專利名稱：用于起動具有節(jié)能熄火-起動系統(tǒng)的發(fā)動機的起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及一種用于起動內(nèi)燃機的裝置，具體地涉及一種具有節(jié)能熄 火-起動系統(tǒng)的發(fā)動機起動系統(tǒng)(cranking system)。
背景技術(shù)：
電動馬達(electric motor,電動機)用于發(fā)動(crank)進而起動(start)機動車 輛中的發(fā)動機。在正常行車條件下，發(fā)動機在由起動器馬達起動后會連續(xù)運轉(zhuǎn)。為了提高 燃料經(jīng)濟性，在車輛停止了預定時間后，節(jié)能熄火-起動系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)動機，并響應(yīng)于車輛駕 駛員踩下加速器踏板(這表示使車輛加速的要求)的動作而自動重新起動發(fā)動機。這些動 作在無需打開或關(guān)閉點火開關(guān)的情況下發(fā)生。在一種特定形式的節(jié)能熄火-起動系統(tǒng)中，起動器小齒輪與可驅(qū)動地連接至發(fā)動 機的齒圈(ring gear，環(huán)形齒輪)永久地嚙合。在該應(yīng)用中，因為小齒輪和齒圈具有螺旋 齒，所以小齒輪必須精確地相對于齒圈軸向定位，以降低齒輪嚙合噪音。另外，由于這對螺 旋齒輪的原因，在嚙合的齒之間傳遞扭矩的力還具有軸向分量。在現(xiàn)實車輛生產(chǎn)中都允許 發(fā)動機曲軸(crankshaft)上的齒圈在軸向位置方面的有較大公差。盡管曲軸上的齒圈在 軸向位置方面存在差異，但為了十分可靠的操作，還是需要保持起動器小齒輪與齒圈之間 的恒定軸向接觸。行業(yè)內(nèi)存在對這樣一種技術(shù)的需要，S卩，即使曲軸上的齒圈在軸向位置方面會有 變化(特別是在使用螺旋齒時)，依然能可靠、精確地將起動器小齒輪定位于齒圈。

實用新型內(nèi)容根據(jù)本實用新型的第一方面，包括一種用于起動發(fā)動機的裝置，所述裝置包括包 含電樞軸的起動器馬達；小齒輪，連接至電樞軸以便繞一軸線旋轉(zhuǎn)，該小齒輪能夠沿著該軸 線相對于電樞軸朝向一固定的表面平移，該固定的表面限制所述平移；發(fā)動機曲軸；齒圈， 該齒圈與小齒輪嚙合并可驅(qū)動地連接至曲軸；以及第一彈簧，用于朝向固定的表面和齒圈 彈性地推動小齒輪及彈性地阻擋小齒輪遠離齒圈的軸向平移。該裝置還可以包括形成有固定表面的殼體，小齒輪連接有軸，該軸連接至電樞軸 并與電樞軸共同旋轉(zhuǎn)以及沿著電樞軸移動，以及沿軸線相互分隔開并接觸所述軸和殼體的 第一軸承和第二軸承，第一彈簧頂住所述軸，并限制所述軸和小齒輪遠離齒圈的軸向平移。該裝置也可以包括殼體、第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承接觸所述殼 體，第一彈簧推動小齒輪，并限制小齒輪遠離齒圈的軸向平移。其中小齒輪包括被支撐在 第一軸承和第二軸承上以繞軸線旋轉(zhuǎn)的套筒部分，以及將小齒輪連接至電樞軸以繞軸線旋 轉(zhuǎn)且允許小齒輪沿軸線相對于電樞軸平移的花鍵。該裝置還可以包括殼體、第一軸承和第 二軸承，第一軸承和第二軸承沿軸線相互隔開并位于殼體內(nèi)，第一彈簧推動第一軸承與殼 體相接觸，并限制第一軸承沿第一軸向方向的平移，第一彈簧還推動小齒輪與第二軸承相 接觸，并限制小齒輪沿與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向的平移。其中小齒輪包括被支撐在第一軸承和第二軸承上以繞軸線旋轉(zhuǎn)的套筒部分，以及將小齒輪連接至電樞軸以 繞軸線旋轉(zhuǎn)且允許小齒輪沿軸線相對于電樞軸平移的花鍵。在將起動器組件裝配到車輛上的過程中，組件通過提供壓縮彈簧而調(diào)節(jié)小齒輪 在軸向位置保持與齒圈的準確定位，并將電樞軸定位在起動器馬達內(nèi)的理想軸向位置處， 所述壓縮彈簧朝向齒圈軸向地推動小齒輪以及彈性地迫使電樞軸頂在馬達內(nèi)的止擋件 (stop)上。在操作過程中，第二彈簧(優(yōu)選地為波形彈簧)連續(xù)地朝向齒圈以及朝向止動件 彈性地推動小齒輪。小齒輪與止動件或齒圈之間的接觸限制了小齒輪的軸向平移并保證了 其與齒圈的軸向定位。根據(jù)本實用新型的第二方面，包括一種用于起動發(fā)動機的組件，所述組件包括殼 體；第一軸承和第二軸承，第一軸承和第二軸承位于殼體內(nèi)并沿軸線相互隔開；包括電樞 軸的起動器馬達；發(fā)動機曲軸；可驅(qū)動地連接至曲軸的齒圈；與齒圈嚙合的小齒輪被支撐 在所述軸承上以繞軸線旋轉(zhuǎn)，并連接至電樞軸以沿軸線相對于電樞軸平移；以及第一彈簧， 用于朝向齒圈彈性地推動小齒輪及彈性地阻止小齒輪遠離齒圈的軸向平移。該組件還可包括第二彈簧，用于推動第一軸承和小齒輪，以朝向起動器馬達的軸 向位置彈性地推動第一軸承，以及朝向齒圈彈性地推動小齒輪。從以下的詳細說明、權(quán)利要 求和附圖中，該優(yōu)選實施例的應(yīng)用范圍將變得明顯。應(yīng)當理解，雖然該說明和具體的實例指 明了本實用新型的優(yōu)選實施例，但它們僅以說明的方式給出。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對 所述實施例和實例做出的各種改變和改進都是顯而易見的。

通過參考
以下結(jié)合附圖進行的說明將更易于理解本實用新型，其中該圖是發(fā)動機起動器系統(tǒng)的示意圖，其中包含發(fā)動機主軸。
具體實施方式
現(xiàn)在參照附圖，用在節(jié)能熄火-起動系統(tǒng)中的起動器組件10包括小齒輪12 ；起 動器馬達14 ；可驅(qū)動地連接至馬達和小齒輪的電樞軸16 ；與小齒輪嚙合的齒圈18 ；形成軸 的套筒20 ；以及兩個軸承36、38。套筒20和小齒輪12形成為一體件，以使它們可以作為一 個整體沿軸線24平移以及作為一個整體繞軸線24旋轉(zhuǎn)。如附圖所示的，形成為一體的小齒輪12-套筒20子組件通過軸向花鍵28可驅(qū)動 地連接至電樞軸16，以使它們作為一個整體繞軸線24旋轉(zhuǎn)，但是小齒輪12-套筒20子組件 可相對于軸16軸向地平移。小齒輪12-套筒20子組件在面向電樞軸16的軸向凹部的端部處形成有內(nèi)表面 30。螺旋壓縮彈簧32的一個軸向端部接觸軸16的軸向面34，并且該螺旋壓縮彈簧的相對 端部接觸內(nèi)表面30。彈簧32在具有預壓縮載荷的情況下組裝，該預壓縮載荷將電樞軸16 向左推動至其在起動器馬達14內(nèi)的正確軸向位置，并朝向齒圈18推動小齒輪12-套筒20 子組件。小齒輪12-套筒20子組件的軸向運動由于與齒圈阻尼板60接觸而停止。小齒輪12-套筒20子組件被支撐在軸承36、38上，這兩個軸承36、38被壓配合在 起動器殼體40內(nèi)，并且由形成在殼體40內(nèi)表面上的軸肩定位。軸承36與形成在小齒輪12-套筒20子組件上的外軸肩42的軸向面之間總是存在余隙空間。軸承38的一側(cè)接觸 環(huán)46，該環(huán)被波形彈簧48朝向軸承38軸向地推壓。波形彈簧48接觸套筒20上的外軸肩 42。彈簧48優(yōu)選為盤形彈簧，該彈簧在某些應(yīng)用中可能并無必要。小齒輪12和齒圈18連續(xù)地嚙合(meshing engagement)并且優(yōu)選地選用螺旋齒。 齒圈18與小齒輪12的嚙合齒之間所形成的力既有徑向分量(該徑向分量在嚙合齒之間傳 遞扭矩)，又有軸向分量(該軸向分量沿著軸線24定向)。齒圈18固定至飛輪50 (所述飛 輪可驅(qū)動地連接至發(fā)動機54的曲軸52)，但是當起動器組件10安裝到車輛中時，其相對于 齒圈18的軸向位置會有變化。在齒圈位置以及由頂在套筒20上的外軸肩42上的波形彈簧48提供的彈性約束 下，小齒輪12-套筒20子組件可以沿著電樞軸16的軸線24彈性地移動并準確地保持與齒 圈的軸向位置。螺旋壓縮彈簧32迫使小齒輪12-套筒20子組件向右遠離電樞軸16，并且阻止電 樞軸16的軸向移動，這防止了馬達14的電刷的過早失效。小齒輪12-套筒20子組件被壓縮彈簧32和48向右沿著軸線24連續(xù)地推動，直 到小齒輪12-套筒20子組件接觸固定至齒圈18的阻尼板60為止。當起動器組件10組裝到車輛中時，小齒輪12的軸向位置由齒圈18的軸向位置確 定，因此提供了 一個適宜的軸向嚙合狀態(tài)。起動器組件10允許小齒輪12的軸向位置改變，以使得小齒輪的齒與齒圈18的齒 對齊。在節(jié)能熄火-起動發(fā)動系統(tǒng)中，起動器小齒輪12與固定至發(fā)動機曲軸52的齒圈18 永久地嚙合。該系統(tǒng)10還包括電源62、起動器馬達14的電樞64、用于斷開和接通電源62與 電樞64之間的連接的開關(guān)或繼電器66、以及用于改變開關(guān)狀態(tài)的控制器68。加速踏板70 的位置(即，踏板被車輛駕駛員踩下的程度)由位置傳感器74產(chǎn)生的信號72表示?？刂?器68接收輸入的信號72，并從該信號中確定駕駛員是要使發(fā)動機空轉(zhuǎn)還是要求車輪扭矩 增大。在發(fā)動機保持空轉(zhuǎn)模式并到達預定時間的情況下，控制器68關(guān)閉發(fā)動機54，并在出 現(xiàn)對于車輪扭矩的要求時重新起動發(fā)動機。在正常操作中，當開關(guān)66接通以發(fā)動并起動發(fā)動機54時，扭矩從起動器馬達14、 軸16、小齒輪12和齒圈18傳遞到曲軸52，從而使起動器馬達14繞軸線24驅(qū)動小齒輪12， 并且使發(fā)動機曲軸52以這樣的速度繞其軸線旋轉(zhuǎn)，該速度與由于小齒輪12與齒圈18的嚙 合而產(chǎn)生的減速相對應(yīng)。因此，正扭矩從起動器馬達14的電樞64傳遞至曲軸52。在曲軸52的速度達到這樣的速度(所述速度可以維持發(fā)動機燃燒)后，在發(fā)動機 54的燃燒室中發(fā)生空氣燃料混合物的燃燒，在汽油發(fā)動機的情況下，該燃燒響應(yīng)于由發(fā)動 機點火系統(tǒng)控制的火花塞產(chǎn)生的火花而發(fā)生，或者在柴油發(fā)動機的情況下，該燃燒自發(fā)地 發(fā)生。在可持續(xù)的發(fā)動機點火發(fā)生后，控制器68斷開開關(guān)66，這斷開了與電源62的連 接，馬達14不產(chǎn)生扭矩，并且曲軸52獨立于起動器軸16而旋轉(zhuǎn)。根據(jù)專利條例的規(guī)定，已經(jīng)描述了優(yōu)選實施例。但是，應(yīng)當注意，除了具體示出以 及描述的實施例之外，還可以實施替代的實施例。
權(quán)利要求一種用于起動具有節(jié)能熄火-起動系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機的起動器組件，其特征在于，所述組件包括具有電樞軸的起動器馬達；小齒輪，所述小齒輪連接至所述電樞軸并繞電樞軸線旋轉(zhuǎn)，所述小齒輪能夠沿著所述軸線相對于所述電樞軸朝向固定的表面平移，所述固定的表面限制所述平移；發(fā)動機曲軸；齒圈，所述齒圈與所述小齒輪嚙合并可驅(qū)動地連接至所述曲軸；以及第一彈簧，用于彈性地推動所述小齒輪朝向所述固定的表面和所述齒圈及彈性地阻止所述小齒輪遠離所述齒圈的軸向平移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述小齒輪和所述齒圈是一對相匹配的 螺旋齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述組件還包括第二彈簧，所述第二彈簧與所述電樞軸及所述小齒輪接觸，用于朝向所述起動器馬達 的軸向位置彈性地推動所述電樞軸，以及朝著所述固定的表面和所述齒圈彈性地推動所述 小齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述組件還包括 殼體，所述殼體形成有所述固定的表面；所述小齒輪連接有軸，所述軸連接至所述電樞軸并與所述電樞軸共同旋轉(zhuǎn)以及沿著所 述電樞軸移動；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承沿所述軸線相互分隔開并接觸所述軸 和所述殼體，所述第一彈簧頂住所述軸，并限制所述軸和小齒輪遠離所述齒圈的軸向平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，還包括殼體；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承接觸所述殼體，所述第一彈簧推 動所述小齒輪，并限制所述小齒輪遠離所述齒圈的軸向平移；并且其中，所述小齒輪包括套筒部分，所述套筒部分被支撐在所述第一軸承和第二軸承上 以繞所述軸線旋轉(zhuǎn)；以及花鍵，所述花鍵將所述小齒輪連接至所述電樞軸以繞所述軸線旋 轉(zhuǎn)，并允許所述小齒輪沿所述軸線相對于所述電樞軸平移。
6.一種用于起動發(fā)動機的組件，其特征在于，所述組件包括 殼體；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承位于所述殼體內(nèi)并沿軸線相互隔開； 起動器馬達，包括電樞軸； 發(fā)動機曲軸；齒圈，所述齒圈可驅(qū)動地連接至所述曲軸；小齒輪，與所述齒圈嚙合，所述小齒輪被支撐在所述軸承上以繞所述軸線旋轉(zhuǎn)，并連接 至所述電樞軸以沿所述軸線相對于所述電樞軸平移；以及第一彈簧，用于朝向所述齒圈彈性地推動所述小齒輪及彈性地阻止所述小齒輪遠離所 述齒圈的軸向平移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述組件還包括第二彈簧，推動所述第一軸承和所述小齒輪，以朝向所述起動器馬達的軸向位置彈性地推動所述第一軸承，以及朝向所述齒圈彈性地推動所述小齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述小齒輪和所述齒圈形成一對相匹配 的螺旋齒輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述第一彈簧，與所述電樞軸和所述小齒輪接觸，以朝向所述起動器馬達內(nèi)的軸向位 置彈性地推動所述電樞軸，以及朝向所述齒圈彈性地推動所述小齒輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，還包括 殼體；第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承沿所述軸線相互隔開并位于所述殼體 內(nèi)，所述第一彈簧推動所述第一軸承與所述殼體相接觸，并限制所述第一軸承沿第一軸向 方向的平移，所述第一彈簧推動所述小齒輪與所述第二軸承相接觸，并限制所述小齒輪沿 與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向的平移；并且其中，所述小齒輪包括套筒部分，所述套筒部分被支撐在所述第一軸承和第二軸承上 以繞所述軸線旋轉(zhuǎn)；以及花鍵，所述花鍵將所述小齒輪連接至所述電樞軸以繞所述軸線旋 轉(zhuǎn)，并允許所述小齒輪沿所述軸線相對于所述電樞軸平移。
11.一種用于起動發(fā)動機的組件，其特征在于，所述組件包括 包括電樞軸的起動器馬達；小齒輪，所述小齒輪可驅(qū)動地連接至所述電樞軸，并沿一軸線相對于所述電樞軸可移動；發(fā)動機曲軸；齒圈，所述齒圈與所述小齒輪嚙合并可驅(qū)動地連接至所述曲軸；以及 第一彈簧，用于朝向與所述齒圈對齊的方向推動所述小齒輪，并彈性地阻止所述小齒 輪遠離所述齒圈的軸向平移。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，所述小齒輪和所述齒圈形成一對相匹 配的螺旋齒輪。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其特征在于，所述組件還包括第二彈簧，所述第二彈簧與所述電樞軸及所述小齒輪接觸，以朝向所述起動器馬達內(nèi) 的軸向位置推動所述電樞軸。
專利摘要本實用新型提供了一種用于起動發(fā)動機的裝置，所述裝置包括包含電樞軸的起動器馬達；小齒輪，連接至電樞軸以繞一軸線旋轉(zhuǎn)，該小齒輪能夠沿著所述軸線相對于電樞軸朝向一固定的表面平移，所述固定的表面限制所述平移；發(fā)動機曲軸；齒圈，與小齒輪嚙合并可驅(qū)動地連接至曲軸；以及第一彈簧，用于朝向固定的表面和齒圈彈性地推動小齒輪，及彈性地阻止小齒輪遠離齒圈的軸向平移。
文檔編號F02N15/02GK201554588SQ200920156649
公開日2010年8月18日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者拉維·阿特盧魯, 薛蔚, 馬丁·亞斯琴博姆夫斯基 申請人:福特全球技術(shù)公司