专利名称：用于车辆发动机的弹簧起动器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及混合动力车辆，更具体地，涉及起动混合动力车辆的发动机的布置。
背景技术：
具有传统变速器的车辆通常利用起动电机，也称为起动器来起动车辆发动机。但 是，具有混合动力变速器的车辆频繁地停止发动机以提高燃料经济性。因此，具有混合动力 变速器的车辆需要更加频繁地重新起动车辆发动机。这增大了起动器的工作循环。因此， 必须利用更加昂贵和耐用的起动器来满足具有混合动力变速器的车辆的需求。
发明内容
期望一种具有混合动力变速器的车辆，该混合动力变速器具有用来重新起动发动 机同时降低对起动器和电池的负载的布置。车辆包括发动机和从所述发动机延伸的曲轴。弹簧组件安装在所述曲轴上。所述 弹簧组件包括弹簧。用于所述弹簧组件的选择器机构将所述弹簧有选择地连接至所述曲 轴。当所述发动机关闭时，所述选择器机构可在第一位置接合以将所述弹簧的第一端连接 至所述曲轴，使得所述曲轴在其旋转时卷绕所述弹簧。然后所述选择器机构在第二位置接 合以将所述弹簧的第二相对端连接至所述曲轴，使得所述弹簧对所述曲轴施加旋转力以重 新起动所述发动机。用于起动发动机的方法包括利用扭簧的拉力使所述曲轴旋转并且当所述扭簧内 的拉力达到零时使所述扭簧与所述曲轴分离。用于制动发动机的方法包括移动选择器机构以使扭簧与曲轴有选择地可旋转地 接合，以及通过所述曲轴的旋转卷绕所述扭簧直到所述扭簧内的拉力大于施加至所述曲轴 的力为止。根据本发明，提供下列技术方案。技术方案1 一种车辆，包括发动机；从所述发动机延伸的曲轴；有选择地连接以随所述曲轴旋转的弹簧组件，其中所述弹簧组件包括扭簧；用于所述弹簧组件的选择器机构，其中所述选择器机构将所述弹簧有选择地连接 至所述曲轴；其中当所述发动机关闭时，所述选择器机构可移至将所述弹簧的第一端连接至所 述曲轴的第一位置，使得所述曲轴在其旋转时卷绕所述弹簧；以及其中所述选择器机构可移至将所述弹簧的第二相对端连接至所述曲轴的第二位 置，使得所述弹簧施加旋转力以重新起动所述发动机。技术方案2 如技术方案1所述的车辆，其中在所述发动机起动后，所述选择器机构处在分离位置。技术方案3 如技术方案1所述的车辆，还包括变速器，该变速器具有至少一个电 动发电机，并且连接至所述发动机。技术方案4 如技术方案1所述的车辆，还包括安装至所述曲轴的飞轮；连接至所述飞轮的起动器；以及向所述起动器供能的电池，其中所述起动器转动所述飞轮，以辅助所述弹簧组件 重新起动发动机。技术方案5 如技术方案4所述的车辆，其中固定物体为发动机缸体。技术方案6 如技术方案1所述的车辆，其中所述弹簧为扭簧。技术方案7 如技术方案1所述的车辆，其中所述弹簧组件还包括控制所述选择器 机构的位置的电致动器。技术方案8 一种用于起动车辆发动机的方法，包括利用扭簧的拉力使所述发动机的曲轴旋转以起动所述发动机；以及当所述扭簧内的拉力达到零时，将所述扭簧与所述曲轴分离。技术方案9 如技术方案8所述的方法，其中起动所述发动机的方法还包括利用电池向起动器供电；以及在分离所述扭簧之前，转动连接至所述曲轴的飞轮，以辅助所述扭簧转动所述曲
轴ο技术方案10 如技术方案8所述的方法，其中使用扭簧的拉力转动所述曲轴还包 括在使用所述扭簧的拉力转动所述曲轴之前，将选择器机构移至第一接合位置，以 接合所述扭簧与所述曲轴以共同旋转；通过所述曲轴的旋转卷绕所述扭簧；以及将所述选择器机构移至第二接合位置，以允许通过所述扭簧的拉力转动所述曲
轴ο技术方案11 一种用于制动车辆发动机的方法，包括将扭簧连接至所述发动机的曲轴；以及通过所述曲轴的旋转卷绕所述扭簧，直到所述扭簧内的拉力大于施加至所述曲轴 的力为止。结合附图，从下面用来实施本发明的优先实施例和最佳模式的详细描述可容易地 清楚本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
图1为具有混合动力变速器和带起动器弹簧的发动机的车辆的示意性顶视图；图2为图1中具有混合动力变速器和带起动器弹簧的发动机的车辆的示意性侧视 图；图3为图1和2中具有混合动力变速器和发动机的车辆的示意性局部截面侧视 图，其中起动器弹簧处于第一接合位置；
图4为图1和2中具有混合动力变速器和发动机的车辆的示意性局部截面侧视 图，其中起动器弹簧处于第二接合位置；以及图5为图1和2中具有混合动力变速器和发动机的车辆的示意性局部截面侧视 图，其中起动器弹簧处于分离位置。
具体实施例方式参考附图，其中总共几个附图相同的附图标记指的是相同或相似的部件，图1和2 示出了具有发动机12和混合动力变速器14的示例性车辆10的示意图。混合动力变速器 14具有位于其中的至少一个电动发电机16，以辅助车辆发动机12和存储动力，如所公知的 混合动力变速器。电池18和起动器20连接至发动机12。如图1中所示，飞轮22也可连接 到发动机12的曲轴24上。为起动发动机12，电池18发送电力至起动器20。起动器20向 飞轮22施加旋转力，这随之转动曲轴24。飞轮22和曲轴24绕着共同的轴线A旋转。弹簧 组件26包括弹簧28 (图3-5中示出)。弹簧28优选为扭簧，如图所示。弹簧组件26安装 至曲轴24。通常，当车辆10运行时，电动发电机16提供充足的动力以操作车辆10。在这种 情形下，发动机12关闭，车辆操作于电动车辆模式。发生这种情形的一个例子是当车辆10 要停止时。当发动机12减速至停止时，来自发动机12的动量仍继续转动曲轴24，虽然更加 缓慢。弹簧组件26移至与曲轴24的第一接合位置(图3中所示)。在第一接合位置中，曲 轴24的旋转卷绕扭簧28。当车辆10需要更多的动力，并且传动不再充足时，发动机12重 新起动。在发动机12重新起动之前，弹簧组件26移至第二接合位置(图4中所示)，扭簧 28内的拉力传递至曲轴24以起动发动机12。在弹簧24内的拉力被用于起动发动机12之 后，弹簧组件26移至脱离位置(图5中所示)。参考图3-5，更加详细地示出了弹簧组件26与曲轴24之间的连接。扭簧28通过 选择器机构32有选择地连接至曲轴24。弹簧组件26还包括电致动器34以控制选择器机 构32。弹簧组件26绕着曲轴24可旋转地安装，使得弹簧28和弹簧壳体44可相对于曲轴 24旋转。图3中，弹簧组件26显示为处于与曲轴24的第一接合位置。在第一接合位置中， 选择器机构32已经轴向地移至弹簧组件26的发动机侧36。移动选择器机构32至弹簧组 件26的发动机侧36接合了第一离合器40，位于弹簧组件26的变速器侧38的第二离合器 46分离。扭簧28通过第一紧固件42在第一端41连接至第一离合器40的第一部分40A。 第一离合器40具有固定至弹簧48并随弹簧48旋转的第一部分40A。第一离合器40还具 有安装至曲轴24并随曲轴24旋转的第二部分40B。当第一离合器40接合(第一部分40A 与第二部分40B接触)时，扭簧28可旋转地连接至曲轴24。扭矩通过第一离合器40从曲 轴24传递，以卷绕扭簧28。选择器机构32可移动以致动第一离合器40和第二离合器46， 但不可旋转地连接至曲轴24上。选择器机构32可包括衬套50，以适应选择器机构32与第 一离合器40和第二离合器46之间的相对旋转。当发动机12关闭时，选择器机构32移动第一离合器40的第一部分40A以接触第 一离合器40的第二部分40B。选择器机构32接合离合器40，使弹簧组件26置于第一接合 位置，将扭簧28与曲轴24连接。
当发动机12减速至停止时，来自发动机12的动量仍继续转动曲轴24，虽然更加 缓慢。由于选择器机构32将扭簧28与曲轴24接合，所以曲轴24的旋转卷绕扭簧28。此 时，由于卷绕弹簧28增大的拉力而施加至曲轴24的力辅助更加快速地制动发动机12。当 扭簧28内的拉力等于发动机12施加至曲轴的力时，发动机12达到停止。当车辆10继续操作于电动车辆模式时，发动机12关闭，并且扭簧28随着发动机 12停止处于曲轴24旋转产生的拉力下。当车辆10继续运行时，发动机12会被再次要求 为车辆10供能。在发动机12重新起动之前，电致动器34将选择器机构32从发动机侧36 的第一接合位置移至变速器侧38的第二接合位置。第一离合器40分离，第二离合器46接 合。也就是说，第一离合器的第一部分40A不再与第二部分40B接触，第二离合器的第一部 分46A移成与第二部分46B接触。参考图4，弹簧组件26处在与位于弹簧组件26的变速器侧38的选择器机构32的 第二接合位置中。扭簧28通过第二紧固件48在第二端连接至弹簧壳体44。弹簧壳体44 和第二离合器46的第二部分46B彼此固定。当第二离合器46接合时，第一部分46A移至 接触第二离合器46的第二部分46B。扭簧28的拉力转动弹簧壳体44，进而驱动第二离合 器46。如上撰述，弹簧壳体46可相对于曲轴24旋转。第二离合器46的第二部分46B安装 至曲轴24。因此，当第二离合器46接合时，扭簧28仍以驱动曲轴24的方式连接。发动机 12重新起动，扭簧28内的拉力通过第二离合器46传递至曲轴24以起动发动机12。在弹 簧24内的拉力用于起动发动机12之后，选择器机构32移至图5中所示的分离位置。弹簧28的尺寸和容量将确定弹簧28内可用于起动发动机12的拉力大小。因此， 无需使用起动器20和电池18就可起动发动机12。由于减少了负荷循环，所以起动器20的 大小和耐用性可降低。并且，利用弹簧组件26重新起动12也会减小电池18需要的负荷和 工作循环。可选地，弹簧26可确定为具有这样的尺寸和容量在重新起动发动机12中辅助起 动器20，而不是提供重新起动发动机12所需的全部动力。由于降低了负荷循环，仍可减小 起动器20及电池18的尺寸和耐用性。图5中，弹簧组件26显示在分离位置。当弹簧组件26处于分离位置时，曲轴24 和弹簧组件26相对于彼此旋转分离。曲轴的旋转并不卷绕扭簧28。第一离合器40和第二 离合器46都分离。也就是说，第一离合器40的第一部分40A不与第二部分40B接触。第 一部分40A与第二部分40B可相对于彼此旋转。同样，第二离合器46的第一部分46A不与 第二部分46B接触，它们可相对于彼此旋转。第一部分40A和46A可随着弹簧28和弹簧壳 体44自由地旋转。第二部分40B和46B可随着曲轴24旋转。在弹簧28内的拉力返回为零之后，电致动器34沿着曲轴24将选择器机构32轴 向地移至分离位置。在发动机12操作而未卷绕弹簧28(即，在弹簧28上施加拉力)期间， 分离选择器机构32允许弹簧28相对于飞轮22和曲轴24旋转。选择器机构28可为允许弹簧24与曲轴24连接和断开的任意装置。本领域的技 术人员能够确定恰当类型的选择器机构28以将弹簧28与曲轴24接合和分离。由于在冷起动时(S卩，车辆未运行时)起动发动机12所需的动力量，弹簧28可移 至分离位置或者可辅助起动器18。尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，本发明所属领域的技术人员会认识
6到在所附权利要求范围内实施本发明的各种替代设计和实施方式。
权利要求
一种车辆，包括发动机；从所述发动机延伸的曲轴；有选择地连接以随所述曲轴旋转的弹簧组件，其中所述弹簧组件包括扭簧；用于所述弹簧组件的选择器机构，其中所述选择器机构将所述弹簧有选择地连接至所述曲轴；其中当所述发动机关闭时，所述选择器机构可移至将所述弹簧的第一端连接至所述曲轴的第一位置，使得所述曲轴在其旋转时卷绕所述弹簧；以及其中所述选择器机构可移至将所述弹簧的第二相对端连接至所述曲轴的第二位置，使得所述弹簧施加旋转力以重新起动所述发动机。
2.如权利要求1所述的车辆，其中在所述发动机起动后，所述选择器机构处在分离位置。
3.如权利要求1所述的车辆，还包括变速器，该变速器具有至少一个电动发电机，并且 连接至所述发动机。
4.如权利要求1所述的车辆，还包括 安装至所述曲轴的飞轮；连接至所述飞轮的起动器；以及向所述起动器供能的电池，其中所述起动器转动所述飞轮，以辅助所述弹簧组件重新 起动发动机。
5.如权利要求4所述的车辆，其中固定物体为发动机缸体。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述弹簧为扭簧。
7.如权利要求1所述的车辆，其中所述弹簧组件还包括控制所述选择器机构的位置的 电致动器。
8.一种用于起动车辆发动机的方法，包括利用扭簧的拉力使所述发动机的曲轴旋转以起动所述发动机；以及 当所述扭簧内的拉力达到零时，将所述扭簧与所述曲轴分离。
9.如权利要求8所述的方法，其中起动所述发动机的方法还包括 利用电池向起动器供电；以及在分离所述扭簧之前，转动连接至所述曲轴的飞轮，以辅助所述扭簧转动所述曲轴。
10.一种用于制动车辆发动机的方法，包括 将扭簧连接至所述发动机的曲轴；以及通过所述曲轴的旋转卷绕所述扭簧，直到所述扭簧内的拉力大于施加至所述曲轴的力 为止。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆发动机的弹簧起动器。弹簧组件安装至车辆的曲轴。所述弹簧组件的选择器机构将所述弹簧组件有选择地连接至所述曲轴。当所述发动机关闭时，所述选择器机构接合在第一位置以将所述弹簧连接至所述曲轴，使得所述曲轴在其旋转时卷绕所述弹簧。然后所述选择器机构接合在第二位置，使得所述弹簧施加重新起动所述发动机的旋转力。用于制动发动机的方法包括将所述曲轴与所述扭簧接合，以及通过所述曲轴的旋转卷绕所述扭簧，直到所述扭簧内的拉力大于施加至所述曲轴的力为止。
文档编号F02N5/02GK101900063SQ20101019355
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月29日
发明者D·J·托雷斯, L·D·纳戴, P·A·里德尔, R·德保拉 申请人:通用汽车环球科技运作公司