汽車發動機附件驅動系統的製作方法
2023-11-03 06:55:27 2
專利名稱：汽車發動機附件驅動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將汽車發動機曲軸處的扭矩傳輸至發動機附件的驅動系統，所述附件包括增壓器、用於汽車空調的壓縮機和發電機，更具體的，本發明涉及在汽車發動機的加速和燃料消耗性能之間尋求平衡的措施。
背景技術：
如圖10所示，給出了利用發動機曲軸處的扭矩驅動增壓器的持續嚙合類型的已知驅動系統的例子。曲軸皮帶輪(未示出)作為輸入構件連接至發動機曲軸，帶筋皮帶輪203作為輸出構件連接至增壓器201的轉動軸202，帶筋皮帶204在曲軸皮帶輪和帶筋皮帶輪203之間傳輸。在該系統中，通過帶筋皮帶204傳輸曲軸處的扭矩至轉動軸202使轉動軸202轉動，從而驅動增壓器201。
增壓器通常提供發動機全負荷條件下的預定量的增壓。如在圖11中給出的，在連續接合類型驅動系統的增壓器201中，轉動軸的轉速(增壓器rmp)與曲軸轉速(發動機rmp)的比率，也就是速比是恆定的(也就是等於(曲軸皮帶輪直徑)/(帶筋皮帶輪直徑))。這就是說在低發動機負荷時，增壓量會過度，並且該過量帶來對驅動增壓器201的動力損失，導致了燃料節約的降低。更具體的，在正常驅動條件下，發動機很少有可能落入全負荷環境，由此就突出了燃料節約的問題。
作為解決該問題的技術，已知的一種在專利文獻1(日本未審查專利申請No.9-13979)中給出。在這種技術中，在從曲軸通向增壓器的轉動軸的扭矩傳輸路徑中設置開啟/關閉類型的螺線管操作離合器，從而在低發動機負荷條件下，切斷傳輸至增壓器的扭矩以阻止增壓器的啟動。
可選擇的，在專利文獻2(日本未審查專利申請No.6-257461)中也給出了一種已知技術。其中在扭矩傳輸路徑中平行設置兩個螺線管操作離合器，一個用於低速比，另一個用於高速比。利用這種技術，在低負荷時，接通用於低速比的離合器，以保持轉動軸的rmp較低。只有當發動機扭矩是必需的時候，開啟用於高速比的離合器，以使轉動軸的rmp較高。
與增壓器不同，諸如用於汽車空調的壓縮機和發電機的附件即使在低發動機rmp下，例如在空轉速率時，也需要顯示出一定水平的功能。另一方面，當在實際運行過程中發動機rmp變得較高時，驅動這些附件的rmp比需要的rmp高(驅動動力造成浪費)，由此降低了燃料節約。因此，也如在上述專利文獻2所述，通過對高速比和低速比有選擇地使用兩個螺線管操作離合器來驅動附件，這已經為人所知。
可是，上面的技術由於增加了螺線管操作離合器或離合器，帶來了驅動裝置的重量、成本和動力消耗增加的問題。
發明內容
本發明已經考慮到前述內容，並給出一種將曲軸處的扭矩傳輸到包括增壓器和交流發電機的附件的汽車發動機附件驅動系統。本發明的首要目的是使用重量輕、花費低和沒有動力消耗的皮帶驅動系統，而不使用任何引起重量、花費和動力消耗增加的部件，比如螺線管操作離合器，以防止燃料節約的降低，同時確保這些附件全面表現它們的功能。
為達到上述目的，在本發明中，在曲軸上裝配輸入側皮帶輪，在發動機附件的驅動軸上同軸裝配用於通常運行的輸出側平皮帶輪和用於低速比運行或空轉操作的另一個輸出側平皮帶輪，在輸入側皮帶輪和輸出側平皮帶輪組之間傳輸的皮帶在皮帶的橫向方向上移動，從而允許從機器發動機到機器附件的動力傳輸模式的轉換。
更具體的，本發明的第一方面給出了汽車發動機附件驅動系統，其中將汽車發動機的曲軸處的扭矩傳輸至發動機附件的轉動軸以驅動發動機附件。
上面的驅動系統包括傳動連接至曲軸的輸入側皮帶輪；裝配於發動機附件的轉動軸之上的輸出側皮帶輪部件；在輸入側皮帶輪和輸出側皮帶輪部件之間傳輸的平帶，以將輸入側皮帶輪處的扭矩傳輸至輸出側的皮帶輪部件。輸出側皮帶輪部件包括第一平皮帶輪和第二平皮帶輪，第一平皮帶輪和第二平皮帶輪具有基本上相等的皮帶輪直徑，並設置於同一軸上，而且彼此相鄰。第一平皮帶輪連接至發動機附件的轉動軸，以便驅動轉動軸以給定的速比進行轉動，第二平皮帶輪連接至發動機附件的轉動軸，以便驅動轉動軸以比第一平皮帶輪的速比低的速比((轉動軸的rmp)/(平驅動皮帶輪的rmp))進行轉動。驅動系統還包括用於將平帶從第一平皮帶輪轉換到第二平皮帶輪或做相反轉換的皮帶移動裝置。
利用上面的結構，汽車發動機的曲軸處的扭矩通過輸入側皮帶輪、平帶和輸出側皮帶輪部件傳輸至發動機附件的轉動軸。在這段時間中，當通過皮帶移動裝置將輸出側皮帶輪部件上的平帶移動至第一平皮帶輪，扭矩就通過第一平皮帶輪傳輸至發動機附件的轉動軸，從而驅動轉動軸以給定的速比進行轉動。
另一方面，當輸出側皮帶輪部件上的平帶移動至第二平皮帶輪，扭矩就通過第二平皮帶輪傳輸至發動機附件的轉動軸。這時，第二平皮帶輪驅動轉動軸以比第一平皮帶輪的速比低的速比進行轉動。因此，例如即使在與第一平皮帶輪調節動力傳輸的情況相比，輸入側皮帶輪的rmp較高時，轉動軸的rmp也被限制在較小的程度。
現在，假設第一平皮帶輪調節情況中的速比與通常情況中的大約相等。例如，如果發動機附件是增壓器，當汽車發動機在高負荷下加速時，平帶移動到第一平皮帶輪，使得增壓器的轉動軸以和通常情況下的rmp基本相等的rmp轉動。結果，可以和以前一樣產生增壓器的增壓能力。另一方面，在其它發動機條件下，平帶被移動到第二平皮帶輪，使得增壓器的轉動軸以比通常情況下的rmp低的rmp轉動。因此，可以減小供給增壓器的驅動力的損失，而不需採用如通常使用的轉換速比類型的螺線管操作離合器。結果，就因此減小了燃料節約的降低。
對於諸如汽車空調的壓縮機或發電機的發動機附件，當在低發動機速率時將平帶移動至第一平皮帶輪，發動機附件的轉動軸保持和以前相等的rmp，仍然可以產生發動機附件的性能。另一方面，當在高發動機速率時將平帶移動至第二平皮帶輪，發動機附件的轉動軸受到抑制，使其不能增加rmp。同樣在這種情況下，可以減小供給發動機附件的驅動力的損失，並且因此減小了燃料節約的降低。也是在這種情況下，如果在低發動機速率過程中突然加速時，平帶移動至第二平皮帶輪，這有利於改進機器的加速性能。
在本發明的第二個方面中，可連接至發動機附件的轉動軸的平驅動皮帶輪取代在本發明的第一方面中的第一平皮帶輪，以便驅動轉動軸按給定速比進行轉動。同時獨立於發動機附件轉動軸的可轉動的平驅動脫離皮帶輪取代本發明的第一方面中的第二平皮帶輪。
有了上面的結構，當通過皮帶移動裝置將輸出側皮帶輪部件上的皮帶移動至平驅動皮帶輪，通過平驅動皮帶輪傳輸經皮帶傳輸的扭矩至發動機附件的轉動軸，從而驅動轉動軸以給出的速比進行轉動。
另一方面，當通過皮帶移動裝置將輸出側皮帶輪部件上的皮帶移動至平驅動脫離皮帶輪，通過平帶傳輸的扭矩驅動平驅動脫離皮帶輪進行轉動。此時，由於平驅動脫離皮帶輪獨立於發動機附件的轉動軸轉動，傳輸至平驅動脫離皮帶輪的扭矩不傳輸至發動機附件的轉動軸。換句話說，阻止了扭矩傳輸到發動機附件的轉動軸。
現在，假設在平驅動皮帶輪調節的情況下的速比與通常情況中的大約相等。例如，當發動機附件是增壓器時，汽車發動機在全負荷下加速時，將平帶移動到平驅動皮帶輪，使得增壓器的轉動軸以和通常情況下基本相等的rmp轉動。結果，可以和以前一樣產生增壓器的增壓能力。另一方面，在其它發動機條件下，平帶被移動到平驅動脫離皮帶輪，使增壓器的轉動軸停止轉動，。因此，可以減小給予增壓器的驅動力的損失，而不需使用如通常使用的開啟/關閉轉換類型的螺線管操作離合器。結果，就因此減小了燃料節約的降低。
依照上述本發明的第一方面，在將汽車發動機曲軸處的扭矩傳輸至發動機附件的轉動軸以驅動發動機附件的汽車發動機附件驅動系統中，通過皮帶移動裝置將平帶從第一平皮帶輪移動至第二皮帶輪，或反之亦然。其中平帶在與曲軸傳動連接的輸入側皮帶輪和由各自連接至發動機附件的轉動軸的第一和第二平皮帶輪組成的輸出側皮帶輪部件之間傳輸。因此，不需使用任何通常使用的螺線管操作離合器，利用給定的速比和較低速比之間的轉換，驅動發動機附件的轉動軸進行轉動。
結果，例如當發動機附件是增壓器時，在高負荷下發動機加速時，平帶移動至第一平皮帶輪，仍然產生增壓器的增壓能力。另一方面，在在其它發動機條件下，平帶移動至第二平皮帶輪以抑制增壓器的工作。因此可以減小供給增壓器的驅動力的損失，而不會引起重量、花費和動力損耗的增加，並因此抑制了機器發動機的燃料節約的降低。
對於諸如交流發電機或動力轉向泵的發動機附件，在低發動機速率下，平帶移動至第一平皮帶輪，使發動機附件的轉動軸保持在和以前相同的rmp。另一方面，在高發動機速率下，皮帶移動至第二平皮帶輪以抑制發動機附件的轉動軸增加其rmp。也在這種情況下，可以減小供給發動機附件的驅動力的損失，而不會引起重量、花費和動力損耗的增加，並因此抑制了機器發動機的燃料節約的降低。
依照本發明的第二方面，在汽車發動機附件驅動系統中，通過皮帶移動裝置將平帶從平驅動皮帶輪移動至平驅動脫離皮帶輪，或反之亦然。其中平帶在與曲軸傳動連接的輸入側皮帶輪和由安裝在發動機附件的轉動軸上的平驅動和平驅動脫離皮帶輪組成的輸出側皮帶輪部件之間傳輸。從而不需使用如通常使用的任何螺線管操作離合器，就可選擇性地提供或切斷傳輸至發動機附件的轉動軸的扭矩。
因此，例如當發動機附件是增壓器時，當發動機在高負荷下加速時，平帶移動至平驅動皮帶輪以以前一樣產生增壓器的增壓能力。另一方面，在在其它發動機條件下，平帶移動至平驅動脫離皮帶輪以阻止增壓器的啟動。因此可以減小供給增壓器的驅動力的損失，而不會引起重量、花費和動力損耗的增加，並因此抑制了機器發動機的燃料節約的降低。
圖1是橫截面圖，其示出了依照本發明的第一實施例的增壓器驅動系統的整體結構。
圖2是放大的橫截面圖，其示出了速比選擇器的結構。
圖3是示出了發動機的rmp和增壓器的轉動軸的rmp之間的特性關係的曲線圖。
圖4對應圖1，其示出了依照本發明的第二實施例的增壓器驅動系統的整體結構。
圖5對應圖2，其示出了開啟/關閉選擇器的結構。
圖6是曲線圖，其示出了隨著皮帶的移動第一轉動軸的rmp的變化。
圖7示意性示出了依照本發明的第三實施例的發動機附件驅動系統的布局圖。
圖8是縱向橫截面示意圖，其示出了發動機附件皮帶驅動系統的輸出側皮帶輪部件和蛇形帶驅動系統(Serpentine Belt Driving System)的帶筋皮帶輪之間的關係。
圖9是對應圖3的曲線圖，其示出了發動機的rmp和每個發動機附件的的轉動軸的rmp之間的特性關係。
圖10是橫截面圖，其示出了固定嚙合類型的增壓器驅動系統的基本結構。
圖11是對應圖3的曲線圖，其示出了在固定嚙合類型的增壓器驅動系統中，發動機的rmp和增壓器的轉動軸的rmp之間的特性關係。
具體實施例方式
以下，參照附圖將給出本發明的實施例的描述。
實施例1圖1給出了依照本發明的第一實施例的增壓器驅動系統的整體結構。該系統是利用發動機10的曲軸11處的扭矩來驅動作為汽車發動機附件的增壓器130a。
增壓器130a是羅茨類型，其具有一對在機殼133中的羅茨轉子136和136，並設置於進氣系統(intake system)之內，該進氣系統從機器的空氣過濾器通向發動機10的進氣部分，儘管它們沒有被示出。兩個羅茨轉子136和136中的一個裝配於第一轉動軸131a上以用於整體轉動。第一轉動軸131a是轉動軸，其一端(圖1中的左端)向外延伸出機殼133。另一個轉子136裝配於第二轉動軸132之上以用於整體轉動。第二轉動軸132與第一轉動軸131a平行設置。轉動軸131a和132都通過兩個軸承137和137各自可轉動地支撐於機殼133的外壁和內壁134。一對固定嚙合同步齒輪135和135分別裝配於轉動軸131a和132之上以用於整體轉動，其允許轉子136和136以相同的速率以相反的方向轉動。
在該實施例中，平帶驅動系統20設置於扭矩傳輸路徑中，該扭矩傳輸路徑從汽車發動機10的曲軸11通向增壓器130a的第一轉動軸131a。
平帶驅動系統20包括與曲軸11耦合用於整體轉動的曲軸皮帶輪(輸入側皮帶輪)30、裝配於第一轉動軸131a上的輸出皮帶輪部件(輸出側皮帶輪部件)40和在曲軸皮帶輪30和輸出皮帶輪部件40之間傳送的平帶70。
曲軸皮帶輪30在兩個軸端具有分別鄰接曲軸皮帶輪30上的平帶70側面的圓周凸緣31和31。兩個凸緣31和31之間設置的軸向尺寸大於平帶70寬度的兩倍。
輸出皮帶輪部件40包括是平皮帶輪的第一皮帶輪(第一平皮帶輪)50和是平皮帶輪的第二皮帶輪(第二平皮帶輪)60。兩個第一和第二皮帶輪50和60都同軸相鄰設置，並以小於平帶70寬度的距離彼此間隔開。第一和第二皮帶輪50和60具有和曲軸皮帶輪30相同的皮帶輪尺寸，並因此和曲軸皮帶輪30以同一速度轉動。每個皮帶輪50和60和平帶70的接觸表面的軸向尺寸基本上和平帶70的寬度相等。對應於輸出皮帶輪部件40的兩個軸端的皮帶輪50和60的軸端具有分別鄰接輸出皮帶輪部件40上的平帶70側面的圓周凸緣51和61。第一皮帶輪50一側(在圖1中的右側)上的凸緣51基本上和設置在發動機10一側(在圖1中的右側)上的曲軸皮帶輪30的凸緣31位於同一平面，同時，第二皮帶輪60一側(在圖1中的左側)上的凸緣61基本上和設置在發動機10相對一側(在圖1中的左側)上的曲軸皮帶輪30的凸緣31位於同一平面。
第一皮帶輪50具有穿過增壓器130a的機殼133的圓柱形輪轂52，並通過設置於輪轂52的兩個軸端的兩個軸承53和53相對轉動地支撐於第一轉動軸131a上。具有大於第一皮帶輪50的齒輪節徑的大齒輪54裝配於輪轂52在機殼133內部的端部，以允許和第一皮帶輪50一起作整體轉動。另一方面，較小齒輪55的節徑小於大齒輪54，並與大齒輪54固定嚙合，其裝配於位於機殼133的內壁134和外壁之間的第二轉動軸132的端部，以允許和第二轉動軸132一起作整體轉動。該齒輪設置允許第一轉動軸131a以比第一皮帶輪50高的速度轉動。因此，當通過第一皮帶輪50驅動轉動時，第一轉動軸131a以比發動機10的rmp高的rmp轉動。使用從第一皮帶輪50通向第一轉動軸131a的傳輸路徑的速比對車輛進行加速。
第二皮帶輪60裝配於第一轉動軸131a之上，以用於整體轉動，其允許第一轉動軸131a和第二皮帶輪60以相同的速率轉動。因此，當第二皮帶輪60轉動時，驅動第一轉動軸131a使其以與發動機10的rmp相同的rmp開始轉動。從第二皮帶輪60通向第一轉動軸131a的傳輸路徑的速比小於上述對車輛進行加速的速比，其用於恆定速度運行。
平帶驅動系統20也包括作為皮帶移動裝置的速比選擇器80，其用於將輸出皮帶輪部件40上的平帶70從第一皮帶輪50移動到第二皮帶60，或反之亦然。
更具體的，如在圖2中詳細給出的，速比選擇器80具有朝著曲軸皮帶輪30和輸出皮帶輪部件40之間的平帶70的松邊跨(slack-sidespan)的外表面設置的支撐軸81，以與增壓器130a的第一和第二轉動軸131a和132平行延伸。柱狀擺動構件82鬆弛地設置於支撐軸81的周圍。柱狀擺動構件82的布置使其在與平帶70的松邊跨的表面基本平行的平面內擺動，這是通過穿過支撐軸81設置的樞軸銷83來實現，該樞軸銷的方向垂直於支撐軸81的軸，並與第一和第二轉動軸131a和132的橫向方向垂直(在圖2中的垂直方向)。通過擺動構件82上的軸承84可轉動地裝配張力輪85。張力輪85由具有在兩個軸端延伸的凸緣86和86的平皮帶輪形成。在張力輪85的兩個凸緣86和86之間設置的軸向尺寸略大於平帶70的寬度。
此外，支撐軸81以懸臂的形式連接到搖臂87的搖擺端，從而可以靠近或遠離平帶70的松邊跨。搖臂87依次連接到偏置構件(未示出)以推動搖臂87作角運動，使得張力輪85推動平帶70的松邊跨，從而給平帶70施加張力。
操縱杆88從擺動構件82延伸，以通過擺動樞軸銷83周圍的擺動構件82來擺動操作張力輪85。通過這種設置，張力輪85可以在高速比位置和低速比位置之間轉換。高速比位置是當張力輪85上朝向第一皮帶輪50的軸向一側(圖2中的右側部分，下文稱作第一皮帶輪側部)與朝向第二皮帶輪60的軸向另一側(圖2中的左側部分，下文稱作第二皮帶輪側部)相比，在皮帶運動的方向上更靠近平帶70的松邊跨的後側時張力輪85的位置。如在圖2中的虛線示出的，低速比位置指張力輪85的第二皮帶輪側部與第一皮帶輪側部相比，在皮帶運動的方向上更接近平帶70的松邊跨的後側時張力輪85的位置。
在張力輪85的高速比位置上，在與平帶70接觸的表面上的張力輪85的運轉方向相對皮帶的運動方向朝著第一皮帶輪50傾斜。因此，對平帶70施加壓力，並使其向著第一皮帶輪50移動，由此平帶70完全地移向第一皮帶輪50。另一方面，當張力輪85位於低速比位置時，在與平帶70接觸的表面上的張力輪85的運轉方向相對皮帶的運動方向朝著第二皮帶輪60傾斜。從而對平帶70施加壓力，並使其向著第二皮帶輪60移動，由此平帶70完全地移向第二皮帶輪60。
平帶驅動系統20也與驅動裝置90和控制裝置100連接。驅動裝置90驅動操縱杆88以允許張力輪85的擺動。控制裝置100基於諸如汽車發動機10的油門開度和rmp的參數來確定駕駛者要使增壓器130a增壓的必要程度，並基於上述確定結果控制驅動裝置90。比如，當確定發動機處於全負荷條件下，並且駕駛者具有加速意圖時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85傾斜至高速比位置，從而驅動增壓器130a的第一轉動軸131a在高rmp下轉動。另一方面，當確定到不是這種情況時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許張力輪85傾斜至低速比位置，從而驅動增壓器130a的第一轉動軸131a在比高速比位置中的rmp低的低rmp下轉動。
參照如圖3中給出的電動機rmp和增壓器130a的第一轉動軸131a的rmp之間的特性關係曲線，來說明具有上述結構的平帶驅動系統20的操作。在該圖中，經過原點的兩條線表示當速比選擇器80分別在高速比位置和低速比位置之間轉換時的特性。
例如，在汽車由完全停止到突然啟動時，如果控制裝置100確定駕駛者在全負荷下加速機器，就控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85傾斜至高速比位置。然後，平帶70從第二皮帶輪60移動至第一皮帶輪50，並由此將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到第一皮帶輪50。結果，驅動第一轉動軸131a以比發動機10高的高rmp轉動。因此增壓器130a能產生它的增壓能力進入完全運轉。
其後，當機器基本上以恆定速率運轉時，控制裝置100確定發動機10處於低負荷，或即使在發動機處於高負荷時，駕駛者也不加速機器，就控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85從高速比位置傾斜至低速比位置。然後，平帶70從第一皮帶輪50移動至第二皮帶輪60，並由此將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到第二皮帶輪60。結果，驅動第一轉動軸131a以與發動機10相等的rmp轉動。因此可以抑制增壓器130a的增壓能力。
下面，當控制裝置100再次確定發動機處於高負荷，並且駕駛者使汽車加速，它控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85從低速比位置傾斜至高速比位置。然後，平帶70從第二皮帶輪60移動至第一皮帶輪50，並由此再次將發動機10的曲軸11處的扭矩傳輸到第一皮帶輪50。結果，驅動第一轉動軸131a以比發動機10高的高rmp轉動。因此增壓器130a能再次產生它的增壓能力進入完全運轉。
如上所述，在用於將汽車發動機10的曲軸11處的扭矩傳輸到增壓器130a的第一轉動軸131a的該實施例的平帶驅動系統20中，平帶70在與曲軸11連接的曲軸皮帶輪30和由分別與增壓器130a的第一轉動軸131a連接的第一和第二皮帶輪50和60組成的輸出皮帶輪部件40之間傳輸。依照該實施例，平帶70通過速比選擇器80從第一皮帶輪50移動到第二皮帶輪60，反之亦然。結果，可以驅動增壓器130a的第一轉動軸131a的轉動在用於加速的速比和用於較低恆定速率的速比之間進行轉換。
此外，發動機10在高負荷下加速時，平帶70移動到第一皮帶輪50從而依舊產生增壓器130a的增壓能力進入完全運轉。另一方面，當不是這種情況時，平帶70移動至第二皮帶輪60以抑制增壓器130a的運轉。因此不同於以前，不需使用任何螺線管操作離合器，就可以減小增壓器130a的驅動力的損失，並且可以抑制機器發動機的燃料節約的降低。所以，可以增進燃料節約，而不會引起重量、費用和能量消耗的增加，也不會防礙增壓器130a的加速性能。
在該實施例中，當速比選擇器80轉換到高速比側時，增壓器130a的第一轉動軸131a的rmp變得比發動機10的rmp高，而當速比選擇器80轉換到低速比側時，增壓器130a的第一轉動軸131a的rmp變為與發動機10的rmp相等。但是在該實施例中，高速比和低速比之間的關係是相對的，因此下述情況也是可能的，例如，設置高和低速比，使得在兩個速比下第一轉動軸131a的rmp都大於發動機的rmp，或者相反的情況，即在兩個速比下第一轉動軸131a的rmp都小於發動機的rmp。
儘管該實施例中所述的發動機附件是增壓器130a，本發明也可以應用於其它的發動機附件。
實施例2圖4示出了依照本發明的第二實施例的增壓器驅動系統的整體結構。與第一實施例中的相同的部件以相同的參考數字表示。
在該實施例中，驅動系統20的輸出皮帶輪部件40由驅動皮帶輪50和導輪60組成。驅動皮帶輪50是用於傳輸動力的平皮帶輪，其裝配於增壓器130a的第一轉動軸131a上以進行整體轉動。導輪60是用於脫離驅動的平皮帶輪，其設置於驅動皮帶輪50的增壓器130a一側(右側)，可相對於第一轉動軸131a轉動。當驅動皮帶輪50轉動時，第一轉動軸131a以和驅動皮帶輪50相等的速度轉動，從而以和發動機10的rmp相等的rmp進行轉動。另一方面，當導輪60轉動時，第一轉動軸131a進入相對於導輪60的轉動狀況，也就是進入阻止驅動其進行轉動的狀況。
此外，該實施例的速比選擇器作為開啟/關閉選擇器，其用於接通/切斷傳輸到增壓器130a的第一轉動軸131a的扭矩。
更具體的，如在圖5中經放大詳細給出的，開啟/關閉選擇器80的張力輪85的設計使得其可以在開啟位置和關閉位置之間擺動。開啟位置是當張力輪85在驅動皮帶輪50的一側(圖5中的左側)與它的導輪60一側(圖5中的右側)相比，相對於皮帶運動的方向更靠後時張力輪85位置。關閉位置是當張力輪85的導輪60一側比其在驅動皮帶輪50一側相對於皮帶運動的方向更靠後時張力輪85的位置。當張力輪85傾斜至開啟位置，與平帶70接觸的表面上的張力輪85的運轉方向從而相對皮帶的運動方向朝著驅動皮帶輪50一側(圖5中的左側)傾斜，以引導平帶70向著驅動皮帶輪50移動。結果，平帶70完全移動至驅動皮帶輪50。另一方面，當張力輪85傾斜至關閉位置，在與平帶70接觸的表面上的張力輪85的運轉方向從而相對皮帶的運動方向朝著導輪60一側(圖5中的右側)傾斜，以引導平帶70向著導輪60移動。結果，平帶70完全移動至導輪60。
此外，當控制裝置100確定例如發動機10處於全負荷下，並且駕駛者加速機器，它控制驅動裝置90以允許開啟/關閉選擇器80的張力輪85傾斜至開啟位置，以驅動增壓器130a的第一轉動軸131a進行轉動。當確定不是這種情況時，它控制驅動裝置90以允許張力輪85傾斜至關閉位置，從而停止驅動第一轉動軸131a進行轉動。
下面，說明具有上述結構的增壓器驅動系統20的操作。
例如，在機器由完全停止到突然啟動時，如果控制裝置100確定駕駛者在全負荷下加速機器，它控制驅動裝置90以允許開啟/關閉選擇器80的張力輪85傾斜至開啟位置。然後，平帶70從導輪60移動至驅動皮帶輪50，並由此將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到驅動皮帶輪50。結果，驅動第一轉動軸131a進行轉動。因此增壓器130a能產生它的增壓能力。
其後，當機器基本上以恆定速率運轉時，控制裝置100確定發動機10處於低負荷，或即使在發動機處於高負荷時，駕駛者也不加速機器，就控制驅動裝置90以允許開啟/關閉選擇器80的張力輪85從開啟位置傾斜至關閉位置。然後，平帶70從驅動皮帶輪50移動至導輪60，並由此將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到導輪60。這停止驅動增壓器130a的第一轉動軸131a進行轉動。因此可以消除增壓器130a的驅動力的損失。
接下來，當控制裝置100再次確定發動機處於高負荷下，並且駕駛者加速汽車，它控制驅動裝置90以允許開啟/關閉選擇器80的張力輪85從關閉位置傾斜至開啟位置。然後，平帶70從導輪60移動至驅動皮帶輪50，並由此再次將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸30和平帶70傳輸到驅動皮帶輪50。結果，驅動增壓器130a的第一轉動軸131a進行轉動。因此增壓器130a能再次產生它的增壓能力。
參照圖6的圖表，其示出了在驅動系統20的曲軸皮帶輪30具有和驅動皮帶輪50和導輪60相等的直徑，並且將曲軸皮帶輪30的轉速設置在950rmp的情況下，當運轉平帶70從轉速為950rmp的導輪60移至不轉動的0rmp的驅動皮帶輪50時，驅動皮帶輪50的rmp的變化。由圖表可以看出驅動皮帶輪的轉動速率從0rmp非常適度地變化至950rmp。由此可以推斷出，儘管平帶70和驅動皮帶輪50在不同速率下存在接觸，由皮帶-皮帶輪接觸產生的噪音也較小。這可能是因為對平帶70持續施加了基本恆定的張力。換句話說，在平帶70上沒有突然的張力改變，這意味著由於這種突然的張力改變而導致的皮帶壽命縮短不大可能出現。
下面對上述驅動系統20和裝備有螺線管操作離合器的常規驅動系統進行比較說明。在常規系統中，連續處於開啟位置時的能量消耗通常是40W到60W。在該實施例的系統中，當使用螺線管作為驅動裝置90時，能量消耗是大約0.2W到大約1.0W。同時常規系統的重量是1.5kg到2.2kg，該實施例系統的重量是常規系統重量的一半或更少。如果常規系統的成本指數為100，該實施例系統的成本指數為40。
如上所述，在將汽車發動機10的曲軸11處的扭矩傳輸到增壓器130a的第一轉動軸131a以進行轉動的該實施例的驅動系統20中，平帶70在曲軸11上的曲軸皮帶輪30和由連接至第一轉動軸131a和相對於第一轉動軸131a可轉動的導輪60組成的驅動皮帶輪50組成的輸出皮帶輪部件40之間傳輸。依照該實施例，平帶70通過開啟/關閉選擇器80從驅動皮帶輪50移動至導輪60，或反之亦然。結果，不需使用任何常規採用的螺線管操作離合器，就可以提供或阻止到達增壓器130a的第一轉動軸131a的扭矩傳輸。
因此，發動機10在高負荷下加速時，平帶70移動到驅動皮帶輪50，仍然產生增壓器130a的增壓能力。另一方面，當不是這種情況時，平帶70移動至導輪60，從而不驅動增壓器130a。因此可以減小增壓器130a的驅動力的損失，並且可以抑制機器發動機的燃料節約的降低。結果，可以獲得和第一實施例相同的效果。
在該實施例中，當開啟/關閉選擇器80處於開啟位置時，增壓器130a的第一轉動軸131a的rmp變得和發動機rmp相等。然而，當開啟/關閉選擇器80處於開啟位置時，如果需要，也可相對發動機rmp對第一轉動軸131a的rmp進行自行設置。
儘管該實施例中所述的發動機附件是增壓器130a，本發明也可以應用於其它的發動機附件。
實施例3圖7示意性給出了依照本發明的第三實施例的汽車發動機附件驅動系統的布局圖。在該實施例中，使用蛇形帶驅動系統120和平帶驅動系統20。在蛇形帶驅動系統120中，發動機10的曲軸11處的扭矩通過單獨的動力傳輸皮帶傳輸到多個發動機附件130b到130d。
首先說明蛇形帶驅動系統120。該驅動系統120包括可轉動支撐於支撐軸113的帶筋皮帶輪110，帶筋皮帶輪138b整體可轉動地連接至發電機130b的轉動軸131b，該發電機作為發動機的附件，帶筋皮帶輪138c整體可轉動地連接至動力轉向泵130c的轉動軸131c，該動力轉向泵作為發動機的附件，而且帶筋皮帶輪138d整體可轉動地連接至汽車空調壓縮機130d的轉動軸131d，該汽車空調作為發動機的附件。帶筋皮帶121作為上面提到的動力傳輸皮帶，其圍繞帶筋皮帶輪110、138b到138d傳輸。此外，張緊輪122設置在帶筋皮帶輪110和發電機130b的帶筋皮帶輪138b之間的帶筋皮帶121的松邊跨上，以推動松邊跨，從而對帶筋皮帶121施加張力。
此外，在該實施例中，在從發動機10的曲軸11通向蛇形帶驅動系統120的帶筋皮帶輪110的扭矩傳輸路徑上提供了平帶驅動系統20。
平帶驅動系統20包括由連接至曲軸11用於整體轉動的平皮帶輪形成的曲軸皮帶輪(輸入側皮帶輪)30，設置在蛇形帶驅動系統120的帶筋皮帶輪110的一側的輸出皮帶輪部件(輸出側皮帶輪部件)40，和在曲軸30和輸出皮帶輪部件40之間傳輸的平帶70。
更具體的，曲軸皮帶輪30在兩個軸端分別具有鄰接曲軸皮帶輪30上的平帶70側面的圓周凸緣31和31。如在圖8中示意給出的，輸出皮帶輪部件40由第一皮帶輪50和第二皮帶輪60組成，第一皮帶輪50和第二皮帶輪60是具有相等直徑的平皮帶輪，並且裝配在蛇形帶驅動系統120的帶筋皮帶輪110的同一軸上。設置第一皮帶輪50，使其臨近於帶筋皮帶輪110(圖8中輸出皮帶輪部件40的左側)，同時將第二皮帶輪60相對於第一皮帶輪50設置於帶筋皮帶輪110的相對一側上(圖8中輸出皮帶輪部件40的右側)。
每個第一和第二皮帶輪50和60和平帶70的接觸表面的寬度基本上和平帶70的寬度相等。對應於輸出皮帶輪部件40的兩個軸端的皮帶輪50和60的軸端分別具有鄰接於輸出皮帶輪部件40上的平帶70的側面的圓周凸緣51和61。第一皮帶輪50一側的凸緣51基本上和設置在發動機10一側的曲軸皮帶輪30的凸緣31位於同一平面，同時，第二皮帶輪60一側的凸緣61基本上和設置在發動機10相對一側的曲軸皮帶輪30的凸緣31位於同一平面。
第一和第二皮帶輪50和60具有用於穿過帶筋皮帶輪110的軸的圓柱形輪轂52和62。第一皮帶輪50的輪轂52通過軸承(未示出)相對可轉動地裝配於第二皮帶輪60的輪轂62之上。大齒輪54裝配於朝著帶筋皮帶輪110設置的輪轂52的端部。第二皮帶輪60的輪轂62通過軸承(未示出)相對可轉動地裝配於帶筋皮帶輪110的支撐軸113上。齒輪節徑小於第一皮帶輪50的大齒輪54的小齒輪64裝配於朝著帶筋皮帶輪110設置的輪轂62的端部，並對其設置使其與大齒輪54相鄰。此外，在第一皮帶輪50的輪轂52上，通過未示出的軸承，帶筋皮帶輪110上的輪轂111相對可轉動地裝配於第一皮帶輪50。在裝配大小齒輪54和64的同一側的輪轂111的端部，與小齒輪64軸向相對，裝配有和第一皮帶輪50的大齒輪54直徑相同的大齒輪112。
在第一皮帶輪50的大齒輪54附近，設置第二皮帶輪60的小齒輪64和帶筋皮帶輪110的大齒輪112與高速比齒輪組56和低速比齒輪組65，使其徑向相對，其間插入支撐軸113。高速比齒輪組56的結構使得與第一皮帶輪50的大齒輪54固定嚙合的小齒輪58整體可轉動地連接至小齒輪59，該小齒輪59與帶筋皮帶輪110的大齒輪112固定嚙合。此外，高速比齒輪組56可轉動地支撐於與支撐軸113平形設置的軸向構件57。採用這種構造，帶筋皮帶輪110可以與第一皮帶輪50相等的速率轉動。結果，仍然可以驅動發動機附件130b到130d的轉動軸131b到131d，使其以和發動機10的rmp相等的速比進行轉動。另一方面，低速比齒輪組65的結構使得與第二皮帶輪60的小齒輪64固定嚙合的大齒輪67整體可轉動地連接至小齒輪68，該小齒輪68與帶筋皮帶輪110的大齒輪112固定嚙合。此外，低速比齒輪組65可轉動地支撐於與支撐軸113平形設置的軸向構件66。採用這種構造，帶筋皮帶輪110能以與第二皮帶輪60相等的速率轉動。結果，發動機附件130b到130d的轉動軸131b到131d可以被驅動以比發動機10的rmp低的rmp進行轉動。
驅動系統20也包括作為皮帶移動裝置的速比選擇器80，其用於將輸出皮帶輪部件40上的平帶70從第一皮帶輪50移動到第二皮帶60，或反之亦然。速比選擇器80具有和第一實施例中(見圖2)的選擇器相同的結構，其中張力輪85在移動平皮帶輪70到第一皮帶輪50的高速比位置和移動平皮帶輪70到第二皮帶輪60的低速比位置之間擺動。
當發動機10的rmp較低時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85傾斜至高速比位置，從而驅動附件130b到130d的轉動軸131b到131d以給定rmp轉動。另一方面，當發動機10的rmp較高時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許張力輪85傾斜至低速比位置，從而驅動附件130b到130d的轉動軸131b到131d以低於高速比位置的rmp的rmp轉動。
下面，參照圖9的特性圖說明具有上述結構的發動機附件驅動系統的運行。在該圖中，經過原點的兩條線表示當速比選擇器80分別轉換到高速比位置和低速比位置時的特性。
當發動機10的rmp較低時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85傾斜至高速比位置。然後，平帶70從第二皮帶輪60轉換至第一皮帶輪50，從而將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到第一皮帶輪50。結果，驅動發動機附件130b到130d的轉動軸131b到131d，使其以和之前相同的rmp進行轉動。因此，附件130b到130d可以產生如以前的它們的增壓能力。
其後，當發動機10的rmp變高時，控制裝置100控制驅動裝置90以允許速比選擇器80的張力輪85從高速比位置傾斜至低速比位置，然後，平帶70從第一皮帶輪50轉換至第二皮帶輪60，從而將發動機10的曲軸11處的扭矩通過曲軸皮帶輪30和平帶70傳輸到第二皮帶輪60。結果，相對發動機10，發動機附件130b到130d的轉動軸131b到131d的速比變得較低。因此，供給附件130b到130d的驅動力的損失將變得較小。
如上所述，在將汽車發動機10的曲軸11處的扭矩傳輸到蛇形帶驅動系統120的多個附件130b到130d的轉動軸131b到131d從而驅動附件130b到130d的該實施例的汽車發動機附件驅動系統中，平帶70在傳動連接至曲軸11的曲軸皮帶輪30和輸出皮帶輪部件40之間傳輸，該輸出皮帶輪部件由都連接至蛇形帶驅動系統120的帶筋皮帶輪110的第一皮帶輪50和第二皮帶輪60組成。依照該實施例，通過速比選擇器80使平帶70從第一皮帶輪50轉換至第二皮帶輪60，或反之亦然。因此，不需使用任何常規採用的螺線管操作離合器，可以驅動附件130b到130d的轉動軸131b到131d轉動，使其能夠在低速行車過程中的低速比和高速行車過程中的高速比之間進行轉換。
因此，當汽車低速行駛時，平帶70移動到驅動皮帶輪50，仍然產生附件130b到130d的增壓能力。另一方面，當汽車高速行駛時，平帶70移動至第二皮帶輪60，從而減小供給附件130b到130d的驅動力的損失，而不會引起重量、成本和動力消耗的增加，並且可以抑制汽車發動機的燃料節約的降低。
在該實施例中，當速比選擇器80處於高速比位置時，以和以前相同的rmp驅動附件130b到130d的轉動軸131b到131d進行轉動。然而，可以根據附件的類型、能力或其它條件來單獨設置對於發動機的附件的速比。
儘管該實施例所述的驅動系統結合了通過單獨動力傳輸皮帶的驅動多個附件130b到130d的蛇形帶驅動系統120，本發明也可以應用於不具有這種蛇形帶驅動系統120的任何發動機附件皮帶驅動系統。
儘管該實施例說明了附件是發電機130b、動力轉向泵130c和汽車空調壓縮機130d，本發明也適用於其他汽車發動機附件。
工業適用性如上所述，依照本發明的發動機皮帶驅動系統可以減小給予附件的驅動力的損失，而不會引起重量、成本和動力消耗的增加，並由此抑制了燃料節約的降低。因此它適用於汽車發動機，並且在自動車輛領域中是有益的。
權利要求
1.一種汽車發動機附件驅動系統，在其中將汽車發動機的曲軸處的扭矩傳輸至發動機附件的轉動軸以驅動發動機附件，所述驅動系統包括傳動連接至曲軸的輸入側皮帶輪；包括第一平皮帶輪和第二平皮帶輪的輸出側皮帶輪部件，所述第一平皮帶輪和所述第二平皮帶輪具有基本相等的皮帶輪直徑，並設置於同一軸上，而且彼此相鄰，所述第一平皮帶輪連接至發動機附件的轉動軸來驅動轉動軸以給定速比進行轉動，所述第二平皮帶輪連接至發動機附件的轉動軸來驅動轉動軸以比所述第一平皮帶輪的速比低的速比進行轉動；在輸入側皮帶輪和輸出側皮帶輪之間傳輸的平帶，以將輸入側皮帶輪處的扭矩傳輸至輸出側皮帶輪部件；以及用於將平帶從所述第一平皮帶輪移動到所述第二平皮帶輪、或做相反移動的皮帶移動裝置。
2.一種汽車發動機附件驅動系統，在其中將汽車發動機的曲軸處的扭矩傳輸至發動機附件的轉動軸以驅動發動機附件，所述驅動系統包括傳動連接至曲軸的輸入側皮帶輪；包括平驅動皮帶輪和平驅動脫離皮帶輪的輸出側皮帶輪部件，所述平驅動皮帶輪和所述平驅動脫離皮帶輪具有基本相等的皮帶輪直徑，並設置於同一軸上，而且彼此相鄰，所述平驅動皮帶輪連接至發動機附件的轉動軸以驅動轉動軸進行轉動，所述平驅動脫離皮帶輪可獨立於發動機附件的轉動曲軸轉動；在輸入側皮帶輪和輸出側皮帶輪之間傳輸的皮帶，以將輸入側皮帶輪處的扭矩傳輸至輸出側皮帶輪部件；以及用於將平帶從平驅動皮帶輪轉換到平驅動脫離皮帶輪、或做相反移動的皮帶移動裝置。
全文摘要
在用於將汽車發送機(10)的曲軸(11)處的扭矩傳輸至增壓器(發動機附件)(130a)的平帶驅動系統(20)中，由第一平皮帶輪(50)和第二平皮帶輪(60)構成的輸出皮帶輪部件(40)連接至增壓器(130a)的轉動軸(131a)。平帶(70)在輸出皮帶輪部件(40)和曲軸(11)的曲軸皮帶輪(30)之間傳輸，通過速比選擇器(80)將平帶(70)從第一平皮帶輪(50)移動至第二平皮帶輪(60)，或反之亦然。由此可以驅動轉動軸(131a)隨著在加速過程中的高速比和恆定速率運行過程中的低速比之間的轉換進行轉動。結果，不用使用引起重量、花費和動力消耗增加的部件，比如螺線管操作離合器，增壓器(130a)就可以實現其能力進入完全運行，而且同時抑制了燃料節約的降低。
文檔編號F16H13/04GK1576085SQ200410050090
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月2日 優先權日2003年7月3日
發明者宮田博文 申請人:阪東化學株式會社