用于车辆起动器的螺线管制造技术

本发明专利技术公开了用于车辆起动器的螺线管，包括：至少一个线圈和柱塞，该至少一个线圈具有沿轴向方向延伸穿过线圈的通道，该至少一个线圈配置成产生磁路，所述柱塞配置成当与磁路相关的磁力施加给柱塞时沿轴向方向在通道内运动，柱塞包括圆筒形外表面，圆筒形外表面具有基本均一的直径和周向凹口，圆筒形外表面限定了具有第一直径的第一部分和第二部分，周向凹口限定了具有比第一直径小的第二直径的部分，其中，所述柱塞不包括永磁体，其中，当所述柱塞沿轴向方向在通道内运动时，磁路的磁阻和所述磁力基于周向凹口的位置而改变，柱塞配置为沿轴向方向在第一部分从柱塞止动部移开的第一位置与第一部分接合柱塞止动部的第二位置之间运动。

Solenoid for a vehicle starter

The invention discloses a vehicle starter solenoid includes at least one coil and a plunger, the at least one coil which extends along the axial direction of the coil through the channel, the at least one coil is configured to generate a magnetic circuit, the plunger is configured when the magnetic force and magnetic circuit is applied to the plunger along the axial direction in the in the channel, the plunger comprises a cylindrical outer surface, a cylindrical outer surface having a substantially uniform diameter and circumferential notch, a cylindrical outer surface defining a first portion and a second portion having a first diameter, the circumferential notch defines is smaller than the first diameter diameter of second parts, wherein, the plunger is not includes a permanent magnet which, when the plunger along the axial direction in the channel movement, the magnet resistance and the magnetic force based on circumferential notch position changes, plunger configuration In a first axial direction, the first position removed from the plunger stop portion moves between the first portion and the second position of the plunger stop portion engaging the first portion.

【技术实现步骤摘要】
用于车辆起动器的螺线管本分案申请是基于中国专利技术专利申请号201180045316.7(国际申请号PCT/US2011/051918)、专利技术名称“具有可变磁阻柱塞的起动器马达螺线管”、申请日为2011年9月16日的专利申请的分案申请。
本申请涉及车辆起动器的领域，并且更具体地，涉及用于起动器马达组件的螺线管。
技术介绍
协助起动发动机例如车辆发动机的起动器马达组件是众所周知的。图15中示出了常规的起动器马达组件。图23的起动器马达组件200包括螺线管210、电机202、以及驱动机构204。螺线管210包括线圈212，线圈212在点火开关闭合时由电池通电。当螺线管212通电时，柱塞216沿线性方向运动，从而导致换档杆205枢转，并且迫使小齿轮206与车辆发动机(未示出)的环形齿轮啮合。当柱塞216抵达柱塞止挡部时，电触头闭合，从而将电机202连接到电池上。通电的电机202随后旋转并且向驱动机构204提供输出转矩。驱动机构204通过各种驱动部件将电机的转矩传递给与车辆发动机的环形齿轮啮合的小齿轮206上。因此，电机202和小齿轮206的旋转导致发动机转动曲柄开动直到发动机起动为止。很多起动器马达组件例如图15的起动器马达组件200配置有“软起动”起动器马达接合系统。软起动起动器马达接合系统的意图为在将充分的电力施加到起动器电机之前使起动器的小齿轮与发动机的环形齿轮啮合。如果小环形齿轮在该接合期间抵接到环形齿轮内，则电机提供较小的转矩以转动小齿轮并且使小齿轮能够在高电流被施加之前正确地啮合到环形齿轮内。螺线管、换档拨叉、电触头和电机起动器的配置为使得在齿轮被正确啮合之前高电流没有被施加到电机上。因此，在具有软起动接合系统的起动器电机中防止小齿轮与环形齿轮的轧齿。具有软起动接合系统的起动器例如图15的起动器通常包括具有两个不同线圈的螺线管。第一线圈为吸入线圈212，第二线圈为保持线圈214。如图15中所示，吸入线圈212首先缠绕在卷轴220上。保持线圈214缠绕在该绕组的上方。有时，该顺序被反转，使得保持线圈214首先缠绕在卷轴220上并且随后为吸入线圈212。在起动器的操作期间，点火开关的闭合(通常在操作者转动钥匙后)使吸入线圈212和保持线圈214均通电。此刻流过吸入线圈212的电流也抵达电机202，从而向电极施加一些有限的功率，并且导致使小齿轮转动的一些较低的转矩。吸入线圈212和保持线圈214的通电使螺线管轴(本文也被称为“柱塞”)沿轴向方向运动。螺线管柱塞的轴向运动使换档杆205运动并且将小齿轮206朝向与发动机环形齿轮的啮合偏置。一旦螺线管柱塞抵达柱塞止动部，一组电触点就闭合，从而向电机提供全功率。电触头的闭合有效地使吸入线圈212短路，从而消除由吸入线圈所产生的非期望的热量。但是，当吸入线圈短路时，保持线圈214提供足够的电磁力以将柱塞保持在位并且将电触点维持在闭合位置中，从而能够继续朝向电机202的全功率输送。全功率的电机202驱动小齿轮206，从而导致发动机环形齿轮的旋转，并且由此起动车辆发动机。在发动机点火后(即，车辆起动)之后，车辆的操作者打开点火开关。起动器马达组件的电路配置为使得点火开关的打开导致电流沿相反的方向流过保持线圈和吸入线圈。吸入线圈212和保持线圈214配置为使得当点火开关打开时两个线圈212、214的电磁力相互抵消，而复位弹簧将柱塞216迫压回到其初始断电位置。由此，将电机202连接到电功率源上的电触点断开，而电机断电。为了生产高性能的具有软起动器马达接合系统的车辆起动器，例如如上述的，设计者面临着很多设计挑战。首先，吸入线圈必须被适当地设计以避免可能在起动器的操作期间出现的各种问题。如上所述，当软起动起动器马达接合系统的吸入线圈通电时(即，当点火开关触点由于操作者接通发动机开关钥匙而闭合时)，吸入线圈提供电磁力以将柱塞朝向柱塞止动部和闭合位置拉动。但是，吸入线圈与起动器电机串联地电连接，并且应当仅仅具有低电阻。利用经过吸入线圈的低电阻，足够的电流流过吸入线去不去到达电机，使得电机能够输送足够的输出转矩以使小齿轮旋转并且避免与环形齿轮抵接，正如前述的。这种所需的扭矩通常为8-12N-m。对于12V电机，电阻可以为0.030欧姆的量级，使得在软起动期间几百安培流过电机并且也串联连接到吸入线圈上。但是，吸入线圈的这种低电阻生成其他的设计挑战。首先，如果软起动时间段被延长，或者重复的起动被执行，则由于流过吸入线圈的较大量的电流而在吸入线圈中产生较大量的欧姆热。对于12V系统，这能够为3-4kW的量级，并且这可能导致形成线圈的布线的绝缘系统的热故障。其次，通过吸入线圈的较大电流在闭合期间在柱塞上生成比需求强太多的电磁力。当在小齿轮与环形齿轮之间的抵接发生时，这可能成为问题，并且小齿轮作用在环形齿轮上的撞击力可能超过4500N。由此，环形齿轮可能破裂或碎裂。随着时间的推移和数千次的起动，环形齿轮的表面可能恶化并且需要被替换以用于更适当的起动。与吸入线圈相关的设计挑战，例如在前述段落中讨论的那些导致与起动器的其他部件例如保持线圈相关的另外的设计挑战。例如，如在前述段落中讨论的，吸入线圈具有与流过吸入线圈的电流相关的特定设计限制。由于电磁激励为线圈匝数乘以电流的乘积，并且由于电流为固定的，因此这通常将吸入线圈的匝数留着为对于吸入线圈的主要设计变量。尽管吸入线圈的匝数能够减小以减小前述的撞击抵接力问题，但是这对于保持线圈而言是一个问题。具体地，保持线圈的匝数应当与吸入线圈匹配，使得在小齿轮和环形齿轮在车辆起动之后脱开期间，两个线圈的电磁力将彼此抵消并且使小齿轮能够从环形齿轮中完全拉出。但是，在车辆起动之前，保持线圈比吸入线圈保持通电长很多时间段。由此，保持线圈不应当为低电阻的否则其将热失效。由此，保持线圈的电阻通常比吸入线圈的电阻高一个数量级。保持线圈的高电阻意味着电流在起动为较低之前流过保持线圈，从而导致较低的安培-匝数乘积。如果保持线圈的匝数太低，则保持线圈将输送不足的磁力以将柱塞保持闭合并且起动器电机将在车辆起动之前脱开。如在前述段落中解释的，具有软起动马达接合系统的车辆起动器的设计者面临着对于两个线圈的相反设计的挑战，这两个线圈应当产生相同的电磁力。一方面，设计者努力限制吸入线圈的匝数以减少在小齿轮与环形齿轮的啮合期间的撞击力。另一方面，设计者努力增加保持线圈的匝数，使得保持线圈输送足够的电磁力以在发动机起动期间将柱塞保持在闭合位置中。因此，理想的是提供用于具有吸入线圈的车辆起动器的螺线管，所述螺线管限制在小齿轮与环形齿轮的啮合期间的撞击力。还理想的是提供用于所述螺线管的保持线圈，所述保持线圈在发动机起动期间将所述柱塞保持在闭合位置中。另外，理想的是这种螺线管在设计上为较简单的并且实施起来为便宜的。
技术实现思路
根据本公开的一个实施例，提供了用于车辆起动器的螺线管。所述螺线管包括至少一个线圈，所述至少一个线圈具有延伸穿过所述线圈的通道。柱塞可滑动地设置在所述通道内并且配置为沿轴向方向在第一位置与第二位置之间运动。所述柱塞包括大致圆筒形外表面部分，具有在所述外表面部分中形成的周向凹口。在所述螺线管的至少一个实施例中，所述至少一个线圈包括第一线圈和第二线圈，其中所述第一线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆起动器的螺线管，所述螺线管包括：至少一个线圈，所述至少一个线圈具有沿轴向方向延伸穿过所述线圈的通道，所述至少一个线圈配置成产生磁路；和铁磁性柱塞，所述柱塞配置成当与磁路相关的磁力施加给所述柱塞时沿轴向方向在通道内运动，所述柱塞包括圆筒形外表面，所述圆筒形外表面具有基本均一的直径和周向凹口，所述圆筒形外表面限定了在周向凹口的一侧上的具有第一直径的第一部分和在周向凹口的相对侧上的具有第一直径的第二部分，所述周向凹口限定了具有比所述第一直径小的第二直径的部分，所述第一部分的轴向长度大于所述至少一个线圈的轴向长度，其中，所述柱塞不包括永磁体，其中，当所述柱塞沿轴向方向在通道内运动时，所述磁路的磁阻和施加给柱塞的相关磁力基于周向凹口的位置而改变，所述柱塞配置为沿轴向方向在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，柱塞的第一部分从柱塞止动部移开，在所述第一位置中，柱塞的第一部分接合柱塞止动部。

【技术特征摘要】
2010.09.21 US 12/887,3081.一种用于车辆起动器的螺线管，所述螺线管包括：至少一个线圈，所述至少一个线圈具有沿轴向方向延伸穿过所述线圈的通道，所述至少一个线圈配置成产生磁路；和铁磁性柱塞，所述柱塞配置成当与磁路相关的磁力施加给所述柱塞时沿轴向方向在通道内运动，所述柱塞包括圆筒形外表面，所述圆筒形外表面具有基本均一的直径和周向凹口，所述圆筒形外表面限定了在周向凹口的一侧上的具有第一直径的第一部分和在周向凹口的相对侧上的具有第一直径的第二部分，所述周向凹口限定了具有比所述第一直径小的第二直径的部分，所述第一部分的轴向长度大于所述至少一个线圈的轴向长度，其中，所述柱塞不包括永磁体，其中，当所述柱塞沿轴向方向在通道内运动时，所述磁路的磁阻和施加给柱塞的相关磁力基于周向凹口的位置而改变，所述柱塞配置为沿轴向方向在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，柱塞的第一部分从柱塞止动部移开，在所述第一位置中，柱塞的第一部分接合柱塞止动部。2.如权利要求1所述的螺线管，还包括径向延伸的板构件，所述板构件与所述柱塞以一径向距离间隔开，其中，当所述柱塞从所述第一位置运动到所述第二位置时，所述径向距离由于所述柱塞的圆筒形外表面上的所述周向凹口相对于所述板构件运动而改变。3.如权利要求1所述的螺线管，其中，具有第二直径的部分是圆筒形部分。4.如权利要求1所述的螺线管，其中，所述至少一个线圈包括第一线圈和第二线圈，其中，所述第一线圈与所述第二线圈轴向相邻。5.如权利要求4所述的螺线管，其中，所述第一线圈和所述第二线圈缠绕到卷轴上，所述通道延伸穿过所述卷轴。6.如权利要求5所述的螺线管，还包括邻近所述卷轴的端部定位的板构件，所述板构件与所述柱塞以一径向距离间隔开，其中，当所述柱塞运动时，所述径向距离由于所述周向凹口相对于所述板构件运动而改变。7.如权利要求1所述的螺线管，其中，所述柱塞为一体部件，使得具有第二直径的部分包括的材料与圆筒形外表面的第一部分和第二部分的材料相同。8.一种用于车辆起动器的螺线管，所述螺线管包括：第一线圈；第二线圈，所述第二线圈邻近所述第一线圈；卷轴，所述第二线圈和所述第一线圈缠绕到所述卷轴上，通道延伸穿过所述卷轴；柱塞，所述柱塞配置成当与由所述第二线圈和所述第一线圈中的至少一个产生的磁路相关的磁力施加给所述柱塞时沿轴向方向在通道内运动，所述柱塞包括圆筒形外表面，所述圆筒形外表面具有基本均一的直径和周向凹口，所述圆筒形外表面包括在周向凹口的一侧上的具有第一直径的第一部分和在周向凹口的相对侧上的具有第一直径的第二部分，所述周向凹口包括具有比所述第一直径小的第二直径的部分，其中，所述柱塞不包括永磁体；和邻近所述卷轴的端部定位的板构件，所述板构件与所述柱塞以一径向距离间隔开，其中，当所述柱塞运动时，所述径向距离由于所述周向凹口相对于所述板构件运动而改变，并且其中，所述磁路的磁阻和施加给柱塞的相关磁力随着所述径向距离的改变而改变。9.如权利要求8所述的螺线管，还包括设置在所述卷轴内的管，而所述柱塞设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·桑迪琴，M·D·布拉德菲尔德，
申请(专利权)人：瑞美技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US