汽车高压用气新装置的制作方法

文档序号:3963360阅读:259来源:国知局
专利名称:汽车高压用气新装置的制作方法
技术领域
本发明属于汽车制造领域,主要是指对储能压缩空气进行使用的高压用气新装置。
在汽车运输方面长期存在着一种要求,即如何利用发动机以外的储存能量帮助发动机进行牵引工作或其它工作,如何通过电起动方式以外的起动方式更容易地起动发动机,如何通过储存能量改善发动机工作性能等。
在现代汽车上有此发明的启蒙,如一些大中型汽车上的压缩空气系统——气压制动系、气动雨刮器、气剌叭、车门气动开关等,虽然这些用气装置对压缩空气进行了一定地应用,但在对汽车设制储能装置以后,汽车上将储存有大量的压力更高的压缩空气,仅通过这些装置应用显然是不够的,这只能用去很少的一部分,必须找出更有利更有作用的应用途径。本发明设法将汽车储能装置中储存的大量高压气利用起来帮助或代替发动机进行牵引工作,辅助或代替起动电动机进行起动工作,并将工作后的尾气利用起来对柴油发动机进行进气增压,从而设计出供气装置用气电磁阀、输气阀、增气阀、分路阀等,用气装置牵引助力器、气压机外起动装置、压缩空气进气增压装置等,这些装置都是在汽车工业中前所未有的装置。
本发明的目的在于设法充分地使汽车储存的大量高压空气得到充分有利应用,使储存能量得到充分发挥,同时减轻发动机负荷、降低耗油量、延长发动机和起动电机使用寿命、改良柴油发动机工作性能等,并通过增大汽车牵引力,提高汽车平均运行速度、缩短运输工作时间、提高运输工作效率等。
汽车高压用气新装置属于本人发明的《汽车储能应用新装置》(申请号99116473.3)中的高压用气部分,是对《汽车气压储能新装置》(申请号99116537.3)中的压缩空气进行充分应用的发明部分。
在《汽车储能应用新装置》中已有对高压用气新装置的部分说明高压用气新装置由供气件和执行件组成,供气件有用气电磁阀、增气阀、分路阀、开关、管道等,执行件有牵引助力器、气压机外起动装置、压缩空气进气增压装置、倾卸装置等,从用气电磁阀起,各需连通的部件之间主要通过管道连通,输气阀、增气阀(或无)、分路阀三者之间即可以连为一体,通过孔道对应连通,也可以分开后通过管道连通。各用气执行件都统一由驾驶员操作驾驶室中的供气操作件(输气踏板、供气开关)供气,除对牵引助力器和气压机外起动装置排出的尾气进行再利用的装置——进气增压装置、降温调节装置外,各用气执行件都可分开独立使用,相互不受影响。在使用高压气时,通过驾驶员观察压力表压力选择操作相应气路开关,使相应的用气电磁阀和分路阀打开,再踩下输气踏板,高压贮气筒内的压缩空气便依次经用气电磁阀、用气总管道、输气阀、增气阀(或无)、电磁分路阀进入分路管道而输入指定的执行件中作功,使压缩空气进行辅助牵引或起动或自卸等工作,并将牵引助力器力和气压机外起动装置工作后的尾气利用起来,对柴油发动机进行进气增压或其它工作,在对压缩空气进行使用的过程中,通过操作控制输气踏板的行程控制输气阀阀门开度,根据需要向指定的执行件供应不同量的高压缩空气。
下面主要对供气件中的供气装置用气电磁阀、输气阀、增气阀、分路阀和执行件中用气装置牵引助力器气压机外起动装置、压缩空气进气增压装置分别进行说明。
用气电碰阀安装在高压贮气筒各贮气室上,与用气总管道相连通,由驾驶室中压力表盘上对应的压力表下方的开关操作控制。其一般结构为一个阀体,阀体内加工有阀门弹簧室,内装配有电磁线圈、阀门、阀门回位弹簧,一经打开相应的电磁阀开关,使阀体内电磁线圈通电流产生磁力吸引阀门,压缩阀门回位弹簧,贮气室内的高压缩空气便经阀口处向外输送使用;一经关掉相应的电磁阀开关,相应的阀体内电磁线圈电路断开,磁力消失,阀门在回位弹簧的张力作用下迅速回位,阀门并闭阀口,使贮气室内高压缩空气不能向外输送,并保证不泄漏。
输气阀安装在车架上,在进气口处安装进气管接头,与用气总管道相连通,与增气阀或分路阀既可连为一体,也可通过管道相通,由驾驶室中的输气踏板操作控制输气量。其一般结构为一个固定在车架上的阀体,阀体下部加工有阀门室,可装配阀门、阀门回位弹簧和下端盖,下端盖与阀体通过螺钉相连固;在阀体下部或下端盖上加工有进气孔,进气口处可安装进气管接头,以安装用气管道,使压缩空气进入阀门室;阀体中部加工有阀座和阀口,阀门可抵触阀座封闭阀口;阀体上部可装配挺杆、挺杆回位弹簧,并适应相应挺杆在其内上下滑动,还加工有出气孔道与增气阀(或分路阀)的进气孔道相连通;挺杆下端抵触阀门,顶端抵触拉臂滚轮,其上部还应装配防止漏气的密封圈;滚轮通过活动销支在拉臂的一端,抵触挺杆顶端;拉臂通过定位支承于阀体上,并装配有限位调整螺钉,通过调整,可调整出输气踏板的自由行程;拉臂的另一端通过活动销与输气踏板传动件相连,只要踩踏输气踏板便会受到联动。当踩下输气踏板时,拉臂的一端便被拉动,滚轮便会下压挺杆,挺杆下端便会挺开阀门,通过控制输气踏板的行程,控制输气阀的阀门开度,使输气量得以控制,当松开输气踏板时,踏板在其回位弹簧拉力作用下自动回位,拉臂所受拉力消失,挺杆上端所受滚轮压力相继消失,在其回位弹簧张力作用下自动回位,阀门顶端所受挺杆压力消失,也在其回位弹簧张力作用下也自动回位,从而关闭阀口,输气气流完全中断。输气踏板安装在驾驶室内油门踏板右边,与油门踏板并列,两个踏板可合称为加速踏板,分称为主、副加速踏板,通过驾驶员的右脚对它们地行双踏或单踏。输气踏板与油门踏板一样,其后(前)端以定位支销支于驾驶室底板上,并能以支销为转轴自由活动,从而联动传动杆。
在某些大型汽车上,用气机构所需要的供气量较大,光靠输气阀输送的气量可能不足时,可以装配增气阀,否则不需要。增气阀也应安装在车架上,其与输气阀、分路阀即可连为一体,也通过管道相连通,按照结构形式可分为皮碗式增气阀和活塞式增气阀。两种形式的增气阀结构基本相似,它们的一般结构为一个固定在车架上的阀体,阀体的下部内加工有阀门室,可装配阀门、阀门回位弹簧、螺塞,螺塞上加工有进气孔,进气口处安装有进气管接头与用气总管路相连通;中部加工有阀座、阀口、增气道、挺杆插孔;上部可装配皮碗或活塞及弹簧、挺杆、上盖等,阀体与上盖通过螺钉连封,并构成皮碗或活塞背受压缩空气压力的皮碗或活塞工作室,挺杆的上端与皮碗或活塞相连,下端锥尖抵触阀门顶端锥窝,在阀体套孔中部分应装配密封圈,皮碗或活塞弹簧室应加工有与大气相通的孔道。两种形式的增气阀只是推动挺杆的零件不同,即一种是皮碗,一种是活塞。是皮碗式增气阀时,挺杆的上端是通过螺母和两块圆形夹片与皮碗相连固的,皮碗下面的挺杆长度可以适当调整;皮碗下面的弹簧是一个塔形弹簧,它能驱使皮碗复原,皮碗周沿通过压圈压在阀体与上盖之间。是活塞式增气阀时,挺杆的上端插于活塞下端套孔中,挺杆长度也可以适当调整;活塞弹簧是一个柱体弹簧,能驱使活塞恢复原位;活塞周圆面与阀体内圆面之间应装配密封圈。增气阀的工作原理为从输气阀输送的压缩空气首先填充皮碗或活塞的背面空间,然后从出气口输出,随着输气阀的输气量增加,皮碗或活塞所受的压力也随之增大,当压力增大到能克服各弹簧的合张力时,增气阀门便被打开,用气总管路的压缩空气,便会从另一进气口进入阀门室,又经阀口进入增气道,隧与输气流汇合,从出气口输出,使用气执行件的用气量得到增大;随着输气阀的输气量继续增大,增气阀阀门开度也随之增大,增气量相应得到增大,当输气阀的输气进增大到最大值时,增气量也应达到最大值;输气阀的输气量减小时,皮碗或活塞背面所受的压小随之减小,弹簧张力分别使皮碗或活塞、挺杆、阀门恢复相应距离,从而使阀门开度减小,增气量随之减小;输气阀的输气量减到一定值时,增气阀门全关闭,增气量为零,增气停止。总之,增气阀的增气量是靠输气阀的输气量控制的,即在一定范围内,增气阀的增气量随输气阀的输气量增大而增大,减小而减小,输气量减到一定程度时,增气量为零。
分路阀是向各用气执行件进行分开独立供气的装置,一般由两个或两个以上的电磁阀连为一体构体,整个阀体也安装在车架上,其与输气阀或增气阀既可连为一体,也可通过管道相连通,与备用气执行件通过分路管道相连通,电磁阀的个数由第一级用气执行件的个数决定,例如,第一级用气执行件有牵引助力器、压缩空气起动装置、气压倾卸装置三个时,则分路阀中电磁阀就应该有三个,如果减去气压倾卸装置,则分路阀中电磁阀就只需两个。分路阀由分路开关控制,分路开关一般安装在驾驶室压力表盘上,通过驾驶员简单操作选用,按照使用高压气时要求的不同应用途径,使相应要求工作的装置气路开通,而不要求工作的气路封闭;在未使用高压气时,各用气气路都被封闭,以进一步防止高压气泄漏。
牵引助力器一般为一种涡流叶轮式的高压气旋转做功机件,整个助力器安装在变速器后端(也可以设计在其它低速传动部位),主要由形成涡流的内外涡流壳(简称内外壳)和传递压缩空气动力的助力器轴和叶轮等构成,与分路阀通过管道连通。外壳通过内六(或四)方头镙钉固定在变速器壳后端,螺钉内六头(四)必须埋陷,以防擦碰叶轮,内外涡流壳通过其中部的凸台与台肩、其前部的端沿与环槽、其后端的圆盘与端沿相互镶合并密封,并在后端通过镙钉连固,形成三室进气涡流室、叶轮涡流室、排气涡流室(简称进气室、叶轮室、 排气室),进气室是形成进气涡流的空间,由内壳凸台前部外表面与外壳台肩前部内面构成,通过进气管与分路阀相通,又通过进气涡流孔与叶轮轮室相通;叶轮室是叶轮旋转的空间,由内壳内面与外壳前端底面构成,通过进气涡流孔供气,做功后的压缩空气从排气涡流孔排向排气室;排气室是形成排气涡流的空间,由内壳凸台后部外表面与外壳台肩后部内面构成,通过排气涡流孔与叶轮室相连通,又通过排气孔与排气管相通;进排气孔加工在外壳上,都通过管接头安装相应管道,与相应机件相连通,即进气孔与分路阀相连通,排气孔与压缩空气二级利用装置(如柴油发动机压缩空气进气增压装置、降温调节装置)相连通。进排气孔的气流中心线分别应是进、排气室中心圆环面的切线,并保证气流方向顺应叶轮旋转方向;进排气涡流孔加工在内壳上,成等数、均匀、交错排列,它们的中心线都必须是叶轮室中接近叶轮外沿某中心圆柱面的切线,并保证气流方向顺应叶轮旋转方向;叶轮的旋转方向是指汽车前进时叶轮的运转方向;各气室及孔道内壁要求光滑,以尽量减少气压能无用消耗,加工时还须做到进气室容积比排气室容积小、进气孔比排气孔要小、进气涡流孔比排气涡流孔要小,一些应当密封的地方也要保证有良好的密封性。助力器轴就是将变速器轴后端延长的轴体,轴体上加工有外花键,便于安装叶轮;叶轮安装叶轮室内,由花键轴套、两端凸头、叶片、前挡板构成一体,花键轴套内孔加工有与助力器轴外花键相套合的内花键,轴套两端凸头以便抵触轴承内圈及隔圈,在安装时,使轴承、叶轮、突缘等都能相互抵压定位,防止轴向窜动;轴套外加工有若干均匀分布的瓦形叶片,各叶片均以同一方向(逆涡流方向)倾斜,并通过前挡板连为一体,叶片数目应是进气涡流孔子数目的二倍以上;在不产生擦碰的前提下,叶片与叶轮室内壁间隙必须尽量减小。这种叶轮结构有利于充分利用气压能,使做功后的高压气及时排放,又有利于在未使用助力器时,减小叶轮旋转阻力,防止影响传动效率。内壳后端中心加工有轴承座孔,以安装滚珠轴承支承助力器轴,原装在变速器后端的零件(如中央制动器底座、车速里程表传动蜗轮、蜗杆、蜗壳、连接突缘、锁紧螺母等)皆于可按原方式安装于助力器后端。在汽车需要进行辅助牵引时,高压气从分路阀通过助力分管道进入进气孔而进入进气室,并形成初级环行涡流,进气室的涡流气又从各进气涡流孔进入叶轮室,形成强有力的涡流而推动叶轮做动,做功后的涡流气又顺排气涡流孔排入排气室形成排气涡流,然后顺着排气管排入高压气二级利用装置。由于排出的压缩空气还具有一定压力和冲击力,并具有吸热功能,应设法将其进二级利用(如利用起来对柴油发动机进行进气增压或进行降温调节工作),使能量减小损失,并改善发动机工作情况,减小排气噪音和污染等。
气压机外起动装置是在汽车上应用比较普遍一种气压起动装置,它设计在发动机的飞轮壳与飞轮上。其工作原理是利用压缩空气对发动机飞轮叶片施加沿飞轮运转方向的圆周推力,迫使飞轮运转并达到一定转速,从而起动发动机。这种起动装置既可作为主起动装置使用也可作为备用或辅助起动装置使用。其一般结构为在飞轮前面的飞轮壳体上加工出进气主道及进气支道,在进气口处安装进气管接头通过管道与分路阀相连通,在飞轮前面加工或安装叶轮,让进气支道出口处正好对准叶轮,并保证气流冲击方向顺应飞轮运转方向;叶轮叶片应逆着飞轮运转方向倾斜,并将相邻两叶片之间的沟槽内端封档,外端敞开,这种结构有利于可起动时全面有效地利用气压能,也有利于发动机运转时不因叶轮产生较大空气阻力而影响发动机工作效率;飞轮壳上还应加土出与叶轮对应的封气环槽,在不产生擦碰的前提下,叶轮与封气环槽之间必须尽量配合紧密,使压缩空气利用率提高;为使压缩空气做功后及时排出,排气管设制在飞轮护盖左下方,并顺应排气流向,排气管要比进气管粗若干倍。在进行气压起动时,压缩空气从分路阀依次经进气管,进气道进入各进气支道,从支道口排出,排出的压缩空气对支道口附近的叶片施加圆周方向的推力,迫使飞轮运转,做功后的压缩空气转到飞轮壳下方,从排气管排入高压气二级利用装置,在压缩空气的压力较高、气量充足的情况下,由于高压气不断输送做功,促使飞轮不断运转,并达到一定转速,从而使发动机被起动运转,在这种情况下,气压起动装置便作为主起动装置使用;在压缩空气压力较低、气量不足的情况下,利用压缩空气可以减轻起动时起动机的负荷,在这种情况下,气压起动装置使作为辅助起动装置使用。与牵引助力器一样,对于排气可以进行二级利用,在此就不赘述。
压缩空气进气增压装置是对柴油车上牵引助力器和机外气压起装置的排气进行再利用的装置,即前面所提到的高压气二级利用装置之一,它设计在柴油发动机进气管上,与牵引助力器和机外气压起动装置的排气管通过管道相通,增压方式可分为直接增压式和间接增压式,即对于原先没有装配增压器的柴油发动机,可以将上述二装置的排气直接灌入进气管进行直接进气增压;对于原来安装有增压器的柴油发动机,既可如上进行直接增压,也可将上述二装置的排气通过冲动增压器转子叶轮,对柴油发动机进行间接进气增压。在与上述二装置排气管相通的进气口处应装配单向自动阻风门,在与空气滤清器相通的进气口处也应装配单向自动阻风门,如有增压器结构,还应装配两个手动阻风,通过一个拉线操作控制,并增设压缩空气涡轮机。压缩空气涡轮机可以仿照废气涡轮机进行构造,使两个涡轮机对称平衡,既可以单独传动压气机运转,也可以一起传动压气机运转。在使用牵引助力器进行牵引助力时,或在使用机外气压起动装置进行起动时,任一装置排出的压缩空气会自动打开相应的阻风门,而使另一装置相应的阻风门关闭,如无增压器结构,则通向滤清器的阻风门也会自动关闭,压缩空气使直接压入气缸进行直接式进气增压,如有增压器结构,可通过操作相应的手动阻风门,既可如前进行直接增压,也可通过冲动蜗轮机叶轮进行间接增压。
以上所述高压用气新装置各部件参数由具体车型而定,选材方面可参考汽车构造,关于结构方面后面将根据附图作进一步说明。
本发明与现有汽车制造技术的相比所具有的优点是1、在汽车上增新了对高压气进行应用的新装置牵引助力装置、气压起动装置、柴油发动机进气增压装置等,使储存的气压能得到充分利用。
2、牵引助力器能帮助或代替发动机进行牵引工作,降低发动机使用负荷,降低耗油量,并能增大牵引力,提高汽车平均运行速度,增强动力性和越野性,提高汽车运输工作效率等,还能适当地进行故障自救(如变速器出现故障时,仍能进行短路程运行)。
3、机外气压起动装置能辅助或代替电起动装置,进行起动工作,能降低起动电机使用负荷,节约电能,并在电起动出现故障时,使发动机仍能被简易起动,并且还能适应一些较难的起动情况,如低温起动、弱电流起动、气缸压缩压力较低时起动等。
4,压缩空气进气增压装置能减少能量浪费、降低噪音和污染,并能在牵引助力器工作时,改善柴油发动机的动力性、经济性、排烟度;在机外气压起动装置工作时,使柴油发动机更易起动。


图1、高压用气新装置总设计示意图。
图2、供气装置结构示意图。
图3、牵引助力器结构示意图,其中a为纵剖视图及叶轮外观图,b为进气室横断面图,c为排气室横断面图。
图4、机外气压起动装置结构示意图,其中d为飞轮壳横截面图,e为纵剖示意图,f为叶轮与飞轮结构示意图。
图5、压缩空气进气增气装置示意图,其中g为原无增压器结构的情况,h表示有增压器结构的情况。
参见图1,此图示出了本发明在汽车上的总体设计构思情况,图中各编号名称为气压机外起动装置1(设在飞轮与飞轮壳上),储能取力器2,变速器3,牵引助力器4,高压气顶5(用于倾卸汽车),用气总管道6,分路阀7,增气阀8,输气阀9,气压机内起动装置10(只适用于部分大型柴油发动机),压缩空气进气增压装置11(只适用于柴油发动机,)输气传动件12,输气踏板13(或叫副加速踏板),电磁阀电线索14,分路阀开关15(多用开关),低压压力表16,高压压力表17,高压贮气筒18,压力表管19,高压贮用电磁阀开关20,低压充气开关21,高压气顶排气开关22(倾卸汽车才有),用气电磁阀23。高压用气新装置由供气件和执行件组成,供气件有用气电磁阀23,用气总管道6,输气阀9,输气踏板13,传动件12,增气阀8,分路阀7,开关15、20、22及其它一些连通管道等,执行件有牵引助力器4,气压起动装置1或11,高压气顶5,压缩气进气增压装置11等。供气件的操作机构设在驾驶室中,主要是指各气路开关15、20、22和输气踏板13,在使用高压气时,通过驾驶员观察压力表11的压力,选择操作开关15、20,使相应的用气电磁阀23和分路电磁阀7打开,再踩下输气踏板13, 高压贮气筒18内的压缩空气使依次经打开的用气电磁阀23,用气总管道6、输气阀9、增气阀8、分路阀7及相应分路管道输入指定的用气执行件或1或4或5,使压缩空气进行起动或辅助牵引、或倾卸等工作,并将用气装置1或4工作时排出的尾气利用起来,通过压缩空气增压装置11对柴油发动机进行气增压或其它工作。在对压缩空气进行进气使用的过程中,可灵活控制输气踏板13的行程,控制输气阀9的阀门开度,根据需要向指定的执行件供应不同量的高压缩空气。
参见图2,此图示出了本发明的用气流程和各供气装置的具体实施结构,图中编号1、4、5、6、7、9、11、12、13、18、23名称均同图1,8a是一种皮碗式增气阀,8b是一种活塞式增气阀,在汽车上两种形式皆可选用。编号24、38、57、65分别表示各管接头,26、37、59、66分别表示各阀门;在本发明中各阀门一般都设计成为一种菌形,这种形式的阀门较其它形式的阀门技术性能要强一些,其它编号名称将在后面说明中逐步展示。
用气电磁阀6安装在高压贮气筒18上,出气口25处安装有管接头24与用气总管道23相连通,其一般结构为一个阀体28,阀体28内加工有阀门弹管室30,装配有电磁线圈29,阀门26,阀门弹簧27,通过操作相应开关,能使阀门26进行开闭。输气阀9安装在车架上,其进气道通过进气管接头38与用气总管道23相连通,与增气阀8a或8b、或分路阀7即可连为一体,也可通过管道相连通,由驾驶室中的输气踏板13操作控制输气量,其一般结构为阀体分为上阀体44、下阀体42,上下阀体由螺栓相连固。下阀体42内加工有阀门室A,装配有阀门37、阀门回位弹簧41,下端通过螺钉39连固端盖40封闭,下端盖40上加工有进气孔道,并安装有进气管接头38;上阀体44内加工有挺杆活动室B,内装挺杆33及挺杆回位弹簧43,还加工有出气道C,出气口36与增气阀进气口48或分路阀进气口68相连通,外加工有支承拉臂的支架和固定螺栓插孔34;挺杆33上部与阀体43内壁接触面应装配密封圈35,挺杆33下端低触阀门37,上端抵触滚轮31;滚轮31通过活动支销32支于拉臂46的一端并抵触挺杆顶面,拉臂46通过定位支销47支于上阀体上,另一端通过活动支销与踏板传动件12相连。增气阀8a也或8b也应安装在车架上,其与输气阀9、分路阀7即可以连为一体,也可通过管道相连通,按照结构形式分为皮碗式增气阀8a和活塞式增气阀8b,其一般结构为,一个固定阀体54,阀体54的一端内孔加工有阀门弹簧室E,可装配阀门59、阀门回位弹簧58、螺塞56,螺塞56上加工有进气孔,进气孔处安装进气管接头51,以与用气总管道23相连通;阀体的中部加工有阀座、阀口、增气道F、挺杆插孔;阀体54另一端内孔加工有皮碗或活塞工作室DG,可装配皮碗49或活塞62、弹簧50或63、挺杆55、上盖51等,阀体54与上盖51通过螺钉连封,挺杆55的一端与皮碗49或活塞62相连,另一端锥尖抵触阀门59顶端锥窝,在阀体套孔中部分应装配密封圈60;皮碗或活塞弹簧室G应加工有与大气相通的孔道H。两种形式的增气阀在结构上只是推压挺杆的零件不同,即一种是皮碗44,一种是活塞62,皮碗式增气阀较活塞式增气阀在构造上要简单一些,但皮碗容易破损,没有活塞耐用。是皮碗式增气阀8a时,挺杆55的一端通过螺母52和两块圆夹片与皮碗44相连固,皮碗49下面的挺杆长度可以适当调节,弹簧50是一个塔形弹簧,它能驱使皮碗49复原,皮碗49周沿通过压圈压在阀体54与上盖51之间;是活塞式增气阀8b时,挺杆55的一端插于活塞62下端中心,挺杆55的长度也可适当调节,弹簧63是一柱体弹簧,其能驱使活塞62恢复原位,活塞62与阀体54内面的接触面上应装配密封圈64。分路阀7是向各用气执行件(如1、4、5)进行分开独立供气的供气装置,一般由两个或两个以上的电磁阀构成,整个阀体安装在车架上,与输气阀或增气阀即可连为一体,也可通过管道相连通,其中电磁阀的个数由第一级用气执行件的个数决定,如图2中7所示第一级用气执行件有三个,即1、4、5,则分路阀7中电磁阀也有三个。分路阀7由分路开关15控制。其它编号名称为管接头65,阀门66,阀门弹簧67,进气孔68,电磁线圈69,电源70。
关于本发明的用气流程可参见图1说明。
参见图3,此图示出了本发明中主要用气执行件牵引助力器的一种具体实施结构,图中各编号名称为助力器轴亦即变速器二轴1,滚珠轴承72、84,螺钉73、83、90,变速器壳体74,外涡流壳简称外壳75,进气涡流室简称进气室76,进气涡流孔77,内涡流壳简称内壳78,排气涡流室简称排气室79,排气涡流孔80,排气管81,叶轮82,车速里程表传动齿轮85,中央制动器底座86,中央制动盘87,突缘88,锁紧螺母89,车速里程表传动蜗杆91,进气管92,花键轴套93,凸头94,前挡板95,叶片96,后轴承座孔97,后端排气涡流孔98,叶轮室99。这是一种利用高压气对旋转体做功的涡流叶轮式牵引助力器,整个助力器安装在变速器后端,主要由形成涡流的外壳75、内壳78和传递压缩空气动力的助力器轴71、叶轮82等构成。外壳75通过内六方头螺钉73固定在变速器壳74的后端,螺钉73的内六(或四)方头应全部埋陷进外壳75内端平面,以防擦碰叶轮82;其前端沿镶进外壳75前端内面环槽中,中部凸台与外壳75的中部台肩镶合,后端圆盘通过螺钉83与外壳75相连固;内外壳镶合后形成三个涡流室进气室76,叶轮室99。排气室79。进气室76是形成进气涡流的空间,由内壳78凸台前部外表面与外壳75台肩前部内面构成。通过进气孔、进气管气管92与分路阀相连通,又通过进气涡流孔77与叶轮室99相通;叶轮室99是叶轮82旋转的空间,由内壳78内面与外壳75前端内面构成,通过进气涡流孔77供气,做功后的压缩空气又从排气涡流孔80排向排气室79;排气室79是形成排气涡流的空间,由内壳78凸台后部外表面与外壳75台肩后部内面构成,通过排气涡流孔80、98与叶轮室99相通,又通过排气孔、排气管81与高压气二级利用装置相通。进排气管92、81安装(或加工)在外壳75上,它们的进排气中心线分别应是进、排气室某中心圆环面的切线,并保证进排气流向顺应叶轮旋转方向(汽车前进时叶轮82的运转方向)进排气涡流孔77、80加工在内壳78上,成等数、均匀、交错排列,它们的中心线都必须是叶轮室99中接近叶轮82外沿中心圆柱面的切线,并保证气流方向顺应叶轮旋转方向;在内壳后端也加工有排气涡流孔98,其与进气孔也应成等数均匀、交错排列,并保证气体流向顺应叶轮旋转方向。在制造加工时,各室、孔道内壁要求尽量光滑,且进气室76比排气室79小、进气孔比排气孔小、进气涡流孔77比排气涡流孔80小。助力器轴71就是将变速器第二轴后端延长并加工出花健的轴体,便于安装叶轮82传递动力,叶轮82处于叶轮室99内,由花键轴套93、两端凸头94、叶片96、前档板95构成一体,花键轴套93内加工有与助力器轴71外花健套合的内花键,轴套93的两端凸头94以便抵触轴承72、84内圈(或隔圈),能防止轴轴向窜动;轴套93外加工(或焊接)有若干均匀分布的瓦形叶片96,各叶片以同一方向(逆涡流方向)倾斜,并通过档板95将前端连为一体,叶片96的数目应是进气涡流孔77数目的双倍以上;在不产业擦碰的前提下,叶轮82与叶轮室9g内壁间隙应量减小。内壳75后端中心加工有安装滚珠轴承84的座孔,以安装滚珠轴承84支承助力器轴71;原先安装在变速器后端的各部件85、86、87、88、89、90、91等皆可按原方式安装于助力器后端。在利用牵引助力器对汽车进行辅助牵引时,高压气从分路阀通过管道92输入进气室76,形成初级涡流,进气室76的涡流气又顺从各进气涡流孔77进入叶轮室99,而形成强有力的涡流推动叶轮82做功,做功后的涡流气又顺排气涡流孔80排入排气室79形成排气涡流,然后顺排气管81排人高压气二级利用装置。
参见图4,此图示出了本发明中用气执行件气压机外起动装置的具体实施结构,图中各编号名称为起动电机主动齿轮插孔101,排气管102,进气支道103,飞轮护盖104,飞轮105,油封106,曲轴107,飞轮壳108,进气主道10g,进气管110,出气口111,封气环槽112,叶轮113,飞轮齿圈114,叶片115。这也是一种利用高压气对旋转体做功的装置,整个装置设计在飞轮壳108内和飞轮105上,主要由进气管110、进气主道109、进气支道103、封气环槽111、叶轮112、排气管102等构成,一般结构为在飞轮105前面的飞轮壳体108上加工出进气主道109、进气支道103、封气环槽112,在进气口处安装进气管110与分路阀相连通,在飞轮105前面加工或安装叶轮113,让进气支道出口111正好对准叶片115,并保证气流冲击方向顺应飞轮105的运转方向;叶轮113上的叶片115都应逆着飞轮105的运转方向倾斜,并将相邻两叶片11 5之间的构槽内端封挡,让外端敞开;在不产生擦碰的前提下,叶轮113与封环槽112应尽量配合紧密,使气压能利用率提高;排气管102设制在飞轮护盖104的左下方,并顺应排气流向,与高压气二级利用装置相连通,排气管102比进气管110要粗若干倍。在进行气压起动时,压缩空气从分路阀依次经过进气管110、进气主道109、进气支道103,从支道口111排出,排出的压缩空气对支道口111附近的叶片115施加圆周冲力,迫使飞轮105运转;做功后的压缩空气转到飞轮壳下方飞轮护盖104内,再从排气管102排入高压气二级利用装置;由于高压气不断输送,促使飞轮105不断运转,从而达到起动的目的。
参见图5,此图示出了本发明中高压气二级应用装置之一,压缩空气进气增压装置的具体实施结构。图中各编号名称为牵引助力器排气管81,气压机外起动装置排气管102,空气滤清器116,进气管117,自动阻风门118、119、120,进气支管121,压缩空气涡轮机122,手动阻风门123、124,废气涡轮机125,压气机126,这是专门对汽车柴油发动机设计的两种不同形式的压缩空气增压装置,即一种是无增压器结构g,一种是有增压器结构h。整个装置设计在进气管117上,主要由牵引助力器排气管81、气压机外起动装置排气管102、自动阻风118、119、120等组成,原有废气涡轮增压器结构时,还可增设压缩空气涡轮机122、手动机阻风门123、124。其一般结构为将柴油发动机进气管与牵引助力器排气管81和气压机外起动装置排气管102相连通,并在各自进口外装配单向自动阻风门118和119,在与空气滤清器116相通的进气口处装配单向自动阻风门120,如有增压器结构,在增压器压气机126的另一端装配压缩空气涡轮机122,并与废气涡轮机125对称平衡,其结构可依照废气涡轮机125进行构造,并使两个涡轮机即可单独传动压气机126运转,也可一起传动;阻风门123和124通过一根拉线操作控制。在使用牵引助力器或机外气压起动装置时,任一装置的排气管81或102排出的压缩空气会自动打开相应的阻风门118或119,而使另一阻风门119或118关闭;如无增压器结构,则通向滤清116的阻风门120会自动关闭,压缩空气便直接压入气缸对柴油发动机进行直接式进气增压;如有增压器结构,可通过操作相应的手动阻风门123和124,即可如前进行直接式进气增压,也可通过冲动压缩空气蜗轮机122中叶轮,传动压气机126,自动打开自动阻风门120而进行间接增压。
权利要求
1.汽车高压用气新装置,其特征是本装置是对储能新装置中贮存的高压空气进行充分应用的装置,由供气件用气电磁阀、用气总管道、输气阀、增气阀(或无)、分路阀、分路管道和用气执行件牵引助器、气压机外起动装置、倾卸装置、压缩空气进空增压装置、降温调节装置等组成;从用气电磁阀起,各需连通的部件之间主要通过管道连通,其中输气阀、增气阀(或无)、分路阀三者(或二者)即可连为一体,通过孔道对应连通,也可以分开后,通过管道连通;各用气执行件都统一由驾驶员操作驾驶室中的供气操作件(输气踏板、气路开关)供气;除对牵引助力器和气压机外起动装置工作时排出的尾气进行再利用的装置一压缩空气进气增压装置、降温调节装置外,各用气执行件都能分开独立使用,相互不受影响;在使用高压气时,通过驾驶员观察高压压力表压力,选择操作相应气路开关,使相应的用气电磁阀和分路阀打开,再踩下输气踏板,高压贮气筒内的压缩空气便依次经用气电磁阀、用气总管道、输气阀、增气阀(或无)、电磁分路阀进入分路管道而输入指定的执行件中做功,使压缩空气进行辅助牵引或起动或自卸等工作,并将牵引助力器和气压机外起动装置工作后的尾气利用起来对柴油发动机进行进气增压或其它工作;在对高压缩空气进行使用的过程中通过控制输气踏板的行程控制输气阀阀门开度,根据需要向指定的执行件供应不同量的高压缩空气。
2.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是用气电磁阀安装在高压贮气筒各贮气室上,与用气总管道相连通,由驾驶室中压力表盘上对应压力表下方的开关操作控制,其一般结构为一个阀体、阀体内加工有阀门弹簧室,内装配有电磁线圈、阀门、阀门回位弹簧等。
3.根据要得要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是输气阀安装在车架上,在进气口处安装进气管接头与用气总管道相连通,与增气阀或分路阀既可连为一体,也可通过管道相连通;由驾驶室中的输气踏板操作控制输气量。其一般结构为一个固定在车架上的阀体,阀体下部加工有阀门室,可装配阀门、阀门回位弹簧和下端盖;下端盖与阀体通过螺钉相连固,在阀体下部或下端盖上加工有进气孔,进气口处可安装进气管接头,以安装与用气电器阀相连通的管道,使压缩空气进入阀门室;阀体中部加工有阀座和阀口,阀门可抵触阀座封闭阀口;阀体上部可装配挺杆、挺杆回位弹簧,并适应相应挺杆在其内上下滑动,还加工有出气孔道,与增气阀(或分路阀)进气孔道相连通;挺杆下端抵触阀门,顶端抵触拉臂滚轮,其上部还应装配防止漏气的密封圈;滚轮通过活动销支在拉臂的一端,抵触挺杆顶端;拉臂通过定位支销支承在阀体上,并装配有限位调整螺钉,通过调整,可调整出输气踏板的自由行程;拉臂的另一端通过活动销与输气踏板传动件相连;输气踏板安装在驾驶室内油门踏板右边,与油门踏板并列,两个踏板可合称为加速踏板,分称为主、副加速踏板,通过驾驶员的右脚对它们进行双踏或单踏;输气踏板与油门踏板一样,其后(前)端以定位支销于驾驶室底板上,并能以支销为转轴活动,从而联动传动杆。
4.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是增气阀只有在某些大型汽车上,用气机构所需要的供气量较大,关靠输气阀输送的气量可能不足时装配,否则不需要;增气阀应安装在车架上,其与输气阀、分路阀即可连为一体,也可通过管道相连通,按照结构形式可分为皮碗式增气阀和活塞式增气阀,两种形式的增气阀结构基本相似,它们的一般结构为一个固定在车架上的阀体,阀体的下部内加工有阀门室,可装配阀门、阀门回位弹簧、螺塞,螺塞上加工有进气孔,进气孔处安装有进气管接头以与用气总管路相连通;中部加工有阀座、阀口、增气道、挺杆插孔;上部可装配皮碗或活塞及弹簧、挺杆,上盖,阀体与上盖通过螺钉连封,并构成皮碗或活塞背受压缩空气压力的皮碗或活塞工作室,挺杆的上端与皮碗或活塞相连固,下端锥尖抵触阀门顶端锥窝,在阀体套孔中部分应装配密封圈,皮碗或活塞弹簧室加工有与大气相通的孔道;两种形式的增气阀只是推动挺杆的零件不同,即一种是皮碗,一种是活塞;是皮碗式增气阀时,挺杆的上端是通过螺母和两块圆形夹片与皮碗相连固的,皮碗下面的挺杆长度可以适当调整,皮碗下面的弹簧是一个塔形弹簧,它能驱使皮碗复原,皮碗周沿通过压圈压在阀体与上盖之间;是活塞式增气阀时,挺杆的上端插于活塞套孔中,活塞下面的挺杆长度也可以适当调整,活塞弹簧是一个柱体弹簧,能驱使活塞恢复原位,活塞周圆面与阀体内面之间应装配密封圈。
5.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是分路阀是向各用气执行件进行分开独立供气的装置,一般由两个或两个以上的电磁阀连为一体构成,整个阀体也安装在车架上,其与输气阀或增气阀既可连为一体,也可通过管道相连通,与各用气执行件通过管分路道相连通,电磁阀的个数由第一级用气执行件的个数决定。
6.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是牵引助力安装在变速器后端(也可安装在变速器以后其它传动部位),主要由形成涡流的内外壳和传递气压动力的助力器轴和叶轮构成,与分路阀通过分路管道相连通;外壳通过内六(或四)方头镙钉固定在变速器壳后端,螺钉的方头必须埋陷,以防擦碰叶轮;内外壳通过其中部的凸台与台肩,其前中的端沿与环槽、其后端的圆盘与端沿相互镶合并密封,并用镙钉连固,形成三室进气室、叶轮室、排气室;进气室是形成气涡流的空间,由内壳凸台前部外表面与外壳台肩前部内面构成,通过进气管与分路阀相连通,又通过进气涡流孔与叶轮室相通;叶轮室是叶轮旋转的空间,由内壳内面与外壳底面构成,通过进气涡流孔供气,做功后的压缩空气从排气涡流孔排向排气室;排气室是形成排气涡流的空间,由内壳凸台后部外表面和外壳台肩后部内面构成,通过排气涡流孔与叶轮室相通,又通过排气孔与排气管相通;进排气孔加工在外壳上,都通过管接头安装相应管道与相应机件相连通,即进气孔与分路阀相连通,排气孔与压缩空气二级利用装置相连通。它们的气流中心线分别应是进、排气室某中心圆柱面的切线,并保证供气方向顺应叶轮旋转方向;进排气涡流孔加工在内壳上,成等数、均匀、交错排列,它们的中心线都必须是叶轮室中接近叶轮外沿某中心圆柱面的切线,并保证气流方向顺应叶轮旋转方向;叶轮的旋转方向是指汽车前进时叶轮的运转方向,在制造加工时,各孔道内壁的要求尽量光滑,且进气室容积比排气室容积要小、进气孔排气孔要小、进气涡流孔比排气涡流孔要小,一些应当密封的地方也要保证良好的密封性;助力器轴就是将变速器轴后端延长的轴体,轴体上加工有外花键,便于安装叶轮;叶轮安装于叶轮室内,由花键轴套、两端凸头、叶片、前档板构成一体;花键轴套内孔加工有能与助力器轴外花键套合的内花键,轴套两端凸头以便抵触轴承内圈及隔圈,在安装时使轴承、叶轮、突缘等都能相互抵压定位,防止轴向窜动;轴套外加工有若干均匀分布的瓦形叶片,各叶片以同一方向(逆涡流方向)倾斜,其数目是进气涡流孔数目的二倍以上;在不产生擦碰的前提下,叶片与叶轮室内壁间隙必须尽量减小;内壳后端中心,加工有轴承座孔,以安装滚珠轴承支承助力器轴,原装在变速器后端的零件皆在按原方式安装可助力器后端。
7.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是气压机外起动装置设计在发动机的飞轮壳与飞轮上,其一般结构为,在飞轮前面的飞轮壳体上加工出进气主道、进气支道、封气环槽,在进气口处安装进气管与分路阀相连通,在飞轮前面加工或安装叶轮,让进气支道出口在好对准叶片,并保证气流冲击方向顺应飞轮的运转方向;叶轮上的叶片都应逆着飞轮的运转方向倾斜,并将相邻的叶片之间的沟槽内端封档,让外端敞开;在不产生擦碰的前提下,叶轮与封气环槽应尽量配合紧密,使气压能利用率提高;排气管设制在飞轮护盖左下方,并顺应排气流向,与高压气二级利用装置相连通,排气管比进气管要粗若干倍。
8.根据权利要求1所述的汽车高压用气新装置,其特征是压缩空气进气增压装置是专门对柴油车设计的一种使牵引助力器和气压机外起动装置的排气进行再利用的增压装置,按照结构形式分为两种,即一种是无增压器结构的,另一种是有增压器结构的;整个装置设计在柴油发动机的进气管上,与牵引助力器和气压机外起动装置排气管相通,原无增压器结构时,主要由牵引助力器排气管、气压机外起动装置排气管、自动阻风门等组成,原有废气涡轮增压器结构时,还可增设压缩空气涡轮机、手动阻风门。它们的一般结构为将柴油发动机进气管与牵引助力器排气管和气压机外起动装置排气管相连通,并在各自进气口装配单向自动阻风门;在与空气滤清器相通的进气口处装配单向自动阻风门;原有增压器结构时,在增压器压气机的另一端装配压缩空气涡轮机,并与废气涡轮机对称平衡,其结构可依照废气涡轮机进行构造,并使两个涡轮机即可单独传动压气机运转,也可一起传动压气机运转,并且在传动时互不干涉;还应装配手动阻风门,通过一根拉线操作控制。
全文摘要
本发明属于汽车制造领域,主要是指汽车高压用气新装置。本发明从如何充分应用贮存的高压空气出发,设计出供气装置:用气电磁阀、输气阀、增气阀、分路阀;用气装置:牵引助力器、气压机外起动装置、压缩空气进气增压装置等从而使汽车具备发动机外的辅助牵引装置、起动电机外的气压起动装置,并在柴油车上将二装置的排气利用起来对发动机进行进气增压,达到充分利用储能目的。本发明具有节能降荷、增力加速、故障自救、易起动、降低污染等多种优点。
文档编号B60K13/00GK1246418SQ9911658
公开日2000年3月8日 申请日期1999年7月29日 优先权日1999年7月29日
发明者田革 申请人:田革
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