发动机起动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发动机起动装置，该发动机起动装置能够将起动器的输出特性在低扭矩高速特性与高扭矩低速特性之间进行切换。
【背景技术】
[0002]常规地，需要能够怠速停止的起动器来尽可能地缩短发动机重新起动的时间以改善车辆的驾驶员或其他乘客的舒适度。用来缩短重新起动的时间的技术包括增大起动转速。然而，与其中发动机摩擦大的低温时的良好的起动性能结合的该技术需要使用大尺寸且高功率的马达。
[0003]在不增大马达的尺寸的情况下用于增大发动机重新起动时的起动转速的已知技术包括根据需要在高速特性与高扭矩特性之间进行切换。
[0004]例如，日本专利申请早期公开公报N0.2004-197719公开了:准备包括作为励磁线圈的串联线圈和并联线圈的马达，并且由电子控制单元(ECU)控制励磁电流流过马达的并联线圈而在高速特性与高扭矩特性之间进行切换。
[0005]在日本专利申请早期公开公报N0.2004-197719中公开的技术可以通过将起动器在发动机起动时的输出特性设定为高速特性来缩短自发动机怠速停止的发动机起动时间。然而在起动器的高速特性的情况下，小齿轮的旋转速度对小齿轮而言可能太高而不能与齿圈可靠地啮合，从而会导致接合的可靠性减小。克服该缺点的措施可以包括增大驱动弹簧的载荷以用于将小齿轮在啮合时推向齿圈。
[0006]然而，增大驱动弹簧的载荷需要增大螺线管的吸引力以便克服由驱动弹簧产生的弹簧反作用力而将小齿轮吸引就位。这会导致螺线管更大的尺寸，从而导致起动器的安装性能的下降并且增大了起动器的成本。
[0007]鉴于前文所述的，本发明的示例性实施方式涉及提供能够在不增大螺线管的尺寸的情况下缩短发动机的起动时间的发动机起动装置。
【发明内容】
[0008]根据本发明的示例性实施方式，提供了一种用于起动发动机的装置，该装置包括惯性接合式起动器、起动器特性切换机构和正时控制器，该惯性接合式起动器构造成利用螺线管的吸引力来将小齿轮推到与发动机的齿圈接合的位置中并且随后将马达的旋转力从小齿轮传递至齿圈以起动所述发动机；该起动器特性切换机构构造成将起动器的输出特性在多个输出特性之间进行切换，所述多个输出特性至少包括低扭矩高速特性和高扭矩低速特性，起动器的输出特性被称为起动器特性；该正时控制器构造成控制起动器特性切换机构在何时切换起动器特性，以使得:自起动器的初始致动时起至少直到小齿轮与齿圈成功啮合为止，起动器特性被设定成高扭矩低速特性，并且，在小齿轮与齿圈成功地啮合之后，起动器特性从高扭矩低速特性被切换成低扭矩高速特性，发动机由起动器以该低扭矩高速特性起动。
[0009]在按照上文构造的装置中，其中，发动机以低扭矩高速特性起动，起动器特性在至少直到小齿轮与齿圈成功地啮合为止设定为高扭矩低速特性。这与在起动器处于低扭矩高速特性时小齿轮与齿圈啮合时相比减小了小齿轮在啮合时的旋转速度。更具体地，小齿轮通过螺线管的致动而被推动朝向齿圈并且抵接齿圈。当小齿轮与齿圈在小齿轮旋转期间以啮合状态的方式匹配时，小齿轮与齿圈成功地啮合。小齿轮在啮合时的旋转速度为小齿轮在小齿轮与齿圈成功地啮合时的旋转速度。小齿轮在啮合时的旋转速度被减小，从而能够提高接合的可靠性。
[0010]此外，无需增大用于将小齿轮推动朝向齿圈的驱动弹簧的载荷，从而可以防止增大螺线管的尺寸。即，可以在不增大螺线管的尺寸的情况下缩短发动机的起动时间。此外，在小齿轮与齿圈已经成功地啮合之后，起动器特性被切换成低扭矩高速特性，发动机以该低扭矩高速特性起动。这可以缩短自起动器初始致动时起直到发动机起动的经过时间。特别地，在具有怠速停止系统或自动起停系统的车辆中，可以缩短自起动器初始致动时起直到发动机重新起动的经过时间，从而可以有助于增强车辆的驾驶员或其他乘客的舒适度。
【附图说明】
[0011]图1为根据本发明的第一实施方式的发动机起动装置的示意性图示；
[0012]图2为示出了在发动机起动时的起动器电流和发动机转速的时间变化性的波形图；以及
[0013]图3为图2的一部分的放大图示。
【具体实施方式】
[0014]现在将仅通过示例并且参照附图对一些实施方式进行描述。
[0015](第一实施方式)
[0016]如图1中所示，第一实施方式的发动机起动装置为惯性接合式起动器1、构造成经由起动器继电器2、3来控制起动器I的操作的控制器(下文成为电子控制单元(E⑶))4、以及构造成对起动器I的输出特性(下文称为起动器特性)进行切换的起动器特性切换机构(之后描述)。
[0017]起动器I包括马达5、输出轴7、小齿轮9、电磁螺线管装置10 (之后描述)和其他部件，马达5构造成产生旋转力，马达5的旋转力经由可变级减速器6 (之后描述)传递至输出轴7，小齿轮9构造成将马达5的驱动扭矩传递至发动机的齿圈8。
[0018]马达5为带刷直流(DC)马达，该带刷直流(DC)马达包括由设置在轭状件11的内周缘上的永磁体形成的场元件、具有设置在电枢轴上的换向器13的电枢14、构造成在电枢14旋转时在换向器13的外周缘上滑动的刷15、以及其他部件。场元件可以为代替永磁体12的由磁场绕组形成的缠绕场式场元件。
[0019]输出轴7与电枢轴14a通过可变级减速器6共轴地设置。输出轴7的与马达5相反的轴向端部部分通过起动器壳体17经由轴承16支承。
[0020]小齿轮9以直线的方式花键联接至离合器18的内管18a的外周缘，并且小齿轮9被小齿轮弹簧19迫压朝向内管18a的远端(例如，图1中的内管18a的左手侧端部部分)而与附接在内管18a的远端处的小齿轮止动件20接触。
[0021]离合器18用作以螺旋的方式花键联接至输出轴7的外周缘以将马达扭矩传递至小齿轮9、但在小齿轮9由发动机转动时中断自小齿轮9至输出轴7的扭矩传递的单向离合器。
[0022]电磁螺线管装置10包括螺线管SLl和螺线管SL2，该螺线管SLl用于将小齿轮9与离合器18经由与柱塞21的运动结合的变速杆22 —体地推动，该螺线管SL2用于与柱塞23的运动结合以断开和闭合主接触件。
[0023]主接触件包括一对静止的接触件并且包括可移动的接触件，所述一对静止的接触件经由两个端子螺栓25、26电连接至通电路径以用于将来自电池24的电力提供至马达5，该可移动的接触件用于与柱塞23的运动结合以电气地断开和闭合所述一对静止的接触件。
[0024]端子螺栓25、26紧固至覆盖电磁螺线管装置10的近端部分(例如，图1中的电磁螺线管装置10的右手侧端部部分)的树脂盖27。端子螺栓25经由电池线28电连接至电池24的正极端。端子螺栓26经由马达引线29电连接至正极刷15。
[0025]现在将论述本实施方式的起动器特性切换机构。起动器特性切换机构包括可变级减速器6和模式转换器30，该模式转换器30构造成将可变级减速器6的操作模式在延迟模式与非延迟模式之间进行切换。
[0026]可变级减速器6可以包括已知的行星减速器。在可变级减速器6的延迟模式中，限制了行星减速器的内齿齿轮(未示出)的旋转。在可变级减速器6的非延迟模式中，没有限制行星减速器的内齿齿轮的旋转。模式转换器30包括例如马达致动器(未示出)，并且模式转换器30构造成结合马达致动器的操作将可变级减速器6的操作模式从延迟模式切换成非延迟模式，或者从非延迟模式切换成延迟模式。
[0027]在延迟模式中，限制了内齿齿轮的旋转。因此，可变级减速器6用作标准的减速器。即，马达5的旋转速度由可变级减速器6减小以被传递至输出轴7。
[0028]在非延迟模式中，行星减速器的内齿齿轮的旋转没有被限制以能够以不受限制的方式旋转。因此，可变级减速器6没有用作减速器。S卩，当马达5旋转时，可变级减速器6的构成齿轮(例如，内齿齿轮、行星齿轮和太阳齿轮)彼此一体地旋转。因此，马达5的旋转在没有被可变级减速器6减小的情况下传递至输出轴7。S卩，起动器特性通过将操作模式设定为延迟模式的可变级减速器6而设定为高扭矩低速特性，并且通过将操作模式设定为非延迟模式的可变级减速器6设定为低扭矩高速特性。
[0029]现在对起动器I的操作、特别地对在发动机从发动机怠速停止重新起动时发动机以低扭矩高速特性起动的操作进行解释。
[0030]E⑶4配置成在接收发动机重新起动的请求时打开起动器继电器2并且随后打开起动器继电器3。
[0031]当螺线管SLl通过打开起动器继电器2激活时，小齿轮9与离合器18经由变速杆22沿逆着马达的方向(例如，图1中的右至左的方向)一体地被推动。当小齿轮9和齿圈8处于未啮合状态时，小齿轮9的齿的轴向端面与齿圈8的齿的轴向端面彼此抵接。
[0032]其后，当螺线管SL2通过打开起动器继电器3激活时，主接触件闭合，并且马达5由电池24通电以产生旋转力。马达5的旋转速度由可变级减速器6减小。马达5的被减小的旋转传递至输出轴7，并且又从输出轴7经由离合器18传递至小齿轮9。当小齿轮9与齿圈8在小齿轮9旋转期间以啮合的状态匹配时，小齿轮的齿被推到齿圈8的相邻齿的相应的对中。小齿轮9和齿圈8因此成功地彼此啮合。因此，马达扭矩从小齿轮9传递至齿圈8以起动发动机。
[0033]可变级减速器6构造成从起动器I的初始致动时起至少直到小齿轮9与齿圈8成功地啮合为止处于延迟模式。在小齿轮9与齿圈8成功地啮合之后，可变级减速器6被切换成非延迟模式。即，如图2中所示，起动器特性在自螺线管SLl初始通电直到小齿轮9与齿圈8成功地啮合为止设定为一段时间间隔(图2中的tl)的高扭矩低速特性。在小齿轮9与齿圈8已经成功地啮合之后的发动机的起动期间，起动器特性设定成低扭矩高速特性。
[0034]何时将起动器特性从高扭矩低速特性切换成低扭矩高速特性可以通过作为正时控制器的计时回路31来设定，该计时回路31构造成控制起动器特性切换机构6、30在何时切换起动器特性(见图1)。更具体地，自螺线管SL