[發明專利]搖桿小齒輪起動機

有效

• 申請號: 201710727634.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107762704B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: S·M·阿徹;N·J·伯德;盧曉勇;N·涅梅茨
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02N15/04
• 分類號: F02N15/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請涉及搖桿小齒輪起動機。提供用于起動車輛發動機的方法和系統。在一個示例中，用于起動車輛發動機的發動機起動機系統包括耦接到發動機曲軸的環形齒輪，以及耦接到起動機馬達的小齒輪，該小齒輪具有用于接合環形齒輪的可旋轉搖桿元件。以這種方式，小齒輪可以與環形齒輪接合，以將來自起動機馬達的扭矩傳輸到發動機曲軸以快速地起動發動機。

相關申請的交叉參考

本申請要求2016年8月23日提交的美國臨時申請No.62/378,559的優先權。出于所有目的，上述參考的申請的全部內容并入本文作為參考。

技術領域

本說明書主要涉及使用具有起動機馬達以及與耦接到發動機曲軸的環形齒輪嚙合接觸的小齒輪的發動機起動機來起動車輛發動機的方法和系統。

背景技術

可以使用發動機起動機來起動(或在怠速停止后重新起動)車輛發動機。此類起動機的示例可以包括連接到起動機繼電器的起動機馬達。起動機馬達可以經由驅動軸被機械耦接到小齒輪，該小齒輪可以被移動到與耦接到發動機曲軸的環形齒輪嚙合的位置。在發動機起動轉動期間，電池向起動機馬達輸送電流，導致附接到小齒輪的驅動軸旋轉，從而允許小齒輪驅動環形齒輪。一旦與小齒輪嚙合接合，環形齒輪的旋轉運動使發動機曲軸快速地旋轉，從而允許發動機起動。

發動機起動機的其他示例可以包括永久接合起動機(PES)和集成起動機發電機(ISG)。在PES系統中，在發動機操作期間，小齒輪與環形齒輪永久地嚙合。當小齒輪與環形齒輪永久地接合達較長時間段時，增加的齒輪磨損和高占空比可能降低的導致齒輪壽命。這些系統可能需要額外的密封潤滑系統。此外，在發動機起動期間，在小齒輪和環形齒輪之間使用高齒輪比(例如，10-15：1)可能導致小齒輪的高轉速，這可能是破壞性的。通常放置在發動機和變速器之間的功率轉換器(power converter)在用于ISG系統時將發動機的機械功率轉換為電能。可替換地，功率轉換器可以將車輛電功率轉換為機械功率。當用作電動馬達時，ISG系統可以被用于起動發動機。ISG系統還可以用作發電機，從而產生電力(當車輛操作時)，其可以用于為電氣設備供電并且對車輛電池充電。一些ISG系統需要高起動扭矩，并且可能在發動機操作期間產生大的振動。

Haruno在美國專利8,754,556中公開了用于車輛的示例性發動機起動機。其中，發動機起動機包括連接到電池的起動機繼電器和經由驅動軸被機械地耦接到離合器和小齒輪的起動機馬達。起動機繼電器具有經由變速桿連接到驅動軸的柱塞。在發動機起動期間，來自電池的電流通過起動機繼電器內的電磁線圈，以產生致動柱塞以移動變速桿的力。變速桿的前向運動將小齒輪往復運送到與耦接到發動機曲軸的環形齒輪嚙合的位置。

然而，在上述公開的發動機起動機的實施例中，小齒輪可以在車輛處于靜止(即，曲軸轉速可以接近于零)時與環形齒輪嚙合。由于每次發動機起動時小齒輪必須與環形齒輪對準，所以發動機起動時間可能增加，導致不必要的延遲和燃料經濟性的降低。此外，當小齒輪與環形齒輪接合時，可能發生反沖(backlash)，從而導致駕駛員不適。

發明內容

發明人在此已經認識到上面討論的各種問題，并且開發了一種發動機起動機系統以至少部分地解決該問題。在一個示例中，發動機起動機系統可以包括耦接到發動機曲軸的環形齒輪和耦接到起動機馬達的小齒輪，小齒輪具有選擇性地與環形齒輪接合的離心接合元件(例如，搖桿元件)。以這種方式，當小齒輪的離心接合元件從回縮位置旋轉到接合位置時，小齒輪可以與環形齒輪接合，以實現快速的發動機起動。

例如，發動機起動機系統的環形齒輪可以與小齒輪永久地對準。當發動機被起動時，小齒輪的搖桿元件可以從它們的凹部(pocket)展開(deploy)，從而允許小齒輪與環形齒輪接合并將扭矩傳輸到發動機曲軸。在發動機已經起動之后，小齒輪可以與環形齒輪脫離，并且搖桿元件可以被旋轉到回縮位置。以這種方式，可以快速起動車輛發動機以提高燃料效率，同時減少(例如，最小化)齒輪反沖并且增加齒輪部件的壽命。