具有电磁致动组件的多模式集成式起动机-发电机装置制造方法及图纸

为具有发动机的作业车辆提供一种组合式起动机‑发电机装置。所述组合式起动机‑发电机装置包括：电动机械；齿轮组，齿轮组被配置成在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接电动机械和发动机，齿轮组被配置成在第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比和第三传动比中的一个传动比操作并在第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地耦接至齿轮组以在第一动力流方向上实现第一传动比、第二传动比和第三传动比并在第二动力流方向上实现第四传动比；以及致动器组件，致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换。

【技术实现步骤摘要】
具有电磁致动组件的多模式集成式起动机-发电机装置
本公开涉及作业车辆动力系统，包括用于起动机械动力设备和从其发电的布置。
技术介绍
虽然采用混合动力源(例如，发动机和电动马达)变得越来越普遍，但是作业车辆(诸如用于农业、建筑业和林业的作业车辆)和其它常规的车辆可以由内燃机(例如，柴油机)提供动力。在任何情况下，发动机仍然是作业车辆的主动力源并需要来自起动机的机械输入以启动曲轴的旋转和活塞在汽缸内的往复运动。起动发动机的转矩需求较高，对于重型机械中常见的大型柴油发动机来说尤其如此。作业车辆另外包括需要电能的子系统。为了向作业车辆的这些子系统供电，可以使用交流发电机或发电机来利用发动机动力的一部分以产生AC或DC电能。作业车辆的电池然后通过转化来自交流发电机的电流而被充电。常规地，带、直带或蛇形带，将发动机的输出轴耦接至交流发电机以产生AC电能。从运行的发动机产生电流的转矩需求明显低于发动机起动的转矩需求。为了在发动机与电池之间适当地传输动力以起动发动机和产生电能两者，典型地需要许多不同的部件和装置，从而产生与尺寸、成本和复杂性有关的问题。
技术实现思路
本公开提供一种具有集成变速器的组合式发动机起动机和发电机装置，诸如可以在作业车辆中使用以用于发动机冷起动并产生电能，从而服务于发动机起动机和交流发电机双重目的，其中在两种情况下都具有到发动机和来自发动机的更稳健的动力传递。在本公开的一个方面，提供一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置。所述组合式起动机-发电机装置包括：电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作以及在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器选择性地耦接至所述齿轮组以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器从脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。在另一方面，本公开提供一种用于作业车辆的传动系组件。所述传动系组件包括：发动机；电动机械；齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作以及在所述第二动力流方向上以至少所述第四传动比操作；至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装在所述至少一个离合器上；以及致动器组件，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘形的并且具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向。所述凸轮板还包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。所述传动系组件还包括控制器，所述控制器耦接至所述至少一个电磁体，以：选择性地以第一激励状态激励所述至少一个电磁体从而产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体；以及选择性地以第二激励状态激励所述至少一个电磁体以产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。随附附图和以下描述中阐述了一个或更多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书将理解其它特征和优点。附图说明图1是呈农用拖拉机形式的示例作业车辆的示意性侧视图，其中可以使用所公开的集成式起动机-发电机装置；图2是图1的作业车辆的发动机的简化的局部等距视图，示出了示例起动机-发电机装置的安装部位的示例；图3是具有示例起动机-发电机装置的图1的作业车辆的动力传输布置的一部分；图4A是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的动力传递组件的第一截面图；图4B是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的动力传递组件的第二截面图(距图4A的视图大约45°)；图5是可以被包括在用于示例起动机-发电机装置的图4A和图4B的动力传递组件中的离合器布置的等距视图；图6是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的部分的另一等距视图；图7是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的部分的另一等距视图；图8是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的高速离合器的第一侧视等距视图；图9A是用于示例起动机-发电机装置的图5的离合器布置的致动器组件凸轮盘的第一侧视等距视图；图9B是用于示例起动机-发电机装置的图9A的离合器布置的致动器组件凸轮盘的第二侧视等距视图；图10是在发动机冷起动模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4A的动力传递组件的局部截面图；图11是在发动机热起动模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4A的动力传递组件的局部截面图；图12是在发动机增压模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4B的动力传递组件的局部截面图；并且图13是在发电模式期间用于示例起动机-发电机装置的图4B的动力传递组件的局部截面图。在各个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。具体实施方式下文描述了所公开的起动机-发电机装置的一个或更多个示例实施例，如在上文简要描述的附图的插图中示出的。本领域技术人员可以想到对示例实施例的各种修改。如本文中使用，除非另有限制或修改，否则具有由连词术语(例如，“和”)分隔且还前置有短语“...中的一个或更多个”或“...中的至少一个”的元件的列表指示可能包括列表中的个别元件或其任何组合的配置或布置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或更多个”指示可能只有A，只有B，只有C，或者A、B和C中的两个或更多个的任意组合(例如，A和B；B和C；A和C或A、B和C)。如本文中使用的，术语“轴向”指的是通常与一个或更多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线平行的尺寸。例如，在具有中心线和相反的、通常圆形的端部或面的圆柱形或圆盘中，“轴向”尺寸可以指通常平行于相反的端部或面之间的中心线延伸的尺寸。在某些实例中，术语“轴向”可以相对于不是圆柱形(或以其它方式径向地对称)的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述组合式起动机-发电机装置包括：/n电动机械；/n齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，以及在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；/n至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组，以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比，以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及/n致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。/n

【技术特征摘要】
20190416 US 16/386,0201.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述组合式起动机-发电机装置包括：
电动机械；
齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以至少第一传动比、第二传动比或第三传动比中的一个传动比操作，以及在所述第二动力流方向上以至少第四传动比操作；
至少一个离合器，所述至少一个离合器被选择性地耦接至所述齿轮组，以在所述第一动力流方向上实现所述第一传动比、所述第二传动比和所述第三传动比，以及在所述第二动力流方向上实现所述第四传动比；以及
致动器组件，所述致动器组件包括至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在脱离位置和接合位置之间选择性地切换，在所述脱离位置中，所述至少一个离合器从所述齿轮组脱耦，在所述接合位置中，所述至少一个离合器被耦接至所述齿轮组。


2.根据权利要求1所述的组合式起动机-发电机装置，其中，所述致动器组件包括凸轮板，所述凸轮板是大致盘状的并具有第一凸轮板面和第二凸轮板面，所述第二凸轮板面与所述第一凸轮板面相反且朝向所述至少一个离合器定向，所述凸轮板包括所述至少一个电磁体，所述至少一个电磁体被配置成使所述至少一个离合器在所述脱离位置和所述接合位置之间选择性地切换。


3.根据权利要求2所述的组合式起动机-发电机装置，还包括至少一个永磁体，所述至少一个永磁体被安装至所述至少一个离合器，并且
其中，所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第一激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的反方向磁场，使得所述至少一个永磁体被吸引至所述至少一个电磁体，以及所述至少一个电磁体被配置成选择性地以第二激励状态被激励，以产生相对于所述至少一个永磁体的同方向磁场，使得所述至少一个永磁体被所述至少一个电磁体排斥。


4.根据权利要求3所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个离合器包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器中的每个离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，并且
其中，所述至少一个电磁体包括至少一个第一电磁体和至少一个第二电磁体，所述至少一个第一电磁体被配置成使所述第一离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位，所述至少一个第二电磁体被配置成使所述第二离合器在所述接合位置和所述脱离位置之间选择性地重新定位。


5.根据权利要求4所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个永磁体包括至少一个第一永磁体和至少一个第二永磁体，所述至少一个第一永磁体被安装在所述第一离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第一电磁体协作，所述至少一个第二永磁体被安装在所述第二离合器上并被定位在所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体附近且与所述凸轮板的所述至少一个第二电磁体协作，
其中，当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第一电磁体相对于所述至少一个第一永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第一离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置，并且
其中，当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第一激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被吸引且被定位在所述脱离位置，以及当所述至少一个第二电磁体相对于所述至少一个第二永磁体以所述第二激励状态被激励时，所述第二离合器相对于所述凸轮板被排斥且被定位在所述接合位置。


6.根据权利要求5所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述第一离合器和所述第二离合器是爪形离合器，并且当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第二离合器被同心地布置在所述第一离合器内。


7.根据权利要求6所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述至少一个离合器还包括第三离合器，所述第三离合器能够在所述接合位置与所述脱离位置之间选择性地定位，当所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置时，所述第一离合器和所述第二离合器被同心地布置在所述第三离合器内。


8.根据权利要求7所述的组合式起动机-发电机装置，还包括壳体，所述壳体具有可旋转的壳体部分和固定的壳体部分，所述齿轮组，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器，以及所述致动器组件中的至少部分被容纳在所述可旋转的壳体部分内，
其中，所述至少一个电磁体还包括至少一个第三电磁体，所述至少一个第三电磁体被定位在所述第三离合器附近并与所述第三离合器协作，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被激励以吸引所述第三离合器，使得所述第三离合器被定位在所述脱离位置。


9.根据权利要求8所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述致动器组件还包括弹簧，所述弹簧被定位在所述第三离合器与所述壳体之间，
其中，当所述至少一个第三电磁体被激励且所述第三离合器处于所述脱离位置时，所述弹簧被压缩，并且
其中，所述至少一个第三电磁体被配置成被去激励以释放所述第三离合器，使得所述弹簧迫使所述第三离合器朝向所述齿轮组并进入所述接合位置中。


10.根据权利要求9所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述第一离合器包括至少一个第一离合器齿，所述第二离合器包括至少一个第二离合器齿，以及所述第三离合器包括至少一个第三离合器齿，并且
其中，在所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器的各自的接合位置中，所述至少一个第一离合器齿、所述至少一个第二离合器齿和所述至少一个第三离合器齿与所述齿轮组接合。


11.根据权利要求10所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括输入轴、第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮，其中所述第一级行星齿轮支架被花键接合至所述第二级太阳齿轮；
其中，在发动机冷起动模式下，所述第一离合器处于所述接合位置以将所述第二级行星齿轮支架固定，并且所述第二离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第一传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、移动至所述第一级行星齿轮支架、移动至所述第二级太阳齿轮、移动至所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；并且
其中，在发动机热起动模式下，所述第二离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架固定，并且所述第一离合器和所述第三离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第二传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮，从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机。


12.根据权利要求11所述的组合式起动机-发电机装置，
其中，在增压模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上以所述第三传动比从所述输入轴移动至所述第一级太阳齿轮和所述第二级太阳齿轮、移动至所述第一级行星齿轮和所述第二级行星齿轮、并移动至所述环形齿轮、从所述环形齿轮出来并移动至所述发动机；
其中，在发电模式下，所述第三离合器处于所述接合位置以将所述第一级行星齿轮支架耦接至所述环形齿轮，并且所述第一离合器和所述第二离合器处于所述脱离位置，并且进一步，来自所述发动机的旋转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·R·弗莱尔曼，莉萨·R·劳埃德，斯泰西·K·沃尔利，奥斯汀·B·史蒂芬斯，雅各布·E·莫里斯，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US