專利名稱：雙發動機汽車動力－傳動系統的制作方法
技術領域：
本專利涉及一種具有三種發動機使用狀況的雙發動機汽車。它是一種節約燃油、減少排氣污染的汽車。
有些具有三種發動機使用狀況的雙發動機汽車是已有技術。它包括在本專利申請人的一系列中國專利(專利號88212540.0、88218059.2、88218198.X及99234017.9)之中，這些專利用齒輪聯機器聯機，利用分段油門操縱機構的凸輪或觸塊觸動氣動(或油壓)裝置控制兩發動機的離合器或兩發動機的離合器及換機零件自動換機。分段油門分三段，分別對應于小機、大機或兩機同時運行三種發動機使用狀況，能提高發動機的負荷率，節約燃油，并減少排氣污染。城市內公共汽車節油40％。應該指出，為了防止發動機噪音，要避免全油門運行。上述模擬計算結果，“儲備”了一定量的百分比以“應付”噪音問題。
上述雙發動機汽車專利是改裝設計的。兩個發動機和底盤都是現成的。從現有的單發動機汽車的發動機和底盤中挑選。只須增加一個聯機(或換機)器和一套調控裝置就成。而本實用新型專利雙發動機汽車，其發動機和底盤的傳動系都是重新設計的。通過協調和配套，可以進一步改進雙發動機汽車整個動力一傳動系統。
協調的首要問題是統一缸徑。兩個發動機采用相同缸徑，制造和修配都方便很多，從而降低汽車價格及維持費用。
統一缸徑，必然導致轉率(最大轉矩轉率、最大功率轉率及最大轉率)相同。相同轉率，便可直接聯機。如
圖1，將帶離合器的大、小兩個發動機[1B]、[1A]對置在同一橫軸線上，中間裝設有聯機、變速軸[2]，其兩端各設置一個可使之與兩發動機[1B]和[1A]的離合器軸[3B]和[3A]相聯接的接合齒套[4B]、[4A]就可在軸上聯機、換機。再將兩發動機橫置在驅動輪附近，變速、減速和差速機構形成平行軸系變速、減速軸[5]、減速軸[6]和差速輸出軸[7]都平行。這樣，圖中的聯機系和傳動系都非常簡單，制造成本低廉；而且，無聯機齒輪損失。
同一缸徑，必然導致轉率相同。如果小發動機采用直列、三缸發動機，大機采用V型排列，六缸發動機，那么，小機功率為大機功率的0.5倍，達到較好的節約燃油和降低排氣污染的效果。或者，小機采用直列、四缸發動機，大機采用V型排列，八缸發動機。
為避免兩個發動機尺寸延伸過長，并使進出散熱器氣流的方向與汽車內部的氣流方向盡量取得一致以減少汽車的內阻，兩發動機[1A]、[1B]的風扇傳動軸[8A]、[8B]分別由其離合器軸[3A]、[3B]帶動，并分別經過一對圓錐齒輪來轉向。
本實用新型專利的雙發動機汽車動力一傳動系統提供雙發動機汽車另一利比改裝設計雙發動機汽車動力裝置更簡單、輕便、廉價、節油的結構模式；并克服雙發動機汽車用在小轎車方面所遭遇的障礙即小轎車車頭內空間有限，裝進改裝設計的動力裝置非常困難。
既能用于小轎車，從而使雙發動機汽車在市內的節油率提高一個層次，由公共汽車40％提高到45(上海牌轎車)-60(皇冠牌轎車)％。可見，本專利的設計將取代改裝設計，還將引起汽車工業的革命。
本實用新型專利應使驅動傳動軸[9]的傳動轉角(空間)不大于15°。亦即 式中，L為驅動傳動軸的長度，l如側視圖所示，為驅動傳動軸在側平面的投影。
圖中還備有傳動軸。如[10x]，可作自動換檔飛錘軸或其他用途的軸。
動力-傳動系統的大、小發動機[1B]和[1A]的飛輪的轉動慣量應與其功率成正比，即Ⅰ∝Pe。Ⅰ為轉動慣量，Pe為有效功率。
本專利采用的以往專利的分段油門操縱機構和有關的氣動(或油壓)壓力回路，既屬于已有技術，但仍未流行。現將以往專利的上述已有技術抄錄如下，以方便本專利的實施。特別是雙發動機公共汽車，非用不可。
圖2是以往專利所提供的分段油門操縱機構草圖。
踏下踏板[10]，齒條-齒輪運動副[11]便轉動一轉軸[12]，軸上裝有大機和小機節氣門操縱凸輪[13]及[14]和兩機離合器操縱凸輪[15]、[16]。大、小機節氣門[17]、[18]的開啟是通過節氣門操縱凸輪[13]、[14]頂起控制搖臂[19]、[20]，并通過其拉線[21]、[22]克服其彈簧[23]、[24]的彈力而拉動的。兩發動機離合器的離合則由離合器操縱凸輪[15]、[16]的凸起觸發控制閥[25]、[26]來執行。放松油門踏板[10]、回程彈簧[27]使轉軸[12]往回轉動。各個控制凸輪使控制過程走回程。
為設計各個凸輪及壓力回路，應畫出兩發動機節氣門合離合器的動作程序圖。
如圖3，四條曲線分別為小機節氣門的開度曲線D、大機節氣門的開度曲線E、小機離合器的離合曲線F和大機離合器的離合曲線G。橫坐標軸上面分布有九個時序點，各以序數Ⅰ、Ⅱ…等數字表示。兩節氣門開度曲線的縱坐標為節氣門開度百分數，曲線為折線。兩離合器離合曲線的縱坐標值只有代表分離和接合的兩個離散點。曲線為不連續的水平線段上水平線表示分離，下水平線段(即橫坐標軸線段)表示接合。各個時序及時間間隔中應有的動作和各動作之間的關系可根據分段油門原則和功率連續性的要求作出分析。
時序Ⅰ是準備時序大、小離合器均分離。時序Ⅱ小發動機啟動之后，其離合器接合。時間間隔Ⅱ-Ⅲ小機運行油門。在這段時間間隔中，小發動機節氣門從怠速開度向著全油門開度變動。大機沒有接合，不運轉。為了作運轉準備，節氣門停留在m開度。這個開度的大機功率和小機全油門功率相等，以便在下一個時序，大機取代小機運行時，功率不會突然改變。時序Ⅲ大機離合器接合；與此同步，小機離合器分離。大機運轉取代小機運轉。時間間隔Ⅲ-Ⅳ大機運行油門。節氣門由m開度開到全油門。小機已停轉，為作準備，其節氣門由全開逐漸關小至n開度。這一開度的大、小機總功率與大機全油門功率相等，以便下一個時序兩機同時運轉取代大機運轉時功率不會突然改變。時序Ⅳ小機離合器接合，大、小機同時運轉。與此同步，要求大機節氣門由全油門突然關小至n開度。時序Ⅴ功率達到最大。時序Ⅴ到時序Ⅵ，油門操縱機構走回程從兩機同時運行油門回到大機油門、小機油門直到停機，功率連續下降。各曲線以時序Ⅴ為界兩邊對稱。但要注意對稱時序的動作不僅是走向相反，還有本質區別。如時序Ⅵ，大機節氣門的控制機構應有一個突然上跳動作，以免機件頂死在凸輪曲線E的垂直邊上；而時序Ⅳ的控制搖臂是自然落下的。為了實現時序Ⅵ的動作，我們在大機節氣門控制搖臂[19]處裝置一個搖臂上跳氣(油)缸[28](
圖11)，它在調控系統的氣(油)壓的作用下工作。
圖3的分析存在下述兩個問題，必須加以說明。
為了防止噪音太大，在市內應避開全油門功率。對于高速輕載車輛，如小轎車，市內只使用小發動機，通過設計小發動機功率(或大、小發動機功率比)即可限制市內行駛小發動機的負荷率。對于低速重載車輛，如市內公共汽車，經常的啟動就須要大發動機運轉甚至兩發動機同時運行。因此，大、小發動機的負荷都應加以限制。
上述“同步動作”來源于分段油門操縱原理所提出的兩發動機的離合器和節氣門動作的同步性要求。例如由小機運行變換為大機運行，必須將小機脫開、熄火，同時，還要將大機啟動。但是，小機既能停止運行，勢必要由底盤的飛輪所蓄的轉動能量來啟動大機。為了換機平穩，是否須要加大底盤的飛輪？這樣做，是否又會導致雙發動機汽車動力性能小降。這個想法引發出“主動發動機延遲脫開動作回路”的新概念。不過，應該指出，“延遲”是在“同步”基礎上的延遲。“延遲脫開壓力回路”只是一種完善化的方案。其壓力回路還是在同步動作壓力回路基礎上擴充出來的。因此，下面先分析同步動作回路，然后分析延遲動作回路。
為了便于解釋問題，我們先分析用于離合器型換機方案的壓力回路，然后再分析用于非離合器型換機方案的壓力回路。所謂“離合器型換機方案”，是通過各個發動機的離合器的接合和脫開來實現該發動機的聯接和脫離，沒有任何換機零件參與其動作。所謂“非離合器型換機方案”則是在各離合器的動作配合下，通過換機零件(如換機撥叉撥動的軸向浮動齒輪或利用內外齒來接合的、有同步器或沒有同步器的接合齒套)來換機的。
這樣，四種圖繪制出四種壓力回路圖4是用于離合器型換機方案的同步動作的壓力回路；圖5是用于離合器型換機方案的主動發動機延遲脫開動作的壓力回路；圖6是用于非離合器型換機方案的同步動作的壓力回路；圖7是用于非離合器型換機方案的主動發動機延遲脫開動作的壓力回路。
圖4有些元件是油門操縱機構的機件。仍采用原編號。包括兩機離合器操縱凸輪[15]、[16]，大機節氣門操縱凸輪[13]及其上短銷[29](新編)和大機節氣門控制搖臂[19]。其余均為調控系統元件。圖的左下角有關大機節氣門搖臂上跳機構，處在臨近時序Ⅵ的狀況；其余機件和元件均處于時間間隔Ⅰ-Ⅱ的狀態。
下面按時序來分析圖4的壓力回路。
時序Ⅰ，控制閥[25]的閥芯處于凸輪[15]凸耳的下表面，上邊回路有壓，經過梭閥[30]，大機離合器控制閥[31]的彈簧受壓，給大機離合器動作氣(油)鼓[32]供壓，使大機離合器處于分離狀態。下邊回路無壓力，控制閥[26]和梭閥[33]也無壓，小機離合器控制閥[34]的彈簧伸張，供壓給小機離合器動作氣(油)鼓[35]，使小機離合器也處于分離狀態。時序Ⅱ，凸輪[15]按箭頭方向轉動，控制閥[25]被頂起，走到凸耳上表面位置。這時，上面回路卸壓，下面回路供壓，通過梭閥[30]，大機離合器仍處于分離狀態；通過梭閥[33]，小機離合器控制閥[34]的彈簧受到壓縮，將小機離合器動作氣(油)鼓[35]卸壓，使小機離合器接合。快排閥[36]的作用在于加速氣鼓的排氣和卸壓，加速小機的接合。時序Ⅲ，凸輪[16]再轉動，控制閥[26]的閥芯被頂起，走到凸耳上表面，使回路卸壓，大、小機離合器分別通過控制閥[30]、[31]及控制閥[33]、[34]作一次由離變合(大機)和由合變離(小機)的變換。兩者同步進行。大機方面也有個快排閥[37]使大機離合器加快接合。時序Ⅳ，大機節氣門控制凸輪[13]沿著有“時序Ⅳ”標記的箭頭方向轉動。大機節氣門控制搖臂[19]相對地走到凸輪凸耳的上表面盡頭沿垂直邊落下，撞下控制閥[38]的閥芯，產生氣(油)壓經過雙邊氣(油)控控制閥[39]及梭閥[33]壓下控制閥[34]使小機離合器由分離變接合。這個接合動作和大機節氣門控制搖臂[19]的落下同步進行。大機離合器方面因被梭閥[33]所擋，仍維持接合狀態。時序Ⅴ，大、小機離合器均無動作。時序Ⅵ，在大機節氣門搖臂[19]走回程回到凸輪[13]凸耳的下表面盡頭將撞到凸耳垂直邊時，固定在凸輪[13]上的短銷子[29]將單向行程機動閥[40]的閥芯頂起來，使大機節氣門控制搖臂上跳氣(油)缸[28]充壓，將搖臂[19]抬起，使它回到凸耳的上表面。與此同時，控制閥[39]卸壓，經過梭閥[33]，使控制閥[34]供壓，小機離合器分離。時序Ⅶ，凸輪[16]走回程，控制閥[26]的閥芯從凸耳上表面落下，接通氣(油)路，梭閥[33]、[30]均接到壓力訊號，小機離合器由離變合，大機離合器由合變離，兩者同步進行。時序Ⅷ，控制閥[25]的閥芯從凸耳上表面落下，使小機離合器方面卸壓，而大機離合器方面則維持有壓不變。結果，大、小機離合器均處于分離狀態。時序Ⅸ，大、小機都維持分離狀態。
以上就是調控系統用于離合器型換機方案、同步動作的壓力回路的工作原理。
圖5使用于離合器型換機方案的主動發動機延遲脫開動作的壓力回路。可調節流閥[41]、[42]是使動作延遲的元件。為了使時序Ⅵ不延遲不應該延遲的小機離合器的分離，設置兩個兩位單通閥[43]、[44]使氣(油)流不流經帶節流閥[42]的流路而流經不帶節流閥的流路。
圖6和圖7使用于非離合器型換機方案的壓力回路。和上述用于離合器型換機方案的壓力回路不同之處在于增設兩個軸向浮動齒輪或齒套[45]、[46]的撥動組件[47]、[48]。所附有的凸耳觸動離合器控制閥[49]、[50]，在撥動軸向浮動齒輪或齒套之前讓離合器預先分離；之后，再事后接合。
實際上，在試制階段，不能采用同步動作壓力回路，只能采用主動發動機延遲脫開動作壓力回路。在試驗中，根據換機平穩的要求，測量出最短和最長延遲時間，當作調控系統基本參數固定下來。如果試驗證明不需要延遲脫開，可在產品生產中采用同步動作壓力回路。
應該指出，利用以往專利的已有技術，每當駕駛員換檔，踩離合器踏板分離兩個離合器時，離合器踏板應先關閉氣動或油壓裝置。
雙發動機汽車動力-傳動系統生產廠家把汽車上從發動機到車輪所有高速運動機件的設計和生產包括在自己的業務之中。如果把設計和生產納入系列化軌道，將大大地推進汽車工業的分工和發展。
動力-傳動系統可以分若干檔次，形成系列產品。如90馬力檔次、120馬力檔次、160馬力檔次、215馬力檔次等。又可按其用途分兩個類別。如分成用于小轎車的高速輕載類別和用于市內公共汽車的低速重載類別。
高速輕載類別和低速重載類別在設計上的區別除傳動比不同(后者甚至比前者多一個減速軸)，調控系統也有所不同。高速輕載類別只要求在市內行駛所使用的小發動機避開全油門運轉；而低速重載類別卻要求大、小發動機，單獨使用或一齊使用都要避開全油門運轉。
權利要求1.一種雙發動機汽車動力-傳動系統，涉及具有三種發動機使用狀況的雙發動機汽車，其特征是統一缸徑、相同轉率(最大轉矩轉率、最大功率轉率及最大轉率)、分別帶離合器的大、小兩個發動機[1B]、[1A]，對置在同一橫軸線上，中間裝設有聯機、變速軸[2]，軸的兩端各設置一個可使之與兩發動機[1B]、[1A]的離合器軸[3B]、[3A]聯接的接合齒套[4B]、[4A]，從而可以在軸[2]上聯機、換機；再將兩發動機盡量靠近驅動輪，變速、減速和差速機構形成平行軸系變速、減速軸[5]、減速軸[6]和差速輸出軸[7]都平行。
2.根據權利要求1所述雙發動機汽車動力--傳動系統，其特征在于小機采用直列、三缸發動機，大機采用V型排列、六缸發動機；或者，小機采用直列、四缸發動機，大機采用V型排列、八缸發動機。
3.根據權利要求1所述雙發動機汽車動力--傳動系統，其特征在于兩發動機[1B]、[1A]的風扇傳動軸[8A]、[8B]，分別由其離合器軸[3A]、[3B]帶動，并分別經過一對圓錐齒輪來轉向。
專利摘要一種雙發動機汽車動力——傳動系統。涉及具有三種發動機使用狀況的雙發動機汽車。它采用統一缸徑、相同轉率(轉向不同)、分別帶離合器的大、小兩個發動機,對置在同一橫軸線上,中間裝設有聯機、變速軸,軸的兩端各設置一個可使之與兩發動機的離合器軸聯接的接合齒套,從而可以在軸上聯機、換機;再將兩發動機盡量靠近驅動輪,變速、減速和差速機構形成平行軸系;這樣,聯機系和傳動系都非常簡單,制造成本低廉;而且,無聯機齒輪損失。
文檔編號B60K5/00GK2436349SQ0022437
公開日2001年6月27日 申請日期2000年3月16日 優先權日2000年3月16日
發明者周大覺 申請人:周大覺