СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА Российский патент 2019 года по МПК F02N11/04 F16F15/30 G01D5/14 G01D5/245 G01P3/488 H02K11/215 H02K29/08 

Изобретение касается стартера-генератора коленчатого вала согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Из практики известны модули трансмиссии, у которых коаксиально коленчатому валу между двигателем и коробкой передач предусмотрена работающая как в режиме двигателя, так и в режиме генератора электрическая машина в виде электрического стартера-генератора коленчатого вала (СГКВ). При этом стартер-генератор коленчатого вала находится в активном соединении с коленчатым валом, в котором ротор СГКВ соединен без возможности вращения с маховиком, установленном на коленчатом валу.

Для работы стартера-генератора коленчатого вала со стороны электроники транспортного средства или, соответственно, системы управления транспортного средства необходимо положение поворота ротора относительно статора. Из практики известно осуществление регистрации положения поворота ротора относительно статора, например, посредством дополнительного стаканчатого или горшкообразного конструктивного элемента, закрепленного без возможности вращения на маховике, на котором также без возможности вращения установлен ротор. На этом конструктивном элементе выполнена специальная геометрия (дорожка датчика), которая считывается посредством сенсора (датчика положения) для определения положения ротора. Кроме того, эта дорожка датчика обычно адаптирована исключительно к одному применению. Соответственно этому необходимы трудоемкие технологические методы, например, метод фрезерования. Из-за этого повышаются затраты на изготовление. Недостатком является также высокая дополнительная потребность в конструктивном пространстве для такого стаканчатого или горшкообразного конструктивного элемента.

Из уровня техники известно также, что информация о частоте вращения и угле положения коленчатого вала, важная, в частности, для приборов управления в двигателях внутреннего сгорания, может регистрироваться с помощью одного единственного, имеющего форму колеса или, соответственно, диска датчика для обоих параметров. Распространенными вариантами осуществления являются системы для определения или, соответственно, оценки угловой скорости, в которых производится измерение на зубчатом венце статора маховика и дополнительно предусмотрена контрольная метка, например, соответствующая верхней мертвой точке (ВМТ), в виде пропуска в системе зубьев. Однако такая модификация структуры зубьев зубчатого венца стартера не обходится без проблем, так как ход включения шестерни включения стартера проходит более или менее далеко за осевую длину зубьев зубчатого венца стартера, при этом нельзя, чтобы контрольная метка мешала процессу пуска. Кроме того, технологически сложно соединить модифицированный зубчатый венец стартера с маховиком так, чтобы контрольная метка была размещена правильно относительно определенного положения коленчатого вала.

Таким образом, задачей изобретения является предоставить улучшенную возможность регистрации положения поворота ротора относительно статора стартера-генератора коленчатого вала, с помощью которой могут быть устранены недостатки традиционных технологий.

Эти задачи решаются с помощью стартера-генератора коленчатого вала (СГКВ) с признаками независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и применения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения и поясняются подробнее в последующем описании с частичной ссылкой на фигуры.

Предлагаемый изобретением стартер-генератор коленчатого вала включает в себя статор, ротор и держатель ротора, на котором без возможности вращения установлен ротор. Стартер-генератор коленчатого вала включает в себя также соединенный с держателем ротора без возможности вращения зубчатый венец стартера, который установлен на цилиндрической боковой поверхности держателя ротора. Зубчатый венец стартера может собственно известным образом приводиться в зацепление с шестерней стартера стартерного устройства и приводиться ею во вращение. При этом держатель ротора может быть также выполнен как часть маховика. Например, на маховике, в частности в наружной окружной области маховика, может быть выполнена проходящая в осевом направлении цилиндрическая боковая поверхность, которая служит держателем ротора.

Согласно общим аспектам изобретения, стартер-генератор коленчатого вала включает в себя также соединенный с держателем ротора без возможности вращения второй зубчатый венец, который тоже установлен на цилиндрической боковой поверхности держателя ротора. Второе зубчатое колесо может использоваться в качестве зубчатого диска датчика для регистрации положения поворота ротора относительно статора. Благодаря этому выполнение на зубчатом венце стартера контрольной метки, которая могла бы мешать надежному введению в зацепление шестерни стартера, не является обязательно необходимым. Кроме того, выполнение второго зубчатого венца дополнительно к зубчатому венцу стартера на держателе ротора требует только сравнительно небольшой адаптации процесса изготовления, так как он может размещаться на держателе ротора сравнимым с первым зубчатым венцом образом. Второй зубчатый венец может иметь по меньшей мере одну контрольную метку для регистрации определенного положения поворота ротора относительно статора.

Для достижения конструктивно наиболее компактной возможной компоновки предпочтительно расположить зубчатый венец стартера со стороны маховика, а второй зубчатый венец на расстоянии в осевом направлении между ротором и зубчатым венцом стартера. Благодаря этому шестерня стартера и примыкающий двигатель стартера может располагаться в краевой области держателя ротора.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления второй зубчатый венец имеет отличную от зубчатого венца стартера структуру зубьев. Например, второй зубчатый венец может иметь отличное от зубчатого венца стартера количество зубьев, отличную длину зубьев и/или отличную длину межзубных промежутков. Это дает то преимущество, что изменяется, например, смещается относительное размещение зуба второго зубчатого венца относительно соседнего зуба зубчатого венца стартера в окружном направлении. Это может использоваться для определения положения поворота.

Для этого стартер-генератор коленчатого вала может включать в себя работающий по индуктивному или емкостному принципу записывающий элемент, который выполнен, чтобы посредством считывания регистрировать первую дорожку датчика зубчатого венца стартера, образованную вращающейся первой структурой зубьев, и вторую дорожку датчика второго зубчатого венца, образованную вращающейся второй структурой зубьев, при этом по зарегистрированной первой дорожке датчика и зарегистрированной второй дорожке датчика с помощью записывающего элемента или с помощью блока управления устанавливается определенное положение поворота ротора относительно статора. Один из предпочтительных вариантов при этом предусматривает, что записывающий элемент или блок управления выполнен, чтобы определять положение поворота ротора относительно статора по сигналу суперпозиции, который получается из считанного сигнала первой дорожки датчика и считанного сигнала второй дорожки датчика. Например, из считанного сигнала первой дорожки датчика и считанного сигнала второй дорожки датчика может получаться разностный сигнал.

Записывающий элемент может быть интегрирован в картер стартера-генератора коленчатого вала или в картер маховика. Кроме того, предпочтительно, если второй зубчатый венец выполнен так, чтобы первая и вторая дорожка датчика лежали на одной радиальной высоте.

Изобретение касается также автомобиля, в частности автомобиля промышленного назначения, имеющего стартер-генератор коленчатого вала, описанный в настоящей заявке.

Описанные выше варианты осуществления и признаки изобретения могут произвольно комбинироваться друг с другом. Другие подробности и преимущества изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фиг.1 - вид поперечного сечения верхней половины стартера-генератора коленчатого вала по одному из вариантов осуществления изобретения; и

фиг.2 - вид в перспективе в частичном сечении стартера-генератора коленчатого вала по одному из вариантов осуществления изобретения.

Одинаковые или функционально эквивалентные элементы на всех фигурах обозначены одними и теми же ссылочными обозначениями.

На фиг.1 изображен вид поперечного сечения верхней половины стартера-генератора коленчатого вала по одному из вариантов осуществления изобретения. Стартер-генератор 1 коленчатого вала размещен между коробкой передач и двигателем внутреннего сгорания (здесь не изображен) в трансмиссии автомобиля. Стартер-генератор коленчатого вала включает в себя картер 9 СГКВ, который может быть выполнен разъемным. На внутреннем периметре картера 9 СГКВ закреплен статор 3. Статор состоит из входящих в зацепление друг в друга и сваренных друг с другом листов электротехнической стали, а также размещенных в них обмоток статора. Стартер-генератор 1 коленчатого вала включает в себя также ротор 4, который установлен без возможности вращения на цилиндрической боковой поверхности 2a держателя 2 ротора. Держатель ротора является частью маховика 2. Проходящая в осевом направлении цилиндрическая боковая поверхность 2a выполнена в наружной окружной области маховика 2. При этом ротор 4 соединен по движению с маховиком 2. Маховик 2 охватывается картером 10 маховика, который закреплен на картере 9 СГКВ.

Стартер-генератор коленчатого вала включает в себя соединенный без возможности вращения с держателем ротора зубчатый венец 5 стартера, который расположен на цилиндрической боковой поверхности 2a держателя ротора. Зубчатый венец стартера может собственно известным образом приводиться в зацепление с шестерней стартера двигателя статора (не изображен) и приводиться ею во вращение. На изображении согласно фиг.2 показан участок 11 картера для размещения не изображенного двигателя стартера, который вводится и удерживается в отверстии 12.

Кроме того, предусмотрен соединенный с держателем ротора без возможности вращения второй зубчатый венец 6, который закреплен на цилиндрической боковой поверхности 2a держателя 2 ротора. Второй зубчатый венец расположен с осевым смещением относительно зубчатого венца 5 стартера. Так как второй зубчатый венец 6 используется только для регистрации положения поворота ротора относительно статора и не приводится в зацепление с шестерней стартера или, соответственно, не должен передавать приводной момент двигателя стартера, второй зубчатый венец 6 может выполняться более узким, чем зубчатый венец 5 стартера. Оба зубчатых венца 5 и 6 сажаются на цилиндрическую боковую поверхность 2a в горячем состоянии или напрессовываются.

Второй зубчатый венец 6 имеет отличную от зубчатого венца 5 стартера структуру зубьев и может, например, иметь отличное количество зубьев.

Стартер-генератор коленчатого вала включает в себя также работающий по индуктивному или емкостному принципу записывающий элемент 7, который стационарно установлен в радиальном направлении над зубчатым венцом 5 стартера и вторым зубчатым венцом 6. При вращающемся маховике 2 зубья зубчатого венца 5 стартера образуют первую дорожку датчика для записывающего элемента 7, а зубья второго зубчатого венца 6 - вторую дорожку датчика для записывающего элемента 7. Записывающий элемент 7 выполнен с возможностью путем индуктивного или емкостного считывания регистрировать первую дорожку датчика зубчатого венца стартера, образованную вращающейся первой структурой зубьев, и вторую дорожку датчика, образованную вращающейся второй структурой зубьев, по которым впоследствии может устанавливаться определенное положение поворота ротора относительно статора. Результаты измерений записывающего элемента 7 передаются по сигнальному проводу 8 в блок управления. В блоке управления или уже в записывающем элементе 7 сигналы первой дорожки датчика и второй дорожки датчика накладываются друг на друга. По наложенному сигналу может затем определяться положение поворота ротора относительно статора. Оба сигнала двух дорожек датчика имеют амплитуды, соответствующие данной структуре зубьев или, соответственно, геометрии зубьев. При этом расстояние между амплитудами вследствие различной структуры зубьев в каждом месте различно, благодаря чему может распознаваться положение.

Изобретение не ограничено описанными выше предпочтительными примерами осуществления. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, которые тоже используют идею изобретения и поэтому попадают в объем охраны. В частности, изобретение претендует также на защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения, независимо от пунктов формулы изобретения, на которые делалась ссылка.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 Стартер-генератор коленчатого вала

2 Маховик

2a Боковая поверхность

3 Статор

4 Ротор

5 Зубчатый венец стартера

6 Второй зубчатый венец

7 Записывающий элемент

8 Сигнальный провод

9 Картер СГКВ

10 Картер маховика

11 Участок картера для помещения двигателя стартера

12 Отверстие

Изобретение касается стартера-генератора коленчатого вала, имеющего статор (3), ротор (4), держатель (2) ротора и соединенный без возможности вращения с держателем ротора зубчатый венец (5) стартера, который расположен на цилиндрической боковой поверхности (2a) держателя (2) ротора. Стартер-генератор коленчатого вала включает в себя также соединенный без возможности вращения с держателем ротора второй зубчатый венец (6), который расположен на цилиндрической боковой поверхности (2a) держателя (2) ротора с осевым смещением относительно зубчатого венца стартера. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Стартер-генератор коленчатого вала, включающий в себя

статор (3);

ротор (4);

держатель (2) ротора и

соединенный без возможности вращения с держателем ротора зубчатый венец (5) стартера, который расположен на цилиндрической боковой поверхности (2а) держателя (2) ротора,

отличающийся

соединенным без возможности вращения с держателем ротора вторым зубчатым венцом (6), который расположен на цилиндрической боковой поверхности (2а) держателя (2) ротора.

2. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 1, отличающийся тем,

что зубчатый венец (5) стартера расположен со стороны маховика, а второй зубчатый венец (6) - между ротором (4) и зубчатым венцом (5) стартера.

3. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 1 или 2, отличающийся тем,

(a) что второй зубчатый венец (6) имеет отличную от зубчатого венца (5) стартера структуру зубьев и/или

(b) что второй зубчатый венец (6) имеет отличное от зубчатого венца (5) стартера количество зубьев, отличную длину зубьев и/или отличную длину межзубных промежутков.

4. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 3, отличающийся работающим по индуктивному или емкостному принципу записывающим элементом (7), выполненным с возможностью посредством считывания регистрировать первую дорожку датчика зубчатого венца (5) стартера, образованную вращающейся первой структурой зубьев, и вторую дорожку датчика второго зубчатого венца (6), образованную вращающейся второй структурой зубьев, при этом по зарегистрированной первой дорожке датчика и зарегистрированной второй дорожке датчика с помощью записывающего элемента (7) или с помощью блока управления устанавливается определенное положение поворота ротора относительно статора.

5. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 4, отличающийся тем, что положение поворота ротора (4) относительно статора (3) определяется по сигналу суперпозиции, который получается из считанного сигнала первой дорожки датчика и считанного сигнала второй дорожки датчика.

6. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 4 или 5, отличающийся тем, что первая и вторая дорожка датчика лежат на одной высоте.

7. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 1, отличающийся тем, что держатель (2) ротора выполнен как часть маховика.

8. Стартер-генератор коленчатого вала по п. 7, отличающийся тем, что записывающий элемент (7) интегрирован в картер стартера-генератора коленчатого вала или в картер (10) маховика.

9. Автомобиль, в частности автомобиль промышленного назначения, имеющий стартер-генератор коленчатого вала по одному из предыдущих пунктов.