一.发明名称 单向传力动能回收式车辆节能系统。
二.发明所属技术领域
本发明涉及车辆设计制造技术,特别是车辆传动系与液压储能制动装置的设计制造技术。
三.现有技术情况
现有车辆传动系制造技术中,虽然出现了动力单向传动装置,但由于考虑了要利用发动机进行辅助制动,除在个别汽车上采用外,一直没能得到推广应用。其主要原因是:如果车辆传动系设置了动力单向传动装置,就失去了发动机对车辆的制动作用,必然增加制动系的负担,对于摩擦损能式制动系来说,连续或频繁的制动是不合适的,甚至是危险的,而且,因消除发动机对车辆的制动所节省的车辆动能又必须由制动器摩擦而浪费掉,不能得到回收利用。因此,对于使用摩擦制动器的车辆,传动系中设置动力单向传动装置就显得没必要了。因此,现有车辆没能取消发动机的制动作用,而是仍然需要发动机进行辅助制动。这样,只要发动机转速小于传动系转速,发动机就对车辆做负功,在车辆运行的很多时间内,车辆发动机变成了车辆运动的“阻力机”,消耗了很多能量。
近年来,国内外对车辆液压储能制动装置有一些研究或设计,但由于没能回收因发动机对车辆的制动而浪费的车辆动能,使车辆动能回收数量有限,未充分发挥其节能作用,效果不够理想,加之装置较复杂等问题,一直没能得到推广应用。
由以上可知,单独使用此两项技术效果不佳。而现有技术却没能把它们组合起来,使它们的优越性均得不到充分发挥,也因此使它们均未能得到推广应用。
四.发明的目的
本发明使动力单向传动装置与液压储能制动装置相互配合。一方面彻底消除车辆发动机对车辆运行的阻碍作用,使车辆能够自动滑行;另一方面,需要稳定或减小车速时,能把车辆动能转化为液压能储存起来,加速时储存起来地液压能又转化为车辆动能。因此,本发明既能使车辆动能得到充分的利用,达到高效节能的目的,又能够使车辆自动滑行,减轻驾驶员劳动强度,延长有关部件寿命,提高车辆平均运行速度。
本发明使动力单向传动装置和液压储能制动装置相互支持、促进和补充,使两项技术都能在最大限度内发挥优越性,为此两项技术在汽车上的推广应用开辟新前景。
五.发明内容及最佳实施方式
(一)发明内容
本发明由看似独立,实则紧密配合的两部分组成。第一部分为动力单向传动装置,第二部分为液压储能制动装置。
第一部分的动力单向传动装置,可以选用或设计成机械式、电磁式或液体式的单向离合器或自动变速器。当发动机变为车辆运动的“阻力机”时,能够自动切断动力传递,使车辆自动滑行。
这部分装置的具体参数、结构和形状等可根据具体的车型需要进行具体的选型或设计制造。
第二部分的液压储能制动装置示意图如说明书附图1。
变量液压泵13通过常开离合器10与车辆分动器元件9连接,变量液压泵13的变量控制机构和常开离合器10的控制机构由制动脚踏板控制。当运行中的车辆需要制动时,脚踏制动踏板,常开离合器10接合,液压泵13就与车辆传动系连接,车辆通过传动系带动变量液压泵13工作,从而把压力油箱1中的液压油压入液压储能器3中,把车辆的动能转化为储能器3中的压力能,实现对车辆的制动。随着脚踏板下踏位移的不同,可以调节液压泵13的排量,实现对车辆制动缓急的调节;当需紧急制动时,继续下踏制动踏板,液压泵13和原行车制动装置共同起作用,实现紧急制动。
变量液压马达5通过单向离合器6与车辆分动器元件7连接,并且液压马达5的变量机构和二位二通阀4的控制机构由增设在驾驶室内的控制脚踏板控制(也可由发动机油门脚踏板控制)。当汽车起步或加速时,通过操作控制脚踏板,使二位二通阀4导通,液压储能器3中的液压油驱动液压马达5工作,实现对车辆驱动。随着控制踏板下踏位移的不同,可以使液压马达5变量,改变牵引力的大小。
在以上液压系统的工作状态中,手动阀12及16处于关闭状态,手动阀15处于开启状态。
考虑到循环中液压油的损耗,在液压回路中设计了补油回路。当需要给压力油箱1补油时,使手动阀12及16处于开启位置,手动阀15处于关闭位置,液压泵13就把无压油箱18中的液压油压入压力油箱1中。
在液压系统中,还有安全溢流阀8及14,单流阀2及11,精过滤器17等。
第二部分的液压储能制动装置也可以设计成附图2所示的形式。图2中,设计了一个液压换向阀19,通过对换向阀的操作,使变量液压泵13兼用作变量液压马达,从而省去了附图1中的4、5、6、7、11这些部件。附图2中其它序号的符号和附图1中同一序号的符号代表相同的意义。
各液压件的具体结构、参数及形式等要根据具体的车辆要求选型或设计制造。
第一部分的动力单向传动装置安装在第二部分动力分动位置前面的车辆传动系上。
(二).发明的最佳实施方式一
说明书中附图3为增设本发明的部分部件后的4×2驱动形式汽车传动系示意图。
附图3中,1为汽车前轮,13为汽车发动机,2为原有的常闭式离合器,3为增设的单向离合器,4为变速箱,12为增设的分动箱,9为汽车后轮,10为驱动桥,11为万向节。
分动箱12的输出轴一端通过常开离合器6与变量液压泵5连接,另一端通过单向离合器7与变量液压马达8连接。(若用附图2中所示形式,就可省去液压马达)。
所用的单向离合器以说明书附图4来说明。此单向离合器选用滚柱式,由爪轮1、套筒2、滚柱3及弹簧顶杆4等组成。爪轮1为主动轮并作顺时针回转时,滚柱3被摩擦力转动而滚向空隙的收缩部分,并楔紧在爪轮1和套筒2之间,使套筒2随爪轮1一同回转,离合器进入接合状态。但爪轮1为被动轮时,滚柱3即被滚到空隙的空敞部分,离合器即处于分离状态。实现动力的单向传动作用。
液压储能制动系统的其它液压元件在车辆上的安装位置,根据具体的车型进行设计。
(三).发明的最佳实施方式二
此实施方式最适用于附图2所示的液压储能制动装置。变量液压泵(兼用作变量液压马达)与车辆传动系的连接不是通过增设的分动箱实现,而是由改造后的车辆变速箱实现。即:在车辆变速箱上增加一根轴,轴的一端通过一齿轮与变速箱的输入轴齿轮啮合,另一端伸出变速箱外并通过常开离合器与变量液压泵(兼用作变量液压马达)相连,实现连接。
单向离合器结构和安装位置同最佳实施方式一。
其它液压件的安装位置视具体车辆进行设计。
六.发明与现有技术相比的积极效果
1.各种车辆若用本发明的技术,将使车辆动能得到充分利用,比现有技术节约燃料40-50%。
2.由于大量减少燃料燃烧,大大减少所排出的废气量,对保护环境有明显作用。
3.由于本发明能使车辆自动滑行,减少了变挡次数,降低了驾驶员的劳动强度,提高了有关部件的使用寿命。
4.提高车辆动力性能,使车辆起步加快,运行速度增加。