CN108412654B - 汽车启动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车启动系统，包括水泵、电机、动力输出装置。水泵包括第一壳体和泵叶，电机、泵叶位于第一壳体内，泵叶通过单向轴承安装在电机的输出轴上，第一壳体上设有进水口和出水口，供冷却液在第一壳体内流通。电机的输出轴伸出第一壳体，并与动力输出装置配合，以让动力输出装置与发动机的飞轮啮合、分离。汽车起动系统的电机能同时充当冷却系统水泵电机，降低发动机成本，节约空间。另外，利用冷却液给电机散热，可提高电机使用寿命。

Description

汽车启动系统

技术领域

本发明涉及汽车领域，更具体地说，涉及一种汽车启动系统。

背景技术

常规汽车起动机是由电动机、电磁铁及传动机构所组成。当扭动车钥匙时，继电器闭合，电磁开关拉动拨叉使驱动齿轮与发动机飞轮齿环啮合，直流电机通电转动，开始起动。

当发动机起动后，起动机驱动齿轮脱离发动机飞轮，继电器断开，起动机停转。此过程一般仅仅由继电器进行电路的开和关的控制。在汽车蓄电池亏电情况下，汽车一般较难正常启动。在寒冷地区或者在发动机的燃烧室内有严重积碳情况下，汽车起动也比较困难。

常规汽车启动时，起动机驱动飞轮，则发动机曲轴及其上面的附件也会旋转，消耗能源，例如水泵。水泵旋转，则由于水的循环，冷却液温度提升过慢，发动机暖机较慢，不利于发动机启动，也消耗过多的能源。

常规汽车启动完毕，起动电机即停止运转，大多时间处于闲置状态，利用率很低。另外，起动电机一般采用自然风冷，若长时间运转可能产生过热现象，影响其使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种汽车启动系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽车启动系统，包括水泵、电机、动力输出装置；

所述水泵包括第一壳体和泵叶，所述电机、泵叶位于所述第一壳体内，所述泵叶通过单向轴承安装在所述电机的输出轴上，所述第一壳体上设有进水口和出水口，供冷却液在所述第一壳体内流通；

所述电机的输出轴伸出所述第一壳体，并与所述动力输出装置配合，以让所述动力输出装置与发动机的飞轮啮合、分离。

优选地，所述动力输出装置包括第二壳体、以及设置在所述第二壳体内的传动轴、电磁铁、弹性件、挡圈、单向离合器、驱动齿轮，所述第二壳体与所述第一壳体组装连接；

所述传动轴一端与所述输出轴配合，所述电磁铁、弹性件、挡圈、单向离合器、驱动齿轮在所述传动轴上沿远离所述输出轴的方向排布；

所述电磁铁、弹性件、挡圈均套设在所述传动轴上，且所述电磁铁与所述第二壳体固定连接，所述弹性件的两端分别与所述电磁铁和所述挡圈相连；

所述单向离合器、驱动齿轮安装在所述传动轴上，所述第二壳体上设有与所述驱动齿轮对应的驱动孔；

所述弹性件在所述电磁铁通电时，所述弹性件和挡圈推动所述单向离合器、驱动齿轮及所述传动轴向远离所述输出轴的方向移动，让所述驱动齿轮移动到所述驱动孔外与所述飞轮啮合，在所述电磁铁断电后，所述单向离合器、驱动齿轮及所述传动轴向靠近所述输出轴的方向移动，让所述驱动齿轮与所述飞轮分离。

优选地，所述传动轴与所述输出轴同轴设置或呈夹角设置。

优选地，所述电机为直流电机。

优选地，所述电机与所述发动机的控制单元通信连接，以根据发动机的曲轴位置信号检测电机的电角度，进而调节所述电机的转动速度。

优选地，所述第一壳体包括管体和泵壳，所述管体套设在所述电机外，所述泵壳罩设在所述泵叶上，并与所述管体连接；

所述泵壳与所述管体向背的一端向远离所述管体的方向延伸有环形延伸部，所述延伸部的内壁面上设有内齿轮，所述输出轴与所述内齿轮之间设有行星齿轮，所述行星齿轮驱动所述传动轴转动。

优选地，所述传动轴与所述输出轴对应的端部设有与所述行星齿轮啮合的传动齿轮。

优选地，所述电机与所述泵叶相对的端部设有盖板，所述盖板套设到所述输出轴上，所述盖板与所述输出轴之间设有密封件。

优选地，所述盖板夹设在所述泵壳和所述管体之间。

优选地，所述进水口、出水口分别与所述电机、泵叶的位置对应，所述盖板上设有流通孔，供冷却液由所述盖板一侧向另一侧流通。

实施本发明的汽车启动系统，具有以下有益效果：汽车起动系统的电机能同时充当冷却系统水泵电机，降低发动机成本，节约空间。另外，利用冷却液给电机散热，可提高电机使用寿命。

另外，汽车起动系统利用发动机已有的曲轴位置传感器检测电机电角度，不需另外采购传感器检测电机位置信号，降低系统成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1示出启动系统与发动机飞轮装配关系图；

图2是图1所示的启动系统中的水泵及动力输出装置组装后的立体示意图；

图3是图2所示的水泵及动力输出装置的剖视图；

图4是图2所示的水泵的内部局部结构示意图；

图5是图2所示的动力输出装置与行星齿轮的组装结构示意图；

图6是图2所示的动力输出装置的内部传动机构结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的汽车启动系统包括水泵、电机8、动力输出装置。

水泵包括第一壳体15和泵叶12，电机8、泵叶12位于第一壳体15内，泵叶12通过单向轴承13安装在电机8的输出轴10上，与电机8输出轴10同轴，泵叶12只能单方向旋转，因此，汽车启动时，电机8旋转，水泵叶12片不转，以降低系统能耗。

另外，第一壳体15上设有进水口6和出水口5，供冷却液在第一壳体15内流通，还可对电机8进行冷却降温。

电机8的输出轴10伸出第一壳体15，并与动力输出装置配合，以让动力输出装置与发动机的飞轮1啮合、分离。

第一壳体15的内腔形成冷却内腔，电机8设置在第一壳体15内，能很好的为电机8进行冷却。

当汽车启动时，电机8旋转，泵叶12不转，降低能耗，有利于汽车启动。当汽车启动完毕，需要水泵工作时，电机8反转，泵叶12随电机8输出轴10旋转，于是水泵开始工作，冷却液从进水口6流进，从出水口5流出，带动水在第一壳体15内流动，能起到对电机8冷却的作用。

电机8能同时充当冷却系统水泵电机8，降低发动机成本，节约空间。另外，利用冷却液给电机8散热，可提高电机8使用寿命。

第一壳体15包括管体4和泵壳3，管体4套设在电机8外，让管体4和电机8外圈之间形成空腔供冷却液流通。

进一步地，泵壳3罩设在泵叶12上，并与管体4连接，在泵壳3和管体4之间形成空间供泵叶12转动，带动冷却液流通。

通常，电机8与泵叶12相对的端部设有盖板11，优选地，盖板11夹设在泵壳3和管体4之间。同时，盖板11上设有流通孔，供冷却液由盖板11一侧向另一侧流通。

本实施例中，盖板11套设到输出轴10上，盖板11与输出轴10之间设有密封件，防止冷却液进入电机8。

进水口6、出水口5分别与电机8、泵叶12的位置对应，进水口6设置在管体4上，出水口5设置在泵壳3上，在冷却液流通时能流经电机8和泵叶12。

在其他实施例中，盖板11外形也可较小，不对内部空间隔离，只对电机8的端面封盖，让泵壳3直接与管体4连接。

在一些实施例中，泵壳3与管体4向背的一端向远离管体4的方向延伸有环形延伸部，延伸部的内壁面上设有内齿轮，泵壳3一端充当水泵水道，另一端加工有齿轮，充当齿圈。

输出轴10与泵壳3间有密封装置14，另外，输出轴10与内齿轮之间设有行星齿轮16，行星齿轮16安装有花键套筒作为输出轴10的动力输出，驱动传动轴17转动。传动轴17与行星轮系花键啮合，相对花键套筒可左右移动但不可脱离。

电机8输出轴10通过单向轴承13等单向旋转机构与泵叶12连接，并作为行星齿轮16减速器的输入端。在其他实施例中，输出轴10也可通过其他齿轮传动方式驱动传动轮转动。

在一些实施例中，动力输出装置包括第二壳体23、以及设置在第二壳体23内的传动轴17、电磁铁18、弹性件19、挡圈20、单向离合器21、驱动齿轮22，第二壳体23与第一壳体15组装连接，将传动轴17、电磁铁18、弹性件19、挡圈20、单向离合器21、驱动齿轮22等罩设。

传动轴17一端与输出轴10配合，电磁铁18、弹性件19、挡圈20、单向离合器21、驱动齿轮22在传动轴17上沿远离输出轴10的方向排布。

电磁铁18、弹性件19、挡圈20均套设在传动轴17上，且电磁铁18与第二壳体23固定连接，并与传动轴17同轴。弹性件19的两端分别与电磁铁18和挡圈20相连，依靠弹性力实现传动轴17轴向移动及复位。弹性件19通孔为弹簧，套设在传动轴17上，也可为弹片等弹性结构。

单向离合器21、驱动齿轮22安装在传动轴17上，第二壳体23上设有与驱动齿轮22对应的驱动孔，在驱动齿轮22随传动轴17向远离输出轴10移动时，驱动齿轮22移动到驱动孔外。

传动轴17作为行星齿轮16减速器的输出端，能带动传动轮转动。弹性件19在电磁铁18通电时，电磁铁18推动弹性件19，弹性件19推动挡圈20，最后挡圈20推动单向离合器21、驱动齿轮22及传动轴17向远离输出轴10的方向移动，让驱动齿轮22移动到驱动孔外与飞轮1啮合，驱动发动机飞轮1旋转以启动发动机。

当飞轮1达到一定转速，发动机气缸内混合气体达到一定浓度火花塞点火，发动机启动。此时，电磁铁18断电，弹性件19拉动挡圈20，最后挡圈20拉动单向离合器21、驱动齿轮22及传动轴17向靠近输出轴10的方向移动，让驱动齿轮22与飞轮1分离。

此阶段如果发动机飞轮1转速高于电机8转速，由于单向离合器21的作用，飞轮1不会通过传动轴17拖动电机8旋转，以保护电机8。

当发动机冷却液温度过高，需要水泵工作时，此时电机8开始反向旋转，在单向轴承13的作用下，输出轴10驱动泵叶12旋转。

优选地，本实施例中，传动轴17与输出轴10同轴设置，在其他实施例中，传动轴17与输出轴10也可呈夹角设置。

在本实施例中，电机8与泵叶12向背的一端引出有电源线、信号线等线材，避免线材过水。

为了提高汽车启动可靠性，启动系统采用直流电机8和闭环控制。通常，电机8与发动机的控制单元通信连接，以根据发动机已有的曲轴位置传感器检测电机8的电角度，进而调节电机8的转动速度。

若在寒冷地区，由于机油粘度增大，汽车较难启动。汽车起动系统可利用发动机控制单元提供的发动机曲轴位置信号以检测电机8电角度，采用闭环控制，让电机8一直运转给发动机暖机和增大混合气浓度，从而保证在寒冷地区也能较快并可靠地启动发动机。

另外，由于采用闭环控制，可以根据外界条件，对起动时间和起动转矩进行协调和优化，保证发动机在蓄电池亏电时也能顺利启动。

当汽车启动完毕，需要水泵工作时，则电机8反转，水泵叶12片即随之旋转。

汽车启动系统成本低，大大提高汽车启动，尤其是在严寒地区启动可靠性，同时提高电机8利用率降低冷却系统成本及发动机功耗，还兼具能使电机8得到充分冷却提高其寿命等优点。若采用较好控制策略，对起动机和电池系统进行优化，能提高汽车启动可靠性同时避免电池因过流而损坏。

汽车起动系统的电机8能同时充当冷却系统水泵电机8，降低发动机成本，节约空间。另外，利用冷却液给电机8散热，可提高电机8使用寿命。

汽车起动系统利用发动机已有的曲轴位置传感器检测电机8电角度，不需另外采购传感器检测电机8位置信号，降低系统成本。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车启动系统，其特征在于，包括水泵、电机（8）、动力输出装置；

所述水泵包括第一壳体（15）和泵叶（12），所述电机（8）、泵叶（12）位于所述第一壳体（15）内，所述泵叶（12）通过单向轴承（13）安装在所述电机（8）的输出轴（10）上，所述第一壳体（15）上设有进水口（6）和出水口（5），供冷却液在所述第一壳体（15）内流通；

所述电机（8）的输出轴（10）伸出所述第一壳体（15），并与所述动力输出装置配合，以让所述动力输出装置与发动机的飞轮（1）啮合、分离；

所述电机（8）与所述泵叶（12）相对的端部设有盖板（11），所述盖板（11）套设到所述输出轴（10）上，所述盖板（11）与所述输出轴（10）之间设有密封件，所述进水口（6）、出水口（5）分别与所述电机（8）、泵叶（12）的位置对应，所述盖板（11）上设有流通孔，供冷却液由所述盖板（11）一侧向另一侧流通；

当汽车启动时，所述电机（8）旋转，所述泵叶（12）不转；当汽车启动完毕，需要水泵工作时，所述电机（8）反转，所述泵叶（12）随所述电机（8）的输出轴（10）旋转，水泵工作，冷却液从所述进水口（6）流进，从所述出水口（5）流出。

2.根据权利要求1所述的汽车启动系统，其特征在于，所述动力输出装置包括第二壳体（23）、以及设置在所述第二壳体（23）内的传动轴（17）、电磁铁（18）、弹性件（19）、挡圈（20）、单向离合器（21）、驱动齿轮（22），所述第二壳体（23）与所述第一壳体（15）组装连接；

所述传动轴（17）一端与所述输出轴（10）配合，所述电磁铁（18）、弹性件（19）、挡圈（20）、单向离合器（21）、驱动齿轮（22）在所述传动轴（17）上沿远离所述输出轴（10）的方向排布；

所述电磁铁（18）、弹性件（19）、挡圈（20）均套设在所述传动轴（17）上，且所述电磁铁（18）与所述第二壳体（23）固定连接，所述弹性件（19）的两端分别与所述电磁铁（18）和所述挡圈（20）相连；

所述单向离合器（21）、驱动齿轮（22）安装在所述传动轴（17）上，所述第二壳体（23）上设有与所述驱动齿轮（22）对应的驱动孔；

所述弹性件（19）在所述电磁铁（18）通电时，所述弹性件（19）和挡圈（20）推动所述单向离合器（21）、驱动齿轮（22）及所述传动轴（17）向远离所述输出轴（10）的方向移动，让所述驱动齿轮（22）移动到所述驱动孔外与所述飞轮（1）啮合，在所述电磁铁（18）断电后，所述单向离合器（21）、驱动齿轮（22）及所述传动轴（17）向靠近所述输出轴（10）的方向移动，让所述驱动齿轮（22）与所述飞轮（1）分离。

3.根据权利要求2所述的汽车启动系统，其特征在于，所述传动轴（17）与所述输出轴（10）同轴设置或呈夹角设置。

4.根据权利要求1所述的汽车启动系统，其特征在于，所述电机（8）为直流电机（8）。

5.根据权利要求1所述的汽车启动系统，其特征在于，所述电机（8）与所述发动机的控制单元通信连接，以根据发动机的曲轴位置信号检测电机（8）的电角度，进而调节所述电机（8）的转动速度。

6.根据权利要求1至5任一项所述的汽车启动系统，其特征在于，所述第一壳体（15）包括管体（4）和泵壳（3），所述管体（4）套设在所述电机（8）外，所述泵壳（3）罩设在所述泵叶（12）上，并与所述管体（4）连接；

所述泵壳（3）与所述管体（4）向背的一端向远离所述管体（4）的方向延伸有环形延伸部，所述延伸部的内壁面上设有内齿轮，所述输出轴（10）与所述内齿轮之间设有行星齿轮（16），所述行星齿轮（16）驱动所述动力输出装置的传动轴（17）转动。

7.根据权利要求6所述的汽车启动系统，其特征在于，所述传动轴（17）与所述输出轴（10）对应的端部设有与所述行星齿轮（16）啮合的传动齿轮。

8.根据权利要求6所述的汽车启动系统，其特征在于，所述盖板（11）夹设在所述泵壳（3）和所述管体（4）之间。