CN102439284A - 发动机起动器 - Google Patents

Abstract

一种发动机起动器，其使用飞轮或挠性板与板结构之间的离合器，该板结构配置为经由传动装置接收来自起动器马达的旋转动力。传动装置可以包括环齿轮和小齿轮，或者在带轮之间传递旋转动力的带。

Description

发动机起动器

技术领域

本公开涉及一种发动机起动器。

背景技术

内燃发动机通常经由电动起动器马达起动。在大多数常规起动系统中，电动起动器马达配备有可以接合至环齿轮的小齿轮，该环齿轮安装至曲轴驱动的飞轮或挠性板。小齿轮通常沿轴向维持远离环齿轮(即，使得小齿轮与环齿轮相互脱离)，但是在启动电动起动器马达后平移成与环齿轮接合。电动起动器马达可以驱动或旋转小齿轮，从而(经由环齿轮以及飞轮或挠性板)导致曲轴的对应旋转。当内燃发动机起动而电动起动器马达不工作时，小齿轮平移为与环齿轮的脱离接合，从而电动起动器马达不被曲轴驱动。

众所周知这种起动系统的寿命有限，并且在需要更频繁地起动(例如起-停式混合动力)的车辆动力传动系统中可能会成为问题。因此，需要改进的发动机起动器。

发明内容

本部分提供本公开的概述，该部分不是其全部范围或其全部特征的全面公开。

在一个形式中，本教导提供一种发动机起动器设备，其包括离合器组件和环齿轮或带轮。离合器组件具有板结构、驱动毂、离合器元件和致动器。致动器包括能够轴向移动以选择性地启动离合器元件与驱动毂的周向延伸表面的接合的构件。离合器元件包括螺旋缠绕的弹簧线，螺旋缠绕的弹簧线具有第一端部和第二端部。螺旋缠绕的弹簧线的第一端部配置为接收来自板结构的旋转动力，而第二端部联接至构件以便与构件一起旋转。环齿轮或带轮联接至板结构以便与板结构一起旋转。

在另一个形式中，本公开的教导提供一种用于起动在起动器马达与飞轮或挠性盘之间设置有离合器组件的发动机的方法。当起动器马达正在操作时，离合器组件响应于拖曳力的产生而接合。

在进一步的形式中，本公开提供了一种发动机组件，其具有发动机体、曲轴、润滑油、飞轮或挠性板和发动机起动器。曲轴安装成用于在发动机体中旋转。润滑油设置在发动机体中，并且配置为润滑包括曲轴在内的发动机部件。飞轮或挠性板联接成用于与曲轴一起旋转。发动机起动器具有马达、传动装置和离合器。传动装置由马达驱动，并且包括输出构件。离合器沿轴向设置在曲轴与飞轮或挠性板之间。离合器包括离合器元件，该离合器元件能够配置为处于传动装置的输出构件不驱动地联接至飞轮或挠性板的第一状态。离合器元件也能够配置为处于传动装置的输出构件驱动地联接至飞轮或挠性板的第二状态。润滑油不被用来润滑离合器元件。

适用性的其它方面通过本文提供的描述将变得显而易见。本概要中的描述及具体示例仅意于示范目的，而无意于限制本公开的范围。

附图说明

文中描述的附图仅出于示范的目的而非用于以任何方式限制本发明公开的范围。在所有附图中类似或相同的元件被标以一致的附图标记。

图1是具有根据本公开的教导构造的发动机起动器的车辆的示意图；

图2是图1的车辆的一部分的分解立体图，更详细地图示了发动机起动器；

图2A是图2的分解立体图的放大部分，更详细地图示了离合器元件；

图3是沿着曲轴旋转轴线剖取的图1的车辆的一部分的纵向截面图，更详细地图示了发动机起动器；

图4是发动机的一部分的横截面图，示出了根据本公开的教导构造的第二发动机起动器；

图5是图1的车辆的一部分的立体图，更详细地图示了发动机起动器的一部分；

图6是另一车辆的一部分的分解立体图，图示了根据本公开的教导构造的第三发动机起动器；

图7是另一车辆的一部分的分解立体图，图示了根据本公开的教导构造的第四发动机起动器；

图7A是图7的分解立体图的放大部分，更详细地图示了离合器元件；

图8是沿着曲轴旋转轴线剖取的图7的车辆的一部分的纵向截面图，更详细地图示了第四发动机起动器；

图9是第四发动机起动器的一部分的立体图，图示了离合器元件与电子致动器的电枢的联接；

图10是另一车辆的一部分的分解立体图，图示了根据本公开的教导构造的第五发动机起动器；

图10A是图10的分解立体图的放大部分，更详细地图示了离合器元件；

图11是沿着曲轴旋转轴线剖取的图10的车辆的一部分的纵向截面图，更详细地图示了第五发动机起动器；

图12是另一车辆的一部分的分解立体图，图示了根据本公开的教导构造的第六发动机起动器；

图13是沿着曲轴旋转轴线剖取的图12的车辆的一部分的纵向截面图，更详细地图示了第六发动机起动器；

图14是根据本公开的教导构造的第六发动机起动器的一部分的立体图，图示了离合器元件接合至板结构；

图15是根据本公开的教导构造的第七发动机起动器的分解立体图；

图16是图15的发动机起动器的纵向截面图；

图17是图15的发动机起动器的一部分的立体图，图示了电枢与离合器元件的端部之间的连接；

图18是图15的发动机起动器的一部分的局部截面的立体图，更详细地图示了板结构；

图19是图15的放大部分，更详细地图示了支架和离合器元件；以及

图20是图15的发动机起动器的一部分的平面图，图示了离合器元件、支架和板结构的联接。

附图中的所有图中对应附图标记表示对应的零部件。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

参照附图的图1至图3，根据本公开的教导构造的车辆由附图标记10总体表示。车辆10可以包括内燃发动机12，该内燃放发动机12可以包括发动机壳体14、曲轴16、飞轮18和发动机起动器20。发动机壳体18可以包括发动机体26和发动机盖8。曲轴16可以安装至发动机体26以便在其中旋转。发动机盖28可以联接至发动机体26的端部，并且可以包括孔口32，曲轴16的端部34可以延伸穿过孔口32。油封36(图3)可以容纳在孔口32中并且可以形成发动机盖28与曲轴16的端部之间的密封。飞轮18可以联接成用于与曲轴16的端部一起旋转。本领域技术人员将可理解，尽管车辆10在此处描述并图示为包括飞轮，但在替代方案中车辆可以包括挠性板。

参照图2和图3，发动机起动器20可以包括马达40、第一带轮42、第二带轮44、环形动力传递元件46和离合器48。马达40可以以任何所需方式(例如电气、气动、液压)来提供动力，并且可以包括可以驱动第一带轮42的旋转输出构件50。如将在下文详细地讨论的，第二带轮44可以设置成绕曲轴16的端部34。环形动力传递元件46可以是带或链，并且可以接合第一带轮42和第二带轮44，以从第一带轮42向第二带轮44传递旋转动力。在所提供的具体示例中，环形动力传递元件46是嵌齿或齿形带，而第一带轮42和第二带轮44具有用于接合带的齿的对应齿。将可理解，在替代方案中可以采用其它类型的带，包括螺旋相对齿形带、V形带或多V形带。取决于所选择的具体的带，本领域技术人员将可理解，可能会需要或者有必要的是，在第一带轮42和第二带轮44中的一者或两者的对应侧上包括适当地成形的凸缘或唇缘，以使带维持与第一带轮42和第二带轮44接合。此外，本领域技术人员还将可理解，如图4中示出的，可以采用张紧器组件52以维持环形动力传递元件46上的所需张紧量。图4的示例采用安装至飞轮或钟状壳体54的弹簧偏置式线性张紧器组件52，但是本领域技术人员将可理解，在替代方案中可以采用其它类型的张紧器组件。

返回到图2和图3，离合器48可以包括支承件60、驱动毂62、板结构64、离合器元件66、摩擦环68、卡环70、驱动板72和止动弹簧74。支承件60可以是任何类型的支承件或衬套，并且可以容纳在发动机盖28上的与孔口32同心的环形凸出部80上。

驱动毂62可以包括中央毂90、周向延伸的外壁构件92和凸缘构件94，该凸缘构件94可以将中央毂90联接至壁构件92从而形成中央毂90与壁构件92之间的环形腔96。可以采用螺纹紧固件98以固定地但可去除地将飞轮18和中央毂90联接至曲轴16的端部34以便与该端部34一起旋转。壁构件92可以具有能够以适当的方式(例如外表硬化和/或氮化)硬化的内圆周表面100。

尽管驱动毂62已被图示并描述为由合适的金属形成，但将可理解，驱动毂62可以由能够组装在一起的若干分离部件形成。例如，可以将诸如高质量橡胶、尼龙、橡胶和尼龙的组合、或者诸如酚醛塑料(phenolic)的热固性材料的相对较软的材料联接至金属结构，使得相对较软的材料形成内圆周表面100以便增加柔顺性。

板结构64可以以任何所需方式联接至第二带轮44。例如，板结构64和第二带轮44可以一体地形成。然而在所提供的具体示例中，板结构64是焊成件，而第二带轮44固定地联接至板结构64的外圆周部。在这点上，板结构64可以包括第一板构件102和第二板构件104。第一板构件102可以包括环形部106、第一凸缘构件108和第二凸缘构件110，第一凸缘构件108联接至环形部106的第一端部，而第二凸缘构件110联接至环形部106的相反端部。环形部106可以定尺寸为容纳在支承件60上，使得支承件60可以支撑环形部106(由此板结构64)以便在环形凸出部80上旋转。环形部106可以容纳在驱动毂62中的环形腔96中，并且可以包括能够与内圆周表面94间隔开的外圆周表面114。第一凸缘构件108可以大体定向为垂直于环形部，并且可以从环形部径向向内延伸。在第一凸缘构件108中可以形成切口116，而靠近切口116的材料的一部分可以变形以形成螺旋形斜部118。第二凸缘构件110可以从环形部106径向向外延伸，并且可以按需成形为不与驱动毂62接触。在所提供的具体示例中，第二凸缘构件110包括偏移区124，该偏移区124围绕驱动毂62的壁构件92以帮助形成迷宫结构，该迷宫结构抵抗材料进入到环形腔96中/材料(例如润滑剂)离开环形腔96。第二凸缘构件110可以以任何所需方式(例如紧固件、粘合剂、钎焊、焊接)联接至第二凸缘构件110，并且可以包括第二带轮44固定地联接至其上的外轮缘部126。

离合器元件66可以包括可以由多个圈形成的卷绕弹簧。离合器元件66可以容纳在环形腔96中、位于外壁构件92的内圆周表面100与环形部106的外圆周表面114之间。卷绕弹簧可以由诸如相对较硬的弹簧钢的合适材料形成，并且可以具有诸如大体方形或者大体矩形横截面形状的适当横截面形状，其中该横截面形状的表面在形状上大体为平坦的或者稍微凸起。然而将可理解，卷绕弹簧的线可以具有包括圆形横截面形状的任何所需横截面形状。此外，线可以是“平”线，或者可以涂覆有所需涂层(例如镀镍)和/或可以用诸如润滑油脂的所需润滑剂润滑。额外地参照图2A，离合器元件66可以包括第一端部130和第二端部132，第二端部132设置在离合器元件66的与第一端部130相反的一侧。简要地参照图5，第一端部130可以包括(形成卷绕弹簧的线的)第一端面134；第一端部130可以在第一凸缘构件108上的斜部118上延伸。返回到图2和图3，第二端部132可以包括第二端面136，并且可以延伸穿过在板结构64中形成的槽138。在所提供的具体示例中，槽138形成在第一板构件102上。

摩擦环68可以是大体C形构件，其可以容纳在板结构64与发动机盖28之间，并且接合至发动机盖28上的环形凸出部80。摩擦环68可以包括可以配置为接合离合器元件66的第二端部132的第二端面136的凸出部(例如肋、钩、隆起部、突部)或者孔口(例如孔、槽、凹入区域)。在所提供的具体示例中，摩擦环68包括一系列周向间隔开的凸出部140，凸出部140配置为抵接离合器元件66的第二端部132的第二端面136。

卡环70可以容纳在摩擦环68周围，并且可以被采用以向摩擦环68施加压缩力，这导致摩擦环68摩擦地接合发动机盖28上的环形凸出部80。

参照图2和图5，驱动板72可以包括径向凸出边缘150和螺旋形盖部152。在所提供的具体示例中，螺旋形盖部152被切开或刺穿，并且从驱动板72的其余部分向上弯折以形成并露出径向凸出边缘150。驱动板72可以例如经由多个螺纹紧固件或铆钉(未示出)固定地联接至第一凸缘构件108。离合器元件66的第一端部130可以容纳在螺旋形斜部118与螺旋形盖部152之间，使得第一端面134抵接于径向凸出边缘150。

止动弹簧74可以是环形弹簧垫圈(例如贝尔维尔(Bellville)弹簧垫圈)，其可以压配合在发动机盖28的环形部80上，并且配置为限制板结构64和驱动板72沿远离发动机12(图1)的方向的轴向运动。

参照图2、图3和图5，当曲轴16旋转以向飞轮18提供旋转动力而马达40不被操作以(经由环形动力传递元件46和第一带轮42)驱动第二带轮44时，离合器元件66远离壁构件92的内圆周表面100回缩，因此旋转动力不从驱动毂62经由离合器元件66传递至板结构64。

当马达40被操作以(经由环形动力传递元件46和第一带轮42)以大于曲轴16的旋转速度的速度驱动第二带轮44时，(与板结构64一起旋转的)驱动板72的旋转驱动径向凸出边缘150成与离合器元件66的第一端部130的第一端面134接触。输入至离合器元件66的动力经由组成离合器元件66的材料的线圈(即所提供的示例中的线的线圈)沿纵向传送，并且旋转动力经由离合器元件66的第二端部132从离合器元件66输出。在所提供的示例中，旋转动力从第二端面136传递至摩擦环68上的间隔开的凸出部140中的对应的一个中。由于摩擦环68摩擦地接合发动机盖28上的环形凸出部80，离合器元件66将倾向于展开，使得离合器元件66的线圈66a接合壁构件92的内圆周表面100以将旋转动力传递至驱动毂62中，由此驱动曲轴16并起动发动机12(图1)。

有可能的是，需要由摩擦环68产生的摩擦扭矩高于离合器元件66的扭矩率，这在某些情形下可以防止离合器元件66返回到其闭合位置。在起动发动机12(图1)之后，马达40可以被采用以使第二带轮46(相对于曲轴16)反向旋转经过诸如小于等于45度的角度的预定角度，以释放离合器元件66上的张紧力，从而允许离合器元件66松开并返回到其从壁构件92的内圆周表面100脱离的状态。

马达40可以定尺寸为输出相对大于传统起动器马达的扭矩，可以具有高速能力和/或可以以类似于伺服马达的方式被控制。第一带轮42可以具有相对大于与传统起动器相关联的小齿轮的有效直径(即节圆直径)的有效直径，从而减小环形动力传递元件46上的应力，并且当马达40由发动机12(图1)驱动时减小马达40的旋转速度。第二带轮46也可以具有相对小于与传统起动器相关联的环齿轮的有效直径(即节圆直径)的有效直径，以更容易地将发动机起动器20封装至车辆中。此外，第二带轮46可以由诸如塑料或铝的相对较轻重量的材料形成。

图6的示例大体类似于图1至图3的示例，只是环齿轮44a替代了第二带轮44(图2)，小齿轮42a替代了第一带轮42(图2)，并且小齿轮42a的齿直接接合环齿轮44a的齿，以在小齿轮42a与环齿轮44a之间传递旋转动力。在某些情形下，环齿轮44a和/或小齿轮42a可以由塑料形成，或者可以是塑料涂覆的金属复合物。此方式的构造可以帮助避免在小齿轮42a与环齿轮44a的齿保持于相互静止接触的情况下的磨损，和/或减小齿轮啮合噪声。

图7至图9的示例大体类似于图1至图3的示例，只是离合器48c包括替代摩擦环68(图2)和卡环70(图2)的电磁致动器200。电磁致动器200可以包括线圈组件202和电枢204，线圈组件202可以固定地安装至发动机盖28c。电枢204可以固定地联接至离合器元件66c的第二端部132c，并且可以安装成用于在发动机盖28c上的环形凸出部80c上旋转。在所提供的具体示例中，离合器元件66c的第二端部132c大体定向为垂直于线的线圈(大体平行于离合器元件66c的纵向轴线)，并且容纳于在电枢204中形成的槽210中。

当曲轴16正在旋转以向飞轮18提供旋转动力而线圈组件202未启动时，离合器元件66c远离壁构件92的内圆周表面100回缩，因此旋转动力不从驱动毂62经由离合器元件66c传递至板结构64。

当操作马达40(图2或图6)从而以大于曲轴16的旋转速度的速度(经由环形动力传递元件46和第一带轮42或者经由小齿轮42a和环齿轮44a)驱动第二带轮44时，(与板结构64一起旋转的)驱动板72的旋转驱动径向凸出边缘150成与离合器元件66c的第一端部130的第一端面134(图5)接触。输入至离合器元件66c的动力经由组成离合器元件66c的材料的线圈(即所提供的示例中的线的线圈)沿纵向传送，而旋转动力经由离合器元件66c的第二端部132c从离合器元件66c输出。由于离合器元件66c的第二端部132c联接至电枢204，电枢204将绕发动机盖28c上的环形凸出部80c而被驱动。线圈组件202的启动产生抵抗电枢204的旋转的磁场，由此施加倾向于导致离合器元件66c展开的拖曳力，使得离合器元件66c的线圈66a-c接合壁构件92的内圆周表面100以将旋转动力传递至驱动毂62中，由此驱动曲轴16并起动发动机。在线圈组件202不工作后，电枢204可以绕凸出部80c旋转，使得离合器元件66c松开，并且离合器元件66c脱离壁构件92的内圆周表面100，以停止经由离合器48c传递扭矩。

将可理解，通过适当的马达和齿轮尺寸，图7至图9的示例的起动器系统20c可以被采用以向车辆提供的推进动力，例如除了发动机还由马达40(图2或图6)提供推进动力的“发动辅助”，和/或在仅由马达40(图2或图6)提供推进动力的模式下。此外，驱动毂62c的外侧上的第二电磁线圈(未示出)及相关联的卷绕离合器机构(未示出)的添加可以用来将板结构64旋转地锁止至驱动毂62c，以有效地驱动马达40(图2或图6)，从而可以将马达40(图2或图6)用作发电机以提供再生制动能力，其中采用电阻负载(即发电)以使车辆变慢。

在图10至图11的示例中，离合器48d可以包括支承件60d、驱动毂62d、板结构64d和离合器元件66d。支承件60d可以是任何类型的支承件或衬套，并且可以容纳在发动机盖28d的环形部80上。

驱动毂62d可以沿轴向容纳在曲轴16d的端部34d与飞轮18之间。可以采用一个或多个紧固件(未示出)以将飞轮18和驱动毂62d紧固至曲轴16d以便与曲轴16d一起旋转。驱动毂62d可以包括外圆周表面100d和定位特征300，定位特征300可以被采用以相对于曲轴16d的旋转轴线302定位驱动毂62d。定位特征300可以是具有预定直径的钻孔，该钻孔可以配对地接合诸如可以形成在曲轴16d的端部34d上的环形凸出部的对应特征306。本领域技术人员将可理解，可以采用包括一个或多个定位销和/或台肩螺栓的其它类型的定位特征。驱动毂62d的外圆周表面100d可以包括第一部310和第二部314，第一部310可以与曲轴16d的端部34d的外表面312的直径匹配，而第二部314在直径上可以稍微更小以为板结构64d提供径向空隙。

板结构64d可以包括主毂部320、外环形凸缘322和内环形凸缘324。主毂部320可以是大体管状结构，其可以容纳于支承件60d上从而可旋转地设置在发动机盖28d的环形凸出部80d上。外环形凸缘322可以从主毂部320径向向外延伸，并且第二带轮46(或者环齿轮)可以联接成用于与外环形凸缘322一起旋转。环形内凸缘324可以包括径向向内延伸的环形部330、和环形部332，环形部330可以联接至与发动机盖28d相反的、主毂部320的端部，而环形部332可以联接至径向向内延伸的环形部330的远端，并且大体平行于主毂部320延伸。环形部332可以限定内环形离合器元件接合表面336，该内环形离合器元件接合表面336具有可以与驱动毂62d的外圆周表面100d的第一部310的直径匹配的直径。

离合器元件66d可以包括可以由卷绕为多个线的线圈的线形成的弹簧。线可以由诸如相对较硬的弹簧钢的合适材料形成，并且可以具有诸如大体方形或者大体矩形横截面形状的适当横截面形状，其中该横截面形状的表面在形状上大体为平坦的或者稍微凸起。然而将可理解，离合器元件66d的线可以具有包括圆形横截面形状的任何所需横截面形状。此外，线可以是“平”线，或者可以涂覆有所需涂层(例如镀镍)和/或可以用诸如润滑油脂的所需润滑剂润滑。

离合器元件66d可以形成有若干有差异的区，包括第一区340、第二区342和第三区344。第一区340可以定尺寸为接合内环形离合器元件接合表面336，使得离合器元件66d联接成用于与板结构64d一起旋转。第三区344可以定尺寸为接合由延伸穿过发动机盖28d中的环形凸出部80d的孔口32形成的内环形表面350。第二区342可以沿轴向设置在第一区340与第三区344之间，并且可以包括从外圆周表面100d的第一部310和曲轴16d的端部34d的外表面312大体同心地间隔开的多个线的线圈。离合器元件66d可以包括合适的过渡区，该过渡区在第一区340与第二区342之间、并且在第二区342与第三区344之间。例如，第一区340与第二区342之间的过渡区360可以包括在直径上从第一区340向第二区342增大的一个或多个线的线圈。

当发动机起动器20d未正在被操作并且板结构64d不正在以超过曲轴16d的旋转速度的速度旋转时，离合器元件66d的线的线圈不接合至曲轴16d的端部34d或者驱动毂62d。因此，在曲轴16d与第二带轮46之间不能传递旋转动力。

当发动机起动器20d被操作从而以超过曲轴16d的旋转速度的速度驱动板结构64d时，由于第一区340接合至内环形凸缘324/联接成用于与内环形凸缘324一起旋转，离合器元件66d将与板结构64d一起旋转。由离合器元件66d的第三区344与发动机盖28d之间的接触导致的拖曳将由于离合器元件66d旋转而导致离合器元件66d更紧地盘绕，使得第二区342的线的线圈接触驱动毂62d的外圆周表面100d的第一部310，并且可能地接触曲轴16d的端部34d的外表面312。离合器元件66d接合至外圆周表面100d的第一部310和外表面312中的一者或两者允许从(由第二带轮44驱动的)板结构64d向曲轴16d传递旋转动力以起动发动机和/或帮助推进车辆。

在图12至图14的示例中，离合器48e可以包括支承件60e、驱动毂62e、板结构64e和离合器元件66e。支承件60e可以是任何类型的支承件或衬套，并且可以容纳在发动机盖28e的环形部80上。在所提供的具体示例中，支承件60e配置为支撑板结构64e以便在发动机盖28e的环形凸出部80上旋转，以及提供适合于接收从板结构64e传递至发动机盖28e的推力的支承表面。

驱动毂62e可以包括中央毂90e、周向延伸的外壁构件92e和凸缘构件94e，凸缘构件94e可以将中央毂90e联接至壁构件92e从而形成中央毂90e与壁构件92e之间的环形腔96e。可以使用一个或多个螺纹紧固件(未示出)以固定地但可去除地将飞轮18和中央毂90e联接至曲轴16e的端部34e以便与该端部34e一起旋转。壁构件92e可以具有能够以适当的方式(例如外表硬化和/或氮化)硬化的内圆周表面100e。

尽管驱动毂62e已被图示并描述为由合适的金属形成，但将可理解，驱动毂62e可以由能够组装在一起的若干分离部件形成。例如，可以将诸如高质量橡胶、尼龙、橡胶和尼龙的组合、或者诸如酚醛塑料的热固性材料的相对较软的材料联接至金属结构，使得相对较软的材料形成内圆周表面100e以便增加柔顺性。

板结构64e可以以任何所需方式联接至第二带轮44(或环齿轮)。例如，板结构64e和第二带轮44可以一体地形成。然而在所提供的具体示例中，板结构64e是焊成件，而第二带轮44固定地联接至板结构64e的外圆周部。在这点上，板结构64e可以包括第一板构件102e和第二板构件104e。第一板构件102e可以包括环形部106e和凸缘构件110e，该凸缘构件110e联接至环形部106e从而从环形部106e径向向外延伸。环形部106e可以定尺寸为容纳在支承件60e上，使得支承件60e可以支撑环形部106e(由此板结构64e)以便在环形凸出部80上旋转。环形部106e可以容纳在驱动毂62e中的环形腔96e中，并且可以包括可以与内圆周表面100e间隔开的外圆周表面114e。多个离合器接合特征400可以形成到环形部106e上或联接至环形部106e。在所提供的具体示例中，离合器接合特征400包括在外圆周表面114e中形成的凹部。凸缘构件110e可以按需成形为不与驱动毂62e接触。在所提供的具体示例中，凸缘构件110e包括偏移区124e，该偏移区124e围绕驱动毂62e的壁构件92e以帮助形成迷宫结构，该迷宫结构抵抗材料进入到环形腔96e中/材料(例如润滑剂)离开环形腔96e。第二板构件104e可以以任何所需方式(例如紧固件、粘合剂、钎焊、焊接)联接至第二凸缘构件110e，并且可以包括第二带轮44固定地联接至其上有的外轮缘部126e。

离合器元件66e可以包括带或钟表型弹簧，其可以包括一个或多个弹簧元件410和一个或多个接合构件412。每一个弹簧元件410可以绕曲轴16e的旋转轴线盘绕，并且容纳在外圆周表面114e与内圆周表面100e之间的腔96e中。弹簧元件410可以配置为使得它们倾向于卷开并放置为抵靠着内圆周表面100e。可以联接至一个或多个弹簧元件410的接合构件412可以接合至离合器接合特征400以阻止一个或多个弹簧元件410的内端与板结构64e之间的相对旋转。

离合器元件66e的一个或多个弹簧元件410缠绕为使得当发动机起动器20e不正在被操作并且板结构64e不以超过曲轴16e的旋转速度的速度正在旋转时，离合器元件66e的一个或多个弹簧元件410由于拖曳力而倾向于更紧地盘绕，并且没有驱动地接合驱动毂62e的内圆周表面100e，使得不在板结构64e与驱动毂62e之间经由离合器元件66e向驱动毂62e传递旋转动力。因此，不能在曲轴16e与第二带轮46之间传递旋转动力。

当发动机起动器20e被操作从而以超过曲轴16e的旋转速度的速度驱动板结构64e时，由于接合构件412可以接合至离合器接合特征400，离合器元件66e将与板结构64e一起旋转。由离合器元件66e的一个或多个弹簧元件410与驱动毂62e的内圆周表面100e之间的接触产生的拖曳力导致离合器元件66e卷开，使得一个或多个弹簧元件410驱动地接合内圆周表面100e，从而可以使旋转动力从(由第二带轮44驱动的)板结构64e传递至曲轴16e以起动发动机和/或帮助推进车辆。

图15和图16的示例大体类似于图7至图9的示例，只是离合器以稍微不同的方式封装至发动机起动器中，并且将摩擦材料结合于电磁致动器中。

图15中，发动机起动器20f图示为包括马达40、小齿轮42a、环齿轮44a和离合器48f。离合器48f可以包括电磁致动器200f、第一止动件500、止推垫圈502、支承件60f、第二止动件504、板结构64f、支架508、离合器元件66f、弹簧510、间隔件512和驱动毂组件514。

电磁致动器200f可以包括线圈组件202f和电枢204f。线圈组件202f可以包括线圈壳体520和线圈单元522。

线圈壳体520可以限定安装凸缘530和安装毂532。安装凸缘530可以经由一组螺纹紧固件536固定地联接至发动机盖28f。安装毂532可以绕曲轴16同心地设置，并且可以沿远离发动机盖28f的方向轴向(即沿着曲轴16的旋转轴线)延伸。安装毂532可以限定第一环形毂构件540、第二环形毂构件542和径向壁544，环形线圈凹槽546和环形弹簧凹部548可以形成于该径向壁544中。第二环形毂构件542可以与第一环形毂构件540同心并且在直径上比第一环形毂构件540更小。

线圈单元522可以包括壳体522a和线圈522b。壳体522可以限定内圆周凸缘ICF、外圆周凸缘OCF和环形沟槽AC，环形沟槽AC设置在内圆周凸缘ICF与外圆周凸缘OCF之间。线圈522b可以容纳于环形沟槽AC中。线圈组件202f可以容纳在线圈凹槽546中，并且可以固定地安装至线圈壳体520从而设置在线圈壳体520的与发动机盖28f相反的一侧上。如果需要，可以使用诸如壳体522上的凸出部和线圈壳体520中的凹部的配对防旋转特征以阻止线圈单元522相对于线圈壳体520的旋转。从线圈单元522延伸的导体550可以以所需方式布线，例如向后穿过线圈壳体520中的孔口(未具体示出)并从该孔口径向向外。

额外参照图17，电枢204f可以是环形结构，环形结构可以限定电枢孔口570、一个或多个离合器构件抵接突部572和接合构件574，其可以抵接于在所提供的具体示例中已沿径向向内方向弯折的、离合器元件66f的第二端部132f的一侧。离合器构件抵接突部572可以配置为在板结构64f相反的一侧上抵接离合器元件66f。在所提供的示例中，离合器构件抵接突部572螺旋形地形成为接合形成离合器元件66f的线的对应表面。电枢204f可以安装成用于在第二环形毂构件542上旋转。

返回到图15和图16，第一止动件500可以安装至安装凸缘530，并且可以将电枢204f固持在第二环形毂构件542上。例如，第一止动件500可以包括可以装配至第二环形毂构件542中的凹槽580的卡环，或者可以经由包括焊接、粘合剂和/或一个或多个螺纹紧固件的任何常规手段紧固至安装毂532。止推垫圈502可以容纳在电枢204f与第一止动件500之间，并且可以形成允许电枢204f在不摩擦地接合第一止动件500的情况下旋转支承件。

支承件60f可以是任何类型的支承件，并且在图示的具体示例中，包括容纳在第一环形毂构件540上的衬套。支承件60f可以具有后唇缘590、前唇缘592和圆筒状部594，后唇缘590可以抵接于安装凸缘530，前唇缘592可以从后唇缘590沿轴向偏移，而圆筒状部594可以在其相反端部处联接至后唇缘590和前唇缘592。后唇缘590和前唇缘592与圆筒状部594协作以限定环形沟槽，支架508可以容纳于环形沟槽中。

第二止动件504可以安装至安装凸缘530，并且可以将支承件60f固持在第一环形毂构件540上。例如，第二止动件504可以包括卡环，该卡环可以装配至第一环形毂构件540中的凹槽600，或者可以经由包括焊接、粘合剂和/或一个或多个螺纹紧固件的任何常规手段紧固至安装毂532。

额外地参照图18，板结构64f可以包括环形构件900和内毂902。环形构件900可以以诸如沿着将其固定地联接至环齿轮44a的外径焊接的任何所需方式联接至环齿轮44a。环形构件900可以限定中央孔口610，内毂902可以容纳于中央孔口610。在所提供的示例中，内毂902可以包括外圆筒状毂表面910、板构件凹槽644(图16)、支架凹槽914(图16)和离合器安装座612。板构件凹槽644可以形成于外圆筒状毂表面910中，并且可以配置为贴合地装配至环形构件900的中央孔口610中，从而将内毂902以同心的方式定位至环形构件900。内轮毂902可以以诸如焊接的所需方式固定地联接至环形构件900。支架凹槽914可以形成于外圆筒状毂表面910中、与板构件凹槽644相邻。离合器安装座612可以包括安装座孔口920、安装座壁922和反作用构件924。安装座孔口920可以形成于外圆筒状毂表面910中，使得反作用构件924由安装座孔口920的边缘限定，而安装座孔口920置于安装座壁922和环形构件900之间。反作用构件924可以相对于内毂902的中心(旋转)轴线以预定方位设置。例如，反作用构件924可以垂直于定心在内毂902的旋转轴线上并且与反作用构件相交的圆。内毂902可以容纳在支承件60f的环形沟槽中。

参照图15、图16和图19，支架508可以形成为径向柔顺(即能够径向扩展及收缩)。在所提供的具体示例中，沿径向切开支架508，使得在两个周向端部(即分别为第一环端部632和第二环端部634)之间设置间隙630。支架508可以限定内圆周表面950、安装唇缘952、后抵接表面640、离合器构件抵接表面642和离合器构件安装座646(图19)，安装唇缘952可以从内圆周表面950径向向内延伸，后抵接表面640可以抵接于环形构件900的前面。内圆周表面950可以抵接至外圆筒状毂表面910，而安装唇缘952可以容纳于支架凹槽914中，从而使支架508相对于板结构64f轴向定位。后抵接表面640可以配置为抵接环形构件900。离合器构件抵接表面642的全部或部分可以配置为抵接离合器元件66f。在所提供的具体示例中，离合器构件抵接表面642沿着曲轴16的旋转轴线螺旋形地形成，使得支架508靠近第一环端部632的厚度大于支架508靠近第二环端部634的厚度。离合器构件安装座646可以配置为固持离合器元件66f，以及将离合器元件66f的第一端部130f引导为与板结构64f接合，这将在下文更详细地描述。在所提供的示例中，离合器构件安装座646配置为容纳于板结构64f的离合器安装座612中的孔口920中，并且分别包括轨道650、径向内壁652以及第一端部表面654和第二端部表面656。轨道650可以形成(例如凹入于)第一环形端部632，达到对应于第二环形端部634上离合器构件抵接表面642的高度的高度。将可理解，轨道650的全部或部分可以以螺旋方式形成为使得与离合器构件抵接表面642的螺旋匹配，或者轨道650的全部或部分可以形成为平行于后抵接表面640。轨道650可以以所需方式例如以径向向内的方式定轮廓，并且可以终止于板结构64f上的离合器安装座612的反作用构件924处，使得离合器元件66f的第一端部130直接接触反作用构件924。替代性地，轨道650可以终止于反作用构件924之前，使得传递至离合器元件66f的第一端部130f的载荷最初在反作用构件924与离合器安装座612的第一端部表面64之间传递。当例如有必要或者需要增加动力在其上在离合器元件66f与板结构64f之间传递的表面积时，后一方式的构造可能会是有利的。

返回到图15和图16，弹簧510可以配置为朝向第一止动件500偏置电枢204f，并且在所提供的具体示例中，包括容纳在形成于安装毂532的径向壁544中的环形弹簧凹部548中的波形弹簧。间隔件512可以设置在弹簧510与电枢204f之间，并且可以与弹簧510协作从而导致向电枢204f施加所需偏置力。如果需要，间隔件512也可以用作止推垫圈。

驱动毂组件514可以包括毂构件670、驱动毂62f和径向凸缘674。

毂构件670可以与驱动毂62f共同形成，但是在所提供的具体示例中，包括分离地形成的构件，该构件具有第一导引部680、螺栓凸缘682和第二导引部684。第一导引部680可以配置为使离合器48f相对于曲轴16定心。在所提供的具体示例中，第一导引部680包括配对地接合曲轴16上的圆筒状部692的钻孔690，但是将可理解，可以使用包括销的各种其它类型的定心装置，或者代替第一导引部680和曲轴16之间的配对连接而使用组装工具(未示出)。螺栓凸缘682可以限定多个螺栓孔696，螺栓698可以穿过该螺栓孔而被容纳，以固定地但可去除地将驱动毂组件514联接至曲轴16。如果需要，可以在曲轴16与毂构件670之间容纳有遮蔽构件700以遮蔽定位在发动机盖28f与曲轴16之间的油封702。毂构件670可以沿远离曲轴16且穿过安装毂532而轴向延伸，使得第二导引部684从安装毂延伸。飞轮18f可以配置为配对地接合第二导引部684以使飞轮18f相对于曲轴16的旋转轴线定心。

驱动毂62f可以包括中央毂90f、周向延伸的外壁构件92f和凸缘构件94f，该凸缘构件94f可以将中央毂90f联接至壁构件92f从而形成中央毂90f与壁构件92f之间的环形腔。中央毂90f可以容纳在毂构件670上，并且也可以使用将毂构件670联接至曲轴16的螺栓698以将中央毂90固定地联接至毂构件670以便与毂构件670一起旋转。壁构件92f可以具有能够以适当的方式(例如外表硬化和/或氮化)硬化的内圆周表面100f。径向凸缘674可以固定地联接至驱动毂62f并且从驱动毂62f径向向外延伸。

径向凸缘674可以固定地联接至周向延伸的外壁构件92f的外表面，并且可以包括绕径向凸缘674的圆周间隔开的多个阴螺纹螺母708。可以使用螺纹紧固件710以固定地但可去除地将飞轮18f联接至径向凸缘674。

然而将可理解，可以完全省略径向凸缘674，并且也可以使用将毂构件670联接至曲轴16的螺栓698以将飞轮18f联接至曲轴16。

当将要起动发动机时，可以为马达40通电并且可以经由小齿轮42a和环齿轮44a将旋转动力传递至板结构64f，这将导致离合器元件66f绕安装毂532旋转。为马达40通电的同时，可以为线圈522b通电以导致电枢204f沿轴向行进，并且摩擦地接合线圈组件202f的线圈壳体520。由于离合器元件66f的第二端部132接合至电枢204f，并且由于离合器元件66f的第一端部130接合至旋转的板结构64f，旋转运动将经由离合器元件66f传递，从而电枢204f将会倾向于旋转。电枢204f与线圈壳体520之间的摩擦接合足够强从而抵抗电枢204f(进而离合器元件66f的第二端部132)的旋转，并导致离合器元件66f的线卷开或展开，使得其摩擦地接合驱动毂62f的内圆周表面100f从而将旋转动力传递至驱动毂62f中由此驱动曲轴16。

当发动机已起动时，马达40和线圈522b可以断电以使离合器48f脱离。当线圈522b已断电时，弹簧510可以远离线圈壳体520地偏置电枢204f，使得电枢204f将与离合器元件66f的线的线圈一起旋转。然而，板结构64f将相对于曲轴16和驱动毂62f的旋转速度变慢，这将导致离合器元件66f的第一端部130变慢，因此离合器元件66f的线将盘绕或缠绕得更紧，使得其脱离驱动毂62f的内圆周表面100f，从而允许板结构64f从驱动毂62f和曲轴16旋转地分开。

如果设置，支架508的径向柔顺性可以帮助将支架508安装至板结构64f的内毂902，以及当旋转动力从板结构64f最初传递至支架508以接合离合器组件时，允许板结构64f与支架508/离合器元件66f之间小程度的旋转和/或支架508的径向收缩。这种柔顺性可以使支架508更容忍制造公差，同时保证支架508在发动机起动过程中不过载。

将可理解，在每一个上文描述的发动机起动器中，可以在一个或多个部件的表面上使用摩擦材料以控制离合器组件的接合。例如，在图15至图19中，摩擦材料可以是电枢204f和/或另一结构的一部分，该另一结构配置为限制电枢204f沿预定方向(例如向线圈522b)的运动，例如壳体的外圆周凸缘OCF和内圆周凸缘ICF中的一者或两者。然而在所提供的具体示例中，摩擦材料F仅联接至电枢204f的表面S，该电枢204f的表面S配置为摩擦地接合壳体522a的内圆周凸缘ICF和外圆周凸缘OCF。摩擦材料F可以由诸如小于等于1.0mm(毫米)的厚度的任何所需厚度形成。例如，摩擦材料F可以具有大于等于0.15mm并且小于等于0.4mm的厚度，例如最大厚度小于等于0.25mm，并且可以提供大于等于0.12的静摩擦系数。示例性材料包括由密歇根的MibaHydramechanica Sterling Heights销售的MF701和HM200摩擦纸。将可理解，尽管MF701和HM200是用于湿式(即油润滑)应用的摩擦纸，但也可以使用包括配置为用于干式(即非润滑)应用的各种其它类型的摩擦材料。尽管可选，但使用所需摩擦材料F可以提供若干益处，包括电枢204f与壳体522a之间的界面的更小的滑动，我们相信这将减小离合器组件接合所需的时间以及提供增强的耐久性。

将可理解，在每一个上文描述的发动机起动器中，用来润滑发动机部件(包括曲轴)的发动机体中的润滑油不用来润滑离合器元件。此方式的配置在不需要用于抑制发动机润滑油的油封的某些情况下可能会是有利的。因此，可以在包括发动机前部的非传统区域中使用上文描述的起动器系统。然而将可理解，在某些情况下可能有必要和/或需要润滑离合器，如此，本公开的范围不局限于具有不用发动机润滑油润滑的离合器元件的发动机起动器。

将可理解，上文的描述本质上仅为示例性而无意于限制本公开、本公开的应用或使用。尽管已在说明书中描述并在附图中图示了具体示例，但本领域技术人员将可理解，可以在不背离如权利要求中所限定的本公开的范围的情况下进行各种改变以及对其元件进行等效替换。此外，本文清楚地设想了各种示例之间的特征、元件和/或功能的混合及匹配，从而本领域技术人员根据本公开将可理解，一个示例的特征、元件和/或功能可以在适当的情况下结合到另一示例中，除非在上文中另行描述。此外，还可以进行许多修改以使具体情形或材料适应于本公开的教导而不脱离其基本范围。因此，无意于将本公开局限于通过附图图示并在说明书中描述作为目前设想用于实施本公开教导的最佳实施方式的具体示例，而是意图使本公开的范围包括落入前述的描述及所附权利要求的范围内的任何实施方式。

Claims (20)

1.一种发动机起动器设备，包括：

离合器组件，所述离合器组件具有板结构、驱动毂、离合器元件和致动器，所述致动器包括能够轴向移动从而选择性地启动所述离合器元件与所述驱动毂的周向延伸表面的接合的构件，所述离合器元件包括螺旋缠绕的弹簧线，所述螺旋缠绕的弹簧线具有第一端部和第二端部，所述螺旋缠绕的弹簧线的第一端部配置为接收来自所述板结构的旋转动力，所述第二端部联接至所述构件以便与所述构件一起旋转；以及

环齿轮或带轮，所述环齿轮或带轮联接至所述板结构。

2.如权利要求1所述的发动机起动器设备，还包括飞轮或挠性板，所述飞轮或挠性板联接至所述驱动毂以便与所述驱动毂一起旋转。

3.如前述权利要求中任一项所述的发动机起动器设备，其中，摩擦材料联接至所述构件和另一结构中的一者，所述另一结构配置为限制所述构件沿预定方向的运动。

4.如权利要求3所述的发动机起动器设备，其中，所述摩擦材料具有大于等于0.15毫米并且小于等于0.4毫米的厚度。

5.如权利要求4所述的发动机起动器设备，其中，所述摩擦材料具有小于等于0.25毫米的最大厚度。

6.如权利要求3、4或5所述的发动机起动器设备，其中，所述摩擦材料具有大于等于0.12的静摩擦系数。

7.如权利要求3所述的发动机起动器设备，其中，所述致动器还包括用于产生磁场以移动所述构件的电磁体，所述电磁体包括具有壳体和线圈的线圈组件。

8.如权利要求7所述的发动机起动器设备，其中，所述壳体限定内圆周凸缘、外圆周凸缘和环形沟槽，所述环形沟槽设置在所述内圆周凸缘与所述外圆周凸缘之间，所述线圈容纳于所述环形沟槽中。

9.如前述权利要求中任一项所述的发动机起动器设备，其中，所述离合器元件的第一端部容纳在支架中，所述支架安装至所述板结构，所述支架包括轨道，所述第一端部容纳于所述轨道中。

10.如权利要求9所述的发动机起动器设备，其中，所述支架是径向柔顺的。

11.如权利要求10所述的发动机起动器设备，其中，所述支架沿径向方向被切开。

12.如前述权利要求中任一项所述的发动机起动器设备，其中，所述构件包括至少一个突部，所述至少一个突部配置为抵接所述离合器元件的轴向端部。

13.如前述权利要求中任一项所述的发动机起动器设备，其中，所述离合器元件的线形成为绕至少两个不同的直径。

14.一种发动机组件，包括：

发动机体；

曲轴，所述曲轴安装成用于在所述发动机体中旋转；

润滑油，所述润滑油位于所述发动机体中，所述润滑油配置为在所述发动机体中循环以润滑包括所述曲轴在内的发动机部件；

飞轮或挠性板，所述飞轮或挠性板联接成用于与所述曲轴一起旋转；以及

发动机起动器，所述发动机起动器具有马达、传动装置和离合器，所述传动装置由所述马达驱动并且包括输出构件，所述离合器沿轴向设置在所述曲轴与所述飞轮或挠性板之间，所述离合器包括离合器元件，所述离合器元件能够配置为处于所述传动装置的输出构件不驱动地联接至所述飞轮或挠性板的第一状态，所述离合器元件也能够配置为处于所述传动装置的输出构件驱动地联接至所述飞轮或挠性板的第二状态；

并且，所述润滑油不被用来润滑所述离合器元件。

15.如权利要求14所述的发动机组件，其中，所述离合器包括弹簧元件，所述弹簧元件配置为展开从而便于经由所述离合器传递动力。

16.如权利要求15所述的发动机组件，其中，所述弹簧元件是卷绕弹簧。

17.如权利要求15所述的发动机组件，其中，所述弹簧元件是钟表式弹簧。

18.如权利要求14所述的发动机组件，其中，所述离合器包括弹簧元件，所述弹簧元件配置为更紧地盘绕从而便于经由所述离合器传递动力。

19.如权利要求14至18中任一项所述的发动机组件，其中，使用拖曳力从而便于所述离合器的接合，并且，使用磁场以将所述离合器的元件平移成与另一元件接触从而产生所述拖曳力。

20.一种发动机起动器设备，包括：

离合器组件，所述离合器组件具有板结构、驱动毂、离合器元件、支架和致动器，所述致动器包括电磁体和电枢，所述电磁体包括线圈组件，所述线圈组件具有壳体和线圈，所述壳体限定内圆周凸缘、外圆周凸缘和环形沟槽，所述环形沟槽设置在所述内圆周凸缘与所述外圆周凸缘之间，所述线圈容纳于所述环形沟槽中，所述电枢包括至少一个突部，所述至少一个突部配置为抵接所述离合器元件的轴向端部，所述电枢响应于由所述线圈产生的磁场而能够轴向移动，从而启动所述离合器元件与所述驱动毂的周向延伸表面的接合，所述离合器元件包括螺旋缠绕的弹簧线，所述螺旋缠绕的弹簧线具有第一端部和第二端部，所述螺旋缠绕的弹簧线的第一端部容纳于所述支架中并且配置为接收来自所述板结构的旋转动力，所述第二端部联接至所述电枢以便与所述电枢一起旋转，所述支架沿径向方向被切开并且容纳在所述板结构内；

环齿轮或带轮，所述环齿轮或带轮联接至所述板结构；以及

摩擦材料，所述摩擦材料联接至所述线圈组件的电枢和壳体中的一者，所述摩擦材料具有大于等于0.15毫米并且小于等于0.4毫米的厚度，并且具有大于等于0.12的静摩擦系数。

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