專(zhuān)利名稱(chēng)：混合動(dòng)力自行車(chē)電磁離合器慣性起動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力自行車(chē)電磁離合器慣性起動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在中國(guó)，自行車(chē)是大眾主要的短途交通工具。90年代燃油型助動(dòng)車(chē)曾經(jīng)風(fēng)行一時(shí)，但因燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是二沖程燃油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣污染排放嚴(yán)重、噪音大，目前受到大中城市的普遍排斥，已逐漸被禁止行駛。隨著環(huán)保要求的提高，燃油車(chē)的改進(jìn)雖也正在進(jìn)行中，但在輕型交通工具上受價(jià)格等因素限制，排放難以達(dá)到轎車(chē)的先進(jìn)水準(zhǔn)，在起動(dòng)與低速情況下排污尤其嚴(yán)重。四沖程汽油機(jī)加裝排氣消音凈化器可顯著降低排放污染，能夠達(dá)到歐洲II號(hào)標(biāo)準(zhǔn)；但內(nèi)燃機(jī)低速和怠速下排放廢氣較多的問(wèn)題總難完全避免。電動(dòng)型助動(dòng)車(chē)因其噪音低、無(wú)氣體污染等特點(diǎn)而被大眾所接受，近幾年發(fā)展迅速，目前正在迅速推廣中。然而電動(dòng)助動(dòng)車(chē)的電池性能并不理想，用電池作為動(dòng)力，存在著續(xù)駛里程短、使用壽命短、價(jià)格高、自重比例高以及電池的二次污染等系列問(wèn)題，雖有改善卻至今仍未能取得突破性進(jìn)展。
因此應(yīng)運(yùn)而生了一種能使內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電子功率變換器有機(jī)結(jié)合的一種輕型交通工具——混合動(dòng)力自行車(chē)。其在低速時(shí)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，高速時(shí)采用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，可使內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電子功率變換器有機(jī)結(jié)合，避免內(nèi)燃機(jī)在起動(dòng)與低速下的污染氣體排放較多和電池儲(chǔ)能密度低的缺點(diǎn)。在城市道路上紅綠燈頻繁的狀況下，可避免內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行低速大扭矩的起動(dòng)過(guò)程和怠速運(yùn)行；而在市區(qū)道路相對(duì)空閑地段、市郊與農(nóng)村道路上又能發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)行駛距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。另外，通過(guò)精心研制的控制器，可根據(jù)不同路況和工作需要綜合實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)、電動(dòng)和腳踏單獨(dú)或互補(bǔ)運(yùn)行，保證內(nèi)燃機(jī)工作在高效率區(qū)，優(yōu)化其經(jīng)濟(jì)性和排放，同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)僅僅在起動(dòng)和低速階段工作，車(chē)子速度達(dá)到一較低設(shè)定值時(shí)便起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，于是便可根據(jù)蓄電池的需要自動(dòng)進(jìn)行電池充電管理，電池不需要額外專(zhuān)門(mén)充電，其續(xù)駛里程以及電池工作壽命便可大大延長(zhǎng)，對(duì)電池容量的要求亦可顯著降低。
傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)是由起動(dòng)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)，然而實(shí)際行駛時(shí)車(chē)速在頻繁地變化，城市道路更為突出，這就需要頻繁地起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使得起動(dòng)電機(jī)頻繁地通斷電，大大縮短了其壽命，降低了整車(chē)可靠性，也使得車(chē)輛運(yùn)行的平穩(wěn)性變差。解決頻繁起動(dòng)和關(guān)閉問(wèn)題是混合動(dòng)力自行車(chē)實(shí)用化的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于提供一種混合動(dòng)力自行車(chē)電磁離合器慣性起動(dòng)系統(tǒng)，能夠解決混合動(dòng)力自行車(chē)的頻繁起動(dòng)問(wèn)題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸外面設(shè)置由中央控制單元控制的勵(lì)磁線圈，輸出軸端裝有主動(dòng)盤(pán)，主動(dòng)盤(pán)外側(cè)面附有主動(dòng)盤(pán)磨擦片，從動(dòng)軸一端與從動(dòng)盤(pán)用花鍵連接，從動(dòng)盤(pán)外側(cè)面附有從動(dòng)盤(pán)磨擦片，拉伸彈簧的一端連接在從動(dòng)盤(pán)側(cè)面，另一端連接在固連于從動(dòng)軸的大軸肩上，從動(dòng)盤(pán)在拉伸彈簧的預(yù)緊力作用下緊靠在從動(dòng)軸的小軸肩上，由于勵(lì)磁線圈磁場(chǎng)作用，從動(dòng)盤(pán)在從動(dòng)軸上沿軸向滑動(dòng)，能使兩磨擦片貼合或分離；從動(dòng)軸另一端的齒輪與鏈輪軸上的齒輪嚙合，鏈輪軸上的另一齒輪與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸上的齒輪嚙合，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸經(jīng)超越離合器與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸上的齒輪連接，鏈輪軸一端裝有鏈輪，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的踏板曲柄上分別裝有踏板。
本發(fā)明具有的有益的效果是該系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)不使用起動(dòng)電機(jī)，而是靠自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使其起動(dòng)，這樣去除了起動(dòng)電機(jī)，降低了成本，減輕了重量，從根本上解決了因頻繁起動(dòng)引起的起動(dòng)電機(jī)的壽命問(wèn)題，提高了整車(chē)可靠性，增加了車(chē)輛的運(yùn)行平穩(wěn)性。另外，該系統(tǒng)中又增加了發(fā)動(dòng)機(jī)減速和腳踏鏈輪增速功能；同時(shí)，超速離合器的使用使得用一根鏈條實(shí)現(xiàn)兩根鏈條的功能成為可能。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中1.勵(lì)磁線圈，2.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸，3、主動(dòng)盤(pán)，4.主動(dòng)盤(pán)磨擦片，5.從動(dòng)軸，6.從動(dòng)盤(pán)磨擦片，7.從動(dòng)盤(pán)，8.拉伸彈簧，9、10.軸肩，11、14、19、21.齒輪，12.軸承，13.踏板，15.鏈輪，16.踏板曲柄，17.超越離合器，18.踏板曲柄轉(zhuǎn)軸，20.鏈輪軸，22.發(fā)動(dòng)機(jī)，23.中央控制單元。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如附圖所示，本發(fā)明包括在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸2外面設(shè)置由中央控制單元ECU(Electronic Control Unit)控制的勵(lì)磁線圈1，輸出軸2端裝有主動(dòng)盤(pán)3，主動(dòng)盤(pán)3外側(cè)面附有主動(dòng)盤(pán)磨擦片4，從動(dòng)軸5一端與從動(dòng)盤(pán)7用花鍵連接，從動(dòng)盤(pán)7外側(cè)面附有從動(dòng)盤(pán)磨擦片6，從動(dòng)軸5用軸承12支撐，拉伸彈簧8的一端連接在從動(dòng)盤(pán)7側(cè)面，另一端連接在固連于從動(dòng)軸5的大軸肩10上，從動(dòng)盤(pán)7在拉伸彈簧8的預(yù)緊力作用下緊靠在從動(dòng)軸5的小軸肩9上，由于勵(lì)磁線圈1磁場(chǎng)作用，從動(dòng)盤(pán)7在從動(dòng)軸5上沿軸向滑動(dòng)，能使兩磨擦片4、6貼合或分離；從動(dòng)軸5另一端的齒輪11與鏈輪軸20上的齒輪14嚙合，鏈輪軸20上的另一齒輪21與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18上的齒輪19嚙合，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18經(jīng)超越離合器17與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18上的齒輪19連接，鏈輪軸20一端裝有鏈輪15，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18兩側(cè)的踏板曲柄16上分別裝有踏板13。
本發(fā)明的工作原理如下1.慣性起動(dòng)當(dāng)自行車(chē)速度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
系統(tǒng)是這樣工作的ECU接收到傳感器的反饋信息，發(fā)出控制信號(hào)使勵(lì)磁線圈1中產(chǎn)生電流，磁場(chǎng)作用使主動(dòng)盤(pán)3與從動(dòng)盤(pán)7之間產(chǎn)生作用力，該作用力克服拉伸彈簧8的預(yù)緊力使從動(dòng)盤(pán)磨擦片6和從動(dòng)盤(pán)7一起沿軸向滑動(dòng)，使主動(dòng)盤(pán)磨擦片4、從動(dòng)盤(pán)磨擦片6兩個(gè)摩擦片貼合。
由于慣性，車(chē)輪帶動(dòng)鏈輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪15帶動(dòng)鏈輪軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪軸20帶動(dòng)兩齒輪14和21轉(zhuǎn)動(dòng)。一方面，齒輪21帶動(dòng)齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于齒輪19與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18之間使用超越離合器17，使得齒輪19不能帶動(dòng)踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18；另一方面，齒輪14帶動(dòng)齒輪11，齒輪11又帶動(dòng)從動(dòng)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)軸5帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)磨擦片6和從動(dòng)盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)盤(pán)磨擦片6正在轉(zhuǎn)動(dòng)，而主動(dòng)盤(pán)磨擦片4處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，此相對(duì)運(yùn)動(dòng)便使兩摩擦片4、6間產(chǎn)生摩擦力，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸2與從動(dòng)軸5同向轉(zhuǎn)動(dòng)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
另外，由ECU控制的勵(lì)磁線圈1中的電流是逐漸增加的，可避免自行車(chē)因慣性起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的突然沖擊。
2.發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，勵(lì)磁線圈1內(nèi)電流穩(wěn)定，主動(dòng)盤(pán)磨擦片4和從動(dòng)盤(pán)磨擦片6之間不再有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸途徑為發(fā)動(dòng)機(jī)—輸出軸2—主動(dòng)盤(pán)3—主動(dòng)盤(pán)磨擦片4—從動(dòng)盤(pán)磨擦片6—從動(dòng)盤(pán)7—從動(dòng)軸5—齒輪11—齒輪14—鏈輪軸20—鏈輪15，鏈輪5再經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，鏈輪軸20帶動(dòng)齒輪21轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，同慣性起動(dòng)類(lèi)似，由于齒輪19與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18之間使用超越離合器17，使得齒輪19不能帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸18，即踏板曲柄16可保持其停轉(zhuǎn)狀態(tài)。
3.發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉當(dāng)車(chē)速再降到設(shè)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)ECU控制勵(lì)磁線圈1使線圈內(nèi)沒(méi)有電流產(chǎn)生，于是從動(dòng)盤(pán)磨擦片6和從動(dòng)盤(pán)7在拉伸彈簧8的預(yù)緊力作用下與主動(dòng)盤(pán)磨擦片4脫離，即與發(fā)動(dòng)機(jī)脫離。
4.腳踏騎行和起動(dòng)當(dāng)電量用盡、出故障時(shí)或出于某種特殊原因，混合動(dòng)力自行車(chē)還可以腳踏騎行和起動(dòng)。
腳踏騎行時(shí)，腳踏踏板13使踏板曲柄16繞踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18為主動(dòng)，齒輪19為從動(dòng)，故動(dòng)力可由踏板曲柄轉(zhuǎn)軸18經(jīng)超越離合器17傳給齒輪19，再經(jīng)齒輪21、鏈輪轉(zhuǎn)軸20、鏈輪15以及傳動(dòng)系統(tǒng)傳給車(chē)輪。
腳踏起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的工作原理與慣性起動(dòng)相同。
另外，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與腳踏騎行相比具有很高的轉(zhuǎn)速，而同時(shí)也為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠提供更大的扭矩，設(shè)計(jì)中用兩組齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，即齒輪11與齒輪14、齒輪19與齒輪21，其中齒輪14與齒輪21同軸，并使兩組齒輪的傳動(dòng)比滿足前者大于1而后者小于1，即齒輪14較大而齒輪11較小、齒輪19較大而齒輪21較小。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力自行車(chē)電磁離合器慣性起動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于包括在發(fā)動(dòng)機(jī)(22)的輸出軸(2)外面設(shè)置由中央控制單元(23)控制的勵(lì)磁線圈(1)，輸出軸(2)端裝有主動(dòng)盤(pán)(3)，主動(dòng)盤(pán)(3)外側(cè)面附有主動(dòng)盤(pán)磨擦片(4)，從動(dòng)軸(5)一端與從動(dòng)盤(pán)(7)用花鍵連接，從動(dòng)盤(pán)(7)外側(cè)面附有從動(dòng)盤(pán)磨擦片(6)，拉伸彈簧(8)的一端連接在從動(dòng)盤(pán)(7)側(cè)面，另一端連接在固連于從動(dòng)軸(5)的大軸肩(10)上，從動(dòng)盤(pán)(7)在拉伸彈簧(8)的預(yù)緊力作用下緊靠在從動(dòng)軸(5)的小軸肩(9)上，由于勵(lì)磁線圈(1)磁場(chǎng)作用，從動(dòng)盤(pán)(7)在從動(dòng)軸(5)上沿軸向滑動(dòng)，能使兩磨擦片(4、6)貼合或分離；從動(dòng)軸(5)另一端的齒輪(11)與鏈輪軸(20)上的齒輪(14)嚙合，鏈輪軸(20)上的另一齒輪(21)與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸(18)上的齒輪(19)嚙合，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸(18)經(jīng)超越離合器(17)與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸(18)上的齒輪(19)連接，鏈輪軸(20)一端裝有鏈輪(15)，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸(18)兩側(cè)的踏板曲柄(16)上分別裝有踏板(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混合動(dòng)力自行車(chē)電磁離合器慣性起動(dòng)系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸設(shè)置勵(lì)磁線圈，輸出軸端裝有帶摩擦片的主動(dòng)盤(pán)，從動(dòng)軸端裝有帶摩擦片的從動(dòng)盤(pán)，拉伸彈簧的裝在從動(dòng)盤(pán)與從動(dòng)軸的大軸肩間，由于勵(lì)磁線圈磁場(chǎng)作用，從動(dòng)盤(pán)沿軸向滑動(dòng)使兩摩擦片離合；從動(dòng)軸上的齒輪與鏈輪軸上的齒輪嚙合，鏈輪軸上的另一齒輪與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸上的齒輪嚙合，踏板曲柄轉(zhuǎn)軸經(jīng)超越離合器與踏板曲柄轉(zhuǎn)軸上的齒輪連接，鏈輪軸一端裝有鏈輪。該系統(tǒng)中是靠自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使其起動(dòng)，這樣去除了起動(dòng)電機(jī)，從根本上解決了因頻繁起動(dòng)引起的起動(dòng)電機(jī)的壽命問(wèn)題，又增加了發(fā)動(dòng)機(jī)減速和腳踏鏈輪增速功能；超速離合器的使用使一根鏈條實(shí)現(xiàn)兩根鏈條的功能。
文檔編號(hào)B62M23/02GK1586977SQ20041005324
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者熊樹(shù)生, 何文華, 韓松, 李健, 陳理 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)