CN104948372B - 具有扭矩变换器的发动机起动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于发动机的起动机，所述起动机配备有作为扭矩变换器的行星齿轮系以改变用于起动发动机的扭矩，扭矩变换器能够改变在行星齿轮系的行星托架与外齿轮之间传递的扭矩的程度，从而改变行星齿轮系的太阳齿轮的速度与行星托架的速度的比，以增大或减小使发动机起动所需要的扭矩的程度。这确保了在例如冷的情况下的起动发动机方面的稳定性并且根据需要实现发动机的快速起动。

Description

具有扭矩变换器的发动机起动机

技术领域

本公开内容总体上涉及设计成将扭矩施加至发动机的齿圈的发动机起动机。

技术背景

存在需要使起动机的小齿轮以高速旋转以缩短起动内燃机所需要的时间。当小齿轮以高速旋转时，需要增大起动机的电动马达的尺寸，以便产生足够大的一定程度的扭矩而使发动机在冷的状态下起动。

为了满足上述需求，日本专利第一公报No.2004-218627提出了下述起动机：所述起动机设计成改变电动马达的输出轴与起动机的小齿轮的减速比并且用于增大减速比以根据需要提高从电动马达输出的扭矩。具体地，起动机配备有行星齿轮系、凸轮机构以及壳体，行星齿轮系和凸轮机构安装在壳体中。行星齿轮系包括：与电动马达的输出轴接合的太阳齿轮；与太阳齿轮啮合的行星齿轮；与行星齿轮啮合的内齿轮；以及使行星齿轮能够旋转的托架。凸轮机构包括：紧固至内齿轮的固定凸轮板；面对固定凸轮板的可移动凸轮板；球，所述球布置成能够在形成于固定凸轮板和可移动凸轮板中的凸轮槽中滚动；以及弹性构件，该弹性构件将可移动凸轮板迫压成与固定凸轮板恒定地接触。

起动机的电动马达输出小的扭矩直到小齿轮与内燃机的齿圈啮合，使得可移动凸轮板保持压靠固定凸轮板。这使得可移动凸轮板的内周缘渐缩表面压靠外凸轮的接合至小齿轮的外周缘，使得外凸轮和内齿轮被固定，从而在行星齿轮系中建立为一的齿轮减速比。

之后，小齿轮与齿圈啮合。随后电动马达需要增大用于使齿圈旋转的输出扭矩。可移动凸轮板与固定凸轮板断开接合，使得外凸轮的外周缘与可移动凸轮板的内周缘渐缩表面分离，并且可移动凸轮板的外周缘渐缩表面压靠壳体的渐缩表面。这使得内齿轮不旋转并且在行星齿轮系中产生增大的减速比。

上述起动机会有下述缺点。当需要起动机实现高的减速比时，但可移动凸轮板已经不能通过可移动凸轮板的外周缘渐缩表面与壳体的内周缘渐缩表面之间的增压的接触而与壳体建立接合，存在下述可能性：内齿轮沿与太阳齿轮的旋转方向相反的方向旋转，因此导致从马达输出的扭矩不能传递至小齿轮从而不能起动发动机。附加地，当小齿轮以高速旋转、小齿轮和齿圈的接合深度是小的时，这会导致小齿轮或齿圈的损坏。

发明内容

因此，本公开内容的目的是提供发动机起动机，发动机起动机设计成消除上述问题并且确保在起动发动机的方面的稳定性。

根据发明的一个方面，提供用于作为诸如汽车的内燃机的发动机的起动机。起动机包括：(a)马达，该马达当被通电时用于产生扭矩；(b)行星齿轮系，该行星齿轮系包括安装在马达的输出轴上的太阳齿轮、与太阳齿轮啮合的行星齿轮、与行星齿轮啮合的外齿轮、以及保持行星齿轮能够旋转的行星托架，行星齿轮系响应于由马达产生的扭矩的输入而从行星托架输出扭矩；(c)小齿轮，该小齿轮与发动机的齿圈啮合并且用于将从行星托架输出的扭矩传递至齿圈以起动发动机；(d)扭矩变换器，该扭矩变换器用于改变从外齿轮传递至行星托架的扭矩的程度；以及(e)单向离合器，该单向离合器允许当马达旋转时外齿轮沿着太阳齿轮旋转的第一方向旋转，以将扭矩施加在齿圈上以用于起动发动机，并且单向离合器阻止外齿轮沿与第一方向相反的第二方向旋转。

具体地，起动机配备有能够产生一定程度的扭矩的扭矩变换器，一定程度的扭矩在行星托架与外齿轮之间传递并且使得行星托架与外齿轮一起旋转。换言之，行星托架和外齿轮被紧固或锁定在一起，使得太阳齿轮的速度与行星托架的速度之比(即，减速比)是一。这使得联接至发动机的曲轴的齿圈的速度快速增大至使得发动机点火的值，从而提高了发动机的起动性能。

扭矩变换器还能够将行星托架与外齿轮之间传递的扭矩的程度增大至使行星托架与外齿轮之间的锁定释放的值。这致使太阳齿轮由马达驱动，使得行星齿轮旋转。行星齿轮的旋转迫使外齿轮沿与太阳齿轮的旋转方向相反的方向旋转。然而，外齿轮的这种旋转被单向离合器停止，从而在行星齿轮系中实现了大于一的减速比。这使得从小齿轮施加至齿圈的扭矩增大，从而确保了在发动机例如在冷的状态下起动的稳定性。

附图说明

根据下文给出的详细描述并且根据本发明的优选实施方式的附图，将全面地理解本发明，然而，本发明的优选实施方式不应将发明限制为特定的实施方式，而是仅出于解释和理解的目的。

在附图中：

图1为示出了根据第一实施方式的发动机的起动机的结构的部分剖视图；

图2为图1的部分放大图；

图3(a)、图3(b)和图3(c)是表示安装在图1的起动机中的行星齿轮系的操作的列线图；

图4为表示图1的起动机的特性的图表；

图5为图示了根据第二实施方式的起动机的部分放大图；

图6为图示了用于图5中的第二实施方式的起动机的控制器的框图；

图7为在第二实施方式中执行减速比切换操作的程序的流程图；

图8为表示图5的第二实施方式的起动机的特性的图表；

图9为在第三实施方式中执行减速比切换操作的程序的流程图；

图10为示出了根据第四实施方式的用于发动机的起动机的结构的部分剖视图；

图11为图示了安装在图10的起动机中的扭矩变换器的横向截面；

图12为图11的扭矩变换器的转子组件的部分立体图；

图13(a)和图13(b)为图示了图12的扭矩变换器的扭矩传递机构的视图；

图14为图示了安装在图13(a)和图13(b)的扭矩传递机构中的橡胶构件的分解立体图；

图15(a)和图15(b)为图示了在第四实施方式中的图10的起动机的操作的视图；

图16(a)和图16(b)为图示了根据第五实施方式的扭矩变换器的扭矩传递机构的视图；

图17(a)和图17(b)为图示了根据第六实施方式的扭矩变换器的扭矩传递机构的视图；

图18为图示了安装在根据第七实施方式的起动机中的扭矩变换器的扭矩传递机构的横向截面；

图19为图示了图18的起动机的扭矩变换器的立体图；

图20(a)和图20(b)图示了在第七实施方式中的图18的起动机的操作的视图；

图21(a)和图21(b)为图示了安装在根据第八实施方式的起动机中的扭矩变换器的扭矩传递机构的剖视图；

图22(a)和图22(b)为图示了安装在根据第九实施方式的起动机中的扭矩变换器的扭矩传递机构的剖视图；

图23为图示了根据第十实施方式的起动机的扭矩变换器的立体图；

图24为图示了安装在根据第十一实施方式的起动机中的单向离合器的横向截面；

图25为图示了安装在根据第十二实施方式的起动机中的单向离合器的横向截面；

图26(a)和图26(b)为图示了图15的单向离合器的操作的视图；以及

图27为作为起动机的改型形式的横向截面。

具体实施方式

第一实施方式

参照附图，在若干附图中，相同的附图标记指的是相同的部件，特别地参照图1和图2，示出了用于作为汽车内燃机的发动机的根据第一实施方式的起动机10。

起动机10包括电动马达12、磁体开关14、行星齿轮系16、超越离合器18、小齿轮20、单向离合器22以及壳体23。电动马达12用于产生扭矩。磁体开关14控制电动马达12的开关操作。超越离合器18被连接至行星齿轮系16的输出。小齿轮20用于将从行星齿轮系16通过超越离合器18传递的扭矩输出。壳体23在其中容置上述部件。

磁体开关14配备有激励线圈(未示出)和柱塞(未示出)，柱塞布置成能够在激励线圈内滑动。当操作者打开起动机开关时，激励线圈被供给有来自安装在起动机10的外侧的蓄电池的电流。当通电时，激励线圈产生磁吸引力以使柱塞移动从而使得一对移动触头与固定触头电接触，从而使从电池至电动马达12的电源电路闭合。

电动马达12为已知的直流电动马达，该直流电动马达配备有电枢12a和用作电枢12a的旋转轴的电枢轴12b。当磁性开关14打开时，使得电源电路闭合，电枢12a从电池供给有电力，使得电枢12a产生扭矩以使电枢轴12b旋转。

行星齿轮系16配备有：太阳齿轮24；多个行星齿轮26(在该实施方式中为三个行星齿轮26)，所述多个行星齿轮26为与太阳齿轮24啮合的外部齿齿轮；外齿轮28，该外齿轮28与行星齿轮26啮合；以及行星托架30，行星托架30保持行星齿轮26能够旋转。太阳齿轮24为安装在电枢轴12b的顶部上的外部齿齿轮。行星齿轮系16通常被设计为使得太阳齿轮24的旋转速度、行星齿轮30的旋转速度和外齿轮28的旋转速度在列线图中以该顺序位于直线上。

行星托架30配备有滑动轴承30a、销30b以及托架轴30c，其中，销30b支承行星齿轮26以能够通过轴承30a旋转，托架轴30c保持销30b。如图2中图示的，托架轴30c包括圆筒形中央轴30c1和盘或凸缘30c2。圆筒形中央轴30c1与销30b连接并且沿着行星托架30的中心轴线布置。凸缘30c2用作接触构件，该接触构件在下文中还将称为托架侧接触部。电枢轴12b、太阳齿轮24、行星托架30(即，托架轴30c)以及外齿轮28同轴地布置以具有以彼此对准的方式设置的中心轴线。行星齿轮26在下述圆上以相等间隔彼此离开的方式设置：所述圆具有给定的半径并且在垂直于托架轴30c的中心轴线延伸的平面上、在托架轴30c的中心轴线处定中心。具体地，三个行星齿轮26在圆上以120度的间隔彼此离开设置。

壳体23在其中安装有面向外齿轮28的单向离合器22。单向离合器22允许当马达12旋转时外齿轮28沿着太阳齿轮24旋转的方向(在下文中该方向还被称为正常方向)旋转，并且阻止外齿轮28沿着与正常方向相反的反向方向旋转。应指出的是，正常方向与反向方向还被分别称为第一方向和第二方向。

超越离合器18允许仅沿着其中托架轴30c用于起动发动机的方向输入至超速离合器18的扭矩被传递至小齿轮20并且空转运行以阻止沿相反方向的扭矩(即，发动机扭矩使托架轴30c旋转的方向)。托架轴30c连接至内圈，该内圈作为超越离合器18的输入部。小齿轮20连接至外圈，该外圈作为超越离合器18的输出部。超越离合器18的输出部和小齿轮20一起旋转。超越离合器18能够响应于由磁体开关14的柱塞驱动的杆32的运动而沿着上述中心轴线方向(即，托架轴30c的中心轴线，该方向在下文还被称为轴向方向)运动。

外齿轮28包括环形齿部28a和离合器接触部28b。齿部28a是中空圆筒形的并且在齿部28a的内周缘上形成有与行星齿轮26啮合的内齿齿轮。离合器接触部28b也是中空圆筒形的并且在轴向方向定位成比齿部28a更靠近小齿轮20。离合器接触部28b布置成具有放置成与单向离合器22的滚子接触的外周缘。

离合器接触部28b在其内周缘的内侧布置有外齿轮侧接触部28c，该外齿轮侧接触部28c从离合器接触部28b朝向托架轴30c(即，行星齿轮系16)的中心轴线向内延伸。外齿轮侧接触部28c由以托架轴30c的中心轴线定中心的环形板制成。外齿轮侧接触部28c具有在相对的主要表面之间的给定的厚度，相对的主要表面在下文中还被称为第一表面和第二表面。第一表面具有环形滑动表面，托架轴30c的托架凸缘30c2的环形滑动表面在第一表面的环形滑动表面上滑动。具体地，环形滑动部以外齿轮28的中心轴线定中心并且垂直于外齿轮28的中心轴线延伸，并且托架侧接触部(即，托架凸缘30c2)能够在环形滑动部上滑动。外齿轮侧接触部28c的第二表面在其上形成有弹簧座，用作按压构件的弹簧机构36靠置在弹簧座上。稍后将详细描述弹簧机构36的结构。弹簧座通过将外齿轮侧接触部28c的外边缘和内边缘沿托架轴30c的轴向方向朝向马达12弯曲来限定。托架侧接触部(即，托架凸缘30c2)具有环形滑动表面，该环形滑动表面以行星托架30的中心轴线定中心并且垂直于行星托架30的中心轴线延伸，并且外齿轮侧接触部(即，托架凸缘30c2)能够在环形滑动表面上滑动。按压构件(即，弹簧机构36)将外齿轮侧接触部28c的环形滑动表面压靠于托架侧接触部(即，托架凸缘30c2)的环形滑动表面。

外齿轮侧接触部28c、托架凸缘30c2(即，托架侧接触部)、以及弹簧机构36构成扭矩变换器，该扭矩变换器用于改变从外齿轮28传递至行星托架30的扭矩。

在外齿轮侧接触部28c的内侧布置有外齿轮支承部28d。外齿轮支承部28d沿托架轴30c的轴线方向从外齿轮侧接触部28c朝向马达12延伸。外齿轮支承部28d为中空圆筒形状并且用于将外齿轮28保持在中央轴30c1的周缘上以能够旋转。

齿部28a和离合器接触部28b通过机械加工或切削一体式金属构件而形成以完成外齿轮28。外齿轮侧接触部28c和外齿轮支承部28d由与外齿轮28不同的构件制成。外齿轮28、外齿轮侧接触部28c和外齿轮支承部28d被组装成单元。

中央轴30c1布置成具有以沿着与行星托架30的中心轴线对准的方式延伸的中心轴线(即，纵向中心线)。中央轴30c1在其中保持能够旋转的电枢轴12b的顶部。托架轴30c的托架凸缘30c2由盘构件制成，盘构件沿着与托架轴30c的轴向方向垂直的方向从中央轴30c1向外延伸。托架凸缘30c2在托架轴30c的轴向方向上定位成比外齿轮侧接触部28c更靠近小齿轮20。托架凸缘30c2具有相对的主要表面。这些表面中的面对外齿轮侧接触部28c的一个表面具有环形滑动表面，外齿轮侧接触部28c的滑动表面能够在环形滑动表面上滑动。

中央轴30c1具有垂直于托架轴30c的轴向方向延伸的肩部30c3。肩部30c3定位成比中央轴30c1的与外齿轮支承部28d接触的部分更靠近马达12。托架轴30c在其外周缘中、在托架凸缘30c2和肩部30c3之间形成有环形槽，外齿轮支承部28d布置在环形槽中。

外齿轮28、外齿轮侧接触部28c、外齿轮支承部28d以及中央轴30c1在外齿轮28的内周缘的内侧限定了环形室。换言之，中央轴30c1和外齿轮侧接触部28c布置在外齿轮28的内圆周的内侧使得能够限定由中央轴30c1、外齿轮28以及外齿轮侧接触部28c封闭的环形室。环形室以托架轴30c的中心轴线定中心并且具有在其中安装有弹簧机构36。弹簧机构36由例如盘簧制成，盘簧放置成与外齿轮侧接触部28c的第二表面和肩部30c3接触。弹簧机构36被压缩以产生弹簧压力以使得外齿轮侧接触部28c恒定地抵接托架凸缘30c2。具体地，弹簧机构36通过弹性可变形构件来实施，该弹性可变形构件布置成在环形室中处于压缩状态并且用于将由弹性可变形构件产生的回复力施加在中央轴30c1和外齿轮侧接触部28c上，从而将外齿轮侧接触部28c的环形滑动表面压靠于托架侧接触部(即，托架凸缘30c2)的环形滑动表面。

中央轴30c1和托架凸缘30c2由一体式构件制成以形成托架轴30c，但可以可替代地形成为机械地接合的离散的构件的组件。

下文参照图3(a)、图3(b)和图3(c)对起动机10的操作进行描述。在图3(a)、图3(b)和图3(c)中的每个图中的列线图中，“S”表示太阳齿轮24。“C”表示托架轴30c。“O”表示外齿轮28。

当起动机开关被打开时，朝向齿圈34推动小齿轮20，并且马达12被接通。图3(a)的列线图指示下述示例：其中，当小齿轮20旋转时作用在托架轴30c的扭矩低于非滑移扭矩。非滑移扭矩为当马达12旋转时发生或作用在外齿轮侧接触部28c与托架凸缘30c2之间的接触表面上的摩擦扭矩并且非滑移扭矩取决于由弹簧机构36施加在接触表面的压力。在示例图3(a)中，行星齿轮26停止旋转。外齿轮28的旋转不被单向离合器22停止。这使得太阳齿轮24、托架轴30c以及外齿轮28一起旋转，使得行星齿轮系16的减速比为一，即，小齿轮20的速度等于电枢轴12b的速度。

图3(b)的列线图指示下述示例：其中，作用在托架轴30c上的扭矩超过非滑移扭矩。在托架凸缘30c2与外齿轮侧接触部28c之间的摩擦扭矩逐渐地减小以允许外齿轮侧接触部28c在托架凸缘30c2上滑动。换言之，允许外齿轮侧接触部28c相对于托架凸缘30c2旋转，使得行星齿轮26开始旋转。这使得行星托架30的速度和外齿轮28的速度相对于太阳齿轮24的速度降低，使得行星齿轮系16的减速比开始从一增大。在图3(b)的示例中，外齿轮28沿正常方向旋转，即，单向离合器22不停止外齿轮28的旋转。

图3(c)的列线图指示下述示例：其中，作用在托架轴30c上的扭矩被进一步增大高于图3(b)中的扭矩。外齿轮侧接触部28c充分地在托架凸缘30c2上滑动。因此，外齿轮28被迫使沿反向方向旋转，但单向离合器22使得外齿轮28不沿反向方向旋转，从而使外齿轮28停止旋转。这使得行星齿轮系16的减速比固定为大于一的给定值。该实施方式的行星齿轮系16设计为具有为五的给定值。在发动机已经完全起动之后，起动机开关被关断以使得停止将电流供给至激励线圈从而使马达12停止旋转。这使得小齿轮20与齿圈34断开接合至静置位置(resting position)。

如根据上文讨论明显的是，当需要使小齿轮20旋转以起动发动机的扭矩是低的时，起动机实现了为一的减速比并且使小齿轮以高速旋转，从而使发动机快速起动。

当需要在冷的状态下起动发动机时，即，需要使小齿轮20旋转的扭矩是高的，起动机10用于在发动机起动时间段的初始阶段实现为五的减速比而不需要控制供给至马达12的电流。这使得发动机通过大程度的扭矩来转动。小齿轮20的速度低于当行星齿轮系16的减速比为一时的小齿轮的速度，换言之，当小齿轮20与齿圈34啮合时，小齿轮20的速度是低的，使得确保了小齿轮20与齿圈34接合的所需的深度，从而使得在由小齿轮20与齿圈34的接合失效所导致的在起动发动机的方面的可靠性的降低最小化。之后，当发动机的速度升高时，使得降低驱动小齿轮20所需的扭矩，作用在托架轴30c上的扭矩被降低至低于非滑移扭矩。这建立了在外齿轮侧接触部28c与托架凸缘30c2之间的稳固的接合，使得行星齿轮系16被切换至减速比为一，从而使得起动机10能够使发动机以高速转动。

如根据上文讨论清晰的是，起动机10的行星齿轮系16设计成当马达12正在运行时将减速比从一改变至大于一的选定值，并且作用在行星托架30上的扭矩超过摩擦扭矩。

图4为表示起动机的特性的图表。水平轴线指示供给至马达12的电流的值。竖直轴线表示施加至马达12的电压水平、由起动机10产生的扭矩程度、起动机10的输出功率以及小齿轮20的速度。

图4的图表例示了下述情况：当大于或等于600A的大电流流动至马达12以在冷的状态下起动发动机时，由弹簧机构36施加在外齿轮侧接触部28c上的压力来建立的从外齿轮28至托架轴30c1的锁定被释放。弹簧机构36的这种设计能够使得当大电流被供给至马达12以开始起动发动机时起动机实现为五的减速比，并且随后当供给至马达12的电流减小时实现为一的减速比。

如根据上文讨论明显的是，这种实施方式的起动机10具有配备有外齿轮侧接触部28c、托架凸缘(即，托架侧接触部)30c2以及单向离合器22的简单结构，并且起动机10被设计成确保在起动发动机的方面的稳定性。

外齿轮侧接触部28c的表面和托架凸缘30c2的表面——所述两者表面放置成能够彼此滑动接触——以垂直于起动机10(即，托架轴30c)的轴向方向的方式延伸，因此便于容易地制造下述机构：所述机构通过弹簧机构36迫使外齿轮侧接触部28c和托架凸缘30c2彼此恒定地抵接。如在本申请的引文部分中讨论的，起动机设计成通过在可移动凸轮板的渐缩表面与壳体的渐缩表面上的摩擦阻力而建立可移动凸轮板与壳体的接合，以便实现在行星齿轮系中的高减速比，然而，这种结构需要在对凸轮板的渐缩表面与壳体的渐缩表面进行机械加工的过程中增大精确度。

起动机10还设计成在离合器接触部28b的内周缘的内侧布置有将外齿轮28与托架轴30c紧固在一起或将外齿轮28与托架轴30c解开的机构，因此允许该机构在尺寸方面最小化，从而使得起动机10的整体尺寸减小。

第二实施方式

图5为图示了根据第二实施方式的起动机10的部分剖视图，第二实施方式与第一实施方式不同之处在于电磁离合器的使用，作为可变减速器的电磁离合器还被称为扭矩变换器，其包括外齿轮28、行星托架30以及弹簧机构36并且用于改变在第一实施方式中从外齿轮28传递至行星托架30的扭矩。在图1的第一实施方式中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此将省略相同部件的详细解释。

电磁离合器包括：激励线圈38a，该激励线圈38a通过来自电池供给的电流通电；壳体38b，该壳体38b形成围绕激励线圈38a的磁回路；以及离合器板28e，该离合器板28e面对壳体38b的端表面。离合器板28e由环形盘制成并且沿起动机10的轴向方向(即，中央轴30c1)能够移动。离合器板28e由外齿轮28的一部分形成。

在操作中，当激励线圈38a被断电时，在离合器板28e与壳体38b的端部表面之间产生空气间隙。这使得外齿轮28至托架轴30c的锁定解开或释放，使得在行星齿轮系16中建立为五的减速比。交替地，当激励线圈38a被通电时，使得在壳体38b中产生磁力，在离合器板28e与壳体38b的端部表面之间产生磁吸引力以将离合器板28e吸引至壳体38b。这使得外齿轮28与托架轴30c紧固或锁定，使得外齿轮28与托架轴30c一起旋转，从而在行星齿轮系16中实现了为一的减速比。

下文将描述对电磁离合器的通电进行控制的减速比切换操作。

通过安装在起动机10中的控制器或安装在起动机10的外侧的发动机控制器来控制发动机的操作以执行减速比切换操作。在该实施方式中，如图6中图示的，起动机10在其中安装有控制器10a，该控制器10a执行减速比切换操作。指示发动机的速度NE的信号从起动机10的外侧输入至控制器10a。

图7为执行减速比切换操作的逻辑步骤或程序的顺序的流程图。由控制器10a以给定的时间间隔周期地执行程序。

在进入程序之后，程序进行至步骤S10，在步骤S10中判定发动机起动操作是否已经开始。这种判定用于判定马达12是否已经开始被驱动。例如，控制器10a判定关于起动机开关已经打开的事实的信息是否已经输入至控制器10a。

如果在步骤S10中获得回答“是”，那么程序进行至步骤S12，在步骤S12中，自在步骤S10中获得回答“是”之后经过的时间被累加。随后程序进行至步骤S14，在步骤S14中，激励线圈38a被通电以在行星齿轮系16中实现为一的减速比。

随后程序进行至步骤S16，在步骤S16中，判定如在步骤S10中得到的经过的时间是否已经达到基准时间Tth。如果获得回答“否”，那么程序重复步骤S16。或者，如果获得回答“是”，那么程序进行至步骤S18，在步骤S18中，可以判定发动机的速度NE是否小于基准速度Nth。这种判定是用于判定发动机的速度NE是否仍然低于发动机点火或起动所需要的速度。例如，当发动机处于冷的状态时，可能获得回答“是”。

如果在步骤S18中获得回答“是”意味着发动机的速度NE在基准时间Tth内未达到基准速度Nth，那么程序进行至步骤S20，在步骤S20中，通向激励线圈38a的电流供给被切断以在行星齿轮系16中实现为五的减速比以用于完成发动机的起动。

图8为表示起动机10的通过电磁离合器切换行星齿轮系16的减速比的特性的图表。水平轴线和竖直轴线表示如图4中所示的相同的参量。

如根据上文讨论将明显的是，当发动机的速度NE没有在基准时间Tth内增大至基准速度Nth时，起动机10用于在基准时间Tth到期时将行星齿轮系16的减速比切换至五。这产生了大的扭矩以在冷的状态下快速地起动发动机并且还确保了小齿轮20与发动机的齿圈34接合所需的深度。当发动机未处于冷的状态下时，起动机10保持行星齿轮系16的减速比为一从而使发动机以高速转动。

第三实施方式

该实施方式的起动机10与第二实施方式的起动机的区别仅在于减速比切换操作。其他的结构是相同的，并且在此对省略了相同结构的详细解释。

图9为用于执行减速比切换操作的逻辑步骤或程序的顺序的流程图。通过控制器10a以给定的时间间隔周期地执行程序。与图7中采用的相同的步骤数字指的是相同的操作。

自在步骤S10中获得回答“是”之后经过的时间在步骤S12中被累加之后，则程序进行至步骤S20，在步骤S20中，激励线圈38a被断电以在行星齿轮系16中建立为五的减速比。随后程序进行至步骤S22，在步骤S22中，判定在步骤S10中得到的经过的时间是否已经达到基准时间Ta。如果获得回答“否”，那么程序重复步骤S22。或者，如果获得回答“是”，那么程序进行至步骤S14，在步骤S14中，激励线圈38a被通电以在行星齿轮系16中实现为一的减速比。

如根据上文讨论明显的是，这种实施方式的起动机10用于在起动发动机的初始阶段中将行星齿轮系16的减速比增大并且之后使发动机以减速比为一转动。特别地，电磁离合器被电气地控制以建立其中自发动机开始起动时起始的给定时间段中行星托架30与外齿轮28不一起旋转的解锁的状态，并且随后实现行星托架30与外齿轮28一起旋转的锁定状态直到完成发动机的起动。这使得小齿轮20与齿圈34接合的失效最小化并且实现发动机的高速转动操作。

第四实施方式

图10至图14图示了根据第四实施方式的起动机10，根据第四实施方式的起动机10与第一实施方式的起动机的不同在于还被称为扭矩变换器的可变减速器。在图1和图2的第一实施方式中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此省略对相同部件的详细解释。图11至图14是部分地省略或简化了图10的结构的原理图。

托架轴30c(即，行星托架30)配备有行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5。行星侧转子30c4为中空圆筒形状并且在行星侧转子30c4的面向马达12的端部处接合至销30b。小齿轮侧转子30c5由与行星侧转子30c4分离的离散构件制成。小齿轮侧转子30c5沿起动机10的轴向方向以与行星侧转子30c4对准的方式布置。小齿轮侧转子30c5通过超越离合器18连接至小齿轮20。行星侧转子30c4的中心轴线和小齿轮侧转子30c5的中心轴线与如图10中虚线所指示的托架轴30c的中心轴线对准。

如图11中所示，外齿轮28配备有齿部28a和与齿部28a一体地形成的离合器接触部28g。离合器接触部28g为中空圆筒形的并且在外齿轮28(即，起动机10)的轴向方向上定位成比齿部28a更靠近小齿轮20。离合器接触部28g布置成具有放置成与单向离合器22的滚子接触的外周缘。

行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5布置在外齿轮28的内周缘的内侧。如图11和图12清晰地图示的，行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的组件具有形成在组件的外周缘中的多个U形托架槽50。换言之，托架槽50中的每个托架槽形成在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5两者的外周向表面中。托架槽50中每个托架槽沿着行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的组件的周向方向在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5之间的边界上并且沿着所述边界延伸。在该实施方式中，行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的组件具有四个槽50，四个槽50沿周向方向以彼此离开相等的90°间隔设置。作为球形滚子的钢球54布置在槽50的每个槽中并且用作滚动元件。槽50的每个槽的宽度略微地大于钢球54的直径。

如图11中能够观察到的，离合器接触部28g具有在离合器接触部28g的面向托架槽50的一部分中形成的外齿轮槽52。外齿轮槽52在离合器接触部28g的整个内圆周上延伸。

托架槽50和外齿轮槽52中的每一者限定滚子室，钢球54中的一个钢球布置在滚子室中以能够滚动。小齿轮侧转子30c5具有球保持槽50a，所述球保持槽50a形成在小齿轮侧转子30c5的外周向表面中的在托架槽50的沿着通过马达12使小齿轮侧转子30c5旋转的方向的下游侧上。具体地，球保持槽50a中的每个球保持槽沿小齿轮侧转子30c5和行星侧转子30c4的轴向方向连续地从托架槽50的在小齿轮侧转子30c5和行星侧转子30c4的旋转方向上的下游侧延伸，并且每个球保持槽50a定形状为在其中保持钢球54不穿过位于行星侧转子40c4与小齿轮侧转子30c5之间的边界。如图12中能够观察到的第一槽宽度W1是球保持槽50a中的每个球保持槽在小齿轮侧转子30c5的轴向方向上的内壁与小齿轮侧转子30c5的面向行星侧转子30c4的在小齿轮侧转子30c5的轴向方向上的端部表面之间的间隔，所述第一槽宽度W1被选择为比钢球54的直径略微大。第二槽宽度W2是球保持槽50a中的每个球保持槽在小齿轮侧转子30c5的周向方向上的内壁的相对的部分之间的间隔，所述第二槽宽度W2被选择为大于钢球54的直径。通过这种几何形状，球保持槽50a保持钢球54不在行星侧转子30c4上滚动。

托架槽50和球保持槽50a具有在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的旋转方向上从托架槽50和球保持槽50a的下游侧至上游侧逐渐减小的深度。换言之，托架槽50和球保持槽50a中的每一者具有在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的旋转方向上的上游侧深度和下游侧深度。上游深度小于下游深度。外齿轮槽52具有在离合器接触部28g的整个圆周上的恒定深度。外齿轮槽52具有在外齿轮28的轴向方向上的略微大于或等于槽宽度W3的宽度，所述槽宽度W3是在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的轴向方向上在球保持槽50a中的每个球保持槽的内壁与托架槽50中的相应的一个托架槽的内壁之间的间隔。球保持槽50a可以形成在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子50c5中的至少一者的外周向表面中。

起动机10配备有扭矩传递机构，如图13(a)至图14中所图示的。扭矩传递机构用于将扭矩从行星侧转子30c4传递至小齿轮侧转子30c5，并且布置在行星侧转子30c4与小齿轮侧转子30c5之间，使得作用在行星侧转子30c4的扭矩与作用在小齿轮侧转子30c5上的扭矩存在差，从而使得小齿轮侧转子30c5相对于行星侧转子30c4旋转。图13(a)为如从行星侧转子30c4观察到的小齿轮侧转子30c5的图示。图13(b)为如从小齿轮侧转子30c5观察到的行星侧转子30c4的图示。

小齿轮侧转子30c5具有形成在小齿轮侧转子30c5的面对行星侧转子30c4的端部表面上的保持凹陷部58a。保持凹陷部58a沿着小齿轮侧转子30c5的周向方向以彼此离开相等的间隔设置。在该实施方式中，四个保持凹陷部58a在小齿轮侧转子30c5的周向方向上以彼此离开90°的方式定位。保持凹陷部58a中的每个凹陷部是梯形的并且具有沿小齿轮侧转子30c5的径向向外方向增大的宽度。行星侧转子30c4具有形成在行星侧转子30c4的面对小齿轮侧转子30c5的端部表面上的保持凹陷部56a。保持凹陷部56a中的每个保持凹陷部在行星侧转子30c4的轴向方向上与保持凹陷部58a中的一个保持凹陷部对准或一致。保持凹陷部56a在数量和形状(即，几何形状)方面与保持凹陷部58a相同。保持凹陷部56a和58a还用作使橡胶构件60定位的定位器。

如图14中图示的，橡胶构件60以在凹陷部56a和58a中的每一个凹陷部中各一个的方式配装。换言之，凹陷部56a中的每个凹陷部和凹陷部58a中的相应的一个凹陷部用作橡胶保持件，橡胶构件60中的一个橡胶构件被保持在橡胶保持件中。橡胶构件60中的每个橡胶构件为在横截面中定轮廓为符合凹陷部56a和58a的梯形。行星侧转子30c4的保持凹陷部56a中的每个保持凹陷部的深度与小齿轮侧转子30c5的保持凹陷部58a中的相应的一个保持凹陷部的深度之和比橡胶构件60的在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的轴向方向上的长度更短，使得橡胶构件60暴露于在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的相互面对的表面之间产生的空气间隙。

行星侧转子30c4具有在行星侧转子30c4的面对小齿轮侧转子30c5的端部表面上形成的竖直壁(即，突出部)56b。竖直壁56b沿行星侧转子30c4的轴向方向延伸。竖直壁56b中的每个竖直壁定位在保持凹陷部56a中的相应的一个保持凹陷部的四个边缘中的在马达12的旋转方向上的上游的一个边缘上。竖直壁56b中的每个竖直壁为板状形状并且具有在行星侧转子30c4的轴向方向上的长度。所述长度为橡胶构件60的在行星侧转子30c4的轴向方向上的长度的大约一半。类似地，小齿轮侧转子30c5具有在小齿轮侧转子30c5的面对行星侧转子30c4的端部表面上形成的竖直壁(即，突出部)58b。竖直壁58b沿小齿轮侧转子30c5的轴向方向延伸。竖直壁58b中的每个竖直壁定位在保持凹陷部58a中的相应的一个保持凹陷部的四个边缘的在马达12的旋转方向上的下游的一个边缘上。竖直壁58b中的每个竖直壁为板形状并且具有在小齿轮侧转子30c5的轴向方向上的长度。所述长度为橡胶构件60的在小齿轮侧转子30c5的轴向方向上的长度的大约一半。行星侧转子30c4的端部表面和小齿轮侧转子30c5的端部表面如图11中能够观察到的彼此面对以限定用于橡胶构件60的橡胶保持件。竖直壁56b中的每个竖直壁在马达12的旋转方向上(即，行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的周向方向)面对竖直壁58b中的一个竖直壁。使得这些竖直壁用作橡胶止动件。换言之，橡胶构件60中的每个橡胶构件稳固地保持在与橡胶构件彼此紧密地接触的竖直壁56b和竖直壁58b中相应的竖直壁之间。

当马达12旋转时，行星侧转子30c4的竖直壁56b用作压板以沿马达12的旋转方向压缩橡胶构件60，同时小齿轮侧转子30c5的竖直壁58a用作止动板以承受由于橡胶构件60的压缩所产生的压力。小齿轮侧转子30c5的相对于行星侧转子30c4旋转的量(在下文还被称为相对旋转量)随着作用在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5上的扭矩之间的差增大而增大。小齿轮侧转子30c5相对于行星侧转子30c4旋转的量具有依据其结构的给定的上限值。

下文参照图15(a)和图15(b)将对这种实施方式的起动机10的操作进行描述。

当作用在小齿轮侧转子30c5的(即，小齿轮20)扭矩是低的时，行星侧转子30c4相对于小齿轮侧转子30c5旋转的量将是小的或为零。钢球54定位在托架槽50的位于马达12的旋转方向上的上游侧处。由于托架槽50的深度沿马达12的旋转方向从上游至下游逐渐减小，则钢球54被压靠外齿轮28的离合器接触部28g和小齿轮侧转子30c5，从而将离合器接触部28g(即，外齿轮28)和小齿轮侧转子30c5锁定。如已经在图3(a)中图示的，这使得太阳齿轮24、托架轴30c以及外齿轮28一起旋转，因此在行星齿轮系16中实现了为一的减速比。

当作用在小齿轮侧转子30c5上的扭矩增大至高于给定的水平时，则保持在竖直壁56b和竖直壁58b之间的橡胶构件60沿着小齿轮侧转子30c5的周向方向被压缩，使得如图15(b)中所图示的，行星侧转子30c4相对小齿轮侧转子30c5偏移了给定的角度。这使得钢球54中的每个钢球从托架槽50的上游侧向下游滚动至球保持槽50a中，从而使离合器接触部28g与小齿轮侧转子30c5解锁。这允许外齿轮28相对于托架轴30c旋转，使得如图3(b)中图示的，行星齿轮26旋转。如上文描述的单向离合器22保持外齿轮28不沿着反向方向旋转，从而如图3(c)中图示的将行星齿轮系16的减速比固定成大于一的给定值。

如根据上文讨论明显的是，如上文描述的，以可变化的方式对行星托架30与外齿轮28之间的扭矩进行传递的扭矩变换器包括锁定解锁机构，所述锁定解锁机构用于当小齿轮侧转子30c5相对于行星侧转子30c4的相对旋转量低于给定值时将行星托架30与外齿轮28锁定，并且当相对旋转量大于或等于给定值时将行星托架30与外齿轮28解锁。

具体地，当使小齿轮20旋转所需的扭矩是低的时，起动机10在行星齿轮系16中建立为一的减速比，使得小齿轮20以高速旋转，从而提高了发动机的起动性能。或者，当使小齿轮20旋转所需的扭矩是高的时，例如在冷的状态下，起动机10在发动机起动的初始阶段处在行星齿轮系16中建立为五的减速比，而不需要控制马达12的通电，从而使发动机以大的扭矩转动。

通常，发动机经受起动燃料增加控制。所述起动燃料增加控制是为了在从发动机起动开始直到发动机的速度超过给定值之前的时间段在发动机的温度降低的情况下增大喷射至发动机的燃料的量。发动机以高速的转动提高了发动机的起动性能并且使得应当执行所述起动燃料增加控制的时间段最小化。这致使由发动机消耗的燃料量减少。

当该实施方式的起动机10的行星齿轮系16的减速比从一被切换至大的值时，外齿轮28的离合器接触部28g不直接滑动在形成托架轴30c的转子30c4和转子30c5两者上，从而使得由起动机10的操作产生的机械噪声最小化或提高的起动机10的耐久性。

转子30c4和转子30c5具有形成在转子30c4和转子30c5的互相面对的表面中的保持凹陷部56a和58a，从而致使转子30c4和转子30c5与橡胶构件60的每个橡胶构件之间的接触面积增大。这通过橡胶构件60提高了在转子30c4和转子30c5之间传递扭矩的效率，并且还允许减小转子30c4和转子30c5的组件的轴向长度，从而使起动机10的整体尺寸减小。

第五实施方式

下文将参照图16(a)和图16(b)描述第五实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10为第四实施方式的起动机的改型。具体地，如图16(a)和图16(b)中观察到的，起动机10配备有螺旋弹簧62，该螺旋弹簧62作为在第四实施方式中使用的橡胶构件60的替代。如图16(a)和图16(b)中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此省略相同部件的详细解释。

行星侧转子30c4不具有形成在行星侧转子30c4的面对小齿轮侧转子30c5的端部表面上的保持凹陷部56a，然而小齿轮侧转子30c5具有形成在小齿轮侧转子30c5的面对行星侧转子30c4的端部表面上的保持凹陷部59a。保持凹陷部59a沿小齿轮侧转子30c5的周向方向以彼此离开相等的间隔的方式设置。更具体地，四个保持凹陷部59a沿着小齿轮侧转子30c5的周向方向以彼此离开90°的方式定位。小齿轮侧转子30c5的端部表面的其中竖直壁56b所突出的一部分由图16(a)中双点划线指示。行星侧转子30c4的端部表面的其中小齿轮侧转子30c5的保持凹陷部59a所突出的一部分由图16(b)中的双点划线指示。

小齿轮侧转子30c5的保持凹陷部59a中的每个保持凹陷部具有布置在其中的螺旋弹簧62。保持凹陷部59a中的每个保持凹陷部具有座部，该座部形成在保持凹陷部的内壁的定位在马达12的旋转方向的下游的部分上并且螺旋弹簧62座置在该座部上。当行星侧转子30c4的端部表面与小齿轮侧转子30c5的端部表面接合在一起时，竖直壁56b中的每个竖直壁放置或布置在保持凹陷部59a中的相应的一个保持凹陷部中。图16(a)和图16(b)图示了行星侧转子30c4相对于小齿轮侧转子30c5旋转的量为零的情况。当所述相对旋转量为零时，行星侧转子30c4的竖直壁56b始终由螺旋弹簧62分别沿马达12的旋转方向从下游侧被按压至上游侧。行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5的组件可以可替代地被设计成当相对旋转量为零时，由螺旋弹簧62产生的压力不作用在竖直壁56b上。

这种实施方式的起动机10使用作为弹性可变形构件的螺旋弹簧62以控制作用在小齿轮侧转子30c5上的扭矩的程度，所述小齿轮侧转子30c5如上文描述的允许外齿轮28相对于托架轴30c旋转，使得如图3(b)中图示的行星齿轮26旋转。具体地，竖直壁(即，突出部)56b中的每个竖直壁布置在保持凹陷部59a中的一个保持凹陷部中并且经受由弹簧62产生的下述回复力：所述回复力为当小齿轮侧转子30c5相对于行星侧转子30c4旋转时在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子30c5旋转的方向上从下游侧至上游侧的回复力。螺旋弹簧62对热老化不敏感，从而提高了在行星侧转子30c4与小齿轮侧转子30c5之间传递扭矩的稳定性。

第六实施方式

图17(a)和图17(b)图示了第六实施方式的起动机10，第六实施方式的起动机10为第五实施方式中的起动机的改型。具体地，起动机10具有布置在小齿轮侧转子30c5的保持凹陷部59a中的U形状的板簧64，所述板簧64作为第五实施方式中使用的螺旋弹簧62的替代。在图16(a)和图16(b)中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且此处省略了相同部件的详细解释。

与第五实施方式类似，行星侧转子30c4的竖直壁56b始终由板簧64分别沿马达12的旋转方向从下游侧被按压至上游侧。该实施方式的起动机10提供了如在第五实施方式中的起动机同样有益的优点。

第七实施方式

下文将描述第七实施方式的起动机10，第七实施方式的起动机10与图10至图14的第四实施方式的不同在于可变减速器(还被称为扭矩变换器)的结构。

图18和图19图示了第七实施方式的起动机10。在图10至图14中采用的相同的附图标记指的是相同的部件，并且在此省略相同的部件的详细解释。

托架轴30c包括行星侧转子30c6(还被称为第一转子)和小齿轮侧转子30c8(还被称为第二转子)。行星侧转子30c6在行星侧转子30c6的面对马达12的端部处被接合至销30b。小齿轮侧转子30c8由与行星侧转子30c6分离的离散构件制成。小齿轮侧转子30c8通过超越离合器18连接至小齿轮20。行星侧转子30c6的中心轴线和小齿轮侧转子30c8的中心轴线与托架轴30c的中心轴线对准，如图18中虚线所指示的。

行星侧转子30c6具有从行星侧转子30c6的外圆周延伸至小齿轮侧转子30c8的外圆周的外侧的行星侧紧固件30c7。行星侧紧固件30c7由与行星侧转子30c6一体地形成的中空圆筒形制成并且还被称为外环。外齿轮28配备有齿部28a和与齿部28a一体地形成的离合器接触部28h。离合器接触部28g为中空圆筒形的并且在起动机10的轴向方向上定位成比齿部28a更靠近小齿轮20。离合器接触部28h布置成具有放置成与单向离合器22的滚子接触的外周缘。在本公开内容中，行星侧转子30c6与小齿轮侧转子30c8中的下述一者被限定为第一转子：该一者面对外齿轮28的内周向表面并且具有沿着行星侧转子30c6和小齿轮侧转子30c8的轴向方向延伸的外环(即，行星侧紧固件30c7)，并且行星侧转子30c6与小齿轮侧转子30c8中的下述一者被限定为第二转子：该一者布置在外环(即，行星侧紧固件30c7)的内圆周的内侧。

如图18和图19中清晰地图示的，外齿轮28的离合器接触部28h在离合器接触部28h的内周缘上形成有呈U形状肋部的多个突出部72。突出部72沿离合器接触部28h的径向方向向内凸起并且沿离合器接触部28h的周向方向以离开彼此相等的间隔的方式布置。行星侧紧固件30c7(即，外环)具有形成在其中的多个圆形通孔68。具体地，孔68中的每个孔沿行星侧紧固件30c7的径向方向穿过行星侧紧固件30c7，换言之，穿过行星侧紧固件30c7的厚度。孔68沿行星侧紧固件30c7的周向方向以彼此离开相等的间隔的方式布置。孔68定形状为具有比钢球54的直径更大的直径，使得允许钢球54穿过孔68。小齿轮侧转子30c8具有形成在小齿轮侧转子30c8的外周缘中的面对行星侧紧固件30c7的呈半球形凹进孔或凹陷部的形状的多个球保持器70。球保持器70沿行星侧紧固件30c7的周向方向以彼此离开相等的间隔的方式设置。球保持器70和突出部72在数量方面与通孔68相等。

下面将参照图20(a)和图20(b)对该实施方式的起动机10的操作进行描述。

当作用在小齿轮侧转子30c8上的扭矩是低的时，行星侧转子30c6相对于小齿轮侧转子30c8旋转的量如图20(a)中图示的将是小的或为零。通过行星侧紧固件30c7沿着马达12的旋转方向从上游侧至下右侧将钢球54压靠于突出部72。这通过钢球54实现了离合器接触部28h与行星侧紧固件30c7之间的机械连接或锁定。这使得太阳齿轮24、托架轴30c以及外齿轮28一起旋转，因此实现了在行星齿轮系16中为一的减速比。

当作用在小齿轮侧转子30c8上的扭矩超过给定的水平时，如在图20(b)中图示的，行星侧转子30c6(即，行星侧紧固件30c7)相对小齿轮侧转子30c8偏移给定的角度，换言之，小齿轮侧转子30c8相对于行星侧转子30c6旋转的旋转量将大于或等于给定值。这使得钢球54中的每个钢球落入球保持器70中的一个球保持器中，从而使得离合器接触部28h从行星侧转子30c6和小齿轮侧转子30c8解锁。这允许外齿轮28相对于托架轴30c旋转，使得行星齿轮26旋转。如上文描述的单向离合器22保持外齿轮28不沿着反向方向旋转，因此将行星齿轮系16的减速比固定为大于一的给定值。

该实施方式的起动机10的结构提供了下述优点：能够使得机构以降低的成本简单地改变行星齿轮系16的减速比。这通过机械加工或钻削加工通孔68来实现。

第八实施方式

下文将参照图21(a)和图21(b)描述第八实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10为第七实施方式的起动机的改型。起动机10配备有螺旋弹簧74，螺旋弹簧74中的每个螺旋弹簧将钢球54中的一个钢球与行星侧紧固件30c7连接。具体地，螺旋弹簧74中的每个螺旋弹簧将钢球54中的一个钢球接合至通孔68中的相应的一个通孔的内壁的在行星侧转子30c6和小齿轮侧转子30c8(即，马达12)的旋转方向上的下游部。图21(a)和图21(b)中的与图20(a)和图20(b)采用的相同附图标记指的是相同的部件，并且在此省略了相同的部件的详细解释。

在操作中，当托架轴30c旋转时，这将使离心力作用在钢球54上。当如图21(b)中图示的，离合器接触部28h与小齿轮侧转子30c8的锁定被释放时，施加在钢球54上的离心力将导致钢球54在由离合器接触部28h与小齿轮侧转子30c8限定的室内运动的不稳定性。例如，钢球54撞击离合器接触部28h，因此产生了机械噪声或钢球54与离合器接触部28h的机械磨损。螺旋弹簧74用于缓解这种问题。具体地，螺旋弹簧74中的每个螺旋弹簧用于弹性地牵引或迫压钢球54与球保持器70的边缘以抵接的方式接触，从而确保在钢球54的运动方面的稳定性。

第九实施方式

图22(a)和图22(b)图示第九实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10为第八实施方式的起动机的改型。行星侧转子30c6的行星侧紧固件30c7具有形成在其中的通孔68。孔68中的每个孔68具有倾斜表面76，倾斜表面76由倾斜表面76的内壁的位于在马达12的旋转方向上的下游侧上的一部分限定。倾斜表面76沿行星侧转子30c6的径向方向向内地定向，换言之，倾斜表面76面向小齿轮侧转子30c8，从而使得螺旋弹簧74沿行星侧转子30c6的径向方向f向内地倾斜。在图22(a)和图22(b)中的与图21(a)和图21(b)采用的相同附图标记指的是相同的部件，并且在此省略了相同的部件的详细解释。

在操作中，当作用在小齿轮侧转子30c8上的扭矩超过给定的水平时，使得钢球54中的每个钢球落入球保持器70中的一个球保持器中，由螺旋弹簧74产生的与第八实施方式的结构产生的相同的回复力作用在钢球54上，但与第八实施方式相比，回复力的在作用在钢球54上的离心力的方向上的分量是小的。这进一步提高了在钢球54的运动方面的稳定性。

第十实施方式

下面将参照图23描述第十实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10为图18和图19中的第七实施方式的起动机的改型。具体地，这种实施方式的起动机10配备有圆筒形滚子54a，所述圆筒形滚子54a作为钢球54的替代。在图23中的与图18和图19中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此将省略相同的部件的详细解释。

行星侧紧固件30c7具有形成在其中的多个矩形通孔68a。孔68a在行星侧紧固件30c7的周向方向上以彼此离开相等的间隔的方式设置。孔68a定形状为具有足够大的尺寸以使得滚子54a穿过孔68a。小齿轮侧转子30c8具有形成在其外周缘中的面对行星侧紧固件30c7的呈半圆形凹进孔或槽的形状的多个滚子保持器70a，所述半圆形凹进孔或槽定轮廓为在其中保持滚子54a。滚子保持器70a在行星侧紧固件30c7的周向方向上以彼此离开相等间隔的方式设置。滚子保持器70a和突出部72在数量上与通孔68a的数量相等。

下文将描述这种实施方式的起动机10的操作。

当作用在小齿轮侧转子30c8上的扭矩是低的时，与第七实施方式类似，通过行星侧紧固件30c7将滚子54a压靠于突出部72，从而通过滚子54a实现了离合器接触部28h与行星侧紧固件30c7之间的机械连接或锁定。这使得太阳齿轮24、托架轴30c以及外齿轮28一起旋转，因此实现了在行星齿轮系16中为一的减速比。

当作用在小齿轮侧转子30c8上的扭矩超过给定的水平时，滚子54a中的每个滚子落入滚子保持器70a中的一个滚子保持器中，从而使得离合器接触部28h从行星侧转子30c6和小齿轮侧转子30c8解锁。这允许外齿轮28相对于托架轴30c旋转，使得行星齿轮26旋转。如上文描述的单向离合器22保持外齿轮28不沿着反向方向旋转，因此将行星齿轮系16的减速比固定为大于一的给定值。

第十一实施方式

下面将描述第十一实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10与图18和图19中的第七实施方式的起动机的不同在于单向离合器的结构。图24图示了第十一实施方式的起动机。与图18和图19中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此将省略相同的部件的详细解释。

托架轴30c包括小齿轮侧转子30c8(还将被称为第一转子)和行星侧转子30c6(还将被称为第二转子)。小齿轮侧转子30c8具有小齿轮侧紧固件30c9，所述小齿轮侧紧固件30c9从小齿轮侧转子30c8的外圆周延伸至行星侧转子30c6的外圆周的外侧。小齿轮侧紧固件30c9由与小齿轮侧转子30c8一体地形成的中空圆筒件制成并且还将被称为外环。小齿轮侧紧固件30c9具有形成在其中的多个圆形通孔80。孔80在小齿轮侧紧固件30c9的周向方向上以彼此离开相等的间隔的方式设置。孔80定形状为具有比钢球54的直径更大的直径。行星侧转子30c6具有形成在行星侧转子30c6的外周缘中的面向小齿轮侧紧固件30c9的呈半球形凹进的孔或凹陷部的形状的多个球保持器78。球保持器78在小齿轮侧紧固件30c9的周向方向上以彼此离开相等的间隔的方式设置。球保持器78和突出部72在数量上与通孔80的数量相等。在本公开内容中，行星侧转子30c6与小齿轮侧转子30c8中的下述一者被限定为第一转子：该一者面对外齿轮28的内周向表面并且具有沿着行星侧转子30c6和小齿轮侧转子30c8的轴向方向延伸的外环(即，行星侧紧固件30c9)，并且行星侧转子30c6与小齿轮侧转子30c8中的下述一者被限定为第二转子：该一者布置在外环(即，行星侧紧固件30c9)的内圆周的内侧。该实施方式的起动机10的操作与第七实施方式中起动机基本相同，如参照图20(a)和图20(b)所讨论的，并且在此省略相同的操作的详细描述。

第十二实施方式

下面将描述第十二实施方式的起动机10。这种实施方式的起动机10与图18和图19中的第七实施方式的起动机的不同在于单向离合器的结构。图25图示了第十二实施方式的起动机10。与图18和图19中采用的相同的附图标记将指的是相同的部件，并且在此将省略相同的部件的详细解释。

如图25所图示的，外齿轮28配备有环形离合器接触部28i，该环形离合器接触部28i沿起动机10的轴向方向从齿部28a朝向马达12延伸。换言之，离合器接触部28i在外齿轮28的轴向方向上相邻于齿部28a布置并且比行星齿轮26更靠近马达12。离合器接触部28i为中空圆筒形状。

单向离合器84配备有外圈84a、内圈84b以及多个凸轮84c。外圈84a紧固至离合器接触部28i的内圆周。内圈84b紧固至壳体23的轴承保持架23a的外圆周。轴承保持架23a布置成比行星齿轮26更靠近马达12。轴承保持架23a为中空圆筒形状并且与壳体23一体地形成。例如，壳体23和轴承保持架23a通过机械加工或切削加工一体式铸造体而形成。

单向离合器84具有除了第一实施方式中所描述的功能之外的下述功能。当马达12的旋转速度低于给定值时，单向离合器84用于通过凸轮84c将外圈84a与内圈84b锁定。当马达12的速度超过给定值时，凸轮84c受到离心力，使得凸轮84c运动而不与内圈84b接触。单向离合器84是所谓的断开接合类型。

单向离合器84还配备有钢丝尘笼和夹紧盘簧(未示出)。钢丝尘笼为保持架以将凸轮84在单向离合器84的周向方向上以彼此离开相等的间隔方式设置。夹紧盘簧为用于在凸轮84c上施加压力以使凸轮84c与外圈84a和内圈84b接触的机构。

电枢轴12b由轴颈轴承82保持以能够旋转。轴颈轴承82被固定至轴承保持架23a的内圆周。具体地，轴颈轴承82被定位成使得能够在轴颈轴承82的径向方向上与单向离合器84叠置。

下面参照图26(a)和图26(b)将描述单向离合器84的操作。在图26(a)和图26(b)中，“G”表示凸轮84c的重心。

当外齿轮28沿正常方向旋转并且马达12的速度低于给定值时，集中在凸缘84c与外圈84a之间的接触处的并且由作用在凸轮84c上离心力所引起的力矩(下文还被称为离心力矩)比由夹紧盘簧施加在凸轮84c的以使得凸轮84c与外圈84a和内圈84b恒定地接触的力矩(下文还被称为回复力距)小。如图26(a)中图示的，这使得将凸轮84c放置成与外圈84a和内圈84b机械接触以实现外圈84a与内圈84b之间的机械连接。

当外齿轮28沿正常方向旋转并且马达12的速度超过给定值时，离心力矩增大高于回复力距。如图26(b)中图示的，这使得凸轮84c从内圈84b被提升，使得凸轮84c被放置成不与内圈84b接触。

如根据上文讨论明显的是，凸轮84c布置成不与内圈84b接触以实现在行星齿轮系16中的为一的减速比。这使得由起动机10的操作产生的机械噪声最小化并且提高了起动机10的耐久性。

轴颈轴承82被固定至轴保持架23a的内圆周使得能够在轴颈轴承82的径向方向上与单向离合器84叠置。这提高了壳体23的内部空间的利用率并且允许起动机在其尺寸方面减小。

改型

上述实施方式中每个实施方式的起动机10可以以下述方式被修改。

单向离合器22的位置不限于在第一实施方式中的位置。例如，起动机10可以可替代地具有如图27所图示的单向离合器40，单向离合器40定位成比单向离合器22更靠近起动机10的中心轴线(即，纵向中心线)。图27中的与图1和图2中采用的相同的附图标记指的是相同的部件。图27的单向离合器40放置成与外齿轮28的在起动机10的轴向方向上从齿部28a的端部朝向小齿轮20延伸的一部分28f接触。这种结构使得外齿轮28的部分28f的周向速度减小，其中单向离合器40与外齿轮28接触，并且该结构提高了单向离合器40的操作过程中的可靠性。

第二实施方式中的电磁离合器可以替代地使励磁线圈38a和壳体38b布置成更靠近外齿轮28，并且使离合器板28e布置成更靠近托架轴30c。

第一实施方式的起动机10具有外齿轮侧接触部28c和托架侧接触部30c2，外齿轮侧接触部28c和托架侧接触部30c2沿起动机10的轴向方向彼此压靠，但起动机10可以替代性地设计成使得外齿轮侧接触部28c和托架侧接触部30c2沿着垂直于轴向方向的方向(即，起动机10的径向方向)彼此压靠。

弹簧机构36用作按压构件以将外齿轮侧接触部28c弹性地压靠于托架侧接触部30c2，但可替代地可以使用弹性可变形构件或弹性不可变形构件的另一类型，只要该弹性构件用于迫压抵靠托架侧接触部30c2和外齿轮侧接触部28c从而使两者以彼此抵接的方式接触。

第四实施方式中的起动机10的球保持槽50a可以可替代地仅在行星侧转子30c4中形成或在行星侧转子30c4和小齿轮侧转子50c5两者中形成。

在第四实施方式中，可以省略行星侧转子30c4的保持凹陷部56a和小齿轮侧转子30c5的保持凹陷部58a中的任一者。在这种情况下，橡胶构件60的在起动机10的轴向方向上的长度通过例如保持凹陷部56a或58a的深度而减小。可以可替代地省略保持凹陷部56a和保持凹陷部58a两者。在这种情况下，橡胶构件60的每个橡胶构件通过竖直壁56b和58b而紧密地保持到位。还可以省略小齿轮侧转子30c5的竖直壁58b。

第四实施方式中使用的橡胶构件60可以可替代地定形状为长方体或圆筒形。

替代第五实施方式或第六实施方式中使用的螺旋弹簧62或板簧64，可以使用平面螺旋弹簧。具体地，对于起动机10而言有必要具有弹簧机构以沿着小齿轮侧转子30c5的周向方向迫压竖直壁56b。在第五实施方式或第六实施方式中的行星侧转子30c4可以可替代地设计成具有布置有弹簧的保持凹陷部56a，同时小齿轮侧转子30c5可以具有形成在其上的呈被弹簧偏置或按压的突出部的形式的竖直壁56b。

第八实施方式和第九实施方式中使用的螺旋弹簧74还可以用于在第十实施方式中弹性地保持滚子54a。

如图25和图26中图示的第十二实施方式的结构可以使用在图10的第四实施方式中。

虽然本发明依据优选的实施方式已经公开以便有利于更好地理解本发明，应当理解的是，本发明可以在不背离发明的原理的情况下以各种方式实现。因此，本发明应当理解为包括相对于已示出的实施方式的所有可能的实施方式和改型，这些所有可能的实施方式和改型能够在不背离如所附权利要求所阐述的发明原理的情况下被实现。

Claims (17)

1.一种用于发动机的起动机，包括：

马达，所述马达当被通电时用于产生扭矩；

行星齿轮系，所述行星齿轮系包括安装在所述马达的输出轴上的太阳齿轮、与所述太阳齿轮啮合的行星齿轮、与所述行星齿轮啮合的外齿轮、以及保持所述行星齿轮能够旋转的行星托架，所述行星齿轮系响应于由所述马达产生的扭矩的输入而从所述行星托架输出扭矩；

小齿轮，所述小齿轮与发动机的齿圈啮合并且用于将从所述行星托架输出的扭矩传递至所述齿圈以起动所述发动机；

单向离合器，所述单向离合器允许所述外齿轮沿着第一方向旋转以将扭矩施加在所述齿圈上以用于起动所述发动机，其中，当所述马达旋转时所述太阳齿轮沿所述第一方向旋转，并且所述单向离合器阻止所述外齿轮沿着与所述第一方向相反的第二方向旋转；以及

扭矩变换器，所述扭矩变换器选择性地在活动模式和非活动模式中的一种模式下操作，当所述外齿轮被所述单向离合器允许旋转以使得所述外齿轮与所述行星托架一起旋转时，所述扭矩变换器进入所述非活动模式以建立从所述马达至所述小齿轮的扭矩的传递，当所述外齿轮被所述单向离合器防止旋转时，所述扭矩变换器进入所述活动模式以增大从所述马达传递至所述小齿轮的扭矩。

2.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述外齿轮与所述行星托架彼此同轴地布置，其中，所述行星托架包括行星侧转子、小齿轮侧转子以及扭矩传递机构，所述行星侧转子与销连接，所述销保持所述行星齿轮能够旋转，所述行星侧转子与所述行星齿轮同轴地布置，所述小齿轮侧转子布置成具有与所述行星侧转子的中心轴线对准的中心轴线并且所述小齿轮侧转子与所述小齿轮连接，所述扭矩传递机构用于将扭矩从所述行星侧转子传递至所述小齿轮侧转子，并且所述扭矩传递机构布置在所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子之间使得作用在所述行星侧转子上的扭矩与作用在所述小齿轮侧转子上的扭矩之间存在差，因而使得所述小齿轮侧转子相对于所述行星侧转子旋转，其中，所述外齿轮为中空圆筒形状，其中，所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子布置在所述外齿轮的内圆周的内侧，并且其中，所述扭矩变换器包括锁定解锁机构，所述锁定解锁机构用于当所述小齿轮侧转子相对于所述行星侧转子旋转的相对旋转量小于给定值时将所述行星托架与所述外齿轮锁定，并且当所述相对旋转量大于或等于所述给定值时将所述行星托架与所述外齿轮解锁。

3.根据权利要求2所述的起动机，其中，所述扭矩传递机构包括弹性可变形构件和突出部，所述弹性可变形构件布置在第一表面上，所述第一表面为所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子的相互面对的表面中的至少一个表面，所述突出部布置在第二表面上，所述第二表面为所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子的相互面对的表面中的另一个表面，所述突出部沿着所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子的轴向方向从所述第二表面延伸并且沿着所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子的周向方向压缩所述弹性可变形构件。

4.根据权利要求3所述的起动机，其中，所述弹性可变形构件由保持在形成于所述第一表面中的保持凹陷部中的弹簧来实施，并且其中，所述突出部布置在所述保持凹陷部中并且经受由所述弹簧产生的沿当所述小齿轮侧转子相对于所述行星侧转子旋转时所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子旋转所沿的方向的从下游侧至上游侧的回复力。

5.根据权利要求3所述的起动机，其中，所述第一表面在其中形成有保持凹陷部，所述弹性可变形构件布置在所述保持凹陷部中，并且其中，所述弹性可变形构件被定形状为沿着所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子的轴向方向从所述第一表面突出。

6.根据权利要求2所述的起动机，其中，所述锁定解锁机构包括托架槽、滚子以及保持槽，所述托架槽形成在所述行星侧转子的外圆周和所述小齿轮侧转子的外圆周中并且沿着所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子的周向方向在所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子之间的边界上并且沿着所述边界延伸，所述滚子为球形状并且布置在所述托架槽中以能够滚动，所述保持槽形成在所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子中的至少一者的外周向表面中，所述保持槽沿着所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子的所述轴向方向从所述托架槽的在所述小齿轮侧转子和所述行星侧转子的旋转方向上的下游侧连续地延伸，并且所述保持槽定形状为在所述保持槽中保持所述滚子不穿过所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子之间的所述边界，并且其中，所述托架槽与所述保持槽中的每一者具有在所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子的所述旋转方向上的上游深度和下游深度，所述上游深度小于所述下游深度。

7.根据权利要求2所述的起动机，其中，所述行星托架包括第一转子和第二转子，所述第一转子为所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子中的面对所述外齿轮的内周向表面并且具有沿着所述行星侧转子与和所述小齿轮侧转子的轴向方向延伸的外环的一者，所述第二转子为所述行星侧转子与所述小齿轮侧转子中的布置在所述外环的内圆周的内侧的一者，并且其中，所述锁定解锁机构包括滚子、通孔、突出部以及凹陷部，所述滚子为球形状或圆柱形状中的一者，所述通孔沿着所述外环的径向方向穿过所述外环，并且所述通孔定形状为允许所述滚子穿过所述通孔，所述突出部从所述外齿轮的内周向表面的一部分朝向所述外环的外周向表面延伸，所述凹陷部形成在所述第二转子的面对所述外环的内周向表面的外周向表面的一部分中，所述凹陷部在其中保持所述滚子，并且其中，所述通孔和所述凹陷部定形状为使得当所述相对旋转量大于或等于所述给定值时所述滚子落入所述凹陷部中。

8.根据权利要求7所述的起动机，其中，布置有弹簧以将所述滚子与所述通孔的内壁的在所述行星侧转子和所述小齿轮侧转子的旋转方向上的下游部分连接。

9.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述扭矩变换器包括外齿轮侧接触部、托架侧接触部以及按压构件，所述外齿轮侧接触部能够与所述外齿轮一起旋转，所述托架侧接触部能够与所述行星托架一起旋转，所述按压构件用于将所述外齿轮侧接触部压靠于所述托架侧接触部。

10.根据权利要求9所述的起动机，其中，所述外齿轮和所述行星托架彼此同轴地布置，其中，所述托架侧接触部具有环形滑动表面，所述环形滑动表面以所述行星托架的中心轴线定中心并且垂直于所述行星托架的所述中心轴线延伸，并且所述外齿轮侧接触部能够在所述托架侧接触部的所述环形滑动表面上滑动，所述外齿轮侧接触部具有环形滑动表面，所述外齿轮侧接触部的所述环形滑动表面以所述外齿轮的中心轴线定中心并且垂直于所述外齿轮的所述中心轴线延伸，并且所述托架侧接触部能够在所述外齿轮侧接触部的所述环形滑动表面上滑动，并且其中，所述按压构件将所述外齿轮侧接触部的所述环形滑动表面压靠于所述托架侧接触部的所述环形滑动表面。

11.根据权利要求10所述的起动机，其中，所述外齿轮包括环形的齿部，所述齿部在所述齿部的内周缘上形成有与所述行星齿轮啮合的内齿齿轮，其中，所述外齿轮侧接触部布置成在所述外齿轮的轴向方向上比所述齿部更靠近所述小齿轮，其中，所述行星托架包括中央轴，所述中央轴与销连接并且所述中央轴沿着所述行星托架的中心轴线布置，所述销保持所述行星齿轮能够旋转，其中，所述中央轴与所述外齿轮侧接触部布置在所述外齿轮的内圆周的内侧以限定由所述中央轴、所述外齿轮以及所述外齿轮侧接触部封闭的室，其中，所述按压构件为弹性可变形构件，所述弹性可变形构件以压缩状态布置在环形的室中，所述按压构件用于将由所述按压构件的压缩产生的回复力施加在所述中央轴和所述外齿轮侧接触部上从而将所述外齿轮侧接触部的所述环形滑动表面压靠于所述托架侧接触部的所述环形滑动表面。

12.根据权利要求9所述的起动机，其中，当所述马达正在运行并且作用在所述行星托架上的扭矩超过摩擦扭矩时，所述行星齿轮系将所述行星齿轮系的减速比从一改变为大于一的给定值，所述摩擦扭矩发生在所述外齿轮侧接触部与所述托架侧接触部之间的接触表面上并且取决于由所述按压构件施加的压力。

13.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述扭矩变换器包括电磁离合器，所述电磁离合器用于在锁定状态与解锁状态之间切换，在所述锁定状态中，所述行星托架与所述外齿轮一起旋转，在所述解锁状态中，所述锁定状态被释放。

14.根据权利要求13所述的起动机，其中，当所述发动机的速度在自所述发动机被起动时起始的给定基准时间内未达到给定值时，所述电磁离合器被电气地操作以从所述锁定状态切换至所述解锁状态。

15.根据权利要求13所述的起动机，其中，所述电磁离合器被电气地控制以在自所述发动机开始被起动时起始的给定的时间段建立所述解锁状态并且随后实现所述锁定状态直到完成所述发动机的起动。

16.根据权利要求1所述的起动机，其中，所述外齿轮和所述行星托架彼此同轴地布置，其中，所述外齿轮包括环形齿部、环形离合器接触部以及中空圆筒形轴承保持架，所述环形齿部在其内周缘上形成有与所述行星齿轮啮合的内齿齿轮，所述环形离合器接触部在所述外齿轮的轴向方向上相邻于所述齿部布置，所述轴承保持架布置在所述离合器接触部的内圆周的内侧并且与所述起动机的壳体连接，其中，所述单向离合器包括内圈、外圈以及凸轮，所述内圈被固定至所述轴承保持架的外圆周，所述外圈被固定至所述离合器接触部的内圆周，所述凸轮在所述马达的速度小于给定值时建立与所述内圈和所述外圈的机械接触以实现所述内圈与所述外圈之间的连接并且在所述马达的速度超过所述给定值时实现所述凸轮与所述内圈的非接触。

17.根据权利要求16所述的起动机，其中，所述轴承保持架为环形状并且布置成比所述行星齿轮更靠近所述马达，所述离合器接触部定位成比所述行星齿轮更靠近所述马达，并且其中，轴颈轴承布置成与所述轴承保持架的内圆周连接以保持所述马达的所述输出轴能够旋转。