CN1873257A - 汽车辅助传动系统及其操作方法 - Google Patents

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CN1873257A CNA2006100887218A CN200610088721A CN1873257A CN 1873257 A CN1873257 A CN 1873257A CN A2006100887218 A CNA2006100887218 A CN A2006100887218A CN 200610088721 A CN200610088721 A CN 200610088721A CN 1873257 A CN1873257 A CN 1873257A
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Abstract

本发明提供一种有一可选择地锁紧的柔性传动皮带的张紧器的汽车辅助传动系统和方法，该皮带张紧器带一个充以有磁－流变或电－流变性能的可变粘度流体的阻尼元件。当控制一个皮带交流发动机起动器(BAS)系统的组合交流发电机/起动器电动机重新起动发动机时，该锁紧的可以变曲的传动皮带的张紧器将对该柔性传动皮带的正常下垂的一侧施力，由此在该柔性传动皮带与主动和从动皮带轮之间保持摩擦啮合。在发动机重新起动时，该张紧器将解锁而恢复正常操作。

Description

汽车辅助传动系统及其操作方法
技术领域
本发明提供一种带有可选择地锁紧柔性传送皮带的张紧器的汽车辅助传送系统和一种用于重新起动装有交流发电机皮带起动器(BAS)系统的发动机的方法。
发明背景
由于当前对燃料高效而排放低的汽车的希望，已经研究了许多内燃机构造和操作策略的新颖的解决办法。一种此类思想是交流发电机皮带起动器(BAS)系统。该系统由于在空转操作方式时关掉发动机和减速时及早断掉燃料而提高了燃料的经济效率。该BAS系统也能够容纳重新产生的制动。该BAS系统使发动机控制器与一台相对于在一典型的辅助传动位置中的发动机而安装的组合的交流发动机/起动器电动机相组合。这样，该BAS策略当与其它混合策略比较时对发动机和传动构造的冲击最小。
通常的汽车辅助传动系统包括一个连接到发动机的输出轴通常为曲轴上的主动皮带轮。一条柔性传动皮带卷绕该皮带轮，皮带转而卷绕多个从动皮带轮。该柔性传动皮带在主动皮带轮和从动皮带轮之间传送传动力。这些从动皮带轮可以固定地附接在该技术中已知的附件如动力转向泵、空气调节压缩机、交流发电机和第二空气泵。但是，这些从动皮带轮中的一些可以是可用于保证给定的从动皮带轮的合适的皮带卷绕的惰轮，或者它们可用于保证合适的皮带走向。
该BAS系统利用一个相对于该辅助传动系统的其它部件安装的组合的起动器/交流发电机电动机。该系统将交流发电机和起动器电动机组合在一个装置中，该装置可以以同样有效的方式和同样的封装空间作为传统的交流发电机而安装。该BAS系统必须能够快速而安静地重新起动发动机。该发动机由该组合的交流发电机/起动器电动机装置开动，后者的从动皮带轮用柔性传动皮带与安装了发动机输出轴的主动皮带轮相连接。当发动机运转时，这柔性传动皮带有一张紧侧或拉紧侧和下垂侧。通常利用一个可弯曲的传送皮带的张紧器来保持该柔性传动皮带的下垂侧上的张紧。没有这种张紧，该柔性传动皮带可能滑动，这转而可能导致“皮带尖叫”，或者在极端情况下导致皮带损伤或丧失附属的功能。一种通常的柔性传动皮带的张紧器包括一个与该传动皮带连通的惰轮、一个向该惰轮提供必需的力的弹簧和一个粘性的阻尼器，该阻尼器可以操作而阻尼可能在张紧器中由传动皮带诱生的任何谐振。
当要求重新起动发动机时，安装在该组合的交流发动机/起动器电动机上的从动皮带轮将开动发动机所需的转动力通过该传动皮带而给予所安装的输出轴。因此，在发动机重新起动期间，该柔性传动皮带的正常下垂侧成为张紧侧。为了在重新起动期间在传动皮带与主动轮和从动轮之间保持所需的摩擦力，常常利用一个带一极高弹簧负荷的传动皮带张紧器。该弹簧负荷大大高于当发动机运转时保持非BAS系统或BAS系统的下垂侧张紧所需的负荷。
转让给本发明受让人的1988年7月19日颁布的Bartos等人的美国专利4,758,208(全部参考合并于此)描述了一种机械的皮带张紧器装置，该装置利用从发电到开动的方式的变化所易于发生的换档反作用转矩来回到机械地选择一对张紧器臂之一来张紧BAS辅助传送系统的可弯曲的传动皮带的下垂侧。
发明概要
鉴于上述方面，本发明提供一种包括一个可以选择地锁紧的柔性传动皮带的张紧器的改进的汽车辅助传动系统，该张紧器与利用BAS系统的发动机一起使用时特别有用。此外，本发明还提供一种重新起动装备了BAS系统的发动机的方法。
本发明利用一种在该柔性传动皮带的张紧器的阻尼元件内的可变粘度流体，该流体被激励时可以工作而将传动皮带张紧器锁紧在位置中。该粘度可以变化的流体在性质上可以是磁-流变的或电-流变的。当存在磁场时，该磁-流变流体的粘度或对流动的阻力将显著提高。该磁场常常是一个产生电磁场的线圈。或者是，该电-流变流体受流体中存在的电场而被激励。电-流变流体中的电场是由安装在该电-流变流体中的电极产生的。当激励时，磁-流变流体和电-流变流体两者的粘度将提高到一个接近凝固的点。
当装备了BAS系统的汽车的操作者通常通过转动点火钥匙钥匙或升高制动踏板而要求起动时，一个控制装置将控制该传动皮带张紧器锁紧在位置中。当阻尼器充以磁-流变流体时该可以选择地锁紧的特征可以通过用磁场激励阻尼元件而获得，而当充以电-流变流体时用电场激励。流体的粘度将提高到锁紧张紧器的阻尼元件的程度。该控制装置随后将控制组合的交流发电机/起动器电动机开动发电机。在发电机重新起动时，该控制将对该可变粘度流体解除激励，由此使传送皮带张紧器解锁。当解除激励时，磁-流变流体和电-流变流体两者保持卓越的阻尼特性，因此，不会影响传送皮带张紧器的正常工作。选择地锁紧和解锁该传送皮带张紧器将不需要用于传动皮带张紧器的过强的弹簧负荷。因此，采用本发明，可以提高传动皮带的寿命和辅助传动部件的支承寿命。
因此，本发明提供一种有一连接于发动机输出轴和多个从动皮带轮上的主动皮带轮，每个从动皮带轮连接到多个从动装置之一上。也提供一种连接主动皮带轮和多个从动皮带轮的传动皮带，该皮带可操作而在主动皮带轮和多个从动皮带轮之间传送传动力。也提供一个可以选择地锁紧的传动皮带张紧器，该张紧器可以操作而在该传动皮带与主动皮带轮和该多个从动皮带轮中的至少一个之间保持摩擦啮合，该传动皮带张紧器包括一个其中有可变粘度流体的阻尼元件。该可变粘度流体当其受到激励时可工作而锁紧该传动皮带张紧器，而当其解除激励时可使传动皮带张紧器解锁。也提供一种控制装置，可操作而选择地激励该传动皮带张紧器的阻尼元件内设置的可变粘度流体和使其解除激励。
本发明的汽车辅助传动系统可以有连接在一个组合的交流发电机/起动器电动机上的多个从动皮带轮之一。
本发明的汽车辅助传动系统可以有一个充以可变粘度流体如磁-流变流体的阻尼元件，该磁-流变流体可被由于相对于该阻尼元件而安装的导电线圈而在该磁-流变流体内产生的磁场所激励。
或者是，本发明的汽车辅助传动系统可以有一个充以可变粘度流体如电-流变流体的阻尼元件，该电-流变流体可被由于安装在该阻尼元件内而与该电-流变流体连通的多个电极在该电-流变流体内产生的电场所激励。
本发明也提供一种重新起动具有带一可弯曲的传动皮带的张紧器的交流发电机皮带起动器系统的汽车发动机的方法。该可弯曲的传动皮带的张紧器包括一个充以可变粘度流体的阻尼元件。当重新起动该汽车发动机时，该可变粘度流体充分地激励而保持用于重新起动的所需的皮带张紧。在发动机重新起动后，该柔性传动皮带的张紧器通过对阻尼元件内的可变粘度流体解除激励而解锁。该可变粘度流体可以是磁-流变流体或电-流变流体。
本发明还提供一种用于多个从动装置的有一连接到一发动机输出轴上的主动皮带轮和多个从动皮带轮的汽车辅助传动系统，每个从动皮带轮连接到多个从动装置之一上，其中之一是组合的交流发电机/起动器发动机。一条柔性传动皮带连接地啮合该主动皮带轮和多个从动皮带轮，并可以操作而在该主动皮带轮和多个从动皮带轮之间传送传动力。也提供一个柔性传动皮带的张紧器，该张紧器可以选择地锁紧而在该传动皮带与该主动皮带轮和该多个从动皮带轮中的至少一个之间保持摩擦啮合，其中该柔性传动皮带的张紧器包括一个其中安置了一种可变粘度流体的阻尼元件。该可变粘度流体当其受激励时可以被激励而选择地锁紧该柔性传动皮带的张紧器。
本发明的用于多个从动装置的汽车辅助传动系统可以有一种设置在一阻尼元件中的本性为磁-流变的可变粘度流体。该系统还可以有一控制装置，该控制装置可以操作而控制一个相对于该阻元件安装的导电线圈去激励设置在传动皮带张紧器的阻尼元件内的磁-流变流体，并随后控制该导电线圈对该磁-流变流体解除激励。
本发明的用于多个从动装置的汽车辅助传动系统可以有一种设置在一阻尼元件中的本性为电-流变的可变粘度流体。该系统还可以有一控制装置，该控制装置可以操作而控制安装在该可变粘度流体内的多个电极去激励设置在传动皮带张紧器的阻尼元件内的电-流变流体，并随后控制该多个电极对电-流变流体解除激励。
从结合附图的下述实施本发明的最佳方案的详细描述可容易地清楚本发明的上述和其它特点和优点。
附图简述
图1例示符合本发明的一种BAS汽车辅助传动系统的前视图；
图2a例示按照本发明的一种柔性传动皮带的张紧器的充以磁-流变流体的阻尼元件的一个实施例的局部截面图；以及
图2b例示按照本发明的一种柔性传动皮带的张紧器的充以电-流变流体的阻尼元件的另一实施例的局部截面图。
优选实施例详述
图1例示本发明的一种交流发电机皮带起动器(BAS)辅助传动系统10。作为其主要部件，BAS辅助传动系统10有一组合的交流发电机/起动器电动机12，该电动机12可操作而实现发动机17的再起动和提供一个供汽车的电系统用的充电电路。从动皮带轮14连接在组合的交流发电机/起动器电动机12上而与柔性传动皮带摩擦啮合。柔性传动皮带16在从动皮带轮14和主动皮带轮18之间传送传动力。主动皮带轮18连接在发动机的输出轴19上。典型的BAS辅助传动系统10还可以包括该技术中已知的其它安装了从动皮带轮的附件，如动力转向泵、水泵、第二空气泵或如图1中的空气调节压缩机20。此外，BAS辅助传动系统10还可以包括一个或多个惰轮如22。惰轮22可以用于保证适当弯曲的传动皮带16“卷绕”在给定的从动皮带轮14或主动皮带轮18上，或者可以保证适当弯曲的传动皮带16的走向。
由于主动皮带轮18对从动皮带轮14和14’的转动性质，在正常的发动机运行状态下，柔性传动皮带16在主动皮带轮18的两侧将有一个下垂侧24和一个张紧侧或拉紧侧26。下垂侧24的存在需要使用一个柔性传动皮带的张紧器28。张紧器28可以操作而在柔性传动皮带16和从动皮带轮14之间保持摩擦啮合。在存在张紧器28时，BAS辅助传动系统10将易于使传动皮带16滑动，这可能发出称为“皮带尖叫”的令人不愉快的噪声。在极端情况下，这种滑动可能导致传动皮带损坏和丧失附属的功能。
柔性传动皮带的张紧器28通常包括一个用于啮合传动皮带16的惰轮22、可以操作而在传动皮带16中提供所需张紧的弹簧元件30和一个能够衰减由皮带16引入的振动的阻尼元件32。先有技术的装有BAS的辅助传动系统通常利用一个弹簧刚性系数极高的弹簧。在由组合的交流发电机/起动器电动机12重新起动发动机期间，该弹簧刚性系统对抵消皮带16的下垂侧24和拉紧侧26的倒转是必需的。本发明的皮带张紧器28的可以选择地锁紧的性质将通过在发动机重新起动程序的临界点期间将皮带张紧器28选择地锁紧在位置中而不需要高弹簧刚性系数的弹簧30。
本发明的可弯曲的传动皮带的张紧器28包括一个通过导线36而与控制装置34电连接的阻尼元件32。图2a是可选择地锁紧的皮带张紧器28的阻尼元件32的第一示范实施例。阻尼元件32包含一种设置在两个体积可变的空腔40和40’内的可变粘度流体38，空腔40和40’由圆筒42的内径和可在圆筒42内往复移动的活塞50限定。在该优选实施例中，可变粘度流体38是一种磁-流变流体38’。磁-流变流体38’具有在液体中的稠密悬浮的微米粒径的微粒44，这些微粒会使磁-流变流体38’在存在磁场时凝固为高粘性的糊状稠度，而在磁场撤走时重新液化。在该例子中，阻尼元件32的圆筒42的外径上卷绕一个导电线圈46并通过导线36与电子控制装置34成电连通。通过向导电线圈46供应电流，在磁-流变流体38’内产生电磁场。该电磁场将使磁-流变流体38’的粘度提高到一个点，在该点处，通过由可在圆筒42内往复移动的活塞50所限定的通道48的流动不再可能。在该点处，两个体积可变的空腔40和40’将保持固定的体积，由此限制活塞50的移动和有效地锁紧传动皮带张紧器28。杆51将惰轮22联接在活塞50上并提供将惰轮22保持在对着传动皮带16的固定的移动位置中所需的反作用力。当导电线圈断电时，磁-流变流体38’将回到其原来的粘度，而传动皮带张紧器28的正常操作将不受影响。
图2b是一种可以操作而选择地锁紧传动皮带张紧器28的阻尼元件32的第二示范实施例。代替用磁-流变流体38’充以两个体积可变的空腔40和40’，利用一种电-流变流体38”。电-流变流体38”的操作像磁-流变流体38’一样，不同之处是其粘度当存在电场时提高。在该实施例中，电子控制装置34通过导线36而选择地激励电极52。电极52安装在电-流变流体38”内。在电极52上外加电流时，电-流变流体38”的粘度将提高到一个点，在该点处，通过由可在圆筒42内往复移动的活塞50所限定的通道48的流动不再可能。在该点处，两个体积可变的空腔40和41’将保持固定的体积，由此限制活塞50的移动和有效地锁紧传动皮带张紧器28。杆51将惰轮22联接在活塞50上并提供将惰轮22保持在对着传动皮带16的固定的移动位置中所需的反作用力。当电极52断电时，电-流变流体38”将回到其原来的粘度，而传动皮带张紧器28的正常操作将不受影响。
图示的传动皮带张紧器28是直接作用的，这意味着惰轮22将在一条纯粹直线性的路径中行进。本发明人并不想将本发明的范围限制在仅仅直接作用的张紧器。加入一个钟形曲柄机构就可使惰轮22沿弧形行进，这仍然落入本发明的范围。此外，阻尼元件32的内部构型可以为非圆筒形设计的其它设计，如转动式阻尼器，这仍然落入权利要求书的精神实质内。
当用于BAS辅助传动系统10中时，传动皮带张紧器28的可选择地锁紧的特性特别有利。当装备了BAS辅助传动系统10的汽车的操作人员作出起动要求时，通常通过转动点火钥匙或升高的制动器踏板，电子控制装置36将通过激励阻尼元件32内的粘度可变地流体38而控制传动皮带张紧器28的阻尼元件32锁紧在位置中。电子控制装置34将随后控制组合的交流发电机/起动器电动机12起动发动机。锁紧的传动皮带张紧器28将向传动皮带16提供保持从动皮带轮14和主动皮带轮18的摩擦啮合所需的张力。在发动机重新起动时，电子控制装置34将对可变粘度流体38解除激励，从而对传动皮带张紧器28解锁。对传动皮带张紧器28的选择地锁紧和解锁的能力将不需要用于传动皮带张紧器28的过强的弹簧负荷。因此，可以提高传动皮带16的寿命和辅助传动部件的承受寿命。
虽然已详细描述了实施本发明的最佳方式，但本发明有关技术的专业人员将认识到，用于实施本发明的各种替代的设计和实施例将包括在附属的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种汽车辅助传动系统，包括：
一个连接在发动机输出轴上的主动皮带轮；
多个从动皮带轮，每个被连接在多个从动装置之一上；
一个柔性传动皮带，连接所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，并可以操作来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；
一个可以操作来在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保持摩擦啮合的可选择地锁紧的柔性传动皮带的张紧器，所述柔性传动皮带的张紧器包括一个内有于可变粘度流体的阻尼元件，所述可变粘度流体当其被激励时可以工作来锁紧所述柔性传动皮带的张紧器，当所述可变粘度流体解除激励时该可变粘度流体脱开所述柔性传动皮带张紧器；以及
一个控制装置，可以操作来选择地激励被设置在所述柔性传动皮带张紧器的所述阻尼元件中的所述可变粘度流体和使其解除激励。
2.权利要求1的汽车辅助传动系统，其特征在于，所述多个从动皮带轮之一被连接在一个组合的交流发动机/起动器电动机上。
3.权利要求1的汽车辅助传动系统，其特征在于，所述可变粘度流体是一种磁-流变流体，该磁-流变流体可用所述磁-流变流体内由导电线圈产生的磁场激励，所述导电线圈相对于所述阻尼元件安装。
4.权利要求1的汽车辅助传动系统，其特征在于，所述可变粘度流体是一种电-流变流体，该电-流变流体可以用所述电-流变流体内由多个电极产生的电流激励，所述多个电极被安装在所述阻尼元件内并与所述电-流变流体连通。
5.一种重新起动具有带一可弯曲的传动皮带张紧器的交流发电机皮带起动器(BAS)系统的汽车发动机的方法，包括如下步骤：
提供带一充有可变粘度流体的阻尼元件的所述柔性传动皮带张紧器；
当重新起动所述汽车发动机时，充分地激励所述阻尼元件内的所述可变粘度流体，以保持为重新起动所需的皮带张紧度；以及
在发动机重新起动时，紧随发动机重新起动后通过对所述阻尼元件内的所述可变粘度流体解除激励而松开所述柔性传动皮带张紧器。
6.重新起动具有按权利要求5所述的带一皮带张紧器的交流发电机皮带起动器(BAS)系统的汽车发动机的方法，其特征在于，所述可变粘度流体是一种磁-流变流体。
7.重新起动具有按权利要求5所述的带一皮带张紧器的交流发电机皮带起动器(BAS)系统的汽车发动机的方法，其特征在于，所述可变粘度流体是一种电-流变流体。
8.一种供多个从动装置用的汽车辅助传动系统，包括：
一个被连接在发动机输出轴上的主动皮带轮；
多个从动皮带轮，每个从动皮带轮被连接在所述多个从动装置之一上，所述多个从动装置之一是一个组合的交流发电机/起动器电动机；
一个柔性传动皮带，连接所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮，并可以工作来在所述主动皮带轮和所述多个从动皮带轮之间传递驱动力；
一个可选择地锁紧而在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保持摩擦啮合的柔性传动皮带张紧器，其中所述柔性传动皮带张紧器包括一个内有可变粘度流体的阻尼元件，所述可变粘度流体当其被激励时可以激励而有选择地锁紧所述柔性传动皮带张紧器。
9.权利要求8的供多个从动装置用的汽车辅助传动系统，其特征在于，该可变粘度流体是一种磁-流变流体，并且还有一个控制装置，该控制装置可以工作来控制一个相对于所述阻尼元件安装的导电线圈，以激励被安置在所述柔性传动皮带张紧器的所述阻尼元件内的所述磁-流变流体，并随后控制所述导电线圈对所述磁-流变流体解除激励。
10.权利要求8的供多个从动装置用的汽车辅助传动系统，其特征在于，该可变粘度流体是一种电-流变流体，并且还有一个控制装置，该控制装置可以工作来控制多个被安装在所述可变粘度流体内的电极，以激励被安置在所述柔性传动皮带张紧器的所述阻尼元件内的所述电-流变流体，并随后控制所述多个电极对所述电-流变流体解除激励。
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