CN104842763A - 汽车油电两用动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车油电两用动力传动系统，与发动机轴联动的第一轴，与电机轴联动的第二轴，与变速箱输入轴联动的第三轴，第一轴和第三轴同轴布置，且第一轴和第三轴间设有用于控制两者相互分离或接合的离合机构，该离合机构包括有安装第一轴上的安装盘和主动摩擦盘，安装盘和主动摩擦盘间安装有弹片，第三轴上安装有从动摩擦盘、及用于驱动弹片朝向从动摩擦盘贴合的磁轭组件。蓄电池没电时，通过内燃发动机工作，驱动电机转动发电并为蓄电池充电；在内燃发动机没燃料时，通过蓄电池为电机供电，从而驱动车轮转动。相对传统汽车，10L油可以行驶100km，同时还可为蓄电池充30%，而这30%电能可额外供电机行驶30km，不仅节约了行驶成本，而且降低环境的污染。

Description

汽车油电两用动力传动系统

技术领域

本发明涉及一种动力传动系统，尤其是一种汽车油电两用动力传动系统。

背景技术

随着不可再生能源的大量消耗，对于如何合理开发和利用可再生能源，已经成为汽车动力研究领域的重中之重。

现有汽车除了采用传统内燃发动机（汽油机或柴油机）作为核心动力部件，利用汽油和柴油为内燃发动机提供能量；还有种方式是采用电机作为核心动力部件（发电机/发动机），利用电源为电机的输出提供能量。为了改善汽车的性能，提高汽车对可再生能源利用，目前，部分汽车将内燃发动机和电机两个核心动力部件同时安装在同一汽车内，且两核心动力部件均独立工作，因此，两核心动力部件彼此间不存在协同配合方式，非常不利于汽车动力输出的最优化，无论是对不可再生能源还是可再生能源都是纯粹且可耻的浪费。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种结构合理，能有效实现内燃发动机和电机间协同配合，在内燃发动机工作时为电机充电，当内燃发动机燃料不足时，电机独立工作的汽车油电两用动力传动系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车油电两用动力传动系统，包括用于与内燃发动机上发动机轴联动的第一轴、用于与电机上电机轴联动的第二轴、用于与变速箱上输入轴联动的第三轴、及与电机电连接的蓄电池，所述第一轴和第三轴同轴布置，且第一轴和第三轴间设有用于控制第一轴和第三轴相互分离或接合的离合机构，该离合机构包括有：

安装盘，同轴安装于第一轴上；

主动摩擦盘，同轴安装于安装盘上；

弹片，安装于安装盘和主动摩擦盘间，且用于驱动主动摩擦盘朝向安装盘贴合；

从动摩擦盘，同轴安装于第三轴上，且与主动摩擦盘位置相对应；

磁轭组件，固定于从动摩擦盘上背向弹片的位置，且用于在通电状态时驱动弹片朝向从动摩擦盘贴合。

为了提高动力传动系统工作时的便捷性及智能化，则汽车油电两用动力传动系统还包括有：正负极切换开关，安装于电机的输入输出端，且用于电机输入输出端处正负极的切换；控制单元，用于控制所述正负极切换开关和磁轭组件的通断电。控制单元为中央处理单元或控制芯片，且为现有的技术。正负极切换开关的作用是将电机上输入输出端的正负极端子或连接线进行切换，该正负极切换开关可以为简单的行程开关，或复杂的单片机电路等方式实现，该类技术属于成熟的现有技术，故在此不做赘述。通过控制单元可实现对正负极切换开关的控制，由此实现电机输入输出端正负极的切换。即，当电机处于用电状态时，蓄电池与电机正负极正常电连接，从而蓄电池为电机提供工作用的电能；当电机处于发电状态时，通过正负极切换开关切换电机的正负极，即蓄电池与电机正负极相对用电状态时反接，电机获得第一轴处的转矩而转动发电，所产生的电能被储存在蓄电池内，以备不时之需。

为了改善主动摩擦盘向从动摩擦盘运动时的灵敏度和稳定性，所以离合机构还包括：衔铁，固定于主动摩擦盘上背向第三轴的位置。通电后的磁轭组件能如果吸引主动摩擦盘，则主动摩擦盘需要带有磁性成分，然而受工艺和成本的限制，则主动摩擦盘结构较为简单，厚度较薄。因此，额外增加衔铁，使得磁轭组件通电后对衔铁产生强磁力，由于衔铁与主动摩擦盘固定，位于两者间的主动摩擦盘受作用力而被吸引，从而保证衔铁带动主动摩擦盘朝向并贴合在从动摩擦盘上。

位于安装盘和主动摩擦盘间弹片的结构和性能优异与否，直接影响着主动摩擦盘的稳定性和使用寿命，故安装盘和弹片间通过若干第一紧固件连接，弹片和主动摩擦盘间通过若干第二紧固件连接，第一紧固件和第二紧固件的安装位置相互错开。正常情况下，弹片为平面状态，当磁轭组件吸引弹片向从动摩擦盘运动时，由于第一紧固件将弹片紧紧固定在安装盘上，因此弹片上未通过第一紧固件固定在安装盘上的部位就会受到强大磁力的作用而隆起，那么与弹片固定在一起的主动摩擦盘则会随着弹片发生偏向从动摩擦盘方向的运动。主动摩擦盘和从动摩擦盘间预先是存在细微的间隙，故当主动摩擦盘发生很细微的位置偏移，都能使得主动摩擦盘紧密贴合在从动摩擦盘上，由此保证主动摩擦盘能和从动摩擦盘快速分离和接合。当磁轭组件失电后，弹片失去磁力吸引而恢复成平面状态，也即带着主动摩擦盘和从动摩擦盘相互分离。本离合机构整体结构紧凑，反应速度快，稳定性好，不仅提高了分离和接合的性能，而且节省了大量成本。

弹片隆起的位置和高度决定了主动摩擦盘的隆起高度，为了保证主动摩擦盘受力隆起的高度始终均匀，避免主动摩擦盘和从动摩擦盘间接触不充分，及避免弹片的过渡疲劳，所以第一紧固件和第二紧固件均环绕第一轴分布且均匀布置。

动力传动系统安装于汽车中，无法完全避免灰尘和油液的侵入，所以主动摩擦盘为有色金属材质制成。本发明经过精细认真的实验获得采用有色金属材质制得的主动摩擦盘能更好地与从动摩擦盘贴合，且贴合后摩擦力足够大，避免出现打滑等意外情况。

为了保证能在既没燃油，又没电能的情况下启动汽车，所以在蓄电池的电极处并联有充电端口，从而可以通过市电接至蓄电池上进行充电，由此提升实施例所应用汽车的实用性。

优选设置为：动力传递机构为齿轮箱。齿轮传动稳定性好，而且能根据齿轮的安装和调配实现不同传动比的接入。

优选设置为：动力传递机构包括固定于第二轴和第三轴上的链轮、及用于张紧两链轮上的链条。链条传动稳定性好，维修方便，不会打滑。

优选设置为：动力传递机构包括固定于第二轴和第三轴上的带轮、及用于张紧两带轮的张紧带。带传动静音效果好，工作稳定，安全性高。

本发明的有益效果是：内燃发动机工作时，通过磁轭组件的通电，实现对弹片的吸引，从而使得主动摩擦盘与从动摩擦盘相互贴合，那么从使得内燃发动机上第一轴的转矩传递给变速器上第三轴，并使第三轴转动，接着通过差速器等部件传递给车轮，从而驱动汽车运动；当第三轴转动时，通过动力传递机构，第二轴也将随之转动，及电机开始转动。此时通过调整电机和蓄电池间的连接方式，实现电机对蓄电池的充电，即在内燃发动机驱动车轮工作的同时，还对蓄电池进行充电，以备不时之需。如果汽车行驶途中出现燃料不足的情况，此时只需要给磁轭组件断电，则失去磁力作用的弹片将恢复平面状态，主动摩擦盘和从动摩擦盘相分离，同时调整电机和蓄电池间的连接方式，蓄电池就可以为电机提供电能，从而实现电机的转动，此时电机上第二轴在动力传递机构的配合下带着第三轴一起转动，接着通过差速器等部件传递给车轮，从而驱动汽车运动。本发明可以在蓄电池没电时，通过内燃发动机工作，驱动电机转动发电并为蓄电池充电；或者在内燃发动机没燃料时，通过蓄电池为电机供电，从而驱动车轮转动。其中，当电机的转子一旦开始转动，后面就只需要很小的力量来维持转子的转动，因此只需要耗用内燃发动机极少的输出转矩，即可实现电机持续转动并发电，并且不影响内燃发动机正常的转矩输出。如果以蓄电池满电状态下可行使100km算，内燃发动机汽车每百公里10L耗油量算，相对传统的内燃发动机汽车而言，10L油可以行驶100km，同时还可为蓄电池充30%，而这30%电能可额外供电机行驶30km。因此，本发明不仅有效地将内燃电动机和电机结合在一起，而且大大提高了燃料的利用率，不仅节约了行驶成本，而且降低了对周围环境的污染。

附图说明

图1为本发明实施例离合机构的结构示意图。

图2为本发明实施例离合机构的内部结构示意图。

图3为图2的主视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为本发明实施例安装盘、弹片和主动摩擦盘的爆炸图。

图6为本发明实施例的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1、2、3、4、6所示，本实施例包括用于与内燃发动机1（汽油机或柴油机）上发动机轴联动的第一轴11、用于与电机2（发电机/电动机）上电机轴联动的第二轴21、用于与变速箱3上输入轴联动的第三轴31、与电机2电连接的蓄电池4、用于第一轴11和第三轴31间联动控制的离合机构5、用于蓄电池4上电极切换的正负极切换开关6、及用于控制离合机构5和正负极切换开关6的控制单元7。第一轴11与内燃发动机1的发动机轴直接或间接联动，第二轴21与电机2的电机轴直接或间接联动，第三轴31与变速箱3的输入轴直接或间接联动，第二轴21和第三轴31间设有用于动力传递的动力传递机构8，其中第一轴11和第三轴31同轴布置，离合机构5位于第一轴11和第三轴31间，且用于控制第一轴11和第三轴31相互分离或接合；正负极切换开关6安装于电机2的输入输出端（由于电机2即可放电又可充电，故电机2的输入端和输出端为同一端口），正负极切换开关6用于电机2输入输出端处正负极的切换；控制单元7为现有市面上能买到的控制芯片，其可根据输入命令对正负极切换开关6通断电进行控制。正负极切换开关6的作用是将电机2上输入输出端的正负极端子或连接线进行切换，该正负极切换开关6可以为简单的行程开关，或复杂的单片机电路等方式实现，该类技术属于成熟的现有技术，故在此不做赘述。其中，控制单元7可实现对正负极切换开关6的控制，由此实现电机2输入输出端正负极的切换，则当电机2处于用电状态时，蓄电池4与电机2正负极正常电连接，从而蓄电池4为电机2提供工作用的电能；当电机2处于发电状态时，通过正负极切换开关6切换电机2的正负极，即蓄电池4与电机2正负极相对用电状态时反接，电机2获得第一轴11处的转矩而转动发电，所产生的电能被储存在蓄电池4内，以备不时之需。为了保证能在既没燃油，又没电能的情况下启动汽车，所以在蓄电池的电极处并联有充电端口，从而可以通过市电接至蓄电池上进行充电，由此提升实施例所应用汽车的实用性。

本实施例中，该离合机构5包括有安装盘51、主动摩擦盘52、弹片53、从动摩擦盘54和磁轭组件55，安装盘51同轴安装于第一轴11上；主动摩擦盘52同轴安装于安装盘51上；弹片53安装于安装盘51和主动摩擦盘52间，且用于驱动主动摩擦盘52朝向安装盘51贴合；从动摩擦盘54同轴安装于第三轴31上，且与主动摩擦盘52位置相对应；磁轭组件55固定于从动摩擦盘54上背向弹片53的位置，并受控制单元7的控制实现通电或断电，磁轭组件55在通电状态时将产生磁力，并吸引弹片53朝向从动摩擦盘54运动，具有驱动弹片53与从动摩擦盘54相贴合的趋势。其中，如图5所示，安装盘51和弹片53间通过四个第一紧固件连接，弹片53和主动摩擦盘52间通过四个第二紧固件连接，第一紧固件和第二紧固件的安装位置相互错开，第一紧固件和第二紧固件均环绕第一轴分布且均匀布置。正常情况下，弹片53为平面状态，当磁轭组件55吸引弹片53向从动摩擦盘54运动时，由于第一紧固件将弹片53紧紧固定在安装盘51上，因此弹片53上未通过第一紧固件固定在安装盘51上的部位就会受到强大磁力的作用而隆起，那么与弹片53固定在一起的主动摩擦盘52则会随着弹片53发生偏向从动摩擦盘54方向的运动。主动摩擦盘52和从动摩擦盘54间预先是存在细微的间隙，故当主动摩擦盘52发生很细微的位置偏移，都能使得主动摩擦盘52紧密贴合在从动摩擦盘54上，由此保证主动摩擦盘52能和从动摩擦盘54快速分离和接合。当磁轭组件55失电后，弹片53失去磁力吸引而恢复成平面状态，也即带着主动摩擦盘52和从动摩擦盘54相互分离。本离合机构5整体结构紧凑，反应速度快，稳定性好，不仅提高了分离和接合的性能，而且节省了大量成本。由于第一紧固件和第二紧固件均环绕第一轴11分布且均匀布置，所以主动摩擦盘52受力隆起的高度始终均匀，避免主动摩擦盘52和从动摩擦盘54间接触不充分，及避免弹片53的过渡疲劳。第一紧固件和第二紧固件的数量及其位置可根据需要进行适当调整，且均落入本发明的保护范围内。

本实施例中，为了改善主动摩擦盘52向从动摩擦盘54运动时的灵敏度和稳定性，所以离合机构5还包括有衔铁（未画出），衔铁被固定于主动摩擦盘52上背向第三轴31的位置。当磁轭组件55通电后主要是吸引衔铁，由于衔铁与主动摩擦盘52固定，由此衔铁带动主动摩擦盘52朝向并贴合在从动摩擦盘54上。其中，由于动力传动系统8安装于汽车中，无法完全避免灰尘和油液的侵入，发明人经过精细认真的实验获得：采用有色金属材质制得的主动摩擦盘52能更好地与从动摩擦盘54贴合，且贴合后摩擦力足够大，避免出现打滑等意外情况，因此本实施例中主动摩擦盘52为有色金属材质制成。

本实施例中，第二轴21和第三轴31间通过动力传递机构8实现联动配合，且本实施例中第二轴21和第三轴31间为相互平行的结构设置，而实际应用中可根据需要对第二轴21和第三轴31的位置配合关系进行相应调整。动力传递机构8为齿轮箱，该齿轮箱内包括有一过渡齿轮81。第二轴21和第三轴31上均固定有齿轮9，而齿轮箱安装于第二轴21和第三轴31间，即过渡齿轮81分别与第二轴21和第三轴31上齿轮9相配合，从而实现第二轴21和第三轴31间的动力传递。另外，由于齿轮传动稳定性好，所以本实施例中动力传动的时候更加平稳，而且还能通过对齿轮的安装和调配实现不同传动比的接入。其中，齿轮箱内具体采用何种齿轮、及何种配合可根据需要进行相应调整。当然，动力传递机构8除了采用齿轮箱外，还可以通过链传动和带传动，他们各自有各自的优点，不仅均适合于本发明中的动力传递特点，而且均落入本发明的保护范围内。动力传递机构8和离合机构5安装于同一个外壳内。

本发明中，内燃发动机1工作时，通过磁轭组件55的通电，实现对弹片53的吸引，从而使得主动摩擦盘52与从动摩擦盘54相互贴合，那么从使得内燃发动机1上第一轴11的转矩传递给变速器3上第三轴31，并使第三轴31转动，接着通过差速器等部件传递给车轮，从而驱动汽车运动；当第三轴31转动时，通过动力传递机构8，第二轴21也将随之转动，且电机2也开始转动。此时通过调整电机2和蓄电池4间的连接方式，实现电机2对蓄电池4的充电，即在内燃发动机1驱动车轮工作的同时，还对蓄电池4进行充电，以备不时之需。如果汽车行驶途中出现燃料不足的情况，此时只需要给磁轭组件55断电，则失去磁力作用的弹片53将恢复平面状态，主动摩擦盘52和从动摩擦盘54相分离，同时调整电机2和蓄电池4间的连接方式，蓄电池4就可以为电机2提供电能，从而实现电机2的转动，此时电机2上第二轴21在动力传递机构8的配合下带着第三轴31一起转动，接着通过差速器等部件传递给车轮，从而驱动汽车运动。本发明可以在蓄电池4没电时，通过内燃发动机1工作，驱动电机2转动发电并为蓄电池4充电；或者在内燃发动机1没燃料时，通过蓄电池4为电机2供电，从而驱动车轮转动。其中，当电机2的转子一旦开始转动，后面就只需要很小的力量来维持转子的转动，故当转子开始转动，则只需要耗用内燃发动机1极少的输出转矩，即可实现电机2持续转动并发电，并且不影响内燃发动机1正常的转矩输出。如果以蓄电池4满电状态下可行使100km算，内燃发动机汽车每百公里10L耗油量算，相对传统的内燃发动机汽车而言，10L油可以行驶100km，同时还可为蓄电池4充30%，而这30%电能可额外供电机2行驶30km。因此，本发明不仅有效地将内燃电动机1和电机2结合在一起，而且大大提高了燃料的利用率，不仅节约了行驶成本，而且降低了对周围环境的污染。

Claims (10)

1.一种汽车油电两用动力传动系统，包括用于与内燃发动机上发动机轴联动的第一轴、用于与电机上电机轴联动的第二轴、用于与变速箱上输入轴联动的第三轴、及与电机电连接的蓄电池，第二轴和第三轴间设有用于动力传递的动力传递机构，其特征是，所述第一轴和第三轴同轴布置，且第一轴和第三轴间设有用于控制第一轴和第三轴相互分离或接合的离合机构，该离合机构包括有：

安装盘，同轴安装于第一轴上；

主动摩擦盘，同轴安装于安装盘上；

弹片，安装于安装盘和主动摩擦盘间，且用于驱动主动摩擦盘朝向安装盘贴合；

从动摩擦盘，同轴安装于第三轴上，且与主动摩擦盘位置相对应；

磁轭组件，固定于从动摩擦盘上背向弹片的位置，且用于在通电状态时驱动弹片朝向从动摩擦盘贴合。

2.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是，所述汽车油电两用动力传动系统还包括有：

正负极切换开关，安装于电机的输入输出端，且用于电机输入输出端处正负极的切换；

控制单元，用于控制所述正负极切换开关和磁轭组件的通断电。

3.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述离合机构还包括：

衔铁，固定于主动摩擦盘上背向第三轴的位置。

4.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述安装盘和弹片间通过若干第一紧固件连接，弹片和主动摩擦盘间通过若干第二紧固件连接，第一紧固件和第二紧固件的安装位置相互错开。

5.根据权利要求4所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述第一紧固件和第二紧固件均环绕第一轴分布且均匀布置。

6.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述主动摩擦盘为有色金属材质制成。

7.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述蓄电池的电极处并联有充电端口。

8.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述动力传递机构为齿轮箱。

9.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述动力传递机构包括固定于第二轴和第三轴上的链轮、及用于张紧两链轮上的链条。

10.根据权利要求1所述的汽车油电两用动力传动系统，其特征是：所述动力传递机构包括固定于第二轴和第三轴上的带轮、及用于张紧两带轮的张紧带。