CN1044350C - 车辆多功能节能系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆多功能节能系统是由自动离合装置(1)和控制装置(2)组成，前者主要包括一个带有一段正棱柱体(5)的轴(4)、一个毂(6)和装有扭矩传递件(12)的同步架(10)。当轴的转速大于毂的转速时，二者之间通过扭矩传递件传递扭矩，反之无扭矩传递。控制装置又可以在任何需要时迫使轴与毂相接合。采用本发明系统的车辆能耗大大降低。当自动离合装置采用对称结构取代车辆原差速器时，本系统不仅具有节能功能还具有自动防滑差速功能。

Description

车辆多功能节能系统

本发明涉及车辆多功能节能系统，它是由可以设置在车辆传动系任何适当位置的自动离合装置和控制装置组成。

现今所有的车辆只要不踏下离合器、不排空挡，发动机至驱动轮之间均是刚性接合的，这就造成了车辆惯性滑行时的逆驱动。所谓逆驱动是指车辆滑行时本身的动能使驱动轮反方向驱动发动机转动。逆驱动不仅浪费了大量动能，还引起附加磨损和附加油耗，缩短车辆使用寿命。因此无论是从经济和节能方面或车辆工业的发展方面来看，解决由于车辆逆驱动所带来的上述一系列问题不仅是必要的，而且是非常重要的。

解决逆驱动所带来问题的现有方法是合理滑行，即使车辆排空档滑行。但是由于合理滑行受到诸多因素的限制，其节能效果不够想理，因此一直未得到应有的利用。同时，合理滑行增加了驾驶员的操作负担，影响行车安全。

在车辆传动系的适当位置增加一个“空转机构”(freewheelmechanism)或称“滑行器”的机构，原则上可以实现合理滑行。例如美国专利US4438836公开了一种活动轮毂装置(freewheel hubassembly)，该装置包括一个主动件及与其相连的轴(axle means)、一个从动件及与其相连的毂(wheel hub)、扭矩传递件(rollers)和承纳扭矩传递件的一个同步架(roller cage)，以及其他与之配合的传动机构。本装置可安装于四驱车辆的两个前轮的传动系中，当轴不转时，扭矩传递件处于低位，使毂和轴分离，车轮空转；当轴转动时，传动机构将扭矩传递件从低位移动一个角度达到高位，从而使轴与毂接合，实现轴对轮的驱动。这样，四驱车辆可以在需要时以二驱方式驱动(即让前轮空转)。如果将本装置安装于全部四个车轮上，似乎可以实现合理滑行，但它仍不能克服合理滑行所固有的缺点。

另一方面，现有车辆广泛采用的行星齿轮式差速器当某一驱动轮的附着力小到滑转条件时不能防滑，使通过性能大大降低甚至降到零，使车辆不能前进或倒退。为了解决行星齿轮差速器这一弊病，现有的方法是采用差速锁。但这种差速器不能同时实现差速与防滑，而且其防滑和差速功能的转换只能在停车时操作，使用极为不便，并且增加功率损失。虽然牙嵌自由轮差速器和滑块凸轮高摩擦差速器具有防滑功能，但由于结构复杂，成本高等原因未被广泛采用。采用现有差速器的车辆普遍存在逆驱动问题，均不具有车辆一惯性滑行发动机就自动与驱动轮脱开的功能。

本发明的第一目的是提供一种车辆多功能节能系统，解决由于逆驱动所带来的一系列问题。

本发明的第二目的是提供一种车辆多功能节能系统，其自动离合装置取代车辆原差速器，同时实现差速和防滑功能及解决由于逆驱动而带来的一系列问题。

实现本发明第一目的的车辆多功能节能系统是由自动离合装置和控制装置组成；

所述自动离合装置适用于各种现有车辆乃至新设计的车辆，可以设置在车辆传动系的任何适当位置；自动离合装置是包括以下各部分：一个主动件；一个从动件；一个与主动件刚性联接或制成一体的轴；一个与从动件刚性联接或制成一体的毂；一个同步架及设置于同步架内的扭矩传递件；其特征在于：

所述与主动件刚性联接或制成一体的轴上同轴地设有一段大致为正棱柱体的部分：

所述与从动件刚性联接或制成一体的毂用轴承同轴地支承在所述轴上，轴上所述正棱柱体部分处于毂之内；

所述同步架两端可转动地支承在轴上，且处于毂的内表面和轴上的正棱柱体之间，沿同步架的圆周方向开有均布的通孔，通孔的个数与所述正棱柱体的面数相同；

所述同步架的每个通孔内有间隙地设有一个所述扭矩传递件，扭矩传递件可以各自在毂的内表面与正棱柱体对应面所形成的弓形空间内靠近一端的第一位置和靠近另一端的第二位置之间沿正棱柱体的表面运动；扭矩传递件的尺寸保证：当其处于所述的第一和第二位置之间的中间位置时，轴与毂是分离的，主动件与从动件间无扭矩传递；当所述扭矩传递件处于所述第一或第二位置时，轴与毂之间接合，主动件与从动件之间通过扭矩传递件传递扭矩；

轴的转速低于对应发动机怠速转速或静止时保持扭矩传递件处于所述中间位置的保持装置；当主动件开始正方向(对应车辆前进方向)转动时，扭矩传递件由于惯性滞后而进入第一位置；

当轴正向转动主动件转速变得小于从动件转速时限定扭矩传递件在所述中间位置的限定装置；

强制同步架跟随毂转动一短时间，将扭矩传递件同步地送入所述第一或第二位置的强制接合装置；

用于选择多功能节能系统工作方式的控制装置任何时候均可控制所述强制接合装置工作。

在本发明多功能节能系统的具体实施例中，上述各装置均可有各种不同的结构或不同的形式——

所述保持装置既可以是设置在轴上正棱柱体每一个面中部的磁铁。也可以是分别套装在每个扭矩传递件两轴端的两个弹性环。也可以是若干连接于同步架和轴上正棱柱体之间的拉簧及扭矩传递件与正棱柱体对应面之间的导轨装置。

所述限定装置的一个实施例是由以下部分组成：

至少两条均布在同步架圆周方向上的槽；

对应每个所述槽的位置在轴上开有凹口，每个凹口有一个径向壁；

设置在所述槽底部对应所述凹口位置的通道；

设在所述每个槽底部的磁铁；

可摆动地安装在每个所述槽内的摆杆，摆杆的端部固定有穿过所述通道的弹簧。当轴静止或转速低于某一预定值时，摆杆由磁铁吸附在槽底，上述弹簧处于轴上的凹口之外，不影响同步架与轴之间的相对运动。当轴的转速达到上述预定值时，摆杆在离心力的作用下克服磁铁吸力摆动，使所述弹簧伸入轴上的凹口内。

所述弹簧的刚度保证：当轴的转速变得小于毂的转速，扭矩传递件从所述第一位置向第二位置运动的过程中，所述弹簧的端部抵住轴上凹口的径向壁，将扭矩传递件限定在所述中间位置：而当强制接合装置迫使同步架跟随毂一起转动时，弹簧可以被所述径向壁弯曲，以便使扭矩传递件从中间位置进入第二位置。

在另一实施例中，限定装置如下构成：

至少两条均布在轴的圆周方向的槽；

设在每个所述槽底的磁铁；

同步架内表面上的止动件；

可摆动地安装在每个所述槽内的摆杆组件，摆杆组件包括一套筒，套筒内设有一可轴向滑动的滑块及将滑块压向伸出位置的弹簧。当轴不转或转速低于某一预定值时，所述摆杆组件在磁铁作用下吸附在槽底，处于伸出位置的滑块不影响同步架与轴之间的相对运动。当轴的转速达到上述预定值时，摆杆组件在离心力的作用下摆动，滑块的伸出端与同步架的内表面接触。

所述弹簧的刚度保证：当轴的转速变得小于毂的转速，扭矩传递件从第一位置向第二位置运动的过程中，滑块的伸出端抵住同步架上的止动件，将扭矩传递件限定在中间位置；而当强制接合装置迫使同步架随毂一起转动时，同步架上的止动件又可将滑块压入套筒内，以便使扭矩传递件从中间位置进入第二位置。

在又一个实施例中，限定装置还可以如下构成：

至少两个设在轴上的孔，孔的轴线位于垂直于轴的轴线的平面内；

设在每个孔底部的磁铁：

设在同步架内表面上的止动件；

可移动地设在每个孔内的销，销的外端为台锥形，当轴不转或转速低于某一预定值时，所述销在磁铁的作用下处于孔的底部，不影响同步架与轴之间的相对移动，当轴的转速达到上述预定值时，销克服磁铁吸引力移出，外端与同步架内表面相接触。

销外端的锥角和孔在上述垂直于轴的轴线的平面内的方向两者的综合，保证：当轴的转速变得小于毂的转速，扭矩传递件从第一位置向第二位置运动的过程中，销的外端可以顶住同步架上的止动件而不被压回至孔内，将扭矩传递件限定在中间位置；而当强制接合装置迫使同步架随毂转动时，止动件又可克服销与孔壁间摩擦力将销压入孔内，以便使扭矩传递件从中间位置进入第二位置。

强制接合装置的一个实施例是这样构成的：

由控制装置控制与车辆的固定件相联的驱动装置；

用于与同步架相接合的摩擦件；

设置在毂上的传递组件，用于将驱动装置的动力传递给摩擦件以便与同步架相接合。

所述驱动装置既可以是电磁铁，也可以是液压缸或气缸。

本发明控制装置的一个基本实施例包括一个按钮开关，用于控制所述驱动装置的工作。

控制装置还可以包括：

用于选择系统工作方式的第一开关；

一个由与车辆加速踏板联动的另一开关接通的延时电路，用于当放松加速踏板时接通所述驱动装置使发动机与驱动轮之间相接合。

控制装置还可以包括：

两个用于选择系统工作方式的开关；

一个由与加速踏板联动的另一开关控制的第一延时电路，用于当放松加速踏板时接通所述驱动装置使发动机与驱动轮之间相接合；

一个由与加速踏板联动的另一开关控制的第二延时电路，用于当放松加速踏板时切断发动机点火线路的电源，当踏下加速踏板时再次接通发动机的点火线路，同时在该延时电路延时断开期间接通所述驱动装置，使发动机与驱动轮之间接合，发动机由驱动轮驱动而再次起动。

以下简要叙述实现本发明第一目的系统工作过程。

主动件静止时，扭矩传递件处于所述中间位置，当主动件沿正方向(对应车辆前进方向)开始转动，由于惯性滞后，同步架使扭矩传递件同步地从中间位置进入第一位置，扭矩传递件与轴和毂之间形成静摩擦自锁，使轴与毂接合，扭矩可以由发动机经传动系传给驱动轮，当轴的转速达到某一预定转速后，若主动件的转速变得小于从动件的转速，则同步架与扭矩传递件一起在惯性作用下从第一位置向第二位置方向运动，当运动至中间位置时恰好被所述限定装置限定在中间位置，从而使轴与毂分离，发动机与驱动轮之间无扭矩传递，此时车辆仅靠动能滑行，因而车辆逆驱动所带来的一系列问题也就消除了。

为了驾驶安全的需要，当车辆滑行行驶在滑溜路面或下陡坡时，需要利用发动机与驱动轮之间的刚性联接辅助制动。为此只要在需要时操纵控制装置使强制接合装置工作一短时，扭矩传递件从中间位置进入第二位置，毂反方向驱动轴，从而可以象未采用本系统的车辆一样实现辅助制动。

另一方面，当主动件从静止开始反向转动时(对应车辆倒车方向)，同步架与扭矩传递件一起由于惯性滞后而从中间位置进入第二位置，使轴与毂之间接合，扭矩可以从发动机传给驱动轮驱动车辆倒车。

实现本发明第二目的的车辆多功能节能系统是由一个代替车辆原差速器的自动离合部件和与第一发明目的系统类似的控制装置组成。

所述自动离合部件是由两个与实现本发明第一目的的自动离合装置相类似的部分组成，其主动件是一个公共法兰，两部分相对法兰的中截面完全对称。所述法兰与主减速器从动齿轮刚性联接，两部分的毂分别与车辆两侧的半轴刚性联接。

当发动机驱动车辆直线行驶时，自动离合部件两侧的毂均与轴接合，并以相同的转速转动。当发动机驱动车辆转向行驶时，自动离合部件内侧的毂与轴相接合并随之一起转动，外侧毂由驱动轮驱动以高于轴的转速转动，与轴之间是分离的。由于两侧的毂是支承在同一个轴上，所以无论两侧驱动轮的附着力大小，均不会发生一侧驱动轮滑转而另一侧驱动轮不转的现象。因此，实现本发明第二个目的的系统不仅克服了由车辆逆驱动所带来的一系列问题，同时还具有自动防滑差速功能。

下面简要叙述附图，本发明可以在以下各实施例中表达得更清楚：

图1是本发明第一目的系统的示意图；

图2是实现本发明第一目的系统主要结构的立体示意图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图3的局部，表达图1中自动离合装置扭矩传递件的不同工作位置；

图5是图1的B-B剖视图，表达轴正向转动的转速变得小于毂的转速时限定扭矩传递件处于中间位置的限定装置；

图6是图5的局部，表示固定在摆杆上的弹簧顶住轴上的凹口，将扭矩传递件限定在中间位置；

图7是扭矩传递件结构的又一实施例；

图8是轴上正棱柱体结构的又一实施例；

图9、图10是当轴对应发动机怠速转动至不转时保持扭矩传递件处于中间位置的保持装置的另一实施例；

图11是保持装置的又一实施例；

图12是限定装置的另一实施例；

图13是限定装置的又一实施例；

图14是迫使同步架随毂转动使扭矩传递件从中间位置进入第二位置的强制接合装置的另一实施例；

图15是强制接合装置的又一实施例；

图16是控制装置的基本实施例；

图17是控制装置的另一实施例；

图18是控制装置的又一实施例；

图19是实现本发明第二目的多功能节能系统结构示意图。

在所有的附图中，相同的件号代表相同或相应的构件。以下结合附图详尽描述本发明所述系统的构成及工作情况。如图1所示实现本发明第一目的的多功能节能系统包括自动离合装置1和控制装置2。

自动离合装置1中主动件3为一法兰，它与轴4刚性联接或制成一体。轴4具有一个大致为正棱柱体5的部分并与轴4处于同一轴线。毂6与从动件7刚性联接或制成一体，通过轴承8和9支承在轴4上，轴4上的正棱柱体5处于毂6之内。同步架10两端可转动地支承在轴4上，处于毂6的内表面与正棱柱体5之间，同步架10的圆周面上均布有通孔11(参见图3)，通孔11的数量与正棱柱体5的面数相同。每个通孔11内设有扭矩传递件12，扭矩传递件12可以在正棱柱体5的对应面上第一位置Ⅰ和第二位置Ⅱ之间运动(参见图4)。第一位置Ⅰ和第二位置Ⅱ对应毂6的内表面与正棱柱体5的面所形成弓形空间的两侧狭区。扭矩传递件12的尺寸保证当其处于第一位置Ⅰ和第二位置Ⅱ之间的中间位置Ⅲ(图4)时，毂6与轴4之间是脱离的，毂6与轴4之间不能通过扭矩传递件12传递扭矩；当其处于第一位置Ⅰ或第二位置Ⅱ时，毂6、轴4与扭矩传递件12之间形成静摩擦自锁，毂6与轴4之间通过扭矩传递件12传递扭矩。

用于当轴4对应发动机的怠速低速转动至不转时，保持扭矩传递件12处于中间位置Ⅲ的保持装置，其作用是当车辆惯性滑行时使扭矩传递件12保持在所述中间位置Ⅲ，而不与毂6的内表面接触。图1和3中所示的保持装置是设置在正棱柱体5的每个面中间位置的磁铁13。当主动件沿如图4中箭头14所示的正方向(对应车辆行进方向)开始转动时，同步架10与扭矩传递件12由于惯性滞后于轴4的转动，同步地进入第一位置Ⅰ。而当主动件3沿反方向(对应车辆倒车方向)开始转动时，同步架10使扭矩传递件12同步地进入第二位置Ⅱ。

用于当正方向转动主动件3的转速开始低于从动件7的转速时限定扭矩传递件12位于中间位置Ⅲ的限定装置，其一个实施例由图1、5和6示出。

参见图5，同步架10的圆周面上均布有三条槽15。轴4上对应槽15的位置开有三个凹口16，每个凹口16具有一个径向壁17。每个槽15的底部开有一个通向凹口16的通道18和设有一块磁铁19。三个摆杆20通过销轴21分别可摆动地安装在三个槽15内，销轴21穿过槽15两相对侧壁上的孔22。每个摆杆20的一端固定有弹簧23，弹簧23穿过通道18。当轴的转速低于某一预定转速(例如，对应车速5～10Km/h)或不转时，每个摆杆20在磁铁19的作用下处于槽15的底部，弹簧23处于如图5所示的凹口16之外。当轴4的转速达到上述预定值时，摆杆20在离心力的作用下，克服磁铁19的吸力绕销轴21摆动，使弹簧23伸入凹口16之内。弹簧23的刚度保证当铀4的转速变得小于毂6的转速，扭矩传递件12从第一位置Ⅰ向第二位置Ⅱ运动的过程中，弹簧23可以项住凹口16的径向壁17(如图6所示)，将扭矩传递件12限定在中间位置Ⅲ。当强制接合装置(其结构将在后面介绍)迫使同步架10与扭矩传递件12一起随毂6转动时，弹簧23又可被所述径向壁17压弯，以便使扭矩传递件12从中间位置Ⅲ进入第二位置Ⅱ，从而使轴4与毂6再次接合，扭矩从毂6传递到轴4，达到辅助制动和提高行车安全性的目的。

上述强制接合装置的实施例之一如图1所示，受控制装置2控制的至少两个电磁铁24(图中只画出其中一个)安装在车辆的固定构件上，相对盘25圆周方向均布。盘25可移动地安装在从动件7上。摩擦盘26固定在背盘27上，盘25和背盘27分别与穿过孔29的三个销28的两端刚性连接，孔29均布在毂6的端面上。当电磁铁24被控制装置2励磁一个短时时，盘25被磁力吸引使摩擦盘26与同步架10的端面相接合。同步架10在摩擦力的作用下随毂6转动一个角度，将扭矩传递件12从中间位置Ⅲ送入第二位置Ⅱ。当控制装置2停止对电磁铁24的励磁时，盘25连同摩擦盘26在设于盘25与毂6端面之间的回位弹簧30作用下回位。扭矩传递件12一直保持在第二位置Ⅱ，直到主动件3的转速变得大于从动件7的转速。

在如图1～6所示的实现本发明第一目的系统的实施例中，扭矩传递件12为圆柱形。它们还可以是其它形状，例如图7所示的扭矩传递件12＇，其截面是由一段圆弧和折线围成，以便提高承载能力。

轴4上正棱柱体5的面是平面，其结构简单，易于加工，但处于第一位置Ⅰ或第二位置Ⅱ的扭矩传递件12的自锁楔角会随着扭矩传递件12、正棱柱体5的面以及毂6内表面的摩损而逐渐增大，当楔角过大时将导致扭矩传递件12不能自锁而使系统失效。为解决这一问题，除可更换加大直径尺寸的扭矩传递件12以外，还可以如图8所示，大致为正棱柱体5＇的每个面采用对数螺旋面或圆弧面。具有这样的大致为正棱柱体5＇的轴4，过扭矩传递件12与毂6内表面接触点的公切线与过扭矩传递伴12与大致为正棱柱体5＇表面接触点的公切线之间的夹角基本保持不变，从而提高了使用寿命。

图9和10所示为另一种当主动件3低于对应发动机怠速转动或不转时保持扭矩传递件12处于中间位置的保持装置的实施例。每个扭矩传递件12″的两端面中心位置设有一小销轴31。两个弹性环32分别套装在扭矩传递件12″两端的小销轴31上。当主动件3以所述低速转动或不转时，将扭矩传递件12″保持在中间位置Ⅲ，即正棱柱体5或5＇的最小向径位置。

图11所示为保持装置的又一个实施例。利用连接在正棱柱体5与同步架10之间的至少两个拉伸弹簧33，和扭矩传递件12＇与正棱柱体5对应面之间的燕尾导轨67，当主动件3以低于对应发动机怠速转动或不转时将扭矩传递件12＇保持在正棱柱体5对应表面上的中间位置Ⅲ。

限定装置的另一实施例如图12所示。两条均布于轴4圆周方向或均布于另外一个固定在轴4轴肩上的构件(未画出)上的槽34，每条槽34的底部固定有磁铁35。止动件36设在同步架10的内表面上。两个摆杆组件37采用与上述图1-5所述实施例类似的方法，分别用销轴38可摆动地安装于两个槽34内。摆杆组件37包括一套筒39，一滑块40可在套筒39内轴向滑动，弹簧41将滑块40压向如图所示的伸出位置。当轴4以低于某一预定转速或不转时，摆杆组件37在磁铁35的磁力作用下处于槽34的底部，处于伸出位置的滑块40不影响同步架10与铀4之间的相对运动。当轴4的转速达到上述预定值时，摆杆组件37在离心力的作用下绕销轴38摆动，使处于伸出位置的的滑块40与同步架10的内表面接触。弹簧41的刚度保证当轴4的转速变得小于毂6的转速，扭矩传递件12从第一位置Ⅰ向第二位置Ⅱ运动的过程中，处于伸出位置的滑块40可以顶住同步架10内表面上的止动件36，从而将扭矩传递件12恰好限定在中间位置Ⅲ。当强制接合装置迫使同步架10随毂6转动时，止动件36又可将滑块40压入套筒39内，以便使扭矩传递件12从中间位置Ⅲ运动至第三位置Ⅱ。

图13所示为限定装置的又一实施例。两个设在轴4上的孔42，其轴线位于垂直于轴4轴线的平面内。每个孔42底部设有磁铁43。止动件44设在同步架10的内表面上。每个孔42可移动地设有一个销45，销45的外端为台锥形。当轴4的转速低于某一预定值或不转时，销45在磁铁43的吸力作用下处于孔42底部，不影响同步架10与轴4之间的相对运动。当轴4的转速达到上述预定值时，销45在离心力的作用下克服磁铁43的吸力移出并与同步架10的内表面接触。销45外端锥角与孔42在垂直于轴4轴线平面内的方向的综合保证：当轴4的转速变得小于毂6的转速，扭矩传递件12从第一位置Ⅰ向第二位置Ⅱ运动的过程中，销45的外端可以顶住同步架10内表面上的止动件44而不被压回到孔42之内，从而将扭矩传递件12限定在中间位置Ⅲ；当强制接合装置迫使同步架10随毂6一起运动时，止动件44又可以克服销45与孔42之间的静摩擦力将销45压入孔42之内，从而使扭矩传递件12可以从中间位置Ⅲ工进入第二位置Ⅱ。

图14所示为强制接合装置的另一实施例。两个设有摩擦件47的销46分别穿过盖板49上的孔48和毂6上的孔50安装在毂6上。盖板49固定在毂6的外表面上。摩擦件47用于与同步架10相接合。销46的设置是当以一种公知的方式(未画出)由系统的控制装置2按箭头51的方向驱动时，摩擦件47与同步架10相接合使同步架10随毂6转动一定角度，从而使扭矩传递件从中间位置Ⅲ运动至第一位置Ⅰ或第二位置Ⅱ。当驱动装置不再驱动销46时，销46与摩擦件47在回位弹簧52的作用下回到初始位置。

图15是强制接合装置的又一实施例。它适合于可以提供较大功率电源的车辆上采用。如图15所示，弧形轨道53固定在车辆的固定构件上，径向轨道54由两个平衡弹簧55安装在弧形轨道53上平衡在中间位置。径向轨道54可以克服弹簧55的弹力沿弧形轨道53滑动，电磁铁56在径向轨道54内滑动，弹簧57使电磁铁56处于与毂6外表面分离的位置。当控制装置2给电磁铁56励磁时，电磁铁56克服弹簧57的弹力与毂6的外表面吸合，并克服平衡弹簧55的平衡力沿弧形轨道53随毂6转动一定距离，从而使对应位置的扭矩传递件12吸向毂6的内表面随电磁铁56一起运动，从中间位置Ⅲ进入第一位置Ⅰ或第二位置Ⅱ。当控制装置2停止对电磁铁56的励磁时，电磁铁56和径向轨道54分别在弹簧57和55的作用下回到初始的静止位置。

图16所示为本发明控制装置2的最基本实施例。在图16所示的控制电路中，S0为车辆的电源开关，S为一按钮开关。当强制接合装置的驱动装置24为电磁铁时，Q1就是电磁铁的励磁线圈。当驱动装置24是压力缸时，Q1就是控制压力缸的电磁阀。

采用本发明系统的车辆在行驶过程中，当自动离合装置1的主动件3的转速变得小于从动件7的转速时，二者就自动分离，车辆进入惯性滑行状态，从而达到节能的目的。车辆滑行时，如需要使发动机与驱动轮之间接合以实现辅助制动，只要按下按钮开关S一个短时，强制接合装置就会如上所述地使扭矩传递件12从中间位置Ⅲ进入第二位置Ⅱ或第一位置Ⅰ，从而使轴4与毂6接合。

图17所示为本系统控制装置2的另一实施例。在如图17所示的控制电路中，S1为系统工作方式选择开关，S2为与加速踏板联动的常闭按钮开关，K1为一延时继电器，它有一对常开触点K1(58)和一对常用延时触点K1(59)。

当开关S1断开时，控制装置与图16所示电路的工作方式相同。当开关S1闭合时，只要踏下加速踏板，主动件3的转速将高于从动件7的转速，所以扭矩传递件12从中间位置Ⅲ或第二位置Ⅱ进入第一位置Ⅰ(倒车时进入第二位置Ⅱ)。此时，与加速踏板联动的开关S2断开，K1(58)断开，K1(59)闭合。当放松加速踏板时，S2闭合使继电器K1接通，所以K1(58)闭合，K1(59)延时断开。在K1(59)延时的一段时间里Q1被励磁，使强制接合装置迫使同步架10随毂6转动。由于放松加速踏板后主动件3的转速变得低于从动件7的转速，所以扭矩传递件12在惯性和强制接合装置的共同作用下从第一位置Ⅰ进入第二位置Ⅱ。此时，车轮逆驱动发动机使车辆减速，达到了辅助制动的目的。

图18所示为本发明控制装置2的又一实施例。具有四种工作方式，它适合于汽油发动机汽车或电动车。

工作方式Ⅰ：

采用本发明系统的汽油发动机或电动车辆，在行驶中总开关S0始终是闭合的。

当开关S1＇打开，开关S3处于A位，控制装置2以与图16所示的控制装置2类似的方式工作，即仅通过按钮开关S控制强制接合装置的工作。

工作方式Ⅱ：

当开关S1＇闭合，开关S3仍处于A位，若加速踏板处于踏下位置，继电器K2被接通，便其常闭触点K2(60)打开。如果此时放松加速踏板，继电器K2断电，所以其触点K2(60)闭合使继电器K1接通，常开触点K1(61)闭合，常闭延时触点K1(62)延时断开，在其延时期间内Q1被接通，强制接合装置迫使同步架10随毂6转动。由于放松加速踏板后主动件3的转速变得低于从动件7的转速，使扭矩传递件从第一位置Ⅰ运动至第二位置Ⅱ。此时，发动机由驱动轮逆驱动使车辆减速，达到辅助制动的目的。

工作方式Ⅲ：

当开关S1＇断开，开关S3处于B位置，若加速踏板处于踏下位置时，与加速踏板联动的开关S2＇闭合，继电器K2接通，其常闭触点K2(65)处于断开位置，常开触点K2(64)处于闭合位置，发动机点火线路Q2是接通的。若放松加速踏板，开关S2＇断开，继电器K2断电，所以其触点K2(64)断开，触点K2(65)接通，触点K2(63)断开。使发动机点火线路Q2断开，发动机熄灭。此时，自动离合装置1的主动件3与从动件7分离，车辆处于熄火滑行状态，获得最佳的节能效果。若再次踏下加速踏板，继电器K2接通，触点K2(63)闭合，点火线路Q2接通，同时触点K2(64)闭合，常闭延时触点K2(65)延时断开，因此，Q1在触点K2(65)的延时期间内接通，由于强制接合装置迫使同步架10随毂6转动，使扭矩传递件12从中间位置Ⅲ进入第二位置Ⅱ，发动机在驱动轮的驱动下再次起动。当主动件3的转速超过从动件7的转速时，同步架10和扭矩传递件12惯性滞后于轴4，使扭矩传递件12从第二位置Ⅱ运动至第一位置Ⅰ。

工作方式Ⅳ：

当开关51＇闭合，开关S3处于B位置，若加速踏板处于踏下位置时，与之联动的开关S2’处于闭合位置，继电器K2接通，触点K2(64)处于闭合位置，触点K2(6.5)处于断开位置。触点K2(63)处于闭合位置使点火线路Q2是接通的。若放松加速踏板，开关S2＇断开使继电器K2断开，所以触点K2(64)断开，触点K2(63)断开。使点火线路Q2断开，发动机熄灭。同时，触点K2(60)闭合，继电器K1接通，触点K1(61)闭合，延时触点K1(62)延时断开，所以，在触点K1(62)延时断开期间内Q1接通，强制接合装置迫使同步架10随毂6转动，使扭矩传递件12从中间位置Ⅲ进入第二位置Ⅱ。此时，自动离合装置1的主动件3与从动件7通过扭矩传递件12接合，车辆在驱动轮驱动发动机的辅助制动状态下行驶。发动机熄火比怠速时消耗更多的动能，所以辅助制动效果更好。若再次踏下加速踏板，与之联动的开关S2＇闭合，继电器K2接通，触点K2(63)闭合接通了点火线路Q2，触点K2(65)延时断开期间Q1接通，所以如上所述发动机被车轮逆驱动再次起动。

做为选择内容，继电器K2的常闭触点K2(66)还可以用来控制一个指示灯Q3，只要踏下加速踏板指示灯Q3就熄灭。只要放松加速踏板，指示灯Q3就点亮，用来指示车辆处于滑行状态。

驾驶员可以根据交通情况选择四种工作方式中的一种。当选择方式Ⅰ或方式Ⅲ时，可以获得节能效果，节能率在18％左右。

在介绍实现本发明第二目的系统之前需要指出的是，当车辆采用中央驻车器做驻车制动时，自动离合装置1应设在车辆传动系的中央驻车器之前，否则中央驻车器失效。例如可将自动离合装置1的毂6与中央驻车器的制动毂或制动盘刚性联接以保留中央驻车器的驻车功能。

图19所示为实现本发明第二目的的多功能节能系统，它包括自动离合部件1＇和控制装置2。

自动离合部件1＇由两个与实现本发明第一目的系统的自动离合装置1相似的部分1＇a和1＇b组成，两部分拥有一个公共的主动件法兰3＇并相对法兰3＇的中截面完全对称，法兰3＇与车辆传动系主减速器的从动锥齿轮刚性联接，两部分1＇a和1＇b的毂6＇a和6＇b分别与车辆两侧的半轴刚性联接。1＇a和1＇b分别称为第一和第二自动离合部件。

实现本发明第二目的系统的控制装置2与实现本发明第一目的系统的控制装置2类似，它可以是图16、17和18中所述任何一种。

当装有实现本发明第二目的系统的车辆由发动机驱动行驶在平直路时，由于毂6＇a和6′b与同一个轴4＇接合而以相同的速度转动。

当所述车辆发动机驱动在弯路上行驶时，弯道内侧的毂6＇a或6＇b与轴4＇接合。而弯道外侧的毂6＇a或6＇b由驱动轮驱动与轴4＇分离，以高于轴4＇的转速转动。这就实现了差速功能。由于扭矩可以自动地从具有较小附着力的驱动轮一侧分配到具有较大附着力的驱动轮一侧，因此绝不会出现一侧驱动轮滑转而另一侧驱动轮不转的情况。实现本发明第二目的系统不仅克服了由于逆驱动而带来的一系列问题，而且可以作为一个具有自动防滑功能的差速器。

当然，本发明并不局限于上述实施例，对上述实施例的修改和完善都不会背离本发明的实质。

Claims (15)

1、一种车辆多功能节能系统，包括可以设置于车辆传动系任何适当位置的自动离合装置(1)，所述自动离合装置(1)包括：

一个主动件(3)；

一个从动件(7)；

一个与所述主动件(3)刚性联接或一体的轴(4)；

一个与所述从动件(7)刚性联接或一体的毂(6)；

一个同步架(10)；

一组有间隙地装在上述同步架(10)内的扭矩传递件；其特征在于：

所述与所述主动件(3)刚性联接或一体的轴(4)上同轴线地设有一段大致为正棱柱体(5)的部份；

与所述从动件(7)刚性联接或一体的毂(6)通过轴承(8、9)同轴地支承在所述轴(4)上，所述正棱柱体(5)处于所述毂(6)之内；

所述同步架(10)两端可转动地支承在所述轴(4)上，且处于所述毂(6)的内表面和所述正棱柱体(5)之间，其上沿圆周方向均布有与所述正棱柱体(5)面数相同个数的通孔11)；

所述分别有间隙地装在上述通孔(11)内的扭矩传递件(12)，可以在各自对应的由所述毂(6)的内表面和所述正棱柱体(5)的对应面所形成的弓形空间内靠近一端的第一位置(Ⅰ)和靠近另一端的第二位置(Ⅱ)之间沿所述正棱柱体(5)的对应面运动，所述扭矩传递件(12)的尺寸保证：当其处于所述第一位置(Ⅰ)和第二位置(Ⅱ)之间的中间位置(Ⅲ)时，所述毂(6)与轴(4)分离，毂(6)与轴(4)之间无扭矩传递；当其处于所述第一位置(Ⅰ)或第二位置(Ⅱ)时毂(6)与轴(4)之间接合，毂(6)与轴(6)之间通过扭矩传递件(12)传递扭矩；

当轴(4)以低于对应发动机怠速转速转动或不转时保证所述扭矩传递件(12)处于各自对应的所述中间位置(Ⅲ)的保持装置，当轴(4)开始沿正方向(14)加速转动时，扭矩传递件(12)由于惯性滞后而进入所述第一位置(Ⅰ)；

当所述主动件(3)沿所述正方向(14)的转速变得小于所述从动件(7)的转速时，限定所述扭矩传递件(12)处于所述中间位置(Ⅲ)的限定装置；

迫使所述同步架(10)跟随所述毂(6)转动一短时、以便将所述扭矩传递件(12)强制地从所述中间位置(Ⅲ)送入所述第一位置(Ⅰ)或第二位置(Ⅱ)的强制接合装置；

所述控制装置(2)可以在任何需要时刻控制所述强制接合装置工作。

2、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述保持装置包括一组分别设在所述轴(4)的所述正棱柱体(5)每个面中部的磁铁(13)。

3、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述保持装置包括两个分别套装在扭矩传递件(12)轴向两端部的弹性环(32)。

4、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述保持装置包括至少两个连接在所述同步架(10)与所述正棱柱体(5)之间的拉簧(33)，和所述扭矩传递件(12)与所述正棱柱体(5)对应面之间的导轨装置(67)。

5、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述限定装置包括：

至少两条设在同步架(10)上沿圆周方向均布的槽(15)；

对应每个所述槽(15)的位置设置在轴(4)上的凹口(16)，每个凹口(15)具有一个径向壁(17)；

设置在每个所述槽(15)底部对应所述凹口(16)位置的通道(18)；

设置在每个所述槽(15)底部的磁铁(19)；

可摆动地安装在每个所述槽(15)内的摆杆(20)，摆杆(20)的一端固定一个穿过所述通道(18)的弹簧(23)，当所述轴(4)静止或转速低于某一预定值时，所述摆杆(20)由所述磁铁(19)吸附在所述槽(15)的底部，所述弹簧(23)处于轴(4)上所述凹口(15)之处，当所述轴(4)的转速达到上述预定值时，所述摆杆(20)在离心力作用下克服所述磁铁(19)的吸力摆动，使所述弹簧(23)伸入轴(4)上的所述凹口(16)之内，

所述弹簧(23)的刚度保证：当轴(4)的转速变得小于毂(6)的转速、扭矩传递件(12)从第一位置(Ⅰ)向第二位置(Ⅱ)运动的过程中，弹簧(23)能够顶住所述凹口(16)的径向壁(17)，从而将扭矩传递件(12)限定在所述中间位置(Ⅲ)；当所述强制接合装置迫使同步架(10)随毂(6)一起转动时，所述径向壁(17)又可使所述弹簧(23)弯曲以便使扭矩传递件(12)从中间位置(Ⅲ)运动至第二位置(Ⅱ)。

6、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述限定装置包括：

至少两条均布在所述轴(4)圆周方向的槽(34)；

设置于所述槽(34)底部的磁铁(35)；

设置在所述同步架(10)内表面上的止动件(35)；

可摆动地安装在每个所述槽(34)内的摆杆组件(37)，摆杆组件(37)包括一个套筒(39)，一个可在所述套筒(39)内轴向移动的滑块(40)和将所述滑块(40)压向伸出位置的弹簧(41)，当所述轴(4)静止或转速低于某一预定值时，所述摆杆组件(37)由所述磁铁(35)吸附在所述槽(34)的底部，处于伸出位置的滑块(40)不影响所述同步架(10)与所述轴(4)之间的相对运动，当所述轴(4)的转速达到上述预定值时，所述摆杆组件(37)在离心力的作用下克服所述磁铁(35)的吸力摆动，使处于伸出位置的滑块(40)与所述同步架(10)的内表面接触；

所述弹簧(41)的刚度保证：当轴(4)的转速变得小于所述毂(6)的转速、扭矩传递件(12)从第一位置(Ⅰ)向第二位置(Ⅱ)运动的过程中，所述滑块(40)的伸出端抵住所述同步架(10)上的止动件(36)、保持在伸出位置，将所述扭矩传递件(12)限定在所述中间位置(Ⅲ)；当所述强制接合装置迫使所述同步架(10)随毂(6)一起转动时，所述滑块(40)可被所述止动件(36)压回至所述套筒(39)内，以便使所述扭矩传递件(12)从所述中间位置(Ⅲ)进入所述第二位置(Ⅱ)。

7、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述限定装置包括：

至少两个设在轴(4)上的孔(42)，其轴线位于垂直于所述轴(4)轴线的平面内；

设置在每个孔(42)底部的磁铁(43)；

设在所述同步架(10)内表面上的止动件(44)；

可滑动地设置在每个孔(42)内的销(45)，其外端为台锥形，当所述轴(4)静止或转速低于某一预定值时，所述销(45)在所述磁铁(43)的吸力作用下处于所述孔(42)底，不影响所述同步架(10)与所述轴(4)之间的相对运动，当所述轴(4)的转速达到上述预定值时，所述销(45)在离心力的作用下克服所述磁铁(43)的吸力移动，使其外端与所述同步架(10)的内表面接触；

所述销(45)外端的锥角与所述孔(42)在垂直于所述轴(4)轴线平面内的方向的综合保证：当所述轴(4)的转速变得小于所述毂(6)的转速、扭矩传递件(12)从第一位置(Ⅰ)向第二位置(Ⅱ)运动的过程中，所述销(45)的外端可以顶住所述止动件(44)而不被压回所述孔(42)之内，从而将所述扭矩传递件(12)限定在所述中间位置(Ⅲ)；当所述强制接合装置迫使所述同步架(10)随毂(6)一起转动时，所述止动件(44)又可以克服销(45)与孔(42)之间的摩擦力将所述销(45)压入所述孔(42)内，以便使扭矩传递件(12)可以从所述中间位置(Ⅲ)进入所述第二位置(Ⅱ)。

8、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述强制接合装置包括：

安装在车辆固定构件上由所述控制装置(2)控制的驱动装置(24)；

用于与所述同步架(10)相接合的摩擦装置(26、47)；

设置在所述毂(6)上的传动装置(25、27、28和(46)，用于将所述驱动装置(24)的动力传递给所摩擦装置(26、47)以便使所述摩擦装置(26、47)与所述同步架(10)相接合。

9、根据权利要求8所述的车辆多功能节能系统，其特征在，于所述驱动装置(24)包括电磁铁。

10、根据权利要求8所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述驱动装置包括压力缸。

11、根据权利要求8所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述控制装置(2)包括一个按钮开关(S)，用于控制所述驱动装置(24)。

12、根据权利要求11所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述控制装置(2)还包括：

一个用于选择本系统工作方式的第一开关(S1)；

一个由与车辆加速踏板联动的另一开关(S2)控制的延时电路(K1)，用于当放松加速踏板时控制所述驱动装置(24)工作，以便使发动机与驱动轮之间相接合。

13、根据权利要求11所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述控制装置(2)还包括：

用于选择本系统工作方式的开关(S1＇和S3)；

一个由与车辆加速踏板联动的另一开关(S2＇)控制的第一延时电路(K1)，用于当放松加速踏板时控制所述驱动装置(24)工作，以便使发动机与驱动轮之间相接合；

一个由所述与车辆加速踏板联动的另一开关(S2＇)控制的第二延时电路(K2)，用于当放松加速踏板时断开发动机的点火线路，和当踏下加速踏板时接通发动机点火线路，同时在所述延时电路(K2)延时期间内控制所述驱动装置(24)工作一短时间，以便使驱动轮反向驱动发动机再次起动。

14、根据权利要求12或13所述的车辆多功能节能系统，其特征在于所述控制装置还包括：

由与加速踏板联动的开关(S2或S2＇)控制的指示灯(Q3)，当放松加速踏板时指示灯(Q3)点亮，当踏下加速踏板时指示灯(Q3)熄灭。

15、根据权利要求1所述的车辆多功能节能系统，其特征在于：所述自动离合装置(1＇)的主动件(3＇)是法兰，所述自动离合装置(1＇)还包括另一相对主动件(3＇)法兰中截面与第一自动离合部件(1＇a)完全对称的部分(1＇b)共同构成自动离合部件(1＇)，所述自动离合部件(1＇)取代车辆原差速器设置于车辆原差速器位置，所述主动件(3＇)法兰与车辆主减速器从动齿轮刚性联接，所述自动离合部件(1＇)两侧的毂(6＇a,6＇b)分别与车辆两侧驱动半轴刚性联接。

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