CN107654588A - 永磁传动变矩器双输入轴驱动装置 - Google Patents

永磁传动变矩器双输入轴驱动装置 Download PDF

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Abstract

提供一种永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，包括输入轴Ⅰ、输入轴Ⅱ和转动支撑于壳体和曲轴之间的传动轴，输入轴Ⅰ转动支撑于输入轴Ⅱ的内腔，传动轴靠近曲轴一端设有永磁传动变矩装置，传动轴中部设有驱动永磁传动装置变矩的连杆机构，传动轴另一端转动设有同步齿轮Ⅱ和同步齿轮Ⅰ，输入轴Ⅱ一端设有与同步齿轮Ⅱ啮合的齿轮Ⅱ，输入轴Ⅰ伸出输入轴Ⅱ的一端设有与同步齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅰ，同步齿轮Ⅱ和同步齿轮Ⅰ之间的传动轴上设有同步器。本发明能够控制发动机动力在输入轴Ⅰ和输入轴Ⅱ之间的转换，同时既能传递发动机扭矩，又能对扭矩控制调节，解决双离合器存在的易打滑、摩擦片温升高、分离不彻底、换档困难及动力中断传动效率低、摩擦片更换频繁等问题。

Description

永磁传动变矩器双输入轴驱动装置
技术领域
本发明属机械传动技术领域，具体涉及一种永磁传动变矩器双输入轴驱动装置。
背景技术
双离合器变速器(DCT)的概念到目前已经有六七十年的历史。早在1939年德国的Kegresse.A第一个申请了双离合器变速器的专利，提出了将手动变速器分为两部分的设计概念，一部分传递奇数档，另一部分传递偶数档，且其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力(中断动力会有短暂停顿)的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质。离合器是将发动机和整个汽车底盘系统连接起来的重要部件，位于发动机与变速箱之间，用来切断和连续发动机与传动系统之间的动力传递。它有主动部分和从动部分，两部分可以利用摩擦所需的压紧力，或是利用液体作为传动的介质，或是利用磁力传动等方式传递扭矩，主要起到保证平稳起步、实现平顺换挡、防止传动系过载和降低扭振冲击的作用。单离合器一般为干式多盘、柱状弹簧摩擦、液压式离合器。双离合器变速箱原理上由两个相互独立的传动部分构成，每个传动部分在功能方面都相当于一个手动变速箱，每个传动部分都与离合器相对应。双离合器又分为干式双离合器与湿式双离合器，根据挂入的档位情况，离合器由机电控制单元控制开启和关闭。双离合器被布置在钟形传动装置内，它由两个常规的膜片式离合器构成，K1及K2，在双质量飞轮离有一圈内齿，它们与双离合器支撑环上的外齿咬合，扭矩就从外齿继续传递到内部双离合器上；输入部分有两根输入轴，他们相互嵌套，且内部有滚针轴承保证相互转动互不干涉；离合器K1,离合器K2都是通过插接齿将扭矩传到输入轴I、输入轴II上的，再通过输入轴上的换挡同步器传递到各个档位上。离合器K1将发动机的动力传递给输入轴I，再经过齿轮传递给输出轴I、输出轴II，输出轴I上有给奇数档1,3,5换挡的同步器，输出轴II上有给2,4,6,R(倒挡)换挡的同步器。双离合器的变速箱特点：换挡灵活，换挡时间非常短，比手动变速箱的速度还要快，只有0.2秒不到；采用双输入轴结构，保证动力的无间断输出，消除了扭矩中断，也就是让发动机的动力一直在利用，而且始终在最佳的工作，所以能够大量节省燃油；双离合器换挡速度快，所以每次换挡都非常平顺，顿挫感已经到人体难以察觉的地步；采用两个离合器控制输入，相当于两个独立的传动系统，分别控制1，3，5和2,4,6，倒挡。但是现有双离合器同时也存在以下缺点：1、现有离合器易损坏，换挡时异响，离合器打滑，摩擦片温度容易升高；2、离合器分离不彻底，经常出现换档困难，牙齿发响；3、车辆起步时，离合器结合不平稳，而使车身发生震抖；4、使用双离合器的发动机输出扭矩不好控制调节，不能根据需要切断输出动力。因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，本发明用永磁传动变矩装置驱动双输入轴的结构，代替双离合器控制的双输入轴结构，控制发动机动力在输入轴Ⅰ和输入轴Ⅱ之间的转换，同时利用连杆机构控制永磁传动变矩装置的扭矩输出及动力切断，既能传递发动机扭矩又能对扭矩控制调节，解决了现有的双离合器存在的易打滑、摩擦片温升高、分离不彻底、换档困难动力中断、传动效率低以及摩擦片更换频繁的问题，同时解决了动力不间断换挡及发动机输出扭矩控制的问题，扭矩调节可控性有了大大保证，并通过过载滑差保护避免过载对发动机变速箱的危害，使用寿命长，易调节操作。
本发明采用的技术方案：永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，包括壳体以及与变速箱输入端连接的输入轴Ⅰ和输入轴Ⅱ，所述输入轴Ⅱ为空心结构，所述输入轴Ⅰ转动支撑于输入轴Ⅱ的内腔中且一端伸出输入轴Ⅱ外部，还包括转动支撑于壳体和发动机曲轴之间的传动轴，所述传动轴上靠近发动机曲轴的一端设有永磁传动变矩装置，所述传动轴中部设有驱动永磁传动变矩装置变矩而改变扭矩输出大小的连杆机构，所述传动轴另一端上转动设有同步齿轮Ⅰ和同步齿轮Ⅱ，所述输入轴Ⅱ一端设有与同步齿轮Ⅱ啮合的齿轮Ⅱ，所述输入轴Ⅰ伸出输入轴Ⅱ内腔的一端设有与同步齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅰ，所述同步齿轮Ⅱ和同步齿轮Ⅰ之间的传动轴上设有可与同步齿轮Ⅰ啮合驱动输入轴Ⅰ转动或与同步齿轮Ⅱ啮合驱动输入轴Ⅱ转动的同步器。
其中，所述永磁传动变矩装置包括内转子和外转子，所述外转子通过螺栓与发动机曲轴固定连接，所述传动轴一端通过轴承Ⅰ转动支撑于外转子中心内孔中，所述传动轴另一端通过轴承Ⅱ转动支撑于壳体上，所述内转子通过花键副与传动轴靠近发动机曲轴的一端部轴向可滑动式连接。
进一步地，所述外转子上镶有起动机启动齿圈，所述外转子上镶嵌有感应铜环，所述内转子上设有永磁材料，所述传动轴对应一端设有外花键，所述内转子上设有与传动轴的外花键可滑动适配啮合的内花键。
进一步地，所述连杆机构包括连杆轴、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、轴承座和轴承压盖，所述内转子外侧制有与内转子同轴的环形槽，所述轴承座通过轴承Ⅲ转动支撑在环形槽内，所述轴承Ⅲ内圈通过圆螺母固定限位子在环形槽内，所述轴承压盖与传动轴外表面间隙套合，所述轴承压盖与轴承座通过螺钉固定连接并压紧轴承Ⅲ外圈；所述连杆轴与连杆Ⅰ通过键与螺钉固定连接，所述连杆Ⅰ与连杆Ⅱ通过带孔销铰接，所述连杆Ⅱ与轴承压盖通过带孔销连接；所述连杆轴的摆动依次通过连杆Ⅰ、连杆Ⅱ轴承压盖和轴承座带动内转子沿传动轴外花键做轴向直线运动。
进一步地，所述同步器通过花键毂与传动轴固定连接，所述同步器和花键毂之间通过花键可滑动式连接，所述同步器两侧均设有分别与同步齿轮Ⅱ和同步齿轮Ⅰ适配摩擦连接的锥套，所述同步器通过拨叉驱动沿着传动轴轴向右移与同步齿轮Ⅰ适配啮合带动输入轴Ⅰ转动或者沿着传动轴轴向左移与同步齿轮Ⅱ适配啮合带动输入轴Ⅱ转动，所述拨叉通过驱动杆与壳体连接。
进一步地，所述同步齿轮Ⅱ和同步齿轮Ⅰ均是通过轴承Ⅳ转动支撑于传动轴上且通过轴肩、轴套和卡簧进行固定限位。
进一步地，所述壳体一侧连接有连接壳体，所述输入轴Ⅱ通过轴承Ⅵ支撑在壳体和连接壳体内，所述输入轴Ⅰ通过轴承Ⅴ转动支撑于输入轴Ⅱ内腔中。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案用永磁传动变矩器驱动双输入轴的结构替代现有双离合器在变速箱中控制双输入轴的结构，用同步器控制发动机动力在输入轴Ⅰ与输入轴Ⅱ之间的转换，既能传递发动机扭矩又能很好的控制动力在输入轴之间的转换，解决了现有双离合变速箱中离合器打滑、摩擦片温升高、离合器分离不彻底、经常出现换档困难动力中断、传动效率低以及摩擦片更换频繁的问题；
2、本方案中利用连杆机构能够驱动内转子沿着传动轴外花键轴向移动，从而控制永磁传动变矩装置内转子与外转子的磁耦合面积，控制内转子与外转子切割磁力线产生的感应扭矩，既能中断发动机传出的扭矩，又能调节输出发动机的输出扭矩，解决了动力不间断换挡及发动机输出扭矩控制的问题，扭矩调节可控性有了大大保证；
3、本方案对发动机与变速箱之间起过载保护作用，通过过载滑差保护避免过载对发动机和变速箱的危害，使用寿命长，避免了传统离合器的打滑易损等现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明连杆机构的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-2描述本发明的实施例。
永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，如图1所示，包括壳体30以及与变速箱输入端连接的输入轴Ⅰ1和输入轴Ⅱ2，所述输入轴Ⅱ2为空心结构，所述壳体30一侧连接有连接壳体22，所述输入轴Ⅱ2通过轴承Ⅵ5支撑在壳体30和连接壳体22内，所述输入轴Ⅰ1通过轴承Ⅴ3转动支撑于输入轴Ⅱ2内腔中且一端伸出输入轴Ⅱ2外部，还包括转动支撑于壳体30和发动机曲轴24之间的传动轴17。
所述传动轴17上靠近发动机曲轴24的一端设有永磁传动变矩装置33，具体的，所述永磁传动变矩装置33包括内转子20和外转子21，所述外转子21通过螺栓23与发动机曲轴24固定连接，所述外转子21上镶有起动机启动齿圈2103，通过启动启动机带动外转子21与发动机曲轴24转动，使发动机打火冲过死点启动发动机，发动机曲轴24带动外转子21高速旋转；所述外转子21上镶嵌有感应铜环2101，所述传动轴17一端通过轴承Ⅰ25转动支撑于外转子21中心内孔2102中，所述传动轴17另一端通过轴承Ⅱ8转动支撑于壳体30上，所述内转子20通过花键副与传动轴17靠近发动机曲轴24的一端部轴向可滑动式连接，所述传动轴17对应一端设有外花键1701，所述内转子20上设有与传动轴17的外花键1701可滑动适配啮合的内花键2002，能够使内转子20在传动轴17上往复运动。所述内转子20上设有永磁材料2001，外转子21因高速旋转使外转子21上感应铜环2101切割内转子20提供的永恒磁场，使外转子21上的感应铜环2101产生感应磁场，感应磁场产生感应驱动力使内转子20与外转子21以微小滑差方式同向转动。
所述传动轴17中部设有驱动永磁传动变矩装置33变矩而改变扭矩输出大小的连杆机构18，具体的，如图1和2所示，所述连杆机构18包括连杆轴19、连杆Ⅰ31、连杆Ⅱ32、轴承座28和轴承压盖29，所述内转子20外侧制有与内转子20同轴的环形槽2003，所述轴承座28通过轴承Ⅲ27转动支撑在环形槽2003内，所述轴承Ⅲ27内圈通过圆螺母固定限位子在环形槽2003内，所述轴承压盖29与传动轴17外表面间隙套合，所述轴承压盖29与轴承座28通过螺钉固定连接并压紧轴承Ⅲ27外圈；所述连杆轴19与连杆Ⅰ31通过键与螺钉固定连接，所述连杆Ⅰ31与连杆Ⅱ32通过带孔销铰接，所述连杆Ⅱ32与轴承压盖29通过带孔销连接；所述连杆轴19的摆动依次通过连杆Ⅰ31、连杆Ⅱ32轴承压盖29和轴承座28带动内转子20沿传动轴17外花键1701做轴向直线运动。连杆机构18驱动内转子20沿着传动轴17轴向往复移动，控制内转子20与外转子21之间的磁耦合面积，控制内转子20与外转子21切割磁力线产生的感应扭矩，控制扭矩输出大小，同时也可以彻底切断内、外转子之间及发动机与传动轴17之间的扭矩传递。
所述传动轴17另一端上转动设有同步齿轮Ⅰ16和同步齿轮Ⅱ10，所述同步齿轮Ⅱ10和同步齿轮Ⅰ16均是通过轴承Ⅳ26转动支撑于传动轴17上且通过轴肩、轴套7和卡簧9进行固定限位，优选的，轴承Ⅳ26采用滚针轴承。所述输入轴Ⅱ2一端设有与同步齿轮Ⅱ10啮合的齿轮Ⅱ4，所述输入轴Ⅰ1伸出输入轴Ⅱ2内腔的一端设有与同步齿轮Ⅰ16啮合的齿轮Ⅰ6，所述同步齿轮Ⅱ10和同步齿轮Ⅰ16之间的传动轴17上设有可与同步齿轮Ⅰ16啮合驱动输入轴Ⅰ1转动或与同步齿轮Ⅱ10啮合驱动输入轴Ⅱ2转动的同步器14。所述同步器14通过花键毂15与传动轴17固定连接，所述同步器14和花键毂15之间通过花键可滑动式连接，所述同步器14两侧均设有分别与同步齿轮Ⅱ10和同步齿轮Ⅰ16适配摩擦连接的锥套11，所述同步器14通过拨叉12驱动沿着传动轴17轴向右移与同步齿轮Ⅰ16适配啮合带动输入轴Ⅰ1转动或者沿着传动轴17轴向左移与同步齿轮Ⅱ10适配啮合带动输入轴Ⅱ2转动，所述拨叉12通过驱动杆13与壳体30连接。
工作时：发动机启动后输出的动力通过发动机曲轴24传递给外转子21，内转子20与外转子21之间通过切割永磁场，使内转子20产生感应驱动力，促使内转子20旋转，内转子20与传动轴17通过花键连接并传递扭矩，传动轴17通过花键毂15驱动同步器14转动，通过拨叉12推动同步器14使其在花键毂15上做向左或向右的往复运动，使两边的锥套11与对应的同步齿轮Ⅱ10或同步齿轮Ⅰ16的锥面产生锥面摩擦，同时同步器14左移或者右移与同步齿轮Ⅱ10或同步齿轮Ⅰ16及其对应的锥套11啮合齿嵌套，促使同步齿轮Ⅱ10或同步齿轮Ⅰ16与传动轴17同步转动；从而使同步器14通过同步齿轮Ⅱ10与齿轮Ⅱ4啮合或通过同步齿轮Ⅰ16与齿轮Ⅰ6啮合，驱动输入轴Ⅱ2和输入轴Ⅰ1转动，实现控制输入轴Ⅱ2和输入轴Ⅰ1之间的动力输出。本发明既能将传动轴17传递的动力传递给输入轴Ⅰ1，又能将传动轴17传递给输入轴Ⅱ2，使发动机动力可以在输入轴Ⅱ2和输入轴Ⅰ1之间转换；并利用连杆机构18控制永磁传动变矩器内转子20与外转子21的磁耦合面积，控制内转子20经过与外转子21切割磁力线产生的感应扭矩，既能中断发动机传出的扭矩，又能调节输出发动机的输出扭矩。
本发明用永磁传动变矩器驱动双输入轴的结构替代现有双离合器在变速箱中控制双输入轴的结构，用同步器14控制发动机动力在输入轴Ⅰ1与输入轴Ⅱ2之间的转换，既能传递发动机扭矩，又能很好的控制动力在输入轴之间的转换，解决了现有双离合变速箱中离合器打滑、摩擦片温升高、离合器分离不彻底、经常出现换档困难动力中断、传动效率低以及摩擦片更换频繁的问题；同时也解决了现有离合器动力不间断换挡及发动机输出扭矩控制的问题，扭矩调节可控性有了大大保证；同时本永磁传动变矩器对发动机与变速箱之间起过载保护作用，通过过载滑差保护避免过载对发动机和变速箱的危害，使用寿命长，避免了传统离合器的打滑易损等现象。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (7)

1.永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，包括壳体(30)以及与变速箱输入端连接的输入轴Ⅰ(1)和输入轴Ⅱ(2)，所述输入轴Ⅱ(2)为空心结构，所述输入轴Ⅰ(1)转动支撑于输入轴Ⅱ(2)的内腔中且一端伸出输入轴Ⅱ(2)外部，其特征在于：还包括转动支撑于壳体(30)和发动机曲轴(24)之间的传动轴(17)，所述传动轴(17)上靠近发动机曲轴(24)的一端设有永磁传动变矩装置(33)，所述传动轴(17)中部设有驱动永磁传动变矩装置(33)变矩而改变扭矩输出大小的连杆机构(18)，所述传动轴(17)另一端上转动设有同步齿轮Ⅰ(16)和同步齿轮Ⅱ(10)，所述输入轴Ⅱ(2)一端设有与同步齿轮Ⅱ(10)啮合的齿轮Ⅱ(4)，所述输入轴Ⅰ(1)伸出输入轴Ⅱ(2)内腔的一端设有与同步齿轮Ⅰ(16)啮合的齿轮Ⅰ(6)，所述同步齿轮Ⅱ(10)和同步齿轮Ⅰ(16)之间的传动轴(17)上设有可与同步齿轮Ⅰ(16)啮合驱动输入轴Ⅰ(1)转动或与同步齿轮Ⅱ(10)啮合驱动输入轴Ⅱ(2)转动的同步器(14)。
2.根据权利要求1所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述永磁传动变矩装置(33)包括内转子(20)和外转子(21)，所述外转子(21)通过螺栓(23)与发动机曲轴(24)固定连接，所述传动轴(17)一端通过轴承Ⅰ(25)转动支撑于外转子(21)中心内孔(2102)中，所述传动轴(17)另一端通过轴承Ⅱ(8)转动支撑于壳体(30)上，所述内转子(20)通过花键副与传动轴(17)靠近发动机曲轴(24)的一端部轴向可滑动式连接。
3.根据权利要求2所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述外转子(21)上镶有起动机启动齿圈(2103)，所述外转子(21)上镶嵌有感应铜环(2101)，所述内转子(20)上设有永磁材料(2001)，所述传动轴(17)对应一端设有外花键(1701)，所述内转子(20)上设有与传动轴(17)的外花键(1701)可滑动适配啮合的内花键(2002)。
4.根据权利要求2所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述连杆机构(18)包括连杆轴(19)、连杆Ⅰ(31)、连杆Ⅱ(32)、轴承座(28)和轴承压盖(29)，所述内转子(20)外侧制有与内转子(20)同轴的环形槽(2003)，所述轴承座(28)通过轴承Ⅲ(27)转动支撑在环形槽(2003)内，所述轴承Ⅲ(27)内圈通过圆螺母固定限位子在环形槽(2003)内，所述轴承压盖(29)与传动轴(17)外表面间隙套合，所述轴承压盖(29)与轴承座(28)通过螺钉固定连接并压紧轴承Ⅲ(27)外圈；所述连杆轴(19)与连杆Ⅰ(31)通过键与螺钉固定连接，所述连杆Ⅰ(31)与连杆Ⅱ(32)通过带孔销铰接，所述连杆Ⅱ(32)与轴承压盖(29)通过带孔销连接；所述连杆轴(19)的摆动依次通过连杆Ⅰ(31)、连杆Ⅱ(32)轴承压盖(29)和轴承座(28)带动内转子(20)沿传动轴(17)外花键(1701)做轴向直线运动。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述同步器(14)通过花键毂(15)与传动轴(17)固定连接，所述同步器(14)和花键毂(15)之间通过花键可滑动式连接，所述同步器(14)两侧均设有分别与同步齿轮Ⅱ(10)和同步齿轮Ⅰ(16)适配摩擦连接的锥套(11)，所述同步器(14)通过拨叉(12)驱动沿着传动轴(17)轴向右移与同步齿轮Ⅰ(16)适配啮合带动输入轴Ⅰ(1)转动或者沿着传动轴(17)轴向左移与同步齿轮Ⅱ(10)适配啮合带动输入轴Ⅱ(2)转动，所述拨叉(12)通过驱动杆(13)与壳体(30)连接。
6.根据权利要求5所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述同步齿轮Ⅱ(10)和同步齿轮Ⅰ(16)均是通过轴承Ⅳ(26)转动支撑于传动轴(17)上且通过轴肩、轴套(7)和卡簧(9)进行固定限位。
7.根据权利要求6所述的永磁传动变矩器双输入轴驱动装置，其特征在于：所述壳体(30)一侧连接有连接壳体(22)，所述输入轴Ⅱ(2)通过轴承Ⅵ(5)支撑在壳体(30)和连接壳体(22)内，所述输入轴Ⅰ(1)通过轴承Ⅴ(3)转动支撑于输入轴Ⅱ(2)内腔中。
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