汽車輔助傳動系統及其操作方法
2023-07-01 13:48:01
專利名稱：汽車輔助傳動系統及其操作方法
技術領域：
本發明提供一種帶有可選擇地鎖緊柔性傳送皮帶的張緊器的汽車輔助傳送系統和一種用於重新起動裝有交流發電機皮帶起動器(BAS)系統的發動機的方法。
背景技術：
由於當前對燃料高效而排放低的汽車的希望，已經研究了許多內燃機構造和操作策略的新穎的解決辦法。一種此類思想是交流發電機皮帶起動器(BAS)系統。該系統由於在空轉操作方式時關掉發動機和減速時及早斷掉燃料而提高了燃料的經濟效率。該BAS系統也能夠容納重新產生的制動。該BAS系統使發動機控制器與一臺相對於在一典型的輔助傳動位置中的發動機而安裝的組合的交流發動機/起動器電動機相組合。這樣，該BAS策略當與其它混合策略比較時對發動機和傳動構造的衝擊最小。
通常的汽車輔助傳動系統包括一個連接到發動機的輸出軸通常為曲軸上的主動皮帶輪。一條柔性傳動皮帶卷繞該皮帶輪，皮帶轉而卷繞多個從動皮帶輪。該柔性傳動皮帶在主動皮帶輪和從動皮帶輪之間傳送傳動力。這些從動皮帶輪可以固定地附接在該技術中已知的附件如動力轉向泵、空氣調節壓縮機、交流發電機和第二空氣泵。但是，這些從動皮帶輪中的一些可以是可用於保證給定的從動皮帶輪的合適的皮帶卷繞的惰輪，或者它們可用於保證合適的皮帶走向。
該BAS系統利用一個相對於該輔助傳動系統的其它部件安裝的組合的起動器/交流發電機電動機。該系統將交流發電機和起動器電動機組合在一個裝置中，該裝置可以以同樣有效的方式和同樣的封裝空間作為傳統的交流發電機而安裝。該BAS系統必須能夠快速而安靜地重新起動發動機。該發動機由該組合的交流發電機/起動器電動機裝置開動，後者的從動皮帶輪用柔性傳動皮帶與安裝了發動機輸出軸的主動皮帶輪相連接。當發動機運轉時，這柔性傳動皮帶有一張緊側或拉緊側和下垂側。通常利用一個可彎曲的傳送皮帶的張緊器來保持該柔性傳動皮帶的下垂側上的張緊。沒有這種張緊，該柔性傳動皮帶可能滑動，這轉而可能導致「皮帶尖叫」，或者在極端情況下導致皮帶損傷或喪失附屬的功能。一種通常的柔性傳動皮帶的張緊器包括一個與該傳動皮帶連通的惰輪、一個向該惰輪提供必需的力的彈簧和一個粘性的阻尼器，該阻尼器可以操作而阻尼可能在張緊器中由傳動皮帶誘生的任何諧振。
當要求重新起動發動機時，安裝在該組合的交流發動機/起動器電動機上的從動皮帶輪將開動發動機所需的轉動力通過該傳動皮帶而給予所安裝的輸出軸。因此，在發動機重新起動期間，該柔性傳動皮帶的正常下垂側成為張緊側。為了在重新起動期間在傳動皮帶與主動輪和從動輪之間保持所需的摩擦力，常常利用一個帶一極高彈簧負荷的傳動皮帶張緊器。該彈簧負荷大大高於當發動機運轉時保持非BAS系統或BAS系統的下垂側張緊所需的負荷。
轉讓給本發明受讓人的1988年7月19日頒布的Bartos等人的美國專利4,758,208(全部參考合併於此)描述了一種機械的皮帶張緊器裝置，該裝置利用從發電到開動的方式的變化所易於發生的換檔反作用轉矩來回到機械地選擇一對張緊器臂之一來張緊BAS輔助傳送系統的可彎曲的傳動皮帶的下垂側。
發明概要鑑於上述方面，本發明提供一種包括一個可以選擇地鎖緊的柔性傳動皮帶的張緊器的改進的汽車輔助傳動系統，該張緊器與利用BAS系統的發動機一起使用時特別有用。此外，本發明還提供一種重新起動裝備了BAS系統的發動機的方法。
本發明利用一種在該柔性傳動皮帶的張緊器的阻尼元件內的可變粘度流體，該流體被激勵時可以工作而將傳動皮帶張緊器鎖緊在位置中。該粘度可以變化的流體在性質上可以是磁-流變的或電-流變的。當存在磁場時，該磁-流變流體的粘度或對流動的阻力將顯著提高。該磁場常常是一個產生電磁場的線圈。或者是，該電-流變流體受流體中存在的電場而被激勵。電-流變流體中的電場是由安裝在該電-流變流體中的電極產生的。當激勵時，磁-流變流體和電-流變流體兩者的粘度將提高到一個接近凝固的點。
當裝備了BAS系統的汽車的操作者通常通過轉動點火鑰匙鑰匙或升高制動踏板而要求起動時，一個控制裝置將控制該傳動皮帶張緊器鎖緊在位置中。當阻尼器充以磁-流變流體時該可以選擇地鎖緊的特徵可以通過用磁場激勵阻尼元件而獲得，而當充以電-流變流體時用電場激勵。流體的粘度將提高到鎖緊張緊器的阻尼元件的程度。該控制裝置隨後將控制組合的交流發電機/起動器電動機開動發電機。在發電機重新起動時，該控制將對該可變粘度流體解除激勵，由此使傳送皮帶張緊器解鎖。當解除激勵時，磁-流變流體和電-流變流體兩者保持卓越的阻尼特性，因此，不會影響傳送皮帶張緊器的正常工作。選擇地鎖緊和解鎖該傳送皮帶張緊器將不需要用於傳動皮帶張緊器的過強的彈簧負荷。因此，採用本發明，可以提高傳動皮帶的壽命和輔助傳動部件的支承壽命。
因此，本發明提供一種有一連接於發動機輸出軸和多個從動皮帶輪上的主動皮帶輪，每個從動皮帶輪連接到多個從動裝置之一上。也提供一種連接主動皮帶輪和多個從動皮帶輪的傳動皮帶，該皮帶可操作而在主動皮帶輪和多個從動皮帶輪之間傳送傳動力。也提供一個可以選擇地鎖緊的傳動皮帶張緊器，該張緊器可以操作而在該傳動皮帶與主動皮帶輪和該多個從動皮帶輪中的至少一個之間保持摩擦嚙合，該傳動皮帶張緊器包括一個其中有可變粘度流體的阻尼元件。該可變粘度流體當其受到激勵時可工作而鎖緊該傳動皮帶張緊器，而當其解除激勵時可使傳動皮帶張緊器解鎖。也提供一種控制裝置，可操作而選擇地激勵該傳動皮帶張緊器的阻尼元件內設置的可變粘度流體和使其解除激勵。
本發明的汽車輔助傳動系統可以有連接在一個組合的交流發電機/起動器電動機上的多個從動皮帶輪之一。
本發明的汽車輔助傳動系統可以有一個充以可變粘度流體如磁-流變流體的阻尼元件，該磁-流變流體可被由於相對於該阻尼元件而安裝的導電線圈而在該磁-流變流體內產生的磁場所激勵。
或者是，本發明的汽車輔助傳動系統可以有一個充以可變粘度流體如電-流變流體的阻尼元件，該電-流變流體可被由於安裝在該阻尼元件內而與該電-流變流體連通的多個電極在該電-流變流體內產生的電場所激勵。
本發明也提供一種重新起動具有帶一可彎曲的傳動皮帶的張緊器的交流發電機皮帶起動器系統的汽車發動機的方法。該可彎曲的傳動皮帶的張緊器包括一個充以可變粘度流體的阻尼元件。當重新起動該汽車發動機時，該可變粘度流體充分地激勵而保持用於重新起動的所需的皮帶張緊。在發動機重新起動後，該柔性傳動皮帶的張緊器通過對阻尼元件內的可變粘度流體解除激勵而解鎖。該可變粘度流體可以是磁-流變流體或電-流變流體。
本發明還提供一種用於多個從動裝置的有一連接到一發動機輸出軸上的主動皮帶輪和多個從動皮帶輪的汽車輔助傳動系統，每個從動皮帶輪連接到多個從動裝置之一上，其中之一是組合的交流發電機/起動器發動機。一條柔性傳動皮帶連接地嚙合該主動皮帶輪和多個從動皮帶輪，並可以操作而在該主動皮帶輪和多個從動皮帶輪之間傳送傳動力。也提供一個柔性傳動皮帶的張緊器，該張緊器可以選擇地鎖緊而在該傳動皮帶與該主動皮帶輪和該多個從動皮帶輪中的至少一個之間保持摩擦嚙合，其中該柔性傳動皮帶的張緊器包括一個其中安置了一種可變粘度流體的阻尼元件。該可變粘度流體當其受激勵時可以被激勵而選擇地鎖緊該柔性傳動皮帶的張緊器。
本發明的用於多個從動裝置的汽車輔助傳動系統可以有一種設置在一阻尼元件中的本性為磁-流變的可變粘度流體。該系統還可以有一控制裝置，該控制裝置可以操作而控制一個相對於該阻元件安裝的導電線圈去激勵設置在傳動皮帶張緊器的阻尼元件內的磁-流變流體，並隨後控制該導電線圈對該磁-流變流體解除激勵。
本發明的用於多個從動裝置的汽車輔助傳動系統可以有一種設置在一阻尼元件中的本性為電-流變的可變粘度流體。該系統還可以有一控制裝置，該控制裝置可以操作而控制安裝在該可變粘度流體內的多個電極去激勵設置在傳動皮帶張緊器的阻尼元件內的電-流變流體，並隨後控制該多個電極對電-流變流體解除激勵。
從結合附圖的下述實施本發明的最佳方案的詳細描述可容易地清楚本發明的上述和其它特點和優點。
附圖簡述
圖1例示符合本發明的一種BAS汽車輔助傳動系統的前視圖；
圖2a例示按照本發明的一種柔性傳動皮帶的張緊器的充以磁-流變流體的阻尼元件的一個實施例的局部截面圖；以及圖2b例示按照本發明的一種柔性傳動皮帶的張緊器的充以電-流變流體的阻尼元件的另一實施例的局部截面圖。
優選實施例詳述圖1例示本發明的一種交流發電機皮帶起動器(BAS)輔助傳動系統10。作為其主要部件，BAS輔助傳動系統10有一組合的交流發電機/起動器電動機12，該電動機12可操作而實現發動機17的再起動和提供一個供汽車的電系統用的充電電路。從動皮帶輪14連接在組合的交流發電機/起動器電動機12上而與柔性傳動皮帶摩擦嚙合。柔性傳動皮帶16在從動皮帶輪14和主動皮帶輪18之間傳送傳動力。主動皮帶輪18連接在發動機的輸出軸19上。典型的BAS輔助傳動系統10還可以包括該技術中已知的其它安裝了從動皮帶輪的附件，如動力轉向泵、水泵、第二空氣泵或如圖1中的空氣調節壓縮機20。此外，BAS輔助傳動系統10還可以包括一個或多個惰輪如22。惰輪22可以用於保證適當彎曲的傳動皮帶16「卷繞」在給定的從動皮帶輪14或主動皮帶輪18上，或者可以保證適當彎曲的傳動皮帶16的走向。
由於主動皮帶輪18對從動皮帶輪14和14』的轉動性質，在正常的發動機運行狀態下，柔性傳動皮帶16在主動皮帶輪18的兩側將有一個下垂側24和一個張緊側或拉緊側26。下垂側24的存在需要使用一個柔性傳動皮帶的張緊器28。張緊器28可以操作而在柔性傳動皮帶16和從動皮帶輪14之間保持摩擦嚙合。在存在張緊器28時，BAS輔助傳動系統10將易於使傳動皮帶16滑動，這可能發出稱為「皮帶尖叫」的令人不愉快的噪聲。在極端情況下，這種滑動可能導致傳動皮帶損壞和喪失附屬的功能。
柔性傳動皮帶的張緊器28通常包括一個用於嚙合傳動皮帶16的惰輪22、可以操作而在傳動皮帶16中提供所需張緊的彈簧元件30和一個能夠衰減由皮帶16引入的振動的阻尼元件32。先有技術的裝有BAS的輔助傳動系統通常利用一個彈簧剛性係數極高的彈簧。在由組合的交流發電機/起動器電動機12重新起動發動機期間，該彈簧剛性系統對抵消皮帶16的下垂側24和拉緊側26的倒轉是必需的。本發明的皮帶張緊器28的可以選擇地鎖緊的性質將通過在發動機重新起動程序的臨界點期間將皮帶張緊器28選擇地鎖緊在位置中而不需要高彈簧剛性係數的彈簧30。
本發明的可彎曲的傳動皮帶的張緊器28包括一個通過導線36而與控制裝置34電連接的阻尼元件32。圖2a是可選擇地鎖緊的皮帶張緊器28的阻尼元件32的第一示範實施例。阻尼元件32包含一種設置在兩個體積可變的空腔40和40』內的可變粘度流體38，空腔40和40』由圓筒42的內徑和可在圓筒42內往復移動的活塞50限定。在該優選實施例中，可變粘度流體38是一種磁-流變流體38』。磁-流變流體38』具有在液體中的稠密懸浮的微米粒徑的微粒44，這些微粒會使磁-流變流體38』在存在磁場時凝固為高粘性的糊狀稠度，而在磁場撤走時重新液化。在該例子中，阻尼元件32的圓筒42的外徑上卷繞一個導電線圈46並通過導線36與電子控制裝置34成電連通。通過嚮導電線圈46供應電流，在磁-流變流體38』內產生電磁場。該電磁場將使磁-流變流體38』的粘度提高到一個點，在該點處，通過由可在圓筒42內往復移動的活塞50所限定的通道48的流動不再可能。在該點處，兩個體積可變的空腔40和40』將保持固定的體積，由此限制活塞50的移動和有效地鎖緊傳動皮帶張緊器28。杆51將惰輪22聯接在活塞50上並提供將惰輪22保持在對著傳動皮帶16的固定的移動位置中所需的反作用力。當導電線圈斷電時，磁-流變流體38』將回到其原來的粘度，而傳動皮帶張緊器28的正常操作將不受影響。
圖2b是一種可以操作而選擇地鎖緊傳動皮帶張緊器28的阻尼元件32的第二示範實施例。代替用磁-流變流體38』充以兩個體積可變的空腔40和40』，利用一種電-流變流體38」。電-流變流體38」的操作像磁-流變流體38』一樣，不同之處是其粘度當存在電場時提高。在該實施例中，電子控制裝置34通過導線36而選擇地激勵電極52。電極52安裝在電-流變流體38」內。在電極52上外加電流時，電-流變流體38」的粘度將提高到一個點，在該點處，通過由可在圓筒42內往復移動的活塞50所限定的通道48的流動不再可能。在該點處，兩個體積可變的空腔40和41』將保持固定的體積，由此限制活塞50的移動和有效地鎖緊傳動皮帶張緊器28。杆51將惰輪22聯接在活塞50上並提供將惰輪22保持在對著傳動皮帶16的固定的移動位置中所需的反作用力。當電極52斷電時，電-流變流體38」將回到其原來的粘度，而傳動皮帶張緊器28的正常操作將不受影響。
圖示的傳動皮帶張緊器28是直接作用的，這意味著惰輪22將在一條純粹直線性的路徑中行進。本發明人並不想將本發明的範圍限制在僅僅直接作用的張緊器。加入一個鐘形曲柄機構就可使惰輪22沿弧形行進，這仍然落入本發明的範圍。此外，阻尼元件32的內部構型可以為非圓筒形設計的其它設計，如轉動式阻尼器，這仍然落入權利要求書的精神實質內。
當用於BAS輔助傳動系統10中時，傳動皮帶張緊器28的可選擇地鎖緊的特性特別有利。當裝備了BAS輔助傳動系統10的汽車的操作人員作出起動要求時，通常通過轉動點火鑰匙或升高的制動器踏板，電子控制裝置36將通過激勵阻尼元件32內的粘度可變地流體38而控制傳動皮帶張緊器28的阻尼元件32鎖緊在位置中。電子控制裝置34將隨後控制組合的交流發電機/起動器電動機12起動發動機。鎖緊的傳動皮帶張緊器28將向傳動皮帶16提供保持從動皮帶輪14和主動皮帶輪18的摩擦嚙合所需的張力。在發動機重新起動時，電子控制裝置34將對可變粘度流體38解除激勵，從而對傳動皮帶張緊器28解鎖。對傳動皮帶張緊器28的選擇地鎖緊和解鎖的能力將不需要用於傳動皮帶張緊器28的過強的彈簧負荷。因此，可以提高傳動皮帶16的壽命和輔助傳動部件的承受壽命。
雖然已詳細描述了實施本發明的最佳方式，但本發明有關技術的專業人員將認識到，用於實施本發明的各種替代的設計和實施例將包括在附屬的權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種汽車輔助傳動系統，包括一個連接在發動機輸出軸上的主動皮帶輪；多個從動皮帶輪，每個被連接在多個從動裝置之一上；一個柔性傳動皮帶，連接所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪，並可以操作來在所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪之間傳送驅動力；一個可以操作來在所述柔性傳動皮帶與所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪中的至少一個之間保持摩擦嚙合的可選擇地鎖緊的柔性傳動皮帶的張緊器，所述柔性傳動皮帶的張緊器包括一個內有於可變粘度流體的阻尼元件，所述可變粘度流體當其被激勵時可以工作來鎖緊所述柔性傳動皮帶的張緊器，當所述可變粘度流體解除激勵時該可變粘度流體脫開所述柔性傳動皮帶張緊器；以及一個控制裝置，可以操作來選擇地激勵被設置在所述柔性傳動皮帶張緊器的所述阻尼元件中的所述可變粘度流體和使其解除激勵。
2.權利要求1的汽車輔助傳動系統，其特徵在於，所述多個從動皮帶輪之一被連接在一個組合的交流發動機/起動器電動機上。
3.權利要求1的汽車輔助傳動系統，其特徵在於，所述可變粘度流體是一種磁-流變流體，該磁-流變流體可用所述磁-流變流體內由導電線圈產生的磁場激勵，所述導電線圈相對於所述阻尼元件安裝。
4.權利要求1的汽車輔助傳動系統，其特徵在於，所述可變粘度流體是一種電-流變流體，該電-流變流體可以用所述電-流變流體內由多個電極產生的電流激勵，所述多個電極被安裝在所述阻尼元件內並與所述電-流變流體連通。
5.一種重新起動具有帶一可彎曲的傳動皮帶張緊器的交流發電機皮帶起動器(BAS)系統的汽車發動機的方法，包括如下步驟提供帶一充有可變粘度流體的阻尼元件的所述柔性傳動皮帶張緊器；當重新起動所述汽車發動機時，充分地激勵所述阻尼元件內的所述可變粘度流體，以保持為重新起動所需的皮帶張緊度；以及在發動機重新起動時，緊隨發動機重新起動後通過對所述阻尼元件內的所述可變粘度流體解除激勵而鬆開所述柔性傳動皮帶張緊器。
6.重新起動具有按權利要求5所述的帶一皮帶張緊器的交流發電機皮帶起動器(BAS)系統的汽車發動機的方法，其特徵在於，所述可變粘度流體是一種磁-流變流體。
7.重新起動具有按權利要求5所述的帶一皮帶張緊器的交流發電機皮帶起動器(BAS)系統的汽車發動機的方法，其特徵在於，所述可變粘度流體是一種電-流變流體。
8.一種供多個從動裝置用的汽車輔助傳動系統，包括一個被連接在發動機輸出軸上的主動皮帶輪；多個從動皮帶輪，每個從動皮帶輪被連接在所述多個從動裝置之一上，所述多個從動裝置之一是一個組合的交流發電機/起動器電動機；一個柔性傳動皮帶，連接所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪，並可以工作來在所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪之間傳遞驅動力；一個可選擇地鎖緊而在所述柔性傳動皮帶與所述主動皮帶輪和所述多個從動皮帶輪中的至少一個之間保持摩擦嚙合的柔性傳動皮帶張緊器，其中所述柔性傳動皮帶張緊器包括一個內有可變粘度流體的阻尼元件，所述可變粘度流體當其被激勵時可以激勵而有選擇地鎖緊所述柔性傳動皮帶張緊器。
9.權利要求8的供多個從動裝置用的汽車輔助傳動系統，其特徵在於，該可變粘度流體是一種磁-流變流體，並且還有一個控制裝置，該控制裝置可以工作來控制一個相對於所述阻尼元件安裝的導電線圈，以激勵被安置在所述柔性傳動皮帶張緊器的所述阻尼元件內的所述磁-流變流體，並隨後控制所述導電線圈對所述磁-流變流體解除激勵。
10.權利要求8的供多個從動裝置用的汽車輔助傳動系統，其特徵在於，該可變粘度流體是一種電-流變流體，並且還有一個控制裝置，該控制裝置可以工作來控制多個被安裝在所述可變粘度流體內的電極，以激勵被安置在所述柔性傳動皮帶張緊器的所述阻尼元件內的所述電-流變流體，並隨後控制所述多個電極對所述電-流變流體解除激勵。
全文摘要
本發明提供一種有一可選擇地鎖緊的柔性傳動皮帶的張緊器的汽車輔助傳動系統和方法，該皮帶張緊器帶一個充以有磁－流變或電－流變性能的可變粘度流體的阻尼元件。當控制一個皮帶交流發動機起動器(BAS)系統的組合交流發電機/起動器電動機重新起動發動機時，該鎖緊的可以變曲的傳動皮帶的張緊器將對該柔性傳動皮帶的正常下垂的一側施力，由此在該柔性傳動皮帶與主動和從動皮帶輪之間保持摩擦嚙合。在發動機重新起動時，該張緊器將解鎖而恢復正常操作。
文檔編號F16F9/53GK1873257SQ20061008872
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月3日
發明者D·R·蘭卡斯特, J·G·索洛蒙 申請人:通用汽車公司