專利名稱：一種彈性緩沖裝置的制作方法
技術領域：
一種彈性緩沖裝置，是一種在動力接合時進行緩沖并最終實現(xiàn)無損傳遞動力的裝置。該裝置適用于需要通過穩(wěn)定輸出的動力源獲得一個無損且線性變化動力的領域，尤其是汽車發(fā)動機的動力傳輸領域，可以取代離合器半聯(lián)動功能。
背景技術：
目前，大部分汽車的發(fā)動機的動力傳輸中，都需要經(jīng)過一系列部件來對發(fā)動機輸出的動力扭矩進行處理，從而避免發(fā)動機受到極大的阻力或者汽車受到極大的沖擊力，達到減少甚至避免汽車在起步、換擋等過程中的發(fā)生的頓挫感、熄火等問題。在汽車的起步、 換擋的過程中，現(xiàn)有大部分汽車，都是通過各種人工(MT)或者智能電腦(AMT)等方式來控制離合器的接合程度，使離合器的輸入端與輸出端之間產(chǎn)生不完全接觸而打滑，從而產(chǎn)生速度差，然后讓摩擦力逐漸增大逐漸減少速度差，最終實現(xiàn)同步船東，來達到平穩(wěn)啟動汽車或者平穩(wěn)換擋的目的。這種動力傳輸?shù)姆绞?，在手動?MT)的汽車當中，主要通過人為的控制離合器的接合程度來實現(xiàn)，這種辦法提高了駕駛員在駕駛汽車的過程中的勞動量；在電子控制手動檔(AMT)中，因為電子控制的穩(wěn)定性、技術性都不如優(yōu)秀的駕駛員，而且增加了微電腦系統(tǒng)，所以存在著換擋沖擊強、起步慢、成本較高等缺點。在自動擋(AT)中，則運用扭矩轉換器來實現(xiàn)起步換擋等功能，扭矩轉換器是一種液體耦合器，它能讓引擎和變速箱各自獨立旋轉。如果汽車在等紅燈發(fā)動機怠速，引擎的轉速很低，它輸入扭矩轉換器的扭力就很小。所以只要輕踩煞車就可以讓汽車保持靜止。這種辦法雖然相對于手動檔的離合器來說無需手動控制離合的程度，優(yōu)點是操作簡單、舒適性好；但是因為液體耦合器存在著能量的損失，所以缺點是燃油效率不高、與此同時，還存在著成本高、維護復雜、起步速度慢等缺點。本發(fā)明提供了一種彈性緩沖齒輪，結構上和現(xiàn)有的齒輪有很大的不同，因為彈性齒輪本身具有彈性，可以承受一定范圍內的彈性形變，所以加入本彈性齒輪后，一方面不需要駕駛員在汽車的起步、換擋過程中控制離合器的結合程度，另一方面，因為幾乎沒有滑動摩擦力，也不會造成汽車動力輸出的損失，而且成本低廉，是一種既方面又經(jīng)濟的彈性緩沖齒輪。

發(fā)明內容
一種彈性緩沖裝置，用于解決現(xiàn)有的齒輪傳動所產(chǎn)生的頓挫問題，當用于汽車傳動時，可以替代現(xiàn)有的離合器的半聯(lián)動的功能，達到減少人工勞動的目的。該齒輪實現(xiàn)的辦法為區(qū)別于現(xiàn)有的傳輸齒輪，具有一種彈性緩沖的機構，能夠讓齒輪外緣的動力線性傳輸至傳輸軸，或者將傳輸軸的動力線性傳輸至齒輪外緣，外圍的動力從中心軸傳入，然后通過滾軸結構固定好外緣結構和中心軸的距離，讓外緣結構圍繞中心軸轉動，緩沖結構起到緩沖的作用。一種彈性緩沖裝置，其中心軸和外緣傳動的結構位置不固定，中間通過滾軸和彈性材料連接，其中，一側為滾軸結構，用于支撐外緣結構圍繞中心軸旋轉，另一側為緩沖結構，當中心軸輸入傳動力的時候，能夠對傳動力進行緩沖，讓齒輪的外緣結構受到一個逐漸增大的傳動力，同時讓中心軸也受到一個逐漸增大的阻力。在一般實例中，中心軸和外緣結構的傳動力位置可以反向調換，S卩可以由中心軸作為輸出部分，外緣結構作為直接輸入傳動力的部分，起緩沖作用相同，本彈性緩沖齒輪的結構特點如下
一、外緣結構該結構包括多種形式，可以是齒輪，也可以是鏈輪，甚至于沒有齒的摩擦傳動的帶輪結構等。二、滾軸結構該結構主要用來固定齒輪外緣結構和中心軸的距離，能夠讓外緣結構始終圍繞中心軸轉動。三、中心軸用于充當輸入軸，在一定情況下可以反向連接，用于充當輸出軸。四緩沖結構由緩沖材料制成，一般為渦卷彈簧，彈簧為一個，也可以為多個以上的彈簧組合，彈簧的受力點中心位于中心軸上，處于幾何對稱的位置，也可以為普通彈簧或者橡膠等具有高彈性的材料。


圖1是彈性緩沖裝置去掉外殼的緩沖側45度視圖； 圖2是彈性緩沖裝置去掉外殼的滾軸側45度視圖； 圖3是彈性緩沖裝置不包含外殼的部件組成視圖； 圖4是彈性緩沖裝置包括外殼的45度俯視圖5是一般傳動裝置動力傳輸過程中的扭矩變化圖； 圖6是彈性緩沖裝置動力傳輸過程中的扭矩變化圖。
具體實施例方式圖1是彈性緩沖齒輪去掉外殼的緩沖側45度視圖，在圖1中，中軸結構是101和 102 ；101是中軸凹槽，渦卷彈簧可以通過插入凹槽將一端固定，102是花鍵，與傳動載體上的花鍵軸可以嚙合(此形式也可以為直接焊接于傳動載體的輸出軸上等)，緩沖結構為201 和202，渦卷彈簧201和渦卷彈簧202相互纏繞，里側和外側均有掛鉤，掛鉤用于插入中軸凹槽，外緣結構為301、302和303，301為鏈輪(此形式可以為其他的形狀，如齒輪，帶輪等)，，302為外圈固定槽，303為外緣凹槽，可以將渦卷彈簧201和渦卷彈簧202固定。按照如圖所示的安裝好以后，渦卷彈簧為一個可以產(chǎn)生較大形變的部件，可以讓整個外緣結構的部件圍繞中軸結構旋轉，但是這個旋轉是必須要有一定條件的，該條件為 克服渦卷彈簧的彈力，因為渦卷彈簧的彈力是隨著形變的增加而增加，所以當外緣結構圍繞中軸結構旋轉的角度越大，渦卷彈簧的彈力就越大，此時外緣結構繼續(xù)旋轉所獲得的阻力也越大。如果將作用力施加于中軸結構，此過程仍然成立。眾所周知，現(xiàn)有的機動車手動擋，起步和換擋時，需要借助離合器，并且駕駛員在操作離合器的時候，不僅僅是直接踏入或者松開，而是需要緩緩踏入，知道汽車進入半聯(lián)動，然后再緩緩松開，這種緩緩踏入和緩緩松開的操作，對于一個新手來說，非常難以控制， 因為新手對于離合器的接入點的把握并不好，極有可能造成汽車的發(fā)動機因為負載汽車的動力時轉速低于發(fā)動機的最低轉速而導致熄火；對于一個富有經(jīng)驗的駕駛員來說，在進行半聯(lián)動操作的時候雖然可以很好的把握好接入點，但是在市區(qū)停停走走的道路上，頻繁地重復半聯(lián)動操作也是一件非常耗費體力的勞動。本發(fā)明的作用，在于減少一方面減少對駕駛員的經(jīng)驗需求，另一方面減少駕駛員的勞動，在本圖中，當汽車起步時，駕駛員直接完全松開離合器，汽車發(fā)動機的動力通過離合器傳入至汽車花鍵軸，再通過花鍵102傳輸至整個中軸結構，此時中軸結構具有了和花鍵軸相同的轉速和扭矩，此時的轉速和扭矩，通過緩沖結構中的彈簧201和彈簧202緩沖， 再傳輸至外緣結構，外緣結構承載著來自于汽車本身慣性和摩擦所產(chǎn)生的阻力，因為彈簧 201和彈簧202可以產(chǎn)生形變，所以當汽車的轉速和扭矩傳遞過來的時候，會首先讓彈簧 201和彈簧202發(fā)生一個卷曲性的形變，因為彈簧傳遞的扭矩是隨著形變程度的變大也逐漸變大的，所以外緣結構會得到一個逐漸變大的扭矩，同時力的作用是相互的，中軸結構也會獲得一個逐漸變大的扭矩阻力，因為此扭矩阻力是隨著時間的推移而逐漸變大的，所以汽車發(fā)動機在此過程中，不會因為汽車的巨大慣性而導致熄火。當扭矩大到可以讓汽車保持勻速行駛時，汽車輸出扭矩和外緣結構所獲得的扭矩相等，此時彈簧壓縮到一個承載此時扭矩的程度。當汽車加速或者減速的時候，彈簧的會進行相應的形變，來平衡發(fā)動機輸出的扭矩。圖2是彈性緩沖齒輪去掉外殼的滾軸側45度視圖，在圖2中，鏈輪301負責將發(fā)動機的扭矩和轉速傳遞至車輪，轉換為機動車的驅動力，此種形式僅為一種動力傳輸?shù)男问剑鶕?jù)不同的機動車，有不同的方式，如大型車主要采用的是傳動軸的方式；小汽車采用的一遍都是直接用齒輪傳動；摩托車等小型車輛采用的是鏈條傳動，所以此部件為鏈輪； 部分農(nóng)用機械采用的是皮帶，所以此地方可以設計為皮帶輪。以上傳動的形式的改變均不改變本發(fā)明的整體原理。302為外圈固定槽，用以形成一條滾珠運動的軌道，讓滾珠204可以緊貼著軌道運行，滾珠的數(shù)量可以為多個，不同的滾珠之間相對的位置固定，固定的方法為滾珠套203，滾珠套的結構為一條形，一側有缺口，可以允許滾軸在缺口中間轉動。整個滾珠204和滾珠套203的作用，在于減少外緣結構和中軸結構之間的摩擦力， 同時保持外緣結構可以圍繞中軸結構旋轉，而不發(fā)生偏移。因為機動車在行駛的過程中大部分時間都不是勻速運動，會有頻繁的加速和加速運動，所以在這個過程中，需要有一個東西來保持這種中軸結構和外緣結構相對旋轉運動的姿態(tài)。圖3是彈性緩沖裝置的部件組成視圖，在圖3中，201和202均為彈簧，此部分在部分實例中可以替換為普通彈簧，204為滾珠，滾珠的數(shù)量不限制，可以多也可以少，滾軸的作用在于保持外緣結構和中軸結構的相對旋轉運動，203為滾珠套，與滾珠的數(shù)量相匹配，作用在于固定不同滾珠之間的距離，301為鏈輪，本形式除此之外還可以為其他的包括齒輪、傳動軸在內的各種形式，302為外圈固定槽，用于固定滾珠的運行軌道，303為外緣凹槽，用于固定彈簧的的外端在外圈固定槽302上面的位置，此形式在實例中還可以為螺絲固定、焊接固定等不用創(chuàng)造性勞動即可使用的固定技術。101為中軸凹槽，用于固定彈簧的內段在中軸結構上面的位置，此形式在實例中還可以為螺絲固定、焊接固定等不需要創(chuàng)造性的勞動即可使用的固定技術。102為花鍵，用于傳導來自發(fā)動機的動力。圖4是彈性緩沖裝置包括外殼的視圖，在圖4中，205為蓋子，蓋子的形狀為圓餅形，用于阻止外面包括灰塵、水等影響裝置穩(wěn)定性和靈活性的物質，起到保護內部結構的作用。圖5是一般傳動裝置動力傳輸過程中的扭矩變化圖，在圖5中，t表示的是時間，s 表示的是扭矩，發(fā)動機輸出的扭矩為a，因為一般傳動裝置，本身都是有固體制成，且固體的形變及其微小，我們可以忽略不計，所以動力的動力傳輸是完全直接地傳輸，即發(fā)動機傳輸多少動力，汽車同樣具有相同的動力，所以在這個過程中，只要發(fā)動機傳輸?shù)呐ぞ乇３衷赼 不便，其傳動裝置末端獲得的扭矩同樣保持為a，而且這個扭矩隨著時間的推移，并不發(fā)生變化，當發(fā)動機的輸出的扭矩變化，傳動裝置末端獲得的扭矩同樣保持變化，且變化的范圍和時間與發(fā)動機的扭矩變化相同。圖6是彈性緩沖裝置動力傳輸過程中的扭矩變化圖，在圖6中，t表示的是時間，s 表示的是扭矩，發(fā)動機輸出的扭矩為a，因為本彈簧緩沖裝置，本身中間有一個緩沖結構，該結構由彈簧制成，所以當發(fā)動機的扭矩輸出為a時，汽車因為靜止到運動需要加速度，這個加速度需要消耗動力，所以在此過程中，彈簧會發(fā)生形變，發(fā)動機的扭矩傳輸會首先克服彈簧的彈性形變，知道彈簧的彈性形變到達一定程度，可以不需要繼續(xù)形變而傳動發(fā)動機的扭矩時為止，在這樣一個過程中，緩沖裝置的外緣結構獲得扭矩，是發(fā)動機的扭矩減去讓彈簧形變所消耗的扭矩，因為彈簧的形變具有一個彈性系數(shù)，發(fā)動機讓彈簧形變的所消耗的扭矩為一個逐漸變大的變量，所以發(fā)動機傳輸扭矩為a時，最開始的一瞬間，輸出端獲得的扭矩為0，直接隨著時間的推移，彈簧的形變越來越大，最終形變程度匹配發(fā)動機的扭矩，此時彈簧保持形狀相對固定，緩沖裝置的末端獲得一個和發(fā)動機完全相同的扭矩a。在本過程中，緩沖裝置的末端獲得一個和發(fā)動機完全相同的扭矩所需要的時間， 取決于中間彈簧的彈性系數(shù)，以及驅動整個機動車的整備質量所需要的平衡點時的扭矩。
權利要求
1.一種彈性緩沖裝置，用于解決現(xiàn)有的齒輪傳動所產(chǎn)生的頓挫問題，其特征是其中心軸和外緣傳動的結構位置不固定，中間通過滾軸和彈性材料連接，其中，一側為滾軸結構，用于支撐外緣結構圍繞中心軸旋轉，另一側為緩沖結構，當中心軸輸入傳動力的時候， 能夠對傳動力進行緩沖，讓齒輪的外緣結構受到一個逐漸增大的傳動力，同時讓中心軸也受到一個逐漸增大的阻力。
2.根據(jù)權利要求1所述的彈性緩沖裝置，其特征是中間的緩沖結構為彈性材料，可以為普通彈簧，也可以為渦卷彈簧，還可以是其他具有一定彈性的材料；彈簧的數(shù)量可以為一個，也可以為多個，多個彈簧的幾何中心位于中間軸。
3.根據(jù)權利要求1所述的彈性緩沖裝置，其特征是動力的傳輸可以是從中軸結構傳入，再從外緣結構傳出，也可以是從外緣結構傳入，從中軸結構傳出。
4.根據(jù)權利要求1所述的彈性緩沖裝置，其特征是中軸結構可以是花鍵，也可以是傳動軸，或者是直接用包括焊接、鑄模在內的其他直接將中軸結構連接于動力的輸出或者輸出端的結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的彈性緩沖裝置，其特征是外緣結構可以是鏈輪，也可以是齒輪、帶輪或者其他現(xiàn)有的用于傳動的結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的彈性緩沖裝置，其特征是滾軸結構可以為滾珠，或者其他可以讓外緣結構相對于中軸轉動的結構。
全文摘要
一種彈性緩沖裝置，用于解決現(xiàn)有的齒輪傳動所產(chǎn)生的頓挫問題，當用于汽車傳動時，可以替代現(xiàn)有的離合器的半聯(lián)動的功能，達到減少人工勞動的目的。該齒輪實現(xiàn)的辦法為區(qū)別于現(xiàn)有的傳輸齒輪，具有一種彈性緩沖的機構，能夠讓齒輪外緣的動力線性傳輸至傳輸軸，或者將傳輸軸的動力線性傳輸至齒輪外緣，外圍的動力從中心軸傳入，然后通過滾軸結構固定好外緣結構和中心軸的距離，讓外緣結構圍繞中心軸轉動，緩沖結構起到緩沖的作用。
文檔編號F16H55/36GK102537276SQ20121005899
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年3月8日
發(fā)明者李凱 申請人:李凱