CN102644677A - 车用全自动节能离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用全自动节能离合器，包括连接在车轮和发动机之间的外套和内轴、以及均布在外套和内轴之间的若干滚柱，所述内轴外表面上设置有存放滚柱的设置有正向斜坡或反向斜坡凹槽，反向斜坡上设置有控制滚柱动作的离合销，在内轴的内孔内设置有带锥面的推杆；推杆的一端设置有控制推杆动作的电磁线圈I，在内轴的外部设置有与电磁线圈I连接有电磁线圈II与励磁线圈构成的发电机，励磁线圈与刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接。本发明在常规路面收油时能够自动滑行，同时在刹车、倒车、下坡或者湿滑路面状态下又能像普通车辆一样能用发动机制动减速。

Description

车用全自动节能离合器

技术领域

本发明涉及一种车辆传动部件，尤其是指一种即能够使车轮与发动机自动脱离而自然滑行又能够使车轮与发动机自动回复原车传动状态以保证车辆安全行驶的汽车节能滑行传动装置。

背景技术

一般车辆的动力传动机构是发动机、离合器、变速箱、传动轴、车轮直接连接的传动方式。这种连接方式在抬起油门踏板收油后车辆挂档滑行时，车辆是带着发动机和变速箱一起转动，此时发动机对车辆起到一种制动减速的作用，因此车辆会很快的减速，如果要使车辆能够滑行的更远，需要踩下离合器踏板，或者使变速箱挂空挡，使发动机和变速箱分离，卸去发动机的低速制动作用；当汽车的车速降低到一定程度后，又要抬起离合器踏板、踩下油门踏板，或者挂上前进挡。但是这样反复操作会加速离合器的损坏，减少离合器的寿命，驾驶员也会感觉很累。因此，有人设计了多种形式的在行驶中能利用车辆自身的惯性力进行自然滑行的装置。如中国专利文献ZL01256732.9公开了一种可控离合器，包括安放在外环的内圆中的带有凸台的凸凹轮，使外环的内圆与支撑圆、凸台上的外圆为滑动配合，凸台的侧面设置有孔，孔内设置有弹簧，弹簧一端抵压住位于凸凹轮和外环之间的滚柱，滚柱的另一侧设有拨杆。这样通过控制拨杆而控制滚柱在凸凹轮凹槽中的位置，使滚柱在凸凹轮和外环之间实现卡紧或松动，从而在不踩踏离合器的状态下实现车辆无发动机的阻力滑行。

目前的自然滑行装置的缺点是，有的不能控制滑行器在自然超越滑行和发动机制动之间的转换，有的是利用齿合的方式进行手动控制；它们均不能自动实现超越滑行和刹车制动之间的有效分辨控制，在需要进行超越自然滑行时、或者不允许进行超越自然滑行时需要对车辆进行手动操作，还有的滑行器需要停车后转换，这样增加了驾驶员的驾车动作，如果忘记操作或者不能及时转换，致使发动机不能对车辆实现减速制动，在刹车系统失灵的情况下会发生危险。利用齿轮啮合的控制方式不但结合困难，而且啮合时传动极不平稳，噪音很大，很容易使滑行器或者离合器损坏。因此汽车生产厂家和车主，宁愿浪费能源也不愿使用现有超越滑行器。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够在常规路面正常行驶过程中收油时能够实现挂档无阻力自然滑行，同时在需要发动机制动的状态下又能自动恢复到像普通车辆一样能够用发动机减速制动的车用全自动节能离合器，保证安全行驶。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

车用全自动节能离合器，包括连接在发动机和车轮之间的内轴和外套、以及均布在内轴和外套之间的若干滚柱，所述外套的内表面或内轴的外表面上设置有与各滚柱配合的设置有侧向斜坡的凹槽，所述侧向斜坡分为与发动机或者变速箱的输出轴转向相反的正向斜坡、和与发动机或者变速箱的输出轴转向一致的反向斜坡，反向斜坡上设置有位于外套或内轴之一内的受与离合电控机构连接的电磁线圈I控制的离合销。

本发明的进一步具体方案在于：所述离合电控机构包括串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构。

本发明的进一步具体方案在于：所述存放滚柱的凹槽开在内轴的外圆面上，所述凹槽的正向斜坡的方向与发动机或者变速箱的输出轴的转向相反，反向斜坡的方向与发动机或者变速箱的输出轴的转向一致，在内轴的内孔内设置有带锥面的推杆；所述离合销设置在内轴内部的半径方向，离合销的外侧位于反向斜坡上并与滚柱对应，离合销的内侧与内轴内孔相通并与推杆的锥面接触，在离合销上设置有使离合销复位的弹簧；所述电磁线圈I设置在内轴内孔中推杆的一端，推杆的另一端设置有使推杆复位的弹簧。

本发明的进一步具体方案在于：所述离合销与滚柱对应的端面上开有与滚柱柱面圆弧一致的圆弧槽。

本发明的进一步具体方案在于：所述使离合销复位的弹簧为V型簧片，V型簧片设置在内轴内部的弹簧孔和离合销柱面上的弹簧孔内。

本发明的进一步具体方案在于：所述每个反向斜坡处的离合销成对设置，分别位于滚柱的两端，推杆上设置两个与离合销对应的控制离合销动作的锥面。

本发明的进一步具体方案在于：所述凹槽分为间隔设置的三种，其中一种为带正向斜坡的凹槽II，一种为带反向斜坡的凹槽III，在凹槽II和凹槽III之间还设置有不带斜坡的存放滚柱的凹槽I；在凹槽II和凹槽III之间设置有推动凹槽II和凹槽III内的滚柱的弹簧II。

本发明的进一步具体方案在于：所述电磁线圈I与位于内轴外部的由电磁线圈II和励磁线圈组成的发电机连接，电磁线圈I与电磁线圈II连接，电磁线圈II外面对应设置有与电磁线圈II相对转动而使电磁线圈II产生电流的固定的励磁线圈，励磁线圈与刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接。

本发明的进一步具体方案在于：所述电磁线圈I与设置在内轴外表面的导电环连接，导电环通过电刷与刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接。

本发明的进一步具体方案在于：所述串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构的电路上还串接有设置于驾驶室内的手动开关。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明使车辆在收油时能够实现挂档无阻力自然滑行，同时当汽车刹车、倒车、下坡、遇有冰雪湿滑路面或者发动机出现熄火等故障时又能像普通汽车一样利用车辆的动力系统来减速，得到安全行驶的目的。车辆的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构可以控制本发明的离合器的电磁线圈的通断电状态，使车辆的发动机等动力系统与车轮之间在滑动连接和固定连接两种状态之间转换。在行驶过程中一但电磁线圈断电，如发动机熄火不工作时、电瓶没电的情况下，电磁线圈I将不再产生电磁力，离合销将会失去对滚柱的阻挡，这样一旦内轴和外套不是同步转动或者说产生转速差，滚柱将沿正向斜坡或者反向斜坡上移，将内轴和外套卡接成同步转动的一体，使车辆自动恢复到原车的硬传动连接状态。而正常行驶过程中，在抬起油门踏板收油时，可以使车轮系统和动力系统分离运转，车辆在不受发动机系统低速制动的情况下自然滑行，这样不但可以直接节省发动机的燃油，也可以减少发动机的发热量，从而减少冷却风扇的启动次数和时间，使车辆能够达到至少10％以上的节能效果。

当然本发明同样可以用于电动汽车达到节电的效果。

本发明采用将离合销、推杆设置在内轴内的结构，减少了车用全自动节能离合器的体积，并且这种结构动作灵活、准确。电磁线圈I设置在内轴内孔内，电磁线圈II对应设置在内轴的外部，电磁线圈II与电磁线圈I连接并与内轴绝缘，电磁线圈II、电磁线圈I与内轴为一体随内轴一起转动，而电磁线圈II外面的励磁线圈是与电磁线圈II分离的，励磁线圈和电磁线圈组成一台发电机，在励磁线圈中有电流的情况下，内轴旋转时会使电磁线圈II中产生电流，并导到电磁线圈I中，电磁线圈I将推杆推向左方，并使离合销伸出到斜坡的上面而挡住滚柱，使内轴和外套象单向轴承一样工作。励磁线圈或导电环和刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构连接，只要有刹车、倒车动作，或者车辆行驶到下坡路段、冰雪湿滑路面、或者发动机熄火，励磁线圈都会断电，励磁线圈或导电环的通断电状态决定了电磁线圈I是否产生磁力，控制着内轴和外套的分离和整合。由于励磁线圈和电磁线圈组成发电机的方案实现了非接触控制，不会产生旋转部件的磨损，本发明的离合器的使用寿命会很长。

离合销端面上的圆弧槽与滚柱的圆柱面一致，使滚柱在凹槽中滚动更加顺畅。使离合销复位的弹簧成V型簧片，可以在离合销和内轴中打出相应的孔，将簧片放入其中即可，这样使结构更加紧凑，离合销的动作更加灵活。每个反向斜坡处设置两个离合销在滚柱的两端，使滚柱动作更加准确。在带正向斜坡的凹槽和带反向斜坡的凹槽之间再设置有不带斜坡的存放滚柱的凹槽，进一步增加内轴和外套之间的支撑力，使动力传递的安全系数更高，弹簧II的设置可以使滚柱有一种向坡上滚动的趋势，防止离合器失灵。坡度和惯性传感机构保正了在下坡路段，发动机和车轮之间保持硬连接状态，使发动机能够对车辆实现制动，防止下坡刹车失灵时发生事故。湿滑路面探测控制机构的设置，可以使车辆遇到雨、雪、冰灯湿滑路面时，能够自动关闭滑行状态，恢复原车性能，利用发动机和变速箱减速，以免车辆打滑发生危险。手动开关的设置可以让驾驶员根据路况或个人驾驶习惯在任何行驶状态都能快速的选择是采用滑动连接状态还是固定连接状态。

使用本发明，只需起步挂一档时踩下离合器，在进入正常行驶状态后换挡时不需要再踩下离合器，只需放松油门收油，使发动机减速，即可以换挡，简化了驾驶员的驾车动作，降低了驾驶员的劳动强度，有利于安全行驶。并且可以延长离合器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构断面结构示意图；

图2是图1的剖面示意图；

图3是图1的内轴断面放大示意图，图中箭头方向表示车辆前进时内轴的转向；

图4是本发明实施例1离合销的结构示意图。

其中：1、外套连接孔，2、外套，3、离合销，4、滚柱，5、内轴，6、推杆，7、V型簧片，8、弹簧，9、电磁线圈I，10、电磁线圈II，11、内轴连接孔，12、励磁线圈，13、铁芯，14、弹簧II，50、凹槽I，51、凹槽II，52、凹槽III，51A、正向斜坡，52A、反向斜坡。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

本实施例的车用全自动节能离合器主体包括外套2和内轴5，以及外套2和内轴5之间设置的滚柱4、控制滚柱4移动的离合销3、控制离合销3动作的推杆6、控制推杆6动作的电磁线圈I和用于发电的电磁线圈II和励磁线圈12组成的发电机。内轴5通过内轴连接孔11与变速箱的动力输出轴连接，外套2通过外套连接孔1与车轮传动机构即车轮轴连接。本实施例的结构示意图如图1和图2所示。外套2套装在内轴5的外面，外套内孔为圆柱形光孔，内轴5的外表面设置有15个凹槽，每个凹槽内均设置一个滚柱4，外套2、滚柱4、内轴5三者之间形成一个滚动轴承。所述的15个凹槽以三个为一组共形成五组均布在内轴5的外表面圆周上。每组中有一个凹槽的形状与滚柱4的外圆圆弧形状一致，其横截面形状为规则的圆弧形，如图1和图3中的50所示为凹槽I；每组中另外两个凹槽II和凹槽III的其中一个侧面设置有斜坡，两个斜坡的方向相反，其中凹槽II的与车辆前进时变速箱输出轴的转向相反的方向开有正向斜坡51A，凹槽III的与车辆前进时变速箱输出轴的转向一致的方向开有反向斜坡52A；所述斜坡与凹槽的圆弧相切，使滚柱在卡紧内轴和外套时更加顺畅，在凹槽II和凹槽III之间固定两个弹簧II 14，弹簧II卡放在凹槽II和凹槽III的之间的凸块的弹簧卡槽中，弹簧II使其两侧的滚柱有向正向斜坡和反向斜坡滚动的趋势。

在内轴5内对应每个反向斜坡52A上的位置均设置有两个离合销3，每个反向斜坡52A处的两个离合销3分别设置在滚柱4的两端，离合销3设置在内轴5内部的半径方向，离合销3的外侧位于反向斜坡52A上并与滚柱4的两端对应。离合销3与滚柱4对应的端面上开有与凹槽III的圆弧一致的圆弧槽，离合销3伸出时与凹槽III的圆弧面一起形成与滚柱圆柱面相似的圆弧，用以盛放滚柱4。在离合销3柱面上开有一弹簧槽，在内轴5内也开有弹簧孔，在内轴5的弹簧孔内安装一V型簧片7，V型簧片7的端部卡在离合销3的的弹簧槽内，V型簧片7用弹簧片弯制而成，V型簧片7有使离合销3向内轴5内缩回的趋势。

在内轴5的内孔内设置有推杆6，在内轴5的内孔内、推杆6的一端设置有控制推杆动作的电磁线圈I，在内轴5的外面安装有电磁线圈II，电磁线圈II与电磁线圈I连接并与内轴绝缘，在电磁线圈II外面还固定设置一个带铁芯13的励磁线圈12，励磁线圈12和电磁线圈II一起组成发电机，励磁线圈12和电磁线圈II可以是对应设置的多个。当内轴旋转时，电磁线圈II相对励磁线圈12转动而使电磁线圈II和电磁线圈I内产生电流，从而使推杆移动。励磁线圈12与串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、湿滑路面探测控制机构连接，励磁线圈12的通断电状态受刹车踏板、倒车的倒档控制，也可以受坡度和惯性感控机构以及湿滑路面探测机构的控制。在励磁线圈12、刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、湿滑路面探测控制机构串联的电路上还连接有设置于驾驶室内的手动开关。离合销3的内侧与内轴5内孔相通，推杆6的右端设置两段带锥面的锥面，两个离合销3与推杆6的锥面接触，通过推杆6的动作以控制两个离合销3伸出或缩回。推杆6向右移动时将离合销3推出，使离合销3高出反向斜坡52A而挡住滚柱4，而不产生沿反向斜坡52A方向的上坡位移，使外套2的转速可以超越内轴5的转速。当推杆6向左移动时，离合销3在V型簧片7的作用下向内轴5内缩回，滚柱4失去离合销3的阻挡，在弹簧II的推动下，在外套2的转速超越内轴5的转速时，滚柱4向反向斜坡52A上移动，将外套2和内轴5卡死，使内轴5和外套2形成一体而转动。

在内轴内孔中、推杆6与电磁线圈I对应的另一端设置有使推杆6复位的弹簧8，当电磁线圈I断电而使电磁线圈I失去磁力时复位弹簧8将推杆6向左移动，使离合销3向内轴5轴心移动从而失去对滚柱4的控制。无论外套2和内轴5产生哪个方向的相对转动都会有滚柱4滚向斜坡上而将外套2和内轴5卡紧，使外套2和内轴5由滑动连接变为固定连接，形成一个整体，象原车一样实现正向和反向的制动。电磁线圈I有电时产生磁力将推杆6向右推动，使离合销3向外伸出，使各滚柱均处于凹槽内，此时抬起油门踏板发动机减速，车轮轴的转速超过变速箱的输出轴的转速，外套2和内轴5就会产生自由滚动，车辆可以无阻力滑行，从而节省燃油。当踩下刹车踏板、或者挂上倒档时、或者湿滑路面探测机构探测到路面为冰雪或者湿滑状态时，电磁线圈I也会断电，车轮轴的转速超过变速箱的输出轴的转速，使位于凹槽52中滚柱4会沿反向斜坡52A上升卡死在内轴5和外套2之间，使内轴5和外套2形成一个整体，车轮和发动机保持硬链接，发动机可以对车辆进行制动。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：所述的15个存放滚柱的凹槽的形状均相同，不再设置形状与滚柱4的外圆形状一致横截面形状为规则的圆弧形的凹槽I。每个凹槽的两侧均开有斜坡，与车辆前进时变速箱输出轴的转向相反的方向的斜坡为正向斜坡，与车辆前进时变速箱输出轴的转向一致的方向的斜坡为反向斜坡，同样在反向斜坡处设置离合销，其它结构与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：电磁线圈I外面不安装电磁线圈II和励磁线圈，而是在内轴的外表面安装一导电环，导电环和电磁线圈I连接，导电环与内轴绝缘，导电环与电刷摩擦连接，电刷与刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接，并且电路上还串接有设置于驾驶室内的手动开关。这样，电磁线圈I的通断电状态受刹车踏板、倒车的倒档控制，也可以受坡度和惯性感控机构、湿滑路面探测机构、以及的发动机状态(如熄火状态)控制。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：存放滚柱的凹槽设置在外套的内表面，凹槽上同样设置正向斜坡和反向斜坡，内轴外表面为光面，所述的控制滚柱移动的离合销设置在外套内部，每个离合销可以由同步动作的不同的电磁线圈I直接控制，此时电磁线圈I安装在外套的外面对应离合销的位置。电磁线圈I直接和刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接连接。

本实施例的的另一种结构为，在外套的外面在设置一个控制离合销动作的控制套，控制套装在外套的外面，电磁线圈I设置在控制套的一端，控制套的动作受控于电磁线圈I，电磁线圈I受控于离合电控机构。控制套内表面也设置两段锥面，两个离合销与控制套的锥面接触，通过控制套的动作以控制离合销伸出或缩回。控制套在电磁线圈I的控制下向左移动时将离合销推出，使离合销高出反向斜坡而挡住滚柱，向右移动时，无论外套和内轴产生哪个方向的相对转动都会有滚柱滚向斜坡上而将外套和内轴卡紧，使外套和内轴形成一个整体而象原车一样实现正向和反向的制动。

实施例5

上述的实施例1和实施例2的车用全自动节能离合器也可以安装在汽车的发动机和变速箱之间，如安装在离合器的内部。

实施例6

本实施例与实施例2的区别在于：内轴的外表面上设置16个凹槽，每两个凹槽为一组，共8组凹槽。每组的一个凹槽设置反向斜坡，另一个凹槽设置正向斜坡。即在内轴的外表面上不设置不带斜坡凹槽。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于：每个反向斜坡52A上仅设置有一个离合销3，离合销对应滚柱的中部；推杆也仅设置一个圆锥面。

Claims (10)

1.车用全自动节能离合器，包括连接在发动机和车轮之间的内轴(5)和外套(2)、以及均布在内轴(5)和外套(2)之间的若干滚柱(4)，其特征在于：所述外套(2)的内表面或内轴(5)的外表面上设置有与各滚柱(4)配合的设置有侧向斜坡的凹槽，所述侧向斜坡分为与发动机或者变速箱的输出轴转向相反的正向斜坡(51A)、和与发动机或者变速箱的输出轴转向一致的反向斜坡(52A)，反向斜坡(52A)上设置有位于外套(2)或内轴(5)之一内的受与离合电控机构连接的电磁线圈I(9)控制的离合销(3)。

2.根据权利要求1所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述离合电控机构包括刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构。

3.根据权利要求2所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述存放滚柱的凹槽开在内轴的外圆面上，所述凹槽的正向斜坡(51A)的方向与发动机或者变速箱的输出轴的转向相反，反向斜坡(52A)的方向与发动机或者变速箱的输出轴的转向一致，在内轴(5)的内孔内设置有带锥面的推杆(6)；所述离合销(3)设置在内轴(5)内部的半径方向，离合销(3)的外侧位于反向斜坡(52A)上并与滚柱(4)对应，离合销(3)的内侧与内轴(5)内孔相通并与推杆(6)的锥面接触，在离合销(3)上设置有使离合销(3)复位的弹簧；所述电磁线圈I(9)设置在内轴(5)内孔中推杆(6)的一端，推杆(6)的另一端设置有使推杆(6)复位的弹簧(8)。

4.根据权利要求3所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述离合销(3)与滚柱(4)对应的端面上开有与滚柱柱面圆弧一致的圆弧槽。

5.根据权利要求4所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述使离合销(3)复位的弹簧为V型簧片(7)，V型簧片(7)设置在内轴(5)内部的弹簧孔和离合销(3)柱面上的弹簧孔内。

6.根据权利要求1～5任一项所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述每个反向斜坡(52A)处的离合销(3)成对设置，分别位于滚柱(4)的两端，推杆(6)上设置两个与离合销(3)对应的控制离合销(3)动作的锥面。

7.根据权利要求1～5任一项所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述凹槽分为间隔设置的三种，其中一种为带正向斜坡(51A)的凹槽II(51)，一种为带反向斜坡(52A)的凹槽III(52)，在凹槽II和凹槽III之间还设置有不带斜坡的存放滚柱的凹槽I(50)；在凹槽II(51)和凹槽III(52)之间设置有推动凹槽II和凹槽III内的滚柱(4)的弹簧II(14)。

8.根据权利要求3所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述电磁线圈I(9)与安装于内轴(5)外部的由电磁线圈II(10)和励磁线圈(12)组成的发电机连接，励磁线圈(12)与串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、湿滑路面探测控制机构连接。

9.根据权利要求3所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述电磁线圈I(9)与设置在内轴(5)外表面的导电环连接，导电环通过电刷与串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构电连接。

10.根据权利要求2、8或9所述的车用全自动节能离合器，其特征在于：所述串联设置的刹车电控机构、倒车电控机构、坡度和惯性感控机构、发动机状态感控机构、湿滑路面探测控制机构的电路上还串接有设置于驾驶室内的手动开关。

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