大功率電控離合方法及裝置的製作方法

2023-05-25 03:40:51

專利名稱：大功率電控離合方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械傳動技術領域，特別是汽車、工程機械、工具機等需要自動接合與切斷動力傳遞的大功率電控離合方法及裝置。
背景技術：
對於動力傳遞，尤其是大功率動力傳遞的場合，動力的接合與切斷控制是必不可少的，甚至是非常頻繁的。當前，市場上普遍使用動力接合與切斷控制裝置主要有摩擦片式機械離合器和電磁離合器兩種。汽車上發動機的動力傳遞基本上使用普通摩擦片式機械離合器，僅在空調壓縮機、散熱器風扇等小功率場合使用電磁離合器。但是，機械離合器難以實現自動控制；而電磁離合器由於受到材料、產生壓緊力的電磁線圈功率、安裝工藝等方面的限制，當前市場上使用的電磁離合器普遍都存在傳遞功率較小的缺陷。當前電磁離合器主要用於工具機、紡織機械等運行工況相對穩定、傳遞功率較低的場合，其傳遞功率一般在10kw以下。對電磁離合器，還存在傳遞扭矩增大時，則許用轉速下降，許用轉速升高，則傳遞的扭矩下降的問題。因此，目前市場上可獲取的電磁離合器不能滿足汽車這種工況變化複雜、傳遞的扭矩和轉速均較高的場合，同時，也未見相關的技術文獻報導。

發明內容
本發明的目的旨在克服上述現有技術的缺陷，提出一種應用小功率的電磁離合器實現大功率的動力接合與切斷方法及裝置，可用於象汽車等動力傳遞工況變化複雜、傳遞的扭矩較大、轉速均較高的場合。
本發明應用小功率的電磁離合器實現大功率的動力接合與切斷方法的目的是這樣實現的動力的接合動力輸入齒輪分流箱後，從齒輪分流箱1將輸入動力分為兩路，一路通過聯接軸2直接輸入行星齒輪機構4，另一路通過電磁離合器5的接合，將動力通過聯接軸3輸入行星齒輪機構4；輸入行星齒輪機構4的兩路動力經行星齒輪機構4匯流後輸出。
動力的切斷動力輸入齒輪分流箱後，從齒輪分流箱1將輸入動力分為兩路，一路通過聯接軸2輸入行星齒輪機構4，另一路經過處於斷開狀態的電磁離合器5，沒有動力經過聯接軸3輸出，行星齒輪機構4沒有動力輸出。整個動力輸入與輸出之間的動力切斷。
對於本發明應用小功率的電磁離合器實現大功率的動力接合與切斷的裝置來說，上述技術問題是這樣解決的所述裝置包括齒輪分流箱1、行星齒輪機構4和電磁離合器5；所述齒輪分流箱1通過聯接軸2與行星齒輪機構4的齒圈相配合；齒輪分流箱1還通過電磁離合器5控制動力接合和切斷的另一聯接軸3與行星齒輪機構4的太陽輪相配合。
工作原理本發明可用小功率的電磁離合器實現大功率的動力接合與切斷，其原理在於通過一聯接軸分流了大部分動力，因此，通過電磁離合器控制動力接合與斷開的連接軸傳輸的動力僅為輸入動力的一小部分。理論依據如下可設原動力輸出功率為P1，輸出轉速為n1，輸出扭矩為T1；驅動對象連接端的功率為Pj，轉速為nj，扭矩為Tj；齒輪分流箱1通過聯接軸2將動力直接傳送到行星齒輪機構的功率為Pq，轉速為nq，扭矩為Tq；齒輪分流箱1通過由一電磁離合器5控制其接合和切斷的聯接軸3將動力傳送到行星齒輪機構4的太陽輪功率為Pt，轉速為nt，扭矩為Tt；
Z1-與聯接軸3上齒輪嚙合的齒輪分流箱中的主動齒輪；Z2-與Z1嚙合的聯接軸3上的齒輪；Z3-與行星齒輪機構上齒輪嚙合的聯接軸2上的齒輪；Z4-與Z3及行星齒輪機構4上齒圈嚙合的齒輪；i21-Z2與Z1之間的速比；i43-Z4與Z3之間的速比；i-Z4與Z1之間的速比；n1，n2，n3，n4-分別為齒輪Z1、Z2、Z3、Z4的轉速；nt、nq-分別為行星齒輪機構4上太陽輪與齒圈的轉速；k-行星排的特性參數，即齒圈與太陽輪的齒數比；最優行星排情況下的最優離合器有關參數確定如下；1、計算電磁離合器5分路的功率與原動力輸入功率的比值；根據前面的參數定義有i21=n1n2---(1)]]>i43=n3n4---(2)]]>i=i43i21---(3)]]>nt＝i21*n1(4)nq＝i43*n1(5)nq＝i*nt(6)根據機械原理中行星機構的扭矩及功率計算公式，有k=TqTt,T1=(1+k)Tt---(7)]]>
PtP1=11+k*i---(8)]]>根據公式(8)，電磁離合器5分流迴路的功率大小與行星排特性參數k和傳動比i有關，其關係為二者的乘積越大，電磁離合器5分流迴路的功率比例越小。
2、計算電磁離合器5分路的轉速與輸出動力轉速的比值由機械原理中行星機構三元件的轉速計算公式，有nt+k*nq＝(1+k)nj(9)將(6)式代入(9)式，有nt(1+k*i)＝(1+k)nj(10)根據公式(10)，電磁離合器5分路的轉速大小與行星排特性參數k和k與i乘積有關，並且i越大，分流迴路的轉速越小。一般情況下，i取值大於1。k越大，分流迴路的轉速越小。
3、計算電磁離合器5分路動力的扭矩與輸出動力扭矩的比值關係電磁離合器5分路的扭矩與輸出動力扭矩的比值關係就是k的比值關係問題，由機械原理中行星機構三元件的轉速計算公式，有T1＝(1+k)Tt(11)Tj＝(1+k)Tt(12)從上面兩個表達式可以看出扭矩關係與k有關，因為T1或Tj的值相對固定，因此，k越大，電磁離合器5分路傳遞的扭矩也越小。
上面關於電磁離合器5分路三個動力參數的分析，可知參數K值越大，電磁離合器5分路輸出的功率越小、轉速越低、傳遞的扭矩越小。通過取一定的k值，可實現本發明的目的。
本發明的優點1、通過小功率的電磁離合器，即可實現大功率的動力接合與切斷；
2、由於採用了電磁離合器，所以易於實現自動控制；3、本發明涉及的齒輪分流箱、聯接軸、行星齒輪機構以及電磁離合器的主要零部件，均為市場上可以買到的現成產品，整個裝置易於實現。


圖1是大功率電控離合裝置的結構示意圖。
圖2是大功率電控離合裝置連接方式示意圖實施例1下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不限於此。
原動力為大功率的發動機，驅動對象為一臺發電機。
大功率電控離合裝置由行星齒輪機構4、齒輪分流箱1、電磁離合器5構成。所述行星齒輪機構4為2自由度為單行星排的行星齒輪機構，齒輪分流箱1為一對定軸齒輪嚙合構成，電磁離合器5為單片或者多片式電磁離合器5。齒輪分流箱1通過聯接軸2與行星齒輪機構4的齒圈相配合；齒輪分流箱1還通過電磁離合器5控制動力接合和切斷的另一聯接軸3與行星齒輪機構4的太陽輪相配合。
根據上面關於電磁離合器5分路三個動力參數的分析，可以看出參數k值越大，電磁離合器5分路傳輸的功率越小、轉速越低、扭矩越小。下面就現實中普遍應用的離合器的情形，通過功率、轉速、扭矩三個參數的計算，確定本實施例中電磁離合器5的選擇1、功率的確定一般來說，行星機構的特性參數k的取值在2～4較好，取k＝4，根據公式(8)，電磁離合器5分路分流功率比值與齒輪嚙合比i的成負相關關係。
由上述分析，取k＝4，i＝2這組參數進行分析，離合器分流功率迴路的功率佔總傳遞功率的比值為0.1111，相當於1/9。可見所需的離合器的傳遞功率不大。設傳遞的功率為50kw，則電磁離合器55傳遞的功率僅需要5.556kw。
2、轉速的確定原動力最高轉速為2011rpm。
由前述可知，i＝2，k＝4，根據一般情況，可取i21＝1.4，由於一般的電磁離合器5許用轉速為1500～2000rpm，所以為了滿足使用要求，採用減速增扭來匹配電磁離合器5轉速。取i43＝2.8，根據公式(10)，電磁離合器5分路傳遞功率的過程中，其轉速最高為1800rpm。
3、扭矩的確定已知原動力輸出的最大扭矩為280N.m，根據公式(11)，離合器分路傳遞的扭矩最大值為58N.m。
根據上述計算，要進行50kw、280N.m轉速為2011rpm的原動力傳遞，只需選擇功率為10kw、轉速為1800rpm、傳遞扭矩為58N.m的DLD6-60型電磁離合器5，其安全係數為1.37。如果選擇DLD6-80的話，安全係數可達2.76。該裝置完全可以用於輕型轎車發動機的動力傳遞。
實施例2進行100kw、560N.m轉速為2011rpm的原動力傳遞。大功率電控離合裝置中齒輪分流箱1和行星齒輪機構4同實施例1。電磁離合器5選擇如下根據實施例1的分析過程，只需選擇功率為15kw、轉速為1800rpm、傳遞扭矩為120N.m的DLD6-120型電磁離合器55，其安全係數為1.35，如果選擇DLD6-160的話，安全係數可達1.79，完全可以滿足中型轎車發動機動力傳遞的使用要求。
通過以上分析可知，只選擇一個能傳遞較小功率、較低轉速、較小扭矩的電磁離合器，即可滿足對大功率、高轉速、大扭矩的動力的切斷與接合控制，並且易於實現自動控制。
權利要求
1.一種大功率電控離合方法，其特徵在於通過下述方式實現動力的接合從齒輪分流箱(1)將輸入動力分為兩路，一路通過聯接軸(2)輸入行星齒輪機構(4)；另一路通過電磁離合器(5)接合，將動力通過聯接軸(3)輸入行星齒輪機構(4)；輸入行星齒輪機構(4)的兩路動力經行星齒輪機構(4)匯流後輸出；通過下述方式實現動力的切斷從齒輪分流箱(1)將輸入動力分為兩路，一路通過聯接軸(2)輸入行星齒輪機構(4)；另一路動力不能通過處於斷開狀態電磁離合器(5)，沒有動力經過聯接軸(3)輸出，行星齒輪機構(4)不能實現匯流，沒有動力輸出。
2.一種大功率電控離合裝置，其特徵在於所述裝置包括齒輪分流箱(1)、聯接軸(2、3)、行星齒輪機構(4)和電磁離合器(5)；所述齒輪分流箱(1)通過聯接軸(2)與行星齒輪機構(4)的齒圈相配合；齒輪分流箱(1)還通過電磁離合器(5)控制動力的接合和切斷的聯接軸(3)與行星齒輪機構(4)的太陽輪相配合。
3.根據權利要求2所述的一種大功率電控離合裝置，其特徵在於所述行星齒輪機構(4)為單行星排的行星齒輪機構。
4.根據權利要求2或3所述的一種大功率電控離合裝置，其特徵在於所述行所述齒輪分流箱(1)為由一對定軸齒輪嚙合構成。
5.根據權利要求4所述的一種大功率電控離合裝置，其特徵在於所述電磁離合器(5)為單片或者多片式常規電磁離合器。
全文摘要
本發明涉及機械傳動技術領域，特別是汽車、工程機械、工具機等需要自動接合與切斷動力傳遞的大功率電控離合方法及裝置。利用齒輪分流箱(1)將輸入動力分為兩路，一路經聯接軸(2)直接輸入行星齒輪機構(4)，另一路動力通過電磁離合器(5)的接合與斷開，將動力通過另一聯接軸(3)傳遞，只有電磁離合器(5)接合，兩路動力都輸入行星齒輪機構(4)，動力才能經行星齒輪機構(4)匯流後輸出。該裝置採用小功率的電磁離合器，即可實現大功率的動力接合與切斷，並易於實現自動控制。
文檔編號F16D27/00GK1648496SQ20041007723
公開日2005年8月3日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者羅玉濤, 黃向東 申請人:華南理工大學