CN104908567A - 用于车辆的动力传动系 - Google Patents

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CN104908567A CN201510110001.6A CN201510110001A CN104908567A CN 104908567 A CN104908567 A CN 104908567A CN 201510110001 A CN201510110001 A CN 201510110001A CN 104908567 A CN104908567 A CN 104908567A
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A.G.霍姆斯
M.G.雷诺兹
C.S.纳马杜里
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Abstract

披露了一种动力传动系。环齿轮附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转。马达-发电机包括马达/发电机轴，其可绕与纵向轴线间隔开的第一轴线旋转。起动器机构包括第一起动器齿轮，该第一起动器齿轮能联接至马达/发电机轴并可绕与纵向轴线间隔开的第二轴线旋转。第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此。第一起动器齿轮沿第二轴线在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴，来起动发动机，所述第二位置脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。

Description

用于车辆的动力传动系
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的动力传动系。
背景技术
车辆可包括内燃发动机，内燃发动机联接至变速器和最终驱动器，以旋转使车辆移动的车轮。为了起动非混合动力车辆的发动机，起动器马达可被通电，其致使发动机的曲轴转动并起动发动机。
混合动力电动车辆利用电马达-发电机和内燃发动机二者来提供减少的燃料消耗和排放。一种类型的混合动力电动车辆利用带式-交流发电机-起动器(BAS)。BAS利用马达-发电机，所述马达-发电机通常通过带或带轮系统联接至发动机的曲轴。当制动器在停止信号灯处被释放时，马达-发电机可重新起动发动机，且在再生制动期间，马达-发电机可被发动机旋转。当发动机已经关闭持续延长的时间段时，该类型的混合动力车辆利用独立于马达-发电机的起动器-马达来起动发动机。起动器马达和马达-发电机分立地操作，即，不能联接至彼此。
另一种混合动力电动车辆利用通过行星齿轮和离合器系统联接至内燃发动机的曲轴的马达-发电机。曲轴绕一轴线旋转，且马达-发电机布置为与所述轴线同轴。行星齿轮和离合器系统包括布置为与所述轴线同轴布置的行星齿轮组，且被并入到马达-发电机中，以当发动机已经关闭持续延长的时间段时起动发动机。
又一种混合动力电动车辆利用通过带和带轮系统联接至内燃发动机的曲轴的马达-发电机。该系统包括联接至曲轴的曲轴带轮和联接至马达-发电机的轴的马达-发电机带轮，其中所述带绕带轮布置，以在马达-发电机的轴和曲轴之间传递扭矩。该系统可还包括行星齿轮组和一对离合器，其中，行星齿轮组和离合器联接至曲轴的曲轴带轮，或联接至马达-发电机的轴。曲轴和曲轴带轮可绕第一轴线旋转，马达-发电机的轴和马达-发电机带轮可绕与第一轴线间隔开的第二轴线旋转。通常，离合器中的任一个的促动通过带将曲轴和马达-发电机的轴联接在一起。当行星齿轮组和离合器联接至曲轴带轮时，行星齿轮组和离合器与曲轴带轮的第一轴线同轴，且当行星齿轮组和离合器联接至马达-发电机的轴时，行星齿轮组和离合器与马达-发电机的轴的第二轴线同轴。一个离合器操作为，通过带，以相对于曲轴带轮和马达-发电机带轮的尺寸的比值，将曲轴和马达-发电机的轴可旋转地联接在一起。另一离合器操作为，通过带和行星齿轮组二者，以相对于曲轴带轮和马达-发电机带轮的尺寸的比值以及通过行星齿轮组的比值(即，将这些比值乘在一起)，将曲轴和马达-发电机的轴可旋转地联接在一起。因此，在该带和带轮系统中，全部扭矩流动通过带。该类型的混合动力车辆可仅利用带和带轮系统起动发动机，或利用独立于马达-发电机的起动器马达起动发动机。当利用分立的起动器马达时，起动器马达和马达-发电机分立地操作，即，不能联接至彼此。
发明内容
本公开提供一种用于车辆的动力传动系。动力传动系包括发动机，发动机包括壳体和至少部分地布置在壳体内的曲轴。曲轴可绕纵向轴线旋转。动力传动系还包括环齿轮，该环齿轮附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地(in unison)旋转。另外，动力传动系包括马达-发电机和起动器机构。马达-发电机包括可绕第一轴线旋转的马达/发电机轴。第一轴线与纵向轴线间隔开。起动器机构包括能联接至马达/发电机轴的第一起动器齿轮。第一起动器齿轮可绕第二轴线旋转，第二轴线与纵向轴线间隔开。此外，第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此。第一起动器齿轮沿第二轴线在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴，来起动发动机，所述第二位置脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。
另外，本公开提供另一用于车辆的动力传动系。动力传动系包括发动机，发动机包括壳体和至少部分地布置在壳体内的曲轴。曲轴可绕纵向轴线旋转。动力传动系还包括布置在壳体之外的环齿轮。环齿轮附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转。动力传动系还包括布置在壳体之外的曲轴带轮。曲轴带轮能联接至曲轴的第二远端，使得曲轴带轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转。另外，动力传动系包括马达-发电机，所述马达-发电机可在第一模式下操作来起动发动机，且在发动机起动之后在第二模式下操作。马达-发电机包括马达/发电机轴和马达/发电机带轮，所述马达/发电机带轮能邻近马达-发电机的第一端联接至马达/发电机轴。马达/发电机轴延伸出马达-发电机的第二端。马达-发电机带轮和马达/发电机轴每一个可绕第一轴线旋转，且第一轴线与纵向轴线间隔开。动力传动系进一步包括环形可旋转装置，所述环形可旋转装置绕曲轴带轮和马达/发电机带轮布置，以当马达-发电机处于第二模式中时选择性地旋转马达/发电机带轮，以在曲轴和马达/发电机轴之间选择性地传递扭矩。此外，动力传动系包括起动器机构，起动器机构包括能联接至马达/发电机轴的第一起动器齿轮。当马达-发电机处于第一模式下时，第一起动器齿轮可绕第二轴线旋转。第二轴线与纵向轴线间隔开，且第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此。第一起动器齿轮沿第二轴线在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴，来起动发动机，所述第二位置在发动机起动之后脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。
根据本发明的具体实施方式，提出一种用于车辆的动力传动系，所述动力传动系包括：
发动机，包括壳体和至少部分地布置在壳体内的曲轴，曲轴可绕纵向轴线旋转；
环齿轮，附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
马达-发电机，包括可绕第一轴线旋转的马达/发电机轴，所述第一轴线与纵向轴线间隔开；和
起动器机构，包括能联接至马达/发电机轴的第一起动器齿轮，其中，第一起动器齿轮可绕第二轴线旋转，第二轴线与纵向轴线间隔开，且第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此，第一起动器齿轮沿第二轴线在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴来起动发动机，所述第二位置脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。
优选地，其中，马达-发电机包括马达/发电机齿轮，所述马达/发电机齿轮附连至马达/发电机轴的远端，使得马达/发电机齿轮和马达/发电机轴绕第一轴线一致地旋转。
优选地，起动器机构包括能联接至马达/发电机齿轮的第二起动器齿轮。
优选地，第二起动器齿轮沿第二轴线在第三位置和第四位置之间可移动，所述第三位置接合马达/发电机齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴传递通过马达/发电机齿轮和第二起动器齿轮，所述第四位置与马达/发电机齿轮脱离，以使起动器机构可旋转地与马达-发电机断开。
优选地，起动器机构包括第一轴，该第一轴具有附连至其的第一起动器齿轮，使得第一轴和第一起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第一轴和第一起动器齿轮可沿第二轴线在第一和第二位置之间一致地移动；
起动器机构包括第二轴，该第二轴具有附连至其的第二起动器齿轮，使得第二轴和第二起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第二轴和第二起动器齿轮可沿第二轴线在第三和第四位置之间一致地移动；且
当第一起动器齿轮处于第一位置中且第二起动器齿轮处于第三位置中时，第一和第二轴、第一和第二起动器齿轮、马达/发电机轴和马达/发电机齿轮彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴通过第一和第二起动器齿轮以及环齿轮传递至曲轴以起动发动机。
优选地，第一和第二起动器齿轮中的一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置，这在第一和第二起动器齿轮中的另一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置中的另一个之前发生。
优选地，起动器机构包括中间轴，所述中间轴在第一和第二起动器齿轮之间联接至第一和第二轴，使得中间轴可旋转地将第一和第二轴联接在一起。
优选地，起动器机构包括沿第二轴线彼此隔开的第一端和第二端，第一轴从起动器机构的第一端向外延伸，第二轴从起动器机构的第二端向外延伸。
优选地，动力传动系进一步包括曲轴带轮，所述曲轴带轮布置在壳体之外且能联接至曲轴的第二远端，使得曲轴带轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
其中，马达-发电机包括马达/发电机带轮，所述马达/发电机带轮能邻近马达-发电机的第一端联接至马达/发电机轴，马达/发电机带轮可绕第一轴线旋转；
其中，马达/发电机轴延伸出马达-发电机的第二端，马达-发电机的第一和第二端沿第一轴线彼此间隔开；且
所述动力传动系进一步包括环形可旋转装置，所述环形可旋转装置绕曲轴带轮和马达/发电机带轮布置，以在曲轴和马达/发电机轴之间选择性地传递扭矩。
优选地，所述环形可旋转装置是带。
优选地，动力传动系进一步包括张力器机构，所述张力器机构接合环形可旋转装置，以将第一力施加至其，来张紧环形可旋转装置。
优选地，马达-发电机包括定子和与定子间隔开的转子，转子附连至马达/发电机轴，使得转子和马达/发电机轴可绕第一轴线相对于定子一致地旋转。
根据另一实施方式，提出一种用于车辆的动力传动系，所述动力传动系包括：
发动机，包括壳体和至少部分地布置在壳体内的曲轴，曲轴可绕纵向轴线旋转；
环齿轮，布置在壳体之外且附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
曲轴带轮，布置在壳体之外且能联接至曲轴的第二远端，使得曲轴带轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
马达-发电机，可在第一模式下操作来起动发动机，且在发动机起动之后在第二模式下操作；
其中，马达-发电机包括马达/发电机轴和马达/发电机带轮，所述马达/发电机带轮能邻近马达-发电机的第一端联接至马达/发电机轴，马达/发电机轴延伸出马达-发电机的第二端，且马达-发电机带轮和马达/发电机轴每一个可绕第一轴线旋转，且第一轴线与纵向轴线间隔开；
环形可旋转装置，绕曲轴带轮和马达/发电机带轮布置，以当马达-发电机处于第二模式中时选择性地旋转马达/发电机带轮，以在曲轴和马达/发电机轴之间选择性地传递扭矩；和
起动器机构，包括能联接至马达/发电机轴的第一起动器齿轮，当马达-发电机处于第一模式下时，第一起动器齿轮可绕第二轴线旋转，第二轴线与纵向轴线间隔开，且第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此，第一起动器齿轮沿第二轴线在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴来起动发动机，所述第二位置在发动机起动之后脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。
优选地，马达-发电机包括马达/发电机齿轮，所述马达/发电机齿轮附连至马达/发电机轴的远端，使得马达/发电机齿轮和马达/发电机轴可绕第一轴线一致地旋转。
优选地，起动器机构包括能联接至马达/发电机齿轮的第二起动器齿轮。
优选地，第二起动器齿轮沿第二轴线在第三位置和第四位置之间可移动，所述第三位置接合马达/发电机齿轮使得扭矩从马达/发电机轴传递通过马达/发电机齿轮和第二起动器齿轮，所述第四位置与马达/发电机齿轮脱离，以将起动器机构与马达-发电机断开。
优选地，起动器机构包括第一轴，该第一轴具有附连至其的第一起动器齿轮，使得第一轴和第一起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第一轴和第一起动器齿轮可沿第二轴线在第一和第二位置之间一致地移动；
起动器机构包括第二轴，该第二轴具有附连至其的第二起动器齿轮，使得第二轴和第二起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第二轴和第二起动器齿轮可沿第二轴线在第三和第四位置之间一致地移动；且
当第一起动器齿轮处于第一位置中且第二起动器齿轮处于第三位置中时，第一和第二轴、第一和第二起动器齿轮、马达/发电机轴和马达/发电机齿轮彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴通过第一和第二起动器齿轮以及环齿轮传递至曲轴以起动发动机。
优选地，第一和第二起动器齿轮中的一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置，这在第一和第二起动器齿轮中的另一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置中的另一个之前发生。
优选地，起动器机构包括中间轴，所述中间轴在第一和第二驱动器齿轮之间联接至第一和第二轴，使得中间轴可旋转地将第一和第二轴联接在一起。
优选地，起动器机构包括沿第二轴线彼此隔开的第一端和第二端，第一轴从起动器机构的第一端向外延伸，第二轴从起动器机构的第二端向外延伸。
详细描述和附图或视图支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。
附图说明
图1是第一实施例的动力传动系的示意侧视图；
图2是图1的动力传动系的示意性端视图；
图3是第二实施例的动力传动系的示意侧视图；
图4是图3的动力传动系的示意性端视图；
图5是第三实施例的动力传动系的示意侧视图；
图6是图5的动力传动系的示意性端视图；
图7是第四实施例的动力传动系的示意侧视图；
图8是图7的动力传动系的示意性端视图；
图9是第五实施例的动力传动系的示意侧视图；
图10是图9的动力传动系的示意性侧视图；
图11是用于图1-10的马达-发电机的示意性片段截面图；
图12是用于图1和2的实施例的起动器机构的示意性局部截面图；
图13是用于图3和4的实施例的起动器机构的示意性局部截面图；
图14是用于图5和6的实施例的起动器机构的示意性局部截面图；
图15是用于图7和8的实施例的起动器机构的示意性局部截面图；
图16是用于图9和10的实施例的起动器机构的示意性局部截面图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记在几幅图中指向相同或对应的部件，用于车辆的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E多个实施例被总体示出。可利用动力传动系20A、20B、20C、20D、20E的车辆可以是汽车，诸如客车、卡车等。意识到的是，车辆可替代地为非汽车，诸如，农用车、海用车、航空车等。此外，车辆可以是利用在此披露的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E的混合动力车辆。意识到的是，车辆可以是能够利用在此披露的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E的任何其他合适的车辆。
通常，用于此处每一个实施例的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E可包括发动机22、变速器和最终驱动器，它们能联接至彼此，以旋转车辆车轮来推进车辆。发动机22可包括输出构件24或曲轴24，其能联接至变速器的输入构件。变速器可包括传动装置和一个或多个离合器，扭矩通过其被从发动机22的输出构件24传递至变速器的输入构件，随后传递至最终驱动器，并传出至车轮以移动车辆。车轮可以是车辆的前车轮或后车轮。前和/或后车轮可由动力传动系20A、20B、20C、20D、20E提供动力。
每一个实施例(图1-10中示出)的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E包括如上所述的发动机22，并可包括能联接至发动机22的机电设备。例如，发动机22可以是内燃发动机。发动机22包括壳体26和至少部分地布置在壳体26内的曲轴24。曲轴24可绕纵向轴线28旋转。在图中，曲轴24被示意性地示出以用于说明目的，而没有任何特定特征结构，且应意识到，曲轴24可具有与发动机22的其他部件配合的各种配置。发动机22可还包括汽缸、一个或多个连接杆、活塞、阀等，它们将不再进一步讨论。将意识到，发动机22可设计为以汽油或柴油燃料等操作。此外，机电设备包括各种部件，其中一些部件在下文讨论。
继续参考图1-10，每一个实施例的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E还包括环齿轮30。在一些实施例中，环齿轮30布置在发动机22的壳体26之外。环齿轮30附连至曲轴24的第一远端32，使得环齿轮30和曲轴24可绕纵向轴线28一致地旋转。简单地说，环齿轮30和曲轴24可作为一单元绕纵向轴线28旋转。
另外，每一个实施例(参见图1-10)的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E可包括第二可旋转元件34，诸如曲轴带轮34，其可绕纵向轴线28旋转。在一些实施例中，曲轴带轮34布置在发动机22的壳体26之外。环齿轮34附连至曲轴24的第一远端36，使得环齿轮34和曲轴24可绕纵向轴线28一致地旋转。具体地，联接可包括曲轴带轮34直接联接至曲轴24或通过另一机构的操作间接联接至曲轴24，所述另一机构诸如离合器，如下进一步讨论的。总体上，曲轴24的第一和第二远端32、36可沿纵向轴线28彼此间隔开。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑曲轴24。还应意识到，第二可旋转构件34可以是链齿轮等，而不是带轮。
此外，每一个实施例(参见图1-10)的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E还包括马达-发电机38。简单地说，马达-发电机38可操作为马达或发电机。动力传动系20A、20B、20C、20D、20E可称为动力传动系，这是因为动力传动系20A、20B、20C、20D、20E利用可有助于减少车辆的燃料消耗和排放的马达-发电机38。例如，马达-发电机38可被用作马达来起动发动机22(利用下述齿轮)或用作扭矩辅助装置，当车辆正在移动时，所述扭矩辅助装置提供扭矩至曲轴24，以有助于推进车辆(利用下述环形可旋转装置62)。作为另一例子，马达-发电机38可用作发电机来发电或为能量存储装置40(诸如电池)再充电。当马达-发电机38正在发电时，电力可驱动车辆的各附属装置。
一种合适的马达-发电机38是无刷电马达-发电机。另外，马达-发电机38可以是交流电流(AC)马达-发电机，或任何其他合适的马达-发电机。例如，正从AC马达-发电机38输出的扭矩可以是从约15.0牛米(Nm)至约25.0牛米(Nm)。作为另一例子，正从AC马达-发电机38输出的扭矩可以是从约15.0牛米(Nm)至约20.0牛米(Nm)。将意识到，正从马达-发电机38输出的扭矩可以不同于上述指出的值。马达-发电机38提供减少的扭矩需求(例如与在背景部分中讨论的BAS相比较)，这允许马达-发电机38的体积尺寸减小，且还允许马达-发电机38的减少的功率需求。因此，如上所述，利用马达-发电机38可减少成本。
马达-发电机38可联接至发动机22的壳体26之外和/或被通过邻近于发动机22的任何合适的部件支撑。马达-发电机38可由任何合适的方法支撑，诸如，紧固件、支架、托架等。马达-发电机38可在第一模式下操作来起动发动机22，且在发动机22起动之后在第二模式下操作。例如，当发动机22已经关闭时，即，持续延长的时间段或短时间段时，第一模式发生。短时间段可以是当发动机22已经在停车处(诸如停车信号灯等)关闭的时候，同时车辆点火器仍开启。延长的时间段可以是发动机22已经被整夜关闭的时候或点火器已经被关掉持续任何时间段的时候等。当马达-发电机38正操作为扭矩辅助、再生制动、发电、或为能量存储装置40再充电时，第二模式发生，同时车辆的点火器仍开启。
马达-发电机38包括可绕第一轴线44旋转的马达/发电机轴42。在一些操作中，当马达/发电机轴42旋转时，扭矩可被传递至曲轴24，如下进一步所述的。此外，马达/发电机轴42不沿第一轴线44移动。如在图2、4、6、8和9中最佳示出的，第一轴线44与纵向轴线28间隔开。在一些实施例中，第一轴线44和纵向轴线28彼此间隔开且大致彼此平行。因此，马达/发电机轴42和曲轴24彼此偏移。应意识到，马达/发电机轴42可被分成多于一件，例如，多于一件以容纳一个或多个离合器的操作等。
马达-发电机38可包括第一可旋转元件46，诸如马达/发电机带轮46，其可绕第一轴线44旋转。第一可旋转元件46能联接至马达/发电机轴42。更具体地，马达/发电机带轮46能邻近于马达-发电机38的第一端48联接至马达/发电机轴42。能联接可包括马达/发电机带轮46直接联接至马达/发电机轴42或通过另一机构的操作间接联接至马达/发电机轴42，所述另一机构诸如离合器，如下进一步讨论的。对于一些操作，马达/发电机轴42和马达/发电机带轮46可绕第一轴线44一致地旋转。在其他操作中，马达/发电机轴42和马达/发电机带轮46可不一致地旋转，即，可分立地旋转或一个可旋转而另一个保持静止(不旋转)。
马达/发电机轴42可延伸出马达-发电机38的第二端50。总体上，马达-发电机38的第一和第二端48、50可沿第一轴线44彼此间隔开。具体地，马达-发电机38可包括具有第一端和第二端48、50的壳体。因此，马达/发电机轴42至少部分地布置在马达-发电机38的壳体内。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑马达/发电机轴42。还应意识到，第一可旋转构件46可以是链齿轮等，而不是带轮。
参考图11，这些动力传动系实施例20A、20B、20C、20D、20E中的每一个的马达-发电机38可包括定子52和与定子52间隔开的转子54。转子54附连至马达/发电机轴42，使得转子54和马达/发电机轴42可绕第一轴线44相对于定子52一致地旋转。简单地说，转子54和马达/发电机轴42作为一单元绕第一轴线44可旋转，同时定子52保持静止。定子52与能量存储装置40电连通。例如，当马达-发电机38作为马达工作时，存储在能量存储装置40中的电力可被供应至定子52/转子54，以致使转子54的旋转，且最终起动发动机22。作为另一例子，当马达-发电机38作为发电机工作时，来自正绕第一轴线44旋转的转子54的扭矩被转换为电功率，所述电力可被存储在能量存储装置40中，用于后来使用。
参考图1、3、5、7、10和11，这些实施例中的每一个的马达-发电机38可还包括电气装置56。例如，电气装置56可包括集成的功率逆变器，其将由能量存储装置40提供的直流电流转换为交流电流，为作为马达工作的马达-发电机38提供动力。此外，当马达-发电机38作为发电机工作时，集成的功率逆变器可将交流电流转换为直流电流，以被存储在能量存储装置40中。因此，集成的功率逆变器可与定子52电连通，以将马达-发电机38操作为马达或操作为发电机。电气装置56可包括一个或多个传感器(譬如，检测马达/发电机轴42的位置的马达位置传感器)、控制器、冷却电气装置56的风扇60(参见图11)等。
转至图1-10，动力传动系20A、20B、20C、20D、20E的每一个实施例可还包括环形可旋转装置62，即，不具有端部的装置，绕曲轴带轮34和马达/发电机带轮46布置，以在曲轴24和马达/发电机轴42之间选择性地传递扭矩。换句话说，环形可旋转装置62绕第一和第二可旋转元件46、34布置，以在第一和第二可旋转元件46、34之间传递扭矩。具体地，环形可旋转装置62绕曲轴带轮34和马达/发电机带轮46布置，以当马达-发电机38处于模式中时选择性地旋转马达/发电机带轮46，以在曲轴24和马达/发电机轴42之间传递扭矩。例如，在一些操作中，马达/发电机带轮46通过环形可旋转装置62进行的旋转相应地旋转马达/发电机轴42。
在一些实施例中，环形可旋转装置62是带。带可以是有肋的带、扁平带或任何其他合适的构形。因此，马达-发电机38可通过环形可旋转装置62和带轮34、46联接至发动机22的曲轴24。在一些实施例中，环形可旋转装置62可以指链而不是带，且链轮可以与所述链一起使用，而不是带轮34、36。
每一个实施例(参见图1、3、5、7和10)的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E还可包括起动器机构64。起动器机构64可联接至发动机22的壳体26之外和/或通过邻近于发动机22的任何合适的部件支撑。起动器机构64可被任何合适的方法支撑，诸如，紧固件、支架、托架等。
通常，起动器机构64和马达-发电机38能联接至彼此。起动器机构64可操作为通过利用马达-发电机38而起动发动机22。具体地，当马达-发电机38处于第一模式下时马达-发电机38和起动器机构64配合，以起动发动机22。当马达发电机38在第二模式下操作时，起动器机构64不操作。
当发动机22已经关闭持续任何时间段(即，短或长)时，起动器机构64和马达-发电机38能联接至彼此，例如，通过各轴(一个或多个)和/或齿轮(一个或多个)的选择性和/或连续接合，以起动发动机22。因此，能联接可包括各部件的选择性联接和/或各部件的连续联接。当马达-发电机38处于第一模式下时，起动器机构64与马达-发电机38配合，以起动发动机22，无论发动机22已经在停车处关闭或整夜关闭。起动器机构64和马达-发电机38能在不同配置中联接至彼此(这些实施例中的每一个在下文中被进一步讨论)。马达-发电机38和起动器机构64能联接至彼此，诸如通过轴/齿轮，以在所有天气条件(诸如在潮湿、结冰和/或寒冷条件等)下提供发动机22的可靠起动，同时，通过最小化在发动机22起动期间来自施加至环形可旋转装置62的负载的高扭矩水平，来最小化环形可旋转装置62的噪音或滑移。此外，马达-发电机38和起动器机构64能联接至彼此，诸如通过轴/齿轮，以允许与发电和扭矩辅助(利用可旋转元件)相比，马达-发电机38具有用于起动和重新起动发动机22(利用齿轮)的不同比值。例如，在发动机22的起动期间，马达/发电机轴42和曲轴24之间的比值可以是6:1或更高，而在发动机22已经起动之后，在发电期间，马达/发电机轴42和曲轴24之间的比值可以是4:1或更低(诸如3:1)。在一些实施例中，起动器机构64和马达-发电机38可一个接着一个被促动，即，一先一后地被促动，以起动发动机22。对于在此的所有实施例，一先一后地促动起动器机构64和马达-发电机38可避免齿接(tooth-butt)情况，如下对于各实施例进一步讨论的。
如在图1、3、5、7和10中较佳示出的，起动器机构64包括第一齿轮66，还称为第一起动器齿轮66，能联接至马达/发电机轴42。第一起动器齿轮66可通过各齿轮和/或轴的接合而能联接至马达/发电机轴42，如下对于每一个实施例讨论的。此外，第一起动器齿轮66可绕第二轴线68旋转。一般地，第二轴线68与纵向轴线28间隔开。具体地，马达-发电机38处于第一模式下时，第一起动器齿轮66可绕第二轴线68旋转。换句话说，当第一模式中发动机22要起动时，第一起动器齿轮66移动至与环齿轮30接合，以旋转环齿轮30和曲轴24，来起动发动机22。在发动机22起动之后，第一起动器齿轮66远离环齿轮30移动，使得当曲轴24继续旋转时，第一起动器齿轮66脱离环齿轮30。第一起动器齿轮66沿第二轴线68在第一位置和第二位置之间可移动，所述第一位置接合环齿轮20，使得扭矩从马达/发电机轴42通过第一起动器齿轮66和环齿轮30传递至曲轴24，来起动发动机22，所述第二位置脱离环齿轮30，以可旋转地断开起动器机构64与环齿轮。与环齿轮30脱离的第二位置可在发动机22起动之后将起动器机构64旋转地从环齿轮30断开。第一起动器齿轮66的第一位置在图1、3、5、7和10中较佳示出。第一起动器齿轮66的第二位置在图12-16中较佳示出。第一起动器齿轮66和环齿轮30被选择性地咬合至彼此，以在所有天气条件(诸如在潮湿、结冰和/或寒冷条件等期间)下提供发动机22的起动，同时保持这些部件的成本低。
参考图12-16，起动器机构64可包括至少一个线性促动器70，以将第一起动器齿轮66移动至第一和第二位置中的一个。对于图12的实施例，可利用多个线性促动器70。线性促动器70可被选择性地激励，以沿第二轴线68移动第一起动器齿轮66。线性促动器70可以是各种配置，且非限制性的例子可包括螺线管、驱动滚珠螺杆机构的电马达、形状记忆合金促动器、电活性(electro-active)聚合物促动器等。对于形状记忆合金促动器，选择性地激励材料(诸如合金)，可改变材料的形状，其致使第一起动器齿轮66沿第二轴线68移动。对于电活性聚合物促动器，选择性地激励材料(诸如聚合物)，可改变材料的形状，以使第一起动器齿轮66沿第二轴线68移动。
利用螺线管示例的线性促动器70的操作在下文中详细描述。一般地，螺线管可用于沿第二轴线68将第一起动器齿轮66移动至第一和第二位置中的一个。螺线管可布置在起动器机构64内、外或部分地在外，或可在任何其他合适的位置中。螺线管可包括被选择性地磁化的线圈71，以及在线圈71被磁化时被吸引至线圈71的芯部73。当芯部73联接至第一起动器齿轮66时，芯部73被选择性地吸引至线圈71。当芯部73被吸引至线圈71时，第一起动器齿轮66移动至与环齿轮30的接合中。因此，线圈71保持静止，而芯部73可选择性地移动。应意识到，螺线管可以是与上述讨论不用的配置。例如，线圈71可以关于第二轴线68同心或偏心，或线圈71可布置在一侧处。芯部73可由铁磁材料或任何其他合适的材料形成，所述材料可当线圈71被磁化时被吸引至线圈71。
此外，起动器机构64可包括至少一个复位机构70，以将第一起动器齿轮66移动回至第一和第二位置中的一个。例如，当螺线管被激励时，第一起动器齿轮66可移动至第一位置以接合环齿轮30，当螺线管被去激励时，复位机构72可将第一起动器齿轮66移动至第二位置。
复位机构72可包括偏压构件74，以将第一起动器齿轮66偏压回至第一和第二位置中的一个。偏压构件74可以是螺旋弹簧或移动第一起动器齿轮66的任何其他合适的偏压构件。将意识到，一个或多个肩部76可联接至第一起动器齿轮66和起动器机构64的内部，以提供用于偏压构件74的反作用表面，以将第一起动器齿轮66移动回至第一和第二位置中的一个。应意识到，复位机构72可替代地被电子地促动。
此外，动力传动系实施例20A、20B、20C、20D、20E中的每一个可包括第一离合器78，其能联接至马达/发电机带轮46和曲轴带轮34中的一个。仅为了说明目的，第一离合器78在图1-8中示出为联接至马达/发电机带轮46，第一离合器78在图9和10中示出为联接至曲轴带轮34。当曲轴24和马达/发电机轴42具有相同旋转速度时，在图1-8的实施例中，第一离合器78是可选的。换句话说，当齿轮比在曲轴24和马达/发电机轴42之间产生的旋转速度与带轮比会在曲轴24和马达/发电机轴42之间产生的旋转速度相同时，第一离合器78是可选的，或反之亦然。当第一离合器78联接至马达/发电机带轮46时，第一离合器78选择性地断开马达/发电机带轮46和马达/发电机轴42之间的旋转。当第一离合器78联接至曲轴带轮34时，第一离合器78将曲轴带轮34和曲轴24之间的旋转选择性地断开。应意识到，第一离合器78可包括多个板等。当第一离合器78能联接至马达/发电机带轮46时，马达/发电机带轮46将通过第一离合器78的操作而选择性地联接至马达/发电机带轮42。类似地，当第一离合器78能联接至曲轴带轮34时，曲轴带轮34通过第一离合器78的操作而选择性地联接至曲轴24。
如图9和10所示的，空调装置80可联接至环形可旋转装置62。空调装置80可包括第一带轮82，其中环形可旋转装置62绕曲轴带轮34、马达/发电机带轮46和第一带轮82布置。因此，马达-发电机38和空调装置80可通过环形可旋转装置62和带轮34、46、82联接至彼此。例如，第一带轮82通过环形可旋转装置62进行的旋转可相应地旋转空调装置80内的轴，以操作空调装置80。空调装置80操作为将冷空气供应至车辆的乘客舱中。空调装置80可包括压缩机84和在此没有具体讨论的其他部件。应意识到，空调装置80是一个例子，且其他附属装置，诸如冷却剂泵等，可联接至环形可旋转装置62。
当第一离合器78联接至曲轴带轮34时，第一离合器78可操作为使曲轴24和曲轴带轮34之间的旋转选择性地断开，这允许空调装置80在发动机22关闭时工作。因此，当发动机22关闭时，马达-发电机38可操作为马达，以旋转环形可旋转装置62和旋转第一带轮82，以运行空调装置80来冷却乘客舱，而不旋转曲轴24。这样，当发动机22保持关闭时，马达-发电机38可在第三模式下操作，以操作各附属装置，诸如空调装置80、冷却剂泵等。应意识到，当车辆的点火器开启同时发动机22关闭时，马达-发电机38在第三模式下操作。
继续参考图9和10，空调装置80可包括离合器86，所述离合器86联接至空调装置80的第一带轮82。离合器86可取决于空调装置80是否要被操作而使第一带轮82和空调装置的轴选择性地断开。尽管空调装置80仅示出用于图9和10的动力传动系实施例20E，但空调装置80可在本文中的动力传动系20A、20B、20C、20D的任何其他实施例中使用，且可与图9和10中所示的大致相同地取向/配置。如上所述，第一离合器78可断开曲轴带轮34，以防止在当发动机22关闭时空调装置80正被马达-发电机38操作期间曲轴24的旋转。应意识到，空调装置80对于本文中的实施例是可选的。还应意识到，空调装置80的离合器86可包括多个板，等。
如图9中所示，张力器机构88可接合环形可旋转装置62，以将第一力施加至其，来张紧环形可旋转装置62。张力器机构88可包括选择性地接合环形可旋转装置62的接合构件90。接合构件90例如可往复移动，以可选地调整环形可旋转装置62上的张力。接合构件90能够可选地增加或减少施加至环形可旋转装置62的张力的量。此外，当期望时，接合构件90能够可选地与环形可旋转装置62脱离。例如，当接合构件90不接触环形可旋转装置62时，环形可旋转装置62可在发动机22的起动期间可旋转地连接曲轴带轮34、马达/发电机带轮46和/或第一带轮82，例如，传递扭矩，或环形可旋转装置62可滑移，使得环形可旋转装置62在发动机22的起动期间不旋转地连接曲轴带轮34、马达/发电机带轮46和/或第一带轮82，例如，不传递扭矩。因此，当环形可旋转装置62可滑移时，张力器机构88可用作离合器，这样，当张力器机构88用于在马达/发电机轴42和曲轴24之间选择性地传递扭矩时，第一离合器78可被消除。张力器机构88可以是可变促动器或调整施加至环形可旋转装置62的张力的任何其他合适的促动器或机构。施加至环形可旋转装置62的张力可基于发动机操作条件或车辆操作条件而被调整。
另外，应意识到，多个张力器机构88可被利用，且可如上所述地工作。例如，张力器机构88可用于接合环形可旋转装置62，其中，一个张力器机构88选择性地施加第一力至环形可旋转装置62，而另一张力器机构88选择性地施加第二力至环形可旋转装置62。第一和第二力可以是不同的或基本相同是。尽管张力器机构88仅示出用于图9和10的动力传动系实施例20E，但张力器机构88可在本文中的动力传动系20A、20B、20C、20D的任何其他实施例中使用，且可与图9中所示的大致相同地取向/配置。应意识到，张力器机构(一个或多个)88可包括本文中未具体讨论的其他部件。还应意识到，张力器机构(一个或多个)88对于本文中所有的实施例是可选的。
当用户期望起动车辆的发动机22时，钥匙接通事件发生，诸如，在点火器中转动钥匙或按下按钮等。该钥匙接通事件致使主控制器92与起动器机构64和马达-发电机38通信，以准备起动发动机22。主控制器92可与马达-发电机38的电气装置56通信，以在第一和第二模式中的一个下操作。为了起动发动机22，马达-发电机38在第一模式下作为马达操作，以旋转马达/发电机轴42并因此旋转第一起动器齿轮66，以传递扭矩。这样，起动器机构64不具有马达，且当起动发动机22时，第一起动器齿轮66的旋转由马达-发电机38提供。来自能量存储装置40的功率或电流被递送至作为马达操作的马达-发电机38，以起动发动机22。
此外，主控制器92与起动器机构64通信，以沿第二轴线68将第一起动器齿轮66移动为与环齿轮30接合，来起动发动机22。具体地，主控制器92信号通知起动器机构64激励线性促动器70，所述线性促动器70致使第一起动器齿轮66相应地移动为与环齿轮30接合，来起动发动机22。因此，当马达/发电机轴42旋转时，该旋转将致使第一起动器齿轮66旋转，其致使当第一起动器齿轮66接合环齿轮30时环齿轮30旋转。环齿轮30的旋转致使曲轴24旋转以起动发动机22。简单地说，马达/发电机轴42通过第一起动器齿轮66和环齿轮30传递扭矩至曲轴24，以起动发动机22。
一旦发动机22起动，主控制器92与起动器机构64通信，以使第一起动器齿轮66沿第二轴线68远离环齿轮30移动，使得第一起动器齿轮66和环齿轮30彼此脱离。具体地，主控制器92信号通知起动器机构64来将线性促动器70去激励，其允许复位机构72将第一起动器齿轮66沿第二轴线68远离环齿轮30移动。一旦发动机22起动，曲轴24可继续旋转，而没有来自起动器机构64/马达-发电机38的辅助。
主控制器92可以是与车辆的各部件通信的电子控制模块的一部分。主控制器92包括处理器94和存储器96，用于与马达-发电机38起动器机构64和/或诸如空调装置的附属装置、冷却剂泵等通信的指令被记录在所述存储器上。主控制器92配置为经由处理器94执行来自存储器96的指令。例如，主控制器92可以是主机或分布式系统，例如，诸如数字计算机或微型计算机的计算机，其用作车辆控制模块，和/或为比例-积分-微分(PID)控制器装置，其具有处理器，以及，为存储器96，有形非瞬时计算机可读存储器，诸如只读存储器(ROM)或闪存。主控制器92可还具有随机存取存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和/或数字-模拟(D/A)电路、和任何所需的输入/输出电路和相关联装置，以及任何所需信号调制和/或信号缓冲电路。因此，主控制器92可包括监控和控制马达-发电机38、起动器机构64和/或诸如空调装置80的附属装置等所需的所有软件、硬件、存储器96、算法、连接器、传感器等。这样，控制方法可体现为与主控制器92相关的软件或固件。应意识到，主控制器92可还包括能够分析来自各传感器的数据、比较数据、做出控制和监控马达-发电机38、起动器机构64和/或空调装置80等所需的必要决定的任何装置。
参考如图1-6中所示的动力传动系实施例20A、20B、20C，起动器机构64可包括第一端98和第二端100，所述第一端98和第二端100沿第二轴线68彼此间隔开。具体地，起动器机构64可包括具有第一端和第二端98、100的壳体。第一起动器齿轮66可邻近于起动器机构64的第一端98布置。马达/发电机轴42能联接至与起动器机构64的第二端100邻近的起动器机构64。此外，在这些实施例中，马达-发电机38可包括马达/发电机齿轮102，该马达/发电机齿轮102附连至马达/发电机轴42的远端104，使得马达/发电机齿轮102和马达/发电机轴42绕第一轴线44一致地旋转。换句话说，马达/发电机齿轮102和马达/发电机轴42可作为一单元绕第一轴线44旋转。马达/发电机齿轮102邻近于马达/发电机38的第二端50布置，且马达/发电机带轮46邻近于马达-发电机38的第一端48布置。因此，马达/发电机齿轮102和马达/发电机带轮46可布置在马达/发电机38的相对端部处。另外，在这些实施例中，起动器机构64可包括第二齿轮106，也称为第二起动器齿轮106，能联接至马达/发电机齿轮102。如在图2、4和6中较佳示出的，第一和第二轴线44、68彼此间隔开且大致平行于彼此。
回到图1-4的动力传动系实施例20A、20B，第二起动器齿轮106沿第二轴线68在第三位置和第四位置之间可移动，所述第三位置接合马达/发电机齿轮102，使得扭矩从马达/发电机轴42传递通过马达/发电机齿轮102和第二起动器齿轮106，所述第四位置与马达/发电机齿轮102脱离，以旋转地断开起动器机构64与马达-发电机38。因此，当在第四位置中时，扭矩不会在马达发电机38和起动器机构64之间被传递至曲轴24。一般地，当第一起动器齿轮66移动至第一位置时，第二起动器齿轮106移动至第三位置。类似地，当第一起动器齿轮66移动至第二位置时，第二起动器齿轮106移动至第四位置。第二起动器齿轮106的第三位置在图1和3中较佳示出。第二起动器齿轮106的第四位置在图2和4中示出。
具体参考图1、2和12的动力传动系实施例20A，起动器机构64可包括第一轴108，所述第一轴108具有附连至其的第一起动器齿轮66。在该实施例中，第一轴108和第一起动器齿轮66可绕第二轴线68一致地旋转。另外，在该实施例中，第一轴108和第一起动器齿轮66可沿第二轴线68在第一和第二位置之间一致地移动。换句话说，第一轴108和第一起动器齿轮66可作为一单元绕第二轴线68旋转和沿第二轴线68移动。此外，马达/发电机轴42和第一轴108彼此偏移(参见图1)。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑第一轴108。
继续参考图1、2和12的动力传动系实施例20A，起动器机构64可包括第二轴110，所述第二轴108具有附连至其的第二起动器齿轮106。在该实施例中，第二轴110和第二起动器齿轮106可绕第二轴线68一致地旋转。另外，在该实施例中，第二轴110和第二起动器齿轮106可沿第二轴线68在第三和第四位置之间一致地移动。换句话说，第二轴110和第二起动器齿轮106可作为一单元绕第二轴线68旋转和沿第二轴线68移动。第一和第二轴108、110每一个从起动器机构64向外延伸。更具体地，第一轴108从起动器机构64的第一端98向外延伸，第二轴110从起动器机构64的第二端100向外延伸。第一和第二起动器齿轮66、106可沿第二轴线68沿相反的方向移动，且因此，第一和第二轴108、110可相应地沿相反方向移动。当第一起动器齿轮66处于第一位置中且第二起动器齿轮106处于第三位置中时，第一和第二轴108、110，第一和第二起动器齿轮66、106，马达/发电机轴42和马达/发电机齿轮102彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴42传递通过第一和第二起动器齿轮66、106以及环齿轮30至曲轴24，以起动发动机22。如在图1中较佳示出的，马达/发电机轴42和第二轴110彼此偏移，同时第一和第二轴108、110沿第二轴线68彼此间隔开。换句话说，第一和第二轴108、110沿第二轴线68同心。
在该实施例中，多个螺线管和多个复位机构72可如图12中所示的使用，其中一个芯部73和一个肩部76附连至第一轴108，且另一芯部73和另一肩部76附连至第二轴110。因此，附连至第一轴108的芯部73和肩部76可同时移动，附连至第二轴110的芯部73和肩部76可同时移动。
此外，在该动力传动系20A(图1、2和12)中，起动器机构64可包括中间轴112，所述中间轴112在第一和第二起动器齿轮66、106之间联接至第一和第二轴108、110，使得中间轴112能够将第一和第二轴108、110可旋转地联接在一起。换句话说，当第一和第二轴108、110沿第二轴线68往复移动时，第一和第二轴108、110保持为与中间轴112接合。中间轴112可以是允许第一和第二轴108、110沿第二轴线68移动、同时还将第一和第二轴108、110旋转地联接在一起的任何合适的配置。例如，第一和第二轴108、110可沿第二轴线68在中间轴112内移动，且这些轴108、110可带有花键或可以使彼此配合的任何其他合适的配置。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑第二轴110和/或中间轴112。
在图1、2和12的实施例中，第一和第二起动器齿轮66、106中的一个可沿第二轴线68移动至相应的第一和第三位置(在第一和第二起动器齿轮66、106中的另一个沿第二轴线68移动至相应的第一和第三位置中的另一个之前)。换句话说，第一和第二起动器齿轮66、106可一先一后地移动。因此，例如，第一起动器齿轮66可在第二起动器齿轮106移动至第三位置时移动至第一位置，以及替代地，第二起动器齿轮106可在第一起动器齿轮66移动至第一位置之前移动至第三位置。作为另一例子，第一起动器齿轮66可在第二起动器齿轮106移动至第四位置时移动至第二位置，以及替代地，第二起动器齿轮106可在第一起动器齿轮66移动至第二位置之前移动至第四位置。
随着马达/发电机轴42开始旋转(即，马达/发电机轴42的非常慢的旋转)以起动发动机22，第二起动器齿轮106可在马达/发电机轴42的非常慢的旋转期间移动进入与马达/发电机齿轮102的接合，这可避免相应齿轮102、106的齿初始对准以邻接彼此(而不是啮合在一起)的齿接情况。同样内容应用于第一起动器齿轮66。这样，第一和第二起动器齿轮66、106的一先一后的移动可防止上述的齿接情况。
此外，在图1、2和12的实施例中，不是第一和第二起动器齿轮66、106中的一个在第一和第二起动器齿轮66、106中的另一个之前移动，而是第一和第二起动器齿轮66、106可在相应位置之间同时移动。因此，第一起动器齿轮66可移动至第一位置，第二起动器齿轮106可同时移动至第三位置。作为另一例子，第一起动器齿轮66可移动至第二位置，第二起动器齿轮106可同时移动至第四位置。
具体参考图3、4和13的动力传动系实施例20B，起动器机构64可包括细长的轴114，所述细长的轴114沿第二轴线68延伸通过起动器机构64。细长的轴114具有第一端部分116和第二端部分118，所述第一端部分116布置在起动器机构64的第一端98外侧，所述第二端部分118布置在起动器机构64的第二端100外侧。第一起动器齿轮66附连至第一端部分116，第二起动器齿轮106附连至第二端部分118。在该实施例中，马达/发电机轴42和细长的轴114彼此偏移。此外，在该实施例中，如图13中所示，可利用一个螺线管和一个复位机构72，其中一个芯部73和一个肩部76附连至细长的轴114。因此，附连至细长的轴114的芯部73和肩部76可同时移动。
一般地，第一齿轮66附连至第一端部分116，且第二齿轮106附连至第二端部分118，使得细长的轴114沿第二轴线68的移动同时将第一和第二齿轮66、106分别移动至和移动出与环齿轮30和马达/发电机齿轮102的接合。细长的轴114沿第二轴线68的移动同时将第一起动器齿轮66移动至第一和第二位置中的一个，以及将第二起动器齿轮106移动至相应的第三和第四位置。例如，当细长的轴114沿第二轴线68沿一个方向移动时，第一起动器齿轮66同时移动至第一位置，且第二起动器齿轮106同时沿相同方向移动至第三位置。作为另一例子，当细长的轴114沿第二轴线68沿相反方向移动时，第一起动器齿轮66同时移动至第二位置，且第二起动器齿轮106同时沿相同方向移动至第四位置。另外，第一和第二起动器齿轮66、106以及细长的轴114可绕第二轴线68一致地旋转。简单地说，第一和第二起动器齿轮66、106以及细长的轴114可作为一单元绕第二轴线68旋转以及沿第二轴线移动。当在第三位置中时第二起动器齿轮106接合马达/发电机齿轮102，以可旋转地连接马达/发电机轴42和细长的轴114，以最终起动发动机22。因此，当第一起动器齿轮66处于第一位置中且第二起动器齿轮106处于第三位置中时，细长的轴114，第一和第二起动器齿轮66、106，马达/发电机轴42和马达/发电机齿轮102彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴42通过第一和第二起动器齿轮66、106以及环齿轮30传递至曲轴24以起动发动机22。当在第四位置中时第二起动器齿轮106与马达/发电机齿轮102脱离，以使马达/发电机轴42和细长的轴114可旋转地断开，以最终使马达-发电机38和起动器机构64断开。应意识到，齿轮30、66、102、106中的一个或多个可布置/配置为允许第一和第二起动器齿轮66、106的一先一后的接合，以避免上述齿接情况。还应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑细长的轴114。
回到图5、6和14的动力传动系实施例20C，起动器机构64可包括第一轴120，所述第一轴具有附连至其的第一起动器齿轮66。在该实施例中，第一轴120和第一起动器齿轮66可绕第二轴线68一致地旋转。另外，在该实施例中，第一轴120和第一起动器齿轮66可沿第二轴线68在第一和第二位置之间一致地移动。简单地说，第一起动器齿轮66、106以及第一轴120可作为一单元绕第二轴线68旋转以及沿第二轴线移动。最佳如图5中所示，马达/发电机轴42和第一轴120彼此偏移。此外，在该实施例中，如图14中所示，可利用一个螺线管和一个复位机构72，其中一个芯部73和一个肩部76附连至第一轴120。因此，附连至第一轴120的芯部73和肩部76可同时移动。
继续参考图5、6和14的实施例，起动器机构64可包括第二轴122，所述第二轴122具有附连至其的第二起动器齿轮106。在该实施例中，第二轴122和第二起动器齿轮106可绕第二轴线68一致地旋转。因此，第二起动器齿轮106以及第二轴122可作为一单元绕第二轴线68旋转。此外，在该实施例中，当第一起动器齿轮66位于第一和第二位置中时，第二起动器齿轮106保持与马达/发电机齿轮102接合。简单地说，第二起动器齿轮106处于与马达/发电机齿轮102的连续接合中。这样，第一起动器齿轮66可独立于第二轴122和第二起动器齿轮106沿第二轴线68移动。
再次，继续参考图5、6和14的实施例，第一和第二轴120、122每一个从起动器机构64向外延伸。更具体地，第一轴120从起动器机构64的第一端98向外延伸，第二轴122从起动器机构64的第二端100向外延伸。此外，第一和第二轴120、122沿第二轴线68同心。在第一轴120在第一和第二位置之间移动时，第一和第二轴120、122保持彼此的接合。例如，第一和第二轴120、122可以花键连接至彼此，或可以为配合彼此的任何其他合适的配置。马达/发电机轴42和第一轴122也彼此偏移(参见图5)。当第一起动器齿轮66处于第一位置中时，第一和第二轴120、122，第一和第二起动器齿轮66、106，马达/发电机轴42和马达/发电机齿轮102彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴42通过第一和第二起动器齿轮66、106以及环齿轮30传递至曲轴24以起动发动机22。当在第二位置中时第一起动器齿轮66与环齿轮30脱离，以可旋转地断开起动器机构64和环齿轮30，即，不传递扭矩至曲轴24。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑第一和/或第二轴120、122。
继续参考图5、6和14，动力传动系20C能够可选地包括能联接至马达/发电机带轮46的第一离合器78，如上所述。此外，该实施例的动力传动系可包括与第一离合器78间隔开的第二离合器124。具体地，第一离合器78可邻近于马达/发电机38的第一端48布置，且第二离合器124可邻近于马达-发电机38的第二端50布置。第二离合器124能联接至马达/发电机轴42，以将马达/发电机齿轮102的旋转从马达发电机带轮46选择性地断开，使得当第二离合器124被促动时，马达发电机齿轮102和第二起动器齿轮106保持静止。更具体地，当第二离合器124将马达/发电机齿轮102从马达/发电机轴42和马达/发电机带轮46断开时，马达发电机齿轮102、第二轴122、第二起动器齿轮106、第一轴120和第一起动器齿轮66不旋转。应意识到，马达/发电机轴42可被分成多于一件，以通过第一和/或第二离合器78、124操作。当第二离合器124能联接至马达/发电机轴42时，马达/发电机齿轮102将通过第二离合器124的操作而选择性地联接至马达/发电机带轮42。
回到图7、8和15的动力传动系实施例20D，如上所述，马达/发电机齿轮102附连至马达/发电机轴42的远端104，使得马达/发电机齿轮102和马达/发电机轴42绕第一轴线44一致地旋转。换句话说，马达/发电机齿轮102和马达/发电机轴42可作为一单元绕第一轴线44旋转。此外，起动器机构64包括第一轴126，该第一轴126具有附连至其的第一起动器齿轮66。第一轴126和第一起动器齿轮66可绕第二轴线68一致地旋转。另外，在该实施例中，第一轴126和第一起动器齿轮66可沿第二轴线68在第一和第二位置之间一致地移动。简单地说，第一起动器齿轮66、106以及第一轴126可作为一单元绕第二轴线68旋转以及沿第二轴线移动。此外，在该实施例中，如图15中所示，可利用一个螺线管和一个复位机构72，其中一个芯部73和一个肩部76附连至第一轴126。因此，附连至第一轴126的芯部73和肩部76可同时移动。
继续参考图7、8和15，第一齿轮66可移动，以接合马达/发电机齿轮102和环齿轮30二者，使得马达/发电机齿轮102、马达/发电机轴42和第一齿轮66彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴42通过第一齿轮66和环齿轮30传递至曲轴24，以起动发动机22。具体地，当在第一位置中时第一起动器齿轮65接合马达/发电机齿轮102和环齿轮30，从而当第一起动器齿轮66处于第一位置中时，马达/发电机齿轮102，马达/发电机轴42、第一轴126和第一起动器齿轮66彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴42通过第一起动器齿轮66以及环齿轮30传递至曲轴24以起动发动机22。此外，在该实施例中，当在第二位置中时第一起动器齿轮66与马达/发电机齿轮102和环齿轮30二者均脱离，以将起动器机构64从马达-发电机38可旋转地断开。因此，当在第二位置中时，扭矩不在马达发电机38和起动器机构64之间被传递至曲轴24。如在图8中较佳示出的，第一和第二轴线44、68彼此间隔开且大致平行于彼此。因此，在该实施例中，马达/发电机轴42和第一轴126彼此偏移，如在图7中较佳示出的。
参考图9、10和16的动力传动系实施例20E，起动器机构64可包括第一轴128，所述第一轴128具有附连至其的第一起动器齿轮66。在该实施例中，第一轴128和第一起动器齿轮66可绕第二轴线68一致地旋转。此外，在该实施例中，第一轴128和第一起动器齿轮66可沿第二轴线68在第一和第二位置之间一致地移动。换句话说，第一轴128和第一起动器齿轮66可作为一单元绕第二轴线68旋转和沿第二轴线68移动。当第一起动器齿轮66处于第一和第二位置中时，马达/发电机轴42能联接至第一轴128，使得马达/发电机轴42与第一轴128一致地旋转。具体地，第一轴128和马达/发电机轴42联接至彼此。当第一起动器齿轮66处于第一位置中时，第一起动器齿轮66接合环齿轮30，且马达-发电机38可将扭矩传递至曲轴24。当第一起动器齿轮66移动至第二位置时，第一起动器齿轮66与环齿轮30脱离，但可继续与马达/发电机轴42一致地旋转。当第一起动器齿轮66处于第二位置中时，马达-发电机38不能传递扭矩至曲轴24。。此外，在该实施例中，如图16中所示，可利用一个螺线管和一个复位机构72，其中一个芯部73和一个肩部76附连至第一轴128。因此，附连至第一轴128的芯部73和肩部76可同时移动。
继续参考图9、10和16，第一轴128和马达/发电机轴42可花键连接到彼此，或可以为彼此配合的任何其他合适的配置。具体地，第一轴128和马达/发电机轴42联接至彼此，例如，通过花键。在该实施例中，第一和第二轴线44、68同轴。因此，马达/发电机轴42和第一轴128同轴，且因此，马达/发电机齿轮102可被除去，因为马达/发电机轴42和第一轴128彼此接合。第一起动器齿轮66可独立于马达/发电机轴42沿第二轴线68移动。在第一轴128在第一和第二位置之间移动时，第一轴128和马达/发电机轴42保持彼此接合。对于该实施例，当在马达-发电机38处于第一模式下起动发动机22时，第一起动器齿轮66和马达/发电机轴42的旋转方向将在发动机22的起动期间反转，这是由于环形可旋转装置62沿与曲轴24以及环齿轮30旋转的相同方向旋转。应意识到，一个或多个轴承能够可旋转地支撑第一轴128。
一般地，本文中讨论的动力传动系20A、20B、20C、20D、20E可提供燃料经济性。将马达-发电机38和起动器机构64咬合在一起提供在所有天气条件(诸如在潮湿、结冰和/或寒冷条件等)下的发动机22的可靠起动，同时，通过最小化在发动机22起动期间来自施加至环形可旋转装置62的负载的高扭矩水平而最小化环形可旋转装置62的噪音或滑移。此外，马达-发电机38和起动器机构64能联接在一起，以允许与发电和扭矩辅助相比，马达-发电机38具有用于起动和重新起动发动机22的不同比值。例如，在发动机22的起动期间，马达/发电机轴42和曲轴24之间的比值可以是6:1或更高，而在发动机22已经起动之后，在发电期间，马达/发电机轴42和曲轴24之间的比值可以是4:1或更低(诸如3:1)。通过提供用于起动的6:1或更高的比值允许对马达-发电机38的最大扭矩需求被减少，其允许马达-发电机38的体积尺寸减小并减少马达-发电机38的功率需求。另外，通过在此描述的比值，起动快速地发生。此外，第一起动器齿轮66和环齿轮30咬合至彼此，以提供所有天气条件的发电机22的起动，同时保持这些部件的成本较低。在此描述的马达-发电机38和起动器机构64可减少动力传动系复杂性并因此减少成本。
机电设备，如上所述，可包括第一和第二可旋转元件46,34、环形可旋转装置62和马达-发电机38。此外，机电设备可包括齿轮组。齿轮组包括如上所述的环齿轮30和第一齿轮66。环齿轮30和第一齿轮66每一个具有外齿。此外，齿轮组可包括用于各实施例的其他齿轮。例如，齿轮组可包括第二齿轮106和马达/发电机齿轮102，且这些齿轮102、106还具有能够彼此接合的外齿。马达/发电机齿轮102附连至如上所述的马达/发电机轴42，且第二齿轮附连至如上所述的第二轴110、122或细长的轴114。
第一齿轮66附连至一轴，诸如如上所述的第一轴108、120、126或细长的轴114。因此，第一齿轮66和第二轴108、114、120、126可绕与纵向轴线28间隔开的第二轴线68旋转。当第一齿轮66的外齿接合环齿轮30的外齿以旋转环齿轮30时，环齿轮30能联接至曲轴24，以传递扭矩至曲轴24。
机电设备还包括第一联接装置和第二联接装置。第一联接装置可操作用于，通过环形可旋转装置62，在马达/发电机轴42和曲轴24之间以第一比值选择性地传递扭矩，所述第一比值基于第一和第二可旋转元件46、34。第二联接装置可操作为用于，通过齿轮组，在马达/发电机轴42和曲轴24之间以第二比值选择性地传递扭矩，所述第二比值基于环齿轮30和第一齿轮66。
第一和第二比值彼此不同。第一比值基于第一可旋转元件46和第二可旋转元件34的外直径。例如，第一比值可以是4:1或更低，诸如3:1、2:1等。第二比值基于齿轮组(诸如环齿轮30)和第二起动器齿轮66的外直径。例如，第二比值可以是6:1或更高，诸如8:1、10:1、12:1、15:1等。
第一联接装置可限定为如上所述的第一离合器78和张力器机构88。简要地，第一离合器78可以能联接至第一和第二可旋转元件46、34。当张力器机构88是第一联接装置时，张力器机构88选择性地接合环形可旋转装置62。第二连接装置可限定为如上所述的起动器机构64。
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。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各实施例的特征不必被理解为独立于彼此的实施例。而是，实施例的例子中的一个中描述的每一个特征可与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征结合，得到在文中或通过参考附图未描述的其他实施例。相应地，这样的其他实施例落入所附权利要求的范围的框架中。

Claims (10)

1.一种用于车辆的动力传动系，所述动力传动系包括：
发动机，包括壳体和至少部分地布置在壳体内的曲轴，曲轴可绕纵向轴线旋转；
环齿轮，附连至曲轴的第一远端，使得环齿轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
马达-发电机，包括可绕第一轴线旋转的马达/发电机轴，所述第一轴线与纵向轴线间隔开；和
起动器机构，包括能联接至马达/发电机轴的第一起动器齿轮，其中，第一起动器齿轮可绕第二轴线旋转，第二轴线与纵向轴线间隔开，且第一和第二轴线彼此间隔开且大致平行于彼此，第一起动器齿轮可沿第二轴线在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置接合环齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴通过第一起动器齿轮和环齿轮传递至曲轴来起动发动机，所述第二位置脱离环齿轮，以可旋转地断开起动器机构与环齿轮。
2.如权利要求1所述的动力传动系，其中，马达-发电机包括马达/发电机齿轮，所述马达/发电机齿轮附连至马达/发电机轴的远端，使得马达/发电机齿轮和马达/发电机轴可绕第一轴线一致地旋转。
3.如权利要求2所述的动力传动系，其中，起动器机构包括能联接至马达/发电机齿轮的第二起动器齿轮。
4.如权利要求3所述的动力传动系，其中，第二起动器齿轮可沿第二轴线在第三位置和第四位置之间移动，所述第三位置接合马达/发电机齿轮，使得扭矩从马达/发电机轴传递通过马达/发电机齿轮和第二起动器齿轮，所述第四位置与马达/发电机齿轮脱离，以使起动器机构可旋转地与马达-发电机断开。
5.如权利要求4所述的动力传动系，其中，
起动器机构包括第一轴，该第一轴具有附连至其的第一起动器齿轮，使得第一轴和第一起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第一轴和第一起动器齿轮可沿第二轴线在第一和第二位置之间一致地移动；
起动器机构包括第二轴，该第二轴具有附连至其的第二起动器齿轮，使得第二轴和第二起动器齿轮可绕第二轴线一致地旋转，且第二轴和第二起动器齿轮可沿第二轴线在第三和第四位置之间一致地移动；且
当第一起动器齿轮处于第一位置中且第二起动器齿轮处于第三位置中时，第一和第二轴、第一和第二起动器齿轮、马达/发电机轴和马达/发电机齿轮彼此同时旋转，以将扭矩从马达/发电机轴通过第一和第二起动器齿轮以及环齿轮传递至曲轴以起动发动机。
6.如权利要求5所述的动力传动系，其中，第一和第二起动器齿轮中的一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置，这在第一和第二起动器齿轮中的另一个沿第二轴线移动至相应的第一和第三位置中的另一个之前发生。
7.如权利要求5所述的动力传动系，其中，起动器机构包括中间轴，所述中间轴在第一和第二起动器齿轮之间联接至第一和第二轴，使得中间轴可旋转地将第一和第二轴联接在一起。
8.如权利要求5所述的动力传动系，其中，起动器机构包括沿第二轴线彼此间隔开的第一端和第二端，第一轴从起动器机构的第一端向外延伸，第二轴从起动器机构的第二端向外延伸。
9.如权利要求1所述的动力传动系，
进一步包括曲轴带轮，所述曲轴带轮布置在壳体之外且能联接至曲轴的第二远端，使得曲轴带轮和曲轴可绕纵向轴线一致地旋转；
其中，马达-发电机包括马达/发电机带轮，所述马达/发电机带轮能邻近马达-发电机的第一端联接至马达/发电机轴，马达/发电机带轮可绕第一轴线旋转；
其中，马达/发电机轴延伸出马达-发电机的第二端，马达-发电机的第一和第二端沿第一轴线彼此间隔开；且
所述动力传动系进一步包括环形可旋转装置，所述环形可旋转装置绕曲轴带轮和马达/发电机带轮布置，以在曲轴和马达/发电机轴之间选择性地传递扭矩。
10.如权利要求9所述的动力传动系，进一步包括张力器机构，所述张力器机构接合环形可旋转装置，以将第一力施加至其，来张紧环形可旋转装置。
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