CN110822050B - 动力传递系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力传递系统，包括控制器、气室、第一涡旋机构、第二涡旋机构、第三自锁机构和控制气室内气体储放的气阀，其中，气阀与控制器连接，气室与第一涡旋机构和第二涡旋机构分别连通，第一涡旋机构和第二涡旋机构通过第三自锁机构互相连接。本发明的动力传递系统以气体作为传递介质实现动力的传递，不存在主动部分与被动部分的摩擦接触，不会出现动力传动部件磨损的情况。同时气体流通产生的震动噪音极小，气体的压缩和膨胀过程中无明显放热，传动效率高，传动平顺性好。

Description

动力传递系统

技术领域

本发明涉及汽车结构技术领域，具体涉及一种动力传递系统。

背景技术

动力传递系统通常安装在发动机与变速器之间，其作用是切断和传递发动机和变速器之间的动力。动力传递系统用于使发动机与变速器之间逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；还可以暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保护作用。

汽车从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵动力传递系统，使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。

动力传递系统包括主动部分和从动部分，二者可以暂时分离，也可以逐渐接合，在传动过程中还可以发生相对转动。动力传递系统的主动部分和从动部分之间不可采用刚性连接。任何汽车都有动力传递系统，只是形式不同而已。

由于动力传递系统存在分离、接合和相对转动三种状态，在使用中会发生零部件磨损，产生震动、噪音和热量的现象。零部件磨损会导致主动部分和从动部分二者的接合、分离状态发生变化，产生热量会导致热变形，进而导致动力传递平顺性变差，最终导致汽车平顺性变差。

在汽车领域，离合器是动力传递系统最为常用的产品。目前离合器主要分为电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器四种。常用的摩擦式离合器由摩擦片、弹簧片、压盘以及动力输出轴组成，它位于发动机与变速箱之间，用于将发动机飞轮上储存的力矩传递给变速箱，以保证车辆在不同的行驶状况下传递给驱动轮适量的驱动力和扭矩，属于动力总成的范畴。在半联动的时候，离合器的动力输入端与动力输出端存在转速差，也就是通过其转速差来实现传递适量的动力。

以摩擦式离合器作为动力传递装置，是通过摩擦使主动部分与从动部分分离、接触、半联动和达到完全动力输出。整个过程的平顺性控制难度很大，摩擦产生的噪音无法消除，同时还会产生大量热。而且随着汽车的使用，以上弊端暴露得愈发严重，影响汽车性能和驾乘体验。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种动力传递系统，其主动部分和从动部分通过气体介质传递动力，减少了由摩擦带来的零件磨损，动力传递平顺稳定，控制简单。

本发明具体采用如下技术方案：

一种动力传递系统，包括控制器、气室、第一涡旋机构、第二涡旋机构、第三自锁机构和控制所述气室内气体储放的气阀。其中，气阀与控制器连接；气室与第一涡旋机构和第二涡旋机构分别连通；第一涡旋机构和第二涡旋机构通过第三自锁机构互相连接。

第一涡旋机构包括第一底座，固定在第一底座上的第一静涡盘和与第一静涡盘啮合的第一动涡盘，第一动涡盘与动力输入端连接，第一动涡盘被配置为其中心能绕第一静涡盘的中心转动而做偏心运动；第二涡旋机构包括第二底座，固定在第二底座上的第二静涡盘和与第二静涡盘啮合的第二动涡盘，第二动涡盘与动力输出端连接，第二动涡盘被配置为其中心能绕第二静涡盘的中心转动而做偏心运动。、

优选地，在第一静涡盘的中心设有第一排气孔，第一排气孔与气室连通。

优选地，在第二静涡盘的中心设有第二排气孔，第二排气孔与气室连通。

优选地，第三自锁机构与第一动涡盘和第二动涡盘分别连接，第三自锁机构被配置为锁定第一动涡盘和第二动涡盘，以使二者同速转动。

优选地，控制器还被配置为获取动力输入端的转速信号和动力输出端的转速信号，并根据动力输入端的转速信号和动力输出端的转速信号调节气阀的开度和开关时间。

优选地，在第一动涡盘和第一静涡盘之间还设有第一自锁机构，第一自锁机构被配置为锁定第一动涡盘和第一静涡盘，以使二者同速转动。

在第二动涡盘和第二静涡盘之间还设有第二自锁机构，第二自锁机构被配置为锁定第二动涡盘和第二静涡盘，以使二者同速转动。

优选地，在气室内还设有压力传感器，压力传感器被配置为检测气室内气体的压力信息，并将压力信息发送给控制器。

优选地，控制器还被配置为接收压力传感器发送的压力信息，并根据压力信息调节气阀的开度和开关时间。

优选地，动力输入端为发动机输出轴，动力输出端为变速箱输入轴。

本发明提供的动力传递系统，以气体作为传递介质实现动力的传递，不存在主动部分与被动部分的摩擦接触，大大减小了动力传动部件之间的磨损。气体流通产生的震动噪音极小，同时，气体的压缩和膨胀过程中无明显放热，传动效率高，传动平顺性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的动力传递系统内部的连接关系示意图；

图2是本发明实施例第一静涡盘和第一动涡盘啮合面的结构示意图；

图3是第一涡旋机构工作时的腔体变化示意图，其中a)、b)、c)、d) 分别连续地相差90°相位。

附图标记：1、控制器；2、气室；3、第一涡旋机构；31、第一静涡盘；32、第一动涡盘；4、第二涡旋机构；41、第二静涡盘；42、第二动涡盘；5、第三自锁机构；6、动力输入端；7、动力输出端；8、第一自锁机构；9、第二自锁机构；10、气阀。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种动力传递系统，如图1所示，包括控制器1、气室2、第一涡旋机构3、第二涡旋机构4、第三自锁机构5和控制气室2内气体储放的气阀10。其中，气阀10与控制器1连接，气室2与第一涡旋机构3和第二涡旋机构4分别连通，第一涡旋机构3和第二涡旋机构4通过第三自锁机构5 互相连接。

第一涡旋机构3包括第一底座，固定在第一底座上的第一静涡盘31和与第一静涡盘31啮合的第一动涡盘32，第一动涡盘32与动力输入端6连接，第一动涡盘32被配置为其中心能绕第一静涡盘31的中心转动而做偏心运动；第二涡旋机构4包括第二底座，固定在第二底座上的第二静涡盘41和与第二静涡盘 41啮合的第二动涡盘42，第二动涡盘42与动力输出端7连接，第二动涡盘42 被配置为其中心能绕第二静涡盘41的中心转动而做偏心运动。

在一些实施例中，如图2所示，第一静涡盘31和第一动涡盘32为两个形状相同而角度相对旋转180°的渐开线涡旋卷体，第一静涡盘31和第一动涡盘 32相对错位啮合构成第一涡旋机构3，第一静涡盘31固定不动，第一动涡盘32 在外力的驱动下平动公转，其中心绕第一静涡盘31的中心转动而做偏心运动。如图3所示，二者的各个啮合点沿着涡旋卷体的齿壁逐渐连续的移动，运动过程中所形成的各个封闭的工作腔容积也发生连续的变化。其中，涡旋卷体的齿壁是指静涡盘和动涡盘的涡旋齿的各个侧面；工作腔是指运动过程中静涡盘和动涡盘的涡旋卷体之间形成的封闭空间，如图3示出的第一静涡盘31和第一动涡盘32之间的阴影部分。第二静涡盘41和第二动涡盘42以同样的方式构成第二涡旋机构4。

在一些实施例中，第一涡旋机构3和第二涡旋机构4结构相同，大小相等。稳定状态下可实现第一涡旋机构3和第二涡旋机构4同速转动，稳定输出动力。

在一些实施例中，第一涡旋机构3和第二涡旋机构4结构相似，大小不同。第一涡旋机构3中的涡旋圈数多于第二涡旋机构4中的涡旋圈数，稳定状态下第一涡旋机构3旋转一周所传递的动力大于第二涡旋机构4旋转一周所传递的动力，此时第二涡旋机构4的转速快于第一涡旋机构3的转速。

在本发明实施例的一些实现方式中，在第一静涡盘31的中心设有第一排气孔，在第二静涡盘41的中心设有第二排气孔，第一排气孔和第二排气孔均与气室2连通。

第一动涡盘32转动时，其齿形线做偏心运动与第一静涡盘31形成不同的腔体，腔体由大变小将气体压缩后由第一排气孔排出。图3示出了其中一个月牙形工作腔的容积变化，图中带剖面线的涡旋盘是第一动涡盘32，第一动涡盘32绕第一静涡盘31的中心作公转平动。其中图d)、图c)、图b)、图a)分别连续地相差90°相位，其工作腔容积因此逐渐变小，直至其内部气体由第一排气孔排出。

同样地，第二动涡盘42和第二静涡盘41之间的相对运动会造成气体压缩后由第二排气孔排出。反之，气体从第一排气孔或第二排气孔进入，会推动第一动涡盘32或第二动涡盘42转动。

在一些实施例中，第一静涡盘31运动时会将第一涡旋机构3内部的气体压缩后由第一排气孔排出到气室2中。根据气阀10的开启或关闭，气室2中的气体从气阀10排出到动力传递系统外或从第二排气孔进入到第二涡旋机构4内部。

在一些实施例中，当气阀10关闭时，由于第一静涡盘31和第一动涡盘32 之间的相互运动，会将第一涡旋机构3内部的气体压缩后储存在气室2中，当气室2中储满气体后，由于气室内的压强大于外界压强，压缩气体会从第二排气孔进入第二涡旋机构4内部。气体的压力作用推动第二动涡盘42开始转动，最终排出到动力传递系统外，形成“外界—第一涡旋机构3—气室2—第二涡旋机构4—外界”的气体流动路线。

在一些实施例中，基于同样的原理，也可以形成反向的“外界—第二涡旋机构4—气室2—第一涡旋机构3—外界”气体流动路线。

在本发明实施例的一些实现方式中，第三自锁机构5与第一动涡盘32 和第二动涡盘42分别连接。第三自锁机构5被配置为锁定第一动涡盘32和第二动涡盘42，以使二者同速转动。

在一些实施例中，当第一涡旋机构3中的气体全部进入第二涡旋机构4内部，并推动第二动涡盘42的转动速度与第一动涡盘32的转动速度相同时，启动第三自锁机构5，在第一动涡盘32和第二动涡盘42之间建立连接，由第一动涡盘32通过第三自锁机构5带动第二动涡盘42同步转动，动力传递不再依靠气体介质。此时可将气阀10打开，排出气室2中的压缩气体，防止气室2中的压强过大而发生危险。

在本发明实施例的一些实现方式中，控制器1还被配置为获取动力输入端6的转速信号和动力输出端7的转速信号，并根据动力输入端6的转速信号和动力输出端7的转速信号调节气阀10的开度和开关时间。

在一些实施例中，控制器1还可以根据动力输入端6的转速信号和动力输出端7的转速信号来判断二者之间的转速差，从而调节气阀10的开度和开关时间，进而调节气室2内的压力，以使动力输入端6和动力输出端7尽快达到相同转速。

在一些实施例中，控制器1还可以向中央控制系统发送信号，调整动力输入端6的转速。

在本发明实施例的一些实现方式中，在第一动涡盘32和第一静涡盘31之间还设有第一自锁机构8，第一自锁机构8被配置为锁定第一动涡盘32和所述第一静涡盘31，以使二者同速转动。在第二动涡盘42和第二静涡盘41之间还设有第二自锁机构9，第二自锁机构9被配置为锁定第二动涡盘42和第二静涡盘41，以使二者同速转动。

在一些实施例中，动力传递系统建立稳定状态后，第一自锁机构8锁定第一动涡盘32和第一静涡盘31，第二自锁机构9锁定第二动涡盘42和第二静涡盘41，第三自锁机构5锁定第一动涡盘32和第二动涡盘42。动力输入端6输入的动力带动第一涡旋机构3转动，第一涡旋机构3上的动力通过第三自锁机构5传递到第二涡旋机构4上，其中，第一静涡盘31和第一动涡盘32之间相对静止，第二静涡盘41和第二动涡盘42之间相对静止。相当于动力输入端6 输入的动力直接通过第一动涡盘32、第三自锁机构5和第二动涡盘42传递到动力输出端7。上述稳定状态是指动力传递系统完成接合或完成分离后的保持状态。

在本发明实施例的一些实现方式中，在气室2内还设有压力传感器，压力传感器被配置为检测气室2内气体的压力信息，并将压力信息发送给控制器1。

在一些实施例中，通过压力传感器检测气室2内的气体压力信息，并将压力信息发送给控制器1，控制器1根据压力信息调整气阀10的开度和开关时间。当压力传感器检测到气体压力超过第一预设压力值时，控制器1控制气阀10开启，放出部分气体以减小压力；当压力传感器检测到气体压力低于第二预设压力值时，控制器1控制气阀10关闭，继续在气室2中储存气体。其中，第一预设压力值指压缩气体刚好装满气室2时的压力值，第二预设压力值指压缩气体装满气室2的容积的80％时的压力值。

在一些实施例中，动力传递系统中还设有报警器，当压力传感器检测到气室2内的气体压力超过第一预设压力值时，向中央控制系统发出报警信号，由中央控制系统控制气阀10开启。具体地，中央控制系统接收报警信号，并以在显示器上显示和/或发出声音的形式向操作人员报警，操作人员发出气阀10的开启指令，中央控制系统将开启指令发送给控制器1，控制器1控制气阀10开启，放出气室2内的压缩气体；当压力传感器检测到气室2内的气体压力超过第三预设压力值时，中央控制系统自动发送开启指令到控制器1，控制器1控制气阀10开启，放出气室2内的压缩气体。第三预设压力值指压缩气体装满气室 2的容积的110％时的压力值。当压力传感器检测到气室2内的气体压力低于第二预设压力值时，中央控制系统自动发送关闭指令给控制器1，控制器1控制气阀10关闭。应当理解的是，第一预设压力值、第二预设压力值和第三压力值也可以为其它数值，本领域技术人员可以根据需要调整使控制器发生动作所对应的具体数值。

在本发明实施例的一些实现方式中，动力输入端6为发动机输出轴，动力输出端7为变速箱输入轴。

在汽车的动力传递系统中，发动机输出轴与第一动涡盘32连接，变速箱输入轴与第二动涡盘42连接。汽车的起步过程如下：

当发动机怠速运行时，第一动涡盘32的转速与发动机的转速相同，控制器 1控制气阀10开启，第一涡旋机构3排出的气体由气阀10释放到动力传递系统外，气体压力不传递到第二涡旋机构4中，第二动涡盘42和变速箱输入轴的转速均为零；

当汽车开始起步时，控制器1控制气阀10的开度逐渐减小，压缩气体开始进入第二涡旋机构4中，在气体压力的作用下第二动涡盘42开始转动，变速箱输入轴也随之转动，汽车开始起步。此时发动机输出轴的转速与变速箱输入轴的转速之间存在转速差。随着气阀10完全关闭，第一涡旋机构3排出的气体全部进入第二涡旋机构4中，在完成推动第二动涡盘42转动后排出。此时，发动机输出轴的转速与变速箱输入轴的转速达到相同，汽车起步完成；

当汽车动力传递系统建立稳定状态后，汽车第三自锁机构5启动，将第一动涡盘32和第二动涡盘42锁止，气阀10开启，动力直接传递不再依靠气体介质，而是依靠第一涡旋机构3和第二涡旋机构4之间的固定连接。

上述汽车起步过程是动力传递系统由分离到接合，对应地，汽车动力传递系统的由接合到分离过程如下：

气阀10关闭，第一涡旋机构3排出的气体储存到气室2中，达到一定压力后，第三自锁机构5解锁，此时由于气体的压力作用，第二动涡盘42保持与第一动涡盘32同速转动；

逐渐开启气阀10，使得第一涡旋机构3排出的气体和进入第二涡旋机构4 之间存在压差，此时第二动涡盘42的转速开始降低，与第一动涡盘32之间存在转速差，变速箱输入轴的转速随之降低；

气阀10完全开启，第一涡旋机构3排出的气体由气阀10排出，气室2内的压强与外界大气压相同，第二动涡盘42失去推动力，转速降为零，变速箱输入轴的转速也随之降为零，汽车再次处于稳定状态。

本发明实施例提供的动力传递系统区别于传统动力传递装置采用摩擦接触传递动力的方式，改由气体的压缩和膨胀完成动力传递，动力传递过程中减少了零件的磨损，产生的震动噪音小，产生的热量少，传动效率高。

本发明实施例提供的动力传递系统结构简单紧凑，容易产业化，成本极低，其核心零件都是常用的长寿命、高效机械件，延长了动力传递系统的使用寿命。

本发明实施例提供的动力传递系统还可以实现动力的双向传递，尤其适用于新能源汽车，当动力输入端为电动机的输出轴时，除了能满足上述汽车的正向动力传递需求，还能满足新能源汽车处于能量回收模式下的反向动力传递需求，将来自于汽车驱动轮的动力传递到电动机输出轴上，电动机设置为发电模式，将接收到的机械能转化为电能储存在电池中。

本发明实施例提供的动力传递系统扩展性强，通过调整涡旋机构的气腔的大小及对气室的控制，可以适用于多种动力传递场合。如当需要更大的动力传递时，仅需将涡旋圈数少的涡旋机构更换为涡旋圈数多的涡旋机构即可。

本发明实施例提供的动力传递系统还可以增加控制阀、传感器等，使系统满足更多样化的技术需求。

在本申请中，应该理解到，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力传递系统，其特征在于，包括控制器(1)、气室(2)、第一涡旋机构(3)、第二涡旋机构(4)、第三自锁机构(5)和控制所述气室(2)内气体储放的气阀(10)，其中，

所述气阀(10)与所述控制器(1)连接；

所述气室(2)与所述第一涡旋机构(3)和所述第二涡旋机构(4)分别连通；

所述第一涡旋机构(3)和所述第二涡旋机构(4)通过所述第三自锁机构(5)互相连接；

所述第一涡旋机构(3)包括第一底座，固定在所述第一底座上的第一静涡盘(31)和与所述第一静涡盘(31)啮合的第一动涡盘(32)，所述第一动涡盘(32)与动力输入端(6)连接，所述第一动涡盘(32)被配置为其中心能绕所述第一静涡盘(31)的中心转动而做偏心运动；

所述第二涡旋机构(4)包括第二底座，固定在所述第二底座上的第二静涡盘(41)和与所述第二静涡盘(41)啮合的第二动涡盘(42)，所述第二动涡盘(42)与动力输出端(7)连接，所述第二动涡盘(42)被配置为其中心能绕所述第二静涡盘(41)的中心转动而做偏心运动。

2.根据权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，在所述第一静涡盘(31)的中心设有第一排气孔，所述第一排气孔与所述气室(2)连通。

3.根据权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，在所述第二静涡盘(41)的中心设有第二排气孔，所述第二排气孔与所述气室(2)连通。

4.根据权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，所述第一涡旋机构(3)中的涡旋圈数多于所述第二涡旋机构(4)中的涡旋圈数；所述第三自锁机构(5)与所述第一动涡盘(32)和所述第二动涡盘(42)分别连接，所述第三自锁机构(5)被配置为锁定所述第一动涡盘(32)和所述第二动涡盘(42)，以使二者同速转动。

5.根据权利要求1所述的动力传递系统，其特征在于，所述控制器(1)还被配置为获取所述动力输入端(6)的转速信号和所述动力输出端(7)的转速信号，并根据所述动力输入端(6)的转速信号和所述动力输出端(7)的转速信号调节所述气阀(10)的开度和开关时间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动力传递系统，其特征在于，在所述第一动涡盘(32)和所述第一静涡盘(31)之间还设有第一自锁机构(8)，所述第一自锁机构(8)被配置为锁定所述第一动涡盘(32)和所述第一静涡盘(31)。

7.根据权利要求6所述的动力传递系统，其特征在于，在所述第二动涡盘(42)和所述第二静涡盘(41)之间还设有第二自锁机构(9)，所述第二自锁机构(9)被配置为锁定所述第二动涡盘(42)和所述第二静涡盘(41)。

8.根据权利要求1-5任一项所述的动力传递系统，其特征在于，在所述气室(2)内还设有压力传感器，所述压力传感器被配置为检测所述气室(2)内气体的压力信息，并将所述压力信息发送给所述控制器(1)。

9.根据权利要求8所述的动力传递系统，其特征在于，所述控制器(1)还被配置为接收所述压力传感器发送的压力信息，并根据所述压力信息调节所述气阀(10)的开度和开关时间。

10.根据权利要求1-5任一项所述的动力传递系统，其特征在于，所述动力输入端(6)为发动机输出轴，所述动力输出端(7)为变速箱输入轴。

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