專利名稱：雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，所述雙速比皮帶傳動系統(tǒng)用于在第一速度比下和在第二速度比下驅(qū)動汽車發(fā)動機附件。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動機一般包括若干附件，所述附件用在發(fā)動機和汽車的操作中。這些附件可以包括動力轉(zhuǎn)向泵，空調(diào)壓縮機，交流發(fā)電機，油泵，燃油泵等。這些附件一般由蛇形皮帶驅(qū)動。蛇形皮帶接合在每個附件上及發(fā)動機曲軸上的皮帶輪。發(fā)動機曲軸提供轉(zhuǎn)矩，以便驅(qū)動附件。
因為皮帶由曲軸驅(qū)動，所以在車輛加速和減速期間，皮帶必定經(jīng)受發(fā)動機速度變化。換句話說，附件的工作速度與發(fā)動機的速度成正比。
由于每個附件都必需設(shè)計成在整個發(fā)動機速度范圍內(nèi)都令人滿意地工作，所以發(fā)動機速度的變動，尤其是發(fā)動機速度大于怠速，造成各附件低效操作。這肯定意味著，對發(fā)動機速度范圍的大部分，效率都低于最佳值。另外，在較高的發(fā)動機速度下，需要更大的功率驅(qū)動附件，導(dǎo)致降低了燃油效率和減少了可用扭矩。因此，需要使其中一部分或全部附件與發(fā)動機曲軸脫開連接，以便它們可以在較低或較窄最佳速度范圍內(nèi)被驅(qū)動。
該技術(shù)的代表是授于Meck Stroth的美國專利5700121(1997)，所述專利公開了用于給各種不同的旋轉(zhuǎn)式汽車附件提供動力的系統(tǒng)。
為了“幫助”小型尺寸的起動器起見，現(xiàn)有技術(shù)要求在發(fā)動機起動時各附件與發(fā)動機脫開。另外，現(xiàn)有技術(shù)中沒有教導(dǎo)為減少發(fā)動機施加的振動而使用與曲軸阻尼器組合的離合器單元。
現(xiàn)有技術(shù)中需要一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，所述雙速比皮帶傳動系統(tǒng)具有一帶電磁離合器的離合器單元，該電磁離合器在發(fā)動機起動時接合?，F(xiàn)有技術(shù)中需要一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，所述雙速比皮帶傳動系統(tǒng)還包括具有曲軸阻尼器的離合器單元。本發(fā)明滿足這些需要。
發(fā)明概述本發(fā)明的主要目的是提供一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，具有離合器單元，該離合器單元帶有在發(fā)動機起動時接合的電磁離合器。
本發(fā)明另一個目的是提供一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，所述雙速比皮帶傳動系統(tǒng)還包括具有曲軸阻尼器的離合器單元。
本發(fā)明的另一些方面將通過本發(fā)明的下面說明和附圖指出或者變得顯而易見。
本發(fā)明包括用于給旋轉(zhuǎn)的附件提供動力的雙速比皮帶傳動系統(tǒng)。系統(tǒng)包括離合器單元和超速離合器，上述離合器單元可旋轉(zhuǎn)地連接到旋轉(zhuǎn)軸上，而上述超速離合器直接安裝到旋轉(zhuǎn)軸上。系統(tǒng)還包括多個旋轉(zhuǎn)的附件，所述旋轉(zhuǎn)的附件通過上述超速離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到上述離合器單元上和可旋轉(zhuǎn)地連接到上述旋轉(zhuǎn)軸上，以使上述附件在第一速度比下由上述離合器單元驅(qū)動，而在第二速度比下由上述旋轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動，同時上述離合器單元在發(fā)動機工作條件的預(yù)定值下工作，因而形成上述第一和第二速度比之間的轉(zhuǎn)換，同時上述離合器單元在發(fā)動機起動時接合。
附圖簡介附圖包括在說明書中，并形成說明書的一部分，附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并與說明書一起，用來闡明本發(fā)明的原理。


圖1是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的示意圖。
圖2是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的示意平面圖。
圖3是離合器單元的一半剖視圖。
圖4是雙槽式皮帶輪(dual pulley)的一半剖視圖。
圖4A是雙槽式皮帶輪可供選擇的實施例的一半剖視圖。
圖5是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)第一可供選擇的實施例的示意圖。
圖6是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)第一可供選擇的實施例的示意平面圖。
圖7是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)第二可供選擇的實施例的示意圖。
圖8是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的第二可供選擇的實施例的示意平面圖。
圖9是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的離合器單元的第二可供選擇的實施例的一半剖視圖。
圖9A是圖9中離合器單元的可供選擇的實施例。
圖10是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的離合器單元第二可供選擇的實施例用的雙槽式皮帶輪的一半剖視圖。
圖10A是圖10中雙槽式皮帶輪的可供選擇的實施例的一半剖視圖。
圖11是雙速比皮帶傳動系統(tǒng)中包括電動發(fā)電機(motergenerator)的可供選擇的配置的示意圖。
圖12是包括圖11中電動發(fā)電機的可供選擇的實施例的示意平面圖。
優(yōu)選實施例詳細說明圖1示出一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)用第一或第二皮帶輪傳動比工作，上述第一和第二皮帶輪傳動比通過離合器單元11選定。在第一發(fā)動機速度下采用第一皮帶輪傳動比。在第二發(fā)動機速度下采用第二皮帶輪傳動比。
系統(tǒng)包括兩個皮帶。用來傳送轉(zhuǎn)矩的皮帶由離合器單元的狀態(tài)決定。第一皮帶輪傳動比或第二皮帶輪傳動比通過接合或者分開離合器單元11而選定。接合離合器單元這種狀態(tài)下用與離合器單元上的第一皮帶輪接合的皮帶來驅(qū)動系統(tǒng)。
在第一方式(發(fā)動機速度在接近怠速下)中，系統(tǒng)上的第二皮帶不直接從發(fā)動機曲軸傳送轉(zhuǎn)矩，而是將轉(zhuǎn)矩從雙槽式皮帶輪傳送到發(fā)動機的附件，上述雙槽式皮帶輪也與第一皮帶接合。
在第二方式(發(fā)動機速度大于怠速)中，離合器分開，這使第一皮帶輪和第一皮帶與所述系統(tǒng)分離。這樣各附件由第二皮帶驅(qū)動，所述第二皮帶用一單向離合器接合到曲軸上。在第二方式中，各附件以比如果用第一皮帶實施的速度相對較慢的速度驅(qū)動，因為第二傳動皮帶輪傳動比比第一傳動皮帶輪傳動比小。這是由于第二方式中第二皮帶輪具有比第一方式中第一皮帶輪小的直徑。
所述系統(tǒng)包括一安裝在驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸(driver rotating shaft)如發(fā)動機曲軸(CRK)上的離合器單元11。
離合器單元11包括第一和第二皮帶輪及曲軸阻尼器、隔離裝置或二者，及電磁離合器。離合器單元11還包括單向離合器。
離合器單元11通過多肋式蛇形皮帶16傳動連接到發(fā)動機附件水泵WP(皮帶輪17)，動力轉(zhuǎn)向泵PS(皮帶輪13)，交流發(fā)電機ALT(皮帶輪15)，怠速皮帶輪IDL(皮帶輪18)，和空調(diào)壓縮機AC(皮帶輪19)上。張緊裝置TEN(皮帶輪14)按照順時針從曲軸算起設(shè)置在動力轉(zhuǎn)向泵雙槽式皮帶輪13之后。皮帶16是該技術(shù)領(lǐng)域中已知的多肋式皮帶。
第二多肋式皮帶12使離合器單元11與雙槽式皮帶輪13連接，所述雙槽式皮帶輪13連接到動力轉(zhuǎn)向泵PS上。在這個實施例中，皮帶12安裝在兩點式驅(qū)動裝置上。如圖2所示，皮帶16在物理上設(shè)置在發(fā)動機和皮帶12之間。
如圖3所示的離合器單元11包括輪轂40和安裝于其上的單向離合器42。圖3示出剖視圖的上面一半，下面一半是所述上面一半的鏡像并與上面一半對稱。在這個實施例中，輪轂40直接連接到發(fā)動機曲軸(CRK)上。皮帶輪66包括內(nèi)轂44，承載皮帶的外面部分660，和阻尼件68，所述阻尼件設(shè)置在內(nèi)轂44和外面部分660之間。內(nèi)轂44與單向離合器42接合。阻尼件68由在曲軸阻尼器技術(shù)領(lǐng)域中已知的彈性材料制成。外面部分660具有多肋式輪廓，但也可以包括皮帶輪技術(shù)中已知的任何輪廓。
第二皮帶輪62連接到電磁離合器60的轉(zhuǎn)子48上。轉(zhuǎn)子48，及因此皮帶輪62，通過軸承46旋轉(zhuǎn)地與輪轂40接合。軸承46在該技術(shù)中已知，包括滾珠軸承，套筒軸承，滾針軸承或任何適合于使用的其它軸承。電磁離合器60的線圈50通過背板64附接到發(fā)動機氣缸體。
輪轂40通過輪轂延伸部分52和彈簧板54連接到電磁離合器板56上。離合器單元11用蓋58蓋住，所述蓋58防止粉塵和碎屑進入離合器單元。離合器板56根據(jù)線圈50的激勵狀態(tài)與轉(zhuǎn)子48接合。線圈50連接到發(fā)動機電氣系統(tǒng)上。因為線圈50包含在皮帶輪62的寬度內(nèi)，所以可以看到離合器的小型尺寸。
參見圖2，離合器單元11的皮帶輪66用皮帶16連接到動力轉(zhuǎn)向泵上的雙槽式皮帶輪的第一皮帶輪49上。圖4是雙槽式皮帶輪13的剖視圖。圖4示出剖視圖的上面一半，下面一半是所述上面一半的鏡像，并與上面一半對稱。雙槽式皮帶輪13包括皮帶輪45和皮帶輪49，它們各通過輻板41連接。離合器單元11的皮帶輪62用皮帶12連接到雙槽式皮帶輪13的皮帶輪45上。
本發(fā)明的系統(tǒng)在下面每個實施例中都用兩種方式操作。方式1是用于較低的發(fā)動機速度(包括怠速)。方式2是用于所有其它工作速度，亦即，高于怠速。
在方式1中，電磁離合器60的線圈50被激勵，因此在發(fā)動機起動時離合器被鎖定，以允許隨著發(fā)動機的起動一起起動附件。由于離合器處于接合狀態(tài)，如果附件在發(fā)動機起動后增加了速度，則該方法1能避免發(fā)動機速度驟降的問題。在方式1中，因為電磁板56與離合器60接合，所以皮帶輪62和輪轂40一起旋轉(zhuǎn)，因而將皮帶輪62旋轉(zhuǎn)鎖定到輪轂40上。電磁板56通過輪轂延伸部分52直接連接到輪轂40上，并因而連接到曲軸CRK上。
皮帶輪62通過皮帶12將轉(zhuǎn)矩從曲軸傳送到皮帶輪45上，所述皮帶輪45安裝在動力轉(zhuǎn)向泵PS上。圖4是雙槽式皮帶輪的剖視圖。皮帶輪49用與皮帶輪45相同的速度旋轉(zhuǎn)。皮帶輪49通過皮帶16將轉(zhuǎn)矩傳送到所有其它附件上。
在方式1中，皮帶輪66被皮帶16以比皮帶輪62的旋轉(zhuǎn)速度更快的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動，因此，將單向離合器42脫開。在方式1中，除了動力轉(zhuǎn)向泵之外，所有的附件都通過皮帶12和16呈串聯(lián)驅(qū)動，不過沒有轉(zhuǎn)矩從皮帶輪66傳送到輪轂40。
例如，在5.3L V8發(fā)動機情況下，發(fā)明系統(tǒng)中各皮帶輪的示例性直徑如下(以mm計)
表1雙速比皮帶輪系統(tǒng)皮帶輪直徑在表1內(nèi)的系統(tǒng)中，曲軸/動力轉(zhuǎn)向皮帶輪傳動比如下165/140＝1.17(方式1[第一]傳動比)128/163＝0.78(方式2[第二]傳動比)在方式1中，各附件用與它們在直接連接附件傳動系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)情況下相同的速度旋轉(zhuǎn)。
為了對照起見，下面示出示例性的現(xiàn)有技術(shù)皮帶輪直徑(以mm計)
表2現(xiàn)有技術(shù)皮帶輪直徑表2內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中曲軸/動力轉(zhuǎn)向皮帶輪傳動比如下193/163＝1.18這個傳動比與如上面表1中計算的方式1[第一]傳動比基本上相同。這表明附件動比在表1和2中的系統(tǒng)之間基本上相同。然而，在本發(fā)明的系統(tǒng)中，相對的附件皮帶輪直徑可以不同，這取決于重量，生產(chǎn)成本，速度和其它系統(tǒng)要求。
表2中曲軸直徑與表1中曲軸皮帶輪(66)直徑之間的比值為193/128＝1.5這表明在高于怠速的發(fā)動機速度下，由發(fā)明的系統(tǒng)所提供的整個附件的減速勝過現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。
皮帶輪62可以有現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的直徑193mm而不是165mm。由于皮帶輪45的直徑較小亦即140mm而不是163mm，所以在發(fā)明的系統(tǒng)中皮帶輪62的直徑可以減小到165mm。在方式1中，曲軸和動力轉(zhuǎn)向泵之間的傳動比保持相同193/163＝165/140＝1.17。
在方式2中，電磁離合器60脫開而離合器42接合。在從方式1轉(zhuǎn)換到方式2期間，離合器可以脫開一段時間，例如3秒鐘，以便減少對皮帶和系統(tǒng)的沖擊。線圈50電連接到一能源如車用電池或交流發(fā)電機上，并由發(fā)動機CPU(中央處理單元)控制。CPU包括計算機，存儲器，連接總線和連接線路。CPU檢測預(yù)定發(fā)動機工作條件，并且CPU根據(jù)多個檢測到的工作條件的至少其中之一計算用于接合或脫開離合器單元的預(yù)定值，上述檢測到的工作條件包括附件載荷，發(fā)動機速度，電池充電，節(jié)流閥位置，發(fā)動機冷卻劑溫度，車輛檔位選擇，車輛速度，歧管絕對壓力，周圍空氣溫度，進氣質(zhì)量流速及加速器位置。隨著選定的工作條件通過發(fā)動機加速或減速變化，離合器相應(yīng)地通電或斷電。
在方式2中，第二皮帶輪62與轉(zhuǎn)子48一起在滾珠軸承46上自由轉(zhuǎn)動，因此在皮帶輪45和皮帶輪62之間沒有轉(zhuǎn)矩傳遞。沒有轉(zhuǎn)矩通過皮帶12在皮帶輪45和皮帶輪62之間傳送。各附件僅由皮帶16驅(qū)動，因為離合器42脫開。離合器42使皮帶輪66通過輪轂40驅(qū)動。發(fā)動機通過皮帶輪66將轉(zhuǎn)矩傳送到各附件。
在快速發(fā)動機減速情況下，當(dāng)各附件由于它們的慣性而可以將轉(zhuǎn)矩朝發(fā)動機方向傳送時，離合器42脫開，使各附件能在低于發(fā)動機減速速率的速率緩慢下來。這減少了皮帶16上的磨損。
皮帶輪66的直徑與皮帶輪62的直徑相比相對較小。例如，皮帶輪66的直徑為128mm而不是165mm。這種減小的皮帶輪比使所有從動附件的相對速度減小到1/1.5。
這里描述的第一實施例要求最小的用于皮帶傳動系統(tǒng)的軸向空間，然而，離合器單元11也確實要求一定量用于電磁離合器50的額外軸向空間。該空間總計約為20-25mm。
圖4A是雙槽式皮帶輪可供選擇的實施例的剖視圖。圖4A示出剖視圖的上面一半，下面一半是上面一半的鏡像并與上面一半對稱。在這個實施例中，彈性件226設(shè)置在腹板41與皮帶輪45之間。雙槽式皮帶輪13連接到一個附件上，在這種情況下是連接到動力轉(zhuǎn)向泵P_S上。彈性件226起到振動隔離器作用，以便減小發(fā)動機振動的幅度，所述振動的幅度要不然會通過皮帶12從曲軸傳遞到附件上。隔離器主要是在發(fā)動機怠速下起作用，因為在大于怠速的速度下，離合器單元11使皮帶輪45與曲軸中脫離連接從而不接收轉(zhuǎn)矩。彈性件可以包括任何在該技術(shù)中已知的任何天然或合成橡膠或天然橡膠和合成橡膠的組合。
圖5和6示出第一可供選擇的實施例，此處離合器單元11傳動裝置包括一雙槽式皮帶輪組件29，所述組件29連接到空調(diào)壓縮機上。
在這種情況下，每個皮帶輪的直徑如下
表3雙速比皮帶輪系統(tǒng)皮帶輪直徑在表3內(nèi)系統(tǒng)中曲軸/A_C皮帶輪傳動比如下193/112＝1.72(方式1[第一]傳動比)128/112＝1.14(方式2[第二]傳動比)系統(tǒng)的操作與對圖1和2的實施例的說明相同。在空調(diào)壓縮機上安裝雙槽式皮帶輪的優(yōu)點是利用可用空間，因為電磁離合器通常被整合到空調(diào)壓縮機皮帶輪中。
一個與操作有關(guān)的事情是皮帶更換。然而，若考慮到皮帶12使用5-10％的時間而皮帶16在所有時間里都使用，所以皮帶16可能更經(jīng)常需要更換，上述皮帶16是相對于發(fā)動機設(shè)置在最里面的皮帶。在所公開的實施例中，即使可能需要只更換其中一個皮帶，也必須將兩個皮帶12和16都卸下。
為了解決這些問題，還說明了另一個實施例。
圖7和8示出第二可供選擇的實施例。兩點式傳動皮帶32比蛇形皮帶36更靠近發(fā)動機設(shè)置。皮帶36從皮帶32向外遠離發(fā)動機放置。
即使這個實施例所有元件的概念和功能與上述各實施例類似，但各部件的設(shè)計和放置稍有不同。在這個第二可供選擇的實施例中的主要差別是電磁離合器單元33安裝在動力轉(zhuǎn)向單元P_S上，見圖9，而不是安裝在曲軸上。在這個實施例中，雙槽式皮帶輪單元31是安裝到曲軸上，見圖10。
再參見圖9，離合器單元33包括帶線圈57的電磁離合器。圖9示出剖視圖的上面一半，下面一半是上面一半的鏡像并與上面一半對稱。線圈57通過背板75連接到固定外殼77上。外殼77不旋轉(zhuǎn)，并用來將離合器安裝到表面，例如發(fā)動機表面上。帶皮帶輪71的轉(zhuǎn)子73旋轉(zhuǎn)安裝在外殼77上的滾珠軸承55上。軸承55包括滾珠軸承，但也可以包括該技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何合適的軸承。離合器板61活動連接到第二皮帶輪69上，所述皮帶輪69帶有若干軸67，例如3個軸67，這些軸67繞皮帶輪69對稱地間隔開。當(dāng)線圈57不通電時，橡皮墊65使離合器板61偏離轉(zhuǎn)子73。這種連接方式使得當(dāng)線圈57通電并因此離合器接合時，離合器板61能在軸向上從皮帶輪69移向轉(zhuǎn)子73。皮帶輪69還包括輪轂53，通過所述輪轂53把皮帶輪69直接連接到附件上，如連接到動力轉(zhuǎn)向泵軸上?？梢钥闯觯捎诰€圈57包含在皮帶輪71的寬度內(nèi)，而離合器板61包含在皮帶輪69的寬度內(nèi)，離合器獲得小型的尺寸。
再參見圖8，在這個第二可供選擇的實施例中，在方式1中電磁離合器57接合。離合器板61具有與轉(zhuǎn)子73的磨擦接合，因而使皮帶輪71和69一致旋轉(zhuǎn)。剛性連接到曲軸上的皮帶輪90將轉(zhuǎn)矩傳送到皮帶輪71上。皮帶32是在載荷作用之下。皮帶輪69把轉(zhuǎn)矩傳送到所有附件上，其中包括皮帶輪86，然而，將單向離合器82被脫開，從而沒有轉(zhuǎn)矩從皮帶輪86傳送到輪轂80。在這種方式中，單向離合器82被脫開。所有轉(zhuǎn)矩都是通過皮帶32從皮帶輪90傳送。
在方式2中，當(dāng)線圈57不通電時，皮帶輪71自由旋轉(zhuǎn)并且不傳送轉(zhuǎn)矩，因為皮帶32與系統(tǒng)分離。離合器82接合并把轉(zhuǎn)矩傳送到各附件。皮帶輪69傳送轉(zhuǎn)矩，因為它連接到輪轂53上，所述輪轂53直接連接到附件軸上。
上述所有皮帶輪的直徑如下(以mm計)
表4雙速比皮帶輪系統(tǒng)皮帶輪直徑表4內(nèi)系統(tǒng)中曲軸/動力轉(zhuǎn)向皮帶輪的傳動比如下165/140＝1.18(方式1[第一]傳動比)128/163＝0.78(方式2[第二]傳動比)第一皮帶輪86的直徑用與上述第一實施中相同的方式確定。在該方式中所有附件的速度比直接耦合的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)慢約1.5倍。
在該實施例中，電磁離合器33所需的軸向空間配置在動力轉(zhuǎn)向泵及其雙槽式皮帶輪組件之間。為了適應(yīng)這個額外的長度，可能需要沿著發(fā)動機縱向軸線朝向發(fā)動機飛輪方向移動動力轉(zhuǎn)向泵。
在所有公開的實施例中的所有部件都是該技術(shù)領(lǐng)域中已知的部件。例如，單向離合器可以從Formsprog獲得。電磁離合器可以從Ogura獲得。例如，圖3和9示出標(biāo)準(zhǔn)離合器，型號6 557162，最大轉(zhuǎn)矩128N-m(圖3)和型號10 515376，最大轉(zhuǎn)矩120N-m。
圖9A是圖9中離合器單元的可供選擇的實施例。圖9A示出剖視圖的上面一半，下面一半是上面一半的鏡像，并與上面一半對稱。在這個實施例中，彈性件246設(shè)置在皮帶輪71和轉(zhuǎn)子73之間。當(dāng)離合器單元33直接連接到曲軸上時，彈性件246包括一阻尼器。在這個實施例中，當(dāng)離合器單元33直接連接到附件軸上時，彈性件246包括振動隔離器，如圖8中所示。彈性件246可以包括所有在該技術(shù)中已知的所有的天然或合成橡膠，或天然橡膠和合成橡膠的組合。
圖10是用于雙速比皮帶傳動系統(tǒng)的離合器單元的第二可供選擇的實施例的雙槽式皮帶輪剖視圖。圖10示出剖視圖的上面一半，下面一半是上面一半的鏡像并與上面一半對稱。雙槽式皮帶輪31在圖8的系統(tǒng)中示出。皮帶輪90連接到輪轂80上。皮帶輪86通過單向離合器82旋轉(zhuǎn)接合到輪轂80上。彈性阻尼件330設(shè)置在皮帶輪86和轉(zhuǎn)子84之間。阻尼件330衰減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動。彈性阻尼件可以包括該技術(shù)中已知的所有天然或合成橡膠，或者天然橡膠與合成橡膠的組合。轉(zhuǎn)子84與單向離合器82接合。皮帶輪86還包括慣性件88，所述慣性件88有助于降低由發(fā)動機點火所引起的速度和扭轉(zhuǎn)瞬態(tài)過程。當(dāng)離合器82超載時，它還利用附件的慣性。慣性件88包括一塊體，所述塊體的尺寸按照發(fā)動機曲軸的振動和慣性特點以及系統(tǒng)的阻尼要求選定。
圖10A是圖10中雙槽式皮帶輪可供選擇的實施例的剖視圖。圖10A示出剖視圖的上面一半，下面一半是上面一半的鏡像，并與上面一半對稱。在這種實施例中，彈性阻尼件302設(shè)置在皮帶輪90和輪轂80之間。在這個實施例中，雙槽式皮帶輪31連接到發(fā)動機曲軸上。阻尼件302起阻尼器作用，以便隔離要不然會通過皮帶16傳送到附件上的曲軸振動。阻尼器302在高于發(fā)動機怠速的速度下的作用最大，在此時阻尼器吸收慣性載荷而不吸收轉(zhuǎn)矩載荷，因為離合器60在大于怠速的發(fā)動機速度下脫開。彈性件可以包括所有該技術(shù)中已知的任何天然或合成橡膠，或者天然橡膠與合成橡膠的組合。
在上述任何實施例中，皮帶12或者皮帶16其中之一或二者都可以包括在該技術(shù)中已知的低模量皮帶。低模量皮帶包括具有拉力簾線的皮帶，上述拉力簾線包括尼龍4、6或者尼龍6、6或者二者的組合。皮帶的彈性模量是在約1500N/mm到約3000N/mm的范圍內(nèi)。低模量皮帶的特點是它可以在沒有張緊器或活動軸附件情況下安裝在皮帶傳動系統(tǒng)上。低模量皮帶用該技術(shù)已知的皮帶安裝工具簡單地安裝。上述安裝工具可以在不需要用別的方法調(diào)節(jié)皮帶輪軸的中心位置的情況下，用來把皮帶滾動或者側(cè)向推到傳送皮帶輪或附件皮帶輪邊緣的上方。低模量皮帶尤其適合于兩點式皮帶，亦即皮帶12和皮帶32，因為如果將傳動方式設(shè)計成可移動方式以便能安裝和調(diào)節(jié)皮帶12和皮帶32的話會比將傳動方式設(shè)計成直接連接到發(fā)動機安裝表面如發(fā)動機氣缸體上更貴。另外，相對于曲軸調(diào)節(jié)傳動軸位置還耗費更多的裝配時間。
在可供選擇的實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括一電動發(fā)電機(motorgenerator)與各附件的組合。圖11是包括電動發(fā)電機的可供選擇的實施例示意圖。電動發(fā)電機M/G通過皮帶輪150與皮帶16接合，上述皮帶輪150與皮帶16接合。因為電動發(fā)電機M/G包括發(fā)電機，所以在圖1所示的實施例中所包括的交流發(fā)電機省去。另外，在這個可供選擇的實施例中包括張緊器Ten(皮帶輪20)，以保證合適的皮帶張力。張緊器TEN在現(xiàn)有技術(shù)是已公知的。除了如圖12中所述之外，圖11中所示的系統(tǒng)如圖1中所述。
圖12是包括電動發(fā)電機的可供選擇的實施例的示意平面圖。可供選擇的系統(tǒng)用兩種方式工作。
起初，在第一方式中，當(dāng)發(fā)動機關(guān)機時，電動發(fā)電機M/G作為電動機工作。當(dāng)發(fā)動機停機作為電動機工作時，M/G使附件例如動力轉(zhuǎn)向泵(P_S)和空調(diào)壓縮機(A_C)運轉(zhuǎn)。在這種方式中，利用M/G來按要求起動發(fā)動機。在起動發(fā)動機之后，M/G用第二方式起發(fā)電機作用，用于給汽車附件提供動力和用于給電池800充電提供電能。
當(dāng)發(fā)動機從汽車停止的狀態(tài)起動時，電動機方式中的M/G轉(zhuǎn)動發(fā)動機曲柄。離合器60接通，因而接合皮帶12和皮帶輪62，因而把轉(zhuǎn)矩通過皮帶16從M/G傳送至皮帶輪13，至皮帶12，至皮帶輪62，并因而傳送到曲軸。
在發(fā)動機起動過程期間，控制器500檢測M/G的速度?？刂破?00使轉(zhuǎn)換器400實施切換操作，以便實現(xiàn)起動發(fā)動機所需的轉(zhuǎn)矩和速度。例如，如果在發(fā)動機起動時用于開關(guān)空調(diào)器A/C的信號處于開的狀態(tài)，則與A/C的關(guān)閉狀態(tài)相比，需要更高的轉(zhuǎn)矩。因此，控制器500將切換控制信號加到轉(zhuǎn)換器400上，以便使M/G能在更高轉(zhuǎn)矩下用更大的速度旋轉(zhuǎn)。
切換控制信號可以通過發(fā)動機和車輛的各種狀態(tài)信號確定，上述狀態(tài)信號提供給控制器500，并因此與儲存在存儲器中的特性存儲值(map memory)對照?？晒┻x擇地，切換控制信號可以通過設(shè)置在控制器500中的中央處理單元(CPU)所實施的計算來確定。
一旦發(fā)動機運轉(zhuǎn)，則M/G就作為發(fā)電機工作，并實現(xiàn)在本說明書中別處所述的雙速比皮帶輪工作方式。也就是說，離合器60接通用于發(fā)動機狀態(tài)和接近怠速的第一工作速度范圍，而離合器60關(guān)閉或脫開用于大于怠速的第二工作速度，如本說明書中所述。各附件連接到離合器單元上和單向離合器上，使得當(dāng)發(fā)動機工作時，各附件在第一速度比下用離合器單元驅(qū)動，及在第二速度比下用單向離合器驅(qū)動，第一和第二速度比通過發(fā)動機工作條件選定。
在系統(tǒng)中使用M/G能實現(xiàn)雙燃料經(jīng)濟改善。在第一種情況下，燃料經(jīng)濟改善通過在對高于怠速的速度以減小的速比使附件工作實現(xiàn)。在第二種情況下，燃料經(jīng)濟改善通過讓發(fā)動機在預(yù)定的汽車工作情況停止，如在紅燈時停止而讓電動發(fā)電機組工作而實現(xiàn)。
更具體地說，當(dāng)利用M/G作為發(fā)電機和發(fā)動機在接近怠速速度下工作時，離合器60如圖1所述接通。在發(fā)動機速度高于怠速時，離合器60關(guān)閉而單向離合器42處于接合狀態(tài)，故而將轉(zhuǎn)矩從曲軸通過皮帶輪66，通過皮帶16傳送到各附件。
當(dāng)各附件由以電動機方式工作的M/G操作而發(fā)動機和曲軸停止工作時，離合器60斷開。因為離合器60斷開，實際上，這種配置好像離合器單元11處在“中間”檔那樣起作用，因而防止轉(zhuǎn)矩從皮帶輪150和皮帶12傳送到曲軸。另外，在這種方式中，單向離合器42處于超越模式，因此沒有轉(zhuǎn)矩從皮帶16傳送到曲軸。因此，各附件是在不使曲軸轉(zhuǎn)動情況下由M/G驅(qū)動。在這種情況下，控制器500將切換控制信號加到轉(zhuǎn)換器400上，以使在與所需附件的載荷相對應(yīng)的速度和轉(zhuǎn)矩下使M/G旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，對于大于怠速的發(fā)動機速度，離合器60也脫開，如圖1和2所述。
當(dāng)接收到發(fā)動機停止信號時，控制器500通過將用于中斷燃油供應(yīng)的信號傳送到發(fā)動機，例如，傳送到電動燃油泵(未示出)，使發(fā)動機停止。發(fā)動機停止操作可以在下述條件下實施，例如，汽車速度為零，部分或全部剎車，和變速桿處于D或N置位(setting)。利用使發(fā)動機停止的信號來脫開離合器60，因而使皮帶12與曲軸分離。
上述說明并不是用來限制本發(fā)明系統(tǒng)的應(yīng)用。在每個上述實施例中，可以選擇在系統(tǒng)中每個皮帶輪的直徑，以便提供所希望的傳動比。
盡管本文中已說明了本發(fā)明的各種形式，但對該技術(shù)的技術(shù)人員來說，很顯然，在不脫離本文所述的發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對各零件的構(gòu)造和關(guān)系進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，包括離合器單元，所述離合器單元直接安裝到驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸上；單向離合器，所述單向離合器直接安裝到驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸上；多個旋轉(zhuǎn)的附件，所述附件通過上述單向離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到上述離合器單元和可旋轉(zhuǎn)地連接到上述驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸上，使得上述附件由上述離合器單元在第一速度比下驅(qū)動，而由上述驅(qū)動裝置旋轉(zhuǎn)軸通過上述單向離合器在第二速度比下直接驅(qū)動，上述離合器單元在發(fā)動機工作條件的預(yù)定值下工作，從而限定上述第一和第二速度比之間的轉(zhuǎn)變；及上述離合器單元在發(fā)動機起動時接合。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中上述第一速度比大于第二速度比。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中上述離合器單元包括電磁離合器。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器用于使上述離合器單元在上述預(yù)定值下工作。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中上述控制器接收來自多個傳感器的輸入。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中上述控制器根據(jù)多個檢測到的工作條件的至少其中之一計算上述預(yù)定值，上述檢測到的工作條件包括附件載荷，發(fā)動機速度，電池充電，節(jié)氣門位置，發(fā)動機冷卻劑溫度，車輛檔位選擇，車輛速度，進氣歧管絕對壓力，周圍空氣溫度，進氣質(zhì)量流速或加速器位置或上述條件其中2個或更多個條件的組合。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中上述控制器使上述離合器單元在上述預(yù)定值下開始脫開，直至離合器單元完全脫開為止，因而限定形成了脫開時間段，上述脫開時間段為約3秒鐘。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中上述控制器在發(fā)動機起動之后使上述離合器單元在上述預(yù)定時間處開始接合，直至上述離合器單元完全接合為止，因而限定了接合時間段，同時上述接合時間段為約3秒鐘。
9.一種雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，包括離合器單元，所述離合器單元直接安裝到旋轉(zhuǎn)軸上；單向離合器，所述單向離合器包括阻尼器，單向離合器直接安裝到旋轉(zhuǎn)軸上；至少一個附件，所述附件可旋轉(zhuǎn)地連接到離合器單元上和單向離合器上，使得附件由離合器單元在第一速度比下驅(qū)動，而由單向離合器在第二速度比下驅(qū)動；第一速度比和第二速度比通過發(fā)動機工作條件選定；及離合器單元在發(fā)動機起動時接合。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中離合器單元包括電磁離合器。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中單向離合器的阻尼器還包括彈性材料。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中第一速度比大于第二速度比。
13.雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，包括離合器單元，所述離合器單元直接連接到附件旋轉(zhuǎn)軸上；單向離合器，所述單向離合器直接連接到第二旋轉(zhuǎn)軸上；附件旋轉(zhuǎn)軸，所述附件旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地連接到單向離合器上，使得附件由離合器單元在第一速度比下驅(qū)動，而由單向離合器在第二速度比下驅(qū)動；第一速度比和第二速度比由發(fā)動機工作條件確定；及離合器單元在發(fā)動機起動時接合。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中單向離合器還包括皮帶輪和慣性件。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中單向離合器包括阻尼件。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中離合器包括電磁離合器。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中阻尼件包括彈性材料。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中第一速度比大于第二速度比。
19.雙速比皮帶傳動系統(tǒng)，包括發(fā)動機；電動發(fā)電機；附件，所述附件具有一附件軸，該附件軸由電動發(fā)電機或由發(fā)動機驅(qū)動；離合器單元，所述離合器單元可操作地設(shè)置在電動發(fā)電機和發(fā)動機之間，離合器接合使得電動發(fā)電機起動發(fā)動機；單向離合器，所述單向離合器可操作地設(shè)置在發(fā)動機和電動發(fā)電機之間，單向離合器接合使得發(fā)動機驅(qū)動電動發(fā)電機；所述附件連接到離合器單元和單向離合器，使得當(dāng)發(fā)動機工作時，附件由離合器單元在第一速度比下驅(qū)動，而由單向離合器在第二速度比下驅(qū)動，第一速度比和第二速度比通過發(fā)動機工作條件選定；及離合器單元脫開用于第二速度比的操作。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中離合器單元還包括電磁離合器。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中離合器單元設(shè)置在發(fā)動機曲軸上。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中離合器單元設(shè)置在附件軸上。
23.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括雙槽式皮帶輪，所述雙槽式皮帶輪設(shè)置在附件軸上。
24.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括振動阻尼件，所述振動阻尼件設(shè)置在附件和發(fā)動機之間。
25.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括振動阻尼件，所述振動阻尼件設(shè)置在單向離合器和附件之間。
26.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，還包括振動阻尼件，所述振動阻尼件設(shè)置在單向離合器和發(fā)動機發(fā)電機之間。
27.一種雙速比離合器，包括輪轂第一皮帶輪，所述第一皮帶輪通過單向離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂上；第二皮帶輪，所述第二皮帶輪可旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂上；及制動件，所述制動件連接到輪轂上，所述制動件可與第二皮帶輪接合，所述制動件當(dāng)通電時隨著輪轂的旋轉(zhuǎn)鎖緊第二皮帶輪的旋轉(zhuǎn)。
28.如權(quán)利要求27所述的離合器，其中制動件包括電磁線圈。
29.如權(quán)利要求27所述的離合器，還包括阻尼件，所述阻尼件設(shè)置在輪轂和第一皮帶輪之間。
30.如權(quán)利要求27所述的離合器，還包括軸承，所述軸承設(shè)置在第二皮帶輪和輪轂之間。
31.一種雙槽式皮帶輪，包括輪轂；第一皮帶輪，所述第一皮帶輪通過單向離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂上；第二皮帶輪，所述第二皮帶輪連接到輪轂上；及阻尼件，所述阻尼件設(shè)置在第二皮帶輪和輪轂之間。
32.如權(quán)利要求31所述的雙槽式皮帶輪，其中第一皮帶輪包括有肋式輪廓。
33.一種雙速比離合器，包括外殼；第一皮帶輪，所述第一皮帶輪可旋轉(zhuǎn)地與外殼接合；第二皮帶輪，所述第二皮帶輪可旋轉(zhuǎn)地與外殼接合；制動器，所述制動器包括電磁線圈和板，所述板設(shè)置在第一皮帶輪和第二皮帶輪之間；制動器當(dāng)接合時使第一皮帶輪和第二皮帶輪的旋轉(zhuǎn)同步；及第二皮帶輪可連接到旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與第二皮帶輪同心。
34.如權(quán)利要求33所述的離合器，還包括偏置件，所述偏置件設(shè)置在板和皮帶輪之間，當(dāng)電磁線圈不通電時，偏置件推動板遠離與第一皮帶輪的接合。
35.如權(quán)利要求34所述的離合器，其中電磁線圈直接連接到外殼上，并包含在第一皮帶輪的寬度內(nèi)。
36.如權(quán)利要求34所述的離合器，其中板具有與第一皮帶輪的摩擦接合。
37.如權(quán)利要求33所述的離合器，其中第一皮帶輪還包括阻尼件。
38.雙槽式皮帶輪，包括輪轂；第一皮帶輪，所述第一皮帶輪通過單向離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到輪轂上；第二皮帶輪，所述第二皮帶輪連接到輪轂上；及阻尼件，所述阻尼件設(shè)置在第一皮帶輪和單向離合器之間。
39.如權(quán)利要求38所述的雙槽式皮帶輪，其中第一皮帶輪包括有肋式輪廓。
40.如權(quán)利要求38所述的雙槽式皮帶輪，其中第一皮帶輪還包括慣性件。
全文摘要
一種用于給旋轉(zhuǎn)的附件提供動力的雙速比皮帶傳動系統(tǒng)。系統(tǒng)包括離合器單元和超速離合器，上述離合器單元可旋轉(zhuǎn)地連接到旋轉(zhuǎn)軸上，而上述超速離合器直接安裝到旋轉(zhuǎn)軸上。系統(tǒng)還包括多個旋轉(zhuǎn)附件，所述旋轉(zhuǎn)附件通過上述超速離合器可旋轉(zhuǎn)地連接到上述離合器單元上和可旋轉(zhuǎn)地連接到上述旋轉(zhuǎn)軸上，以使上述附件在第一速度比下由上述離合器單元驅(qū)動，而在第二速度比下直接由上述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動，同時上述離合器單元在發(fā)動機工作條件的預(yù)定值下工作，因而形成在上述第一和第二速度比之間轉(zhuǎn)換，上述離合器在發(fā)動機起動時接合。
文檔編號F02B67/06GK1926357SQ200480042539
公開日2007年3月7日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者A·塞基 申請人:蓋茨公司