CN117366184A - 一种高效能水平对置式动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效能水平对置式动力装置，属于机械传动技术领域，具体包括联动组件和力矩放大机构以及在两组力矩放大机构两端设置的转速增速机构。本发明结合在曲轴两侧配合设计的力矩放大机构，以及对置设计的转速增速机构，使得该动力装置能同时兼顾力矩增幅和转速增幅的双重增益效果，从而实现高效能水平动力传递效果。
Description
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种高效能水平对置式动力装置。
背景技术
目前公知的传统机械传动设计中，例如较为常见的内燃机以及外燃机，多是以曲轴为动力轴，在曲轴一侧或者两侧设置活塞气缸配合能源燃烧时爆发的动力作为推力驱动曲轴旋转，整个动力转化及传递过程，能量损耗大，导致能源转换利用率较低，而且，随着石油能源的不断减少，新能源的发展早已势不可挡，未来在机械传动领域中，采用新能源(电)驱动已然成为一种趋势。
然而，现如今，电驱动机械传动设计中，主要是以电机配合变速箱实现增速或采用变频等方式进行变速，而且其动力输出一般只有变速箱的输出端这一个位置，整个电驱动机械传动过程中，其速度和力矩无法得到双重兼顾，而且由于动力输出位置仅有一个，使得整个电驱动机械传动机构的输出端无法搭载更多的传动单位或外附设施，使得现如今电驱动机械传动机构无法得到充分的利用，该现象在现如今新能源电动汽车动力前后驱动传输方面体现的尤为明显。
为此，我们提出一种高效能水平对置式动力装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效能水平对置式动力装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高效能水平对置式动力装置，包括主要由曲轴、飞轮和齿轮A组成的联动组件和力矩放大机构以及转速增速机构和驱动电机，所述驱动电机采用交流电机或直流电动机中的一种；所述飞轮和所述齿轮A分别安装在曲轴两端，所述齿轮A与驱动电机的输出端传动连接，通过驱动电机输出端与齿轮A之间的啮合向曲轴传递驱动力，使曲轴旋转，使得曲轴在整个装置中成为主要的动力输出单元。
所述力矩放大机构有两组，且两组所述力矩放大机构分别位于联动组件的两侧，两组所述力矩放大机构在联动组件的两侧以曲轴为中心为水平对置式布置，两组力矩放大机构的水平对置式设计中，可以有效降低整个动力传递机构的高度，使得整个动力装置结构相比传统的发动机结构而言，能够做到相对扁平，方便该传动机构在高度空间有限的位置处进行安装。
进一步的，为实现力矩放大效果，其两组所述力矩放大机构均包括花键轴、若干个差动式单向轴承总成、支架、若干根联动臂，所述联动臂包括导套和联动杆，所述导套与联动杆之间滑动套接配合，联动臂中的所述联动杆一端与曲轴传动连接，所述支架上对应每根联动杆的位置均安装有一关节轴承，每根联动臂中的导套均滑动装配在支架上对应位置的关节轴承内侧；所述联动臂以支架上的关节轴承为支点形成杠杆结构。
为了将联动臂在摇摆过程中产生的机械能重新转变为圆周运动的机械能，并在转变过程中为机械动能实施力矩的增幅，其每个所述差动式单向轴承总成均包括带摆环的差动式单向轴承、不带摆环的差动式单向轴承和伞齿轮A，所述带摆环的差动式单向轴承和不带摆环的差动式单向轴承均键连接在花键轴上，且带摆环的差动式单向轴承上的摆环与导套端部铰接相连；所述带摆环的差动式单向轴承和不带摆环的差动式单向轴承的可旋转方向为相反方向设计，所述带摆环的差动式单向轴承和不带摆环的差动式单向轴承的外环且相对一侧均绕圆周设有伞齿，所述伞齿轮A有若干个，且若干个所述伞齿轮A位于带摆环的差动式单向轴承和不带摆环的差动式单向轴承之间并绕圆周等距离分布，且若干个所述伞齿轮A均与带摆环的差动式单向轴承和不带摆环的差动式单向轴承上的伞齿啮合，若干个所述伞齿轮A均通过轴承转动安装在对应的安装座上。
进一步的，在提升力矩过程中，花键轴的转速被降低，为了使得输出动力在携带大力矩的同时，将转速提升起来，并得到转速增益提升效果，其所述转速增速机构主要包括齿轮B、齿轮C、齿轮D、齿轮E、齿轮F、齿轮H、传动轴、伞齿轮B和增速型行星齿轮机构。
其中，所述齿轮B安装在花键轴的端部，花键轴在旋转时，带动齿轮B旋转，所述齿轮C和齿轮D同轴，且齿轮C与齿轮B啮合，所述齿轮E和齿轮F同轴，且齿轮F与齿轮D啮合；所述齿轮B、齿轮D和齿轮E为大径齿轮，所述齿轮C和齿轮F为小径齿轮。
进一步的，齿轮B、齿轮C、齿轮D、齿轮E和齿轮F之间采用有序的升速设计，所述传动轴与曲轴为同轴心线设计，且传动轴与曲轴之间不连接，所述齿轮H和所述伞齿轮B均键连接在传动轴上，且所述齿轮H与齿轮E啮合，所述齿轮H直径小于齿轮E的直径，所述增速型行星齿轮机构的动力输入端传动连接在传动轴的端部。
进一步的，所述曲轴上对应每一根联动臂中的联动杆位置均设有一个用来安装联动杆的连杆轴颈相位，其中，曲轴的两端以及每个连杆轴颈相位的两侧均通过轴承水平安装在机壳(未示出)内。
进一步的，每一根联动臂中所述联动杆的端部均通过轴承转动安装在曲轴上的对应位置的连杆轴颈相位内，其中，曲轴上的连杆轴颈相位以六个为例，其连杆轴颈相位的相位偏角从左到右优选为30度、90度、30度、90度、30度、90度。
进一步的，为了使得整个动力装置，能够对增益力矩的效果具备可调性，其所述支架采用可移动式安装在机壳(未示出)底部，所述联动臂与支架构成的杠杆结构中的动力臂H2和阻力臂H1的长短可通过调整支架在机壳(未示出)上的位置进行调节，且动力臂H2应始终大于阻力臂H1。
进一步的，所述伞齿轮B的外沿啮合有发电电机，所述发电电机与外置的带有充放电控制电路的蓄电组件(未示出)电连接，所述传动轴上还键连接有附加齿轮传动组件，所述附加齿轮传动组件的动力输出端传动连接油泵。
有益效果：
本发明一改传统的传动设计思路，将传统的传动结构中原本用于动力输出的曲轴结构，改为动力源输入轴，并结合在曲轴两侧采用杠杆为中间动力传递机构，配合差动式单向轴承总成，在联动组件两侧实现水平对置式的传动力矩放大效果，与此同时，还能在一定程度上降低曲轴在转动时产生的阻力，提高曲轴旋转时的动能转化效率，达到降低驱动电机负荷的目的，另外，整个动力装置中采用两端对置设计的转速增速机构，并结合增速型行星齿轮机构组成的增速单元，使得整个动力装置不仅具备两个动力输出端可以搭载更多的传动机构或外围设备，同时还能兼顾力矩增幅和转速增幅的双重增益效果，从而实现高效能水平动力传递效果，实现净动能增益，为实现新能源动力替代传统内燃机动力奠定基础。
附图说明
图1为本发明俯视角度的剖面结构示意图；
图2为本发明中联动组件结构示意图；
图3为本发明中力矩放大机构结构示意图；
图4为本发明中转速增速机构结构示意图；
图5为本发明正视角度的剖面结构示意图；
图6为本发明侧视角度的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单的介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例：
如图1-6所示，本实施例提供了一种高效能水平对置式动力装置，包括主要由曲轴101、飞轮103和齿轮A104组成的联动组件1和力矩放大机构2以及转速增速机构3和驱动电机4，驱动电机4采用交流电机或直流电动机中的一种；其中，飞轮103和齿轮A104分别安装在曲轴101两端，齿轮A104与驱动电机4的输出端传动连接，通过驱动电机4输出端与齿轮A104之间的啮合，向曲轴101传递驱动力，使曲轴101旋转，使得曲轴101在整个装置中成为主要的动力输出单元。
如图1所示，力矩放大机构2有两组，且两组力矩放大机构2分别位于联动组件1的两侧，两组力矩放大机构2在联动组件1的两侧以曲轴101为中心为水平对置式布置，两个力矩放大机构2的水平对置式设计中，可以有效降低整个动力传递机构的高度和振动，使得整个动力装置相比传统的发动机结构而言，能够做到相对扁平，方便该动力装置在高度空间有限的位置处进行安装，同时还能减小轴向尺寸达到降低噪音的效果。
如图3所示，为实现力矩放大效果，其两组力矩放大机构2均包括花键轴201、若干个差动式单向轴承总成202、支架203、若干根联动臂，联动臂包括导套204和联动杆205，导套204与联动杆205之间滑动套接配合，联动臂中的联动杆205一端与曲轴101传动连接，支架203上对应每根联动杆205的位置均安装有一关节轴承，每根联动臂中的导套204均滑动装配在支架203上对应位置的关节轴承装内侧；联动臂以支架203上的关节轴承为支点形成杠杆结构，在机械传动过程中，曲轴101的旋转带动联动臂中的联动杆205一端做圆周运动进行摇摆，而联动杆205在摇摆过程中为了抵消偏心位移，在导套204内做伸缩滑动运动，而导套204以支架203为支点固定在关节轴承上，因此导套204在联动杆205的驱动下将以支架203上的关节轴承为支点同样做上、下摇摆运动，并撬动带摆环的差动式单向轴承221，并以花键轴201中心进行转动，形成转动力矩，而带摆环的差动式单向轴承221的转动半径R，大于曲轴101上连杆偏心半径r，即进一步增大了输出的转动力矩。
如图3所示，为了将联动臂在摇摆过程中产生的机械能重新转变为圆周运动的机械能，并在转变过程中为机械动能实施力矩的增幅，其每个差动式单向轴承总成202均包括带摆环的差动式单向轴承221、不带摆环的差动式单向轴承222和伞齿轮A223，带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222均键连接在花键轴201上，且带摆环的差动式单向轴承221上的摆环与导套204端部铰接相连；带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222的可旋转方向为相反方向设计，带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222的外环且相对一侧均绕圆周设有伞齿，伞齿轮A223有若干个，且若干个伞齿轮A223位于带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222之间并绕圆周等距离分布，若干个伞齿轮A223均与带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222上的伞齿啮合，若干个伞齿轮A223均通过轴承转动安装在对应的安装座上；整个差动式单向轴承总成202通过带摆环的差动式单向轴承221、不带摆环的差动式单向轴承222和若干个伞齿轮A223，构成差速器结构，而由于带摆环的差动式单向轴承221、不带摆环的差动式单向轴承222的允许旋转的方向采用反向设计，因此当联动臂通过摆环来带动带摆环的差动式单向轴承221进行来回转动时，在来回摆动过程中带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222在伞齿轮A223的作用下进行交替做功，从而对花键轴201形成连贯的圆周方向的驱动力，而由于带摆环的差动式单向轴承221和不带摆环的差动式单向轴承222均属于单向旋转轴承，自身具备止逆效果，因此在多组差动式单向轴承总成202的共同驱动下，可以使得重新转变为的圆周运动的机械能获得更大的力矩，相比电机直接输出的动能而言其机械动能的力矩获得了极大的增益提升。
如图4所示，在连续提升力矩过程中，花键轴201的转速相应降低，为了使得输出动力在携带大力矩的同时，将转速提升起来，以适应所需输出的转速，并得到转速增益提升效果，其转速增速机构3主要包括齿轮B301、齿轮C302、齿轮D303、齿轮E304、齿轮F305、齿轮H306、传动轴307、伞齿轮B308和增速型行星齿轮机构309，其中，齿轮B301安装在花键轴201的端部，花键轴201在旋转时带动齿轮B301旋转，齿轮C302和齿轮D303同轴，且齿轮C302与齿轮B301啮合，齿轮E304和齿轮F305同轴，且齿轮F305与齿轮D303啮合；齿轮B301、齿轮D303和齿轮E304为大径齿轮，齿轮C302和齿轮F305为小径齿轮，其中，齿轮B301、齿轮C302、齿轮D303、齿轮E304和齿轮F305之间采用有序的升速设计，与此同时，传动轴307与曲轴101为同轴心线设计，且传动轴307与曲轴101之间不连接，而齿轮H306和伞齿轮B308均键连接在传动轴307上，且齿轮H306与齿轮E304啮合，齿轮H306直径小于齿轮E304的直径，增速型行星齿轮机构309的动力输入端传动连接在传动轴307的端部，整个动力装置中，机械能的传动先由力矩放大机构2通过牺牲转速来对机械动能的力矩实施增益，其力矩被增益后的机械能，再由转速增速机构3实施升速增益，从而使得最终传递而出的机械动力能够同时兼顾力矩和转速的增益。
如图2所示，曲轴101上对应每一根联动臂中的联动杆205位置均设有一个用来安装联动杆205的连杆轴颈相位102，其中，曲轴101的两端以及每个连杆轴颈相位102的两侧均通过轴承水平安装在机壳(未示出)内，其中需要说明的是：连杆轴颈相位102以及差动式单向轴承总成202和联动臂的数量可根据实际需求进行增减设计。
如图2、图6所示，每一根联动臂中联动杆205的端部均通过轴承转动安装在曲轴101上的对应位置的连杆轴颈相位102内，其中，曲轴101上的连杆轴颈相位102以六个为例，其连杆轴颈相位102的相位偏角从左到右依次优选为30度、90度、30度、90度、30度、90度。
为了使得整个动力装置，能够对增益力矩的效果具备可调性，其支架203采用可移动式安装在机壳(未示出)底部，联动臂与支架203构成的杠杆结构中的动力臂H2和阻力臂H1的长短可通过调整支架203在机壳(未示出)上的位置进行调节，需要注意的是，为了使得杠杆效应始终达到省力效果，其动力臂H2长度需始终大于阻力臂H1，在调试力矩增幅过程中，阻力臂H1越靠近差动式单向轴承总成202，花键轴201上产生的力矩就越大，但花键轴201的转速就越低，而曲轴101驱动联动臂摆动时就越省力，相反阻力臂H1长度的增加将使得增益的力矩变小，花键轴201的转速变快，曲轴101驱动联动臂时更加费力。
如图5所示，伞齿轮B308的外沿啮合有发电电机5，发电电机5与外置的带有充放电控制电路的蓄电组件(未示出)电连接，传动轴307上还键连接有附加齿轮传动组件6，附加齿轮传动组件6的动力输出端传动连接油泵7，其中，蓄电组件、发电电机5、油泵7等装置均为外置机构部件，可根据该动力装置的实际使用需求，进行增减设计，同时油泵7和发电电机5，可根据动力装置的实际运用中替换为其他传动机构或设备，使得整个动力装置可以搭载更多的传动机构或外围设备。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。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之内。
Claims (10)
1.一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，包括联动组件(1)、力矩放大机构(2)以及转速增速机构(3)和驱动电机(4)；
所述联动组件(1)主要由曲轴(101)、飞轮(103)和齿轮A(104)组成，所述飞轮(103)和所述齿轮A(104)分别安装在曲轴(101)两端，所述齿轮A(104)与驱动电机(4)的输出端传动连接；
所述力矩放大机构(2)有两组，且两组所述力矩放大机构(2)分别位于联动组件(1)的两侧，两组所述力矩放大机构(2)均包括花键轴(201)、若干个差动式单向轴承总成(202)、支架(203)以及若干根由导套(204)和联动杆(205)组成的联动臂，所述联动杆(205)一端与曲轴(101)传动连接，所述联动杆(205)的另一端滑动插接在导套(204)内侧，所述支架(203)上对应每根联动杆(205)的位置均安装有一个关节轴承，每根所述联动臂中的导套(204)均滑动套装在支架(203)上对应位置的关节轴承内；
所述转速增速机构(3)有两组，两组所述转速增速机构(3)设置在联动组件(1)两端且呈对称布置，所述转速增速机构(3)主要包括齿轮B(301)、齿轮C(302)、齿轮D(303)、齿轮E(304)和齿轮F(305)，所述齿轮B(301)安装在花键轴(201)的端部，所述齿轮C(302)和齿轮D(303)同轴，且齿轮C(302)与齿轮B(301)啮合，所述齿轮E(304)和齿轮F(305)同轴，且齿轮F(305)与齿轮D(303)啮合；
所述转速增速机构(3)还包括齿轮H(306)、传动轴(307)、伞齿轮B(308)和增速型行星齿轮机构(309)，所述齿轮H(306)与齿轮E(304)啮合，每组所述转速增速机构(3)中的所述齿轮B(301)、齿轮C(302)、齿轮D(303)、齿轮E(304)和齿轮F(305)均有两个并以传动轴(307)为中轴线呈两侧对称布置。
2.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述曲轴(101)上对应每一根联动臂中的联动杆(205)位置均设有一个用来安装联动杆(205)的连杆轴颈相位(102)。
3.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，两组所述力矩放大机构(2)在联动组件(1)的两侧以曲轴(101)为中心为水平对置式布置。
4.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，每个所述差动式单向轴承总成(202)均包括带摆环的差动式单向轴承(221)、不带摆环的差动式单向轴承(222)和伞齿轮A(223)，所述带摆环的差动式单向轴承(221)和不带摆环的差动式单向轴承(222)均键连接在花键轴(201)上，且带摆环的差动式单向轴承(221)上的摆环与导套(204)端部铰接相连；所述带摆环的差动式单向轴承(221)和不带摆环的差动式单向轴承(222)的可旋转方向为相反方向设计，所述带摆环的差动式单向轴承(221)和不带摆环的差动式单向轴承(222)的外环且相对一侧均绕圆周设有伞齿，所述伞齿轮A(223)有若干个，且若干个所述伞齿轮A(223)位于带摆环的差动式单向轴承(221)和不带摆环的差动式单向轴承(222)之间并绕圆周等距离分布，且若干个所述伞齿轮A(223)均与带摆环的差动式单向轴承(221)和不带摆环的差动式单向轴承(222)上的伞齿啮合，若干个所述伞齿轮A(223)均通过轴承转动安装在对应的安装座上。
5.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述联动臂以支架(203)上的关节轴承为支点形成杠杆结构，所述支架(203)采用可移动式安装在机壳底部，所述联动臂与支架(203)构成的杠杆结构中的动力臂H2和阻力臂H1的长短可通过调整支架(203)在机壳上的位置进行调节，且动力臂H2应始终大于阻力臂H1。
6.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述齿轮B(301)、齿轮D(303)和齿轮E(304)为大径齿轮，所述齿轮C(302)和齿轮F(305)为小径齿轮。
7.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述传动轴(307)与曲轴(101)为同轴心线设计，且传动轴(307)与曲轴(101)之间不连接，所述齿轮H(306)和所述伞齿轮B(308)均键连接在传动轴(307)上，所述齿轮H(306)直径小于齿轮E(304)的直径，所述增速型行星齿轮机构(309)的动力输入端传动连接在传动轴(307)的端部。
8.根据权利要求7所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述伞齿轮B(308)的外沿啮合有发电电机(5)，所述发电电机(5)与外置的带有充、放电控制电路的蓄电组件。
9.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述传动轴(307)上还键连接有附加齿轮传动组件(6)，所述附加齿轮传动组件(6)的动力输出端传动连接油泵(7)。
10.根据权利要求1所述的一种高效能水平对置式动力装置，其特征在于，所述驱动电机(4)采用交流电机或直流电动机中的一种。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311577017.9A CN117366184A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高效能水平对置式动力装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311577017.9A CN117366184A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高效能水平对置式动力装置 |
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| CN202311577017.9A Pending CN117366184A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 一种高效能水平对置式动力装置 |
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2023
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