專(zhuān)利名稱(chēng)：車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種將動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)(Stater-alternator)傳遞到機(jī)動(dòng)車(chē)輛附件并且利用起動(dòng)-發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)重啟之前啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車(chē)附件動(dòng)力的來(lái)源可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)、電池或能量的其它原動(dòng)力能量來(lái)源?；旌蟿?dòng)力車(chē)輛和純電動(dòng)車(chē)輛中的高能電池正進(jìn)一步改變著電動(dòng)附件方向技術(shù)上的平衡。發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)這樣的裝置，其將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為可用的形式，即通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電力連接，從泵或發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為液壓連接。現(xiàn)代車(chē)輛大部分用電力運(yùn)行附件。電動(dòng)和混合動(dòng)力車(chē)輛會(huì)對(duì)附件使用較大比例的能量，原因在于在傳動(dòng)系 中降低了無(wú)效率事件，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速的消除。一些汽車(chē)附件通過(guò)傳動(dòng)裝置或皮帶直接連接到發(fā)動(dòng)機(jī)。這通常需要大量的動(dòng)力。空調(diào)壓縮機(jī)就是一個(gè)熟悉的例子。汽車(chē)工業(yè)需要一種對(duì)附件高效傳遞動(dòng)力并能夠?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)重啟系統(tǒng)提供一種接合的起動(dòng)系統(tǒng)的汽車(chē)附件驅(qū)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括第一動(dòng)力路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)低的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，第二動(dòng)力路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)高的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，第三動(dòng)力路徑，其中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)附件，以及第四動(dòng)力路徑，其中起動(dòng)-發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)重啟之前啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的變速箱提供三個(gè)速比，兩個(gè)速比用以優(yōu)化附件驅(qū)動(dòng)，并且第三個(gè)速比用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。多速附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以通過(guò)更加有效地運(yùn)行附件并允許精簡(jiǎn)組件來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)利用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行附件，這樣允許更多地利用車(chē)輛停下來(lái)時(shí)停止發(fā)動(dòng)機(jī)的策略。安裝在曲軸上的變速箱允許斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)以便起動(dòng)-發(fā)電機(jī)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下運(yùn)行附件。變速箱還允許最佳的附件操作速度并為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)提供足夠的扭矩而不需要高皮帶張力或高電動(dòng)機(jī)扭矩。單獨(dú)的摩擦元件提供發(fā)動(dòng)機(jī)的接合以及附件驅(qū)動(dòng)速比的改變。通過(guò)以下詳細(xì)的說(shuō)明、權(quán)利要求和附圖，優(yōu)選實(shí)施例的適用范圍將變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)理解的是，雖然說(shuō)明書(shū)和示例性實(shí)施例指出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但其僅通過(guò)示例的方式給出。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)描述的實(shí)施例和例子所作的各種改變和修改將變得顯而易見(jiàn)。


參考以下說(shuō)明，并結(jié)合附圖，本發(fā)明將更容易理解，其中圖I是用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖I的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的橫截面；圖3是表示對(duì)于每一種驅(qū)動(dòng)情況的制動(dòng)器、離合器和超越離合器的操作狀態(tài)的圖表;圖4表示對(duì)于每一種驅(qū)動(dòng)情況的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的行星齒輪組的組件的相對(duì)速度和扭矩；以及圖5表示對(duì)于每一種驅(qū)動(dòng)情況的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器、離合器、起動(dòng)-發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和附件的相對(duì)速度和扭矩。
具體實(shí)施方式
·現(xiàn)在參照附圖，圖I所示的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10包括動(dòng)力源12，例如發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)軸14 ;附件16 ;空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)17 ;能夠在可逆的轉(zhuǎn)動(dòng)方向操作的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18 ;兩個(gè)行星齒輪組20、22 ;三個(gè)超越離合器(OWC) 24、26、28 ;摩擦制動(dòng)器30 ;摩擦離合器32 ;皮帶輪34 ;與皮帶輪接合的驅(qū)動(dòng)皮帶38 ;以及套軸40。盡管圖I僅具體示出了通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶38接合的空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)17和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18，但可以可驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)皮帶38的其它附件16也可以包括但不限于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵等等。發(fā)動(dòng)機(jī)軸14通過(guò)軸72可驅(qū)動(dòng)地連接到行星齒輪組20，行星齒輪組20包括連接到離合器30的太陽(yáng)齒輪44 ;連接到OWC 26,28的環(huán)形齒輪46 ;連接到軸72的支架48 ；以及支承在支架48上并與環(huán)形齒輪46和太陽(yáng)齒輪44嚙合的行星小齒輪50。軸40可驅(qū)動(dòng)地連接到行星齒輪組22，行星齒輪組22包括連接到軸40、OWC 24和皮帶輪34的太陽(yáng)齒輪54 ;固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形齒輪56 ;通過(guò)OWC 28連接到環(huán)形齒輪46的支架58 ；以及支承在支架58上并與環(huán)形齒輪56和太陽(yáng)齒輪54嚙合的行星小齒輪60。圖2表示軸承36在軸40上支承皮帶輪34，軸承36是圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸14的套軸。環(huán)形齒輪56通過(guò)花鍵連接62固定到固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼64。太陽(yáng)齒輪54 (i)通過(guò)花鍵連接66固定到皮帶輪34，(ii)形成OWC 24的外環(huán)，以及(iii)由軸承68、70支承在與支架48 一體成形的輸入軸72上。摩擦制動(dòng)器30可以包括由花鍵連接固定到太陽(yáng)齒輪44的制動(dòng)帶74，制動(dòng)帶74與制動(dòng)鼓76交替地接合和分離。制動(dòng)鼓76由滾針軸承78、80支承在輸入軸72上。固定到外殼64的外殼82由軸承84支承在輸入軸72上。太陽(yáng)齒輪54由軸承86支承在外殼64上。圖3是表示對(duì)于四種驅(qū)動(dòng)情況中的每一種的制動(dòng)器30和離合器32的接合和分離狀態(tài)以及OWC 24、28、26的驅(qū)動(dòng)和超越狀態(tài)的圖表。操作中，在第一驅(qū)動(dòng)情況中，當(dāng)制動(dòng)器30分離時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)12通過(guò)包括發(fā)動(dòng)機(jī)軸14、OffCl 24、驅(qū)動(dòng)皮帶38和皮帶輪34的動(dòng)力路徑以相對(duì)低的速度在向前轉(zhuǎn)動(dòng)方向上驅(qū)動(dòng)附件16和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18。在第一驅(qū)動(dòng)情況的操作過(guò)程中，附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10產(chǎn)生直接的驅(qū)動(dòng)情況，其中以發(fā)動(dòng)機(jī)速度驅(qū)動(dòng)附件16和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18。在第二驅(qū)動(dòng)情況中，S卩，當(dāng)制動(dòng)器30接合并且齒輪組20的支架48由發(fā)動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)時(shí)，環(huán)形齒輪46最好以發(fā)動(dòng)機(jī)速度的約I. 5倍超速驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)高的速度在向前轉(zhuǎn)動(dòng)方向上驅(qū)動(dòng)附件16和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18。動(dòng)力通過(guò)包括發(fā)動(dòng)機(jī)軸14、輸入軸72、支架48、環(huán)形齒輪46、0WC326、軸40、驅(qū)動(dòng)皮帶38和皮帶輪34的動(dòng)力路徑從發(fā)動(dòng)機(jī)12傳遞。單向離合器26通過(guò)軸40、驅(qū)動(dòng)皮帶38和皮帶輪34將動(dòng)力傳遞至起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18。動(dòng)力還可以通過(guò)離合器32傳遞至空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)17并且動(dòng)力還可以通過(guò)位于皮帶輪34和另一附件之間的驅(qū)動(dòng)路徑中的任何其它離合器傳遞。在第三驅(qū)動(dòng)情況中，當(dāng)制動(dòng)器30分離時(shí)，如果離合器32接合，作為電動(dòng)機(jī)操作的起動(dòng)發(fā)電機(jī)18直接驅(qū)動(dòng)附件16和空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)17。起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18的速度最好等于附件16的速度。在第四驅(qū)動(dòng)情況中，當(dāng)制動(dòng)器30接合時(shí)，離合器32分離并且發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，作為電動(dòng)機(jī)操作的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18在發(fā)動(dòng)機(jī)重啟之前通過(guò)包括皮帶輪34、驅(qū)動(dòng)皮帶38、軸40、太陽(yáng)齒輪54、支架58、0WC2 28、環(huán)形齒輪46、支架48、輸入軸72和發(fā)動(dòng)機(jī)軸14的驅(qū)動(dòng)路徑啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)12。由于保持不轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形齒輪54以及由起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶38驅(qū)動(dòng)的齒輪組22的太陽(yáng)齒輪54，以起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18的速度的約O. 333倍減速驅(qū)動(dòng)支架58。單向離合器28將動(dòng)力從支架48傳遞至環(huán)形齒輪46。由于太陽(yáng)齒輪44保持不轉(zhuǎn)動(dòng)，支架48和發(fā)動(dòng)機(jī)12以起動(dòng)-發(fā)電機(jī)18的速度的約O. 222倍轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于齒輪組20、22的最佳β比率是2.0，β比率是環(huán)形齒輪的節(jié)徑(pitchdiameter)除以太陽(yáng)齒輪的節(jié)徑。圖4表示當(dāng)齒輪組20、22的β比率是2. O時(shí)，對(duì)于每一種驅(qū)動(dòng)情況的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的行星齒輪組的組件的相對(duì)速度和扭矩。圖5表示當(dāng)齒輪組20、22的比率是2. O時(shí)，對(duì)于每一種驅(qū)動(dòng)情況的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)器、離合器、起動(dòng)-發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和附件的相對(duì)速度和扭矩。依照專(zhuān)利法的規(guī)定，已經(jīng)對(duì)較佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，除了具體的說(shuō)明和闡述外，作為替換的實(shí)施例也可以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包含 第一動(dòng)力路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)低的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)； 第二動(dòng)力路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)高的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)； 第三動(dòng)力路徑，其中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)附件； 第四動(dòng)力路徑，其中起動(dòng)-發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)重啟之前啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，第一動(dòng)力路徑包括發(fā)動(dòng)機(jī)軸、固定到發(fā)動(dòng)機(jī)軸的單向離合器、可驅(qū)動(dòng)地連接到單向離合器的輸出的驅(qū)動(dòng)皮帶以及與驅(qū)動(dòng)皮帶接合并且可驅(qū)動(dòng)地連接到附件的皮帶輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含交替地打開(kāi)和關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)和皮帶輪之間的驅(qū)動(dòng)連接的離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，第二動(dòng)力路徑包括發(fā)動(dòng)機(jī)軸、包括連接到發(fā)動(dòng)機(jī)軸的輸入以及相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)軸的速度超速驅(qū)動(dòng)的輸出的行星齒輪組、連接到輸出的第二單向離合器、可驅(qū)動(dòng)地連接到單向離合器的輸出的驅(qū)動(dòng)皮帶以及與驅(qū)動(dòng)皮帶接合并且可驅(qū)動(dòng)地連接到附件的皮帶輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，行星齒輪組進(jìn)一步包括 連接到發(fā)動(dòng)機(jī)軸的輸入支架，所述支架支承小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)； 連接到第二單向離合器并與小齒輪嚙合的輸出環(huán)形齒輪； 與小齒輪嚙合并且交替地保持不轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽(yáng)齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含交替地打開(kāi)和關(guān)閉太陽(yáng)齒輪和不轉(zhuǎn)動(dòng)組件之間的驅(qū)動(dòng)連接的摩擦制動(dòng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，第三動(dòng)力路徑包括可驅(qū)動(dòng)地連接到附件的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含交替地打開(kāi)和關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)之間的驅(qū)動(dòng)連接的離合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，第四動(dòng)力路徑包括 起動(dòng)-發(fā)電機(jī)； 可驅(qū)動(dòng)地連接到起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的皮帶輪； 與皮帶輪接合的驅(qū)動(dòng)皮帶； 第二行星齒輪組，包括可驅(qū)動(dòng)地連接到驅(qū)動(dòng)皮帶的第二輸入軸以及相對(duì)于第二輸入的速度減速驅(qū)動(dòng)的第二輸出； 連接到第二輸出的第三單向離合器； 行星齒輪組，包括可驅(qū)動(dòng)地連接到第三單向離合器的輸出的輸入以及相對(duì)于輸入的速度減速驅(qū)動(dòng)并可驅(qū)動(dòng)地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)軸的輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于， 行星齒輪組進(jìn)一步包括連接到發(fā)動(dòng)機(jī)軸并支承小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出支架，連接到第三單向離合器的輸出并與小齒輪哨合的輸入環(huán)形齒輪，以及與小齒輪哨合并交替地保持不轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽(yáng)齒輪。
全文摘要
一種車(chē)輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括第一動(dòng)力路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)低的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，第二路徑，其中發(fā)動(dòng)機(jī)以相對(duì)高的速度驅(qū)動(dòng)附件和起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，第三路徑，其中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)附件，以及第四動(dòng)力路徑，其中起動(dòng)-發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)重啟之前啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B63/00GK102913322SQ201210258588
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者大衛(wèi)·A·詹森, 約翰·E·布里維克, 里德·A·鮑德溫 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司