专利名称：起动器的制作方法
技术领域：
本发明基于1994年9月19日提交的日本专利申请No.6-222328，并要求优先权，其内容在此供参考。
本发明涉及一种具有超速离合器的起动器，该起动器带有行星齿轮减速机构，特别是一种带有改进的汽车用超速离合器的起动器。
在日本实用新型专利公开52-19528号公报所公开的带有行星齿轮减速机构的普通起动器中，在行星齿轮减速机构的内齿轮外周面与作为固定一侧以容纳行星齿轮减速机构的壳体的内周面之间设置有一超速离合器。
上述的这种传统结构中由于超速离合器设置在行星齿轮减速机构的外周面上，因此不需要超速离合器占用轴线方向的空间，死容积小，而且因为增加重量而导致的制造成本的增加较小。另外，即使需要带有大直径的传动部分用于高负载的超速离合器，也可以使用在该行星齿轮减速机构的外周面上。
然而，由于超速离合器部分设置在行星齿轮减速机构的外周面上，离合器内件的直径自然会变大，从而导致下列的问题。例如，将起动器与当离合器内件的厚度与设置在起动器输出轴上的滚子型超速离合器的离合器内件厚度相同时的情况相比，根据上述文件的离合器具有一个减小的离合器内件外径与厚度之比，而且环状离合器内件的机械强度降低了。由作用于离合器内件滚子接触部分的内部径向力引起的离合器内件的变形量增大，从而无法形成传递力矩所需的接触表面的阻力，或者无法形成传递高力矩的阻力。如果离合器内件厚度可靠地解决了上述问题，内齿轮的内径将由容纳行星齿轮等的尺寸或者由依据减速比的齿数来确定，因而，外径便一定会增大，从而使行星减速机构的直径大于其它部分。
另外，由于离合器外件(滚子凸轮)设置在前托架上，当起动器被发动机超速时，环形齿轮(离合器内件)旋转以吸收由发动机驱动旋转的小齿轮与起动器电机之间的转动差，以便使超速旋转不会传递到起动器的电机上。由于滚子始终与离合器内件的外周面接触从而导致滚子的磨损。
由于该超速离合器具有这样的结构，即，在窄小的方向上，滚子咬入一个楔形空间中，该空间形成于设置在托架内周面，即离合器外件的固定侧，沿圆周方向倾斜的凸轮状槽与行星齿轮减速机构的内齿轮，即离合器内件的外周面之间，能传递旋转力。因而，当离合器超速时，作为离合器内件的内齿轮以高速旋转，而由于这些齿轮由金属制成，重量很重，因而由旋转而产生的惯性能量很大。如果发动机突然从超速状态转换为驱动状态，施加在另一离合部分的冲击力就会增加，在运转期间会产生不平衡，从而可能损坏装置或者在运行期间产生不正常噪音。
本发明的第一目的是提供一种带有高可靠性、并使力矩准确传递的超速离合器的起动器。
本发明的另一目的是提供一种带有小巧轻型超速离合器的汽车用起动器。
在本发明所述的起动器中，设置在行星齿轮减速装置的内齿轮上的第一筒形部分用作离合器外件，而作为固定侧的第二筒形部分用作离合器内件，在离合器外件的内周面上形成滚子储存部分。这样，在起动器被发动机超速，离合器外件相对于离合器内件空转，以吸收起动器电机和小齿轮之间的转动差时，滚子受到离心力的作用并从离合器内件的外周面上离开。这会防止滚子或者离合器内件的外周面的非正常磨损。
另外，在第二筒形部分上也形成有容纳部分滚子的槽。滚子穿过该部分并被从前后力矩传递方向夹在滚子储存部分与槽部分的滚子接触侧之间，这样，如同带有楔形效应的滚子型超速离合器的那种大的应力不会作用在每个接触表面及和滚子接触表面上。这使得超速离合器具有很大的传递力矩能力。
再有，槽的数目大于储存部分的数目，这样，起动器起动时，如果滚子再次与滚子槽配合，诸如在滚子没有与滚子槽啮合，或者在发动机突然从起动器超速状态停止，并且突然再次起动时，第一筒形部分和第二筒形部分之间的空转距离被缩短，从而可以抑制啮合期间产生的冲击。
另外，滚子配合表面具有与滚子半径大致相同的曲率半径，从而加宽力矩传递表面，可以使离合器具有很大的传递力矩能力。
附图中
图1是本发明起动器第一实施例的侧视剖视图；图2A和2B是小齿轮部分装配了小齿轮旋转限制元件的正视图和部分剖视图3是表示超速离合器的一部分的剖视图；图4是表示中心托架的后视图；图5是表示中心托架侧面的剖视图；图6是表示电枢的半剖侧视图；图7是表示磁开关的立体图；图8是表示端架和刷簧的剖视图；图9A到9C是表示第一实施例的不同工作状态的电路图；图10是表示第二实施例的超速离合器一部分的放大剖视图；图11是表示第三实施例的超速离合器一部分的放大剖视图。
下面参照附图根据实施例对本发明进行详细描述。
本发明的起动器的第一实施例如图1～图11所示。
如图1所示，起动器主要包括与发动机(未示出)上的齿圈100相啮合的小齿轮传动装置200，盖住行星齿轮减速机构300的壳体400，电机500，以及盖住磁开关600的端架700。在起动器内部，壳体400和电机500由电机壁800隔开，而电机500和端架700则由电刷固定元件900隔开。
如图1、图2A和2B所示，与发动机齿圈100相啮合的小齿轮210形成于小齿轮传动装置200上，与输出轴220上形成的螺旋花键221相配合的小齿轮螺旋键槽211形成于小齿轮210的内周面上。
外径尺寸大于小齿轮210的凸缘213以环形方式形成于小齿轮210与齿圈相对一侧的侧面上。数目多于小齿轮210外齿数的凸齿214形成于凸缘213的外周面上。这些凸齿214与下述小齿轮旋转限制元件230上的限制爪231相配合。一个可以自由旋转并且不会从小齿轮210后端作为环形部分216的凸缘213后部沿轴向脱落的垫片215绕在其外周面上。
小齿轮210始终被由压缩圈簧构成的回位弹簧240压向输出轴220的后面。回位弹簧240并不直接作用于小齿轮210，在本实施例中，通过一个下述活门420上的环体421作用于小齿轮210，来开闭壳体400的开口部分410。
轴向延伸与形成于小齿轮210的凸缘213上的多个凸齿214相配合构成限制部分的限制爪231形成于旋转限制部分232的一端。限制爪231与小齿轮210的凸齿214相配合。另外，为了改善限制爪的刚度，将其沿轴向延伸形成，并朝内部径向形成L形截面。爪231呈杆形。
带有球601以及682的绳状元件680是一个通过滑轮690将磁开关600的操纵传送给限制爪231的传送装置。连有绳状元件680的旋转限制部分232根据磁开关600的操纵被拉下，以使限制爪231与小齿轮210的凸缘213上的一个凸齿214配合。这时，回位弹簧部分233的一个端部236抵靠在限制件362上限制住其位置，而回位弹簧部分233松驰。由于限制爪231与小齿轮210的凸齿214相配，这样，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沿输出轴220的螺旋花键221推进。当小齿轮210与齿圈100接触并且防止了小齿轮210推进时，小齿轮旋转限制元件230由于输出轴210的进一步旋转力而松脱。小齿轮210将稍稍转动并与齿圈100啮合。当小齿轮210前进后，限制爪231就从凸齿214中脱开，而且限制爪231落到小齿轮210的凸缘213的后部。限制爪231的前端与垫片215的后表面相接触并且由于发动机齿圈100的转动小齿轮210被阻止退回。
小齿轮配合环250安装在输出轴220的圆周上形成的截面为矩形的环槽中，该小齿轮配合环250由加工成环形的矩形截面钢材制成，大致呈S状的切口251(配合装置的例子)形成于其两端，以使一个凸出与另一个凹入的切口相配合。
图1中所示的行星齿轮减速机构300是一个降速或者减速装置，如下面将要解释的那样，用来降低电机500的转速，并且增加电机500输出扭矩。行星齿轮减速机构300包括安装在发动机电枢轴510(后述)的外周面前端的中心齿轮310；多个行星齿轮320，与中心齿轮310啮合，并且绕中心齿轮310旋转；行星齿轮架330，可转动地支承着绕着中心齿轮310的行星齿轮320，并且与输出轴220结合为一体；管状树脂制成的内齿轮340，在行星齿轮320的外周面上与行星齿轮320啮合。
如图1所详述的那样，一个超速离合器350在一个方向上，即只在与发动机相同的旋转方向上可转动地支承着内齿轮340。图3是超速离合器350的部分放大图。超速离合器350由下述元件构成用作与内齿轮340的前侧呈一体的第一筒形部分的离合器外件351，作为第二筒状部分被同轴安置在与离合器外件351内周面相对的位置上的环形离合器内件352，它形成于中心托架360的后表面上，作为覆盖行星齿轮减速机构300前侧的固定侧，还有安放在滚子储存部分351a中的滚子353(图3中只示出了一个)，所述滚子储存部分351a倾斜于离合器外件351的内周面，沿圆周径向向外。滚子储存部分351a具有在驱动起动器期间周向倾斜并与滚子353相配合的滚子配合表面351b。
在离合器内件352的外表面上，沿圆周形成多个滚子槽部分355。这些滚子槽部分355包括在带有减速机构的起动器起动时，与滚子353相配合的滚子配合面352b和将滚子导入该滚子储存部分352b中的滚子导向面352c。与滚子储存部分351a的滚子配合面351b相对的表面，是用来在带有减速机构的起动器超速时，将滚子353拉出滚子储存部分351a的滚子储存导向部分351d。在该实施例中，有比离合器外件351的滚子储存部分351a更多的滚子槽部分355。然而，如果有至少相同数目被用作滚子353，便可以构成与力矩传递能力等效的离合器。
滚子配合面351b和滚子配合面352b之间的位置关系是通过滚子353在带有减速机构的减速器驱动时，由每个表面在力矩输送方向之前或之后将滚子353夹在其中而构成的。当滚子353在带有减速机构的起动器超速期间被储存到储存部分351a的深处时，每个离合器外件351的储存部分351a设置成使滚子353的最大内径稍微大于离合器内件352的最大外径，以使离合器外件351可以围绕离合器内件352旋转。
在这种结构中，第一筒形部分设置在作为离合器外件351的行星齿轮机构300的内齿轮340上，作为固定侧的第二筒形部分用作离合器内件352，在离合器外件351的内周面部分形成滚子353的滚子储存部分351a。当起动器被发动机超速时，滚子353受到离心力作用并且从离合器内件352的外周面分离出来。这样，如果起动器被发动机超速，内齿轮340，即离合器外件351相对于离合器内件352空转，从而吸收电机500和小齿轮210的转动差。这防止了滚子353或者离合器内件352的外周面上的不正常磨损。
另外，在离合器内件352上，即第二筒形部分上不会作用滚子配合表面352b和滚子353的接触部分上的那种采用楔形效应的类似于滚子型超速离合器的大的应力。因此，超速离合器可以提供大的扭矩。当超速离合器350采用中心托架360通过轴承370可旋转地支承住轴220时，轴线方向的长度不需要加长，而且尺寸可以被减小。
图4和图5中所示的中心托架360安置在壳体400内的后侧。壳体400和中心托架360均连有一个圈簧390，其一端设置在壳体400上，而其另一端则设置在中心托架360上。构成超速离合器350的离合器内件352所受的旋转反力被弹簧390所吸收，从而使反作用不会直接传递到壳体400上。
固定小齿轮旋转限制元件230和安装在小齿轮旋转限制元件230的下端的限制件362的两个支承臂361(图2A)设置在中心托架360的前面。另外，与壳体400的内侧上的凸出部分(未示出)相啮合的多个切口部分363形成于中心托架360上。切口部分363也用作空气通道，以便将壳体400中的空气导入座501中。凹入部分364形成于中心托架360的下端，以沿轴向穿过绳状元件680(后面描述)。
行星齿轮架330具有一个沿径向延伸支承行星齿轮320的凸缘状突出部分331。向后方延伸的销332安装在该凸缘状突出部分331上，而且，这些销通过一个金属轴承可旋转地支承着行星齿轮320。
行星齿轮架330由壳体轴承440可旋转地支承住，壳体轴承安装在该壳体400内部前端，另外，一个中心托架轴承380安装在中心托架360的内周面上的管状部分365的内部。该行星齿轮架330在内管部分365的前端部带有一环槽334，在该环槽334中安放有挡圈335。一个安装在行星齿轮架330上的可旋转的垫片336插入挡圈335和内管部分365的前端之间。行星齿轮架330的向后运动通过挡圈335与内管部分365的前端经垫片336直接接触而被限制住。支承行星齿轮架330后侧的中心托架轴承370的后端具一个夹在内管部分365的后端与法兰形突出部分331之间的法兰部分371。行星齿轮架330向前的运动通过法兰状突出部分331与内管部分365的后端经法兰部分371的直接接触而被限制住。一个径向延伸的凹槽切口337形成于行星齿轮架330的后侧。可旋转电枢轴的前端由设在该凹槽切口337中的行星齿轮架轴承380支承住。
壳体400用壳体轴承440支承着输出轴220，而该壳体轴承440则安装在壳体400的前端内部，壳体400还具有一个挡水壁460，它形成一个突出的部分以使壳体400与小齿轮210的外径之间的间隙在开口410的底部保持最小，以减少雨水等从开口410进入。在壳体400的前下端沿轴向可移动地设置一个后述的活门420。
活门420由树脂材料制成，如尼龙，安装在输出轴220的圆周面上。该活门420设置成夹在回位弹簧240和小齿轮210之间的环体421的形状，而挡水部分422打开和关闭壳体400的开口部分410。
在起动器起动，小齿轮210沿着输出轴220开始前进时，环体421也随着小齿轮210前进。与环体421制成一体的防水部分422也会前进，而打开壳体400的开口部分。当起动器停止并且小齿轮210沿输出轴220后退时，环体421也随小齿轮210后退。与环体421制成一体的防水部分422也后退，从而关闭壳体400的开口部分。结果，作为开/关装置的活门420防止了因齿圈100的离心力而使雨水在起动器不工作时溅入到壳体400中。结果，作为开/闭装置的活门420防止了在起动器不工作时由于齿圈100的离心力而溅入壳体中的雨水的进入。
在密封元件430的端部形成有一环形槽，回位弹簧240的一端安装在该环形槽的内部。该密封元件430封住了输出轴220的周面，以防止雨水或者尘土从壳体400的开口410进入壳体400前端的壳体轴承440。
电机500是由有一个空气排出孔503的座501，后述的电机壁800和电刷固定元件900罩住的。电机壁800与中心托架360之间夹着行星齿轮机构300，以防止行星齿轮机构的润滑油进入电机500。
如图1所示，电机500包括电枢轴510，安装在该电枢轴510上的电枢540，该电枢540包括可转动的电枢铁心520和电枢线圈530，还有一个驱动电枢540转动的固定磁极550。固定磁极550安装在座501的内表面上。
电枢轴510由在行星齿轮架330的内部后面的行星齿轮架轴承380和固定在电刷固定元件900的内周面上的电刷固定元件轴承564可旋转地支承。电枢轴510的前端插入行星齿轮减速机构300的内侧，如上所述的行星齿轮减速机构300的中心齿轮310形成于电枢轴510前端的外周面上。
如图6所示，在该实施例中，多个(例如25个)上线圈杆(upper coil bars)531和同样数量的下线圈杆532(lower coilbars)用于电枢线圈530，上线圈杆531和下线圈杆532中的每一个都沿径向堆积形成两层绕组线圈。每个上线圈杆531和每个下线圈杆532都是组合在一起的，每一个上线圈杆531和每一个下线圈杆532的端部都电连接在一起从而形成一个环形线圈。
上线圈杆531由具有良好导电性的例如铜材制成，并且具有一个固定在槽524的外周面上的上线圈件533，该槽524沿轴向穿过层叠的铁心片521，并且平行于固定磁极550延伸，并且该上线圈杆531具有两个上线圈端部534，它们从上线圈件533的两个轴向端部向内弯曲，并且与电枢轴510的轴线方向垂直延伸。上线圈件533和两个上线圈端部534可以通过冷锻成为一体，通过加压弯曲形成形，或者可以分别形成上线圈件533和两个上线圈端部534，通过焊接连接起来。
与上线圈杆531相同，下线圈杆532具有一个下线圈件536，该下线圈件由具有良好导电性的例如铜材构成，它被固定在槽524的外周面上，并且平行于固定电磁极550延伸，下线圈杆532具有两个下线圈端部537，它们从下线圈件536的两端向内弯曲，并且与电枢轴510的轴线方向垂直延伸。下线圈件536和两个下线圈端部537可以通过冷锻制成一体，并且通过加压弯曲形成U形，或者可以分别形成下线圈件536和两个下线圈端部537，通过焊接等连接在一起，如同上线圈杆531那样。
每个上线圈端部534和每个下线圈端部537的绝缘由绝缘垫片560保证。每个下线圈端部537和电枢铁心520的绝缘则通过树脂绝缘环590保证(例如尼龙或者酚醛树脂)。
轴向延伸的上部内延伸部分538形成于两个上线圈端部534的内周面端部。上面所述的下线圈杆532内端上的下部内延伸部分539贴着该上部内延伸部分538的内周面。它们用机电连接，例如焊接连接在一起。上部内延伸部分538的外周面通过绝缘帽580与固定元件570外周面环形部分的内表面相压接，固定元件570压靠在电枢轴510上。
在该电枢540中，组成电枢线圈530的上线圈杆531两端的上线圈端部534以及下线圈杆532两端的下线圈端部537中的每一个都设置成与电枢轴510的轴线相垂直的形式。因此电枢540的轴向长度被减小，电机500的轴向长度也被减小，而且起动器较传统结构的要小。
固定磁极550固定在设置于固定磁极550内周面上带有固定套553的座501的内部。在本实施例中，使用的是永磁体，但是也可以不用永磁体，而采用产生电磁力的励磁线圈来代替。
如图1所示，磁开关600由后述的电刷固定元件900固定住，并且安置在后述的端架700上。磁开关600设置成与电枢轴510近乎垂直的形式。随着给吸引线圈650通电，磁开关600驱动一个与元件680联接的插棒式铁心610向上行，使两个与插棒式铁心610一起移动的接触器(下可移动接触器611以及上可移动接触器612)相继与端部螺钉620的头部621和固定接触器630的接触部分631接触。还有一根未示出的电池导线与端部螺钉620相连，给接触器630和螺钉头部621提供电压。
从插棒式铁心610上部向上伸出的插棒式铁心轴615固定在插棒式铁心610的上侧。该插棒式铁心轴615从固定铁心642中心的一个通孔中向上伸出。沿着插棒式铁心轴615的纵向自由滑动的上可移动接触器612位于插棒式铁心轴615的固定铁心642的上侧。
该上可移动接触器612被限制成不能从插棒式铁心轴615的上端移过，被图7所示的插棒式铁心轴615上端所固定的固定环616限制住，这样，上可移动接触器612沿着插棒式铁心轴615的纵向在固定环616和固定铁心642之间自由滑动。上可移动接触器612始终被安置在插棒式铁心轴615上的板形弹簧构成的接触压簧压向上方。
上可移动接触器612由具有很好导电性的例如铜材制成。当上可移动接触器612的两端都上行时，就会与固定接触器630上的两个接触部分631接触。一对电刷910的每根导线910a通过塞嵌或焊接机电式地连接到上可移动接触器612上。作为多个限制装置(在本实施例中为两个)的电阻器617的端部插入并以机电形式固定在上可移动接触器612的槽中。
一对电刷910中的每一根导线910a通过塞嵌或焊接与上可移动接触器612机电式相连，而上可移动接触器612和所述电刷910的每一根导线910a可以制成一体。电阻器617是用来在起动器刚开始起动时降低电机500的转速的。带有很大电阻值的金属导线卷绕起来形成电阻器617。位于端部螺钉620的头部621下方的下可移动接触器611通过塞嵌等固定到电阻器617的另一端。
下可移动接触器611由具有很好导电性的铜材制成。该接触器在磁开关600断开，而且插棒式铁心610位于下部时，与固定铁心642的上表面相接触。当电阻器617随着插棒式铁心轴615的运动而上行时，下可移动接触器611将会在上可移动接触器612与固定接触器630的接触部分631接触之前与端部螺钉620的头部621相接触。
磁开关结构的细节由于不是必要的，为了简便起见，不作更进一步的描述。因而为稍详细些，这里参照了1994年12月6日申请、并转让给本申请同一个受让人的，由Shiga等人申请的美国专利(号码不详)所公开的内容。
如图8所示，端架700是一个由树脂，如酚醛树脂制成的磁开关罩。磁开关600设置在端架内。一个安装压缩圈簧914的弹簧安装柱710设置在端架700的后侧，朝着电刷910的位置突出，该压缩圈簧将电刷910压向前方。
电刷固定元件900分隔座501的内侧和端架700的内侧，并且设置成可转动地通过电刷固定器轴承564支承电枢轴510端部的形式。另外，电刷固定元件900可以作为电刷固定器，可以支承磁开关600，并且可以固定一个为绳状元件680导向的滑轮690。电刷固定元件900具有一个孔，通过该孔可以穿过绳状元件680。
电刷固定元件是一个由金属铸件，例如铝制成的隔板，它带有多个沿轴向固定电刷910的电刷固定孔(在本实施例中有两个在上面，两个在下面)。位于上电刷固定孔中的电刷910接受通过导线910a的正电压，并通过树脂(例如尼龙、酚醛树脂)的绝缘筒913可轴向滑动地支撑住。下电刷910接地，因为该下电刷910直接与电刷固定元件900相连。
这样，通过将电刷910固定在电刷固定元件900上，从而不需要独立于起动器的电刷固定器。这将减少起动器部件的数量并且缩短组装工时。
电刷910的前端被压缩圈簧914压向电枢线圈530后部的上线圈端部534的后侧。
下面将参照图9A到9C所示的电路图对第一实施例的上述起动器的工作过程进行说明。
当电键开关10由操作者拧到图9A所示起动位置时，磁开关600中的吸引线圈650由电池20通电。当吸引线圈650通电时，插棒式铁心610被吸引线圈650中产生的磁力吸引，从而被向上提起。
当插棒式铁心610开始上升时，上可移动接触器612和下可移动接触器611也上升，与插棒式铁心610联成一体的绳状元件680的后端也上升。当绳状元件680的后端也上升时，绳状元件680的前端被拉下，而且小齿轮旋转限制元件230下降。当小齿轮旋转限制元件230下降，而且限制爪231与小齿轮210外周面上的凸齿214之一啮合时，下可移动接触器611与端部螺钉620的头部621接触。电池20的电压施加在端部螺钉620上，端部螺钉620上的电压通过下可移动接触器611，电阻器617，上可移动接触器612及导线910a传送到上电刷910。即，经电阻器617降低的电压通过上电刷910传递到电枢线圈530中。由于下电刷910始终由电刷固定元件900接地，包括上线圈杆531和上线圈杆532的电枢线圈530组成的线圈被通以低压电。然后电枢线圈530产生相对弱的磁力。该磁力(引力或斥力)影响固定磁极550的磁力，使电枢540以低速旋转。
当电枢轴510转动时，行星齿轮机构300中的行星齿轮320旋转并由电枢轴510前端的中心齿轮310驱动。如果行星齿轮320在内齿轮340上作用了旋转力矩，那么，内齿轮340的旋转将被超速离合器350的作用限制住。换句话说，在图3所示条件下，由于内齿轮340通过滚子353与中心支架360的接合，内齿轮340将不会旋转，由于行星齿轮320的转动，使行星齿轮架330减速运转。如果行星齿轮架330旋转，小齿轮210也会开始旋转，但当小齿轮210的旋转被小齿轮旋转限制元件230限制时，小齿轮210将沿轴向顺着输出轴220的螺旋花键221前进。
当小齿轮210前进时，活门420也将会前进，从而导致壳体400的开口410打开。随着小齿轮210的前进，小齿轮210将完全与发动机齿圈100啮合，并且继而与小齿轮配合环250接触。当小齿轮210进一步前进时，限制爪231将脱离小齿轮210上的凸齿214，然后限制爪231将落回靠在小齿轮210后侧的垫片215的后部。
另外，当小齿轮210进一步前进时，上可移动接触器612将与如图9B所示的固定接触器630的接触部分631相接触。端部螺钉620的电池电压将直接通过上可移动接触器612和导线910a传递到上电刷910。换句话说，在由每个上线圈杆531和每个下线圈杆532构成的电枢线圈530中将通入高电流。电枢线圈530将会产生较大的磁力，使电枢540高速旋转。
电枢轴510的转动将由行星齿轮机构300减速，从而增加旋转力矩，而行星齿轮架330将被驱动旋转。这时，小齿轮210的前端将与小齿轮配合环250相接触，并且将会与行星齿轮架330一起旋转。小齿轮210与发动机齿圈100相啮合，这样，小齿轮210将驱动齿圈100旋转，从而驱动发动机输出轴旋转。
下面详细描述超速离合器350，发动机的驱动输出将在超速期间从输出轴220传递到行星齿轮320上。小齿轮210的旋转速度将会大于电枢540的旋转速度，与啮合于行星齿轮320上的内齿轮340成一体的离合器外件351沿图3中箭头C的方向旋转。由于离心力，滚子353被所述滚子储存导向部分351d和滚子导向部分352c收容到离合器外件351的滚子储存空间351a中，离合器外件351绕着离合器内件352就会空转。当离合器外件351或换句话说内齿轮340空转时，停止向形成于电枢轴510上的中心齿轮310传递发动机旋转力，从而防止了电枢540的超速。
之后，当发动机起动，发动机齿圈100比小齿轮210转得快时，因为螺旋花键的作用产生一个使小齿轮210缩回的力。小齿轮210的缩回将通过旋转限制爪231落到小齿轮210的后面来防止，并且防止小齿轮210的早期脱离。这样，发动机将会被准确起动。
当由于发动机的成功起动而使发动机齿圈100的转速大于小齿轮210的转速时，小齿轮210将会由齿圈100的旋转而驱动旋转。从齿圈传递到小齿轮210的旋转力矩将会通过行星齿轮架330传递到支承行星齿轮320的销332上，换句话说，行星齿轮320由行星齿轮架330驱动。由于在所述内齿轮340上产生了一个与电机起动时旋转相反的力矩，超速离合器350将允许齿圈100转动。换句话说，当内齿轮340上产生一个与电机起动时相反的力矩时，超速离合器350的滚子353将从离合器内件352的凹入的切口355上脱开，使内齿轮340可以转动。
当发动机起动时，驱动所述小齿轮210旋转的发动机齿圈100的相应转动将被超速离合器350吸收，电枢540将不会被发动机驱动旋转。
当发动机已被起动时，电键开关10将会如图9C所示被操纵者从起动位置拧回，向磁开关600的吸引线圈650中的通电停止。在吸引线圈650的通电停止后，插棒式铁心610将由于压缩圈簧660的作用而向下回落。上可移动接触器612将会从固定接触器630的接触部分631上脱开，然后，下可移动接触器611将也会从端部螺钉620的头部621上脱开，从而使向上电刷910的通电停止。
插棒式铁心610回到下方时，小齿轮旋转限制元件230将由于小齿轮旋转限制元件230的回位弹簧236的作用而回到上面，限制爪231将会从小齿轮210的后面脱开。小齿轮210将会因回位弹簧240的作用回到后面，小齿轮210将会与发动机齿圈100脱离啮合。同时，小齿轮210的后端将会与输出轴220的凸缘状突出部分222相接触，换一句话说，小齿轮210回到起动器起动前的位置上。
当插棒式铁心610回到下方后，下可移动接触器611与磁开关600的固定铁心642的上表面相接触，上电刷910的导线910a按照上可移动接触器612，电阻器617，下可移动接触器611，固定铁心642，磁开关罩640以及电刷固定元件900的顺序而通电。换句话说，上电刷910和下电刷901将会被电刷固定元件900短路。另外，由电枢540的惯性转动而在电枢线圈530中产生电动力。该电动力通过上电刷910，电刷固定元件900和下电刷910来短路，而且通过这种短路而形成一个作用于电枢540惯性旋转的阻力。结果电枢540立即停止。
与设置在行星齿轮机构300的内齿轮340上成为一体的第一筒状部分作为离合器外件351，而作为固定侧的第二筒状部分则用作离合器内件，用来形成一个滚子储存部分351a，以储存离合器外件351内周面上的滚子353。如果起动器被发动机超速，当内齿轮340即离合器外件351相对于离合器内件352空转，从而吸收电机500和小齿轮210在起动器被发动机超速时的转动差时，滚子353受到离心力作用并从离合器内件352的外周面上脱离。这防止子滚子353或者离合器内件352的外周面的不正常磨损。
在离合器内件352上也形成有滚子槽部分355，以便时常储存部分滚子353，滚子353从这里穿过，并在前后力矩传递方向夹在滚子储存部分352a和滚子槽355的滚子导向表面352c之间，因此，在每接触面及与滚子353的接触表面之间不会作用有象采用楔形效应的滚子型超速离合器那样的大的应力，因而可以使用大力矩的超速离合器。
由于超速离合器350采用了中心托架360外周面一侧上的空间，通过轴承370可转动地支承输出轴220，因此轴向长度不需要很长以安装离合器350，从而可以减小尺寸。通过将离合器内件352与中心托架360制成一体，也可以减少零件的数目。
另外，在该实施例中，所述离合器外件351上的滚子储存部分351a的数目少于内件离合器352上槽355的数目。这样，如果在起动器起动时滚子353再次与滚子储存部分351a啮合，例如当滚子353尚未与滚子储存部分351a啮合或者当发动机突然从起动器超速状态停止而又突然起动时，离合器内件352的空转距离被缩短，啮合期间产生的冲击会被抑制。
下面将参照图10描述本发明第二个实施例。在第二实施例中，离合器外件351与内齿轮340用树脂制成一体，而离合器内件352由铝制成。滚子配合表面351b和352b与自轴心O的径向线所形成的夹角为大约20°，这是通常的直齿轮压力角。这是由于用在起动器的行星齿轮减速机构的树脂内齿轮340的压力角通常是20°，即使在与具有20°压力角的金属齿轮啮合在一起时也会有足够的耐久性。因而，如果滚子配合表面具有与该压力角相同的角度，它可以作为离合器外件或者离合器内件整体使用。较铁或钢材强度低的有色金属也可以用来代替树脂。换句话说，可以使用适于简单加工方法的材料。
在该实施例中，带有与直齿轮压力角等值的压力角的滚子配合表面只是作为一个例子。但是如所有的实施例中显示的那样，滚子被形成于内齿轮和起动器固定元件上的离合器内件和离合器外件的滚子配合表面从前和后力矩传递方向夹持住，因而，在离合器内件、离合器外件和滚子的接触表面不会作用如滚子型超速离合器那样的大的应力，在这种滚子型超速离合器中，滚子卡入楔形空间的窄的方向以传递力矩。这样，就可以将低强度材料，如树脂或有色金属用作离合器内件和离合器外件的材料，并可以制造出廉价、质轻的具有高耐久性的超速离合器。
如图11所示，第三实施例具有一个设置于离合器外件351的滚子储存部分351a中的滚子压簧356，从而使滚子353被压在离合器内件352的滚子槽部分352a中。同时，储存滚子压簧356一端的滚子压簧储存部分351e设置在滚子储存部分351a中。另外，分别设置在离合器外件351和离合器内件352上的滚子配合表面351b和352b形成一个曲线，其曲率半径与滚子353的半径大致相同。这加宽了力矩传递面积。使得离合器具有更大能力。
权利要求
1.一种起动器，包括带有电枢轴(510)的起动器电机(500)；与所述电枢轴(510)同轴的驱动轴(220)；形成于所述电枢轴(510)的外周面上的中心齿轮(310)；安置在所述驱动轴(220)的一端并与所述中心齿轮(310)啮合的行星齿轮(320)；具有与所述行星齿轮(320)啮合的内齿轮(340)的减速机构；超速离合器(350)，它带有设置在所述内齿轮(340)上并轴向延伸的第一筒形部分(351)，用作固定侧并相对于所述第一筒形部分(351)的内周面预定间隙设置的第二筒形部分(352)，还有储存在所述第一筒形部分(351)的内周面上形成的储存部分(351a)中的滚子(353)，使得滚子在超速期间基本上完全储存在所述储存部分中时，不会与所述第二筒形部分(352)的外周面相接触。
2.如权利要求1所述的起动器，其特征在于所述第二筒形部分(352)在其外周面上带有槽部(355)，其中，除了超速时只有部分滚子(353)与之配合。
3.如权利要求2所述的起动器，其特征在于所述槽部(355)的数目大于所述储存部分(351a)的数目。
4.如权利要求2或3所述的起动器，其特征在于所述与滚子(353)配合的槽部(355)的表面具有大致与所述滚子(353)半径相同的曲率半径。
5.如上述权利要求1-4中任意一条所述的起动器，其特征在于所述内齿轮(340)和第一筒形部分(351)由树脂或有色金属材料制成一体。
6.如上述权利要求1-5中任意一条所述的起动器，其特征在于所述第二筒形部分(352)与可旋转地支撑所述驱动轴(220)并盖住所述齿轮减速机构的中心托架(360)制成一体。
7.如权利要求1至6之一所述的起动器，其特征在于在所述驱动轴(220)的一端形成大直径部分(331)，其上可旋转地支撑着所述行星齿轮(320)，其中，所述第二筒形部分(352)设置成至少有一部分与所述大直径部分(331)的外周重叠的形式。
8.一种车辆起动器，包括壳体(400)；与所述壳体(400)相连的起动器电机(500)，它带有其上形成有中心齿轮(310)的电枢轴(510)；支撑在所述壳体(400)上与电枢轴(510)同轴的驱动轴(220)；带有一系列由所述驱动轴(220)支撑旋转并与中心齿轮(310)啮合的行星齿轮(320)的齿轮机构，所述机构还包括外筒形部分(351)，它与内齿轮(340)形成一体，在其第一内周面上与所述行星齿轮(320)啮合，在其第二内周面上，它还形成滚子储存部分(351a)，该第二内周面与所述第一内周面轴向相邻；内筒形部分(352)，固定地支撑在所述壳体(400)上，与所述外筒形部分(351)同轴，其外周面上形成滚子槽(355)，且面对滚子储存部分(351a)；插入所述外筒形部分(351)和内筒形部分(352)之间的滚子(353)，分别用于所述外筒形部分(351)和所述内筒形部分(352)的啮合及脱开，所述滚子储存部分(351a)和滚子槽(355)设置成在所述驱动轴(220)相对于所述电枢轴(510)超速时将滚子完全移入所述滚子储存部分(351a)中的形状。
全文摘要
一种带有改进的超速离合器的用于机动车的起动器。其超速离合器350具有与由起动器电机500驱动的行星齿轮减速机构的内齿轮340制成一体的离合器外件351，与中心托架制成一体的离合器内件352，该托架支撑驱动轴220穿过其旋转，还有插入离合器外件351和离合器内件352的筒形部分之间的滚子353。在离合器外件351的内周面上，形成沿圆周径向延伸的滚子储存部分351a，以使滚子353在超速期间完全储存在其中。
文档编号F02N15/02GK1119246SQ9510632
公开日1996年3月27日 申请日期1995年5月18日 优先权日1994年9月19日
发明者志贺孜, 林信行, 大见正升, 长尾安裕, 村田光广 申请人:日本电装株式会社