變速器、動力傳動、車輛工程、節(jié)能減排、磁力驅(qū)動。
背景技術(shù):
汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展,而汽車能耗與能源危機形成的矛盾,汽車尾氣污染、噪聲污染與環(huán)境保護形成的矛盾,汽車鈑金輕量化技術(shù)與安全可靠性形成的矛盾,這一切都應(yīng)由技術(shù)的革新來逐步解決。
現(xiàn)有車輛變速器及動力傳動系統(tǒng)中多采用機械式變速器、液力傳動裝置與離合器等組合應(yīng)用。機械式變速器結(jié)構(gòu)復雜,換擋機構(gòu)操縱困難,機械磨損和機械噪聲相對較大。液力傳動裝置自身能耗大,傳動效率低。離合器操縱時產(chǎn)生大量能耗,并伴有較大的噪聲。這一切都是有待改進的問題。
磁力機械變速器的應(yīng)用,將會優(yōu)化汽車動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu),為汽車輕量化帶來新的解決方案,同時由于磁力機械變速器的優(yōu)良無級調(diào)速性能和高效傳動,以及較小的機械傳動噪聲,將會使汽車技術(shù)的發(fā)展發(fā)生巨大變革,由于磁力機械變速器便于自動控制,這對無人駕駛技術(shù)是一個巨大的促進。同時,磁力機械變速器的應(yīng)用,將會為汽車節(jié)能減排作出巨大的貢獻。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明為一種組合發(fā)明,它利用發(fā)明人近期所發(fā)明的一些種類的磁力耦合器,與齒輪傳動等組合應(yīng)用形成磁力機械變速器,以替代傳統(tǒng)的機械變速器和液力傳動裝置。磁力機械變速器具有優(yōu)良的無級調(diào)速性能和廣闊的調(diào)速范圍(理論上為0~100%),它可以簡化車輛動力傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),提高車輛動力傳動系統(tǒng)的傳動效率,降低車輛動力傳動系統(tǒng)的機械傳動噪聲。車輛應(yīng)用磁力機械變速器后,其總布置結(jié)構(gòu)將發(fā)生質(zhì)的變化,傳統(tǒng)位于發(fā)動機與變速器間的離合器可以取消,其功能由磁力耦合器代替,傳統(tǒng)變速器的超高速擋、超低速擋和倒退檔予以保留,其它檔位均可取消,主減速器的速比根據(jù)車型重新設(shè)計。
磁力機械變速器由于其關(guān)鍵組件磁力耦合器的不同而區(qū)分為五大類型:滾珠絲杠磁力機械變速器、滑動絲杠磁力機械變速器、溝槽凸輪磁力機械變速器、流體調(diào)速磁力機械變速器和回轉(zhuǎn)支承磁力機械變速器。各種不同類型磁力機械變速器中的關(guān)鍵組件磁力耦合器均可采 用盤式或筒式磁力耦合器。
1)滾珠絲杠磁力機械變速器
無論其關(guān)鍵組件磁力耦合器采用盤式或筒式磁力耦合器,其均具備以下關(guān)鍵特征:①以滾珠絲杠使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。②電機驅(qū)動電動調(diào)節(jié),電機的中心線與磁力耦合器的中心線相同,電機貫穿于磁力耦合器的中心傳動軸上。③使用電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭或高速回轉(zhuǎn)導電接頭來保持磁力耦合器調(diào)速驅(qū)動電機與外部電源連通。④使用齒輪傳動擋位系統(tǒng),倒車擋、超速擋或其它擋位,根據(jù)實際需要具體設(shè)計。
2)滑動絲杠磁力機械變速器
無論其關(guān)鍵組件磁力耦合器采用盤式或筒式磁力耦合器,其均具備以下關(guān)鍵特征:①以滑動絲杠使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。②電機驅(qū)動電動調(diào)節(jié),電機的中心線與磁力耦合器的中心線相同,電機貫穿于磁力耦合器的中心傳動軸上。③使用電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭或高速回轉(zhuǎn)導電接頭來保持磁力耦合器調(diào)速驅(qū)動電機與外部電源連通。④使用齒輪傳動擋位系統(tǒng),倒車擋、超速擋或其它擋位,根據(jù)實際需要具體設(shè)計。
3)溝槽凸輪磁力機械變速器
無論其關(guān)鍵組件磁力耦合器采用盤式或筒式磁力耦合器,其均具備以下關(guān)鍵特征:①以溝槽凸輪使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。②電機驅(qū)動電動調(diào)節(jié),電機的中心線與磁力耦合器的中心線相同,電機貫穿于磁力耦合器的中心傳動軸上。③使用電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭或高速回轉(zhuǎn)導電接頭來保持磁力耦合器調(diào)速驅(qū)動電機與外部電源連通。④使用齒輪傳動擋位系統(tǒng),倒車擋、超速擋或其它擋位,根據(jù)實際需要具體設(shè)計。
4)流體調(diào)速磁力機械變速器
無論其關(guān)鍵組件磁力耦合器采用盤式或筒式磁力耦合器,其均具備以下關(guān)鍵特征:①以液壓或氣動驅(qū)動活塞沿磁力耦合器的中心線方向作直線運動。②使用高速回轉(zhuǎn)接頭來保持磁力耦合器內(nèi)部液壓或氣動回路與外部液壓或氣動回路連通。③使用齒輪傳動擋位系統(tǒng),倒車擋、超速擋或其它擋位,根據(jù)實際需要具體設(shè)計。
5)回轉(zhuǎn)支承磁力機械變速器
無論其關(guān)鍵組件磁力耦合器采用盤式或筒式磁力耦合器,其均具備以下關(guān)鍵特征:①以回轉(zhuǎn)支承隔離磁力耦合器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的影響,調(diào)速驅(qū)動機構(gòu)在不調(diào)速時保持靜止,可以手動調(diào)速或電動調(diào)速。②使用齒輪傳動擋位系統(tǒng),倒車擋、超速擋或其它擋位,根據(jù)實際需要具體設(shè)計。
附圖說明
圖1所示為車用動力傳動系統(tǒng)的一種方案示意圖,中間雙點劃線矩形框內(nèi)為磁力機械變速器。此種方案對比傳統(tǒng)車輛動力傳動系統(tǒng),取消了發(fā)動機與變速器之間的離合器,還取消了主減速器。
圖2所示為車用動力傳動系統(tǒng)的一種方案示意圖,中間雙點劃線矩形框內(nèi)為磁力機械變速器。此種方案對比圖1所示方案,保留了主減速器。
圖3所示為車用動力傳動系統(tǒng)的一種方案示意圖,中間雙點劃線矩形框內(nèi)為磁力機械變速器。此種方案對比圖1所示方案,保留了主減速器,增加了超速擋和超低速擋。
磁力耦合器在低速時自身發(fā)熱嚴重,散熱不良時,不可在低速時長時間工作。可根據(jù)車型的不同和需求工況的不同,合理設(shè)計磁力機械變速器的調(diào)速范圍,通過是否增加超低速擋或主減速器(齒輪傳動變速)來避免磁力耦合器在超低速工況長時間工作。
磁力耦合器的內(nèi)外轉(zhuǎn)子工作時存在滑差,其調(diào)速范圍為0~100%,當車輛需要在超高速行駛時,可加裝超高速擋(齒輪傳動變速)來實現(xiàn)增速。
磁力耦合器具有優(yōu)良的無級調(diào)速性能,且調(diào)速范圍寬廣,也可通過對磁力耦合器標定,人為標定幾個工況點,使無級調(diào)速變?yōu)橛屑壵{(diào)速。
磁力耦合器與齒輪傳動相配合可以實現(xiàn)一些特殊工況的變速,從而確保整個動力系統(tǒng)的安全可靠性。
具體實施方式
磁力機械變速器由磁力耦合器與倒退前進轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組合而成,可根據(jù)需要增加超高速擋、超低速擋和減速器等。
倒退前進轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、超高速擋、超低速擋等由齒輪傳動和換擋離合器等組成,可根據(jù)實際需要進行設(shè)計。
磁力耦合器可根據(jù)設(shè)計者的喜好和實際需要選用盤式或筒式磁力耦合器中的各種結(jié)構(gòu)類型,在選定磁力耦合器結(jié)構(gòu)后,進行動力匹配設(shè)計以及整個系統(tǒng)的布置設(shè)計和各部分傳動比的設(shè)計。
本人曾提出種類繁多的磁力耦合器,電動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié),均可應(yīng)用于磁力機械變速器,其中以517型、518型等極具代表性,可用于小型車輛。本人已提出或正待提出的磁力耦合器結(jié)構(gòu)方案均可在現(xiàn)在或以后從中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局檢索到。
磁力機械變速器是一項很重要的全新設(shè)計,它不僅會給汽車工業(yè)帶來質(zhì)的變化,同樣也 會給鐵路車輛、船舶工業(yè)、航空工業(yè)等存在動力傳動與調(diào)速的領(lǐng)域帶來變革機會。
此外,作為一項通用民用技術(shù),也可軍用。步兵戰(zhàn)車動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜而笨重,如采用磁力機械變速器,可有效簡化其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu),降低戰(zhàn)車整備質(zhì)量,增加戰(zhàn)車儲彈空間,降低戰(zhàn)車動力傳動系統(tǒng)的機械噪聲,節(jié)省燃料。
進一步,無論民用還是軍用,采用磁力機械變速器,對其發(fā)展無人駕駛技術(shù)都是一個巨大幫助。磁力機械變速器的應(yīng)用會使無人駕駛車輛的動力傳動控制程序變得簡單。
更進一步,對于其它需要變速的動力傳動系統(tǒng)也可采用磁力機械變速器,以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高其系統(tǒng)傳動效率。