CN102536577B - 多齿轮比起动器马达 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的起动器，包括固定部件和适合于起动发动机的输出部件。起动器还包括第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。各自的第一和第二行星齿轮组的每一个包括第一、第二、和第三齿轮部件，且各自的第一和第二行星齿轮组的每一个被可操作地连接到输出部件。起动器还包括马达，其被可操作地连接到第一齿轮组和第二齿轮组，用于驱动输出部件。还提供了一种使用披露的起动器的机动车。

Description

多齿轮比起动器马达

技术领域

本发明涉及一种具有多个齿轮比(gear ratio)的起动器马达。

背景技术

在机动车中，车辆的发动机，诸如内燃机，典型地经由起动器旋转，以使得发动机开始为其自身提供动力。典型的起动器包括小齿轮，其由电马达驱动，且为了起动发动机，其被推出用于与附连到发动机的飞轮或挠性板的环形齿轮接合。

在一些车辆应用中，采用停止-起动系统，其中当不需要车辆推进时发动机被自动停止或关闭，以保存燃料，及随后当再次需要车辆驱动时、通过起动器自动地重起动。这种停止-起动系统可以用于具有单个动力装置(powerplant)的传统车辆中，或用于包括为车辆提供动力的内燃机和马达/发电机两者的混合动力车辆应用中。

发明内容

用于内燃机的起动器包括固定部件和适于起动发动机的输出部件。起动器还包括第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。各自的第一和第二行星齿轮组中的每一个包括第一、第二、和第三齿轮部件。各自的第一和第二行星齿轮组中的每一个被可操作地连接到输出部件。起动器还包括马达，所述马达被可操作地连接到第一齿轮组和连接到第二齿轮组，用于驱动输出部件。

第一行星齿轮组的第三部件和第二行星齿轮组的第三部件可以每一个被可操作地连接到输出部件。第一行星齿轮组的第三齿轮部件可以被附连，用于与第二行星齿轮组的第三齿轮部件同步旋转。

起动器还可以包括第一扭矩传送装置和第二扭矩传送装置。第一扭矩传送装置可以是可接合的，以将第一行星齿轮组的第二齿轮部件和第三齿轮部件中的一个接靠到固定部件。此外，第二扭矩传送装置可以是可接合的，以将第二行星齿轮组的第二齿轮部件和第三齿轮部件接靠到固定部件。第一扭矩传送装置和第二扭矩传送装置中的任一个可以是可选择性地接合的离合器和可选择性地接合的制动器中的一个。

第一扭矩传送装置的接合和第二扭矩传送装置的脱离可以将扭矩从马达传送到输出轴，且由此提供第一发动机起动模式。此外，第二扭矩传送装置的接合和第一扭矩传送装置的脱离可以将扭矩从马达传送到输出轴，且由此提供第二发动机起动模式。

马达可以被可操作地连接到第一行星齿轮组的第一齿轮部件和第二行星齿轮组的第一齿轮部件。马达可以经由共同的轴被可操作地连接到第一行星齿轮组的第一齿轮部件和第二行星齿轮组的第一齿轮部件。

第一行星齿轮组的第一齿轮部件和第二行星齿轮组的第一齿轮部件中的每一个均可以是恒星齿轮。相应地，各自的第一和第二齿轮组的第一齿轮部件的特点可以是不同的齿数。此外，第一行星齿轮组的第三齿轮部件和第二行星齿轮组的第三齿轮部件中的每一个可以是环形齿轮。相应地，各自的第一和第二齿轮组的第三齿轮部件的特点可以是相同的齿数。

起动器可以被配置为由12伏电气系统操作，且被配置为包括在机动车中，用于起动发动机。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是包括发动机和用于起动发动机的多齿轮比起动器的机动车动力系的示意图，该发动机具有停止-起动能力；

图2是图1中描述的起动器的示意图；及

图3是图1中描述的起动器的可替换实施例的示意图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在若干幅视图中表示相同的部件，图1示出机动车10的示意图，该机动车包括具有停止-起动能力的发动机12。发动机12被可操作地连接到变速器13。发动机12可以用作常规动力系的一部分，其中该发动机被配置作为车辆的原动机。发动机12还可以用作混合电动型车辆动力系的一部分，其中发动机作为具有一个或多个用于为车辆提供动力的马达/发电机(未示出)的系统的一部分被操作。

发动机12包括附连到发动机的曲轴(未示出)的挠性板或飞轮14，且因而，以与发动机相同的速度旋转。飞轮14典型地经由诸如螺栓或螺杆(未示出)的紧固件附连到曲轴。环形齿轮15具有特定的齿轮齿廓，且间隔地被布置在飞轮14的外周边上。如本领域技术人员所理解的，环形齿轮15典型地具有被设计为促进发动机12的有效起动的外直径。

起动器16被相对于发动机12布置在紧邻环形齿轮15处用于起动发动机。起动器16可以被直接安装到发动机12上，以减少制造公差的影响，如图1中所示。起动器16的示意图在图2中被详细示出。起动器16包括静止部件，该静止部件被示出为壳体18。壳体18容纳起动器16的内部工作部件。起动器16包括电马达20，该电马达用于使中心轴22旋转。

典型地，起动器16还包括小齿轮接合螺线管组件(未示出)，其通常将马达螺线管和齿轮换档螺线管并入。为了使中心轴22旋转，马达20由马达螺线管(未示出)、经由电连接或经由合适的杆装置激活。马达螺线管从能量存储装置接收电力，所述能量存储装置诸如位于主车辆(host vehicle)上的电池(未示出)，以由此激活马达20。齿轮移位螺线管被配置为激励杆装置(未示出)。当被齿轮移位螺线管激励时，杆装置继而移置小齿轮42，用于与环形齿轮15啮合的接合，以便于起动发动机12。

马达20被可操作地连接到第一行星齿轮组24和第二行星齿轮组32中的每一个。第一行星齿轮组24包括被示出为恒星齿轮的第一齿轮部件26、被示出为行星齿轮架的第二齿轮部件28、和被示出为环形齿轮的第三齿轮部件30。第三齿轮部件30，配置为环形齿轮，可旋转地围绕第一齿轮部件26。第二齿轮部件28，配置为行星齿轮架，可旋转地支撑多个小齿轮，所述小齿轮啮合地接合第一齿轮部件26和第三齿轮部件30两者。第二行星齿轮组32包括示出为恒星齿轮的第一齿轮部件34、示出为行星齿轮架的第二齿轮部件36、和示出为环形齿轮的第三齿轮部件38。第三齿轮部件38，配置为环形齿轮，可旋转地围绕第一齿轮部件34。类似于第一行星齿轮组24的构造，第二齿轮部件36，配置为行星齿轮架，可旋转地支撑多个小齿轮，所述小齿轮啮合地接合第一齿轮部件34和第三齿轮部件38两者。各自的第一和第二行星齿轮组中的每一个被可操作地连接到输出部件40，该输出部件可以是可旋转的轴。输出部件40被连接到驱动小齿轮42，用于与之整体旋转，其中，小齿轮被配置为被移位到与环形齿轮15的啮合接触中，用于通过驱动飞轮14而起动发动机12。相应地，小齿轮42包括对应于环形齿轮15的齿轮齿廓和间隔，用于与之精确地啮合和接合。

如图2中所示，第一行星齿轮组24的第三齿轮部件30和第二行星齿轮组32的第三齿轮部件38每一个被可操作地连接到输出部件40。而且，第三齿轮部件30可以被连续地连接，用于与第三齿轮部件38同步旋转。第三齿轮部件30与第三齿轮部件38的这样的同步旋转可通过将两个第三齿轮部件焊接在一起或由互锁装置将它们连接而提供。如还可以从图2中看到的，马达20被可操作地连接到第一行星齿轮组28的第一齿轮部件26，且还被连接到第二行星齿轮组32的第一齿轮部件34。马达20到第一齿轮部件26和到第一齿轮部件34的这样的连接可以经由共同中心轴22、或通过使独立的轴沿与中心轴共同的轴线定位、且被连续地连接用于与之共同旋转来完成。

起动器16包括第一扭矩传送装置44和第二扭矩传送装置46(图2中所示)。第一扭矩传送装置44是可接合的，以将第二齿轮部件28接靠到壳体18。同时第二扭矩传送装置46是可接合的，以将第二齿轮部件36接靠到壳体18。第一扭矩传送装置44和第二扭矩传送装置46可以是可选择性地接合的离合器和可选择性地接合的制动器中的一个。尽管没有被清晰地示出，第一和第二扭矩传送装置44、46中的每一个可以通过机械促动(诸如经由杆装置)、机电促动(诸如经由螺线管)，或经由液压选择性地接合。

相应的第一和第二齿轮组24和32的第一齿轮部件26和34的特点可以是不同的齿数。此外，相应的第一和第二齿轮组的第三齿轮部件30和38的特点可以是相同的齿数。齿轮的这样的布置意图允许通过第一和第二扭矩传送装置44和46的促动的、在中心轴22和输出轴40之间的至少两个不同的齿轮比。如所考虑的，使第一扭矩传送装置44接合和使第二扭矩传送装置46脱离，将扭矩从马达20传送到输出轴40，及由此提供第一发动机起动模式。此外，将第二扭矩传送装置46接合和将第一扭矩传送装置44脱离也将扭矩从马达传送到输出轴，但提供第二发动机起动模式。第一和第二发动机起动模式中的每一个提供在中心轴22和输出轴40之间的不同的齿轮比。相应地，第一发动机起动模式，与由第二发动机起动模式提供的齿轮比相比较，可以是在中心轴22和输出轴40之间的、数值上较低的齿轮比，或反之亦然。

由起动器16提供的至少两个不同的齿轮比，在发动机内部起始燃烧之前，允许起动器接合环形齿轮15和选择性地将发动机12摇动起动到两个不同的速度。此外，这种选择不同的齿轮比的能力引起起动器16的改进的耐久性，以及发动机12的起动过程中的减少的噪音、振动、和不平顺性(NVH)。由此，当在发动机关闭之后、无论因为什么理由、发动机的速度未减少到零转每分钟(RPM)时，起动器16对重起动发动机12特别有用。起动器16可以用于具有发动机的任何车辆中，但在发动机12具有停止-起动特征的车辆中特别有益。如本领域技术人员所知的，发动机中的停止-起动特征是当不需要发动机动力时发动机能够被关闭，但当再次要求发动机动力、以为车辆提供动力时，其还可以立即被起动。起动器16可以设置尺寸为在用于汽车工业12伏电气系统的标准的框架内操作，由此为发动机12提供有效率的，即低成本和低重量的，停止-起动系统。

车辆110在图3中示出。车辆110是关于图1在上面描述的车辆10的可替换实施例。车辆110包括起动器116，其通常类似于在图2中示出的起动器16。起动器116包括第一行星齿轮组124，其通常在构造上类似于第一行星齿轮组24，和第二行星齿轮组132，其在构造上类似于第二行星齿轮组32。根据可替换实施例，第一行星齿轮组124包括示出为恒星齿轮的第一齿轮部件126、示出为行星齿轮架的第二齿轮部件128、和示出为环形齿轮的第三齿轮部件130。第二行星齿轮组132包括示出为恒星齿轮的第一齿轮部件134、示出为行星齿轮架的第二齿轮部件136、和示出为环形齿轮的第三齿轮部件138。第二齿轮部件128被连续地连接到第二齿轮部件136，且实际上，可以呈现单一构造或共同的行星齿轮架，其在图3中标识为128/136。共同的行星齿轮架128/136被可操作地连接到输出轴40。

如图3中所示，起动器116包括第一扭矩传送装置144和第二扭矩传送装置146。第一扭矩传送装置144是可接合的，以将第三齿轮部件130接靠到壳体18。同时第二扭矩传送装置146是可接合的，以将第三齿轮部件138接靠到壳体18。类似于第一和第二扭矩传送装置44和46，第一扭矩传送装置144和第二扭矩传送装置146可以是可选择性地接合的离合器和可选择性地接合的制动器中的一个。除了上面概述的区别之外，起动器116可以以与图2中示出的起动器16的构造相同的构造为特征。

返回参考图1，控制器48可以相对于发动机12和相对于起动器16被布置在车辆10上。控制器48可以被配置为控制发动机12和起动器16两者的运行，包括在停止-起动过程中发动机的关闭和重起动。控制器48被编程，以一经请求激活起动器16，以基于预先确定的车辆操作参数，在第一发动机起动模式中通过将第一扭矩传送装置44接合和将第二扭矩传送装置46脱离，或在第二发动机起动模式中通过将第二扭矩传送装置46接合和将第一扭矩传送装置44脱离而起动发动机12。为了优化受支配的车辆的性能、操纵性和效率，车辆操作参数可以在车辆开发的标定和测试阶段中被经验地预先确定。

总的来说，起动器16和116的每一个允许固定齿轮比的选择，以在发动机起动事件中提供两个不同的起动速度。在两个不同的起动速度之间选择的这种能力帮助在发动机12的起动中减少NVH问题，且允许发动机在冷或热的环境条件下被有效率地起动。此外，在两个不同的起动速度之间选择的能力可以减少发动机起动次数，其对于具有停止-起动能力的发动机的车辆应用可以特别有益。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的起动器，该起动器包括

静止部件；

输出部件，其适合于起动发动机；

第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，其中，各自的第一和第二行星齿轮组的每一个包括第一、第二、和第三齿轮部件，且各自的第一和第二行星齿轮组的每一个被可操作地连接到输出部件；和

马达，其可操作地连接到第一齿轮组和连接到第二齿轮组，用于驱动输出部件；

其中，所述第一行星齿轮组的第三齿轮部件和所述第二行星齿轮组的第三齿轮部件中的每一个是内环形齿轮，且各自的第一和第二齿轮组的第三齿轮部件的特点是具有相同的内齿数。

2.如权利要求1所述的起动器，其中，所述第一行星齿轮组的第三齿轮部件和所述第二行星齿轮组的第三齿轮部件中的每一个被可操作地连接到所述输出部件。

3.如权利要求2所述的起动器，其中，所述第一行星齿轮组的第三齿轮部件被附连，用于与所述第二行星齿轮组的第三齿轮部件同步旋转。

4.如权利要求1所述的起动器，还包括第一扭矩传送装置和第二扭矩传送装置，其中，第一扭矩传送装置可接合以将所述第一行星齿轮组的第二齿轮部件和第三齿轮部件中的一个接靠到所述静止部件，且其中，第二扭矩传送装置可接合以将所述第二行星齿轮组的第二齿轮部件和第三齿轮部件中的一个接靠到所述静止部件。

5.如权利要求4所述的起动器，其中，所述第一扭矩传送装置和第二扭矩传送装置中的任一个是可选择性地接合的离合器和可选择性地接合的制动器中的一个。

6.如权利要求4所述的起动器，其中：

将第一扭矩传送装置接合和将第二扭矩传送装置脱离以将扭矩从马达传送到输出轴，从而提供第一发动机起动模式；和

将第二扭矩传送装置接合和将第一扭矩传送装置脱离以将扭矩从马达传送到输出轴，从而提供第二发动机起动模式。

7.如权利要求1所述的起动器，其中，所述马达被可操作地连接到所述第一行星齿轮组的第一齿轮部件和连接到所述第二行星齿轮组的第一齿轮部件。

8.如权利要求7所述的起动器，其中，所述马达经由共同的轴被可操作地连接到所述第一行星齿轮组的第一齿轮部件和连接到所述第二行星齿轮组的第一齿轮部件。

9.如权利要求1所述的起动器，其中:

所述第一行星齿轮组的第一齿轮部件和所述第二行星齿轮组的第一齿轮部件中的每一个是恒星齿轮，且各自的第一和第二齿轮组的第一齿轮部件的特点是具有不同齿数。

10.如权利要求1所述的起动器，其中，所述起动器被配置为由12伏电气系统操作。