汽车发动机附件驱动系统.pdf

在用于将汽车发送机(10)的曲轴(11)处的扭矩传输至增压器(发动机附件)(130a)的平带驱动系统(20)中，由第一平皮带轮(50)和第二平皮带轮(60)构成的输出皮带轮部件(40)连接至增压器(130a)的转动轴(131a)。平带(70)在输出皮带轮部件(40)和曲轴(11)的曲轴皮带轮(30)之间传输，通过速比选择器(80)将平带(70)从第一平皮带轮(50)移动至第二平皮带轮(60)，或反之亦然。由此可以驱动转动轴(131a)随着在加速过程中的高速比和恒定速率运行过程中的低速比之间的转换进行转动。结果，不用使用引起重量、花费和动力消耗增加的部件，比如螺线管操作离合器，增压器(130a)就可以实现其能力进入完全运行，而且同时抑制了燃料节约的降低。

1、  一种汽车发动机附件驱动系统，在其中将汽车发动机的曲轴处的扭矩传输至发动机附件的转动轴以驱动发动机附件，所述驱动系统包括：
传动连接至曲轴的输入侧皮带轮；
包括第一平皮带轮和第二平皮带轮的输出侧皮带轮部件，所述第一平皮带轮和所述第二平皮带轮具有基本相等的皮带轮直径，并设置于同一轴上，而且彼此相邻，所述第一平皮带轮连接至发动机附件的转动轴来驱动转动轴以给定速比进行转动，所述第二平皮带轮连接至发动机附件的转动轴来驱动转动轴以比所述第一平皮带轮的速比低的速比进行转动；
在输入侧皮带轮和输出侧皮带轮之间传输的平带，以将输入侧皮带轮处的扭矩传输至输出侧皮带轮部件；以及
用于将平带从所述第一平皮带轮移动到所述第二平皮带轮、或做相反移动的皮带移动装置。

2、  一种汽车发动机附件驱动系统，在其中将汽车发动机的曲轴处的扭矩传输至发动机附件的转动轴以驱动发动机附件，所述驱动系统包括：
传动连接至曲轴的输入侧皮带轮；
包括平驱动皮带轮和平驱动脱离皮带轮的输出侧皮带轮部件，所述平驱动皮带轮和所述平驱动脱离皮带轮具有基本相等的皮带轮直径，并设置于同一轴上，而且彼此相邻，所述平驱动皮带轮连接至发动机附件的转动轴以驱动转动轴进行转动，所述平驱动脱离皮带轮可独立于发动机附件的转动曲轴转动；
在输入侧皮带轮和输出侧皮带轮之间传输的皮带，以将输入侧皮带轮处的扭矩传输至输出侧皮带轮部件；以及
用于将平带从平驱动皮带轮转换到平驱动脱离皮带轮、或做相反移动的皮带移动装置。

汽车发动机附件驱动系统
技术领域
本发明涉及用于将汽车发动机曲轴处的扭矩传输至发动机附件的驱动系统，所述附件包括增压器、用于汽车空调的压缩机和发电机，更具体的，本发明涉及在汽车发动机的加速和燃料消耗性能之间寻求平衡的措施。
背景技术
如图10所示，给出了利用发动机曲轴处的扭矩驱动增压器的持续啮合类型的已知驱动系统的例子。曲轴皮带轮(未示出)作为输入构件连接至发动机曲轴，带筋皮带轮203作为输出构件连接至增压器201的转动轴202，带筋皮带204在曲轴皮带轮和带筋皮带轮203之间传输。在该系统中，通过带筋皮带204传输曲轴处的扭矩至转动轴202使转动轴202转动，从而驱动增压器201。
增压器通常提供发动机全负荷条件下的预定量的增压。如在图11中给出的，在连续接合类型驱动系统的增压器201中，转动轴的转速(增压器rmp)与曲轴转速(发动机rmp)的比率，也就是速比是恒定的(也就是等于(曲轴皮带轮直径)/(带筋皮带轮直径))。这就是说在低发动机负荷时，增压量会过度，并且该过量带来对驱动增压器201的动力损失，导致了燃料节约的降低。更具体的，在正常驱动条件下，发动机很少有可能落入全负荷环境，由此就突出了燃料节约的问题。
作为解决该问题的技术，已知的一种在专利文献1(日本未审查专利申请No.9-13979)中给出。在这种技术中，在从曲轴通向增压器的转动轴的扭矩传输路径中设置开启/关闭类型的螺线管操作离合器，从而在低发动机负荷条件下，切断传输至增压器的扭矩以阻止增压器的启动。
可选择的，在专利文献2(日本未审查专利申请No.6-257461)中也给出了一种已知技术。其中在扭矩传输路径中平行设置两个螺线管操作离合器，一个用于低速比，另一个用于高速比。利用这种技术，在低负荷时，接通用于低速比的离合器，以保持转动轴的rmp较低。只有当发动机扭矩是必需的时候，开启用于高速比的离合器，以使转动轴的rmp较高。
与增压器不同，诸如用于汽车空调的压缩机和发电机的附件即使在低发动机rmp下，例如在空转速率时，也需要显示出一定水平的功能。另一方面，当在实际运行过程中发动机rmp变得较高时，驱动这些附件的rmp比需要的rmp高(驱动动力造成浪费)，由此降低了燃料节约。因此，也如在上述专利文献2所述，通过对高速比和低速比有选择地使用两个螺线管操作离合器来驱动附件，这已经为人所知。
可是，上面的技术由于增加了螺线管操作离合器或离合器，带来了驱动装置的重量、成本和动力消耗增加的问题。
发明内容
本发明已经考虑到前述内容，并给出一种将曲轴处的扭矩传输到包括增压器和交流发电机的附件的汽车发动机附件驱动系统。本发明的首要目的是使用重量轻、花费低和没有动力消耗的皮带驱动系统，而不使用任何引起重量、花费和动力消耗增加的部件，比如螺线管操作离合器，以防止燃料节约的降低，同时确保这些附件全面表现它们的功能。
为达到上述目的，在本发明中，在曲轴上装配输入侧皮带轮，在发动机附件的驱动轴上同轴装配用于通常运行的输出侧平皮带轮和用于低速比运行或空转操作的另一个输出侧平皮带轮，在输入侧皮带轮和输出侧平皮带轮组之间传输的皮带在皮带的横向方向上移动，从而允许从机器发动机到机器附件的动力传输模式的转换。
更具体的，本发明的第一方面给出了汽车发动机附件驱动系统，其中将汽车发动机的曲轴处的扭矩传输至发动机附件的转动轴以驱动发动机附件。
上面的驱动系统包括：传动连接至曲轴的输入侧皮带轮；装配于发动机附件的转动轴之上地输出侧皮带轮部件；在输入侧皮带轮和输出侧皮带轮部件之间传输的平带，以将输入侧皮带轮处的扭矩传输至输出侧的皮带轮部件。输出侧皮带轮部件包括第一平皮带轮和第二平皮带轮，第一平皮带轮和第二平皮带轮具有基本上相等的皮带轮直径，并设置于同一轴上，而且彼此相邻。第一平皮带轮连接至发动机附件的转动轴，以便驱动转动轴以给定的速比进行转动，第二平皮带轮连接至发动机附件的转动轴，以便驱动转动轴以比第一平皮带轮的速比低的速比((转动轴的rmp)/(平驱动皮带轮的rmp))进行转动。驱动系统还包括用于将平带从第一平皮带轮转换到第二平皮带轮或做相反转换的皮带移动装置。
利用上面的结构，汽车发动机的曲轴处的扭矩通过输入侧皮带轮、平带和输出侧皮带轮部件传输至发动机附件的转动轴。在这段时间中，当通过皮带移动装置将输出侧皮带轮部件上的平带移动至第一平皮带轮，扭矩就通过第一平皮带轮传输至发动机附件的转动轴，从而驱动转动轴以给定的速比进行转动。
另一方面，当输出侧皮带轮部件上的平带移动至第二平皮带轮，扭矩就通过第二平皮带轮传输至发动机附件的转动轴。这时，第二平皮带轮驱动转动轴以比第一平皮带轮的速比低的速比进行转动。因此，例如即使在与第一平皮带轮调节动力传输的情况相比，输入侧皮带轮的rmp较高时，转动轴的rmp也被限制在较小的程度。
现在，假设第一平皮带轮调节情况中的速比与通常情况中的大约相等。例如，如果发动机附件是增压器，当汽车发动机在高负荷下加速时，平带移动到第一平皮带轮，使得增压器的转动轴以和通常情况下的rmp基本相等的rmp转动。结果，可以和以前一样产生增压器的增压能力。另一方面，在其它发动机条件下，平带被移动到第二平皮带轮，使得增压器的转动轴以比通常情况下的rmp低的rmp转动。因此，可以减小供给增压器的驱动力的损失，而不需采用如通常使用的转换速比类型的螺线管操作离合器。结果，就因此减小了燃料节约的降低。
对于诸如汽车空调的压缩机或发电机的发动机附件，当在低发动机速率时将平带移动至第一平皮带轮，发动机附件的转动轴保持和以前相等的rmp，仍然可以产生发动机附件的性能。另一方面，当在高发动机速率时将平带移动至第二平皮带轮，发动机附件的转动轴受到抑制，使其不能增加rmp。同样在这种情况下，可以减小供给发动机附件的驱动力的损失，并且因此减小了燃料节约的降低。也是在这种情况下，如果在低发动机速率过程中突然加速时，平带移动至第二平皮带轮，这有利于改进机器的加速性能。
在本发明的第二个方面中，可连接至发动机附件的转动轴的平驱动皮带轮取代在本发明的第一方面中的第一平皮带轮，以便驱动转动轴按给定速比进行转动。同时独立于发动机附件转动轴的可转动的平驱动脱离皮带轮取代本发明的第一方面中的第二平皮带轮。
有了上面的结构，当通过皮带移动装置将输出侧皮带轮部件上的皮带移动至平驱动皮带轮，通过平驱动皮带轮传输经皮带传输的扭矩至发动机附件的转动轴，从而驱动转动轴以给出的速比进行转动。
另一方面，当通过皮带移动装置将输出侧皮带轮部件上的皮带移动至平驱动脱离皮带轮，通过平带传输的扭矩驱动平驱动脱离皮带轮进行转动。此时，由于平驱动脱离皮带轮独立于发动机附件的转动轴转动，传输至平驱动脱离皮带轮的扭矩不传输至发动机附件的转动轴。换句话说，阻止了扭矩传输到发动机附件的转动轴。
现在，假设在平驱动皮带轮调节的情况下的速比与通常情况中的大约相等。例如，当发动机附件是增压器时，汽车发动机在全负荷下加速时，将平带移动到平驱动皮带轮，使得增压器的转动轴以和通常情况下基本相等的rmp转动。结果，可以和以前一样产生增压器的增压能力。另一方面，在其它发动机条件下，平带被移动到平驱动脱离皮带轮，使增压器的转动轴停止转动，。因此，可以减小给予增压器的驱动力的损失，而不需使用如通常使用的开启/关闭转换类型的螺线管操作离合器。结果，就因此减小了燃料节约的降低。
依照上述本发明的第一方面，在将汽车发动机曲轴处的扭矩传输至发动机附件的转动轴以驱动发动机附件的汽车发动机附件驱动系统中，通过皮带移动装置将平带从第一平皮带轮移动至第二皮带轮，或反之亦然。其中平带在与曲轴传动连接的输入侧皮带轮和由各自连接至发动机附件的转动轴的第一和第二平皮带轮组成的输出侧皮带轮部件之间传输。因此，不需使用任何通常使用的螺线管操作离合器，利用给定的速比和较低速比之间的转换，驱动发动机附件的转动轴进行转动。
结果，例如当发动机附件是增压器时，在高负荷下发动机加速时，平带移动至第一平皮带轮，仍然产生增压器的增压能力。另一方面，在在其它发动机条件下，平带移动至第二平皮带轮以抑制增压器的工作。因此可以减小供给增压器的驱动力的损失，而不会引起重量、花费和动力损耗的增加，并因此抑制了机器发动机的燃料节约的降低。
对于诸如交流发电机或动力转向泵的发动机附件，在低发动机速率下，平带移动至第一平皮带轮，使发动机附件的转动轴保持在和以前相同的rmp。另一方面，在高发动机速率下，皮带移动至第二平皮带轮以抑制发动机附件的转动轴增加其rmp。也在这种情况下，可以减小供给发动机附件的驱动力的损失，而不会引起重量、花费和动力损耗的增加，并因此抑制了机器发动机的燃料节约的降低。
依照本发明的第二方面，在汽车发动机附件驱动系统中，通过皮带移动装置将平带从平驱动皮带轮移动至平驱动脱离皮带轮，或反之亦然。其中平带在与曲轴传动连接的输入侧皮带轮和由安装在发动机附件的转动轴上的平驱动和平驱动脱离皮带轮组成的输出侧皮带轮部件之间传输。从而不需使用如通常使用的任何螺线管操作离合器，就可选择性地提供或切断传输至发动机附件的转动轴的扭矩。
因此，例如当发动机附件是增压器时，当发动机在高负荷下加速时，平带移动至平驱动皮带轮以以前一样产生增压器的增压能力。另一方面，在在其它发动机条件下，平带移动至平驱动脱离皮带轮以阻止增压器的启动。因此可以减小供给增压器的驱动力的损失，而不会引起重量、花费和动力损耗的增加，并因此抑制了机器发动机的燃料节约的降低。
附图说明
图1是横截面图，其示出了依照本发明的第一实施例的增压器驱动系统的整体结构。
图2是放大的横截面图，其示出了速比选择器的结构。
图3是示出了发动机的rmp和增压器的转动轴的rmp之间的特性关系的曲线图。
图4对应图1，其示出了依照本发明的第二实施例的增压器驱动系统的整体结构。
图5对应图2，其示出了开启/关闭选择器的结构。
图6是曲线图，其示出了随着皮带的移动第一转动轴的rmp的变化。
图7示意性示出了依照本发明的第三实施例的发动机附件驱动系统的布局图。
图8是纵向横截面示意图，其示出了发动机附件皮带驱动系统的输出侧皮带轮部件和蛇形带驱动系统(Serpentine Belt Driving System)的带筋皮带轮之间的关系。
图9是对应图3的曲线图，其示出了发动机的rmp和每个发动机附件的的转动轴的rmp之间的特性关系。
图10是横截面图，其示出了固定啮合类型的增压器驱动系统的基本结构。
图11是对应图3的曲线图，其示出了在固定啮合类型的增压器驱动系统中，发动机的rmp和增压器的转动轴的rmp之间的特性关系。
具体实施方式
以下，参照附图将给出本发明的实施例的描述。
实施例1
图1给出了依照本发明的第一实施例的增压器驱动系统的整体结构。该系统是利用发动机10的曲轴11处的扭矩来驱动作为汽车发动机附件的增压器130a。
增压器130a是罗茨类型，其具有一对在机壳133中的罗茨转子136和136，并设置于进气系统(intake system)之内，该进气系统从机器的空气过滤器通向发动机10的进气部分，尽管它们没有被示出。两个罗茨转子136和136中的一个装配于第一转动轴131a上以用于整体转动。第一转动轴131a是转动轴，其一端(图1中的左端)向外延伸出机壳133。另一个转子136装配于第二转动轴132之上以用于整体转动。第二转动轴132与第一转动轴131a平行设置。转动轴131a和132都通过两个轴承137和137各自可转动地支撑于机壳133的外壁和内壁134。一对固定啮合同步齿轮135和135分别装配于转动轴131a和132之上以用于整体转动，其允许转子136和136以相同的速率以相反的方向转动。
在该实施例中，平带驱动系统20设置于扭矩传输路径中，该扭矩传输路径从汽车发动机10的曲轴11通向增压器130a的第一转动轴131a。
平带驱动系统20包括与曲轴11耦合用于整体转动的曲轴皮带轮(输入侧皮带轮)30、装配于第一转动轴131a上的输出皮带轮部件(输出侧皮带轮部件)40和在曲轴皮带轮30和输出皮带轮部件40之间传送的平带70。
曲轴皮带轮30在两个轴端具有分别邻接曲轴皮带轮30上的平带70侧面的圆周凸缘31和31。两个凸缘31和31之间设置的轴向尺寸大于平带70宽度的两倍。
输出皮带轮部件40包括是平皮带轮的第一皮带轮(第一平皮带轮)50和是平皮带轮的第二皮带轮(第二平皮带轮)60。两个第一和第二皮带轮50和60都同轴相邻设置，并以小于平带70宽度的距离彼此间隔开。第一和第二皮带轮50和60具有和曲轴皮带轮30相同的皮带轮尺寸，并因此和曲轴皮带轮30以同一速度转动。每个皮带轮50和60和平带70的接触表面的轴向尺寸基本上和平带70的宽度相等。对应于输出皮带轮部件40的两个轴端的皮带轮50和60的轴端具有分别邻接输出皮带轮部件40上的平带70侧面的圆周凸缘51和61。第一皮带轮50一侧(在图1中的右侧)上的凸缘51基本上和设置在发动机10一侧(在图1中的右侧)上的曲轴皮带轮30的凸缘31位于同一平面，同时，第二皮带轮60一侧(在图1中的左侧)上的凸缘61基本上和设置在发动机10相对一侧(在图1中的左侧)上的曲轴皮带轮30的凸缘31位于同一平面。
第一皮带轮50具有穿过增压器130a的机壳133的圆柱形轮毂52，并通过设置于轮毂52的两个轴端的两个轴承53和53相对转动地支撑于第一转动轴131a上。具有大于第一皮带轮50的齿轮节径的大齿轮54装配于轮毂52在机壳133内部的端部，以允许和第一皮带轮50一起作整体转动。另一方面，较小齿轮55的节径小于大齿轮54，并与大齿轮54固定啮合，其装配于位于机壳133的内壁134和外壁之间的第二转动轴132的端部，以允许和第二转动轴132一起作整体转动。该齿轮设置允许第一转动轴131a以比第一皮带轮50高的速度转动。因此，当通过第一皮带轮50驱动转动时，第一转动轴131a以比发动机10的rmp高的rmp转动。使用从第一皮带轮50通向第一转动轴131a的传输路径的速比对车辆进行加速。
第二皮带轮60装配于第一转动轴131a之上，以用于整体转动，其允许第一转动轴131a和第二皮带轮60以相同的速率转动。因此，当第二皮带轮60转动时，驱动第一转动轴131a使其以与发动机10的rmp相同的rmp开始转动。从第二皮带轮60通向第一转动轴131a的传输路径的速比小于上述对车辆进行加速的速比，其用于恒定速度运行。
平带驱动系统20也包括作为皮带移动装置的速比选择器80，其用于将输出皮带轮部件40上的平带70从第一皮带轮50移动到第二皮带60，或反之亦然。
更具体的，如在图2中详细给出的，速比选择器80具有朝着曲轴皮带轮30和输出皮带轮部件40之间的平带70的松边跨(slack-sidespan)的外表面设置的支撑轴81，以与增压器130a的第一和第二转动轴131a和132平行延伸。柱状摆动构件82松弛地设置于支撑轴81的周围。柱状摆动构件82的布置使其在与平带70的松边跨的表面基本平行的平面内摆动，这是通过穿过支撑轴81设置的枢轴销83来实现，该枢轴销的方向垂直于支撑轴81的轴，并与第一和第二转动轴131a和132的横向方向垂直(在图2中的垂直方向)。通过摆动构件82上的轴承84可转动地装配张力轮85。张力轮85由具有在两个轴端延伸的凸缘86和86的平皮带轮形成。在张力轮85的两个凸缘86和86之间设置的轴向尺寸略大于平带70的宽度。
此外，支撑轴81以悬臂的形式连接到摇臂87的摇摆端，从而可以靠近或远离平带70的松边跨。摇臂87依次连接到偏置构件(未示出)以推动摇臂87作角运动，使得张力轮85推动平带70的松边跨，从而给平带70施加张力。
操纵杆88从摆动构件82延伸，以通过摆动枢轴销83周围的摆动构件82来摆动操作张力轮85。通过这种设置，张力轮85可以在高速比位置和低速比位置之间转换。高速比位置是当张力轮85上朝向第一皮带轮50的轴向一侧(图2中的右侧部分，下文称作第一皮带轮侧部)与朝向第二皮带轮60的轴向另一侧(图2中的左侧部分，下文称作第二皮带轮侧部)相比，在皮带运动的方向上更靠近平带70的松边跨的后侧时张力轮85的位置。如在图2中的虚线示出的，低速比位置指张力轮85的第二皮带轮侧部与第一皮带轮侧部相比，在皮带运动的方向上更接近平带70的松边跨的后侧时张力轮85的位置。
在张力轮85的高速比位置上，在与平带70接触的表面上的张力轮85的运转方向相对皮带的运动方向朝着第一皮带轮50倾斜。因此，对平带70施加压力，并使其向着第一皮带轮50移动，由此平带70完全地移向第一皮带轮50。另一方面，当张力轮85位于低速比位置时，在与平带70接触的表面上的张力轮85的运转方向相对皮带的运动方向朝着第二皮带轮60倾斜。从而对平带70施加压力，并使其向着第二皮带轮60移动，由此平带70完全地移向第二皮带轮60。
平带驱动系统20也与驱动装置90和控制装置100连接。驱动装置90驱动操纵杆88以允许张力轮85的摆动。控制装置100基于诸如汽车发动机10的油门开度和rmp的参数来确定驾驶者要使增压器130a增压的必要程度，并基于上述确定结果控制驱动装置90。比如，当确定发动机处于全负荷条件下，并且驾驶者具有加速意图时，控制装置100控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85倾斜至高速比位置，从而驱动增压器130a的第一转动轴131a在高rmp下转动。另一方面，当确定到不是这种情况时，控制装置100控制驱动装置90以允许张力轮85倾斜至低速比位置，从而驱动增压器130a的第一转动轴131a在比高速比位置中的rmp低的低rmp下转动。
参照如图3中给出的电动机rmp和增压器130a的第一转动轴131a的rmp之间的特性关系曲线，来说明具有上述结构的平带驱动系统20的操作。在该图中，经过原点的两条线表示当速比选择器80分别在高速比位置和低速比位置之间转换时的特性。
例如，在汽车由完全停止到突然启动时，如果控制装置100确定驾驶者在全负荷下加速机器，就控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85倾斜至高速比位置。然后，平带70从第二皮带轮60移动至第一皮带轮50，并由此将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到第一皮带轮50。结果，驱动第一转动轴131a以比发动机10高的高rmp转动。因此增压器130a能产生它的增压能力进入完全运转。
其后，当机器基本上以恒定速率运转时，控制装置100确定发动机10处于低负荷，或即使在发动机处于高负荷时，驾驶者也不加速机器，就控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85从高速比位置倾斜至低速比位置。然后，平带70从第一皮带轮50移动至第二皮带轮60，并由此将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到第二皮带轮60。结果，驱动第一转动轴131a以与发动机10相等的rmp转动。因此可以抑制增压器130a的增压能力。
下面，当控制装置100再次确定发动机处于高负荷，并且驾驶者使汽车加速，它控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85从低速比位置倾斜至高速比位置。然后，平带70从第二皮带轮60移动至第一皮带轮50，并由此再次将发动机10的曲轴11处的扭矩传输到第一皮带轮50。结果，驱动第一转动轴131a以比发动机10高的高rmp转动。因此增压器130a能再次产生它的增压能力进入完全运转。
如上所述，在用于将汽车发动机10的曲轴11处的扭矩传输到增压器130a的第一转动轴131a的该实施例的平带驱动系统20中，平带70在与曲轴11连接的曲轴皮带轮30和由分别与增压器130a的第一转动轴131a连接的第一和第二皮带轮50和60组成的输出皮带轮部件40之间传输。依照该实施例，平带70通过速比选择器80从第一皮带轮50移动到第二皮带轮60，反之亦然。结果，可以驱动增压器130a的第一转动轴131a的转动在用于加速的速比和用于较低恒定速率的速比之间进行转换。
此外，发动机10在高负荷下加速时，平带70移动到第一皮带轮50从而依旧产生增压器130a的增压能力进入完全运转。另一方面，当不是这种情况时，平带70移动至第二皮带轮60以抑制增压器130a的运转。因此不同于以前，不需使用任何螺线管操作离合器，就可以减小增压器130a的驱动力的损失，并且可以抑制机器发动机的燃料节约的降低。所以，可以增进燃料节约，而不会引起重量、费用和能量消耗的增加，也不会防碍增压器130a的加速性能。
在该实施例中，当速比选择器80转换到高速比侧时，增压器130a的第一转动轴131a的rmp变得比发动机10的rmp高，而当速比选择器80转换到低速比侧时，增压器130a的第一转动轴131a的rmp变为与发动机10的rmp相等。但是在该实施例中，高速比和低速比之间的关系是相对的，因此下述情况也是可能的，例如，设置高和低速比，使得在两个速比下第一转动轴131a的rmp都大于发动机的rmp，或者相反的情况，即在两个速比下第一转动轴131a的rmp都小于发动机的rmp。
尽管该实施例中所述的发动机附件是增压器130a，本发明也可以应用于其它的发动机附件。
实施例2
图4示出了依照本发明的第二实施例的增压器驱动系统的整体结构。与第一实施例中的相同的部件以相同的参考数字表示。
在该实施例中，驱动系统20的输出皮带轮部件40由驱动皮带轮50和导轮60组成。驱动皮带轮50是用于传输动力的平皮带轮，其装配于增压器130a的第一转动轴131a上以进行整体转动。导轮60是用于脱离驱动的平皮带轮，其设置于驱动皮带轮50的增压器130a一侧(右侧)，可相对于第一转动轴131a转动。当驱动皮带轮50转动时，第一转动轴131a以和驱动皮带轮50相等的速度转动，从而以和发动机10的rmp相等的rmp进行转动。另一方面，当导轮60转动时，第一转动轴131a进入相对于导轮60的转动状况，也就是进入阻止驱动其进行转动的状况。
此外，该实施例的速比选择器作为开启/关闭选择器，其用于接通/切断传输到增压器130a的第一转动轴131a的扭矩。
更具体的，如在图5中经放大详细给出的，开启/关闭选择器80的张力轮85的设计使得其可以在开启位置和关闭位置之间摆动。开启位置是当张力轮85在驱动皮带轮50的一侧(图5中的左侧)与它的导轮60一侧(图5中的右侧)相比，相对于皮带运动的方向更靠后时张力轮85位置。关闭位置是当张力轮85的导轮60一侧比其在驱动皮带轮50一侧相对于皮带运动的方向更靠后时张力轮85的位置。当张力轮85倾斜至开启位置，与平带70接触的表面上的张力轮85的运转方向从而相对皮带的运动方向朝着驱动皮带轮50一侧(图5中的左侧)倾斜，以引导平带70向着驱动皮带轮50移动。结果，平带70完全移动至驱动皮带轮50。另一方面，当张力轮85倾斜至关闭位置，在与平带70接触的表面上的张力轮85的运转方向从而相对皮带的运动方向朝着导轮60一侧(图5中的右侧)倾斜，以引导平带70向着导轮60移动。结果，平带70完全移动至导轮60。
此外，当控制装置100确定例如发动机10处于全负荷下，并且驾驶者加速机器，它控制驱动装置90以允许开启/关闭选择器80的张力轮85倾斜至开启位置，以驱动增压器130a的第一转动轴131a进行转动。当确定不是这种情况时，它控制驱动装置90以允许张力轮85倾斜至关闭位置，从而停止驱动第一转动轴131a进行转动。
下面，说明具有上述结构的增压器驱动系统20的操作。
例如，在机器由完全停止到突然启动时，如果控制装置100确定驾驶者在全负荷下加速机器，它控制驱动装置90以允许开启/关闭选择器80的张力轮85倾斜至开启位置。然后，平带70从导轮60移动至驱动皮带轮50，并由此将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到驱动皮带轮50。结果，驱动第一转动轴131a进行转动。因此增压器130a能产生它的增压能力。
其后，当机器基本上以恒定速率运转时，控制装置100确定发动机10处于低负荷，或即使在发动机处于高负荷时，驾驶者也不加速机器，就控制驱动装置90以允许开启/关闭选择器80的张力轮85从开启位置倾斜至关闭位置。然后，平带70从驱动皮带轮50移动至导轮60，并由此将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到导轮60。这停止驱动增压器130a的第一转动轴131a进行转动。因此可以消除增压器130a的驱动力的损失。
接下来，当控制装置100再次确定发动机处于高负荷下，并且驾驶者加速汽车，它控制驱动装置90以允许开启/关闭选择器80的张力轮85从关闭位置倾斜至开启位置。然后，平带70从导轮60移动至驱动皮带轮50，并由此再次将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴30和平带70传输到驱动皮带轮50。结果，驱动增压器130a的第一转动轴131a进行转动。因此增压器130a能再次产生它的增压能力。
参照图6的图表，其示出了在驱动系统20的曲轴皮带轮30具有和驱动皮带轮50和导轮60相等的直径，并且将曲轴皮带轮30的转速设置在950rmp的情况下，当运转平带70从转速为950rmp的导轮60移至不转动的0rmp的驱动皮带轮50时，驱动皮带轮50的rmp的变化。由图表可以看出驱动皮带轮的转动速率从0rmp非常适度地变化至950rmp。由此可以推断出，尽管平带70和驱动皮带轮50在不同速率下存在接触，由皮带-皮带轮接触产生的噪音也较小。这可能是因为对平带70持续施加了基本恒定的张力。换句话说，在平带70上没有突然的张力改变，这意味着由于这种突然的张力改变而导致的皮带寿命缩短不大可能出现。
下面对上述驱动系统20和装备有螺线管操作离合器的常规驱动系统进行比较说明。在常规系统中，连续处于开启位置时的能量消耗通常是40W到60W。在该实施例的系统中，当使用螺线管作为驱动装置90时，能量消耗是大约0.2W到大约1.0W。同时常规系统的重量是1.5kg到2.2kg，该实施例系统的重量是常规系统重量的一半或更少。如果常规系统的成本指数为100，该实施例系统的成本指数为40。
如上所述，在将汽车发动机10的曲轴11处的扭矩传输到增压器130a的第一转动轴131a以进行转动的该实施例的驱动系统20中，平带70在曲轴11上的曲轴皮带轮30和由连接至第一转动轴131a和相对于第一转动轴131a可转动的导轮60组成的驱动皮带轮50组成的输出皮带轮部件40之间传输。依照该实施例，平带70通过开启/关闭选择器80从驱动皮带轮50移动至导轮60，或反之亦然。结果，不需使用任何常规采用的螺线管操作离合器，就可以提供或阻止到达增压器130a的第一转动轴131a的扭矩传输。
因此，发动机10在高负荷下加速时，平带70移动到驱动皮带轮50，仍然产生增压器130a的增压能力。另一方面，当不是这种情况时，平带70移动至导轮60，从而不驱动增压器130a。因此可以减小增压器130a的驱动力的损失，并且可以抑制机器发动机的燃料节约的降低。结果，可以获得和第一实施例相同的效果。
在该实施例中，当开启/关闭选择器80处于开启位置时，增压器130a的第一转动轴131a的rmp变得和发动机rmp相等。然而，当开启/关闭选择器80处于开启位置时，如果需要，也可相对发动机rmp对第一转动轴131a的rmp进行自行设置。
尽管该实施例中所述的发动机附件是增压器130a，本发明也可以应用于其它的发动机附件。
实施例3
图7示意性给出了依照本发明的第三实施例的汽车发动机附件驱动系统的布局图。在该实施例中，使用蛇形带驱动系统120和平带驱动系统20。在蛇形带驱动系统120中，发动机10的曲轴11处的扭矩通过单独的动力传输皮带传输到多个发动机附件130b到130d。
首先说明蛇形带驱动系统120。该驱动系统120包括可转动支撑于支撑轴113的带筋皮带轮110，带筋皮带轮138b整体可转动地连接至发电机130b的转动轴131b，该发电机作为发动机的附件，带筋皮带轮138c整体可转动地连接至动力转向泵130c的转动轴131c，该动力转向泵作为发动机的附件，而且带筋皮带轮138d整体可转动地连接至汽车空调压缩机130d的转动轴131d，该汽车空调作为发动机的附件。带筋皮带121作为上面提到的动力传输皮带，其围绕带筋皮带轮110、138b到138d传输。此外，张紧轮122设置在带筋皮带轮110和发电机130b的带筋皮带轮138b之间的带筋皮带121的松边跨上，以推动松边跨，从而对带筋皮带121施加张力。
此外，在该实施例中，在从发动机10的曲轴11通向蛇形带驱动系统120的带筋皮带轮110的扭矩传输路径上提供了平带驱动系统20。
平带驱动系统20包括由连接至曲轴11用于整体转动的平皮带轮形成的曲轴皮带轮(输入侧皮带轮)30，设置在蛇形带驱动系统120的带筋皮带轮110的一侧的输出皮带轮部件(输出侧皮带轮部件)40，和在曲轴30和输出皮带轮部件40之间传输的平带70。
更具体的，曲轴皮带轮30在两个轴端分别具有邻接曲轴皮带轮30上的平带70侧面的圆周凸缘31和31。如在图8中示意给出的，输出皮带轮部件40由第一皮带轮50和第二皮带轮60组成，第一皮带轮50和第二皮带轮60是具有相等直径的平皮带轮，并且装配在蛇形带驱动系统120的带筋皮带轮110的同一轴上。设置第一皮带轮50，使其临近于带筋皮带轮110(图8中输出皮带轮部件40的左侧)，同时将第二皮带轮60相对于第一皮带轮50设置于带筋皮带轮110的相对一侧上(图8中输出皮带轮部件40的右侧)。
每个第一和第二皮带轮50和60和平带70的接触表面的宽度基本上和平带70的宽度相等。对应于输出皮带轮部件40的两个轴端的皮带轮50和60的轴端分别具有邻接于输出皮带轮部件40上的平带70的侧面的圆周凸缘51和61。第一皮带轮50一侧的凸缘51基本上和设置在发动机10一侧的曲轴皮带轮30的凸缘31位于同一平面，同时，第二皮带轮60一侧的凸缘61基本上和设置在发动机10相对一侧的曲轴皮带轮30的凸缘31位于同一平面。
第一和第二皮带轮50和60具有用于穿过带筋皮带轮110的轴的圆柱形轮毂52和62。第一皮带轮50的轮毂52通过轴承(未示出)相对可转动地装配于第二皮带轮60的轮毂62之上。大齿轮54装配于朝着带筋皮带轮110设置的轮毂52的端部。第二皮带轮60的轮毂62通过轴承(未示出)相对可转动地装配于带筋皮带轮110的支撑轴113上。齿轮节径小于第一皮带轮50的大齿轮54的小齿轮64装配于朝着带筋皮带轮110设置的轮毂62的端部，并对其设置使其与大齿轮54相邻。此外，在第一皮带轮50的轮毂52上，通过未示出的轴承，带筋皮带轮110上的轮毂111相对可转动地装配于第一皮带轮50。在装配大小齿轮54和64的同一侧的轮毂111的端部，与小齿轮64轴向相对，装配有和第一皮带轮50的大齿轮54直径相同的大齿轮112。
在第一皮带轮50的大齿轮54附近，设置第二皮带轮60的小齿轮64和带筋皮带轮110的大齿轮112与高速比齿轮组56和低速比齿轮组65，使其径向相对，其间插入支撑轴113。高速比齿轮组56的结构使得与第一皮带轮50的大齿轮54固定啮合的小齿轮58整体可转动地连接至小齿轮59，该小齿轮59与带筋皮带轮110的大齿轮112固定啮合。此外，高速比齿轮组56可转动地支撑于与支撑轴113平形设置的轴向构件57。采用这种构造，带筋皮带轮110可以与第一皮带轮50相等的速率转动。结果，仍然可以驱动发动机附件130b到130d的转动轴131b到131d，使其以和发动机10的rmp相等的速比进行转动。另一方面，低速比齿轮组65的结构使得与第二皮带轮60的小齿轮64固定啮合的大齿轮67整体可转动地连接至小齿轮68，该小齿轮68与带筋皮带轮110的大齿轮112固定啮合。此外，低速比齿轮组65可转动地支撑于与支撑轴113平形设置的轴向构件66。采用这种构造，带筋皮带轮110能以与第二皮带轮60相等的速率转动。结果，发动机附件130b到130d的转动轴131b到131d可以被驱动以比发动机10的rmp低的rmp进行转动。
驱动系统20也包括作为皮带移动装置的速比选择器80，其用于将输出皮带轮部件40上的平带70从第一皮带轮50移动到第二皮带60，或反之亦然。速比选择器80具有和第一实施例中(见图2)的选择器相同的结构，其中张力轮85在移动平皮带轮70到第一皮带轮50的高速比位置和移动平皮带轮70到第二皮带轮60的低速比位置之间摆动。
当发动机10的rmp较低时，控制装置100控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85倾斜至高速比位置，从而驱动附件130b到130d的转动轴131b到131d以给定rmp转动。另一方面，当发动机10的rmp较高时，控制装置100控制驱动装置90以允许张力轮85倾斜至低速比位置，从而驱动附件130b到130d的转动轴131b到131d以低于高速比位置的rmp的rmp转动。
下面，参照图9的特性图说明具有上述结构的发动机附件驱动系统的运行。在该图中，经过原点的两条线表示当速比选择器80分别转换到高速比位置和低速比位置时的特性。
当发动机10的rmp较低时，控制装置100控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85倾斜至高速比位置。然后，平带70从第二皮带轮60转换至第一皮带轮50，从而将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到第一皮带轮50。结果，驱动发动机附件130b到130d的转动轴131b到131d，使其以和之前相同的rmp进行转动。因此，附件130b到130d可以产生如以前的它们的增压能力。
其后，当发动机10的rmp变高时，控制装置100控制驱动装置90以允许速比选择器80的张力轮85从高速比位置倾斜至低速比位置，然后，平带70从第一皮带轮50转换至第二皮带轮60，从而将发动机10的曲轴11处的扭矩通过曲轴皮带轮30和平带70传输到第二皮带轮60。结果，相对发动机10，发动机附件130b到130d的转动轴131b到131d的速比变得较低。因此，供给附件130b到130d的驱动力的损失将变得较小。
如上所述，在将汽车发动机10的曲轴11处的扭矩传输到蛇形带驱动系统120的多个附件130b到130d的转动轴131b到131d从而驱动附件130b到130d的该实施例的汽车发动机附件驱动系统中，平带70在传动连接至曲轴11的曲轴皮带轮30和输出皮带轮部件40之间传输，该输出皮带轮部件由都连接至蛇形带驱动系统120的带筋皮带轮110的第一皮带轮50和第二皮带轮60组成。依照该实施例，通过速比选择器80使平带70从第一皮带轮50转换至第二皮带轮60，或反之亦然。因此，不需使用任何常规采用的螺线管操作离合器，可以驱动附件130b到130d的转动轴131b到131d转动，使其能够在低速行车过程中的低速比和高速行车过程中的高速比之间进行转换。
因此，当汽车低速行驶时，平带70移动到驱动皮带轮50，仍然产生附件130b到130d的增压能力。另一方面，当汽车高速行驶时，平带70移动至第二皮带轮60，从而减小供给附件130b到130d的驱动力的损失，而不会引起重量、成本和动力消耗的增加，并且可以抑制汽车发动机的燃料节约的降低。
在该实施例中，当速比选择器80处于高速比位置时，以和以前相同的rmp驱动附件130b到130d的转动轴131b到131d进行转动。然而，可以根据附件的类型、能力或其它条件来单独设置对于发动机的附件的速比。
尽管该实施例所述的驱动系统结合了通过单独动力传输皮带的驱动多个附件130b到130d的蛇形带驱动系统120，本发明也可以应用于不具有这种蛇形带驱动系统120的任何发动机附件皮带驱动系统。
尽管该实施例说明了附件是发电机130b、动力转向泵130c和汽车空调压缩机130d，本发明也适用于其他汽车发动机附件。
工业适用性
如上所述，依照本发明的发动机皮带驱动系统可以减小给予附件的驱动力的损失，而不会引起重量、成本和动力消耗的增加，并由此抑制了燃料节约的降低。因此它适用于汽车发动机，并且在自动车辆领域中是有益的。