專利名稱：多齒輪比起動器馬達的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有多個齒輪比(gear ratio)的起動器馬達。
背景技術：
在機動車中，車輛的發動機，諸如內燃機，典型地經由起動器旋轉，以使得發動機開始為其自身提供動カ。典型的起動器包括小齒輪，其由電馬達驅動，且為了起動發動機， 其被推出用干與附連到發動機的飛輪或撓性板的環形齒輪接合。在ー些車輛應用中，采用停止-起動系統，其中當不需要車輛推進時發動機被自動停止或關閉，以保存燃料，及隨后當再次需要車輛驅動時、通過起動器自動地重起動。這種停止-起動系統可以用于具有單個動力裝置(powerplant)的傳統車輛中，或用于包括為車輛提供動カ的內燃機和馬達/發電機兩者的混合動カ車輛應用中。
發明內容
用于內燃機的起動器包括固定部件和適于起動發動機的輸出部件。起動器還包括第一行星齒輪組和第二行星齒輪組。各自的第一和第二行星齒輪組中的每ー個包括第一、 第二、和第三齒輪部件。各自的第一和第二行星齒輪組中的每ー個被可操作地連接到輸出部件。起動器還包括馬達，所述馬達被可操作地連接到第一齒輪組和連接到第二齒輪組，用于驅動輸出部件。第一行星齒輪組的第三部件和第二行星齒輪組的第三部件可以每ー個被可操作地連接到輸出部件。第一行星齒輪組的第三齒輪部件可以被附連，用干與第二行星齒輪組的第三齒輪部件同步旋轉。起動器還可以包括第一扭矩傳送裝置和第二扭矩傳送裝置。第一扭矩傳送裝置可以是可接合的，以將第一行星齒輪組的第二齒輪部件和第三齒輪部件中的一個接靠到固定部件。此外，第二扭矩傳送裝置可以是可接合的，以將第二行星齒輪組的第二齒輪部件和第三齒輪部件接靠到固定部件。第一扭矩傳送裝置和第二扭矩傳送裝置中的任ー個可以是可選擇性地接合的離合器和可選擇性地接合的制動器中的ー個。第一扭矩傳送裝置的接合和第二扭矩傳送裝置的脫離可以將扭矩從馬達傳送到輸出軸，且由此提供第一發動機起動模式。此外，第二扭矩傳送裝置的接合和第一扭矩傳送裝置的脫離可以將扭矩從馬達傳送到輸出軸，且由此提供第二發動機起動模式。馬達可以被可操作地連接到第一行星齒輪組的第一齒輪部件和第二行星齒輪組的第一齒輪部件。馬達可以經由共同的軸被可操作地連接到第一行星齒輪組的第一齒輪部件和第二行星齒輪組的第一齒輪部件。第一行星齒輪組的第一齒輪部件和第二行星齒輪組的第一齒輪部件中的每ー個均可以是恒星齒輪。相應地，各自的第一和第二齒輪組的第一齒輪部件的特點可以是不同的齒數。此外，第一行星齒輪組的第三齒輪部件和第二行星齒輪組的第三齒輪部件中的每一個可以是環形齒輪。相應地，各自的第一和第二齒輪組的第三齒輪部件的特點可以是相同的齒數。起動器可以被配置為由12伏電氣系統操作，且被配置為包括在機動車中，用于起動發動機。本發明的上述特征和優勢及其他特征和優勢將從用于實施本發明的最佳模式的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。
圖1是包括發動機和用于起動發動機的多齒輪比起動器的機動車動力系的示意圖，該發動機具有停止-起動能力；圖2是圖1中描述的起動器的示意圖；及圖3是圖1中描述的起動器的可替換實施例的示意圖。
具體實施例方式參考附圖，其中相同的附圖標記在若干幅視圖中表示相同的部件，圖1示出機動車10的示意圖，該機動車包括具有停止-起動能力的發動機12。發動機12被可操作地連接到變速器13。發動機12可以用作常規動カ系的一部分，其中該發動機被配置作為車輛的原動機。發動機12還可以用作混合電動型車輛動力系的一部分，其中發動機作為具有ー個或多個用于為車輛提供動カ的馬達/發電機(未示出)的系統的一部分被操作。發動機12包括附連到發動機的曲軸(未示出)的撓性板或飛輪14，且因而，以與發動機相同的速度旋轉。飛輪14典型地經由諸如螺栓或螺桿(未示出)的緊固件附連到曲軸。環形齒輪15具有特定的齒輪齒廓，且間隔地被布置在飛輪14的外周邊上。如本領域技術人員所理解的，環形齒輪15典型地具有被設計為促進發動機12的有效起動的外直徑。起動器16被相對于發動機12布置在緊鄰環形齒輪15處用于起動發動機。起動器16可以被直接安裝到發動機12上，以減少制造公差的影響，如圖1中所示。起動器16 的示意圖在圖2中被詳細示出。起動器16包括靜止部件，該靜止部件被示出為殼體18。殼體18容納起動器16的內部工作部件。起動器16包括電馬達20，該電馬達用于使中心軸 22旋轉。典型地，起動器16還包括小齒輪接合螺線管組件(未示出)，其通常將馬達螺線管和齒輪換檔螺線管并入。為了使中心軸22旋轉，馬達20由馬達螺線管(未示出)、經由電連接或經由合適的桿裝置激活。馬達螺線管從能量存儲裝置接收電力，所述能量存儲裝置諸如位于主車輛(host vehicle)上的電池(未示出)，以由此激活馬達20。齒輪移位螺線管被配置為激勵桿裝置(未示出)。當被齒輪移位螺線管激勵時，桿裝置繼而移置小齒輪 42，用于與環形齒輪15嚙合的接合，以便于起動發動機12。馬達20被可操作地連接到第一行星齒輪組M和第二行星齒輪組32中的每ー個。 第一行星齒輪組M包括被示出為恒星齒輪的第一齒輪部件26、被示出為行星齒輪架的第 ニ齒輪部件觀、和被示出為環形齒輪的第三齒輪部件30。第三齒輪部件30，配置為環形齒輪，可旋轉地圍繞第一齒輪部件26。第二齒輪部件觀，配置為行星齒輪架，可旋轉地支撐多個小齒輪，所述小齒輪嚙合地接合第一齒輪部件26和第三齒輪部件30兩者。第二行星齒輪CN 組32包括示出為恒星齒輪的第一齒輪部件34、示出為行星齒輪架的第二齒輪部件36、和示出為環形齒輪的第三齒輪部件38。第三齒輪部件38，配置為環形齒輪，可旋轉地圍繞第一齒輪部件34。類似于第一行星齒輪組M的構造，第二齒輪部件36，配置為行星齒輪架，可旋轉地支撐多個小齒輪，所述小齒輪嚙合地接合第一齒輪部件34和第三齒輪部件38兩者。 各自的第一和第二行星齒輪組中的每ー個被可操作地連接到輸出部件40，該輸出部件可以是可旋轉的軸。輸出部件40被連接到驅動小齒輪42，用干與之整體旋轉，其中，小齒輪被配置為被移位到與環形齒輪15的嚙合接觸中，用于通過驅動飛輪14而起動發動機12。相應地，小齒輪42包括對應于環形齒輪15的齒輪齒廓和間隔，用干與之精確地嚙合和接合。如圖2中所示，第一行星齒輪組M的第三齒輪部件30和第二行星齒輪組32的第三齒輪部件38每ー個被可操作地連接到輸出部件40。而且，第三齒輪部件30可以被連續地連接，用干與第三齒輪部件38同步旋轉。第三齒輪部件30與第三齒輪部件38的這樣的同步旋轉可通過將兩個第三齒輪部件焊接在一起或由互鎖裝置將它們連接而提供。如還可以從圖2中看到的，馬達20被可操作地連接到第一行星齒輪組觀的第一齒輪部件沈，且還被連接到第二行星齒輪組32的第一齒輪部件34。馬達20到第一齒輪部件沈和到第一齒輪部件34的這樣的連接可以經由共同中心軸22、或通過使獨立的軸沿與中心軸共同的軸線定位、且被連續地連接用干與之共同旋轉來完成。起動器16包括第一扭矩傳送裝置44和第二扭矩傳送裝置46 (圖2中所示)。第一扭矩傳送裝置44是可接合的，以將第二齒輪部件觀接靠到殼體18。同時第二扭矩傳送裝置46是可接合的，以將第二齒輪部件36接靠到殼體18。第一扭矩傳送裝置44和第二扭矩傳送裝置46可以是可選擇性地接合的離合器和可選擇性地接合的制動器中的ー個。盡管沒有被清晰地示出，第一和第二扭矩傳送裝置44、46中的每ー個可以通過機械促動(諸如經由桿裝置)、機電促動(諸如經由螺線管)，或經由液壓選擇性地接合。相應的第一和第二齒輪組M和32的第一齒輪部件沈和34的特點可以是不同的齒數。此外，相應的第一和第二齒輪組的第三齒輪部件30和38的特點可以是相同的齒數。 齒輪的這樣的布置意圖允許通過第一和第二扭矩傳送裝置44和46的促動的、在中心軸22 和輸出軸40之間的至少兩個不同的齒輪比。如所考慮的，使第一扭矩傳送裝置44接合和使第二扭矩傳送裝置46脫離，將扭矩從馬達20傳送到輸出軸40，及由此提供第一發動機起動模式。此外，將第二扭矩傳送裝置46接合和將第一扭矩傳送裝置44脫離也將扭矩從馬達傳送到輸出軸，但提供第二發動機起動模式。第一和第二發動機起動模式中的每ー個提供在中心軸22和輸出軸40之間的不同的齒輪比。相應地，第一發動機起動模式，與由第二發動機起動模式提供的齒輪比相比較，可以是在中心軸22和輸出軸40之間的、數值上較低的齒輪比，或反之亦然。由起動器16提供的至少兩個不同的齒輪比，在發動機內部起始燃燒之前，允許起動器接合環形齒輪15和選擇性地將發動機12搖動起動到兩個不同的速度。此外，這種選擇不同的齒輪比的能力引起起動器16的改進的耐久性，以及發動機12的起動過程中的減少的噪音、振動、和不平順性(NVH)。由此，當在發動機關閉之后、無論因為什么理由、發動機的速度未減少到零轉每分鐘(RPM)吋，起動器16對重起動發動機12特別有用。起動器 16可以用于具有發動機的任何車輛中，但在發動機12具有停止-起動特征的車輛中特別有益。如本領域技術人員所知的，發動機中的停止-起動特征是當不需要發動機動カ時發動
5機能夠被關閉，但當再次要求發動機動力、以為車輛提供動カ時，其還可以立即被起動。起動器16可以設置尺寸為在用于汽車エ業12伏電氣系統的標準的框架內操作，由此為發動機12提供有效率的，即低成本和低重量的，停止-起動系統。車輛110在圖3中示出。車輛110是關于圖1在上面描述的車輛10的可替換實施例。車輛Iio包括起動器116，其通常類似于在圖2中示出的起動器16。起動器116包括第一行星齒輪組124，其通常在構造上類似于第一行星齒輪組24，和第二行星齒輪組132， 其在構造上類似于第二行星齒輪組32。根據可替換實施例，第一行星齒輪組IM包括示出為恒星齒輪的第一齒輪部件126、示出為行星齒輪架的第二齒輪部件128、和示出為環形齒輪的第三齒輪部件130。第二行星齒輪組132包括示出為恒星齒輪的第一齒輪部件134、示出為行星齒輪架的第二齒輪部件136、和示出為環形齒輪的第三齒輪部件138。第二齒輪部件1 被連續地連接到第二齒輪部件136，且實際上，可以呈現單ー構造或共同的行星齒輪架，其在圖3中標識為128/136。共同的行星齒輪架128/136被可操作地連接到輸出軸40。如圖3中所示，起動器116包括第一扭矩傳送裝置144和第二扭矩傳送裝置146。 第一扭矩傳送裝置144是可接合的，以將第三齒輪部件130接靠到殼體18。同時第二扭矩傳送裝置146是可接合的，以將第三齒輪部件138接靠到殼體18。類似于第一和第二扭矩傳送裝置44和46，第一扭矩傳送裝置144和第二扭矩傳送裝置146可以是可選擇性地接合的離合器和可選擇性地接合的制動器中的ー個。除了上面概述的區別之外，起動器116可以以與圖2中示出的起動器16的構造相同的構造為特征。返回參考圖1，控制器48可以相對于發動機12和相對于起動器16被布置在車輛 10上。控制器48可以被配置為控制發動機12和起動器16兩者的運行，包括在停止-起動過程中發動機的關閉和重起動。控制器48被編程，以ー經請求激活起動器16，以基于預先確定的車輛操作參數，在第一發動機起動模式中通過將第一扭矩傳送裝置44接合和將第 ニ扭矩傳送裝置46脫離，或在第二發動機起動模式中通過將第二扭矩傳送裝置46接合和將第一扭矩傳送裝置44脫離而起動發動機12。為了優化受支配的車輛的性能、操縱性和效率，車輛操作參數可以在車輛開發的標定和測試階段中被經驗地預先確定。總的來說，起動器16和116的每ー個允許固定齒輪比的選擇，以在發動機起動事件中提供兩個不同的起動速度。在兩個不同的起動速度之間選擇的這種能力幫助在發動機 12的起動中減少NVH問題，且允許發動機在冷或熱的環境條件下被有效率地起動。此外，在兩個不同的起動速度之間選擇的能力可以減少發動機起動次數，其對于具有停止-起動能力的發動機的車輛應用可以特別有益。盡管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的范圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種用于內燃機的起動器，該起動器包括靜止部件；輸出部件，其適合于起動發動機；第一行星齒輪組和第二行星齒輪組，其中，各自的第一和第二行星齒輪組的每ー個包括第一、第二、和第三齒輪部件，且各自的第一和第二行星齒輪組的每ー個被可操作地連接到輸出部件；和馬達，其可操作地連接到第一齒輪組和連接到第二齒輪組，用于驅動輸出部件。
2.如權利要求1所述的起動器，其中，所述第一行星齒輪組的第三齒輪部件和所述第 ニ行星齒輪組的第三齒輪部件中的每ー個被可操作地連接到所述輸出部件。
3.如權利要求2所述的起動器，其中，所述第一行星齒輪組的第三齒輪部件被附連，用干與所述第二行星齒輪組的第三齒輪部件同步旋轉。
4.如權利要求1所述的起動器，還包括第一扭矩傳送裝置和第二扭矩傳送裝置，其中， 第一扭矩傳送裝置可接合以將所述第一行星齒輪組的第二齒輪部件和第三齒輪部件中的一個接靠到所述靜止部件，且其中，第二扭矩傳送裝置可接合以將所述第二行星齒輪組的第二齒輪部件和第三齒輪部件中的一個接靠到所述靜止部件。
5.如權利要求4所述的起動器，其中，所述第一扭矩傳送裝置和第二扭矩傳送裝置中的任一個是可選擇性地接合的離合器和可選擇性地接合的制動器中的ー個。
6.如權利要求4所述的起動器，其中將第一扭矩傳送裝置接合和將第二扭矩傳送裝置脫離以將扭矩從馬達傳送到輸出軸， 從而提供第一發動機起動模式；和將第二扭矩傳送裝置接合和將第一扭矩傳送裝置脫離以將扭矩從馬達傳送到輸出軸， 從而提供第二發動機起動模式。
7.如權利要求1所述的起動器，其中，所述馬達被可操作地連接到所述第一行星齒輪組的第一齒輪部件和連接到所述第二行星齒輪組的第一齒輪部件。
8.如權利要求7所述的起動器，其中，所述馬達經由共同的軸被可操作地連接到所述第一行星齒輪組的第一齒輪部件和連接到所述第二行星齒輪組的第一齒輪部件
9.如權利要求1所述的起動器，其中所述第一行星齒輪組的第一齒輪部件和所述第二行星齒輪組的第一齒輪部件中的每 ー個是恒星齒輪，且各自的第一和第二齒輪組的第一齒輪部件的特點是具有不同齒數；及所述第一行星齒輪組的第三齒輪部件和所述第二行星齒輪組的第三齒輪部件中的每 ー個是環形齒輪，且各自的第一和第二齒輪組的第三齒輪部件的特點是具有相同的齒數。
10.如權利要求1所述的起動器，其中，所述起動器被配置為由12伏電氣系統操作。
全文摘要
一種用于內燃機的起動器，包括固定部件和適合于起動發動機的輸出部件。起動器還包括第一行星齒輪組和第二行星齒輪組。各自的第一和第二行星齒輪組的每一個包括第一、第二、和第三齒輪部件，且各自的第一和第二行星齒輪組的每一個被可操作地連接到輸出部件。起動器還包括馬達，其被可操作地連接到第一齒輪組和第二齒輪組，用于驅動輸出部件。還提供了一種使用披露的起動器的機動車。
文檔編號H02K7/116GK102536577SQ201110343659
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者C.A.布洛克, D.L.羅比內特 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司