具有速度传感器组件的起动器的制造方法
【专利说明】具有速度传感器组件的起动器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求下述申请的优先权:在2013年3月15日提交的题目为起动器、序列号为61/791，937的美国临时专利申请；在2013年3月15日提交的题目为用于车辆起动器的诊断系统和方法、序列号为61/789，483的美国临时专利申请；和在2013年9月24日提交的题目为具有速度传感器组件、序列号为14/035，376的美国专利申请，这些申请的公开内容在此皆通过引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种包括内燃机的车辆，更特别地涉及一种与这种车辆一起使用的起动器。
【背景技术】
[0004]传统内燃机车辆在初始起动内燃机时利用起动器。通常，在操作者合上点火开关时，电池向电起动器电动机提供电力，所述电起动器电动机使得飞轮转动并且由此起动发动机。起动器在一短暂时间内向发动机提供转矩，直到发动机开始正常运转并且不再需要辅助为止。
[0005]在传统车辆中，在初始起动发动机时将使用起动器，并且发动机将继续运行直到操作者有意使得发动机停止为止。然而，如今，多种车辆已经开始采用停止-起动系统，在该停止-起动系统中，车辆的电子控制单元(“EOT”)有意地基于车辆的操作条件使得发动机停止并且继而基于车辆的操作条件重新起动发动机。这在车辆的操作者没有主动停止或起动发动机的情况下停止或起动发动机。
[0006]混合动力车辆常常采用停止-起动系统，以便当使得车辆停止时或者当完全通过电力牵引电动机提供车辆的向前推进时暂时停止内燃机的运转。日益增长地期望在完全依赖于内燃机推进的混合动力车辆中设置一种停止-起动系统。在这种非混合动力车辆中，停止-起动系统将典型地仅仅在实施制动并且使得车辆停止时或者当车辆停止时使得发动机停止。由此，在这种车辆中使用停止-起动系统典型地在车辆停止时以及空转情况中关闭发动机。在这种空转情况中通过自动关闭发动机，停止-起动系统不仅仅增强了燃油经济性而且还降低排放。
[0007]在多种车辆中，作为停止-起动系统的一部分，还在使得发动机停止之后ECU自动重新起动发动机时使用用于初始起动发动机的起动器。结果，在当代车辆中，日益需要能够适应频繁起动和停止情形的传动系系统。频繁起动-停止情形要求起动器在冷发动机曲柄环境中和热发动起曲柄环境中高效操作。频繁起动-停止情形的需求需要多种更加快速且更加有效地实施功能的部件和系统，以便增加可靠性、降低能耗以及增强驾驶体验。
[0008]起动-停止系统还可以具有“思维切换”能力，其中，其能够在发动机已经停止之后并且飞轮仍然惯性旋转的非常的短的时间内重新起动发动机。在这种基于起动器的停止-起动系统中，起动器典型地具有小齿轮，所述小齿轮能够啮合旋转的环形齿轮，所述旋转的环形齿轮与飞轮联接，由此重新起动发动机。这种起动器可以具有称作同步设计的性能，在同步设计中，小齿轮仅仅在两个齿轮的速度同步时啮合。螺线管典型地用于使得小齿轮与环形齿轮啮合或者脱开啮合。
[0009]对这种基于起动器停止-起动系统进行进一步改进是令人期望的。
【发明内容】
[0010]本发明提供了一种起动器，所述起动器能够应用在具有停止-起动系统的车辆中，所述停止-起动系统有助于在发动机仍然惯性旋转的同时使得起动器啮合。
[0011]本发明在一个实施例中包括起动器组件，所述起动器组件适于与具有环形齿轮和电子控制单元的发动机一起使用，其中，起动器组件能够在通过接合旋转环形齿轮并且将转矩传递到环形齿轮时起动发动机。起动器组件包括:起动器电动机，所述起动器电动机具有电枢和磁场源；小齿轮，所述小齿轮能够选择性地与环形齿轮和内部传动系接合。内部传动系包括电枢和小齿轮，并且在所述电枢和所述小齿轮之间延伸，由此内部传动系将转矩从电枢传递到小齿轮。齿轮组布置在内部传动系中，并且将内部传动系分成第一分段和第二分段，其中，第一分段包括电枢，而第二分段包括小齿轮。在内部传动系通过起动器电动机旋转期间，第一分段限定了第一旋转速度而第二分段限定了第二旋转速度，所述第二旋转速度小于第一旋转速度。起动器组件还包括速度传感器组件，所述速度传感器组件构造成感测第一分段的旋转速度并且将代表该旋转速度的信号传送给电子控制单元。
[0012]速度传感器组件可以有利地构造成感测电枢的旋转速度。在一些实施例中，速度传感器组件可以是磁通传感器。例如，传感器可以是霍尔效应传感器。在电枢包括限定了多个齿的层压钢板芯部的实施例中，磁通传感器可定位成感测所述多个齿的旋转运动。在其它实施例中，磁通传感器定位成感测目标的旋转运动，其中，目标可采取磁体或者铁磁性材料的形式。
[0013]在其它可替代实施例中，起动器组件包括场框架组件，所述场框架组件包括磁场源并且外接电枢，磁通传感器是被支撑在场框架组件上邻近电枢的感应线圈。这种感应线圈可以有利地具有大于其在起动器组件中的圆周宽度的轴向长度，所述起动器组件具有带多个齿的电枢，所述多个齿限定了位于齿之间的槽，其中，槽限定给了圆周间隙并且感应线圈的圆周宽度约等于由槽限定的圆周间隙。
[0014]仍在其它实施例中，速度传感器组件包括光学传感器。可替代地，速度传感器组件可以包括电流传感器。又在其它实施例中，速度传感器组件可以包括温度传感器和电池电压传感器。
[0015]又在其它实施例中，起动器组件包括与在电枢上的整流器接触的多个电刷，并且速度传感器组件包括与整流器接触的辅助电刷。在一些实施例中，整流器包括至少一个不导电元件，所述不导电元件定位成随着整流器旋转而周期性地面对辅助电刷并且由此断开辅助电刷与整流器之间的导电接触。
[0016]本发明在其另一种形式中包括一种用于车辆的系统，例如，自动停止-起动系统，所述车辆具有内燃机，所述内燃机具有飞轮。自动停止-起动系统包括电子控制单元、电池和起动器，所述起动器能操作地联接到电子控制单元和电池。起动器包括起动器电动机，所述起动器电动机具有电枢和磁场源，其中，电枢包括布置在其一个端部处的整流器。包括磁场源的场框架组件外接电枢。小齿轮与电枢驱动地联接，其中，小齿轮和整流器布置在电枢的相对的轴向端部处。小齿轮能够与飞轮选择性地接合。内部传动系包括电枢和小齿轮并且在电枢与小齿轮之间延伸，所述内部传动系将转矩从电枢传递到小齿轮。齿轮组布置在内部传动系中，并且将内部传动系分成第一分段和第二分段，其中，第一分段包括电枢，而第二分段包括小齿轮。在内部传动系通过起动器电动机旋转期间，第一分段限定了第一旋转速度，而第二分段限定了小于第一旋转速度的第二旋转速度。起动器组件还包括速度传感器组件，所述速度传感器组件构造成感测第一分段的旋转速度，并且将代表该旋转速度的信号传送到电子控制单元。速度传感器组件被支撑在场框架组件上、邻近整流器。
【附图说明】
[0017]结合附图参照本发明的实施例的以下描述，本发明的上述特征和其它特征以及获得这些特征的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解发明自身，其中:
[0018]图1是具有基于起动器的自动起动-停止系统的车辆的示意图；
[0019]图2是适于应用在基于起动器的自动起动-停止系统的起动器组件的视图；
[0020]图3是电枢的端视图；
[0021]图4是用于感测电枢的旋转速度的感应线圈的示意图；
[0022]图5是用于感测电枢的旋转速度的辅助电刷的示意图；
[0023]图6是用于感测电枢的旋转速度的光学传感器组件的示意图；
[0024]图7是用于利用基于起动器的自动起动-停止系统重新起动发动机的方法的流程图。
[0025]在若干附图中对应的附图标记表示对应部件。尽管在此陈述的示例以若干形式阐释了本发明的实施例，但是下文公开的实施例并不旨在为排它性的或者被解释将本发明的范围限制为所公开的精确形式。
【具体实施方式】
[0026]图1示意性示出了车辆10，所述车辆10具有基于起动器的停止-起动系统20。车辆10包括内燃机22和传动系24，所述传动系24将转矩从发动机22传递到从动轮26。在图解的实施例中，飞轮27的外