專利名稱：離心超越離合器、自動變速系統(tǒng)及混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合了離心離合器與超越離合器特點的離心超越離合器，本發(fā)明還涉及一種包含所述離心超越離合器的自動變速系統(tǒng)及混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
離合器在機(jī)械傳動裝置技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的用途，現(xiàn)在使用的離合器種類繁多，目前具體應(yīng)用到車輛動力系統(tǒng)減速箱中的離合器主要是超越離合器。超越離合器是利用主、從動滾道的速度變化或旋轉(zhuǎn)方向的變換實現(xiàn)自行離合，當(dāng)主動滾道的速度與從動滾道的速度相同時，才能傳遞動力，否則均為相對滑動。傳統(tǒng)的超越離合器只能由主動滾道的輸入條件決定其啟用或停用，而不能由從動滾道的輸出狀態(tài)來決定。因此利用傳統(tǒng)的超越離合器不能實現(xiàn)在大范圍內(nèi)的多級自動變速。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能由輸出軸的轉(zhuǎn)速來確定離合器的啟用或停用的離心超越離合器，以及使用該離心超越離合器的自動變速系統(tǒng)和混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種離心超越離合器，包括外套筒和中間星軸，所述中間星軸上均勻分布有外大內(nèi)小的凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有離心楔塊，所述離心楔塊在凹槽內(nèi)沿著凹槽底端轉(zhuǎn)動，所述離心楔塊一側(cè)連接復(fù)位彈簧的一端，所述復(fù)位彈簧另一端固定在凹槽第一側(cè)的中間星軸上，所述復(fù)位彈簧處于壓縮狀態(tài)，所述離心楔塊的另一側(cè)被所述復(fù)位彈簧壓在凹槽的第二側(cè)；所述離心楔塊靜止時，其頂端不接觸外套筒的內(nèi)表面，所述離心楔塊運動的最大徑向高度大于中間星軸的凹槽底端到所述外套筒的內(nèi)表面的距離，所述離心超越離合器由中間星軸的轉(zhuǎn)速值以及中間星軸和外套筒的轉(zhuǎn)速關(guān)系來決定其啟動或關(guān)閉。作為離心超越離合器的優(yōu)化，所述凹槽底端和離心楔塊底端為相配合的圓弧形，且所述離心楔塊底端的圓弧半徑小于凹槽底端的圓弧半徑。作為離心超越離合器的優(yōu)化，所述復(fù)位彈簧通過螺釘固定在中間星軸上。一種使用如上所述的離心超越離合器的自動變速系統(tǒng)，包括輸入軸、輸出軸以及連接所述輸入軸和輸出軸的多組變速齒輪和離合器，其特征在于:所述離合器為離心超越離合器，所述各組變速齒輪內(nèi)連接有相應(yīng)的離心超越離合器，所述離心超越離合器的外套筒與對應(yīng)的各組變速齒輪的輸入端連接，所述離心超越離合器的中間星軸與對應(yīng)的各組變速齒輪的輸出端連接。作為自動變速系統(tǒng)的其中一種實施方式，所述自動變速系統(tǒng)包括兩組變速齒輪和相應(yīng)的兩個離心超越離合器，第一個離心超越離合器的外套筒與第一組變速齒輪的輸入端連接，第一個離心超越離合器的中間星軸與第一組變速齒輪的輸出端連接；第二個離心超越離合器的外套筒與第二組變速齒輪的輸入端連接，第二個離心超越離合器的中間星軸與第二組變速齒輪的輸出端連接。
一種使用如上所述的離心超越離合器的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)、第一電動機(jī)、離合器、第二電動機(jī)、輸出組，所述輸出組包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述離合器為離心超越離合器，所述內(nèi)燃機(jī)依次經(jīng)過第一電動機(jī)、離心超越離合器與輸出組的第一輸入端相連，所述第二電動機(jī)與輸出組的第二輸入端相連，所述輸出組的第一輸入端和第二輸入端共同驅(qū)動輸出端，所述第一電動機(jī)和第二電動機(jī)通過電路控制系統(tǒng)和電池組相連。
作為混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的另一種方式，所述輸出組為車輛的前后車輪，前車輪與第二電動機(jī)相連，后車輪與離心超越離合器的中間星軸相連。
上述混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)也可用于內(nèi)燃機(jī)和氣動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)、第一氣動馬達(dá)、離合器、第二氣動馬達(dá)、輸出組，所述輸出組包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述離合器為離心超越離合器，所述內(nèi)燃機(jī)依次經(jīng)過第一氣動馬達(dá)、離心超越離合器與輸出組的第一輸入端相連，所述第二氣動馬達(dá)與輸出組的第二輸入端相連，所述輸出組的第一輸入端和第二輸入端共同驅(qū)動輸出端，所述第一氣動馬達(dá)和第二氣動馬達(dá)通過控制閥系統(tǒng)和儲氣瓶相連。
作為用于內(nèi)燃機(jī)和氣動系統(tǒng)的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的另一種方式，所述輸出組為車輛的前后車輪，前車輪與第二氣動馬達(dá)相連，后車輪與離心超越離合器的中間星軸相連。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供的離心超越離合器，結(jié)合了離心離合器和超越離合器的特點，能實現(xiàn)“速度控制開關(guān)”的功能，即只有在與輸出軸相連的中間星軸轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值并且與輸入軸相連的外套筒的轉(zhuǎn)速大于與輸出軸相連的中間星軸轉(zhuǎn)速時，離心超越離合器才能開啟；在輸出軸的轉(zhuǎn)速低于額定值時，離心超越離合器處于“關(guān)”的狀態(tài)。因此，該離心超越離合器的啟動條件是輸出軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值，在此之前，無論輸入軸的轉(zhuǎn)速狀態(tài)如何，都無法啟動離合器結(jié)合，這在傳統(tǒng)超越離合器中是不可能存在的，因為這樣就無法傳輸動力了。也就是說，本發(fā)明提供給的離心超越離合器的啟用條件是由輸出軸決定，而不是由輸入軸的輸入條件決定。由此便可以實現(xiàn)所述的自動變速系統(tǒng)在大的變速范圍內(nèi)的自動變速以及混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中的混合動力配置，可實現(xiàn)全程無級變速，提高燃料利用率，節(jié)能減排，提高了整個驅(qū)動系統(tǒng)的壽命。


圖1是本發(fā)明的離心超越離合器斷開狀態(tài)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的離心超越離合器結(jié)合狀態(tài)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的自動變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。參見圖1和圖2，本發(fā)明提供的離心超越離合器，是結(jié)合了離心式離合器和楔塊式超越離合器的特點，離合器的中間星軸I上均勻分布有外大內(nèi)小的凹槽6，凹槽6內(nèi)設(shè)置有離心楔塊2，凹槽6底端和離心楔塊2底端為相配合的圓弧形，且離心楔塊2底端的圓弧半徑小于凹槽6底端的圓弧半徑，離心楔塊2在凹槽6內(nèi)沿著凹槽6底端轉(zhuǎn)動。離心楔塊2一側(cè)連接復(fù)位彈簧3的一端，復(fù)位彈簧3的另一端由螺釘4固定在凹槽6第一側(cè)的中間星軸I上，復(fù)位彈簧3處于壓縮狀態(tài)，離心楔塊2的另一側(cè)被復(fù)位彈簧3壓在凹槽6的第二側(cè)斜面上；離心楔塊2靜止時，其頂端不接觸外套筒5的內(nèi)表面。離心楔塊2運動的最大徑向高度大于從中間星軸I的凹槽6底端到外套筒5的內(nèi)表面的距離。離心超越離合器由中間星軸I的轉(zhuǎn)速值以及中間星軸I和外套筒5的轉(zhuǎn)速關(guān)系來決定其啟動或關(guān)閉。在中間星軸I靜止或順時針低速旋轉(zhuǎn)的情況下，離心楔塊2被復(fù)位彈簧3壓在凹槽6的第二側(cè)大斜面上，此時，外套筒5和中間星軸I沒有接觸，處于完全分離狀態(tài)，如圖1所示。當(dāng)中間星軸I的順時針旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到臨界值時，離心楔塊2在離心力的作用下，克服復(fù)位彈簧3的壓力，開始向凹槽6第一側(cè)擴(kuò)張。然而，當(dāng)中間星軸I與外套筒5順時針同向旋轉(zhuǎn)，且當(dāng)中間星軸I轉(zhuǎn)速高于外套筒5時，因為摩擦力的方向是將離心楔塊2向它原來所在的一側(cè)也就是凹槽6的第二側(cè)推開，所以離心楔塊2和外套筒5內(nèi)表面仍然不能結(jié)合，處于一種超越離合器的單向脫離工作狀態(tài)。只有當(dāng)中間星軸I的轉(zhuǎn)速達(dá)到或超過臨界值，同時外套筒5轉(zhuǎn)速超過中間星軸I轉(zhuǎn)速時，此時摩擦力的方向是將離心楔塊2向凹槽6第一側(cè)推動，由于離心楔塊2運動的最大高度大于從中間星軸I的凹槽6底端到外套筒5的內(nèi)表面的距離，因此此時離心楔塊2被離心力和摩擦力鎖定，處在自鎖狀態(tài)，離合器才能在離心力和摩擦力的共同作用下結(jié)合上，如圖2所示。因此本發(fā)明所提供的離心超越離合器的開啟必須同時滿足兩個條件:第一、和輸出軸相連的中間星軸I轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值；第二、和輸入軸相連的外套筒5轉(zhuǎn)速大于與輸出軸相連的中間星軸I的轉(zhuǎn)速，才能連接。打開離心超越離合器的離心楔塊2的轉(zhuǎn)速臨界值，可以通過調(diào)整固定螺釘4的旋緊位置，改變復(fù)位彈簧3的預(yù)緊力來實現(xiàn)。同時參見圖3，本發(fā)明提供的自動變速系統(tǒng)，是利用了上述的離心超越離合器。不同于現(xiàn)有的自動變速器，它變速的級數(shù)范圍理論上可以任意增加，我們現(xiàn)在以兩級變速為例來說明。輸入軸7分別通過第一組變速齒輪11和第二組變速齒輪21連接輸出軸8，所述第一組變速齒輪11內(nèi)連接有第一個離心超越離合器12，所述第一個離心超越離合器12的外套筒5與第一組變速齒輪11的輸入端連接，所述第一個離心超越離合器12的中間星軸I與第一組變速齒輪11的輸出端連接。所述第二組變速齒輪21內(nèi)連接有第二個離心超越離合器22，所述第二個離心超越離合器22的外套筒5與第二組變速齒輪21的輸入端連接，所述第二個離心超越離合器22的中間星軸I與第二組變速齒輪21的輸出端連接。這里假定第一組變速齒輪11的減速比為3，第二組變速齒輪21的減速比為2。第一個離心超越離合器12的接合臨界轉(zhuǎn)速調(diào)整為400轉(zhuǎn)每分鐘，第二個離心超越離合器22的接合臨界轉(zhuǎn)速調(diào)整為800轉(zhuǎn)每分鐘。下面就說明一下自動變速的過程。首先假定輸出軸8轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到400轉(zhuǎn)每分鐘，但是低于600轉(zhuǎn)每分鐘，那么僅有第一個離心超越離合器12的接合臨界轉(zhuǎn)速條件滿足，當(dāng)輸入軸7轉(zhuǎn)速超過1200轉(zhuǎn)每分鐘以后，則經(jīng)過速比為3的第一組變速齒輪11減速后的轉(zhuǎn)速將會超過輸出軸8的轉(zhuǎn)速，第一個離心超越離合器12接合，輸入軸7把動力通過第一組變速齒輪11、第一個離心超越離合器12傳遞到輸出軸8上，減速比為3。當(dāng)輸入軸7的轉(zhuǎn)速達(dá)到1800轉(zhuǎn)每分鐘的時候，輸出軸8的轉(zhuǎn)速被加速到600轉(zhuǎn)每分鐘，此時第二個離心超越離合器22的接合臨界轉(zhuǎn)速條件滿足，而通過速比為2的第二組變速齒輪21減速后的輸入轉(zhuǎn)速是900轉(zhuǎn)每分鐘，超過輸出軸8的轉(zhuǎn)速600轉(zhuǎn)每分鐘，從而第二個離心超越離合器22接合，輸入軸7把動力通過第二組變速齒輪21和第二個離心超越離合器22傳遞到輸出軸8上，減速比變?yōu)?。由于第二組變速齒輪21的減速比小于第一組變速齒輪11，輸出軸8被更快的加速，使第一個離心超越離合器12的輸出端轉(zhuǎn)速大于輸入端，第一個離心超越離合器12自動脫離，不會造成兩組變速齒輪互相干涉的情況。如果此時減少輸入動力，使輸入軸7的轉(zhuǎn)速降低到1200轉(zhuǎn)每分鐘以下，則輸出軸8的轉(zhuǎn)速降到600轉(zhuǎn)每分鐘以下，第二個離心超越離合器22脫離，當(dāng)輸出軸8降到400轉(zhuǎn)每分鐘以下，第一個離心超越離合器12接合，減速比從2變?yōu)?。另一種可能是輸出軸8的負(fù)載增加，使轉(zhuǎn)速降到600轉(zhuǎn)每分鐘以下，第二個離心超越離合器22脫離，等輸出軸8的轉(zhuǎn)速降到400轉(zhuǎn)每分鐘，第一個離心超越離合器12接合，減速比從2變?yōu)?。因此，只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整變速齒輪的減速比和離合器的臨界轉(zhuǎn)速，就可以實現(xiàn)變速比按照設(shè)定的輸入輸出轉(zhuǎn)速關(guān)系自動變化，在輸出軸8轉(zhuǎn)速大幅度變化的情況下，維持輸入軸7的轉(zhuǎn)速范圍在需要的區(qū)間內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，添加第三組、第四組……變速齒輪，配合第三個、第四個……離合器，就能一直增加變速比的級數(shù)。參見圖4，本發(fā)明提供的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，核心部件是離心超越離合器自動變速系統(tǒng)，這里僅以一級系統(tǒng)為例，在簡化機(jī)械系統(tǒng)的同時，也足以滿足大部分動力配置的要求。如果車輛需要更大的變速范圍，可以使用兩級或更多級的離心超越離合器自動變速系統(tǒng)?；旌蟿恿囕v的驅(qū)動系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)31、第一電動機(jī)32、離心超越離合器33、第二電動機(jī)41、輸出齒輪組9 這里的電動機(jī)在不同工況下可以作為發(fā)電機(jī)使用，輸出齒輪組9包括第一輸入端91、第二輸入端92和輸出端93。內(nèi)燃機(jī)31和第一電動機(jī)32主軸直接相連，第一電動機(jī)32主軸和離心超越離合器33相連，離心超越離合器33和輸出齒輪組9的第一輸入端91相連。而第二電動機(jī)41連接輸出齒輪組9的第二輸入端92,共同驅(qū)動輸出齒輪組9的輸出端93輸出動力。兩臺電動機(jī)和通過電路控制系統(tǒng)51和電池組61相連，由電路控制系統(tǒng)51決定第一電動機(jī)32和第二電動機(jī)41的工作狀態(tài)。如果去掉輸出齒輪組9，第一電動機(jī)32和離心超越離合器33的輸出端93可以分別驅(qū)動車輛的前后車輪，形成四輪驅(qū)動。下面就混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)運行的幾種情況做詳細(xì)說明:當(dāng)車輛靜止，內(nèi)燃機(jī)31啟動，由第一電動機(jī)32帶動內(nèi)燃機(jī)31啟動，此時，因為輸出齒輪組9的第一輸入端91轉(zhuǎn)速很低，所以離心超越離合器33分離，內(nèi)燃機(jī)31相當(dāng)于空載啟動；當(dāng)車輛低速運行，此時，輸出齒輪組9的第一輸入端91轉(zhuǎn)速較低，離心超越離合器33仍然不能結(jié)合，無論內(nèi)燃機(jī)31是在啟動還是處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，都不會直接對輸出齒輪組9的第一輸入端91輸出動力，而只能空載或者帶動第一電動機(jī)32發(fā)電；當(dāng)車輛高速運行，內(nèi)燃機(jī)31啟動。此時雖然輸出齒輪組9的第一輸入端91轉(zhuǎn)動的離心力足以將離心超越離合器33的離心楔塊2打開，但是因為內(nèi)燃機(jī)31主軸的轉(zhuǎn)速低于輸出齒輪組9的第一輸入端91，所以離心超越離合器33還是在分離狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)31仍然相當(dāng)于空載啟動；
當(dāng)車輛繼續(xù)高速運行，內(nèi)燃機(jī)31高速運行，并且轉(zhuǎn)速還要高于輸出齒輪組9的第一輸入端91的轉(zhuǎn)速。此時離心超越離合器33啟動的兩項條件都被滿足，內(nèi)燃機(jī)31直接通過離心超越離合器33對輸出齒輪組9的第一輸入端91輸出動力，此時可以選擇第一電動機(jī)32的狀態(tài)為助力、空轉(zhuǎn)或發(fā)電，根據(jù)車輛的需要而定；
當(dāng)輸出齒輪組9的第一輸入端91低速反轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機(jī)31啟動或運行，此時離心力打不開離心楔塊2，離心超越離合器33分離，內(nèi)燃機(jī)31空載或帶動第一電動機(jī)32發(fā)電；
當(dāng)輸出齒輪組9的第一輸入端91高速反轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機(jī)31啟動或者運行，此時離心超越離合器33的兩個條件都滿足，由于內(nèi)燃機(jī)31和輸出齒輪組9的第一輸入端91的轉(zhuǎn)向相反，會對機(jī)械系統(tǒng)造成很大的沖擊和損害，不過這種情況在車輛正常運行中不會發(fā)生。
以上的這些工作狀態(tài)，對于實現(xiàn)混合動力車的高效率運行至關(guān)重要，下面就結(jié)合汽車的各個工作狀態(tài)逐一加以說明。
工作狀態(tài)一:內(nèi)燃機(jī)31停車，離心超越離合器33處于分離狀態(tài)，只要此時車輛為前進(jìn)狀態(tài)，離心超越離合器33就不會閉合，內(nèi)燃機(jī)31和主動力輸出是分離的。整車工作處于全電動狀態(tài)，速度控制由電動機(jī)的電路控制系統(tǒng)51實現(xiàn)，第二電動機(jī)41轉(zhuǎn)速完全實現(xiàn)電控。這主要適用于城市道路，以及電池電量充足的狀態(tài)，可以減少污染，經(jīng)濟(jì)性也好，和普通電動汽車沒有區(qū)別。
工作狀態(tài)二:內(nèi)燃機(jī)31啟動。這一步可以通過一個由純電動到混合動力的轉(zhuǎn)化開關(guān)手動實現(xiàn)，也可以由電腦根據(jù)電池電量和負(fù)載情況實現(xiàn)。內(nèi)燃機(jī)31的啟動可以由第一電動機(jī)32直接帶動主軸啟動，在此工況下，可以實現(xiàn)以下多種運行方式:
方式1，低速加速過程，主要是指車輛啟動加速狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)31保持最高效率的轉(zhuǎn)速和扭矩運轉(zhuǎn)，帶動第一電動機(jī)32發(fā)電，通過電路控制系統(tǒng)51，協(xié)同電池組61的電能，供第二電動機(jī)41使用，輸出驅(qū)動力，因為車輪轉(zhuǎn)速低，離心力不足以接合離心超越離合器33，所以發(fā)動機(jī)不直接對車輪輸出動力。此時，腳踩油門處于加速狀態(tài)，電路控制系統(tǒng)51控制第一電動機(jī)32的工作狀態(tài)為發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將從內(nèi)燃機(jī)31的轉(zhuǎn)速和力矩轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過電路控制系統(tǒng)51送入電池組61儲存，或者直接供第二電動機(jī)41使用。第二電動機(jī)41兩端的電壓則因為油門處于加速狀態(tài)而增高，工作在動力輸出狀態(tài)，輸入的力矩通過輸出齒輪組9的第二輸入端92，驅(qū)動主輸出軸轉(zhuǎn)動加速，則輸出齒輪組9的第一輸入端91空轉(zhuǎn)。這個階段，應(yīng)該是第二電動機(jī)41工作效率最高的階段。此時內(nèi)燃機(jī)31只發(fā)電，類似于傳統(tǒng)串聯(lián)式混合動力車的輸出形式。
方式2，中速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，主要是車輛正常在城市道路行駛，此時，車輪轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界值，要設(shè)定這個速度略低于內(nèi)燃機(jī)31的最佳效率轉(zhuǎn)速。如果內(nèi)燃機(jī)31的輸出轉(zhuǎn)速超過了輸出齒輪組9的第一輸入端91的轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳效率轉(zhuǎn)速時，因為離心力達(dá)到所需臨界值，離心超越離合器33自動接合，內(nèi)燃機(jī)31的功率和轉(zhuǎn)速作用于輸出齒輪組9的第一輸入端91，和第二電動機(jī)41共同驅(qū)動輸出軸。此時，內(nèi)燃機(jī)31和第二電動機(jī)41協(xié)同作用，都能保持較高的效率和合理的扭矩。
方式3，高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，用于車輛在高速公路上的行駛。此時，離心超越離合器33仍然接合，內(nèi)燃機(jī)31的全部功率都直接通過輸出齒輪組9的第一輸入端91輸出，此時，維持車輛速度的能量主要是抵消風(fēng)阻和磨阻，一般都會小于內(nèi)燃機(jī)31的功率，所以可以通過電路控制系統(tǒng)51調(diào)整第二電動機(jī)41的工作狀態(tài)為發(fā)電機(jī)狀態(tài)，從輸出齒輪組9上將一部分能量回收到電池組61上。第一電動機(jī)32的工作狀態(tài)可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，需要加大輸出時就在電動機(jī)狀態(tài)工作，需要回收能量時就在發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作。方式4，減速狀態(tài)，適用于車輛遇到紅燈或者下坡，或需要剎車的時候，要把車速減下來。此時，可以用電路控制系統(tǒng)51同時改變第一電動機(jī)32和第二電動機(jī)41的電壓，讓它們都作為發(fā)電機(jī)工作，第一電動機(jī)32將大部分的內(nèi)燃機(jī)31的能量轉(zhuǎn)化為電能,而第二電動機(jī)41則從輸出齒輪組9上將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能，從而達(dá)到能量回收的目的，同時也要配合傳統(tǒng)剎車，確保安全。當(dāng)車速降到一定階段，離心超越離合器33自動斷開。如果停車時間較長，而電池組61也接近充滿時，可以直接關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)31，節(jié)省燃料消耗。方式5，倒車狀態(tài)，此時不管內(nèi)燃機(jī)31的工作狀態(tài)如何，由于車輪轉(zhuǎn)速較低，輸出齒輪組9的第一輸入端91的離心力遠(yuǎn)小于臨界值，離心超越離合器33斷開，輸出齒輪組9的第一輸入端91空轉(zhuǎn)，可以控制第二電動機(jī)41反向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)倒車功能。使用離心超越離合器自動變速系統(tǒng)實現(xiàn)混合動力配置的優(yōu)勢有:1.大大降低了機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜程度，整個取代了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高的變速器系統(tǒng)；2.配合電動機(jī)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全程無級變速，而內(nèi)燃機(jī)31的轉(zhuǎn)速只需要在最優(yōu)化的效率范圍內(nèi)稍作調(diào)整，因為電動機(jī)的電控系統(tǒng)比較容易實現(xiàn)調(diào)速，降低了變速系統(tǒng)的控制難度；3.內(nèi)燃機(jī)31可以始終保持在最高效率和最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，提高了燃料利用率，也延長了內(nèi)燃機(jī)31的使用壽命；4.可以對動力系統(tǒng)的能量進(jìn)行優(yōu)化分配，能回收本來要消耗的能量，所以降低了能量的浪費，節(jié)能減排；5.和普通單一內(nèi)燃機(jī)31動力系統(tǒng)相比，可以充分利用相對清潔高效的電能，減少了污染，降低了使用成本，和電動機(jī)動力系統(tǒng)相比，內(nèi)燃機(jī)31的嵌入，大大增加了動力系統(tǒng)的可持續(xù)工作時間。當(dāng)然，以上這種變速方式同樣可以用于內(nèi)燃機(jī)和氣動系統(tǒng)，用第一氣動馬達(dá)和第二氣動馬達(dá)取代第一電動機(jī)32和第二電動機(jī)41，用控制閥系統(tǒng)、儲氣瓶取代電路控制系統(tǒng)51和電池組61，采用相同的控制策略即可。除了具有油電混合動力系統(tǒng)的優(yōu)點，該油氣混合動力系統(tǒng)還具有自己的優(yōu)勢，因為氣壓馬達(dá)單位功率高，可以做的很小很輕，啟動力矩大，有利于提高加速能力，不怕過載，安全性上也更好，不用考慮散熱。儲氣罐相對于電池，污染更小，使用成本更低。可見，上述運用了離心超越離合器的自動變速系統(tǒng)以及混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)正是由于離心超越離合器特有的由輸出軸控制離合器的開啟和關(guān)閉功能，即由輸出軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值才能使離合器開啟，從而才得以實現(xiàn)在大范圍內(nèi)的無級變速。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離心超越離合器，包括外套筒和中間星軸，所述中間星軸上均勻分布有外大內(nèi)小的凹槽，其特征在于:所述凹槽內(nèi)設(shè)置有離心楔塊，所述離心楔塊在凹槽內(nèi)沿著凹槽底端轉(zhuǎn)動，所述離心楔塊一側(cè)連接復(fù)位彈簧的一端，所述復(fù)位彈簧另一端固定在凹槽第一側(cè)的中間星軸上，所述復(fù)位彈簧處于壓縮狀態(tài)，所述離心楔塊的另一側(cè)被所述復(fù)位彈簧壓在凹槽的第二側(cè)；所述離心楔塊靜止時，其頂端不接觸外套筒的內(nèi)表面，所述離心楔塊運動的最大徑向高度大于中間星軸的凹槽底端到所述外套筒的內(nèi)表面的距離，所述離心超越離合器由中間星軸的轉(zhuǎn)速值以及中間星軸和外套筒的轉(zhuǎn)速關(guān)系來決定其啟動或關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的離心超越離合器，其特征在于:所述凹槽底端和離心楔塊底端為相配合的圓弧形，且所述離心楔塊底端的圓弧半徑小于凹槽底端的圓弧半徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的離心超越離合器，其特征在于:所述復(fù)位彈簧通過螺釘固定在中間星軸上。
4.一種使用如權(quán)利要求1至3任一所述的離心超越離合器的自動變速系統(tǒng)，包括輸入軸、輸出軸以及連接所述輸入軸和輸出軸的多組變速齒輪和離合器，其特征在于:所述離合器為離心超越離合器，所述各組變速齒輪內(nèi)連接有相應(yīng)的離心超越離合器，所述離心超越離合器的外套筒與對應(yīng)的各組變速齒輪的輸入端連接，所述離心超越離合器的中間星軸與對應(yīng)的各組變速齒輪的輸出端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的自動變速系統(tǒng)，其特征在于:所述自動變速系統(tǒng)包括兩組變速齒輪和相應(yīng)的兩個離心超越離合器，第一個離心超越離合器的外套筒與第一組變速齒輪的輸入端連接，第一個離心超越離合器的中間星軸與第一組變速齒輪的輸出端連接；第二個離心超越離合器的外套筒與第二組變速齒輪的輸入端連接，第二個離心超越離合器的中間星軸與第二組變速齒輪的輸出端連接。
6.一種使用如權(quán)利要求1至3任一所述的離心超越離合器的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)、第一電動機(jī)、離合器、第二電動機(jī)、輸出組，所述輸出組包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其特征在于:所述離合器為離心超越離合器，所述內(nèi)燃機(jī)依次經(jīng)過第一電動機(jī)、離心超越離合器與輸出組的第一輸入端相連，所述第二電動機(jī)與輸出組的第二輸入端相連，所述輸出組的第一輸入端和第二輸入端共同驅(qū)動輸出端，所述第一電動機(jī)和第二電動機(jī)通過電路控制系統(tǒng)和電池組相連。
7.如權(quán)利要求6所述的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出組為車輛的前后車輪，前車輪與第二電動機(jī)相連，后車輪與離心超越離合器的中間星軸相連。
8.一種使用如權(quán)利要求1至3任一所述的離心超越離合器的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)、第一氣動馬達(dá)、離合器、第二氣動馬達(dá)、輸出組，所述輸出組包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其特征在于:所述離合器為離心超越離合器，所述內(nèi)燃機(jī)依次經(jīng)過第一氣動馬達(dá)、離心超越離合器與輸出組的第一輸入端相連，所述第二氣動馬達(dá)與輸出組的第二輸入端相連，所述輸出組的第一輸入端和第二輸入端共同驅(qū)動輸出端，所述第一氣動馬達(dá)和第二氣動馬達(dá)通過控制閥系統(tǒng)和儲氣瓶相連。
9.如權(quán)利要求8所述的混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出組為車輛的前后車輪，前車輪與第二氣動馬達(dá)相連，后車輪與離心超越離合器的中間星軸相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心超越離合器,包括外套筒和中間星軸，中間星軸上均勻分布有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有離心楔塊，離心楔塊一側(cè)連接復(fù)位彈簧的一端，復(fù)位彈簧另一端固定在凹槽第一側(cè)的中間星軸上，復(fù)位彈簧處于壓縮狀態(tài)，離心楔塊的另一側(cè)被所述復(fù)位彈簧壓在凹槽的第二側(cè)；離心楔塊運動的最大徑向高度大于中間星軸的凹槽底端到所述外套筒的內(nèi)表面的距離，離心超越離合器由中間星軸的轉(zhuǎn)速值以及中間星軸和外套筒的轉(zhuǎn)速關(guān)系來決定其啟動或關(guān)閉。本發(fā)明的優(yōu)點為離心超越離合器的啟用條件是由輸出軸的轉(zhuǎn)速決定，由此便可以實現(xiàn)自動變速系統(tǒng)以及混合動力車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中的混合動力配置，可實現(xiàn)全程無級變速，提高燃料利用率。
文檔編號F16D45/00GK103174774SQ201310109679
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張先舟 申請人:張先舟