本发明涉及国内外一切公路交通运输机动车辆（以下简称车辆）的高效节能多功能系统。

现代国内外一切车辆，在不排空档、不踏下离合器踏板条件下，发动机至驱动轮之间是刚性联接。这种结构决定着车辆减速行使是逆驱动行驶，逆驱动行驶不仅浪费了大量惯性能和存在着附加能耗，而且存在着附加磨损和降低车辆的使用寿命等问题。这不仅增加了车辆使用成本，而且在能源日趋紧张的现在，会影响车辆工业的发展。所以无论从经济和节能角度出发，还是从车辆工业发展角度出发，无论在能源日趋紧张的现在或能源极其丰富的未来，从技术角度讲，解决车辆减速逆驱动行驶问题是必要的，是有重大的技术意义和经济意义的。

解决车辆减速逆驱动行驶问题已有方案是合理滑行。但由于合理滑行受到诸多因素的限制，得不到广泛和应有的使用，不仅效果不够理想，而且增加了驾驶员的操作负担和疲劳程度，不利于行车安全。

现代车辆广泛采用的普通行星齿轮差速器仅能差速不能防滑，因此采用行星齿轮差速器的车辆某一驱动轮行驶在滑溜的路面时，通过性能明显下降，乃至为零，车辆不能行进与倒退。为了解决行星齿轮差速器这一弊病，已有的技术方案是增设差速锁。但强制锁住式差速器不仅存在着差速与防滑不能兼用的弊病，而且差速与防滑功能的转换需要停车操作，使用极为不便，并且增加功率损失。牙嵌式自由轮差速器，滑块凸轮式高摩擦差速器虽具有差速与防滑兼用的功能，但由于结构复杂，成本高等原因未被广泛采用（参见吉林工业大学汽车教研室编写的《汽车构造》）。采用现有各种差速器的车辆其传动系都存在着减速逆驱动行驶的问题，都不具有一减速就自动分离，自动实现惯性滑行节能等功能。

车辆逆驱动惯性能损失率可以粗略地分为三段，即驱动轮轮毂到差速 器为最小段，主减速器至变速器输出轴为比较大段，变速器至离合器为最大段。从节能率、可靠性、成本、多功能等因素分析，高效节能多功能系统的自动离合装置及电磁控制装置的电磁铁Q2设置的最佳位置是原差速器的位置，其次是变速器输出轴与传动轴之间，或传动轴与主传动器的主动轴之间，也可以设置于其它位置。

本发明的目的是提供一种适用于国内外一切车辆，安装在传动系适当位置的高效节能多功能系统。主要目的是解决车辆减速逆驱动行驶所带来的大量惯性能浪费、附加能耗、传动系和发动机的附加磨损、降低使用寿命、增加使用成本等问题。车辆高效节能多功能系统的主体-自动离合装置通用性好，可以设置在车辆传动系的任何位置。若设置在原差速器位置，除了可以解决车辆减速逆驱动行驶所带来的一系列问题外，还可以解决普通行星齿轮式差速器的只能差速不能防滑问题和强制锁住式差速器不能兼顾差速与防滑、使用极为不便和增加使用成本等问题。

本发明的目的是这样实现的，车辆高效节能多功能系统是由自动离合装置、电磁控制装置和随意控制装置等组成。起加速匀速自动接合、减速自动分离作用的自动离合装置及电磁铁Q2，视需要可设置在车辆传动系的任选位置。起强制接合作用的电磁控制装置，其电磁铁Q2设置在对应于自动离合装置离合体的位置，浮动或固定联接在自动离合装置以外的固定支架上。或者采用间接控制的方式，电磁铁Q2可以设置在适当位置，而在电磁铁Q2与自动离合装置间增设中间传力机构和在自动离合装置的从动毂上增设强制接合机构。既可以保持发动机怠速工作，也可以一惯性滑行就自动关闭发动机，一加速就自动拖燃发动机的随意控制装置，其功能开关S2与电磁控制装置的常开式按钮开关S4制成一体，安装在驾驶员操作方便处。功能开关S2用于选择实现不同的功能。自关开关S3和自动起动开关S5均与加速踏板联动，并用导线相连构成各条回路。

自动离合装置

自动离合装置的主动凸轮轴与动力源刚性联接，主动凸轮轴和从动毂之间对应主动凸轮轴的凸轮位置设有同步惯性离合机构，在同步惯性离合 机构的外侧惯性架与主动凸轮轴轴颈间设有离合保证机构，离合保证机构的支架与主动凸轮轴用螺钉刚性联接，从动毂靠轴承支承在主动凸轮轴的轴颈上，并与动力传递件刚性联接。

同步惯性离合机构由离合体、同步惯性架、回位弹簧或永久磁铁和连接杆等组成。惯性架分为里外两侧，每一侧均由惯性架体和惯性架盖等组成，其内装有回位弹簧，外侧的惯性架盖上设有限位体。离合体两端的小轴颈分别装在两侧惯性架体的通孔中，并套在环状回位弹簧之内。两侧惯性架体用连接杆刚性联接，或某一侧惯性架体与连接杆制成一体，与装在其上的离合体一起套装在主动凸轮轴的凸轮位置。同步惯性离合机构可以绕主动凸轮轴沿顺时针和逆时针两个方向在一定范围内转动，离合体在多边形凸轮上随之移动，静止时在回位弹簧力的作用下，离合体处于凸轮最小向径位置，主动凸轮轴与从动毂相分离。也可以靠磁力实现静止时离合体处于凸轮最小向径位置，即同步惯性架与离合保证机构的支架均采用非磁性材料，在支架上对应于离合体小轴颈位置设置永久磁铁，在磁力平衡条件下，使离合体处于主动凸轮轴凸轮的最小向径位置，实现主动凸轮轴与从动毂间相分离。若采用鼠笼式整体惯性架，视载荷需要离合体既可以是单排也可以是多排布置，经绝磁处理只有一面通磁的永久磁铁镶入凸轮面两侧中线位置，每增加一排离合体，就增加两排永久磁铁，永久磁铁的安装位置是对应离合体两端的凸轮面中线位置。无论车辆行进或倒车，只要主动凸轮轴一转动，同步惯性离合机构在惯性力的作用下相对主动凸轮轴延迟转动，使离合体同步地进入主动凸轮轴与从动毂间的狭区，形成静摩擦自锁，实现动力输出。只要主动凸轮轴一减速，从动毂在惯性力的作用下仍以原速转动，破坏了离合体的静摩擦自锁条件，离合体从接合状态变为分离状态，或在惯性力较大时越过分离区到另一狭区自锁，车辆出现减速逆驱动。

离合保证机构具有两项功能，其一是在通常情况下保证减速行驶时主动凸轮轴与从动毂间实现彻底分离;其二是无论在任何工况下均能实现主动凸轮轴与从动毂间的强制接合。实现上述功能的机构可以有多种形式， 但均包含支架、惯性体、力源体、限位体、和限制惯性体运动形式的运动幅这五个要素。具有强制可缩结构的惯性体，力源体、运动幅均设置在支架内，支架用螺钉刚性联接在主动凸轮轴台肩上，限位体设在同步惯性离合机构的外侧惯性架盖上。无论车辆静止、行进或倒车，只要主动凸轮轴转速低于某一限定转速，惯性体的惯性力小于力源体的回位力而处于非工作状态，同步惯性离合机构按自身运动规律运动。只要车辆行进主动凸轮轴转速超过限定转速，惯性体的惯性力大于力源体的回位力，惯性体在运动幅的约束下运动至惯性架一侧的待工作状态。若主动凸轮轴减速转动，同步惯性离合机构欲从原来的接合状态超过分离区进入另一狭区接合，处于待工作状态惯性体的工作面与同步惯性离合机构上的限位体接触，使同步惯性离合机构停止在分离区，实现主动凸轮轴与从动毂间的彻底分离。具有强制可缩结构的惯性体在限位体施加的最大惯性力作用下，仍然可以可靠地将同步惯性离合机构限制在分离区。当主动凸轮轴的转速继续下降，只要惯性体的惯性力小于力源体的回位力时，惯性体又回到非工作状态。同步惯性离合机构上的离合体在回位弹簧或永久磁铁的作用下仍然处于分离区。若车辆在高于限定转速滑行，惯性体处于工作状态，只要使用电磁控制装置，通过限位体作用在惯性体工作面上一个大于其可缩变形力的强制接合力，惯性体收缩变形，同步惯性离合机构强制越过分离区，进入另一接合区实现强制接合。

分析归纳可知，车辆倒车行驶时，不仅车速低，而且倒车行驶后不是停车就是行进，不需要惯性滑行，故本机构倒车和低速时不起作用。

自动离合装置在同步惯性离合机构和离合保证机构的共同作用下，具有加速自动接合，减速自动分离和任何工况下均可实现强制接合的功能。

电磁控制装置

电磁控制装置是由电磁铁Q2、导线和常开式按钮开关S4等所组成，电磁铁Q2对应于自动离合装置同步惯性离合机构的离合体的位置，浮动或固定联接在固定支架上，与从动毂间留有一定间隙，从动毂可以相对电磁铁Q2自由转动。电磁控制回路是从电源经点火开关S1、常开式按钮开关S4、 电磁铁Q2接地回到电源的一个回路。当按下常开式按钮开关S4接通电磁控制回路，若离合保证机构的惯性体处于非工作状态，浮动联接在固定支架上的电磁铁Q2在磁力的作用下迅速吸覆到从动毂上并随之转动一定角度，同时也将离合体吸覆在从动毂的内表面上，离合体跟随转动着的从动毂运动，进入主动凸轮轴与从动毂间的狭区，实现强制接合。若离合保证机构的惯性体已经处于工作状态，限制了同步惯性离合机构的运动，由于同步惯性离合机构在电磁力的作用下，作用在惯性体工作面上的力大于引起惯性体收缩结构变形的收缩力，使收缩结构收缩，同步惯性离合机构上的限位体滑过惯性体的工作面，在同步惯性机构的作用下，使离合体同步地进入到另一狭区，从而实现强制接合。实现强制接合后放松常开式按钮开关S4即可。

也可将电磁铁Q2安装在固定支架上，当电磁控制回路接通，电磁力将离合体吸覆在从动毂的内表面上，离合体靠电磁力和与从动毂间的摩擦力进入主动凸轮轴与从动毂间的狭区自锁，实现强制接合。

若电磁控制装置的电磁铁Q2不能直接作用时，可采用间接作用方式，在从动毂上设置一个由强制接合体、回位弹簧和盖板等组成的强制接合机构，在从动毂上对应同步惯性离合机构的惯性架圆周或端面位置开阶梯形通孔，将强制接合体镶有摩擦片一端装入从动毂的阶梯形通孔内，并用回位弹簧、盖板和螺钉固定在从动毂上，电磁铁Q2安装在适当的位置，在电磁铁Q2与强制接合机构之间设有中间传力机构，传力机构安装在固定支架上。非工作状态下，传力机构与强制接合体之间是分离的。强制接合体随从动毂一起转动。接通电磁控制回路后，电磁力通过传力机构、强制接合机构作用在同步惯性离合机构的惯性架上，同步惯性离合机构在摩擦力的作用下，随从转动着的从动毂转动一定角度，离合体同步进入主动凸轮轴与从动毂之间的狭区自锁，实现强制接合。

随意控制装置

随意控制装置包括常通回路、自关回路、自起动回路和自动辅助回路。常通回路是由电源、点火开关S1、功能开关S2的常通位1、点火系Q1、导 线等组成;自关回路是由电源、点火开关S1、自关开关S3、点火系Q1、导线等组成;自起动回路是由电源、点火开关S1、功能开关S2的自起动位3、自起动开关S5、电磁控制装置的电磁铁Q2、导线等组成。功能开关S2是一个三位开关，通过转动功能开关S2的手柄选择功能，电磁控制装置的常开式按钮开关S4设置在功能开关S2手柄的端部，二者制成一体安装在驾驶员操作方便处。当功能开关S2置于常通位1，点火系Q1直接由常通回路供电，自关回路和自起动回路均不起作用;当功能开关S2置于自起动位3，常通回路断开，自关回路和自起动回路同时起作用。自关开关S3和自起动开关S5均与加速踏板联动，自关开关S3的固定触点固定在支架上，活动触点固定在一个可绕铰链摆动的活动臂上，踏下加速踏板进入工作行程，在回位弹簧的作用下两个触点闭合，自关回路是接通的，满足向点火系Q1的供电要求。放松加速踏板处于自由状态，与加速踏板连动的滚轮驱动活动臂摆动一定角度，使活动触点与固定触点相分离，自关回路断开，中断对点火系Q1的供电，自动关闭工作着的发动机。自起动开关S5的活动臂上设有活动触点，并可随加速踏板绕铰链摆动一定角度，对应活动触点的固定触点固定在固定臂上，除踏下加速踏板进入工作行程的一瞬间外，自起动开关S5在回位弹簧的作用下，两个触点分开。切断对起强制接合作用的电磁控制回路的供电。当踏下加速踏板进入工作行程的一瞬间，与踏板联动的摆杆带动拱形驱动臂推动自起动开关S5的活动臂绕铰链摆动，使两个触点瞬时间内接合，接通电磁控制回路，电磁控制装置进入工作状态，实现强制接合拖燃已熄火的发动机。当继续踏下加速踏板，拱形驱动臂受到调整螺钉的限制只能随摆杆一起运动滑过活动臂，自起动开关S5在回位弹簧的作用下又断开。自起动开关S5接通的时间可以由调整螺钉调整（也受到踏下加速踏板速度的影响）。在放松加速踏板的过程中，拱形驱动臂绕铰链摆动滑过活动臂，自起动开关S5不会接通。自关开关S3和自起动开关S5的工作程序是放松加速踏板，自关开关S3断开，发动机熄火，自起动回路不工作。在踏下加速踏进入工作行程的一瞬间，自起动开关S5接通，实现强制接合拖燃发动机，随后及放松加速踏板的过程均不再接通。而自关回路的 自关开关S3只要踏下加速踏板，从进入工作行程直到放松加速踏板前均是接通的，保证向点火系Q1供电。故随意控制装置具有既可以保持发动机怠速工作，又可以自动关闭发动机，还可以自动起动发动机的功能。自关开关S3和自起动开关S5的构件分别装在同一个基板上，可以通过分别调整各自相对摆秆的位置获得理想的性能。如果只想使用自动关闭发动机的功能，不采用自动强制接合拖燃发动机，而用起动马达起动发动机时，只要将功能开关S2置于空位2即可。

电磁控制装置和随意控制装置与加速踏板联动的开关S3和S5均可以采用继电器来代替。加速踏板只需联动一个微动开关S6来控制继电器K1，通过继电器K1来控制点火系Q1和电磁铁Q2，踏下加速踏板微动开关S6闭合，继电器K1控制端接通，放松加速踏板微动开关S6断开，继电器K1控制端断开，与上述采用机械开关的功能是相同的。

当车辆需要自动实现利用发动机和传动系进行辅助限速时，可增加一个选择开关S7和继电器K2来实现，当S7断开时继电器K2不起作用，当S7闭合时无论功能开关S2处于任何位置，只要放松加速踏板，继电器K2就使电磁控制装置工作一次，无论踏下还是放松加速踏板，主动凸轮轴与从动毂之间均是接合的，车辆不会滑行。

对辅助限速和平顺性要求严格的车辆，则可以在加速踏板处设置传感器或设置棘轮等单向工作的机构来检测加速踏板的运动方向，只要加速踏板向抬起一侧运动，就向继电器K2发出一个信号，使继电器K2控制电磁控制装置工作一次，保证主动凸轮轴与从动毂之间始终是刚性接合，与未采用本发明技术方案的车辆具有完全相同的辅助限速功能。

采用本发明所提供技术方案的车辆，不仅不存在减速行驶时逆驱动所带来的一系列弊病，而且获得自动惯性滑行高效节能、自动关闭发动机和自动起动发动机等自动功能。并且保留了现代车辆利用发动机和传动系刚性联接的特点进行拖燃发动机，及利用发动机和传动系进行辅助限速制动的优点，而且辅助限速功能既可以手动实现也可以自动实现。

自动离合装置及电磁铁Q2既可以独立式设置在车辆发动机动力输出轴至主减速器主动轴之间，又可以对称式置于差速器位置，还可以设置于传 动系其它位置。把对称式自动离合装置及电磁铁Q2设置于车辆传动系原差速器位置，取代原差速器，除了具有上述所有的优点外，还具有自动防滑和差速同时实现的功能。

对称式自动离合装置的主动凸轮轴制成一体，成为一根以中间法兰面为对称面的对称阶梯式通轴，主动凸轮轴的中间法兰与动力源刚性联接，两个从动毂分别用花键套刚性联接两个半轴，把动力传递给驱动轮。对应于对称式自动离合装置的两组电磁铁Q2并联接入电磁控制回路。其余部分均与独立使用时相同。

当车辆起步时，通常是采用常通回路，将功能开关S2置于常通位1，打开点火开关S1，用马达起动发动机，此时车辆一起步、加速或匀速行驶，对称式的自动离合装置就自动接合，一减速行驶就自动分离，车辆实现自动惯性滑行，发动机处于怠速工况。当车辆已经达到中高速度，希望关闭发动机进行自动惯性滑行时，可将功能开关S2置于自起动位3。此时自起动回路和自关回路工作，只要放松加速踏板，自关开关S3断开，发动机自动熄火，车辆处于发动机熄火工况下的自动惯性滑行，获得最佳节能效果。当踏下加速踏板，进入工作行程的一瞬间，自起动开关S5接通自起动回路，对称式自动离合装置强制接合，逆驱动拖燃发动机，重新实现加速或匀速行驶。若既希望采用发动机熄火自动惯性滑行，而又不希望用逆驱动拖燃的办法起动发动机时，可将功能开关S2置于空位2。此时自起动回路不工作，只要放松加速踏板，车辆发动机就自动熄火，实现自动惯性滑行。需要重新起动发动机时，可使用起动马达起动。

若车辆处于加速或匀速转向行驶，内侧从动毂与主动凸轮轴间处于接合状态，内驱动轮转速与主动凸轮轴转速相等。外侧从动毂由外驱动轮逆驱动超速转动，与主动凸轮轴之间是分离的。外驱动轮的转速只由传向行驶特性决定，实现差速。此工况驱动力矩全部分配给转速较小的内驱动轮。若内驱动轮行驶于滑溜路面，附着力小到滑转条件时，由于主动凸轮轴为刚性通轴，两侧从动毂均处于与主动凸轮轴接合状态，两侧驱动轮与主动凸轮轴以相同的转速转动，驱动力矩分配给附着力较大的外侧驱动轮。无 论是直行或转向行驶，也无论是行进或倒车，还是车辆行驶在滑溜路面，均不会出现某一驱动轮滑转而另一驱动轮不转的现象，驱动力矩随时分配给附着力较大一侧的驱动轮，而且防滑与差速是同时自动实现的。当车辆处于惯性滑行转向行驶时，两侧从动毂均与主动凸轮轴分离，两驱动轮的转速均由转向行驶特性决定。

当车辆在行驶中需要利用发动机和传动系进行辅助限速制动时，若功能开关S2处于常通位1，发动机是怠速工作，只要按下与功能开关S2制成一体的电磁控制装置的常开式按钮开关S4，自动离合装置的主动凸轮轴与从动毂便强制接合，驱动轮与传动系刚性联接，达到发动机怠速工况下的辅助制动目的。若发动机是熄火的，无论功能开关S2置于自起动位3或空位2，在不需要起动发动机的条件下，只要按下电磁控制装置的常开式按钮开关S4，同样实现驱动轮与传动系的刚性接合，实现发动机熄火条件下利用发动机和传动系进行辅助限速制动。当不希望车辆滑行时，可接通转换开关S7自动实现辅助限速，提高行车安全性。

当用起动马达不能起动发动机时，只要将功能开关S2置于常通位1，排好适当行进档，拖动车辆，按下电磁控制装置的常开式按钮开关S4即可拖燃发动机。也可将功能开关S2置于自起动位3，实现自动逆驱动拖燃发动机。

本系统分析起来功能繁多，使用时却很简便。自关开关S3和自起动开关S5均与加速踏板联动，不需另行操作。功能开关S2和电磁控制装置的常开式按钮开关S4又是制成一体，安装在驾驶员操作方便处，功能选择转动一下功能开关S2即可。减速滑行、关闭与起动发动机、防滑和差速、利用发动机和传动系辅助限速等功能均是自动实现，使用极为方便。本系统特别适用于长途中高速行驶的车辆，对于长途中高速行驶的车辆节能率可高达25%左右。在高效节能的前提下，可大大减轻驾驶人员的疲劳强度，提高行车安全性。

需要指出的是，将自动离合装置设置在中央驻车器以后的任何位置时，中央驻车器失效，需要取消中央驻车器用轮边制动器代替（已在某些车辆 上采用），保证驻车功能。

车辆高效节能多功能系统利用车辆的惯性能节能，与车辆采用什么做为动力源无关。不仅适用于现代国内外一切车辆，而且适用于未来采用各种新能源的车辆，具有广泛和长远应用的可能性。当自动离合装置及电磁铁Q2设置于差速器位置时，本系统归纳起来具有八大功能，八大特点。

八大功能：

1、高效节能功能;

2、自动滑行功能;

3、自动接合功能;

4、自动防滑功能;

5、自动关闭发动机功能;

6、自动起动发动机功能;

7、自动实现辅助限速制动功能;

8、差速功能。

八大特点：

1、惯性能利用率高（可节能18%左右）;

2、提高发动机和传动系使用寿命;

3、适用于一切车辆;

4、安装于传动系任选位置;

5、自动防滑与差速功能同时兼用;

6、自动化程度高;

7、结构紧凑安装方便;

8、多功能无任何付作用。

当自动离合装置设置在传动系除差速器位置外任选位置时，除自动防滑与差速功能外的所有功能均可实现。当设置在中央驻车器位置或安装在中央驻车器以前时，对驻车器功能无影响。

以上分析均以汽油机车辆为例，若将本系统应用于无点火系的车辆，如柴油机车辆，可用一个电磁阀在高压油泵的进油端控制燃油供应。电磁 阀由自关开关S3控制，自关开关S3断开，电磁阀关闭，停止向柴油机供油而使其熄火;自关开关S3接通，电磁阀开启，恢复供油，同样实现随意控制装置的功能。对于采用其它无点火系发动机的车辆，随意控制装置的自关开关S3控制一个电动阀门控制发动机的燃料供给，实现自动关闭发动机。用于电动车辆时，随意控制装置的自关开关S3控制电动机的电源回路，实现自动关闭电动机。对于不可以拖动起动发动机的车辆，可省去自起动回路。

本发明提供系统的具体结构由以下实施例及附图给出。

图1是车辆高效节能多功能系统自动离合装置的轴向剖视图;

图2是图1的A-A剖面;

图3是图1的B-B剖面;

图4、5、6均是图1的C-C剖面，分别给出不同结构形式的离合保证机构;

图7是图1的D-D剖面，给出强制接合机构的结构;

图8是本发明提供系统的控制线路原理图;

图9是开关S3和S5结构原理图;

图10是采用继电器的控制线路原理图;

图11是采用继电器控制自动实现辅助限速防滑控制线路原理图;

图12是本发明技术方案设置在差速器位置的对称式自动离合装置轴向剖视图。

下面根据图1～12详细说明车辆高效节能多功能系统的细节及工作情况。按自动离合装置、电磁控制装置和随意控制装置依次给予说明。

自动离合装置

加速匀速接合、减速分离的自动离合装置既可以独立使用，设置于车辆变速器输出轴至主减速器主动轴之间，也可以以对称式设置于驱动桥内的原差速器位置，还可以置于传动系其它位置。自动离合装置设置于变速器之后，主动凸轮轴（1）的法兰或花键套与变速器输出轴上的固定法兰或花键轴刚性联接并定位。从动毂（7）的花键套或法兰与传动轴上的花键轴或法 兰刚性联接，用轴承支承在固定支架上，用调整垫片调整轴向间隙。中央驻车器可以与自动离合装置制成一体，其制动盘（或毂）与从动毂（7）的法兰刚性联接。若设置在原差速器位置，采用对称式自动离合装置，通过安装在从动毂（7）花键套处的两个轴承支承在驱动桥壳内。主动凸轮轴（1）的法兰与主减速器的从动齿轮法兰刚性联接和定位，两侧从动毂（7）的花键套与两半轴联接。

主动凸轮轴（1）是阶梯式的。阶梯轴两端设有安装轴承（2）、（6）的轴颈，在安装轴承（2）、（6）的两个轴颈之间设有多边形凸轮、安装惯性架体（9）、（12）、支架（4）的轴颈，对应车辆行进与倒车和正驱动与逆驱动，多边形凸轮是双向工作的。安装支架（4）的台肩设有螺纹孔。阶梯轴上的多边形凸轮处装有同步惯性离合机构，其里外两侧惯性架体（9）和（12）的内孔均与主动凸轮轴（1）的轴颈动配合，离合保证机构的端盖式支架（4）用螺钉（5）定位并固定在主动凸轮轴（1）的台肩上。从动毂（7）用轴承（2）、（6）支承在主动凸轮轴（1）上。若电磁控制装置采用间接传力机构时，从动毂（7）对应惯性架体（12）的位置设有强制接合机构。若主动凸轮轴（1）以花键套与动力源联接时，设有定心花键套。若主动凸轮轴（1）以法兰与动力源联接时，其法兰上设有台肩、卸轴承（2）的工艺孔和多个均布通孔。若采用对称式自动离合装置，其主动凸轮轴（1）是中间法兰式对称阶梯通轴。

同步惯性离合机构的里外两侧惯性架体（9）、（12）均设有与离合体（3）端部小轴颈配合的通孔、装连接杆（11）的通孔，里侧惯性架盖（8）上设有装连接杆（11）的通孔，外侧翻边式惯性架盖（13）上设有装连接杆（11）的通孔，翻边内壁上设有限位体（18）。阶梯式离合体（3）两端小轴颈上均设有装环状回位弹簧（10）的环槽，环状回位弹簧（10）的接头打夹固联，阶梯式连接杆（11）设有限位台肩，离合体（3）是柱体或球体，其截面是圆、多边形或折线与曲线构成的封闭形状。离合体（3）、连接杆（11）的两端均装入里外惯性架体（9）、（12）各自对应的孔内，环状回位弹簧（10）的平直部分均装在离合体（3）的两端小轴颈上，装上里外两侧惯性架盖（8）、（13）。装好的同步惯性离合机构上的离合体（3）均可自由转动，惯性架是刚性的。同步惯性离合机 构装在主动凸轮轴（1）上后，离合体（3）在回位弹簧（10）作用下处于多边形凸轮的最小向径位置，并可顺逆时针两个方向整体转动。也可以将某侧惯性架体（9）或（12）与连接杆（11）制成一体，省去惯性架盖（8）和（13）。

还可以采用永久磁铁代替环状回位弹簧（10），惯性架体（9）、（12）和支架（4）均采用非磁性材料，永久磁铁设在支架（4）的外缘对应多边形凸轮最小向径位置，每侧永久磁铁数量与多边形凸轮面数量相同。若采用鼠笼式整体惯性架，离合体（3）视载荷需要既可以是单排也可以是多排布置，经绝磁处理只有一面通磁的永久磁铁镶入凸轮面两侧中线位置，每增加一排离合体（3），就增加两排永久磁铁，永久磁铁的安装位置是对应离合体（3）两端的凸轮面中线位置。

离合保证机构由支架、惯性体、力源体、限位体和运动幅五要素所组成。支架在结构上既可以有沟槽又可以无沟槽;惯性体在结构上既要保证在惯性力作用下受运动幅的约束运动，又要具有可收缩功能，其收缩功能既可以是弯曲收缩也可以是移动收缩;力源体在结构上既可以是永久磁铁，又可以是弹簧;限位体的结构既可以是凸块，又可以是凹槽;运动幅既可以是转动幅，又可以是移动幅。

图4是由五要素组成的离合保证机构典型结构之一，选用非磁性材料的支架（4）设有均布的沟槽，沟槽底部对应惯性块（16）位置设有镶永久磁铁（17）的孔，沟槽两侧设有装铰链（14）的通孔。支架（4）设有装螺钉（5）的通孔，用螺钉（5）刚性联接在主动凸轮轴（1）的台肩上，以内孔定心。惯性体由可以弯曲收缩的弹性臂（15）和设有工作面的惯性块（16）刚性联接组成，惯性块（16）选用软磁性材料。弹性臂（15）与支架（4）用铰链（14）联接，铰链（14）的销轴与支架（4）的销轴孔间静配合。永久磁铁（17）镶嵌在支架（4）沟槽底的孔内。限位体（18）与惯性架盖（13）制成一体。

车辆静止或行驶中主动凸轮轴（1）的转速低于某一限定转速，惯性体（15）、（16）的惯性力小于力源体（17）的回位力时，惯性体（15）、（16）处于非工作状态。若主动凸轮轴（1）转速超过限定转速，惯性体（15）、（16）的惯性力大于力源体（17）的回位力而绕铰链（14）摆动到与惯性架体（12）相近的 待工作状态。在惯性体（15）、（16）的惯性力小于力源体的回位力时又回到非工作状态。

图5是由五要素组成的离合保证机构的典型结构之二，本结构的圆筒形惯性体臂（21）一端是圆孔，另一端开长孔，惯性滑块（23）的前半部两边削成平面，插入惯性体臂（21）的长孔，并可在其内移动，惯性体臂（21）内装有弹簧（22），并与臂柄（20）静配合构成惯性体。惯性体与支架（4）用铰链（19）联接，铰链（19）的销轴与支架（4）的销轴孔间静配合，惯性体与支架（4）间构成转动幅。力源体永久磁铁（17）镶嵌在支架（4）沟槽底的孔内。限位体（18）与惯性架盖（13）制成一体。

上述两种典型结构，引起惯性体弯曲或移动收缩至使限位体（18）滑过惯性体工作面的力大于同步惯性离合机构最大惯性力时，具有保证分离功能;小于实现强制接合时限位体施加在惯性体工作面上的作用力，具有强制接合功能。

图6是由五要素组成的离合保证机构的典型结构之三，本结构的惯性体（25）是锥顶销轴，与支架（4）上的滑道（24）构成移动幅，并靠力源体永久磁铁（17）回位。滑道（24）的方向及惯性体（25）工作端锥角的有机结合保证惯性体（25）与滑道（24）之间的最大静摩擦力大于同步惯性离合机构最大惯性力时，具有保证分离功能。小于实现强制接合时限位体施加在惯性体锥面上的作用力，具有强制接合功能。限位体（18）与惯性架盖（13）制成一体。

从动毂（7）是阶梯形，其内设有与轴承（2）、（6）配合的孔、与离合体（3）的接合区和花键套或法兰，其外设有散热环，拆卸工艺凸台和安装支承轴承的轴颈。若电磁控制装置采用强制接合机构，从动毂（7）对应惯性架盖（13）的位置设有均布阶梯通孔和螺纹孔。

当车辆起步或加速行驶时，同步惯性离合机构由于惯性作用相对主动凸轮轴（1）延迟转动，离合体（3）同步地进入主动凸轮轴（1）与从动毂（7）之间的狭区形成静摩擦自锁，主动凸轮轴（1）与从动毂（7）刚性接合实现动力传递。

在车辆由加速或匀速转为减速行驶时，主动凸轮轴（1）的转速迅速下降， 从动毂（7）在惯性力作用下仍以原速转动，破坏了与离合体（3）之间的静摩擦自锁条件，离合体（3）在惯性力的作用下向另一狭区方向移动。若此时离合保证机构的惯性体（以下均以图4所示机构为例）（15）、（16）处于非工作状态，离合体（3）进入另一狭区自锁，车辆进入逆驱动行驶。若此时惯性体（15）、（16）处于待工作状态，当同步惯性离合机构由接合位置转入彻底分离位置时，惯性块（16）上的工作面与同步惯性离合机构上的限位体（18）接触，将同步惯性离合机构限制在彻底分离区，车辆进入惯性滑行。

由于车辆倒车行驶速度较低，且倒车后不是停止就是行进，限制逆驱动的意义不大，离合保证机构的保证彻底分离功能在倒车和低速时不起作用，其开始起作用的限定转速可以通过调整力源体（17）的回位力来调整。

自动离合装置在同步惯性离合机构和离合保证机构的共同作用下，具有自动实现加速匀速接合，减速分离的功能。采用多边形凸轮，对应车辆的行进与倒车或正驱动与逆驱动，多边形凸轮的每一个凸轮面都是双向工作的，结构简单紧凑，工艺性好，容易布置。

电磁控制装置

具有在任何工况下都可以实现主动凸轮轴（1）与从动毂（7）间强制接合功能的电磁控制装置是由电磁铁Q2（38）、常开式按钮开关S4（36）和导线组成。电磁铁Q2（38）的两个销轴与带有滑套的弧形支架的通孔配合构成移动幅，在弧形支架背与垫圈之间装有压簧，压簧的紧固和定位是用螺帽和开口销实现的，弧形支架以滑套与固定支架的弧形轨道配合并可在其上移动，弧形支架两端与固定支架间均设有弹簧，在弹簧力的作用下处于平衡，电磁铁Q2（38）与从动毂（7）间存在间隙。电磁控制回路是由电源（31）经点火开关（32）、常开式按钮开关S4（36）、电磁铁Q2（38）再回到电源（31）的一个回路。若离合保证机构的惯性体（15）、（16）处于非工作状态，按下常开式按钮开关S4（36），接通电磁控制回路，电磁铁Q2（38）在磁力作用下迅速吸覆到从动毂（7）上，并跟随从动毂（7）转动一定角度，同时将离合体（3）吸覆在从动毂（7）的内表面上，离合体（3）在电磁力的作用下随转动着的从动毂（7）运动，进入主动凸轮轴（1）与从动毂（7）间的狭区自锁，实现强制接合。当 放松常开式按钮开关S4（36），电磁铁Q2（38）在弹簧力的作用下恢复到非工作的静止位置。若离合保证机构的惯性体（15）、（16）已经处于工作状态，限制了同步惯性离合机构的运动，由于同步惯性离合机构在电磁力的作用下，施加给惯性体（15）、（16）工作面的力大于弹簧变形收缩而失去限位作用的弹性力，同步惯性离合机构上的限位体（18）滑过惯性块（16）的工作面，使离合体（3）同步地进入主动凸轮轴（1）与从动毂（7）间的狭区自锁，同样达到强制接合的目的。

也可将电磁铁Q2（38）刚性安装在固定支架上，当电磁控制回路接通，电磁力将离合体（3）吸覆在从动毂（7）的内表面上，离合体（3）靠电磁力和与从动毂（7）间的摩擦力，进入主动凸轮轴（1）与从动毂（7）间的狭区自锁，实现强制接合。

若电磁控制装置的电磁铁Q2（38）不能直接作用时，可采用间接作用方式，在从动毂（7）上对应惯性架盖（13）的位置设置一个由强制接合体（26）、回位弹簧（28）和盖板（29）组成的强制接合机构，强制接合体（26）上部轴径为D形，中部设有台肩，下端装有摩擦片（27），强制接合体（26）装入从动毂（7）均布的阶梯形通孔内，并可在其内移动，盖板（29）与强制接合体（26）配合孔是D形孔，用螺钉（30）刚性联接在从动毂（7）上，电磁铁Q2（38）刚性联接在固定支架的适当位置，在强制接合体（26）由中间传力机构驱动，中间传力机构的结构形式主要由布置需要决定。当电磁控制回路接通，中间传力机构将强制接合体（26）压向惯性架体（12）上，同步惯性离合机构在摩擦力的作用下随从动毂（7）转动，离合体（3）同步地进入主动凸轮轴（1）与从动毂（7）间的狭区自锁，实现强制接合。

在任何工况下都可以实现主动凸轮轴（1）与从动毂（7）之间的强制接合，这不仅保留了采用刚性传动系的车辆可以利用传动系及发动机进行辅助限速制动和拖燃发动机的功能，而且更重要的是为利用惯性能自动起动发动机提供了保证。

随意控制装置

随意控制装置是由保持发动机怠速工况下车辆自动惯性滑行的常通回路、一放松加速踏板就自动关闭发动机的自关回路、一踏下加速踏板就自 动拖燃发动机的自起动回路和自动辅助限速回路所组成。

常通回路是由电源（31）、点火开关（32）、功能开关S2（34）的常通位1、点火系Q1（37）和导线所组成，并通过接地构成回路。功能开关S2（34）设有常通位1、空位2和自起动位3，其手柄端部设有电磁控制装置的常开式按钮开关S4（36）。需要使用常通回路时，只要将功能开关S2（34）转至常通位1即可，此时自关回路和自起动回路均不起作用，无论踏下加速踏板加速、匀速行驶，还是放松加速踏板实现自动惯性滑行，发动机均是工作的，其自动惯性滑行是在发动机怠速工况下进行的。

自关回路是电源（31）、点火开关（32）、功能开关S2（34）空位2、自关开关S3（33）固定触点（47）、活动触点（46）、点火系Q1（37）、导线等组成，并通过接地构成回路。使用这一回路时，可将功能开关S2（34）转至空位2，切断常通回路，自起动回路也不起作用。自关开关S3（33）是与加速踏板联动的，其固定触点（47）设置在固定架上用导线与点火开关（32）连接，活动触点（46）设置在活动臂（43）上，用导线与点火系Q1（37）连接，活动臂（43）由摆杆（41）驱动，摆杆（41）与加速踏板联动。当摆杆（41）绕铰链（42）顺时针转动至极限位置（即完全放松加速踏板）时，装在摆杆（41）上并与之联动的滚轮（39）克服回位弹簧（45）的拉力，驱动活动臂（43）绕铰链（44）逆时针转动一定的角度，迫使与固定触点（47）闭合的活动触点（46）分离，切断供电回路，工作着的发动机自动熄火，实现放松加速踏板自动惯性滑行，可获得最佳节能效果。当踏下加速踏板，上述运动过程相反，滚轮（39）与活动臂（43）分离。在回位弹簧（45）的作用下，自关开关S3（33）的活动触点（46）与固定触点（47）重新闭合，接通点火系Q1（37）的供电回路。这样只要使用起动马达或按动一下电磁控制装置的常开式按钮开关S4（36），均可重新起动发动机。这条回路的特点是一放松加速踏板就可以自动关闭工作着的发动机，可以获得最佳的节能效果，但不能自动起动发动机。自起动开关S5（35）虽然与加速踏板联动，由于功能开关S2（34）未转动至自起动位3，未接通电源，自起动开关S5（35）不起作用。

自起动回路是由电源（31）、点火开关（32）、功能开关S2（34）的自起动 位3、自起动开关S5（35）固定触点（57）、活动触点（56）、电磁铁Q2（38）、导线等组成，通过接地构成回路。使用这条回路时，是将功能开关S2（34）置于自起动位3，自起动回路与自关回路同时工作。与加速踏板联动的自起动开关S5（35），其固定触点（57）设置在支架上，活动触点（56）设置在由铰链（53）与支架相联的弹性活动臂（54）上，非工作状态下，在回位弹簧（55）的作用下，活动触点（56）与固定触点（57）是分离的，自起动回路是断开。拱形驱动臂（52）用铰链（51）装在摆杆（41）上，其端部设计成拱形，目的在于当驱动臂（52）已驱动活动臂（54）使活动触点（56）与固定触点（57）闭合后，其分离是迅速和彻底的，同时在放松加速踏板时又有利于驱动臂（52）回到非工作状态。自关开关S3（33）和自起动开关S5（35）的构件分别装在同一个基板上，可以通过分别调整各自相对摆秆（41）的位置获得理想的性能。自起动开关S5（35）的工作过程是当踏下加速踏板，进入工作行程，与加速踏板联动的摆杆（41）开始绕铰链（42）逆时针转动，驱动臂（52）进入工作行程，驱动臂（52）的拱形工作端沿轨道（50）推动活动臂（54）克服回位弹簧（55）的作用力绕铰链（53）顺时针转动，使活动触点（56）与固定触点（57）闭合，瞬时接通自起动回路，而后驱动臂（52）在调整螺栓（48）的限制作用下，停止相对摆杆（41）逆时针转动，跟随摆杆（41）一起逆时针转动，其拱形工作端离开轨道（50），与活动臂（54）相脱离退出工作行程。在回位弹簧（55）的作用下，活动臂（54）绕铰链（53）逆时针转动至极限位置，活动触点（56）与固定触点（57）分离。驱动臂（52）的工作行程除与加速踏板有关外，还可由回位弹簧（49）和调整螺栓（48）进行调整。此后无论继续踏下加速踏板还是放松加速踏板，自起动开关S5（35）的触点（56）、（57）均是分离的，当放松加速踏板，驱动臂（52）的拱形工作端与活动臂（54）相接触后，由于活动臂（54）已经处于逆时针方向的极限位置，拱形驱动臂（52）除了随摆杆（41）顺时针转外，将克服回位弹簧（49）的回位力相对摆杆（41）逆时针转动一定的角度，驱动臂（52）的拱形工作端将顺利滑过活动臂（54）回到非工作状态。此过程中活动臂（54）是静止不动，自起动开关S5（35）不会再次接通。自起动开关S5（35）除踏下加速踏板进入工作行程的一瞬间接通一次 电磁控制回路，使自动离合装置实现强制接合外，其余过程均是断开的。对于自关回路而言在踏下与放松加速踏板的全过程中均是接通的，只有在彻底放松加速踏板后才自动关闭发动机。故自起动回路与自关回路的有机配合，可以获得一放松加速踏板就自动关闭发动机，一加速就自动拖燃发动机，实现发动机熄火工况下的自动惯性滑行，获得最佳节能效果。

常通、自关和自起动三条回路的工作关系是，当功能开关S2（34）置于常通位1，只有常通回路工作，其余两条回路均不工作;当功能开关S2（34）置于空位2，只有自关回路工作，其余两条回路均不工作;当功能开关S2（34）置于自起动位3，自起动和自关回路同时工作，常通回路不工作。

电磁控制装置和随意控制装置与加速踏板联动的开关S3（33）和S5（35）采用继电器K1（59）来代替时，加速踏板联动一个微动开关S6（58）来控制继电器K1（59），通过继电器K1（59）来控制点火系Q1（37）和电磁控制装置的电磁铁Q2（38），踏下加速踏板微动开关S6（58）闭合，继电器K1（59）控制端接通，放松加速踏板微动开关S6（33）断开，继电器K1（59）控制端断开，无论功能开关S2（34）处于任何位置，电磁控制装置和随意控制装置的工作情况与采用机械式开关时是一样的。

自动辅助限速回路是通过增设另一继电器K2（61）和一个转换开关S7（60）实现的，当S7（60）断开时继电器K2（61）不起作用，不具有辅助限速功能，当S7（60）闭合时，继电器K2（61）由继电器K1（59）的一对常闭接点控制，无论功能开关S2（34）处于任何位置，只要放松加速踏板，电磁控制装置就工作一次，踏下或放松加速踏板，主动凸轮轴（1）和从动榖（7）之间均自动接合，传动系与驱动轮之间均是刚性接合的，车辆不会滑行。对自动辅助限速要求严格的车辆，则可以在加速踏板处设置传感器或设置棘轮等单向工作的机构来检测加速踏板的运动方向，只要加速踏板向抬起一侧运动继电器K2（61）就控制电磁控制装置工作一次（未给出控制线路原理图），保证传动系与驱动轮之间始终是刚性接合，与未采用本发明技术方案的车辆具有同样的辅助限速功能。

将本系统的自动离合装置及电磁铁Q2（38）设置于车辆传动系原差速器位置时，除具有上述所有优点外，同时可以取代差速器，具有实现防滑与差速同时兼用的功能。如图9所示，对称式结构的自动离合装置，其主动凸轮轴（1）是中间法兰式对称通轴，主动凸轮轴（1）的中间法兰与主减速器的从动齿轮刚性联接和定位。两侧从动毂（7）分别用花键与两半轴刚性联接。电磁控制装置对应两个同步惯性离合机构的两组电磁铁Q2（38）并联接入电磁控制回路。其余均与将自动离合装置独立使用布置在传动系其它位置时相同。

当车辆外于加速或匀速转向行驶时，内侧从动毂（7）与主动凸轮轴（1）处于接合状态，内驱动轮与主动凸轮轴（1）以相同的转速转动，外侧从动毂（7）由外侧驱动轮逆驱动超速转动，与主动凸轮轴（1）之间分离，外侧驱动轮的转速只由转向行驶特性决定，与主动凸轮轴转速无关，此工况驱动力矩全部传递给内侧驱动轮。若内侧驱动轮行驶于滑溜路面，附着力小到滑转条件时，由于两侧从动毂（7）是装在同一根主动凸轮轴（1）上，驱动力矩自动分配给附着力较大的外侧驱动轮，两侧的从动毂（7）均与主动凸轮轴（1）接合，与主动凸轮轴（1）以相同的转速转动。反之也是一样道理。在任何情况下都不会出现某一个驱动轮滑转而另一个驱动轮不转的现象。不仅具有自动防滑和差速功能，而且可以根据驱动轮附着力的变化来分配驱动力矩，特别是自动防滑和差速是同时实现的。

采用本发明所提供系统的车辆，不仅具有自动利用惯性能高效节能的极大的优越性，其节油率高达18%左右，而且具有一放松加速踏板就自动关闭发动机，自动惯性滑行，一踏下加速踏板就自动起动发动机加速或匀速行驶的功能。大大提高了驾驶操作的自动化程度，同时还保留了原车辆可以利用传动系和发动机的刚性联接进行辅助限速制动和拖燃发动机的功能。对车辆不带来任何付作用。将自动离合装置布置于原差速器位置时，不仅具有上述所有的功能和优点，而且取代了原差速器，同时实现了防滑和差速功能，行驶中随时自动将驱动力矩分配给附着力较大的驱动轮，大大提高了车辆的通过性能。本系统是利用惯性能节能，与车辆采用什么形 式的动力源无关，具有广泛和长远应用的可能性。对车辆工业的发展将起积极推动作用，必将产生重大的社会效益和经济效益。