CN1529043A

CN1529043A - 发动机动力存储转换节能装置

Info

Publication number: CN1529043A
Application number: CNA2003101048137A
Authority: CN
Inventors: 商爱兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2004-09-15

Abstract

本发明是发动机动力存储转换节能装置，它利用了惯性飞轮产生的动能，能够有效地减少汽车耗油，并可以提高车速。它包括前置变速器、定向飞轮、惯性飞轮、离合器和后置变速器，在动力输出轴上装有定向飞轮、惯性飞轮及离合器。定向飞轮、惯性飞轮及离合器可以装在前置变速器的动力输出轴上或装在前置变速器和后置变速器之间。前置变速器的动力输入轴前端装有与曲轴飞轮相固定的连接盘，连接盘后还装有主动齿轮，还装有同步器，从动齿轮装在中间轴上，并分别与主动齿轮啮合，从动齿轮与外轴套上的固定齿轮相啮合，第一轴动力输入轴右端内装有滚针轴承、推力轴承、座垫与第二轴动力输出轴联接。它可以安装使用在各种汽车和机械传动装置上。

Description

发动机动力存储转换节能装置

技术领域：

本发明涉及变速机械技术领域，确切地说它是一种发动机动力存储转换节能装置。

背景技术：

在目前现有技术中汽车发动机动力输出后，通过变速箱作用于车轮使其转动，当发动机起动，车开始行驶时，需要加大供油量，特别在城市中车多、人多、红绿灯多，路况复杂是一种常见现象，当车速提高产生巨大的惯性后，遇到上述情况就得马上刹车，此时车速从高速减小到零，巨大的惯性也随之消失，这实际上是发动机的有效动力和燃油无形中被浪费掉了，重新起车后，还得需要加大油门提高车速，这种现象非常频繁，再有就是车在等信号或其它情况下，发动机经常处在怠速状态下，即浪费燃油，同时发动机的这部分有效动力基本上也都这样白白消耗掉了，它同时对我们的环境也造成了污染，怎样才能做到让发动机做有用功时，才消耗燃油，反之则应让发动机处在休息状态中，按常规只能采取关闭发动机的方式，再利用起动机重新发动车，但是在长期反复起动的情况下起动机也是无法承受的，那么在短时间内停车，让发动机熄火时，怎样才能不通过起动机，重新起动发动机，并同时将刹车时所浪费掉的惯性动能尽可能多的存储起来，重新加以利用呢？并以此来达到节约燃油提高发动机的有效利用率呢？这是科学家们研究的重要课题之一。另外，车在高速行驶时，要保持高速，就得加大供油量，反之车速就会减慢，怎样才能延长汽车行驶中的惯性和车速减慢的时间呢？按现有的技术变速挡变到最高挡位后，加大供油量，车速基本就到了极限，如何突破这一极限，使车速达到新的里程碑呢？中国专利号：97109923公开了一种名称为“变速器的增力操作装置”的发明专利，它是由日产柴油机工业株式会社申请的，它是利用工作流体供给控制机构来实现增力的。中国专利号：00256391公开了一种名称为“机械传动增力装置”的实用新型专利，它是利用主动齿轮与设在锥形变速器内腔中的塔形内齿轮相接来实现增力的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种发动机动力存储转换节能装置，它可以将发动机上惯性飞轮的惯性能存储起来，利用它来启动汽车和为汽车增加动力。它包括前置变速器、定向飞轮、惯性飞轮、离合器和后置变速器，其特征在于：在动力输出轴(11)上装有定向飞轮(15)、惯性飞轮(25)及离合器。定向飞轮(15)、惯性飞轮(25)及离合器可以装在前置变速器的动力输出轴(11)上或装在前置变速器和后置变速器之间。前置变速器的动力输入轴(68)前端装有与曲轴飞轮相固定的连接盘(1)，连接盘(1)后还装有主动齿轮(3)、(5)、(6)、(8)，还装有同步器(4)、(7)、(10)，从动齿轮(18)、(20)、(21)、(22)、(23)装在中间轴(19)上，并分别与主动齿轮(3)、(5)、(6)、(8)啮合，从动齿轮(23)与外轴套上的固定齿轮(12)相啮合，第一轴动力输入轴(68)右端内装有滚针轴承(69)、推力轴承(70)、座垫(71)与第二轴动力输出轴(11)联接。后置变速器中的挡位齿轮(38)、(39)、(41)、(42)、(44)固定在第二轴(115)上，第二轴(115)左端与第一齿轮轴(36)连接，齿轮轴(36)与中间轴上的齿轮(47)啮合，与上述各挡位齿轮啮合的齿轮(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)固定在中间轴上。档位齿轮(42)和(51)之间可采用链轮传动。后置变速器可以只装倒档齿轮(127)，前进档链轮(128)，及和它们啮合的齿轮、链轮，还装有同步器(129)。前置变速器可省略，发动机曲轴上的飞轮(153)与定向飞轮(15)的外轴套(78)左端直接固定，其后是内接合套(155)与定向飞轮外轴套(78)右端固定，外接合套(156)内齿及分离轴承(149)内套上的齿槽与支撑轴(154)上的长齿键固定并可在齿键上通过分离杠杆(158)左右移动，在油门推杆(170)上装有联动调解装置(172)，同时与油门踏板(175)互动，油门推杆(170)左前端与油门线联接。在前置变速器第二轴动力输出轴(11)的外部安装了外轴套齿轮(12)，轴套内有短圆滚子轴承(73)、(75)及固定第二轴(11)的拉圈(72)、(76)，在外轴套上安装有有固定轴承(13)，在外轴套右端安装有用齿键相互固定的联接盘(77)与惯性飞轮(15)固定。

本发明的优点是：利用了惯性飞轮的巨大动能优势，在定向飞轮的配合下，在安全转数允许的范围内，可以提高车的速度，并且节能。本装置直接传动挡的另一特点是：当把发动机的怠速调至最小时或抬起油门就会熄火状态下为节省燃料，在保证运行安全的情况下，可采用间歇供油方式，通过转数表观察惯性飞轮的工作情况，在其高速运转范围内停止向发动机供油，使发动机保持休息状态，当重新起动发动机时，利用直接传动挡，将惯性飞轮的动力传给发动机使发动机重新起动，重复这个过程，就可明显的降低油耗。

在城市汽车行驶中，刹车是非常频繁的事，油耗和污染也是很严重的，每一次的刹车就意味着能源和汽车的惯性被浪费掉，但利用本装置在刹车前，先踩下离合器后，再刹车摘挡，就可把一部分由车身产生的惯性转移给惯性飞轮，这样就有效的利用了这部分动能，惯性飞轮由高速旋转到静止，大约需要2分钟时间，重新起车时，因有这部分动能再配合发动机的动力，所以能起车快，提升车速的时间被缩短，如果将惯性飞轮保持高速时，车速从零提升到100公里/小时的时间在几秒钟内即可，在发动机功率相同的情况下，利用了这套装置，将有效地提高汽车的动力性能。

当车在正常行驶中，停止向发动机供油、靠惯性滑行时，前置与后置变速器可以挂挡工作，并不影响车速，因为发动机在怠速工作或熄火时，前置变速器和定向飞轮就保持慢速旋转或静止不动，而惯性飞轮却能保持原速旋转，这时后置变速器挂挡行驶起到了动力联接作用，它能使惯性飞轮的旋转动能通过后置变速器传给车轮，同时车在行进中又能不断的将自身的惯性动能通过后置变速器存储到惯性飞轮上，动能在它们两者之间不断的转换，当车速减慢后，重新向发动机供油，只有在停车时，后置变速器才需要摘挡，刹车，而前置变速器则不用摘挡。

由于有了前置变速器这样对惯性飞轮的转数可调范围被扩大了，同样对于后置变速器来说，调控车速的空间也相应的扩大了几倍，变速的机动性更加灵活适用。在低挡起车后，因有惯性飞轮的作用，还可以直接跨挡行驶这样也不会影响发动机的正常工作，当发动机的转数高于惯性飞轮的转数时，在定向飞轮千斤的作用下，会把发动机的这种动力输送给惯性飞轮，使之加速旋转，反之当发动机停止转动或发动机的转数小于惯性飞轮的转数时，前置变速器和定向飞轮的旋转速度就会减慢或是静止不动，而惯性飞轮却能正常旋转。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中前置变速器的分解示意图。

图3为本发明中定向飞轮的分解示意图。

图4为本发明中链轮的分解示意图。

图5为本发明中后置变速器的分解示意图。

图6为本发明中同步器结合套的分解示意图。

图7为本发明中惯性飞轮组件的分解示意图。

图8为本发明简化后置变速器后的结构示意图。

图9为本发明中操纵部分及图8的分解示意图。

图10为本发明中简化前置变速器后的结构示意图。

图11为本发明中内外结合套的分解示意图。

具体实施方式：

实施例：

本发明中的所有零部件，利用现有的加工方法都可以加工。加工好后，参照附图装配即可。

图1中1是与发动机曲轴上的飞轮相固定的联接盘；2是动力输入轴的固定轴承；3是五挡主动齿轮；4是五挡与三挡的同步器；5是三挡主动齿轮；6是二挡主动齿轮；7是一挡与二挡的同步器；8是一挡主动齿轮；9是输入轴的推力轴承；10是四挡(直接传动挡)的同步器；11是第二轴动力输出轴；外轴套上的固定齿轮12是与动力输出常啮合传动齿轮23，二者齿轮半径相同；19是中间轴；17与24为中间轴固定轴承；18是一挡从动齿轮；20是三挡从动齿轮；21是二挡从动齿轮；22是一挡从动齿轮。图2中12是第二轴11的外轴套齿轮，73与75是固定第二轴的短圆滚子轴承，72与76是固定第二轴的挡圈，它与外轴套用螺纹扣74相互紧固。68是第一轴动力输入轴与11第二轴的联接方法；将69滚针轴承；70推力轴承；71座圈卧于第一轴右前端内部，11第二轴左前端插入第一轴右前端内部，使第二轴前端固定在滚针轴承上旋转，第二轴右端插入图3中25惯性飞轮的支承轴86中，用齿键互相固定。25是惯性飞轮，左前端是由定向飞轮组成(逆时针旋转)，定向飞轮与第二轴的联接是靠图(2)联接盘77来实现的，联接盘利用齿槽与第二轴的外轴套上的齿键互相联接，再利用14螺栓与定向飞轮的15固定，右前端是离合器总成，再右端是后置变速器，在定向飞轮的左端是前置变速器，设有五个挡位可供调速。36与47为常啮合传动齿轮，38是五挡从动齿轮，37为四挡(直接传动挡)与38五挡的同步器，39是二挡从动齿轮，41是三挡从动齿轮，40为二挡与三挡的同步器，42与51为链轮传动轴倒挡装置，44是一挡从动齿轮，45动力输出轴固定轴承，46与53是中间轴固定轴承，48是五挡主动齿轮，49是二挡主动齿轮，50是三挡主动齿轮，52是一挡主动齿轮，35是第一轴固定轴承。

当发动机起动时，通过曲轴上的飞轮，带动定向飞轮旋转，在千斤的作用下，惯性飞轮逆时针旋转，离合器右侧可安装手动或自动变速装置来使汽车行驶，当停止向发动机供油时，如果怠速调低，则发动机处在休息状态中，只有惯性飞轮在旋转，当要起动发动机时，只需踩下油门踏板，这时油门推杆就会向左移动，在移动时，由于172调整螺栓压紧弹簧球，对油门推杆会产生一定的阻力，这样就拉动了钢丝绳160向右移动，同时也带动了158分离轴承杠杆向右移动，在157固定轴的作用下，向左推动150分离轴承套筒移动，使外接合套156在向左移动中与155内接合套压紧并带动78定向飞轮外轴套和153飞轮一起旋转，推动发动机重新起动，当内、外接合套压紧时，油门踏板阻力加大迫使171弹簧球缩回孔中，使得170油门推杆继续向左移动，带动油门线165向发动机加大供油量，由于弹簧球对油门推杆170，不在有阻力，在拉紧弹簧151的作用下使外接合套156脱离155内接合套，恢复原位。对于怠速的调整可用174手调油门旋钮来实现，当油门踏板抬起后，在164拉簧作用下，油门推杆170向右移动重新回到球槽位置，弹簧球从孔中出来重新卡住油门推杆，推杆阻力的大小由172调整螺栓的松紧来决定。

当发动机动力通过曲轴上的飞轮输送给与之相固定的联接盘1时，带动第一轴及轴上的同步器一同旋转，这时如果前置变速器处于空挡位置，则第二轴不动，同时15定向飞轮与25惯性飞轮也保持不动，当7一挡同步器挂上8一挡主动齿轮时，由于同步器7与第一轴相固定并同时旋转，在同步器锁环的作用下，第一轴的转速减慢，8与22做动配合，使中间轴由静止状态转入逐渐加速状态，当第一轴的转速与中间轴的转速保持一致时，同步器接合套图6中，120在119花键毂上移动，接合套的内花键穿过，116锁环花键及1挡主动齿轮上的花键，这时才完成1挡的挂挡过程。中间轴旋转后，23常啮合传动齿轮与第二轴的外轴套上的固定齿轮12做动配合，带动15定向飞轮(逆时针旋转)，在85千斤的作用下惯性飞轮开始逆时针旋转，由于内轴套81是固定在25惯性飞轮的支承轴87上面的，所以就带动了惯性飞轮旋转。惯性飞轮的旋转速度可根据不同的实际情况由前置变速器的各挡位来随时调整，发动机工作时，最高转速在2500～3000转/分，发动机如果长时间高速运转，将会影响其使用寿命的，同时也极大的消耗了燃油。当车开始行驶后，发动机的动力就源源不断的储存到惯性飞轮上，而惯性飞轮得到动力后，自身的旋转速度也在不断的增加，同时它的动能也在成倍的增长，当发动机的动力和惯性飞轮产生的巨大动能，二者合在一起共同作用于车轮的旋转，此时发动机的动力无形中就被扩大了，其结果只能是车速迅速加快。惯性飞轮在旋转过程中，自身能量损耗非常小，它只需克服自身的重力及轴承的磨擦阻力，其余动能将全部作用于由车体运动所产生的各种阻力，并带动车体向前运动，同时惯性飞轮的这种动能的释放，即没有噪音，也不产生污染，是一种环保节能装置。

我们知道任何物体在运动时，都会产生动能，动能的大小与物体的质量和速度有关，动能用Ek表示，则Ek＝1/2·mv²，就是物体的动能等于物体质量(m)与物体速度(v²)的二次方的乘积的一半，动能在国际单位制中是焦耳，不同的车型根据动能公式就可以针对不同的用途及对速度的最高要求等，在发动机功率和车的本身自重两者之间计算出一个比较科学的量，这个量就是惯性飞轮的自身质量，利用惯性飞轮巨大的动能优势，发挥发动机爆发力强，增速快等特点，在定向飞轮的配合下，在安全转数允许的范围内，最大限度地发挥出惯性飞轮的作用，使目前的速度(包括汽车、内燃机车等)及节能指标，达到世界先进水平。

为适应繁华地区行驶，控制好车速，前置变速器可使用直接传动挡(传动比1∶1)，车速通过后置变速器来调整，或利用油门控制车速。

当前置变速器使用手动挡时，后置变速可按装自动变速装置，同样可达到本装置的设计目的。

在图1中后置变速器的倒挡(42，51动配合)采用了链轮传动方式也可采用齿轮传动方式，图4为分解图，88齿槽、89内轴、90齿键固定外齿套、91外齿套护边、92内齿槽、93，94链齿的分解图、95是组合后图型，图5，42第二轴从动链轮与中间轴51主动链轮做动配合，工作时链齿插到内齿槽中，这种链齿传动抗拉力强，耐磨，结构简单，易加工，成本低。

图5是后置变速器的分解图1，35、45轴承、96、97、102、103、108、109锁环，37、40、43同步器，98、100、104、106、110滚针轴承，将滚针轴承与各挡齿轮38、39、41、42、44固定在115第二轴上，99、101、105、107、111各挡齿轮止动卡环，36第一轴常啮合齿轮与中间轴47常啮合齿轮动配合，112滚针轴承，113推力轴承，114座垫置于第一轴中115第二轴左端插入使其在轴承上转动。

图3定向飞轮分解图78定向飞轮外轴套，79千斤槽，80卡簧，85千斤，81内轴套与惯性飞轮支承轴87固定，84固定螺钉，82轴承挡圈，83滚珠轴承。

图7，122惯性飞轮后支承轴，31联接盘通过螺丝扣124与122固定，125固定螺钉孔，123螺钉，27离合器磨擦钢板，31与27用螺栓126固定。

图8是图1的变形图主要是后置变速器加以简化，只有127倒挡齿轮128前进挡链轮129同步器，前进挡采用链轮传动装置，结构简单，行驶时只靠前置变速器各挡来调整车速。图9是变速操纵机构手动分解图、130槽、131弹簧、132止动球、134拨叉、133变速叉轴，图(八)分解图135主动轴、136从动轴137，146轴承、138倒挡主动齿轮139，144滚针轴承、140，145止动卡环、141，142同步器锁环、129同步器、143前进挡主动链轮。

图10同样是图1的变形图主要是针对前置变速器加以简化，其联接方式：147发动机曲轴通过飞轮153与定向飞轮的外轴套78固定，152固定螺栓，155内接合套，156外接合套与分离轴承内轴用螺栓固定，155内接合套与78定向飞轮外轴套用螺栓148固定，158分离轴承杠杆，157固定轴，16、26轴承，25惯性飞轮，27离合器摩擦钢板，32从动盘磨擦片，28从动盘，33分离轴承，159压紧弹簧，160钢丝绳，161调整螺栓，162定滑轮，54离合器踏板，163固定轴，164拉紧弹簧，169支承架，170油门推杆，171弹簧球，172调整螺栓，165油门线，173钢丝线，174手调油门旋钮，175油门踏板。

图11是内、外接合套的分解图，155内接合套，176外接合套的内衬(用铜或铝制成)与156外接合套用螺钉将其固定一起，磨损后折下更换即可，149分离轴承，156与149用螺栓177固定在轴承的内套上，150分离套筒用螺栓178固定在轴承的外套上，下部是斜视图，156是正面和反面图，149分离轴承在其内套上有齿槽，156外接合套底部带有齿槽，它们一起在支承轴154上的齿键上来回移动，图10的主要设计特点在于，它把惯性飞轮的动力在回传给发动机时，只需踩下油门踏板即可，并同时向发动机供油方向都是一致的，即省时省力又方便，从图1中可看出它是一部组合装置，但同时它又可分解，独立使用，如图8、10，如何组装使用只能根据不同的车型不同的需要来决定哪一种装置，以期达到最佳的效果。

Claims

1、发动机动力存储转换节能装置，它包括前置变速器、定向飞轮、惯性飞轮、离合器和后置变速器，其特征在于：在动力输出轴(11)上装有定向飞轮(15)、惯性飞轮(25)及离合器。

2、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：定向飞轮(15)、惯性飞轮(25)及离合器可以装在前置变速器的动力输出轴(11)上或装在前置变速器和后置变速器之间。

3、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：前置变速器的动力输入轴(68)前端装有与曲轴飞轮相固定的连接盘(1)，连接盘(1)后还装有主动齿轮(3)、(5)、(6)、(8)，还装有同步器(4)、(7)、(10)，从动齿轮(18)、(20)、(21)、(22)、(23)装在中间轴(19)上，并分别与主动齿轮(3)、(5)、(6)、(8)啮合，从动齿轮(23)与外轴套上的固定齿轮(12)相啮合，第一轴动力输入轴(68)右端内装有滚针轴承(69)、推力轴承(70)、座垫(71)与第二轴动力输出轴(11)联接。

4、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：后置变速器中的挡位齿轮(38)、(39)、(41)、(42)、(44)固定在第二轴(115)上，第二轴(115)左端与第一齿轮轴(36)连接，齿轮轴(36)与中间轴上的齿轮(47)啮合，与上述各挡位齿轮啮合的齿轮(47)、(48)、(49)、(50)、(51)、(52)固定在中间轴上。

5、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：档位齿轮(42)和(51)之间可采用链轮传动。

6、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：后置变速器可以只装倒档齿轮(127)，前进档链轮(128)，及和它们啮合的齿轮、链轮，还装有同步器(129)。

7、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：前置变速器可省略，发动机曲轴上的飞轮(153)与定向飞轮(15)的外轴套(78)左端直接固定，其后是内接合套(155)与定向飞轮外轴套(78)右端固定，外接合套(156)内齿及分离轴承(149)内套上的齿槽与支撑轴(154)上的长齿键固定并可在齿键上通过分离杠杆(158)左右移动，在油门推杆(170)上装有联动调解装置(172)，同时与油门踏板(175)互动，油门推杆(170)左前端与油门线联接。

8、根据权利要求1所述的发动机动力存储转换节能装置，其特征在于：在前置变速器第二轴动力输出轴(11)的外部安装了外轴套齿轮(12)，轴套内有短圆滚子轴承(73)、(75)及固定第二轴(11)的拉圈(72)、(76)，在外轴套上安装有有固定轴承(13)，在外轴套右端安装有用齿键相互固定的联接盘(77)与惯性飞轮(15)固定。