CN104175855B - 用于连接发动机和电机的装置及油电混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接发动机和电机的装置和油电混合动力汽车。该装置包括摩擦件，其包括摩擦片和位于所述摩擦片的中部的连接孔，其中，电机轴穿设在所述连接孔中与所述摩擦件固定连接，至少部分所述摩擦片通过压紧件而被压紧在所述发动机的飞轮上，从而能够将来自电机或发动机的扭矩传送给发动机或电机。在发动机或电机产生过载时，摩擦件能够与发动机之间产生打滑，从而减少因过载而对发动机的曲轴或电机轴产生的破坏。

Description

用于连接发动机和电机的装置及油电混合动力汽车

技术领域

本发明涉及一种用于油电混合动力汽车的扭矩传递装置，特别地涉及一种用于连接发动机和电机的装置，还涉及一种包括上述装置的油电混合动力汽车。

背景技术

油电混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，因此其仍占据着重要的部分。一般混合动力汽车包括发动机和电机，而且发动机一般与电机直接连接。

由于新能源汽车的工作特性，如发动机会频繁启动、停止。加上发动机启动的不可控性和发动机独特的振动特性，对于较为工作状态稳定、可控性高的电机来说会产生冲击，发动机和电机都可能运行异常产生过载的情况。同时汽车上的部件连接对空间有一定限制要求，因此对于发动机和电机的轴向机械连接装置有着特殊要求。传统的发动机连接通常使用飞轮直接与法兰相联或者在其中增加带扭转减振的弹性联轴器。这种连接方式若用于发动机与电机之间，并在发动机或电机过载后，通常会出现电机轴异常损坏，弹性联轴器异常损坏或者发动机的曲轴损坏。

因此，如何解决现有技术中电机轴或发动机的曲轴容易损坏的问题，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于连接发动机和电机的装置，当发动机或电机的扭矩过大时，可以通过装置的打滑来保护发动机或电机。

本发明的用于连接发动机和电机的装置，包括摩擦件，其包括摩擦片和位于所述摩擦片的中部的连接孔，其中，电机轴穿设在所述连接孔中与所述摩擦件固定连接，至少部分所述摩擦片通过压紧件而被压紧在所述发动机的飞轮上，从而能够将来自电机或发动机的扭矩传送给发动机或电机。

由于摩擦件通过压紧力压紧在发动机的飞轮上，因此摩擦件与发动机和电机之间会有一个最大的传递扭矩。当发动机或电机的扭矩大于摩擦件所能传递的最大扭矩时，摩擦件与飞轮之间的压紧力不足以使摩擦件与发动机进行同步运动。这样，摩擦件会与飞轮之间产生打滑，从而能够有效地减少因过载而对电机轴或发动机的曲轴所造成的损坏。

在一个实施例中，还包括设置在所述摩擦片和所述压紧件之间的用于为所述摩擦片提供弹性压紧力的碟形弹簧，其中，所述碟形弹簧构造成其形变随着摩擦片的磨损逐渐减小。

由于在摩擦片与飞轮之间产生打滑后，摩擦片或飞轮会产生一定的磨损，因此每当摩擦片产生打滑时，摩擦片或飞轮的厚度会相应地减少。这样，压紧件对摩擦片的压紧力也会相应的减少。当摩擦片与飞轮之间的压紧力不满足需求时，需要重新更换摩擦片或飞轮，费事费力。因此，设置一个用于为摩擦片提供弹性压紧力的碟形弹簧。当摩擦片产生一定程度的磨损时，碟形弹簧对摩擦片的压紧力随着摩擦片磨损的增大而增大。这样，当摩擦片产生磨损后，摩擦片与飞轮之间的压紧力仍然能够满足使用要求。因此，可以有效地减少摩擦片的更换次数，省事省力，而且还可以减少更换或维护成本。

在一个实施例中，所述压紧件包括用于将所述摩擦片压紧在所述飞轮上的压紧盘盖，其中所述压紧盘盖固定在所述飞轮上，并且所述碟形弹簧通过所述压紧盘盖压紧在所述摩擦片上。这样，该装置的结构简单，安装空间较小，而且制造成本较低，重量较小，从而可以有效地减少对电机或发动机所产生的转动惯量。

在一个实施例中，所述摩擦件还包括设置在所述连接孔和所述摩擦片之间的扭转减震部。这样，发动机产生的振动会被扭转减震部过滤衰减，从而可以有效地提高发动机或电机的稳定性能，进而提高发动机、电机及摩擦件的使用寿命，以及对于辅助工况和振动冲击的承受能力。

在一个实施例中，在所述碟形弹簧和所述摩擦片之间还设置有分别与所述碟形弹簧和所述摩擦片接触的环形盘。这样，当压紧盘盖与飞轮之间的空间过大，不足以压紧摩擦片或碟形弹簧时，可以通过设置环形盘来使压紧盘盖能够为摩擦片或碟形弹簧提供足够的压紧力。此外，由于便于将环形盘的两个端面设置为例如平面形，因此将环形盘设置在碟形弹簧和摩擦片之间，以便于设置碟形弹簧。

在一个实施例中，所述摩擦件的最大传递扭矩为所述发动机或所述电机的过载扭矩，并且所述摩擦件的初始压紧力通过所述碟形弹簧的压紧力、所述摩擦片与所述环形盘之间的摩擦系数或所述摩擦片与所述飞轮和所述环形盘之间的接触面积调节。

当发动机或电机过载时，摩擦片与发动机之间产生打滑，从而有效地保护发动机的曲轴或电机轴。此外，由于便于调节碟形弹簧的压紧力或摩擦片的大小，而且便于更换环形盘的材料或大小，因此通过碟形弹簧或摩擦片或环形盘调节摩擦件的初始压紧力时，操作简单，便于实现。

在一个实施例中，所述碟形弹簧构造成其自由端朝向或背离所述压紧盘盖一侧延伸。

当碟形弹簧的自由端朝向压紧盘盖一侧延伸时，在压紧盘盖能够压紧碟形弹簧的情况下，可以将压紧盘盖的中部设置较大的缺口，从而可以有效地减轻压紧盘盖的重量，进而减轻装置的重量，而且还可以进一步减少装置的成本。当碟形弹簧的自由端背离压紧盘盖一侧延伸时，压紧盘盖所产生的形变较小，从而可以有效地提高压紧盘盖的使用寿命。

在一个实施例中，所述碟形弹簧构造成在摩擦片的磨损厚度达到未磨损前的厚度的1/8-1/5时的弹性压紧力最大。这样，既在碟形弹簧的可恢复的形变范围之内，又可以减少更换摩擦件的次数，省时省力，同时也节省成本。

在一个实施例中，所述摩擦片通过铆钉与所述扭转减震部固定连接，并且所述铆钉的顶端和底端均不凸出于所述摩擦片。由于摩擦片的材质一般选用钛酸钾，因此优先选用摩擦片通过铆钉与扭转减震部连接。

本发明的油电混合动力汽车，包括发动机，以及使用根据上述中任一项所述的装置与所述发动机连接的电机。该油电混合动力汽车的结构简单，制造成本较低，而且发动机的曲轴和电机轴的使用寿命长。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本发明的用于连接发动机和电机的装置的一种结构示意图。

图2为图1的爆炸图。

图3为本发明中的摩擦件的结构示意图。

图4为本发明中的装置的另一种结构示意图。

图5为图4的爆炸图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的用于连接发动机和电机的装置包括摩擦件3和压紧件5。其中，发动机和电机通过摩擦件3连接在一起。当发动机或电机工作时，通过摩擦件3为发动机和电机传递扭矩。并且在发动机或电机的扭矩过大时，摩擦件3能够与发动机之间产生打滑，从而减少因发动机或电机的扭矩过大而对发动机的曲轴或电机轴2产生的破坏。压紧件5用于将摩擦件3压紧在发动机的飞轮1上，从而实现摩擦件3与发动机之间的压紧。

在一个实施例中，如图3所示，摩擦件3包括大致成圆盘形的摩擦片41和大致位于摩擦片41的中部的连接孔42。其中，连接孔42穿设在电机轴2上并通过花键连接，至少部分摩擦片41压紧在飞轮1上。由于将发动机与电机连接在一起时，电机轴2大致位于飞轮1的中部，因此，优先选用将连接孔42设在摩擦片41的中部位置。而且将连接孔42设在摩擦片41的中部位置还便于使摩擦片41能够充分地与飞轮1接触。进一步地，摩擦片41的两个端面均大致为平面形，以便于加工和安装。摩擦片41的厚度可以根据实际需求具体设定。

另外，摩擦件3还包括用于减小发动机所产生的振动的扭转减震部43。在一个例子中，扭转减震部43的具体结构为绕盘形支架的中心均布有多组弹簧，并且各组弹簧均固定在盘形支架的内部。

优选地，连接孔42大致设在扭转减震部43的中部位置。摩擦片41的中部设有用于容纳扭转减震部43的通孔。即，安装好摩擦件3后，扭转减震部43位于内侧，而摩擦片41位于外侧。由于飞轮1的中部成凹陷状，当摩擦片41压紧在飞轮1的外侧时，就会与飞轮1的中部之间留有间隙，因此将扭转减震部43设置在摩擦片41的中部位置时，既不会妨碍摩擦片41与飞轮1的接触，又可以节省空间，而且设计加工简单，制造成本低。

摩擦片41可以通过铆钉44与扭转减震部43固定连接。在一个例子中，可以在摩擦片41的内侧设置用于容纳扭转减震部43的凹槽，扭转减震部43插设在凹槽中并通过铆钉44与摩擦片41连接。具体地，在摩擦片41上设有至少两圈围绕摩擦片41的中心分布的铆钉44。铆钉44的型号以及相邻两个铆钉44的距离可以根据实际情况而定。但是，铆钉44的高度应小于摩擦片41的厚度，即，通过铆钉44连接摩擦片41和扭转减震部43时，铆钉44的顶端和底端均不应凸出于摩擦片41。铆钉44中可以有部分铆钉44的顶端朝向飞轮1一侧，其余的铆钉44的底端朝向飞轮1一侧，以提高摩擦片41与扭转减震部43的连接牢固度。

压紧件5包括用于压紧摩擦片41的压紧盘盖。在一个例子中，压紧盘盖包括压紧部53、固定部51，以及用于连接压紧部53和固定部51的连接部52。固定部51通过例如螺钉与飞轮1固定连接。当将固定部51固定在飞轮1上时，连接部52大致垂直于飞轮1，压紧部53与飞轮1之间形成用于容纳摩擦片41的空间，从而通过压紧部53将摩擦片41压紧在飞轮1上。当然，也可以在电机轴2上设置一环形压盘，通过环形压盘将摩擦片41压紧在飞轮1上。或者将压紧盘盖固定在环形压盘上等。

进一步地，固定部51和压紧部53均大致成圆环状。其中，压紧部53最外侧的直径大致与固定部51最内侧的直径相等。连接部52大致成管状。电机轴2穿过压紧部53与摩擦件3的连接孔42连接。如此设置，结构简单，加工制造成本较低。

另外，在实际使用中，经过一段时间使用或经过多次过载保护后，摩擦片41会有一定程度的磨损。为了使摩擦片41在产生一定的磨损后，仍能够以满足使用要求的压紧力压紧在飞轮1上，因此设置一用于为摩擦片41提供弹性压紧力的碟形弹簧4。碟形弹簧4的压力大致成抛物线状，即在受力的过程中产生一定的形变，随着形变的增加，压紧力也逐渐增大。当变形到一定程度后，压紧力会随着碟形弹簧4的变形逐渐减小。

当将碟形弹簧4压紧在摩擦片41上时，使碟形弹簧4产生一定的形变。即，随着摩擦片41逐渐的磨损，碟形弹簧4的形变逐渐减小。但是，在碟形弹簧4的形变逐渐减小的过程中，碟形弹簧4的弹性压紧力先逐渐增大，待弹性压紧力达到最大值后再随着碟形弹簧4的形变逐渐减小。这样，在摩擦片41产生一定磨损后，摩擦片41压紧在飞轮1上的压紧力仍可以满足使用要求，因此可以有效地减少摩擦片41的更换次数。并且优先选用，在摩擦片41的磨损厚度达到其未磨损前的厚度的1/8-1/5时，碟形弹簧4的压紧力达到最大值，以防止在设置碟形弹簧4时，使碟形弹簧4产生不可恢复的形变。

碟形弹簧4可以通过压紧盘盖压紧在摩擦片41上，以简化该装置的结构。如图2所示，设置碟形弹簧4时，使碟形弹簧4的自由端朝向压紧盘盖5一侧延伸。即，碟形弹簧4的顶端与摩擦片41抵接。这样，直接将碟形弹簧4的自由端抵接在压紧盘盖的靠近连接部52的一侧即可，从而可以将压紧盘盖的压紧部53的尺寸设计地较小一些，进而可以进一步节省装置的制造成本，同时也可以减轻压紧盘盖的重量。

当然，如图4和图5所示，碟形弹簧4的自由端可以背离压紧盘盖5的一侧延伸。即碟形弹簧4的底端与压紧盘盖抵接。在压紧盘盖上设有用于容纳碟形弹簧4的凹槽。碟形弹簧4设置在凹槽内并与压紧盘盖上远离连接部52的一侧抵接。

此外，当压紧部53与飞轮1之间的空间较大时，还可以设置环形盘6，通过调节环形盘6的厚度使得压紧盘盖压紧碟形弹簧4和摩擦片41。环形盘6可以位于碟形弹簧4和摩擦片41之间。并且环形盘6的两个表面可以均为平整的平面，以提高碟形弹簧4的压紧能力。具体地，环形盘6可以为环形钢盘，以提高环形盘6的耐用性。

在实际运用中，发动机和电机系统会给出最大的系统传扭要求，记为N1。根据不同的使用环境和工况系统安全系数一般选为1.2～1.5。当实际传递扭矩大于1.5×N1时，作为过载情况，记为N2。此时优先选用把N2作为本发明的最大传扭能力值。当实际传扭超过N2时，摩擦片41会与飞轮1之间产生打滑，从而保护整个系统。该值可以通过碟形弹簧的压紧力、摩擦片与所述环形盘之间的摩擦系数或摩擦片与飞轮1和环形盘6之间的接触面积进行调节。

本发明的油电混合动力汽车包括发动机、上述中任一项所述的装置，以及通过该装置与发动机连接的电机。该混合动力汽车的结构简单，制造成本较低，而且发动机的曲轴和电机轴的使用寿命长。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种用于连接发动机和电机的装置，包括摩擦件，其包括摩擦片和位于所述摩擦片的中部的连接孔，其中，电机轴穿设在所述连接孔中与所述摩擦件固定连接，至少部分所述摩擦片通过压紧件而被压紧在所述发动机的飞轮上，从而能够将来自电机或发动机的扭矩传送给发动机或电机，

所述用于连接发动机和电机的装置还包括设置在所述摩擦片和所述压紧件之间的用于为所述摩擦片提供弹性压紧力的碟形弹簧，其中，所述碟形弹簧构造成其形变随着摩擦片的磨损逐渐减小，

所述压紧件包括用于将所述摩擦片压紧在所述飞轮上的压紧盘盖，其中所述压紧盘盖固定在所述飞轮上，并且所述碟形弹簧通过所述压紧盘盖压紧在所述摩擦片上，

所述碟形弹簧构造成其自由端朝向所述压紧盘盖一侧延伸，所述自由端抵接在压紧盘盖的靠近连接部的一侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摩擦件还包括设置在所述连接孔和所述摩擦片之间的扭转减震部。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述碟形弹簧和所述摩擦片之间还设置有分别与所述碟形弹簧和所述摩擦片接触的环形盘。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述摩擦件的最大传递扭矩为所述发动机或所述电机的过载扭矩，并且所述摩擦件的初始压紧力通过所述碟形弹簧的压紧力、所述摩擦片与所述环形盘之间的摩擦系数或所述摩擦片与所述飞轮和所述环形盘之间的接触面积调节。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碟形弹簧构造成在摩擦片的磨损厚度达到未磨损前的厚度的1/8-1/5时的弹性压紧力最大。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述摩擦片通过铆钉与所述扭转减震部固定连接，并且所述铆钉的顶端和底端均不凸出于所述摩擦片。

7.一种油电混合动力汽车，包括发动机，以及使用根据权利要求1-6中任一项所述的装置与所述发动机连接的电机。