带有单向离合器的起动内燃机用起动装置.pdf

一种用来转动内燃机曲柄的起动装置(1)包括：电动马达(2)；输出轴(4)；用来将电动马达(2)转动力矩传输到输出轴(4)的单向离合器(3)。该单向离合器(3)包括由电动马达(2)驱动的离合器外部(3a)，用花键连接到输出轴(4)的管状离合器内部(10)，以及布置在该离合器内部和该离合器外部之间的滚柱(3c)。该离合器内部(10)的一部分被用作可旋转地支承离合器内部(10)的球轴承(11)内环。在离合器内部(10)的外圆周上形成用来可旋转地支承球轴承球(11c)并在内部保留润滑剂的球沟槽(10b)。按照这种方式，球轴承(11)的原先内环可被取消并且不会有害地影响润滑功能。

1.  一种用来转动内燃机曲柄的起动装置(1)，所述起动装置包括：
由机载电池(8)给以动力的电动马达(2)；
适于由所述电动马达(2)驱动的输出轴(4)；
用来将所述电动马达(2)转动力矩传送到所述输出轴(4)的单向离合器(3)，所述单向离合器包括花键连接到所述输出轴(4)的管状离合器内部(10)，由所述电动马达(2)驱动的离合器外部(3a)和布置在所述离合器内部和所述离合器外部之间并用来将所述离合器外部(3a)的转矩传输到所述离合器内部(10)的滚柱；以及
保持在所述起动装置框架(12)内并用来可旋转支承所述离合器内部(10)的球轴承(11)，其特征在于，所述离合器内部(10)的部分被用作支承区段(10a)，所述支承区段又用作所述球轴承(11)的内环，而且在所述支承区段(10a)的外圆周上形成用来可旋转地支承所述球轴承球(11c)的球沟槽(10b)。

2.  如权利要求1所述的起动装置，其特征在于：
所述离合器内部(10)的所述支承区段(10a)在所述离合器内部的前端处形成；以及
在所述离合器内部(10)的内孔上形成与所述输出轴的凸形花键(4a)连接的凹形花键(10c)，所述凹形花键(10c)从离合器内部(10)的右端朝其前端延伸并且终止在所述球沟槽(10b)底部所在位置(P)处。

3.  如权利要求1所述的起动装置，其特征在于：
所述离合器内部支承区段(10a)在所述离合器内部(10)的前端和后端形成；以及
所述球沟槽(10b)在所述前和后端处形成的两个支承区段(10a)外圆周上形成。

4.  如权利要求2所述的起动装置，其特征在于：
在所述支承区段外圆周上形成的球沟槽(10b)朝所述离合器内部前端敞开，从而保持与所述球沟槽(10b)底部相符并且从所述球沟槽底部所处位置(P)到所述离合器内部(10)前端不变的直径。

5.  如权利要求3所述的起动装置，其特征在于：
所述球沟槽(10b，10b′)中的任一个或两者朝所述离合器内部(10)的相应端敞开，从而保持与所述球沟槽底部相符并且从所述球沟槽底部所处位置(P)到所述离合器内部(10)相应端不变的直径。

6.  如权利要求1-5任一项所述的起动装置，其特征在于：
所述起动装置(1)进一步包括用来降低所述电动马达(2)旋转速度的装置。

7.  如权利要求6的起动装置，其特征在于：
用来降低所述电动马达旋转速度的所述装置是连接在所述电动马达(2)和所述单向离合器(3)的所述离合器外部(3a)之间的行星齿轮减速器。

8.  如权利要求1所述的起动装置，其特征在于：
在所述支承区段(10a)附近形成外径与所述支承区段(10a)外径不同的离合器内部(3b)，从而在所述支承区段(10a)和所述离合器内部(3b)之间的边界处形成台阶(10e)；以及
所述单向离合器(3)进一步包括用来承受所述滚柱(3c)推力载荷的环状垫圈(3d)，并且所述垫圈的内径由所述台阶(10e)支承。

9.  如权利要求1-8任一项所述的起动装置，其特征在于：
所述球轴承(11)借助于松动配合保持在所述起动装置框架(12)的支承孔中。

10.  如权利要求1-8任一项所述的起动装置，其特征在于：
所述球轴承(11)借助于压配合保持在所述起动装置框架(12)的支承孔中。

带有单向离合器的起动内燃机用起动装置
技术领域
本发明涉及一种转动内燃机曲柄的起动装置，该起动装置具有单向离合器。
背景技术
在JP-U-6-23742中披露了具有单向离合器的起动装置实例。在附加于此处的图5中表示这个起动装置的相关部分。这个起动装置的单向离合器140具有借助于螺旋花键连接在输出轴150上的离合器内部130。该离合器内部130由保持在框架110内的球轴承100可旋转地支承。离合器内部的前段120插入球轴承100的内环中。前端具有小齿轮的输出轴150朝引擎齿圈向前推动，因而该小齿轮与齿圈啮合。容纳在该起动装置内的电动马达的转矩经过单向离合器140传输到输出轴150上。在JP-U-58-69059内披露的一种起动装置中，球轴承被这样地安排，以至于该球轴承的球直接接触旋转轴，借此取消该轴承的内环。
在JP-U-6-23742披露的起动装置中，上面携带着球轴承的离合器内部130外径不能自由地进行设计，这是因为该外径必需配合球轴承100内环的内径。如果加大离合器内部130的外径以便加大其机械强度，就必需使用较大的球轴承100。这会导致起动装置尺寸增大。可以使用一种专门设计的球轴承来压缩起动装置尺寸。这会使起动装置变得昂贵。
在JP-U-58-69059披露的起动装置中，球轴承的球直接接触输出轴的圆柱形外周。因此不可能在该轴上保留润滑剂。如果有一些润滑剂粘附在该旋转轴上，在该旋转轴向前换档时润滑剂也会定位而离开球。所以，当旋转轴被该引擎经过该小齿轮高速驱动时，在轴承球和旋转轴之间发生粘附(或灼伤)是十分可能的。这对于该起动装置的耐久性十分有害。此外，在旋转轴上的外来颗粒和尘埃会裹入轴承球，从而造成高度擦伤。
发明内容
本发明已考虑到上文所述的问题，因而本发明的目标是提供一种经过改进的起动装置，在其中单向离合器的离合器内部被用作球轴承内环。由于取消了该轴承内环，该起动装置在为旋转构件提供良好润滑的同时能制造得更加紧凑。
用来起动内燃机的该起动装置包括电动马达、用来减低电动马达转速的减速器、具有与该内燃机齿圈啮合的小齿轮的输出轴以及单向离合器，所述单向离合器布置在该减速器和输出轴之间并用来将电动马达转矩传输到输出轴，在此同时还阻止从该输出轴到电动马达的转矩传输。该起动装置的这些构件由起动装置框架支承或者容纳在后者之中。
该单向离合器包括由该减速器输出转矩驱动的离合器外部、与输出轴花键连接的离合器内部以及布置在该离合器外部和离合器内部之间的滚柱。该离合器内部由保持在起动装置框架内的球轴承可旋转地支承，而与离合器内部花键连接的输出轴可沿轴线方向滑动。该离合器内部呈管状并包括用作离合器内部的离合器内部区段以及用作球轴承内环的支承区段。因此离合器内部的区段被用作球轴承内环，并且该球轴承的原先内环被取消。利用该离合器内部区段的球轴承形成为整体组件。
在该离合器内部支承区段外周上形成用来在里面可旋转地支承轴承球的球沟槽，并且在该球沟槽中保持着黄油之类的润滑剂。该支承区段也可在该离合器内部的两端形成，因而离合器内部由定位在两端的两个球轴承支承。球沟槽可朝该离合器内部的轴向端部敞开，致使该球轴承和离合器内部易于组装和拆卸。用作离合器内部的离合器内部区段的直径可做成稍大于用作球轴承内环的支承区段的直径，从而在这两个区段之间形成台阶。用来承受该单向离合器滚柱推力载荷的垫圈可用该台阶来支承或者说保持。
由于该离合器内部的区段用作球轴承内环并且包括该离合器内部的球轴承形成为整体组件，形成该起动装置的构件数量减少并且组装过程得以简化。由于该离合器内部能因取消球轴承内环而做得较厚，离合器内部的机械强度能得到提高。要不然，在不加大球轴承外径的情况下球轴承能承受的载荷可以增大。
更好地理解下文参照附图描述的优选实施例，会使本发明的其它目标和特征更容易变得明了。
附图说明
图1是截面图，它表示作为本发明第一实施例的起动内燃机用起动装置的前部；
图2是截面图，它表示图1所示起动装置内使用的单向离合器关联部分；
图3是表示该起动装置内电连接的电路图；
图4是截面图，它表示作为本发明第二实施例的单向离合器和相关零件；而
图5是表示传统起动装置内使用的单向离合器关联部分的截面图。
具体实施方式
本发明第一实施例将参照图1-3进行描述。在图1中，在旋转中心线Cr下方表示输出轴4地工作位置，而在转中心线Cr上方表示其初始位置(静止位置)。同样，在操作中心线Co下方表示插棒式铁心19的工作位置，而在操作中心线Co上方表示其初始位置。
起动装置1包括：由机载电池8(图3)提供动力的电动马达2；用来降低电动马达2转速的行星齿轮减速器；用来将该减速器转矩传递到输出轴4的单向离合器3(图2)；用来有选择地闭合将电能供应到电动马达2的电路和用来通过换挡杠杆6使输出轴向前转换的磁开关7；以及其它关联构件。
电动马达2是已知的直流马达，它具有可旋转的转子2a(图3)以及在内部产生磁场的定子。当动力供应电路被磁开关7闭合时，电力从机载电池8供应到电动马达2。该电力通过可滑动地接触连接在转子2a上的换向器的电刷2b供应到转子2a上。定子由圆筒状轭状物2c、连接在轭状物2c内孔上的磁极2d以及缠绕在每个磁极2d周围的场线圈2e组成。该转子可用具有永久磁铁的定子来代替。而转子2a由转子轴2f、固定连接在转子轴2f上的转子铁心2g、缠绕在转子铁心周围的转子线圈2h以及电连接在转子线圈2h上的换向器组成。
该行星齿轮减速器是一种已知类型的减速机构，它由与转子轴2f整体形成的太阳齿轮、与太阳齿轮啮合并围绕后者回转的行星齿轮9、啮合行星齿轮的内齿轮以及齿轮支座9b，行星齿轮9就经过齿轮轴9a可旋转地连接在齿轮支座9b上。转子2a的转速被该行星齿轮减速器降低并被传送到与齿轮支座9b整体形成的离合器外部3a上。
如图2所示，单向离合器3由离合器外部3a、呈管状的离合器内部10以及布置在离合器外部3a和离合器内部10之间的滚柱3c组成。滚柱3c的轴向运动受用离合器盖3e覆盖的垫圈3d限制。离合器内部10包括离合器内部区段3b以及用作球轴承11内环的支承区段10a。球轴承11由外环11a、支承区段10a(用作内环)以及布置在外环11a和支承区段10a之间的球11c组成。换句话说，离合器内部10与其它构件在一起形成球轴承11。在支承区段10a的外圆周上形成具有弧形横截面的球沟槽10b，于是球11c可旋转地支承在其中。轴承11的外环11a压配合或自由配合(松动配合)在在中心壳12内形成的支承孔中，而中心壳12牢固地保持在前壳13和轭状物2c之间，从而形成起动装置框架，如图1所示。该行星齿轮减速器和单向离合器3容纳在中心壳12内部。
在离合器内部10的内孔中形成凹形螺旋花键10c。该凹形螺旋花键10c从离合器内部10的后轴向端(图2中的右侧)延伸到球沟槽10b底部所在的位置P(即球沟槽10b最深位置)。在位置P处形成定程电动器10d，因而当输出轴4向前移动(朝起动装置前侧)时输出轴由定程器10d止住。
如图2所示，离合器内部3b的外径做成大于支承区段10a的外径，借此形成台阶10e。台阶10e与垫圈3d的内孔接合并且承受施加在垫圈3d上的推力载荷。滚柱3c的轴向运动受垫圈3d限制，后者又用折曲离合器盖3e的方法固定在离合器外部3a上。
输出轴4的前部由保持在前壳13中的轴承14可旋转地支承，而输出轴4的后部插入离合器内部10并且后者由保持在中心壳12内的轴承11可旋转地支承。如图1和2所示，在输出轴4的后部形成凸形螺旋花键4a。凸形螺旋花键4a连接在离合器内部10的凹形螺旋花键10c上，以致于输出轴4可在离合器内部10内沿轴线方向滑动。
小齿轮5借助于直花键连接在输出轴4的前端，它用来与内燃机的齿圈15啮合以便转动该内燃机曲柄。小齿轮5由小齿轮弹簧16向前施压并且借助于邻接固定在输出轴4前端的紧圈17而止住。当小齿轮5邻接齿圈15时，小齿轮5能朝后侧回动到小齿轮弹簧16完全压缩的位置。
如图1和3所示，磁开关7包括：从电池8供应电力时被激励的励磁线圈18；由励磁线圈18内所生磁力驱动的插棒式铁心19；在磁力消失时将插棒式铁心19恢复到其初始位置的复位弹簧20；插入插棒式铁心19以便被插棒式铁心19驱动的钩状物21；以及布置在插棒式铁心19和钩状物21之间的驱动弹簧22。换档杠杆6的上端被连接在钩状物21上，而换档杠杆6的下端连接在一对与输出轴4连结的环垫圈24上。换档杠杆6由杠杆保持器23可绕枢轴转动地支承。输出轴4根据插棒式铁心19的运动沿轴线方向进行换档。
如图3所示，在磁开关7内的电力供应电路包括：一对端子25(通过电池缆28连接在电池8上的电池端子25a以及通过马达导线29连接在场线圈2e上的马达端子25b)；一对静止触点26(连接在电池端子25a上的静止触点26a以及连接在马达端子25b上的静止触点26b)；以及连接在插棒式铁心19上以便借此被驱动的活动接触器27。成对端子25被连接在磁开关7的开关盖上。当活动接触器27接触成对静止触点26时，该电力供应电路闭合。
下面简略地解释上文所述起动装置1的工作情况。起动装置开关SW刚一闭合，励磁线圈18就被激励，于是插棒式铁心19朝后侧被驱动。根据插棒式铁心19的这一运动，输出轴4被换档杠杆6转换到前侧。当小齿轮5与齿圈15平滑地啮合时，该动力供应电路闭合于是转子2a旋转。当小齿轮5邻接齿圈15但没有啮合时，小齿轮5相对于输出轴4向回运动，从而压迫小齿轮弹簧16，并相对于齿圈15缓慢地旋转。当小齿轮5转动到可啮合位置时，小齿轮5被小齿轮弹簧16向前推动并与齿圈15啮合。在该啮合被确立之后，该电动力供应电路被闭合，借此内燃机被转子2a的转动力矩起动。在该内燃机被起动之后，断开起动装置开关SW，从而终止一系列起动作业。
在上文描述的起动装置中可获得下述多种优点。由于离合器内部10的区段用作轴承11内环，球轴承11的内环被取消，借此减少零件的数量。由于离合器内部10是球轴承11的整体部分，组装过程得以简化，取消了将离合器内部10压配到球轴承内的作业。由于球轴承11的内环被取消，离合器内部10的厚度能做得较厚，从而能在不增大球轴承11外径的情况下增加离合器内部10的机械强度。要不然，可增大球尺寸以便增加球轴承11承受得住的载荷。
由于支承区段10a外径因取消球轴承11的内环而做得较大，凹形螺旋花键10c能在不降低机械强度的情况下延伸到在球沟槽10之下的位置P。因此，从支承区段10a前端到位置P的长度可做得较短，借此缩短离合器内部10的总长度。由于在离合器内部10上形成用来承受垫圈3d推力载荷的台阶10e，不再需要支承垫圈3d的其它结构。台阶3d也可用下法制得：制造比离合器内部区段3b外径大的支承区段10a外径。
由于在支承区段10a上形成支承球11c的球沟槽10b，润滑剂保留在球沟槽10b中，从而防止球11c和支承区段10a之间的灼伤和粘结。此外，由于只有输出轴4被转换而单向离合器3不移动，该润滑剂能长时间保持，借此确保该起动装置的长期寿命。
下面参考图4描述本发明第二实施例。在这个实施例中，使用比第一实施例离合器内部长的离合器内部10，而且该较长离合器内部10由一对布置在离合器内部10两端处的球轴承11可旋转地支承。输出轴4借助于螺旋花键连接在离合器内部10上，以便能以一种与在第一实施例中相同的方式沿轴线方向运动。成对球轴承11被支承在构成起动装置外壳的框架31中。离合器外部3a由连接在离合器外部3a上的离合器齿轮32驱动。而离合器齿轮32由电动马达2经过减速器进行驱动。
在离合器内部10前端处形成具有球沟槽10b的支承区段10a，而且支承区段10a以与第一实施例中相同的方式被用作球轴承11的内环。在离合器内部10后端处形成另一具有球沟槽10b′的支承区段10a，而且这个支承区段10a同样用作布置在离合器内部10后端处的球轴承11内环。在离合器内部10后端处形成的球沟槽10b′具有与在前端处形成的球沟槽10b不同的形状。如图4所示，球沟槽10b′是朝离合器内部10后端敞开的半沟槽。由于球沟槽10b′朝离合器内部10后端敞开，球轴承11可方便地组装或拆卸。在前端处形成的球沟槽10b也能以与后端处形成的球沟槽10b′相同的方式形成。在第一实施例中以与球沟槽10b′形状相同方式形成球沟槽10b也是可能的。
本发明不受上文描述实施例限制，而是可以进行各种各样的变型。例如，在具有本发明单向离合器的起动装置中可使用除了行星齿轮减速器以外的多种减速器。在本发明已参照上述优选实施例进行表示和描述的同时，对于熟悉本技术的人们来说十分明显，可在不超越所附权利要求确定的本发明精神情况下做出形式和细节方面的多种改变。