发动机起动机的制作方法

专利名称：发动机起动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用一超紧凑直流电动机起动内燃机的发动机起动机，更具体地说涉及一种电发动机起动机，它能从其本体拆去一传统的反冲驱动单元和在外面设置一驱动电动机用的电池，因此实现了对尺寸的减小，这是因为各部分被最有效地安排并最大程度地减轻了各个工作机器的每次操作时的疲劳。
背景技术：
目前，一种起动安装在一普通的手提式机器，如一剪刀机和链锯上的小型空冷汽油发动机的发动机起动机通常包括一反冲驱动单元、通过一切换装置如离心离合器连接于一发动机的曲轴的一随动件，和包括一弹簧的一吸振/压力累积单元，该单元设置在驱动单元与随动件之间以吸收驱动单元的驱动力并在随动件下积聚压力。该反冲驱动单元具有一带有卷绕在其上的一反冲绳的反冲卷轴和设置在反冲卷轴与一壳体之间的一反冲弹簧，该反冲弹簧的里、外端分别固定于反冲卷轴和壳体。反冲卷轴通过拽拉反冲绳只沿一个方向转动，反冲弹簧被卷绕后积聚了弹簧力，当反冲绳在这样的状态下释放时，反冲弹簧的积聚的动力就被释放以自动地卷回反冲卷轴。
上述反冲驱动单元需要一拽拉操作以每当起动发动机时拽拉反冲绳。反冲绳的拽拉操作必须如此迅速而广泛地进行，以致力气小或年长者仅靠一次拽拉操作是不能起动发动机的。因此，有许多提议要通过拽拉反冲绳能方便地起动发动机并使这些提议在实际中被使用，然而这种自身是一种麻烦的操作的拽拉动作仍然被保留下来。另一方面，在最近的小型电动机和电池方面的进展是明显的，并且，尽管尺寸小了但容量仍较大。考虑到这种情况，审视了一种通过开/关(切换)操作能快速而方便地起动发动机的电发动机起动机，以避免上述反冲起动机的麻烦的操作，并期待它有所发展。
这种类型的紧凑的电发动机起动机包括以前揭示在例如日本实用新型专利公开(JPU)63-110672(专利文件1)里的发动机起动机。这种起动机包括一由电池的功率驱动的直流电动机、通过一弹簧鼓的操作由固定于电动机的输出轴上的一蜗轮被卷绕的一弹簧、对其固定该弹簧的横向端的一输出旋转轴、通过单向离合器连接于该输出旋转轴的该发动机的一旋转轴、阻止输出旋转轴的转动或释放该阻止动作的一旋转杆、其仅在由该杆释放输出旋转轴的停止转动的时刻进行操作以接通的一连锁电开关，以及一电枢电流控制器，该控制器在关掉电开关时驱动电动机，也在电动机的转速超出设定的转速时卷绕弹簧同时保持转动，以及，在完成了弹簧的卷绕之时当转速降到设定的转速之下时通过关闭电源而停止电动机的转动。在蜗轮与围绕弹簧鼓的外周形成的一齿轮之间可以设置了一减速齿轮。
例如，日本专利2573340(专利文件2)揭示了一弹簧起动的起动机，它容纳在一单个的电池框架里；由该电池的电力驱动的一直流电动机；控制该电动机的运转停止的一控制器；传递电动机功率的一高减速比的齿轮减速机构；由该齿轮减速机构驱动的一弹簧从动动力累积单元；以及将该累积单元的动力从一侧传递给曲轴的一传动功率传送器。该高减速比齿轮减速机构包括由直流电动机驱动的一第一级行星齿轮减速器，它被设在平行于曲轴的其它轴线上；以及一第二级齿轮减速器，它通过与累积单元的弹簧力累积室的外周一体的一从动齿轮相啮合而形成，并在行星齿轮减速器的输出轴上设置了一驱动轴。
例如，在日本实用新型专利JP-U2-13171中，一弹簧鼓通过行星齿轮减速器的一支撑系统沿一个方向枢转，该系统设置在发动机的曲轴的相对侧。弹簧鼓的转速由行星齿轮减速器减速，该减速器通过包括一小齿轮和一大齿轮的一对减速正齿轮连接于设置在壳体里的直流电动机的输出轴。通过设置在弹簧鼓的外周部分上的一棘爪和一棘齿的啮合在此时进行单向转动。一起动棘爪和一起动棘轮设置在弹簧鼓的曲轴侧上，当啮合被释放时棘轮就可以转动了。一起动机棘轮设置在起动棘轮内并啮合于设置在曲轴上的一离心离合器爪。
棘轮与弹簧鼓的外周边一体，小直径的棘轮在弹簧鼓的上端部分内啮合于小直径的棘轮。固定于小直径棘轮的一旋转轴用于从外面移去一手动曲轴。在发动机正常运转期间，该手动曲轴未被插入，小直径棘轮就空转。当起动失败并企图重绕弹簧时，手动曲轴就被插入小直径棘轮的旋转轴，以转动弹簧鼓和累积弹簧中的压力。在发动机起动时刻，上述起动棘爪工作，被累积在弹簧里的能量被释放以转动起动机棘轮，从而使曲轴转动和起动发动机。
例如在日本专利申请公开(JP-A)2002-285940里的一起动机在动力传动系统的路径上在一驱动单元与一随动件之间设置一吸振/压力累积装置。该驱动单元是作为它的驱动源的一电动机和一减速机构由结合固定于电动机的输出旋转轴的一蜗杆和设置在弹簧鼓的外周边上的一蜗轮形成。上述结构实际上与上述JP-U 63-110672的部分相同。一反冲驱动单元设置在驱动侧，与电动机分离开，该反冲驱动单元包括其上卷绕了一反冲绳的一绳卷轴，该卷轴通过拽拉反冲绳而被转动；一反冲弹簧，它反向转动绳卷轴，以卷绕反冲绳；以及一反冲棘轮机构，它将绳卷轴的转动传递给吸振/压力累积装置。弹簧鼓被设计成由一单向离合器仅沿一个方向转动。由于这样的结构，JP-A 2002-285940的起动机会被看作仅仅是上述JP-U 63-110672和熟知的反冲机构的组合。
按照上述JP-U 63-110672的发动机起动机，由于直接连接于电动机的蜗杆啮合于在弹簧鼓的外周边上形成的蜗轮，因此沿着一个方向转动弹簧鼓，所以该弹簧鼓不会反向转动，但是在这个动力传递机构里由于蜗杆和蜗轮的啮合，电动机的输出轴线和弹簧鼓的转动驱动轴的方向以直角彼此相交，如此，由于设计的原因，效率较低(约60％)，尺寸减小也受到限制。按照上述JP-U63-110672的发动机起动机，当电池耗尽和电动机失常时发动机起动机本身不能工作。
另一方面，按照日本专利2573340高减速比的齿轮减速机构设置在电动机与弹簧鼓之间，电动机的功率和电池的容量分别减少到小于电池起动机方法(cell starter method)的1/10和1/6，即使当安装了一小型电池也不会丧失实际使用。高减速比的齿轮减速机构的减速比被设定为显著的1/250-1/300程度。所以，自然需花费许多时间将弹簧鼓转够以在弹簧里累积必需的压力。在这个发动机起动机里提供了一个螺旋弹簧的自动卷绕控制器，在每次起动操作时，动力累积弹簧的动力累积操作是由该控制器的一控制电路自动进行的，对电动机的动力供给通过检测一定时器或弹簧的卷绕而停止，从而减少了重新起动的等待时间。其结果是，整个装置变得复杂了，自然其维护也变得麻烦了，因此费用就贵了。不用说，电池是装在该装置内，所以整个装置的尺寸大了许多。
按照日本专利JP-U 2-13171，当电动机被损坏后操作手动曲轴以通过小直径棘轮转动弹簧鼓，弹簧被再卷绕后具有了累积的动力，在移去手动曲轴后使起动棘轮工作，以释放累积在弹簧里的能量，因此转动了起动机棘轮和起动了发动机。但是，在发动机转动期间，小直径棘轮是空转的。在JP-U 2-13171中，由于电动机、弹簧鼓，小直径棘轮和棘爪的各自的轴线彼此平行，因此严重地限制了对发动机起动机的尺寸的减小。
在JP-U 2002-285940中，由于在紧急情况下弹簧鼓是通过反冲驱动机构手动驱动的，整个装置除了传统的反冲发动机起动机外还包括电动机及其感应机构，另外，由于感应机构由蜗杆和弹簧鼓的蜗轮组成，电动机轴和弹簧鼓的支撑轴彼此以直角相交，所以难以减小整个装置的尺寸，这与JP-U 63-110672类似。

发明内容
为了解决上述传统的问题，本发明提供一种小型的电发动机起动机，在其中，为了合理的设计除去了一不必要的部分，高度改善了它的缩小和减重，在整个发动机的两侧上的重量平衡变得一致，还可用手起动发动机。
用一种发动机起动机可实现上述目的，该起动机具有一小型电动机，它由一电池动力驱动；一动力累积单元，它通过一高速齿轮减速机构沿着一累积动力的方向传递该小型电动机的动力；以及，一动力传送单元，它将动力累积单元的累积的动力传送给一发动机的一曲轴，这是本发明的基本结构，在其中，电池被放在起动机的外部。该动力累积单元具有一弹簧和一用于支撑该弹簧的一端的转动支撑件，该转动支撑件在其外周表面上具有一第一齿轮，一第二齿轮固定于高速齿轮减速机构的一输出轴，该第一和第二齿轮彼此啮合，动力累积单元和动力传送单元设置在相同的第一轴线上，小型电动机和高速齿轮减速机构设置在相同的、平行于第一轴线的第二轴线上，在其处设置小型电动机的第二轴线安排在一直线上、在第一轴线的下方，该直线连接包括围绕一消声器和一化油器的诸周边单元的整个发动机和安装在其上的发动机起动机的一重心与曲轴的一轴线。
这里，一盘簧和一螺旋弹簧用作弹簧。当使用该盘簧时一弹簧鼓用作转动支撑件。当使用螺旋弹簧作为弹簧时，一普通的齿轮可被用作转动支撑件。最好是使用一行星齿轮减速机构作为高速齿轮减速机构，以及，最好是通过与行星齿轮组合将正齿轮用作第一和第二齿轮。
按照优选的方式，它包括一转动操作机构，该机构能用手转动一输出轴和将该输出轴的轴端设定为自由状态或被紧贴的，被定位在高速齿轮减速机构的输出轴的轴线上。动力累积单元或动力传送单元可设置一防转装置，该装置通常允许沿着一释放动力累积单元的动力或动力传送单元的方向转动，但防止沿着释放动力的方向转动，这样，在具有转动操作机构时，即使在电动机停机时从转动机构拆去一手时不会释放累积在动力累积单元里的弹簧动力。当动力传送单元具有通过一开关装置连接于曲轴的一起动轮之时，最好是该防转装置由形成在起动轮的外周边上的多个棘齿和用于将该棘齿为自由状态或被紧贴的一释放构件组成，其中的起动轮是动力传送单元的诸部分之一。
按照本发明，由于与起动机一体的诸部分是最少的，去除了反冲驱动单元，电池被安放在起动机的外部，同时能使被容纳到起动机内的诸单元的设置被最有效地设计。假设电动机不能被驱动，在这样的紧急情况下能手动起动发动机。其结果是，能极端地缩小整个起动机的尺寸，以及，为了解决专利文件1至4中的各个问题，不言而喻，超紧凑的单元被用作电动机和齿轮减速机构。除了通过去除某些单元如已被内置于传统的装置的电池和反冲驱动单元减轻重量以及缩小整个起动机的尺寸之外，最有效的设置的最合理的设计被采纳了，在该设计中能保持在各种作业机器的每次操作时在带有安装在其上的发动机起动机的整个发动机的两侧上的重量平衡。
也就是说，电池和起动机开关并不安装在起动机上，但是它们被设置在一手柄，即该作业机器的一个操作单元之上。对于与动力累积单元、动力传送单元和曲轴共有的转动轴线的第一轴线被设置成平行于第二轴线，第二轴线是电动机和齿轮减速机构的转动轴线，从而缩短了沿着该轴线方向及其垂直方向上的起动机的尺寸并将这些单元的设置空间减到最小程度。同时，发动机在其两侧相等地围绕消声器和化油器整体地设置了辅助单元。消声器侧的重心与化油器侧的不同，化油器侧的重量大于消声器侧的重量。另一方面，发动机的主体基本上是对称的，重心在平分该主体的垂直线上。
所以，曲轴为一中心，整个发动机的重心稍微向化油器侧偏移。其结果是，当发动机支撑在曲轴轴线上时，在沿着水平方向的重心被忽略时，曲轴为一中心，倾斜于其中一侧的转矩总是在发动机中起作用，使连接重心和曲轴的直线会是一垂直线。为了使该转矩为零，带有安装在其上的发动机起动机后的整体的重心则在水平平分主体的垂直线上，曲轴的轴心(axis center)会理想地在相同的垂直线上。然而，如此的安排是十分困难的，这是因为发动机起动机的安装空间受到许多限制。
因此，其处安放小型电动机的第二轴线位于一直线上，该直线在曲轴的轴线的下方、连接整个发动机的一重心和曲轴的轴线，其中，所谓整个发动机包括围绕一消声器和一化油器的外周边的诸单元，以及安装在其上的发动机起动机。按照本发明的电发动机起动机是对称的和重心在包括第一轴线和水平平分发动机起动机的第二轴线的垂直线上。如上所述在安置了小型电动机后，带有安置在其上的发动机起动机的整个发动机的重心移向该直线。这样能改善带有安装在其上的发动机起动机的整个发动机的两侧的平衡，沿着使手紧张的一个方向的动力几乎不起作用，在作业机器的操作期间由于不平衡引起发生的疲劳没有被累积，这样就能有一长时间的稳定工作。不言而喻，随着组成部分的数量的减少进一步减小了尺寸。
在将行星齿轮减速机构用作高速齿轮减速机构时，输入轴轴线和输出轴轴线(第二轴线)位于同一条线上。该第二轴线平行于第一轴线，第一和第二齿轮形成为正齿轮形状，动力累积单元的第一齿轮啮合于齿轮减速机构的第二齿轮，以及，第一轴线和第二轴线位于同一个平面上，因此将用于诸单元的空间减小到最小程度。与此同时，当转动操作机构设置有一设置在齿轮减速机构的输出轴的轴端部分上的可移动的单元和一转动操作构件时，必须提供甚至一驱动机构如一棘轮和一由手动曲轴转动的反冲驱动机构，这样的贡献是进一步缩小尺寸，其中，上述转动操作构件将轴端的可移动单元设置为自由的或被紧贴，同时在紧急情况下在轴线上向前和向后移动。
行星齿轮减速机构较容易被缩小尺寸成为高速齿轮减速机构，在本发明的这种情况下，减速比不会象日本专利2573340所设定的1/250-1/300那样大，但在结合第一齿轮的情况下最好为约1/50，因此缩短了发动机的起动时间，即为动力累积单元获得必需的累积的动力所需的时间。
作为防转装置，使用形成在起动轮的外周边上的多个棘齿和将与该棘齿啮合的一释放构件的组合，该起动轮通过一开关装置如一离心离合器被连接，从而使该防转装置的操作方便而精确。在上述防转装置由设置在高速齿轮减速机构的输出轴的轴端上的移动单元(removal unit)和将该轴端的移动单元设定为自由的或被紧贴而同时在轴线上向前和向后移动的转动操作构件之时，该转动操作构件能被朝着轴端的可移动单元从外面推入起动机或被从起动机拉动。另外，由于远端能连接于轴端的移动单元和转动操作构件沿着由动力累积单元累积动力的方向转动，从而使高速齿轮减速机构的输出轴转动以在动力累积单元里累积动力。这里，尽管电动机同时转动，因为高速减速比，该转动是很少的，转矩较小，能用手方便地转动高速齿轮减速机构的输出轴。
按照上述结构，通常通过激活电动机起动一发动机，以通过高速齿轮减速机构和第二齿轮、沿着累积动力的一个方向转动动力累积单元，以及，在被累积的动力超过最大负荷并足以起动发动机之时，发动机被自动起动。当电池失效和电动机不能工作时，甚至当齿轮减速机构的输出轴通过使用转动操作机构被手动地操作时，动力将被累积在动力累积单元里，以及，当被累积的动力超过发动机的最大负荷时该发动机将被起动。因此，当单向防转装置被设置在动力累积单元或动力传送单元内时，当转动操作机构被操作时，高速齿轮减速机构的输出轴沿着由动力累积单元累积动力的一方向转动，同时防止沿着释放在动力累积单元或动力传送单元里的动力的方向转动，因此在动力累积单元里累积了必要的动力。当一必要的动力被累积后释放转动操作机构，以及，朝着释放方向操作防转装置，因此允许动力累积单元或动力传送单元转动。与此同时允许释放动力累积单元里的动力，因此起动了发动机。


图1是按照本发明的第一实施例的电发动机起动机和在装配阶段的发动机的分解立体图；图2是表示动力累积单元、动力传送单元和电发动机起动机的其中一个电驱动单元的、经放大了的分解立体图；
图3是从图1的背面看的释放装置和动力传送单元相互啮合状态的正视图；图4是从图1的背面看的释放装置和动力传送单元相互非啮合状态的正视图；图5是从前面看的表示动力传送单元的驱动轮的立体图；图6是表示第一实施例的变型实例的重要部分的经放大了的分解立体图；图7是按照本发明的第二实施例的电发动机起动机和在其组装阶段的发动机的分解的立体图；图8是表示动力累积单元、动力传送单元和电发动机起动机的其中一个电驱动单元的、经放大了的分解立体图；图9是从图7的背面看的释放装置和动力传送单元相互啮合状态的正视图；图10是从图7的背面看的释放装置和动力传送单元相互非啮合状态的正视图；图11是从前面看的表示动力传送单元的驱动轮的立体图；以及图12是表示第二实施例的变型实例的重要部分的经放大了的分解立体图。
具体实施例方式
此后，将参照附图详细描述本发明的诸实施例。
图1是表示按照本发明的第一实施例的电发动机起动机和在装配阶段的内燃机的分解立体图；图2至5用于描述在第一实施例中的该发动机起动机的每个部分的排列和结构。本发明的该发动机起动机100用于一小型空冷两循环汽油发动机并被设在内燃机10的一曲轴11的一输出端的附近。
该发动机起动机100包括一动力累积单元110、一动力传送单元120和一电驱动单元130，它们容纳在一个壳体140内并与其成一体。该壳体140具有用于将动力累积单元110和一动力传送单元120容纳在图1中的壳体的上半部内的一矩形第一空间A和用于将驱动单元130容纳在图1中的壳体的下半部内的一倒置的向下变窄的矩形第二空间B。壳体140由被相等地分开的两个结构，即在发动机侧的第一壳体140a和在相反侧的第二壳体140b所组成。
在发动机侧的第一壳体140a的上半部分形成为一基本上为矩形的窗口141，在下半部分的中间形成有一减速齿轮插孔142，用于插入一后面将要描述的高速齿轮减速机构132，该机构是电驱动单元130的诸多部分之一。在该矩形窗口141的内侧上的四个角部形成了用于将第一壳体140a固定于发动机10的诸螺栓插入孔143，在四个位置即该矩形窗口141的窗框的上方两个角部上和下方两个角部形成有用于第一壳体140a与第二壳体140b组合的诸螺钉孔144。另一方面，一轴145从底部内表面的中间朝发动机方向凸出，该底部内表面在发动机的相反侧形成第二壳体140b的第一空间A，在后壁部分上形成有用于与内部空间连通的一扳手插入孔146，其中，该后壁部分在其下部形成垂直于轴145、对应于减速齿轮插入孔142的中心的第二空间B。在第二壳体140b上的对应于第一壳体140a的诸螺钉孔144的位置分别形成有诸螺栓插入孔147。
动力累积单元110包括一弹簧111和一弹簧鼓112(如图1和2所示)，一正齿轮113形成在弹簧鼓112的外周表面上在其半部分处。一通孔112a形成在弹簧鼓112的中心，具有轴承形状的单向离合器114的外轮被埋置在该通孔112a里，轴145固定地连接于单向离合器114的内轮。另外，未被图示的一弹簧壳体空间形成在弹簧鼓112的发动机侧，未图示的、用于固定弹簧111的外端111a的一外端的一固定槽形成在弹簧壳体空间的外周表面的一部分上。
如上所述，在第一实施例中尽管弹簧鼓112可由一轴承形状的单向离合器114沿着一个方向转动，但是，除了正齿轮113外另一棘齿115代替单向离合器114可以形成在弹簧鼓112的外周表面上(如图6所示)，即使当一与棘齿115啮合的棘爪116被可转动地支撑在第二壳体140b的一部分上该弹簧鼓112可沿着一个方向转动。此时，该棘爪116始终被安装在第二壳体140b上的一弹簧材料117朝着与棘齿115啮合的方向推压。在这样的情况下，该弹簧鼓112被轴145通过一扁平轴承118可转动地支撑。
动力传送单元120由一起动轮121和一释放构件122形成，该释放构件是自由的或贴紧于起动轮121(如放大表示了图1的一部分的图2-5所示)。用于松快地插入从第二壳体140b凸出的轴145的一放松孔121a(loose hole)形成在起动轮121的中心，以及，如图2所示，以包围该放松孔121a的方式朝着弹簧鼓112凸出的一弹簧端固定单元121b形成在起动轮121的中心在发动机的相反侧上。固定连接于弹簧111的内端111b的一内端固定槽121b’形成在弹簧端固定单元121b上。一螺孔(未图示)形成在轴145的远端，在结束组装时一固定螺钉148拧入该螺孔中，动力累积单元110和起动轮121被容纳在第二壳体140b内。轴145的轴线是本发明的一第一轴线。
在外周表面具有与一棘爪啮合的棘齿121d的一被啮合的凸出部分121c在起动轮121的中心在发动机侧突出，其中的棘爪是安装在一风扇(未图示)上的离心离合机构的一个元件，其中的风扇与发动机10的曲轴11是一体的(如图5所示)。尽管啮合突出部分121c是停止着，正啮合于安装在曲轴11上的棘爪12，但是在通过弹簧鼓112的转动沿着一释放方向接受发生在弹簧111里累积一弹簧力的过程中的能量、直到弹簧力超过发动机的最大负荷，正与棘爪12啮合的被啮合的凸出部分121c开始转动，并当在弹簧111里累积的动力超过最大负荷时起动发动机。当发动机的转动进入一恒定状态时，由于离心力的缘故棘爪12从与起动轮121的被啮合的凸出部分121c的啮合中释放出来，因此保持了发动机的转动。
诸棘齿123以相等的预定的间隔形成在起动轮121的外周边上，整个起动轮121形成为一棘轮。释放构件122的一端122b被在第一壳体140a的一凸台140a-1可转动地支撑，一推钮149操作其远端122a的转动，以将起动轮121的外周边棘齿123放松，从而能或不能使起动轮121转动。释放构件122的远端122a被螺旋螺钉150朝着从棘齿123释放自己的方向推动，该远端122a仅通过转动对着螺钉150的一端122b能啮合于棘齿123。起动轮121的释放构件122和棘齿123相当于本发明的防转装置。
按照该实施例，为了克服推动力转动释放构件122的远端122a(如图4和5所示)，安装在第一壳体140a的外周边部分上的推钮149的一销端的一球部149a被埋置在该释放构件122的远端122a里，通过推动推钮149可使释放构件122克服螺钉150的力而朝着棘齿123转动。按照这个推动操作，推钮149被一锁定装置锁定(未图示)，通过拉动该推钮149可释放该锁定，释放构件122就朝着释放与棘齿123的啮合的方向转动。
另外，释放构件122被螺钉150的力固定于第一壳体140a的外周壁部分。
电驱动单元130由一超小型直流电动机131和一与电动机131的输出轴组合的高速齿轮减速机构132形成，电动机131的高速转动通过该高速齿轮减速机构132减速并传送给弹簧鼓112。高速齿轮减速机构132由一小尺寸的行星齿轮机构132a和固定于该行星齿轮机构的输出轴的正齿轮132b形成。该行星齿轮机构132a和该正齿轮132b的组合被用作齿轮减速机构132，所以，输入轴和输出轴能被安排在作为本发明的第二轴线的同一轴线上，这样就使该轴线平行于从第二壳体140b朝发动机突出的轴145。这样就可能完全免除反冲机构，可在壳体140的外面，例如在一工作机器的一操作手柄(未图示)里设置电池，而该电池在今之前一直是被设在动力累积单元110和动力传送单元120的下部。其结果是，该电驱动单元130可被设在上述形成的空间里，因此可能缩短壳体140的轴线的长度，并能最大程度地缩短壳体140的横向宽度。
在这个实施例中，电驱动单元130的轴线被安排在垂直于轴145的下部中。严格地说，该电驱动单元130的轴线安排在从垂直于轴145的轴线的一直线偏移一小距离的一位置。也就是说，连接电驱动单元130的轴线和轴145的轴线的一直线L1并不位于垂直线L2上，而是围绕轴145转动一最小的角度α(如图3所示)。具体说来，该发动机起动机100的安置位置朝着发动机10本身有一小的倾斜，发动机起动机100被设置在发动机10。图3表示出该最小的角α，以便于理解，然而它实际上是小得几乎看不出。
如上所述，安装在发动机10的曲轴11上的离心离合器机构的棘爪12的转动轴线和动力传送单元120的起动轮121的转动中心彼此重合在第一轴线上，然而，电驱动单元130的轴线(第二轴线)总是会被安排在第一轴线的附近，只要两者之间有一空间就行。事实上，当考虑到减小装置的尺寸时，发动机起动机、尤其是其电动机的安装位置自然是要被限定的。
发动机10例如在曲轴11的两侧，对于发动机的主体，另外又对称地设置了一消声器15和一化油器16(如图1所示)。在消声器15侧的重心不同于化油器16侧的重心，所以，整个发动机10的重心略微偏向于化油器16侧。这样的重心的微小偏移产生一转矩，该转矩使发动机朝着重心的垂向的下部(沿着重力的方向)负重，当一使用者携带了该工作机器工作时，他或她会接受到一使他的或她的手紧张的力。在工作期间，该使用者企图对抗该力而保持工作位置，这样会使他或她非常疲劳，疲劳的累积使难以长时间工作。然而，本发明的发动机起动机100具有对称的结构，尽管如上所述有些小小的偏差，但可以认为重心的位置是在一几乎平分主体的垂直线上。
按照该实施例，如上所述，电驱动单元130的轴线(第二轴线)位于轴145的轴线(第一轴线)的垂向下方部位并两者彼此平行。由于如此设置该小型的电动机131，整个发动机与安装在其上的起动机100的重心移向连接曲轴11的中心和电动机131的轴心的一直线，并从没有发动机起动机100安装在其上的发动机1的重心位置稍许向下移动。所以，带有安装在其上的发动机起动机100的整个发动机的两侧的平衡得以改善，在工作时间几乎不产生使使用者的手紧张的转矩，这样就能减轻在机器运转期间由于不平衡造成的疲劳。
按照该实施例的行星减速机构132a具有系环形太阳轮的第一至第三内齿轮132a-1-132a-3，行星齿轮机构132a与电动机131一起被固定容纳在电动机罩壳134内。在第一至第三内齿轮132a-1-132a-3的外周表面上设置有多个平行于旋转轴延伸的凸起部132a’-1-132a’-3，而在电动机罩壳134的内周表面上的、对应于凸起部132a’-1-132a’-3的位置形成有数量相同的、用于固定凸起部132a’-1-132a’-3的、平行于轴线延伸的固定槽134a-1。
在该实施例中，该电动机罩壳134形成为一圆柱体，该圆柱体的底部上在发动机的相对侧有一敞开端，并被分隔为一圆柱体本体134a和一底部134b。在形成有圆柱体本体134a的诸固定槽134a-1和底部134b的外周表面上设有平行于轴线延伸的凸起部134c和134d，在底部134b的凸起部134d上形成有一螺孔，在圆柱体本体134a的凸起部134c上形成有一螺栓插入孔。行星齿轮机构132a的凸起部132a’-1-132a’-3连接于具有上述结构的电动机罩壳134的诸固定槽134a，从而固定地容纳电动机131和行星齿轮机构132a。容纳电动机131和行星齿轮机构132a的电动机罩壳134被埋入形成在第一壳体140a内的电动机埋置开孔142内并被支撑。此时，被容纳在电动机罩壳134内的电动机131和行星齿轮机构132a通过诸螺栓和螺母(未图示)被一固定框架135紧固，而行星齿轮机构132a的输出轴向外暴露。这样，正齿轮132a固定于被固定地容纳在电动机罩壳134内的行星齿轮机构132a的输出轴的远端。
按照该实施例，在小型电动机131与弹簧鼓112之间的降速比被定为1/50。在固定于行星齿轮机构132a的输出轴的正齿轮132b与形成在弹簧鼓112的外周表面上的正齿轮113之间的降速比被定为1/2.5。所以，行星齿轮机构132a的降速比为1/20。待啮合于例如一六角扳手(未图示)一被啮合的部分133a形成在行星齿轮机构132a的输出轴133上，即正齿轮132b的支撑轴的端部上，以及，在第二壳体140b的后壁上形成的一扳手插入孔146的中心位于它的轴线上。
为了将按照如此组成的实施例的诸部分容纳到壳体140中并组装它们，第二壳体140a的轴145固定地插入弹簧鼓112的带有对其连接的单向离合器114的通孔112a中。这里，弹簧111的外端固定于在弹簧鼓112的弹簧安装空间(housing space)的外周壁上形成的外端固定槽(未图示)。还有，弹簧111的内端固定地连接于在起动轮121的中心内形成的弹簧端固定单元121b的内端固定槽121b’。然后，第二壳体140a的轴145宽松地插入穿过弹簧端固定单元121b的放松孔121a中，此后，固定螺钉147拧入轴145的远端的螺孔中，此时就完成了将弹簧鼓112和起动轮121组装在第二壳体140b中。
在将电驱动单元130装配到壳体140中之前，预先将电动机131、齿轮减速机构132的行星齿轮机构132a和正齿轮132b作为一组件安装好。在该组件的行星齿轮机构132a的外周表面上形成的凸起部132a’-1至132a’-3插入在第一壳体140a上形成的减速机构埋置孔142的诸内固定槽142a中并被固定地支撑住。此后，由诸螺栓14通过在第一壳体140a的矩形窗141的四个角部形成的四个螺栓插入孔143它被紧固于一曲轴壳体13。与此同时，电动机131被设置在曲轴壳体13的一预定位置并被固定在那里。
如此，在将第一壳体140a和电驱动单元130a一起固定于曲轴壳体13之后，螺栓14通过第二壳体140b的螺钉插入孔147拧入第一壳体140a的螺钉孔144中，以及，如上所述，带有装配在那里的动力累积单元110和动力传送单元120的第二壳体整体连接于第一壳体140a。在第二壳体140b连接于第一壳体140a时，释放构件122的另一转动端122c连接于起动轮121的外棘齿123。在释放构件122被凸起部140a-1枢转时，其远端122c沿着不啮合于棘齿123的方向被推动，除非该释放构件122的端部122b被螺钉弹簧150操作。
如上所述，在按照具有上述结构的实施例的电发动机起动机中，反冲驱动单元和电池被从类似于传统技术的壳体140中去掉了，容纳动力累积单元110的弹簧111的弹簧鼓112和动力传送单元120的起动轮121被支撑在相同的轴145上，只有系电驱动单元130的电动机131和形成齿轮减速机构132的行星齿轮机构132a和正齿轮132b被设置在垂直于轴145的下方位置的平行于轴145的轴线上，以及，将超小型的电动机用作电动机131和行星齿轮机构132a。所以，它们被异常紧凑地容纳在壳体140中。其结果是，壳体140本身，或整个起动机的尺寸能被极端地减小。
在向电池充电时，拨通设置在例如一手柄上的一开关就起动了电动机131的转动，以致起动机100起动了发动机10，然后，由行星齿轮机构132a和正齿轮132b组成的高速齿轮减速机构132沿着累积弹簧111的动力的方向、以减速比1/50转动弹簧鼓112。此时，释放构件122并不啮合于动力传送单元120的起动轮121，但仅有安装在曲轴11上的棘爪12恰好啮合于起动轮121的被啮合的凸出部分121c。
这里，在转动弹簧鼓112和在弹簧111中累积动力的过程中，释放累积的动力的力作用在弹簧111上，因此进入转动曲轴11的过程和通过棘爪12压缩发动机10。但是，在足够的动力被累积在弹簧111上以致超过在压缩过程中的最大负荷之前曲轴11不能进一步转动。当弹簧111累积的动力足以超过在发动机10的压缩过程中的最大负荷时，用于释放弹簧111的累积的动力的一力变得如此强大以致起动轮121通过棘爪12转动曲轴11，发动了发动机10，开始了运转。当发动机10的转动成为恒定的运转时，棘爪12由于其离心力从起动轮121的被啮合的凸出部分121c移开，从此保持了发动机的转动。起动发动机所需的时间是非常短的，几乎与在轿车里用通常的电池起动机(cell starter)的起动时间相等，这是因为齿轮减速机构的减速比被设定得较小。
上述是发动机起动机100在其常态下的起动程序。按照本发明，在由于因某些原因使电池失效了或由于电动机本身的故障不能驱动电动机131时，可以手动起动发动机10。按照该实施例，在上述紧急情况下，首先，推动推钮149，以使释放构件122克服释放构件122的推动力而与起动轮121的棘齿啮合。在确认这个啮合之后，例如将一六角扳手(未图示)插入在图1中的壳体140的后表面上形成的扳手插入孔146，啮合于在齿轮减速机构132的输出轴133的端部上形成的啮合部分133a。接着，通过转动六角扳手，转动齿轮减速机构132的正齿轮132b，以沿着累积动力的方向转动弹簧鼓112。与此同时，小型电动机131被转动少许。尽管用手转动六角扳手，由于齿轮减速机构132被设置在小型电动机131与弹簧鼓112之间，该电动机131的转矩较小，故使其运转是不成问题的。
在扳手操作时间，由于上述释放构件122啮合于起动轮121，在该起动轮121与曲轴11之间没有动力传递。其结果是，直到弹簧111完全累积了动力之时能充分容易地进行扳手的操作。当弹簧111累积的动力足以起动发动机时，通过释放与正齿轮132b的支撑轴端部的啮合从壳体140的扳手插入孔146拿出六角扳手，以及，推动推钮149以使释放构件122离开起动轮121的棘齿123。此时，由于弹簧111累积的动力足以起动发动机10，在释放啮合的瞬时发动机就能开始转动。
动力累积单元110是由弹簧111和弹簧鼓112形成的(如图1和2所示)，沿外周边方向延续的正齿轮113形成在弹簧鼓112的外周表面的一半部分上。通孔112a形成在弹簧鼓112的中心，轴承形状的单向离合器114的外轮靠近地连接于通孔112a，以及，第二壳体140b的轴145松弛地连接于单向离合器114的内轮。弹簧安放空间(未图示)形成在弹簧鼓112上位于发动机侧，用于固定弹簧111的外端111a的外端固定槽(未图示)形成在该弹簧安放空间的外周壁的一部分上。
在第一实施例中，尽管弹簧鼓112被设计成依靠轴承形状的单向离合器111只能沿着一个方向可转动，如上所述，除了正齿轮113之外，例如另一棘齿115、代替单向离合器114、可形成在弹簧鼓112的外周表面上(如图6所示)，以及，被啮合于棘齿115的棘爪116可转动地支撑在第二壳体140b的一部分上，以便允许弹簧鼓112只能沿一个方向转动。这里，棘爪116类似地朝着与棘齿115啮合的方向被一安装在第二壳体140b上的一弹簧件施压。在这样的情况下，弹簧鼓112被轴145通过普通的扁平轴承118可转动地支撑。
图7表示了按照本发明的第二实施例的发动机起动机和在组装时的发动机的分解图；图8是放大表示发动机起动机的主要部分的分解图；图9是图7的后侧视图，示出了在一驱动轮中的一释放装置的啮合状态；图10是图7的后视图，表示释放装置的非啮合状态；以及，图11是从驱动轮的前表面看的立体图。该第二实施例与第一实施例不同的是动力累积单元210和动力传送单元220，从图1能清楚看出。发动机10的其它部分、壳体140和电驱动单元130与第一实施例的相同。因此，除了动力累积单元210和动力传送单元220外，相同的部分用相同的标号，使用相同的名称。
所以，在以下描述中，将较具体地结合图8主要描述动力累积单元210和动力传送单元220。
按照第二实施例的动力累积单元210包括一螺旋弹簧211和螺旋弹簧端支撑齿轮212(如图7和8所示)，以及，沿着一外周边方向延续的一正齿轮213形成在螺旋弹簧端支撑齿轮212的外周表面的半部分上。一通孔212a形成在该螺旋弹簧端支撑齿轮212的中心，轴承形状的单向离合器214的一外轮紧密地连接于该通孔212a，以及，第二壳体140b的轴145插入单向阀214的内轮。用于固定螺旋弹簧211的一端部211a的一外端固定孔(未图示)形成在螺旋弹簧端支撑齿轮212在发动机侧的那一部分上。
即使在第二实施例中，如上所述，尽管螺旋弹簧端支撑齿轮212被设计成通过轴承形状的单向离合器114只能沿一个方向可转动，但是例如另一棘齿、代替单向离合器214、除了正齿轮213外可形成在螺旋弹簧端支撑齿轮212的外周表面上(如图12所示)，以及，与棘齿215啮合的一棘爪216可形成在第二壳体的一部分上，从此允许该螺旋弹簧端支撑齿轮212只沿着一个方向转动，这类似于第一实施例。这里，棘爪216类似地朝着与棘齿215啮合的方向被安装在第二壳体140b上的一弹簧件217推压。又在这样的情况下，螺旋弹簧端支撑齿轮212通过一普通的扁平轴承218被第二壳体140b的轴145可转动地支撑，这类似于第一实施例。
另一方面，动力传送单元220由一驱动轮221和释放该驱动轮的释放构件122形成(如图8-11所示)。用于宽松地插入从第二壳体140b突出的轴145的一放松孔221a形成在驱动轮221的中心(如图2所示)，朝着螺旋弹簧端支撑齿轮212突出的一弹簧端固定单元221b形成在驱动轮221的中心、位于发动机的相反侧并包围放松孔221a。用于连接和支撑螺旋弹簧211的另一端211b的一连接单元221b’形成在螺旋弹簧端固定单元221b上和另一端211b被固定地支撑。同样在第二实施例中，轴145的轴线成为本发明的第一轴线。
在其外周表面上具有啮合于棘爪12的棘齿221d的一被啮合的凸出部分221c在起动轮221的中心在发动机侧突出，如图11所示，其中，棘爪12是安装在固定于发动机10的曲轴11的一风扇(未图示)上的离心离合器机构的一构件，这种情况与第一实施例类似。尽管被啮合的凸出部分221c处于停止状态、啮合于安装在曲轴11上的棘爪12，同时接受沿着释放方向的能量，该能量是在通过螺旋弹簧端支撑齿轮212的转动在螺旋弹簧211内累积一弹簧力的过程中发生的，直到弹簧的动力超过发动机的最大负荷，正与棘爪12啮合的被啮合的凸出部分221c开始转动，以及，当累积在螺旋弹簧211内的动力超过最大负荷时发动机被起动。当发动机的转动进入一恒定状态时，由于离心力使棘爪12从与起动轮221的被啮合的凸出部分221c的啮合中释放，以及，保持发动机的转动。
诸棘齿223以预定的间隔形成在起动轮221的外周表面上和整个起动轮221形成为一棘轮。释放构件122的一端122b可转动地支撑在第一壳体140a的凸出部分140a-1上，推钮149操作其远端122a的转动以使起动轮221的外周棘齿223自由或被紧贴，从而允许或不能使起动轮221转动。释放构件122的远端122a在通常发动机被起动时被朝着使它自己从棘齿223释放的方向被螺钉150推动，该远端122a仅通过转动一端122b克服螺钉150的推动力可啮合于棘齿123。释放构件122和起动轮221的棘齿223对应于本发明的防转装置。释放构件122的操作或运动与第一实施例的相同，故在此省略对其描述。
在按照具有上述结构的第二实施例的电发动机起动机中，如上所述，传统的反冲驱动单元和电池从壳体140中去掉了，接纳动力累积单元210的螺旋弹簧211的螺旋弹簧端支撑齿轮212和动力传送单元220的起动轮221支撑在相同的轴145上，只有作为电驱动单元130的电动机131和形成齿轮减速机构的行星齿轮机构132a和正齿轮132b被设置在该轴145的垂向下方部分内的平行于轴145的轴线(第二轴线)上，以及，超小型电动机被用作电动机131和行星齿轮机构132a。所以，它们被十分紧凑地容纳在壳体140内。其结果是，即使在第二实施例中，整个起动机的尺寸被极端地缩小了。
类似于第一实施例，通过上述电动机131的设置，整个发动机和安装在其上的发动机起动机100的重心朝着连接曲轴11的中心和电动机131的轴心的直线移动，从不装有发动机起动机100的发动机10的重心的位置向下移动少许。所以，带有安装在其上的起动机100的整个发动机的两侧的平衡得以改善和其位置得以降低了，在工作时间几乎不产生使使用者的手紧张的转矩，在工作机器的操作期间由不平衡造成的疲劳也被减小了，能继续长时间的稳定工作。
例如，在电池被充电时，通过接通设在手柄上的一开关起动机100能容易地起动发动机10的转动。但是，在因为由于某些原因电池失效了或因为电动机自身的故障使电动机131不能被驱动时，可用手起动发动机10。按照该实施例，在上述紧急情况下，首先推动推钮149以使释放构件122克服释放构件122的推动力进入与起动轮121的棘齿223的啮合。在确认这个啮合后，例如，将六角扳手(未图示)插入形成在壳体140的后表面上扳手插入孔146中(图7)，啮合于在齿轮减速机构132的输出轴133的端部上形成的被啮合部分133a。接着，通过转动该六角扳手，齿轮减速机构132的正齿轮132b被转动，以沿着累积动力的方向转动螺旋弹簧端支撑齿轮212。与此同时，小型电动机131被稍许转动。尽管是用手来进行六角扳手的转动操作，由于齿轮减速机构132是设置在小型电动机131与螺旋弹簧端支撑齿轮212之间，该小型电动机的转矩是很小的，其操作是不成问题的。
在扳手的操作时间，如上所述，由于上述释放构件122啮合于起动轮221，在起动轮221与曲轴11之间没有动力传递。其结果是，能容易地进行扳手操作，直到螺旋弹簧211完全累积了动力。这样，当螺旋弹簧累积的动力足以起动发动机时，通过释放与正齿轮132b的支撑轴端部的啮合从壳体140的扳手插入孔146中拿出六角扳手，以及，推动推钮149以使释放构件122离开起动轮221的棘齿223。此时，由于螺旋弹簧211累积的动力足以起动发动机10，在啮合被释放时发动机就立即开始转动。
正如从上述描述可清楚看到的，按照本发明的电发动机起动机，由于电池被放在装置的外面和从装置里去除了传统的熟知的反冲驱动单元，通过有效地排列诸工作件能实现整个装置的缩小和减重，以及，当不能驱动电动机时能用手动操作方便而安全地起动发动机，这类似于传统的电发动机起动机。另外，按照本发明，由于电动机的设置考虑了整个发动机和安装在其上的发动机起动机的重心位置，改善了发动机与起动机的横向平衡，在工作机器的操作期间没有使手紧张的感觉，可能获得稳定的运转而在运转过程中的疲劳较少。
权利要求
1.一种发动机起动机(100)包括一小型电动机(131)，它由一电池驱动；一动力累积单元(110)，它通过一高速齿轮减速机构(132)沿着一个累积动力的方向传递该小型电动机的动力；以及，一动力传送单元(120)，它将该动力累积单元(110)里累积的动力传递给发动机(10)的一曲轴(11)，其特征在于电池设置在发动机起动机的外部，动力累积单元(110)具有一弹簧(111)和一用于支撑该弹簧(111)的一端(122b)的转动支撑构件，该转动支撑构件在其外周表面上具有一第一齿轮；一第二齿轮固定于高速齿轮减速机构(132)的一输出轴(133)；第一和第二齿轮彼此啮合；动力累积单元(110)、动力传送单元(120)和曲轴(11)设置在同一的第一轴线上，小型电动机(131)和高速齿轮减速机构(132)设置在平行于第一轴线的相同的第二轴线上；以及在其处安放小型电动机的第二轴线位于一直线上，该直线在第一轴线的下方、连接整个发动机的一重心和曲轴的一轴线，其中，所谓整个发动机包括围绕一消声器和一化油器的外周边的诸单元，以及安装在其上的发动机起动机(100)。
2.按照权利要求1的发动机起动机(100)，其特征在于高速齿轮减速机构(132)具有一行星齿轮减速机构(132a)。
3.按照权利要求1或2的发动机起动机(100)，其特征在于弹簧(111)是一盘簧，转动支撑构件是一弹簧鼓(112)。
4.按照权利要求1或2的发动机起动机(100)，其特征在于弹簧(111)是一螺旋弹簧，转动支撑构件是一齿轮。
5.按照权利要求1至4中任一项的发动机起动机(100)，其特征在于转动支撑构件有一单向转动装置。
6.按照权利要求1或2的发动机起动机(100)，其特征在于第一和第二齿轮是正齿轮(113)。
7.按照权利要求1或2的发动机起动机(100)，其特征在于还包括一转动操作机构，该机构用手转动一输出轴(133)和将该输出轴(133)的轴端设定为自由或被紧贴，被定位在高速齿轮减速机构(132)的输出轴(133)的轴线上。
8.按照权利要求1或7的发动机起动机(100)，其特征在于还包括一防转装置，该装置通常允许沿着一个释放动力累积单元(110)或动力传送单元(120)的动力的方向转动，并防止在电动机(131)的停机状态沿着释放动力的方向转动。
9.按照权利要求8的发动机起动机(100)，其特征在于动力传送单元(120)具有一通过一开关装置连接于曲轴的起动轮(121)；以及防转装置具有形成在起动轮的外周边上的多个棘齿(100)，以及，一释放构件(122)用于将棘齿(115)设定为自由或被紧贴。
全文摘要
一种电发动机起动机(100)，在合理的设计的基础上并通过去除不必要的单元使其尺寸的缩小和重量减轻得以极端地改善，其中，电池安放在起动机的外部，动力累积单元(110)具有用于支撑弹簧(111，211)的一端部的转动支撑单元(112，212)，第一齿轮形成在转动支撑单元(112，212)上，第二齿轮(132b)固定于高速齿轮减速机构(132)的输出轴(133)，第一和第二齿轮(113，213；132b)彼此啮合，动力累积单元(110)和动力传送单元(120)设置在相同的第一轴线上，小型电动机(131)和高速齿轮减速机构(132)设置在相同的平行于第一轴线的第二轴线上，第一轴线和第二轴线位于同一平面上。
文档编号F02N5/02GK1734083SQ200510089489
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者小野凉 申请人:小松赛诺尔株式会社