CN211684641U

CN211684641U - 单向联轴器及包括该联轴器的混合动力系统

Info

Publication number: CN211684641U
Application number: CN202020286438.1U
Authority: CN
Inventors: 石魏; 周乃军; 唐广笛
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2030-03-10

Abstract

本实用新型公开了一种单向联轴器及包括该联轴器的混合动力系统，单向联轴器，包括同轴自外向内依次布置的摩擦盘、减振组件、单向传矩组件和电机连接轴套；单向传矩组件包括外环、内环、轮架和锲块，内环和外环同轴布置，外环与减振组件相连、内环与电机连接轴套相连、围成轮道，轮架为环形架，同轴置于轮道内，多个锲块均铰接于两轮架之间能绕铰接轴转动、单向锁紧，用以控制扭矩的传递。混合动力系统，包括发动机和电机，发动机和电机通过单向联轴器相连，摩擦盘通过压盘组件压紧于发动机飞轮上，电机连接轴套与电机轴花键连接。混合动力系统具备双电机纯电驱动模式及双电机制动回收模式，能提升整车纯电动模式下的动力性能和整车燃油经济性。

Description

单向联轴器及包括该联轴器的混合动力系统

技术领域

本实用新型属于电动汽车动力传动技术领域，特别是涉及一种单向联轴器及包括该联轴器的混合动力系统。

背景技术

随着环保和节能压力的日益增大，我国混合动力汽车保有量逐年增加，对电动汽车动力系统的研究更加重视。

而现有混合动力系统结构复杂，并且由于其在油/电切换时难以保证发动机动力能够正常传递输出，影响发动机工作状态；不具备双电机纯电驱动模式及双电机制动回收模式，影响整车纯电动模式下的动力性能，不利于快速高效的回收整车制动能量，也不利于提升整车燃油经济性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种既能实现多种工作模式切换又不影响发动机工作状态的单向联轴器及包括该联轴器的混合动力系统。

本实用新型提供的这种单向联轴器，它包括同轴自外向内依次布置的摩擦盘、减振组件、单向传矩组件和电机连接轴套；单向传矩组件包括外环、内环、轮架和锲块，内环和外环同轴布置，外环与减振组件相连、内环与电机连接轴套相连、围成轮道，轮架为环形架，同轴置于轮道内，多个锲块均铰接于两轮架之间能绕铰接轴转动、单向锁紧，用以控制扭矩的传递；摩擦盘通过压盘组件压紧于发动机的飞轮上，电机连接轴套与电机轴花键连接。

在一个具体实施方式中，所述锲块为凸轮，其铰接轴顺时针前侧实体的直径大于轮道的直径，其铰接轴顺时针后侧实体的直径小于轮道的直径。

为了提高使用稳定性，延长使用寿命，所述单向传矩组件还包括设置于所述轮架外上的防护盖。

在一个具体实施方式中，所述减振组件包括外座和内衬；外座为环形座，其内壁设有卡槽；内衬为台阶型内衬，包括底板和衬套，底板上衬套外设有弹簧座和减振弹簧，减振弹簧的一端与弹簧座相连；内衬同轴卡入外座内，弹簧座和减振弹簧卡入卡槽内。

作为优选，所述压盘组件包括压盘和压盘盖，压盘盖的周缘设有一圈通孔，压盘贴合于摩擦盘上通过穿过压盘盖通孔的螺栓配套相应的螺母与所述飞轮锁紧。

作为优选，在所述压盘和压盘盖之间设有碟簧以防过载。

本实用新型还提供了一种混合动力系统，包括发动机和电机，所述发动机和电机通过上述的单向联轴器相连。

该系统还包括驱动电机、传动轴、车桥和高压动力电池；发动机的飞轮通过单向联轴器与电机的输入轴相连，电机的输出端通过动力耦合器向驱动电机提供动力；驱动电机的输出端通过传动轴将动力传递至车桥；高压动力电池和电机并联、输出端向驱动电机提供动力，以提供多种驱动模式。

本实用新型在投入使用时，单向联轴器装配于飞轮与电机轴之间，当单向传矩组件内各锲块处于锁紧状态时，将扭矩自飞轮传递至电机轴，当单向传矩组件内各锲块处于自由状态时，切断扭矩的传递；从而确保发动机动力能够正常传递输出，而电机、发电机动力通过该单向自由轮卸载，从而不影响发动机工作状态。以保证混合动力系统具备双电机纯电驱动模式及双电机制动回收模式，能够有效提升整车纯电动模式下的动力性能，同时能够更加快速高效的回收整车制动能量，提升整车燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施例中单向联轴器的立体爆炸示意图。

图2为本优选实施例中的单向联轴器的局部剖视图。

图3为优选实施例中的单向联轴器的过载保护特性示意图。

图4为通过扭转减振弹簧减振后动力输出对比示意图。

图5本优选实施例中单向传矩组件的立体爆炸放大示意图。

图6为本优选实施例中锲块的结构示意图。

图7为本优选实施例中混合动力系统的布置示意图。

图示序号：

1—摩擦盘；

2—压盘组件，21—压盘，22—压盘盖，23—碟簧；

3—减振组件，31—外座，32—内衬，33—弹簧座，34—减振弹簧；

4—单向传矩组件，41—外环，42—内环，43—轮架，44—锲块，45—防护盖；

5—电机连接轴套；6—飞轮；

1.1—发动机；1.2—单向联轴器；1.3—电机；1.4—动力耦合器；1.5—驱动电机；1.6—车桥；1.7—传动轴；1.8—高压动力电池。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例公开的这种单向联轴器包括摩擦盘1、压盘组件2、减振组件3、单向传矩组件4和电机连接轴套5。摩擦盘、减振组件、单向传矩组件和电机连接轴套同轴自外向内依次布置；摩擦盘通过压盘组件压紧于发动机的飞轮6上，电机连接轴套与电机轴花键连接。

压盘组件2包括压盘21、压盘盖22和碟簧23；压盘盖22为环形盖，其端部设有外延的翼缘，翼缘设有一圈通孔，盖主体侧壁上对应通孔位置处设有弧形槽；装配时，压盘盖与压盘之间通过碟簧压紧预紧，并最终压紧摩擦盘于发动机飞轮，通过置于弧形槽内的螺栓穿过通孔和飞轮上圆孔后配合相应的螺栓锁紧从而压紧摩擦片与飞轮，以确保摩擦片能够传递足够的扭矩，并在扭矩超出一定范围时，摩擦片能够滑摩，如图3所示，当扭矩大于800Nm时，摩擦片开始滑摩。摩擦盘传递扭矩，并通过减振组件3的设置得以有效的吸收发动机工作运转时的高频扭矩波动，稳定的输出发动机动力，从而有效降低传动系统扭振与噪音，提升系统舒适性。

减振组件3包括外座31和内衬32；外座为环形座，其内壁设有卡槽；内衬为台阶型内衬，包括底板和衬套，底板上衬套外设有弹簧座33和减振弹簧34，减振弹簧的一端与弹簧座相连；装配时将内衬同轴卡入外座内，弹簧座和减振弹簧卡入卡槽内，外座嵌于摩擦盘的轴孔内，内衬用以安装单向传矩组件4。使用过程中摩擦盘传递扭矩通过减振组件作用，从而有效的吸收发动机工作运转时的高频扭矩波动，稳定的输出发动机动力，从而有效降低传动系统扭振与噪音，提升系统舒适性，通过扭转减振弹簧减振后动力输出对比如图4所示。

如图5所示，单向传矩组件4包括外环41、内环42、轮架43、锲块44和防护盖45，内环和外环同轴布置，外环与减振组件相连、内环与电机连接轴套相连、围成轮道，轮架为环形架，同轴置于轮道内，多个锲块均铰接于两轮架之间能绕铰接轴转动、单向锁紧，用以控制扭矩的传递；摩擦盘通过压盘组件压紧于发动机的飞轮上，电机连接轴套与电机轴花键连接。

如图6所示，锲块44为凸轮，其铰接轴顺时针前侧实体的直径A大于轮道的直径B，其铰接轴顺时针后侧实体的直径C小于轮道的直径B。当内环角速度ω1高于外环角速度ω2，而滑块绕中心的公转角速度ω0介于二者之间。由于ω1＞ω0＞ω2，因此内环对于滑块的摩擦力方向(A点)绕铰接轴为顺时针方向，而外环对于滑块的摩擦力方向(B点)绕铰接轴为逆时针方向，由于滑块和内外环之间的摩擦力使滑块按逆时针方向自转，从放松位置转到楔紧位置，利用本身自转后径向尺寸的增大(A＞B＞C)而楔合。即当外环相对内环逆时针方向旋转时，楔块受摩擦力旋转至楔紧状态，从而将扭矩传递至内环；当外环相对于内环顺时针方向旋转时，楔块式单向自由轮7受摩擦力旋转至放松自由状态，此时不传力处于自由旋转状态。

电机连接轴套5为花键套，其外壁与单向传矩组件4的内环相连，内腔用以与电机轴花键连接。

本实施例还公开了一种混合动力系统，如图7所示，该系统包括发动机1.1、单向联轴器1.2、电机1.3、动力耦合器1.4、驱动电机1.5、车桥1.6、传动轴1.7、和高压动力电池1.8。

发动机的飞轮通过单向联轴器与电机的输入轴相连，电机的输出端通过动力耦合器向驱动电机提供动力；驱动电机的输出端通过传动轴将动力传递至车桥；高压动力电池和电机并联、输出端向驱动电机提供动力，以提供以下驱动模式。

低速串联驱动：发动机动力通过该扭转减振单向联轴器带动发电机发电，将动力传递到驱动电机，驱动电机将电能转换为机械能驱动整车行驶。

中速并联驱动：动力耦合器结合工作，发动机动力驱动整车行驶，同时驱动电机依据整车动力需求，将高压动力电池电能转换为机械能进行动力补充，或在整车动力需求低于发动机需求时，通过驱动电机将发动机多余动力转换为电能并存储于高压动力电池。

发动机直接驱动：整车行驶动力由发动机提供，驱动电机、发电机均不工作。

纯电驱动模式：发动机不工作，驱动电机将高压动力电池电能转换为机械能驱动整车行驶。

双电机纯电驱动模式：发动机不工作，由于单向联轴器作用，驱动电机及发电机工作时，不需额外带动发动机，此模式下驱动电机及发电机将高压动力电池电能转换为机械能驱动整车行驶。

电制动回收模式：由于单向联轴器作用，整车能量传递到驱动电机及发电机无法传递到发动机，从而驱动电机及发电机能够工作在发电状态充分的回收整车制动能量。

相较于现有技术，本实用新型具有以下几点优势：

(1)单向联轴器的摩擦片在一定压力下时能够正常传递扭矩，当扭矩超出摩擦传扭范围时，摩擦片能够滑膜卸载，从而起到保护动力传动系统刚性连接部件的效用。

(2)单向联轴器配备有扭转减振弹簧，从而能够有效的吸收发动机动力输出过程中的扭矩波动，提升动力传动系统传动的平稳性、舒适性，同时能够有效的保护动力传动系统部件，提升其寿命与可靠性。

(3)本实用新型的单向联轴器通过匹配楔块式单向自由轮，具备单向传扭功能，从而确保发动机动力能够正常传递输出，而电机、发电机动力通过该单向自由轮卸载，从而不影响发动机工作状态。

(4)本实用新型的单向联轴器的混合动力系统，由于单向联轴器的作用，从而具备了双电机纯电驱动模式及双电机制动回收模式，能够有效提升整车纯电动模式下的动力性能，同时能够更加快速高效的回收整车制动能量，提升整车燃油经济性。

Claims

1.一种单向联轴器，其特征在于：它包括同轴自外向内依次布置的摩擦盘、减振组件、单向传矩组件和电机连接轴套；

单向传矩组件包括外环、内环、轮架和锲块，内环和外环同轴布置，外环与减振组件相连、内环与电机连接轴套相连、围成轮道，轮架为环形架，同轴置于轮道内，多个锲块均铰接于两轮架之间能绕铰接轴转动、单向锁紧，用以控制扭矩的传递；

摩擦盘通过压盘组件压紧于发动机的飞轮上，电机连接轴套与电机轴花键连接。

2.如权利要求1所述的单向联轴器，其特征在于：所述锲块为凸轮，其铰接轴顺时针前侧实体的直径大于轮道的直径，其铰接轴顺时针后侧实体的直径小于轮道的直径。

3.如权利要求2所述的单向联轴器，其特征在于：所述单向传矩组件还包括设置于所述轮架外上的防护盖。

4.如权利要求1所述的单向联轴器，其特征在于：所述减振组件包括外座和内衬；外座为环形座，其内壁设有卡槽；内衬为台阶型内衬，包括底板和衬套，底板上衬套外设有弹簧座和减振弹簧，减振弹簧的一端与弹簧座相连；内衬同轴卡入外座内，弹簧座和减振弹簧卡入卡槽内。

5.如权利要求1所述的单向联轴器，其特征在于：所述压盘组件包括压盘和压盘盖，压盘盖的周缘设有一圈通孔，压盘贴合于摩擦盘上通过穿过压盘盖通孔的螺栓配套相应的螺母与所述飞轮锁紧。

6.如权利要求5所述的单向联轴器，其特征在于：所述压盘和压盘盖之间设有碟簧以防过载。

7.一种混合动力系统，包括发动机和电机，其特征在于：所述发动机和电机通过权利要求1—6中任一项所述的单向联轴器相连。

8.如权利要求7所述的混合动力系统，其特征在于：它还包括驱动电机、传动轴、车桥和高压动力电池；发动机的飞轮通过单向联轴器与电机的输入轴相连，电机的输出端通过动力耦合器向驱动电机提供动力；驱动电机的输出端通过传动轴将动力传递至车桥；高压动力电池和电机并联、输出端向驱动电机提供动力，以提供多种驱动模式。