CN101360931A - 汽车附件驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的装置提供一种汽车附件驱动系统。该汽车附件驱动系统包括：以可操作的方式与发动机相连的主动皮带轮，和多个以可操作的方式与多个从动设备之一相连的从动皮带轮。柔性传动皮带连接地耦联主动皮带轮和多个从动皮带轮，且可被操作以在它们之间传送驱动力。该汽车附件驱动系统还包括柔性传动皮带张紧器，所述张紧器可被操作以维持柔性传动皮带与主动皮带轮和至少一个从动皮带轮之间的摩擦接合。该柔性传动皮带张紧器具有阻尼构件，所述阻尼构件优选地包括阻尼器壳体和设置在该阻尼器壳体内的可变粘度流体。该可变粘度流体被配置成提供可变的阻尼率，且可选择性地被操作以锁紧柔性传动皮带张紧器。

Description

汽车附件驱动系统

技术领域

本发明提供一种带有改良的传动皮带张紧器的汽车附件驱动系统。

背景技术

由于当前对燃料高效且排放低的汽车的希望，已经研究了许多针对内燃机构造和操作策略的新颖的解决方案。一种此类思想是交流发电机/皮带起动器(BAS)系统。该系统通过在处于空转操作模式时关闭发动机和在减速期间及早断掉燃料而提高燃料的经济效率。该BAS系统也能够帮助重新产生制动。该BAS系统将发动机控制器与相对于处在典型的附件驱动位置上的发动机装配的组合的交流发电机/起动器马达结合。这样，与其它混合策略相比，该BAS策略对发动机和传动构造的影响最小。

典型的汽车附件驱动系统包括连接到发动机的输出轴(通常为曲轴)上的主动皮带轮。柔性传动皮带卷绕在该主动皮带轮上，并依次卷绕在多个从动皮带轮上。该柔性传动皮带在主动皮带轮与从动皮带轮之间传送驱动力。从动皮带轮可以固定地附接在本领域公知的附件上，诸如动力转向泵、空调压缩机、交流发电机和二次空气泵。然而，这些从动皮带轮中的一部分可以是惰轮，它们可被用来确保皮带正确地卷绕在给定从动皮带轮上，或者可被用来确保正确的皮带走向。

该BAS系统采用相对于附件驱动系统的其他零件安装的组合的起动器/交流发电机马达。该系统将交流发电机和起动器马达组合成一个设备，该设备能够有效地以与传统交流发电机一样的方式进行安装并安装到相同的封装空间内。该BAS系统必须能够快速而安静地重新启动发动机。发动机由组合的交流发电机/起动器马达单元起动，其中所述组合单元的从动皮带轮通过柔性传动皮带与安装在发动机输出轴上的主动皮带轮相联接。在发动机运行时，该柔性传动皮带具有张紧或拉紧边和松弛边。柔性传动皮带张紧器通常被用来维持该柔性传动皮带的松弛边上的张紧。如果没有这种张紧，那么该柔性传动皮带可能会打滑，这进而可能会导致“皮带尖叫”，或者在极端情况下导致皮带受损和丧失附件功能。典型的柔性传动皮带张紧器包括：与柔性传动皮带相联的惰轮，用于向惰轮提供必要作用力的弹簧，和粘性阻尼器，该阻尼器可被操作用于抑制可能由柔性传动皮带在张紧器中引起的任何谐振。

当要求重新起动发动机时，安装在组合的交流发电机/起动器马达上的从动皮带轮将通过柔性传动皮带向所安装的输出轴施加起动发动机所必需的转动力。因此，在发动机重新起动期间，柔性传动皮带的正常情况下处于松弛状态的那边变成张紧边。为了在重新起动期间保持在柔性传动皮带与主动和从动皮带轮之间存在所需的摩擦力，通常使用具有非常高的弹簧负载的柔性传动皮带张紧器。该弹簧负载大大高于在发动机处于运行模式时保持非BAS系统或BAS系统中的松弛边张紧所必需的负载。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合改良的传动皮带张紧器的汽车附件驱动系统。该汽车附件驱动系统包括以可操作的方式与发动机相连的主动皮带轮，和多个以可操作的方式与多个从动设备之一相连的从动皮带轮。柔性传动皮带连接地耦联主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，且可被操作以在主动皮带轮与从动皮带轮之间传送驱动力。该汽车附件驱动系统还包括柔性传动皮带张紧器，其可被操作以维持柔性传动皮带与主动皮带轮和至少一个从动皮带轮之间的摩擦接合。柔性传动皮带张紧器具有阻尼构件，该阻尼构件优选地包括阻尼器壳体和设置在阻尼器壳体内的可变粘度流体。该可变粘度流体被配置成提供可变的阻尼率，且可选择性操作以锁紧柔性传动皮带张紧器。

根据本发明的一个方面，可变粘度流体是磁流变流体。

根据本发明的另一个方面，阻尼构件包括导电线圈，其被配置成产生磁场以选择性地改变所述磁流变流体的粘度。

根据本发明的又一个方面，阻尼构件包括限定有凹槽的活塞，其中所述凹槽被配置成保持导电线圈。

根据本发明的另一个方面，阻尼构件包括设置在阻尼器壳体的端部内的压缩气体增压器。

通过在下文中结合附图对实施本发明的最佳模式进行的详细描述，本发明的上述特征和优点、以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的BAS汽车附件驱动系统的前视图；以及

图2示出了根据本发明的柔性传动皮带张紧器的剖面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的交流发电机/皮带起动器(BAS)附件驱动系统10。BAS附件驱动系统10具有作为其主要零件的组合的交流发电机/起动器马达12，该组合的交流发电机/起动器马达12可被操作以重新起动发动机17和向车辆电子系统提供充电回路。从动皮带轮14以连接的方式装配到该组合的交流发电机/起动器马达12，且与柔性传动皮带16形成摩擦接合。柔性传动皮带16在从动皮带轮14与主动皮带轮18之间传送驱动力。主动轮18以连接的方式装配到发动机的输出轴19。典型的BAS附件驱动系统10还可以包括本领域公知的安装在其他从动皮带轮上的附件，诸如动力转向泵、水泵、二次空气泵、或在图1中示出的空调压缩机20。另外，BAS附件驱动系统10还可以包括一个或多个惰轮，诸如惰轮22。惰轮22可被用来确保柔性传动皮带16正确“卷绕”在给定从动皮带轮14或主动皮带轮18上，或可以被用来确保柔性传动皮带16的正确走向。

由于主动皮带轮18对从动皮带轮14和14’的转动特性，在发动机的正常运行状态下，柔性传动皮带16将在主动皮带轮18的两侧具有松弛边24和张紧或拉紧边26。松弛边24的存在使得必需使用柔性传动皮带张紧器28。该柔性传动皮带张紧器28可被操作以维持柔性传动皮带16与从动皮带轮14之间的摩擦接合。在缺少柔性传动皮带张紧器28的情况下，BAS附件驱动系统10将容易出现柔性传动皮带16发生滑动的现象，这极有可能会发出称为“皮带尖叫”的令人感到不适的噪声。在极端情况下，这种滑动可能导致柔性传动皮带16损坏和丧失附件功能。

柔性传动皮带张紧器28通常包括：用于柔性传动皮带16接合的惰轮22，可被操作以在柔性传动皮带16中提供必要张紧的弹簧构件30，以及能够衰减由柔性传动皮带16引起的任何振动的阻尼构件32。通常情况下，现有技术中的装备BAS的附件驱动系统将使用具有非常高的弹簧刚度的弹簧。这个弹簧刚度是在由组合的交流发电机/起动器马达12重新起动发动机的过程中阻碍柔性传动皮带16的松弛边24和张紧或拉紧边26的翻转所必需的。通过在发动机重新起动程序的临界点期间选择性地将柔性传动皮带张紧器28锁紧在合适位置上，本发明的柔性传动皮带张紧器28的可选择锁紧的特性将消除对具有高弹簧刚度的弹簧30的需求。

参见图2，示出了柔性传动皮带张紧器28的剖面图。阻尼构件32受到弹簧30的限制，且通过电子接触件36(在图1中示出)与电子控制单元(ECU)34(在图1中示出)形成电连接。阻尼构件32包括阻尼器壳体41，其限定出大致为圆柱形的内部表面42。然而，应认识到：阻尼器壳体41的内部构造可以具有除给出的圆柱形设计以外的其他设计，诸如回转式阻尼器，而仍然落在所请求的精神内。

阻尼构件32包括设在两个体积可变的空腔40和40’内的可变粘度流体38，其中所述空腔至少部分地由阻尼器壳体41的内径80与可在阻尼器壳体41内部往复运动的活塞50来限定。活塞50限定出外径82，外径82小于阻尼器壳体41的内径80，以便在活塞50与阻尼器壳体41的圆柱形内部表面42之间形成通道48。通道48被配置成在活塞50发生平移时允许可变粘度流体38在空腔40和40’之间转移。在优选的实施例中，可变粘度流体38是磁流变(MR)流体38’；然而，还可以预见到诸如电流变流体这样的替换流体。MR流体38’具有密集地悬浮在液体中的微米级颗粒44，这将导致MR流体38’在存在磁场的时候凝固成具有高粘度的糊状稠度，而在除去磁场时重新液化。

活塞杆51建立活塞50与惰轮22之间的连接，这将在下文中详细描述。因此，活塞杆51从活塞50中伸出，穿过MR流体38’，并伸出阻尼器壳体41。在阻尼器壳体41的端部附近，环绕活塞杆51的圆周设置密封件60，以使得在活塞杆51伸出阻尼器壳体41时MR流体38’不会发生泄漏。定心盘62围绕活塞杆51装配在活塞50与密封件60之间的轴向位置上，以使得定心盘62在活塞杆51的整个运动范围内始终保持在阻尼器壳体41内。定心盘62的外径略小于阻尼器壳体41的内径80，以使得活塞杆51和与之附连的活塞50径向居中地位于阻尼器壳体41内。定心盘62限定出多个通道64，当活塞50在阻尼器壳体41内平移时，这些通道64允许MR流体38’以受到最小限制的方式流过定心盘62。

优选地，活塞50限定出围绕其圆周的环形凹槽53。导电线圈46在环形凹槽53内卷绕活塞50。设置成穿过活塞51的线圈引头47电连接导电线圈46和电连接件36，以使得电流可通过ECU34传送给导电线圈46。由ECU34提供给导电线圈46的电流形成电磁场。该电磁场将导致设在通道48内的MR流体38’的粘度变大，从而限制活塞50的运动和增加阻尼构件32的阻力。有利地，MR流体38’的粘度可增至使得流体不再能够流过通道48的值，从而有效地锁紧柔性传动皮带张紧器28。应认识到：阻尼构件32的阻尼率是可变的，且能够通过改变供给导电线圈46的电流从而改变MR流体38’的粘度由ECU34来控制。通过诸如使用常规传感器(未示出)检测弹簧的位移，供给导电线圈46的电流可得到连续调节以提供使柔性传动皮带张紧器28的相对速率、加速度和/或位移最小的阻尼率。

优选地，在阻尼器壳体41内设置压缩气体增压器70。当活塞杆51被完全挤压在阻尼器壳体41内时，活塞杆51占据了一预定体积，该体积必须在活塞杆51伸出阻尼器壳体41时进行计算。更明确地，在将活塞杆51平移出阻尼器壳体41时，会形成真空，从而导致阻尼构件32的阻尼特性不一致和/或MR流体38’发生泄漏。因此，为了避免形成真空，提供压缩气体增压器70以膨胀和占据在活塞杆51移出阻尼器壳体41时留下的空白空间。

阻尼器壳体41的端部刚性地连接到装配板74，且活塞杆联接装配架72和活塞50，从而提供为抵抗柔性传动皮带16将惰轮22(在图1中示出)维持在固定的平移位置上而所必需的反作用力。根据替换实施例，传动皮带张紧器28可以被装配在倒置的位置上，以便装配板74刚性地连接活塞杆51和惰轮22；然而，可以预见到许多其他的常规连接方法。图示的柔性传动皮带张紧器28是直接作用的，这意味着惰轮22将沿着纯粹地直线路径行进。本发明人并不想将本发明的范围限制为仅仅直接作用的张紧器。例如通过添加钟形曲轴机构，可使惰轮22沿着弧线行进，而这些仍然落在本发明的范围内。

再次参见图1，在用于BAS附件驱动系统10中时，柔性传动皮带张紧器28的可选择锁紧的特性特别有益。当装备BAS附件驱动系统10的车辆的操作者给出启动请求(这通常是通过转动点火器钥匙或抬起刹车踏板来实现的)时，ECU34将通过激励阻尼构件32内的可变粘度流体38(在图2中示出)命令柔性传动皮带张紧器28的阻尼构件32锁紧在合适位置上。ECU34随后将命令组合的交流发电机/起动器马达12起动发动机。锁紧的柔性传动皮带张紧器28将向柔性传动皮带16提供为维持与从动皮带轮14和主动皮带轮18的摩擦接合而必需的张紧。在发动机重新起动时，电子控制单元34将去除对可变粘度流体38的激励，从而解锁柔性传动皮带张紧器28。这种可选择性地锁紧和解锁柔性传动皮带张紧器28的能力将消除对用于柔性传动皮带张紧器28的过强的弹簧负载的需求。因此，可以提高柔性传动皮带16的寿命和附属设备的承受寿命。

虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是本领域技术人员将认识到，用于实施本发明的各种替换设计和实施例将包括在附属的权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种汽车附件驱动系统，包括：

以可操作的方式与发动机相连的主动皮带轮；

多个从动皮带轮，其中每个从动皮带轮都以可操作的方式与多个从动设备之一相连；

柔性传动皮带，其连接地耦联所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，且可被操作以在所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮之间传送驱动力；以及

柔性传动皮带张紧器，其可被操作以维持所述柔性传动皮带与所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮中的至少一个之间的摩擦接合，所述柔性传动皮带张紧器具有包括可变粘度流体的阻尼构件，所述流体被配置成提供可变的阻尼率。

2.如权利要求1所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述多个从动皮带轮中的一个与组合的交流发电机/起动器马达相连。

3.如权利要求2所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述可变粘度流体是磁流变流体。

4.如权利要求3所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括导电线圈，所述导电线圈被配置成产生适于选择性地改变所述磁流变流体的粘度的磁场。

5.如权利要求4所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括限定有凹槽的活塞，所述凹槽被配置成保持所述导电线圈。

6.如权利要求5所述的汽车附件驱动系统，还包括：

电连接到所述导电线圈的控制器，所述控制器被配置成方便选择性地将电力传送给导电线圈以改变所述磁流变流体的粘度。

7.如权利要求3所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括阻尼器壳体，所述壳体被配置成保持所述磁流变流体。

8.如权利要求7所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括设置在所述阻尼器壳体的端部内的压缩气体增压器。

9.一种汽车附件驱动系统，包括：

与发动机输出轴相连的主动皮带轮；

多个从动皮带轮，其中每个从动皮带轮以可操作的方式与多个从动设备中的一个相连；

柔性传动皮带，其连接地耦联所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，且可被操作以在所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮之间传送驱动力；以及

柔性传动皮带张紧器，其可被操作以维持所述柔性传动皮带与所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮中的至少一个之间的摩擦接合，所述柔性传动皮带张紧器具有阻尼构件，所述阻尼构件包括：

阻尼器壳体；

设置在所述阻尼器壳体的端部内的压缩气体增压器；

设置在所述阻尼器壳体内的可变粘度流体，所述可变粘度流体被配置成提供可变的阻尼率，且可被选择性地操作以锁紧所述柔性传动皮带张紧器；以及

导电线圈，其被配置成产生适于选择性地改变所述可变粘度流体的粘度的磁场。

10.如权利要求9所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述多个从动皮带轮中的一个与组合的交流发电机/起动器马达相连。

11.如权利要求10所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述可变粘度流体是磁流变流体。

12.如权利要求11所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括设置在所述阻尼器壳体内的活塞，所述活塞限定有凹槽，所述凹槽被配置成保持所述导电线圈。

13.如权利要求12所述的汽车附件驱动系统，还包括：

电连接到所述导电线圈的控制器，所述控制器被配置成方便选择性地将电力传送给导电线圈以改变所述磁流变流体的粘度。

14.一种汽车附件驱动系统，包括：

与发动机输出轴相连的主动皮带轮；

多个从动皮带轮，其中每个从动皮带轮与所述多个从动设备之一相连，所述多个从动设备之一是组合的交流发电机/起动器马达；

柔性传动皮带，其连接地耦联所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，且可被操作以在所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮之间传送驱动力；以及

柔性传动皮带张紧器，其可被操作以维持所述柔性传动皮带与所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮中的至少一个之间的摩擦接合，所述柔性传动皮带张紧器具有阻尼构件，所述阻尼构件包括：

阻尼器壳体；

设置在所述阻尼器壳体内的可变粘度流体，所述可变粘度流体被配置成提供可变的阻尼率，且可被选择性地操作以锁紧所述柔性传动皮带张紧器；

导电线圈，其被设置在所述阻尼器壳体内并紧靠所述可变粘度流体，所述导电线圈被配置成产生适于选择性地改变所述可变粘度流体的粘度的磁场；以及

设置在所述阻尼器壳体内的活塞，所述活塞限定有凹槽，所述凹槽被配置成保持所述导电线圈。

15.如权利要求14所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述可变粘度流体是磁流变流体。

16.如权利要求15所述的汽车附件驱动系统，还包括：

电连接到所述导电线圈的控制器，所述控制器被配置成方便选择性地将电力传送给导电线圈以改变所述磁流变流体的粘度。

17.如权利要求16所述的汽车附件驱动系统，其中：

所述阻尼构件包括设置在所述阻尼器壳体的端部内的压缩气体增压器。

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