CN101823420A

CN101823420A - 汽车混合动力系统

Info

Publication number: CN101823420A
Application number: CN200910007786A
Authority: CN
Inventors: 朱心平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-08

Abstract

本发明公开了一种汽车混合动力系统，其主要包含一手排变速箱、一连接该手排变速箱的离合器、一连接该离合器的马达及一单气缸引擎，该单气缸引擎一端设有一切换机构而经由该切换机构选择性地与该离合器连接，该切换机构是受一汽车排档杆的牵动而控制单气缸引擎与离合器分离与结合，使用者视行进速度需求以汽车排档杆进行排档时，可同时控制该手排变速箱仅由马达传入动力或是由单气缸引擎与马达共同传入动力，由于本发明可利用电力驱动车辆行进，故可节省油耗，且所采用的单气缸引擎也大幅降低车辆制造成本。

Description

汽车混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种汽车动力系统，特别是涉及一种可提供驾驶者以手排换档进行动力切换的汽车混合动力系统。

背景技术

目前所见的电动车的缺点在于其电动马达所使用的电池不仅笨重且寿命短，提供车辆动力所行驶的行程短，以一般市电进行充电的时间长且需要通过变压器与专用充电座才能进行充电，造成电动车性能往往比一般使用内燃机引擎的汽车差，故在电池问题无法突破的情况下，电动车仍无法在市场上取代汽车。

为了能改进上述纯电动车的缺点，有汽车厂商研发出混合动力型的车辆，跟纯电动车比，混合动力型的车辆多了内燃机提供动力，因此电池较少，比纯电动车辆较轻及宽敞，也没有充电时间过长等问题，以丰田汽车所推出的Prius车种为例，其同时搭载有电动马达与内燃机引擎，借由一油电自动切换控制器控制车辆在低速行驶时以电动马达进行驱动，待车辆达一定时速后该油电切换控制器随即切换内燃机引擎作为主要动力，故相比于一般纯使用内燃机引擎的车辆，可较省油且环保，所以，动力混合车在现今电动车或使用其他替代能源的车辆尚未具突破性进展的过渡期间，提供了一较佳的折中方案。

然而以前述自动变速系统搭配油电切换控制器的造价昂贵，使得省下的燃料成本与增加的制造成本不成比例，而反映制造成本的结果使得该车种在市场上售价高达二十多万人民币，并非一般消费大众所能负担，使得动力混合型车种目前普及程度仍相当有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车混合动力系统，可提供驾驶者以手排换档进行车辆的动力切换，故不需搭载造价昂贵的油电自动切换控制器，大幅降低车辆制造成本，在价格上可为一般消费者所负担，有利于动力混合型车种的普及化。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车混合动力系统，包含：

一手排变速箱，可与汽车车轮连结，该手排变速箱具有一输入轴；

一离合器，其包含一后端及一前端，该后端是设于手排变速箱的输入轴上；

一马达，是连接该离合器的前端，马达于运转时通过该离合器传输动力至该手排变速箱；

一单气缸引擎，其一端设有一切换机构，该单气缸引擎经由该切换机构选择性地与该离合器前端连接，其中，该切换机构是受一汽车排档杆的牵动而控制单气缸引擎与离合器输出齿轮之间分离与结合；及

一电池组，是连接该马达以提供电力驱动马达运转。

当使用者驾驶时，低速时可借排档选择以马达传入动力，遇高速需求时可再借排档选择由单气缸引擎与马达共同传入动力，相比于一般纯引擎车种，更能节省油耗，且所采用的单气缸引擎也大幅降低车辆制造成本。

由上述可知，本发明的汽车混合动力系统具备有多项优点：

1.本发明以单气缸引擎作为车辆的内燃机引擎，相较于四气缸引擎，单气缸引擎不仅零件数目较少，使得品保、库存、管理、研发、测试、运输、维修等成本均可大幅下降；其零件数较少相对使故障的机率降低，同时也没有多气缸引擎不同气缸间设计上所容易产生的相对误差。

2.由电池组构成的电力系统，主要依靠外部充电，其充电来源可为水力或风力发电厂传输的电力，成本较低且较环保。

3.与现有的低二氧化碳排放的车款比较，本系统制造成本低，远低于背景技术所提及的现有丰田Prius车种的制造成本。

4.本发明单气缸引擎采用活塞式减振引擎，可较一般单气缸引擎有效降低运转时产生的振动。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的方块示意图；

图2为本发明一较佳实施例的连接示意图；

图3为本发明一较佳实施例的档位示意图；

图4为本发明一较佳实施例的活塞式减振引擎的局部立体分解图；

图5为本发明一较佳实施例的活塞式减振引擎的组合剖视图；

图6为本发明一较佳实施例的切换机构的结构示意图。

主要元件标号说明：

10手排变速箱 11输入轴

20离合器 21输出齿轮

30马达 31驱动齿轮

40单气缸引擎 41曲轴端

50切换机构 32电池组

A纯电力档位组 A1，A2速度档

A3倒车档 B混合动力档位组

B1～B4速度档 60活塞组

61连杆 611上连结端

612下连结端 70气缸头组

80曲轴组 81曲轴本体

82延伸段 821内承载面

822外承载面 83轴承

84轴承 90曲轴箱组

22孔洞 51滑环

52齿状突起部 53滑槽

54拨叉

具体实施方式

请参考图1以及图2所示，是本发明汽车混合动力系统一较佳实施例的方块示意图及结构示意图，其包含：

一手排变速箱10，可与汽车车轮连结且具有一输入轴11，该手排变速箱10可为传统的四速手排变速箱，具备四组变速齿轮，以提供四个档位对应不同车速进行变换；

一离合器20，具有一后端与一前端，该后端是设于手排变速箱10的输入轴11上，本实施例中，该离合器20前端是设有一输出齿轮21；

一马达30，连接该离合器20的前端，本实施例中，该马达30转轴设有一驱动齿轮31，该驱动齿轮31与离合器20的输出齿轮21啮合，借此，该马达30于运转时可借由驱动齿轮31与输出齿轮21彼此的连动而输出动力至离合器20，再通过该离合器20传输动力至该手排变速箱10，动力最后经过手排变速箱10内部变速齿轮传递至车辆的车轮的传动轴，进而推动车轮；该马达30可为直流无刷三相马达，最大输出功率约为25hp(18KW)，可兼有发电线圈，充电功率约0.5KW；

一单气缸引擎40，其一端设有一切换机构50，经由该切换机构而选择性地与该离合器20的前端连接，本实施例中，该单气缸引擎40的曲轴端41上设有该切换机构50，该切换机构50位于单气缸引擎40与离合器20的输出齿轮21之间，该切换机构50可受汽车排档杆牵动而控制单气缸引擎40与输出齿轮21分离或结合；以及

一电池组32，连接该马达30以提供电力驱动马达30，该电池组32所需的电力主要依靠外部充电而非引擎发电，该电池组32的充电功率可控制在500W以下，适当调整电压与电池内阻后可以直接使用110V的家用电源充电，不需经过变压器，也不需专用充电座。

进一步参考图3所示，是本发明汽车混合动力系统进行换档操作时的档位示意图，其区分为纯电力档位组A以及混合动力档位组B，两档位组之间的转换是由前述切换机构50配合汽车排档杆的作动所控制；该纯电力档位组A是包含两速度档A1、A2及一倒车档A3，当驾驶者推动排档杆进入纯电力档位组A时，需配合踩住煞车才能进行排档动作；此纯电力档位组A是提供汽车低速行驶或倒车时，仅以马达30的电动力推动汽车行走；该混合动力档位组B在本实施例中，是包含四个速度档B1～B4，当驾驶者推动排档杆进入混合动力档位组B时，需配合踩住离合器踏板，牵动离合器20暂时呈分离状态，使手排变速箱10的输入轴11与输出齿轮21暂停连动，才能进行排入各速度档B1～B4的动作，避免直接排档而造成离合器20与手排变速箱10磨损。

本实施例中，该切换机构50与一般手排变速箱内的换档机构雷同，如图6所示，其包含一设在曲轴端41上且与输出齿轮21同轴的滑环51，该滑环51内侧设有齿槽，曲轴端41也设有对应齿槽以套接该滑环51，使该滑环51可于该曲轴端41上左右移动且跟曲轴端41同步旋转，令该滑环51侧边设有齿状突起部52以及前述输出齿轮21侧边设有对应的孔洞22，当滑环51移动至接近输出齿轮21时，此齿状突起部52可插入输出齿轮21侧边孔洞22，使滑环51和输出齿轮21同步旋转，滑环51的外圈具有一沟槽53及一活动卡设于该沟槽53中的拨叉54，该拨叉54可左右移动而推动滑环51左右移动，当排档杆位于纯电力档位组A以及混合动力档位组B之间时，与车子排档杆连接的连杆机构会使拨叉54移动而推动滑环51，使滑环51移向或离开输出齿轮21，因此可以使单气缸引擎40和输出齿轮21之间做接合或分离的动作。

因此，当操作于纯电力档位组A时，滑环51离开输出齿轮21，单气缸引擎40和输出齿轮21之间呈分离状态；反之操作于混合动力档位组B时，滑环51移向输出齿轮21，使齿状突起部52插入输出齿轮21侧边孔洞22，单气缸引擎40和输出齿轮21之间呈接合状态。

当排入各速度档B1～B4时，可令一怠速控制器作动而控制该单气缸引擎的怠速，未排入速度档B1～B4时，则怠速控制器不作动，单气缸引擎无怠速。

本发明所采用的单气缸引擎40是参考自相同申请人于95年3月22日提出申请的中国发明专利公告第CN101042170A号“活塞式引擎的减振方法”所制造的活塞式减振引擎，可较一般单气缸引擎有效降低运转时产生的振动，该单气缸引擎40请参考图4及图5所示，是主要包含一活塞组60、一容纳活塞组60的气缸头组70、一经由一连杆61连结该活塞组60的曲轴组80以及一与气缸头组70共同夹持该曲轴组80的曲轴箱组90。

该连杆61具有一上连结端611与活塞组60连结及一下连结端612与曲轴组80连结；该曲轴组80具有一曲轴本体81，该曲轴本体81左右两端部分别突伸一延伸段82，各延伸段82上是设有一内承载面821及一外承载面822，各内承载面821与外承载面822分别供套设一轴承83、84，且内承载面821圆心与外承载面822圆心之间具有一偏心量h，该偏心量h使气缸头组70与曲轴箱组90在曲轴本体81转动时产生固定幅度的振动，且振动的方向恰与活塞组60及连杆61的振动方向相反，该振动所产生的惯性力是与活塞组60及连杆61的振动一次矩互相抵消。令活塞组的重量为M_p，气缸头组的重量为M_h，活塞的冲程为s，则偏心量h的值等于负号表示偏心量方向和连杆的下连结端方向相反。

本发明是以电动马达恒常作为手排变速箱的动力，故在一般短程行驶时，可以采用纯电力行使，二氧化碳排放量为零，当需要配合长程行驶及较高马力时，可配合手排入档控制单气缸引擎与离合器之间的切换机构，使单气缸引擎与马达一同带动汽车行进。

由上述说明可知，本发明主要是于一单气缸引擎的动力输出端设有一切换机构，使单气缸引擎的动力输出经由该切换机构选择性地输出至离合器，该切换机构的作动受汽车排档杆的牵动而控制单气缸引擎与离合器分离与结合，故当使用者以排档杆进行排档时，可同时决定该手排变速箱仅由马达传入动力或是由单气缸引擎与马达共同传入动力，由于本发明可利用电力驱动车辆行进，故可节省油耗，且所采用的单气缸引擎也大幅降低车辆制造成本。

Claims

1.一种汽车混合动力系统，其特征在于，所述汽车混合动力系统包含：

一马达，连接该离合器的前端，马达于运转时通过该离合器传输动力至该手排变速箱；

一单气缸引擎，其一端设有一切换机构，该单气缸引擎经由该切换机构选择性地与该离合器前端连接，其中，该切换机构是受一汽车排档杆的牵动而控制单气缸引擎与离合器分离与结合；及

一电池组，连接该马达以提供电力驱动马达运转。

2.根据权利要求1所述的汽车混合动力系统，其特征在于：

该离合器前端设有一输出齿轮；

该马达的转轴设有一驱动齿轮，该驱动齿轮与离合器的输出齿轮啮合，该马达借由驱动齿轮与输出齿轮彼此的连动而输出动力至离合器；及

该切换机构受汽车排档杆牵动而控制单气缸引擎与离合器前端的输出齿轮分离或结合。

3.根据权利要求1所述的汽车混合动力系统，其特征在于，该手排变速箱为四速手排变速箱。

4.根据权利要求2所述的汽车混合动力系统，其特征在于，该手排变速箱为四速手排变速箱。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的汽车混合动力系统，其特征在于，该单气缸引擎是为一活塞式减振引擎，包括一活塞组、一容纳活塞组的气缸头组、一经由一连杆连结该活塞组的曲轴组以及一与气缸头组共同夹持该曲轴组的曲轴箱组，其中，该连杆具有一上连结端与活塞组连结及一下连结端与曲轴组连结；该曲轴组具有一曲轴本体，该曲轴本体左右两端部分别突伸一延伸段，各延伸段上是设有一内承载面及一外承载面，各内承载面与外承载面分别供套设一轴承，且内承载面圆心与外承载面圆心之间具有一偏心量，该偏心量是使气缸头组与曲轴箱组于曲轴本体转动时产生固定幅度的振动，且振动的方向恰与活塞组及连杆的振动方向相反，该振动所产生的惯性力是与活塞组及连杆的振动一次矩互相抵消。

6.根据权利要求5所述的汽车混合动力系统，其特征在于，该曲轴本体端部延伸段上所设置的内承载面圆心至外承载面圆心的偏心量的值等于

其中，M_p为活塞组的重量，M_h为气缸头组的重量，s为活塞的冲程，负号表示此偏心量方向和连杆的下连结端方向相反。