[发明专利]摇杆小齿轮起动机

说明书

本申请涉及摇杆小齿轮起动机。提供用于起动车辆发动机的方法和系统。在一个示例中，用于起动车辆发动机的发动机起动机系统包括耦接到发动机曲轴的环形齿轮，以及耦接到起动机马达的小齿轮，该小齿轮具有用于接合环形齿轮的可旋转摇杆元件。以这种方式，小齿轮可以与环形齿轮接合，以将来自起动机马达的扭矩传输到发动机曲轴以快速地起动发动机。

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年8月23日提交的美国临时申请No.62/378,559的优先权。出于所有目的，上述参考的申请的全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本说明书主要涉及使用具有起动机马达以及与耦接到发动机曲轴的环形齿轮啮合接触的小齿轮的发动机起动机来起动车辆发动机的方法和系统。

背景技术

可以使用发动机起动机来起动(或在怠速停止后重新起动)车辆发动机。此类起动机的示例可以包括连接到起动机继电器的起动机马达。起动机马达可以经由驱动轴被机械耦接到小齿轮，该小齿轮可以被移动到与耦接到发动机曲轴的环形齿轮啮合的位置。在发动机起动转动期间，电池向起动机马达输送电流，导致附接到小齿轮的驱动轴旋转，从而允许小齿轮驱动环形齿轮。一旦与小齿轮啮合接合，环形齿轮的旋转运动使发动机曲轴快速地旋转，从而允许发动机起动。

发动机起动机的其他示例可以包括永久接合起动机(PES)和集成起动机发电机(ISG)。在PES系统中，在发动机操作期间，小齿轮与环形齿轮永久地啮合。当小齿轮与环形齿轮永久地接合达较长时间段时，增加的齿轮磨损和高占空比可能降低的导致齿轮寿命。这些系统可能需要额外的密封润滑系统。此外，在发动机起动期间，在小齿轮和环形齿轮之间使用高齿轮比(例如，10-15：1)可能导致小齿轮的高转速，这可能是破坏性的。通常放置在发动机和变速器之间的功率转换器(power converter)在用于ISG系统时将发动机的机械功率转换为电能。可替换地，功率转换器可以将车辆电功率转换为机械功率。当用作电动马达时，ISG系统可以被用于起动发动机。ISG系统还可以用作发电机，从而产生电力(当车辆操作时)，其可以用于为电气设备供电并且对车辆电池充电。一些ISG系统需要高起动扭矩，并且可能在发动机操作期间产生大的振动。

Haruno在美国专利8,754,556中公开了用于车辆的示例性发动机起动机。其中，发动机起动机包括连接到电池的起动机继电器和经由驱动轴被机械地耦接到离合器和小齿轮的起动机马达。起动机继电器具有经由变速杆连接到驱动轴的柱塞。在发动机起动期间，来自电池的电流通过起动机继电器内的电磁线圈，以产生致动柱塞以移动变速杆的力。变速杆的前向运动将小齿轮往复运送到与耦接到发动机曲轴的环形齿轮啮合的位置。

然而，在上述公开的发动机起动机的实施例中，小齿轮可以在车辆处于静止(即，曲轴转速可以接近于零)时与环形齿轮啮合。由于每次发动机起动时小齿轮必须与环形齿轮对准，所以发动机起动时间可能增加，导致不必要的延迟和燃料经济性的降低。此外，当小齿轮与环形齿轮接合时，可能发生反冲(backlash)，从而导致驾驶员不适。

发明内容

发明人在此已经认识到上面讨论的各种问题，并且开发了一种发动机起动机系统以至少部分地解决该问题。在一个示例中，发动机起动机系统可以包括耦接到发动机曲轴的环形齿轮和耦接到起动机马达的小齿轮，小齿轮具有选择性地与环形齿轮接合的离心接合元件(例如，摇杆元件)。以这种方式，当小齿轮的离心接合元件从回缩位置旋转到接合位置时，小齿轮可以与环形齿轮接合，以实现快速的发动机起动。

例如，发动机起动机系统的环形齿轮可以与小齿轮永久地对准。当发动机被起动时，小齿轮的摇杆元件可以从它们的凹部(pocket)展开(deploy)，从而允许小齿轮与环形齿轮接合并将扭矩传输到发动机曲轴。在发动机已经起动之后，小齿轮可以与环形齿轮脱离，并且摇杆元件可以被旋转到回缩位置。以这种方式，可以快速起动车辆发动机以提高燃料效率，同时减少(例如，最小化)齿轮反冲并且增加齿轮部件的寿命。