專利名稱：離合式飛輪變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種在車輛中使用的自備式能量存儲和恢復系統(tǒng)(ESRS)設(shè)備，具體涉及一種包括高速飛輪，即例如在申請人的GB2449117號專利中公開的能以大于每分鐘20，000轉(zhuǎn)的速度運行的飛輪的ESRS設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前已知的機械ESRS設(shè)備包括無級變速器(CVT)以在飛輪和車輛之間傳遞轉(zhuǎn)矩?；贑VT的ESRS設(shè)備中的轉(zhuǎn)矩傳遞的效率取決于功率，且僅在高功率水平時展示高效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機械ESRS設(shè)備，其比現(xiàn)有技術(shù)實施例更小、更輕且便宜，而且例如其可被有效地安裝到比迄今可能存在的車輛功率小且更輕的車輛。因此，第一方面，本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求I所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備。第二方面，本發(fā)明提供一種車輛，包括傳動軸，其中根據(jù)本發(fā)明第一方面的ESRS設(shè)備被安裝聯(lián)接到該傳動軸。本發(fā)明的優(yōu)點在于，多個可用傳動比與離合器打滑的能力相結(jié)合，提供與現(xiàn)有技術(shù)實施例的CVT的高度接近，因此導致例如大約65%的高的往復效率，但是節(jié)省重量和費用。而且，該設(shè)備能從一個離合器平穩(wěn)地改變到另一個離合器，因此消除轉(zhuǎn)矩不連續(xù)的可能性。本發(fā)明的另一優(yōu)點在于該設(shè)備能變更改進到現(xiàn)有車輛上。而且，通過基于離合器的變速器的轉(zhuǎn)矩傳遞的效率與被傳遞的功率完全無關(guān)。該設(shè)備在無轉(zhuǎn)矩中斷的情況下允許從一個齒輪到另一個齒輪的無縫傳遞，還不需要變速機構(gòu)。而且，在每個離合器上打滑的持續(xù)期間維持在短的持續(xù)期間，由此導致更簡單
的熱管理。優(yōu)選地，多個離合器為濕式多片離合器，其中冷卻油流被供應(yīng)到每個離合器的中心。離合器的溫度由此可維持在可接受的水平，由此延長離合器的壽命。優(yōu)選地，當齒輪齒脫離嚙合時，通過噴射器供給潤滑劑，由此控制齒輪齒的溫度，否則由于飛輪的高運轉(zhuǎn)速度將導致齒輪齒的溫度較高，并還確保良好的潤滑。優(yōu)選地，每個齒輪與齒輪中的對應(yīng)的一個同軸定位，且各個離合器為位于相應(yīng)的齒輪之間的同軸安裝的濕式多片離合器。優(yōu)選地，ESRS設(shè)備的重量小于20kg，由此使其中安裝有該ESRS設(shè)備的車輛的效率最優(yōu)化。第二方面，本發(fā)明提供一種車輛，包括變速器輸入軸，其中根據(jù)本發(fā)明第一方面的能量存儲和恢復設(shè)備被聯(lián)接到該軸。


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現(xiàn)在將通過示例方式并參照相應(yīng)附圖描述本發(fā)明的實施例，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明的ESRS設(shè)備的前視圖；圖2為圖I的ESRS設(shè)備的等角透視圖；圖3為通過圖I的截面A-A的剖視圖；圖4為圖I的離合器的潤滑系統(tǒng)的前視圖；圖5為通過圖4的截面A-A的剖視圖；以及
圖6為圖4的潤滑系統(tǒng)的噴射器的剖視圖。
具體實施例方式參照圖I至圖3，本發(fā)明包括能量存儲和恢復系統(tǒng)(ESRS)設(shè)備2。該設(shè)備2包括飛輪4、第一齒輪組6、第二齒輪組8、多個濕式多片離合器10、12、14和離合器軸34、36、38。 第一齒輪組6通過安裝在飛輪側(cè)的第一空轉(zhuǎn)齒輪100始終嚙合輸入軸16，第二齒輪組8通過安裝在車輛側(cè)的第二空轉(zhuǎn)齒輪102始終嚙合輸出軸17。該設(shè)備通常被聯(lián)接到車輛發(fā)動機與車輛變速器之間的轉(zhuǎn)矩路徑。飛輪4的輸出軸24連接到第一齒輪組6的輸入軸16，第二齒輪組8的輸出軸17被設(shè)置用于聯(lián)接到車輛自身的齒輪箱的輸入軸(未圖示)。將理解，ESRS設(shè)備的本質(zhì)，能量流入并輸出飛輪，由此關(guān)于設(shè)備的術(shù)語輸入和輸出的使用根據(jù)操作模式(即，能量被存儲在飛輪中或從飛輪釋放)在大多數(shù)情況下可以顛倒。第一齒輪組6被定位為鄰近飛輪，第二齒輪組8遠離飛輪，離合器10、12、14如下所述位于在第一齒輪組6與第二齒輪組8之間。第一齒輪組包括彼此永久嚙合的三個齒輪18、20、22 (22位于圖3的后部，因此未示出)，第二齒輪組也包括彼此永久嚙合的三個齒輪19、21、23。每個齒輪組6、8中的一個齒輪位于每個離合器10、12、14的任一側(cè)，使得每組的每個齒輪具有專用離合器，S卩，在每個離合器軸上安裝有第一齒輪組6之一、離合器10、12、14之一和第二齒輪組8之一。齒輪18,20,22中的每個與齒輪19、21、23中對應(yīng)的一個同軸定位，并且各個離合器10、12、14為位于相應(yīng)的齒輪之間的同軸安裝的濕式多片離合器。離合器IO、12、14通常為打開的、傳統(tǒng)的濕式多片包括第一片組28和第二片組30。每個離合器10、12、14分別通過與每個離合器10、12、14關(guān)聯(lián)的致動器40、42、44而可單獨地致動(致動器44位于圖3的后部，因而未示出)。致動器40、42或44通過包括軸承52的加載路徑將離合器片28、30推動到一起，因此，致動器40、42、44不需要旋轉(zhuǎn)。致動器40、42、44在離合器片28、30上產(chǎn)生法向力，從而增加離合器10、12或14中的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)的方程式為F= μ XN(F=在平均摩擦半徑處的摩擦力，μ =離合器片的摩擦系數(shù),N=由致動器提供的法向力)。作用在平均摩擦半徑處的摩擦力F提供離合器10、12或14的摩擦轉(zhuǎn)矩。 在飛輪4將能量傳遞到車輛變速器的情況下，離合器10、12或14的飛輪側(cè)46具有高于車輛側(cè)48的旋轉(zhuǎn)速度。由來自致動器40、42或44的壓力關(guān)閉離合器10、12或14導致能量在等于摩擦轉(zhuǎn)矩乘以離合器10、12或14的飛輪側(cè)46的速度的功率(Watts=NmXRad/sec)下?lián)p失。到達車輛處的功率等于摩擦轉(zhuǎn)矩乘以離合器的車輛側(cè)的速度。因離合器發(fā)熱而損失的功率為摩擦轉(zhuǎn)矩乘以離合器10、12或14兩側(cè)的轉(zhuǎn)速差。因此，效率僅為離合器兩側(cè)的速度差的函數(shù)，而不是能量傳遞率的函數(shù)。當離合器10、12或14之一被致動時，轉(zhuǎn)矩路徑通過第一齒輪組6沿著與被致動的離合器10、12或14關(guān)聯(lián)的離合器軸34、36或38并通過第二齒輪組8被重新引導。在設(shè)備2的正常操作中，一個離合器10、12、14通常打滑以提供從飛輪4到車輛變速器的轉(zhuǎn)矩傳遞，反之亦然。當所選擇的離合器兩側(cè)的速度降低到接近零時，通過將壓力施加到新的離合器并將壓力從當前離合器移除而以平穩(wěn)方式選擇下一個最接近的比率。由于每個齒輪18、20、22具有對應(yīng)的離合器,從一個齒輪到另一個齒輪的無縫傳遞被實現(xiàn)，而沒有轉(zhuǎn)矩中斷。而且每個離合器10、12、14上的打滑時間僅維持短時間。致動器壓力可取決于(典型地成比例于)車輛的制動或加速轉(zhuǎn)矩以提供相關(guān)離合器的受控打滑 并還可降低液壓泵的附加損失。因為離合器10、12、14可單獨致動，因此，多個離合器可同時致動。多個離合器的致動可促使每個致動的離合器打滑，由此控制傳送到飛輪的能量的量以避免超速狀況或降低飛輪4的速度。能量作為熱量在離合器中提取的冷卻潤滑劑中消散。該操作模式具有通過主變速器提供額外車輛制動的效果，從而例如有助于維持與能量被增加到飛輪的模式相似的制動平衡。在這種實施例中，設(shè)備2能以三種傳動比運行，雖然也能提供其他數(shù)量的傳動比。因此，可用速度的總數(shù)為三乘以在主車輛變速器中可用的速度的數(shù)量，即五速車輛變速器將導致在車輪與設(shè)備飛輪之間產(chǎn)生的總共15種可用的速度，六速變速器導致18種總速度，七速變速器導致21種總速度。因此，通過同時控制或讀取車輛的變速器控制模塊(TCM)以選擇主變速器中的合適齒輪，并通過控制設(shè)備2的傳動比，為了最佳效率離合器10、12、14中必要的打滑可被最小化。然后可選擇總比率以在能量存儲模式期間存儲飛輪中的能量(通過選擇傳動比將其加速)，或在能量恢復模式期間通過將飛輪通過設(shè)備的齒輪加載到車輛的主變速器輸入軸而逐漸使飛輪降速而提取能量。雖然通過合適的控制策略離合器打滑被最小，但是濕式離合器被用于允許從離合器很好地提取熱量。設(shè)備2包括離合器潤滑和冷卻系統(tǒng)60，用于將冷卻油流供給到每個離合器10、12、14的中心以控制離合器溫度。離合器潤滑系統(tǒng)的實施例在圖4和圖5中例示。油通過每個離合器軸34、36、38的中心孔62被供給，并當離合器軸34、36、38旋轉(zhuǎn)時以均勻的方式通過孔64被分配。通道66允許油進入離合器片28、30的空隙。而且，離合器的每側(cè)通常旋轉(zhuǎn)(一側(cè)具有飛輪，另一側(cè)具有車輛變速器輸入軸)，從而有助于分配冷卻潤滑劑。設(shè)備2還包括齒輪潤滑系統(tǒng)70，如圖6中例示。齒輪潤滑系統(tǒng)包括噴射器72和74，當齒輪齒76脫離嚙合時，噴射器72和74將油瞄準齒輪齒76。由于飛輪的高運轉(zhuǎn)速度引起齒輪內(nèi)的高溫度，所以齒輪齒通過潤滑器的溫度控制是特別重要的。
權(quán)利要求
1.一種能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，包括齒輪箱，其中所述齒輪箱包括第一齒輪組和第二齒輪組，該第一齒輪組包括通過安裝在飛輪側(cè)軸上的第一空轉(zhuǎn)齒輪而彼此永久嚙合的齒輪，該第二齒輪組包括通過安裝在車輛側(cè)軸上的第二空轉(zhuǎn)齒輪而彼此永久嚙合的齒輪，并且其中所述第一齒輪組中的每個齒輪對應(yīng)于所述第二齒輪組中的單個齒輪，并被單個專用離合器連續(xù)地分離， 其中所述飛輪側(cè)軸能聯(lián)接到被設(shè)置用于能量存儲的飛輪，所述車輛側(cè)軸能聯(lián)接到常規(guī)的車輛變速器，并且其中每個離合器具有第一側(cè)和第二側(cè)，其中每個離合器的所述第一側(cè)被連接到所述第一齒輪組并被設(shè)置為與所述第一齒輪組旋轉(zhuǎn)，并且其中每個離合器的所述第二側(cè)被連接到所述第二齒輪組并被設(shè)置為與所述第二齒輪組旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，其中所述離合器為濕式多片離合器。
3.一種能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，其中潤滑劑被供應(yīng)到每個離合器的中心。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，其中當齒輪齒與所述第一空轉(zhuǎn)齒輪或所述第二空轉(zhuǎn)齒輪脫離嚙合時，潤滑劑通過噴射器被供給到該齒輪齒。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，其中所述第一齒輪組中的每個齒輪與其專用離合器并與所述第二齒輪組中的對應(yīng)的齒輪被同軸定位。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備，其中所述設(shè)備被聯(lián)接到用于能量存儲的飛輪，并且其中所述設(shè)備與所述飛輪具有小于20kg的組合重量。
7.一種包括變速器輸入軸的車輛，其中根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備被聯(lián)接到所述車輛變速器輸入軸。
8.—種基本如以上描述并參照附圖的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備。
9.一種基本如以上描述并參照附圖的車輛。
全文摘要
一種用于車輛的能量存儲和恢復系統(tǒng)設(shè)備(2)，包括飛輪(4)、第一齒輪組和第二齒輪組(4；6)和多個濕式多片離合器(10,12,14)，其中每個齒輪組(4；6)之一沿離合器軸(34,36,38)與離合器(10,12,14)之一同軸設(shè)置，并且其中設(shè)備(2)被聯(lián)接到車輛變速器，從而離合器的致動通過齒輪重新引導轉(zhuǎn)矩路徑，由此能夠?qū)崿F(xiàn)多種傳動比并因此實現(xiàn)多種速度。
文檔編號F16F15/30GK102762890SQ201080060557
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者道格拉斯·克羅斯 申請人:飛輪汽車制造有限公司