雙模式冷卻泵的控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在此披露了用于控制一種雙模式發(fā)動機(jī)附件，例如雙模式冷卻泵，的運(yùn)行的方法和系統(tǒng)。該雙模式裝置具有兩種運(yùn)行模式：一種電動機(jī)運(yùn)行和一種機(jī)械的帶輪驅(qū)動的運(yùn)行。使用由控制系統(tǒng)控制的一個摩擦離合器機(jī)構(gòu)在這兩種運(yùn)行模式之間進(jìn)行切換?？梢詫⒃撾妱訖C(jī)的速度改變至與該機(jī)械的帶輪驅(qū)動系統(tǒng)的速度基本上相同、或在后者速度的方向上進(jìn)行改變。
【專利說明】雙模式冷卻泵的控制方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是美國申請序列號13 / 509,876的一個部分繼續(xù)申請。本申請還要求在2011年4月13日提交的、標(biāo)題為“用于摩擦離合器組件的控制系統(tǒng)(Control System ForFriction Clutch Assembly) ”的美國專利申請序列號61 / 474，895的優(yōu)先權(quán)，該申請隨后在2012年4月11日作為國際申請?zhí)朠CT / US12 / 32974提交。本申請還涉及:在2011年4月13日提交的、標(biāo)題為“混合動力冷卻泵(Hybrid Coolant Pump) ”的美國專利申請序列號61 / 474，862，該申請隨后在2012年4月10日作為國際申請?zhí)朠CT / US12 / 32849提交；在2011年4月13日提交的、標(biāo)題為“用于車輛附件的帶輪組件(Pulley AssemblyFor A Vehicle Accessory) ”的美國專利申請序列號61 / 474，876，該申請隨后在2012年4月10日作為國際申請?zhí)朠CT / US12 / 32856提交；在2011年4月13日提交的、標(biāo)題為“摩擦離合器組件(Friction Clutch Assembly) ”的美國專利申請序列號61 / 474，928,該申請隨后在2012年4月10日作為國際申請?zhí)朠CT / US12 / 32863提交；以及在2011年4月13日提交的、標(biāo)題為“壓縮彈簧構(gòu)件(Compression Spring Member) ”的美國專利申請序列號61 / 474,907，該申請隨后在2012年4月10日作為國際申請PCT / US12 / 32876提交。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于發(fā)動機(jī)附件的控制系統(tǒng)、并且更具體地涉及用于雙模式冷卻泵和其他附件的控制方法和系統(tǒng)。
[0004]背景
[0005]水泵被用于水冷式發(fā)動機(jī)中，主要用于如帶內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的汽車和載重車的車輛的運(yùn)行。這些水泵典型地是由一個傳動帶驅(qū)動，該傳動帶被附接到發(fā)動機(jī)曲軸上并因此以一定比例的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。這些泵具有一個葉輪，該葉輪用于將發(fā)動機(jī)冷卻劑循環(huán)到散熱器并且返回發(fā)動機(jī)以便使該冷卻劑保持在可接受的溫度極限之內(nèi)。
[0006]如今正不斷努力減少發(fā)動機(jī)附件(如水泵)的功率消耗以便改善燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。因此更優(yōu)選的是此類附件(包括水泵)如果能夠被制作成以可變速度或以更小的功率運(yùn)行，以便減小發(fā)動機(jī)所承受的負(fù)荷，并且進(jìn)而改善燃油經(jīng)濟(jì)性并減少來自發(fā)動機(jī)的不希望有的排放物。
[0007]發(fā)明概述
[0008]披露了一種改進(jìn)的水泵。該水泵具有兩種運(yùn)行模式，第一模式由發(fā)動機(jī)傳動帶機(jī)械驅(qū)動，而第二模式由一個如無刷DC(BLDC)電動機(jī)的電動機(jī)來操作。
[0009]用于這兩種運(yùn)行模式的部件被容納在一個殼體中，該殼體包括帶輪構(gòu)件作為該殼體的一部分。連接到該水泵的葉輪上的一個軸被定位在該殼體中并且該軸依據(jù)某些因素而通過一種或另一種運(yùn)行模式來控制。
[0010]該殼體由定位在該帶輪構(gòu)件上的發(fā)動機(jī)附件傳動帶來驅(qū)動以輸入速度而旋轉(zhuǎn)。一個摩擦離合器被提供在該殼體內(nèi)以便通過該帶輪組件選擇性地驅(qū)動該水泵。一個螺線管被用來對該摩擦離合器的運(yùn)行進(jìn)行控制。
[0011]該水泵在其大部分運(yùn)行范圍內(nèi)通常由電動機(jī)驅(qū)動。當(dāng)需要峰值冷卻時，由機(jī)械運(yùn)行模式接管并且該水泵由該帶輪構(gòu)件直接驅(qū)動。該摩擦離合器包括一個軟化的彈簧構(gòu)件，該彈簧構(gòu)件使該離合器消耗的電功率最小化。混合動力冷卻泵具有一種可變速度控制，這種可變速度控制導(dǎo)致功率消耗更少、燃油經(jīng)濟(jì)性改善、以及排放物減少。
[0012]該帶輪組件由兩個件構(gòu)成，即一個帶輪構(gòu)件和一個離合器殼體構(gòu)件。這種構(gòu)形保證了傳動帶負(fù)荷在多個分離的軸承之間的分配從而使懸伸的軸承負(fù)荷最小化。
[0013]一種優(yōu)選的控制系統(tǒng)提供了從該雙運(yùn)行方法中的一種到另一種的“更柔和”的接合。在從一種驅(qū)動模式切換到另一種之前，使電動機(jī)的速度和發(fā)動機(jī)的速度更接近。這減少了滑動并且改善了該附件的耐久性，優(yōu)選是相對于這些摩擦構(gòu)件和摩擦接合而言。
[0014]在離合器接合過程中被供應(yīng)至該雙模式部件的電力的量可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得在該雙模式部件中旋轉(zhuǎn)的這個軸的速度與如果僅供應(yīng)在該發(fā)動機(jī)速度下的機(jī)械動力時該軸將會旋轉(zhuǎn)的速度是相似或相同的。此后，可以按步進(jìn)方式或斜坡方式來減少電力，直到該部件僅是由機(jī)械動力驅(qū)動的?？梢陨呋蚪档驮撾娏\(yùn)行的速度以便與機(jī)械動力運(yùn)行的速度基本上相同、或者相接近。這些速度越接近相同，從一種模式到另一種的過渡就越好，并且該摩擦離合器機(jī)構(gòu)上的摩擦構(gòu)件的壽命就會越長。
[0015]另一個實(shí)施例包括以下方法:其中該系統(tǒng)包括一個電池并且其中供應(yīng)電力包括從該電池發(fā)送電力。還可以使用一個電容器來提供一個能量儲存裝置。另一個實(shí)施例包括以下方法，該方法包括:從一個第一車輛部件中回收能量、將該能量轉(zhuǎn)換成電力、將該電力儲存在一個電池中、并且將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件，該雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力和電力來驅(qū)動一個第二車輛部件。
[0016]另一個實(shí)施例包括以下方法，該方法包括:從一個車輛部件中回收熱能、將熱能轉(zhuǎn)換成電力、將該電力儲存在一個電池中、并且將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件，該雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力和電力來驅(qū)動一個第二車輛部件。另一種方法包括:確定該車輛系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)何時以第一速率或大于該第一速率進(jìn)行加速；并且如果情況如此，則在一個雙模式部件還在由機(jī)械動力驅(qū)動的同時向該雙模式部件供應(yīng)電力。為完成這點(diǎn)所用的額外動力可以由一個電池或電容器供應(yīng)。
[0017]另一個實(shí)施例包括一種運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法,該車輛系統(tǒng)包括一個電池和連接至該電池上的一個雙模式部件；該方法測量該電池用以儲存額外能量的剩余容量，并且如果該剩余容量是處于或小于一個第一量或容量，則將來自該電池的電能供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量，由此釋放該電池中的容量以便儲存來自機(jī)械能和熱能回收部件的能量。
[0018]另一個實(shí)施例包括以下方法:其中在將來自該電池的電能供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量的過程中，該雙模式部件還被機(jī)械能所驅(qū)動。
[0019]另一個實(shí)施例包括以下方法:其中利用了該車輛制動系統(tǒng)來供應(yīng)能量、送回至該電池并且因此用于輔助運(yùn)行該雙電動機(jī)冷卻泵或其他附件的電模式。
[0020]還披露了用于實(shí)施以上一個或多個方法實(shí)施例的產(chǎn)品和計算機(jī)程序產(chǎn)品的不同實(shí)施例。[0021]當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求來考慮時，本發(fā)明另外的目的、特征和益處將在本發(fā)明的以下說明中給出。
[0022]附圖的簡要說明
[0023]圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一個水泵。
[0024]圖2是圖1所示的水泵的截面視圖。
[0025]圖3是如圖1和圖2所示的水泵的組成部分的分解視圖。
[0026]圖4展示了根據(jù)本發(fā)明可以使用的一個摩擦離合器實(shí)施例。
[0027]圖5是如圖4所示的摩擦離合器的分解視圖。
[0028]圖6是本發(fā)明可以使用的一個壓縮彈簧的一個實(shí)施例。
[0029]圖7是如圖6所示的壓縮彈簧構(gòu)件的后視圖。
[0030]圖8是處于未壓縮狀態(tài)下的該壓縮彈簧構(gòu)件的一個部分的放大視圖。
[0031]圖9是處于壓縮狀態(tài)下的該壓縮彈簧構(gòu)件的一個部分的放大視圖。
[0032]圖10是本發(fā)明所使用的一個壓縮彈簧構(gòu)件的一個實(shí)施例的一條負(fù)荷-撓曲曲線。
[0033]圖11展示了本發(fā)明可以使用的一個壓縮彈簧構(gòu)件的一個替代實(shí)施例。
[0034]圖12描繪了本發(fā)明可以使用的一個壓縮彈簧構(gòu)件的另一個替代實(shí)施例。
[0035]圖13示意性地展示了本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例的運(yùn)行模式。
[0036]圖14示意性描繪了本發(fā)明可以使用的一個壓縮彈簧機(jī)構(gòu)的另一個實(shí)施例。
[0037]圖15和圖16對應(yīng)地展示了圖14所示的實(shí)施例所使用的屈曲梁構(gòu)件的平面視圖和側(cè)視圖。
[0038]圖17示意性地展示了一個電磁離合器機(jī)構(gòu)。
[0039]圖18示意性地展示了一種螺線管控制系統(tǒng)。
[0040]圖19是根據(jù)另一個實(shí)施例的一個車輛系統(tǒng)的不意圖。
[0041]圖20是用于車輛發(fā)動機(jī)上的不同附件的一個雙模式部件的示意圖。
[0042]優(yōu)選實(shí)施方式的說明
[0043]為了促進(jìn)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(shí)施例并且將使用特定的語言對它們進(jìn)行說明。盡管如此，應(yīng)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(jìn)一步應(yīng)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(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常會想到的。
[0044]在此描述的本發(fā)明具體涉及到多種混合動力冷卻劑泵，這些混合動力冷卻劑泵用于使如汽車內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)中的冷卻劑循環(huán)。然而，本發(fā)明也可以用于其他發(fā)動機(jī)附件裝置，例如空調(diào)壓縮機(jī)、發(fā)動機(jī)油泵和變速器油泵等等。此外，在此描述的若干部件、機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)(包括但不限于壓縮彈簧、螺線管致動的摩擦離合器和/或PWM控制系統(tǒng))可以在其他裝置和系統(tǒng)中具有重要用途。
[0045]作為一個冷卻劑泵，該泵在大部分情況下是電驅(qū)動的。然而，在需要進(jìn)行更多冷卻的情況下該泵也可以是機(jī)械接合的。因此，當(dāng)車輛在大部分正常情況下行駛時，該水泵由電動機(jī)驅(qū)動和操作。
[0046]在“最壞條件”的冷卻情況下，如當(dāng)車輛處于重載時、當(dāng)它牽引一個掛車時、當(dāng)它在夏天上山時、等等，該水泵被適配成直接由傳動帶用發(fā)動機(jī)機(jī)械驅(qū)動。這樣提供了在此類情況下的必要的冷卻。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例，該電動機(jī)是一個無刷DC(BLDC)電動機(jī)并且該電動機(jī)被定位在一個帶輪組件內(nèi)。該泵還被適配成當(dāng)需要時由附接到發(fā)動機(jī)曲軸的、如蛇形帶的發(fā)動機(jī)傳動帶來機(jī)械驅(qū)動。
[0048]在此描述的本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例尤其適用于載重車、乘用車和越野車輛。由于這個優(yōu)選實(shí)施例還提供了對該水泵的可變速度控制，該水泵使用了來自發(fā)動機(jī)的更少的功率并因此改善了燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的一個混合動力水泵實(shí)施例在圖1中示出并且總體上是由參考數(shù)字20指示。該混合動力水泵包括一個帶輪組件22和一個水泵殼體24。帶輪組件22具有一個離合器殼體構(gòu)件26和一個帶輪構(gòu)件28。帶輪構(gòu)件28具有用于由一條傳動帶(未不出)來驅(qū)動的多個圓周槽30。
[0050]水泵20的一個截面視圖在圖2中示出并且水泵20的組成部分的分解視圖在圖3中示出。
[0051]該水泵具有一個葉輪軸40，該葉輪軸被定位在帶輪組件22之中并且還被附接到一個水泵葉輪42上。葉輪軸40通過滾針軸承44和中間軸承84而在泵殼體24中被固持在位。一個冷卻劑密封件46用于防止該泵中的冷卻劑泄漏到該帶輪組件中。
[0052]一個電動機(jī)定子50被定位在帶輪組件22中的一個定子殼體52內(nèi)。一個如扳手螺母54的螺母用于將定子殼體52固持到泵殼體24上。
[0053]一個第二滾針軸承60被定位在帶輪構(gòu)件28與泵殼體24之間，以便允許帶輪組件22相對該泵殼體自由轉(zhuǎn)動。
[0054]—個電動機(jī)轉(zhuǎn)子70被定位在一個前軸承座72內(nèi)，該軸承座優(yōu)選是由一種招質(zhì)材料制成的。該電動機(jī)優(yōu)選是一個無刷DC (BLDC)電動機(jī)。一個螺線管構(gòu)件80被定位成緊鄰前軸承座72。一個摩擦離合器組件90被定位成鄰近電動機(jī)殼體22的前蓋并且該離合器組件由螺線管構(gòu)件80來操作。軸承構(gòu)件84被定位在軸承座72與葉輪軸40之間。
[0055]一個如六角螺母92的緊固構(gòu)件通過前軸承82而將帶輪組件22固定到葉輪軸40上。如圖2和圖3中具體指示的是，帶輪組件22由兩個件構(gòu)成，即一個帶輪構(gòu)件28和一個離合器殼體26。這種構(gòu)形提供用于在后滾針軸承60與前滾珠軸承82之間對傳動帶負(fù)荷進(jìn)行分布，因而消除了懸伸軸承負(fù)荷。其結(jié)果是，軸承負(fù)荷的最小化導(dǎo)致一種更耐用且長久的
女口
廣叩ο
[0056]如指示的，該水泵通常由電動機(jī)驅(qū)動。該電動機(jī)是通過連接到多個銷針式接觸構(gòu)件86上的一個電路板(未不出)來電驅(qū)動的。電氣引線和纜線可以被插入模壓在殼體25和引線架29中，以便將電氣信號傳輸?shù)诫妱訖C(jī)定子50和螺線管80。該電路板通過如CAN網(wǎng)絡(luò)的車輛通信網(wǎng)絡(luò)而進(jìn)一步與該車輛的電子控制單元(ECU)相聯(lián)通。泵控制器電路板還可以被定位成在帶輪組件22內(nèi)、在定子殼體52之后且具有一個環(huán)形室形狀。
[0057]該電動機(jī)的速度以及由此該水泵的速度是根據(jù)發(fā)動機(jī)所需要的冷卻來選定的。多個傳感器將相關(guān)的數(shù)據(jù)提供到ECU，然后ECU對泵控制器發(fā)送一個信號來要求所希望的速度。該泵控制器然后確定使用該電動機(jī)或通過接合摩擦離合器并直接從帶輪驅(qū)動葉輪是否最好的達(dá)到了所希望的速度。
[0058]圖13是示意性地展示該混合動力泵的功能模式的一個曲線圖200。圖13中沿X軸線示出的是發(fā)動機(jī)速度而沿Y軸線示出的是葉輪速度。這兩個速度均以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)示出。
[0059]這種混合動力泵驅(qū)動器的主要電力驅(qū)動模式以206示出。峰值轉(zhuǎn)矩是由電動機(jī)208實(shí)現(xiàn)。完全帶輪驅(qū)動(亦稱“帶驅(qū)動”)由線210示出。此處該泵由發(fā)動機(jī)通過附屬傳動帶來機(jī)械地驅(qū)動。線210的斜率可以通過修改在該發(fā)動機(jī)曲軸帶輪與泵帶輪構(gòu)件28之間的帶輪驅(qū)動比而改變。
[0060]一個任選的電力驅(qū)動區(qū)域以212示出。這個區(qū)域表示的是在其中電動機(jī)能夠提供一個“過驅(qū)動”特征的范圍，在“過驅(qū)動”特征情況下，該泵可以用比機(jī)械輸入速度更快的速度來旋轉(zhuǎn)。范圍214和范圍216是由電力驅(qū)動模式中從機(jī)械能轉(zhuǎn)化為交流發(fā)電機(jī)中的電能然后轉(zhuǎn)化回電動機(jī)的機(jī)械能的過程中的效率損失導(dǎo)致的。盡管該泵可以在范圍214和范圍216中被電操作，然而對于該泵來說跳到機(jī)械驅(qū)動模式210是更加節(jié)能的。在202的情況下，該泵不工作，并且葉輪不轉(zhuǎn)動。在此實(shí)施例中，不管發(fā)動機(jī)的速度如何，該泵都不工作。也有可能在發(fā)動機(jī)停止工作時電驅(qū)動該泵。這種情況以220示出。
[0061]摩擦離合器90的一個放大視圖在圖4中示出，而摩擦離合器90的組成部分的分解視圖在圖5中示出。摩擦離合器90包括一個離合器承載構(gòu)件100，一個通量板構(gòu)件102、一個壓縮彈簧構(gòu)件104、以及一個摩擦襯承載構(gòu)件106。具有摩擦襯材料的多個件108被附接到該承載件106的外圓周上，如圖4所示。這些摩擦襯構(gòu)件108可以具有任何常規(guī)的摩擦材料并且可以具有任何尺寸和形狀。盡管該摩擦襯材料是以多個分離的構(gòu)件示出，如圖4和圖5所示，但該摩擦襯可以是一個單一件或者是定位成圍繞摩擦襯承載構(gòu)件106周邊的任何數(shù)目的分離的構(gòu)件。
[0062]摩擦襯材料在混合動力泵被使用的情況下會隨著時間磨損。一旦發(fā)生這種情況，由于壓縮彈簧構(gòu)件104被設(shè)計成隨著襯片材料磨損而產(chǎn)生更大的力，摩擦離合器90的能力將增大。
[0063]一個壓縮彈簧構(gòu)件104的一個實(shí)施例的一個放大視圖在圖6中示出。彈簧構(gòu)件104是一個“軟化的”彈簧構(gòu)件，這是因?yàn)閴嚎s該彈簧構(gòu)件必需的力一旦達(dá)到一個特定峰值時會隨著時間而減小。
[0064]彈簧構(gòu)件104具有多個孔或開口，以便附接到該摩擦襯承載構(gòu)件與該離合器承載構(gòu)件上。在此方面，一個系列的四個孔110被提供在壓縮彈簧構(gòu)件104上以便與摩擦襯承載構(gòu)件106中的多個開口 112配合。多個鉚釘114或類似物被用于將壓縮彈簧構(gòu)件104固定到摩擦襯承載構(gòu)件106上。該壓縮彈簧構(gòu)件可以通過任何常規(guī)的方法而聯(lián)結(jié)到該摩擦襯承載構(gòu)件上，如通過焊接、釬焊、螺紋緊固件，等等。
[0065]在該壓縮彈簧構(gòu)件中的第二系列的開口包括四個開口 120。這些開口與在離合器承載構(gòu)件100上的相對應(yīng)的多個柱構(gòu)件122相配合。這些柱構(gòu)件122是在摩擦離合器組件90組裝好后變形或模鍛的以便將該摩擦離合器組件的組成部分牢固地固持在一起。
[0066]當(dāng)摩擦離合器組件90在接合的位置中時，轉(zhuǎn)矩從帶輪組件22通過這些摩擦襯構(gòu)件108傳輸?shù)侥Σ烈r承載件106。該摩擦襯承載件然后將轉(zhuǎn)矩通過壓縮彈簧構(gòu)件104而傳輸?shù)绞乖撊~輪軸轉(zhuǎn)動的離合器承載件100。
[0067]這個壓縮彈簧構(gòu)件實(shí)施例104具有一個外環(huán)構(gòu)件130和一個內(nèi)環(huán)構(gòu)件132。這兩個環(huán)構(gòu)件130和132由多個連接構(gòu)件134、135、136和137連接在一起。壓縮彈簧構(gòu)件90的放大的部分在圖8和圖9中示出。當(dāng)彈簧構(gòu)件104已組裝在摩擦離合器組件90中時，夕卜環(huán)構(gòu)件130和內(nèi)環(huán)構(gòu)件132對應(yīng)地被牢固地固持在位并被固定成使它們在該摩擦離合器組件的運(yùn)行過程中不能夠徑向朝向或遠(yuǎn)離彼此而移動。
[0068]在圖8中，該壓縮彈簧構(gòu)件是以未壓縮的位置示出的。這也在圖6和圖7中示出。
[0069]當(dāng)彈簧構(gòu)件90被壓縮到圖10所示的位置142時，該彈簧構(gòu)件迫使摩擦襯承載構(gòu)件106和這些摩擦襯構(gòu)件108抵靠在離合器殼體構(gòu)件26的內(nèi)部的圓錐形摩擦表面109 (圖2)上從而導(dǎo)致對該水泵的機(jī)械操作。離合器殼體構(gòu)件26可以是鋁質(zhì)的并且該圓錐形摩擦表面可以被熱噴鍍有如低碳鋼的多種材料。
[0070]當(dāng)摩擦離合器組件90由螺線管80激勵時，由于在螺線管芯81與該通量板之間的空氣隙中產(chǎn)生的力，通量板102被吸引到該螺線管組件上。當(dāng)通量板102朝向該螺線管移動時，壓縮彈簧構(gòu)件104被壓縮，從而使摩擦襯承載構(gòu)件106和這些摩擦構(gòu)件從它們抵靠在離合器殼體構(gòu)件26的內(nèi)表面上的接合的位置分離。在壓縮的情況下，這些連接構(gòu)件134、135,136和137是屈曲且畸變的，如以圖9中所示意性描繪的方式。在這個位置中，該水泵僅由電動機(jī)操作。
[0071]通量板102通過多個接片107 (圖4)而被牢固地附接到摩擦襯承載件106上。這種通量板與摩擦襯承載件的附接可以是通過任何常規(guī)的聯(lián)結(jié)技術(shù)的，如電焊、螺釘、鉚釘、
坐坐寸寸。
[0072]該離合器組件的軸向行程是通過將通量板102上的多個接片103接合在離合器承載構(gòu)件100上的多個凹座101中(圖5)來限制的。這種軸向行程限制防止了極板與螺線管芯構(gòu)件81發(fā)生接觸，因?yàn)樵摌O板以葉輪速度旋轉(zhuǎn)而該螺線管芯是靜止的。
[0073]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例的壓縮彈簧構(gòu)件104的負(fù)荷/撓曲曲線在圖10中示出。如圖10所示，在該壓縮彈簧構(gòu)件開始屈曲和變形時，負(fù)荷/撓曲曲線140快速達(dá)到一個力的最大值140A并且然后需要較小的力來使該彈簧構(gòu)件繼續(xù)撓曲。這由該曲線的第二部分140B示出。這意味著一旦該壓縮彈簧達(dá)到點(diǎn)140A后，只需要較小的力來使該彈簧進(jìn)一步撓曲并且因此防止該摩擦離合器組件接觸該殼體的內(nèi)部。在此方面，該離合器接合的位置以點(diǎn)142示出，該彈簧的工作負(fù)荷由線144指示，該彈簧的工作長度由線146示出，而該離合器脫離接合的位置以點(diǎn)148示出。因此，一旦達(dá)到使該彈簧屈曲或變形所必需的力的最大值，所必需的只是用逐漸減小的力來使該彈簧進(jìn)一步撓曲并由此允許由電動機(jī)對水泵完全操作。這個軟化的彈簧構(gòu)件因此使該離合器與螺線管80脫離接合的寄生電功率消耗能夠最小化。這是通過對供應(yīng)到該螺線管的電流進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(“PWM”)來實(shí)現(xiàn)的。為使該螺線管脫離接合，螺線管驅(qū)動控制器使螺線管驅(qū)動場效應(yīng)管(“FET”)以100% PWM運(yùn)行，從而對該螺線管供應(yīng)全部電流。該控制器具有一種電流感測技術(shù)，這樣使得當(dāng)該離合器處在完全脫離接合的位置中時該控制器能夠感測指示該離合器脫離接合的電流變化。在這個點(diǎn)，該控制器將PWM降到如10%的一個較小水平，從而該螺線管消耗較少的電流。由于壓縮彈簧104在這個如圖10所示的位置148中產(chǎn)生非常小的力并且因?yàn)榭諝庀蹲冃《勾怕纷兊梅浅Ｓ行?，所以較小的電流水平仍足以使該離合器保持在脫離接合的位置中。
[0074]在如空調(diào)壓縮機(jī)、泵、等汽車附件中使用彈簧接合的、電磁地脫離接合離合器來選擇性地接通和關(guān)閉到達(dá)該附件部件的驅(qū)動力是非常常見的。這樣做典型地是為了在不需要這個裝置時節(jié)省能量。這些裝置典型地被設(shè)計成是彈簧接合的以便在控制失效情況(如失去電功率)下該附件裝置是有動力的。這樣做提供了“失效保護(hù)”的功能，即該裝置在失電時默認(rèn)進(jìn)入“工作”狀態(tài)。
[0075]這些“失效保護(hù)”的離合器設(shè)計的主要缺點(diǎn)是它們需要連續(xù)的電功率使該裝置在不需要該裝置時保持脫離接合。對許多附加裝置而言，這種狀態(tài)可以構(gòu)成它們大部分的運(yùn)行壽命。此外，這些裝置經(jīng)常需要20+瓦的電功率，這些可以是交流發(fā)電機(jī)輸出的一個重要部分。對于米用大量電氣部件(座椅加熱器、風(fēng)窗玻璃去霜器、電動座椅、以及許多其他裝置)的現(xiàn)代車輛而言，超出交流發(fā)電機(jī)的最大功率容量并非是不常見的。
[0076]本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例提供了一種緩和這種問題的方法，該方法是通過這些離合器電磁地脫離接合來使消耗的寄生功率最小化。從根本上說，這樣的安排利用了在一個磁路的空氣隙中產(chǎn)生的力與該空氣隙的長度之間的物理關(guān)系。這樣的關(guān)系由以下等式說明，其中1?和m2是該磁路的兩極對應(yīng)的磁場強(qiáng)度，iL是自由空間磁導(dǎo)率，而r是這兩個極之間的距離。
[0077]F= μ nm
[0078]4 λr2
[0079]從這個等式明顯看出的是磁場強(qiáng)度以這兩個磁極之間的距離的平方減小。此外，從圖17明顯看出用于接合該離合器的彈簧力在該螺線管被激勵且空氣隙關(guān)閉時將線性地增大。這意味著該螺線管在其閉合位置中會具有多余的能力，這是由于磁場強(qiáng)度以距離的平方增大而反作用的彈簧力僅與距離成線性地增大。由于這些磁極的磁場強(qiáng)度與流過該線圈的電流以及線圈的匝數(shù)有關(guān)，顯而易見的是與牽拉該離合器脫離接合所需要的電流相t匕，將該離合器保持在脫離接合的位置所需要的電流更小。此外，如果這個離合器接合彈簧被設(shè)計成使該彈簧在其如在此描述的被壓縮時軟化，這種效果將會是更加顯著的。
[0080]為利用這種條件，本發(fā)明采用如圖18所示的用于該螺線管的一個PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制系統(tǒng)。該P(yáng)WM控制系統(tǒng)使用一個PWM驅(qū)動器(典型的是一個場效應(yīng)管和支持電路)來對該螺線管加以脈沖使其以非常高的速度通電和斷電，典型的是大約幾百赫茲。由于該螺線管提供了防止電流瞬時改變的一個相當(dāng)大的電感，這具有的效果是使輸送到該螺線管的平均電流減小。于是可以通過改變PWM驅(qū)動器的占空比來控制平均電流水平。
[0081]通過這種方法，PWM驅(qū)動器被用于對螺線管施加100%占空比或全電流以便在空氣隙中產(chǎn)生最大的力來使離合器脫離接合。一旦該離合器處于脫離接合的位置中，占空比可被減小到一個非常低的水平，從而有效地降低了供應(yīng)到該螺線管的平均電流并因此減少了功率消耗。
[0082]該P(yáng)WM驅(qū)動器可以進(jìn)一步結(jié)合電流感測技術(shù)，其方式為使一個微控制器能夠監(jiān)測供應(yīng)到螺線管的電流。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)該螺線管的運(yùn)動極抵靠行程極限時在螺線管供電線路上明顯可見一個電流峰值。這個電流峰值可以作為微處理器的一個信號來說明該離合器處于其縮回位置并且可以減小占空比。
[0083]圖19是根據(jù)一個實(shí)施例的一個車輛系統(tǒng)300的不意圖。該車輛系統(tǒng)可以包括一個燃燒發(fā)動機(jī)312、一個散熱器314、以及一個冷卻劑泵316，該冷卻液泵連接到該燃燒發(fā)動機(jī)312上并且被構(gòu)造和安排成用于使冷卻劑流動穿過在發(fā)動機(jī)中限定的冷卻劑通路。提供了從該散熱器到冷卻劑泵316的管路318并且提供了從該冷卻劑泵316回到散熱器314的管路320?？梢蕴峁┮粋€風(fēng)扇322并且將其定位成迫使空氣越過該包括多個散熱器鰭片的散熱器314，以便從散熱器和流經(jīng)散熱器314的冷卻劑中去除熱量。提供了一個雙模式部件324并將其構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力二者來驅(qū)動或供能。圖19和圖20中的雙模式部件324可以連接到冷卻劑泵316或風(fēng)扇322中的至少一者上以便操作性地將其驅(qū)動。在一個實(shí)施例中，冷卻劑泵316和雙模式部件324被容納在一個共用殼體中。
[0084]優(yōu)選地，該雙模式部件是如以上說明的雙模式冷卻泵20并且具有與以上說明的相同的結(jié)構(gòu)、益處和特征(圖1-18)。根據(jù)圖19和20中提出的實(shí)施例，雙模式部件324可以連接到一個冷卻劑泵或冷卻風(fēng)扇上并且是可操作的以便驅(qū)動二者之一。
[0085]在多種不同的其他實(shí)施例中，雙模式部件324可以用于驅(qū)動一個空調(diào)系統(tǒng)冷卻劑壓縮泵、一個發(fā)動機(jī)油泵和/或一個變速器油泵。如圖20中所示，一個空調(diào)系統(tǒng)冷卻劑壓縮泵推進(jìn)器部件346、一個發(fā)動機(jī)油泵推進(jìn)器部件348和/或一個變速器油泵推進(jìn)器部件350可以連接到雙模式部件324的軸340上并且由該軸驅(qū)動，以便對應(yīng)地驅(qū)動該空調(diào)系統(tǒng)冷卻劑壓縮泵、一個發(fā)動機(jī)油泵和一個變速器油泵。這些部件還可以具有兩個或更多個分開的驅(qū)動軸。
[0086]再次參見圖19，在一個實(shí)施例中，由發(fā)動機(jī)312機(jī)械式驅(qū)動的一個交流發(fā)電機(jī)326可以向該雙模式部件324供應(yīng)電力。在另一個實(shí)施例中，一個電池327可以向該雙模式部件324供應(yīng)電力。
[0087]在一個實(shí)施例中，損失的能量可以從車輛系統(tǒng)300中回收并且被儲存在電池327中，因此可以如所希望的從該電池供應(yīng)或發(fā)送電力給該雙模式部件324的電動機(jī)342。機(jī)械能和熱能二者都可以從車輛系統(tǒng)300中回收。例如，車輛系統(tǒng)300可以包括多個制動器328和連接到這些制動器328上的一個機(jī)械能回收部件330以用于在制動過程中回收損失的機(jī)械能。可以提供一個發(fā)電機(jī)331來由所回收的機(jī)械能產(chǎn)生電能?？梢詫⒁粋€電轉(zhuǎn)換器334連接到發(fā)電機(jī)331上并且連接到電池327上以便將電能儲存在電池327中。類似地，可以提供一個熱能回收部件332并且將其定位、構(gòu)造和安排成用于從多個不同的車輛部件中回收熱能，該車輛部件是例如但不限于:散熱器314、發(fā)動機(jī)312和其他產(chǎn)生熱量的部件如變速器、排氣系統(tǒng)、渦輪增壓器壓縮機(jī)以及類似物。在一個實(shí)施例中，該熱回收部件可以是一個換能器，例如一個PNP裝置，該換能器被連接到散熱器上以便將熱能轉(zhuǎn)化為電能。
[0088]可以提供一個電子控制模塊(ECM) 336并且將其連接到多個車輛部件系統(tǒng)上，這些車輛部件系統(tǒng)包括但不限于:電池327、電轉(zhuǎn)換器334、發(fā)電機(jī)331、機(jī)械能回收部件330、和/或熱能回收部件332 ;并且該電子控制模塊可以包括被構(gòu)造和安排成用于控制此類部件(包括電池327中的能量儲存和釋放)的硬件和軟件。如果希望的話，可以提供一個第二電子控制模塊(SECM)337并且將其連接到電池327和雙模式部件324上，以便控制該雙模式部件324的電動機(jī)342的運(yùn)行。SECM337可以包括被構(gòu)造和安排成用于執(zhí)行與車輛系統(tǒng)300和雙模式部件324相關(guān)聯(lián)的多種運(yùn)行過程的硬件和軟件。
[0089]ECM336和SECM337各自可以根據(jù)儲存的指令和/數(shù)據(jù)來接收和處理來自這些不同傳感器的輸入、并且對不同的致動器發(fā)出輸出信號。用于此目的的傳感器在圖19中用346、348和350表示。ECM336和SECM337可以彼此獨(dú)立地運(yùn)行，或者在至少一些操作和過程控制情況中SECM337可以隸屬于ECM336。ECM336和SECM337各自可以包括例如一個電路、一個電子電路或芯片、和/或一個計算機(jī)。在一個展示性實(shí)施例中，ECM336和SECM337各自一般可以包括一個或多個處理器、可以聯(lián)接到該一個或多個處理器上的多個存儲裝置、以及將該一個或多個處理器連接到一個或多個其他裝置上的一個或多個接口。雖然未示出，但這個或這些處理器以及這些其他加電的系統(tǒng)裝置可以由一個電源來提供電力，例如，一個或多個電池、燃料電池，或類似物。
[0090]該一個或多個處理器可以執(zhí)行多個指令，這些指令為所披露的系統(tǒng)300和方法提供了至少一些功能性。如在此使用的，術(shù)語指令可以包括，例如，控制邏輯、計算機(jī)軟件和/或固件、可編程的指令、或其他適合的指令。這個處理器可以包括例如一個或多個微處理器、微控制器、專用集成電路、可編程邏輯裝置、場可編程門陣列、和/或任何其他適當(dāng)類型的一個或多個電子處理裝置。這種類型的處理器對于如以上參照圖1-18所描述的雙模式冷卻泵20也是優(yōu)選的。
[0091]并且，這個存儲裝置可以被配置成用于為由發(fā)動機(jī)系統(tǒng)接收的或加載到其上的數(shù)據(jù)、和/或向處理器可執(zhí)行的多個指令提供存儲。這些數(shù)據(jù)和/或指令可以例如被存儲為多個查詢表、公式、算法、映射、模型、和/或任何其他適合的格式。這個存儲器可以包括，例如，RAM、ROM、EPROM、閃存器、和/或任何其他適合類型的儲存物品和/或裝置。
[0092]進(jìn)一步，這些接口可以包括例如模擬/數(shù)字或數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)節(jié)器、放大器、濾波器、其他電子裝置或軟件模塊、和/或任何其他適合的接口。這些接口可以符合例如RS-232、并行、小型計算機(jī)系統(tǒng)接口、通用串行總線、CAN、MOST、LIN、FlexRay、和/或任何其他適合的協(xié)議。這些接口可以包括電路、軟件、固件、或任何其他裝置來協(xié)助或使得ECM336和SECM337各自與其他裝置處于聯(lián)通。
[0093]這些方法或其部分可以在一種計算機(jī)程序產(chǎn)品中實(shí)施，該計算機(jī)程序產(chǎn)品包括攜帶在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的指令，以供一個或多個處理器用來實(shí)施這些方法步驟中的一個或多個。該計算機(jī)程序產(chǎn)品可以包括一個或多個軟件程序(包括處于源代碼、對象代碼、可執(zhí)行代碼或其他格式的程序指令)；一個或多個固件程序；或者多個硬件描述語言(HDL)文件；以及任何程序相關(guān)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、查詢表、或處于任何其他適當(dāng)格式的數(shù)據(jù)。這些程序指令可以包括程序模塊、例程、程序、對象、部件和/或類似物。該計算機(jī)程序可以在一個處理器上或彼此聯(lián)通的多個處理器上執(zhí)行。
[0094]這個或這些程序可以體現(xiàn)在計算機(jī)可讀介質(zhì)上，這些計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括一個或多個儲存裝置、制造物品、或類似物。展示性的計算機(jī)可讀介質(zhì)包括計算機(jī)系統(tǒng)存儲器，例如RAM(隨機(jī)存取存儲器)、R0M(只讀存儲器);半導(dǎo)體存儲器，例如EPR0M(可擦除可編程ROM)、EEPR0M(可電擦除可編程ROM)、閃速存儲器、以及磁的或光的盤或帶；和/或類似物。該計算機(jī)可讀介質(zhì)還可以包括計算機(jī)與計算機(jī)的連接，例如當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)或另一種通信連接(有線、無線或其組合)而傳遞或提供數(shù)據(jù)時。以上這些實(shí)例的任何一種或多種組合也都包括在計算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。因此應(yīng)理解的是，該方法可以通過能夠執(zhí)行與在此披露的這些方法的一個或多個步驟相對應(yīng)的指令的任何電子物品和/或裝置來執(zhí)行。
[0095]通過控制不同部件的運(yùn)行可以建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這些部件包括但不限于:雙模式部件20和324，并且這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢园ú樵儽?、映射圖以及可以將氣缸壓力與氧濃度交叉參照的類似物。在此使用時，術(shù)語“模型”可以包括使用多個變量(如查詢表、映射圖、公式、運(yùn)算法則和/或類似數(shù)據(jù))表示某些事物的任何結(jié)構(gòu)。多個模型可以是專用的并且具體用于任何給定的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的確切的設(shè)計和性能規(guī)格。在一個實(shí)例中，這些發(fā)動機(jī)系統(tǒng)模型可以進(jìn)而對發(fā)動機(jī)速度和進(jìn)氣歧管壓力以及溫度進(jìn)行響應(yīng)。[0096]如以上參照圖1-20所描述的，本發(fā)明的一個實(shí)施例包括一種運(yùn)行車輛冷卻系統(tǒng)的方法，該車輛冷卻系統(tǒng)包括至少一個雙模式部件，該方法包括向該至少一個雙模式部件同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力以便驅(qū)動該部件。另一個實(shí)施例包括運(yùn)行一個系統(tǒng)的一種方法，該系統(tǒng)包括一個燃燒發(fā)動機(jī)、一個包括散熱器和被定位成迫使空氣到達(dá)散熱器上的風(fēng)扇的冷卻系統(tǒng)、連接至該散熱器和發(fā)動機(jī)上以便將冷卻劑從該散熱器遞送至發(fā)動機(jī)并且回到散熱器的管路、被構(gòu)造和安排成使用電力和機(jī)械動力來運(yùn)行的至少一個雙模式部件、連接至該風(fēng)扇或泵中的至少一者上來將其驅(qū)動的至少一個雙模式部件，其中該機(jī)械動力是直接地或間接地由該發(fā)動機(jī)提供的，該方法包括:向該雙模式部件供應(yīng)機(jī)械動力來將其驅(qū)動并且在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中、例如在車輛的快速加速過程中，還在向該雙模式部件供應(yīng)機(jī)械動力的同時供應(yīng)電力，以便輔助驅(qū)動該雙模式部件。
[0097]另一個實(shí)施例包括運(yùn)行一個車輛系統(tǒng)的一種方法，該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:控制該雙模式部件而使得在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中既不供應(yīng)機(jī)械動力也不供應(yīng)電力、并且此后同時供應(yīng)電力和機(jī)械動
力二者。
[0098]另一個實(shí)施例包括運(yùn)行一個車輛系統(tǒng)的一種方法，該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中向該雙模式部件僅供應(yīng)電力、并且此后同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力二者。
[0099]另一個實(shí)施例包括運(yùn)行一個車輛系統(tǒng)的一種方法，該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:向至少一個雙模式部件同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力以將其驅(qū)動、并且此后在該車輛減速時向該雙模式部件僅供應(yīng)由一個交流發(fā)電機(jī)或一個電池產(chǎn)生的電力。另一個實(shí)施例包括一種方法，該方法包括運(yùn)行一個用于車輛冷卻系統(tǒng)的雙模式部件，該車輛系統(tǒng)包括一個包含機(jī)械動力遞送裝置的雙模式部件，該機(jī)械動力遞送裝置包括一個被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力來逐步接合并驅(qū)動該雙模式部件的一個離合器，該雙模式部件包括用于驅(qū)動該雙模式部件的一種電模式，該方法包括:接合該離合器以便向該雙模式部件提供機(jī)械動力并且在離合器接合過程中向該雙模式部件供應(yīng)電力。這種方法減小了該離合器的接合扭矩，由此提高了該離合器的壽命、降低了成本并且防止了滑動。
[0100]一種優(yōu)選的運(yùn)行方法是使得電運(yùn)行模式和機(jī)械運(yùn)行模式的速度在從一種模式切換到另一種模式之前同步。為了減少發(fā)動機(jī)“爆震”，優(yōu)選的是將運(yùn)行該冷卻泵的模式切換到提供最高冷卻能力的模式。
[0101]另一個實(shí)施例包括一種用于車輛冷卻系統(tǒng)的雙模式部件，通過在為了使用機(jī)械動力驅(qū)動該雙模式部件的離合器接合過程中向該雙模式部件供應(yīng)電力來將其驅(qū)動，其中在離合器接合過程中被供應(yīng)給該雙模式部件的電力的量是使得，在該雙模式部件中旋轉(zhuǎn)的一個軸的速度與如果在該發(fā)動機(jī)速度下通過機(jī)械動力來運(yùn)行該雙模式部件時以及在離合器被接合時該軸將具有的速度是相同的；并且此后按步進(jìn)方式或斜坡方式中的一種來減少供應(yīng)給該雙模式部件的電力，直到?jīng)]有電力被供應(yīng)給該雙模式部件并且該雙模式部件僅由機(jī)械動力來驅(qū)動。
[0102]另一個實(shí)施例包括以下一種方法:其中該系統(tǒng)包括一個電池或一個電容器并且其中供應(yīng)電力包括從該電池或電容器發(fā)送電力。[0103]另一個實(shí)施例包括以下方法，該方法包括:從一個第一車輛部件中回收能量、將該能量轉(zhuǎn)換成電力、將該電力儲存在一個電池中、并且將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件，該雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力和電力來驅(qū)動一個第二車輛部件。
[0104]另一個實(shí)施例包括以下一種方法:其中該第一車輛部件包括一個制動系統(tǒng)。
[0105]另一個實(shí)施例包括以下方法，該方法包括:從一個車輛部件中回收熱能、將熱能轉(zhuǎn)換成電力、將該電力儲存在一個電池中、并且將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件，該雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力和電力來驅(qū)動一個第二車輛部件。一種運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法包括:確定該車輛系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)何時以第一速率或大于該第一速率進(jìn)行加速；并且如果情況如此，則在一個雙模式部件還由機(jī)械動力驅(qū)動的同時向該雙模式部件供應(yīng)電力。
[0106]另一個實(shí)施例包括以下運(yùn)行一個車輛系統(tǒng)方法，該車輛系統(tǒng)包括一個電池和連接至該電池上的一個雙模式部件，該方法包括:測量該電池儲存額外能量的剩余容量，并且如果該剩余容量是處于或小于一個第一量或容量，則將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量，從而由此釋放該電池中的容量來儲存來自機(jī)械能和熱能回收部件的能量。
[0107]另一個實(shí)施例包括以下方法:其中在將來自該電池的電能供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量的過程中，該雙模式部件還被機(jī)械能所驅(qū)動。
[0108]該車輛系統(tǒng)可以包括對于執(zhí)行以上描述的這些不同方法所必須的部件進(jìn)行操作和控制的軟件、硬件、致動器和開關(guān)。
[0109]一個替代形式的壓縮彈簧160在圖11中示出。在此實(shí)施例中，一個系列的連接器構(gòu)件162被定位在一個外環(huán)164與一個內(nèi)環(huán)166之間。當(dāng)壓縮彈簧構(gòu)件160被用在一個摩擦離合器組件中時，外環(huán)構(gòu)件164和內(nèi)環(huán)構(gòu)件166對應(yīng)地被約束和固定在位。這些內(nèi)部連接構(gòu)件162包括多個徑向的壓縮梁163和多個切向的撓性臂165。當(dāng)該彈簧被壓縮時，這些切向的撓性臂變形以允許這些徑向空隙167在該彈簧變平時閉合。
[0110]本發(fā)明可以使用的一個壓縮彈簧構(gòu)件的另一個替代實(shí)施例在圖12中示出。彈簧構(gòu)件104’與上述彈簧構(gòu)件104類似，但不具有外環(huán)構(gòu)件和內(nèi)環(huán)構(gòu)件。替代的是，彈簧構(gòu)件104，具有多個連接構(gòu)件134’、135’、136’和137’，這些連接構(gòu)件在多個開口 110，和120，的區(qū)域105之間延伸。這些開口 110’和120’與圖4至圖6中的開口 110和開口 120是一樣的，在相同的位置、并且用于相同的功能和目的。
[0111]當(dāng)壓縮彈簧構(gòu)件104’被用在一個摩擦離合器組件中時，這些連接構(gòu)件134’、135’、136’和137’像上述連接構(gòu)件134至137 —樣變形和屈曲從而提供了一個類似的“軟化”彈簧構(gòu)件。
[0112]另一個壓縮彈簧構(gòu)件(未示出)可以與圖6中的彈簧構(gòu)件104類似，但只包括一個內(nèi)環(huán)構(gòu)件或一個外彈簧構(gòu)件(即，不是兩個)，連同有多個連接構(gòu)件。
[0113]另一個“軟化的”壓縮彈簧機(jī)構(gòu)在圖14中示出，其部件之一在圖15和圖16中示出。這個機(jī)構(gòu)250具有一個系列的三個“屈曲梁”彈簧構(gòu)件252、253和254。這三個梁式彈簧構(gòu)件也統(tǒng)稱為參考數(shù)字258。如圖14所示，這些梁構(gòu)件252至254表示為適配成附接到一個內(nèi)環(huán)構(gòu)件260與一個外環(huán)構(gòu)件262上。當(dāng)這些梁構(gòu)件被用于一個摩擦離合器機(jī)構(gòu)時，如上述的摩擦離合器構(gòu)件90，這些環(huán)構(gòu)件將由一個離合器承載構(gòu)件和一個摩擦襯承載件來替代。
[0114]當(dāng)這些梁式彈簧構(gòu)件258被附接到多個外環(huán)構(gòu)件或承載構(gòu)件上時，多個緊固件構(gòu)件(未示出)將被定位并固定在對齊的開口 270和開口 280中。這些緊固件構(gòu)件可以是任何常規(guī)的類型，但優(yōu)選是鉚釘。這些開口還可以按上述方式被定位在多個可模鍛的柱的上方。
[0115]如圖15和圖16所示，梁式彈簧構(gòu)件252至254中的每個構(gòu)件優(yōu)選是具有示出的形狀和結(jié)構(gòu)的彈簧鋼材料的薄片件。這些梁式彈簧構(gòu)件從一個側(cè)視圖看具有一個彎曲的形狀，如圖16所示，具有多個平的區(qū)域272、274和276，在這些區(qū)域上設(shè)置有附接孔273、275和 277。
[0116]壓縮彈簧構(gòu)件250、或至少多個屈曲梁式彈簧構(gòu)件的這個組258可以與上述這些壓縮彈簧構(gòu)件104、104’和164按相同的方式使用并用于相同的目的。當(dāng)這些外環(huán)構(gòu)件和內(nèi)環(huán)構(gòu)件(或離合器承載構(gòu)件和摩擦襯承載構(gòu)件)在水泵運(yùn)行過程中被朝向彼此迫動時，這些梁式彈簧構(gòu)件258可以在負(fù)荷作用下屈曲和變形。
[0117]如以上所示，本發(fā)明提供了一種“失效保護(hù)”的摩擦離合器設(shè)計。如果車輛的電氣系統(tǒng)失效的話，螺線管會失電從而允許彈簧104將摩擦離合器組件接合到離合器殼體上。因此泵將以機(jī)械模式運(yùn)行而葉輪由帶輪通過離合器組件來驅(qū)動。因此無論何時需要冷卻劑循環(huán)，離合器就被接合。
[0118]本發(fā)明的另一個設(shè)計特征是其模塊化組件構(gòu)形。常見的是冷卻劑泵殼體從一種應(yīng)用到另一種應(yīng)用在形式和構(gòu)造上有很大的不同。為了用最小設(shè)計修改來適應(yīng)殼體構(gòu)造的這種廣泛的變化，該混合動力泵被設(shè)計成使水泵殼體24可以容易地進(jìn)行修改而帶輪組件22以及包含在其中的部件可以基本上保持不變。
[0119]盡管本發(fā)明已參照多個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，還應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不是如此受限制的，因?yàn)榭梢栽谟上率鰴?quán)利要求所描述的本發(fā)明的全部范圍內(nèi)進(jìn)行改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運(yùn)行一個用于車輛系統(tǒng)的雙模式冷卻泵的方法，該方法包括:在一個第一運(yùn)行時段內(nèi)通過一個電動機(jī)向該雙模式冷卻泵供應(yīng)電力來將其驅(qū)動、在一個第二運(yùn)行時段內(nèi)通過一個發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)向該雙模式冷卻泵供應(yīng)機(jī)械動力來將其驅(qū)動、致動一個摩擦離合器機(jī)構(gòu)來選擇性地接合該發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)并且向該雙模式冷卻泵供應(yīng)機(jī)械動力、并且在致動所述摩擦離合器機(jī)構(gòu)之前改變該電動機(jī)的速度，其中完成了從所述電力到所述機(jī)械動力的更順暢的過渡。
2.如權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)行一個雙模式冷卻泵的方法，其中，在所述第一運(yùn)行時段內(nèi)所述電動機(jī)防止了所述摩擦離合器機(jī)構(gòu)接合該發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)行一個雙模式冷卻泵的方法，其中，所述第一運(yùn)行時段和所述第二運(yùn)行時段是互相排斥的。
4.如權(quán)利要求1所述的用于運(yùn)行一個雙模式冷卻泵的方法，其中，所述第一運(yùn)行時段和所述第二運(yùn)行時段重疊了一個第三運(yùn)行時段。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在致動所述摩擦離合器機(jī)構(gòu)之前將該電動機(jī)的速度增大。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在致動所述摩擦離合器機(jī)構(gòu)之前將該電動機(jī)的速度減小。
7.如權(quán)利要求1所述的方法 ，其中，將該電動機(jī)的速度改變至與該發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)的速度基本上相同。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該電動機(jī)的速度是在該發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)的速度的方向上改變的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將該電動機(jī)的速度改變至與該發(fā)動機(jī)皮帶系統(tǒng)的速度基本上相同，并且將運(yùn)行該雙模式冷卻泵的方法從電力運(yùn)行改變至機(jī)械動力運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，從電力運(yùn)行至機(jī)械動力運(yùn)行的該改變是快速完成的。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，從電力運(yùn)行至機(jī)械動力運(yùn)行的該改變是緩慢完成的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，感測了潛在的發(fā)動機(jī)爆震并且進(jìn)行從電力運(yùn)行至機(jī)械動力運(yùn)行的該改變以減少發(fā)動機(jī)爆震。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，將該電動機(jī)的速度快速增大。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，由一個電池來支持額外的動力以便提供足夠的動力來快速增大該電動機(jī)的速度。
15.一種雙模式冷卻泵裝置，包括:一個泵殼體構(gòu)件；一個帶輪組件，該帶輪組件被附接到所述泵殼體構(gòu)件上；一個葉輪構(gòu)件，該葉輪構(gòu)件被定位在所述泵殼體內(nèi)用于泵送冷卻劑；一個葉輪軸，該葉輪軸被連接到所述葉輪構(gòu)件上；一個電動機(jī)，該電動機(jī)被定位在所述帶輪組件內(nèi)并且被適配成選擇性地轉(zhuǎn)動所述葉輪構(gòu)件；一個摩擦離合器組件，該離合器組件被定位在所述泵殼體構(gòu)件內(nèi)并且被適配成選擇性地轉(zhuǎn)動所述葉輪軸構(gòu)件；其中所述雙模式冷卻泵在一個第一時段內(nèi)是由所述電動機(jī)運(yùn)行的并且在一個第二時段內(nèi)是由所述帶輪組件運(yùn)行的，并且其中剛好在所述第二時段之前將該電動機(jī)的速度增大，其中在從電動機(jī)運(yùn)行至帶輪組件運(yùn)行的該改變中產(chǎn)生了順暢的過渡。
16.如權(quán)利要求15所述的雙模式冷卻泵，其中，所述摩擦離合器組件包括多個摩擦襯承載構(gòu)件以及固定地附接至所述摩擦襯承載構(gòu)件上的一個壓縮彈簧構(gòu)件。
17.如權(quán)利要求16所述的雙模式冷卻泵，其中，壓縮該彈簧構(gòu)件所需要的力的大小一旦達(dá)到一個力的峰值時，則隨著位移而減小。
18.如權(quán)利要求15所述的雙模式冷卻泵，進(jìn)一步包括一個螺線管機(jī)構(gòu)，并且其中所述螺線管機(jī)構(gòu)致使所述壓縮彈簧構(gòu)件壓縮。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙模式冷卻泵，其中，所述電構(gòu)件是一個無刷電動機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙模式冷卻泵，其中，在所述第一運(yùn)行時段內(nèi)防止摩擦離合器組件接合并且在所述第二運(yùn)行時段內(nèi)該摩擦離合器組件是與所述電動機(jī)脫離接合的。
21.—種雙模式冷卻泵裝置，包括:一個泵殼體構(gòu)件；一個帶輪組件，該帶輪組件被附接到所述泵殼體構(gòu)件上； 一個葉輪構(gòu)件，該葉輪構(gòu)件被定位在所述泵殼體內(nèi)用于泵送冷卻劑；一個葉輪軸，該葉輪軸被連接到所述葉輪構(gòu)件上；一個電動機(jī)，該電動機(jī)被定位在所述帶輪組件內(nèi)并且被適配成選擇性地轉(zhuǎn)動所述葉輪構(gòu)件；一個摩擦離合器組件，該離合器組件被定位在所述泵殼體構(gòu)件內(nèi)并且被適配成選擇性地轉(zhuǎn)動所述葉輪軸構(gòu)件；其中所述帶輪組件使所述冷卻泵葉輪軸以一個第一速度旋轉(zhuǎn)，并且所述電動機(jī)使所述冷卻泵葉輪軸以一個第二速度旋轉(zhuǎn)，并且其中當(dāng)在這兩種運(yùn)行模式之間進(jìn)行改變時，使得該第一和第二速度更接近同一個速度。
22.一種用于運(yùn)行一個用于車輛冷卻系統(tǒng)的雙模式部件的方法，該方法包括:在為了使用機(jī)械動力驅(qū)動該雙模式部件的離合器接合過程中向該雙模式部件供應(yīng)電力來將其驅(qū)動，其中在離合器接合過程中被供應(yīng)給該雙模式部件的電力的量是使得，在該雙模式部件中旋轉(zhuǎn)的一個軸的速度與如果在該發(fā)動機(jī)速度下通過機(jī)械動力來運(yùn)行該雙模式部件時以及在離合器被接合時該軸將具有的速度是基本上相同的；并且此后按步進(jìn)方式或斜坡方式中的一種來減少被供應(yīng)給該雙模式部件的電力，直到?jīng)]有電力被供應(yīng)給該雙模式部件并且該雙模式部件僅由機(jī)械動力來驅(qū)動。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，是在這兩種動力源之間具有極少重疊或沒有重疊的情況下將運(yùn)行模式從一種模式切換到另一種。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該系統(tǒng)包括一個電池并且其中供應(yīng)電力包括從該電池發(fā)送電力。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括:從一個第一車輛部件中回收能量、將該能量轉(zhuǎn)換成電力、將該電力儲存在一個電池中、并且將來自該電池的電力供應(yīng)給該雙模式部件，該雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用機(jī)械動力和電力來驅(qū)動一個第二車輛部件。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，該第一車輛部件包括一個制動系統(tǒng)。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，從一個第一車輛部件中回收能量包括回收熱能。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，從一個第一車輛部件中回收能量包括回收機(jī)械倉泛。
29.—種運(yùn)行一個車輛系統(tǒng)的方法，該車輛系統(tǒng)包括至少一個雙模式部件，該方法包括向該至少一個雙模式部件同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力來將其驅(qū)動，其中該車輛系統(tǒng)包括:一個燃燒發(fā)動機(jī)、一個包括散熱器和被定位成迫使空氣到散熱器上的風(fēng)扇的冷卻系統(tǒng)、連接至該散熱器和該發(fā)動機(jī)上以便將冷卻劑從該散熱器遞送至該發(fā)動機(jī)并且回到該發(fā)動機(jī)的管路，該至少一個雙模式部件被構(gòu)造和安排成使用電力和機(jī)械動力來運(yùn)行，該至少一個雙模式部件連接至該風(fēng)扇或泵中的至少一者上以便將其驅(qū)動，該機(jī)械動力是直接地或間接地由該發(fā)動機(jī)提供的，該方法包括:向該雙模式部件供應(yīng)機(jī)械動力以便將其驅(qū)動并且在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中，還在向該雙模式部件供應(yīng)機(jī)械動力的同時供應(yīng)電力，以便輔助驅(qū)動該雙模式部件。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，進(jìn)一步包括:確定該車輛系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)何時以第一速率或大于該第一速率進(jìn)行加速；并且如果情況如此，則在一個雙模式部件還在由機(jī)械動力驅(qū)動的同時向該雙模式部件供應(yīng)電力。
31.一種運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法，該車輛系統(tǒng)包括一個電池和連接至該電池上的一個雙模式部件；該方法測量該電池用以儲存額外能量的剩余容量，并且如果該剩余容量是處于或小于一個第 一量或容量，則將來自該電池的電能供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量，由此釋放該電池中的容量以便儲存來自多個機(jī)械能和熱能回收部件的能量。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在將來自該電池的電能供應(yīng)給該雙模式部件以便驅(qū)動該雙模式部件并且以便利用被儲存在該電池中的一部分能量的過程中，該雙模式部件還被機(jī)械能所驅(qū)動。
33.一種用于運(yùn)行一個包括至少一個雙模式部件的車輛系統(tǒng)的方法，該方法包括向該至少一個雙模式部件同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力以將其驅(qū)動，該車輛系統(tǒng)包括空調(diào)系統(tǒng)冷卻劑壓縮泵、發(fā)動機(jī)油泵或變速器油泵中的至少一者，該至少一者被操作性地連接到該雙模式部件上以便被其驅(qū)動。
34.—種車輛系統(tǒng)，包括:被構(gòu)造和安排成用于由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件；散熱器風(fēng)扇、冷卻劑泵、空調(diào)壓縮泵、燃燒發(fā)動機(jī)潤滑油泵、或變速器油泵中的至少一者，該至少一者被連接到該雙模式部件上以便被其驅(qū)動；以及一個控制器，該控制器被構(gòu)造和安排成用于控制該雙模式部件的運(yùn)行，使得該雙模式部件由機(jī)械動力和電力同時驅(qū)動。
35.一種用于運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法，該車輛系統(tǒng)包括:被構(gòu)造和安排成用于由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件；散熱器風(fēng)扇、冷卻劑泵、空調(diào)壓縮泵、燃燒發(fā)動機(jī)潤滑油泵、或變速器油泵中的至少一者，該至少一者被連接到該雙模式部件上以便被其驅(qū)動；該方法包括將機(jī)械動力和電力二者同時供應(yīng)給該雙模式部件并且供應(yīng)給散熱器風(fēng)扇、冷卻劑泵、空調(diào)壓縮泵、燃燒發(fā)動機(jī)潤滑油泵、或變速器油泵中的至少一者。
36.一種用于運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法,該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:控制該雙模式部件使得在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中既不供應(yīng)機(jī)械動力也不供應(yīng)電力、并且此后同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力二者。
37.一種用于運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法，該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:在快速發(fā)動機(jī)瞬態(tài)過程中僅向該雙模式部件供應(yīng)電力、并且此后同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力二者。
38.一種用于運(yùn)行車輛系統(tǒng)的方法，該車輛系統(tǒng)包括被構(gòu)造和安排成由機(jī)械動力和電力來驅(qū)動的一個雙模式部件，該方法包括:向該至少一個雙模式部件同時供應(yīng)電力和機(jī)械動力以將其驅(qū)動、并且此后在該車輛減速時向該雙模式部件僅供應(yīng)由一個交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力。`
【文檔編號】F01P7/14GK103649486SQ201380001673
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】J·舒蒂, S·博安, J·L·羅比 申請人:博格華納公司