专利名称：具有选择性啮合反转部件的惯性反转力矩控制机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及关于控制回转机器的惯性反转力矩的系统和方法。
背景技术：
传统的动力传动系有一个安装在车辆底盘的弹性支架(resilient mounts)上的“固定”结构。在传统的动力传动系中，例如，各种发动机和变速器部件(包括曲轴、飞轮、自动变速器的变矩器)在同一个方向上旋转，以致它们的旋转惯性形成了复合效应。通常，当发动机压缩或燃烧的结果引起旋转惯性的加速，一个等值的反向惯性反转力矩被施加到固定结构上。因而，固定结构并非是真正固定的，它为了抑制旋转惯性的加速而振动。固定结构的振动通过弹性支架把振动传递到车辆底盘，并且导致车辆乘客车厢里的干扰噪声和振动。
解决振动问题的传统方法包括控制发动机的工作状况以将惯性扭转振动的幅度和频率范围减到最小，以及调整动力传动系支架以将振动的传递减到最小。但是，对发动机/动力传动系工作的限制可能影响其它需要的工作特性的实现能力，例如，响应性、燃油经济性和排气。一些已知的解决方法控制一个或更多的反转元件以减小或消除惯性反转力矩，例如美国专利Nos.5,551,928和5,570,615。尽管这些方法可以减小动力传动系结构的反转力矩，但是，增加了物体也就增加了重量，减小了系统响应性，并且对燃油经济型可能有相关的负面影响。
其它的解决方法使用一种集成起动发生器(ISG)作为反转惯量，例如美国专利US 5,606,946，WO 03004845和US 6,516,770。但是本发明人认识到，在更高的发动机转速时，反转惯量的优势以及燃油经济性和ISG的性能优势下降。
发明内容
本发明包括控制惯性反转力矩的系统和方法，具体包括一个选择性啮合反转部件以减小或消除固定动力传动系元件的反转力矩。
在一个实施例中，本发明使用一个安装在发动机底壳里的选择性啮合反转惯量以减小或消除惯性反转力矩，这种惯性反转力矩与固定结构或装配部件的旋转物体的角加速度/减速度有关。反转惯量可由简单的惯性物体产生，或由充当集成启动发生器(ISG)的电动、液压或气动机器产生。本系统和方法包括一个装置，它把反转惯量以机械方式或电动方式连接到一个或更多的正转部件。这个装置可通过多个传动部件实现，例如齿轮、传动带、传动链和传动链轮，或者用来连接内燃机的转矩传送部件的类似装置，例如曲轴。也可使用剪式齿轮或其它的能够减少或消除反冲以紧连接反转部件并预防齿轮振动的装置。
本发明的各种实施例使用滑动式轴承、弹簧和凸缘，或多个闭锁装置，例如液压致动销，它能够根据需要啮合或分离以选择性连接或分开反转惯量。适当地选择传动比，连接装置驱动反转惯量比正转惯量更快，从而使得反转惯量在尺寸和量上更小，但仍然充分匹配正转部件的有效惯量。
在本发明的一个实施例中，连接装置包括驱动反转惯量的多个滑轮和传送带，这样的连接装置可由这样的机器实现，例如能够连接负载以提供再生制动的机器，又如能够充当发动机以提供车辆助推起动和发动机起动的机器。在这个实施例中，传动带缠绕在一个连接反转惯量的滑轮上，并且通过摩擦和一个大直径正转滑轮互相传递转矩。上述摩擦产生在传动带环里正转滑轮和反转滑轮之间的夹点上。为了把反转构件从正转滑轮分离，一个携带反转滑轮的传递结构从正转滑轮中移开。
本发明具有很多优点。例如，本发明提供的控制惯性反转力矩的系统和方法，使用选择性啮合反转惯量以减小或消除动力传动系结构的反转力矩，并且提高关于噪声、振动和粗劣度(NVH)的性能。在更高的发动机转速时选择性分离反转惯量减小了对系统性能和响应的任何负面影响，减小了连接装置和反转惯量的任何相关摩擦和磨损，并且便于使用正向速度差别以提高相对于曲轴的反转惯量速度，这样有效惯量能够充分匹配更小和更轻的部件。集成的起动发生器在和发动机曲轴相反的方向上旋转，这样就不需要额外的非功能部件或物体来产生平衡惯量。这减小了对动力传动系重量、响应性、综合性能和燃油经济性的任何负而影响，而传统的解决方法需要单独添加部件以平衡或抵消与转动惯量相关的反转力矩。此外，本发明提出的集成起动发生器可用来提供车辆助推起动、发动机起动(消除了传统的起动电动机)、再生制动，无需像传统装配的ISG那样增加动力传动系的长度。本发明允许可变排量的发动机在低的发动机速度时空转和驱动，无需所有气缸点火具有可接受NVH。而且，当一个8缸发动机在减小或可变排量模式时以3、5、6或7个点火气缸工作而产生不均匀点火间隔时，固定动力传动系结构的减小或有限的惯性反转力矩应当会减小噪声、振动和粗劣度(NVH)。
本发明的以上优点和其它优点和特征将通过下面的最佳实施例结合相应附图的详细说明更为容易地显示出来。
图1是根据本发明的一个实施例，说明一种具有抵消飞轮上力矩的反转惯量的系统或方法的工作情况的隔离体图；图2是说明本发明的控制惯性反转力矩的系统或方法的一个实施例的工作情况端视图；图3是图2中说明的实施例的局部横剖面图；图4是图2和图3中所示的选择性连接和分离反转惯量的装置的实施例的局部横剖面图；图5是表示为图4中说明的机构进行典型油压供给的横剖面图；图6是基于选择性啮合齿轮驱动的反转惯量的控制惯性反转力矩的系统或方法的实施例的横剖面图；图7是基于选择性啮合带传动的反转惯量的控制惯性反转力矩的系统或方法的实施例的端视框图；图8是图7中说明的实施例在分离位置分离反转惯量的端视框图；和图9是图7和图8中说明的实施例的横剖面图，该实施例是使用选择性啮合带传动的反转惯量对惯性反转力矩进行控制，带传动的反转惯量在啮合位置和分离位置之间转动。
具体实施例方式
正如本技术领域内普通技术人员所理解的，每张附图中说明和描述的本发明的各种特征都能和其它附图中说明的特征结合在一起产生本发明没有明确地阐明或描述的实施例。所说明的特征结合提供了典型应用的代表性实施例。但是，与本发明所教导的相一致的各种特征的结合和改进可以用于特定应用或实现。
现在参考附图1的隔离体图，它阐明基于反转惯量的本发明的工作情况，例如，反转惯量可由集成的起动/发生器(ISG)产生从而抵消与惯量的角加速度相关的飞轮力矩以减小或消除固定动力传动系结构的反转力矩。正如本技术领域内普通技术人员所认可的，本发明适用于各种往复式内燃机/发动机，包括火花点火式发动机、压燃式发动机和特别适用于车辆应用的其它原动机。本发明可以应用在各种其它类型的发动机和其它的原动机，它们产生和各种发动机、电动机和变速器/传动系部件的旋转加速度或减速度相关联的振动反转力矩或力矩；本发明不限于车辆应用或内燃机应用。对于典型的内燃机应用，由参考数字35表示的曲轴通常是发动机转动惯量和产生反转力矩的主要组成部分。其它部件，例如飞轮55、连杆25、谐波缓冲器和凸轮轴(图中未画)，它们的角加速度有助于反转力矩。反转惯量65，可由集成的起动/发生器(ISG)产生，这里详细说明它与飞轮55之间的连接。
在图1，作用于发动机活动部件的矢量力和力矩由窄箭头所示，如箭头100和130；而作用于发动机“固定”结构的矢量力和力矩由宽箭头所示，如箭头30、40和70，由标准正转部件的角加速度作用于动力传动系结构的作用力由实心宽箭头表示如30和70，由反转惯量作用于动力传动系结构的作用力由空心宽箭头表示如40和80。
工作时，气缸内的气压向上推动缸盖，并且向下推动活塞顶，如力10所示。为了简化分析过程，假定活塞15和连杆25具有可忽略的惯量，所以活塞15上的所有向下的力沿连杆25的轴传递到曲轴35。在所示的特定曲轴转角，连杆25形成相对于气缸孔的一个角度，导致在活塞15产生一个侧向力20压迫气缸孔壁(在活塞销22的三个力彼此相互抵消)。从连杆25传送到曲轴35的曲轴连杆轴颈的力90由一个相等幅度但反向的力110匹配，力110来自缸体主轴承，作用于曲轴主轴承轴颈。因为这些来自连杆25以及主轴承相等但反向的力90和110相互偏移一个有效杠杆臂，它们与相关力矩140形成力偶，对飞轮/曲轴装配施加角加速度。主轴承施加给曲轴35的力110由一个从曲轴35到缸体的相等反向的力匹配。如果从曲轴主轴承轴颈到缸体的这个力被对应分解成垂直分量30和水平分量50，垂直分量30在幅度和位置上匹配缸盖气压的向上力10，那么它们相互抵消。缸体主轴承轴颈的力的水平分量50在方向和幅度上都逆于压迫气缸孔的活塞15的水平力20，但是在主轴承轴颈和活塞销22之间偏移一个垂直距离。两个相反的力的垂直偏移对缸体结构施加力矩70。力矩140和70各自作用于曲轴/飞轮装配和缸体结构，在幅度上相等但是运行相反，所以对整体的发动机装配没有净不平衡力矩或反转力矩。和飞轮/曲轴装配相比，缸体结构和其它安装的“固定”动力传动系部件有一个大得多的惯性力矩，因而通过动力传动系支架传送的缸体结构的角加速度明显小于曲轴/飞轮装配的角加速度。但是，动力传动系工作的一些模式产生的缸体的扭转振动超出支架能够隔离的能力，因此依据本发明的各种实施例来减少或抵消一些作用于发动机结构的惯性力矩是所需要的。
同样，如图1所示，根据本发明，反转惯量65产生作用于发动机结构的力矩80，它逆于正转飞轮55的加速度反作用产生的力矩70。这里图示及描述的反转惯量是选择性啮合的，并且可由一个简单的反转惯性部件或电动、液压或气动机器实现，它们可以提供取代起动发动机和/或获得制动能量的辅助作用，制动能量能够作为车辆的助推起动使用。尽管图1阐明的典型实施例包含一个齿轮传动的反转惯量，其它传动机构也可使用。
在飞轮55和反转惯量65(本例中由ISG实现)之间的轮齿界面，飞轮55施加力150到ISG转子，并且ISG轴承(安装在缸体结构)施加一个相反的力160到ISG转子。这些相等反向的力150和160具有偏移，产生作用于ISG转子的力矩170。在轮齿界面，ISG转子施加力120到飞轮55，逆于曲轴主轴承轴颈的一个相等反向的力100。此对力矩产生一个结合力矩130，其相对于曲轴35的连杆力90产生的力矩140反作用，所以飞轮55的角加速度被偏移或减小。作用于主轴承轴颈的力100被一个相反的力40匹配，力40被主轴承轴颈施加到缸体主轴承。同样地，从ISG轴承到它的转子的力160被从转子到轴承的力60匹配。曲轴主轴承的力40和ISG轴承的力60幅度相等、方向相反并相互偏移，产生缸体结构的一个力矩80。如果合适地选择ISG的传动比和惯量，顺时针(CW)方向力矩80抵消逆时针(CCW)方向力矩70，并且逆时针力矩130和170一起抵消顺时针力矩140。因此，没有非平衡惯性力矩施加到缸体，而且传送到发动机支架或其它固定动力传动系部件，例如车辆底盘的净振动反转力矩被减小或消除。由发动机部件和与反转的集成起动/发生器(ISG)相关的部件产生的旋转惯量的有效幅度可以通过以下方式调节部件质量和几何形状的选择，具有不同质量和几何形状的部件的选择性啮合，由选择性啮合连接装置或机构选择或决定的正转和反转部件之间的相对转速。二者择一地，或两者结合，选择性连接变负荷到ISG能够产生发动机旋转部件和固定部件之间的转矩以减少或抵消点火脉冲产生的扭转激励。扭转激励的减少将减小动力传动系输出轴的扭转振动和动力传动系对该振动的反应。
图2的端视简图阐明了使用选择性啮合反转惯量的控制惯性反转力矩的系统或方法的实施例。链条传动210传递来自曲轴链轮200的转矩，曲轴链轮200设置成与曲轴262(图3)一起旋转，转矩被传递到带有关联的链轮/齿轮组220的中间轴，链轮/齿轮组与飞轮55旋转方向一致。链轮/齿轮组220的次级齿轮与对应的齿轮230啮合，齿轮230可以是剪式齿轮以减少或消除任何齿轮间隙，从而提供惯量240的反转，这在实施例中作为一个简单的惯性部件进行阐明。中间链轮/齿轮组220和反转齿轮230之间的界面使得反转齿轮230旋转方向和中间的链轮/齿轮组220相反。根据本发明，反转齿轮230连接到惯性部件240以提供反转惯量。
图3是图2所说明的本发明用于一个8缸内燃机的实施例的局部横剖面图。局部横剖面阐明了曲轴262的下半部，以阐明在发动机底壳的选择性啮合反转惯性部件的典型配置。发动机缸体250包括很多隔板252、254、256、258和260，它们用来支持各种旋转部件，比如使用传统轴承264的曲轴262。例如，曲轴262包括很多伸展通过各种隔板的同心轴颈，并由相关主轴承264支撑，主轴承264通常至少位于隔板252和260的通孔(through bores)里。为了提供相对于曲轴262的惯性部件240的反转，中间的链轮/齿轮组220包括一个中间的链轮部分270和齿轮部分272，齿轮部分272通过螺纹销或紧固件268固定到中间轴274用于旋转。如图4所述，隔板260和258上的相应的轴承276和278允许中间轴274被传动链210传动旋转，传动链210啮合链轮部分270并与链轮200同方向旋转，链轮200选择性啮合或连接以与曲轴262旋转。二者择一地，链轮部分270和中间组220的齿轮部分272可由独立部件来实现，它们的任意一个或者两个都选择性连接到中间轴274以提供反转惯量240的选择性啮合。
同样，如图3所示，中间组220的齿轮部分272与反转齿轮230啮合，在本实施例中这可由对开式剪式齿轮实现以减少或消除反冲，所以惯性部件240紧连接正转部件例如曲轴262；减少或消除任何噪声。剪式齿轮230安装在反转轴280，由分别安装在隔板258和254上的轴承282和284支撑用于旋转。螺纹紧固件或销钉290固定惯性部件或装置240用于与反转轴280进行旋转。
除了链轮200和270，合适地选择齿轮部分272和啮合齿轮230的尺寸和轮齿数目可用来提供一个速度差以充分匹配有效的正转和反转惯量。例如，合适地选择传动、传动链轮和啮合中间齿轮，可以增加相对于曲轴262的惯性部件240的转速，以减小反转惯性部件或装置240的质量，同时充分匹配各种正转部件的有效惯量。
在工作中，传动链轮200通过连接机制(如图4所示)选择性连接曲轴262以共同旋转，通过传动链210驱动中间组220的链轮部分270在同一方向以较高的转速旋转。链轮部分270固定到中间轴274和齿轮部分272，在相反方向驱动剪式齿轮230和反转轴280以提供惯性部件或装置240的反转。基于当前发动机的工作状况或参数，反转惯性部件或装置240可以选择性从曲轴262分离或分开，例如在可变排量发动机(VDE)应用中的发动机转速或点火气缸数目。
图4展示了本发明的选择性连接和分开反转惯量的装置的实施例局部横剖面图。在实施例中，装置300选择性连接和分开链轮200和曲轴262以选择性提供反转惯量，如图2和图3所示。曲轴262包括轴颈310和312，在装配时，它们分别由发动机缸体的隔板260和258(图3)对应的主轴承支撑以进行旋转。装置300包括一个液压致动销，它在位于曲轴连杆324和轴套326内的对应孔里滑动以啮合和分离一个对开式止推凸缘322，这个止推凸缘通过紧固件328安装在链轮200上。连接销320位于啮合/连接位置，基于一个控制信号，将发动机润滑油从轴颈312供应给室330来提供液压，使得链轮200通过销钉320进行连接以与曲轴262旋转。如图5所示的详细阐述，高压润滑油填充室330，并且逆着压缩弹簧336的弹力和来自轴颈310的液体油压，把连接销320移动到所示的啮合位置。本技术领域内普通技术人员会认识到，基于销钉所占的差动面积，连接销320两边相等的液压可以产生一个差动力把销钉320偏移或移动到啮合位置或分离位置。销钉320可以包括一个锥状顶端，在选定的发动机工作情况或参数下，它与止推凸缘322上的对应孔协作以促进接合。
为了从曲轴262上分离链轮200，一个控制信号用来降低供应给轴颈312的液压或增加供应给轴颈310的液压，因此结合供应给连接销320的另一边的差动油压，压缩弹簧336的弹力把连接销320从与止推凸缘322啮合的位置移开。即使差动液压被降低或完全消除，压缩弹簧336保持连接销320在分离位置。在分离位置，当链轮200保持固定时，轴套340允许曲轴262旋转，因此对反转惯量的传动转矩被消除。根据特定应用，反转惯性部件可以包含一个集成或辅助制动，在需要时降低或停止分离位置部件的旋转。如果由电动、液压或气动机器实现，再生制动可用于从传动构件上降低或停止分离位置部件的反转惯量，以及在车辆制动时，在机器停止之前，从曲轴获得车辆动能。
在实施例中，对于反转惯量的合适连接/啮合，曲轴262和链轮200的转速应当充分同步。对于使用液压或气动机器，或充当集成起动/发生器的电动机器的应用，所述机器可以作为发动机工作，在控制连接销320之前，对反转惯量加速到与曲轴充分同步的速度，从而把反转惯量连接到曲轴262。
根据本发明的实施例，图5是具有用于驱动装置以选择性连接一个反转惯性部件的油压供应系统的发动机缸体的典型隔板的局部横剖面。该代表性隔板的各个特征同等应用于隔板258和260(图3)，因此除非注明，这两个隔板包括相似或一致如下面对隔板258所述的特征。又如，相似的特征能被提供在隔板254(图3)中以对反转轴280(图3)提供润滑，而不需要为了连接装置的驱动而供应高压油料这样的特征。
主机油道通过隔板258中的通路382给安装在孔386中的相关主轴承提供润滑。单向止回阀384允许主轴承孔386和相关的主轴承在正常压力下从主机油道接收油料，但是阻止油料通过通道382返回到主机油道。一个外部油料供应(图中未画)在高压时通过通道390和392提供润滑油来控制连接销320的制动(图4)。根据特定的应用和实现，一个电力传动泵(图中未画)从润滑系统提取润滑油并产生高油压，并且使用转向阀在高压状态下传递油料到隔板258和260(图3)。或者，一个双向旋转泵可用来在高压时的隔板258和260之间传输油料以驱动连接装置。
图5中所示的止回阀384阻止油料返流到主机油道，从而保持安装在孔386中的轴承周围的高油压。如图4所示，高压润滑油接着沿着轴颈312，从轴承流到燃烧室330，并作用于连接销320。基于发动机或周围的工作状况和参数，隔板260中的类似通道在需要时，为分离连接销320(图4)供给高压润滑油。隔板254、258和260也包括润滑通道396，其用于润滑中间轴274(图3)的轴承276和278、以及反转轴280(图3)的轴承282和284。
图6是本发明的控制惯性反转力矩的系统或方法的另一个实施例的横剖面。在图6的实施例中，曲轴400正向旋转并具有一个相关的旋转惯量。曲轴400通过离合机构410连接到传动轴420，传动轴420于曲轴400旋转方向一致。剪式齿轮422使用由电磁离合器426实现的连接装置，选择性啮合以与曲轴400进行旋转。如上所述，剪式齿轮或相似装置用来减少或消除反冲和相关噪声，以及通过齿轮430和剪式齿轮422紧连接反转惯量450和曲轴400。否则，曲轴450的小的角加速度消失在齿轮间隙中，从而不能在反转惯量的相反方向转换成对应的角加速度以减小或消除相关的反转力矩。
如图6所阐述，剪式齿轮422与齿轮430总是啮合，齿轮430被固定以与轴432进行旋转。因此，剪式齿轮422与齿轮430之间的齿轮界面相对于曲轴400以轴432的旋转方向相反的方向运转。此外，选择剪式齿轮422和齿轮430的相对的尺寸和轮齿数目以提供正的或增加的速度差别，这样轴432和相关惯性部件旋转快于曲轴400，并且通过使用更小质量惯性部件，轴432和相关惯性部件的有效惯量能够充分匹配曲轴400和其它正转部件的有效惯量。反转惯性部件450被固定以与轴432进行旋转，轴432被轴承440和442支撑。反转惯性部件450可由简单惯量或电动、液压、气动机器实现。如果由简单惯量实现，离合器426或替代的连接装置应当是合适的尺寸，当曲轴400旋转时，对选择性啮合到曲轴400的反转惯性部件450进行加速。如果使用机器，除了能够提供再生制动(充当发电机或液压、气动蓄电池或其它能量存储装置)、发动机起动和车辆助推起动(充当发动机)以外，优点还在于能够提供反转惯量以控制反转力矩。
根据特定应用，离合器426可由任何类型的湿式或干式电动/液压离合器、电磁离合器或类似装置实现。离合器426受控响应发动机或周围的工作状况和参数以选择性连接和分开反转惯性部件450。例如根据特定应用，当工作在可变排量模式或工作在低于选定的发动机速度时(例如1500RPM)，离合器426仅在选定的发动机工作模式，例如空转模式时啮合。通常，当工作模式或状况将对固定部件产生振动反转力矩时，要求啮合反转惯性部件450；当发动机工作模式或状况已经减少反转力矩，或当其它考虑(例如要求加速度的增加)优先于减小或消除相关反转力矩时，要求分离部件450。
图7和图8的框图阐述本发明的控制惯性反转力矩的系统或方法的另一个实施例。在图7和图8的实施例中，反转惯性连接装置470由一个传动带滑轮系统实现，它在设定条件下选择性啮合和分离反转惯量。传动滑轮480安装在惯性部件的轴上或可用来提供再生制动以及发动机起动和助推起动的机器(图中未画)上，如前所述。传动带482缠绕在传动滑轮480上，并和一个位于飞轮外径或转矩转换器以外的大直径滑轮484传递转矩，转矩的传递通过传动带482产生的摩擦进行，摩擦产生在大直径滑轮484和反转惯性传动滑轮480以及传动带环内的空转轮486、488之间的夹点上。用来传递反转转矩的空转轮的确切数目在不同的发动机设计中不一样。同样地，在图7所示的啮合位置，连接装置470提供传动滑轮480和任何相关惯性部件的反转，从而减少或消除与正转惯性部件的加速度变化相关的任何反转力矩，例如飞轮和滑轮484。相对于大直径滑轮484的尺寸，对传动滑轮480的尺寸进行选择以提供速度差别，从而正转部件和反转部件的有效惯量可以充分匹配更小质量的反转部件的使用。换一种说法，更高的传动比(以及导致的速度差别)带来的优势是允许反转惯量变得更小和更轻。从更大的直径传动反转惯量，例如滑轮484的外径，带来单级传动中的高传动比。
如图8所阐述，当需要从滑轮484中分离反转构件时，一个携带传动滑轮480和反转空转轮486和488的传输结构530(图9)从大直径滑轮484中被移走。接下来放置传动带控制夹具490，从而在滑轮480和空转轮488上固定传动带482，并在机构470的飞轮侧500的传动带482上放置小的压缩负载以阻止传动带482对旋转滑轮484的拖曳。随后为了啮合反转惯性部件，传动带控制夹具490外移，并且传输机构沿滑轮484方向移动到啮合位置，如图7所示。如果反转惯量由机器提供，机器可作为发动机工作，因此，在传输机构啮合之前，惯性传动滑轮480的速度接近于大直径滑轮484的速度。
如前面所述的实施例，图7和图8阐述的实施例选择性提供一个对有效正向旋转惯量进行充分偏移的有效反转惯量，从而减少或消除了固定动力传动系结构的反转力矩。基于发动机工作模式、工作状况和参数，减少或消除反转惯量带来了很多优势，这些优势涉及系统加速性能、减少的设计要求、减少的反转部件和连接装置的磨损，以及使用更小尺寸和质量的惯性部件。
在图9中，图7和图8中所示的系统的另一个视图由发动机和自动变速器的局部横剖面进一步展示。在该视图中，发动机520和变速器522包括一个相关的选择性啮合反转惯性装置524，它可由机器或简单的旋转物体实现，如其它实施例中所述。图9的视图包括围绕销钉532转动的传输结构530，销钉532连接传输结构530和发动机520的缸体结构534，以选择性啮合和分离由机器或物体546提供的反转惯量。装置546固定在轴536上，轴536由相关的轴承538、540和542支撑以与传输结构530进行旋转。安装传动滑轮480用于与轴536进行旋转，同时与相关的传动带482进行协作以选择性驱动装置524。传动带控制夹具490在该视图中没有画出。
在图9中所示，发动机520包括一个由螺栓566固定的与曲轴一起旋转的柔性板564。柔性板564包括一个集成的或整体的大直径滑轮484，当装置524使用相关的夹持力560从分离位置(图中所示)转动到啮合位置时，它用来啮合传动带482。柔性板564以传统方式通过柱头螺栓572连接到变速器522的转矩转换器570。
在运行中，装置524通过夹持力560围绕销钉532从分离位置(图中所示)转到啮合位置时，因此，轴536的轴线554与曲轴轴线574充分并行，并且传动带482接触滑轮484。在啮合位置，柔性板564和大直径滑轮484的旋转驱动传动带482和传动滑轮480进行反方向旋转。滑轮480和惯性部件546安装在轴536上以提供反转惯量。当发动机速度、工作模式或其它发动机或周围的工作状况规定时，夹持力560被移走，使得装置524转动到图示的分离位置。如前所述，当由机器实现时，装置524可以充当集成的起动/发电机以提供发动机起动(取代传统的起动电动机)、车辆助推起动和再生制动。
在替代实施例中，组合一个直接传动装置为选择性啮合反转惯量，具有橡胶坑纹轮用于与惯性部件进行旋转的传输器可从分离位置移动到啮合位置，这时坑纹轮与大直径滑轮接触并以摩擦的方式驱动坑纹轮以及提供惯性部件的反转。在这种类型的传动装置中，去除了传动带和空转轮。
同样地，本发明提出各种控制惯性反转力矩的各种系统和方法，使用选择性啮合反转惯量以消除动力传动系结构的反转力矩，提高关于噪声、振动和粗劣度(NVH)的性能。在更高的发动机转速时，选择性分离反转惯量减小了对系统性能和响应的任何负面影响，减小了连接装置和反转惯量的任何相关摩擦和磨损，并且便于使用正速度差别以提高相对于曲轴的反转惯量速度，这样有效惯量能够充分匹配更小和更轻的部件。
因为实现本发明的优选模式已经进行了详细描述，熟悉本发明所属技术领域的人将能认识到如权利要求所定义的实现本发明的不同其它设计和实施方式。
权利要求
1.一种控制包括了曲轴的发动机的动力传动系的惯性反转力矩的方法，该方法包括连接和分离至少一个惯性部件到曲轴，从而以与曲轴相反的方向有选择性地旋转惯量。
2.根据权利要求1所述的方法，所述连接步骤包括连接和分开所述至少一个惯性部件以响应当前的发动机操作条件。
3.根据权利要求2所述的方法，所述连接步骤包括当发动机速度超出对应的门限，分离所述至少一个惯性部件。
4.根据权利要求1所述的方法，所述连接和分离步骤包括连接和分离机器。
5.根据权利要求4所述的方法，所述连接和分离步骤包括在所述机器连接到曲轴之前，操作机器作为电动机以充分匹配与所述机器和曲轴相关的一个连接装置中的传动部件和从动部件的旋转速度。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括连接所述机器到曲轴；以及操作机器作为电动机以起动发动机。
7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括当发动机速度超出相关的门限时，将所述机器与曲轴分离；以及将机器作为发生器，为所述至少一个惯性部件提供再生制动。
8.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将电力负载有选择性地连接到所述机器上以产生能够减小扭振的可变转矩。
9.根据权利要求1所述的方法，所述连接和分离步骤包括使用一个连接装置连接所述至少一个惯性部件，使得所述至少一个惯性部件的旋转快于曲轴，以充分匹配至少一个向后转动惯性部件和至少一个向前转动惯性部件的有效旋转惯量。
10.一种控制车辆动力传动系的惯性反转力矩的系统，所述系统包括内燃机，其具有在运行时旋转的曲轴；以及连接装置，其选择性连接至少一个惯性部件到曲轴，并使所述惯性部件以和曲轴转向相反的方向旋转。
11.根据权利要求10所述的系统，所述连接装置包括一个离合器。
12.根据权利要求10所述的系统，所述至少一个惯性部件包括电动机器。
13.根据权利要求10所述的系统，所述连接装置包括为与曲轴或围绕曲轴进行选择性旋转而安装的第一链轮；在分离位置和啮合位置之间可移动的连接销，所述连接销在分离位置时允许第一链轮围绕曲轴进行旋转，在啮合位置时使第一链轮连接到曲轴从而与曲轴一起旋转；具有第二链轮和传动齿轮的中间轴，传动齿轮被安装与所述中间轴一起旋转；沿第一和第二链轮伸展的传动链；以及安装了从动齿轮的反转轴，所述从动齿轮随反转轴旋转并与中间轴的传动齿轮总是啮合。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括一个连接到反转轴的电动机器。
15.根据权利要求14所述的系统，在移动所述连接销到啮合位置之前，所述电动机器选择性作为发动机运行以增加反转轴的转速。
16.根据权利要求14所述的系统，所述电动机器选择性作为发生器运行以提供车辆再生制动。
17.根据权利要求14的系统，当连接销移至啮合位置以提供发动机起动和车辆助推起动时，所述电动机器选择性地作为发动机运行。
18.根据权利要求10所述的系统，所述连接装置包括连接到曲轴并随之旋转的第一滑轮；以及传输器，其具有关联的传动滑轮，传动滑轮被安装以随惯性部件旋转；至少一个空转轮，和缠绕在传动滑轮和所述至少一个空转轮上的传动带，所述传输器可移动到啮合位置，使传动带与第一滑轮接触并摩擦驱动传动带以及提供惯性部件的反转。
19.根据权利要求18所述的系统，进一步包括多个传动带控制夹具，当传输器在分离位置时，所述传动带控制夹具用来固定传动滑轮和所述至少一个空转轮上的传动带。
20.根据权要求10所述的系统，其中，所述连接装置包括连接到曲轴并随之旋转的大直径滑轮；装有橡胶坑纹轮并随惯性部件旋转的传输器，所述传输器可移动到啮合位置，从而使坑纹轮与大直径滑轮接触并摩擦驱动坑纹轮以及提供惯性部件的反转。
21.根据权利要求21所述的系统，其中，所述连接装置包括安装随曲轴选择性旋转的剪式齿轮；安装随惯性部件旋转的传动齿轮，所述传动齿轮总是啮合剪式齿轮，使得所述惯性部件的旋转方向与剪式齿轮相反。
22.根据权利要求21所述的系统，进一步包括离合器，所述离合器选择性连接剪式齿轮使其随曲轴旋转。
全文摘要
一种控制动力传动系的惯性反转力矩的系统和方法，包括一个选择性啮合反转部件用来减少或消除固定动力传动系结构的反转力矩。选择性啮合反转惯量可由一个简单的惯性物体提供，或由充当集成起动/发生器(ISG)的电动机器提供，从而产生车辆助推起动、车辆再生制动和车辆起动。实施例包含齿轮传动、链条传动和带传动的反转惯量，它们由离合器、带传动的滑轮装配，或带有液压制动连接销的链条传动的中间轴装配进行选择性连接，相对于曲轴反转。
文档编号F16F15/10GK1862054SQ200510089218
公开日2006年11月15日 申请日期2005年7月25日 优先权日2005年5月10日
发明者阿尔文·伯杰, 文斯·索菲里诺 申请人:福特环球技术公司