Система ременного привода вспомогательных механизмов и мотор/генератора

Система ременного привода вспомогательных механизмов и мотор/генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к системам ременного привода вспомогательных механизмов двигателя внутреннего сгорания, в составе которых имеется устройство, выполняющее как функции устройства для пуска двигателя, так и функции электрогенератора, такое как мотор/генератор, иногда называемый стартер-генератор. Конкретнее, оно касается таких систем, применяемых в автомобилях. В особенности это изобретение касается конфигурации систем ременного привода, имеющих в своем составе мотор/генератор и натяжное устройство (натяжитель).

Предшествующий уровень техники

Двигатели внутреннего сгорания обычно используют системы ременного привода для отбора мощности от коленчатого вала двигателя и передачи ее к одному или более различным вспомогательным устройствам и механизмам. В применении к автомобилям эти устройства включают в себя насосы усилителя рулевого управления, водяные насосы, компрессоры кондиционирования воздуха, топливные насосы и генераторы переменного тока. Исторически в таких двигателях отбор основной мощности происходит от конца коленчатого вала, выступающего из расположенной сзади части двигателя, к которому присоединена ведущая передача для привода колес с целью обеспечения движения автомобиля. Вспомогательные устройства приводятся от шкива, закрепленного на переднем конце коленчатого вала. Каждое вспомогательное устройство оборудовано шкивом. Все шкивы находятся в механической связи через один или более приводных ремней (ремней передачи мощности), натянутых на них. Применяются различные способы и устройства для натяжения каждого приводного ремня. Приводной ремень, шкивы и устройства, обеспечивающие натяжение ремня, образуют систему ременного привода вспомогательных устройств.

Более ранние системы включали множество клиновых (V-образных) ремней. Обычно каждый ремень натягивался за счет ручной регулировки и фиксации положения, по меньшей мере, одного вспомогательного устройства или промежуточного шкива для каждого ремня. Такие системы назывались ременными приводами с фиксированным центром, потому что в них отсутствовали устройства для автоматического перемещения любого из шкивов, обеспечивающие приспособление ремня или привода в целом к изменяющимся условиям эксплуатации. В таком случае при растяжении или, другими словами, удлинении ремня натяжение ремня уменьшилось бы. Кроме того, для нормальной эксплуатации системы ременного привода натяжение ремня должно быть установлено достаточно высоким для удовлетворения самым плохим возможным условиям. Такие плохие условия могут возникать в результате пиковых температур и экстремальных режимов работы двигателя или вспомогательных устройств.

Также большое значение имело уменьшение объема, занимаемого отсеком двигателя автомобилей. Для приспособления к меньшим размерам отсека различные узлы и устройства двигателей стали меньшими, в том числе и системы ременного привода вспомогательных устройств. Это было достигнуто, по меньшей мере частично, за счет уменьшения количества используемых ремней. При удалении каждого из ремней уменьшается соответственно и количество слоев, выступающих из передней части (фронта) двигателя, таким образом понижается общее расстояние, на которое система ременного привода выступает от фронта двигателя. В конечном счете, это привело к использованию единственного змеевидного ремня для множества вспомогательных устройств. Змеевидный ремень так называют из-за пути, по которому он обвивается вокруг различных шкивов в виде серии последовательных изгибов как вперед, так и назад. Для использования в качестве змеевидного больше всего подходит ремень с множеством V-образных продольных канавок или Micro-V (зарегистрированная торговая марка "The Gates Rubber Company").

Ограниченность применения фиксированного центра для натяжителей ремня усугубляется при использовании решений со змеевидным ремнем. Соответственно наиболее современные змеевидные ременные приводы включают в себя устройство автоматического натяжения, посредством которого система ременного привода может быть лучше приспособлена к изменяющимся условиям. В канонической форме устройство автоматического натяжения имеет каркас, который закреплен непосредственно или косвенно к блоку цилиндров двигателя, и шкив, который нажимает на ремень в плоскости вращения системы ременного привода. Между каркасом и шкивом расположен подвижный элемент, смещенный для обеспечения давления на ремень через шкив. Давление действует таким образом, чтобы удлинить расстояние, по которому проходит ремень, и таким образом заставляет ремень находиться в натяжении. Использовались различные способы и устройства для создания смещающей силы. Обычно применяется упругий элемент, такой как стальная пружина, для приведения подвижного элемента в линейное или вращательное движение, результатом которого является движение шкива в направлении к поверхности ремня и соответственно увеличение натяжения ремня.

Натяжное устройство, состоящее только из этих элементов, обеспечивает в некоторой степени постоянную силу воздействия на поверхность ремня, когда система находится в бездействующем состоянии (то есть шкивы не вращаются). Непостоянство размеров системы привода, вызванное временем, температурой или производственными отклонениями, компенсируется очень хорошо за счет действия упругого элемента, по меньшей мере, в пределах линейности упругого элемента и геометрии натяжного устройства. Таким образом, натяжение ремня сохраняется относительно постоянным, если система находится в бездействующем состоянии, даже если ремень, возможно, растянут, или двигатель может быть горячим или холодным. Тем не менее, натяжное устройство, состоящее только из этих элементов, не может поддерживать соответствующее натяжение ремня во всех рабочих режимах системы.

Во время работы система ременного привода обычно испытывает колебания вследствие влияния крутильных колебаний или других угловых ускорений коленчатого вала или вспомогательных устройств, влияния неуравновешенных условий или других влияний. Крутильные колебания коленчатого вала происходят, частично, в результате отдельных импульсов, поступающих на коленчатый вал при фазе воспламенения в каждой цилиндропоршневой группе. Колебания приводят к вибрации ремня. Это, в свою очередь, вызывает вибрацию подвижных частей натяжного устройства. Соответственно в этих подвижных частях возникает импульс, изменяющий силу, приложенную шкивом к поверхности ремня, и натяжение ремня. Изменяющееся натяжение ремня может послужить причиной возникновения недопустимых эксплуатационных характеристик системы ременного привода. С одной стороны, могут возникнуть проблемы краткосрочных режимов работы, например, когда ремень системы ременного привода проскальзывает, существенно ограничивая кпд системы или способности передачи мощности, или вызывая чрезмерный шум вследствие скольжения или другие. С другой стороны, суммарное натяжение, приложенное на ремень, чтобы обеспечить приемлемые характеристики при краткосрочном режиме работы, приводит к возникновению проблем длительного периода, например, к преждевременному разрушению одного или более узлов системы, включая ремень или одно или более вспомогательных устройств.

Для решения этих проблем и улучшения, таким образом, характеристик натяжных устройств в их состав были включены демпфирующие устройства (демпферы). Первоначально натяжные устройства с демпферами обеспечивали симметричное демпфирование, когда перемещение подвижных частей натяжных устройств демпфировалось приблизительно одинаково, независимо от того, осуществляется ли мгновенное перемещение в направлении, обеспечивающем усиление натяжения ремня, или в направлении, обеспечивающем уменьшение натяжения ремня. Демпфирующие силы комбинируются с силами, создаваемыми упругим элементом, вызывая измененное смещение на поверхности раздела шкива/ремня. Другие натяжные устройства использовали асимметричное демпфирование. Обычно такие натяжные устройства демпфируются таким образом, чтобы демпфирование подвижного элемента было минимальным при перемещении натяжного устройства в направлении натяжения ремня и максимальным при перемещении в направлении, ослабляющем натяжение ремня.

Некоторые подходы к реализации асимметричного демпфирования являлись в своей основе пассивными. Простое направление перемещения подвижных частей создает различные степени демпфирования. В одном из решений колодка смещена по отношению к направляющей под углом, отличным от перпендикуляра к поверхности направляющей. В результате этого перемещение колодки относительно направляющей в одном направлении имеет тенденцию приподнимать колодку относительно направляющей. Это уменьшает давление на поверхности их взаимодействия, понижает трение, которое вызывает демпфирование, и таким образом снижает демпфирование. Перемещение в другом направлении способствует заклиниванию колодки относительно направляющей и увеличивает демпфирование, как показано на фиг.2. Другое решение, описанное в патенте США №5439420, выданном Мекстроз и другим, состоит в том, что демпфирующая жидкость направляется клапанами через различные жиклеры в зависимости от движения подвижных частей натяжителя. Когда натяжитель движется в направлении, обеспечивающем натяжение, жидкость проходит через относительно большое отверстие или канал, вызывающий небольшое сопротивление перемещению жидкости и небольшое демпфирование. При движении в направлении ослабления жидкость проходит через относительно малое отверстие или канал, вызывающий большее сопротивление и большее демпфирование.

Другой подход к обеспечению асимметричного демпфирования натяжителя являлся активным и также описан в упомянутом патенте №5439420. В этом патенте рассмотрены два варианта конструкции активного асимметричного демпфера. В одном электрический соленоид раздвигает тормозные колодки. Когда колодки раздвинуты, перемещение натяжителя заблокировано в обоих направлениях. Дополнительно с колодками взаимодействует клин для изменения силы их разжатия при перемещении натяжителя. Демпфирование увеличивается, когда натяжитель перемещается в направлении ослабления, и уменьшается при перемещении натяжителя в направлении натяжения. В другом варианте соленоид воздействует на поршень, изменяющий путь протекающей жидкости, и таким образом изменяет коэффициент демпфирования. Другой подход к созданию натяжителя, описанный в этом патенте №5439420, состоит в том, чтобы использовать соленоид, подобный описанным в двух вариантах натяжителя с активным асимметричным демпфированием, включая фактор блокировки, для переключения натяжителя между двумя режимами работы. В одном режиме натяжитель работает как автоматическое натяжное устройство. В другом режиме его подвижные части застопорены, заставляя натяжитель действовать почти так же, как натяжитель с фиксированным центром.

Этот патент №5439420 направлен на решение проблем возникновения недопустимых эксплуатационных параметров в системе ременного привода, вызванных силами инерции вращающихся масс вспомогательных устройств и промежуточных шкивов при быстром замедлении. Как там написано, при внезапном замедлении вращения коленчатого вала двигателя "высокая инерция вращения генератора переменного тока заставляет его продолжать вращение и заставляет генератор переменного тока тянуть натяжитель в направлении, вызывающем ослабление натяжения ремня [определенной изображенной конфигурации привода]..., в результате приводной ремень (так) проскальзывает...."

Традиционно для раскрутки коленчатого вала двигателя и обеспечения возникновения процесса сгорания и начала работы двигателя устанавливают электродвигатель стартера. Стартер расположен в задней части двигателя и приспособлен для периодического зацепления с задней частью коленчатого вала посредством зубчатой передачи.

В настоящее время ужесточаются требования к снижению загрязнения окружающей среды и увеличению экономии топлива за счет уменьшения массы автомобиля и уменьшения количества "подкапотных" устройств. Подход, направленный на решение этих задач, включает объединение функций стартера и генератора переменного тока в единственном устройстве, мотор/генераторе или генераторе-стартере. Также достижению цели увеличения экономии топлива при использовании генератора-стартера способствует характерная особенность, названная "остановка-при-холостом-ходе". Эта особенность заключается в том, что двигатель останавливают в том режиме, когда он обычно работал на холостом ходу, а затем заново запускается, когда ожидается, что автомобиль возобновит движение. Эта особенность существенно увеличивает требования к ременным приводам вспомогательных устройств. В конкретном применении мотор/генератор находится в механической связи с коленчатым валом через вспомогательный ременный привод. Мотор/генератор и связанная с ним система ременного привода вспомогательных механизмов, как правило, размещается в передней части двигателя. Однако предполагается и размещение этих систем в других местах, включая и заднюю часть двигателя.

Появление систем с генератор-стартером ставит перед конструктором систем ременного привода для передачи мощности совершенно новые задачи. Среди них существенной задачей была разработка системы натяжения, обеспечивающей приемлемые эксплуатационные качества вспомогательного ременного привода, который включает это новое устройство, которое не только вызывает существенную нагрузку и инерцию вращения, но также добавляет большой крутящий момент во вспомогательный ременный привод. Более того, оно поставляет этот большой крутящий момент в прерывистом режиме.

Система натяжения, заявленная как решение задачи натяжения вспомогательного ременного привода, включающего в себя мотор/генератор, раскрыта в японской публикации заявки JP 1997000359071. В этой публикации предложено разместить автоматический натяжитель против участка ремня, который стал бы самым слабонатянутым при отсутствии натяжителя во время работы мотор/генератора в режиме пуска. Этот участок соответствует участку, который получает ремень непосредственно после того, как ремень перейдет через шкив мотор/генератора при движении ремня в направлении, соответствующем направлению его нормальной работы.

Предложенная система натяжения была определена как менее оптимальная. Для достижения приемлемых эксплуатационных качеств во время краткосрочного режима работы пренебрегают эксплуатационными качествами длительного режима работы, и ширина ремня, необходимая для достижения соответствующих эксплуатационных качеств краткосрочного режима, значительно отличается от оптимальной.

Соответственно сохраняется потребность в системе натяжения, которая обеспечивает одновременно соответствующие эксплуатационные качества краткосрочного режима работы, соответствующие эксплуатационные качества длительного режима работы, оптимальную ширину ремня, которая может использоваться для любого применения, и является достаточно простой и дешевой.

Краткое описание изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание системы ременного привода вспомогательных устройств такой конфигурации, которая улучшает комбинацию характеристик краткосрочного и длительного периода и обеспечивает выбор оптимального ремня.

Еще одной задачей данного изобретения является создание асимметричных натяжных устройств в сочетании с конфигурацией, которая еще более оптимизирует характеристики краткосрочного и длительного периода и ширину ремня.

Также еще одной задачей данного изобретения является создание натяжителей с возможностью блокировки в сочетании с конфигурацией, которая еще более оптимизирует характеристики краткосрочного и длительного периода работы и ширину ремня.

Для решения вышеназванных и других задач предложено улучшенное устройство системы ременного привода для силовой установки, имеющей шкив коленчатого вала, шкив вспомогательного устройства, шкив мотор/генератора, первый натяжитель ремня, шкив первого натяжителя ремня и ремень передачи мощности, натянутый на шкив коленчатого вала, шкив вспомогательного устройства, шкив мотор/генератора, шкив первого натяжителя ремня, при этом ремень передачи мощности имеет участки, определенные концевыми участками, ближайшими к каждому из упомянутых шкивов, включая промежуточные участки, начинающиеся на шкиве коленчатого вала и заканчивающиеся на шкиве мотор/генератора, следуя по направлению движения ремня при нормальной работе, имеющие концы концевого участка и далее включающие в себя первый из упомянутых промежуточных участков, содержащий концевой участок, приближенный к шкиву коленчатого вала, и последний из промежуточных участков, содержащий первый концевой участок, приближенный к шкиву мотор/генератора, причем указанный ремень передачи мощности также имеет участок "ненатянутой при пуске стороны", начинающийся на шкиве мотор/генератора, следуя по направлению движения ремня при нормальной работе, причем участок "ненатянутой при пуске стороны" имеет второй концевой участок, приближенный к шкиву мотор/генератора, и нижний концевой участок, противоположный второму "мотор/генераторному" концевому участку, упомянутую систему, имеющую шкив первого натяжителя, приближенный к концевому участку промежуточного участка, который не является ни концевым участком "коленчатого вала", ни первым "мотор/генераторным" концевым участком, причем второй натяжитель со шкивом второго натяжителя находятся в контакте с ремнем передачи мощности, но не приближен к концевым участкам промежуточных участков.

Предпочтительно шкив второго натяжителя приближен к нижнему концевому участку, а шкив первого натяжителя приближен ко второму нижнему концевому учаску первого промежуточного участка, противоположного концевому участку "коленчатого вала".

Первый натяжитель асимметрично смещен в направлении, обеспечивающем натяжение ремня передачи мощности.

Второй натяжитель асимметрично смещен в направлении, обеспечивающем натяжение ремня передачи мощности.

В предпочтительном варианте реализации изобретения первый натяжитель и второй натяжитель, каждый асимметрично смещены в соответствующем направлении, обеспечивающем натяжение ремня передачи мощности. Причем асимметричное смещение является смещением такого уровня, который не больше, чем обеспечиваемый смещением за счет жесткости пружины, когда внешние силы, действующие на первый натяжитель и шкив первого натяжителя, меньше чем необходимые, чтобы преодолеть упомянутое смещение за счет жесткости пружины, и таким образом заставляет шкив первого натяжителя перемещаться в направлении, увеличивающем натяжение ремня, и это смещение является результатом смещения за счет жесткости пружины и сопротивления обратному перемещению, когда внешние силы, действующие на первый натяжитель и шкив первого натяжителя, больше чем необходимые для преодоления смещения за счет жесткости пружины, и таким образом принуждают шкив первого натяжителя двигаться в направлении, уменьшающем натяжение ремня.

В устройстве сопротивление обратному перемещению является результатом воздействия демпфирования в ответ на перемещение первого натяжителя в направлении, уменьшающем натяжения ремня.

Кроме того, сопротивление обратному перемещению является результатом воздействия блокировки в ответ на перемещение первого натяжителя в направлении, уменьшающем натяжения ремня.

Сопротивление обратному перемещению периодически применяется в соответствии с режимом работы мотор/генератора, находящегося в механической связи со шкивом мотор/генератора.

При приложении упомянутого периодического сопротивления обратному перемещению первый натяжитель демпфируется с первым коэффициентом демпфирования в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме мотора, и первый натяжитель демпфируется со вторым коэффициентом демпфирования в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме генератора.

При приложении периодического сопротивления обратному перемещению первый натяжитель блокируется от перемещения в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме мотора, и первый натяжитель не блокируется от перемещения в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме генератора.

В улучшенном устройстве применяется периодическое сопротивление обратному перемещению в ответ на входной сигнал управления, являющийся результатом режима работы мотор/генератора.

Входной сигнал управления является электрическим импульсом.

Асимметричное смещение является смещением такого уровня, который не больше, чем обеспечиваемый смещением за счет жесткости пружины, когда внешние силы, действующие на второй натяжитель и шкив второго натяжителя, меньше чем необходимые, чтобы преодолеть смещение за счет жесткости пружины, и таким образом заставляет шкив второго натяжителя перемещаться в направлении, увеличивающем натяжение ремня, и это смещение является результатом смещения за счет жесткости пружины и сопротивления обратному перемещению, когда внешние силы, действующие на второй натяжитель и шкив второго натяжителя, больше чем необходимые для преодоления смещения за счет жесткости пружины, и таким образом принуждают шкив второго натяжителя двигаться в направлении, уменьшающем натяжение ремня.

Сопротивление обратному перемещению является результатом воздействия демпфирования в ответ на перемещение второго натяжителя в направлении, уменьшающем натяжение ремня.

Сопротивление обратному перемещению является результатом воздействия блокировки в ответ на перемещение второго натяжителя в направлении, уменьшающем натяжение ремня.

Сопротивление обратному перемещению периодически применяется в соответствии с режимом работы мотор/генератора, находящегося в механической связи со шкивом мотор/генератора.

При приложении периодического сопротивления обратному перемещению второй натяжитель демпфируется с первым коэффициентом демпфирования в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме мотора, и второй натяжитель демпфируется со вторым коэффициентом демпфирования в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме генератора.

При приложении периодического сопротивления обратному перемещению второй натяжитель блокируется от перемещения в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме мотора, и второй натяжитель не блокируется от перемещения в направлении уменьшения натяжения ремня, когда мотор/генератор работает в режиме генератора.

Краткое описание чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и составляют его часть и в которых одинаковые ссылочные позиции определяют одинаковые элементы, иллюстрируют предпочтительный вариант реализации данного изобретения и совместно с описанием служат для объяснения принципов изобретения. В чертежах:

фиг.1 изображает схематическое представление предпочтительного варианта реализации конфигурации системы ременного привода вспомогательных устройств, включающей в себя мотор/генератор;

фиг.2 - это детализация натяжителя, составляющего часть предпочтительного варианта реализации системы ременного привода вспомогательных механизмов, включающей в себя мотор/генератор;

фиг.3 изображает схематическое представление альтернативного предпочтительного варианта реализации конфигурации системы ременного привода вспомогательных устройств, включающей в себя мотор/генератор;

фиг.4 представляет детализацию альтернативного натяжителя, составляющего часть альтернативного предпочтительного варианта реализации системы ременного привода вспомогательных механизмов, включающей в себя мотор/генератор;

фиг.5 представляет детализацию альтернативного натяжителя, составляющего часть альтернативного предпочтительного варианта реализации системы ременного привода вспомогательных механизмов, включающей в себя мотор/генератор;

фиг.6 - блок-схема пути управляющего сигнала;

фиг.7 представляет детализацию альтернативного натяжителя, составляющего часть альтернативного предпочтительного варианта реализации системы ременного привода вспомогательных механизмов, включающей в себя мотор/генератор.

Подробное описание предпочтительного варианта конструкции

Предпочтительный вариант конструкции системы 10 ременного привода вспомогательных устройств изображен на фиг.1. Он включает в себя мотор/генератор 12, шкив 14 мотор/генератора, шкив 18 насоса усилителя рулевого управления, шкив 20 компрессора кондиционирования воздуха, шкив 22 насоса охлаждения, шкив 24 коленчатого вала, первый натяжитель 26, шкив 28 первого натяжителя, второй натяжитель 27, шкив 29 второго натяжителя и ремень 30 передачи мощности. Удалены части ремня 30 передачи мощности, которые иначе загородили бы первый натяжитель 26 или второй натяжитель 27.

Несмотря на то что изображены определенные шкивы вспомогательных устройств в определенном геометрическом расположении, должно быть понятно, что настоящее изобретение применимо к различному количеству и комбинациям вспомогательных устройств и геометрическим расположениям, включая как змеевидные, так и незмеевидные конфигурации, в зависимости от конкретного применения. Изображенная конфигурация является змеевидной. Соответственно ремень 30 передачи мощности обычно соответствовал бы типу ремней с множеством продольных V-образных канавок. Тем не менее, изобретение может быть реализовано с включением всех типов ремней. Кроме того, это изображение также может рассматриваться как один уровень ремня/шкивов в системе ременного привода вспомогательных устройств, имеющей множество ремней.

Стрелка, обозначенная "направление движения ремня", указывает направление движения ремня при нормальной эксплуатации как в режиме генерации, так и в режиме пуска. Двигаться вниз вдоль пути натяжения ремня 30 передачи мощности означает двигаться в том же самом направлении, что и движение ремня. Двигаться вверх означает двигаться в направлении, противоположном направлению движения ремня.

Двигаясь вниз начиная от шкива 24 коленчатого вала, первый промежуточный участок 32 покрывает расстояние, начинающееся с окончания в последней точке контакта между шкивом 24 коленчатого вала и ремнем 30 передачи мощности и заканчивающееся окончанием в первой точке контакта между шкивом 28 натяжителя и ремнем 30 передачи мощности. Последний промежуточный участок 34 покрытия покрывает расстояние, начинающееся в последней точке контакта между шкивом 28 натяжителя и ремнем 30 передачи мощности и заканчивающееся в первой точке контакта шкива 14 мотор/генератора и ремня 30 передачи мощности. При добавлении шкивов, которые входят в контакт с первым промежуточным участком 32 или с последним промежуточным участком 34, появляются дополнительные промежуточные участки. Кроме того, участок 36 "ненатянутой при пуске стороны" покрывает расстояние от точки контакта шкива 14 мотор/генератора до точки контакта шкива 29 второго натяжителя.

Направление крутящего момента на шкиве 14 мотор/генератора и на шкиве 24 коленчатого вала изменяется в зависимости от режима работы системы 10 ременного привода вспомогательных устройств, как обозначено стрелками, помеченными "пуск" и "генерация", на каждом шкиве 14 и 24 соответственно. В режиме генерации шкив 24 коленчатого вала поставляет весь крутящий момент. Шкив 22 водяного насоса, шкив 20 компрессора кондиционирования воздуха, шкив 18 насоса усилителя рулевого управления и шкив 14 мотор/генератора потребляют крутящий момент с незначительным потреблением его шкивом 28 первого натяжителя и шкивом 29 второго натяжителя. В режиме пуска шкив 14 мотор/генератора поставляет весь крутящий момент. Шкив коленчатого вала 24, шкив 22 водяного насоса, шкив 20 компрессора кондиционирования воздуха, шкив 18 насоса усилителя рулевого управления потребляют крутящий момент с незначительным потреблением его шкивом 28 первого натяжителя и шкивом 29 второго натяжителя.

В общем случае и независимо от режима работы, если было принято допущение, что каждый из шкивов может свободно вращаться, натяжение на каждом участке было бы одинаковым постоянным натяжением. Постоянное натяжение является результатом приложения силы к ремню 30 передачи мощности первым натяжителем 26 через шкив 28 первого натяжителя или вторым натяжителем 27 через шкив 29 второго натяжителя, приводящего к удлинению расстояния, по которому ремень 30 передачи мощности должен проходить через все шкивы. Обычно, как будет далее описано подробно, первый натяжитель 26 или второй натяжитель 27 обеспечивают статическое натяжение в зависимости от режима работы системы 10 ременного привода вспомогательных устройств. Однако, если бы система 10 ременного привода вспомогательных устройств была в неработающем состоянии, демпфирование на первом и на втором натяжителях соответственно 26 и 27 не осуществлялось бы вне зависимости от конфигурации или временного интервала, и первый, и второй натяжители 26 и 27 были бы очень хорошо сбалансированы с точки зрения силы натяжения, которую может создать каждый из них, тогда общая величина статического натяжения была бы результирующим вектором сил натяжения, поставляемых первым и вторыми натяжителями 26 и 27, которые находят точку одинакового натяжения. Однако, если различные шкивы системы 10 ременного привода вспомогательных механизмов вырабатывают или потребляют крутящий момент, например, когда система 10 ременного привода вспомогательных механизмов находится в действии, натяжение на каждом участке изменяется.

В обычном режиме - режиме генерации шкив 24 коленчатого вала поставляет крутящий момент, и участок 38 "натянутой при генерации стороны" является соответственно участком с самым большим натяжением. На каждом участке, двигаясь вверх от участка 38 "натянутой при генерации стороны", натяжение ремня 30 передачи мощности уменьшается за счет влияния каждого потребляющего крутящий момента шкива, непосредственно предшествующего этому участку. Шкив 14 мотор/генератора представляет в большинстве случаев самую большую нагрузку. Соответственно наибольший перепад натяжения за счет нагрузки обычно возникает при прохождении от участка 36 "ненатянутой при пуске стороны" к последнему промежуточному участку 34. В целом эта тенденция продолжается до точки, где первый промежуточный участок 32, оканчивающийся на шкиве 24 коленчатого вала, имеет наименьшее натяжение.

В режиме пуска для вариантов конструкции, изображенных здесь, мотор/генератор 12 создает крутящий момент. Последний промежуточный участок 34 является участком с самым сильным натяжением. Первый промежуточный участок 32 имеет натяжение, только немного уменьшенное маленькой нагрузкой, создаваемой шкивом 28 первого натяжителя. В отличие от режима генерации шкив 24 коленчатого вала создает самую большую нагрузку. Аналогично наибольший перепад натяжения за счет нагрузки возникает между первым промежуточным участком 32 и участком 38 "натянутой при генерации стороны". Традиционно оптимизация рассматривается как функция упорядочивания различных нагрузок и размещения натяжителей в планировке привода. Как может быть замечено, планировка, оптимальная для режима генерации, существенно отличается от планировки, оптимальной для режима пуска.

В традиционной системе ременного привода вспомогательных устройств с ремнем, имеющим множество продольных V-образных канавок, основными конструкторскими предпосылками являются: 1) выбор типа и ширины ремня (обычно обозначаемых числом ребер) согласуется с крутящим моментом, который ожидается создавать и потреблять, и 2) выбранное статическое натяжение должно быть ниже того, который приводит к сокращению срока службы ремня или любого узла системы ниже приемлемого срока и выше значения, при котором возникает недопустимое проскальзывание. Кроме того, выбор типа и ширины ремня влияет на срок службы ремня. Таким образом, существует взаимодействие между этими двумя основными конструкторскими предпосылками.

Постоянная задача, стоящая перед проектировщиком системы ременного привода вспомогательных устройств, состоит в оптимизации обеих этих предпосылок, принимая в расчет соображения сложности и стоимости. Оптимизация достигается за счет манипуляции многими геометрическими параметрами и характеристиками материалов, известными любому, знакомому с данной областью техники. Среди них размещение ведущих и ведомых шкивов, основанное на создаваемых ими инерционных или других крутящих моментах.

Системы привода, включающие в себя мотор/генератор, привносят новые и трудно преодолеваемые ограничения к описанной до этого практической оптимизации. Корень проблем основывается на том факте, что шкивы, которые обеспечивают крутящий момент и создают самые большие нагрузки и инерционные моменты, отличаются в зависимости от режима работы. Кроме того, присутствуют большие, чем в традиционной системе приводов, инерционные крутящие моменты.

Планировка изображенного предпочтительного варианта реализации изобретения значительно оптимизирует систему 10 ременного привода вспомогательных устройств для некоторых вариантов использования комбинированных режимов, особенно когда применяется совместно с первым и вторым натяжителями 26 и 27, имеющими внешний вид и конструкцию, изображенные на фиг.2. Поскольку первый натяжитель 26 имеет такие же внешний вид и конструкцию, как второй натяжитель 27, на фиг.2 изображен только первый натяжитель 26.

Первый натяжитель 26 включает шкив 28 первого натяжителя, главную ось 40, ось 42 демпфера, рычаг 44 демпфера, колодку 46 демпфера, направляющую 48 демпфера, смещающую пружину 50, зубья 52 храповика, собачку 54, ось 56 собачки, плунжер 58, соленоид 60 и проводники 62. Шкив 28 первого натяжителя, направляющая 48 демпфера, зубья 52 храповика, смещающая пружина 50 и главная ось 40 закреплены на раме 64 натяжителя. Смещающая пружина 50 в этом варианте конструкции является стальной спиралью. В качестве смещающей пружины могут использоваться другие упругие элементы, включая резиновые или пневматические элементы. Необходимо отметить, что первый натяжитель 26 устанавливается между первым промежуточным пролетом 32 и последним промежуточным пролетом 34. Шкив 29 второго натяжителя установлен на конце участка 36 "ненатянутой при пуске стороны", противоположном его концу на шкиве 14 мотор/генератора.

Когда система 10 ременного привода вспомогательных устройств должна работать в режиме генерации или в режиме пуска, датчик 66 режима (фиг.6) определяет наличие определенного режима. Датчик режима может быть отдельным электрическим выключателем или реле, срабатывающим каждый раз, когда мотор/генератор 12 получает электрическую энергию для начала приведения в действие системы 10 ременного привода вспомогательных устройств, или может быть частью включателя (замка) зажигания автомобиля. Датчик 66 режима обычно расположен внутри регулятора мотор/генератора. Сигнал, испускаемый датчиком 66 режима, подается на сигнальный процессор 68, который представляет собой любую электрическую схему, способную обработать сигнал и сделать его совместимым с первым и вторым приводами 70 и 71. Элементы цепи сигнала и связанные узлы, датчик 66 режима, сигнальный процессор 68 и первый и второй приводы 70 и 71 известны любому, имеющему обыкновенные знания в данной области техники. Первый и второй приводы 70 и 71 соответственно для первого и второго натяжителей 26 и 27 этого предпочтительного варианта реализации изобретения включают в себя соленоид 60, имеющий плунжер 58 и проводники 62. В то время как предпочтительный вариант реализации изобретения рассматривает использование электрических сигналов, чувствительных элементов, процессо