CN105202131A - 一种汽车发电机变速装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发电机变速装置，辅助装置设置在发动机皮带轮与发电机之间，包括：连接架、齿轮组、第一轴、第二轴、第三轴、第一离合器、第二离合器和电磁线圈；第一轴的一端与发动机皮带轮相连接，另一端与第一齿轮相连接；第二轴的一端与发电机相连接，另一端与太阳齿轮相连接；第一离合器套接在第三轴上，且第一离合器设置在第二齿轮和第三齿轮之间；第二离合器设置在第四齿轮与环状齿轮相贴合面的反面，且第二离合器与第四齿轮同轴；电磁线圈设置在连接架的外侧，且电磁线圈与第三轴相连接。本发明的一种汽车发电机变速装置及其控制方法，可以不增加怠速转速而增加发电机的发电量，减少车辆的怠速噪音，从而有效降低车辆的排放。

Description

一种汽车发电机变速装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车发电机技术领域，具体涉及一种汽车发电机变速装置及其控制方法。

背景技术

汽车发电机是汽车上用电设备的主要电源，在汽车正常运行期间，发电机向除了启动机之外的其他用电设备供电，同时向蓄电池充电以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。在汽车上通常使用交流发电机，交流发电机利用电磁感应原理，将发动机带动发电机轴转动的机械能转换为电能输出至车辆的用电设备或蓄电池中。

现有汽车发电机是根据转速的增加来提高其发电性能。发电机的发电能力是根据汽车在行驶过程中的一般行驶模式来设计的，如果是在电气负载较大的夏季冬季夜间行驶的情况下，在低速行驶等发动机怠速状态的比率增加的行驶状态下，发电机的发电能力就会小于电气负载，充放电平衡恶化的情况就会频繁发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车发电机变速装置及其控制方法，通过对现有发动机与发电机的传动结构进行改进，增加行星齿轮结构和电磁离合器相组合的结构，用以解决发动机在怠速状态下发电机的发电能力小于电气负载，从而导致充放电平衡恶化的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种汽车发电机变速装置，所述辅助装置设置在发动机皮带轮与发电机之间，包括：连接架、齿轮组、第一轴、第二轴、第三轴、第一离合器、第二离合器和电磁线圈；

所述齿轮组设置在所述连接架内；所述齿轮组包括：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、环状齿轮、行星齿轮和太阳齿轮；所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合，所述第二齿轮和所述第三齿轮均套接在所述第三轴上，所述第三齿轮和所述第四齿轮相啮合，所述环状齿轮的一侧与所述第四齿轮相贴合，所述行星齿轮和所述太阳齿轮均设置在所述环状齿轮内，所述太阳齿轮与所述环状齿轮同轴，所述行星齿轮为多个，均匀环绕在所述太阳齿轮的周边，且多个所述行星齿轮均与所述太阳齿轮相啮合；

所述第一轴的一端与所述发动机皮带轮相连接，另一端与所述第一齿轮相连接；所述第二轴的一端与所述发电机相连接，另一端与所述太阳齿轮相连接；

所述第一离合器套接在所述第三轴上，且所述第一离合器设置在所述第二齿轮和所述第三齿轮之间；所述第二离合器设置在所述第四齿轮与所述环状齿轮相贴合面的反面，且所述第二离合器与所述第四齿轮同轴；

所述电磁线圈设置在所述连接架的外侧，且所述电磁线圈与所述第三轴相连接。

优选地，所述第一齿轮和所述行星齿轮之间设置有连杆，所述连杆为多个，其两端分别与所述第一齿轮和所述行星齿轮相连接。

优选地，所述第一离合器和所述第三齿轮之间设置有固定支架，所述固定支架上设置有安装孔，所述第三轴穿过所述安装孔与所述固定支架相连接。

优选地，所述第一离合器为电磁离合器，所述第一离合器内设置有压接摩擦板弹簧，所述压接摩擦板弹簧在所述电磁线圈通电时断开，在所述电磁线圈断电时连接。

优选地，所述第二离合器为单向离合器，用于防止环状齿轮反转。

优选地，所述行星齿轮与所述环状齿轮之间的速比为1:0.75。

一种汽车发电机变速装置的控制方法，包括下述步骤：

(1)、当发动机在一定时间内持续保持怠速转速时，不操作油门踏板，则所述第一离合器通过所述电磁线圈通电，所述第一离合器内的所述压接摩擦板弹簧断开；

(2)、所述第一齿轮与所述第二齿轮断开啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮断开啮合，所述环状齿轮与所述行星齿轮断开啮合，此时所述环状齿轮受到所述行星齿轮的反向旋转力而逐渐降速直至停止；

(3)、所述第一齿轮通过所述连杆带动所述行星齿轮进行旋转，通过所述行星齿轮与所述太阳齿轮之间的齿数比，所述太阳齿轮相对于所述行星齿轮进行增速，进而所述太阳齿轮带动所述第二轴增加发电机转速。

优选地，当操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时，所述第一离合器通过所述电磁线圈断电，所述第一离合器内的所述压接摩擦板弹簧连接；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述环状齿轮与所述行星齿轮啮合，此时所述环状齿轮根据行星齿轮与所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述第四齿轮之间的齿数比维持发动机与发电机直接连接时，操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时的发电机转速。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种汽车发电机变速装置及其控制方法，通过对现有发动机与发电机的传动结构进行改进，在发动机皮带轮和发电机之间增加发电机变速装置，利用发电机变速装置上设置的齿轮组与电磁线圈以及第一离合器相配合，当发动机处在怠速状态下时，电磁线圈通电带动第一离合器运动，使得第一齿轮与第二齿轮断开啮合、第三齿轮与第四齿轮断开啮合、环状齿轮与行星齿轮断开啮合，这时由于行星齿轮和环状齿轮处于非结合状态，所以发电机的转速高于原先状态的转速，即使发动机不增加怠速的转速也可发挥高水平的发电性能。而当踩踏油门踏板的瞬间时，电磁线圈断电带动第一离合器运动，使得第一齿轮与第二齿轮啮合、第三齿轮与第四齿轮啮合、环状齿轮与行星齿轮啮合，这样就可以迅速返回到原先的发电机转速，防止发电机转速过快而造成损坏。另外，电磁线圈的用电量与发动机转速上升所带来的用电量相比微乎其微，这样就可以使得发电机的发电量更加充足，有效提高车辆的充放电平衡；而利用此发电机变速装置，可以在不增加怠速转速的情况下增加发电机的发电量，因此可以减少车辆的怠速噪音，从而有效降低车辆的排放。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：

图1是本发明实施例的变速装置结构图一；

图2是本发明实施例的变速装置结构图二；

图3是本发明实施例的变速装置剖面图；

图4是本发明实施例的怠速状态线性图；

图5是本发明实施例的非怠速状态线性图；

图6是本发明实施例的怠速与非怠速状态线性对比图。

上图中标记：

1、连接架2、第一轴3、第二轴

4、第三轴5、第一离合器6、第二离合器

7、电磁线圈8、第一齿轮9、第二齿轮

10、第三齿轮11、第四齿轮12、环状齿轮

13、行星齿轮14、太阳齿轮15、连杆

16、固定支架17、发动机皮带轮18、发电机

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1至图3所示，本发明的一种汽车发电机变速装置，辅助装置设置在发动机皮带轮17与发电机18之间，包括：连接架1、齿轮组、第一轴2、第二轴3、第三轴4、第一离合器5、第二离合器6和电磁线圈7；齿轮组设置在连接架1内；齿轮组包括：第一齿轮8、第二齿轮9、第三齿轮10、第四齿轮11、环状齿轮12、行星齿轮13和太阳齿轮14；第一齿轮8和第二齿轮9相啮合，第二齿轮9和第三齿轮10均套接在第三轴4上，第三齿轮10和第四齿轮11相啮合，环状齿轮12的一侧与第四齿轮11相贴合，行星齿轮13和太阳齿轮14均设置在环状齿轮12内，太阳齿轮14与环状齿轮12同轴，行星齿轮13为多个，均匀环绕在太阳齿轮14的周边，且多个行星齿轮13均与太阳齿轮14相啮合；第一轴2的一端与发动机皮带轮17相连接，另一端与第一齿轮8相连接；第二轴3的一端与发电机18相连接，另一端与太阳齿轮14相连接；第一离合器5套接在第三轴4上，且第一离合器5设置在第二齿轮9和第三齿轮10之间；第二离合器6设置在第四齿轮11与环状齿轮12相贴合面的反面，且第二离合器6与第四齿轮11同轴；电磁线圈7设置在连接架1的外侧，且电磁线圈7与第三轴4相连接。本发明的一种汽车发电机变速装置及其控制方法，通过对现有发动机与发电机18的传动结构进行改进，在发动机皮带轮17和发电机18之间增加发电机变速装置，利用发电机变速装置上设置的齿轮组与电磁线圈7以及第一离合器5相配合，当发动机处在怠速状态下时，电磁线圈7通电带动第一离合器5运动，使得第一齿轮8与第二齿轮9断开啮合、第三齿轮10与第四齿轮11断开啮合、环状齿轮12与行星齿轮13断开啮合，这时由于行星齿轮13和环状齿轮12处于非结合状态，所以发电机18的转速高于原先状态的转速，即使发动机不增加怠速的转速也可发挥高水平的发电性能。而当踩踏油门踏板的瞬间时，电磁线圈7断电带动第一离合器5运动，使得第一齿轮8与第二齿轮9啮合、第三齿轮10与第四齿轮11啮合、环状齿轮12与行星齿轮13啮合，这样就可以迅速返回到原先的发电机18转速，防止发电机18转速过快而造成损坏。另外，电磁线圈7的用电量与发动机转速上升所带来的用电量相比微乎其微，这样就可以使得发电机18的发电量更加充足，有效提高车辆的充放电平衡；而利用此发电机变速装置，可以在不增加怠速转速的情况下增加发电机18的发电量，因此可以减少车辆的怠速噪音，从而有效降低车辆的排放。

如图1至图3所示，第一齿轮8和行星齿轮13之间设置有连杆15，从图1可以看出，连杆15为多个，其两端分别与第一齿轮8和行星齿轮13相连接。连杆15的主要作用在于将第一齿轮8和行星齿轮13进行直接的连接固定；由于行星齿轮13为多个，为了保证每个行星齿轮13均可以与第一齿轮8进行联动，因此与行星齿轮13相对应设置有多个连杆15，这样不仅可以增加第一齿轮8与行星齿轮13之间的连接强度，保证第一轮齿8与行星齿轮13联动的稳定性，而且还可以分散第一齿轮8与行星齿轮13之间的扭矩应力，从而提高变速装置整体的使用寿命。

如图1和图2所示，第一离合器5和第三齿轮10之间设置有固定支架16，固定支架16上设置有安装孔，第三轴4穿过安装孔与固定支架16相连接。由于在第三轴4上集成了第一离合器5、电磁线圈7、第二齿轮9、第三齿轮10等部件，因此造成第三轴4会受到多个套接部件的重力影响而容易产生变形，而第一齿轮8和第二齿轮9以及第三齿轮10和第四齿轮11之间的啮合连接直接影响到变速装置的工作稳定性，同时第一离合器5的运动还会带来轴向方向的滑动应力，因此在第一离合器5和第三齿轮10之间设置固定支架16，不仅可以有效的对第三轴4起到稳定支撑作用，而且在固定支架16的安装孔中装配轴承，还可以有效的分散第三轴4所带来的转动和滑动应力，增加变速装置整体的工作稳定性和使用寿命。

另外，为了保证第一离合器5能够有效的与电磁线圈7进行配合，在本发明中优选第一离合器5为电磁离合器，而在第一离合器5内设置有压接摩擦板弹簧，压接摩擦板弹簧在电磁线圈7通电时断开，在电磁线圈7断电时连接。采用电磁离合器可以使得离合器的接合与分离更加的快速、稳定，而且电磁离合器的耐久性好、不易松动、散热性好，能够有效的提高齿轮组的离合功效。同时，在本发明中优选第二离合器6采用单向离合器，当单向离合器的动力输出部分转速比动力源还快时，离合器处于解脱状态，此时内外环没有任何连动关系，因此第二离合器6采用单向离合器可以有效防止环状齿轮12反转，从而增加齿轮组的安全性和使用寿命。

在本发明中为了保证第一离合器5在通电时能够使得环状齿轮12的转速为零，将行星齿轮13与环状齿轮12之间的速比设定为1:0.75，在这个速比下太阳齿轮14的转速相对于发动机和发电机18直接连接的转速可以大幅提升，由此可以使得发电机18在怠速状态下的发电量更加充足，有效提高车辆的充放电平衡；同时还可以在不增加怠速转速的情况下增加发电机18的发电量，因此可以减少车辆的怠速噪音，从而有效降低车辆的排放。

本发明的一种汽车发电机变速装置的控制方法，包括下述步骤：

(1)、当发动机在一定时间内持续保持怠速转速时，不操作油门踏板，则所述第一离合器5通过电磁线圈7通电，第一离合器5内的压接摩擦板弹簧断开；

(2)、第一齿轮8与第二齿轮9断开啮合，第三齿轮10与第四齿轮11断开啮合，环状齿轮12与行星齿轮13断开啮合，此时环状齿轮12受到行星齿轮13的反向旋转力而逐渐降速直至停止；

(3)、第一齿轮8通过连杆15带动行星齿轮13进行旋转，通过行星齿轮13与太阳齿轮14之间的齿数比，太阳齿轮14相对于行星齿轮13进行增速，进而太阳齿轮14带动第二轴3增加发电机18转速。

本发明的一个具体实施例如图4所示，齿轮组的齿数比是，太阳齿轮14的齿数为38，行星齿轮13的齿数为20，环状齿轮12的齿数78，在这个齿数设定下，则(太阳齿轮14转速ー环状齿轮12转速)/(行星齿轮13转速ー环状齿轮12转速)＝1+78/38＝3.053。另外，当行星齿轮13和环状齿轮12结合的速比为1：0.75时，可以使得环状齿轮12在转速为0的状态下转动时，太阳齿轮14的转速在环状齿轮12转速为0时可以大幅增加，这样就可以保证发动机在怠速的情况下也有充足的发电能力。另外，如果齿轮组的齿数比按照上述的施例所设定时，环状齿轮12的旋转状态如图5所示，可以将第一离合器5通电接合时的太阳齿轮14的转速设定为与发动机与发电机18直接连接时的转速相同。在这种情况下，如图6所示，当发动机在一定时间内持续保持怠速转速时，不操作油门踏板，则所述第一离合器5通过电磁线圈7通电，第一齿轮8通过连杆15带动行星齿轮13进行旋转，通过行星齿轮13与太阳齿轮14之间的齿数比，太阳齿轮14相对于行星齿轮13进行增速，进而太阳齿轮14带动第二轴3增加发电机18转速。

本发明的另一个实施例如图6所示，当操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时，第一离合器5通过电磁线圈7断电，第一离合器5内的压接摩擦板弹簧连接；第一齿轮8与第二齿轮9啮合，第三齿轮10与第四齿轮11啮合，环状齿轮12与行星齿轮13啮合，此时环状齿轮12根据行星齿轮13与第一齿轮8、第二齿轮9、第三齿轮10和第四齿轮11之间的齿数比维持发动机与发电机18直接连接时，操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时的发电机18转速。上述实施例所描述的即为，当发动机转速不在怠速转速时，通过本发明的变速装置，可以保证发动机与发电机18之间的转速保持在直接连接时的状态，这样就可以保证发电机18在发动机运转时可以有充足的发电量来供给车辆的用点设备以及给蓄电池充电，从而保证车辆的运行稳定和安全。

以上依据图示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或者修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种汽车发电机变速装置，其特征在于，所述辅助装置设置在发动机皮带轮与发电机之间，包括：连接架、齿轮组、第一轴、第二轴、第三轴、第一离合器、第二离合器和电磁线圈；

所述齿轮组设置在所述连接架内；所述齿轮组包括：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、环状齿轮、行星齿轮和太阳齿轮；所述第一齿轮和所述第二齿轮相啮合，所述第二齿轮和所述第三齿轮均套接在所述第三轴上，所述第三齿轮和所述第四齿轮相啮合，所述环状齿轮的一侧与所述第四齿轮相贴合，所述行星齿轮和所述太阳齿轮均设置在所述环状齿轮内，所述太阳齿轮与所述环状齿轮同轴，所述行星齿轮为多个，均匀环绕在所述太阳齿轮的周边，且多个所述行星齿轮均与所述太阳齿轮相啮合；

所述第一轴的一端与所述发动机皮带轮相连接，另一端与所述第一齿轮相连接；所述第二轴的一端与所述发电机相连接，另一端与所述太阳齿轮相连接；

所述第一离合器套接在所述第三轴上，且所述第一离合器设置在所述第二齿轮和所述第三齿轮之间；所述第二离合器设置在所述第四齿轮与所述环状齿轮相贴合面的反面，且所述第二离合器与所述第四齿轮同轴；

所述电磁线圈设置在所述连接架的外侧，且所述电磁线圈与所述第三轴相连接。

2.根据权利要求1所述的汽车发电机变速装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述行星齿轮之间设置有连杆，所述连杆为多个，其两端分别与所述第一齿轮和所述行星齿轮相连接。

3.根据权利要求2所述的汽车发电机变速装置，其特征在于，所述第一离合器和所述第三齿轮之间设置有固定支架，所述固定支架上设置有安装孔，所述第三轴穿过所述安装孔与所述固定支架相连接。

4.根据权利要求3所述的汽车发电机变速装置，其特征在于，所述第一离合器为电磁离合器，所述第一离合器内设置有压接摩擦板弹簧，所述压接摩擦板弹簧在所述电磁线圈通电时断开，在所述电磁线圈断电时连接。

5.根据权利要求4所述的汽车发电机变速装置，其特征在于，所述第二离合器为单向离合器，用于防止环状齿轮反转。

6.根据权利要求1所述的汽车发电机变速装置，其特征在于，所述行星齿轮与所述环状齿轮之间的速比为1:0.75。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种汽车发电机变速装置的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)、当发动机在一定时间内持续保持怠速转速时，不操作油门踏板，则所述第一离合器通过所述电磁线圈通电，所述第一离合器内的所述压接摩擦板弹簧断开；

(2)、所述第一齿轮与所述第二齿轮断开啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮断开啮合，所述环状齿轮与所述行星齿轮断开啮合，此时所述环状齿轮受到所述行星齿轮的反向旋转力而逐渐降速直至停止；

(3)、所述第一齿轮通过所述连杆带动所述行星齿轮进行旋转，通过所述行星齿轮与所述太阳齿轮之间的齿数比，所述太阳齿轮相对于所述行星齿轮进行增速，进而所述太阳齿轮带动所述第二轴增加发电机转速。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时，所述第一离合器通过所述电磁线圈断电，所述第一离合器内的所述压接摩擦板弹簧连接；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述环状齿轮与所述行星齿轮啮合，此时所述环状齿轮根据行星齿轮与所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述第四齿轮之间的齿数比维持发动机与发电机直接连接时，操作油门踏板或发动机转速在怠速以外的转速进行驾驶时的发电机转速。