CN101806344B - 双向自适应独立传动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种双向自适应独立传动系统，主要由主动轴和被动轴套所组成，主动轴与被动轴套之间设有凸轮楔块自适应传动装置。凸轮楔块自适应传动装置包括控制凸轮、正旋楔块、反旋楔块、楔块回位弹簧和阻尼盘，本发明能使被动轴自适应超越主动轴转速，能够自动根据摩擦力有效分配动力，有能利用惯性能量，结构简单，运行不产生齿轮摩擦噪音，运行噪音小，耐用性强，维护成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种双向自适应独立传动系统。
背景技术
目前轴向动力传动装置大多采用钢性传动，钢性传动只允主动轴带动被动轴或被动轴带动反向主动轴同速运动，不允许两产生差速，尤其不允许被动轴超越主动轴转速，被动轴不能超越主动轴转速使钢性传动耗费大量惯性能量，惯性能量不能得到有效利用，能耗利用率差。另一方面，也可以将目前的差速器也看作钢性传动，当汽车转弯时，内、外两侧车轮中心在同一时间内移动的曲线距离显然不相等，外侧车轮移动的距离大于内侧车轮移过的曲线距离。若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则此时外轮必然是边滚动边滑移，内轮必然是边滚动边滑转。另外，汽车在不平路面上行驶时，两侧车轮实际移过的曲线距离也不相等。因此，在角速度相同的情况下，在波形较显著的路面上运动的车轮是边滚动边滑移，另一侧车轮则是边滚动边滑转。即使路面非常平直，但由于轮胎制造的尺寸误差，磨损程度也不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滑动半径实际上也不可能相等。因此，只要各车轮角速度相等，车轮对路面的滑动就必然存在。车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能恶化。所以，在正常行驶条件下，应使车轮尽可能不发生滑动。为此在汽车结构上，必须保证各个车轮有可能以不同角速度旋转，对于从动车轮，因为它们分别单独用轴承支撑在心轴上，允许左、右两侧车轮以不同的角速度旋转，驱动轮的情况则不同，它们是与驱动轴刚性相连的，若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两轮角速度只能是相等的，在转弯时必然出现滑动。为了使两侧驱动轮可用不同角速度旋转，以保证其纯滚动状态，就必须将两侧车轮的驱动轴断开(称为半轴)，并在主减速器从动齿轮上装置一个差速器来分别驱动两侧车轮和半轴。差速器的作用是：当汽车转弯行驶或在不平路面行驶时，使左、右驱动车轮以不同的转速滚动。显然差速器也不能使被动轴超越主动轴转速，惯性能量不能得到有效利用。同时差速器还会造成将车辆动力只能传递给摩擦力弱的半轴上，从不能解决轮打滑轮阻问题，为此还必须设置复杂的自锁系统，制作成本高，使用麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种双向自适应独立传动系统，能使被动轴自适应超越主动轴转速，能够自动根据摩擦力有效分配动力，有能利用惯性能量，结构简单，运行不产生摩擦噪音小，耐用性强，维护成本低的优点。
为此，本发明主要由主动轴和被动轴套所组成，主动轴与被动轴套之间设有凸轮楔块自适应传动装置，所述的凸轮楔块自适应传动装置包括：控制凸轮，控制凸轮呈扇形状，控制凸轮下端与主动轴上固定的连接套轴接，控制凸轮位于正旋楔块与反旋楔块之间，控制凸轮上部两端在正旋楔块与反旋楔块之间移动，凸轮控制杆一端与控制凸轮固接，上中部折弯并与连接套轴接向上的另一端位于阻尼盘上；正旋楔块，正旋楔块呈倒置的L形，正旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧卡卧其内的弹簧槽，正旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点，正旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，正旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到右侧临界点时正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；反旋楔块，反旋楔块呈反向倒置的L形，反旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧卡卧其内的弹簧槽，反旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点，反旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，反旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到左侧临界点时反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；楔块回位弹簧，为圆环形回位弹簧，楔块回位弹簧使正、反旋楔块脱离控制凸轮顶持后复位，位于正、反旋楔块的弹簧槽内；阻尼盘，控制凸轮在正旋楔块与反旋楔块之间移动，阻尼盘位于主动轴与被动轴套之间的静止空间内、或主动轴与被动轴之间的静止空间内，阻尼盘外周外侧设有阻尼盘控制装置；所述的一个控制凸轮和一个正、反旋楔块构成一组控制结构，在围绕主动轴外壁上至少设有4～8组控制结构。所述的控制凸轮左右移动夹角为15°～45°。所述的正、反旋楔块上端和外侧上端面为弧面。所述的阻尼盘控制装置为可制动阻尼盘运行的刹停结构或为与主动轴转动方向反向作用力控制机构。所述的正、反旋楔块的上端面上和被动轴套内端面上、或与正、反旋楔块的上端面接的被动轴轴面上设有防滑纹。所述的顶凸咬合点顶部与正、反旋楔块的上端面中部后端在同一圆周上。所述的围绕主动轴外壁上最佳设有8组控制结构。所述的正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时正旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的反旋楔块侧面上，或反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时反旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的正旋楔块侧面上。上述结构达到了本发明的目的。
本发明能使被动轴自适应超越主动轴转速，能够自动根据摩擦力有效分配动力，有能利用惯性能量，结构简单，运行不产生齿轮摩擦噪音，运行噪音小，耐用性强，维护成本低的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的结构构示意图
图3为本发明的使用状态结构示意图
具体实施方式
如图1至图3所示，一种双向自适应独立传动系统，主要由主动轴2和被动轴套3所组成，主动轴与被动轴套之间设有凸轮楔块自适应传动装置。
所述的凸轮楔块自适应传动装置包括：
控制凸轮4，控制凸轮呈扇形状，控制凸轮下端与主动轴上固定的连接套14轴接2，主动轴则由发动机带动减速齿轮1传动。控制凸轮位于正旋楔块与反旋楔块之间，控制凸轮上部两端在正旋楔块与反旋楔块之间移动，凸轮控制杆5一端与控制凸轮固接，凸轮控制杆的上中部折弯并与连接套轴接向上的另一端位于阻尼盘上；
正旋楔块7，正旋楔块呈倒置的L形，正旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧9卡卧其内的弹簧槽12。正旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点13，顶凸咬合点作用是使正旋楔块上端面与被动轴套内端面更好快速咬合。正旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，正旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到右侧临界点时正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；
反旋楔块8，反旋楔块呈反向倒置的L形，反旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧卡卧其内的弹簧槽，反旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点，顶凸咬合点作用是使反旋楔块上端面与被动轴套内端面更好快速咬合。反旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，反旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到左侧临界点时反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；
楔块回位弹簧9，为圆环形回位弹簧，楔块回位弹簧使正、反旋楔块脱离控制凸轮顶持后复位，位于正、反旋楔块的弹簧槽内；
阻尼盘6，控制凸轮在正旋楔块与反旋楔块之间移动，阻尼盘位于主动轴与被动轴套之间的静止空间内、或主动轴与被动轴之间的静止空间内，阻尼盘外周外侧设有阻尼盘控制装置11；
所述的一个控制凸轮和一个正、反旋楔块构成一组控制结构，在围绕主动轴外壁上至少设有4～8组控制结构。所述的围绕主动轴外壁上最佳设有8组控制结构。
所述的控制凸轮左右移动夹角为15°～45°。所述的正、反旋楔块上端和外侧上端面为弧面。所述的阻尼盘控制装置为可制动阻尼盘运行的刹停结构或为与主动轴转动方向反向作用力控制机构。所述的正、反旋楔块的上端面上和被动轴套内端面上、或与正、反旋楔块的上端面接的被动轴轴面上设有防滑纹，以使正、反旋楔块上端面与被动轴套内端面更好咬合紧固。所述的顶凸咬合点顶部与正、反旋楔块的上端面中部后端在同一圆周上。所述的正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时正旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的反旋楔块侧面上，或反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时反旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的正旋楔块侧面上。
主动轴与控制凸轮和正、反旋楔块下端的轴接是采用在主动轴上套固连接套15来实现，控制凸轮和正、反旋楔块的下端与连接套轴接。
阻尼盘控制装置为可制动阻尼盘运行的刹停结构或为与主动轴转动方向反向作用力控制机构，也包括一个正、反向移动阻尼盘装置以带动阻尼盘正、反向移动，使凸轮控制杆带动各控制凸轮向右、左摆动。可以包括现有的各种手动、电动、摇控和自动刹停结构或为与主动轴转动方向反向作用力控制机构，或常用的移动阻尼盘装置。为传统技术故不再累述。
本发明的原理是：当控制阻尼盘控制装置带动阻尼盘移动，使凸轮控制杆带动各控制凸轮向右摆动，正旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到右侧临界点时，正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固。而后，主动轴由发动机带动并通过变速器带动减速齿轮传动。主动轴通过连接套使各正旋楔块上端面挤压带动被动轴套3使装在被动轴套上的安装固定轴承10转动，进而使安装固定轴承上的从动轮转动。各正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时各正旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的各反旋楔块侧面上，从而形成一个紧固坚强、有支撑、钢性的连接挤压传动结构。使主动轴输出的动力转速在快于被动轴套转速时，永远不会使被动轴套停转。不用差速器上的自锁系统解决了差速器将车辆动力只能传递给摩擦力弱的半轴上不能解决轮打滑轮阻问题。但反之，当被动轴套的转速快于主动轴输出的动力转速时，则正旋楔块上端面失去对被动轴套挤压的作用力，在楔块回位弹簧的作用下，正、反旋楔块均向控制凸轮方向复位，楔块回位弹簧复位拉力的作用使各控制凸轮位于各正、反旋楔块的中位，各正、反旋楔块均与被动轴套内端面脱离接触。被动轴套超越主动轴转速，即被动轴能超越主动轴转速可利用大量惯性能量(甚至切断主动轴主动传动力)，惯性能量能得到有效利用，例如用这种惯性能量带动发电机发电等进行惯性能量回收利用，能耗利用率高。若使用在汽车上则上述描述为一侧半轴描述，另一侧半轴对称设置；若使用在其它单轴传动机械上则为全部。
当控制阻尼盘控制装置带动阻尼盘移动，使凸轮控制杆带动各控制凸轮左摆动时。上述动作反之，故不再累述。
总之，本发明能使被动轴自适应超越主动轴转速，能够自动根据摩擦力有效分配动力，有能利用或回收惯性能量，结构简单，运行不产生齿轮摩擦噪音，运行噪音小，耐用性强，维护成本低的优点，可广泛应用于机械、航空、风能利用、太阳能利用等领域中。
Claims (8)
1.一种双向自适应独立传动系统，主要由主动轴和被动轴套所组成，其特征在于：主动轴与被动轴套之间设有凸轮楔块自适应传动装置；
所述的凸轮楔块自适应传动装置包括，
控制凸轮，控制凸轮呈扇形状，控制凸轮下端与主动轴上固定的连接套轴接，控制凸轮位于正旋楔块与反旋楔块之间，控制凸轮上部两端在正旋楔块与反旋楔块之间移动，凸轮控制杆一端与控制凸轮固接，上中部折弯并与连接套轴接向上的另一端位于阻尼盘上；
正旋楔块，正旋楔块呈倒置的L形，正旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧卡卧其内的弹簧槽，正旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点，正旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，正旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到右侧临界点时正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；
反旋楔块，反旋楔块呈反向倒置的L形，反旋楔块顶端面中部纵向设有供楔块回位弹簧卡卧其内的弹簧槽，反旋楔块顶端面前侧设有顶凸咬合点，反旋楔块下端与主动轴上固定的连接套轴接，反旋楔块被控制凸轮侧上端顶持到左侧临界点时反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固；
楔块回位弹簧，为圆环形回位弹簧，楔块回位弹簧使正、反旋楔块脱离控制凸轮顶持后复位，位于正、反旋楔块的弹簧槽内；
阻尼盘，控制凸轮在正旋楔块与反旋楔块之间移动，阻尼盘位于主动轴与被动轴套之间的静止空间内、或主动轴与被动轴之间的静止空间内，阻尼盘外周外侧设有阻尼盘控制装置；
所述的一个控制凸轮和一个正、反旋楔块构成一组控制结构，在围绕主动轴外壁上至少设有4～8组控制结构。
2.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的控制凸轮左右移动夹角为15°～45°。
3.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的顶凸咬合点顶部与正、反旋楔块的上端面中部后端在同一圆周上。
4.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：其特征在于：所述的正、反旋楔块上端和外侧上端面为弧面。
5.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的阻尼盘控制装置为可制动阻尼盘运行的刹停结构或为与主动轴转动方向反向作用力控制机构。
6.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的正、反旋楔块的上端面上和被动轴套内端面上、或与正、反旋楔块的上端面接的被动轴轴面上设有防滑纹。
7.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的围绕主动轴外壁上最佳设有8组控制结构。
8.根据权利要求1的所述的双向自适应独立传动系统，其特征在于：所述的正旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时正旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的反旋楔块侧面上，或反旋楔块上端面与被动轴套内端面咬合紧固时反旋楔块侧端面至少有一点顶持在相邻的正旋楔块侧面上。
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