CN101151476B - 摩擦轮致动器 - Google Patents
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Abstract
可以与吸热发动机的驱动器(1)配合的致动器(13)，其中所述发动机包括电源(3)和可拆卸辅助设备(12)，所述致动器(13)包括盒状壳体(15)，在壳体(15)内部的、包括了减速轮系(42)的机动偏心轮组(18)，和偏心轮组(18)配合的臂(19)支承摩擦轮(14)，该摩擦轮(14)可以与辅助设备(12)以及动力源(3)配合，所述臂(19)可以在与辅助设备12接合位置和脱离位置间运动。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦轮致动器，该致动器可以与驱动辅助设备[W1]的吸热发动机的动力源相配合。
背景技术
众所周知，通过开关吸热发动机的一些辅助设备可以获得车辆的有益的能量节省。例如，在启动瞬间可以断开水泵，来让发动机尽快地达到额定温度。
为了这个目的，可以借助于可选择的机动摩擦轮致动器提供连接到动力源上的水泵，该致动器包括驱动单元和连接到驱动单元上的摩擦轮。例如，该动力源可以是辅助设备的传统驱动装置(其包括刚性连接在驱动轴上的滑轮)，至少一个连接在辅助设备上的滑轮，以及缠绕在滑轮上进行动力传送的皮带。
特别地是，该摩擦轮可以与皮带的背面相配合，所述皮带沿着驱动轴的滑轮的弯曲弧形缠绕；并且该摩擦轮可在致动器的作用下运动，选择性地通过摩擦与滑轮接合，该滑轮不与皮带配合而是连接在水泵的轴上。
由线性水力致动器驱动的摩擦轮致动器已为大众所知，然而所述线性水力致动器会因为在垂直于杆轴的方向上所受的震动和撞击而被损坏，从而引起可靠性问题。此外，线性驱动器缺乏对于摩擦轮位置的控制性，并且在动态情况下的响应时间太长。
EP-A-1464870公开了具有权利要求1前序部分的特征的摩擦轮致动器。
发明内容
本发明的一个目的是要实现一个摩擦轮致动器，该摩擦致动器没有上述缺点并且结构紧凑。
本发明的目的通过权利要求1定义的摩擦轮致动器实现。
附图说明
为了更利于理解本发明，在此描述了一个优选实施例，仅仅作为一个非限制示例，并参考附图，其中：
-图1所示为包括根据本发明的致动器的驱动装置的正视图；
-图2所示为根据本发明的致动器的局部透视图，其中为了清楚起见省略了细节；
-图3所示为图2沿线III-III的横截面；
-图4所示为图1中第一个细节放大的透视图；
-图5和图6所示为图1中致动器的第二个细节放大的透视图；
-图7所示根据进一步实施例的图1的一个细节的透视图；
-图8所示为本发明的致动器的电动机控制电路的电路图；
-图9所示为示出传送至致动器的电动机的电流的图。
具体实施方式
在图1中编号1指明，作为一个整体，内燃机2的各辅助设备的驱动装置，其包括皮带驱动器3和由皮带驱动器3驱动的摩擦轮驱动器4。
该皮带驱动器2包括与发动机2的机轴6构成一体的滑轮5，连接在相应辅助设备8上的两个滑轮7，以及缠绕在滑轮5和7上、在驱动轴6和辅助设备8之间传送动力的多-V型皮带9。
特别地是，皮带9处在张紧轮10的压力下，其背面9a与滑轮5和7径向相对，并且和摩擦轮驱动器4配合或联动(cooperate)。其中摩擦轮驱动器4包括连接到可脱离的辅助设备12上、有固定轴A的从动滑轮11和有绕轴B转动的摩擦轮14的致动器13，其中轴B平行于轴A，致动器13可以在接合和脱离位置间运动，其中在接合位置时，摩擦轮14可以和背面9a以及从动滑轮14联动，在脱离位置时，摩擦轮14只和背面9a联动。
此外，致动器13包括了形成内腔16和侧孔17的固定盒状壳体15，腔16内部的偏心组18以及伸出孔17外的活动臂19。其中，活动臂19具有连接到偏心组18的端部20和末端盒形部21，其中末端盒形部21部分罩住摩擦轮14形成了轴B，并且有各自的圆周开口22，以能够让摩擦轮14和皮带9以及从动滑轮11接触。
尤其，(图2)壳体15包括基本是杯形的底座23和封闭外壳24。其中外壳24刚性连接在底座23上并可以脱离底座23。底座23罩住偏心轮组18并界分了孔17，该孔17可以由一个柔性空心套筒25密封闭合以防污染物，其中该套筒一端连接臂19，另一端连接壳体15。
壳体15的底座23包括圆形冠面端壁26，从端壁26垂直伸出、界定了腔28的管状元件27，以及与管状元件27同心、容纳了电动机30的第二个管状元件29。
此外，壳体15包括可打开的盖31，盖31能闭合腔28。腔28在外壳24的相反部分阻住了发动机30，并且有内置的、电动机30的补给接头32，可连接到车载的电力系统上。这些将在下文中详细描述。
发动机30由绕管状元件27的轴C旋转的小齿轮41驱动偏心轮组18。偏心轮组18包括双层减速周转轮系42，该轮系置于与发动机30有关的盖31的对面，并有一个太阳轮43、三个120°分布的行星轮44、两个180°分布的行星轮45和相应地支承行星轮44、45的两个齿轮支架46、47。此外，偏心轮组18包括在轮系42径向外部的偏心轮48和两个冠状齿轮49、50，其中两个冠状齿轮49、50的内齿分别一体在管状元件27上、与偏心轮48一起、与轮系42啮合。
尤其，偏心轮48有内部圆柱形面51，该面51有与轴C一致的轴，而外部圆柱形面52有与轴C平行、相距一个偏心距“e”的轴D。内部圆柱形面51与管状元件27旋转接合，而外部圆柱形面52与端部20的圆形壳体53旋转接合。
偏心轮48通过小齿轮41由轮系42(图3)驱动。其中，小齿轮41与接合在冠状齿轮49上的行星轮44啮合，其中冠状齿轮49被固定在管状元件27上。每一个行星轮44都整体包括第一齿轮54和第二齿轮55，两齿轮绕同一个轴E转动，并一体有齿轮支架46，两齿轮相应的齿数是Z1和Z2，其中Z1大于Z2。齿轮54直接啮合小齿轮41，而齿轮55啮合冠状齿轮49。
轮系42的第二层相对于齿轮支架46与第一层交叠。所述第二层包括与齿轮支架46一体的太阳轮43，与太阳轮43和冠状齿轮50配合的行星轮45，以及刚性齿轮支架48，该支架可脱离地与管状元件27接合，该管状元件在孔17的对面部分，并与行星轮45交叠。
尤其，相对于齿轮支架46太阳轮43在行星轮44的对面部分，而齿轮支架47由管状元件27支承、与轴C平行。该支架47包括径向支承了齿轮支架46旋转的销56和连接在销56上、可以滑动支承平行于轴C的齿轮支架46的弹性制动环57。
因此，轮系42形成了一个可拆卸的组，齿轮支架47盖住了管状元件27的顶部。轮系42基本是盘状的，其直径和管状元件27的直径相等。此外，轮系42还包括径向相对的两个支承轴向附件58，两附件可以通过相应的共轭部58a夹紧固定。所述共轭部58a在管状元件27的轴端部分，面对外壳24，并且形成了在小齿轮41和冠齿轮49上的行星轮44以及在冠齿轮50上的行星轮45的对准中心。
此外，管状元件27有相对于共轭部58a相差90°的两个圆周槽80，并由齿轮支架47限定了其顶部，容纳了行星轮45各自的扇形部分。其中行星轮45的旋转轴F在管状元件27内部，与放置在管状元件27外部的冠齿轮50啮合。
此外，偏心轮组18包括与偏心轮48的边缘60配合的手动驱动设备59。该偏心轮48包括一个扇形冠齿轮，并在偏心轮48外有一个螺旋弹簧，二者分别连接到臂19的端部件20和偏心轮48上。
尤其，边缘60相对于臂19轴向上升，并且内部有一个冠齿轮50，且有一对相对外部圆柱形面突出的径向桥台或接合点(abutment)66和一对面向外壳24、平行于轴C伸出的轴向桥台67，两个桥台通过轴D分布在相同直径的边缘60上相对的部分。
径向桥台66可以与手动设备59配合。其中设备59整体包括围绕边缘60的柔性镶边68，可以在径向桥台66中间圆周滑动的拖拉头69，和在拖拉头对面、沿外壳24的径向裂缝71伸出的抓取手柄70(图5和图6)。其中，外壳24整体包括邻近裂缝71、可以和镶边68上的槽73配合的径向块72，这样可以形成辅助设备驱动装置1的固定位置。
轴向桥台67可以和相应的一对等距突出部分74配合，该突出部分74面对边缘60、平行于轴C从外壳24伸出，并且形成了偏心轮48的最大运转角度。
图8公开了致动器13的发动机30的控制电路81。该控制电路81包括通过发动机控制单元(ECU，图中未示)实现的PWM(脉冲调制)控制器82。控制器82包括连接到发动机30相应触点32上的阳极端83和阴极端84。耗电器87连接到控制器82上，与发动机30并联，并且包括电阻88和二极管89。其中，二极管89可以允许电流从阴极端84向阳极端83通过电阻88单向流动。
下文将描述致动器的运转过程。
在发动机2的正常运转中，可拆卸的辅助设备12由皮带传动3拖拽，致动器13在预载弹簧61的作用下保持在接合位置，并由相对于皮带9和从动滑轮11的摩擦轮14的接触所界定。
这样的角度位置有如下特点：偏心距“e”形成了一个基本是90°的α角，该α角的中心在轴C上，并且从线“r”开始逆时针旋转垂直并穿过轴B和轴C(图2)。由于磨损的原因，在驱动部件1使用期间，随着摩擦轮14和从动轮12的直径减少，在接合位置的α角的角度值会改变。
当必须将可拆卸辅助设备12卸下时，克服弹簧61的作用驱动发动机13可以使偏心轮48逆时针旋转直到接近轴向桥台67，并且因此可以使摩擦轮14随着两个轴B和轴C间的偏心距“e”的相关距离增大而向远离从动滑轮11的方向运动。
在偏心轮48到达桥台位置后，发动机30停机，尽管还在供电。为了避免不必要的发动机30过热，电能最好是由图9所示的、有着脉宽调制电流的PWM控制器82所提供：在第一个时间段，例如3秒，提供的是满伏电池的直流电流；其后，提供的是脉冲形式的PWM电流，该电流有着频率，例如5KHz和30％的占空比，这些被证明足够克服弹簧61的反作用力。
然后，发动机30断开，弹簧61的作用可以使偏心轮48顺时针转动，回复到致动器13的接合位置。依次地，通过在轮系42上的冠齿轮50的作用，发动机30旋转回复，其中轮系42的尺寸设计要能够可逆，例如，能够使偏心轮48旋转，即使当如弹簧61的力作用下的扭矩直接作用在相同偏心轮48上时。发动机30的反向旋转可以像发动机一样作用，提供流过耗电器87的电流，耗电器87可以提供机械阻力，并且因而作为一个“电闸”能使泵平缓地重新接合。
此外，致动器13可以根据α角的最大值保持在一个位置，该α角由相对于突出部分74的轴向接触点67形成。并且，致动器13可以通过手动设备59手动控制。当作用于手柄70将镶边68拉出时，在运转的第一个部分，拖拽头69能沿边缘60自由滑动，并且在靠近径向桥台66后克服弹簧61的作用力旋转拖拽偏心轮48。最后，槽73到达定位块72，并且卡住，保持偏心轮48相对突出部分74固定的角度位置。
在弹簧61的作用下，致动器13可以自动返回到接合位置，所述弹簧61再次卷起，当槽73脱离定位块72时，径向桥台66拖拽镶边68。尤其，径向桥台66以如下方式一定角度放置，当发动机30驱动偏心轮48时，拖拽头和径向桥台66间不能干涉。
根据优选实施例，在接合位置时α角的角度值可从无磨损环境时的+105°变化到最大磨损环境下的+80°。偏心轮48的全部行程在+45°到+165°间，并且由角度位置和轴向接触点67及突出物74在圆周方向的尺寸所决定。
考虑到根据本发明应用的致动器13的特征，它提供的优点会更加明显。
尤其，驱动偏心轮18的轮系42能够使设备制造对于震动不敏感，并且能够易于控制臂19的位置且约束其尺寸。
使用周转轮系42能够得到更高的减速比，以便依次能在尺寸减小的基础上增加位置的可控性。
应用双层齿轮能够以简单的方式实现轮系42的反转性，通过弹簧61和手动设备59的作用使偏心轮48自由运动。
此外，弹簧61的存在确保了接合条件，并且因此对于提高了可靠性的运转中的偏心轮设备，可拆卸辅助设备的运转是个意外故障，并且手动元件59能够在没有必要的电源提供时，使得传动持续运转更加容易。轮系42形成了单一设备，该设备能够容易的安装在偏心轮组18上，使得轮组18的维护工艺更容易。
[0052]此外，齿轮支架56在顶部闭合了轮系42，在管状元件27和套筒25中闭合了孔17，以便能保护轮系42不受外部损伤。
最终，清楚地是，在不脱离本发明范围的前提下，如附加权利要求所定义的，可以修改或变化在此描述和举例说明的致动器13。
例如，在不同工作位置的α角度值可以改变。
此外(图7)，轮系42可以应用于第二种构造中，在这第二种构造中齿轮支架48和太阳轮43被省略。在这最后一种情况中，轮系42包括行星轮75，其中每个行星轮包括一对整体成型的齿轮76、77，并且由齿轮支架46支承绕相应的轴E旋转。齿轮76、77相应的齿数为Z3、Z4，其中Z3大于Z4，并且相应地与冠齿轮49和冠齿轮50啮合。在这最后一种情况中，进一步减小了轮系42的整体尺寸。
Claims (21)
1.与吸热发动机的辅助设备驱动器(1)配合的致动器(13)，其中所述辅助设备驱动器(1)包括动力源(3)和可拆卸辅助设备(12)，所述致动器(13)包括壳体(15)、由上述壳体(15)支承并包括偏心轮(48)的偏心轮组(18)、通过一个减速齿轮系(42)与上述偏心轮(48)配合的驱动设备(30)、和上述偏心轮(48)配合的活动臂(19)以及由所述活动臂(19)支承并可以与所述辅助设备(12)和所述动力源(3)配合绕第一轴(B)旋转的摩擦轮(14)，在所述动力源(3)的作用下通过所述活动臂(19)，所述摩擦轮(14)在所述辅助设备(12)的接合位置和所述辅助设备(12)的脱离位置间置换，其特征在于，所述的驱动设备(30)和所述的减速齿轮系(42)容纳在所述偏心轮(48)中。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述壳体(15)包括有第二轴(C)的管状元件(27)，并且其中所述偏心轮(48)具有与所述管状元件(27)旋转连接的内部圆柱形面(51)和有平行于所述第二轴(C)的第三轴(D)的外部圆柱形面(52)，并且该外部圆柱形面(52)自由地旋转连接在由所述活动臂(19)支承的圆形底座(53)内。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述减速齿轮系(42)是周转轮系，并且和第一、第二冠齿轮(49，50)配合，其中所述的第一、第二冠齿轮(49，50)分别与所述管状元件(27)和所述偏心轮(48)构成整体，并且其中减速齿轮系(42)包括绕所述第二轴(C)旋转的至少一个第一齿轮支架(46)以及第一行星轮(44；75)，该至少一个第一齿轮支架以自由旋转的方式支承所述第一行星轮(44；75)。
4.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述第一行星轮(75)整体包括相应地与所述第一和第二冠齿轮(49，50)配合的第一和第二齿轮(76，77)。
5.根据权利要求3所述的致动器，其特征在于，所述减速齿轮系
(42)包括第二齿轮支架(47)和第二行星轮(45)，其中所述第二齿轮支架(47)具有销(56)，所述销(56)旋转支承绕所述第二轴(C)旋转的所述至少一个第一齿轮支架(46)，所述第二行星轮(45)由所述第二齿轮支架(47)支承并由太阳轮(43)驱动，所述太阳轮(43)与所述至少一个第一齿轮支架(46)整体地旋转。
6.根据权利要求5所述的致动器，其特征在于，所述的第二齿轮支架(47)是刚性地、可拆卸地连接在所述管状元件(27)上，并且包括连接在所述销(56)上的制动环(57)，以便能支承平行于所述第二轴(C)的所述至少一个第一齿轮支架(46)。
7.根据前面权利要求3至6的任意一项所述的致动器，其特征在于，其中所述的驱动设备(30)是放置在所述管状元件(27)内的电动机，并且驱动与所述第一行星轮(44；75)啮合的小齿轮(41)。
8.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，其中包括与所述偏心轮(48)配合的弹性推进元件(61)，以便能保持所述接合位置。
9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，包括与所述偏心轮(48)配合的手动驱动设备(59)。
10.根据权利要求9所述的致动器，其特征在于，包括由所述壳体(15)支承、与所述手动驱动设备(59)配合的块元件(72)，以便能保持所述偏心轮(48)的固定角度位置。
11.根据权利要求10所述的致动器，其特征在于，所述偏心轮(48)整体地包括接合元件(66)，所述手动驱动设备(59)包括缠绕在所述偏心轮(48)上的柔性元件(68)和拖拽头(69)，其中所述拖拽头(69)能够至少在所述固定角度位置与所述接合元件(66)配合。
12.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述壳体是盒状，并且容纳了所述偏心轮组(18)。
13.一种吸热发动机的辅助设备驱动装置(1)，其包括动力源(3)、可拆卸辅助设备(12)、可选择性地将所述辅助设备(12)接合到所述动力源(3)上的致动器(13)，该致动器包括壳体(15)、由所述壳体(15)支承并包括偏心轮(48)的偏心轮组(18)、通过减速齿轮系(42)与所述偏心轮(48)配合的驱动设备(30)、和所述偏心轮(48)配合的活动臂(19)以及由所述活动臂(19)支承绕第一轴(B)旋转并能和所述辅助设备(12)和所述动力源(3)配合的摩擦轮(14)，所述摩擦轮(14)在所述活动臂(19)作用下在所述辅助设备(12)与所述动力源(3)的接合位置和脱离位置间置换，其特征在于，所述驱动设备(30)和所述减速齿轮系(42)放置在所述偏心轮(48)中。
14.根据权利要求13所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述动力源(3)包括第一和第二旋转滑轮(5，7)和缠绕过所述滑轮(5，7)的皮带(9)，其中所述摩擦轮(14)和所述皮带(9)的背面(9a)配合。
15.根据权利要求14所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述壳体(15)包括有第二轴(C)的管状元件(27)，其中所述偏心轮(48)包括旋转接合于所述管状元件(27)的内部圆柱形面(51)和有平行于所述第二轴(C)的第三轴(D)并通过所述活动臂(19)自由旋转接合于圆形底座(53)内的外部圆柱形面(52)，其中所述驱动设备(30)是放置在所述管状元件(27)内部的电动机。
16.根据权利要求15所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述减速齿轮系(42)是周转轮系，并且和第一、第二冠齿轮(49，50)配合，其中所述的第一、第二冠齿轮(49，50)相应地与所述管状元件(27)和所述偏心轮(48)整体地配合，并且其中减速齿轮系(42)包括绕所述第二轴(C)旋转的至少一个第一齿轮支架(46)以及第一行星轮(44；75)，该至少一个第一齿轮支架支承自由旋转的所述第一行星轮(44；75)。
17.根据权利要求16所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述第一行星轮(75)整体地包括分别与所述第一和第二冠齿轮(49，50)配合的第一和第二齿轮(76，77)。
18.根据权利要求16所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述减速齿轮系(42)包括第二齿轮支架(47)和第二行星轮(45)，其中所述第二齿轮支架包括销(56)，所述销(56)旋转支承绕所述第二轴(C)旋转的所述至少一个第一齿轮支架(46)，所述第二行星轮(45)由所述第二齿轮支架(47)支承并由太阳轮(43)驱动，其中所述太阳轮(43)与所述至少一个第一齿轮支架(46)整体地旋转。
19.根据权利要求15至18任意一项所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述减速齿轮系(42)可逆，并且包括耗电器(87)，该耗电器(87)并联在所述电动机(30)上，用于当在推进元件(61)作用下旋转回复时，在所述电动机(30)上产生机械阻力。
20.根据权利要求15所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述致动器(13)包括PWM控制器(82)，用于向所述电动机提供脉宽调制电流。
21.根据权利要求20所述的辅助设备驱动装置，其特征在于，所述控制器(82)在预定的时间间距内向所述电动机(30)提供直流电流、在所述间距后提供所述脉宽调制电流。
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