专利名称：起动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种起动机，该起动机具有以花键的方式配合在输出轴上的小齿轮管，并且构造成在远离马达的方向上相对于输出轴移动小齿轮管，从而使支承在小齿轮管的非马达侧端部上的小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。
背景技术：
例如从日本专利申请公告2006-177168(在下文中，简称为专利文献I)，已知ー种具有悬臂式结构的起动机。具体地,如图5中所示,该起动机包括构造成由马达(未图示)驱动的输出轴100 ;通过ー对轴承110装配在输出轴100上的小齿轮管120 ;构造成将输出轴100的旋转传输至小齿轮管120的单向滚柱离合器130 ;以直花键的方式配合在小齿轮管120的非马达侧端部(即，图5中的左端部分)上的小齿轮140 ;以及通过轴向定位在离合器130与小齿轮140之间的轴承150来支承小齿轮管120的外壳160。此外，起动机构造成使得通过操作电磁开关(未图示)而使小齿轮管120和离合器130在远离马达的方向上(即，在图5中的向左的方向上)相对于输出轴100 —起移动，从而使配合在小齿轮管120上的小齿轮140与发动机的环形齿轮(未图示)啮合。然而，利用上述构型，小齿轮管120、离合器130以及小齿轮140 —起组成移动本体，该移动本体通过操作电磁开关而在远尚马达的方向上移动，以使小齿轮140与发动机的环形齿轮啮合。因此，移动本体的质量可能过大而不能使构造成产生用于移动移动本体的磁吸引力的电磁开关的尺寸最小化。另ー方面，例如从日本专利申请公告2007-146759 (在下文中，简称为专利文献2)，已知另一种同样具有悬臂式结构的起动机。具体地，如图6中所示，起动机包括小齿轮轴170，该小齿轮轴170以螺旋形花键的方式配合到离合器130的内部131的内部周缘，以便能够相对于离合器130轴向运动。此夕卜，在小齿轮轴170的非马达侧端部(即，图6中的左端部分)上安装有小齿轮140。利用上述构型，仅小齿轮轴170和小齿轮140 —起组成移动本体，该移动本体通过操作电磁开关而在远离马达的轴向方向上移动，以使小齿轮140与发动机的环形齿轮啮合。即，离合器130保持轴向不动，从而未包括在移动本体中。因此，相比于专利文献I中所公开的起动机中的移动本体的质量，该移动本体的质量能够被减小，从而可以使电磁开关的尺寸最小化。然而，在专利文献2中公开的起动机中，离合器130的内部131具有形成其内部周缘上的内螺旋形花键，而小齿轮轴170具有形成在其外部周缘上以与内螺旋形花键啮合的外螺旋形花键。因此，在内部131的径向内侧，存在有位于以螺旋形花键的方式彼此配合的内部131与小齿轮轴170之间的径向间隙。另ー方面，在内部131的径向外侧，存在有位于离合器130的内部131与滚柱133之间的径向间隙以及位于离合器130的滚柱133与外部132之间的径向间隙。即，径向间隙存在于内部131的径向内侧和径向外側。因此，小齿轮轴170可能会由于径向间隙而显著倾斜，从而造成其他部件的磨损，所述其他部件包括用于支承小齿轮轴170的轴承150 ;以及用于减小马达的旋转速度的减速器(未图示)的齿轮。因此，可能难以确保起动机的高的耐用性(或长的使用寿命)。
发明内容
根据示例性实施方式,提供了一种用于起动发动机的起动机。该起动机包括马达、输出轴、尚合器、小齿轮管、小齿轮、移位杆和电磁螺线管。马达具有旋转轴。输出轴与马达的旋转轴同轴地设置。输出轴具有形成在该输出轴的外表面上的外花键。离合器构造成将由马达产生的扭矩传输至输出轴。小齿轮管具有形成在该小齿轮管中的圆柱形孔。小齿轮管还具有形成在该圆柱形孔的内表面上的内花键。小齿轮管通过与输出轴的外花键啮合的内花键而装配在输出轴上。小齿轮设置在小齿轮管的非马达侧端部上而与小齿轮管一起旋转。移位杆构造成使小齿轮管和小齿轮在远离马达的方向上相对于输出轴移位，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。电磁螺线管构造成驱动移位杆。此外，在该起动机中，离合器为单向离合器，该单向离合器包括外部、内部以及多个中间构件。外部设置成通过由马达产生的扭矩而旋转。内部设置在外部的径向内侧，以便能够相对于外部旋转。内部与输出轴的马达侧端部一体地形成，以便与输出轴一起旋转。中间构件设置在外部与内部之间，以使扭矩能够从外部传输至内部并且禁止扭矩从内部传输至外部。利用上述构型，在通过起动机起动发动机期间，移位杆使小齿轮管和小齿轮在远离马达的方向上相对于输出轴移动，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮哨合。同时，输出轴和离合器在远离马达的方向上都保持不动。即，在该起动机中，仅小齿轮管和小齿轮一起组成移动本体，该移动本体通过移位杆在远离马达的方向上移动，以使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。因此，相比于专利文献I中公开的起动机中的移动本体的质量，该移动本体的质量能够被减小。此外，通过形成在小齿轮管中的圆柱形孔，可以进ー步减小小齿轮管的质量，从而减小由小齿轮管和小齿轮组成的移动本体的质量。因此，通过减小移动本体的质量，可以使电磁螺线管的尺寸最小化，从而使包括有电磁螺线管的电磁开关的尺寸最小化。此外，在该起动机中，由于输出轴的马达侧端部与离合器的内部一体地形成，因此存在于离合器中的径向间隙(即，位于外部与中间构件之间的径向间隙以及位于内部与中间构件之间的径向间隙)与位于输出轴的外花键与小齿轮管的内花键之间的径向间隙不在同一轴向位置处。换句话说，存在于离合器中的径向间隙与位于外花键与内花键之间的径向间隙轴向分离。因此，可以抑制由于所有的径向间隙而造成的小齿轮管相对于输出轴的傾斜。因此，可以确保起动机的高的耐用性(或长的使用寿命)。在另外的实施方式中，电磁螺线管可以包括励磁线圈，该励磁线圈在被供给电カ时形成电磁体。电磁螺旋形管可以驱动移位杆，以通过电磁体的吸引力在远离马达的方向上移动小齿轮管和小齿轮。小齿轮管的圆柱形孔可以具有位于马达侧的开ロ端和位于非马达侧的封闭端。输出轴可以插入小齿轮管的圆柱形孔中且在输出轴的非马达侧端部与圆柱形孔的封闭端之间形成的内部空间。在该内部空间中，可以优选地设置有弹簧，以便能够在远离马达的方向上相对于输出轴迫压小齿轮管。优选的是，起动机还包括置于弹簧的马达侧端部与输出轴的非马达侧端部之间以便能够相对于弹簧和输出轴旋转的至少ー个垫圈。还优选的是，起动机还包括置于弹簧的非马达侧端部与小齿轮管的圆柱形孔的封闭端之间以便能够相对于弹簧和小齿轮管旋转的至少ー个垫圈。小齿轮可以与小齿轮管分离地形成并且小齿轮可以安装在小齿轮管上以便能够相对于小齿轮管轴向移动。小齿轮可以优选被设置在小齿轮与小齿轮管之间的小齿轮弹簧沿远离马达的方向迫压。小齿轮还可以优选被设置在小齿轮管上且定位在小齿轮的非马达侧上的小齿轮止动件限制沿远离马达的方向的移动。此外，小齿轮管可以构造成具有主体和小齿轮滑动部，该小齿轮滑动部定位在主体的非马达侧上并且小齿轮滑动部的外径小于主体的外径；主体具有形成在该主体中的小齿轮管的圆柱形孔，小齿轮滑动部具有形成在该小齿轮滑动部的外表面上的直花键齿。小齿轮可以构造成具有小直径孔以及大直径孔，该小直径孔具有形成在该小直径孔的内表面中的直花键槽，该大直径孔定位在小直径孔的马达侧并且具有比小直径孔的直径大的直径；小直径孔和大直径孔分别在小齿轮的非马达侧端部和马达侧端部处敞开，并且所述小直径孔和所述大直径孔彼此连通。小齿轮管的小齿轮滑动部可以插入小齿轮的小直径孔和大直径孔中且形成在小齿轮管的小齿轮滑动部的外表面上的直花键齿与形成在小齿轮的小直径孔的内表面中的直花键槽哨合。小齿轮弹簧可以优选在轴向上置于径向延伸的外肩部与径向延伸的内肩部之间，所述径向延伸的外肩部形成在主管的外表面与小齿轮管的小齿轮滑动部的外表面之间，所述径向延伸的内肩部形成在小齿轮的小直径孔的内表面与小齿轮的大直径孔的内表面之间。小齿轮管的圆柱形孔具有位于马达侧的开ロ端和位于非马达侧的封闭端。该圆柱形孔还具有马达侧部分和非马达侧部分，该非马达侧部分的直径小于马达侧部分的直径。小齿轮管的内花键可以形成在圆柱形孔的马达侧部分的内表面上。圆柱形孔的非马达侧部分的内表面与输出轴的非马达侧部分的外表面之间的径向间隙可以设定成小到使得圆柱形孔的非马达侧部分的内表面与输出轴的非马达侧部分的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。在圆柱形孔的非马达侧部分的内表面或者输出轴的非马达侧部分的外表面中可以优选形成有槽，形成在输出轴的非马达侧端部与圆柱形孔的封闭端之间的内部空间通过所述槽与圆柱形孔的马达侧部分连通。该起动机可以具有悬臂结构，使得在小齿轮的非马达侧上不设置用干支承小齿轮管的轴承。
从下文中给出的详细描述以及从示例性实施方式的附图，将会更充分地理解本发明，然而，所述示例性实施方式不应被视为将本发明限制为特定实施方式，而应视为仅为了说明和理解的目的。在附图中图1是局部截面图，其示出了根据第一实施方式的起动机的整体结构；图2A是局部截面图，其示出了当起动机处于停止状态时起动机的小齿轮管与小齿轮的位置；图2B是局部截面图，其示出了当起动机处于驱动状态时小齿轮管与小齿轮的位置；图3是根据第二实施方式的起动机的一部分的局部截面图；图4是根据第三实施方式的起动机的一部分的局部截面图；图5是现有技术中已知的一种起动机的一部分的局部截面图；以及图6是现有技术中已知的另ー种起动机的一部分的局部截面图。
具体实施例方式在下文中，将參照图1至图4对示例性实施方式进行描述。应当指出的是，为了清楚和理解，在所述图中的每个图中，已经尽可能地用相同的附图标记标出不同实施方式中的具有同一功能的同一部件，并且为了避免冗长，将不会重复描述同一部件。(第一实施方式)图1示出了根据第一实施方式的起动机I的整体结构。起动机I设计成起动机动车辆的内燃机(未图示)。如图1中所示,起动机I包括产生扭矩的马达2 ;减小马达2的旋转速度的减速器3 ;离合器4 ;通过离合器4机械地连接到減速器3的输出侧的输出轴5 ；以螺旋形花键的方式配合到输出轴5的外部周缘的小齿轮管6 ;配合在小齿轮管6的非马达侧端部(即，图1中的左端部分)上以便与小齿轮管6—起旋转的小齿轮7 ;构造成在远离马达的轴向方向上(即，在图1中的向左的方向上)相对于输出轴5对小齿轮管6和小齿轮7两者进行移位从而使小齿轮7与发动机的环形齿轮G啮合的移位杆8 ;以及构造成操作为向马达2供应电カ并驱动移位杆8的电磁开关9。应当指出的是，为了便于说明，在下文中，输出轴5的轴向方向(或起动机I的轴向方向)上的非马达侧将简称为前侧，而该轴向方向上的马达侧(S卩，图1中的右侧)将简称为后侧。马达2由例如直流(DC)换向器马达来实施。具体地，马达2包括中空的圆筒形磁轭2a,该中空的圆筒形磁体2a也用作框架；磁场(未图不),该磁场通过在磁轭2a的径向内部周缘上设置或者多个永磁体或者磁场绕组而形成；电枢，该电枢具有能够旋转地设置在磁场的径向内侧的电枢轴2b以及设置在电刷轴2b的外部周缘上的换向器(未图示)；以及电刷(未图示)，该电刷设置为在电枢轴2b的旋转期间在换向器上滑动，以向电枢供应电力。在操作中，当马达电路的主触头(未图示)通过电磁开关9而关闭时，电カ通过电刷与换向器之间的滑动触头从电池(未图示)供应到电枢。因此，在电枢轴2b处，通过磁场与通电电枢之间的相互作用而产生扭矩。減速器3例如为众所周知的周转圆型減速器(或行星減速器)。具体地，如图2A中所示，減速器3包括设置在马达2的电枢轴 2b的前端部分(即，图2A中的左端部分)上的中心齿轮3a ;与中心齿轮3a同中心地设置的环形内齿轮3b ;以及设置成与中心齿轮3a和内齿轮3b两者啮合的多个(例如三个)行星齿轮3c。在操作中，当中心齿轮3a随同马达2的电枢轴2b —起旋转时，行星齿轮3c关于各自的齿轮轴3d自转以及围绕中心齿轮3a公转，从而将电枢轴2b和中心齿轮3a的旋转速度减小至行星齿轮3c的公转速度。离合器4由单向滚柱离合器来实施，该单向滚柱离合器构造成使扭矩能够从马达2传输至发动机并禁止扭矩从发动机传输至马达2。具体地，如图2A至图2B中所示，离合器4包括外部4a、内部4b、多个滚柱4c以及多个弹簧(未图示)。外部4a与分别对减速器3的行星齿轮3c进行支承的齿轮轴3d —体地形成。外部4a还具有形成在外部的内部周缘中的多个楔形凸轮室(未图示)。内部4b设置在外部4a的径向内侧，以便能够相对于外部4a旋转。滚柱4c中的每个均容纳在外部4a的凸轮室中的相应的ー个中，以便径向地置于外部4a与内部4b之间。弹簧中的每个均设置在外部4a的凸轮室中的相应的ー个中，以便朝向相应凸轮室的窄侧迫压滚柱4c中的容纳在相应凸轮室中的那个滚柱4c。在通过起动机I起动发动机期间，离合器4通过用滚柱4c将外部4a和内部4b锁定在一起而使扭矩能够从外部4a传输至内部4b。另ー方面，当发动机已经完全起动从而小齿轮7开始通过发动机而旋转吋，离合器4进入超越状态，在超越状态下，离合器4通过在外部4a和内部4b之间惯性滑行的滚柱4c来禁止扭矩从内部4b传输至外部4a。输出轴5与马达2的电枢轴2b同轴地设置。输出轴5具有后端部分,该后端部分与离合器4的内部4b —体地形成并且能够通过轴承10由中央壳体11旋转地支承。在轴承10的后侧上，设置有垫圈12，以抑制由于轴承10与离合器4的内部4b之间的相对旋转而造成的轴承10和离合器4的内部4b的磨损。另外，如图2A至图2B中所示，在本实施方式中，轴承10由滑动轴承(或普通轴承)来实施。然而，应当指出的是，轴承10也可以由诸如滚珠轴承和滚针轴承之类的其他类型的轴承来实施。此外，输出轴5具有外螺旋形花键5a，该外螺旋形花键5a形成在输出轴5的外表面上，以便从输出轴5的由轴承10支承的后端部分向前定位。输出轴5还具有前止动件5b，该前止动件5b形成在输出轴5的外表面上，以便从外螺旋形花键5a向前定位。如随后将详细描述的，前止动件5b设置成阻止小齿轮管6进ー步向前前进,从而限定了小齿轮管6的最大前进位置。此外，输出轴5还具有环形槽5c，该环形槽5c形成在输出轴5的外表面中，以便在输出轴5的整个圆周上延伸。环形槽5c在轴向上定位在外螺旋形花键5a与输出轴5的由轴承10支承的后端部分之间。在输出轴5的环形槽5c中，安装有后止动件(或止动构件)13，以阻止小齿轮管6进ー步向后后退，从而限定了小齿轮管6的最大后退位置。另外，该最大后退位置也代表小齿轮管6的初始静止位置。更具体地，后止动件13由例如装配到输出轴5的环形槽5c中的至少ー个E型夹来实施。此外，设置有盖子14，以盖住E型夹型的外部周缘，从而防止E型夹型在输出轴5的旋转期间通过离心カ沿径向移动出环形槽5c。如图2A中所示，小齿轮管6具有主体6A和小齿轮滑动部6B。主体6A具有形成在该主体6A中的圆柱形孔6b。该圆柱形孔6b沿小齿轮管6的轴向方向延伸并且具有位于后侧的开ロ端以及位于前侧的封闭端(或底部)。此外，在圆柱形孔6b的后部的内表面上，形成有内螺旋形花键6a。小齿轮滑动部6B位于主体6A的前侧并且小齿轮滑动部6B的外径小于主体6A的外径。此外，在小齿轮滑动部6B的外表面上，形成有沿小齿轮管6的轴向方向延伸的直花键齿6c。小齿轮管6在其主体6A的外表面处由外壳16通过轴承15以可旋转的方式以及轴向可滑动的方式支承。此外，小齿轮管6通过输出轴5的外螺旋形花键5a与小齿轮管6的内螺旋形花键6a之间的啮合使该输出轴5插入主体6A的圆柱形孔6b中，从而小齿轮管6能够相对于输出轴5旋转以及轴向移动。此外，当内螺旋形花键6a的前端前进到与输出轴5的前止动件5b的后端接触吋，小齿轮管6表现为(或达到)其最大前进位置。另外，如图2A至图2B中所示，在本实施方式中，轴承15由滚珠轴承来实施。然而，应当指出的是，轴承15也可以由诸如滚针轴承和滑动轴承之类的其他类型的轴承来实施。对于小齿轮管6的主体6A的圆柱形孔6b而言，圆柱形孔6b的后部的直径设定成大于圆柱形孔6b的前部的直径。如前所述，内螺旋形花键6a形成在圆柱形孔6b的后部的内表面上。此外，圆柱形孔6b的后部的直径与内螺旋形花键6a的齿根直径大致相等。另ー方面，在圆柱形孔6b的前部的内表面上没有形成花键。此外，位于圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的前部的外表面之间的径向间隙设定成小于输出轴5的外螺旋形花键5a与小齿轮6的内螺旋形花键6a之间的径向间隙。因此，圆柱形孔6b的前部的内表面和输出轴5的前部的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。另外，输出轴5的前部定位在前止动件5b的向前的位置处，以便使前止动件5b在轴向上置于输出轴5的前部与外螺旋形花键5a之间。此外，在输出轴5的前部的外表面中，形成有沿输出轴5的轴向方向延伸的多个(例如两个)槽17。在从起动机I处于如图2A中所示的停止状态到起动机I进入如图2B中所示的驱动状态的一段时间周期内，形成在输出轴5的前端与小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端之间的内部空间S通过这些槽17与圆柱形孔6b的后部连通。这里，起动机I的驱动状态指的是这样的状态即，小齿轮7已经与发动机的环形齿轮G(见图1)啮合，并且由马达2产生的扭矩从小齿轮7传输至环形齿轮G以起动发动机。另外，应当指出的是，槽17也可以形成在圆柱形孔6b的前部的内表面中，以替代形成在输出轴5的前部的外表面中。起动机I还包括密封构件18，该密封构件18设置在小齿轮管6的主体6A的外部周缘上，以便定位在轴承的前方。密封构件18用作阻止诸如水和灰尘之类的异物进入起动机I。在本实施方式中，密封构件18由例如橡胶油封来实施。密封构件18由外壳16与密封构件18的与小齿轮管6的主体6A的外表面滑动接触的唇缘部保持。在小齿轮管6的后侧上，设置有用于将移位杆8的移位力(或推动カ)传输至小齿轮管6的装置；移位力通过在远离马达的轴向方向上(即，在向前的方向上)操作电磁开关9而产生。具体地，在本实施方式中，移位カ传输装置由树脂环形卡圈19、杆接合构件20以及第一限制构件21和第二限制构件22组成。如图1以及图2A至图2B中所示，卡圈19装配到小齿轮管6的主体6A的外部周缘，以便能够相对于小齿轮管6旋转。杆接合构件20与卡圈19由树脂一体地形成并且设置成与移位杆8的一端接合。第一限制构件21限制了卡圈19沿朝向小齿轮7的轴向方向(即，沿向前的方向)的移动。第一限制构件21与小齿轮管6—体地形成并且成形为环形凸缘，该环形凸缘从小齿轮管6的外表面沿径向向外突起并且沿周向在小齿轮管6的整个圆周上延伸。另ー方面，第二限制构件22限制卡圈19沿远离小齿轮7的轴向方向(即，沿向后的方向)的移动。第二限制构件22与小齿轮管6分离地形成以便具有环形形状，并且该第二限制构件22固定到小齿轮管6的外表面。更具体地，第二限制构件22由例如按压配合到小齿轮管6的主体6A的外部周缘的垫圈来实施。另外，应当指出的是，第一限制构件21也可以以与第二限制构件22相同的方式形成。小齿轮7与小齿轮管6分离地形成，并且小齿轮7配合在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上，以便能够相对于小齿轮滑动部6B轴向移动。此外，小齿轮7被小齿轮弹簧23沿远离马达2的轴向方向(即，沿向前的方向)迫压。小齿轮7还被设置在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的前端处的小齿轮止动件24限制沿远离马达2的轴向方向的移动。此外，小齿轮7具有形成在该小齿轮7中的小直径孔7b和大直径孔7c ;大直径孔7c的直径大于小直径孔7b的直径。更具体地，小直径孔7b形成在前侧，以便沿小齿轮7的轴向方向延伸并且在小齿轮7的前端敞开。此外，在小直径孔7b的内表面中，形成有沿小齿轮7的轴向方向延伸的直花键槽7a。另ー方面，大直径孔7c形成在后侧，以便沿小齿轮7的轴向方向延伸并且在小齿轮7的后端敞开。然而，在大直径孔7c的内表面中，没有形成花键槽。另外，小直径孔7b和大直径孔7c在小齿轮7的轴向方向上彼此连通。小齿轮7通过将小齿轮管6的小齿轮滑动部6B穿过大直径孔7c插入到小齿轮7的小直径孔7b中而以相对可运动的方式组装到小齿轮管6上，从而使小齿轮管6的直花键齿6c与小齿轮7的直花键槽7a啮合。另外，小齿轮管6的主体6A的前端部分装配到小齿轮7的大直径孔7c的后端部分中。小齿轮弹簧23在轴向上置于径向延伸的外肩部和径向延伸的内肩部之间，所述径向延伸的外肩部形成在主体6A的外表面与小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面之间，所述径向延伸的内肩部形成在小直径孔7b的内表面与小齿轮7的大直径孔7c的内表面之间。再次參照图1，电磁开关9包括电磁螺线管SL，该电磁螺线管SL通过电磁体的吸引力来驱动活塞25，并且具有同样形成了电磁螺线管SL的磁路的框架；以及树脂盖子26，该树脂盖子26中容纳有马达电路的主触头，并且该树脂盖子26压接固定到电磁螺线管SL的框架的开ロ端。更具体地，电磁螺线管SL包括励磁线圈27，该励磁线圈27在供应有电カ时形成电磁体；活塞25，该活塞25以能够轴向移动的方式设置在励磁线圈27的径向内侧；复位弹簧28，当向励磁线圈27供应的电力中断从而用于活塞25的电磁体的吸引力消失时，该复位弹簧28使活塞25回到活塞25的初始静止位置；驱动弹簧29，该驱动弹簧29产生用于将小齿轮7移动成与发动机的环形齿轮G啮合的反作用力；以及接头30，该接头30通过驱动弹簧29将活塞25的动作传输至移位杆8。马达电路的主触头由可动触头(未图示)与ー对固定触头(未图示)组成。固定触头分别通过ー对端螺栓31和32连接到马达电路；两个端螺栓31和32都固定到树脂盖子26。可动触头构造成随同活塞25 —起移动以电连接及电断开固定触头。更具体地，当活塞25被电磁体的吸引力吸引而向后(即，图1中向右)移动时，可动触头也向后移动以与固定触头接触，从而电连接固定触头。因此，闭合了马达电路的主触头。另ー方面，当电磁体的吸引力消失从而活塞25通过复位弹簧28向前(即，图1中向左)返回到活塞25的初始静止位置时，可动触头也向前移动而与固定触头分离，从而电断开固定触头。因此，断开了马达电路的主触头。移位杆8具有能够由外壳16旋转支承的支点部8a，从而移位杆8能够在支点部8a上枢转。此外，移位杆8的位于支点部8a的ー侧的一端设置成与如前所述的杆接合构件20接合。移位杆8的位于支点部8a的另ー侧的另一端机械连接到电磁开关9的接头30。接着，将对根据本实施方式的起动机I的操作进行描述。
当接通车辆的起动机开关(未图示)吋，电磁开关9的励磁线圈27被从电池供应给电力，从而形成电磁体。电磁体吸引活塞25抵抗复位弹簧28的反作用力而向后移动。活塞25的向后移动造成移位杆8顺时针枢转，从而使小齿轮管6和小齿轮7沿着输出轴5向前移动。此外，当小齿轮7的前端面开始与发动机的环形齿轮G的后端面接触时，小齿轮7停止动作，从而仅小齿轮管6进ー步抵抗小齿轮弹簧23的反作用力而向前移动。随后，活塞25进ー步抵抗复位弹簧28的反作用力以及驱动弹簧29的反作用カ而向后移动，从而造成马达电路的主触头闭合。因此，电カ从电池供应到马达2，从而使马达2能够产生扭矩。所产生的扭矩随后由減速器3放大并通过离合器4和输出轴5传输至小齿轮管6,从而造成小齿轮管6与小齿轮7 —起旋转。当小齿轮7已经旋转到能够与环形齿轮G啮合的位置吋，小齿轮管6和小齿轮7通过轴向推力以及产生于驱动弹簧29中的反作用カー起向前移动，并且小齿轮7通过小齿轮弹簧23的反作用力単独进ー步向前移动。这里，轴向推力从由马达2产生的扭矩通过输出轴5的外螺旋形花键5a与小齿轮管6的内螺旋形花键6a之间的啮合转变而来。因此，小齿轮7与环形齿轮G啮合，从而使由马达2产生的扭矩从小齿轮7传输至环形齿轮G以起动发动机。在发动机已经完全起动之后，断开起动机开关，从而中断了从电池向电磁开关9的励磁线圈27的电カ供应。因此，用于活塞25的电磁体的吸引力消失，使得活塞25通过复位弹簧28的反作用力向前移动到活塞25的初始静止位置，从而造成马达电路的主触头被断开。因此，也中断了从电池到马达2的电カ供应，从而使马达2不能旋转并不能产生扭矩。同时，活塞25的向前移动造成移位杆8逆时针枢转,从而使小齿轮管6和小齿轮7沿着输出轴5向后移动到如图2A中所示的它们各自的初始静止位置。因此，小齿轮7与环形齿轮G不相啮合。根据本实施方式的上述起动机I具有以下优点。在起动机I中，小齿轮管6的小齿轮滑动部6B设置在小齿轮管6的前端处并且从轴承15向前定位，其中小齿轮管6由外壳16通过该轴承15支承。换句话说,小齿轮滑动部6B设置在小齿轮管6的非马达侧端部处并且定位成小齿轮滑动部6B距离马达2比轴承15距离马达2更远。此外，在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上，具有以直花键的方式配合的小齿轮7，以便与小齿轮管6—起旋转。也就是说，起动机I具有这样的悬臂式结构即，在小齿轮7的前侧上(S卩，在非马达侧上)，没有设置用干支承小齿轮管6的轴承。此外，小齿轮管6以螺旋形花键的方式配合在输出轴5上，以便能够相对于输出轴5旋转及轴向移动。输出轴5的后端部分(即，马达侧端部)与离合器4的内部4b—体地形成。利用上述构型，在通过起动机I起动发动机期间，通过操作电磁开关9来驱动移位杆8,以使小齿轮管6和小齿轮7在远离马达2的轴向方向上相对于输出轴5移动,从而使小齿轮7与发动机的环形齿轮G啮合。同吋，输出轴5和离合器4都保持轴向不动。S卩，在起动机I中，仅小齿轮管6和小齿轮7 —起组成移动本体,该移动本体通过移位杆8在远离马达2的轴向方向上移动，以使小齿轮7与发动机的环形齿轮G啮合。因此，相比于专利文献I中所公开的起动机中的移动本体的质量，该移动本体的质量能够被减小。此外，在起动机I中，小齿轮管6的主体6A具有形成在该小齿轮管6中的圆柱形孔6b，并且在圆柱形孔6b的后部的内表面上形成内螺旋形花键6a。S卩，小齿轮管6的主体6A呈中空形状。因此,利用主体6A的中空形状,可以进ー步减小由小齿轮管6和小齿轮7组成的移动本体的质量。因此，通过减小移动本体的质量，可以使驱动移位杆8以将移动本体移动的电磁开关9的尺寸最小化。另外，如图6中所示，在专利文献2中公开的起动机中，小齿轮轴170以螺旋形花键的方式配合到离合器130的内部131的内部周缘。因此，如果小齿轮轴170改型为具有中空形状，则由于不存在设置于小齿轮轴170的径向内侧以支承小齿轮轴170的支承构件，因此将难以确保小齿轮轴170的充分的刚性。因此，为了进ー步减小小齿轮轴170的质量，难以将小齿轮轴170改型为具有中空形状。此外，在起动机I中，由于输出轴5的后端部分与离合器4的内部4b—体地形成，因此存在于离合器4中的径向间隙(即，位于外部4a与滚柱4c之间的径向间隙以及位于内部4b与滚柱4c之间的径向间隙)与位于输出轴5的外螺旋形花键5a与小齿轮管6的内螺旋形花键6a之间的径向间隙不处于同一轴向位置处。换句话说，存在于离合器4中的径向间隙与位于外螺旋形花键5a与 内螺旋形花键6a之间的径向间隙轴向分离。因此，可以抑制由于所有的径向间隙而造成的小齿轮管6相对于输出轴5的倾斜，从而抑制其他部件的磨损，所述其他部件包括轴承10和轴承15以及减速器3的齿轮3a至3c。因此，可以确保起动机I的高的耐用性(或长的使用寿命)。在起动机I中，小齿轮7与小齿轮管6分离地形成并且小齿轮7以直花键的方式配合在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上，以便能够相对于小齿轮滑动部6B轴向移动。此夕卜，小齿轮7被设置为由在小齿轮管6与小齿轮7之间的小齿轮弹簧23在远离马达2的轴向方向上(即，在向前的方向上)迫压。此外，小齿轮7被设置在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上以便由定位在小齿轮7的非马达侧(即，前侧)的小齿轮止动件24限制在远离马达2的轴向方向上的移动。利用上述构型，在通过起动机I起动发动机期间，当小齿轮7——该小齿轮7已经
通过移位杆8而与小齿轮管6 —起向前移动,从而与环形齿轮G的后端面相接触-通过
由马达2产生的扭矩旋转而到达小齿轮7能够与环形齿轮G啮合的位置时，可以通过小齿轮弹簧23的反作用カ使仅小齿轮7进ー步向前移动。因此,可以更可靠地使小齿轮7与环形齿轮G啮合。此外，在起动机I中，小齿轮管6具有主体6A和小齿轮滑动部6B，该小齿轮滑动部6B定位在主体6A的非马达侧上(S卩，前侧上)并且小齿轮滑动部6B的外径小于主体6A的外径。主体6A具有形成在该主体6A中的圆柱形孔6b，而小齿轮滑动部6B具有形成在该小齿轮滑动部6B的外表面上的直花键齿6c。另ー方面，小齿轮7具有小直径孔7b，该小直径孔7b具有形成在该小直径孔7b的内表面中的直花键槽7a ;以及大直径孔7c，该大直径孔7c位于小直径孔7b的马达侧(即，后侧)并且大直径孔7c的直径大于小直径孔7b的直径。小直径孔7b和大直径孔7c分别在小齿轮7的非马达侧端部和马达侧端部处(即，在前端和后端处)敞开，并且小直径孔7b和大直径孔7c彼此连通。此外，小齿轮管6的小齿轮滑动部6B通过形成在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面上的直花键齿6c与形成在小齿轮7的小直径孔7b的内表面中的直花键槽7a的啮合而插入小齿轮7的小直径孔7b和大直径孔7c中。小齿轮弹簧23在轴向上置于径向延伸的外肩部和径向延伸的内肩部之间，所述径向延伸的外肩部形成在主体6A的外表面与小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面之间，所述径向延伸的内肩部形成在小齿轮7的小直径孔7b的内表面与小齿轮7的大直径孔7c的内表面之间。利用上述构型，小齿轮7能够通过形成在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面上的直花键齿6c与形成在小齿轮7的小直径孔7b的内表面中的直花键槽7a之间的啮合而相对于小齿轮管6轴向移动。此外，小齿轮弹簧23容纳在内部空间中，该内部空间由小齿轮7的大直径孔7c的内表面、小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面、形成在小齿轮7的小直径孔7b的内表面与小齿轮7的大直径孔7c的内表面之间的径向延伸的内肩部、以及形成在主体6A的外表面与小齿轮管6的小齿轮滑动部6B的外表面之间的径向延伸的外肩部封闭。因此，能够可靠地保护小齿轮弹簧23以阻止诸如水和灰尘之类的异物进入。因此，能够有效地抑制小齿轮弹簧23的性能的劣化。在起动机I中，小齿轮管6的圆柱形孔6b的前部的内表面与输出轴5的前部的外表面构成彼此抵靠的滑动表面。此外，在输出轴5的前部的外表面中，形成有槽17，形成在输出轴5的前端与小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端之间的内部空间S通过槽17与圆柱形孔6b的后部连通。因此,通过槽17,可以减小轴向载荷,该轴向载荷在小齿轮管6相对于输出轴5轴向移动时施加在小齿轮管6上。更具体地，假定内部空间S为充分封闭的空间。在通过起动机I起动发动机期间，随着小齿轮管6通过移位杆8向前移动，内部空间S的体积增大，造成内部空间S中的空气膨胀，从而降低了内部空间S中的空气压力。在发动机已经完全起动时，随着小齿轮管6向后后退，内部空间S的体积减小，造成内部空间S中的空气被压缩，从而増大了内部空间S中的空气压力。内部空间S中的空气压カ与内部空间S外的空气压カ之间的不同造成小齿轮管6上的轴向载荷,从而阻碍了小齿轮管6的轴向移动。然而，在起动机I中，通过形成在输出轴5的前部的外表面中的槽17，内部空间S与圆柱形孔6b的后部连通，从而减小了内部空间S中的空气压カ与内部空间S外的空气压力之间的不同。因此，减小了作用在小齿轮管6上的轴向载荷，从而使小齿轮管6能够更平稳地轴向移动。(第二实施方式)该实施方式示出了具有与根据第一实施方式的起动机I的结构几乎相同的结构的起动机I ;因此，在下文中，将仅对它们之间的不同之处进行描述。在本实施方式中，如图3中所示，起动机I还包括螺旋形弹簧33，该螺旋形弹簧33设置在输出轴5的前端与小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端之间形成的内部空间S中。更具体地，螺旋形弹簧33具有由输出轴5的前端支承的螺旋形弹簧33的后端以及由小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端支承的螺旋形弹簧33的前端，以便相对于输出轴5向前(即，朝向非马达侧)迫压小齿轮管6。由于存在螺旋形弹簧33，因此在通过起动机I起动发动机期间，当小齿轮7——该小齿轮7已经通过移位杆8而与小齿轮管6 —起向前移动,从而与环形齿轮G的后端面相接触——通过由马达2产生的扭矩旋转而到达小齿轮7能够与环形齿轮G啮合的位置吋，可以通过螺旋形弹簧33的反作用力使小齿轮管6与小齿轮7 —起相对于输出轴5进ー步向前移动。因此，可以更可靠地使小齿轮7与环形齿轮G啮合。此外，由于螺旋形弹簧33容纳在形成于小齿轮管6内侧的内部空间S中，因此可以可靠地保护螺旋形弹簧33以阻止诸如水和灰尘之类的异物进入。因此，可以有效地抑制螺旋形弹簧33的性能的劣化。另外，如图3中所示，在本实施方式中，起动机I也包括如第一实施方式中的小齿轮弹簧23。然而，应当指出的是，由于存在螺旋形弹簧33，因此可以从起动机I中省去小齿轮弹簧23。此外，在本实施方式中，起动机I还包括第一垫圈34和第二垫圈34。第一垫圈34置于螺旋形弹簧33的后端与输出轴5的前端之间，以便能够相对于螺旋形弹簧33和输出轴5旋转。另ー方面，第二垫圈34置于螺旋形弹簧33的前端与小齿轮管6的圆柱形孔6b的封闭端之间，以便能够相对于螺旋形弹簧33和小齿轮管6旋转。通过上述第一垫圈34和第二垫圈34,可以抑制由于输出轴5与小齿轮管6之间的相对旋转而造成的螺旋形弹簧33的磨损。应当指出的是，为了更有效地抑制螺旋形弹簧33的磨损，还可以在螺旋形弹簧33的后侧设置多于ー个第一垫圈34以及在螺旋形弹簧33的前侧设置多于ー个第二垫圈34。另外，尽管根据本实施方式的起动机I包括分别设置在螺旋形弹簧33的后侧和前侧的第一垫圈34和第二垫圈34，但仍可以从起动机I中省去或者第一垫圈34或者第二垫圈34。(第三实施方式)该实施方式示出了具有与根据第一实施方式的起动机I的结构几乎相同的机构的起动机I ;因此，在下文中，将仅对它们之间的不同之处进行描述。在第一实施方式中，小齿轮7以直花键的方式配合在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上。相比之下，在本实施方式中，如图4中所示，小齿轮7以螺旋形花键的方式配合在小齿轮管6的小齿轮滑动部6B上。更具体地,在本实施方式中，小齿轮管6的小齿轮滑动部6B具有形成在该小齿轮滑动部6B的外表面上的外螺旋形花键6b，而小齿轮7具有形成在该小齿轮7的小直径孔7b的内表面上的内螺旋形花键7d。小齿轮管6的小齿轮滑动部6B通过外螺旋形花键6b与内螺旋形花键7d的啮合而插入小齿轮7的小直径孔7b和大直径孔7c中。利用上述构型，在通过起动机I起动发动机期间，当小齿轮7——该小齿轮7已经
通过移位杆8而与小齿轮管6 —起向前移动,从而与环形齿轮G的后端面相接触-通过
由马达2产生的扭矩旋转而到达小齿轮7能够与环形齿轮G啮合的位置时，可以通过轴向推力使小齿轮7进ー步向前移动；轴向推力从由马达2产生的扭矩通过小齿轮管6的外螺旋形花键6b与小齿轮7的内螺旋形花键7d之间的啮合转变而来。因此，可以更可靠地使小齿轮7与环形齿轮G啮合。尽管已经示出及描述了上述特殊实施方式，本领域的技术人员将会理解的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以做出各种改型、改变以及改进。例如，在先前的实施方式中，离合器4由单向滚柱离合器来实施，在该单向滚柱离合器中，滚柱4c作为中间构件置于外部4a与内部4b之间。然而，离合器4还可以由诸如包括有替代滚柱4c的楔块的单向楔块离合器以及包括有替代滚柱4c的凸轮的单向凸轮离合器之类的其他类型的离合器来实施。在先前的实施方式中，马达2由DC换向器马达来实施。然而，马达2还可以由诸如交流(AC)马达之类的其他类型的马达来实施。在先前的实施方式中，小齿轮7与小齿轮管6分离地形成，并且小齿轮7配合在小齿轮管6上。然而，小齿轮7还可以与小齿轮管6 —体地形成为ー个整体。在先前的实施方式中，电磁阀9包括单个电磁螺线管SL，该单个电磁螺线管SL执行驱动移位杆8的功能以及操作(即，闭合或断开)马达电路的主触头的功能。然而，电磁开关9还可以由串联的电磁开关来实施，所述串联的电磁开关包括串联设置的第一电磁螺线管和第二电磁螺线管；第一电磁螺线管执行驱动移位杆8的功能；第二螺线管执行操作马达电路的主触头的功能。此外，第一电磁螺线管和第二电磁螺线管可以都容纳在共用框架中或者分别容纳在两个不同的框架中。另外，在电磁开关9由串联的电磁开关来实施的情况下，可以通过E⑶(电子控制単元)来分别控制第一电磁螺线管的操作和第二电磁螺线管的操作，从而使起动机I更适于在装备有怠速停止系统(ISS)的车辆中使用。该ISS设计成停止将燃料注入到车辆的发动机中，从而在车辆由于例如等待红绿灯变化或交通拥堵而作短暂停留时自动停止发动机。
权利要求
1.一种用于起动发动机的起动机，所述起动机包括 马达，所述马达具有旋转轴； 输出轴，所述输出轴与所述马达的所述旋转轴同轴地设置，所述输出轴具有形成在所述输出轴的外表面上的外花键； 离合器，所述离合器构造成将由所述马达产生的扭矩传输至所述输出轴； 小齿轮管，所述小齿轮管具有形成在所述小齿轮管中的圆柱形孔，所述小齿轮管还具有形成在所述圆柱形孔的内表面上的内花键，所述小齿轮管装配在所述输出轴上且所述内花键与所述输出轴的所述外花键啮合； 小齿轮，所述小齿轮设置在所述小齿轮管的非马达侧端部上而与所述小齿轮管一起旋转; 移位杆，所述移位杆构造成使所述小齿轮管和所述小齿轮两者在远离所述马达的方向上相对于所述输出轴移位，从而使所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮啮合；以及电磁螺线管，所述电磁螺线管构造成驱动所述移位杆， 其中 所述离合器为单向离合器，所述单向离合器包括外部、内部以及多个中间构件， 所述外部设置成通过由所述马达产生的扭矩而旋转， 所述内部设置在所述外部的径向内侧而能够相对于所述外部旋转， 所述内部与所述输出轴的马达侧端部一体地形成而与所述输出轴一起旋转，以及所述中间构件设置在所述外部与所述内部之间而允许从所述外部向所述内部进行扭矩传输并且禁止从所述内部向所述外部进行扭矩传输。
2.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述电磁螺线管包括在被供给电力时形成电磁体的励磁线圈，并且 所述电磁螺线管通过所述电磁体的吸引力来驱动所述移位杆，以使所述小齿轮管和所述小齿轮两者在远离所述马达的方向上移位。
3.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述小齿轮管的所述圆柱形孔具有位于所述马达侧的开口端和位于所述非马达侧的封闭端， 所述输出轴插入所述小齿轮管的所述圆柱形孔中且在所述输出轴的非马达侧端部与所述圆柱形孔的所述封闭端之间形成内部空间，并且 在所述内部空间中设置有弹簧，以便在远离所述马达的方向上相对于所述输出轴迫压所述小齿轮管。
4.根据权利要求3所述的起动机，还包括置于所述弹簧的马达侧端部与所述输出轴的所述非马达侧端部之间而能够相对于所述弹簧和所述输出轴旋转的至少一个垫圈。
5.根据权利要求3所述的起动机，还置于所述弹簧的非马达侧端部与所述小齿轮管的所述圆柱形孔的所述封闭端之间而能够相对于所述弹簧和所述小齿轮管旋转的至少一个垫圈。
6.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述小齿轮与所述小齿轮管分离地形成并且所述小齿轮安装在所述小齿轮管上而能够相对于所述小齿轮管轴向移动， 所述小齿轮被设置在所述小齿轮与所述小齿轮管之间的小齿轮弹簧沿远离所述马达的方向迫压，并且所述小齿轮还被设置在所述小齿轮管上且定位于所述小齿轮的所述非马达侧上的小齿轮止动件限制沿远离所述马达的方向的移动。
7.根据权利要求6所述的起动机，其中，所述小齿轮管具有主体和小齿轮滑动部，所述小齿轮滑动部位于所述主体的所述非马达侧并且所述小齿轮滑动部的外径小于所述主体的外径，所述主体具有形成在所述主体中的所述小齿轮管的所述圆柱形孔，所述小齿轮滑动部具有形成在所述小齿轮滑动部的外表面上的直花键齿， 所述小齿轮具有小直径孔以及大直径孔，所述小直径孔具有形成在所述小直径孔的内表面中的直花键槽，所述大直径孔位于所述小直径孔的所述马达侧并且所述大直径孔的直径大于所述小直径孔的直径，所述小直径孔和所述大直径孔分别在所述小齿轮的所述非马达侧端部处和所述马达侧端部处敞开，并且所述小直径孔和所述大直径孔彼此连通， 所述小齿轮管的所述小齿轮滑动部插入所述小齿轮的所述小直径孔和所述大直径孔中且形成在所述小齿轮管的所述小齿轮滑动部的所述外表面上的所述直花键齿与形成在所述小齿轮的所述小直径孔的所述内表面中的所述直花键槽啮合，并且 所述小齿轮弹簧在轴向上置于径向延伸的外肩部与径向延伸的内肩部之间，所述径向延伸的外肩部形成于所述主管的所述外表面与所述小齿轮管的小齿轮滑动部的外表面之间，所述径向延伸的内肩部形成于所述小齿轮的所述小直径孔的所述内表面与所述小齿轮的所述大直径孔的所述内表面之间。
8.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述小齿轮管的所述圆柱形孔具有位于所述马达侧的开口端和位于所述非马达侧的封闭端， 所述圆柱形孔还具有马达侧部分和非马达侧部分，所述非马达侧部分的直径小于所述马达侧部分的直径， 所述小齿轮管的所述内花键形成在所述圆柱形孔的所述马达侧部分的所述内表面上， 所述圆柱形孔的所述非马达侧部分的所述内表面与所述输出轴的所述非马达侧部分的所述外表面之间的径向间隙设定成小到使得所述圆柱形孔的所述非马达侧部分的所述内表面与所述输出轴的所述非马达侧部分的所述外表面构成彼此抵靠的滑动表面，并且 在所述圆柱形孔的所述非马达侧部分的所述内表面或所述输出轴的所述非马达侧部分的所述外表面中形成有槽，形成在所述输出轴的非马达侧端部与所述圆柱形孔的所述封闭端之间的内部空间通过所述槽与所述圆柱形孔的所述马达侧部分连通。
9.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述起动机具有悬臂结构，使得在所述小齿轮的所述非马达侧未设置用于支承所述小齿轮管的轴承。
全文摘要
在一种起动机中，输出轴与马达的旋转轴同轴地设置。小齿轮管以螺旋形花键的方式配合在输出轴上，并且具有安装在该小齿轮管的非马达侧端部上的小齿轮。移位杆由电磁螺线管驱动，以在远离马达的方向上相对于输出轴移位小齿轮管和齿轮，从而使小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。单向离合器包括设置成通过由马达产生的扭矩而旋转的外部；与输出轴的马达侧端部一体地形成的内部；以及多个中间构件，所述多个中间构件设置在外部与内部之间，以使扭矩能够从外部传输至内部并且禁止扭矩从内部传输至外部。
文档编号F02N11/00GK103032240SQ20121037636
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月29日 优先权日2011年10月7日
发明者神津琢磨, 桑田明菜 申请人:株式会社电装