专利名称：发动机起动装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及具有用于发动机的起动装置的变速器，并且更特别地涉及用于通过变矩器连接到变速器的发动机的起动组件。
背景技术：
传统发动机起动机构使用电动马达驱动曲轴来起动马达。电动马达具有由马达的 输出轴驱动的小齿轮。环状齿轮与安装到发动机曲轴的挠性板连接。当达到工作条件时， 小齿轮移动进入与环状齿轮啮合接合以便马达将驱动曲轴。通常使用致动器来移动小齿 轮。为了将小齿轮带入与环状齿轮啮合接合，环状齿轮以及因此发动机曲轴必须是静止的， 或者以与小齿轮相同的速度移动。小齿轮的致动给发动机的起动增加了延迟时间，从而使 响应时间变慢。另外，如果当啮合时齿轮不同步，将导致对齿轮的损坏和/或导致噪声。一些最新起动机构使用恒常啮合的小齿轮和环状齿轮、以及用于在某些条件下接 合以从起动马达传输扭矩以驱动曲轴且在发动机起动后超限运行(overrun)的单向离合 器。单向离合器需要润滑。单向离合器的封装和润滑需求要求改造发动机并且导致动力系 的轴向长度增加。
发明内容
提供了一种发动机起动装置，其具有恒常啮合的起动机小齿轮和使用变速器流体 润滑的单向离合器，不需要改造发动机也不需要增加变速器的轴向长度。特别地，为通过变 矩器可操作地连接到变速器的发动机提供了一种利用起动机马达转动发动机曲轴的起动 装置。变矩器具有被连接以便与曲轴一起旋转的变矩器盖，用来盖住变矩器的泵部分，变矩 器毂构件连接到变矩器盖以驱动变速器泵。该起动装置包括单向离合器，其具有持续可操 作地与起动机马达连接的第一部分和被持续地连接以便与变矩器毂构件一起旋转的第二 部分。变矩器毂构件被构造为允许来自变速器的流体润滑单向离合器。如果第二部分旋转 得不比第一部分快，则单向离合器被构造为可操作地接合起动机马达和变矩器盖以实现共 同旋转，以便起动机马达驱动曲轴；而如果当发动机起动时第二部分旋转得比第一部分快， 则单向离合器被构造为超限运行。提供了密封装置以将变速器流体保持在单向离合器处。更特别地，提供了一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置，其包括 被连接以便与起动机马达一起旋转的小齿轮及可操作地连接以便与发动机曲轴一起旋转 的变矩器盖。外壳构件部分地环绕变矩器盖。环状齿轮连接到外壳构件，并且与小齿轮处 于恒常啮合关系以便外壳构件可旋转地由起动机马达驱动。单向离合器具有被连接以便与 外壳构件一起旋转的第一部分及被连接以便与变矩器盖一起旋转的第二部分。如果变矩器 盖旋转得不比外壳构件快，则单向离合器可操作地接合变矩器盖和外壳构件以实现共同旋 转，以便起动机马达驱动曲轴；而如果当发动机起动时变矩器盖旋转得比外壳构件快，则单 向离合器被配置为超限运行。此外，本发明还提供了以下技术方案
方案1. 一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置，其中所述发动机 通过变矩器可操作地连接到变速器，所述起动装置包括小齿轮，其被连接以便与所述起动机马达一起旋转；变矩器盖，其被可操作地连接以便与所述发动机曲轴一起旋转；外壳构件，其部分地环绕所述变矩器盖；环状齿轮，其连接到所述外壳构件，并且与所述小齿轮处于恒常啮合关系，使得所 述外壳构件由所述起动机马达可旋转地驱动；单向离合器，其具有被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第一部分及被连接以 便与所述变矩器盖一起旋转的第二部分；其中，如果所述变矩器盖旋转得不比所述外壳构件快，则所述单向离合器可操作 地接合所述变矩器盖和所述外壳构件以实现共同旋转，以便所述起动机马达驱动所述曲 轴；而如果当所述发动机起动时所述变矩器盖旋转得比所述外壳构件快，则所述单向离合 器被配置为超限运行。方案2.如方案1所述的起动装置，还包括从所述变矩器盖延伸的变矩器毂构件；其中，所述单向离合器的第二部分被连接 以便与在其径向外侧的所述变矩器毂构件一起旋转；被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第二毂构件；其中，所述单向离合器的第 一部分被连接以便与在其径向外侧并在所述单向离合器的第二部分的径向内侧的所述第 二毂构件一起旋转；其中，所述变矩器毂构件具有被构造用来从所述变速器传输流体到所述单向离合 器的孔。方案3.如方案2所述的起动装置，还包括密封装置，其可操作地与所述单向离合器的第二部分连接，并且被构造为密封住 所述第二毂构件以将来自所述变速器的流体容纳在所述单向离合器处。方案4.如方案2所述的起动装置，其中，所述变矩器盖部分地限定所述变矩器的 泵部分；其中，所述单向离合器被大体定位在所述泵部分的径向内侧并且与所述变矩器的 起动机部分轴向相邻。方案5.如方案2所述的起动装置，还包括被固定以便与所述曲轴和所述变矩器盖一起旋转的挠性板。方案6.如方案1所述的起动装置，还包括从所述变矩器盖延伸的变矩器毂构件；被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第二毂构件；以及与所述变矩器毂构件和所述第二毂构件接触并且径向位于所述变矩器毂构件和 所述第二毂构件之间的衬套。方案7. —种用来可旋转地驱动发动机曲轴的起动装置，所述发动机通过变矩器 与变速器连接，所述起动装置包括起动机马达，其具有被其可旋转地驱动的小齿轮；变矩器盖，其被连接以便与发动机曲轴一起旋转并被引导离开所述发动机曲轴、 并且具有变矩器毂构件，所述变矩器毂构件从所述曲轴大体轴向地与所述变矩器相对地延
5伸；
外壳构件，其被引导离开所述变矩器毂构件并且构造为部分地包围在所述变矩器周围；环状齿轮，其固定到所述外壳构件并且与所述小齿轮恒常地、无选择性地啮合式 接合；单向离合器，如果所述变矩器盖旋转得不比所述外壳构件快，则所述单向离合器 安装成可操作地接合所述变矩器盖和所述外壳构件以实现共同旋转，以便所述起动机马达 驱动所述曲轴；而如果当所述发动机起动时所述变矩器盖旋转得比所述外壳构件快，所述 单向离合器被构造为超限运行。方案8.如方案7所述的起动装置，其中，所述单向离合器与所述变速器流体连通 以便变速器流体润滑所述单向离合器。方案9.如方案8所述的起动装置，还包括密封装置，其构造成用来在所述单向离合器与所述外壳构件之间密封以将来自所 述变速器的流体容纳在所述单向离合器处。方案10.如方案7所述的起动装置，还包括被固定以便与所述曲轴和所述变矩器盖一起旋转的挠性板；其中，所述曲轴经由 所述挠性板驱动所述变矩器盖。方案11. 一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置，其中所述发动机 通过变矩器可操作地连接到变速器；其中所述变矩器具有用于涡轮部分的变矩器盖，变矩 器毂构件连接到所述变矩器盖以驱动变速器泵，所述起动装置包括单向离合器，其具有持续可操作地与所述起动机马达连接的第一部分；其中，所述单向离合器具有被持续连接以便与所述变矩器毂构件一起旋转的第二 部分；其中，所述变矩器毂构件构造为允许来自所述变速器的流体润滑所述单向离合器；其中，如果所述第二部分旋转得不比所述第一部分快，则所述单向离合器构造为 可操作地接合所述起动机马达和所述变矩器盖以实现共同旋转，以便所述起动机马达驱动 所述曲轴；而如果在发动机起动时所述第二部分旋转得比所述第一部分快，则所述单向离 合器构造为超限运行。方案12.如方案11所述的起动装置，还包括密封装置，其构造成用来将通过所述变矩器毂构件提供的变速器流体密封在所述 单向离合器处。因为小齿轮和环状齿轮是恒常啮合的，所以发动机的起动可以响应于想法改变的 开始而发生，即当车辆操作者制动，从而停止给发动机供应燃料，随后在发动机曲轴变慢之 前快速地压下加速器时。要求小齿轮被致动成与环状齿轮啮合的起动组件不能快速地响应 于想法改变的开始，因为曲轴必须首先变慢。从下面结合附图实施本发明最佳方式的详细描述中可以看出本发明的上述特征 和优点及其他特征和优点是显而易见的。
图1是具有经由变矩器连接到变速器的发动机、具有用来旋转发动机曲轴的发动机起动装置的动力系的示意性不完整的、部分截面视图；图2是包括在图1的发动机起动装置内的单向离合器的示意性截面视图；以 及图3是用于图1的发动机起动装置的替代性单向离合器的示意性截面视图。
具体实施例方式参考图1，示出了动力系10的一部分，其具有带曲轴13的发动机12和可操作地连 接以给未示出的车轮提供驱动牵引力的变速器14。发动机12通过变矩器16可操作地连接 到变速器14。变速器14具有变速器壳体18，其可以是一个部件或多个连接的部件，并且其 也环绕着变矩器16。变速器14包括传动装置和可选择性地啮合的离合器以及制动器，以便 在变速器输入构件20和与车轮连接的输出构件(未示出)之间提供多种速度比。变速器 14可以是任何一种类型，包括行星式变速器、副轴变速器、混合电动-机械变速器。包括曲 轴13在内的发动机12以及变矩器16和变速器14的旋转部件围绕中心轴线Cl旋转。在 图1的轴线Cl上方仅显示了动力系10的一部分，在轴线Cl下方的剩余的大体对称的部分 未示出。变矩器16包括叶轮或泵部分22、涡轮部分24和定子部分26，正如公知的那样。变 矩器盖25形成泵部分22的一部分并且经由螺栓29A固定到挠性板27上。挠性板27又用 螺栓29B固定以与发动机曲轴13—起旋转。引导毂(piloting hub) 30从变矩器盖25延 伸，允许当装配动力系10时使用曲轴13将变矩器盖25引导到位。泵21经由从变矩器盖 25轴向延伸的变矩器毂构件23与变矩器盖25 —起被可旋转地驱动。变矩器16在泵部分22和涡轮部分24之间形成流体联接，允许在发动机曲轴13和 变速器输入构件20之间的滑动，以有效地减少扭转振动并且在变矩阶段允许扭矩增倍。还 提供了变矩器离合器32来绕开所述流体联接并且直接将曲轴13和输入构件20连接。当 变矩器离合器32接合时，扭振减振器34减少发动机振动。汽车发动机、变矩器和变速器的 工作和结构对于本领域的技术人员来说是公知的，因此不需要进一步对它们的工作和结构 进行描述。发动机起动装置40与变矩器16成一体以允许曲轴13的旋转，从而以减低的噪声 和比公知系统更快的起动时间起动发动机12。发动机起动装置40包括构造为部分包围在 变矩器盖25周围的外壳构件42。外壳构件42具有安装到径向外表面的环状齿轮44。环 状齿轮44定位成与由起动机马达49驱动并绕着轴线C2旋转的小齿轮46恒常啮合。也就 是，小齿轮46和环状齿轮44轴向固定，并且始终保持啮合，无论静止还是旋转都是如此。外 壳构件42包括第二毂构件48，第二毂构件48轴向延伸并且通过其与变矩器毂构件23之间 的衬套50被引导离开变矩器毂构件23。发动机起动装置40进一步包括单向离合器52，单向离合器52可操作以接合外壳 构件42以便在一定工作条件下与变矩器盖25 —起旋转、及在其他工作条件下超限运行，如 下面进一步描述的。单向离合器52具有包括内圈的第一部分54和包括外圈的第二部分 56。第一部分54被固定以便与第二毂构件48和外壳构件42—起旋转。第二部分56被固 定以便与变矩器盖25 —起旋转，从而与曲轴13和变矩器毂构件23—起旋转。单向离合器 52在图2中更详细地被显示为滚柱类型单向离合器，但是，可以使用许多已知类型中的任 意单向离合器，其可以构造为在一部分(这里是指外圈或第二部分56)比另一部分(这里是指内圈或第一部分54)旋转更快时接合以及在其它情况下超限运行。例如，可以使用例 如图3的替代性单向离合器52A的斜撑类型(sprag-type)单向离合器。还可以使用机械 二极管型(mechanicaldiode-type)单向离合器。 变矩器毂构件23具有孔58或一系列周向隔开的孔，所述孔允许变速器腔室60内 的变速器流体与单向离合器52流体连通，以便给离合器52的部件提供润滑。因为单向离 合器52通过具有由泵21加压的现有变速器流体的变矩器毂23润滑，因此附加的部件或机 加工操作被最少化。密封装置62被固定到变矩器盖25，特别是固定到其封装单向离合器52的第二部 分56的延伸部63。密封装置62包括弹性体密封构件64和保持环68，保持环68将密封构 件64向第二毂构件48偏置从而容纳从变速器腔室60通过单向离合器52处的孔58提供 的流体，防止该流体进入形成在变矩器盖25和外壳构件42之间的空间。相似的密封装置 65防止变速器流体在第二毂构件48和壳体18之间的泄漏。参考图2，更详细地示出了单向离合器52。显示出第一部分54或或者说内圈被固 定以便与第二毂构件48—起旋转。变矩器毂构件23与第二毂构件48同心，但是独立于第 二毂构件48旋转，并且由图1的衬套50 (在图2中未示出)隔开。相反地，变矩器毂构件 23与第二部分56或者说外圈一起旋转，这在图1中是显而易见的。第二部分56通过销、 紧固件、焊接、压配合或其他方式固定以与变矩器盖25的延伸部63(仅以不完整的形式示 出)一起旋转。替代地，第二部分56可以是与变矩器盖25整体成形的。单向离合器52是滚柱类型离合器，其中弹簧71在容腔74内固定到第二部分56， 所述容腔74形成在固定以便与第二部分56—起旋转的环73内的。每个容腔74具有平坦 径向表面76和倾斜表面78。每个弹簧71将滚柱75偏置到容腔74的平坦径向表面上。如 果第一部分54比第二部分56旋转得更快，则滚柱75被构造为楔入到平坦径向表面76之 间，从而传输切向径向力以锁定所述部分54、56。然而，如果第二部分56比第一部分54旋 转得更快，则滚柱75在容腔74内滚动从而允许在第一部分54与第二部分56之间的空转 动作(free-wheeling action)。因此，如果箭头S2指示的第二部分56的旋转速度比箭头Sl指示的第一部分54 的旋转速度更快，则单向离合器52空转，例如当发动机12在曲轴13以相当大的速度旋转 的情况下运转时。然而，如果第一部分54的旋转速度Sl比第二部分56的旋转速度S2更 快，则单向离合器52锁住，从而导致变矩器盖25被外壳构件42驱动并且与外壳构件42 — 起旋转。另外，起动机马达49可操作以通过啮合小齿轮46和环状齿轮44、外壳构件42、被 锁定的单向离合器52及变矩器盖25和挠性板27而转动曲轴13来起动发动机12。参考图3，替代的单向离合器52A使用固定到第一部分54并延伸进入容腔74的斜 撑元件72。斜撑元件72是类似弹簧的并且被构造为当遇到按压在倾斜表面78上时所提供 的径向向内的力时会径向向内坍缩，从而允许在第一部分54和第二部分56之间的空转动 作。如果第一部分54旋转得比第二部分56快，则斜撑元件72抵靠平坦径向表面76而锁 住。因为小齿轮46不需要被致动为轴向地移动，并且总是与环状齿轮44啮合，因此起 动发动机12的响应时间是最小的。而且，因为在起动事件期间小齿轮46不需要首先移动 成与环状齿轮44啮合，因此不需要等待直到曲轴13的旋转停止以便为起动机马达49提供动力以通过外壳构件42和单向离合器52传输扭矩给变矩器盖25。在将起动机环状齿轮安 装到挠性板的传统起动系统中，在环状齿轮小齿轮能够被移动成与环状齿轮啮合之前，环 状齿轮、挠性板和曲轴必须是静止的或者至少与小齿轮同步以便防止产生齿轮齿撞击的噪 声。另外，以最少的附加部件和机加工操作并且无需增加动力系10的轴向长度，为单向离 合器52 (或替代的单向离合器52A)提供了润滑。 虽然已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但是熟悉本发明涉及的领域的技术 人员在所附权利要求的范围内将认识到用于实践本发明的各种替代设计和实施方式。
权利要求
一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置，其中所述发动机通过变矩器可操作地连接到变速器，所述起动装置包括小齿轮，其被连接以便与所述起动机马达一起旋转；变矩器盖，其被可操作地连接以便与所述发动机曲轴一起旋转；外壳构件，其部分地环绕所述变矩器盖；环状齿轮，其连接到所述外壳构件，并且与所述小齿轮处于恒常啮合关系，使得所述外壳构件由所述起动机马达可旋转地驱动；单向离合器，其具有被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第一部分及被连接以便与所述变矩器盖一起旋转的第二部分；其中，如果所述变矩器盖旋转得不比所述外壳构件快，则所述单向离合器可操作地接合所述变矩器盖和所述外壳构件以实现共同旋转，以便所述起动机马达驱动所述曲轴；而如果当所述发动机起动时所述变矩器盖旋转得比所述外壳构件快，则所述单向离合器被配置为超限运行。
2.如权利要求1所述的起动装置，还包括从所述变矩器盖延伸的变矩器毂构件；其中，所述单向离合器的第二部分被连接以便 与在其径向外侧的所述变矩器毂构件一起旋转；被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第二毂构件；其中，所述单向离合器的第一部 分被连接以便与在其径向外侧并在所述单向离合器的第二部分的径向内侧的所述第二毂 构件一起旋转；其中，所述变矩器毂构件具有被构造用来从所述变速器传输流体到所述单向离合器的孔。
3.如权利要求2所述的起动装置，还包括密封装置，其可操作地与所述单向离合器的第二部分连接，并且被构造为密封住所述 第二毂构件以将来自所述变速器的流体容纳在所述单向离合器处。
4.如权利要求2所述的起动装置，其中，所述变矩器盖部分地限定所述变矩器的泵部 分；其中，所述单向离合器被大体定位在所述泵部分的径向内侧并且与所述变矩器的起动 机部分轴向相邻。
5.如权利要求2所述的起动装置，还包括被固定以便与所述曲轴和所述变矩器盖一起旋转的挠性板。
6.如权利要求1所述的起动装置，还包括从所述变矩器盖延伸的变矩器毂构件；被连接以便与所述外壳构件一起旋转的第二毂构件；以及与所述变矩器毂构件和所述第二毂构件接触并且径向位于所述变矩器毂构件和所述 第二毂构件之间的衬套。
7.一种用来可旋转地驱动发动机曲轴的起动装置，所述发动机通过变矩器与变速器连 接，所述起动装置包括起动机马达，其具有被其可旋转地驱动的小齿轮；变矩器盖，其被连接以便与发动机曲轴一起旋转并被引导离开所述发动机曲轴、并且 具有变矩器毂构件，所述变矩器毂构件从所述曲轴大体轴向地与所述变矩器相对地延伸；外壳构件，其被引导离开所述变矩器毂构件并且构造为部分地包围在所述变矩器周围；环状齿轮，其固定到所述外壳构件并且与所述小齿轮恒常地、无选择性地啮合式接合；单向离合器，如果所述变矩器盖旋转得不比所述外壳构件快，则所述单向离合器安装 成可操作地接合所述变矩器盖和所述外壳构件以实现共同旋转，以便所述起动机马达驱动 所述曲轴；而如果当所述发动机起动时所述变矩器盖旋转得比所述外壳构件快，所述单向 离合器被构造为超限运行。
8.如权利要求7所述的起动装置，其中，所述单向离合器与所述变速器流体连通以便 变速器流体润滑所述单向离合器。
9.如权利要求8所述的起动装置，还包括密封装置，其构造成用来在所述单向离合器与所述外壳构件之间密封以将来自所述变 速器的流体容纳在所述单向离合器处。
10.一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置，其中所述发动机通过变矩 器可操作地连接到变速器；其中所述变矩器具有用于涡轮部分的变矩器盖，变矩器毂构件 连接到所述变矩器盖以驱动变速器泵，所述起动装置包括单向离合器，其具有持续可操作地与所述起动机马达连接的第一部分； 其中，所述单向离合器具有被持续连接以便与所述变矩器毂构件一起旋转的第二部 分；其中，所述变矩器毂构件构造为允许来自所述变速器的流体润滑所述单向离合器；其中，如果所述第二部分旋转得不比所述第一部分快，则所述单向离合器构造为可操 作地接合所述起动机马达和所述变矩器盖以实现共同旋转，以便所述起动机马达驱动所述 曲轴；而如果在发动机起动时所述第二部分旋转得比所述第一部分快，则所述单向离合器 构造为超限运行。
全文摘要
本发明涉及一种发动机起动装置，其具有恒常啮合的起动机小齿轮和使用变速器流体润滑的单向离合器，不需要改造发动机也不需要增加变速器的轴向长度。特别地，为可操作地通过变矩器连接到变速器的发动机提供了一种用来利用起动机马达旋转发动机曲轴的起动装置。
文档编号F02N15/02GK101865064SQ20101016335
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者J·M·马圭尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司