專利名稱：連續(xù)可變的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種具有直接電子致動(dòng)的 連續(xù)可變的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及連續(xù)可變的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最受歡迎的 是連續(xù)可變變速器(CVT)系統(tǒng)。例如，CVT系統(tǒng)被用于汽車中以便允許變速器在不同的驅(qū) 動(dòng)比之間平滑地變換。這些CVT變速器系統(tǒng)典型地使用了一種液壓致動(dòng)系統(tǒng)用于定位這些 槽輪并且影響驅(qū)動(dòng)比的改變。當(dāng)這些變速器被高度整合在車輛驅(qū)動(dòng)系中時(shí)，這種致動(dòng)方法 對(duì)于變速器來說是有效的。然而，當(dāng)將一種CVT型系統(tǒng)(通常被稱為“連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)” 系統(tǒng))應(yīng)用于整合程度較低的應(yīng)用時(shí)(如驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇)，整合一個(gè)液壓致動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間和 成本常常是高不可及的。液壓致動(dòng)系統(tǒng)還典型地依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)油，這意味著當(dāng)對(duì)用于發(fā)動(dòng) 機(jī)的油路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須將多種裝置考慮在內(nèi)。機(jī)動(dòng)車輛包括一種冷卻系統(tǒng)，以便消散由車輛動(dòng)力設(shè)備(如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))產(chǎn)生的 熱量。在典型的機(jī)動(dòng)車輛中，當(dāng)將熱的潤滑劑泵送離開發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，潤滑系統(tǒng)提供了某些冷卻 功能。然而，用于機(jī)動(dòng)車輛的這些冷卻需求中的大部分是通過空氣通過發(fā)動(dòng)機(jī)室流動(dòng)和穿 過散熱器來實(shí)現(xiàn)的。圍繞動(dòng)力設(shè)備流動(dòng)的冷卻劑從發(fā)電機(jī)中吸走熱量，隨后這些熱量通過 車輛散熱器被消散。在機(jī)動(dòng)車輛中，發(fā)動(dòng)機(jī)室被設(shè)計(jì)用來允許周圍的空氣流過該室并且經(jīng) 過散熱器。在大多數(shù)車輛中，提供了一種冷卻風(fēng)扇從而使穿過散熱器的空氣流增加。在某 些車輛設(shè)置中，該風(fēng)扇由獨(dú)立于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。對(duì)于較小的乘用車來說， 這種電動(dòng)機(jī)的方式可以滿足用于車輛的冷卻需要。然而，與乘用車不同，重型卡車和其他商 用車輛典型地不能使用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇。對(duì)于這種類型的典型車輛來說，冷卻風(fēng)扇 將需要大量的來自發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力以將它冷卻，這轉(zhuǎn)變成不合理的高的電功率需求。范圍廣泛的技術(shù)可供用于將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸至這些旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇上。這 些技術(shù)包括開/關(guān)離合器以及粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)。在每一情況中，一種連續(xù)的皮帶被用來將來 自車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)能量傳輸?shù)嚼鋮s風(fēng)扇或者風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上。CVT型系統(tǒng)還沒有廣泛應(yīng) 用在輔件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。理想的是，傳輸驅(qū)動(dòng)組件只將該冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)于維持最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度有必 要的快速度上。對(duì)冷卻風(fēng)扇的速度進(jìn)行控制保存了動(dòng)力并且提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。此 外，該傳輸驅(qū)動(dòng)組件應(yīng)該在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下比在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下具有使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng) 更快(即處于較高的皮帶輪驅(qū)動(dòng)比)的能力，因?yàn)閷?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說在低速和高扭矩的運(yùn)行過 程中用于發(fā)動(dòng)機(jī)的這些冷卻要求會(huì)更大。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的機(jī)構(gòu)用于調(diào)整用于車輛冷卻系統(tǒng)(具 體是一種輔件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))的冷卻風(fēng)扇的速度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的連續(xù) 可變的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以便用作一種輔件驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種連續(xù)可變皮帶皮帶輪傳輸系統(tǒng)，這種傳輸系統(tǒng)解決了 CVT型系 統(tǒng)的現(xiàn)有缺陷，特別是當(dāng)CVT型系統(tǒng)與輔件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起使用時(shí)的缺陷。這種連續(xù)可變皮 帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)皮帶輪組件以及一個(gè)從動(dòng)皮帶輪組件，其中在它們之間具有一個(gè) 傳輸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)的皮帶。這些皮帶輪各自由前部槽輪和后部槽輪形成，這些槽輪限定 了相反的多個(gè)圓錐形表面。這些皮帶輪之間的驅(qū)動(dòng)比由這些槽輪的圓錐形表面之間的V形 皮帶的位置所確定。一種直接的電子致動(dòng)機(jī)構(gòu)被用于控制該皮帶輪傳輸組件上的比率改變。一臺(tái)被整 合的步進(jìn)電機(jī)被用作該機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)。一種差動(dòng)式行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)將來自步進(jìn)電機(jī)的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于致動(dòng)該槽輪位置的軸向運(yùn)動(dòng)。該步進(jìn)電機(jī)優(yōu)選地使用一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)件。這就消除了將電力傳輸?shù)蕉鄠€(gè)旋轉(zhuǎn)部 件上的要求。該步進(jìn)電機(jī)還易于封裝在該從動(dòng)槽輪之后，這使得該組件的軸向長度最小化。 如果失去電力，該步進(jìn)電機(jī)還將轉(zhuǎn)子保持在一個(gè)固定的位置中。從如通過附圖所展示的以及當(dāng)根據(jù)所附權(quán)利要求做出解釋時(shí)的本發(fā)明的以下書 面說明中可以容易地看清楚本發(fā)明的這些和其他目的連同優(yōu)點(diǎn)。


圖1是一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和冷卻系統(tǒng)的示意性表示。圖2是利用連續(xù)皮帶和旋轉(zhuǎn)皮帶輪的一種類型的傳輸驅(qū)動(dòng)組件的示意性表示。圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的透視圖和 局部截面圖。圖4展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的多個(gè)電樞磁極。圖5和圖5A展示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。圖6展示了在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的一個(gè)位置控制螺母。圖7展示了在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的一個(gè)行星輥式絲杠構(gòu)件。
具體實(shí)施例方式為了促進(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)施方案 并且將使用特定的語言對(duì)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(huì)想到 的。本發(fā)明涉及一種連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、或傳輸驅(qū)動(dòng)組件，具體地適合在機(jī)動(dòng)車 輛中用于驅(qū)動(dòng)輔件裝置。當(dāng)然，本發(fā)明的原理可以用于希望連續(xù)或無限可變速度比率的多 種應(yīng)用之中?？偠灾?，本發(fā)明提供了一種結(jié)合了機(jī)械張力調(diào)整特征的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件，以便在 由該驅(qū)動(dòng)皮帶輪的這些旋轉(zhuǎn)槽輪驅(qū)動(dòng)的V形皮帶上保持適當(dāng)?shù)膹埩Α＿B續(xù)可變的變速器系 統(tǒng)通常利用一種具有V形截面的連續(xù)皮帶。該皮帶被配置為接合多個(gè)相對(duì)的皮帶輪槽輪的 圓錐形摩擦表面。CVT系統(tǒng)的連續(xù)可變特征是通過改變特定皮帶輪的這些槽輪之間的距離
4來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)這些槽輪被移動(dòng)分開時(shí)，該V形皮帶徑向地向內(nèi)移動(dòng)到一個(gè)較低的旋轉(zhuǎn)半徑或 節(jié)距處。當(dāng)這些槽輪被移動(dòng)到一起時(shí)，這些圓錐形表面將V形皮帶徑向地向外推動(dòng)，這樣 使該皮帶跨在較大的直徑上。有時(shí)該典型的CVT系統(tǒng)被稱為一種“無限可變的變速器”，因 為該V帶可以被定位在無限范圍的半徑處，該半徑取決于這些圓錐形皮帶輪槽輪之間的距 離。當(dāng)一種連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與一個(gè)冷卻風(fēng)扇一起使用時(shí)，可以使該冷卻風(fēng)扇的速度 等同于發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的或所要求的冷卻量。在一個(gè)典型的車輛設(shè)置中，無論是在公路上還是在非公路上，該冷卻風(fēng)扇都是由 車輛發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。在圖1所示出的一個(gè)典型的設(shè)置中，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10還被連接到一個(gè)傳 輸驅(qū)動(dòng)組件15上。組件15直接將動(dòng)力提供給一個(gè)冷卻風(fēng)扇16，該冷卻風(fēng)扇被典型地定位 在車輛散熱器17附近。圖1還描繪了被用來驅(qū)動(dòng)車輛的這些車輪14的一種變速器機(jī)構(gòu) 12。圖2示出了用于移動(dòng)多個(gè)皮帶輪槽輪并且改變驅(qū)動(dòng)比的一個(gè)CVT型皮帶輪系統(tǒng)。 一般而言，傳輸驅(qū)動(dòng)組件15包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件20和一個(gè)從動(dòng)構(gòu)件組件22，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件 組件被連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源上，如一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10，而該從動(dòng)構(gòu)件組件被連接到一個(gè) 從動(dòng)裝置上，如與該車輛相關(guān)聯(lián)的一個(gè)輔助裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的用途，從動(dòng)構(gòu)件 組件22被連接到一個(gè)冷卻風(fēng)扇16上從而形成發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的一部分。一個(gè)連續(xù)的皮 帶24被連接在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件20的皮帶輪與從動(dòng)構(gòu)件組件22的皮帶輪之間。該皮帶優(yōu)選 地呈V形并且可以用多種已知的構(gòu)造型和材料來制成。皮帶24是通過與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件的 皮帶輪摩擦接觸而被驅(qū)動(dòng)的。同樣地，該從動(dòng)構(gòu)件組件是通過與該旋轉(zhuǎn)皮帶的摩擦接觸而 被推動(dòng)的。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件20包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸26，該驅(qū)動(dòng)軸可以被配置為安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)10的 驅(qū)動(dòng)軸上或者由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)輔助軸或PTO(動(dòng)力輸出)軸上。從動(dòng)構(gòu)件組件22 可以包括一個(gè)安裝構(gòu)件44，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇16被連接到該安裝構(gòu)件上。驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件20包括具有一個(gè)圓錐形皮帶接合表面29的一個(gè)后部槽輪28、以及 具有一個(gè)圓錐形皮帶接合表面31的一個(gè)前部槽輪30。如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，這兩個(gè)槽 輪28和30結(jié)合形成了用于驅(qū)動(dòng)連續(xù)皮帶24的一個(gè)皮帶輪。皮帶的V形與相對(duì)的圓錐形 表面29和31相符合，從而在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件20的旋轉(zhuǎn)過程中提供牢固的摩擦接觸。如在CVT領(lǐng)域按照慣例已知，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件可以包括一個(gè)張緊皮帶的機(jī)構(gòu)32。 這就保持了適當(dāng)?shù)钠埩Σ⑶掖_保在這兩個(gè)皮帶輪之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的充分傳輸。它還可 以消除與松弛或磨損的皮帶相關(guān)的皮帶尖叫聲。還有可能允許驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件或從動(dòng)構(gòu)件之一或二者沿著其相關(guān)聯(lián)的軸而軸向滑 動(dòng)。這可以用如今已知的這些常規(guī)方法中任何一種來實(shí)現(xiàn)。改變驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件與從動(dòng)構(gòu)件 組件之間的皮帶輪比值可以導(dǎo)致該皮帶的中心線相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)軸而軸向地移動(dòng)。這可以使 皮帶在這兩個(gè)皮帶輪之間發(fā)生偏斜并且增加皮帶磨損從而增加皮帶斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。允許這些 皮帶輪組件之一或二者軸向滑動(dòng)保持了它們之間適當(dāng)?shù)膶?duì)齊。連續(xù)可變驅(qū)動(dòng)組件15的一個(gè)第二部件是從動(dòng)構(gòu)件組件22。組件22可以通過殼體 74上的一個(gè)安裝凸緣38而被固定到車輛上，如固定到發(fā)動(dòng)機(jī)上。從動(dòng)構(gòu)件組件22還通過 一個(gè)后部槽輪40與一個(gè)前部槽輪42的組合來限定一個(gè)旋轉(zhuǎn)皮帶輪。如同對(duì)于該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件，這兩個(gè)從動(dòng)槽輪40和42分別限制了圓錐形接合表面41和43。風(fēng)扇安裝構(gòu)件44被 附接到前部槽輪42上，這樣這些皮帶輪槽輪的旋轉(zhuǎn)引起風(fēng)扇安裝構(gòu)件44的旋轉(zhuǎn)，并且進(jìn)而 引起被連接到安裝構(gòu)件44上的風(fēng)扇16的旋轉(zhuǎn)。在圖3至圖7中示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。組件50的連續(xù)可變比值特 征是通過被整合在一個(gè)從動(dòng)構(gòu)件組件中的一個(gè)比值調(diào)整機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)52來實(shí)現(xiàn)的。一般來 說，該調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整后部槽輪54相對(duì)于前部槽輪56的位置以便增加或減少這兩個(gè)槽輪之 間的間隙。如以上解釋的，將這兩個(gè)槽輪移動(dòng)到一起導(dǎo)致V帶被迫徑向地向外移動(dòng)到一個(gè) 較大的從動(dòng)半徑上。相似地，將這兩個(gè)槽輪移動(dòng)分開導(dǎo)致該皮帶更深地落入該皮帶輪槽中， 并且因此以一個(gè)較小的從動(dòng)半徑運(yùn)轉(zhuǎn)。一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件16或風(fēng)扇構(gòu)件組件被安裝到前部槽輪56上，這樣這些皮帶輪槽輪 的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致該風(fēng)扇構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。為此目的，在前部槽輪56的前表面上提供了多個(gè)安裝孔 57。關(guān)于這一點(diǎn)，優(yōu)選的是使調(diào)整機(jī)構(gòu)52與該從動(dòng)皮帶輪相關(guān)聯(lián)，而不是與該驅(qū)動(dòng) (或傳動(dòng))皮帶輪相關(guān)聯(lián)。然而，一個(gè)類似機(jī)構(gòu)可以被整合在該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件中，或者當(dāng)希 望時(shí)被整合在該驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)組件兩者中。這兩個(gè)槽輪54和56被安裝在一個(gè)中央轉(zhuǎn)軸或軸構(gòu)件60上。前部槽輪56被固定 地緊固到軸或轉(zhuǎn)軸60上，而后部槽輪54被滑動(dòng)地定位在轉(zhuǎn)軸構(gòu)件60上。該后部槽輪被典 型地用花鍵連接到這個(gè)軸上。在這些圖中，在轉(zhuǎn)軸構(gòu)件60中還示出了一個(gè)中央孔62，孔62 可以被提供為用來減少組件50的重量；孔62還可以被用來協(xié)助將一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件或風(fēng)扇構(gòu) 件組件安裝到前部槽輪56上。轉(zhuǎn)軸60通過一個(gè)支撐組64被旋轉(zhuǎn)地安裝到安裝殼體38上。圖3至圖7所示的實(shí)施方案具有一個(gè)原動(dòng)機(jī)，該原動(dòng)機(jī)包括被整合在從動(dòng)槽輪組 件安裝殼體74中的一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)70。步進(jìn)電機(jī)70具有被直接附接到安裝殼體74上的一 個(gè)電樞72。電樞72包括一對(duì)線圈73A、73B，這對(duì)線圈可以按單極性或雙極性配置來進(jìn)行布 線。所示的實(shí)施方案中的步進(jìn)電機(jī)具有一種疊罐式(can-stack)設(shè)計(jì)，其中這些電樞磁極 76和磁路徑被構(gòu)造為具有四個(gè)互相重疊的沖壓件。該步進(jìn)電機(jī)還包括一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)件80，該 轉(zhuǎn)子構(gòu)件包括環(huán)圓周地被附接到一個(gè)花鍵轉(zhuǎn)子內(nèi)芯86上的交替的多個(gè)北極磁鐵82和南極 磁鐵84。該轉(zhuǎn)子組件還具有使磁回路的路徑完整的一個(gè)通量環(huán)91 (請見圖5A)。該轉(zhuǎn)子組 件由一對(duì)耐磨環(huán)90在軸向上與靜止殼體隔離并且被一個(gè)夾持板92緊固在位。當(dāng)該轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它通過一個(gè)花鍵界面102而將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到位置控制螺 母構(gòu)件100上。位置控制螺母構(gòu)件100具有一連串的行星螺紋輥式絲杠110，這些絲杠在內(nèi) 部滾動(dòng)并且通過多個(gè)隔離環(huán)114和多個(gè)卡扣環(huán)115而被保持在徑向位置中。這些環(huán)114將 這些滾柱絲杠110保持對(duì)齊。當(dāng)位置控制螺母構(gòu)件100旋轉(zhuǎn)時(shí)，它通過這些行星輥式絲杠構(gòu)件110而沿著一個(gè) 螺紋套管構(gòu)件130平移。位置控制螺母構(gòu)件100通過這些輥式推力軸承140而在后部槽輪 54上推進(jìn)并且將后部槽輪54定位從而改變驅(qū)動(dòng)比。后部槽輪54另外結(jié)合了前部引導(dǎo)環(huán)150A和后部引導(dǎo)環(huán)150B，這些引導(dǎo)環(huán)通過一 種緊密運(yùn)行的裝配而與花鍵軸60同中心地配合以使槽輪的擺動(dòng)最小化。風(fēng)扇速度是使用一種齒輪感應(yīng)的霍爾效應(yīng)裝置(HED) 160來測量的，當(dāng)鐵的速度 感應(yīng)齒輪162的這些齒經(jīng)過時(shí)該霍爾效應(yīng)裝置感測磁場中的變化。槽輪原始位置是通過一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)霍爾效應(yīng)裝置164和一個(gè)被附接到位置控制螺母殼體100上的小磁鐵166來感 測的。帶有一個(gè)控制器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的印刷電路板163被提供在殼體74內(nèi)部的空腔165中。本發(fā)明提供了一種直接電子致動(dòng)機(jī)構(gòu)用于控制在一個(gè)連續(xù)驅(qū)動(dòng)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 上的比值變化。驅(qū)動(dòng)比是由具有一個(gè)固定安裝基座的輸出槽輪來控制的。此外，該電子致 動(dòng)系統(tǒng)是以一種對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來說都實(shí)用的方式進(jìn)行封裝的。通過使用一個(gè)被整合的步進(jìn) 電機(jī)作為該機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)，并且因?yàn)樵摬竭M(jìn)電機(jī)使用一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子，不需要將電力傳輸?shù)?任何旋轉(zhuǎn)部件上。另外，該步進(jìn)電機(jī)容易被封裝在從動(dòng)槽輪50之后以使該從動(dòng)槽輪組件的 軸向長度最小化。當(dāng)失去電力時(shí)，該步進(jìn)原動(dòng)機(jī)還允許轉(zhuǎn)子仍保持在一個(gè)固定的位置中。本發(fā)明還具有一種有效的動(dòng)力傳輸。該步進(jìn)電機(jī)提供一種高扭矩的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源， 該動(dòng)力源被轉(zhuǎn)變成用來啟動(dòng)這些槽輪的線性運(yùn)動(dòng)。該行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)將來自步進(jìn)電機(jī)的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)用于致動(dòng)槽輪位置。這提供了一種有效的運(yùn)動(dòng)改變機(jī)構(gòu)。通過該 行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)，存在極少的或沒有滑動(dòng)摩擦，而只有滾動(dòng)接觸。這提供了在百分之九十 級(jí)別上的效率。這個(gè)提高的效率允許將該步進(jìn)電機(jī)的尺寸以及用于一個(gè)給定槽輪力比率的 變化率的電流消耗最小化。其結(jié)果是，用于給定的性能要求，該致動(dòng)器的成本和尺寸被最小 化。例如，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子絲杠機(jī)構(gòu)提供了與再循環(huán)式滾珠絲杠設(shè)計(jì)相比的多 個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。這種輥式絲杠設(shè)計(jì)在螺母與絲杠之間提供了多個(gè)接觸點(diǎn)，與滾珠絲杠設(shè)計(jì)中 的點(diǎn)接觸相比這提供了更高的負(fù)荷承載能力。此外，這種輥式絲杠機(jī)構(gòu)允許螺母超過該絲 杠的末端而無不利影響，而在滾珠絲杠設(shè)計(jì)中如果螺母超過該絲杠的末端，這些滾珠則可 能從螺母中掉出。雖然結(jié)合不同實(shí)施方案說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方案。 相反，本發(fā)明覆蓋可以包括在所附權(quán)利要求的精神與范圍之內(nèi)的所有替代方案、改進(jìn)、以及 等效物。
權(quán)利要求
一種可變比率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可連接在一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)源與一個(gè)從動(dòng)裝置之間，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件具有一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)軸，該第一旋轉(zhuǎn)軸可連接到該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)源上用于圍繞一條驅(qū)動(dòng)軸線旋轉(zhuǎn)；(b)一個(gè)從動(dòng)構(gòu)件，該從動(dòng)構(gòu)件可連接到所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件上；(c)一個(gè)皮帶構(gòu)件，該皮帶構(gòu)件被連接在所述驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與所述從動(dòng)構(gòu)件之間并且是可操作的以便在兩者之間傳輸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；(d)所述從動(dòng)構(gòu)件包括一個(gè)第一槽輪構(gòu)件和一個(gè)第二槽輪構(gòu)件，每個(gè)槽輪構(gòu)件具有被配置為用來與所述皮帶構(gòu)件摩擦接合的一個(gè)圓錐形表面，所述第一槽輪構(gòu)件被連接到一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)軸上，并且所述第二槽輪構(gòu)件被滑動(dòng)地定位在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上；以及(e)一個(gè)槽輪致動(dòng)系統(tǒng)，該槽輪致動(dòng)系統(tǒng)用于滑動(dòng)地改變所述第二槽輪構(gòu)件在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的位置；(f)所述槽輪致動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的可變比率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被附接到所述第一槽輪構(gòu)件上 并且可隨其旋轉(zhuǎn)的一個(gè)輔件構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求2所述的可變比率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述輔件構(gòu)件包括一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求1所述的可變比率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述槽輪致動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)永 磁轉(zhuǎn)子構(gòu)件。
5.一種用于改變車輛的冷卻風(fēng)扇構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)包括(a)一個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件，該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組件包括一個(gè)第一組皮帶輪槽輪構(gòu)件，該組皮帶輪 槽輪構(gòu)件被可旋轉(zhuǎn)地連接到車輛的一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)源上；(b)一個(gè)從動(dòng)構(gòu)件組件，該從動(dòng)構(gòu)件組件包括被可旋轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)軸構(gòu)件上的一個(gè) 第二組皮帶輪槽輪構(gòu)件；(c)一個(gè)皮帶構(gòu)件，該皮帶構(gòu)件將所述從動(dòng)構(gòu)件與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件連接在一起，以便將所述第 一組皮帶輪槽輪構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳輸?shù)剿龅诙M皮帶輪槽輪構(gòu)件上；(d)所述第二組皮帶輪槽輪構(gòu)件包括被附接到一個(gè)軸構(gòu)件上的一個(gè)前部槽輪構(gòu)件以及 被滑動(dòng)地定位在所述軸構(gòu)件上的一個(gè)后部槽輪構(gòu)件；(e)一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件，該風(fēng)扇構(gòu)件被連接到所述前部槽輪構(gòu)件上并且可隨其旋轉(zhuǎn)；以及(f)一個(gè)致動(dòng)系統(tǒng)，該致動(dòng)系統(tǒng)用于改變所述后部槽輪構(gòu)件在所述軸構(gòu)件上的位置；(g)所述致動(dòng)系統(tǒng)包括一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述致動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)永 磁轉(zhuǎn)子構(gòu)件。
7.一種用于改變皮帶輪槽輪構(gòu)件在軸構(gòu)件上的位置的致動(dòng)系統(tǒng)，所述致動(dòng)系統(tǒng)包括一 臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)行星輥式絲杠構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求7所述的致動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)件。
全文摘要
一種連續(xù)可變皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于輔件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如冷卻風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。使用了一種直接的電子致動(dòng)機(jī)構(gòu)來控制在皮帶輪傳輸組件上的比率變化。一臺(tái)整合的步進(jìn)電機(jī)被用來與一個(gè)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的行星輥式絲杠機(jī)構(gòu)一起用于改變槽輪的位置并因此改變驅(qū)動(dòng)比。該步進(jìn)電機(jī)包括一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子構(gòu)件。
文檔編號(hào)F16H9/04GK101965466SQ200980108317
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者J·L·羅比 申請人:博格華納公司