DE112021002010T5

DE112021002010T5 - Käfigläuferscheiben-Assistenzelektromagnet-Wasserpumpe

Info

Publication number: DE112021002010T5
Application number: DE112021002010.2T
Authority: DE
Inventors: Kyle McMarroll; Kyle D Mills; Darrell F. Greene
Original assignee: Hanon Systems EFP Canada Ltd
Current assignee: Hanon Systems EFP Canada Ltd
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2023-01-26
Also published as: US20210310491A1; US11788534B2; US11519415B2; US20230042094A1; WO2021198885A1

Abstract

Ein elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör, das ein Gehäuse, einen Elektromotor, eine Riemenscheibe und einen Riemenscheiben-Unterstützungsmechanismus beinhaltet. Der Elektromotor umfasst eine Statorbaugruppe, die am Gehäuse montiert ist, und eine rotierende Baugruppe, die an einer Welle montiert ist. Der Elektromotor erzeugt einen Primärdrehmoment-Flusspfad, der die Rotation der rotierenden Baugruppe relativ zur Statorbaugruppe antreibt. Die Riemenscheibe ist relativ zur Welle und der rotierenden Baugruppe rotierbar. Der Riemenscheiben-Unterstützungsmechanismus beinhaltet eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen, die mit einem leitfähigen Körper verschachtelt sind, einen Rotorkörper, der an der Welle fest montiert ist und einen Elektromagneten, der konfiguriert ist, ein Magnetfeld zwischen den umfänglich beabstandeten Zähnen, dem Rotorkörper und der Riemenscheibe zu induzieren, was einen Sekundärdrehmoment-Flusspfad zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper erzeugt.

Description

Technisches Gebiet
Die gegenständliche Offenbarung ist allgemein auf elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehöre gerichtet, einschließlich, ohne Beschränkung, elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilpumpen. Die gegenständliche Offenbarung ist auch auf Verfahren zum Betreiben derselben gerichtet.
Hintergrund
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformation bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung bezieht, ohne notwendiger Weise Stand der Technik zu bilden.
Automobile beinhalten typischer Weise eine Vielzahl von unterschiedlichen Automobilzubehören, die entweder durch Elektromotoren angetrieben werden oder vom Verbrennungsmotor aus mechanisch angetrieben werden und insbesondere von einem Zubehörriemen, der durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Beispiele beinhalten Pumpen zum Pumpen von Kühlmittel, Öl, Getriebefluid und Kraftstoff. Weitere Beispiele beinhalten Pumpen zum Pumpen von Motoreinlassluft, die manchmal als Kompressoren bezeichnet werden. Mechanisch angetriebene Automobilzubehöre leiden an verschiedenen Nachteilen, unter diesen hauptsächlich das sie nicht angetrieben werden können, wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft. Zusätzlich hängt die Drehzahl und somit die Abgabe von mechanisch angetriebenen Automobilzubehören von der Motordrehzahl ab. Daher können Geschwindigkeit und Abgabe typischer mechanisch angetriebener Automobilzubehöre nicht unabhängig von der Motordrehzahl gesteuert werden.
Erfindungsoffenbarung
Technisches Problem
Elektrisch angetriebene Automobilzubehöre lösen die Probleme, die mit typischen mechanisch angetriebenen Automobilzubehören assoziiert sind, bringen aber ihre eigenen Nachteile mit sich. Die meisten elektrischen Automobilsysteme erzeugen und arbeiten mit 12 Volt (V) Gleichstrom (DC). Es gibt praktische Grenzen der Leistung von Elektromotoren, die mit 12 Volt (V) Gleichstrom (DC) betrieben werden können, weil, wenn einmal ein gewisses Leistungsniveau überschritten ist, die durch den Elektromotor erzeugte Wärme schwierig zu verwalten wird und dazu führen kann, dass die Elektronik überhitzt. Dies macht es schwierig, ein elektrisch angetriebenes Automobilzubehör bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Abgabe von 1 Kilowatt (kW) zu liefern, während immer noch die Stromversorgung eingesetzt wird, die mit 12 Volt (V) Gleichstrom (DC) läuft. Entsprechend müssen sich Automobilhersteller mit weniger leistungsfähigen elektrisch angetriebenen Automobilzubehören arrangieren, falls sie ein Automobilzubehör wollen, das unabhängig von der Motordrehzahl und wenn der Motor nicht läuft, angetrieben werden kann.
Problemlösung
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine zusammenfassende Offenbarung des vollen Umfangs aller ihrer Merkmale.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör bereitgestellt. Das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör beinhaltet ein Gehäuse, einen Elektromotor, der konfiguriert ist, eine Welle rotational anzutreiben, und eine Riemenscheibe, die relativ zu sowohl dem Elektromotor als auch der Welle rotierbar ist. Die Welle wird rotierbar im Gehäuse gehaltert und erstreckt sich entlang einer Längsachse zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende. Der Elektromotor umfasst eine Statorbaugruppe und eine rotierende Baugruppe. Wenn der Elektromotor aktiviert wird, erzeugt der Elektromotor einen Primärdrehmoment-Flusspfad, welcher die Rotation des rotierenden Zubehörs relativ zur Statorbaugruppe antreibt. Die Statorbaugruppe ist fest an dem Gehäuse montiert. Die rotierende Baugruppe ist fest an der Welle so montiert, dass die rotierende Baugruppe mit der Welle rotiert. Die Riemenscheibe wird drehbar an dem Eingangsende der Welle so gehalten, dass die Riemenscheibe relativ zur Welle und der rotierenden Baugruppe rotierbar ist. Das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör hat einen Riemenscheiben-Assistenzmechanismus. Der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus beinhaltet einen Elektromagnet, eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen, die mit einem leitfähigen Körper verzahnt sind und einen Rotorkörper, der an der Welle fest montiert ist. Wenn der Elektromagnet aktiviert wird, wird eine Magnetkupplung gebildet, die einen sekundären Drehmomentflusspfad zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper aufgrund des in der Riemenscheibe erzeugte Magnetfeld erzeugt, den umfänglich beabstandeten Zähnen und dem Rotorkörper durch den Elektromagneten.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren des Betreibens des oben beschriebenen elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Anlegens von Elektrizität an elektrische Wicklungen der Statorbaugruppe, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, und einen Primärdrehmoment-Flusspfad, der rotational die rotierende Baugruppe und die Welle antreibt. Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt des rotationalen Antreibens der Riemenscheibe, die drehbar an der Riemenscheibenlagerbaugruppe gehalten wird. Das Verfahren umfasst weiter den Schritt des Aktivierens des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus durch Anlegen von Elektrizität an den Elektromagneten des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus, um ein Magnetfeld zwischen der Riemenscheibe, den umfänglich beabstandeten Zähnen und dem Rotorkörper zu induzieren, um einen Sekundärdrehmoment-Flusspfad zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper zu induzieren.
Der Sekundärdrehmoment-Flusspfad, der durch den Riemenscheiben-Assistenzmechanismus bereitgestellt wird, addiert sich zu dem durch den Elektromotor erzeugten Primärdrehmoment-Flusspfad, was gestattet, dass die Welle bei einer höheren Drehzahl angetrieben wird, als es möglich wäre, indem nur der Primärdrehmoment-Flusspfad eingesetzt wird. Als Ergebnis kann das hierin beschriebene, elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 1,7 - 1,8 Kilowatt (kW) an Pumpleistung oder mehr unter Einsatz eines Elektromotors, der mit 12 Volt (V) Gleichstrom (DC) läuft, erzeugen. Zusätzlich kann der den elektrischen Wicklungen der Statorbaugruppe zugeführte elektrische Strom für jegliche gegebene Drehzahl reduziert werden, wenn der Elektromagnet des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus aktiviert wird. Dies bedeutet, dass höhere Drehzahlen und Leistungsausgabe möglich sind, während ein Elektromotor, der mit einer 12 Volt Stromversorgung läuft, aufrechterhalten wird, ohne zu überhitzen. Der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus gestattet auch, dass der Elektromotor verkleinert wird, weil der Spitzenbedarf üblicher Weise mit hohen Verbrennungsmotordrehzahlen koinzidiert, wo die Drehzahl der Riemenscheibe hoch ist, und der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus am effektivsten ist (d. h., wenn der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus den größten Anstieg bei der Drehzahl der rotierenden Baugruppe bereitstellen kann).
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Anders als mechanisch angetriebene Automobilzubehöre können die hierin beschriebenen elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehöre nur durch den Elektromotor angetrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs nicht läuft. Zusätzlich ist die Drehzahl der Welle voll variabel und kann unabhängig von der Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors gesteuert werden. Der an den Elektromagneten des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus angelegte elektrische Strom kann gesteuert werden, um den Grad an magnetischer Kopplung zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper zu variieren. Als Ergebnis kann der Betrag an Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper durch den Sekundärdrehmoment-Flusspfad justiert werden, um die Drehzahl der Welle zu steuern, wie auch den Betrag der mechanischen Hemmung, welche die Riemenscheibe dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs auferlegt.
Figurenliste
Andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden leicht erkannt werden, da dieselben besser verstanden werden durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung, wenn berücksichtigt in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

1 eine Seitenperspektivansicht eines elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert worden ist;
2 eine perspektivische Explosionsansicht eines in 1 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
3 eine Seitenschnittansicht des in 1 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzugehörs ist;
4 eine Seitenperspektivansicht einer beispielhaften rotierende Baugruppe des in 1 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
5 eine andere Seitenperspektivansicht der in 4 illustrierten rotierenden Baugruppe ist, wobei die internen Komponenten der rotierenden Baugruppe in gestrichelten Linien gezeigt sind;
6 eine Seitenquerschnittsansicht des in 1 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
7 eine Seitenperspektivansicht eines anderen elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert worden ist;
8 eine Explosionsperspektivansicht des in 7 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
9 eine Seitenschnittansicht des in 7 illustrierten, elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
10 eine Seitenperspektivansicht des in 7 illustrierten, elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
11 eine andere Seitenperspektivansicht des in 7 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist, wo die internen Komponenten des elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs in gestrichelten Linien gezeigt sind;
12 eine Seitenquerschnittsansicht des in 7 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist;
13 eine perspektivische Explosionsansicht eines anderen elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert worden ist; und
14 eine Seitenquerschnittsansicht des in 13 illustrierten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs ist.

Modus für die Erfindung
Bezugnehmend auf die Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechend Teile in den verschiedenen Ansichten angeben, sind drei elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehöre 20, 20', 20" offenbart.
Beispielausführungsformen sind so vorgesehen, dass diese Offenbarung gründlich sein wird, und den Schutzumfang Fachleuten auf dem Gebiet vollständig vermitteln werden. Zahlreich spezifische Details werden dargestellt, wie etwa Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird Fachleuten ersichtlich sein, dass spezifische Details nicht eingesetzt werde müssen, das Beispiel Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden können und dass keins zu dem Schutzumfang der Offenbarung beschränkend angesehen werden sollte. In einigen Beispielausführungsformen werden bekannte Prozesse, bekannte Vorrichtungsstrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zwecke des Beschreibens besonderer Merkmalsausführungsformen und soll nicht beschränkend sein. Wie hierin verwendet, kann es sein, dass intendiert ist, dass die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen enthalten, wenn nicht der Kontext klar anderes aussagt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „beinhaltend“, und „aufweisend“ sind inkludierend und spezifizieren daher die Anwesenheit genannter Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten, schließen aber nicht Anwesenheit oder Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen, die hierin beschrieben werden, sollten nicht aufgefasst werden als notwendiger Weise ihre Durchführung in einer diskutierten oder illustrierten bestimmten Reihenfolge erfordert, wenn nicht spezifisch anders identifiziert als eine Reihenfolge von Leistung. Es versteht sich auch, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekuppelt mit“ einem anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, kann sie direkt auf, in Eingriff, verbunden oder gekoppelt sein mit dem anderen Element oder Schicht, oder es können zwischengefügte Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer Schicht bezeichnet wird, kann es keine zwischengefügten Elemente oder Schichten, die anwesend sind geben. Andere Worte, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in einer gleichartigen Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „angrenzend“ versus „direkt angrenzend“, etc.). Wie hierin verwendet, beinhaltet der Ausdruck „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen einer oder mehrerer der assoziierten, aufgeführten Elemente.
Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt werden. Diese Ausdrücke können nur verwendet sein, um ein Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt von einer anderen Region, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie „erster“, „zweiter“ und andere numerische Ausdrücke bei Verwendung hierin implizieren nicht eine Sequenz oder Reihenfolge, wenn nicht durch den Kontext klar angegeben. Somit könnte ein unten diskutiertes erstes Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt ein zweites Element, Komponente, Region, Schicht oder Abschnitt genannt werden, ohne von den Lehren der Beispielausführungsformen abzuweichen.
Räumlich relative Ausdrücke, wie etwa „innerer“, „äußerer“, „unterhalb“, „unter“, „niedriger“, „über“, „oberer“, und dergleichen können hierin verwendet werden aus Gründen der vereinfachten Beschreibung, um ein Element oder Merkmalsbeziehung zu anderen Element(en) oder Merkmal(en) zu beschrieben, wie in den Figuren illustriert. Es kann beabsichtigt sein, dass räumlich relative Ausdrücke unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung bei Verwendung oder Betrieb umfassen, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung. Falls beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht ist, würden dann als „unten“ oder „unterhalb“ anderer Elemente oder Merkmale beschriebene Elemente „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert sein. Somit kann der Beispielausdruck „unter“ sowohl eine Orientierung von oberhalb oder unterhalb umfassen. Die Vorrichtung kann ansonsten orientiert (90 Grad rotiert oder bei anderen Orientierungen) sein und die räumlichen relativen Deskriptoren, die hierin verwendet werden, entsprechend interpretiert werden.
Bezugnehmend auf 1 bis 6 beinhaltet das hierin offenbarte elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 ein Gehäuse 22, einen Elektromotor 24, der konfiguriert ist, eine Welle rotational anzutreiben, und eine Riemenscheibe 28, die relativ zu sowohl dem Elektromotor 24 als auch der Welle 26 rotierbar ist. Die Riemenscheibe 28 kann eine Riemenkontaktoberfläche 29 in Konfigurationen beinhalten, wo die Riemenscheibe 28 konfiguriert ist, rotational durch einen (nicht gezeigten) Riemen angetrieben zu werden, wie etwa ein Gummizubehörriemen, der durch einen (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die Riemenkontaktoberfläche 29 der Riemenscheibe 28 kuppelt den Riemen und kann optional einen Kanal mit Rillen beinhalten. Alternativ kann die Riemenscheibe 28 rotational durch ein Getriebe oder eine Welle, die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, betrieben werden. Der Motor kann ohne Beschränkung ein Verbrennungsmotor sein, der ein (nicht gezeigtes) Ventil antreibt. Wie unten detaillierter erläutert wird, beinhaltet das mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 einen Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30, der Elektromagnetismus verwendet, um Drehmoment aus der Riemenscheibe 28 zur Welle 26 zu übertragen, um eine Drehmomentunterstützung (d. h. eine mechanische Verstärkung) dem Elektromotor 24 unter gewissen Betriebsbedingungen bereitzustellen.
In der in 1-6 gezeigten Ausführungsform beinhaltet das Gehäuse 22 einen Röhrenbereich 32 und einen Flanschbereich 34, die miteinander verschmelzen und dem Gehäuse 22 eine aufgeteilte muschelschalen-artige Anordnung geben. Der Röhrenbereich 32 erstreckt sich ringförmig um eine Längsachse 36 zwischen einem ersten Gehäuseende 38 und einem zweiten Gehäuseende 40. Der Flanschbereich 34 verbindet sich mit dem Röhrenbereich 32 am zweiten Gehäuseende 40. Eine von mehreren Dichtungen 41 sind zwischen dem Röhrenbereich 32 und dem Flanschbereich 34 des Gehäuses 22 angeordnet. Die Welle 26 des elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20 wird in dem Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 aufgenommen. Die Welle 26 erstreckt sich längs der Längsachse 36 zwischen einem Eingangsende 42 und einem Ausgangsende 44. Es sollte daher gewürdigt werden, dass der Ausdruck „längs“ der hierin verwendet wird, Richtungen und Strukturen beschreibt, die parallel oder koaxial zur Längsachse 36 sind, dass der hierin verwendete Ausdruck „radial“ Richtungen und Strukturen beschreibt, die sich radial zu und weg von der Längsachse 36 in einem transversalen Winkel relativ zur Längsachse 36 erstrecken und dass der Ausdruck „umfänglich beabstandet“, wie hierin verwendet, Strukturen beschreibt, die längs unterschiedlichen Radianten (Graden) relativ zur Längsachse 36 beabstandet sind, wie die Ziffern auf einer Uhr.
Die Welle 26 ist länger als der Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22, so dass sich das Eingangsende der Welle 26 aus dem ersten Gehäuseende 38 erstreckt und sich das Ausgangsende der Welle 26 aus dem zweiten Gehäuseende 40 erstreckt. Die Welle 26 ist rotierbar in dem Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 durch eine Wellenlagerbaugruppe 46 gehalten. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, kann die Wellenlagerbaugruppe 46 eine integrierte Wellenlageranordnung mit einer äußeren Hülse 48, die in den Röhrenbereich 32 des Gehäuses pressgepasst ist, und zwei länglichen beabstandeten Kugellagerpaketen 50, die radial zwischen der Welle 26 und der äußeren Hülse 48 positioniert sind, aufweisen. Während des Betriebs kann das Gehäuse 22 stationär bleiben, während die Wellenlagerbaugruppe 46 der Welle 26 gestattet, koaxial um die Längsachse 36 und relativ zum Gehäuse 22 zu rotieren.
Sowohl das Gehäuse 22 als auch die Welle 26 können aus einer breiten Vielzahl unterschiedlicher Materialien hergestellt sein, einschließlich, ohne Beschränkung, verschiedenen Teilen. Optional kann eine Wellendichtung 52, die sich regenförmig um die Welle 26 erstreckt, angrenzend am Ausgangsende 44 der Welle 26 vorgesehen sein. Im illustrierten Beispiel wird die Wellendichtung 52 aus einem widerstandfähigen Material hergestellt und wird radial zwischen der Welle 26 und dem Gehäuse 22 positioniert. Die Wellendichtung 52 ist in diesem Beispiel am Gehäuse 22 so fixiert, dass die Welle 26 relativ zur Wellendichtung 52 rotiert. Jedoch kann in einer alternativen Ausführungsform die Wellendichtung 52 an der Welle 26 so fixiert sein, dass sie mit der Welle 26 und relativ zum stationären Gehäuse 22 rotiert.
Im illustrierten Beispiel ist das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 eine Fluidpumpe, wie etwa eine Pumpe zum Pumpen von Flüssigkeit. Solche Flüssigkeiten können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Wasser, Kühlmittel, Öl, Getriebefluid oder Kraftstoff. Gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör einen Impeller 54, der fest an dem Ausgangsende 44 der Welle 26 montiert ist. Der Impeller 54 beinhaltet eine oder mehrere Schaufeln 56. Der Impeller 54 kann aus einem weiten Bereich von Materialien herstellt sein, einschließlich ohne Beschränkung spritzgegossenem Kunststoff. Während des Betriebs rotiert der Impeller 54 mit der Welle 26, was die Schaufeln 56 des Impellers 54 veranlasst, Flüssigkeit durch die Fluidpumpe zu pumpen. Es sollte jedoch erkannt werden, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf Flüssigkeitspumpen beschränkt ist. Beispielsweise kann das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 als eine Luftpumpe (auch als Luftkompressor bekannt) konfiguriert sein. In anderen nicht beschränkenden Beispielen könnte das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 auch andere Automobilzubehöre sein, die typischer Weise durch einen Elektromotor angetrieben werden, einen Zubehörriemen von dem Verbrennungsmotor, den Serpentinenriemen des Verbrennungsmotors, der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors.
Der Elektromotor 24 des elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20 ist konfiguriert, einen Primärdrehmoment-Flusspfad zu erzeugen, der die Rotation der Welle 26 antreibt, wenn der Elektromotor 24 aktiviert wird. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, umfasst der Elektromotor 24 in der illustrierten Ausführungsform eine Statorbaugruppe 58 und eine Drehbaugruppe 60. Die Drehbaugruppe 60 ist relativ zur Statorbaugruppe 58 um die Längsachse 36 rotierbar. Die Statorbaugruppe 58 ist fest am Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 fixiert und verbleibt daher während des Betriebs stationär. Das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 beinhaltet ein stationäres Unterstützungsbauteil 62 und die Statorbaugruppe 58 beinhaltet eine Vielzahl von Statorplatten 64, von denen alle am Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 fest montiert sind. Die Statorplatten 64 sind aufeinandergestapelt und beinhalten eine Vielzahl von Armen 66, die elektrische Wicklungen 68 halten. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, sind in der illustrierten Ausführungsform die Statorplatten 64 aus Metall hergestellt und sind die elektrischen Wicklungen 68 aus Kupferdraht hergestellt. Die Statorplatten 64 und die elektrischen Wicklungen 68 können auch in ein Polymer oder einen Kunststoff eingeschlossen sein, um sie vor Korrosion/Oxidation, Vibration, Kontaminanten und Einschlagbeschädigung zu schützen und die Statorbaugruppe 58 strukturell zu vereinen.
Das stationäre Unterstützungsbauteil 62 beinhaltet eine Vielzahl von Speichen 70, die am Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 über Presseinpassen fest montiert sind, und einen ringförmigen Bereich 72, der radial auswärts des Röhrenbereichs 32 des Gehäuses 22 positioniert ist. Die Vielzahl von Speichen 70 erstreckt sich radial auswärts aus dem Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 bis zum ringförmigen Bereich 72. Ein Abstandhalter 74 ist auf dem Röhrenbereich 32 des Gehäuses 22 zwischen dem stationären Unterstützungsbauteil 62 und den Statorplatten 64 positioniert, um die Längsbeabstandung dieser Komponenten aufrechtzuerhalten. Die Drehbaugruppe 60 beinhaltet ein rotierendes Unterstützungsbauteil 80. Das rotierende Unterstützungsbauteil 80 erstreckt sich umfänglich um zumindest einen Bereich der Statorbaugruppe 58. Es ist zu erkennen, dass die Worte „stationär“ und „rotierend“, die verwendet werden, um die Unterstützungsbauteile 62, 80 zu beschreiben, lediglich für Bezeichnungszwecke verwendet werden und sich auf die Relativbewegung zwischen diesen zwei Komponenten beziehen, wenn der Elektromotor 24 läuft.
Permanentmagnete 82 sind fest am rotierenden Unterstützungsbauteil 80 montiert und radial auswärts der Statorplatten 64 beabstandet. Wenn Elektrizität (d. h. elektrischer Strom) an die elektrischen Wicklungen 68 der Statorbaugruppe 58 angelegt wird, wird ein Elektromagnetfeld erzeugt, das mit dem Magnetfeld der Permanentmagneten 62 interagiert, was das rotierende Unterstützungsbauteil 80 veranlasst, zu rotieren. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, kann das stationäre Unterstützungsbauteil 62 und das rotierende Unterstützungsbauteil 80 aus eisenhaltigem Metallmaterial hergestellt sein und können die Permanentmagneten 82 der Drehbaugruppe 60 aus einem ferritischen Material oder seltenen Erdenmaterial hergestellt sein, wie etwa Samarium-Kobalt (SmCo) oder Neodym-Eisenbor (NdFeB) und können an die Innenseitenoberfläche 84 des rotierenden Unterstützungsbauteils 80 geklebt sein.
Die Riemenscheibe 28 wird drehbar am Eingangsende 42 der Welle 26 so gehalten, dass die Riemenscheibe 28 relativ zur Welle 26 und der Drehbaugruppe 60 rotierbar ist. Im illustrierten Beispiel weist die Riemenscheibe 28 einen Nabenbereich 86, eine Riemenscheibenwand 88 und zwei ringförmige Kanten 90 auf. Die Riemenscheibenwand 88 erstreckt sich radial auswärts vom Nabenbereich 86 und die Riemenkontaktoberfläche 29 ist zwischen den zwei ringförmigen Rändern 90 positioniert. Die Riemenkontaktoberfläche 29 ist konfiguriert, mit den (nicht gezeigten) Riemen zu kuppeln (d. h. ihn zu kontaktieren), während die zwei ringförmigen Ränder 90 der Riemenscheibe 28 konfiguriert sind, zu verhindern, dass der Riemen von der Riemenscheibe 28 gleitet/abspringt. Die Riemenscheibenwand 88 kann optional eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Schlitzen 92 enthalten, um Gewicht zu sparen. Die Riemenscheibe 28 wird durch eine Riemenscheibenlagerbaugruppe 96 gehalten, die radial zwischen dem Eingangsende 42 der Welle 26 und den Nabenbereich 86 der Riemenscheibe 28 positioniert ist. Obwohl andere Konfigurationen möglich sind, beinhaltet in der illustrierten Ausführungsform die Riemenscheibenlagerbaugruppe 96 einen inneren Laufring 98, der in das Eingangsende 42 der Welle 26 verpresst wird, einen äußeren Laufring 100, der in den Nabenbereich 86 der Riemenscheibe 28 eingepresst ist und eine Vielzahl von Kugellagern 102, die radial zwischen den inneren und äußeren Laufringen 98, 100 positioniert sind. Als Ergebnis kann die Riemenscheibe 28 relativ zur Welle 26 und der Drehbaugruppe 60 rotieren, die unabhängig von der Riemenscheibe 28 rotieren kann.
Der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 beinhaltet einen Elektromagneten 108, der auf dem stationären Unterstützungsbauteil 62 gehalten ist. Spezifischer ist das stationäre Unterstützungsbauteil 62 ein Spulenkern, der den Elektromagneten 108 hält. Beispielsweise ist in der illustrierten Ausführungsform der Elektromagnet 108 eine Drahtspule 126 aus Kupferdraht, die um das stationäre Unterstützungsbauteil 62 gewickelt ist. Der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 beinhaltet weiter eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110, die mit einem leitförmigen Körper 111 verschachtelt sind, einen Rotorkörper 112, der an der Welle 26 fest montiert ist und einen Klauenkörper 113, der an der Riemenscheibe 28 fixiert ist. Der Rotorkörper 112 koppelt rotierbar das rotierende Unterstützungsbauteil 80 mit der Welle 26. Als Ergebnis rotiert das rotierende Unterstützungsbauteil 80 und der Rotorkörper 112 immer mit derselben Rotationsgeschwindigkeit wie die Welle 26, während der Klauenkörper 113 immer mit derselben Drehzahl wie die Riemenscheibe 28 rotiert, die sich von der Drehzahl der Welle 26 unterscheiden kann. In dieser Ausführungsform des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 sind sowohl die umfänglich beabstandeten Zähne 110 als auch der leitfähige Körper 111 am Rotorkörper 112 fixiert. Beispielsweise, wie in 4 und 5 gezeigt, sind die umfänglich beabstandeten Zähne 110 integral mit dem Rotorgehäuse 112, während das leitfähige Gehäuse 111 im Rotorgehäuse 112 eingepresst ist, obwohl andere Konfigurationen möglich sein können.
Das Rotorgehäuse 112 beinhaltet eine Nabensegment 130, das auf die Welle 26 gepresst ist und ein ringförmiges Segment 132, das mit dem Nabensegment 130 durch radial sich erstreckende Speichen 134 verbunden ist. Das Ringsegment 132 weist eine ringartige Form auf und beinhaltet eine äußere Durchmesserfläche 135, einen Innendurchmesserfläche 136 gegenüber der Außendurchmesserfläche 135, eine erste Seitenfläche 138, die zur Riemenscheibe 28 weist und eine zweite Seitenfläche 140 entgegengesetzt der ersten Seitenfläche 138. Die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110 beinhaltet einen ersten Satz von Zähnen 110a, die sich längs in einer Vielzahl von Radialrichtungen (d. h. in Richtungen quer zur Längsachse 36) erstrecken, und einen zweiten Satz von Zähnen 110b, die sich längs in einer Vielzahl von Längsrichtungen (d. h. in Richtungen parallel zur Längsachse 36) erstrecken. Der erste Satz von Zähnen 110a ragt längs aus der ersten Seitenfläche 138 des Rotorgehäuses 112 bei einer ersten Höhe H1 vor und der zweite Satz von Zähnen 110b ragt radial von der Außendurchmesserfläche 135 des Rotorgehäuses 110 bei einer zweiten Höhe H2 vor. Die umfänglich beabstandeten Zähne 110 erstrecken sich über eine Vielzahl von Öffnungen 142 im leitfähigen Körper 111. Spezifischer beinhaltet die Vielzahl von Öffnungen 142 in dem leitfähigen Körper 111 einen ersten Satz von Öffnungen 142a, welche den ersten Satz von Zähnen 110a aufnehmen, und einen zweiten Satz von Öffnungen 142b, die den zweiten Satz von Zähnen 110b aufnehmen. Als Ergebnis verschränken die Merkmale des leitfähigen Körpers 111 mit den Merkmalen des Rotorgehäuses 112.
Der Klauenkörper 113 ist zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorgehäuse 112 positioniert. Der Klauenkörper 111 beinhaltet einen Radialbereich 144, welcher sich radial auswärts von der Riemenscheiben-Lagerbaugruppe 96 zu einem Längsbereich 146 erstreckt. Der Klauenkörper 113 ist mit der Riemenscheibe 28 durch verpressen so fixiert, dass der Klauenkörper 113 und die Riemenscheibe 28 beide bei derselben Drehzahl rotieren. Der Klauenkörper 113 beinhaltet eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Schlitzen 148, die dem Klauenkörper 113 eine käfigartige Struktur geben, die als eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Fingern aufgebaut ist. Jeder Schlitz 148 ist bi-axial und weist eine Radialkomponente 148a auf, die in Ebene mit dem Radialbereich 144 des Klauenkörpers 113 und Transfers zur Längsachse 136 ist, und eine Längskomponente 148b, die in Ebene mit dem Längsbereich 146 des Klauenkörpers 113 parallel zu und beabstandet von der Längsachse 36 ist. Die Radialkomponente 148a und die Längskomponente 148b jedes Schlitzes sind zusammenhängend. Weiter wird die Radialkomponente 140a jedes Schlitzes 148 an einem Ende geschlossen, während die Längskomponenten 148b jedes Schlitzes 148 an einem Ende offen ist.
Das stationäre Unterstützungsbauteil 62, der Rotorkörper 112, der Klauenkörper 113 und die Riemenscheibe 28 werden alle aus einem Magnetmaterial, wie etwa einem eisenhaltigen Metallmaterial hergestellt. Wie am besten in 6 zu sehen, wenn Elektrizität (d.h. elektrischer Strom) an die Drahtspule 126 angelegt wird, induziert der Elektromagnet 108 des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 eine Magnetschleife 128 in den umfänglich beabstandeten Zähnen 110 des Rotorkörpers 112 und in Bereichen des stationären Unterstützungsbauteils 62, der Riemenscheibe 28, des Rotorkörpers 112 und des Klauenkörpers 113. Wenn der Elektromagnet 108 des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 deaktiviert (d. h. de-energetisiert) wird, endet die magnetische Kopplung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorköper 112. Als Ergebnis gibt es keine Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112, wenn der Elektromagnet 108 deaktiviert ist. Wenn jedoch der Elektromagnet 108 und der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 aktiviert ist (d.h. energetisiert), führt das zwischen der Riemenscheibe 28, dem Klauenkörper 113 und den umfänglich beabstandeten Zähnen 110 des Rotorkörpers 112 induzierte Magnetfeld zu einer Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112.
Es gibt eine Anzahl von vorbestimmten Toleranzen (d.h. schmalen Spalten) zwischen einer Außenkante 120 des stationären Unterstützungsbauteils 62 und der Innendurchmesserfläche 136 des Rotorkörpers 112, zwischen dem Radialbereich 144 des Klauenkörpers 113 und dem ersten Satz von Zähnen 110a des Rotorkörpers 112 und zwischen dem Längsbereich 146 des Klauenkörpers 113 und dem zweiten Satz von Zähnen 110b des Rotorkörpers 112. Diese Toleranzen müssen klein genug sein, um eine relativ ununterbrochene Magnetschleife 128 bereitzustellen, wenn der Elektromagnet 108 aktiviert wird, aber groß genug, um Herstelltoleranzen unterzubringen und Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112 und dem Klauenkörper 113 und Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112 und dem stationären Unterstützungsbauteil 62 zu gestatten. Beispielhaft und ohne Beschränkung können diese vorbestimmten Toleranzen 100 - 200 Mikrometer (µm) und vorzugsweise etwa 150 Mikrometer (µm) betragen.
Die umfänglich beabstandeten Zähne 110 und der Rotorkörper 112 werden aus einem ersten Material 150 hergestellt, während der leitfähige Körper 111 aus einem zweiten Material 152 hergestellt ist. Das erste Material 150 ist ferromagnetisch und weist eine höhere Magnetflussdichte auf als das zweite Material 152. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann das erste Material 150 Stahl sein. Das zweite Material 152 weist eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste Material 150 auf. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann das zweite Material 152 Aluminium oder Kupfer sein. Der Klauenkörper 113 wird auch aus einem ferromagnetischen Material wie etwa Stahl hergestellt. Dies führt zu einer Struktur, wo die umfänglich beabstandeten Zähne 110 des Rotorkörpers 112 eine höhere Flussdichte aufweisen, während der leitfähige Körper 111 eine höhere elektrische Leitfähigkeit und weniger Gewicht aufweist.
Wie oben erläutert, wenn der Elektromagnet 108 energetisiert ist, wird eine Magnetschleife 128 erzeugt, die sich durch die umfänglich beabstandeten Zähne 110 des Rotorkörpers 112, das stationäre Unterstützungsbauteil 62, die Riemenscheibe 28 und den Klauenkörper 113 erstreckt. Wenn die Riemenscheibe 28 und der Klauenkörper 113 bei einer anderen Geschwindigkeit rotieren als der Rotorkörper 112, während der Elektromagnet 108 energetisiert ist, erzeugen die umfänglich beabstandeten Schlitze 148 eine Änderung beim Magnetfluss in den umfänglich beabstandeten Zähnen 110, während die Schlitze 148 über die Zähne 110 passieren. Dies erzeugt fluktuierende/alternierende Magnetpole (d. h. alternierende Bi-Pole) in den umfänglich beabstandeten Zähnen 110 und induziert elektrische Ströme im leitfähigen Körper 111. Die induzierten elektrischen Ströme im leitfähigen Körper 111 fließen um die umfänglich beabstandeten Zähne 110 herum, was ein sekundäres Magnetfeld erzeugt, welches der Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112 und der Riemenscheibe 28/dem Klauenkörper 113 widersteht, was schließlich zu einem Drehmomenttransfer und somit einem sekundären Drehmomentflusspfad zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112 führt, der mit der Welle 26 verbunden ist.
Die Magnetkopplung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112 erfordert Relativbewegung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112. Entsprechend gibt es immer einen gewissen Rotationsschlupf zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112, selbst wenn der Elektromagnet 108 aktiviert ist. Der Elektromagnet 108 des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 wird nur aktiviert, wenn der Riemen die Riemenscheibe 28 bei einer höheren Drehzahl als der Drehzahl der Drehbaugruppe 60 angetrieben wird, über den primären Drehmomentflusspfad, welcher durch den Elektromotor 24 erzeugt wird. Wenn der Elektromagnet 108 unter solchen Bedingungen aktiviert wird, addiert sich der sekundäre Drehmoment-Flusspfad, der durch den Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 bereitgestellt wird (d.h. induzierte magnetische Kupplung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112) zum Primärdrehmoment-Flusspfad, der durch den Elektromotor 24 erzeugt wird, was der Drehbaugruppe 60 und daher der Welle 26 gestattet, bei höherer Drehzahl angetrieben zu werden (d.h. höhere Umdrehung pro Minute/UPM) als es möglich wäre, wenn nur der primäre Drehmoment-Flusspfad eingesetzt würde. Als Ergebnis wird der Fluidfluss, welcher durch den Impeller 54 erzeugt wird, erhöht. Zusätzlich kann der den elektrischen Wicklungen 68 der Statorbaugruppe 58 zugeführte elektrische Strom für irgendeine gegebene Drehzahl reduziert werden, wenn der Elektromagnet 108 des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 aktiviert wird.
In vielen Fällen gestattet der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 dem Elektromotor 24 auch, kleiner ausgeführt zu werden, weil eine Spitzenpumpenanforderung üblicherweise mit hohen Drehzahlen übereinstimmt, wobei die Drehzahl der Riemenscheibe 28 hoch ist und der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 am effektivsten ist (d.h. wenn der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 den größten Anstieg bei der Drehzahl der Drehbaugruppe 60 bereitstellen kann). Wie unten erläutert, wird der Elektromagnet 108 des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 deaktiviert, wenn der Primärdrehmoment-Flusspfad des Elektromotors 24 die Drehbaugruppe 60 bei einer Drehzahl rotiert, welche höher ist als die Drehzahl der Riemenscheibe 28. Falls der Elektromagnet 108 nicht während solcher Bedingungen deaktiviert würde, würde der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30 die Rotation der Drehbaugruppe 60 verlangsamen und als eine Bremse wirken, was bei den meisten Anwendungen unerwünscht wäre.
Anders als mechanisch angetriebene Automobilzubehöre können die hierin beschriebenen elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehöre 20 lediglich durch den Elektromotor 24 angetrieben werden, wenn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs nicht läuft. Zusätzlich ist die Drehzahl der Welle 26 voll variabel und kann unabhängig von der Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors gesteuert werden. Der an die Drahtspule 126 des Elektromagneten 108 angelegte elektrische Strom kann gesteuert werden, den Grad der magnetischen Kopplung zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112 zu variieren. Als Ergebnis kann der Betrag von Drehmomenttransfer zwischen der Riemenscheibe 28 und dem Rotorkörper 112 justiert werden, um die Drehzahl der Welle 26 wie auch den Betrag mechanischen Schlupfes, den die Riemenscheibe 28 dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs auferlegt, zu steuern. Mit anderen Worten kann der Lastbetrag, den das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20 dem Verbrennungsmotor auferlegt, im Hinblick auf die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit, Stromabgabe, Kraftstoffökonomie und/oder Betriebsparameter gesteuert werden.
7 bis 12 illustrieren andere elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehöre 20', mit einem Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' einer alternativen Konfiguration, welche den in 1 bis 6 gezeigten Klauenkörper 113 nicht enthält. Viele der Elemente des in 7 bis 12 gezeigten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20' sind die gleichen wie die Elemente des in 1 bis 6 gezeigten elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20 und teilen daher dieselben Bezugszeichen, außer dass eine Strich-(')-Annotation nach den Bezugszeichen in den 7 bis 12 angehängt worden ist.
Das in den 7 bis 12 gezeigte elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20' beinhaltet ein Gehäuse 22', das einen Röhrenbereich 32' und einen Flanschbereich 34' aufweist. Der Röhrenbereich 32' erstreckt sich ringförmig um eine Längsachse 36' zwischen einem ersten Gehäuseende 38' und einem zweiten Gehäuseende 40'. Der Flanschbereich 34' haftet an dem Röhrenbereich 32' am zweiten Gehäuseende 40' an. Eine Welle 26' wird koaxial in dem Röhrenbereich 32' des Gehäuses 22 aufgenommen. Die Welle 26' erstreckt sich entlang der Längsachse 36' zwischen einem Eingabeende 42' und einem Ausgabeende 44'.
Das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20' beinhaltet einen Elektromotor 24', der wieder konfiguriert ist, einen Primärdrehmoment-Flusspfad für die Antriebsrotation der Welle 26' zu erzeugen, wenn der Elektromotor 24' aktiviert wird. Der in den 7 bis 12 illustrierte Elektromotor 24' umfasst eine Statorbaugruppe 58' und eine Drehbaugruppe 60'. Die Statorbaugruppe 58' ist fest innerhalb des Röhrenbereichs 32' des Gehäuses 22' montiert und verbleibt daher während des Betriebs stationär. Die Statorbaugruppe 58' beinhaltet eine Vielzahl von Statorplatten 64', die fest innerhalb des Röhrenbereichs 32' des Gehäuses 22' montiert sind. Die Statorplatten 64' sind aufeinandergestapelt, definieren eine Zentralöffnung 65' und beinhalten eine Vielzahl von Armen 66', die elektrische Wicklungen 68' halten.
Die Drehbaugruppe 60' ist innerhalb der Zentralöffnung 65' der Statorbaugruppe 58' positioniert, ist relativ zur Statorbaugruppe 58' um die Längsachse 36' rotierbar und beinhaltet ein rotierendes Unterstützungsbauteil 80', das fest an der Welle 26' so montiert ist, dass das rotierende Unterstützungsbauteil 80' mit der Welle 26' rotiert. Es sollte anerkannt werden, dass die Worte „stationär“ und „rotierend“, die verwendet werden, um die Unterstützungsbauteile 62', 80' des Elektromotors 24' zu beschreiben, lediglich zu Bezeichnungszwecken dienen und sich auf die Relativbewegung zwischen diesen zwei Komponenten beziehen, wenn der Elektromotor 24' läuft. Permanentmagneten 82' sind fest an dem rotierenden Unterstützungsbauteil 80' montiert und sind radial einwärts der Statorplatten 64' beabstandet. Wenn Elektrizität (d.h. elektrischer Strom) an die elektrischen Wicklungen 68' der Statorbaugruppe 58' angelegt wird, wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das mit dem Magnetfeld der Permanentmagneten 82' interagiert, was das rotierende Unterstützungsbauteil 80' veranlasst, zu rotieren. Das rotierende Unterstützungsbauteil 80' ist an der Welle 26' so fixiert, dass der Elektromotor 24' die Welle 26' rotational antreibt, wenn Elektrizität an die elektrischen Wicklungen 68' der Statorbaugruppe 58' angelegt wird.
Das elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilzubehör 20' beinhaltet eine Riemenscheibe 28' mit einer Riemenscheibenwand 88' und Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' beinhaltet einen Elektromagneten 108', eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110', die längs aus einer einwärtigen Fläche 94' der Scheibenriemenwand 88' bei einer ersten Höhe H1' vorragen, einen leitfähigen Körper 111' und einen Rotorkörper 112'. Der Elektromagnet 108' beinhaltet eine Drahtspule 126', die durch einen Spulenkörper 127' unterstützt ist. Der Spulenkörper 127' ist fest an dem Unterstützungsbauteil 62' angebracht. Die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110' sind mit einem leitfähigen Körper 111' verwoben. Die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110' erstreckt sich längs in einer Vielzahl von Radialrichtungen (d.h. in Richtungen transversal zur Längsachse 36'). Die umfänglich beabstandeten Zähne 110' erstrecken sich in eine Vielzahl von Öffnungen 124' im leitfähigen Körper 111'. Als Ergebnis verzahnen sich die Merkmale des leitfähigen Körpers 111' mit den Merkmalen der Riemenscheibe 28'. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die Öffnungen 142' im leitfähigen Körper 111' sich durch die Gesamtheit des leitfähigen Körpers 111' erstrecken können oder nicht, und daher auf einer Seite offen und auf der anderen geschlossen sein können. Sowohl die umfänglich beabstandeten Zähne 110' als auch der leitfähige Körper 111' sind an der Riemenscheibe 28' fixiert. Beispielsweise wie in 7 bis 12 gezeigt, sind die umfänglich beabstandeten Zähne 110' integral mit der Scheibenriemenwand 88' und wird der leitfähige Körper 111' in die Riemenscheibe 28' über die Zähne 110' eingepresst.
Der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' beinhaltet auch einen Rotorkörper 112', der fest an der Welle 26' montiert ist. Als Ergebnis rotiert der Rotorkörper 112' mit derselben Drehzahl wie die Welle 26' und daher der Drehbaugruppe 60' des Elektromotors 24', während der leitfähige Körper 111' immer mit derselben Drehzahl wie die Riemenscheibe 28' rotiert, die sich von der Drehzahl der Welle 26' und der Drehbaugruppe 60' des Elektromotors 24' unterscheiden kann. Der Rotorkörper 112' ist zwischen der Riemenscheibe 28' und dem stationären Unterstützungsbauteil 62' positioniert, das fest an dem Röhrenbereich 32' am ersten Gehäuseende 38' montiert ist. Der Rotorkörper 112' beinhaltet einen Radialbereich 144', der sich radial auswärts von der Welle 26 zu einem Längsbereich 146' erstreckt. Der Radialbereich 144' des Rotorkörpers 112' beinhaltet eine erste Seitenfläche 138', die zur Riemenscheibe 28' weist, und eine zweite Seitenfläche 140' entgegengesetzt der ersten Seitenfläche 138'. Der Rotorkörper 112' beinhaltet eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Rippen 148', die longitudinal von der ersten Seitenfläche 138' des Rotorkörpers 112' zu einer zweiten Höhe H2' vorragen und sich längs in einer Vielzahl von Radialrichtungen erstrecken (d.h. in Richtungen Transfers zur Längsachse 36').
Wie am besten in 12 zu sehen, wenn Elektrizität (d.h. elektrischer Strom) an die Drahtspule 126' angelegt wird, induziert ein Elektromagnet 108' des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' eine Magnetschleife 128' in den umfänglich beabstandeten Zähnen 110' und in Bereichen der stationären Unterstützungsbauteile 62', der Riemenscheibe 28', den umfänglich beabstandeten Rippen 148', und dem Rotorkörper 112'. Wenn der Elektromagnet 108' des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' deaktiviert (d.h. de-energetisiert) wird, endet die magnetische Kopplung zwischen der Riemenscheibe 28' und dem Rotorkörper 112'. Als Ergebnis gibt es keine Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe 28' und dem Rotorkörper 112', wenn der Elektromagnet 108' deaktiviert wird. Wenn jedoch der Elektromagnet 108' des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30' aktiviert (d.h. energetisiert) wird, führt das zwischen der Riemenscheibe 28' und dem Rotorkörper 112' induzierte Magnetfeld zu einer Drehmomentübertragung zwischen der Riemenscheibe 28' und dem Rotorkörper 112'.
Es gibt eine Anzahl von vorbestimmten Toleranzen (d.h. schmalen Spalten) zwischen einer äußeren Kante 120' des stationären Unterstützungsbauteil 62' und der Riemenscheibe 28', zwischen der zweiten Seitenfläche 140' des Rotorkörpers 112' und dem stationären Unterstützungsbauteil 62' und zwischen den umfänglich beabstandeten Zähnen 110' der Riemenscheibe 28' und den umfänglich beabstandeten Rippen 148' des Rotorkörpers 112'. Diese Toleranzen müssen klein genug sein, um eine relativ ununterbrochene Magnetschleife 128' bereitzustellen, wenn der Elektromagnet 108' aktiviert wird, aber groß genug, Herstelltoleranzen zu akkumulieren und Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112' und der Riemenscheibe 28' und Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112' und dem stationären Unterstützungsbauteil 62' zu gestatten. Beispielhaft und ohne Beschränkung können diese vorbestimmten Toleranzen 100 - 200 Mikron (µm) und vorzugsweise etwa 150 Mikron (µm) betragen.
Die umfänglich beabstandeten Zähne 110' und die Riemenscheibe 28' sind aus einem ersten Material 150' gemacht, während der leitfähige Körper 111' aus einem zweiten Material 152' gemacht ist. Das erste Material 150' ist ferromagnetisch und hat eine höhere Magnetflussdichte als das zweite Material 152'. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann das erste Material 150' Stahl sein. Das zweite Material 152' weist eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste Material 150' auf. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann das zweite Material 152' Aluminium oder Kupfer sein. Der Rotorkörper 112' und die umfänglich beabstandeten Rippen 148' sind auch aus einem ferromagnetischen Material wie etwa Stahl hergestellt. Dies führt zu einer Struktur, wo die umfänglich beabstandeten Zähne 110' der Riemenscheibe 28' eine höhere Flussdichte aufweisen, während der leitfähige Körper 111' eine höhere elektrische Leitfähigkeit und weniger Gewicht aufweist.
Wenn die Riemenscheibe 28' bei einer anderen Geschwindigkeit als der Rotorkörper 112' rotiert, während der Elektromagnet 108' energetisiert wird, erzeugen die umfänglich beabstandeten Rippen 148' eine Änderung im Magnetfluss in den umfänglich beabstandeten Zähne 110', während die Rippen 148' über die Zähne 110' passieren. Dies erzeugt flukturierende/abwechselnde Magnetpole (z. B. abwechselnde Bi-Pole) in den umfänglich beabstandeten Zähnen 110' und induziert elektrische Ströme in dem leitfähigen Körper 111'. Die induzierten elektrischen Ströme im leitfähigen Körper 111' fließen um die umfänglich beabstandeten Zähne 110' herum, erzeugen ein sekundäres Magnetfeld, welches der Relativbewegung zwischen dem Rotorkörper 112' und der Riemenscheibe 28' widersteht, was schließlich zu einer Drehmomentübertragung und somit einem sekundären Drehmomentflusspfad zwischen der Riemenscheibe 28' und dem Rotorkörper 112' führt, welcher mit der Welle 26' verbunden ist.
13 und 14 illustrieren ein anderes elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör 20", mit einem Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30" einer alternativen Konfiguration, die wiederum den in 1 bis 6 gezeigten Klauenkörper 113 nicht beinhaltet. Viele der Elemente des in 7 bis 12 gezeigten, elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20" sind die gleichen wie die Elemente des elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs 20', das in 7 bis 12 gezeigt ist, und teilen daher dieselben Bezugszeichen, außer dass eine Doppelstrich-(")-Annotation nach den Bezugsziffern in 13 und 14 angehängt worden sind.
In der in 13 und 14 gezeigten Anordnung ist der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30" fast identisch zu dem in 7 bis 12 gezeigten Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30', außer dass der in 13 und 14 gezeigte Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30" einen leitfähigen Körper 111" enthält, der am Rotorkörper 112" statt der Riemenscheibe 28" fixiert ist. Als Ergebnis beinhaltet der Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30" eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen 110", die längs aus einer ersten Seitenfläche 138" des Rotorkörpers 112" bei einer ersten Höhe H1" vorragen, und eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Rippen 148" ragen längs aus einer Einwärtsfläche 94" der Riemenscheibenwand 88" bei einer zweiten Höhe H2" vor. Die umfänglich beabstandeten Zähne 110" erstrecken sich über eine Vielzahl von Öffnungen 142" im leitfähigen Körper 111". Als Ergebnis verschränken sich die Merkmale des leitfähigen Körpers 111" mit den Merkmalen des Rotorkörpers 112". Sowohl die umfänglich beabstandeten Zähne 110" als auch der leitfähige Körper 111" sind am Rotorkörper 112" statt der Riemenscheibe 28" in dieser Ausführungsform fixiert. Wie beispielsweise in 13 und 14 gezeigt, sind die umfänglich beabstandeten Zähne 110" integral mit dem Rotorkörper 112" und wird der leitfähige Körper 111" in den Rotorkörper 112" über die Zähne 110" eingepresst. Unabhängig von diesen strukturellen Differenzen arbeitet der in 13 und 14 gezeigte Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30" in derselben Weise wie der in 7 bis 12 gezeigte Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30'.
Das elektrisch und mechanische angetriebene Automobilzubehör 20, 20', 20", das oben beschrieben ist, kann anhand des Betriebsverfahrens, das unten dargestellt wird, gesteuert werden. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Anlegens von Elektrizität an die elektrischen Wicklungen 68, 68', 68", der Statorbaugruppe 58, 58', 58", um ein elektromagnetisches Feld und einen primären Drehmoment-Flusspfad zu erzeugen, der die Drehbaugruppe 60, 60', 60" rotational antreibt, und damit die Welle 26, 26', 26". Das Verfahren beinhaltet auch den Schritt des rotationalen Antreibens der Riemenscheibe 28, 28', 28", die auf der Riemenscheiben-Lagerbaugruppe 96, 96', 96", rotational gehalten ist. Das Verfahren schreitet fort mit den Schritten des Detektierens einer ersten Drehzahl der rotierenden Baugruppe 60, 60', 60" und/oder der Welle 26, 26', 26" und Detektieren einer zweiten Drehzahl der Riemenscheibe 28, 28', 28". Die elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehöre 20, 20', 20" können optional ein oder mehrere (nicht gezeigte) Sensoren beinhalten, die konfiguriert sind, die erste Drehzahl der Drehbaugruppe 60, 60', 60" und/oder der Welle 26, 26', 26" und die zweite Drehzahl der Riemenscheibe 28, 28', 28" zu messen/lesen. Alternativ kann die erste Drehzahl der Drehbaugruppe 60, 60', 60" und/oder der Welle 26, 26', 26" und die zweite Drehzahl der Riemenscheibe 28, 28', 28" auf Basis der elektrischen und magnetischen Felder (EMF) des Elektromotors 24, 24', 24" bestimmt werden. Das Verfahren beinhaltet weiter den Schritt des Aktivierens des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30, 30', 30", wenn die zweite Drehzahl (d.h. die Drehzahl der Riemenscheibe 28, 28', 28") größer als die erste Drehzahl (d.h. die Drehzahl der Drehbaugruppe 60, 60', 60" / Welle 26, 26', 26") ist. Der Schritt beinhaltet das Anlegen von Elektrizität an den Elektromagneten 108, 108', 108", um ein Magnetfeld zwischen der Riemenscheibe 28, 28', 28" und den umfänglich beabstandeten Zähnen 110, 110', 110" und dem Rotorkörper 112, 112', 112" zu induzieren, um einen sekundären Drehmoment-Flusspfad zwischen der Riemenscheibe 28, 28', 28" und dem Rotorkörper 112, 112', 112" zu erzeugen. Der Schritt des Aktivierens des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30, 30', 30" erzeugt die oben beschriebenen Magnetschleifen 128, 128', 128", die sich um den Elektromagneten 108, 108', 108" durch die umfänglich beabstandeten Zähne 110, 110', 110" und Bereiche des Rotorkörpers 112, 112', 112", das stationäre Unterstützungsbauteil 62, 62', 62" und die Riemenscheibe 28, 28', 28" erstreckt. Das Verfahren kann auch den Schritt des Deaktivierens des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30, 30', 30" beinhalten, wenn die erste Drehzahl (d.h. die Drehzahl der Drehbaugruppe 60, 60', 60" / Welle 26, 26', 26") größer als die zweite Drehzahl (d.h. die Drehzahl der Riemenscheibe 28, 28', 28") ist. Die Schritte des Aktivierens und Deaktivierens des Riemenscheiben-Assistenzmechanismus 30, 30', 30" können durch eine Steuerung/ECU 154, 154', 154" durchgeführt werden, die ausgelegt ist, die Ausgabe von ein oder mehr elektrischer Stromversorgungen (nicht gezeigt) zu steuern, die elektrisch mit der Drahtspule 126, 126', 126" der elektromagnetischen und/oder elektrischen Wicklungen 68, 68', 68" der Statorbaugruppe 58, 58', 58" verbunden sein können.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist für Zwecke von Illustration und Beschreibung bereitgestellt worden. Sie ist nicht intendiert, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung zu beschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern, sind, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst falls nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben. Diese vorstehenden Wiedergaben sollten interpretiert werden, jegliche Kombination abzudecken, in welcher die erfinderische Neuheit ihre Nützlichkeit ausübt. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Hinblick auf die obigen Lehren möglich und können anders als spezifisch beschrieben ausgeübt werden, während sie im Schutzumfang der angehängten Ansprüche sind. Zusätzlich können die Schritte des hierin dargestellten Verfahrens in einer anderen Reihenfolge als der hierin Aufgelisteten praktiziert werden, ohne vom Schutzumfang der angehängten Ansprüche abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die gegenständliche Offenbarung ist allgemein auf elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehöre gerichtet, einschließlich, ohne Beschränkung, elektrisch und mechanisch angetriebene Automobilpumpen. Die gegenständliche Offenbarung ist auf Verfahren zum Betreiben derselben gerichtet.

Claims

Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör, umfassend: ein Gehäuse; eine in dem Gehäuse drehbar gehaltene Welle, wobei die Welle sich entlang einer Längsachse zwischen einem Eingangsende und einem Ausgangsende erstreckt; einen Elektromotor, der eine Statorbaugruppe und eine rotierende Baugruppe umfasst, die relativ zu der Statorbaugruppe rotierbar ist, wobei der Elektromotor konfiguriert ist, einen Primärdrehmoment-Flusspfad zu erzeugen, wenn der Elektromotor aktiviert wird; wobei die Statorbaugruppe fest an dem Gehäuse montiert ist; wobei die rotierende Baugruppe fest an der Welle so montiert ist, dass die rotierende Baugruppe mit der Welle rotiert; eine Riemenscheibe, die drehbar auf dem Eingangsende der Welle so gehalten ist, dass die Riemenscheibe relativ zu der Welle und der rotierenden Baugruppe rotierbar ist; und einen Riemenscheiben-Assistenzmechanismus, der eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen enthält, die mit einem leitfähigen Körper verschachtelt sind, einen fest an der Welle montierten Rotorkörper und einen Elektromagneten, welcher konfiguriert ist, ein Magnetfeld zwischen den umfänglich beabstandeten Zähnen, dem Rotorkörper und der Riemenscheibe zu induzieren, um einen Sekundärdrehmoment-Flusspfad zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper zu erzeugen, wenn der Elektromagnet aktiviert wird.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, wobei die umfänglich beabstandeten Zähne aus einem ersten Material hergestellt sind und der leitfähige Körper aus einem zweiten Material hergestellt ist, wobei das erste Material ferromagnetisch ist und eine höhere Magnetflussdichte als das zweite Material aufweist, und wobei das zweite Material eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste Material aufweist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 2, wobei der leitfähige Körper an dem Rotorkörper fixiert ist und wobei die umfänglich beabstandeten Zähne Teil des Rotorkörpers sind und sich in eine Vielzahl von Öffnungen in dem leitfähigen Körper erstrecken.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 3, weiter umfassend: einen Klauenkörper, welcher zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper positioniert ist, wobei der Klauenkörper an der Riemenscheibe fixiert ist und eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Schlitzen beinhaltet, die eine Änderung beim Magnetfluss in den umfänglich beabstandeten Zähnen erzeugen und elektrischen Strom in dem leitfähigen Körper induzieren, wenn der Klauenkörper und die Riemenscheibe bei einer anderen Geschwindigkeit als der Rotorkörper rotieren.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 4, wobei die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen einen ersten Satz von Zähnen, die sich längs in einer Vielzahl von radialen Richtungen quer zur Längsachse erstrecken, und einen zweiten Satz von Zähnen, die sich längs in einer Vielzahl von Längsrichtungen parallel zu der Längsachse erstrecken, beinhalten, und wobei jeder Schlitz in der Vielzahl von umfänglich beabstandeten Schlitzen eine Radialkomponente, die quer zur Längsachse ist, und eine Längskomponente, welche parallel zur und beabstandet von der Längsachse ist, aufweist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 2, wobei der leitfähige Körper an der Riemenscheibe fixiert ist und wobei die umfänglich beabstandeten Zähne Teil der Riemenscheibe sind und sich in eine Vielzahl von Öffnungen in dem leitfähigen Körper erstrecken.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 6, wobei der Rotorkörper eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Rippen beinhaltet, die eine Änderung beim Magnetfluss in dem umfänglich beabstandeten Zähnen erzeugen und elektrischen Strom in dem leitfähigen Körper induzieren, wenn die Riemenscheibe bei einer anderen Geschwindigkeit als der Rotorkörper rotiert.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 7, wobei die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen und die Vielzahl von umfänglich beabstandeten Rippen sich längs in einer Vielzahl von Radialrichtungen quer zur Längsrichtung erstrecken.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 3, wobei die Riemenscheibe eine Vielzahl von umfänglich beabstandeten Rippen enthält, die eine Änderung beim Magnetfluss in den umfänglich beabstandeten Zähnen erzeugen und elektrischen Strom in dem leitfähigen Körper induzieren, wenn die Riemenscheibe bei einer anderen Geschwindigkeit als der Rotorkörper rotiert.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 2, wobei das erste Material Stahl ist und das zweite Material Aluminium oder Kupfer ist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: ein stationäres Unterstützungsbauteil, das fest an dem Gehäuse montiert ist und den Elektromagneten des Riemenscheiben-Unterstützungsmechanismus hält.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 11, wobei das stationäre Unterstützungsbauteil aus einem eisenhaltigen Metallmaterial so hergestellt ist, dass der Elektromagnet eine Magnetschleife in Bereichen des Rotorkörpers, dem stationären Unterstützungsbauteil und der Riemenscheibe induziert.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Röhrenbereich beinhaltet, welcher die Welle aufnimmt, und wobei die Statorbaugruppe an dem Röhrenbereich des Gehäuses montiert ist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 13, wobei die Riemenscheibe durch eine Wellenlagerbaugruppe gehalten ist, die radial zwischen der Welle und dem Röhrenbereich des Gehäuses positioniert ist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, wobei die Riemenscheibe konfiguriert ist, durch einen Riemen angetrieben zu werden, und eine Riemenkontaktoberfläche beinhaltet.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: einen Impeller, der an dem Ausgangsende der Welle fest montiert ist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, wobei die Statorbaugruppe Statorplatten beinhaltet, die an dem Gehäuse fest montiert sind und elektrische Wicklungen unterstützen, und wobei die rotierende Baugruppe radial auswärts von den Statorplatten angeordnet ist und Permanentmagneten beinhaltet, die an einem rotierenden Unterstützungsbauteil fest montiert sind, welches an der Welle durch den Rotorkörper drehbar fixiert ist.
Elektrisch und mechanisch angetriebenes Automobilzubehör gemäß Anspruch 1, wobei die Statorbaugruppe Statorplatten beinhaltet, die an dem Gehäuse fest montiert sind und elektrische Wicklungen unterstützen, und wobei die rotierende Baugruppe radial einwärts der Statorplatten angeordnet ist und Permanentmagneten beinhaltet, die an einem rotierenden Unterstützungsbauteil, welches an der Welle drehbar fixiert ist, beinhaltet.
Verfahren zum Betreiben eines elektrisch und mechanisch angetriebenen Automobilzubehörs, umfassend die Schritte: Anlegen von Elektrizität an elektrische Wicklungen einer Statorbaugruppe, um eine Elektromagnetfeld und einen Primärdrehmoment-Flusspfad zu erzeugen, der eine rotierende Baugruppe und eine mit der rotierenden Baugruppe fest verbundene Welle rotational antreibt; rotationales Antreiben einer Riemenscheibe, die auf einer Riemenscheibe-Lagerbaugruppe drehbar gehalten ist; und Aktivieren eines Riemenscheiben-Unterstützungsmechanismus durch Anlegen von Elektrizität an einen Elektromagneten zum Induzieren eines Magnetfelds zwischen der Riemenscheibe, einer Vielzahl von umfänglich beabstandeten Zähnen und einem Kopplerkörper, um einen Sekundärdrehmoment-Flusspfad zwischen der Riemenscheibe und dem Rotorkörper zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt des Aktivierens eines Riemenscheiben-Unterstützungsmechanismus eine Magnetschleife erzeugt, welche den Elektromagneten in den umfänglich beabstandeten Zähnen und Bereichen des Kopplerkörpers und der Riemenscheibe umgibt.