CN102913322A - 车辆附件驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆驱动系统，包括第一动力路径，其中发动机以相对低的速度驱动附件和起动-发电机，第二路径，其中发动机以相对高的速度驱动附件和起动-发电机，第三路径，其中当发动机关闭时起动-发电机驱动附件，以及第四动力路径，其中起动-发电机在发动机重启之前启动发动机。

Description

车辆附件驱动系统
技术领域
本发明总体上涉及一种将动力从发动机和起动-发电机（stater-alternator）传递到机动车辆附件并且利用起动-发电机在发动机重启之前启动发动机的系统。
背景技术
汽车附件动力的来源可以包括发动机、电池或能量的其它原动力能量来源。混合动力车辆和纯电动车辆中的高能电池正进一步改变着电动附件方向技术上的平衡。
发动机具有一个或多个这样的装置，其将发动机产生的能量转化为可用的形式，即通过发电机转化为电力连接，从泵或发动机系统转化为液压连接。现代车辆大部分用电力运行附件。电动和混合动力车辆会对附件使用较大比例的能量，原因在于在传动系中降低了无效率事件，尤其是发动机怠速的消除。
一些汽车附件通过传动装置或皮带直接连接到发动机。这通常需要大量的动力。空调压缩机就是一个熟悉的例子。
汽车工业需要一种对附件高效传递动力并能够为发动机重启系统提供一种接合的起动系统的汽车附件驱动。
发明内容
一种车辆驱动系统，包括：第一动力路径，其中发动机以相对低的速度驱动附件和起动-发电机，第二动力路径，其中发动机以相对高的速度驱动附件和起动-发电机，第三动力路径，其中当发动机关闭时起动-发电机驱动附件，以及第四动力路径，其中起动-发电机在发动机重启之前启动发动机。
安装在发动机曲轴上的变速箱提供三个速比，两个速比用以优化附件驱动，并且第三个速比用于发动机起动。
多速附件驱动系统可以通过更加有效地运行附件并允许精简组件来提高燃油经济性。当发动机关闭时利用起动电动机运行附件，这样允许更多地利用车辆停下来时停止发动机的策略。
安装在曲轴上的变速箱允许断开发动机以便起动-发电机可以在发动机关闭的情况下运行附件。变速箱还允许最佳的附件操作速度并为发动机起动提供足够的扭矩而不需要高皮带张力或高电动机扭矩。
单独的摩擦元件提供发动机的接合以及附件驱动速比的改变。
通过以下详细的说明、权利要求和附图，优选实施例的适用范围将变得显而易见。应理解的是，虽然说明书和示例性实施例指出了本发明的优选实施例，但其仅通过示例的方式给出。对于本领域技术人员而言，对描述的实施例和例子所作的各种改变和修改将变得显而易见。
附图说明
参考以下说明，并结合附图，本发明将更容易理解，其中：
图1是用于机动车辆的附件驱动系统的示意图；
图2是图1的驱动系统总成的横截面；
图3是表示对于每一种驱动情况的制动器、离合器和超越离合器的操作状态的图表；
图4表示对于每一种驱动情况的附件驱动系统的行星齿轮组的组件的相对速度和扭矩；以及
图5表示对于每一种驱动情况的附件驱动系统的制动器、离合器、起动-发电机、发动机和附件的相对速度和扭矩。
具体实施方式
现在参照附图，图1所示的附件驱动系统10包括动力源12，例如发动机；发动机轴14；附件16；空调系统压缩机17；能够在可逆的转动方向操作的起动-发电机18；两个行星齿轮组20、22；三个超越离合器（OWC）24、26、28；摩擦制动器30；摩擦离合器32；皮带轮34；与皮带轮接合的驱动皮带38；以及套轴40。
尽管图1仅具体示出了通过驱动皮带38接合的空调系统压缩机17和起动-发电机18，但可以可驱动地连接到驱动皮带38的其它附件16也可以包括但不限于发动机冷却剂泵、动力转向泵等等。
发动机轴14通过轴72可驱动地连接到行星齿轮组20，行星齿轮组20包括连接到离合器30的太阳齿轮44；连接到OWC 26、28的环形齿轮46；连接到轴72的支架48；以及支承在支架48上并与环形齿轮46和太阳齿轮44啮合的行星小齿轮50。
轴40可驱动地连接到行星齿轮组22，行星齿轮组22包括连接到轴40、OWC 24和皮带轮34的太阳齿轮54；固定不转动的环形齿轮56；通过OWC 28连接到环形齿轮46的支架58；以及支承在支架58上并与环形齿轮56和太阳齿轮54啮合的行星小齿轮60。
图2表示轴承36在轴40上支承皮带轮34，轴承36是围绕发动机轴14的套轴。环形齿轮56通过花键连接62固定到固定不转动的外壳64。太阳齿轮54（i）通过花键连接66固定到皮带轮34，（ii）形成OWC 24的外环，以及（iii）由轴承68、70支承在与支架48一体成形的输入轴72上。
摩擦制动器30可以包括由花键连接固定到太阳齿轮44的制动带74，制动带74与制动鼓76交替地接合和分离。制动鼓76由滚针轴承78、80支承在输入轴72上。
固定到外壳64的外壳82由轴承84支承在输入轴72上。太阳齿轮54由轴承86支承在外壳64上。
图3是表示对于四种驱动情况中的每一种的制动器30和离合器32的接合和分离状态以及OWC 24、28、26的驱动和超越状态的图表。
操作中，在第一驱动情况中，当制动器30分离时，发动机12通过包括发动机轴14、OWC1 24、驱动皮带38和皮带轮34的动力路径以相对低的速度在向前转动方向上驱动附件16和起动-发电机18。在第一驱动情况的操作过程中，附件驱动系统10产生直接的驱动情况，其中以发动机速度驱动附件16和起动-发电机18。
在第二驱动情况中，即，当制动器30接合并且齿轮组20的支架48由发动机12驱动时，环形齿轮46最好以发动机速度的约1.5倍超速驱动。发动机以相对高的速度在向前转动方向上驱动附件16和起动-发电机18。动力通过包括发动机轴14、输入轴72、支架48、环形齿轮46、OWC326、轴40、驱动皮带38和皮带轮34的动力路径从发动机12传递。单向离合器26通过轴40、驱动皮带38和皮带轮34将动力传递至起动-发电机18。动力还可以通过离合器32传递至空调系统压缩机17并且动力还可以通过位于皮带轮34和另一附件之间的驱动路径中的任何其它离合器传递。
在第三驱动情况中，当制动器30分离时，如果离合器32接合，作为电动机操作的起动发电机18直接驱动附件16和空调系统压缩机17。起动-发电机18的速度最好等于附件16的速度。
在第四驱动情况中，当制动器30接合时，离合器32分离并且发动机关闭，作为电动机操作的起动-发电机18在发动机重启之前通过包括皮带轮34、驱动皮带38、轴40、太阳齿轮54、支架58、OWC2 28、环形齿轮46、支架48、输入轴72和发动机轴14的驱动路径启动发动机12。由于保持不转动的环形齿轮54以及由起动-发电机18通过驱动皮带38驱动的齿轮组22的太阳齿轮54，以起动-发电机18的速度的约0.333倍减速驱动支架58。单向离合器28将动力从支架48传递至环形齿轮46。由于太阳齿轮44保持不转动，支架48和发动机12以起动-发电机18的速度的约0.222倍转动。
对于齿轮组20、22的最佳β比率是2.0，β比率是环形齿轮的节径（pitchdiameter）除以太阳齿轮的节径。图4表示当齿轮组20、22的β比率是2.0时，对于每一种驱动情况的附件驱动系统的行星齿轮组的组件的相对速度和扭矩。图5表示当齿轮组20、22的比率是2.0时，对于每一种驱动情况的附件驱动系统的制动器、离合器、起动-发电机、发动机和附件的相对速度和扭矩。
依照专利法的规定，已经对较佳实施例进行说明。然而，应当注意的是，除了具体的说明和阐述外，作为替换的实施例也可以实施。

Claims (10)

1.一种车辆附件驱动系统，其特征在于，包含：
第一动力路径，其中发动机以相对低的速度驱动附件和起动-发电机；
第二动力路径，其中发动机以相对高的速度驱动附件和起动-发电机；
第三动力路径，其中当发动机关闭时起动-发电机驱动附件；
第四动力路径，其中起动-发电机在发动机重启之前启动发动机。
2.根据权利要求1所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，第一动力路径包括发动机轴、固定到发动机轴的单向离合器、可驱动地连接到单向离合器的输出的驱动皮带以及与驱动皮带接合并且可驱动地连接到附件的皮带轮。
3.根据权利要求2所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，进一步包含交替地打开和关闭空调系统压缩机和皮带轮之间的驱动连接的离合器。
4.根据权利要求1所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，第二动力路径包括发动机轴、包括连接到发动机轴的输入以及相对于发动机轴的速度超速驱动的输出的行星齿轮组、连接到输出的第二单向离合器、可驱动地连接到单向离合器的输出的驱动皮带以及与驱动皮带接合并且可驱动地连接到附件的皮带轮。
5.根据权利要求4所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，行星齿轮组进一步包括：
连接到发动机轴的输入支架，所述支架支承小齿轮转动；
连接到第二单向离合器并与小齿轮啮合的输出环形齿轮；
与小齿轮啮合并且交替地保持不转动和转动的太阳齿轮。
6.根据权利要求5所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，进一步包含交替地打开和关闭太阳齿轮和不转动组件之间的驱动连接的摩擦制动器。
7.根据权利要求1所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，第三动力路径包括可驱动地连接到附件的起动-发电机。
8.根据权利要求7所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，进一步包含交替地打开和关闭空调系统压缩机和起动-发电机之间的驱动连接的离合器。
9.根据权利要求1所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，第四动力路径包括：
起动-发电机；
可驱动地连接到起动-发电机的皮带轮；
与皮带轮接合的驱动皮带；
第二行星齿轮组，包括可驱动地连接到驱动皮带的第二输入轴以及相对于第二输入的速度减速驱动的第二输出；
连接到第二输出的第三单向离合器；
行星齿轮组，包括可驱动地连接到第三单向离合器的输出的输入以及相对于输入的速度减速驱动并可驱动地连接到发动机轴的输出。
10.根据权利要求9所述的车辆附件驱动系统，其特征在于，
行星齿轮组进一步包括连接到发动机轴并支承小齿轮转动的输出支架，连接到第三单向离合器的输出并与小齿轮啮合的输入环形齿轮，以及与小齿轮啮合并交替地保持不转动和转动的太阳齿轮。
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