專利名稱：一種串聯(lián)式混合動力輔助動力單元用自動離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種串聯(lián)式混合動力輔助動力單元(APU)自動離合器，涉及串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中發(fā)動機與發(fā)電機之間的離合器及連接，屬于汽車用離合器相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混合動力技術(shù)作為汽車領(lǐng)域一種新興技術(shù)，已經(jīng)越來越多地被運用到實際車輛中，其中串聯(lián)式混合動力技術(shù)由于其適合于走走停停的城市工況而被廣泛運用到城市客車的設(shè)計中。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的核心是輔助動力單元(APU)，一般由一臺發(fā)動機和一臺發(fā)電機組成，發(fā)動機帶動發(fā)電機輸出交流電，經(jīng)過整流之后和蓄電池一起為電動機提供能量，驅(qū)動車輛。
目前普遍采用的做法是發(fā)動機的輸出軸和發(fā)電機的輸入軸剛性連接，這樣的布置最簡單，但也帶來了很大的問題。當車輛在城區(qū)擁堵道路上行走時，出于改善燃油經(jīng)濟性目的，APU系統(tǒng)可能會經(jīng)常停機以節(jié)省燃油。若發(fā)動機和發(fā)電機剛性連接，發(fā)動機將帶著發(fā)電機起動，由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)動慣量很大(大約是發(fā)動機自身轉(zhuǎn)動慣量的10倍)，因此會造成起動困難，并可能損壞起動機。
為此，申請人提出在發(fā)動機和發(fā)電機之間加裝自動離合器的方案構(gòu)型，每次發(fā)動機起動時都先脫開負載，可以有效地保護起動電機。在上述思想試驗基礎(chǔ)上進行了系統(tǒng)設(shè)計、制作和測試，提出了一種串聯(lián)式混合動力輔助動力單元用自動離合器，實現(xiàn)了相應的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能實現(xiàn)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)發(fā)動機和發(fā)電機接合與脫開的自動離合器，且要求結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種串聯(lián)式混合動力輔助動力單元用自動離合器，該自動離合器含有電動壓氣機、高壓氣罐、減壓閥、常閉閥A、常開閥B、排氣閥C、電子控制單元、離合器驅(qū)動活塞、預緊彈簧、推桿、撥叉、撥叉桿、分離軸承、膜片彈簧、摩擦片；電動壓氣機與儲氣罐一起提供高壓氣源，儲氣罐的出口連接到減壓閥上；常閉閥A，常開閥B，排氣閥C依次相連；從減壓閥出來的高壓氣體經(jīng)過常閉閥A、常開閥B、排氣閥C輸入到離合器驅(qū)動活塞氣缸中；常閉閥A，常開閥B，排氣閥C與電子控制單元相連；
離合器驅(qū)動活塞氣缸中有預緊彈簧和一進氣口與氣路相連；當氣路連通時，高壓氣體進入氣缸，活塞帶動推桿運動，離合器脫開；當氣路被切斷，排氣閥打開時，高壓氣體被排出，預緊彈簧使活塞回到初始位置，離合器接合；傳動裝置推桿、撥叉、撥叉桿、分離軸承、膜片彈簧、摩擦片依次相連離合器蓋將摩擦片和膜片彈簧固定在發(fā)動機飛輪上，分離軸承頂在膜片彈簧分離指上，撥叉桿中間與分離軸承通過推桿相連，桿的一端為撥叉，與離合器驅(qū)動活塞的推桿鉸連。
本實用新型在電子控制單元(ECU)控制下實現(xiàn)打開常閉閥A，氣路連通，離合器快速脫開；關(guān)閉常開閥B，氣路被切斷；用兩種不同頻率和占空比的PWM波控制排氣閥C開閉，使驅(qū)動活塞氣缸緩慢放氣，離合器緩慢接合。放氣過程中，短暫打開常開閥B向氣缸充入少量氣體，進一步減緩摩擦片與飛輪接合速度。
原理高壓氣源經(jīng)過減壓閥、常閉電磁閥A、常開電磁閥B、排氣電磁閥C與離合器驅(qū)動活塞相連，離合器驅(qū)動活塞的推桿通過撥叉、撥叉桿將力傳遞到分離軸承上，分離軸承通過前進與后退改變膜片彈簧的形變，使摩擦片與飛輪接合或脫開。通過三個電磁閥的開閉，控制離合器驅(qū)動活塞氣缸的充氣和放氣，實現(xiàn)離合器的快速脫開與緩慢接合。常閉閥A最先打開使氣缸快速充氣；常開閥B關(guān)閉后，用兩種不同頻率和占空比的PWM波控制排氣閥C開閉，使氣缸緩慢放氣；放氣過程中，短暫打開常開閥B向氣缸充入少量氣體，減緩摩擦片與飛輪接合速度。
本實用新型的有益效果為1)機械結(jié)構(gòu)簡單可靠，無需復雜的機械構(gòu)造即可實現(xiàn)自動離合功能。
2)通過控制三個電磁閥的動作，即可實現(xiàn)離合器快速脫開和緩慢接合。
3)為APU的起停控制提供了可靠平臺，基本實現(xiàn)發(fā)動機的按需起停要求。


圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型系統(tǒng)電路布置示意圖。
圖3為本實用新型控制信號時序圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細介紹本實用新型的具體結(jié)構(gòu)和工作過程。
圖1為本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1，整個自動離合器系統(tǒng)包括機械連接和氣路連接兩部分。
當系統(tǒng)不工作時，離合器驅(qū)動活塞推桿在預緊彈簧的作用下，頂住撥叉并通過撥叉桿將分離軸承頂?shù)侥て瑥椈煞蛛x指上，由于預緊彈簧的作用力不大，因此分離軸承只是與分離指緊密接合而不會使膜片彈簧變形。摩擦片在膜片彈簧的壓緊力作用下與發(fā)動機飛輪緊密接合，與摩擦片相連的發(fā)電機輸入軸因此與飛輪一起轉(zhuǎn)動，發(fā)動機和發(fā)電機處于接合狀態(tài)。
當系統(tǒng)工作時，常閉閥A在驅(qū)動電路的作用下打開，高壓氣體從高壓氣罐經(jīng)過減壓閥、常閉閥A和常開閥B進入離合器驅(qū)動活塞的氣缸，活塞在氣體作用力下向外運動，帶動推桿一起運動，推桿又通過撥叉、撥叉桿把力傳給分離軸承，由于力非常大，超過了膜片彈簧的最大彈簧力，因此分離軸承可以推動膜片彈簧分離指，使得膜片彈簧變形。膜片彈簧將摩擦片拉離飛輪，使兩者之間產(chǎn)生一定空隙，飛輪就不能帶動后面的發(fā)電機輸入軸轉(zhuǎn)動，發(fā)動機與發(fā)電機脫離，發(fā)動機就可以空載起動。
當發(fā)動機起動以后，在保持常閉閥A打開的情況下，給常開閥B通電，使之關(guān)閉，則其前后管路中的氣體被分隔開。此時給排氣閥C一個PWM波控制信號，控制其通斷的頻率和每次打開的時間，就可以將離合器驅(qū)動活塞氣缸中的氣體緩慢排出。推桿緩慢后退，帶動分離軸承緩慢后退，膜片彈簧緩慢恢復形變，摩擦片也就與飛輪緩慢接合上。當氣缸中氣體排盡的時候，推桿、分離軸承和摩擦片都回到初始位置，發(fā)動機和發(fā)電機再次處于接合狀態(tài)。之后將常閉閥A和常開閥B斷電，系統(tǒng)回到不工作狀態(tài)。
圖2為本實用新型系統(tǒng)電路布置示意圖。如圖2，常閉閥A、常開閥B和排氣閥C都是開關(guān)閥，需要用24V直流電源驅(qū)動。從ECU出來的控制信號為12V，無法直接驅(qū)動這三個閥，又由于排氣閥C通斷頻率會很高，不能采用傳統(tǒng)繼電器驅(qū)動，因此統(tǒng)一采用低邊驅(qū)動電路控制這三個電磁閥。
圖3為本實用新型控制信號時序圖，系統(tǒng)工作時電磁閥的通斷情況如該時序圖所示。
T0時刻，發(fā)動機將要起動，控制信號1#變高，常閉閥A打開，氣缸充氣，離合器迅速脫開。
T1時刻，發(fā)動機進入怠速工況，控制信號2#變高，常開閥B關(guān)閉，前后氣路斷開。
T2時刻，控制信號3#輸出一個占空比較大的信號，排氣閥C不斷打開，氣缸快速放氣，氣壓降低，分離軸承上的推力減小到小于膜片彈簧當前位置的彈簧力，并在膜片彈簧的作用下開始往回運動，摩擦片開始與飛輪接合。
T3時刻，控制信號3#變低；控制信號2#變低，常開閥B再次打開，向氣缸內(nèi)充入少量高壓氣，使分離軸承上的推力與膜片彈簧的最大彈簧力相當，減緩摩擦片與飛輪接合的速度。
T4時刻，控制信號2#變高，常開閥B關(guān)閉；控制信號3#輸出一個占空比很小的信號，排氣閥不斷打開，氣缸緩慢放氣，氣壓降低，分離軸承上的推力緩慢減小，分離軸承在彈簧力的作用下緩慢后退，摩擦片與飛輪緩慢接合。
T5時刻，離合器驅(qū)動活塞氣缸中氣壓減小到常壓，摩擦片與飛輪完全接合，控制信號3#變低；控制信號1#變低，常閉閥A關(guān)閉，高壓氣源與后面管道的連接被切斷。
T6時刻，控制信號2#變低，常開閥B打開，系統(tǒng)恢復到T0時刻前狀態(tài)。
權(quán)利要求1.串聯(lián)式混合動力輔助動力單元用自動離合器，其特征在于，該自動離合器含有電動壓氣機、高壓氣罐、減壓閥、常閉閥A、常開閥B、排氣閥C、電子控制單元、離合器驅(qū)動活塞、預緊彈簧、推桿、撥叉、撥叉桿、分離軸承、膜片彈簧、摩擦片；電動壓氣機與高壓氣罐一起提供高壓氣源，高壓氣罐的出口連接到減壓閥上；常閉閥A，常開閥B，排氣閥C依次相連；從減壓閥出來的高壓氣體經(jīng)過常閉閥A、常開閥B、排氣閥C輸入到離合器驅(qū)動活塞氣缸中；常閉閥A，常開閥B，排氣閥C與電子控制單元相連；離合器驅(qū)動活塞氣缸中有預緊彈簧和一進氣口與氣路相連；離合器驅(qū)動活塞連接推桿，帶動推桿運動；推桿、撥叉、撥叉桿、分離軸承、膜片彈簧、摩擦片依次相連。
專利摘要一種串聯(lián)式混合動力輔助動力單元(APU)自動離合器，屬于汽車用離合器相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。自動離合器高壓氣罐出口連接減壓閥；常閉閥A，常開閥B，排氣閥C依次相連；從減壓閥出來的高壓氣體經(jīng)過常閉閥A、常開閥B、排氣閥C輸入到離合器驅(qū)動活塞氣缸中；推桿、撥叉、撥叉桿、分離軸承、膜片彈簧、摩擦片依次相連。高壓氣源經(jīng)過減壓閥、常閉電磁閥A、常開電磁閥B、排氣電磁閥C驅(qū)動離合器驅(qū)動活塞，推桿通過撥叉、撥叉桿將力傳遞到分離軸承上，分離軸承通過前進與后退改變膜片彈簧的形變，實現(xiàn)離合器的快速脫開與緩慢接合。本實用新型機械結(jié)構(gòu)簡單可靠，可實現(xiàn)離合器快速脫開和緩慢接合，為APU的起?？刂铺峁┝丝煽科脚_。
文檔編號F16D48/06GK2906199SQ20062002302
公開日2007年5月30日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者楊福源, 歐陽明高, 韓強, 楊雨平, 何樺, 楊學青 申請人:清華大學