专利名称：起动发动机的起动器的制作方法
本申请是基于1993年12月15日递交的日本专利申请No.5-315549及1994年9月19日递交的申请No.6-222325，并要求其优先权，该等申请的内容在此作为参考。
本发明涉及一种用以起动发动机的起动器。更具体说，本发明涉及一种用于汽车发动机的起动器。
在例如日本专利公开物No.Heisei(JP-A)1-92573中所示的传统起动器中，一同轴型起动器设置有一个电机，一个可转动地定位于电机轴向前端以便由电机驱动的齿轮，和一个位于电机后部附近的磁力开关。在该起动器中，采用了一种同轴结构，磁力开关的铁心穿过电机转轴的内部并轴向压迫电机前面的齿轮。如果采用这种结构，由于磁力开关位于电机后部，与磁力开关位于起动器电机上并与之平行的传统起动器相比，从起动器的轴向看，这种结构所需的空间可显著减小。
然而，在传统起动器中，尽管从轴向看减小了所需的空间，但磁力开关的铁心与电机轴同轴，这就造成问题。为了确保铁心轴向位移的预定距离，问题就是起动器的长度自然就变得很长。
鉴于传统装置所存在问题而产生的本发明的主要目的是提供一种起动器，其中在减小轴向上所见的所需空间的同时，不会增加起动器的轴向长度。
本发明的第二目的是提供一种起动器，其中通过减小尺寸可将一磁力开关装入起动器电机的径向尺寸范围内，不受发动机或类似物的振动的影响，不影响起动器电机的磁场，和/或牢固地被保持在位。
本发明还一个目的是提供一种起动器，其中由磁力开关驱动的齿轮移动机构不会扩大整体结构的径向尺寸。
在根据本发明的起动器中，包括一个作为主要部件的起动器电机，它带有一组绕其内周边定位的磁极，还包括一个传递起动器电机的转动的输出轴，一个安装在该输出轴上与发动机的环齿轮啮合的齿轮，和一个磁力开关，它带有一个固定触头和一个带有可与该固定触头靠合之可动触头的铁心。通过移动铁心并使可动触头与固定触头靠合，允许电流通过起动器电机。此外，铁心位于起动器电机的与齿轮相对的端部附近，并且铁心垂直于起动器电机的轴线。
在根据本发明的起动器中，由于将磁力开关定位于起动器电机的与齿轮相对的端部附近及铁心垂直于起动器电机的轴线，所以就有可能有效地利用起动器电机的直径供铁心移动。可方便地将磁力开关安装在电机直径的范围内。结果，在磁力开关的轴向长度及直径方面，有可能减小整个起动器的轴向长度。
通过研究以下详细描述，所附权利要求书以及附图，本领域技术人员可更明显看出本发明的其它目的，特征和特点以及相关零件的功能，所有这些均形成了本申请的一部分。在附图中
图1是一剖视图，示出了本发明的起动器的第一实施例;
图2是图1实施例所用的齿轮转动限制件的透视图;
图3A和3B是前视图和局部侧剖视图，分别示出了装在一齿轮上的齿轮转动限制件;
图4是中心支架的后视图;
图5是中心支架的侧剖视图;
图6是中心支架的前视图;
图7是电枢的侧剖视图;
图8是上层绕组棒的侧视图;
图9是上层绕组棒的前视图;
图10是轮廓透视图，示出了在第一实施例中上层绕组棒和下层绕组棒的设置;
图11是一剖视图，示出了安装在一槽内的上层绕组臂和下层绕组臂;
图12是一绝缘隔片的前视图;
图13是一固定件的侧剖视图;
图14是一绝缘罩的剖视图;
图15是一磁轭的侧剖视图;
图16是一分解透视图，示出了一磁力开关的铁心和触头;
图17是一透视图，示出了一磁力开关的铁心;
图18是端盖及电刷弹簧的剖视图;
图19是一固刷件的前视图;
图20是沿图19的ⅩⅩ-ⅩⅩ线所取的剖视图;
图21是沿图19中ⅩⅪ-ⅩⅪ线所取的剖视图;
图22A，22B和22C是电路图，示出了齿轮的工作状态;
图23是一剖视图，示出了本发明的第二实施例的磁力开关;
图24是沿图23中箭头方向ⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅥ所取的剖视图;
图25是一剖视图，示出了根据本发明第三实施例的磁力开关;
图26是沿图25中箭头方向ⅩⅩⅥ-ⅩⅩⅥ所取的剖视图;
图27是一剖视图，示出了根据本发明第四实施例的磁力开关;
图28是图27所示磁力开关的另一剖视图;
图29是一剖视图，示出了根据本发明第五实施例的磁力开关;
图30是沿图29中箭头方向ⅩⅩⅩ-ⅩⅩⅩ所见的剖视图;
图31是一剖视图，示出了根据本发明第六实施例的磁力开关;
图32是图31所示磁力开关的另一剖视图;和图33是沿图31箭头方向ⅩⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅩⅢ所见的剖视图。
下面在图1至31所示的实施例基础上详细描述根据本发明的起动器。
起动器通常可分为外壳400和行星齿轮机构300，外壳400包含与安装在一发动机(未示出)上的环齿轮100啮合的齿轮200。起动器还包括电机500，和包含磁力开关600的端盖700。在起动机内，带有一个通孔503的外壳400和电机500由电机隔板800隔开，电机500和端盖700由固刷件900隔开。
(齿轮)如图1，3A和3B所示，与环齿轮100啮合的小齿轮210加工在齿轮200上。与加工在输出轴220上的螺旋键槽221啮合的螺旋键齿211绕小齿轮210的内表面加工。
在小齿轮210上与环齿轮100相对的一侧，加工有直径大于小齿轮210外径尺寸的圆形凸缘213。绕凸缘213的整个外周边加工有一组数量大于小齿轮210的外齿的凸起214。凸起214是用于齿轮转动限制件230的限制爪231，该齿轮转动限制件230将在下文中描述，并且凸起214与爪231配合。垫圈215在加工于小齿轮210后端上的环形部分216的外圆周侧上弯曲，因此是可转动地定位并且不能沿轴向脱离凸缘213的后表面。
由一压缩螺旋弹簧构成的复位弹簧240总是朝输出轴220后部压迫小齿轮210。复位弹簧240可直接压迫小齿轮210，而在本实施例中是通过活门420的环体421压迫小齿轮210，该活门420打开和关闭外壳400的开口部分410并将在下文中进一步讨论。
(齿轮转动限制件)如图2，3A，3B和6更为详细地所示，齿轮转动限制件230是一个绕过约一又二分之一圈的片簧件，其中约3/4圈是具有较长轴向长度及较高弹簧常数的转动限制部分232(图2，2A和3B)，并且其余的约3/4圈是复位弹簧233，它构成具有较短轴向长度及较低弹簧常数的压迫装置。
构成沿轴向延伸的限制部分并与加工在小齿轮210的凸缘213上的多个凸起214配合的限制爪231加工在转动限制部分232的一端。限制爪231，除与小齿轮210的凸起214配合外，为了增加限制爪231的刚性，还加工成具有一较长的轴向长度并径向向内弯曲成L形(断面)。即，限制爪231是杆状的。
转动限制部分232带有一个垂直延伸的直线部分235，直线部分235由两支承臂361(图3A)可垂直滑动地支承，支承臂361安装成从图4至6详细示出的中心支架360的前表面伸出。也就是说，垂直移动的直线部分235使得转动限制部分232也垂直移动。
此外，线形件680(例如用以传递磁力开关600的运动的一根线，该线及磁力开关将在下文中进一步描述)前端的球体601(图3B)与转动限制部分232的弯曲部分的下端啮合，其位置与限制爪231以180°角相对。
复位弹簧部分233的端部侧有一大的弯曲曲率，并且复位弹簧部分233的一个端部236靠在限制台362的上表面上，该限制台安装成从中心支架360的下部的前表面伸出。
现在解释齿轮转动限制件230的操作。线形件680用作将磁力开关600的运动传递到限制爪231的传动装置。磁力开关600的运动向下拉转动限制部分232并使限制爪231与小齿轮210的凸缘213上的凸起214啮合。此时，由于复位弹簧部分233的端部236靠在限定位置的限制台362上，如图6所示，所以复位弹簧部分233弯曲。由于限制爪231与小齿轮210上的凸起214啮合，当小齿轮210因电机500的电枢轴510和行星齿轮机构300的转动而开始转动时，小齿轮210就沿输出轴220上的螺旋键槽221前移。当小齿轮210与环齿轮100相靠并阻碍了小齿轮210的前移时，小齿轮210的进一步转动力就使齿轮转动限制件230本身弯曲并且小齿轮10略微转动并与环齿轮100啮合。当小齿轮210前移时，限止爪231脱离凸起214并然后在小齿轮210的凸缘213后方下降。限制爪231的前端靠在垫圈215的后表面上并且小齿轮210被阻止接受发动机环齿轮100的转动及后退。
随着磁力开关600的运动停止及线形件680停止向下拉动转动限制部分232，复位弹簧部分233的作用使得转动限制部分232恢复到其原始位置。由于只需要以限制小齿轮210转动所需的较小力来保持齿轮转动限制件230，所以就可以借助于磁力开关600，使用线形件680，将齿轮转动限制件230移动到小齿轮210的侧面。结果，就有可能增加磁力开关所处位置的自由度。
齿轮挡环250固定在一个绕输出轴230加工的矩形断面的环槽内。齿轮挡环250是一个加工成圆形的具有矩形断面的钢片，在各端部加工有大致为S形的波纹251，例如一个啮合装置，并且其中一个凸起部分与另一端的凹入部分啮合，而另一端的凸起部分与第一端的凹入部分啮合。
(行星齿轮机构)如图1所示，行星齿轮机构300是一减速装置，用以降低电机输出轴220相对于电机500的轴的转速(这将在下面进一步讨论)，并增加电机500的输出扭矩。行星齿轮机构300包括加工在电机500的电枢轴510(下文将讨论)的前侧外周面上的中心齿轮310，一组与中心齿轮310啮合并绕中心齿轮310的圆周旋转的行星齿轮320，一个绕中心齿轮310可转动地支承这些行星齿轮320并与输出轴220加工成一体的行星齿轮支座330，和一个圆柱形的内齿轮340，它在行星齿轮320的外周边与行星齿轮320啮合并由树脂制成。
(超速离合器)超速离合器350仅沿一个方向可转动地支承内齿轮340，即在发动机转动下它沿之转动的方向。超速离合器350带有外离合件351，圆形内离合件352和滚子353，其中外离合件351构成成形在内齿轮340前侧的第一圆柱部分，圆形内离合件352构成成形在中心支架360(它形成一个覆盖行星齿轮机构300的前面的固定侧并面对外离合件351)后表面上的第二圆柱部分，并且滚子353被容纳在一个滚子容纳部分内，该滚子容纳部分相对于外离合件351倾斜地成形。
由于超速离合器350利用了借助于轴承370可转动地支承输出轴220的中心支架360，所以轴向长度不需很长并减小了本发明的尺寸。
(中心支架)中心支架360详细地示于图4-6中，并位于外壳400的后端。外壳400和中心支架360由环状弹簧390连接，环状弹簧390的一端与外壳400啮合，另一端与中心支架360啮合，此外，外壳400和中心支架360以这样一种方式定位，即由内离合件352(它形成超速离合器350的一部分)接受的转动反作用力由环状弹簧390吸收，并且反作用力不会直接被传递到外壳400上。
两个保持齿轮转动限制件230的支承臂361(图3A)和齿轮转动限制件230的下端抵靠于其上的限制台362安装在中心支架360的前表面上。此外，绕中心支架360加工有一组切口部分363，它们与外壳400内侧上的凸起部分(未示出)配合。切口部分363的上侧也用作空气通道，以将空气从外壳400内引导进磁轭501内。此外，在中心支架360的下端成形有一个凹入部分364，线形件680(下面将讨论)沿轴向通过该凹入部分364。
行星齿轮支座330在其后端设有一个凸缘状凸起部分331，它径向延伸以支承行星齿轮320。向后延伸的销332固定在凸缘状凸起部分331上。销332通过金属轴承333可转动地支承行星齿轮320。
行星齿轮支座330的前端由外壳轴承440和中心支架轴承370可转动地支承，外壳轴承440固定在外壳400的前端内，中心支架轴承370固定在中心支架360的内圆柱部分365内。行星齿轮支座330在内圆柱部分365的前端位置包括一个圆形槽334，挡环335与圆形槽334啮合。在挡环335和内圆柱部分365的前端之间，相对于行星齿轮支座330可转动地安装有垫圈336。通过使挡环335经垫圈336与内圆柱部分365的前端相靠，限制了行星齿轮支座330的向后运动。在支承行星齿轮支座330后侧的中心支架轴承370的后端，设有一个凸缘部分371，它夹在内圆柱部分365的后端和凸缘状凸起部分331之间。由于凸缘状凸起部分331通过凸缘部分371与内圆柱部分365的后端相靠，所以限制了行星齿轮支座的向前运动。
轴向延伸的凹入部分337设置在行星齿轮支座330的后表面上，并且电枢轴510的前端由位于凹入部分337内的行星齿轮支座轴承380可转动地支承。
(外壳)外壳400通过固定在外壳400前端内的外壳轴承440支承输出轴220。此外，外壳400设有防水壁460，它使开口部分410下部之处小齿轮210的外径和外壳400之间的缝隙最小，从而尽可能防止雨水和类似物进入。此外，在外壳400前端的下部设有两个轴向延伸的滑槽。活门420(将在后文中进一步描述)位于滑槽内。
(活门的操作)活门420的操作是这样，即当起动器开始工作，并且小齿轮210沿输出轴220向前移动时，环体421与小齿轮210一起向前移动。当此动作进行时，与环体421作成一体的防水部分422也向前移动并打开外壳400的开口部分410。当起动器停止工作并且小齿轮210沿输出轴220向后移动时，环体421与小齿轮210一起也向后移动。当此动作进行时，与环体421作成一体的防水部分422也向后移动并关闭外壳400的开口部分410。结果，当起动器不工作时，构成打开和关闭装置的活门420就借助于防水部分422阻止了由环齿轮100的离心力溅起的雨水和类似物进入外壳400。
(密封件)密封件430绕输出轴220密封，并防止经外壳400的开口部分410已经进入的雨水，灰尘和其它污物进入在外壳400前端的外壳轴承440。
(电机)现在特别参照图1和7到15描述电机500。电机500由磁轭501，电机隔板800和固刷件900(它们将在下文中描述)包围。电机隔板800在它和中心支架360之间容纳行星齿轮机构300，并起防止行星齿轮机构300内的润滑油进入电机500的作用。
如图1所示，电机500包括电枢540，电枢540包括电枢轴510和电枢铁芯520和电枢绕组530，电枢绕组530安装在电枢铁芯520上并与电枢轴510一起旋转。固定磁极550使电枢540转动，并且固定磁极550绕磁轭501的内部安装。
(电枢轴)电枢轴510由行星齿轮支座330后部内的行星齿轮支座轴承380和安装在固刷件900内的固刷件轴承564可转动地支承。电枢轴510的前端穿入行星齿轮机构300的内部，并如上所述行星齿轮机构300的中心齿轮310即加工在电枢轴510前端的外周面上。
(电枢绕组)如图7，10和11详细所示，采用了上层绕组棒531和相同数量的下层绕组棒532，用于例如二十五个电枢绕组530。采用两层绕组，其中上层绕组棒531和下层绕组棒532沿径向叠置。上层绕组棒531和下层绕组棒532是成对的，并且上层绕组棒531和下层绕组棒532的端部是导电连接以构成环形绕组。
(上层绕组棒)上层绕组棒531由具有良好导电性的材料制成，例如铜，并且各上层绕组棒531带有一个上层绕组臂533，它沿轴向平行于固定磁极550延伸并被保持在槽524的外侧，并且从上层绕组臂533的两端部向内弯曲的两个上层绕组端部534，沿垂直于电枢轴510的轴向的方向轴向延伸。上层绕组臂533和两个上层绕组端部534可以是一个通过冷铸一体模制的件，也可以是通过在一压机中弯曲成U形而成形的件，或者也可以是一个借助于例如焊接之类的连接方法连接作为分立零件制造的上层绕组臂533和两上层绕组端部534而形成的件。
如图8到10所示，上层绕组臂533是一个断面为矩形的直棒，并如图11所示，其周边覆有一上层绝缘膜125(例如一层尼龙或纸之类的树脂薄膜)，上层绕组臂533和下层绕组臂536(将在下文中描述)一起牢固地安装在槽524之内。
如图10所示，在两个上层绕组端部534中，一个上层绕组端部534相对于转动方向向前倾斜地安装，另一个上层绕组端部354相对于转动方向则向后倾斜地安装。两个上层绕组端部534相对于径向的倾斜角度与相对于上层绕组臂533的倾斜角度相同，并且两个上层绕组端部534具有相同的形状。结果，即使当上层绕组棒531被转向180°，上层绕组棒531也具有与它被转向之前相同的形状。换句话说，由于在两个上层绕组端部534之间没有差别，所以在将上层绕组棒531装配在电枢铁芯520上时，装配性就十分好。
在两个上层绕组端部534中，位于磁力开关600一侧的上层绕组端部534直接与电刷910(后文将要描述)相靠并将电流通过电枢绕组530。所以，上层绕组端部534的至少与电刷910相靠的表面被处理成是光滑的。在该实施例的起动器中，不必设置一个独立的整流子来将电流导通到电枢绕组530。由于不需要一个独立的整流子，所以就有可能减少元件的数量并减少制造起动器中所需的加工过程的数量，因此可减小生产成本。此外，由于避免了将一独立的整流子安装在起动器内的必要，所以可沿轴向使起动器更紧凑。
(下层绕组棒)与上层绕组棒531一样，下层绕组棒532也由具有良好导电性的材料制造，例如铜。各绕组棒532包括平行于固定磁极550轴向延伸并被保持在槽524内侧的下层绕组臂536和两个从下层绕组臂536的端部向内弯内并垂直于电枢轴510的轴向延伸的下层绕组端部537。与上层绕组棒531一样，下层绕组壁536和两下层绕组端部537可以是通过冷铸一体模制的件，也可以是一个通过在压机上弯曲成U形而成形的件，或者可以是一个通过焊接之类的连接方法连接作为分立零件制造的下层绕组臂536和两下层绕组端部537而形成的件。
上层绕组端部534和下层绕组端部537之间的绝缘由绝缘隔片560(图12)保证，下层绕组端部537和电枢铁芯520之间的绝缘由一个由尼龙或酚醛树脂之类的树脂制成的绝缘环590(图7)保证。
如图10和11所示，下层绕组臂536是一个断面为矩形的直棒，并如图11所示与上层绕组臂533一起由弯钉525牢固地安装在槽524内。下层绕组臂536上覆有一个尼龙或纸之类的下绝缘膜，并与覆有上绝缘膜105的上层绕组臂533一起安装在槽524内。
下层绕组端部537的内端部分在两端设有轴向延伸的下层内延伸部分539。下层内延伸部分539的外周表面与成形在绝缘隔片560(图12)内周边上的凹入部分562配合，并与上层绕组端部534之两端部分的上层内延伸部分538的内周表面叠置且通过焊接之类的连接方法导电地并机械地与之连接。下层内延伸部分539的内周表面定位成不接触电枢轴510并与之绝缘。
两个上层绕组端部534的内端设有轴向延伸的上层内延伸部分538。此上层内延伸部分538的内周表面与下层绕组棒532的内端的下层内延伸部分539的外周表面叠置，并通过焊接之类的连接方法导电地并机械地与之连接，如上所述。上层内延伸部分538的外周表面通过绝缘罩580(图14)与压配合在电枢轴510上的固定件570(图3)的外圆形部分571的内表面相靠。
(绝缘隔片)如图12所示，绝缘隔片560是由环氧树脂，酚醛树脂或尼龙之类的树脂制成的薄板环。隔片560带有一组孔561，上层绕组端部534的凸起534a(图8)与该组孔配合，并且该组孔加工于隔片560的外周侧。下层绕组端部537内侧上的下层内延伸部分539与之配合的凹入部分562加工于绝缘隔片560的内周边。如下面将要讨论的，绝缘隔片560的孔561和凹入部分562被用来定位并固定电枢绕组530。
(固定件)如图13所示，各固定件570包括压配合在电枢轴510上的内圆形部分572，垂直于轴向延伸并用以防止上层绕组端部534和下层绕组端部537轴向伸展的限制环573，和外圆形部分571，它包围上层绕组端部534的上层内延伸部分538并防止电枢绕组530的内径因离心力而径向扩大。为了保证固定件570与上层绕组端部534和下层绕组端部537之间的绝缘，固定件570带有介于它们之间的一盘形的绝缘罩580，如图14所示，并由尼龙之类的树脂制成。
在电枢540中，由于在构成电枢绕组530的上层绕组棒531的端部处的上层绕组端部534和在下层绕组棒532的端部处的下层绕组端部537都是垂直于电枢轴510的轴向安装，结果可使电枢540的轴向尺寸较短，也可使电机500的轴向尺寸较短，结果与传统起动器相比，可使该起动器更为紧凑。
在本实施例中，由于磁力开关600位于因缩短电机500的轴向尺寸而产生的空间内以及通过省去独立的整流子而产生的缩短的空间内，尽管与传统起动器相比轴向尺寸没有很大的差别，但由于不再需要磁力开关600(传统上它安装在电机500上方)所占据的空间，所以就可使起动器所占的体积比传统起动器小的多。
(固定磁极)在本实施例中，采用永久磁铁作为固定磁极550，并如图15所示固定磁极550包括一组，例如六个，主磁极551和位于主磁极551之间的辅助极磁极552。可以使用通过电流流动产生磁力线的磁场线圈来代替作为固定磁级550的永久磁铁。
主磁极551由磁轭501上的通槽502的内侧的端部定位，并由绕固定磁极550的内侧定位的固定套553固定在磁轭501上，同时辅助极磁极552被定位在主磁极551之间。
(磁力开关)如图1，16和17所示，磁力开关600被固定在固刷件900(将在下文中描述)上，并位于端盖700(也将在下文中描述)内且被固定成大致垂直于电枢轴510。在磁力开关600中，电流向图中的上方驱动铁心610，并且使和铁心610一起移动的两个触头，即下可动触头611和上可动触头612，与电极螺栓620的头部621和固定触头630的接触部分631相靠合，一蓄电池导线(未示出)连接于电极螺栓620。
磁力开关600设置在磁力开关罩640内，磁力开关罩为筒形并有一底部，且由铁制零件之类的磁性件制成，磁力开关罩640例如是一个冲压成形的杯形的可弯钢板，并且在磁力开关罩640的底部的中心有一个孔641，铁心610沿垂直方向可动地穿过该孔641。此外，磁力开关罩640的上部开口由铁之类的磁性体制成的固定铁心642封闭。
固定铁心642包括上部大直径部分643，下部中直径部644和最下部小直径部分645。此外，通过将大直径部分643的外周边嵌塞在磁力开关罩640的上端的内侧，将固定铁心642固定在磁力开关罩640的上部开口。吸引线圈650的上端绕中直径部分644装配。迫使铁心610向下的螺旋压缩弹簧660的上端绕固定铁心642的小直径部分645的周边装配。
吸引线圈650是一个吸引装置，当电流流通时它产生磁性并吸引铁心610。吸引线圈650带有一个套筒651，其上端与固定铁心642的中直径部分配合并沿垂直方向可滑动地覆盖铁心610。通过卷起一个铜，黄铜或不锈钢板之类的非磁性薄板来制造套筒651。由树脂或类似物制成的绝缘垫圈652设在套筒651的上端和下端。绕套筒651并在这两个绝缘垫圈652之间，缠绕有一个由玻璃纸或尼龙膜或纸之类的树脂制成的薄膜(未示出)，并绕该绝缘膜绕有预定圈数的细漆包线，这样就形成了吸引线圈650。
铁心610由铁之类的磁性金属制成并大致为圆柱形。铁心610包括上部小直径部分613和下部大直径部分614。螺旋压缩弹簧660的下端与小直径部分613配合，相对较长的大直径部分614可垂直滑动地安装在套筒651内。
铁心轴615从铁心610向上延伸并固定在铁心610的上端。铁心轴615经一个设在固定铁心642上的通孔向上伸出。上可动触头612沿铁心轴615垂直可滑动地绕固定铁心642上方的铁心轴615配合。如图16所示，上可动触头612由装在铁心轴615上端的挡环616限止，所以它不会从铁心轴615的上端向上运动。结果，上可动触头612可在挡环616和固定铁心642之间沿铁心轴615垂直滑动，触头压力弹簧670总是向上压迫上可动触头612，该触头压力弹簧670包括一个装在铁心轴615上的压缩弹簧。
上可动触头612由具有良好导电性的铜之类的材料制造，并当上可动触头612的两端向上运动时，上可动触头612与固定触头630的两靠合部分631相靠。一对电刷910的导线910a通过嵌塞或焊接或类似方式导电地并机械地固定在上可动触头612上。此外，构成一组(在本实施例中是两个)限流装置的电阻617的端部被插在上可动触头612的一个槽内并被导电地并机械地固定在其内。
导线910a通过嵌塞或焊接被导电地并机械地固定在上可动触头612上，但上可动触头612和电刷910的导线910a可整体地制造。
当起动器开始工作时，电阻617以低速转动电机500，并且电阻617由缠绕数圈的高电阻的金属构成。位于电极螺栓620的头部621下方的下可动触头611通过嵌塞或类似方式固定在电阻617的另一端。
下可动触头611由具有良好导电性的铜之类的金属制成。当磁力开关600停止并且铁心610处于其下侧位置时，下可动触头611与固定铁心642的上表面相靠。当电阻617随铁心615的运动向上运动时，在上可动触头612与固定触头630的靠合部分631相靠之前，下可动触头611与电极螺栓620的头部621相靠。
铁心610的下表面设有凹入部分682，它容纳一个设在线形件680(例如一根线)后端上的球体681。在凹入部分682的内壁上加工有内螺纹683。将球体681固定在凹入部分682内的固定螺钉684旋入凹入部分682。通过调节固定螺钉684旋入内螺纹683的程度，固定螺钉684即可调节线形件680的长度。调节线形件680的长度，这样当铁心轴615向上运动并且下可动触头611与电极螺栓620相靠时，齿轮转动限制件230的限制爪231就与小齿轮210外周上的凸起214啮合。内螺纹683和固定螺钉684构成一个调节机构。
采用这种结构，由于磁力开关600的铁心610的运动通过线形件680使齿轮转动限制件230移动到小齿轮210的侧面，所以就不再需要传统的连杆机构和拉杆，从而减少了零件的数量。此外，即使小齿轮210未能与环齿轮100脱开，线形件680本身的弯曲使得铁心610恢复到其原始位置，并且上可动触头612可与固定触头630脱离。
此外，由于所必需的只是使齿轮转动限制件230的限制爪231与小齿轮210上的凸起214啮合，线形件680可以使限制爪231可靠地移动。通过使线形件680为一金属线，可提高耐用性。再者，通过在铁心610和线形件680之间设置包括内螺纹683和固定螺钉684的调节机构并将固定螺钉684旋入内螺纹683，可容易地确立线形件680的长度。
而且，由于磁力开关600的铁心轴615大致垂直地定位，与磁力开关600的铁心轴为轴向定位的情况相比，可缩短起动器的轴向尺寸并且可减小要求铁心轴615拉动线性件680所通过的行程。而且，采用上述结构可减小磁力开关600的尺寸。
再者，由于磁力开关600被定位成垂直于电枢轴510的轴向，所以只有磁力开关600的直径长度增加了整个起动器的轴向长度，这样就使整个起动器的尺寸小于传统的起动器。
(端盖)如图18所示，端盖700是一个由酚醛树脂之类的树脂制成的磁力开关罩，并容纳磁力开关600。弹簧安装柱710被安装成在与电刷910的位置对应的位置从端盖700的后表面伸出，弹簧安装柱容纳向前压迫电刷910的螺旋压缩弹簧914。
并且如图1所示，螺旋压缩弹簧914相对于磁力开关600的铁心610的轴向径向向外地定位。
电极螺栓620是一钢制螺栓，它从内侧穿过端盖700并从端盖700的后面伸出，且其前端头部621与端盖700的内表面相靠。通过凿紧垫圈622将电极螺栓620固定在端盖700上，该垫圈622安装在伸出端盖700外侧及后端的电极螺栓620上。铜固定触头630通过嵌塞固定在电极螺栓620的前端。固定触头630有一个或多个(在本实施例中有两个)靠合部分631并位于端盖700的内侧的顶端，且靠合部分631被这样安装，即在磁力开关600的操纵下上、下移动的上可动触头612的上表面可与靠合部分631的下表面相靠。
此外，螺旋压缩弹簧914的弹簧长度占用磁力开关600的径向长度，并可确定适当的弹簧应力和负载。这样，螺旋压缩弹簧914的寿命可大大提高。
此外，由于螺旋压缩弹簧914有效利用了磁力开关600外侧周围的空间，所以螺旋压缩弹簧914的长度不会增加起动器的轴向长度。所以，这一特点也有助于缩短根据本发明的起动器。
(固刷件)固刷件900分隔磁轭501的内部及端盖700的内部并通过固刷件轴承564可转动地支承电枢轴510的后端。固刷件900也用作一电刷固定架，用于磁力开关600的固定架和用于为线形件680导向的滑轮690的固定架。固刷件900有一个供线形件680穿过的孔。
固刷件900是一个隔板，用铝之类的金属通过铸造方法模制而成。如图19至21所示，其中图20是沿图19中ⅩⅩ-ⅩⅩ线所取的剖视图并且图21是沿图19中ⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅠ线所取的剖视图，固刷件900有一组(在本实施例中有两个上和两个下)固刷孔911，912，它们沿轴向固定电刷910。上固刷孔911是用以固定接受正电压的电刷910的孔，并且上固刷孔911通过尼龙，酚醛树脂之类的树脂绝缘套913固定电刷910。下固刷孔912是用以固定接地电刷910的孔，并且下固刷孔912其内直接固定电刷910。
以这种方式，通过用固刷件900固定电刷910，就不再需要为起动器设置独立的电刷固定架。结果可减少起动器内零件的数量，并可减少装配时的工时量，螺旋压缩弹簧914迫使电刷910压抵在电枢组530后端的上层绕组端部534上。
上电刷910的导线910a通过焊接或嵌塞之类的连接方法导电地并机械地连接于由磁力开关600致动的上可动触头612。下电刷910的导线910a被嵌塞及导电地并机械地连接于加工在固刷件900后表面上的凹入部分920。在本实施例中，设有一对下电刷910，一根导线910a连接于该对电刷910，并且导线910a的中部嵌塞在加工于固刷件900后表面上的凹入部分920。
两个磁力开关600的前侧与之相靠的座930和夹住磁力开关600周边的两个固定柱940加工在固刷件900的后侧上。使座930的形状与磁力开关600的外形相配，以便与有一圆柱状外形的磁力开关靠合。当磁力开关600与座930靠合时，固定柱940通过将它们的后端嵌入内侧，而夹住磁力开关600。
固定滑轮690的滑轮固定部分950成形在固刷件900的后侧的下方，该滑轮690将线形件680的运动方向从磁力开关600的垂直方向转变到轴向方向。
(第一实施例的操作)下面参照图22A到图22C所示的电路图，解释上述起动器的操作。当司机将钥匙开关10置于图22A所示的起动位置时，电流从电池20流到磁力开关600的吸引线圈650。当电流流经吸引线圈650时，由吸引线圈650产生的磁力拉动铁心610，并且铁心610从其下侧位置升到上侧位置，或从图中的右侧移动到左侧。
当铁心610开始上升时，铁心轴615，上可动触头612和下可动触头611也一起上升，并且线形件680的后端也一起上升。当线形件680的后端上升时，线性件680的前端被拉下，并且齿轮转动限制件230下降。当齿轮转动限制件230的下降使得限制爪231与小齿轮210周边上的凸起214啮合时，如图22A所示，下可动触头611与电极螺栓620的头部621相靠合。电池20的电压被传送到电极螺栓620，并且电极螺栓620的电压经下可动触头611按如下顺序传送。电压被传送到电阻617，然后电阻再将电压传送到上可动触头612。电压从上可动触头612被传送到导向上电刷910的导线910a。也就是说，通过电阻617的低电压经上电刷910被传送到电枢绕组530。由于下电刷910总是经固刷件900接地，所以电流在低电压下流经由成对的上层绕组棒531和下层绕组棒532以线圈形式构成的电枢绕组530。在此状态下，电枢绕组530产生一较弱的磁力，该磁力作用于(即吸引或排斥)固定磁级550的磁力。这样，电枢540就以低速旋转。
当电枢轴510转动时，行星齿轮机构300的行星齿轮320由电枢510前端上的中心齿轮310驱动而转动。当行星齿轮320通过行星齿轮支座330沿驱动环齿轮100转动的方向施加一转动扭矩于内齿轮340上时，内齿轮340的转动受到超速离合器350的操作的限制。也就是说，由于内齿轮不转动，行星齿轮320的转动使得行星齿轮支座330以低速转动。当行星齿轮支座330转动时，小齿轮210也转动。但由于小齿轮210的转动受到齿轮转动限制件230的限制，小齿轮210即沿输出轴220上的螺旋键槽221前移。
随着小齿轮210的前移，活门420也一起前移并打开外壳400的开口部分410。小齿轮210的前移使小齿轮210完全与环齿轮100啮合并然后靠在齿轮挡环250上。而且，当小齿轮210前移时，限制爪231与小齿轮210的凸起214脱开。然后，限制爪231的前端在位于小齿轮210后侧的垫圈215的后侧下降。
随着小齿轮210前移，上可动触头612与固头触头630靠合，如图22B所示。与此同时，电极螺栓620的电池电压经上可动触头612直接传送到导向上电刷910的导线910a。也就是说，一高电流流经包括绕组棒531和绕组棒532的电枢绕组530，电枢绕组530因此产生一强磁力，并且电枢540以高速旋转。
行星齿轮机构300降低了电枢轴510的转速并增加了其转动扭矩，并驱动行星齿轮支座330转动。此时，小齿轮210的前端与齿轮挡环250相靠，并且小齿轮210与行星齿轮支座330一体地转动。由于小齿轮210与发动机的环齿轮100啮合，所以小齿轮210驱动环齿轮转动并驱动发动机的输出轴转动。
然后，当发动机起动并且发动机的环齿轮100转动的比小齿轮210快时，螺旋键槽221的作用产生一个趋向于退回小齿轮210的力。然而，在小齿轮210后面下降的限制爪231阻止了小齿轮210退回，从而阻止了小齿轮210过早地脱离啮合，并能确保发动机起动。
当发动机的起动使得环齿轮100转动的比小齿轮210快时，环齿轮100的转动就驱动小齿轮210转动。与此同时，从环齿轮100传递到小齿轮210上的转矩就经行星齿轮支座330传递到支承行星齿轮320的销332上。也即，行星齿轮320由行星齿轮支座330驱动。与此同时，由于与发动机起动其间产生的转矩相反的转矩施加于内齿轮340上，超速离合器350允许环齿轮100转动。也就是说，当与发动机起动其间的转矩相反的转矩施加于内齿轮340上时，超速离合器350的滚子353脱离内离合件352的外凹入部分355，并且内齿轮340就可以转动。
换句话说，当发动机起动时环齿轮100旋转驱动小齿轮210的相对转动由超速离合器350吸收，并且电枢540绝不会由发动机旋转驱动。
当发动机起动时，司机从起动位置释放钥匙开关，如图22C所示，并且流到磁力开关600的吸引线圈650的电流停止。当流到吸引线圈650的电流停止时，在螺旋压缩弹簧660的作用下铁心610向下复位。
与此同时，上可动触头612离开固定触头630，并且当下动触头611也离开电极螺栓620之后，流到上电刷910的电流也停止。
当铁心610向下复位时，齿轮转动限制件230的端部236的作用使得齿轮转动限制件230向上移回，并且限制爪231离开小齿轮210的后侧。与此同时，复位弹簧240的作用使小齿轮210向后复位，小齿轮210与发动机的环齿轮脱离啮合，并且小齿轮210的后端与输出轴220的凸缘状凸起部分相靠。也即，小齿轮210恢复到起动器工作前所处的位置。
而且，铁心610向下的复位使得下可动触头611与磁力开关600的固定铁心642的上表面靠合。上电刷910的导线以如下顺序传导电流。从上可动触头612到电阻617，然后到下可动触头611，然后电压被传导到固定铁心642。固定铁心642将电压传导到磁力开关罩640，它再依次将电压传导到固刷件900。换句话说，上电刷910和下电刷910经固刷件900短路。同时，电枢540的惯性转动在电枢绕组530内产生一电动势。由于该电动势通过上电刷910，固刷件900，和下电刷910短路，所以就对电枢540的转动施加了一制动力。结果电枢540迅速停止转动。
在该实施例的起动器中，由于将磁力开关600定位在起动器电机500的与小齿轮210相对的端部附近，且使铁心610垂直于电机500的电枢轴510，所以就有可能有效地利用起动器电机500的直径来移动铁心610，这是因为铁心610可被容纳在电机540的直径范围内。结果，在轴向长度上，不仅可减小磁力开关600的直径，也有可能减小整个起动器的轴向长度。
而且，通过定位将小齿轮210移动到环齿轮100附近的线形件680，使其在电机的磁极550之间轴向延伸，就不会在径向扩大起动器电机500的轴510及增加径向侧的体积，而如过去那样使结构复杂，其结构简单并可防止沿径向的扩大。
再者，借助于铁心610的移动经线形件680将齿轮转动限制件230移动到小齿轮210的侧面，就可利用一个采用金属线的简单结构移动齿轮转动限制件230，可也使线形件680的铺设简单化。
而且，由于齿轮转动限制件230带有一个与小齿轮210的凸缘213啮合的限制爪231，并且借助于限制爪231，只是使小齿轮210移动，所以磁力开关600的吸引力只需很小，结果可减少吸收线圈650的圈数，因此可保持磁力开关600的径向尺寸最小，并也可使整个起动器的轴向长度较小。
此外，由于仅采用了一个吸引线圈650，并通过向吸引线圈650供电来使铁心610移动，所以可使线圈的直径较小，总体来说可减小磁力开关600的径向长度，并使整个起动器的轴向长度较小。
通过沿与发动机的活塞方向大致相同的方向定位磁力开关600的铁心610，由于由发动机活塞引起的振动的方向和铁心610的运动方向相同，这就减小了对安装在线圈内用以允许磁力开关600的铁心610滑动的套筒651的振动，并可使磁力开关600在长时间内保持稳定。
此外，通过将连接于电池的电极螺栓620安装成从与端盖700覆盖磁力开关600及起动器电机500的侧面相对的一侧轴向伸出，就可使连接电池的电极螺栓620的电池电缆远离起动器电机500的磁极550，并可防止在起动器工作期间绕电池电缆的磁场改变磁极550的磁力线并减小起动器的输出。
此外，通过使电极螺栓620大致轴向地伸出，就可使安装电池电缆的表面从端盖700与起动器电机侧相对的侧端面伸出。而且，可以在360°内的任何方向将电池电缆方便地安装在固定电极上，因此布线性很好。
(磁力开关的其它实施例)在图23和24所示的根据第二实施例的磁力开关中，磁力开关600在其外圆周面上加工有一个啮合槽600a，以便与固定柱940啮合。固定柱940的顶端940被分开并嵌入啮合槽600a，这样就将磁力开关600固定在固刷件900上。
在图25和26所示的根据第三实施例的磁力开关中，利用一带状件1000将磁力开关600固定在固刷件900的基座930的位置上。带状件1000具有一个以其侧面向其内周部分伸出的定位凸起1000a，这样定位部分1000a就与加工在磁力开关600外周上的定位啮合槽600b啮合。带状件1000(例如小直径铁丝)的自由端1000b插入基座930的孔930a，并向内弯曲和嵌塞以牢固地固定磁力开关600。根据该实施例，由于采用固定在固刷件900上的带状件1000在磁力开关600的外周面上缠绕磁力开关600，所以可方便地固定磁力开关600并且带状件1000可吸收振动，否则这种振动会施加在磁力开关600上。
在图27和28所示的根据第四实施例的磁力开关中，磁力开关600在其外周面上加工有第一凸起600d，它们可与加工在端盖700内表面上的啮合槽700a(在本实施例中有四个槽)啮合，端盖700有一个基座700b，它轴向向内延伸并且其形状被成形为与磁力开关600的外部形状相应，这样磁力开关600就可由基座700b牢固地固定。一弹性件(如橡胶)1100介于磁力开关600和固刷件900之间，以进一步牢固地固定磁力开关600。根据本实施例，由于弹性件1100介于磁力开关600和固刷件900之间，所以可有效地吸收和容易地减小振动，否则该振动会施加于磁力开关600上。
在图29和30中所示的根据第五实施例的磁力开关中，磁力开关600由固刷件900的基座930固定。磁力开关600在其外周面上带有第一凸起600d，凸起600d与基座930上的通也930a啮合。在端盖700一侧的磁力开关600的一部分外周面上，磁力开关600上成形有与端盖700的内表面接触的第二凸起(在本实施例中有两个凸起)600e，并且磁力开关600由第二凸起600e的弹性紧紧地固定。这里应当理解，在将磁力开关600固定在端盖700上时，第二凸起600e允许零部件的尺寸公差。
在图31到33所示的根据第六实施例的磁力开关中，如同第五实施例，在端盖700一侧的磁力开关600的外周面上加工有朝端盖700延伸的第二凸起600e。此外，加工有第一凸起600d(在本实施例中有四个凸起)，以便与加工在磁力开关支架1200上的槽1200b啮合。磁力开关支架1200被压配合在固刷件900的环部900c的外周面上。磁力开关600的外周面被压配合进磁力开关支架1200的凹入或凹槽部分1200C内。磁力开关600由磁力开关支架1200固定。磁力开关600的第一凸起600d与磁力开关支架1200的槽1200b啮合，磁力开关600的第二凸起600e与端盖700的内表面接触，这样就可紧紧地固定磁力开关600。根据本实施例，由于磁力开关支架1200介于磁力开关600和固刷件900之间，并且磁力开关600的外周面被压配合在磁力开关支架1200的凹槽部分1200C内，所以改善了对垂直和水平振动的防振特性。
在本实施例中，尽管第二凸起600e成形在磁力开关600上，在该位置也可在磁力开关600和端盖700之间插入一弹性件。
采用根据第二到六实施例的上述方案，可将磁力开关600紧紧地固定在相应的部件上，因此可有利地并明显地改善磁力开关600的防振特性。
上面已经结合目前被认为是最可行的最佳实施例描述了本发明。但本发明无意受说明书的限制。相反，说明书旨在覆盖包括在后附权利要求书精神和范围内的所有改动和同等方案。
权利要求
1.一种用以起动带有一环齿轮的发动机的起动器，所述起动器包括一起动器电机(500)，带有一组绕其内周边定位的磁级(550)；一输出轴(220)，由所述起动器电机(500)的转动所驱动；一齿轮(200)，安装在所述输出轴(220)上以与所述环齿轮(100)啮合；和一磁力开关(600)，包括一个固定触头(630)和一个带有与所述固定触头(630)靠合的可动触头(612，613)的铁心(610)，所述磁力开关(600)移动所述铁心(610)并使所述可动触头(612，613)与所述固定触头(630)靠合，以将电流输送到所述起动器电机(500)，并且所述磁力开关(600)被定位于所述起动器电机(500)的与安装所述齿轮(200)的一端相对的一端处，所述铁心(610)被定位成垂直于所述起动器电机(500)的纵轴线。
2.如权利要求1所述的起动器，还包括一个移动机构(230，680)，该移动机构(230，680)借助于所述铁心(610)的运动将所述齿轮(200)移动到靠近所述环齿轮(100)的位置，所述移动机构(230，680)的一部分被定位成沿纵轴线方向在所述磁极(550)之间延伸。
3.如权利要求2所述的起动器，其中所述移动机构包括一齿轮限制装置(230)，用以借助于所述输出轴(220)的转动通过与所述齿轮(200)靠合并阻止所述齿轮(200)的转动来将所述齿轮(200)移动到所述环齿轮(100)附近的所述位置;和传动装置(680)，带有一个固定在所述铁心(610)上的第一端部和固定在所述齿轮限制装置(230)上的第二端部，这样所述铁心(610)的移动就使所述传动装置(680)将所述齿轮限制装置(230)移动到齿轮侧面。
4.如权利要求3所述的起动器，其中所述传动装置包括一根线(680)。
5.如权利要求3所述的起动器，其中所述齿轮限制装置(230)包括一限制爪(231)并且所述齿轮(200)包括一个加工于其上的槽(214)，其中所述限制爪(231)与所述齿轮(200)上的所述槽(214)啮合，并且其中仅所述齿轮(200)借助于所述爪(231)被移动。
6.如权利要求3所述的起动器，其中所述磁力开关(600)包括一个绕所述铁心(610)的外周面定位的固定线圈(650)，并且其中为了移动所述齿轮限制装置(230)，通过向所述固定线圈(650)供给电流使所述铁心(610)移动并使所述可动触头(612，613)与所述固定触头(630)靠合。
7.如权利要求1所述的起动器，其中大致沿与所述发动机的活塞方向相同的方向定位所述铁心(610)。
8.如权利要求1所述的起动器，还包括一个覆盖所述磁力开关(600)的端盖(700);和一个电极螺栓(620)，该电极螺栓(620)以其一端固定在所述固定磁头(630)上并可连接于一电池(20)，所述电极螺栓(620)从相对于所述起动器电机(500)的一侧通过所述端盖(700)大致轴向地伸出。
9.如权利要求1所述的起动器，其中所述磁力开关(600)在其外周面上带有一个凸起(600d，600e)，通过与所述固刷件(900)啮合而被固定，所述固刷件(900)固定向所述起动器电机(500)供电的所述电刷。
10.如权利要求9所述的起动器，还包括一个介于所述磁力开关(600)和所述固刷件(900)之间的磁力开关支架(1100，1200)，用以固定所述磁力开关(600)，所述磁力开关支架(1100，1200)加工有一个凹槽部分(1200c)，并且所述磁力开关(600)的所述外周面被压配合进所述凹槽部分(1200c)。
11.如权利要求9所述的起动器，还包括一个固定在所述固刷件(900)上的带状件(1000)，用以紧紧地固定并覆盖所述磁力开关(600)的所述外周面。
12.如权利要求9所述的起动器，还包括一个介于所述磁力开关(600)和所述固刷件(900)之间的弹性件(1100，1200)。
13.一种用以起动带有一环齿轮的发动机的起动器，所述起动器包括一起动器电机(500)，带有一电枢(540);一输出轴(220)，位于所述起动器电机(500)的一个轴向侧端并由所述电枢(540)驱动。一齿轮(210)，安装在所述输出轴(220)上，用以与所述环齿轮(100)啮合以起动所述发动机;一移动机构(230)，用以当被驱动时将所述齿轮(210)移向所述环齿轮(100);磁力驱动装置(600)，位于所述起动器电机(500)的另一轴向侧端并带有一个用以驱动所述移动机构(230)的可动件(610);和线装置(680)，绕过所述电枢(540)的径向外侧连接所述移动机构(230)和所述可动件(610)。
全文摘要
一种起动带有一环齿轮的发动机的起动器，包括一带有一组磁极(550)的起动器电机(500)，一传递电机之转动的输出轴(220)，一安装在输出轴上与环齿轮(100)啮合的齿轮(200)，和一磁力开关(600)，它包括一固定触头(630)和一带可动触头(611，612)的铁心(610)。通过移动铁心并使可动触头与固定触头靠合，可向电机供电。磁力开关位于起动器电机的与安装齿轮的端部相对的一端上，铁心被定位成垂直于电机的纵轴线。所公开的起动器减小了轴向及径向尺寸及起动器的总体积。
文档编号F02N15/06GK1111719SQ9411970
公开日1995年11月15日 申请日期1994年12月6日 优先权日1993年12月15日
发明者长尾安裕, 志贺孜, 林信行, 大见正昇, 新美正巳 申请人:日本电装株式会社