车辆发动机起动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种车辆发动机起动系统，包括电机、用于发动机冷却用的水泵、一第一离合器和一第二离合器，电机包括一输出轴，输出轴的一端通过第一离合器与水泵相连，另一端通过第二离合器与发动机的飞轮相连，第一离合器为电磁离合器，其包括一主动件及一从动件，主动件与电机的输出轴传动连接并可随输出轴旋转，从动件与水泵传动连接从而使水泵可随从动件旋转，主动件与从动件设有可相互啮合的齿，主动件可于一第一位置和一第二位置间运动，主动件处于第一位置时与从动件相啮合，从而驱动水泵工作，主动件处于第二位置时与从动件脱离啮合，第一离合器通电时，主动件由第一位置运动至第二位置，随后电机起动发动机。
【专利说明】车辆发动机起动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆发动机起动系统。
【背景技术】
[0002]随着地球环境的恶化，环境问题已经成为人们必须面对的生存问题，节能减排成为多数行业的重要考虑点。为顺应节能减排的发展趋势，汽车厂商已在大力开发和推广起动停车系统，所述起动停车系统在停车待行状态(如在红灯前停车或遇到交通堵塞时停车)下，暂时关闭发动机，从而省油并减少尾气排放，而在变换至行使状态时，重新起动发动机。
[0003]现有的车辆发动机起动停车系统，每个电机的功能单一，如起动电机起动完发动机之后不再工作，电机利用率低,成本高。
[0004]本发明旨在提供一种新型的车辆发动机起动系统。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种车辆发动机起动系统，包括电机、用于发动机冷却用的水泵、一第一离合器和一第二离合器，所述电机包括一输出轴，所述输出轴的一端通过所述第一离合器与所述水泵相连，另一端通过所述第二离合器与发动机的飞轮相连，所述第一离合器为电磁离合器，所述第一离合器包括一主动件及一从动件，所述主动件与所述电机的输出轴传动连接并可随输出轴旋转，所述从动件与所述水泵传动连接从而使水泵可随从动件旋转，所述主动件与从动件设有可相互啮合的齿，所述主动件可于一第一位置和一第二位置间运动，所述主动件处于第一位置时与所述从动件相啮合，从而驱动水泵工作，所述主动件处于第二位置时与所述从动件脱离啮合，所述第一离合器通电时，所述主动件在磁性吸引力的作用下由第一位置运动至第二位置，随后所述电机起动所述发动机。
[0006]优选地，所述电机的输出轴于起动发动机时的旋转方向和驱动水泵时的旋转方向—致。
[0007]优选地，所述第一离合器还包括一壳体、收容于所述壳体内的绕组、相对固定地设于壳体一端的导磁件、所述主动件包括一本体及一啮合部，所述主动件处于第一位置时，所述啮合部与所述导磁件相间隔，所述第一离合器通电时，所述啮合部在导磁件的作用下朝向导磁件移动至第二位置。
[0008]优选地，所述第一离合器还包括弹性元件，所述弹性元件抵顶于所述啮合部与所述壳体之间，当所述主动件由第一位置运动至第二位置时，所述弹性元件被压缩，当所述电磁离合器断电时，弹性元件恢复弹性形变而推动所述主动件回复至第一位置。
[0009]优选地，所述壳体对应所述弹性元件设有一凹孔，所述弹性元件的端部收容于所述凹孔内。
[0010]优选地，所述第一离合器还包括一基座及收容于基座的收容孔内的支撑件，所述基座相对固定地收容于所述壳体内，所述弹性元件收容于所述支撑件内，所述支撑件可于所述收容孔内相对所述基座摩擦滑动。
[0011]优选地，所述弹性元件收容于所述支撑件的轴向一端，所述支撑件的轴向另一端收容一滚珠，所述滚珠部分突出于所述支撑件外部，当所述主动件随电机的输出轴旋转时，所述滚珠与所述主动件滚动接触以减小摩损。
[0012]优选地，所述支撑件的轴向两端分别设有容置孔以分别收容所述弹性元件和滚珠，所述两容置孔由一隔尚部间隔。
[0013]可选地，所述第一离合器还包括一止推轴承，所述止推轴承包括相对设置的一内圈和一外圈，以及设于内圈和外圈之间的若干滚珠，所述内圈与所述主动件连接固定从而可随主动件一同旋转，所述外圈的内周与所述主动件相间隔，所述弹性元件的轴向两端分别抵顶所述外圈的外端面和壳体。
[0014]可选地，所述主动件还包括位于啮合部和本体之间的卡设部，所述卡设部的外径小于所述啮合部的外径且大于所述本体的外径，所述止推轴承的内圈紧配合于所述卡设部的外围。
[0015]优选地，所述壳体包括一端板及自端板的周缘延伸的一侧壁，所述端板的中央设有一中柱，所述绕线架套设于中柱的外围，所述弹性元件的内径大于所述绕线架，所述绕线架收容于所述弹性元件的内孔中。
[0016]优选地，所述第一离合器是常闭的。
[0017]另一方面，本发明还提供一种车辆发动机起动系统，包括电机、用于发动机冷却用的水泵、第一离合器和第二离合器、及控制器，所述电机包括一输出轴，所述电机输出轴的一端通过所述第一离合器与所述水泵相连，另一端通过所述第二离合器与发动机的飞轮相连，所述第一离合器为常闭电磁离合器，所述控制器与第一离合器和电机相连，所述控制器被配置为当需要起动发电机时，所述控制器控制第一离合器通电从而断开电机输出轴与水泵之间的传动，并控制第二离合器连接电机输出轴与发动机的飞轮之间的传动以使得电机起动发动机。
[0018]本发明的车辆发动机起动系统，起动电机在发动机起动完成后用作水泵的驱动电机，从而可节约电源并降低成本，有利于车辆冷却系统的优化控制。
[0019]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明车辆发动机起动系统的简化示意图。
[0021]图2为本发明第一实施例的车辆发动机起动系统的立体示意图。
[0022]图3为图2所示的车辆发动机起动系统去除局部外壳后的示意图。
[0023]图4为图2所示的车辆发动机起动系统的分解图。
[0024]图5为图4所不车辆发动机起动系统的电机和与之相连的电磁离合器部分的另一角度示意图。
[0025]图6为图4所示车辆发动机起动系统的电磁离合器的组合图。
[0026]图7为图6所示电磁离合器的剖面示意图。
[0027]图8为本发明第二实施例的车辆发动机起动系统的电磁离合器的立体组合图。[0028]图9为图8所示电磁离合器的分解图。
[0029]图10为图8所示电磁离合器的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
[0031]请参阅图1至图3，本发明第一实施例的车辆发动机起动系统，包括电机10、用于发动机冷却用的水泵20、第一离合器30，以及第二离合器40和控制器。所述电机10包括一输出轴12。所述输出轴12的一端通过第一离合器30与水泵20相连,输出轴12的另一端通过第二离合器40与一发动机50的飞轮52相连。所述第二离合器40受拨叉17驱动，所述拨叉17受电磁铁18驱动。所述第二离合器40具有一小齿轮42。所述电机10由电机控制器62控制而工作或停止工作。所述第二离合器40由电机10的输出轴12驱动而旋转时，所述小齿轮42同步旋转。电磁铁18通电时，拨叉17靠近电磁铁18的一端被吸引，从而使得靠近第二离合器40的一端向外拨所述第二离合器40，使第二离合器40的小齿轮42与飞轮50啮合，从而可起动发动机50。
[0032]所述第一离合器30为电磁离合器，所述电机10根据第一离合器30的不同状态(闭合/断开)选择性地驱动水泵20或起动发动机50。所述第一离合器30由第一离合器控制器64控制而闭合或断开，具体地，当电磁离合器30处于闭合状态时，所述电机10以第一转速驱动水泵20 ;而需要起动发电机时，电磁离合器30通电而断开，第二离合器40受第二离合器控制器66控制而连接电机输出轴与发动机飞轮52之间的传动，随即电机10在电机控制器62的控制下，以高于第一转速的第二转速起动发动机50。也即是说，第一离合器30是常闭的，从而使得电机可长时间驱动水泵20，只有在需要起动发动机50的时候，第一离合器30才会在第一离合器控制器64的控制下断开，并在发动机50起动完成后闭合，继续驱动水泵20工作。电机10起动发动机50和驱动水泵20时的旋转方向一致。本实施例中，所述输出轴12通过一齿轮箱60连接至第二离合器40。
[0033]请同时参阅图4和图5,所述电磁离合器30包括一壳体31、固定于壳体31内的一绕线架32、缠绕于绕线架32上的绕组33、收容于绕线架32中央的一基座34、设于绕线架32轴向一端的一主动件35、位于绕线架32与主动件35之间的一导磁件36，以及可与主动件35相互啮合的一从动件37。所述从动件37与所述水泵20连接，从而从动件37随主动件35旋转时驱动水泵20工作。
[0034]所述壳体31呈圆筒状，其包括一端板312及自端板312的周缘垂直延伸的一侧壁314。所述端板312的中央设有一穿孔315，用于供电机10的输出轴12穿过。所述端板312于穿孔315的外围设有若干连接孔316，用于供固定件穿过，从而与电机10的端盖连接。
[0035]所述基座34上对应所述连接孔316设有沿轴向贯穿的固定孔341。组装时，固定件，如螺丝等穿过基座34的固定孔341，并进一步穿过端板312的连接孔316后，与电机10的端盖连接，从而使基座34、壳体31与电机10相对固定。所述基座34的中央设有中心孔。优选地,所述中心孔内固定一轴承38。
[0036]请同时参阅图6和图7，所述基座34于中心孔的外围设有若干收容孔342。优选地，所述收容孔342与所述固定孔341沿基座34的周向交替设置。每一收容孔342内设有一弹性元件343。优选地，所述弹性元件343为一压簧。优选地，所述弹性元件343设于容置于收容孔342内的一支撑件344内。所述弹性元件343的轴向两端分别抵顶所述支撑件344和所述壳体31的端板312。优选地，所述壳体31的端板312对应所述弹性元件343设有凹孔317，用于收容弹性元件343的端部，从而将弹性元件343保持在适当的位置。支撑件344受力时可在收容孔342内相对基座34摩擦滑动。当弹性元件343处于初始状态时，所述支撑件344远离壳体31的端板312的一端突出于基座34的外部。
[0037]优选地，所述弹性元件343收容于支撑件344的轴向一端，支撑件344的轴向另一端收容一滚珠345。所述滚珠345仅部分收容于支撑件344内，从而滚珠345部分突出于支撑件344外部。所述支撑件344的轴向两端分别设有容置孔用于收容所述弹性元件343和滚珠345。本实施例中，所述支撑件344两端的容置孔相互隔开。在其他实施例中，所述两容置孔也可相连通，但两容置孔之间应设置一隔离部。
[0038]所述导磁件36大致呈圆环状，其固定于壳体31远离端板312的一端。所述导磁件36上设有可供支撑件344穿过的避让孔。
[0039]所述主动件35包括一本体351及位于本体351末端的一卩齿合部352。所述本体351穿过所述导磁件36后由所述轴承38支撑。所述本体351大致呈圆柱状，其中央设有一可供电机10的输出轴12穿过的配合孔353。所述本体351于配合孔353的外围还设有与所述配合孔相连通的一键槽354。所述电机10的输出轴12上也设有对应的键槽13(见图5)，所述输出轴12穿设于所述主动件35的配合孔353内，并通过一键15连接主动件35。所述键15卡设于主动件35和输出轴12的键槽354、13内，使得主动件35可随输出轴12转动而旋转。可以理解地，在其他实施方式中，输出轴与主动件可通过形成非圆形的配合面实现传动连接。所述主动件35可相对输出轴12沿输出轴12的轴向滑动。
[0040]所述啮合部352呈盘状，其外径大于所述本体351的外径。所述支撑件344的末端穿过所述导磁件36后靠近所述啮合部352的内侧，且所述滚珠345与所述啮合部352的表面接触。所述啮合部352背离所述本体351的外侧设有若干沿轴向延伸的齿355。所述从动件37对应所述主动件35也设有若干相向延伸的齿375。所述主动件35和从动件37在轴向上相互靠近时可相互啮合；主动件35远离从动件37时脱离啮合。
[0041]当电磁离合器30处于初始状态，即未通电的情况下，所述弹性元件343抵顶所述支撑件344，进而通过滚珠345抵顶所述主动件35的啮合部352，使所述主动件35靠近从动件37而与之啮合，从而电机10通过电磁离合器30驱动所述水泵20。此时，所述主动件35的啮合部352与所述导磁件36之间间隔一间隙39。所述滚珠345的末端与所述主动件35的啮合部352滚动接触，从而避免啮合部352与支撑件344直接摩擦。当电磁离合器30通电时，所述绕组33产生的磁场磁化所述导磁件36,从而使导磁件36对主动件35的哨合部352提供一吸引力，吸引主动件35相对输出轴12滑动并朝向远离从动件37的方向移动，从而使主动件35与从动件37脱离啮合。此时，主动件35的啮合部352靠近所述导磁件36但仍与导磁件36间隔一微小间隙。随即电磁铁18通电，所述拨叉17向外拨所述第二离合器40，使得第二离合器40的小齿轮42与所述飞轮52啮合，从而起动发动机50。
[0042]值得注意的是，当电机10驱动水泵20工作时，第二离合器40也同时由电机10驱动而旋转，而此时由于电磁铁18未通电，拨叉17未将第二离合器40向外拨，即小齿轮42未与飞轮52啮合，因而不会起动发动机50。[0043]由于主动件35朝向导磁件36运动时通过滚珠345抵顶支撑件344，使支撑件344朝向壳体31的端板312运动，从而压缩弹性元件343，被压缩的弹性元件343存在一回弹力，因此发动机50起动完成后，电磁离合器30断电，弹性元件343产生的回弹力抵顶支撑件344带动滚珠345朝向远离壳体31的端板312运动，从而抵顶所述主动件35回复至与所述从动件37啮合的位置，从而使电机10可驱动水泵20工作。
[0044]本发明的起动电机10在发动机50起动完成后用作水泵20的驱动电机，从而可节约电源并降低成本，有利于车辆冷却系统的优化控制。可以理解地，本发明的车辆发动机50起动系统可用作车辆发动机起动停车系统。此外，本发明的发动机起动系统的第一离合器为电磁离合器，且该电磁离合器是为常闭电磁离合器，其断开/闭合的响应时间极短，且电机无需改变旋转方向便可实现转换驱动的装置，因而可以在很短的时间内从电机驱动水泵转换成起动发动机50。
[0045]图8至图10所示为本发明第二实施例的发动机起动系统的电磁离合器70。该电磁离合器70也包括一壳体71、一绕线架72、缠绕于绕线架72上的一绕组73、设于绕线架72轴向一端的一导磁件76、一弹性元件74、一主动件77及一从动件78。该电磁离合器70与上述实施例中的电磁离合器30的不同之处在于:所述壳体71的端板712的中央形成一中柱716。中柱716内形成通孔。所述绕线架72套设于中柱716外。轴承38收容于中柱716内用于支撑所述主动件77。此外，本实施例中的弹性元件74的数量仅为一个。所述弹性元件74的内径大于所述绕线架72的外径。所述弹性元件74环设于绕线架72的外围。也即是说，所述绕线架72收容于弹性元件74的内孔中。
[0046]所述主动件77 包括一本体771、一啮合部773，以及位于本体771和啮合部773之间的一^^设部772。所述啮合部773、卡设部772、本体771的外径依次减小。所述本体771穿过所述导磁件76后由所述轴承38支撑。电机10的输出轴12自壳体71的另一端穿入中柱716与主动件77的本体771结合。所述卡设部772的轴向端面与所述导磁件76相对。与上述实施例不同，本实施例的主动件77的本体771上开设的是花键槽774，并通过花键(图未不)与电机的输出轴13形成配合。
[0047]此外，所述电磁离合器70还包括一止推轴承75。所述止推轴承75包括平行且相对设置的内圈751和外圈752，以及设于内圈751和外围752之间的若干滚珠753。所述滚珠753将内圈751和外圈752间隔开来。所述止推轴承75的内圈751紧配合于所述主动件77的卡设部772外围，从而使用得所述内圈751可随所述主动件77 —体旋转。由于所述主动件77的本体771的外径小于所述卡设部772的外径，因此，所述外围752的内侧并未接触所述本体771，因此，当内圈751随主动件77旋转时，外圈752并未随之转动。外圈752与内圈751之间通过滚珠753降低摩擦。所述内圈751的外端面抵靠所述主动件77的啮合部773的内侧。所述弹性元件74的轴向两端分别抵顶所述外圈752的外侧和所述壳体71的端板712。
[0048]当所述电磁离合器70处于初始状态时，所述弹性元件74抵顶所述止推轴承75，通过止推轴承75抵顶所述主动件77的啮合部773，使得所述主动件77与从动件78啮合，从而电机10驱动水泵20工作。此时，所述主动件77的卡设部772与所述导磁件76之间间隔一间隙79。当电磁离合器70通电时，所述绕组73产生的磁场磁化所述导磁件76，从而使导磁件76对主动件77的啮合部773提供一吸引力，吸引主动件77相对输出轴12滑动并朝向远离从动件78的方向移动，直至主动件77与从动件78脱离啮合，此时，主动件77的卡设部772靠近所述导磁件76但仍与导磁件76间隔一微小间隙。随即电磁铁18通电，从而起动发动机50。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，如电机控制器、第一离合器控制器、第二离合器控制器可单独设置也可集成在一个控制器内等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种车辆发动机起动系统,包括电机、用于发动机冷却用的水泵、一第一离合器和一第二离合器，所述电机包括一输出轴，其特征在于:所述输出轴的一端通过所述第一离合器与所述水泵相连，另一端通过所述第二离合器与发动机的飞轮相连，所述第一离合器为电磁离合器，包括一主动件及一从动件，所述主动件与所述电机的输出轴传动连接并可随输出轴旋转，所述从动件与所述水泵传动连接从而使水泵可随从动件旋转，所述主动件与从动件设有可相互啮合的齿，所述主动件可于一第一位置和一第二位置间运动，所述主动件处于第一位置时与所述从动件相啮合，从而驱动水泵工作，所述主动件处于第二位置时与所述从动件脱离啮合，所述第一离合器通电时，所述主动件在磁性吸引力的作用下由第一位置运动至第二位置，随后所述电机起动所述发动机。
2.如权利要求1所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述电机的输出轴于起动发动机时的旋转方向和驱动水泵时的旋转方向一致。
3.如权利要求1所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述第一离合器还包括一壳体、收容于所述壳体内的绕组、相对固定地设于壳体一端的导磁件、所述主动件包括一本体及一啮合部，所述主动件处于第一位置时，所述啮合部与所述导磁件相间隔，所述第一离合器通电时，所述啮合部在导磁件的作用下朝向导磁件移动至第二位置。
4.如权利要求3所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述第一离合器还包括弹性元件，所述弹性元件抵顶于所述啮合部与所述壳体之间，当所述主动件由第一位置运动至第二位置时，所述弹性元件被压缩，当所述电磁离合器断电时，弹性元件恢复弹性形变而推动所述主动件回复至第一位置。
5.如权利要求4所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述壳体对应所述弹性元件设有一凹孔，所述弹性元 件的端部收容于所述凹孔内。
6.如权利要求4所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述第一离合器还包括一基座及收容于基座的收容孔内的支撑件，所述基座相对固定地收容于所述壳体内，所述弹性元件收容于所述支撑件内，所述支撑件可于所述收容孔内相对所述基座摩擦滑动。
7.如权利要求6所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述弹性元件收容于所述支撑件的轴向一端，所述支撑件的轴向另一端收容一滚珠，所述滚珠部分突出于所述支撑件外部，当所述主动件随电机的输出轴旋转时，所述滚珠与所述主动件滚动接触以减小摩损。
8.如权利要求7所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述支撑件的轴向两端分别设有容置孔以分别收容所述弹性元件和滚珠，所述两容置孔由一隔离部间隔。
9.如权利要求4所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述第一离合器还包括一止推轴承，所述止推轴承包括相对设置的一内圈和一外圈，以及设于内圈和外圈之间的若干滚珠，所述内圈与所述主动件连接固定从而可随主动件一同旋转，所述外圈的内周与所述主动件相间隔，所述弹性元件的轴向两端分别抵顶所述外圈的外端面和壳体。
10.如权利要求9所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述主动件还包括位于啮合部和本体之间的卡设部，所述卡设部的外径小于所述啮合部的外径且大于所述本体的外径，所述止推轴承的内圈紧配合于所述卡设部的外围。
11.如权利要求9所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述壳体包括一端板及自端板的周缘延伸的一侧壁，所述端板的中央设有一中柱，所述绕线架套设于中柱的外围，所述弹性元件的内径大于所述绕线架，所述绕线架收容于所述弹性元件的内孔中。
12.—种车辆发动机起动系统,包括电机、用于发动机冷却用的水泵、第一离合器和第二离合器、及控制器，所述电机包括一输出轴，其特征在于:所述电机输出轴的一端通过所述第一离合器与所述水泵相连，另一端通过所述第二离合器与发动机的飞轮相连，所述第一离合器为常闭电磁离合器，所述控制器与第一离合器和电机相连，所述控制器被配置为当需要起动发电机时，所述控制器控制第一离合器通电从而断开电机输出轴与水泵之间的传动，并控制第二离合器连接电机输出轴与发动机的飞轮之间的传动以使得电机起动发动机。
13.如权利要求12所述的车辆发动机起动系统，其特征在于:所述电机输出轴于起动发动机时的旋转方向和驱动水泵时的旋转方向一致，且起动发动机时的转速高于驱动水泵时的转速。
【文档编号】F02P5/12GK103511151SQ201210215751
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月27日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】栗秋梅, 周垂有, 塔静宁, 徐雪前 申请人:德昌电机(深圳)有限公司