專利名稱：特別用于空調(diào)裝置的汽車附屬設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景本發(fā)明涉及汽車附屬設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)。
通常，例如空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、冷卻水循環(huán)泵、動力轉(zhuǎn)向液壓泵等的汽車附屬設(shè)備通過一個或多個皮帶傳動(通常為風(fēng)扇皮帶)而直接與發(fā)動機(jī)曲軸相連接。因此，這些設(shè)備很少能在它們的最佳效率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，長時間以公路巡航速度行駛時，空調(diào)會過分制冷，而當(dāng)最需要空調(diào)時(例如烈日炎炎中在交通擁堵中等候時)，由于發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)而很難獲得良好的制冷。
為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)系統(tǒng)這一固有缺點(diǎn)，提出了一種自動的、恒速輸出傳動系統(tǒng)，其被設(shè)計成在怠速或低速檔速度時可逐漸增加附屬設(shè)備的驅(qū)動速度，而在高速檔時逐漸減小驅(qū)動速度(參見Groene的美國專利No.2,720,087)，這種傳動系統(tǒng)提出了一種與發(fā)動機(jī)曲軸相連的可變速的傳動裝置。
但是，這種改進(jìn)也具有缺點(diǎn)。首先，該系統(tǒng)只能使用原廠制造產(chǎn)品，即它必須得集成到汽車生產(chǎn)線上；第二，在發(fā)動機(jī)室內(nèi)需要占用額外的空間；另外，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜敏感，價格很貴，且需要特殊的維護(hù)。因此，這種系統(tǒng)實(shí)施起來難度很大。
尤其對于空調(diào)壓縮機(jī)的工作特性而言，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于一般的實(shí)際用途，不需要實(shí)現(xiàn)真正的恒速傳動，僅僅在發(fā)動機(jī)低速運(yùn)作時，實(shí)現(xiàn)單級、遞升傳動就足夠了，如圖5所示。
現(xiàn)在市場上的大多數(shù)品牌的壓縮機(jī)(“擺動盤”型)都與其驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動方向無關(guān)。換句話說，反方向轉(zhuǎn)動不會損壞或影響壓縮機(jī)的工作。這一點(diǎn)可同樣應(yīng)用于交流發(fā)電機(jī)和某些品牌的液壓泵。然而本發(fā)明將特別針對汽車空調(diào)進(jìn)行舉例說明，因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)最明顯。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種汽車附屬設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可克服上述已知系統(tǒng)的缺陷。
本發(fā)明的另一目的是提供一種傳動系統(tǒng)，其與汽車附屬裝置是一體的，作為一種“選裝”配件，即其本身包含在產(chǎn)品中，簡潔、緊湊且容易安裝在現(xiàn)有汽車上。
本發(fā)明的又一目的是該傳動裝置可以具有單一發(fā)動機(jī)速度的、自動控制齒輪的布置，且具有反向的輸出。
本發(fā)明的還一目的是在傳動裝置中使用一行星齒輪系統(tǒng)，并應(yīng)用摩擦離合器，該離合器可為電動或氣動驅(qū)動。
本發(fā)明簡述根據(jù)本發(fā)明的廣義方面，提供了一種汽車附屬設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于使該附屬設(shè)備耦合到該汽車發(fā)動機(jī)的裝置；用于檢測該發(fā)動機(jī)速度的裝置；用于使該附屬設(shè)備的操作速度遞升的可選擇嚙合的傳動裝置；當(dāng)通過該檢測裝置檢測到該發(fā)動機(jī)速度減小到低于一第一預(yù)定值時驅(qū)動所述傳動裝置的裝置；以及當(dāng)通過所述檢測裝置檢測到該發(fā)動機(jī)速度增加到高于一第二預(yù)定值時使所述傳動裝置停止的裝置。
附圖簡述本發(fā)明的這些和其它方面、目的、優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特征將通過舉例的方式僅參照附圖對優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中

圖1為示意立體圖，示出了安裝有多個汽車附屬設(shè)備的典型汽車發(fā)動機(jī)；圖2為根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的用于空調(diào)壓縮機(jī)的傳動裝置的剖面圖；圖3為沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的截面圖；圖4為沿圖2中Ⅳ-Ⅳ線的截面圖5為傳動系統(tǒng)的曲線圖；圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的剖面圖；圖7為沿圖6中Ⅶ-Ⅶ線的截面圖；圖8-10分別為說明圖6中系統(tǒng)處于中性、直接耦合和速度過高三個階段的示意圖；圖11為本發(fā)明另一實(shí)施例的沿圖12中Ⅺ-Ⅺ線的剖面圖；圖12為沿圖11中Ⅻ-Ⅻ線的截面圖；圖13a-13b為圖11和12中的系統(tǒng)運(yùn)作的三種模式的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明參見圖1，該圖示出了發(fā)動機(jī)12的主(曲軸)驅(qū)動帶輪10通過在汽車其它附屬設(shè)備(例如交流發(fā)電機(jī)15)之間的一根或多根皮帶14連接到總體標(biāo)號為16的空調(diào)壓縮機(jī)上。壓縮機(jī)16包括壓縮機(jī)殼體18和帶輪部件20。
盡管帶輪部件20包括一行星齒輪傳動系統(tǒng)，但它基本上具有傳統(tǒng)的大小和尺寸；強(qiáng)調(diào)這一獨(dú)特的因素，是由于它滿足了汽車總體設(shè)計上嚴(yán)格的節(jié)省空間的要求，這在發(fā)動機(jī)室內(nèi)更是如此。
具體如圖2至4所示，皮帶輪22通過滾珠軸承26可繞驅(qū)動軸24自由地轉(zhuǎn)動。
一個摩擦盤型離合器有效地使皮帶輪22嚙合到行星齒輪殼體30的摩擦表面30a。(為了清楚起見省略了用于驅(qū)動離合器28的電流供應(yīng)及其結(jié)構(gòu)的描述，因?yàn)檫@是傳統(tǒng)的設(shè)計)齒輪殼體30包括內(nèi)齒輪冠32(構(gòu)作成行星系統(tǒng)的“環(huán)面”，將在下文描述)，該殼體一方面可轉(zhuǎn)動地通過一單向滾筒離合器34被軸24支撐；另一方面通過滾珠軸承38被置于壓縮機(jī)殼體罩板36的部分36a和凸緣面30a之間。
行星齒輪系統(tǒng)包括四個(或其它適當(dāng)?shù)臄?shù)目)“行星”或“衛(wèi)星”齒輪40、41、42、和43，和“中心”齒輪44。
行星齒輪40-43通過分別穿過齒輪40-43的軸銷40a、41a、42a、和43a經(jīng)一環(huán)形罩件46相互連接，它們中的每一個設(shè)有一滾柱軸承(40b、41b、42b、和43b)使它們可繞軸銷自由轉(zhuǎn)動。
環(huán)形罩件46可通過軸承48繞殼體罩36的套筒部36b轉(zhuǎn)動。
中心齒輪44通過鍵50被驅(qū)動地連接到軸24上。
一個第二電磁摩擦離合器54被可操作地連接到罩件46，以便可選擇地鎖定住它，防止它通過嚙合相對于(固定的)壓縮機(jī)殼體罩36發(fā)生轉(zhuǎn)動。
下面描述傳動系統(tǒng)20的運(yùn)作。如前文所述，其包括三種運(yùn)作模式A．離合器28和54均未通電(“中性”位置)；B．僅有離合器28被啟動(“直接耦合”位置)；C．離合器28和54都被啟動(“過度驅(qū)動”位置)。
首先，假設(shè)慣性滑行的、單向滾筒離合器34的非鎖定方向與通過發(fā)動機(jī)12驅(qū)動(即由皮帶14驅(qū)動)的皮帶輪22的轉(zhuǎn)動方向相反。
在中性位置(模式A)上，皮帶輪22僅僅只不過是轉(zhuǎn)動，其表示皮帶輪并未處于接合狀態(tài)或空調(diào)裝置處于OFF(關(guān)閉)位置。當(dāng)?shù)谝浑x合器28被驅(qū)動使皮帶輪22與殼體30接合時，單向齒輪34立即相對于壓縮機(jī)驅(qū)動軸24被鎖定。因此，軸24以相同的速度轉(zhuǎn)動，即傳動比為1∶1。
由于中心齒輪44被用鍵連接在軸24上，因此它也以相同的速度被驅(qū)動。這時行星齒輪40-43不繞它們的軸線自轉(zhuǎn)，但可自由地繞中心齒輪44進(jìn)行公轉(zhuǎn)。
因此，由行星齒輪系統(tǒng)形成的傳動比也不變。
這種運(yùn)作模式B適合于高速、以巡航速度行駛的汽車。
在低速、特別是怠速時，可使用模式C，即罩件制動摩擦離合器54也被驅(qū)動。為達(dá)到此目的，可使用任何已知類型的變換裝置，例如歧管真空響應(yīng)開關(guān)、轉(zhuǎn)速計開關(guān)等，其在曲軸轉(zhuǎn)數(shù)下降低于一預(yù)設(shè)值時被觸發(fā)。
一旦鎖定公轉(zhuǎn)運(yùn)動，行星齒輪40-43必然將環(huán)面32的轉(zhuǎn)動以較高的比率〔取決于環(huán)面齒數(shù)(=節(jié)距)除以中心齒輪的節(jié)距〕傳送到中心齒輪44，且轉(zhuǎn)動方向與皮帶輪22(和殼體30)的方向相反。
由于方向的改變，單向離合器34解鎖(慣性滑行狀態(tài))，因此不會干擾殼體30(和皮帶輪22)以以前的正常方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
考慮到標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)裝置的的尺寸(主要是壓縮機(jī)殼體直徑和皮帶輪直徑)，實(shí)際的傳動比約為2.0-2.5∶1。
由于大多數(shù)汽車的怠速為900-1000rpm，假設(shè)曲軸10(圖1)和皮帶輪22之間的比率約為1∶1，壓縮機(jī)的速度約為2000-2500rpm，非常接近最佳工作條件。
當(dāng)馬達(dá)加速超過曲軸的一預(yù)定轉(zhuǎn)速時，變換裝置的開關(guān)關(guān)閉，又進(jìn)入模式B的“直接耦合”位置，同時軸24反向轉(zhuǎn)動。
圖5是上述說明的一個曲線圖，清楚地說明了壓縮機(jī)的工作范圍總保持在最低2000rpm以上的轉(zhuǎn)速上，而不是降到實(shí)際怠速的900rpm。
可以看出，傳動部件20結(jié)構(gòu)極為簡單且設(shè)計緊湊，無論是原廠設(shè)備(O.E.M.)還是“市場購置”的后裝產(chǎn)品(對現(xiàn)有汽車進(jìn)行傳統(tǒng)空調(diào)改造)，其安裝都不會打亂發(fā)動機(jī)室的必要空間和布局。
而且，可以使用較小功率的壓縮機(jī)，不但可以省油，而且可以獲得同樣的效率并使乘客感到舒適。
下面參見圖6-10中示出的實(shí)施例，其中相似的部件使用相似的標(biāo)號。圖6中的空調(diào)輸送系統(tǒng)120與圖2中的主要區(qū)別在于皮帶輪122與殼體130是一體的。一個附加的用于行星齒輪140-143的行星罩146’被可轉(zhuǎn)動地設(shè)置(與罩146呈鏡像)在軸承148’上。罩146’用于通過第二電磁摩擦離合器154’使殼體130制動。
在該實(shí)施例中不包括單向離合器，這將在下面的說明中變得更清楚(還是參見圖6-10)。
在模式A的運(yùn)作中，離合器154和154’沒有接通，殼體130與環(huán)形齒輪132一起通過發(fā)動機(jī)皮帶(未示出)轉(zhuǎn)動。
由于壓縮機(jī)軸124被略微加載(通過摩擦和壓縮機(jī)的背壓)，行星齒輪140-143趨向于空閑地繞中心齒輪144公轉(zhuǎn)，即不輸送任何轉(zhuǎn)動。
這樣獲得一種“中性”的運(yùn)作模式?！爸苯玉詈稀钡?、高速巡航且比率為1∶1的運(yùn)作模式B通過僅啟動離合器154’來獲得。罩146’被殼體130抓住并與其一起被驅(qū)動。行星齒輪140-143的慣性滑行的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動將變成一致的運(yùn)動，從而行星齒輪不自轉(zhuǎn)，卻相對于環(huán)面132和中心齒輪144固定，并用作從前一個到后一個接替轉(zhuǎn)動。
中心齒輪144直接與軸124耦合，因此將以相同的速度(即皮帶輪122的速度)驅(qū)動壓縮機(jī)。
當(dāng)需要轉(zhuǎn)換到升速傳動時，通過脫離與離合器154’的接合而接合第二離合器154可以獲得遞升的傳動模式。這使行星齒輪140-143分別繞各自的軸線140a-143a自轉(zhuǎn)，并乘以一適當(dāng)比率系數(shù)(2.0-2.5，見上文)使環(huán)面132的轉(zhuǎn)動傳遞到中心齒輪144，并且使轉(zhuǎn)動反向，正如前一實(shí)施例所述；圖5中表示的運(yùn)作特性也可應(yīng)用于本實(shí)施例。
為了避免由于突然反向可能造成的缺陷，在“高速檔”和“低速檔”位置之間的來回轉(zhuǎn)換應(yīng)該被緩沖或吸收，例如通過在釋放和驅(qū)動離合器154和154′(或28和54)之間設(shè)一時間滯后，該滯后時間可使運(yùn)動的部件停頓下來。
現(xiàn)說明本發(fā)明的第三實(shí)施例，圖11和12中的系統(tǒng)220與圖6中的系統(tǒng)相似，但它是氣動控制而不是電動的。
該系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)軸224和與殼體230一體形成的皮帶輪222，和與四個行星齒輪240-243嚙合的環(huán)面232，這四個行星齒輪可分別繞它們各自的軸銷240a-243a自由地轉(zhuǎn)動。軸銷的軸由(一體的)罩件246支撐。中心齒輪244被安裝在壓縮機(jī)軸224上(通過鍵250)，并與全部四個行星齒輪240-243嚙合。
傳動殼體230繞一前部滾柱軸承226和后部滾針軸承238轉(zhuǎn)動。軸承238繞一固定圓筒或法蘭260安裝，該圓筒與壓縮機(jī)殼體壁236相貼。
一對氣動(或液動，見下文)活塞可移動地置于圓筒260中后活塞262(包括墊圈262a和262b)、和前活塞264(包括墊圈264a和264b)?；钊?63、264均為環(huán)形，如圖所示一個位于另一個內(nèi)，但是可彼此相對獨(dú)立地運(yùn)動，第一活塞受到通過導(dǎo)管266供應(yīng)的壓力的作用，第二活塞受到通過導(dǎo)管268和通向留在活塞262的上游側(cè)和活塞264下游側(cè)之間間隙268b的延伸通道268a供應(yīng)的壓力的作用。
前活塞264的運(yùn)動通過一組四個銷270作用于摩擦盤離合器254′，銷270借助推力滾針軸承272與活塞262抵靠，并且與一受壓的壓縮螺旋彈簧274抵靠。離合器254交替地與罩246和貼于殼體壁236的法蘭260耦合。
摩擦離合器254通過前活塞264的圓形肋264a來操作，通過擠壓壓縮螺旋彈簧276，使罩246制動并固定不動。
離合器254和254′的交替驅(qū)動通過沿圖11中所示箭頭方向經(jīng)導(dǎo)管268、266施加加壓/卸壓命令來獲得。通過圖13a-13c的示意說明很容易清楚地理解傳動系統(tǒng)220的運(yùn)作與根據(jù)圖6和7的電磁離合器系統(tǒng)120相同。
然而，氣動系統(tǒng)具有兩個主要而且獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)即節(jié)省了用于驅(qū)動和保持磁力離合器抓握能力的電能；而且汽車不必具有壓縮空氣源(例如大多數(shù)卡車和客車的氣剎)，另外空調(diào)壓縮機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)把壓縮流體(在此為冷卻油)以需要的方式(圖3)供應(yīng)到各自的活塞中。作為替換，該系統(tǒng)可通過各汽車上現(xiàn)有設(shè)備，或通過輔助設(shè)備，用液壓控制。除了這一點(diǎn)，在所有其它方面該系統(tǒng)都與前述實(shí)施例相似。
盡管本發(fā)明具體參照空調(diào)系統(tǒng)來進(jìn)行描述的，但很容易理解，本發(fā)明也可應(yīng)用于其它汽車附屬設(shè)備，在這些設(shè)備中主驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動方向的改變不會改變操作性能，例如交流發(fā)電機(jī)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不脫離權(quán)利要求的范圍內(nèi)本發(fā)明可作出各種改變和修正。
權(quán)利要求
1．一種汽車附屬設(shè)備驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于使該附屬設(shè)備耦合到該汽車發(fā)動機(jī)的裝置；用于檢測該發(fā)動機(jī)速度的裝置；用于使該附屬設(shè)備的操作速度遞升的可選擇嚙合的傳動裝置；當(dāng)通過該檢測裝置檢測到該發(fā)動機(jī)速度減小到低于一第一預(yù)定值時驅(qū)動所述傳動裝置的裝置；以及當(dāng)通過所述檢測裝置檢測到該發(fā)動機(jī)速度增加到高于一第二預(yù)定值時使所述傳動裝置停止的裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該附屬設(shè)備包括一驅(qū)動軸，其與一受該發(fā)動機(jī)驅(qū)動的皮帶輪相耦合；和一殼體，該傳動裝置包括一可選擇地與皮帶輪嚙合的第一轉(zhuǎn)動件，一安裝于驅(qū)動軸的第二部件，該第一和第二部件通過傳動比改變裝置互相耦合。
3．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一部件和該第二部件由圓形齒輪形成，該傳動比改變裝置包括與該第一和第二部件的齒輪嚙合的一個或多個齒輪。
4．如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一部件、第二部件和該齒輪分別形成一行星齒輪傳動系統(tǒng)中的環(huán)面、中心齒輪和行星齒輪。
5．如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，行星齒輪被安裝于一可自由轉(zhuǎn)動的罩件，該傳動驅(qū)動裝置包括用于使該罩件的轉(zhuǎn)動制動的裝置。
6．如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，該制動裝置包括一第一電控摩擦離合器。
7．如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一離合器被固定地安裝在該附屬設(shè)備的殼體壁上。
8．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一部件通過單向離合器可繞該附屬設(shè)備驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動。
9．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一部件和該皮帶輪形成一統(tǒng)一的本體，該本體可繞該附屬設(shè)備驅(qū)動軸自由地轉(zhuǎn)動，一第二電控摩擦離合器被設(shè)置用于使該第一部件耦合到該行星罩件上。
10．如權(quán)利要求7或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，該傳動驅(qū)動裝置和傳動停止裝置包括用于與該第二電控摩擦離合器脫離嚙合以及與該第一電控摩擦離合器嚙合的裝置。
11．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括用于在脫離與該第二離合器嚙合后推遲與該第一離合器嚙合，或用于在脫離與該第一離合器嚙合后推遲與該第二離合器嚙合的裝置。
12．如權(quán)利要求1-5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，該用于使該行星罩件停止轉(zhuǎn)動的裝置包括一第一摩擦盤離合器，其可通過第一氣動裝置可選擇地操作。
13．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一氣動裝置包括一第一活塞，其根據(jù)一氣壓命令移動，以壓緊該第一摩擦離合器的盤，一第一組盤與所述罩件耦合和一第二組盤與該附屬設(shè)備殼體的固定壁耦合。
14．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一第二摩擦盤離合器，其通過第二氣動裝置可選擇地操作，以使所述皮帶輪耦合到所述罩件。
15．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第二氣動裝置包括第二活塞，其根據(jù)一氣壓命令移動，以壓緊該第二摩擦離合器的盤，從而使該皮帶輪與所述罩件耦合。
16．如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一和第二活塞為環(huán)形，且一個位于另一個內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種傳動系統(tǒng)(20)用于在馬達(dá)低速時提升汽車附屬設(shè)備中空調(diào)裝置(18)的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動速度。該系統(tǒng)包括一在馬達(dá)和壓縮機(jī)驅(qū)動軸(24)之間耦合的行星齒輪組件,和兩個電控或氣動控制的摩擦離合器(28、54)。傳動比的變換通過根據(jù)馬達(dá)速度進(jìn)行嚙合/脫離嚙合一個或兩個離合器來實(shí)現(xiàn)。
文檔編號F16H3/54GK1222960SQ97195748
公開日1999年7月14日 申請日期1997年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月23日
發(fā)明者約翰尼·丹尼爾斯 申請人:約翰尼·丹尼爾斯