專利名稱：具有cvt和電動機的混合動力式風扇驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用連續(xù)可變變速器的混合動力式風扇驅動器，該風扇驅動器具有兩種運行模式，一種機械模式和一種電動驅動模式。
背景技術：
隨著國家強制的燃油經濟性和排放法規(guī)的不斷地收緊，車輛生產商越發(fā)迫于壓力而去尋找提高燃油經濟性并且使內燃發(fā)動機的排放物降到最低的新技術。處于新型排放與燃油經濟性技術前沿的是車輛動力傳動系的電氣化。對于傳統(tǒng)上被直接與發(fā)動機速度相關聯(lián)的動力傳動系部件而言，電氣化實現(xiàn)了多種復雜的控制選擇。此外，已經提出的一些混合動力系統(tǒng)正引入新的燃料節(jié)省技術，例如起動/停止技術。車輛典型地包括一種冷卻系統(tǒng)，以便消散由車輛動力設備(如內燃發(fā)動機)產生的熱量。在典型的車輛中，冷卻系統(tǒng)將冷卻劑移動經過發(fā)動機。流經發(fā)動機的冷卻劑吸收熱量并傳輸其離開發(fā)動機。然而，來自冷卻劑的熱量最后必須通過使空氣經過散熱器而消散到空氣中。如果車輛正在以顯著的速度移動，則被迫經過散熱器的沖壓空氣經常是足夠冷卻散熱器的。然而，當車輛正以低速移動時，就要求風扇來移動空氣經過散熱器。這些冷卻風扇是以多種不同方式來驅動的。很多系統(tǒng)可供用于將來自發(fā)動機的動力傳輸至這些旋轉的冷卻風扇上。這些系統(tǒng)中的某些系統(tǒng)包括開/關離合器以及粘性風扇驅動器。通過這些裝置或系統(tǒng)，一種連續(xù)皮帶被用來將旋轉能量從車輛發(fā)動機傳輸?shù)竭@些風扇驅動系統(tǒng)的冷卻風扇上。對于協(xié)助車輛及發(fā)動機的熱管理的改進的風扇驅動系統(tǒng)存在一種需要。同樣對于能夠改善燃料經濟性并減小不希望的車輛排放物的熱系統(tǒng)存在一種需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種連續(xù)可變皮帶皮帶輪傳輸系統(tǒng)，這種傳輸系統(tǒng)具有兩種運行模式并且具體用于運行一個發(fā)動機冷卻風扇。該系統(tǒng)由一種雙皮帶輪組件組成，帶有在這兩個皮帶輪之間傳輸旋轉運動的一個連續(xù)皮帶。這些皮帶輪各自由前部槽輪和后部槽輪形成，這些槽輪限定了相反的多個圓錐形表面。這些皮帶輪之間的驅動比由這些槽輪的圓錐形表面之間的V形皮帶的位置所確定。本發(fā)明包括一種連續(xù)可變系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有兩種運行模式，一種機械模式和一種電動模式。一種模式提供了一種直接可變速度機械式驅動。第二種模式提供了對于風扇的直接電動式驅動。本發(fā)明包括一個橡膠皮帶連續(xù)可變變速器(CVT)風扇驅動器，該風扇驅動器在輸入側上具帶有離心配重皮帶張緊機構并且在輸出機構上具有直接起作用的電動槽輪控制機構。一個滾子螺桿機構被用來控制在輸出構件上的該后部槽輪的位置。一個電動機，如無刷式直流(BLDC)電動機，被用來電動地控制該滾子螺桿機構的致動。本發(fā)明可以管理車輛及發(fā)動機中的熱系統(tǒng)，并且同時可以改善燃料經濟性并減少不希望的車輛排放物。當根據(jù)附圖和所附權利要求來考慮時，本發(fā)明的另外的目的、特征和益處對于本領域普通技術人員而言將從優(yōu)選實施方案的以下說明中變得清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的CVT系統(tǒng)的示意圖。圖2是可以與本發(fā)明一起使用的CVT系統(tǒng)的輸出槽輪的一個實施方案。圖3展示了一種行星滾子螺桿槽輪定位機構。圖4是可以與本發(fā)明的一個實施方案一起使用的CVT輸入構件的放大視圖。圖5和圖6是一個放大視圖描繪了可以與本發(fā)明的一個實施方案一起使用的行星滾子螺桿機構的多個部件。圖7是圖2中所示的實施方案的一部分的一個放大透視部分截面。圖8是圖2中所示的實施方案的一部分的另一個放大透視部分截面。圖9展示了可以與本發(fā)明一起使用的一個棘爪構件的一個實施方案。圖10是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個混合動力式風扇驅動器的這些功能模式的圖
7J\ ο圖11是一個狀態(tài)轉換圖描繪了根據(jù)本發(fā)明的驅動模式轉換過程。圖12和圖13展示了與本發(fā)明的一個實施方案一起使用的棘爪式離合器機構。
具體實施例方式為了促進和理解本發(fā)明的原理的目的，現(xiàn)在將參見在圖中所展示的這些實施方案并且將使用特定的語言對它們進行說明。盡管如此，應理解在此并不旨在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包括在所展示的裝置和所說明的方法中以及本發(fā)明的原理的進一步應用中的任何替代方案以及其他修改，這些將是在本發(fā)明所涉及的領域中的普通技術人員通常會想到的。一般而言，本發(fā)明涉及用于驅動一種冷卻風扇的連續(xù)可變皮帶驅動系統(tǒng)，該驅動系統(tǒng)是具有兩種運行模式的混合動力式系統(tǒng)。優(yōu)選的實施方案具有一個第一機械模式，該機械模式包括一個橡膠皮帶連續(xù)可變變速器(CVT)，這種可變變速器具有由一個電動機特別是無刷直流(BLDC)電動機所驅動的一種速比控制。第二種模式是一種直接電動驅動模式，在該模式中CVT的輸出構件是由控制該機械驅動比的同一個BLCD電動機所驅動的。如對于大多數(shù)CVT系統(tǒng)，存在著兩個V形構件，一個驅動構件和一個從動構件。一個具有V形截面的連續(xù)皮帶被定位在這兩個V形槽輪之間。該皮帶被配置為與一對相對皮帶輪槽輪的面對的圓錐形摩擦表面相接合。CVT系統(tǒng)的連續(xù)可變特征是通過改變特定皮帶輪的這些槽輪之間的距離來實現(xiàn)的。如果在這兩個皮帶輪之一上這些槽輪是被移動分開，則該V形皮帶徑向地向內移動到一個較低的樞轉旋轉半徑上。如果這些槽輪被移動得更靠近一起時，這些圓錐形表面將V形皮帶徑向地向外推動，這樣使該皮帶跨在較大的直徑上。有時CVT系統(tǒng)被稱為“無限可變的變速器”系統(tǒng)，因為事實上該V帶幾乎可以被定位在任何無限范圍的半徑處，該半徑取決于這些圓錐形皮帶輪槽輪之間的距離。
通過本發(fā)明，一種連續(xù)可變皮帶驅動系統(tǒng)優(yōu)選地被用來驅動一個冷卻風扇。這就允許通過對這些槽輪進行調節(jié)從而確立一個適當?shù)钠П?，來使冷卻風扇的轉速與冷卻發(fā)動機所要求的量值相當。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的混合動力式風扇驅動系統(tǒng)在圖1中被示意地示出并且總體上由參考數(shù)字10表示。這個系統(tǒng)包括一個輸入槽輪驅動組件12以及一個輸出槽輪驅動組件14。一個冷卻風扇16被直接連接到該輸出槽輪組件上的固定槽輪構件18 上并且由其直接驅動。該冷卻風扇16典型地被鄰近車輛散熱器(未示出)定位。這個輸入槽輪構件組件12被直接連接到發(fā)動機20上并且以發(fā)動機的輸入轉速來驅動。一個連續(xù)皮帶22 (優(yōu)選為一個橡膠皮帶)被定位在這兩組槽輪12與14之間。該皮帶優(yōu)選地呈V形并且可以用多種已知的構型和材料來制成。皮帶是通過與驅動構件組件12 的皮帶輪摩擦接觸而被驅動的。同樣地，槽輪組件14的從動構件是通過與該旋轉皮帶的摩擦接觸而被推動的。驅動構件組件12包括一個驅動軸24，該驅動軸可以被構形為安裝到發(fā)動機上，如通過安裝構件26。從動槽輪構件組件14具有一個軸觀，該軸具有被附接到用于相對于該輸入槽輪構件改變比值的可移動的槽輪構件32上的一個電動機30。在圖2中更詳細地示出了一個優(yōu)選的此種類型的從動槽輪構件組件。根據(jù)本發(fā)明的本實施方案的CVT皮帶驅動系統(tǒng)所起的作用不同于典型的CVT驅動系統(tǒng)。傳統(tǒng)的CVT驅動系統(tǒng)使用一個向心離心配重系統(tǒng)來進行該輸入構件上的比值控制， 并且通過該輸出構件上的一個彈簧使皮帶張緊。因為本發(fā)明要求直接電動控制，這些功能被反向于是電動致動器被整合在輸出構件中。圖2展示了被用來控制風扇驅動比的一個輸出構件。一個電動機30被用來轉動一個行星滾子螺桿機構40 (在圖3中示出)，這個螺桿機構使后部槽輪32軸向地移動并且改變驅動比。當輸出構件上的這些槽輪移動得更靠近一起時，皮帶被驅使到這些槽輪上的一個較大半徑。因為皮帶具有一個固定長度并且在輸入構件與輸出構件之間存在一個固定中心距離，該皮帶迫使槽輪在輸入構件上分開并且移動到這些輸入槽輪上的一個較小的半徑，從而有效地減小驅動比。這些槽輪面上的、在內徑處的一組自由轉動表面構件42在輸入構件上產生一個脫離接合機構45。這在圖4中示出。多個軸承構件44允許這些表面構件42自由旋轉。隨著驅動器移動至較小的比值，皮帶最終會這些自由轉動構件42上運行而這使得該輸出構件脫離接合。當希望該從動槽輪機構單獨地由電動機來運行時，該輸入機構能以此種方式脫離接合。如所指示的，一個電動機30被整合在輸出構件14之中用于控制該驅動比。對于混合動力式操作，一個無刷直流(BLDC)電動機優(yōu)選地被用于調節(jié)槽輪位置，盡管可以使用其他電動機，如一臺步進電動機。一個離合機構被整合以便選擇性地驅動該槽輪定位機構， 亦或直接驅動該輸出構件上的后部槽輪。因為該裝置采用了一個脫離接合機構，該電動機可以驅動該槽輪至一個機械地脫離接合的位置。此處，該離合器機構使與后部輸出槽輪連接的位置致動器與BLDC電動機斷開連接，而將后部槽輪直接連接到BLDC電動機上，從而能夠使風扇電動地驅動。根據(jù)此實施方案的CVT系統(tǒng)提供了一種直接可變速度機械式驅動，這種直接可變速度機械式驅動通過改變該驅動比而不是通過一個滑移離合器來實現(xiàn)可變速度。本發(fā)明不具有“滑動熱量”而因此不需要散熱器鰭片或用于消散熱量的其他裝置。通過滑動離合器系統(tǒng)，典型地利用控制邏輯來避免離合器在產生過度滑動的區(qū)域中運行。這通常要求離合器在與冷卻車輛所理想的速度所不同的速度下運行。通過本發(fā)明，除了皮帶進入或離開皮帶輪槽輪產生熱量之外不會產生其他的熱量。其結果是，該裝置能夠實現(xiàn)高達97%的機械驅動效率。本發(fā)明因此提供了在所有操作條件下車輛冷卻所要求的理想風扇轉速。該脫離接合機構45允許風扇完全與發(fā)動機脫離接合。這允許風扇完全停止而不是繼續(xù)以多數(shù)機械風扇驅動器的典型脫離接合速度每分鐘幾百轉來旋轉。通過本發(fā)明，以及機械地改變驅動比以及使風扇超速轉動的能力，該風扇的尺寸可以變得更小并且在低發(fā)動機轉速下仍提供必需的空氣流動。這提供了熱交換器包甚至車輛正面的開口的靈活性和尺寸確定，從而影響車輛空氣動力學特性。此外，使用CVT機構而使風扇尺寸減小的能力完善了電動驅動模式，因為較小的較低扭矩的風扇更好地適用于由電動機來直接驅動。如圖3所示，從動構件14的這兩個槽輪18和32被安裝在一個中央轉軸或軸構件 28上。前部槽輪18被固定地緊固到軸或轉軸觀上，而后部槽輪32被滑動地定位在轉軸構件洲上。后部槽輪典型地被花鍵連接到軸上于是它不相對于該軸旋轉。轉軸觀通過球軸承四和滾針軸承31被可旋轉地安裝到該安裝殼體27上。圖3還描繪了優(yōu)選的行星滾子螺桿機構40，該螺桿機構被用來控制后部槽輪在該輸出構件上的位置。這提供了將旋轉運動從電動機轉換成控制該CVT驅動比的線性運動的一種高效的方法。該行星滾子螺桿機構40提供了沒有滑動摩擦地將旋轉轉化為線性運動。該行星滾子螺桿機構還不需要重復循環(huán)元件并且它具有比滾珠絲杠高得多的速度和承載能力。另外，滾子螺桿致動器無法被向后驅動。這意味著為了將致動器保持在一個給定位置不要求保持扭矩以及伴隨而來的附加電力抽取。該滾子螺桿機構包括一個滾子螺桿殼體60以及多個滾子構件62。這些部件在圖 5和圖6中被較好示出。這些滾子構件旋轉并且被多個間隔件63和多個固定卡扣環(huán)61保持在位，如在圖7中被較好示出。優(yōu)選的是提供六至八個滾子構件62。該滾子螺桿殼體60 圍繞其外表面具有多個齒或花鍵64。這些花鍵64被嚙合在滾子螺桿套筒構件68中的對應凹槽66中。該滾子螺桿殼體60在軸向方向上相對于滾子螺桿套筒構件68移動(平移)。 這進而軸向地平移后部槽輪32，并且進而改變了驅動比和風扇轉速。電動機30被整合在從動軸組件安裝殼體44之中。當轉子組件轉動時，該電動機通過花鍵界面驅動該行星式螺桿機構。這些行星滾子螺桿構件62在滾子螺桿殼體60內部滾動并且通過多個間隔環(huán)而保持在有角度的位置中。當殼體構件60旋轉時，它通過這些行星滾子螺桿構件而沿一個螺紋套管構件84平移。該行星滾子螺桿機構40中的套筒構件84具有一個螺紋表面，該螺紋表面與這些滾子構件62上的環(huán)形槽相互作用。這些螺紋是螺旋形螺栓式螺紋。因為套筒構件84是固定的，這些螺紋的作用是旋轉這些滾子構件62并在軸向方向上將其平移。這些滾子構件62上的凹槽63同樣可以是螺旋式螺紋，這樣它們將跟隨套筒構件 84上的螺旋式螺紋。然而，優(yōu)選的是，這些滾子構件上的凹槽63是具有對應脊的簡單的直的環(huán)形凹槽，而不是螺栓式螺紋。為了允許這組6至8個滾子構件軸向地停留在位，這些凹槽63在該組中依次序的每個滾子構件上軸向地改變。凹槽改變的數(shù)量是由等式來確定的 螺紋節(jié)距/滾子構件數(shù)目。如果在套筒構件84上存在著用于螺栓式螺紋的不止一個起點， 那么凹槽變化的數(shù)量是由等式確定的(螺紋節(jié)距X起點的數(shù)目)/滾子的數(shù)目。同樣，如圖5和圖6所示，套筒構件60具有一系列的環(huán)形脊61。這些脊與這些滾子構件62上的深槽67相配合。這些配合的脊和深槽使這些滾子構件和套筒構件在軸向上保持對齊。電動機30包括一個定子72和一個轉子74。轉子被連接到一個轉子殼體76上。 球軸承80和滾子軸承82允許該轉子殼體76相對于這些殼體構件44和27進行旋轉。當電動機被通電時，轉子殼體76與轉子一起旋轉。一組棘爪構件90被樞轉地附接到轉子殼體 76上并且被多個彈簧構件93偏置在朝向中心軸構件觀的方向上。這些棘爪構件90接合了滾子螺桿套筒構件68中的多個槽口 79從而使得套筒構件68與轉子殼體76 一起旋轉。 這形成了將扭矩從殼體76傳輸?shù)教淄矘嫾?8上的一個棘爪離合器機構。這進而使得行星滾子螺桿機構40產生旋轉，這種旋轉進而使這些滾子構件62在軸向方向上驅動該滾子螺桿殼體60。滾子螺桿殼體60在朝向后部套筒構件32的方向上的軸向平移作用于止推軸承81 上，從而驅使槽輪構件32朝向前部固定槽輪構件18。這迫使V形傳動皮帶構件22徑向向外改變該冷卻風扇16的速度。當需要在另一個方向上改變風扇的速度時，電動機30被反向，從而將該行星滾子螺桿機構向右驅動。皮帶22在后部槽輪構件32上的力迫使槽輪構件32離開該前部槽輪構件18。這進而改變了皮帶的驅動比并且因此改變了風扇速度。電動機30是可反轉的電動機并且被用來驅動后部槽輪32在兩個方向上滑動。對于電動驅動模式，提供了第二組棘爪構件92。如圖8中所示，這些棘爪構件92被樞轉地附接到棘爪間隔構件94上。這些棘爪構件是被彈簧93朝向中心軸構件觀來彈簧偏置的。圖9中示出了代表性棘爪構件90、92。這些棘爪構件被定位在間隔構件94的相反的側面上。這兩組棘爪構件是被彈簧偏置朝向軸觀的。這些棘爪構件92被適配為接合該驅動套筒構件77中的多個槽口 83。(這些槽口 83在圖7和圖13中示出)。如在圖3中所示，該驅動套筒構件77被連接到后部槽輪構件 32上。通過電動機30的迅速加速，對這些棘爪構件92的這種彈簧偏置被離心力所克服并且這些棘爪構件接合這些槽口 83。這允許電動機30直接驅動(旋轉)該后部槽輪32。為此目的，該脫離接合機構45也被啟用。為了使皮帶與這兩個皮帶輪機構脫離接合，該輸出皮帶輪機構上的后部槽輪構件 32在軸向上被盡可能遠地朝向固定前部槽輪構件18滑動。這將皮帶22移動得在徑向上盡可能遠離該中心軸構件觀，這進而使皮帶22被迫使在徑向上向內抵靠該輸入構件上的軸對。當皮帶構件22被位于那個位置時，它停歇在這些自由旋轉表面構件42上并且與輸入脫離接合。如以上所指示的，當皮帶22被脫離接合時，混合動力式風扇驅動系統(tǒng)僅通過電動機來運行。由于這種棘爪離合器機構，該電動機被該驅動套筒構件直接連接到后部槽輪上。 于是后部槽輪32的旋轉引起前部槽輪18的旋轉以及風扇16的旋轉。同樣，當風扇正通過電動機運行時，風扇的轉速與電動機的轉速相同。當風扇驅動器被切換或者改變回到機械模式時，電動機的旋轉被反向。這允許這些棘爪92與驅動器套筒構件77脫離接合并且返回到它們被偏置的停歇位置。如以上所指示的，圍繞驅動器套筒構件77的內部圓周提供了多對槽口 83。這在圖 13中最清楚示出。優(yōu)選的，存在三對槽口 83，這些槽口在圓周上被間隔開以便與這三個棘爪構件92相配合。這些對槽口中的每一對都在每個旋轉方向上具有一個槽口。這允許這種離合器機構在電動機30的正向或反向方向上將電動機與驅動器套筒構件相配合。這些槽口中的每一個都具有一個外懸唇緣85，該外懸唇緣在旋轉過程中被用來將這些被相反偏置的棘爪92限制在槽口 83中。為了接合該驅動套筒構件77中的這些棘爪構件92并且因此通過電動機模式來運行風扇驅動器，該模式的轉子被迅速加速，這使得這些棘爪構件92徑向上向外地翻轉并且克服來自這些彈簧構件93的徑向向內的偏置力。一旦這些棘爪構件被槽口中的唇緣85捕到，這些棘爪構件就被用來使得該驅動器套筒構件77以及槽輪構件32旋轉。當多個棘爪構件90被接合時，多個棘爪構件92進行自由輪旋轉。環(huán)形板構件96 將這些棘爪構件限制在位。優(yōu)選的是，在一個離合器機構中存在三個棘爪構件90并且在另一個離合器機構中存在三個棘爪構件92。然而，可以利用另一個數(shù)目的棘爪構件和槽口。圍繞套筒構件68的外部圓周提供了多對槽口 79。這在圖12中最清楚示出。優(yōu)選的，存在三對槽口 79，這些槽口在圓周上被間隔開以便與這三個棘爪構件90相配合。這些對槽口中的每一對都在每個旋轉方向上具有一個槽口。這允許這種離合器機構將套筒構件 68與轉子殼體76相連接而無論電動機30的旋轉方向。因為這些棘爪構件90被徑向向內地朝向中心軸構件觀偏置，當電動機正在旋轉時該離合器機構將自動接合。后部槽輪構件32另外優(yōu)選地與前部和后部引導環(huán)(圖3中示出但沒有標號)結合，這些引導環(huán)通過一種緊密運行的裝配而與花鍵軸觀同中心地配合以使槽輪的擺動最小化。電動機30由功率源100來供電，該功率源由車輛(圖3)的電控單元(ECU) 102來控制。一個或多個傳感器104將相關的數(shù)據(jù)(如冷卻劑溫度)提供給這個用于控制冷卻風扇轉速的E⑶。風扇的轉速是通過使用一個齒輪感應式霍爾效應裝置(HED) 106來測量的。這在圖3和圖7中示出。這個HED被定位在殼體27中并且被采用來讀出和確保來自齒輪108 的測量值。這個齒輪108被附接到旋轉控制軸構件觀上。一個或多個離心配重50被附接到輸入構件上并且提供了用于CVT系統(tǒng)的一個張緊系統(tǒng)。這在圖2和圖4中示出。這個離心配重系統(tǒng)被設計為使得當比值增加時，這些配重從輸入構件的旋轉中心進一步移出。這些離心配重50在一端46處被樞轉地附接到軸M 的一部分上，并且鄰近另一端被一個彈簧偏置構件48連接到后部槽輪49上。前部槽輪構件33是靜止的。通過這個系統(tǒng)，該離心配重系統(tǒng)可以被優(yōu)化為與所希望的皮帶張力映射圖相匹配。所相信的是，在本發(fā)明的多數(shù)運行條件下防止滑動所需要的皮帶張力將小于在最高驅動比和輸入速度下所要求的張力的10%。因此，該張緊機構被預期來改善皮帶壽命。根據(jù)本發(fā)明的混合動力式風扇驅動器的這些功能模式在圖10中通過圖形的形式示出。直接的1 1的驅動曲線被標識為120。最大機械驅動比由曲線122示出而最小機械驅動比由曲線IM示出。基本機械驅動是由陰影區(qū)域1 示出。該機械驅動(由控制器限制)是通過區(qū)域1 示出。在正向方向上的電動驅動由陰影區(qū)域130示出，而在反向方向的電動驅動是由陰影區(qū)域132示出。用于混合動力式風扇驅動器的模式轉變過程是在圖11中示出并且總體上由參考數(shù)字150表示。描繪了用于機械驅動和電動機驅動(即有正向又有反向)二者的混合動力式風扇驅動器的所有不同模式。如在圖11中闡明的混合動力式風扇實施方案的功能和操作的說明被闡明如下。在車輛啟動的200處，當鑰匙被插入并且被開啟時202，冷卻風扇不運行204。對于機械驅動模式其中風扇轉速增加210，電動機74慢慢加速并且這些正向棘爪90接合套筒構件68中的多個槽口 79。這在框212中示出。電動機30在正向方向上轉動。當風扇已經達到適當?shù)睦鋮s速度時，機械驅動器處于“保持比值”位置220。為了達到這個位置，電動機30停止，電動機被速地反向以便使得這些棘爪90脫離接合并且然后停止。這在框222中示出。如果希望從“保持比值”位置增加風扇的轉速，則電動機在正向方向上慢慢加速并且這些反向棘爪接合這些滾子螺桿驅動器槽口。這在框224中示出。當要求降低風扇轉速時，該機械驅動器處于“降低比值”位置230。電動機轉子在反向方向上被慢慢加速并且這些反向棘爪接合了這些滾子螺桿驅動器槽口。這在框232中示出。當希望使風扇的轉速返回到其保持比值位置220時，電動機被停止并且然后被反向以便使得這些棘爪脫離接合。電動機然后被再次停止。這在框234中示出。當車輛達到其目的地并且發(fā)動機被關閉時，電動機停止并且然后被反向以便使這些棘爪脫離接合。電動機隨后被停止并且于是風扇被停止204。這在框MO中示出。為了啟用電動驅動模式250，電動機在使轉子加速的正向方向上快速驅動。這使得這些棘爪92與驅動器套筒構件77上的這些槽口 83接合。這在框252中示出。如果需要停止風扇的旋轉，那么電動機30被停止。這些旋轉部件的慣量將使得這些棘爪與驅動器套筒構件77脫離接合。這在框254中示出。如果操作者想要關閉車輛，則鑰匙被轉動到其關閉位置。這在框256和258中示出。發(fā)動機將隨著時間而冷卻下來。還有可能使得電動機在反向方向上驅動。這在框沈0中示出。為了從風扇停止位置實現(xiàn)這種驅動，電動機的轉子被迅速加速。這接合了驅動器套筒構件77中的這些反向棘爪。這在框沈2中示出。當希望風扇的旋轉停止時，停止電動機。這個風扇慣量將使這些棘爪脫離接合。這在框沈4中示出。盡管本發(fā)明已經相對于優(yōu)選實施方案進行了說明，還應該理解的是本發(fā)明并不受限于此，因為可以在其中加以修改和改進，而這些修改和改進是在通過以下權利要求詳細說明的本發(fā)明的全部范圍之內。
權利要求
1.一種用于驅動冷卻風扇的混合動力式系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個驅動構件，具有一對槽輪構件和一個第一旋轉軸構件，所述軸構件被連接到一個旋轉運動源上；一個從動構件，具有一對槽輪構件和一個第二旋轉軸構件，所述這對槽輪構件的一個第一槽輪構件被緊固地附接到所述第二旋轉軸構件上，并且所述這對槽輪構件的一個第二槽輪構件被滑動地連接到所述第二旋轉軸構件上；一個皮帶構件，被連接在所述驅動構件與所述從動構件之間；一個風扇構件，被附接到所述從動構件上的所述這對槽輪構件的所述第一槽輪構件上；一個槽輪致動系統(tǒng)，用于使在所述驅動構件上的所述這對槽輪構件的所述第二槽輪構件沿所述第二旋轉軸構件軸向地滑動；所述槽輪致動系統(tǒng)包括一個電動機和一個行星滾子螺桿機構；以及一個離合器機構，用于允許所述電動機單獨地驅動所述從動構件。
2.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述驅動構件具有至少一個離心配重以便為該皮帶驅動系統(tǒng)提供張緊。
3.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括在所述驅動構件上的一個皮帶脫離接合機構。
4.如權利要求3所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述皮帶脫離接合機構包括一對自由轉動的表面構件。
5.如權利要求4所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括多個軸承構件用于允許所述這對自由轉動的表面構件獨立于所述驅動構件的旋轉。
6.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述皮帶構件是一種V形皮帶構件。
7.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括一個霍爾效應裝置用于測量所述第二旋轉軸構件的旋轉速度。
8.如權利要求7所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述霍爾效應裝置還測量所述風扇構件的速度。
9.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述電動機是一個無刷直流電動機。
10.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括一個槽輪驅動構件被附接到所述從動構件上的所述這對槽輪構件的所述第二槽輪構件上，并且所述離合器機構選擇性地將所述槽輪驅動構件直接連接到所述電動機上。
11.如權利要求10所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述離合器機構是一種棘爪式離合器機構。
12.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述離合器機構是一種棘爪式離合器機構。
13.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述電動機包括一個定子構件和一個轉子構件，并且進一步包括一個轉子殼體構件被附接到所述轉子構件上并且可與其一起旋轉。
14.如權利要求13所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括一個槽輪驅動構件被附接到在所述從動構件上的所述這對槽輪構件的所述第二槽輪構件上，并且所述離合器機構是帶有多個棘爪構件的一種棘爪式離合器機構，所述槽輪驅動構件具有多個槽口用于與所述棘爪構件相配合。
15.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述行星滾子螺桿機構包括一個滾子螺桿殼體構件，一個螺紋套筒構件以及多個滾子構件。
16.如權利要求15所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述螺紋套筒構件具有多個螺旋式螺栓螺紋并且所述滾子構件具有多個環(huán)形脊構件。
17.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，進一步包括一個止推軸承被定位在所述行星滾子螺桿機構與所述這對槽輪構件的所述第二槽輪構件之間。
18.如權利要求1所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述電動機具有一個定子構件、一個轉子構件，以及一個轉子殼體構件；并且所述電動機進一步包括一個第二離合器機構用于選擇性地將所述轉子殼體構件接合到所述行星滾子螺桿機構上。
19.一種用于驅動車輛發(fā)動機輔件構件的混合動力式系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個驅動構件，具有一對槽輪構件和一個第一旋轉軸構件，所述軸構件被連接到一個旋轉運動源上；一個從動構件，具有一對槽輪構件和一個第二旋轉軸構件，所述這對槽輪構件的一個第一槽輪構件被緊固地附接到所述第二旋轉軸構件上，并且所述這對槽輪構件的一個第二槽輪構件被滑動地連接到所述第二旋轉軸構件上；一個皮帶構件，被連接在所述驅動構件與所述從動構件之間；一個輔件構件，被附接到所述從動構件上的所述這對槽輪構件的所述第一槽輪構件上；一個槽輪致動系統(tǒng)，用于使在所述驅動構件上的所述這對槽輪構件的所述第二槽輪構件沿所述第二旋轉軸構件軸向地滑動；所述槽輪致動系統(tǒng)包括一個電動機和一個行星滾子螺桿機構；以及一個離合器機構，用于允許所述電動機單獨地驅動所述從動構件。
20.如權利要求19所述的混合動力式系統(tǒng)，其中所述輔件構件包括一個風扇構件。
全文摘要
一種混合動力式輔件驅動系統(tǒng)具有兩種運行模式，一種機械模式和一種電動模式。該輔件典型地是一個冷卻風扇。一種連續(xù)可變機械式皮帶傳動機構按照一種運行模式來驅動該輔件。一個電動機與被用來將旋轉運動轉換成軸向運動的一個行星滾子螺桿機構一起用于改變槽輪的位置并因此改變驅動比。當脫離接合這種機械驅動模式時，可以實用該電動機來以第二種模式驅動該輔件。
文檔編號F16H9/00GK102575562SQ201080045875
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權日2009年10月17日
發(fā)明者J·L·羅比 申請人:博格華納公司