CN107076095A - 具有起动机马达的内燃发动机及方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机，包括具有多个齿圈齿的齿圈。所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿均包括前缘表面和后缘表面。内燃发动机安装有起动机马达。起动机马达包括小齿轮，该小齿轮具有构造并设置成与所述多个齿圈齿选择性地接合的多个小齿轮齿。所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿均包括前缘表面部和后缘表面部。小齿轮构造并设置成在齿圈滑行的同时与齿圈接合。所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿的后缘表面和所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿的前缘表面部中的至少一者包括倒角。

Description

具有起动机马达的内燃发动机及方法
技术领域
示例性实施方式涉及机动车辆的技术，并且更具体地涉及具有起动机系统的内燃发动机。
背景技术
内燃发动机通常包括起动机马达。起动机马达被用电力通电以启动内燃发动机的操作。典型的起动机包括起动机马达，该起动机马达产生传递至小齿轮和螺线管的扭矩。螺线管使小齿轮移动成与位于内燃发动机上的齿圈接合。一旦接合，起动机马达就使小齿轮旋转以使齿圈自旋并且启动内燃发动机的操作。
在标准的起动机马达中，大致固定的小齿轮移动成与固定的齿圈接合。小齿轮移动成使得小齿轮齿进入齿圈齿之间的间隙中以用于接合。小齿轮在移动的同时可能会经历小的旋转。一旦接合，小齿轮就使齿圈旋转。为了使该接合变得容易，通常对小齿轮齿的后缘进行倒角。在一些情况下，齿圈齿的前缘也被倒角。
发明内容
还公开了一种内燃发动机，该内燃发动机包括具有多个齿圈齿的齿圈。所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿均包括前缘表面和后缘表面。内燃发动机安装有起动机马达。起动机马达包括小齿轮，该小齿轮具有构造并设置成与所述多个齿圈齿选择性地接合的多个小齿轮齿。所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿均包括前缘表面部和后缘表面部。小齿轮构造并设置成在齿圈滑行的同时与齿圈接合。所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿的后缘表面和所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿的前缘表面部中的至少一者包括倒角。
还公开了一种使小齿轮与旋转的齿圈接合以起动内燃发动机的方法，该方法包括：使具有多个小齿轮齿的小齿轮朝向具有多个齿圈齿的齿圈移动；以及将所述多个小齿轮齿中的一个小齿轮齿的前缘表面部沿着所述多个齿圈齿中的一个齿圈齿的后缘表面引导。前缘表面部和后缘表面中的至少一者包括倒角。该方法还包括：使所述多个小齿轮齿中的所述一个小齿轮齿的后缘表面部沿着倒角与所述多个齿圈齿中的另一齿圈齿的前缘表面接触；以及使小齿轮旋转以启动内燃发动机的操作。
附图说明
以下描述不应当被认为是以任何方式进行限制。参照附图，相同的元件编号成相同的附图标记：
图1描绘了根据示例性实施方式的包括起动机马达的内燃发动机，该起动机马达包括构造成与齿圈选择性地接合的小齿轮；
图2描绘了图1的起动机马达、齿圈的局部截面图；
图3描绘了起动机马达的具有多个小齿轮齿的小齿轮朝向具有多个齿圈齿的齿圈移动；
图4描绘了根据示例性实施方式的一方面的设置在所述多个小齿轮齿中的一个小齿轮齿上的倒角沿着设置在所述多个齿圈齿中的一个齿圈齿上的倒角移动；
图5描绘了所述多个齿圈齿中的一个齿圈齿的前缘部抵接所述多个小齿轮齿中的一个小齿轮齿的后缘表面部；以及
图6描绘了小齿轮使齿圈旋转以启动内燃发动机的操作。
具体实施方式
本文参照附图通过示例而非限制的方式呈现了所公开的装置和方法的一个或更多个实施方式的详细描述。
近来，制造商已经开始研发起步-停止车辆以提高燃料经济性。在起步-停止车辆中，当车辆停止、接近停止或滑行时，发动机自动关断。当接收到自动重新起动信号时，发动机随后通过起动机马达自动地重新起动。在发动机关断后的短时间段内，发动机将继续沿向前的方向滑行。该发动机滑行可能会引起下述思维-切换(change-of-mind,COM)的状况：操作者在发动机仍然滑行的同时相当快速地改变其想法并且使自动重新起动信号产生。在该COM状况下，起动机马达可以被信号通知以在发动机沿向前的方向滑行的同时与小齿轮接合。因此，小齿轮可以在并没有旋转的情况下向前轴向地移动以与旋转的齿圈接合。在齿圈沿向前的方向旋转时(COM起动)齿圈和小齿轮的相对运动与在小齿轮沿相反方向旋转的情况下齿圈和小齿轮的相对运动相同。在这种情况下，具有后缘倒角的小齿轮在小齿轮齿与齿圈齿之间的间隙对准之前不能与齿圈接合。因此，不能使小齿轮上的后缘倒角与齿圈更平稳地接合，并且可能会出现对小齿轮齿的研磨或磨损。如将在下面详细描述的，本发明减轻了在COM起动期间对小齿轮的研磨或磨损。
根据示例性实施方式的内燃发动机在图1中总体上以2来指示。内燃发动机2包括起动机马达4以及具有多个齿圈齿8的齿圈6。具体地，起动机马达4接合齿圈6并且使齿圈6旋转以启动内燃发动机2的操作。如图2中所示，起动机马达4包括马达壳体14和鼻状壳体或小齿轮壳体17。马达壳体14可操作地联接有螺线管20。起动机马达4包括输出轴30，输出轴30支承超越离合器32以及具有多个小齿轮齿36的小齿轮34。起动机马达4还包括第一线圈40、第二线圈42和致动器44。致动器44可操作地联接至杆46和复位弹簧49。
经过端子53的电能为线圈40和42中的一个或更多个线圈通电。线圈40和42中的一个或更多个线圈产生磁通量，该磁通量将致动器44拉进，从而使杆46将小齿轮34沿着输出轴30移动并移动成与齿圈6接合，如将在下面更全面地详细描述的。根据示例性实施方式的方面，致动器44还联接至接触件55。当致动器44被拉进时，接触件55与端子53电连接以将电流传递至起动机马达4的马达部分(未示出)，从而使驱动扭矩被传递至小齿轮34。当然，应当理解的是，可以使小齿轮34在与齿圈6接合之前旋转。
根据示例性实施方式的另一方面，起动机马达4构造成将小齿轮34引导成与旋转的齿圈6接合。具体地，在许多混合动力车辆中，制动器的致动可以使内燃发动机停止操作。在操作可以被停止的同时，齿圈6可以继续旋转。在驾驶员决定不停止并且踩下加速器或者简单地释放制动器的情况下，可以触发思维-切换(COM)信号。COM信号激活起动机马达4以重新启动内燃发动机的操作。也就是说，如果内燃发动机未以可以允许重新点火的速度旋转，则起动机马达4被激活。如将在下面更全面地详细描述的，起动机马达4构造成即使齿圈6仍在旋转也会使小齿轮34移动成与齿圈6接合。当齿圈6以比200RPM快的速度旋转时，起动机马达4可以被激活以重新启动操作。
如图3中所示，所述多个齿圈齿8中的每个齿圈齿均包括前缘表面70、后缘表面71和轴向尺寸73。根据示例性实施方式的方面，轴向尺寸73可以为11mm。齿圈齿8还可以包括轴向面74。如所示，所述多个齿圈齿8中的各个齿圈齿与所述多个齿圈齿8中的其他齿圈齿通过间隙75分开。所述多个小齿轮齿36中的每个小齿轮齿均包括前缘表面部79、后缘表面部80和轴向尺寸83。根据示例性实施方式的方面，后缘表面71可以包括倒角87。根据示例性实施方式的另一方面，前缘表面部79可以包括倒角89。更具体地，后缘表面71和前缘表面部79中的一者、另一者或两者可以包括对应的倒角87和89。在这一点上，应当理解的是，倒角与可以设置在齿轮的外缘上以使接合变得容易的圆角或斜角不同。倒角减小了齿轮齿的一部分的总宽度。小齿轮34的前缘表面部79上的倒角87与齿圈齿8的轴向面74接触，并且当齿圈6沿向前的方向旋转时，倒角87将允许小齿轮34也朝向齿圈6轴向地移动。因此，在小齿轮齿36与间隙75对准之前，小齿轮34开始朝向齿圈6轴向地移动。因此，当齿圈6沿向前的方向旋转(滑行)时，使小齿轮34上的前缘倒角89与齿圈6更平稳地接合。类似地，通过在齿圈6上结合后缘倒角87，可以产生相同的益处。
根据示例性实施方式的方面，倒角87沿着小齿轮齿36的轴向长度(未单独标记)延伸至少5％。根据示例性实施方式的另一方面，倒角87沿着小齿轮齿36的轴向长度的延伸介于约5％与约20％之间。根据示例性实施方式的又一方面，倒角87沿着小齿轮齿36的轴向长度延伸约13％。在所示的示例性实施方式中，倒角87包括约2mm的轴向尺寸92。
根据示例性实施方式的另一方面，倒角89沿着齿圈齿8的轴向长度(未单独标记)延伸至少5％。根据示例性实施方式的另一方面，倒角89沿着齿圈齿8的轴向长度的延伸介于约5％与约20％之间。根据示例性实施方式的又一方面，倒角89沿着齿圈齿8的轴向长度延伸约18％。在所示的示例性实施方式中，倒角89包括约2mm的轴向尺寸94。此外，根据示例性实施方式的方面，倒角87包括介于约30°与约70°之间的角度97。根据另一方面，角度97为约45°。类似地，倒角89包括介于约30°与约70°之间的角度99。根据另一方面，角度99为约45°。通过这种布置，倒角87和/或倒角89促进所述多个小齿轮齿36中的一个或更多个小齿轮齿与所述多个齿圈齿8的相互接合。具体地，倒角87和/或倒角89有助于所述多个小齿轮齿36中的一个小齿轮齿在齿圈6旋转的同时进入间隙75中，如图4中所示。
如图5中所示，在接合时，由于齿圈6的旋转，所述多个齿圈齿8中的一个齿圈齿的前缘表面70与所述多个小齿轮齿36中的一个小齿轮齿的后缘表面部80抵接或接合。一旦起动机马达4被通电以使小齿轮34旋转，所述多个小齿轮齿36中的一个小齿轮齿的前缘表面部79就与所述多个齿圈齿8中的相邻的一个齿圈齿的后缘表面71抵接或接合，如图6中所示。以这种方式，小齿轮34可以驱动齿圈6以启动内燃发动机的操作。
在这一点上，应当理解的是，齿圈齿的后缘表面上的倒角和/或小齿轮齿的前缘表面部上的倒角有助于固定的——例如，非旋转的——小齿轮与可以以200RPM或以上的速度旋转的齿圈的接合。还应当理解的是，小齿轮齿的轴向尺寸可以改变。例如，如果在齿圈齿和小齿轮齿中的一者或另一者上设置有倒角，则小齿轮齿的轴向尺寸可以为15mm。另一方面，如果后缘表面和前缘表面部两者均包括倒角，则小齿轮齿的轴向尺寸可以为17mm。以这种方式，齿圈齿和小齿轮齿包括稳固的配合表面。
尽管已经参照示例性实施方式或多个示例实施方式对本发明进行了描述，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种改变并且可以使用等同物可以替代本发明的元件。另外，在不背离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以针对本发明的教示来适配特定情况或材料。因此，本发明不局限于设想用于执行本发明的作为最佳模式所公开的特定实施方式，并且本发明将包括落入权利要求书的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种内燃发动机，包括：
齿圈，所述齿圈包括多个齿圈齿，所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿均具有前缘表面和后缘表面；以及
起动机马达，所述起动机马达安装至所述内燃发动机，所述起动机马达包括小齿轮，所述小齿轮具有构造并设置成与所述多个齿圈齿选择性地接合的多个小齿轮齿，所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿均具有前缘表面部和后缘表面部，所述小齿轮构造并设置成在所述齿圈滑行的同时与所述齿圈接合，
其中，所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿的所述后缘表面和所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿的所述前缘表面部中的至少一者包括倒角。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿的所述前缘表面部包括所述倒角。
3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿的所述后缘表面包括所述倒角。
4.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿的所述前缘表面部和所述齿圈齿中的每个齿圈齿的所述后缘部包括所述倒角。
5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述倒角包括介于约30°与约70°之间的角度。
6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中，所述倒角包括约45°的角度。
7.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述倒角包括至少2mm的轴向尺寸。
8.根据权利要求7所述的内燃发动机，其中，所述多个齿圈齿中的每个齿圈齿均包括至少11mm的轴向尺寸。
9.根据权利要求7所述的内燃发动机，其中，所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿均包括至少15mm的轴向尺寸。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其中，所述多个小齿轮齿中的每个小齿轮齿均包括至少17mm的轴向尺寸。
11.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述小齿轮构造成在所述起动机马达接收到思维-切换(COM)信号时与所述齿圈接合。
12.根据权利要求11所述的内燃发动机，其中，所述小齿轮构造成在所述齿圈以比200发动机RPM快的速度滑行的同时与所述齿圈接合。
13.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中，所述起动机马达构造成在接收到所述思维-切换信号时被激活以重新启动所述内燃发动机的操作。
14.一种使小齿轮与旋转的齿圈接合以起动内燃发动机的方法，所述方法包括：
使具有多个小齿轮齿的所述小齿轮朝向具有多个齿圈齿的所述齿圈移动；
将所述多个小齿轮齿中的一个小齿轮齿的前缘表面部沿着所述多个齿圈齿中的一个齿圈齿的后缘表面引导，所述前缘表面部和所述后缘表面中的至少一者包括倒角；
使所述多个小齿轮齿中的所述一个小齿轮齿的后缘表面部沿着所述倒角与所述多个齿圈齿中的另一个齿圈齿的前缘表面接触；以及
使所述小齿轮旋转以启动所述内燃发动机的操作。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述多个小齿轮齿中的所述一个小齿轮齿的所述前缘表面部沿着所述多个齿圈齿中的所述一个齿圈齿的所述后缘表面引导包括：使设置在所述前缘表面部上的倒角沿着所述后缘表面经过。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述多个小齿轮齿中的所述一个小齿轮齿的所述前缘表面部沿着所述多个齿圈齿中的所述一个齿圈齿的所述后缘表面引导包括：使所述前缘表面部沿着设置在所述后缘表面上的倒角经过。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述多个小齿轮齿中的所述一个小齿轮齿的所述前缘表面部沿着所述多个齿圈齿中的所述一个齿圈齿的所述后缘表面引导包括：使设置在所述前缘表面部上的倒角沿着设置在所述后缘表面上的倒角经过。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括：将思维-切换(COM)信号发送至所述起动机马达。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，使所述小齿轮朝向所述齿圈移动包括：使所述小齿轮与旋转的齿圈接合以重新启动所述内燃发动机的操作。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，使所述小齿轮与所述旋转的齿圈接合包括：使所述小齿轮与以比200RPM大的速度滑行的齿圈接合。
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