CN102770662A

CN102770662A - 起动机

Info

Publication number: CN102770662A
Application number: CN2010800636708A
Authority: CN
Inventors: 小俣繁彦; 原田幸治; 中里成纪; 荒井光广; 大越翔太
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: EP2543873A4; JP5362621B2; CN102770662B; US20130119831A1; JP2011179437A; US9203287B2; WO2011108133A1; EP2543873A1

Abstract

为了提供在单向离合器的离合器外部件的外周具有离合器罩的情况下，也能够检测稳定的旋转速度信号的车辆用发动机的起动装置，起动机的小齿轮（7）与发动机的曲轴的齿环（3）以能够卡脱的方式啮合，以传递起动机（5）的旋转驱动力的车辆用发动机的起动装置（D）具有：配置在小齿轮（7）与起动机（5）的电枢轴（6a）之间的单向离合器（10）；检测小齿轮（7）的旋转速度的旋转速度检测装置。单向离合器的离合器外部件（13）的外周面被薄壁的离合器罩（14）覆盖，旋转速度被检测部包括在离合器罩（14）的圆周上形成的贯通孔（15），和沿形成有贯通孔的圆周上形成于离合器外部件的外周面的圆周状的槽（16），旋转速度检测传感器（8）与贯通孔（15）和槽（16）相对配置。

Description

起动机

技术领域

本发明涉及怠速停止用的起动机。

背景技术

一般地，在起动发动机时，为了使发动机转动，利用电磁线圈（solenoid coil）推压向发动机传递起动机的动力的小齿轮，使小齿轮与连结在发动机的曲轴上的齿环啮合，利用起动机的动力使发动机转动。在怠速停止用的起动机中，车辆暂时停止时，发动机变为停止状态之后，将小齿轮推出，使其与齿环啮合。此处，驾驶员有可能是想要暂时停车，但突然又改变主意而发出再起动请求。但是，在发动机旋转下降过程中即使产生再起动请求，在发动机旋转变为停止状态之前也不能够进行再起动，到进行再起动之前会产生时间的延迟。

因此，日本专利第4214401号公报（专利文献1）中，发动机旋转下降过程中产生再起动请求时，向起动机通电使小齿轮空转，分别检测小齿轮和齿环的旋转速度，在各自的旋转同步的时刻将小齿轮推出，使其与齿环啮合，迅速地进行发动机的再起动。日本专利第4237150号公报（专利文献2）中，在用于起动机的单向离合器的离合器外部件的筒形外周壁的外周面，形成凸凹状的信号输出部，用信号检测用的传感器检测曲轴的旋转速度。

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，对小齿轮的旋转速度的具体检测方法没有记载。另外，专利文献2的传感器是检测曲轴的旋转速度的传感器，不能够检测小齿轮的旋转速度。即，在现有技术中，存在对于具体地检测在怠速停止用的起动机中搭载的小齿轮的旋转速度的方法未做考虑这样的问题。

于是，本发明的目的在于，提供一种能够检测小齿轮的旋转速度的怠速停止（idle stop）用的起动机。

为了解决上述问题，本发明的一个优选实施方式如下所述。

本起动机包括：小齿轮，其将起动机的旋转驱动力传递至发动机的曲轴的齿环；电枢轴，其将小齿轮向齿环推压；单向离合器，其以不将发动机的旋转驱动力传递给电枢的方式配置于小齿轮与齿环之间；和旋转速度检测装置，其检测小齿轮的旋转速度，旋转速度检测装置具有：旋转速度被检测部，其形成于单向离合器的周围；和旋转速度检测传感器，其对该旋转速度被检测部进行检测。

发明效果

根据本发明，能够提供能够检测小齿轮的旋转速度的怠速停止用的起动机。

附图说明

图1是包含起动机的系统的整体结构图。

图2是表示起动机的主要部分的将一部分截断而得的主要部分结构图。

图3是表示离合器罩的将一部分截断而得的正面图和其侧面图。

图4是表示卸下离合器罩的状态的离合器外部件的正面图。

图5是表示离合器外部件、离合器罩的主要部分、旋转速度检测传感器的位置关系的主要部分截面图。

图6是表示在离合器外部件没有形成槽的另一实施方式的离合器外部件、离合器罩的主要部分、旋转速度检测传感器的位置关系的主要部分截面图。

图7表示在离合器外部件形成有凹部的另一实施方式，（a）是将离合器外部件的一部分截断而得的正面图，（b）是表示离合器外部件与旋转速度检测传感器的位置关系的主要部分截面图。

具体实施方式

下面，基于附图对一个实施方式详细地进行说明。在图1～图4中，在发动机1的曲轴2上安装有齿环3。另一方面，在产生用于起动发动机1的旋转驱动力的起动机5中，在内部能够旋转地支承有电枢6，在电枢轴6a的一端安装有小齿轮7。该小齿轮7通过能够卡脱地与齿环3啮合，能够将起动机5的旋转驱动力传递给发动机1。在起动机5设置有检测小齿轮7的旋转速度的旋转速度检测传感器8。

图1所示的系统包括发动机1、固定于发动机1的曲轴2的齿环3、具有与齿环3啮合的小齿轮7的起动机5、作为起动机5的电源的电池4、继电器4a和旋转速度检测传感器8。另外，为了在暂时自动停止发动机后自动再起动，还包括用于检测发动机的旋转速度的齿环3的旋转速度检测传感器9，控制装置20在车辆的运行中允许发动机暂时停止的条件成立时，使发动机暂时停止，在再起动条件成立时，使起动机5旋转而使发动机1再起动。

在图2中，起动机5为直流电动机，内置的电枢6接受来自电池4的通电而产生旋转驱动力。由电枢6产生的旋转驱动力被传递到作为起动机5的输出轴的电枢轴6a。在电枢轴6a与小齿轮7之间配置有单向离合器10，其以在发动机1起动后，不将发动机1的旋转驱动力传递给电枢6的方式配置。在从单向离合器10的外周部的径向外侧（发动机1侧）相对的位置配置有旋转速度检测传感器8，检测单向离合器10的旋转信号。本实施方式中使用磁传感器。

单向离合器10具有：小齿轮7；隔着辊11在半径方向上相对并配置在同轴上的离合器内部件12和离合器外部件13；和离合器罩14。离合器内部件12和小齿轮7一体构成，在起动发动机1时经由电枢轴6a被旋转驱动。

单向离合器10与在电枢轴6a形成的花键（未图示）嵌合，能够沿轴向移动。单向离合器10防止起动机5随发动机1转动。离合器外部件13，利用与小齿轮7一体旋转的离合器内部件12和单相离合器10的作用，从发动机旋转断开。而且，辊11使离合器内部件12与离合器外部件13之间结合、分离。离合器外部件13的外周面被离合器罩14覆盖，离合器罩14外嵌于离合器外部件13。

离合器外部件13具有：与电枢轴6a嵌合的轴承部13a；从轴承部13a的一端向外周方向延伸的盘部件13b；和从盘部件13b的外周沿水平方向延伸的外周部13c，辊11介于外周部13c的内周面与离合器内部件12的外周面之间。根据该结构，离合器外部件13的一个方向的旋转经由辊11传递到离合器内部件12，离合器外部件13向另一方向旋转时，其旋转不会传递给离合器内部件12。于是，发动机起动，齿环3的圆周旋转速度高于小齿轮的圆周旋转速度时，该旋转不会被传递到起动机5侧。即，单向离合器10仅传递一个方向的旋转，离合器外部件13的转速和小齿轮7的转速相同，另一方向的旋转中，辊从离合器内部件开放而处于自由状态。

单向离合器10的离合器罩14由薄壁的金属板材形成，具有圆筒状的外周面14a，和与该外周面连接并向内周侧延伸的圆板状部14b，外周面和圆板状部被弯曲成直角。该圆板状部14b包覆构成单向离合器10的辊11、与辊邻接的盘部件等构成部件，以防止脱落，通过将圆板状部14b的相反侧的外周面的端部14c向内侧弯曲，能够将单向离合器10一体化。

在离合器罩14的外周面14a，作为用于检测旋转速度的旋转速度被检测部，贯通形成有多个贯通孔15。该贯通孔在外周面的圆周上等间隔地形成有多个。离合器罩14与离合器外部件13的外周面密接（紧贴），因此离合器罩14为薄壁件，于是该贯通孔的深度较浅，为与离合器罩14的板厚量对应的深度d1。例如，构成离合器罩的金属板材的厚度为0.5mm的情况下，贯通孔15的深度d1为0.5mm。

在离合器外部件13的外周面，与离合器罩14的贯通孔15匹配地沿相同的圆周上形成有圆周状的环状槽16。环状槽16的深度与使用的传感器的性能有关，优选为从2～3mm左右到5mm左右，在离合器罩14和离合器外部件13一体的状态下，贯通孔15的深度为离合器罩的厚度d1和环状槽16的深度d2合计的深度。另外，环状槽的深度也可以设定得更深。

在起动机5的侧部固定有电磁开关21。电磁开关向内部的柱塞线圈通电以吸引柱塞，利用驱动杆将小齿轮7推出使其与齿环3啮合。从而，使小齿轮7与齿环3啮合，使起动机5旋转，由此能够起动发动机。

控制装置20连接于来自位于单向离合器10的外周的旋转速度检测传感器8的信号线8a，和来自检测齿环3的旋转速度的旋转速度检测传感器9的信号线9a。另外，连接有用于从控制装置20的驱动部（DRV）向继电器4a供给电源的电源线5a，和用于向电磁开关21供给电源的电源线21a。

接着，对本实施方式的起动机5的动作进行说明。在起动发动机1时，根据来自控制装置20的信号向电磁开关21供给电源，柱塞被吸引，驱动杆将小齿轮7推出使其与齿环3啮合，经由继电器4a从电池4向起动机5供给电源使其旋转，利用该旋转使齿环3旋转而起动发动机1。当发动机起动时，齿环3的旋转不会被单向离合器10传递到起动机5侧，向起动机5的电源供给被停止。

接着，对于使用由旋转速度检测传感器8和旋转速度检测传感器9检测的旋转速度的例子，下面进行说明。在车辆的运行中在交叉点等停止等时，允许发动机暂时停止的条件成立时，控制装置20能够使发动机1暂时停止，再起动条件成立时，能够使起动机5旋转，使发动机再起动。

控制装置20对由与发动机1的曲轴2连结的旋转速度检测传感器9检测出的旋转速度和由对与起动机5联动的小齿轮7的旋转速度进行检测的旋转速度检测传感器8检测出的旋转速度进行比较，例如，使起动机5旋转，在小齿轮7和齿环3的圆周速度大致一致时，使小齿轮7和齿环3啮合，起动发动机1。

在车辆运行中，在交叉点等使车辆停止时，发动机1成为怠速运转状态。在该状态下，发动机停止的条件完备时，例如在经过了规定时间时，发动机1停止，以减少燃料消耗。在这样的车辆的停止中，在发动机再起动的条件完备时，发动机1再起动。控制装置20进行发动机的暂时停止和再起动。在存在再起动请求而进行发动机再起动时，即使在发动机的旋转速度下降的过程中，因为小齿轮7的圆周速度和齿环3的圆周速度大致一致，所以不会产生齿轮啮合时的异常的声音或啮合不良的情况，能够迅速地进行再起动。

另外，即使小齿轮7的圆周速度和齿环3的圆周速度不一致，也能够预测发动机停止中的旋转速度的下降量，基于预测的旋转速度使小齿轮7与齿环3啮合，由此迅速地执行再起动。此外，当齿环3的旋转速度下降时，也能够预测起动时的起动机的小齿轮7的旋转速度的上升，使小齿轮与齿环啮合。

本实施方式的用于信号检测的贯通孔15，如图5所示，贯通孔15的底面的深度为d2，形成得较深，令从旋转速度检测传感器8到离合器罩14的外周部的距离为L1、从旋转速度检测传感器8到离合器外部件13的外周部的距离为L2、从旋转速度检测传感器8到离合器外部件13的环状槽16的底面的距离为L3，则L1<L2<L3。

在旋转速度检测传感器8使用磁传感器的情况下，信号检测由L1和L3进行，与在离合器外部件13的外周部没有形成环状槽16时的信号检测L1和L2相比，能够进行大幅稳定的信号检测。另外，用于使贯通孔15的深度加深而使信号稳定的环状槽16，在离合器外部件13的外周面上沿圆周方向形成，因此能够在离合器外部件成型时同时形成，能够以简单的结构实现轻量化。

另外，也可以不在离合器罩14设置贯通孔，而是一度使离合器罩14覆盖离合器外部件13的外周部，之后用冲压器等将位于环状槽16的上部的离合器罩14的部分向环状槽16内部推压，在离合器罩14上设置凹部，从而将该凹部作为旋转速度被检测部。

控制装置20使小齿轮7旋转，根据由旋转速度检测传感器8检测出的小齿轮7的旋转速度求出圆周速度，根据由旋转速度检测传感器9检测出的齿环3的旋转速度求出圆周速度，在小齿轮7的圆周速度和齿环3的圆周速度一致时，使电磁开关21动作，使小齿轮7沿轴向移动，使小齿轮7和齿环3啮合。由于两个齿轮彼此周速度相同，因此不会产生异常的声音等，能够顺利地啮合，迅速地进行发动机1的起动。

基于图6对另一实施方式详细地进行说明。图6是表示起动机的另一实施方式的主要部分的截面图。另外，该实施方式相对于上述的实施方式，其特征在于，利用旋转速度检测传感器检测旋转速度的旋转速度被检测部仅是贯通孔。而且，对于其它实质上同等的结构标注相同的符号，省略其详细的说明。

该实施方式中，单向离合器10A构成为，在离合器外部件13A的外周面不形成环状槽。将离合器罩14A的材质为电镀钢板等表面为光泽面的材料，由此外周部能够反射光。而且，离合器外部件13A的表面被进行了暗色处理。具体地说，离合器外部件13A从单向离合器10A的刚性出发而进行热处理，结果离合器外部件13A的外周部成为难以反射光的黑色。而且，在该实施方式中，旋转速度检测传感器8A使用光学式传感器。

其结果是，即使不形成用于增加形成于离合器外部件13A的贯通孔的深度的槽，旋转速度检测传感器8A与离合器罩14A的间隔L4和旋转速度检测传感器8A与离合器外部件13A的间隔L5的间隔没有大的差，在旋转速度检测传感器8A使用光学式传感器的情况下，也能够不使用用于反射光的追加部件地进行稳定的信号检测。

另外，虽然表示了利用进行了光泽处理的离合器罩14A和进行了暗色处理的离合器外部件13A能够获得稳定的信号的例子，但通过对离合器罩进行白色等亮色处理、对从离合器罩的贯通孔露出的离合器外部件的表面进行暗色处理，以强调明暗，也能够使获得的信号稳定化。

另外，基于图7对另一实施方式详细地进行说明。图7表示起动机的又一实施方式，（a）是将单向离合器的局部截断而得的正面图，（b）是表示主要部分的截面图。另外，该实施方式相对于上述的实施方式，由旋转速度检测传感器检测旋转速度的旋转速度被检测部仅是凹部。而且，对于其它实质上同等的结构标注相同的符号并省略详细的说明。

该实施方式中，单向离合器10B在离合器外部件13B的外周没有配置离合器罩，在离合器外部件的外周面直接相对配置有旋转速度检测传感器8B。而且，在离合器外部件13B的外周面，在圆周上等间隔地形成有多个凹部17。凹部17的深度为d3，该深度设定为比离合器外部件13B与旋转速度检测传感器8的间隔L6更深。

在这样构成的本实施方式中，当离合器外部件13B旋转时，由于在外周面的圆周上形成的凹部17与外周面的台阶差而形成凹凸，来自传感器的磁力作用于该凹凸，凹凸状态以脉冲的方式被检测到。该凹凸状态的信号通过间隔L6和凹部的深度d3的和L7被检测出，因此信号检测的水平变大，能够获得稳定的旋转速度的信号。因此，能够以简单的结构实现轻量化，能够迅速地进行发动机的起动。

另外，在上述实施例中，将贯通孔或凹部作为旋转速度被检测部进行了说明，但也可以是，在离合器罩上，交替（优选等间隔）地埋入非磁性体和磁性体，磁传感器利用它们的磁性变化检测旋转速度。另外，也可以是，在离合器罩上交替（优选等间隔）地设置亮部和暗部，光学传感器利用它们的反射率的变化检测旋转速度。

根据本实施例，在安装有具有离合器罩的单向离合器的起动机中，也不必在起动机的旋转轴上设置脉冲齿轮那样的用于旋转速度检测的旋转部件，能够保持现有的部件结构地对用于旋转速度检测的信号进行检测，并且不需要设置追加部件，因此，能够不延长起动机的轴向尺寸地进行小齿轮的旋转速度的检测。

另外，与仅利用离合器罩的外周部的信号检测部的壁厚进行检测的情况相比，通过在离合器外部件中施加具有规定的深度的空间，能够检测到离合器罩的外周部和离合器外部件的规定空间的底径，能够大幅提高旋转速度的信号检测性能。即，能够可靠地进行旋转速度的检测。

另外，如果对离合器罩进行光泽处理，则离合器罩的反射率提高，贯通孔的内部为暗色，反射率低。即，如果使用光学传感器，则因为明暗的比增大，所以信号的振幅增大，能够获得稳定的旋转速度的信号。

另外，离合器罩具有与外周面相连并向内周侧延伸的圆板状部，该圆板状部以包覆构成单向离合器的部件的方式形成。即，构成单向离合器的部件被离合器罩的圆板状部包覆而被保持，因此能够以简单的结构将单向离合器一体化。

另外，对小齿轮的旋转速度和发动机的旋转速度进行比较，例如在双方的圆周速度一致时，使小齿轮与齿环啮合而使起动机旋转，使得发动机再起动，因此，能够按照驾驶员的请求迅速地、并且在齿轮啮合时不会产生异常声音地、顺利地使发动机起动。

上面对本发明的实施方式进行了详细叙述，但本发明不限定于所述的实施方式，在不脱离权利要求书的范围所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种各样的设计变更。例如，在上述的实施方式中，作为旋转速度检测传感器表示了磁传感器的例子，但也可以采用使用受光元件等的光学式传感器或使用声波等的传感器等各种传感器。

附图标记说明

1：发动机；2：曲轴；3：齿环；4：电池；4a：继电器；5：起动机；6：电枢；6a：电枢轴；7：小齿轮；8、8A：旋转速度检测传感器；9：旋转速度检测传感器；10、10A、10B：单向离合器；11：辊；12：离合器内部件；13、13A、13B：离合器外部件；14、14A：离合器罩；14a：外周面；14b：圆板状部；14c：端部；15：贯通孔（离合器罩的旋转速度被检测部）；16：离合器外部件的外周面的环状槽；17：凹部；20：控制装置；21：电磁开关；d1：贯通孔的深度；d2：环状槽的深度；d3：凹部的深度。

Claims

1.一种起动机，其特征在于，包括：

小齿轮，其将起动机的旋转驱动力传递至发动机的曲轴的齿环；

电枢轴，其将所述小齿轮向所述齿环推压；

单向离合器，其以不将所述发动机的旋转驱动力传递给所述电枢的方式配置于所述小齿轮与所述齿环之间；和

旋转速度检测装置，其检测所述小齿轮的旋转速度，

所述旋转速度检测装置具有：

旋转速度被检测部，其形成于所述单向离合器的周围；和

旋转速度检测传感器，其对该旋转速度被检测部进行检测。

2.如权利要求1所述的起动机，其特征在于：

所述旋转速度被检测部形成于所述单向离合器的离合器外部件的外周面。

3.如权利要求2所述的起动机，其特征在于：

所述旋转速度被检测部为凹部，

所述旋转速度检测传感器与所述凹部相对配置。

4.如权利要求3所述的起动机，其特征在于：

所述凹部沿所述离合器外部件的外周面的圆周上等间隔地形成有多个。

5.如权利要求1所述的起动机，其特征在于：

所述离合器外部件的外周面被离合器罩覆盖，

所述旋转速度被检测部包括：在所述离合器罩的圆周上形成的贯通孔；和沿形成有该贯通孔的圆周上形成于所述离合器外部件的外周面的圆周状的槽，

所述旋转速度检测传感器与所述贯通孔和所述槽相对配置。

6.如权利要求1所述的起动机，其特征在于：

所述离合器外部件的外周面形成为暗色，且被具有光泽的离合器罩覆盖，

所述旋转速度被检测部是在所述离合器罩的圆周上形成的贯通孔，

所述旋转速度检测传感器与所述贯通孔相对配置。

7.如权利要求5或6所述的起动机，其特征在于：

所述离合器罩具有与所述外周面连接且向内周侧延伸的圆板状部，该圆板状部以包覆构成所述单向离合器的部件的方式形成。

8.如权利要求5或7所述的起动机，其特征在于：

所述贯通孔在所述离合器罩的外周面沿其圆周上等间隔地形成有多个。

9.如权利要求1～8中任一项所述的起动机，其特征在于：

还具有控制装置，其为了使所述小齿轮与所述齿环啮合以起动发动机，基于所述旋转速度检测传感器所检测到的所述小齿轮的旋转速度和由所述发动机的旋转速度检测传感器检测到的发动机的旋转速度，进行使所述小齿轮移动的控制。

10.如权利要求9所述的起动机，其特征在于：

所述控制装置在根据所述小齿轮的旋转速度求出的圆周速度和根据所述齿环的旋转速度求出的圆周速度一致时，使所述小齿轮移动。

11.如权利要求10所述的起动机，其特征在于：

所述控制装置，在所述发动机暂时自动停止后，在该发动机的前驱曲轴旋转的状态下使发动机自动再起动时，在进行了使所述起动机旋转驱动的控制后，在所述小齿轮和所述齿环的圆周速度一致时，使所述小齿轮移动，以使所述小齿轮与所述齿环啮合。