CN203391625U

CN203391625U - 一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统

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Publication number: CN203391625U
Application number: CN201320467561.3U
Authority: CN
Inventors: 全冠学; 全灿亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2023-08-01

Abstract

本实用新型公开了一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统，包括执行器、液压泵、平面蜗卷弹簧装置；执行器包括变速传动机构、正反转变换机构和液压执行机构，正反转变换机构的输出端与变速传动机构的输入端连接，变速传动机构的输出端与车轮轴联接传递；液压泵经高压油管路和回油管路与液压执行机构连接，而液压执行机构由发动机控制单元连接控制；平面蜗卷弹簧装置包括外壳、心轴、蜗卷弹簧组；蜗卷弹簧组的各蜗卷弹簧并列设置、且其内端和外端分别连接在心轴、外壳上；心轴与执行器其正反转变换机构的输入端连接。本实用新型结构简单、性价比及节能效率高，通过回收和释放能量使汽车发动机在怠速工况下加速前进，从而实现高效的节能减排方式。

Description

一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统

技术领域

本实用新型涉及汽车节能技术领域，尤其涉及一种适用于机械自动变速器（AMT）、可回收和释放能量的汽车节能系统。

背景技术

汽车在行驶过程中需要加速和制动。加速是汽车发动机在加速工况下使车辆加速前进，因而大大增加了发动机的工作负荷，不仅会导致发动机故障率的提高，而且增加了油耗以及对环境造成的污染。而在制动过程中，由于汽车惯性而损失大量动能，不仅浪费了能量，而且增加了制动系统的工作负荷及故障率。为此，汽车的节能减排，有利于降低汽车的制造和使用成本，与此同时在应对日趋枯竭的全球能源以及日益严重的环境问题方面意义重大，其经济效益和社会效益显著，已为全社会广泛关注和高度重视。因此，汽车节能一直是机动车领域大力研究和开发的技术，如通过提高发动机的效率、提高传动效率、减少阻力功耗等方式实现节能，此外近年来也研究开发了能量回收的节能方式，推动了汽车节能减排技术的发展，但目前普遍存在着结构复杂、成本或性价比高、节能效率不佳、兼容性差等问题，对于传统混合动力车，还存在着难以在短时间内大量吸收机械能的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、性价比及节能效率高的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，在制动过程中对机械能实施高效回收，并实现动能和势能的转化，使汽车发动机在怠速或较低转速下便可加速前进，实现高效的物理节能减排方式。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

本实用新型提供的一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统，包括执行器、液压泵、平面蜗卷弹簧装置；所述执行器包括变速传动机构、正反转变换机构和液压执行机构，所述正反转变换机构的输出端与变速传动机构的输入端连接，所述变速传动机构的输出端与车轮轴联接传递；所述液压泵经高压油管路和回油管路与执行器的液压执行机构连接，而液压执行机构由发动机控制单元连接控制；所述平面蜗卷弹簧装置包括外壳、心轴、蜗卷弹簧组；所述蜗卷弹簧组的各蜗卷弹簧并列设置、且其内端和外端分别连接在心轴、外壳上；所述心轴与执行器其正反转变换机构的输入端连接。

本实用新型中的平面蜗卷弹簧装置，其蜗卷弹簧的个数视汽车的重量而定。汽车制动时在制动踏板的自由行程内通过蜗卷弹簧的卷曲变形而直接吸收汽车的惯性（动能）；在发动机怠速工况或转速较低情况下需要加速前进时，可首先释放平面蜗卷弹簧装置的机械能（势能），并通过执行器传递输送，从而降低发动机的工作负荷并节省油耗，实现车辆的节能减排。

进一步地，本实用新型所述相邻蜗卷弹簧之间设置有隔板，以稳固各蜗卷弹簧的设置及动作。

上述方案中，为获取平面蜗卷弹簧装置的卷曲情况，避免无限地收卷或放卷，本实用新型还包括安全保护装置；所述安全保护装置与平面蜗卷弹簧装置的心轴以及发动机控制单元连接。具体地可采取如下进一步措施：所述安全保护装置包括相互啮合的小主动齿轮和大从动齿轮、以及圆弧形电位计、第一摆动臂、膜片；所述小主动齿轮的轮轴与平面蜗卷弹簧装置的心轴连接；所述圆弧形电位计设置在大从动齿轮的外侧；所述第一摆动臂固定在大从动齿轮的齿轮面上、且与圆弧形电位计对应；所述膜片设置在第一摆动臂上、且与圆弧形电位计接触；所述圆弧形电位计、膜片连接到发动机控制单元上。

本实用新型通过膜片在圆弧形电位计上的接触位置，对应于平面蜗卷弹簧装置的弹簧卷曲位置，并将信息传送给发动机控制单元。圆弧形电位计的两端对应于弹簧的收卷和放卷极限。

为进一步确保有效的限位保护，本实用新型所述安全保护装置还包括第二摆动臂和二个限位开关；所述二个限位开关设置在大从动齿轮的外侧，其圆心角与圆弧形电位计两端的圆心角相等；所述第二摆动臂固定在大从动齿轮的齿轮面上、且与限位开关对应，其端头可与限位开关接触；所述限位开关连接到发动机控制单元上。本实用新型当平面蜗卷弹簧装置处于收卷或放卷极限状态时，第二摆动臂端头触动限位开关，使得发动机控制单元能够及时做出相应控制。

进一步地，为避免当电路出现故障而无法将弹簧卷曲的限位信息传送给发动机控制单元时，本实用新型所述限位开关处对应设置有摇臂式泄压阀，所述摇臂式泄压阀连接控制高压油管路和回油管路。当第二摆动臂端头在触动限位开关失灵时，可通过触动摇臂式泄压阀对液压系统强制卸压，使执行器停止工作而保证装置的安全性。

上述方案中，本实用新型所述执行器的正反转变换机构包括输入轴、减速齿轮组、第一制动器、第二制动器、行星齿轮组、离合器、输出轴；所述输入轴与平面蜗卷弹簧装置的心轴联接，并经减速齿轮组、第一制动器、离合器、输出轴与变速传动机构的输入端连接；所述行星齿轮组与第一制动器、离合器并联设置；所述第二制动器连接到行星齿轮组上。这样，不仅能够在动能的吸收和势能的释放转换中，通过执行器的正反转变换机构实现转轴的正转或反转以传递输送能量，而且可以通过离合器和制动器的组合使用，使执行器具有不同的工作模式。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)在汽车制动时，在制动踏板的自由行程内便可直接吸收大量的汽车惯性（动能），大大降低了制动系统的工作负荷，其故障率也会降低。

(2)使发动机在怠速工况下通过机械能（势能）的释放即可使车辆加速前进，大大降低了发动机的工作负荷，其故障率也会降低，同时也有效降低了油耗以及对环境造成的污染。

(3)在现有技术基础上增设即可，结构简单，易于实现和升级转型，性价比高，节能效率高，储能材料寿命长。

(4)兼容性好，无论是汽油车、柴油车、或者是其他系统车辆均适用，且安装简便，有利于推广和应用。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细描述：

图1是本实用新型实施例的结构原理示意图；

图2是图1所示实施例中执行器的工作原理示意图；

图3是图1所示实施例中平面蜗卷弹簧装置的结构示意图；

图4是图1所示实施例中平面蜗卷弹簧装置的立体示意图；

图5是图1所示实施例中安全保护装置的结构示意图。

图中：执行器1，变速传动机构11，正反转变换机构12，输入轴121、减速齿轮组122、第一制动器123、第二制动器124、行星齿轮组125、离合器126、输出轴127，液压执行机构13，液压泵2，AMT变速器控制单元3，平面蜗卷弹簧装置4，心轴41，蜗卷弹簧42，蜗卷弹簧内端421，蜗卷弹簧外端422，隔板43，安全保护装置5，小主动齿轮51，大从动齿轮52，圆弧形电位计53，第一摆动臂54，第二摆动臂55，膜片56，限位开关57，摇臂式泄压阀58，圆心角α、β，高压油管路6，回油管路7，发动机控制单元8，后车轮9、差速器10

具体实施方式

图1～图5所示为本实用新型一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统的实施例。以发动机和AMT变速器安装于前车轮位置处、本实施例节能系统安装于后车轮9位置处为例。

如图1所示，本实施例节能系统包括执行器1、液压泵2、平面蜗卷弹簧装置4、安全保护装置5。执行器1由变速传动机构11、正反转变换机构12和液压执行机构13组成（见图2）。液压泵2经高压油管路6和回油管路7与执行器1的液压执行机构13连接。发动机控制单元8连接控制执行器1的液压执行机构13、安全保护装置5、AMT变速器控制单元3。

如图2所示，执行器1的正反转变换机构12包括输入轴121、减速齿轮组122、第一制动器123、第二制动器124、行星齿轮组125、离合器126、输出轴127；其中，输入轴121经减速齿轮组122、第一制动器123、离合器126、输出轴127与变速传动机构11的输入端连接；行星齿轮组125与第一制动器124、离合器126并联设置；第二制动器124连接到行星齿轮组125上。变速传动机构11为无级变速传动组，其输出端通过差速器10与后车轮9的轮轴连接（如本实施例节能系统安装在前车轮位置处，则无差速器）。

如图3和图4所示，平面蜗卷弹簧装置4包括外壳（图中未示出）、心轴41、蜗卷弹簧42、隔板43；其中，蜗卷弹簧的个数视汽车的重量而定，各蜗卷弹簧并列设置而构成蜗卷弹簧组，其内端421、外端422分别连接在心轴41、外壳上，隔板43设置在相邻蜗卷弹簧之间；心轴41与执行器1正反转变换机构12的输入轴121连接。

如图5所示，安全保护装置5包括相互啮合的小主动齿轮51和大从动齿轮52、以及圆弧形电位计53、第一摆动臂54、第二摆动臂55、膜片56、二个限位开关57、二个摇臂式泄压阀58；其中，小主动齿轮51的轮轴与平面蜗卷弹簧装置4的心轴42联接；圆弧形电位计53、二个限位开关57设置在大从动齿轮52的外侧，且圆弧形电位计53两端的圆心角α与二个限位开关57之间的圆心角β相等；第一摆动臂54、第二摆动臂55均固定在大从动齿轮52的齿轮面上、且分别与圆弧形电位计53、限位开关57对应；膜片56设置在第一摆动臂54上、且与圆弧形电位计53接触；第二摆动臂55的端头可与限位开关57接触；圆弧形电位计53、膜片56、限位开关57均连接到发动机控制单元8上；摇臂式泄压阀58设置在限位开关57对应位置处、且连接控制高压油管路6和回油管路7。

本实施例工作原理如下：

本实施例汽车由发动机和节能系统提供动力，为双动力汽车。汽车制动时在制动踏板的自由行程内，车辆的惯性（动能）经过后车轮9、差速器10、执行器1传递给平面蜗卷弹簧装置4，通过蜗卷弹簧的卷曲变形而直接吸收此动能；在发动机怠速工况或转速较低情况下需要加速前进时，可首先释放平面蜗卷弹簧装置4的机械能（势能），并通过执行器1传递输出给差速器10，从而降低发动机的工作负荷并节省油耗，实现车辆的节能减排。

在动能吸收方面，可以在汽车的制动踏板处设置制动踏板位置传感器（如圆弧型电位计），从而产生制动踏板位置信号，这一信号根据踩下制动踏板的深度变化而变化，并经发动机控制单元8处理后发出指令，通过执行器1而实现吸收动能快慢的控制。在释放能量方面，发动机控制单元8根据发动机电子油门踏板位置信号的变化，通过执行器1实现释放势能快慢的控制。

在平面蜗卷弹簧装置4吸收或释放能量过程中，通过安全保护装置5获取蜗卷弹簧的卷曲位置即储能数量信息。平面蜗卷弹簧装置4其心轴41经减速传递后，如图4所示，其转角与大从动齿轮52上的第一摆动臂54和第二摆动臂55的圆心角α、β相匹配，第一摆动臂54上的膜片56在圆弧形电位计53上不同的位置对应于蜗卷弹簧的卷曲位置，并传送至发动机控制单元8，通过仪表显示便可获知储能数量信息。

在动能的吸收和势能的释放转换中，通过执行器1的正反转变换机构12实现转轴的正转或反转以传递输送能量，同时可以通过离合器和制动器的组合使用（通过液压执行机构13控制离合器或制动器的分离或接合），使执行器1具有不同的工作模式。具体如下：

(1)“普通”模式

汽车制动时，发动机控制单元8控制执行器1处于“吸收动能工况”，使平面蜗卷弹簧装置4吸收能量而具有势能。需要加速前进时，踩下电子油门踏板，发动机控制单元8控制执行器1处于“释放势能工况”，以优先释放完平面蜗卷弹簧装置4的势能再驱动发动机电子节气门的驱动电机开启，汽车在省油但不增加动力（发动机动力）下行驶。该模式下，执行器1其正反转变换机构12的离合器和制动器的工作状态如表1所示。

表1 “普通”模式下离合器和制动器的工作状态

	离合器126	第二制动器124	第一制动器123
				释放势能工况	分离	接合	分离
吸收动能工况	接合	分离	分离

(2)“动力”模式

汽车制动时，发动机控制单元8控制执行器1处于“吸收动能工况”，使平面蜗卷弹簧装置4吸收能量而具有势能。需要加速前进时，踩下电子油门踏板，发动机控制单元8控制执行器1处于“释放势能工况”并同时开启发动机电子节气门的驱动电机，汽车同时使用平面蜗卷弹簧装置4的势能和发动机的动力，使汽车在省油又增加动力（发动机动力）下行驶。该模式下，执行器1其正反转变换机构12的离合器和制动器的工作状态如表2所示。

表2 “动力”模式下离合器和制动器的工作状态

(3)“关闭”模式

发动机控制单元8控制执行器1处于“切断工况”（关闭能量的吸收和释放），此时汽车发动机和AMT变速器进入常规工作程序，汽车在不省油不增加动力（节能系统动力）下行驶。该模式下，执行器1其正反转变换机构12的离合器和制动器的工作状态如表3所示。

表3 “关闭”模式下离合器和制动器的工作状态

	离合器126	第二制动器124	第一制动器123
				切断工况	分离	分离	无要求

(4)“保持”模式

发动机控制单元8控制执行器1执行了“吸收动能工况”后仅仅处于“保持势能工况”。该模式下，执行器1其正反转变换机构12的离合器和制动器的工作状态如表4所示。

表4 “保持”模式下离合器和制动器的工作状态

	离合器126	第二制动器124	第一制动器123
				保持势能工况	分离	分离	接合

本实施例通过安全保护装置5不仅获取储能数量信息，而且实施限位保护，以避免蜗卷弹簧无限地收卷或放卷。当第二摆动臂55其端头触动限位开关57，即平面蜗卷弹簧装置4为收卷或放卷极限状态，此时发动机控制单元8便及时做出相应控制，停止当前工况，若当前工况是“吸收动能工况”则转入“保持势能工况”。

当系统出现故障限位开关失灵时，第二摆动臂55其端头触动摇臂式泄压阀58对液压系统强制卸压，使执行器1停止工作而保证装置的安全性。

Claims

1.一种适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：包括执行器(1)、液压泵(2)、平面蜗卷弹簧装置(4)；所述执行器(1)包括变速传动机构(11)、正反转变换机构(12)和液压执行机构(13)，所述正反转变换机构(12)的输出端与变速传动机构(11)的输入端连接，所述变速传动机构(11)的输出端与车轮轴联接传递；所述液压泵(2)经高压油管路(6)和回油管路(7)与执行器(1)的液压执行机构(13)连接，而液压执行机构(13)由发动机控制单元(8)连接控制；所述平面蜗卷弹簧装置(4)包括外壳、心轴(41)、蜗卷弹簧组；所述蜗卷弹簧组的各蜗卷弹簧(42)并列设置、且其内端(421)和外端(422)分别连接在心轴(42)、外壳上；所述心轴(41)与执行器(1)其正反转变换机构(12)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：所述相邻蜗卷弹簧(42)之间设置有隔板(43)。

3.根据权利要求1所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：还包括安全保护装置(5)；所述安全保护装置(5)与平面蜗卷弹簧装置(4)的心轴(41)以及发动机控制单元(8)连接。

4.根据权利要求3所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：所述安全保护装置(5)包括相互啮合的小主动齿轮(51)和大从动齿轮(52)、以及圆弧形电位计(53)、第一摆动臂(54)、膜片(56)；所述小主动齿轮(51)的轮轴与平面蜗卷弹簧装置(4)的心轴(41)连接；所述圆弧形电位计(53)设置在大从动齿轮(52)的外侧；所述第一摆动臂(54)固定在大从动齿轮(52)的齿轮面上、且与圆弧形电位计(53)对应；所述膜片(56)设置在第一摆动臂(54)上、且与圆弧形电位计(53)接触；所述圆弧形电位计(53)、膜片(56)连接到发动机控制单元(8)上。

5.根据权利要求4所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：所述安全保护装置还包括第二摆动臂(54)和二个限位开关(57)；所述二个限位开关(57)设置在大从动齿轮(52)的外侧，其圆心角(β)与圆弧形电位计(53)两端的圆心角(α)相等；所述第二摆动臂(54)固定在大从动齿轮(52)的齿轮面上、且与限位开关(57)对应，其端头可与限位开关(57)接触；所述限位开关(57)连接到发动机控制单元(8)上。

6.根据权利要求5所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：所述限位开关(57)处对应设置有摇臂式泄压阀(58)，所述摇臂式泄压阀(58)连接控制高压油管路(6)和回油管路(7)。

7.根据权利要求1所述的适用于机械自动变速器的汽车节能系统，其特征在于：所述执行器(1)的正反转变换机构(12)包括输入轴(121)、减速齿轮组(122)、第一制动器(123)、第二制动器(124)、行星齿轮组(125)、离合器(126)、输出轴(127)；所述输入轴(121)与平面蜗卷弹簧装置(4)的心轴(41)联接，并经减速齿轮组(122)、第一制动器(123)、离合器(126)、输出轴(127)与变速传动机构(11)的输入端连接；所述行星齿轮组(125)与第一制动器(123)、离合器(126)并联设置；所述第二制动器(124)连接到行星齿轮组(125)上。