具有扭矩變換器的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容總體上涉及設(shè)計(jì)成將扭矩施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的齒圈的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)。
技術(shù)背景
[0002]存在需要使起動(dòng)機(jī)的小齒輪以高速旋轉(zhuǎn)以縮短起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)所需要的時(shí)間。當(dāng)小齒輪以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，需要增大起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)的尺寸，以便產(chǎn)生足夠大的一定程度的扭矩而使發(fā)動(dòng)機(jī)在冷的狀態(tài)下起動(dòng)。
[0003]為了滿足上述需求，日本專利第一公報(bào)N0.2004-218627提出了下述起動(dòng)機(jī):所述起動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成改變電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸與起動(dòng)機(jī)的小齒輪的減速比并且用于增大減速比以根據(jù)需要提高從電動(dòng)馬達(dá)輸出的扭矩。具體地，起動(dòng)機(jī)配備有行星齒輪系、凸輪機(jī)構(gòu)以及殼體，行星齒輪系和凸輪機(jī)構(gòu)安裝在殼體中。行星齒輪系包括:與電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸接合的太陽齒輪；與太陽齒輪嚙合的行星齒輪；與行星齒輪嚙合的內(nèi)齒輪；以及使行星齒輪能夠旋轉(zhuǎn)的托架。凸輪機(jī)構(gòu)包括:緊固至內(nèi)齒輪的固定凸輪板；面對(duì)固定凸輪板的可移動(dòng)凸輪板；球，所述球布置成能夠在形成于固定凸輪板和可移動(dòng)凸輪板中的凸輪槽中滾動(dòng)；以及彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件將可移動(dòng)凸輪板迫壓成與固定凸輪板恒定地接觸。
[0004]起動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)輸出小的扭矩直到小齒輪與內(nèi)燃機(jī)的齒圈嚙合，使得可移動(dòng)凸輪板保持壓靠固定凸輪板。這使得可移動(dòng)凸輪板的內(nèi)周緣漸縮表面壓靠外凸輪的接合至小齒輪的外周緣，使得外凸輪和內(nèi)齒輪被固定，從而在行星齒輪系中建立為一的齒輪減速比。
[0005]之后，小齒輪與齒圈嚙合。隨后電動(dòng)馬達(dá)需要增大用于使齒圈旋轉(zhuǎn)的輸出扭矩。可移動(dòng)凸輪板與固定凸輪板斷開接合，使得外凸輪的外周緣與可移動(dòng)凸輪板的內(nèi)周緣漸縮表面分離，并且可移動(dòng)凸輪板的外周緣漸縮表面壓靠殼體的漸縮表面。這使得內(nèi)齒輪不旋轉(zhuǎn)并且在行星齒輪系中產(chǎn)生增大的減速比。
[0006]上述起動(dòng)機(jī)會(huì)有下述缺點(diǎn)。當(dāng)需要起動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高的減速比時(shí)，但可移動(dòng)凸輪板已經(jīng)不能通過可移動(dòng)凸輪板的外周緣漸縮表面與殼體的內(nèi)周緣漸縮表面之間的增壓的接觸而與殼體建立接合，存在下述可能性:內(nèi)齒輪沿與太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)致從馬達(dá)輸出的扭矩不能傳遞至小齒輪從而不能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。附加地，當(dāng)小齒輪以高速旋轉(zhuǎn)、小齒輪和齒圈的接合深度是小的時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致小齒輪或齒圈的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本公開內(nèi)容的目的是提供發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成消除上述問題并且確保在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方面的穩(wěn)定性。
[0008]根據(jù)發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于作為諸如汽車的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)。起動(dòng)機(jī)包括:(a)馬達(dá)，該馬達(dá)當(dāng)被通電時(shí)用于產(chǎn)生扭矩；(b)行星齒輪系，該行星齒輪系包括安裝在馬達(dá)的輸出軸上的太陽齒輪、與太陽齒輪嚙合的行星齒輪、與行星齒輪嚙合的外齒輪、以及保持行星齒輪能夠旋轉(zhuǎn)的行星托架，行星齒輪系響應(yīng)于由馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩的輸入而從行星托架輸出扭矩；(C)小齒輪，該小齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的齒圈嚙合并且用于將從行星托架輸出的扭矩傳遞至齒圈以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；(d)扭矩變換器，該扭矩變換器用于改變從外齒輪傳遞至行星托架的扭矩的程度；以及(e)單向離合器，該單向離合器允許當(dāng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)外齒輪沿著太陽齒輪旋轉(zhuǎn)的第一方向旋轉(zhuǎn)，以將扭矩施加在齒圈上以用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并且單向離合器阻止外齒輪沿與第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
[0009]具體地，起動(dòng)機(jī)配備有能夠產(chǎn)生一定程度的扭矩的扭矩變換器，一定程度的扭矩在行星托架與外齒輪之間傳遞并且使得行星托架與外齒輪一起旋轉(zhuǎn)。換言之，行星托架和外齒輪被緊固或鎖定在一起，使得太陽齒輪的速度與行星托架的速度之比(即，減速比)是一。這使得聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的齒圈的速度快速增大至使得發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的值，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。
[0010]扭矩變換器還能夠?qū)⑿行峭屑芘c外齒輪之間傳遞的扭矩的程度增大至使行星托架與外齒輪之間的鎖定釋放的值。這致使太陽齒輪由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，使得行星齒輪旋轉(zhuǎn)。行星齒輪的旋轉(zhuǎn)迫使外齒輪沿與太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。然而，外齒輪的這種旋轉(zhuǎn)被單向離合器停止，從而在行星齒輪系中實(shí)現(xiàn)了大于一的減速比。這使得從小齒輪施加至齒圈的扭矩增大，從而確保了在發(fā)動(dòng)機(jī)例如在冷的狀態(tài)下起動(dòng)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0011]根據(jù)下文給出的詳細(xì)描述并且根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的附圖，將全面地理解本發(fā)明，然而，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)將發(fā)明限制為特定的實(shí)施方式，而是僅出于解釋和理解的目的。
[0012]在附圖中:
[0013]圖1為示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的部分剖視圖；
[0014]圖2為圖1的部分放大圖；
[0015]圖3(a)、圖3(b)和圖3(c)是表示安裝在圖1的起動(dòng)機(jī)中的行星齒輪系的操作的列線圖；
[0016]圖4為表不圖1的起動(dòng)機(jī)的特性的圖表；
[0017]圖5為圖示了根據(jù)第二實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)的部分放大圖；
[0018]圖6為圖示了用于圖5中的第二實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)的控制器的框圖；
[0019]圖7為在第二實(shí)施方式中執(zhí)行減速比切換操作的程序的流程圖；
[0020]圖8為表示圖5的第二實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)的特性的圖表；
[0021]圖9為在第三實(shí)施方式中執(zhí)行減速比切換操作的程序的流程圖；
[0022]圖10為示出了根據(jù)第四實(shí)施方式的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的部分剖視圖；
[0023]圖11為圖示了安裝在圖10的起動(dòng)機(jī)中的扭矩變換器的橫向截面；
[0024]圖12為圖11的扭矩變換器的轉(zhuǎn)子組件的部分立體圖；
[0025]圖13(a)和圖13(b)為圖示了圖12的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的視圖；
[0026]圖14為圖示了安裝在圖13(a)和圖13(b)的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的橡膠構(gòu)件的分解立體圖；
[0027]圖15(a)和圖15(b)為圖示了在第四實(shí)施方式中的圖10的起動(dòng)機(jī)的操作的視圖；
[0028]圖16(a)和圖16(b)為圖示了根據(jù)第五實(shí)施方式的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的視圖；
[0029]圖17(a)和圖17(b)為圖示了根據(jù)第六實(shí)施方式的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的視圖；
[0030]圖18為圖示了安裝在根據(jù)第七實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)中的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的橫向截面；
[0031]圖19為圖示了圖18的起動(dòng)機(jī)的扭矩變換器的立體圖；
[0032]圖20(a)和圖20(b)圖示了在第七實(shí)施方式中的圖18的起動(dòng)機(jī)的操作的視圖；
[0033]圖21 (a)和圖21 (b)為圖示了安裝在根據(jù)第八實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)中的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的剖視圖；
[0034]圖22(a)和圖22(b)為圖示了安裝在根據(jù)第九實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)中的扭矩變換器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的剖視圖；
[0035]圖23為圖示了根據(jù)第十實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)的扭矩變換器的立體圖；
[0036]圖24為圖示了安裝在根據(jù)第^^一實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)中的單向離合器的橫向截面；
[0037]圖25為圖示了安裝在根據(jù)第十二實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)中的單向離合器的橫向截面；
[0038]圖26(a)和圖26(b)為圖示了圖15的單向離合器的操作的視圖；以及
[0039]圖27為作為起動(dòng)機(jī)的改型形式的橫向截面。
【具體實(shí)施方式】
[0040]第一實(shí)施方式
[0041]參照附圖，在若干附圖中，相同的附圖標(biāo)記指的是相同的部件，特別地參照?qǐng)D1和圖2，示出了用于作為汽車內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的根據(jù)第一實(shí)施方式的起動(dòng)機(jī)10。
[0042]起動(dòng)機(jī)10包括電動(dòng)馬達(dá)12、磁體開關(guān)14、行星齒輪系16、超越離合器18、小齒輪20、單向離合器22以及殼體23。電動(dòng)馬達(dá)12用于產(chǎn)生扭矩。磁體開關(guān)14控制電動(dòng)馬達(dá)12的開關(guān)操作。超越離合器18被連接至行星齒輪系16的輸出。小齒輪20用于將從行星齒輪系16通過超越離合器18傳遞的扭矩輸出。殼體23在其中容置上述部件。
[0043]磁體開關(guān)14配備有激勵(lì)線圈(未示出)和柱塞(未示出)，柱塞布置成能夠在激勵(lì)線圈內(nèi)滑動(dòng)。當(dāng)操作者打開起動(dòng)機(jī)開關(guān)時(shí)，激勵(lì)線圈被供給有來自安裝在起動(dòng)機(jī)10的外側(cè)的蓄電池的電流。當(dāng)通電時(shí)，激勵(lì)線圈產(chǎn)生磁吸引力以使柱塞移動(dòng)從而使得一對(duì)移動(dòng)觸頭與固定觸頭電接觸，從而使從電池至電動(dòng)馬達(dá)12的電源電路閉合。
[0044]電動(dòng)馬達(dá)12為已知的直流電動(dòng)馬達(dá)，該直流電動(dòng)馬達(dá)配備有電樞12a和用作電樞12a的旋轉(zhuǎn)軸的電樞軸12b。當(dāng)磁性開關(guān)14打開時(shí)，使得電源電路閉合，電樞12a從電池供給有電力，使得電樞12a產(chǎn)生扭矩以使電樞軸12b旋轉(zhuǎn)。
[0045]行星齒輪系16配備有:太陽齒輪24 ;多個(gè)行星齒輪26 (在該實(shí)施方式中為三個(gè)行星齒輪26)，所述多個(gè)行星齒輪26為與太陽齒輪24嚙合的外部齒齒輪；外齒輪28，該外齒輪28與行星齒輪26嗤合；以及行星托架30，行星托架30保持行星齒輪26能夠旋轉(zhuǎn)。太陽齒輪24為安裝在電樞軸12b的頂部上的外部齒齒輪。行星齒輪系16通常被設(shè)計(jì)為使得太陽齒輪24的旋轉(zhuǎn)速度、行星齒輪30的旋轉(zhuǎn)速度和外齒輪28的旋轉(zhuǎn)速度在列線圖中以該順序位于直線上。
[0046]行星托架30配備有滑動(dòng)軸承30a、銷30b以及托架軸30c，其中，銷30b支承行星齒輪26以能夠通過軸承30a旋轉(zhuǎn)，托架軸30c保持銷30b。如圖2中圖示的，托架軸30c包括圓筒形中央軸30cl和盤或凸緣30c2。圓筒形中央軸30cl與銷30b連接并且沿著行星托架30的中心軸線布置。凸緣30c2用作接觸構(gòu)件，該接觸構(gòu)件在下文中還將稱為托架側(cè)接觸部。電樞軸12b、太陽齒輪24、行星托架30 (即，托架軸30c)以及外齒輪28同軸地布置以具有以彼此對(duì)準(zhǔn)的方式設(shè)置的中心軸線。行星齒輪26在下述圓上以相等間隔彼此離開的方式設(shè)置:所述圓具有給定的半徑并且在垂直于托架軸30c的中心軸線延伸的平面上、在托架軸30c的中心軸線處定中心。具體地，三個(gè)行星齒輪26在圓上以120度的間隔彼此尚開設(shè)置。
[0047]殼體23在其中安裝有面向外齒輪28的單向離合器22。單向離合器22允許當(dāng)馬達(dá)12旋轉(zhuǎn)時(shí)外齒輪28沿著太陽齒輪24旋轉(zhuǎn)的方向(在下文中該方向還被稱為正常方向)旋轉(zhuǎn)，并且阻止外齒輪28沿著與正常方向相反的反向方向旋轉(zhuǎn)。應(yīng)指出的是，正常方向與反向方向還被分別稱為第一方向和第二方向。
[0048]超越離合器18允許僅沿著其中托架軸30c用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方向輸入至超速離合器18的扭矩被傳遞至小齒輪20并且空轉(zhuǎn)運(yùn)行以阻止沿相反方向的扭矩(即，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩使托架軸30c旋轉(zhuǎn)的方向)。托架軸30c連接至內(nèi)圈，該內(nèi)圈作為超越離合器18的輸入部。小齒輪20連接至外圈，該外圈作為超越離合器18的輸出部。超越離合器18的輸出部和小齒輪20 —起旋轉(zhuǎn)。超越離合器18能夠響應(yīng)于由磁體開關(guān)14的柱塞驅(qū)動(dòng)的桿32的運(yùn)動(dòng)而沿著上述中心軸線方向(即，托架軸30c的中心軸線，該方向在下文還被稱為軸向方向)運(yùn)動(dòng)。
[0049]外齒輪28包括環(huán)形齒部28a和離合器接觸部28b。齒部28a是中空?qǐng)A筒形的并且在齒部28a的內(nèi)周緣上形成有與行星齒輪26嚙合的內(nèi)齒齒輪。離合器接觸部28b也是中空?qǐng)A筒形的并且在軸向方向定位成比齒部28a更靠近小齒輪20。離合器接觸部28b布置成具有放置成與單向離合器22的滾子接觸的外周緣。
[0050]離合器接觸部28b在其內(nèi)周緣的內(nèi)側(cè)布置有外齒輪側(cè)接觸部28c，該外齒輪側(cè)接觸部28c從離合器接觸部28b朝向托架軸30c (即，行星齒輪系16)的中心軸線向內(nèi)延伸。外齒輪側(cè)接觸部28c由以托架軸30c的中心軸線定中心的環(huán)形板制