CN2815757Y - 混合动力汽车机电耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力互换装置有关混合动力汽车机电动力互相转换装置，包括混合动力汽车机电耦合器总成及其控制电路电器装置，耦合器总成由耦合器轴与电动机齿轮链组、发动机齿轮组、启动齿轮组组合，耦合器控制电路电器装置由汽车动力电源、工作电源与各档位电路电器装置组合构成，二者用电磁铁组合为机电一体，解决了混合动力汽车机电转换装置技术难题，为混合动力汽车推广应用提供保证。

Description

混合动力汽车机电耦合器

所属技术领域

本实用新型涉及动力互换装置有关机电混合动力汽车机电动力互相转换装置。

背景技术

公知的自动车动力来源为机动或电动，近来，机电混合动力汽车引起人们关注，在国内，虽有人提出机电混合动力汽车的制作构想，并使用有轨电车改装成混合动力汽车投入试运行，但因机电切换技术障碍，混合动力汽车至今未能成为成熟的产品而被人们广泛使用。

发明内容

为了克服汽车机电动力转换技术障碍，解决汽车动力配置单一的技术不足，本实用新型提供一种能用机电混合动力驱动汽车，并准确迅速地进行机电动力互相切换的机电一体化耦合装置。

本实用新型的技术方案包括机电耦合器总成及其控制电路电器装置，耦合器总成由安装在耦合器箱体内的耦合器轴呈内外同心圆形状由左至右顺序与发动机齿轮组、启动齿轮组、电动机齿轮链组和由拔叉组控制的锁环式同步器组合而成；耦合器控制电路电器装置由汽车动力电源与工作电源与电源开关、机电转换开关连接控制发动机档位、启动档位、电动机档位、充电档位四个档位电路器件，通过电磁铁与耦合器总成组合为机电一体。本实用新型有益效果是：将机电转换开关拨至电动机档，导通电动机档位电路器件，拨叉进入复位状态，锁环式同步器使耦合器轴齿轮与发动机齿轮组分离，与电动机齿轮链组啮合，电动机通过链条即可转动耦合器轴，驱动变速箱使汽车电动运行，将机电转换开关打在发动机档上，同时打开汽车电源开关，并进一步旋转汽车电源开关，启动汽车，启动档位电路电器装置中启动电磁铁行程限位装置使拨叉转动控制锁环式同步器运行至发动机档与电动机档之间，耦合器轴齿轮与发动机齿轮组、电动机齿轮链组同时啮合互动，电动机转动耦合器轴，通过锁环式同步器间接带动发动机曲轴旋转，启动发动机工作，当发动机启动后，松开汽车电源开关，汽车启动动力电源被切断，电动机停止转动，同时使拨叉推动锁环式同步器与发动机轴齿轮进一步啮合，与电动机轴齿轮链组分离，发动机转动耦合器轴驱动变速箱，使汽车在发动机驱动下运行，因此，本实用新型仅需在汽车操作台面上加装1个机电转换开关配合操作汽车原电源开关即可实现混合动力汽车机电动力相互转换驱动，为混合动力汽车推广使用提供机电转换技术保证。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1是本实用新型侧剖后整体结构形状示意图

图2是本实用新型侧剖后府视结构示意图

图3是图2的A-A沿拨叉轴向剖面结构图

图4是本实用新型控制电路电器装置发动机档位状态图

图5是本实用新型电压变换开关结构示意图

图6是本实用新型发动机档位耦合器轴齿轮组运行状态图

图7是本实用新型启动机档位电路电器装置状态图

图8是本实用新型启动机档位耦合器轴齿轮组运行状态图

图9是本实用新型电动机档位电路电器装置状态图

图10是本实用新型电动机档位耦合器轴齿轮组运行状态图

图11是本实用新型充电档位电路电器装置状态图

图中1主圆筒、2链条箱、3附圆筒、4左圆盘、5右圆盘、6拨叉摇臂、7拨叉、8耦合器轴、9发动机曲轴尾部、10原飞轮轴孔、11耦合器轴花键齿、12耦合器轴右尾部、13耦合器轴右末端、14原发动机飞轮、15电动机被动齿环、16电动机被动齿轮、17发动机齿环、18发动机齿轮、19发动机齿套、20齿套、21齿壳、22滑块、23主动花键轴、24电动机主动齿轮、25链条、26拨叉轴套、27拨叉轴、28拨叉开槽轴头、29放油螺丝、30蓄电池组、31电压变换开关、32充电开关、33电源开关、34机电转换开关、35电压变换开关电磁铁、36绝缘隔板、37正极接线柱、38负极接线柱、39串联触头、40正极并联触头、41负极并联触头、42汽车照明系、43启动电磁铁、44发电机系、45点火系、46拨叉摇臂电磁铁、47电动机、48行程开关、49制动限位开关、50离合器限位开关、51变速器限位开关、52调速电组。

具体实施方式

在图1中，混合动力汽车机电耦合器总成的箱体由主圆筒1、电动机链条箱2、附圆筒3构成整体。箱体外形尺寸规格为沿主圆同1轴向长度180mm，上下高度280mm，沿电动机链条箱2轴向长度440mm。主圆筒左右端外圆分别制成圆盘状，形成左圆盘4与右圆盘5，每个圆盘开有4个组合螺孔，左圆盘4、右圆盘5通过组合螺孔分别与发动机尾部和变速箱组合，主圆筒1中间外侧上下开有拨叉组合螺孔，用于安装拨叉摇臂6及组合拨叉7，主圆筒1左右内圆口分别制成耦合器轴8两端轴组合孔，左内圆口孔径为φ110mm，右内圆口孔径为φ85mm，电动机链条箱2上部开有两个拨叉电磁铁支架安装螺孔，附圆筒3左右内圆口制成电动机轴组合孔，其中，右端轴组合孔为电动机输入轴组合孔。

在图2所示实施例中，耦合器总成的各齿轮链组与耦合器轴8是这样组合的，将发动机齿轮组、启动齿轮组、电动机被动齿轮组统一组合在一根耦合器轴8上，附圆筒3内的电动机主动轴齿轮组与耦合器轴8上电动机被动齿轮组用链条组合互动，耦合器轴8左末端较细，轴径制成Φ10mm，以便用滚针轴承组合支撑在发动机曲轴尾部9原飞轮轴承孔10内，中间部分较粗做成耦合器轴花键齿11，耦合器轴8右尾部12更粗，用球轴承组合在耦合器箱主圆筒1右内圆组合孔内，耦合器轴右末端13最粗，轴径制成Φ60mm，其构造形状，直径大小与发动机曲轴尾部9完全相同，用于和原发动机飞轮14与变速箱内驱动轴组合。

电动机被动齿轮组可以由电动机被动齿环15、电动机被动齿轮16用轴承与耦合器轴8相应段组合构成，发动机齿轮组由发动机齿环17、发动机齿轮18和被固定在发动机曲轴尾部9的发动机齿套19通过发动机齿轮18用滚针轴承与耦合器轴承8的相应段组合构成，由耦合器轴花键齿11、齿套20、齿壳21、3个滑块22共四个部件与发动机齿轮18、发动机齿环17、电动机被动齿轮16、电动机被动齿环15共同构成锁环式同步器；在发动机齿轮18靠近发动机齿环17端、电动机被动齿轮16靠近电动机被动齿环15端的外圆分别凸出做成与齿壳21外圆花键齿直径都相同的花键状态，以便与齿套20花键齿啮合同向转动，再近端都有三角形犬齿及和锁环同步器相配合的圆锥面，各自的齿环就套在这样的圆锥面上，在锁环式同步器的齿套20运行至与齿壳21、发动机齿轮18、电动机被动齿轮16同时啮合时，由发动机齿轮组、电动机被动齿轮组，电动机主动链轮组共同构成启动齿轮组；电动机主动链轮组由电动机输入的主动花键轴23与电动机主动齿轮24、链条25构成，通过链条25，电动机主动齿轮组带动电动机被动齿轮组转动。

组装工序是将电动机主动齿轮链组安装好，即将电动机主动花键轴23套上内圆有相应花键的电动机主动齿轮24，装进耦合器箱附圆筒3内，并套上预置好的链条25，在附圆筒3左右两端轴轮组合孔内各装上一只207球轴承加以支撑并组装限位卡簧加以轴限位固定，用密封盖将右轴轮组合孔密封，再将耦合器轴8的中间花键轴11处套上带花键的齿壳21，将套有电动机被动齿环15的电动机被动齿轮16、套有发动机齿环17的发动机主动齿轮18分别通过滚针轴承从耦合器轴8的右端和左端套入耦合器轴8的相应段，使它们都能在耦合器轴8上转动，发动机齿套19用4根螺栓和2根定位销套装固定在发动机曲轴尾部9上，最后将耦合器轴轮组左端轴径为10mm的轴头用滚针轴承组装进发动机曲轴尾部飞轮轴孔10内，即可将装有电动机主动链轮组的耦合器箱体的主圆筒1套在耦合器轴轮组上，使发动机齿套19内花键齿与发动机齿轮18花键外齿啮合，并将链条25套在电动机被动齿轮16齿状盘上，用球轴承将耦合器轴右尾部12组合在耦合器箱主圆筒1右内圆耦合器轴组合孔内，为便于安装与维修，在耦合器箱的主圆筒1与附圆筒3的相应位置开有可封闭的安装维修操作孔，便于对拨叉组与链齿轮组安装维修。

图3所示的耦合器拨叉组由拨叉摇臂6及其复位弹簧、拨叉轴套26、拨叉轴27、拨叉开槽轴头28、拨叉7构成，拨叉摇臂6在拨叉轴27上用花键齿啮合并用螺母或卡簧锁紧，拨叉轴27被套在拨叉轴套26内，并套有O型密封圈，在拨叉轴套26内可转动，拨叉轴套26下部形成外螺纹以便与耦合器箱相应安装孔组合，拨叉轴27与拨叉7上部的拨叉开槽轴头28偏头插接，拨叉7下边开有螺孔与耦合器箱上放油螺丝29组合，拨叉摇臂6通过拨叉轴27同步转动拨叉7，推拨或拉拨齿套21，从而达到制动锁环式同步器的目的。拨叉7在无外力作用时拨叉摇臂6内安装的复位弹簧拉动拨叉7复位，从而将齿套21拉拨到电动机档位上。

图4，拨叉摇臂6由耦合器控制电路电器装置中的拨叉摇臂电磁铁46与其组合并控制其转动，利用电磁原理将耦合器总成与耦合器各档位电路器件组合为机电一体。

图4所示的实施例，具体由4只12伏蓄电池组成蓄电组30和一只电压变换开关31组成的混合动力汽车电源，在充电开关32、电源开关33、机电转换开关34控制下，分别与不同的电路器件连接形成发动机档位电路电器装置、启动档位电路电器装置、电动机档位电路电器装置、充电档位电路电器装置共4个档位电路电器装置构成混合动力汽车机电耦合器控制电路电器装置。

图4、图5混合动力汽车电源是将4只12伏蓄电池以串联和并联方式与电压变换开关31连接分别形成汽车的48伏动力电源和12伏工作电源，动力电源用于区动和启动汽车，工作电源用于照明、点火等。

图5，电压变换开关31由电压变换开关电磁铁35与其组合控制离合，进行电源切换，电压变换开关31由触头、串联闭合弹簧、绝缘隔板36、正极接线柱37、负极接线柱38组合构成，触头分串联触头39和并联触头两组，并联触头组由正极并联触头40和并联负极触头41组成，串联触头39有6个，同时可因蓄电池数量增加而增加。图5、图4，电压变换开关31的正级接线柱37的右边4个分别和蓄电池组30正极连接，右数第4个引线与充电开关32左上装头连接，负极接线柱38右1直接与充电开关32右上装头连接，右2、右3、右4分别与蓄电池组30负极连接，右4与蓄电池组30负极连接后引线与充电开关中上装头连接组合；电压变换开关电磁铁35未通电时，在串联闭合弹簧作用下，使串联触头39闭合，并联触头断开，有电时，串联触头断开，并联触头闭合。

图4，电源开关33由上装头、主接线柱、弹簧接线柱构成，电源开关33的上装头与蓄电池组30的第一只蓄电池30正极接线柱串联连接，电压始终保持12伏不变，主接线柱与机电转换开头34、汽车照明系42并联连接，弹簧接线柱与启动电磁铁43组合连接。机电转换开关34是混合动力汽车驾驶室内操作桌面上唯一增加的供驾驶员直接控制的开关，分电动档位和机动档位两个档位。

图4、图5，打开电源开关33，蓄电池组30通过电压变换开关31呈并联状接入充电开关32与机电转换开关34、汽车照明系42、发电机系45、发电机系44、点火系45连接构成本实用新型工作电路电路器件，电压为12伏，将机电转换开关34旋至发动机档位上，机电转换开关34电连接电压变换开关电磁铁35、拨叉摇臂电磁铁46，即组合成机电耦合器发动机档位电路电器装置；电压变换开关电磁铁35通电后，吸引铁心拉长串联闭合弹簧，使串联触头39由闭合中断开，而使并联触头闭合，形成12伏工作电压电源线路；图2、图6，拨叉摇臂电磁铁46通电后，吸引铁心引力大于复位弹簧拉力，拨叉摇臂6转动，并带动拨叉7同步转动，拨叉7拨动齿套20左移，使齿套20与电动机被动齿轮16分离，而与发动机齿轮18、齿壳21啮合，通过发动机齿套19与发动机齿轮18啮合，发动机转动带动耦合器轴8同向转动，而电动机被动齿轮16由于未与齿套20啮合，同时因用轴承与耦合器轴8呈可转动组合，因而发动机转动不会带动电动机转动，图7，在发动机档位电路装置基础上，继续旋转电源开关33，启动电磁铁43通电，吸引铁心将行程开关48吸合接通电动机47和充电开关32、电压变换开关31与蓄电池组30的线路，而拨叉摇臂电磁铁46、电压变换开关电磁铁35断电，电压变换开关电磁铁35断电后，铁心失去吸引力，在串联闭合弹簧作用下串联触头39复位闭合，接通蓄电池组30串联供电线路，为电动机47提供48伏驱动电源，电动机47转动，同时，拨叉摇臂电磁铁46断电后，铁心失去引力，复位弹簧回拉拨叉摇臂6转动拨叉7，在启动电磁铁43吸铁心上的行程限位装置，使被吸铁心推动拨叉摇臂6转动拨叉7拨动齿套20运行到启动档位上正好停止拨动，图2、图8，此时将齿套20拨移至同时与发动机齿轮18、齿壳21、电动机被动齿轮16啮合，电动机被动齿轮16通过链条25在电动机主动齿轮24的带动下转动，再通过齿套20、齿壳21分别带动发动机齿轮18、发动机齿套19、耦合器轴8，飞轮14同时转动，发动机在被动转动后起火转动，实现本实用新型启动目的；发动机被启动后，松开电源开关33，在复位弹簧作用下，电源开关33复位，切断启动电磁铁43电源，行程开关48复位，接通拨叉摇臂电磁铁46和电压变换开关电磁铁35，机械与电路电器又返回到发动机工作状态，同时，电动机47电源被切断，停止转动；图9，打开电源开关33，在发动机档位电路电器装置基础上，将机电转换开关34打在电动机档位上，拨叉摇臂电磁铁46、电压变换开关电磁铁35、汽车点火系45、发电机系44电源被切断，电动机47与制动限位开关49，离合器限位开关50，变速器限位开关51，调速电组52依序经充电开关32、电压变换开关31、蓄电组30串联接通，电动机47转动，由于拨叉摇臂电磁铁46断电后，在复位弹簧作用下，拨叉摇臂6复位转动拨叉7，图10，使齿套20被拨动离开发动机齿轮18，仅与齿壳21、电动机被动齿轮16啮合，通过齿壳21与耦合器花键轴啮合，电动机被动齿轮16在电动机47间接带动下转动耦合器轴8驱动汽车运行，实现电动。

电动机制动限位开关49平时由制动踏板压迫开关呈闭合通路状态，离合器限位开关50平时呈闭合通路状态，只有踩下离合器踏板，离合器拨叉轴摇臂将限位开关复位，电动机47电路被断，变速器限位开关51按扭由换档轴摇臂上凸轮板凸缘在空档时压至断电位置使电动机断电，通常呈闭合通路状态，调速电阻52的调压臂与油门线联动，踩油门时，电组减小，松开油门时电阻增大。

图11，关掉电源开关33，将充电开关32扭至充电档，右上装头接入充电器53正极中上装头与右上装头通过电压变换开关31，以串联方式与畜电池组30连接即可对蓄电池组30充电。充电输入电压220伏。

Claims (9)

1、一种混合动力汽车机电耦合器，包括耦合器总成及其控制电路电器装置，其特征在于：耦合器总成由安装在耦合器箱内的耦合器轴(8)分别与各齿轮链组和由拨叉组控制的锁环式同步器组合构成，耦合器控制电路电器装置由汽车动力电源和工作电源与机电转换开关(34)连接控制发动机档位、启动档位、电动机档位、充电档位四个档位电路器件，再通过控制拨叉(7)制动耦合器总成，形成机电一体化的混合动力汽车机电耦合器。

2、根据权利要求1述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于：耦合器总成的耦合器箱体由主圆筒(1)、电动机链条箱(2)、附圆筒(3)构成整体，主圆筒(1)中间外侧上下开拨叉(7)组合螺孔，安装拨叉摇臂(6)及组合拨叉(7)，主圆筒(1)左右内圆口分别制成耦合器轴两端轴组合孔，左内圆口孔径为φ110mm，右内圆口孔径为φ85mm，电动机链条箱(2)上部开有两个拨叉电磁铁支架安装螺孔，附圆筒(3)左右内圆口制成电动机轴组合孔，其中，右端轴组合孔为电动机输入轴组合孔。

3、根据权利要求1述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于耦合器总成的各齿轮链组与耦合器轴(8)是这样组合的，将发动机齿轮组、启动齿轮组、电动机齿轮组统一组合在一根耦合器轴上，电动机主动轴齿轮组与耦合器轴(8)通过电动机被动轴齿轮组间接用链条组合，耦合器轴左末端较细，轴径制成φ10mm，用滚针轴承组合支撑在发动机曲轴尾部(9)原飞轮轴孔(10)内，中间部分较粗做成耦合器轴花键齿(11)，耦合器轴右尾部(12)更粗，用球轴承组合在耦合器箱主圆筒(1)右内圆组合孔内，耦合器轴右末端(13)最粗，轴径制成φ60mm，其构造形状，直径大小与发动机曲轴尾部完全相同。

4、根据权利要求3述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于耦合器总成的电动机被动齿轮组由电动机被动齿环(15)、电动机被动齿轮(16)用滚针轴承与耦合器轴(8)相应段组合构成；发动机齿轮组由发动机齿环(17)、发动机齿轮(18)和被固定在发动机曲轴尾部(9)的发动机齿套(19)通过发动机齿轮(18)用滚针轴承与耦合器轴(8)的相应段组合构成；由耦合器轴花键齿(11)、齿套(20)、齿壳(21)、3个滑块(22)共四个部件与发动机齿轮(18)、发动机齿环(17)、电动机被动齿轮(16)、电动机被动齿环(15)共同构成锁环式同步器；在发动机齿轮(18)靠近发动机齿环(17)端、电动机被动齿轮(16)靠近电动机被动齿环(15)端的外圆分别凸出做成与齿壳(21)外圆花键齿直径都相同的花键状态，与齿套(20)花健齿啮合同向转动，再近端都有三角形犬齿及和锁环式同步器相配合的圆锥面，各自的齿环就套在这样的圆锥面上，在锁环式同步器的齿套(20)运行至与齿壳(21)、发动机齿轮(18)、电动机被动齿轮(16)同时啮合时，由发动机齿轮组、电动机被动齿轮组，电动机主动链轮组共同构成启动齿轮组；电动机主动链轮组由电动机输入的主动花键轴与电动机主动齿轮(24)、链条(25)构成。

5、根据权利要求1述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于耦合器总成的拨叉组由拨叉摇臂(6)及其复位弹簧、拨叉轴套(26)、拨叉轴(27)、拨叉开槽轴头(28)，拨叉(7)组成，拨叉轴(27)呈可转动状态被套在拨叉轴套(26)内，拨叉轴套与耦合器箱体以螺纹形式固定组合，拨叉轴(27)与拨叉(7)上部的开槽轴头(28)偏头插接，拨叉(7)下边开有螺孔与耦合器箱体上的放油螺丝(29)组合，拨叉摇臂(6)由耦合器控制电路电器装置中的拨叉摇臂电磁铁(46)与其组合并控制其转动。

6、根据权利要求1述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于：机电耦合器控制电路电器装置中混合动力汽车电源是将4只12伏蓄电池组(30)以串联和并联两种方式与电压变换开关(31)连接后分别形成汽车的48伏动力电源和12伏工作电源。

7、根据权利要求6述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于：机电耦合器控制电路电器装置中电压变换开关(31)由电压变换开关电磁铁(35)与其组合控制离合，电压变换开关(31)由触头、串联闭合弹簧、绝缘隔板(36)、正极接线柱(37)、负极接线柱(38)组成，触头有串联触头(39)和并联触头两组，并联触头有正负极触头各一块，串联触头的数量有6个，正极接线柱(37)的右边4个分别和蓄电池组(30)正极连接，右数第4个引线与充电开关(32)左上装头连接，负极接线柱(38)右1直接与充电开关(32)右上装头连接，右2、右3、右4分别与蓄电池组(30)负极连接，右4与蓄电池组(30)负极连接后引线与充电开关(32)中上装头连接组合；串联触头(39)在电压变换开关电磁铁(35)未通电时闭合，通电时断开。

8、根据权利要求6述及的混合力汽车机电耦合器，其特征在于：机电耦合器控制电路电器装置中的电源开关(33)由上装头、主接线柱、弹簧接线柱构成，电源开关(33)上装头与串联蓄电池组中第一只蓄电池正极接线柱连接，电压保持12伏不变，主接线柱与汽车照明系(42)和机电转换开关(34)并联连接，弹簧接线柱与启动电磁铁(43)连接，机电转换开关(34)安装在驾驶室控制桌面上，由电动机档和发动机档两个档位构成。

9、根据权利要求1述及的混合动力汽车机电耦合器，其特征在于：在机电耦合器控制电路电器装置中，通过电源开关(33)将蓄电组30呈并联状顺序与电压变换开关(31)充电开关(32)与汽车照明系(42)、机电转换开关(34)，并通过机电转换开关(34)电连接发电机系(44)，点火系(45)构成本实用新型工作电源电路器件，电压为12伏，再将机电转换开关(34)电连接电压变换开关(35)，拨叉摇臂电磁铁(46)，电压变换开关(35)，串联触头(39)呈断开状，并联触头呈闭合状，形成本实用新型发动机档位电路电器装置，通过电源开关(33)电连接启动电磁铁(43)、行程开关(48)、电动机(47)、充电开关(32)、电压变换开关(31)、蓄电池组(30)，断路拨叉摇臂电磁铁(46)、电压变换开关电磁铁(35)、串联触头(39)呈闭合状串联蓄电组(30)，电压为48伏，形成本实用型启动档位电路器件，在发动机档位电路电器中，将电动机(47)与制动限位开关(49)、离合器限位开关(50)、变速器限位开关(51)、调速电组(52)依序串联连接充电开关(32)、电压变换开关(31)、蓄电池组(30)形成48伏动力电源的电动机档位电路电器装置；充电档位电路电器装置由充电器(53)通过电压变换开关(31)与充电开关(32)，以串联方式与4只12伏蓄电池组(30)连接形成。

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