斜向输出轴的效果，从 而确保了输出轴和环形齿轮之间的可靠接合。而且，还可以使输出轴的第一螺旋花键向柱形部分的外表面延伸， 从而当小齿轮与发动机环形齿轮啮合时，小齿轮的整个第二螺旋花键能 够与第一螺旋花键接合。然而，第一螺旋花键通常通过辊轧成形或切削成形方法制成，并且要求具有较高的精度。因此，起动器的制造成本随 着第一螺旋花键的轴向长度的增加而增加。因此，通过将输出轴构造成 包括柱形部分而使得第一螺旋花键的轴向长度减小，从而降低了起动器的制造成本。在本发明的另一优选实施方式中，小齿轮具有第一端以及具有沿小齿 轮的轴向方向与第一端相对的第二端，并且第二端定位成比第一端更靠近 发动机的环形齿轮。小齿轮还包括形成在小齿轮的第二端处的轴环部分， 该轴环部分占据小齿轮的整个圆周并且具有与第二螺旋花键的顶径相 等的内径。通过采用上述结构，小齿轮的轴环部分可以起到用于第二螺旋花键 的清扫器或者清洁器的作用。更具体地，当小齿轮停止在其停驻位置时， 灰尘或者泥土可能会沉积在输出轴的从小齿轮的第二端凸伸的部分的 外表面上。然而，当小齿轮沿着输出轴朝向发动机的环形齿轮移位时， 轴环部分可以起到将灰尘或泥土扫掉的清扫器的作用，从而使得小齿轮 能够顺畅地移位从而与环形齿轮啮合。
通过以下的详细描述以及本发明优选实施方式的附图，可以更全面地理解本发明，然而，这只是为了便于解释和理解本发明，而不能认为 是将本发明限制于这些具体实施方式
。在附图中图l是示出了依照本发明第一实施方式的起动器的整体结构的部分 剖视的侧视图；图2是示出了图1中的起动器的一部分的部分剖视的侧视图，图中 起动器的小齿轮处于其啮合位置以与发动机的环形齿轮啮合；图3A是沿着图2中的A-A线的剖视图；图3B是沿着图2中的B-B线的剖视图；图4是示出了依照本发明第二实施方式的起动器的一部分的部分剖 视的侧视图，图中起动器的小齿轮处于其啮合位置以与发动机的环形齿 轮啮合；以及图5是沿着图4中的C-C线的剖视图。
具体实施方式
以下将参照图l-5对本发明的优选实施方式进行描述。应当注意，为了清楚和便于理解，本发明的不同实施方式中的具有 相同功能的相同元件在可能的情况下在每幅附图中以相同的参考标号 标示。[第一实施方式图1示出依照本发明的第一实施方式的起动器1的整体结构，其设 计成起动机动车辆的内燃机(图未示)。如图l所示，起动器1包括产生扭矩的马达2、用于减小马达2的 旋转速度的减速齿轮3、离合器4、经由离合器4与减速齿轮3相连的 输出轴5、支承在输出轴5上的小齿轮6、移位杆7、以及操作马达2 的电力供应并且促使移位杆7使小齿轮6沿轴向移位的螺线管开关或电磁开关8。当马达电路的主触头(图未示)通过螺线管开关8闭合时，马达2 接收来自电池(图未示)的电力，从而通过马达2的电枢轴9输出扭矩。减速齿轮3是众所周知的行星齿轮类型。减速齿轮3布置在电枢轴 9的前端部上，使其与电枢轴9同心。离合器4是单向离合器，其允许从马达2到发动机的扭矩传输但是 禁止从发动机到马达2的任何扭矩传输。更具体地，在发动机的起动操 作期间，离合器4将由马达2产生并且由减速齿轮3放大的扭矩传输到 输出轴5。当发动机已经起动，并且输出轴5开始由发动机驱动时，离 合器4禁止由发动机产生并且传输到输出轴5的扭矩进一步经由减速齿 轮3传输到马达2的电枢轴9上。输出轴5与电枢轴9共轴设置。输出轴5具有经由轴承10而通过 壳体11以可旋转方式支撑的前端部以及经由离合器4而连接到减速齿 轮3的后端部。小齿轮6设置在输出轴5上，以便可以通过输出轴5和小齿轮6之 间的螺旋花键接合而沿着输出轴5移动。当起动器l停机时，小齿轮6 受到设置在壳体11和小齿轮6之间的小齿轮弹簧12的推动而停止在如 图1所示的停驻位置。螺线管开关8包括螺线管(图未示)和活塞(图未示)。螺线管构 造成在打开起动器开关(图未示)时即被通电。活塞构造成沿轴向(即， 前后)在螺线管内移动。当通电时，螺线管产生磁性吸引力，该磁性吸 引力吸引活塞而使其克服复位弹簧(图未示)的力向后移动，从而造成 马达电路的主触头闭合。另外，当螺线管断电时，施加于活塞的磁性吸 引力消失；因此，活塞在复位弹簧的力的作用下向前移动从而回到其初 始位置，从而断开马达电路的主触头。此外，马达电路的主触头由一对固定触头(图未示)和一个活动触 头(图未示)构成。固定触头经由接线端13和14分别连接到马达电路。 活动触头构造成与活塞一起移动。当活动触头向前移动从而连接固定触 头时，马达电路的主触头闭合。相反，当活动触头后退而脱离固定触头时，马达电路的主触头断开。两个接线端13和14都固定到螺线管开关8的树脂罩盖8a。接线端 13通过电池缆线(图未示)而连接到电池的正(+ )极端。接线端14 连接到从马达2引出的导线15。现参照图2、 3A和3B描述输出轴5和小齿轮6之间的螺旋花键接合。输出轴5具有第一螺旋花键5a,该第一螺旋花键5a形成在输出轴 5的当起动器1停机时小齿轮6停驻在其上的部分的外表面上。输出轴 5还在第一螺旋花键5a的前侧具有在其上未形成螺旋花键的柱形部分 5b。柱形部分5b具有与第一螺旋花键5a的底径相等的外径d。另一方面，小齿轮6具有形成在小齿轮6的内表面上的、用以与输 出轴5的第一螺旋花键5a接合的第二螺旋花键6a。在该实施方式中，如图3A所示，第一和第二螺旋花键5a和6a具 有下列的尺寸关系X< Y，其中，X是第一螺旋花键5a的底部和第二螺旋花键6a的顶部之间的游 隙，Y是第一和第二螺旋花键5a和6a的齿腹(或侧表面)之间的齿隙。此外，在该实施方式中，当小齿轮6停止在如图2所示的其啮合位 置时，小齿轮6的第二螺旋花键6a只有一部分与输出轴5的第一螺旋 花键5a接合，而第二螺旋花键6a的其余部分则支撑在输出轴5的柱形 部分5b上。此外，在啮合位置，小齿轮6将与如图1所示的发动机的 环形齿轮16啮合。描述完起动器l的整体结构之后，接下来将描述其操作。当打开起动器开关时，螺线管开关8的螺线管通电从而产生磁性吸 引力，该磁性吸引力将吸引活塞而使其克服复位弹簧的力向后移动。活 塞的向后移动促使移位杆7顺时针枢转，从而通过第一和第二螺旋花键 5a和6a之间的接合而使小齿轮6沿着输出轴5向前移位。当小齿轮6的前端面接触到环形齿轮16的后端面时，小齿轮6逆着小齿轮弹簧12 的力而停止。然后，活塞进一步向后移动，造成马达电路的主触头闭合。因而， 电力从电池供应到马达2，使得马达2能够产生扭矩。然后，所产生的 扭矩经由减速齿轮3和离合器4传输到输出轴5，从而促使输出轴5与 小齿轮6 —起旋转。当小齿轮6旋转到能与环形齿轮16啮合的位置时， 移位杆7使小齿轮6进一步向前移位从而与环形齿轮16啮合。因此， 由马达2产生的扭矩从小齿轮6传输到环形齿轮16，从而起动了发动机。在发动机起动之后，关掉起动器开关，从而造成螺线管开关8的螺 线管断电。因此，作用于活塞的磁性吸引力消失；因而，活塞在复位弹 簧的力的作用下向后移动到其初始位置，从而造成马达电路的主触头断 开。因此，从电池到马达2的电力供应中断，从而造成马达2停机。同 时，活塞的向后移动还促使移位杆7反时针枢转；然后，小齿轮6在小 齿轮弹簧12的力的作用下返回其如图1所示的停驻位置。因此，小齿 轮6脱离与环形齿轮16的啮合。依照本实施方式的上述起动器1具有以下优点。如上所述，在起动器1中，使输出轴5的第一螺旋花键5a的底部 与小齿轮6的第二螺旋花键6a的顶部之间的游隙X小于第一和第二螺 旋花键5a和6a的齿腹之间的齿隙Y。此外，在起动器1中，输出轴5的位于第一螺旋花键5a前侧并与 之邻接的柱形部分5b具有与第一螺旋花键5a的底径相等的外径d。并 且，当小齿轮6移位到用于与发动机的环形齿轮16啮合的其啮合位置 时，小齿轮6的第二螺旋花键6a只有一部分与输出轴5的第一螺旋花 键5a接合，而第二螺旋花键6a的其余部分则支撑在输出轴5的柱形部 分5b上。通过采用上述结构，如图3B所示的小齿轮6的第二螺旋花键6a的 顶部与输出轴5的柱形部分5b的外表面之间的游隙Z等于第二螺旋花 键6a的顶部与输出轴5的第一螺旋花键5a的底部之间的游隙X。因而， 游隙Z也相应地比齿隙Y小。因此，当输出轴5和小齿轮6之间发生较大振动时，小齿轮6向输出轴5的倾斜将受到限制，从而确保第一和 第二螺旋花键5a和6a之间具有充分的接触面积。因此，能够防止第一 和第二螺旋花键5a和6a之间的粘附。而且，还可以使输出轴5的第一螺旋花键5a向柱形部分5b的外表 面延伸，从而当小齿轮6与环形齿轮16啮合时，小齿轮6的整个第二 螺旋花键6a能够与第一螺旋花键5a接合。在该情况下，也可以实现以 上提到的限制小齿轮6向输出轴5倾斜的效果。然而，第一螺旋花键5a 通常由辊轧成形或切削成形而制成，并且要求具有较高的精度。因此， 起动器1的制造成本随着第一螺旋花键5a的轴向长度的增加而增加。 因此，通过将输出轴5构造成包括柱形部分5b，则第一螺旋花键5a的 轴向长度减小，从而降低了起动器l的制造成本。[第二实施方式图4示出依照本发明的第二实施方式的起动器1A的一部分。起动 器1A具有与依照前一个实施方式的起动器1几乎相同的结构。因此， 以下只描述起动器1和1A之间的区别。在如图2所示的前一个实施方式的起动器1中，第二螺旋花键6a 形成为占据了小齿轮的整个轴向长度。换句话说，第二螺旋花键6a的 轴向长度与小齿轮6的轴向长度相等。相比之下，在本实施方式的起动器1A中，如图4所示，小齿轮6 进一步包括形成在小齿轮6的前端处的轴环部分6b。因此，在该实施 方式中，小齿轮6的轴向长度由第二螺旋花键6a的轴向长度和轴环部 分6b的轴向长度构成。此外，如图5所示，轴环部分6b形成为占据了小齿轮6的整个圆 周，并且具有与第二螺旋花键6a的顶径相等的内径。因此，输出轴5 的柱形部分5b的外表面与小齿轮6的轴环6b的内表面之间的游隙等于 第一螺旋花键5a的底部和第二螺旋花键6a的顶部之间的游隙X。通过采用上述结构，小齿轮6的轴环部分6b可以起到用于第二螺 旋花键6a的清扫器或者清洁器的作用。更具体地，当小齿轮6停止其停驻位置时，灰尘或者泥土可能会沉 积在从小齿轮6向前凸伸的柱形部分5b的外表面上。因此，在前一个 实施方式中，当小齿轮6沿着输出轴5向前移位时，灰尘或者泥土有可 能进入位于第一和第二螺旋花键5a和6a之间的较小空间内，使小齿轮 6难以顺畅地移位到啮合位置。相比之下，在本实施方式中，当小齿轮 6沿着输出轴5向前移位时，轴环部分6b可以起到将沉积在柱形部分 5b的外表面上的灰尘或泥土清扫掉的清扫器的作用，从而使得小齿轮6 能够顺畅地移位到啮合位置。尽管已示出和描述了本发明的上述具体实施方式
，但是本领域的普通 技术人员能够理解，在不脱离本发明的精神的情况下可以做出各种修改、 变化、以及改进。这些修改、变化、以及改进可包括在本发明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于起动发动机的起动器，所述起动器包括马达；由所述马达驱动的输出轴，所述输出轴具有形成在所述输出轴的外周上的第一螺旋花键；设置在所述输出轴上的小齿轮，所述小齿轮具有形成在所述小齿轮的内周上的第二螺旋花键以便与所述输出轴的所述第一螺旋花键接合；以及通过所述第一螺旋花键和所述第二螺旋花键之间的接合而使所述小齿轮沿着所述输出轴移位的移位装置，由此使所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮啮合以便起动所述发动机，其中，X＜Y，式中，X是所述第一螺旋花键的底部与所述第二螺旋花键的顶部之间的游隙，Y是所述第一螺旋花键的齿腹与所述第二螺旋花键的齿腹之间的齿隙。
2.如权利要求l所述的起动器，其中，所述输出轴进一步包括邻 近所述第一螺旋花键形成的柱形部分，并且所述柱形部分比所述第一螺 旋花键更靠近所述发动机的所述环形齿轮，所述柱形部分具有与所述第一螺旋花键的底径相等的外径，并且当所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮啮合时，所述小齿轮的所述 第二螺旋花键只有一部分与所述输出轴的所述第一螺旋花键接合，使得 所述第二螺旋花键的其佘部分支撑在所述输出轴的所述柱形部分上。
3.如权利要求l所述的起动器，其中，所述小齿轮具有第一端以 及第二端，所述第二端沿所述小齿轮的轴向方向与所述第一端相对并且 比所述第一端更靠近所述发动机的所述环形齿轮，并且所述小齿轮还包括形成在所述小齿轮的所述第二端处的轴环部分， 所述轴环部分占据所述小齿轮的整个圆周并且具有与所述第二螺旋花 键的顶径相等的内径。
全文摘要
一种具有改进的螺旋花键结构的发动机起动器，包括马达；由马达驱动的输出轴；设置在输出轴上的小齿轮；以及移位装置。输出轴具有形成在输出轴的外周上的第一螺旋花键。小齿轮具有形成在小齿轮的内周上的第二螺旋花键以便与输出轴的第一螺旋花键接合。移位装置通过第一和第二螺旋花键之间的接合使小齿轮沿着输出轴移位，从而使得小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。此外，在该起动器中，X＜Y，其中，X是第一螺旋花键的底部与第二螺旋花键的顶部之间的游隙，Y是第一螺旋花键的齿腹与第二螺旋花键的齿腹之间的齿隙。
文档编号F02N11/00GK101265864SQ20081008277
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月13日
发明者仓沢忠博, 宇都宫大和, 安藤和广 申请人:株式会社电装