CN2906199Y - 一种串联式混合动力辅助动力单元用自动离合器 - Google Patents

Abstract

一种串联式混合动力辅助动力单元(APU)自动离合器，属于汽车用离合器相关技术领域。自动离合器高压气罐出口连接减压阀；常闭阀A，常开阀B，排气阀C依次相连；从减压阀出来的高压气体经过常闭阀A、常开阀B、排气阀C输入到离合器驱动活塞气缸中；推杆、拨叉、拨叉杆、分离轴承、膜片弹簧、摩擦片依次相连。高压气源经过减压阀、常闭电磁阀A、常开电磁阀B、排气电磁阀C驱动离合器驱动活塞，推杆通过拨叉、拨叉杆将力传递到分离轴承上，分离轴承通过前进与后退改变膜片弹簧的形变，实现离合器的快速脱开与缓慢接合。本实用新型机械结构简单可靠，可实现离合器快速脱开和缓慢接合，为APU的起停控制提供了可靠平台。

Description

一种串联式混合动力辅助动力单元用自动离合器

技术领域

一种串联式混合动力辅助动力单元(APU)自动离合器，涉及串联式混合动力***中发动机与发电机之间的离合器及连接，属于汽车用离合器相关技术领域。

背景技术

混合动力技术作为汽车领域一种新兴技术，已经越来越多地被运用到实际车辆中，其中串联式混合动力技术由于其适合于走走停停的城市工况而被广泛运用到城市客车的设计中。串联式混合动力***的核心是辅助动力单元(APU)，一般由一台发动机和一台发电机组成，发动机带动发电机输出交流电，经过整流之后和蓄电池一起为电动机提供能量，驱动车辆。

目前普遍采用的做法是发动机的输出轴和发电机的输入轴刚性连接，这样的布置最简单，但也带来了很大的问题。当车辆在城区拥堵道路上行走时，出于改善燃油经济性目的，APU***可能会经常停机以节省燃油。若发动机和发电机刚性连接，发动机将带着发电机起动，由于发电机的转动惯量很大(大约是发动机自身转动惯量的10倍)，因此会造成起动困难，并可能损坏起动机。

为此，申请人提出在发动机和发电机之间加装自动离合器的方案构型，每次发动机起动时都先脱开负载，可以有效地保护起动电机。在上述思想试验基础上进行了***设计、制作和测试，提出了一种串联式混合动力辅助动力单元用自动离合器，实现了相应的功能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能实现串联式混合动力***发动机和发电机接合与脱开的自动离合器，且要求结构简单，运行可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种串联式混合动力辅助动力单元用自动离合器，该自动离合器含有电动压气机、高压气罐、减压阀、常闭阀A、常开阀B、排气阀C、电子控制单元、离合器驱动活塞、预紧弹簧、推杆、拨叉、拨叉杆、分离轴承、膜片弹簧、摩擦片；

电动压气机与储气罐一起提供高压气源，储气罐的出口连接到减压阀上；

常闭阀A，常开阀B，排气阀C依次相连；从减压阀出来的高压气体经过常闭阀A、常开阀B、排气阀C输入到离合器驱动活塞气缸中；

常闭阀A，常开阀B，排气阀C与电子控制单元相连；

离合器驱动活塞气缸中有预紧弹簧和一进气口与气路相连；当气路连通时，高压气体进入气缸，活塞带动推杆运动，离合器脱开；当气路被切断，排气阀打开时，高压气体被排出，预紧弹簧使活塞回到初始位置，离合器接合；

传动装置推杆、拨叉、拨叉杆、分离轴承、膜片弹簧、摩擦片依次相连：离合器盖将摩擦片和膜片弹簧固定在发动机飞轮上，分离轴承顶在膜片弹簧分离指上，拨叉杆中间与分离轴承通过推杆相连，杆的一端为拨叉，与离合器驱动活塞的推杆铰连。

本实用新型在电子控制单元(ECU)控制下实现：打开常闭阀A，气路连通，离合器快速脱开；关闭常开阀B，气路被切断；用两种不同频率和占空比的PWM波控制排气阀C开闭，使驱动活塞气缸缓慢放气，离合器缓慢接合。放气过程中，短暂打开常开阀B向气缸充入少量气体，进一步减缓摩擦片与飞轮接合速度。

原理：高压气源经过减压阀、常闭电磁阀A、常开电磁阀B、排气电磁阀C与离合器驱动活塞相连，离合器驱动活塞的推杆通过拨叉、拨叉杆将力传递到分离轴承上，分离轴承通过前进与后退改变膜片弹簧的形变，使摩擦片与飞轮接合或脱开。通过三个电磁阀的开闭，控制离合器驱动活塞气缸的充气和放气，实现离合器的快速脱开与缓慢接合。常闭阀A最先打开使气缸快速充气；常开阀B关闭后，用两种不同频率和占空比的PWM波控制排气阀C开闭，使气缸缓慢放气；放气过程中，短暂打开常开阀B向气缸充入少量气体，减缓摩擦片与飞轮接合速度。

本实用新型的有益效果为：

1)机械结构简单可靠，无需复杂的机械构造即可实现自动离合功能。

2)通过控制三个电磁阀的动作，即可实现离合器快速脱开和缓慢接合。

3)为APU的起停控制提供了可靠平台，基本实现发动机的按需起停要求。

附图说明

图1为本实用新型***结构示意图。

图2为本实用新型***电路布置示意图。

图3为本实用新型控制信号时序图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型的具体结构和工作过程。

图1为本实用新型***结构示意图。如图1，整个自动离合器***包括机械连接和气路连接两部分。

当***不工作时，离合器驱动活塞推杆在预紧弹簧的作用下，顶住拨叉并通过拨叉杆将分离轴承顶到膜片弹簧分离指上，由于预紧弹簧的作用力不大，因此分离轴承只是与分离指紧密接合而不会使膜片弹簧变形。摩擦片在膜片弹簧的压紧力作用下与发动机飞轮紧密接合，与摩擦片相连的发电机输入轴因此与飞轮一起转动，发动机和发电机处于接合状态。

当***工作时，常闭阀A在驱动电路的作用下打开，高压气体从高压气罐经过减压阀、常闭阀A和常开阀B进入离合器驱动活塞的气缸，活塞在气体作用力下向外运动，带动推杆一起运动，推杆又通过拨叉、拨叉杆把力传给分离轴承，由于力非常大，超过了膜片弹簧的最大弹簧力，因此分离轴承可以推动膜片弹簧分离指，使得膜片弹簧变形。膜片弹簧将摩擦片拉离飞轮，使两者之间产生一定空隙，飞轮就不能带动后面的发电机输入轴转动，发动机与发电机脱离，发动机就可以空载起动。

当发动机起动以后，在保持常闭阀A打开的情况下，给常开阀B通电，使之关闭，则其前后管路中的气体被分隔开。此时给排气阀C一个PWM波控制信号，控制其通断的频率和每次打开的时间，就可以将离合器驱动活塞气缸中的气体缓慢排出。推杆缓慢后退，带动分离轴承缓慢后退，膜片弹簧缓慢恢复形变，摩擦片也就与飞轮缓慢接合上。当气缸中气体排尽的时候，推杆、分离轴承和摩擦片都回到初始位置，发动机和发电机再次处于接合状态。之后将常闭阀A和常开阀B断电，***回到不工作状态。

图2为本实用新型***电路布置示意图。如图2，常闭阀A、常开阀B和排气阀C都是开关阀，需要用24V直流电源驱动。从ECU出来的控制信号为12V，无法直接驱动这三个阀，又由于排气阀C通断频率会很高，不能采用传统继电器驱动，因此统一采用低边驱动电路控制这三个电磁阀。

图3为本实用新型控制信号时序图，***工作时电磁阀的通断情况如该时序图所示。

T₀时刻，发动机将要起动，控制信号1#变高，常闭阀A打开，气缸充气，离合器迅速脱开。

T₁时刻，发动机进入怠速工况，控制信号2#变高，常开阀B关闭，前后气路断开。

T₂时刻，控制信号3#输出一个占空比较大的信号，排气阀C不断打开，气缸快速放气，气压降低，分离轴承上的推力减小到小于膜片弹簧当前位置的弹簧力，并在膜片弹簧的作用下开始往回运动，摩擦片开始与飞轮接合。

T₃时刻，控制信号3#变低；控制信号2#变低，常开阀B再次打开，向气缸内充入少量高压气，使分离轴承上的推力与膜片弹簧的最大弹簧力相当，减缓摩擦片与飞轮接合的速度。

T₄时刻，控制信号2#变高，常开阀B关闭；控制信号3#输出一个占空比很小的信号，排气阀不断打开，气缸缓慢放气，气压降低，分离轴承上的推力缓慢减小，分离轴承在弹簧力的作用下缓慢后退，摩擦片与飞轮缓慢接合。

T₅时刻，离合器驱动活塞气缸中气压减小到常压，摩擦片与飞轮完全接合，控制信号3#变低；控制信号1#变低，常闭阀A关闭，高压气源与后面管道的连接被切断。

T₆时刻，控制信号2#变低，常开阀B打开，***恢复到T₀时刻前状态。

Claims (1)

1、串联式混合动力辅助动力单元用自动离合器，其特征在于，该自动离合器含有电动压气机、高压气罐、减压阀、常闭阀A、常开阀B、排气阀C、电子控制单元、离合器驱动活塞、预紧弹簧、推杆、拨叉、拨叉杆、分离轴承、膜片弹簧、摩擦片；

电动压气机与高压气罐一起提供高压气源，高压气罐的出口连接到减压阀上；

常闭阀A，常开阀B，排气阀C依次相连；从减压阀出来的高压气体经过常闭阀A、常开阀B、排气阀C输入到离合器驱动活塞气缸中；

常闭阀A，常开阀B，排气阀C与电子控制单元相连；

离合器驱动活塞气缸中有预紧弹簧和一进气口与气路相连；

离合器驱动活塞连接推杆，带动推杆运动；

推杆、拨叉、拨叉杆、分离轴承、膜片弹簧、摩擦片依次相连。