单轨n针型扭矩吸吐器制造技术

本发明专利技术公开了一种单轨n针型扭矩吸吐器，包括：轨道，其包括轨圈；轨道具有轨道面，轨道面在几何构型上具有旋转对称轴线；轨道面为轨圈的内表面或外表面，为一变径旋转形成的柱面或其他曲面；弹针，其数量为一个或多个；弹针为沿轨道的径向布置的可伸缩式组件，且针梢与轨道面抵接；轨道和弹针二者之一以与扭矩吸吐轴随动的方式固定在扭矩吸吐轴上，另一个固定不动；当弹针的数量为多个时，轨道面为沿轨道的轴线具有n次旋转对称性的旋转曲面；当弹针的数量为1个时，轨道面不具有旋转对称性。其通过弹针和轨道面的配合来控制弹针的伸缩，实现了通过弹针的伸缩来解决动力供应与负载需求之间的瞬时矛盾问题，即赋予了扭矩传递按需削峰填谷的能力。

【技术实现步骤摘要】
单轨n针型扭矩吸吐器
本专利技术涉及机械节能
，特别涉及一种单轨n针型扭矩吸吐器。
技术介绍
扭矩（或转矩）传递是实现机械功传送的基本形式之一，动力、负载和转轴是扭矩传递的三个基本要素。通常而言，动力和负载各有自己的本征扭转特性，但它们的本征扭转特性往往并不匹配，从而产生了混合扭矩传递，并伴随着动力及负载的自身能量转换效率降低、扭震、扭转能量传递损失、装置寿命缩短和可靠性降低等多种负面效应。对于负载和动力的扭矩匹配问题，传统技术已经给出了多种多样的解决方案，但简单且彻底的解决方案仍然缺乏。例如在汽车方面，已有的解决方案包括增加发动机的缸数、增设飞轮和扭矩减震器等。这些方案对扭矩匹配问题给予了一定程度的解决，但未能完全克服，而方案代价则是体系重量、体积、复杂性、精密性和生产成本的增加及可靠性的降低。鉴于此，急需开发一种能够充分挖掘动力和负载各自的本征能量效率，并通过简单的方式彻底解决扭矩匹配问题的吸吐器。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种单轨n针型扭矩吸吐器，通过弹针和轨道面的配合来控制弹针的伸缩，实现了通过弹针的伸缩来解决动力供应与负载需求之间的瞬时矛盾问题，即赋予了扭矩传递按需削峰填谷的能力。为了实现这些目的和其它优点，本专利技术提供了一种单轨n针型扭矩吸吐器，适用于扭矩变化周期为360°/n的扭矩传递系统，包括：轨道，其包括轨圈；所述轨道具有轨道面，所述轨道面在几何构型上具有旋转对称轴线；所述轨圈为轨道面的载体，所述轨道面为所述轨圈的内表面或外表面，为一变径旋转形成的柱面或其他曲面；弹针，其数量为n个，n为自然数；所述弹针为可伸缩式组件，且沿所述轨道的径向布置；所述弹针的针梢与所述轨道面相抵接；其中，所述轨道和弹针二者之一以与扭矩吸吐轴随动的方式固定在扭矩吸吐轴上，另一个固定不动；所述扭矩吸吐轴为扭矩吸吐器转动部分的转轴，同时也是扭矩传递系统中动力和负载之间的扭矩传递轴；另外，当弹针的数量为多个时，所述轨道面为沿所述轨道的轴线具有n次旋转对称性的旋转曲面；当弹针的数量为1个时，所述轨道面不具有旋转对称性。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，所述轨道面的具体形状为：所述轨道面的准线为一平面闭合曲线，母线为一直线段或平面弧线段；所述准线所在平面垂直于所述轨道的轴线，并沿所述轨道的轴线具有n次旋转对称性；所述准线上各点到轴线的距离为各点处的轨道半径；当所述母线为直线段时，母线平行于轴线，形成的轨道面为非圆直柱面；当所述母线为平面弧线段时，平面弧线段所在的平面经过轴线，所述平面弧线段的开口朝向或背向轴线；所述平面弧线段的顶点沿准线绕轴线旋转形成轨道面；其中，以直线段的中点或弧线段的顶点作为母线的特征点。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，所述轨道还包括用于对所述轨圈进行径向支撑的轨辐；所述轨圈和轨辐为一体成型设置或通过连接部件进行连接。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，当所述轨道与扭矩吸吐轴随动，弹针固定不动时，所述轨道通过轨辐与扭矩吸吐轴的连接，使所述轨道与扭矩吸吐轴随动。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，所述弹针包括定托、动托和压簧；所述定托和动托的托身相嵌，并通过所述压簧的连接形成所述动托相对于所述定托可沿所述压簧中心线仅做一维移动的可伸缩部件，或形成所述动托相对于所述定托既可沿所述压簧中心线做一维移动、同时又可沿所述压簧中心线做转动的可伸缩部件；所述定托的托尾构成所述弹针的针尾，所述动托的托尾构成所述弹针的梢部；所述针梢设置在所述梢部的顶端；且所述针梢的几何特征与轨道面几何特征相匹配。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，还包括：针毂，其包括针圈和用于对所述针圈进行径向支撑的针辐；所述针圈和针辐为一体成型设置或通过连接部件进行连接；所述针圈或针辐为所述弹针提供定位和支撑；1个或多个所述弹针沿所述针圈的径向放置，且当所述轨道面为轨圈内表面时，多个所述弹针以所述针圈的对称轴线为中心呈放射状均匀排列；而当所述轨道面为轨圈外表面时，多个所述弹针以所述轨圈的对称轴线为中心呈向心状均匀排列；当所述弹针与扭矩吸吐轴随动、所述轨道固定不动时，所述弹针通过针毂与扭矩吸吐轴的连接实现与扭矩吸吐轴随动。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，当弹针的数量为多个时，所述针毂具有n次旋转对称性；当弹针的数量为1个时，所述针毂不具有旋转对称性。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，经过所述压簧中心线且垂直于所述针毂的轴线的平面与经过所述轨道母线特征点且垂直于所述轨道的轴线的平面重合；所述针毂的轴线、轨道的轴线和扭矩吸吐轴的轴线三线重合，重合的轴线称为共享轴线，所述轨道或针毂沿所述共享轴线旋转，所述针梢沿所述轨道面滑动或滚动。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，规定所述单轨n针型扭矩吸吐器吸功时扭矩为正，吐功时扭矩为负时，所述单轨n针型扭矩吸吐器的扭矩特性方程为：公式1；公式2；公式1为针梢与设置为轨圈内表面的轨道面相抵接时的单轨n针型扭矩吸吐器的扭矩特性方程；公式2为针梢与设置为轨圈外表面的轨道面相抵接时的单轨n针型扭矩吸吐器的扭矩特性方程；其中，T为扭矩，n为弹针的个数，l为压簧长度，ρ为轨道半径，θ为转角，F为压簧的弹力；所述压簧的弹力为压簧长度或轨道半径的函数，并由公式3和公式4进行表示：F=f(ρ)=f(l+b)公式3；F=f(ρ)=f(c-l)公式4；公式3为针梢与设置为轨圈内表面的轨道面相抵接时压簧长度或轨道半径的函数；公式4为针梢与设置为轨圈外表面的轨道面相抵接时压簧长度或轨道半径的函数；其中，b和c均为一常数，b具体指轨道半径与压簧长度的差值，c具体指轨道半径与压簧长度的和。优选的是，所述的单轨n针型扭矩吸吐器中，由所述扭矩特性方程积分分别得到所述压簧长度方程公式5和轨道半径方程公式6和7：公式5；公式6；公式7；公式6为针梢与设置为轨圈内表面的轨道面相抵接时的轨道半径方程；公式7为针梢与设置为轨圈外表面的轨道面相抵接时的轨道半径方程；其中，k为所述压簧的倔强系数，l0为压簧的自然长度，L0为针梢与设置为轨圈内表面的轨道面相抵接时最大轨道半径处的压簧压缩量，或为针梢与设置为轨圈外表面的轨道面相抵接时最小轨道半径处的压簧压缩量，即压簧的最小压缩量。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的单轨n针型扭矩吸吐器中，在轨道内或轨道外设置1个或多个弹针，通过弹针和轨道面的配合，实现弹针的伸缩，并通过弹针的伸缩来解决动力供应与负载需求之间的瞬时矛盾问题，且可以正时和等额执行，实现了通过一个简单结构的新装置，从理论上和实践上彻底解决具有特定扭转周期的扭矩震动问题。通过轨道和弹针组成的扭矩吸吐器结构在彻底解决扭矩消震问题的同时，在装置重量、体积、寿命、可靠性和成本等均较之现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单轨n针型扭矩吸吐器，适用于扭矩变化周期为360°/n的扭矩传递系统，其特征在于，包括：/n轨道，其包括轨圈；所述轨道具有轨道面，所述轨道面在几何构型上具有旋转对称轴线；所述轨圈为轨道面的载体，所述轨道面为所述轨圈的内表面或外表面，为一变径旋转形成的柱面或其他曲面；/n弹针，其数量为n个，n为自然数；所述弹针为可伸缩式组件，且沿所述轨道的径向布置；所述弹针的针梢与所述轨道面相抵接；/n其中，所述轨道和弹针二者之一以与扭矩吸吐轴随动的方式固定在扭矩吸吐轴上，另一个固定不动；所述扭矩吸吐轴为扭矩吸吐器转动部分的转轴，同时也是扭矩传递系统中动力和负载之间的扭矩传递轴；/n另外，当弹针的数量为多个时，所述轨道面为沿所述轨道的轴线具有n次旋转对称性的旋转曲面；当弹针的数量为1个时，所述轨道面不具有旋转对称性。/n

【技术特征摘要】
1.一种单轨n针型扭矩吸吐器，适用于扭矩变化周期为360°/n的扭矩传递系统，其特征在于，包括：
轨道，其包括轨圈；所述轨道具有轨道面，所述轨道面在几何构型上具有旋转对称轴线；所述轨圈为轨道面的载体，所述轨道面为所述轨圈的内表面或外表面，为一变径旋转形成的柱面或其他曲面；
弹针，其数量为n个，n为自然数；所述弹针为可伸缩式组件，且沿所述轨道的径向布置；所述弹针的针梢与所述轨道面相抵接；
其中，所述轨道和弹针二者之一以与扭矩吸吐轴随动的方式固定在扭矩吸吐轴上，另一个固定不动；所述扭矩吸吐轴为扭矩吸吐器转动部分的转轴，同时也是扭矩传递系统中动力和负载之间的扭矩传递轴；
另外，当弹针的数量为多个时，所述轨道面为沿所述轨道的轴线具有n次旋转对称性的旋转曲面；当弹针的数量为1个时，所述轨道面不具有旋转对称性。


2.如权利要求1所述的单轨n针型扭矩吸吐器，其特征在于，所述轨道面的具体形状为：
所述轨道面的准线为一平面闭合曲线，母线为一直线段或平面弧线段；所述准线所在平面垂直于所述轨道的轴线，并沿所述轨道的轴线具有n次旋转对称性；所述准线上各点到轴线的距离为各点处的轨道半径；
当所述母线为直线段时，母线平行于轴线，形成的轨道面为非圆直柱面；当所述母线为平面弧线段时，平面弧线段所在的平面经过轴线，所述平面弧线段的开口朝向或背向轴线；所述平面弧线段的顶点沿准线绕轴线旋转形成轨道面；其中，以直线段的中点或弧线段的顶点作为母线的特征点。


3.如权利要求1所述的单轨n针型扭矩吸吐器，其特征在于，所述轨道还包括用于对所述轨圈进行径向支撑的轨辐，所述轨圈和轨辐为一体成型设置或通过连接部件进行连接。


4.如权利要求3所述的单轨n针型扭矩吸吐器，其特征在于，当所述轨道与扭矩吸吐轴随动，弹针固定不动时，所述轨道通过轨辐与扭矩吸吐轴的连接，使所述轨道与扭矩吸吐轴随动。


5.如权利要求1所述的单轨n针型扭矩吸吐器，其特征在于，所述弹针包括定托、动托和压簧；所述定托和动托的托身相嵌，并通过所述压簧的连接形成所述动托相对于所述定托可沿所述压簧中心线仅做一维移动的可伸缩部件，或形成所述动托相对于所述定托既可沿所述压簧中心线做一维移动、同时又可沿所述压簧中心线做转动的可伸缩部件；所述定托的托尾构成所述弹针的针尾，所述动托的托尾构成所述弹针的梢部；所述针梢设置在所述梢部的顶端；且所述针梢的几何特征与轨道面几何特征相匹配。


6.如权利要求5所述的单轨n针型扭矩吸吐器，其特征在于，还包括：
针毂，其包括针圈和用于对所述针圈进行径向支撑的针辐；所述针圈和针辐为一体成型设置或通过连接部件进行连接；所述针圈或针辐为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红飞，
申请(专利权)人：简俭科技宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33