起動器的制造方法
【專利摘要】一些實施例包括起動器，該起動器包括與小齒輪和柱塞組件集成的至少一個螺線管線圈繞組。一些實施例包括具有被聯(lián)接到包括小齒輪齒的小齒輪的包括旋轉軸線的輸出軸的起動器、和至少部分地沿周向圍繞小齒輪、小齒輪齒和輸出軸的至少一個螺線管線圈繞組。在一些實施例中，螺線管線圈繞組能夠在小齒輪、輸出軸或者兩者內提供磁場通量。一些實施例提供具有能相對于輸出軸的旋轉軸線雙向運動的小齒輪的起動器。在其他的實施例中，輸出軸包括花鍵并且小齒輪包括具有花鍵輪廓的狹槽。在一些另外的實施例中，起動器控制系統(tǒng)包括能夠與電子控制單元通信的起動器。
【專利說明】起動器

【技術領域】
[0001]本申請涉及起動器。

【背景技術】
[0002]一些電機可以在車輛操作中扮演重要角色。例如，一些車輛可以包括起動器，隨著用戶閉合點火開關，該起動器可以導致車輛的發(fā)動機部件的起動。一些起動器可以包含節(jié)省空間的和有效的設計。


【發(fā)明內容】

[0003]在一些實施例中，起動器可以包括被大體上集成在起動器內的螺線管的部件。在一些實施例中，小齒輪執(zhí)行柱塞的工作同時也作為小齒輪工作，消除了對變速桿的需要。
[0004]一些實施例包括起動器，所述起動器具有被聯(lián)接至包括小齒輪齒的小齒輪的包括旋轉軸線的輸出軸、和至少部分地沿周向圍繞小齒輪、小齒輪齒和輸出軸的至少一個螺線管線圈繞組(solenoid coil winding)。
[0005]在一些實施例中，螺線管線圈繞組能夠在小齒輪、輸出軸或者兩者內提供磁場通量。在一些實施例中，小齒輪可以相對于輸出軸的旋轉軸線雙向地運動。一些實施例包括起動器，所述起動器具有被聯(lián)接到輸出軸和小齒輪并且被配置和設置成至少部分地使小齒輪移動的至少一個小齒輪偏壓元件。在一些實施例中，小齒輪包括套管，該套管至少部分地外接小齒輪。
[0006]在一些另外的實施例中，起動器包括擋塊結構和引導件結構，該引導件結構被配置和設置成引導小齒輪并且防止小齒輪在輸出軸上的超程(over-travel)。在一些其他的實施例中，輸出軸包括花鍵并且小齒輪包括具有花鍵輪廓的狹槽。一些實施例包括螺旋花鍵和螺旋花鍵輪廓，或者在可替換的實施例中包括直花鍵和直花鍵輪廓。
[0007]在一些其他的實施例中，起動器控制系統(tǒng)包括能夠與電子控制單元通信的起動器。在一些實施例中，電子控制單元被配置和設置成能使電流流過至少一個螺線管線圈繞組和電機。一些另外的實施例包括起動器控制系統(tǒng)，其中響應于改變主意的停止-起動的起動事件的發(fā)生，起動電流(priming current)可以被稱合到電機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的機器控制系統(tǒng)的圖。
[0009]圖2A和2B是常規(guī)的起動器的截面圖。
[0010]圖3A和3B是常規(guī)的螺線管組件的截面圖。
[0011]圖4示出了根據本發(fā)明的一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件的截面圖。
[0012]圖5示出了根據本發(fā)明的一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件的截面圖，示出了小齒輪邊界。
[0013]圖6A示出了根據本發(fā)明的一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件的截面圖，示出了磁通路徑。
[0014]圖6B示出了根據本發(fā)明的一個實施例的包括套管的小齒輪-柱塞螺線管組件的截面圖，示出了磁通路徑。
[0015]圖7A示出了根據本發(fā)明的一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件的部分截面圖。
[0016]圖7B示出了根據本發(fā)明的一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件的部分截面圖。
[0017]圖8示出了根據本發(fā)明的一個實施例的與環(huán)形齒輪接合(interfacewith)的小齒輪-柱塞螺線管組件的軸向的截面圖。
[0018]圖9示出了根據本發(fā)明的至少一個實施例的隨小齒輪-擋塊間隙距離而變的小齒輪-柱塞螺線管組件的力的圖。
[0019]在多個視圖中，相應的參考符號指示相應的部件。

【具體實施方式】
[0020]在詳細解釋本發(fā)明的任何實施例之前，將被理解的是本發(fā)明的應用方面不局限于下文中的描述中闡述的或者下文的圖中圖示的構件的結構和設置的細節(jié)。本發(fā)明能夠有其他的實施例并且能夠以不同的方式被實踐或者實現(xiàn)。而且，將被理解的是這里使用的措辭和術語是為了說明的目的并且不應該被認為是限制性的。“包含”、“包括”或者“具有”及其變型的使用在這里的意思是包含在其后列出的項及其等同以及額外的項。除非被相反地說明或者限制，詞語“安裝”、“連接”、“支撐”和“聯(lián)接”及其變型被寬泛地使用并且包含直接和間接的安裝、連接、支撐和聯(lián)接。而且，“連接”和“聯(lián)接”沒有被限制為物理的或者機械的連接或者聯(lián)接。
[0021]給出下文中的討論以使得本領域技術人員能夠制造和使用本發(fā)明的實施例。對所示實施例的各種改進對于本領域技術人員而言將是非常明顯的，并且在不背離本發(fā)明的實施例的前提下，這里的一般原理可以被應用到其他的實施例和應用上。因此，本發(fā)明的實施例沒有意圖被限制在所示的實施例上，而是將符合與這里披露的原理和特征一致的最寬的范圍。下文中的詳細描述將參考附圖進行閱讀，在附圖中，不同圖中的相同元件具有相同的標號。圖(其不必是按比例的)描繪了所選的實施例并且不旨在限制本發(fā)明實施例的范圍。技術人員將認識到這里提供的實例具有落入本發(fā)明實施例的范圍中的許多有用的替換方案。
[0022]圖1示出了根據本發(fā)明一個實施例的包括起動器12的起動器控制系統(tǒng)10。系統(tǒng)10還可以包括電源14 (比如電池)、電子控制單元16、一個或者多個傳感器18、以及發(fā)動機20 (比如內燃發(fā)動機)、離合器30 (例如,過速離合器(overrunning clutch,超越離合器))、齒輪系24、和小齒輪32。而且，在一些實施例中，起動器12可以包括多個軸38，該多個軸38可以被配置和設置成將運動從電機26傳遞到小齒輪32。在一些實施例中，車輛(比如汽車)可以包括系統(tǒng)10，盡管其他的車輛可以包括系統(tǒng)10。在一些實施例中，非運動設備(t匕如固定的發(fā)動機)可以包括系統(tǒng)10。
[0023]在大部分現(xiàn)代車輛系統(tǒng)中，常規(guī)的起動器12被與起動器螺線管28聯(lián)接，并且起動器12和起動器螺線管28是獨立的模塊。起動器螺線管28 (也通稱起動器繼電器)是點火系統(tǒng)、起動器12和動力源26 (即，燃燒發(fā)動機)之間的電磁驅動的連接。起動器螺線管28(在點火系統(tǒng)通過相對低電流的激活后)會將大電流(通常來自于電池系統(tǒng))傳遞到起動器12，其然后使小齒輪32與發(fā)動機26的環(huán)形齒輪36嚙合。在大部分常規(guī)起動器12中，當電流流過起動器螺線管28時，它操作柱塞34，該柱塞34使小齒輪32和環(huán)形齒輪36嚙合。
[0024]在圖2A和2B中更詳細地描述包括獨立的起動器螺線管28的常規(guī)起動器系統(tǒng)。起動器12可以包括殼體22、齒輪系24、有刷或者無刷電機26、螺線管組件28、離合器30 (例如，過速離合器)和小齒輪32。響應于一個信號(例如，用戶閉合一個開關，比如點火開關)，螺線管組件28可以導致第一柱塞34使小齒輪32運動到與發(fā)動機20的曲軸的環(huán)形齒輪36的哨合位置。而且，該信號可以導致電機26產生電動力，該電動力可以通過齒輪系24被率禹合到與環(huán)形齒輪36嚙合的小齒輪32。小齒輪32可以使環(huán)形齒輪36運動，所述環(huán)形齒輪可以起動發(fā)動機20，導致發(fā)動機20的點火。在一些起動器12中，離合器30可以通過將小齒輪32從連接小齒輪32和電機26的軸38脫離而幫助減小對起動器12和電機26的損害的風險(例如，如果小齒輪32仍然與環(huán)形齒輪36嚙合，允許小齒輪32自由旋轉)。
[0025]在常規(guī)的起動器中，比如圖2A和2B中示出的那些，螺線管組件28可以包括附接至起動器的殼體22的一個或者多個結構。螺線管組件28可以包括第一柱塞34、線圈繞組40和多個偏壓元件42(例如，彈簧或者能夠在螺線管組件28的部分上加偏壓的其他結構)。變速桿44的第一端可以被聯(lián)接到第一柱塞34并且變速桿44的第二端可以被聯(lián)接到小齒輪32和/或軸38，所述軸可以將電機26和小齒輪32操作地聯(lián)接到一起。結果，由螺線管組件28產生的運動的至少一部分可以通過變速桿44被傳遞到小齒輪32以使小齒輪32與環(huán)形齒輪36 B齒合,如先前提到的一樣。
[0026]如圖3A和3B中所示的，螺線管組件28可以包括至少柱塞返回偏壓元件42a和接觸超程偏壓元件42b。當起動器12被激活(例如，通過用戶閉合點火開關)時，系統(tǒng)10可以給線圈繞組40通電，其可以導致第一柱塞34 (例如，在通常的軸向的方向上)的運動。如圖2B和3B中所示的，典型的螺線管組件28可以包括超過一個線圈繞組40a和40b。第一線圈繞組40a可以被配置和設置成使第一柱塞34從起始位置(即，當很少電流乃至沒有電流流過任何線圈繞組40時第一柱塞34占據的位置)運動到人工停止點。例如，流過第一線圈繞組40a的電流可以產生足以使第一柱塞34從起始位置運動到人工擋塊的磁場，但是該磁場可以具有不足以克服輔助偏壓元件42d的抵抗力的強度。結果，第一線圈繞組40a的激活可以使第一柱塞34運動到人工擋塊。例如，流過線圈繞組40的電流可以內拉或者以別的方式使第一柱塞34運動，并且這個運動可以通過變速桿44被轉換成小齒輪32的嚙合(即，由流過線圈繞組40的電流產生的磁場可以導致第一柱塞34運動)。一些起動器螺線管28也使用第二線圈繞組40b，該第二線圈繞組40b可以被配置和設置成使第一柱塞34從人工擋塊運動到這樣的位置，在該位置中，柱塞觸點48可以與第一觸點46接合以閉合電路并且將電流從電源14提供到電機26。循環(huán)經過線圈繞組40a、40b的電流可以源自于電源14 (例如，電池)，并且電子控制單元16可以控制從電源14到一個、一些或者全部線圈繞組40a、40b的電流流動，使得第一柱塞34在電子控制單元16發(fā)送用于電流流動到線圈繞組40a、40b的必需的彳目號之后運動。
[0027]絕大多數(shù)現(xiàn)代車輛系統(tǒng)使用被設計為獨立的模塊的起動器12和起動器螺線管組件28，它們通過變速桿44機械地連接，如先前描述的一樣。在本發(fā)明的一些實施例中，螺線管組件28可以大體上或者完全與起動器組件整體形成(B卩，它們不是獨立的、分離的模塊)。在本發(fā)明的一些實施例中，小齒輪32是嚙合中的主動柱塞，同時也執(zhí)行如先前描述的一樣的小齒輪32的功能。
[0028]本發(fā)明的一些實施例包括具有集成的螺線管430的起動器400。如在下文中的各種實施例中描述的一樣，起動器400代表從先前描述的常規(guī)起動器技術的實質的和有用的背離，并且提供了優(yōu)于常規(guī)起動器系統(tǒng)上的許多改進。一些實施例的益處包括更節(jié)省空間的設計和減小了的成本。
[0029]如早前討論的一樣，在一些實施例中，螺線管28和柱塞34是同一個部件。換句話說，小齒輪(圖4中示出為480)可以是它本身的嚙合螺線管(圖4中示出為430)的部件，并且不存在對于獨立的螺線管和變速機構的需要。在一些實施例中，整個螺線管430緊貼于起動器400的殼體22內側并且需要對現(xiàn)有的電機機殼的非常小的修改。小齒輪480騎在輸出軸(圖4中表示為440)上并且通過輸出軸440上的花鍵(作為可替換的實施例示出為490a、490b)和小齒輪480的內直徑上的配合特征(其中作為可替換的實施例示出為493a、493b)驅動。在一些實施例中，在鼻部殼體415的底部處是鐵擋塊425，該鐵擋塊425像正常擋塊一樣起作用。當個體線圈被通電時，連接小齒輪480的端部與這個擋塊425的內直徑區(qū)域的磁通產生將小齒輪480朝向擋塊425拉動的磁力。當小齒輪480拉的更近時，由于更低的氣隙磁阻和部件中更高的磁通密度,這個磁力增大。在本發(fā)明的一些實施例中，小齒輪480從不物理接觸固定的擋塊425，防止兩個旋轉和靜止表面之間的摩擦損耗。可通過復位彈簧450的固體堆疊、或者通過安裝在復位彈簧上的套管(沒有示出)建立小齒輪480的終止點。
[0030]在本發(fā)明的一些實施例中，螺線管(鐵擋塊、螺線管、線圈繞組、繞線軸、鐵芯、鐵引導件)的殼體包括被緊固在鼻部殼體415內的一個件。在一些另外的實施例中，圍繞小齒輪480添加鋼套管492以適應其中小齒輪齒470的直徑可以突出得大于小齒輪480的本體的設計。
[0031]如先前討論的一樣，圖1示出了根據本發(fā)明一個實施例的起動器控制系統(tǒng)10。在一些實施例中，系統(tǒng)10的起動器12可以包括具有大體上集成的螺線管430的新的起動器400。在一些實施例中，控制系統(tǒng)10可以被配置和設置成能進行“停止-起動”起動事件。例如，當發(fā)動機20已經被起動(例如，在“冷起動”起動事件的期間)并且車輛繼續(xù)處于活動狀態(tài)中(例如，工作中)、但是發(fā)動機20暫時地未激活(例如,發(fā)動機20已經大體上或者完全停止運動)時，控制系統(tǒng)10可以起動發(fā)動機20。而且，在一些實施例中，除了或者代替被配置和設置成能進行停止-起動的起動事件，控制系統(tǒng)10可以被配置和設置成能進行“改變主意停止-起動”起動事件。當發(fā)動機20已經通過冷起動的起動事件被起動并且車輛繼續(xù)在活動狀態(tài)中且發(fā)動機20已經被去激活、但是繼續(xù)運動(即，發(fā)動機20正在減速)時，控制系統(tǒng)10可以起動發(fā)動機20。例如，在發(fā)動機接收去激活信號之后，但是在發(fā)動機20大體上或者完全停止運動之前，用戶可以決定重新激活發(fā)動機20，因此當環(huán)形齒輪36正在減速但是繼續(xù)運動(例如，旋轉)時小齒輪480嚙合環(huán)形齒輪36。在嚙合環(huán)形齒輪36之后，電機26可以通過與環(huán)形齒輪36嚙合的小齒輪480重新起動發(fā)動機20。在一些實施例中，控制系統(tǒng)10可以被配置為用于其他的起動事件，比如常規(guī)的“軟起動”起動事件(例如，在小齒輪480和環(huán)形齒輪36的嚙合期間電機26被至少部分地激活)。
[0032]如先前提到的一樣，在一些實施例中，控制系統(tǒng)10可以被配置和設置成在改變主意停止-起動的起動事件期間起動發(fā)動機20。例如，在用戶冷起動發(fā)動機20之后，發(fā)動機20可以隨著接收到來自于電子控制單元16的信號而被去激活(例如，車輛沒有運動并且發(fā)動機20速度為空轉速度或者低于空轉速度、車輛用戶通過壓下剎車踏板一定持續(xù)時間而指示發(fā)動機20不活動、等等)，發(fā)動機20可以被去激活，但是車輛可以保持是活動的(例如，車輛系統(tǒng)的至少一部分可以通過電源14工作或者以其他的方式工作)。在某一點下，在發(fā)動機20被去激活之后但是在發(fā)動機20停止運動之前，車輛用戶可以通過向電子控制單元16發(fā)信號(例如，通過釋放剎車踏板、壓下加速踏板等等)而選擇重新起動發(fā)動機20。在接收該信號之后，電子控制單元16可以使用起動器控制系統(tǒng)10的至少一些部分以重新起動發(fā)動機20。例如，為了減小潛在的對小齒輪480和/或環(huán)形齒輪36的損害的風險，當起動器400試圖重新起動發(fā)動機20時，小齒輪480的速度可與環(huán)形齒輪36的速度(即，發(fā)動機20的速度)大體上同步。
[0033]如早先描述的一樣，一些實施例包括起動器400，該起動器具有大體上集成在起動器400中的螺線管的部件。在一些實施例中，小齒輪起到執(zhí)行柱塞34的操作的作用，消除對于變速桿44的需要。例如，圖4示出了小齒輪-柱塞螺線管組件480的一個實施例，該小齒輪-柱塞螺線管組件包括殼體410、螺線管繞組430和繞線軸435，該繞線軸大體上圍繞鐵芯420，位于鼻部殼體415內，并且圍繞包括旋轉軸線405的輸出軸440徑向地定位。組件400包括小齒輪480 (起它本身的柱塞的作用)、小齒輪齒470和螺旋花鍵490a。如所示的，在一些實施例中，小齒輪480騎在輸出軸440上并且通過軸440 (配合穿過軸襯460)上的螺旋花鍵490a和小齒輪480的內直徑上的常規(guī)配合特征(沒有示出)被驅動。在一些實施例中，輸出軸440還包括偏壓兀件和復位彈簧450。如所不的,在一些實施例中，輸出軸440通過軸襯460被聯(lián)接穿過鼻部殼體415的一端。在一些實施例中，小齒輪480被聯(lián)接至螺旋花鍵490a以及離合器和行星齒輪組485。在一些實施例中，鼻部殼體415還包括擋塊結構425和引導件結構428。在一些實施例中，鐵擋塊425大體上鄰近鼻部殼體415定位以充當位于鼻部殼體415的鼻部端416處的用于小齒輪480的最后的支座。
[0034]在一些實施例中，在接收重新起動信號之后的正常工作期間，起動器控制系統(tǒng)10可以開始一個過程以重新起動發(fā)動機20。電子控制單元16能使電流從電源14流到一個或者多個螺線管線圈繞組。例如，如圖4中所示的，在一些實施例中，組件400可以包括螺線管線圈繞組430。在一些實施例中，電子控制單元16可以通過開關(沒有示出)至少部分地調整經過螺線管線圈繞組430的電流。在本發(fā)明的一些實施例中，螺線管線圈繞組430可以包括被串聯(lián)連接的一個或者多個螺線管線圈繞組，每個均由電子控制單元16通過一個或者多個開關(沒有示出)單獨地控制。
[0035]在一些其他的實施例中，螺線管線圈繞組430可以被并聯(lián)連接。在一些實施例中，連接螺線管線圈繞組430的線路被布線到鼻部殼體415之外并且被連接到受控電壓源。該連接和相關的引出腳組件(沒有示出)可以靠近安裝凸緣(沒有示出)設置，并且在一些其他的實施例中該連接和相關的引出腳組件可以被往回布設于主電機觸點(沒有示出)的螺線管區(qū)域中。
[0036]組件400的一些實施例包括包含低碳鋼的殼體。在一些實施例中，低碳鋼的使用導致對于磁通的更低的磁阻路徑。因此，對于給定的磁通密度，需要更少的安培匝數(shù)。與高碳鋼(例如，例如美國鋼鐵協(xié)會等級1040)相比，低碳鋼(例如，美國鋼鐵協(xié)會等級1008或者1010)對于給定的磁通密度水平需要更小的安培匝數(shù)。在一些實施例中，這個設計特征也使得穿過小齒輪(所述小齒輪包含較硬的鋼、和因此較高的磁阻路徑)的磁通路徑最小化。
[0037]現(xiàn)在返回圖5，在一些實施例中，一旦電流開始流動，就在組件400內產生電磁場通量。例如，圖6A示出了包括根據本發(fā)明的一個實施例的磁通路徑401的近似表示的組件400的截面圖。
[0038]如圖5中所不的,在一些實施例中，作用在小齒輪480和輸出軸440上的電磁場導致小齒輪480和輸出軸440相對于軸線405軸向地朝向鐵擋塊425運動，并且存在最大行程的點(在圖5中被描述為虛線輪廓)。如圖6A中所示的，磁場通量401流經鐵芯420、小齒輪480和鐵擋塊435、和鐵引導件428。在一些實施例中，小齒輪480和輸出軸440朝向鐵擋塊425的運動還導致復位彈簧450的壓縮。在一些實施例中，在正常工作中，小齒輪480的端部被設計為從不接觸靜止的鐵擋塊425。這保證在小齒輪480的端部的旋轉表面與鐵擋塊425的靜止表面之間沒有摩擦損耗。
[0039]如圖6B中所示的，在一些實施例中，鋼套管492可以被聯(lián)接到小齒輪480并且至少部分地外接小齒輪480。在一些實施例中，鋼套管492可以由低碳鋼(例如，美國鋼鐵協(xié)會等級1008或者等級1010)制成。低碳鋼的使用導致對于磁通的更低的磁阻路徑。在一些實施例中，鋼套管492是圓筒形的，并且被直接定位在小齒輪480上方。在一些實施例中，小齒輪480需要可以被硬化的高碳等級的鋼，其需要線圈430內的更高的電流。在一些實施例中，鋼套管492的使用幫助減小線圈430中的電流以提供引起小齒輪480的運動所必需的足夠的磁通激勵。如圖6B中所示的，在本發(fā)明的一些實施例中，除了圖6A中示出的其他的部件以外，磁通路徑還延伸穿過鋼套管492部件，同時也使得穿過小齒輪480的磁通路徑最小化。
[0040]在一些實施例中，小齒輪-柱塞螺線管組件400的部件(鐵擋塊425、螺線管線圈繞組430、繞線軸435、鐵芯420和鐵引導件428)被組裝為一個件并且被定位在鼻部殼體415內。但是，在本發(fā)明的一些實施例中，由于小齒輪齒470的直徑，齒可以突出得比小齒輪本體更大(取決于實際的齒數(shù)量)。
[0041]如早先描述的一樣，一些實施例包括起動器12,具有被大體上集成在起動器12中的螺線管的部件。如圖4-6B中所示的，小齒輪-柱塞螺線管組件400包括小齒輪480、小齒輪齒470和螺旋花鍵490a。而且，一些實施例可以包括可替換的小齒輪480結構。例如，圖7A示出了根據本發(fā)明一個實施例的小齒輪-柱塞螺線管組件400的部分截面圖。如圖7A中所示的，在一些實施例中，小齒輪480可以包括包含螺旋花鍵輪廓的狹槽493，并且輸出軸440可以包括被配置和設置成至少部分地與狹槽493的螺旋花鍵輪廓聯(lián)接的螺旋花鍵490ao
[0042]在一些另外的實施例中，可以使用可替換的小齒輪480和輸出軸440聯(lián)接結構。例如，如圖7B中所示的，根據本發(fā)明的一個實施例，小齒輪480可以包括包含直花鍵輪廓的狹槽493b，并且輸出軸440可以包括被配置和設置成至少部分地與狹槽493b的直花鍵輪廓聯(lián)接的直花鍵490b。
[0043]圖8示出了與環(huán)形齒輪36接合的小齒輪-柱塞螺線管組件400的軸向的截面圖。如所示的，在一個實施例中，鼻部殼體415包圍小齒輪480，該小齒輪可操作地嚙合環(huán)形齒輪36。如所示的，小齒輪-柱塞螺線管組件400將鐵芯420和螺線管線圈繞組430容納在鼻部殼體415內并且相對于環(huán)形齒輪36軸向地定位。一些實施例可以包括包含單個螺線管線圈繞組430的螺線管，而在其他的實施例中，可以使用多個芯(即，多個鐵芯420和螺線管線圈繞組430結構)。在包括多個更小直徑的螺線管線圈繞組的那些實施例中，對于給定的磁通水平可以使用更少的銅線。返回參考圖1，在本發(fā)明的一些實施例中，起動器控制系統(tǒng)10可以包括使用具有大體上集成的螺線管的小齒輪-柱塞螺線管組件400(如先前在圖4-7B中描述和所示的)的起動器12、電源14 (比如電池)、電子控制單元16、一個或者多個傳感器18 (比如發(fā)動機速度傳感器)和發(fā)動機20 (比如內燃發(fā)動機)。在一些實施例中，發(fā)動機速度傳感器18可以檢測并且發(fā)送與發(fā)動機20、曲軸和/或環(huán)形齒輪36的速度相關的數(shù)據到電子控制單元16。在一些實施例中，發(fā)動機速度傳感器18可以通過常規(guī)的有線和/或無線通信協(xié)議與電子控制單元16通信。在一些實施例中，當起動器控制系統(tǒng)10接收信號以起動發(fā)動機時，起動器控制系統(tǒng)10可以開始一個過程以重新起動發(fā)動機20。電子控制單元16能使電流從電源14流到螺線管線圈繞組430。一旦電流開始流動，就產生電磁場通量(在圖6A和圖6B中被示出為磁通路徑)。在一些實施例中，由于作用在小齒輪480和輸出軸440上的電磁場導致小齒輪和柱塞以及輸出軸朝向鐵擋塊425運動，因此可達到最大行程的點(被描述為虛線輪廓510)，導致環(huán)形齒輪36的嚙合。在嚙合環(huán)形齒輪36之后，電機26可以通過與輸出軸440以及與環(huán)形齒輪36嚙合的小齒輪480重新起動發(fā)動機20。
[0044]在一些實施例中，在起動事件部分或者全部完成之后(例如，發(fā)動機已經至少部分地翻轉并且已經開始燃燒)，螺線管線圈繞組430可以被至少部分地斷電。在一些實施例中，將小齒輪480保持在位的力(B卩，由流經線圈繞組430的電流產生的磁場)的減小或者去除可以使得被壓縮了的偏壓元件450能夠擴張并且使小齒輪480返回到它的原始位置。因此，小齒輪480 (現(xiàn)在處于由被壓縮了的偏壓元件450施加的機械力的作用下)可以從環(huán)形齒輪36撤回并且返回到它的位于鼻部殼體415內的原始位置(在圖4和圖5中被示出為小齒輪480的實線輪廓)。在一些實施例中，控制系統(tǒng)10可以被配置為用于其他的起動事件，比如常規(guī)的“軟起動”起動事件(例如，在小齒輪480與環(huán)形齒輪36的嚙合期間電機26被至少部分地通電)。
[0045]圖9示出了根據本發(fā)明的至少一個實施例的小齒輪480的力和行程曲線的圖。在一些實施例中，作用在小齒輪480上的軸向力820被示出為隨小齒輪到擋塊間隙距離810而變。在如所示的一些實施例中，當小齒輪已經到達底部830時，作用在小齒輪480上的軸向力820和磁場通量840接近最大值。在一些實施例中，在螺線管線圈繞組430被至少部分地斷電之后，小齒輪480上的磁力840減小，并且將小齒輪480保持在位中的力的減小或者去除可以使得壓縮的偏壓元件450能夠擴張(見圖9中的區(qū)域880)，從而使小齒輪480返回到它位于鼻部殼體415內的原始位置(圖9中被示出為870)。
[0046]本領域技術人員將認識到的是，雖然已經在上文中連同特別的實施例和實例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不必然被如此限制，并且來自于實施例、實例和應用的許多其他的實施例、實例、應用、修改和變更旨在由所附權利要求包含。這里引用的每個專利和公開文獻的全部披露內容被通過引用的方式引入，如同所述專利或者公開文獻在這里通過引用的方式單獨地引入一樣。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點在所附權利要求中闡述。
【權利要求】
1.一種起動器，包括: 輸出軸，所述輸出軸被聯(lián)接至包括小齒輪齒的小齒輪，所述小齒輪被配置和設置成用于相對于所述輸出軸的旋轉軸線的雙向運動； 至少一個螺線管線圈繞組，所述至少一個螺線管線圈繞組至少部分地沿周向圍繞所述小齒輪、所述小齒輪齒和所述輸出軸，所述螺線管線圈繞組被配置和設置成在所述小齒輪和所述輸出軸中至少一個內提供磁場通量以引起所述小齒輪的至少一些雙向運動。
2.根據權利要求1所述的起動器，還包括至少一個小齒輪偏壓元件，所述至少一個小齒輪偏壓元件被聯(lián)接至所述輸出軸和所述小齒輪，所述至少一個小齒輪偏壓元件被配置和設置成至少部分地移動所述小齒輪。
3.根據權利要求1所述的起動器，其中，所述輸出軸還包括螺旋花鍵并且所述小齒輪包括具有螺旋花鍵輪廓的狹槽；并且 其中所述小齒輪被配置和設置成當與所述螺旋花鍵輪廓聯(lián)接時能進行所述小齒輪在所述螺旋花鍵上的雙向運動。
4.根據權利要求1所述的起動器，其中，所述輸出軸還包括直花鍵并且所述小齒輪包括具有直花鍵輪廓的狹槽；并且 其中所述小齒輪被配置和設置成當與所述直花鍵輪廓聯(lián)接時能進行所述小齒輪在所述直花鍵上的雙向運動。
5.根據權利要求1所述的起動器，其中，所述小齒輪還包括套管，所述套管至少部分地外接所述小齒輪。
6.根據權利要求5所述的起動器，其中，所述套管包括低碳鋼。
7.根據權利要求1所述的起動器，還包括: 擋塊結構，所述擋塊結構被配置和設置成防止所述小齒輪在所述輸出軸上的超程。
8.根據權利要求1所述的起動器，還包括引導件結構，所述引導件結構被配置和設置成引導所述小齒輪。
9.一種能夠被電子控制單元控制的起動器，所述起動器還包括: 電機，所述電機被配置和設置成被聯(lián)接至發(fā)動機； 離合器和行星齒輪組； 輸出軸，所述輸出軸被聯(lián)接至包括小齒輪齒的小齒輪，所述小齒輪被配置和設置成用于相對于所述輸出軸的旋轉軸線的雙向運動； 至少一個螺線管線圈繞組，所述至少一個螺線管線圈繞組至少部分地沿周向圍繞所述小齒輪、所述小齒輪齒和所述輸出軸，所述螺線管線圈繞組被配置和設置成提供圍繞所述小齒輪和所述輸出軸中至少一個的磁場通量，所述磁場通量足以引起至少一些所述雙向運動；和 其中響應來自于所述電子控制單元的信號，所述小齒輪可以被驅動以嚙合所述發(fā)動機的環(huán)形齒輪。
10.根據權利要求9所述的起動器，還包括至少一個小齒輪偏壓元件，所述至少一個小齒輪偏壓元件被聯(lián)接至所述輸出軸和所述小齒輪，所述至少一個小齒輪偏壓元件被配置和設置成至少部分地移動所述小齒輪。
11.根據權利要求9所述的起動器，其中，所述電子控制單元被配置和設置成能使電流流過所述至少一個螺線管線圈繞組和所述電機。
12.根據權利要求11所述的起動器，其中，響應于改變主意的停止-起動的起動事件的發(fā)生，起動電流可以 被耦合到所述電機。
【文檔編號】F02N15/02GK104047791SQ201410090602
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2013年3月13日
【發(fā)明者】邁克爾·D·布拉德菲爾德 申請人:雷米科技有限責任公司