CN103375559A - 储能器 - Google Patents

Abstract

本发明目的在于提供一种能将原本无用的动能储存，以转为辅助动力用的储能器。该储能器包括制动部、第一行星齿轮组、齿轮箱、棘轮装置、第二行星齿轮组、复合棘轮及储能部；该复合棘轮是由滑环、定位片及主环组成；主环的外径、小于容置空间对应处的内径，而主环的内径、大于滑环的外径；该主环的外侧环缘处，环设有数个外凹槽，而内侧环缘处，亦环设有数个内凹槽；该外、内凹槽为呈相对状设置，且第一、二斜面，两者的高与低侧端的皆方向相同，另该外、内凹槽内，更分别活动嵌设有一能于其两者内滚动的滚柱；另第一太阳齿轮与第二行星架的连接处，更设有一单向轴承。

Description

储能器

技术领域

本发明涉及一种储能器。

背景技术

近年来国际环保意识高涨，绿色潮流此起彼落，人类活动对大气所造成的冲击已被公认是对地球的一种潜在性破坏。环绕地球的大气层中，主要是由氮[78.08％]、氧[20.95％]及一些微量气体[0.97％]所组成。

这些微量气体中又有二十余种属于所谓的“温室气体”，其中最重要的是天然存在的二氧化碳[CO₂]、臭氧[O₃]、甲烷[CH₄]、氧化亚氮[N₂O]、及人为生成的氟氯碳化物[CFCs]。

虽然大部份的温室气体的温室效应皆比二氧化碳强，但因大气中二氧化碳含量较高，因此对全球暖化的影响以二氧化碳最大，约占55％左右。

联合国“气候变化纲要公约”正企图对已开发国家规范21世纪内抑制温室气体排放的目标与时程，无论此国际共识将在何时获得一致，下一世纪确定将迈向环保世纪，也即抑制人为活动以永续全球。

抑制温室气体排放最主要将抑制二氧化碳排放，而能源消耗为二氧化碳排放的最主要来源。

目前二氧化碳排放量的约84％，和能源相关，所有温室气体排放量的65％，可以归因于能源供应和能源使用。

减碳政策的推动，让许多行业开始注重节能减碳的重要性，其中又以交通工具方面的进行及推广，最为明显。

一般有将燃料使用效率提高，或是燃料转换，积极研发并推动车辆改采低污染替代燃料，例如以电动车或瓦斯车代替传统汽柴油车辆等等的作法。

其中，电动车辆扮演着减少环境冲击的重要角色，在环境污染方面，考虑电力从发电厂发电，到电动车辆的行驶，其整体废气排放，远低于内燃机引擎车。

而在能源方面，倘若考虑电动车辆所使用的能源与内燃机引擎车辆相同，皆是从原油转换而成，则从原油到电动车辆的电能使用，整体效率为18％，而内燃机引擎仅有13％；假使考虑其它发电方式，电动车辆的能源使用效率将会更高。

目前所面临到的最重要课题为续航能力，因此，不论学界或业界皆不断的致力于研发新能源或更省能的方法，而煞车回充机制则为一种节省能源使用以及提升续航能力的方法。

煞车回充机制系当电动载具于减速或煞车时，直流无刷马达的直流电机将转变成发电机，此时将直流电机所产生的动能转换为电能，并将其电能回充于电池的机制称之为煞车回充机制。

虽然煞车回充机制的存在，能有效的提升续航能力，但是不可否认的是，煞车回充机的效率不够高，无法更为有效的提升续航能力，而且更无法降低车辆的耗能，况且，最重要的是，无法应用在非电力驱动的车辆。

因为非电力驱动的车辆，目前仍然是世界上交通工具的主流，光只是应用在电动载具上，无法有效的降低碳排放量。

有鉴于此，如何不管是电力驱动或是非电力驱动的载具，都能应用，并能将原本无用的动能储存，以转为辅助动力来使用的储能装置，便成为本发明欲改进的目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种能将原本无用的动能储存，以转为辅助动力用的储能器。

为解决前述问题及达到本发明的目的，本发明提供的技术方案，其为一种储能器，适用于包括至少一煞车模块的一转动装置，其中：

所述储能器，其是由一制动部；

一与该制动部连接的第一行星齿轮组；

一与该第一行星齿轮组连接，内具有一容置空间的齿轮箱；

一设于第一行星齿轮组与齿轮箱间的棘轮装置；

一设于该齿轮箱的容置空间内的第二行星齿轮组；

一设于该齿轮箱的容置空间内，并与第一、第二行星齿轮组连接的复合棘轮；以及

一侧与该齿轮箱固接，并与第二行星齿轮组轴接的储能部所组成；

所述第一行星齿轮组，其是由一设于该制动部轴心外侧面处的第一行星架；

一设于该制动部轴心内侧面处的第一太阳齿轮；

数个环设于该第一太阳齿轮外，并与其啮合的第一行星齿轮；及

一套设于该第一行星齿轮外，并与棘轮装置连接的第一环齿轮所组成；

所述第二行星齿轮组，其是由一设于齿轮箱的容置空间内的第二行星架；

一设于该第二行星架轴心内侧面处的第二太阳齿轮；

数个环设于该第二太阳齿轮外，并与其啮合的第二行星齿轮；及

一套设于该第二行星齿轮外，并与复合棘轮连接的第二环齿轮所组成；

所述复合棘轮，其是由一套设于该第二行星架外、能与该第二行星架配合作动的滑环；

两片对应设置，套设于该滑环外，且邻近该第二行星架的一片、与其连接的定位片；及

一套设于该滑环外，并位于前述两定位片之间的主环所组成；

所述第一太阳齿轮与第二行星架的连接处，更设有一能禁止第一太阳齿轮逆转的单向轴承；

透过制动部的动作，以第二行星齿轮组配合复合棘轮，对储能部进行储能，而当欲输出储能部所储存的能量时，则通过棘轮装置的释放动作，让储能部透过第二行星齿轮组，并配合单向轴承，以高转速减为低转速的模式运作，来带动第一行星齿轮组，而后再配合复合棘轮，将储能部的输出，转为一比一的动力输出的模式运作。

根据上述的储能器，所述主环的外径、小于容置空间对应处的内径，而主环的内径、大于滑环的外径；

而所述主环的外侧环缘处，环设有数个内面具有呈高低状设置的第一斜面的外凹槽，而该主环的内侧环缘处，也环设有数个内面具有呈高低状设置的第二斜面、设于各外凹槽之间的内凹槽；

前述外凹槽与内凹槽为呈相对状设置，且第一斜面与第二斜面，两者的斜面较高的一端、与斜面较低的一端的设置方向皆为相同，另该外凹槽与内凹槽内，更分别活动嵌设有一能于其两者内滚动的滚柱。

根据上述的储能器，所述棘轮装置，其是由一设于第一行星齿轮组与第二行星齿轮组间的棘轮；及

一设于该棘轮一侧端处，能控制储能部释能与否的棘爪所组成。

根据上述的储能器，所述第二行星架的一侧边缘处，设有一定位凸块；

而所述滑环，其对应于前述定位凸块的一侧面处，设有能与该定位凸块配合、能供卡止该定位凸块用的限位凸块。

根据上述的储能器，所述第一太阳齿轮远离制动部的一端，具有一能贯穿第二行星齿轮组和储能部、以将第一行星齿轮组定位的第一定位轴。

根据上述的储能器，所述第二太阳齿轮远离第二行星架的一端，具有一与储能部轴接、以供驱动储能部用的第二定位轴。

根据上述的储能器，所述制动部，其是为一能与该煞车模块配合的煞车盘。

根据上述的储能器，所述储能部，其是为由一与该齿轮箱固接的外壳体；及

一设于该外壳体内，并与该第二太阳齿轮一端轴接，能供储能用的涡卷弹簧。

与现有技术相比，本发明的效果：

1.本发明的重点之一，通过复合棘轮的应用，让第一行星齿轮组与第二行星齿轮组能相互配合，有效的储存能量，同时更有效率的输出，当第一行星齿轮组输出一圈动力时，第二行星齿轮组就能将其转换为五圈动力的输出，存入储能部之中，而当欲输出储能部所储存的能量时，一开始虽然仍旧是五圈动力转一圈动力的模式，但是因为复合棘轮的作用，能在第二行星齿轮组转完五圈动力、也就是说第一行星齿轮组输出一圈动力后，能让第一行星齿轮组与第二行星齿轮组同时为一圈动力，更有效率的输出，而且透过此种应用方式，除了更有效率之外，更能有利于交通工具的再启动，让整体的耗能，更加有效率。

2.本发明的重点之二，透过第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和复合棘轮的配合，因为是将原本无用的动能储存，所以不用担心会有额外耗能的问题产生，而且最重要的是，相对于煞车回充机制而言，本发明能应用于非电力驱动的交通工具上，让目前所有的交通工具，都能更加的环保，有利于降低交通工具所产生的二氧化碳，在非电力驱动的交通工具还未被淘汰时，解决其所带来的环境问题。

3.本发明的重点之三，透过此种配置方式，为机械式的配置，不易故障，而且就算故障了，也不会影响到行车的安全，所以不用担心会有因为装置故障，而让交通工具发生意外的可能，能安心的使用，况且因为不牵涉到电，所以更不用担心会有走火的问题发生。

附图说明

图1：本发明的立体示意图。

图2：本发明的立体分解示意图。

图3、图4：为图2的立体部分分解示意图。

图5：本发明的立体部分剖面示意图。

图6：本发明储能流程的方块示意图。

图7～图10：本发明储能流程的俯视实施示意图。

图11：本发明第一段释能流程的方块示意图。

图12～图15：本发明第一段释能流程的俯视实施示意图。

图16：本发明的第二段释能流程的方块示意图。

图17～图20：本发明第二段释能流程的俯视实施示意图。

图21：本发明的立体应用实施示意图。

符号说明：

1     制动部            42    棘爪              63    主环

11    煞车盘            5     第二行星齿轮组    631   外凹槽

2     第一行星齿轮组  51    第二行星架      632  内凹槽

21    第一行星架      511   定位凸块        64   滚柱

22    第一太阳齿轮    52    第二太阳齿轮    7    储能部

221   第一定位轴      521   第二定位轴      71   外壳体

23    第一行星齿轮    53    第二行星齿轮    72   涡卷弹簧

24    第一环齿轮      54    第二环齿轮      A    第一斜面

3     齿轮箱          6     复合棘轮        B    第二斜面

31    容置空间        61    滑环            10   煞车模块

4     棘轮装置        611   限位凸块        100  转动装置

41    棘轮            62    定位片          200  储能器

具体实施方式

以下依据图面所示的实施例详细说明如后：

如图1所示为本发明的立体示意图，如图2所示为本发明的立体分解示意图，如图3、图4所示为图2的立体部分分解示意图，如图5所示为本发明的立体部分剖面示意图，如图21所示为本发明的立体应用实施示意图。

参考图示，本发明提出一种储能器，适用于包括至少一煞车模块10的一转动装置100，其特征在于：

所述储能器200，其是由一制动部1；

一与该制动部1连接的第一行星齿轮组2；

一与该第一行星齿轮组2连接，内具有一容置空间31的齿轮箱3；

一设于第一行星齿轮组2与齿轮箱3间的棘轮装置4；

一设于该齿轮箱3的容置空间31内的第二行星齿轮组5；

一设于该齿轮箱3的容置空间31内，并与第一、第二行星齿轮组2、5连接的复合棘轮6；以及

一侧与该齿轮箱3固接，并与第二行星齿轮组5轴接的储能部7所组成；

所述第一行星齿轮组2，其是由一设于该制动部1轴心外侧面处的第一行星架21；

一设于该制动部1轴心内侧面处的第一太阳齿轮22；

数个环设于该第一太阳齿轮22外，并与其啮合的第一行星齿轮23；及

一套设于该第一行星齿轮23外，并与棘轮装置4连接的第一环齿轮24所组成；

所述第二行星齿轮组5，其是由一设于齿轮箱3的容置空间31内的第二行星架51；

一设于该第二行星架51轴心内侧面处的第二太阳齿轮52；

数个环设于该第二太阳齿轮252外，并与其啮合的第二行星齿轮53；及

一套设于该第二行星齿轮53外，并与复合棘轮6连接的第二环齿轮54所组成；

所述复合棘轮6，其是由一套设于该第二行星架51外、能与该第二行星架51配合作动的滑环61；

两片对应设置，套设于该滑环61外，且邻近该第二行星架51的一片、与其连接的定位片62；及

一套设于该滑环61外，并位于前述两定位片61之间的主环63所组成；

所述第一太阳齿轮22与第二行星架51的连接处，更设有一能禁止第一太阳齿轮22逆转的单向轴承8；

透过制动部1的作动，以第二行星齿轮组5配合复合棘轮6，对储能部7进行储能，而当欲输出储能部7所储存的能量时，则通过棘轮装置4的释放动作，让储能部7透过第二行星齿轮组5，并配合单向轴承8，以高转速减为低转速的模式运作，来带动第一行星齿轮组2，而后再配合复合棘轮6，将储能部7的输出，转为一比一的动力输出的模式运作。

又上述中，所述主环63的外径、小于容置空间31对应处的内径，而主环63的内径、大于滑环61的外径；

而所述主环63的外侧环缘处，环设有数个内面具有呈高低状设置的第一斜面A的外凹槽631，而该主环63的内侧环缘处，亦环设有数个内面具有呈高低状设置的第二斜面B、设于各外凹槽631之间的内凹槽632；

前述外凹槽631与内凹槽632为呈相对状设置，且第一斜面A与第二斜面B，两者的斜面较高的一端、与斜面较低的一端的设置方向皆为相同，另该外凹槽631与内凹槽632内，更分别活动嵌设有一能于其两者内滚动的滚柱64。

其中，通过复合棘轮6的应用，让第一行星齿轮组2与第二行星齿轮组5能相互配合，有效的储存能量，同时更有效率的输出，能有效的转化储存动力，同时更能有效的输出，而且透过此种应用方式，除了更有效率之外，更能有利于交通工具的再启动，让整体的耗能，更加有效率。

其次，通过第一行星齿轮组2、第二行星齿轮组5和复合棘轮6的配合，能将原本无用的动能储存，不用担心会有额外耗能的问题产生。

再者，相对于煞车回充机制而言，本发明能应用于非电力驱动的交通工具上，让目前所有的交通工具，都能更加的环保，有利于降低交通工具所产生的二氧化碳，在非电力驱动的交通工具还未被淘汰时，解决其所带来的环境问题。

还有，透过此种配置方式，为机械式的配置，不易故障，而且就算故障了，也不会影响到行车的安全，所以不用担心会有因为装置故障，而让交通工具发生意外的可能，能安心的使用，

另外，因为本发明整体装置中，完全不会牵涉到电，所以更不用担心会有走火的问题发生，更能应用在非机械动力的交通工具上，如脚踏车等装置上。

上述中，所述棘轮装置4，其是由一设于第一行星齿轮组2与第二行星齿轮组5间的棘轮41；及

一设于该棘轮41一侧端处，能控制储能部7释能与否的棘爪42所组成。

其中，透过棘轮装置4的应用，以棘轮41配合棘爪42，有效的控制储能部7释能与否，能降低故障率，避免于行驶中，影响到交通工具的操作，使用上更安全。

上述中，所述第二行星架51的一侧边缘处，设有一定位凸块511；

而所述滑环61，其对应于前述定位凸块511的一侧面处，设有能与该定位凸块511配合、能供卡止该定位凸块511用的限位凸块611。

其中，透过定位凸块511与限位凸块611的配合，让滑环61不管是顺时针与逆时针圈旋转，都能在旋转一圈后，自动的定位，以达成后续变速动作正常运作的目标。

上述中，所述第一太阳齿轮22远离制动部1的一端，具有一能贯穿第二行星齿轮组5和储能部7、以将第一行星齿轮组2定位的第一定位轴221。

又上述中，所述第二太阳齿轮52远离第二行星架51的一端，具有一与储能部7轴接、以供驱动储能部7用的第二定位轴521。

其中，透过此种的装置方式，让第一行星齿轮组2与第二行星齿轮组5能稳定的定位运转，不用担心会有运作不稳定的状况产生，而且最重要的是，还能方便与交通工具连接运作。

上述中，所述制动部1，其是为一能与该煞车模块10配合的煞车盘11。

其中，透过简单的煞车盘11应用，能直接的让厂商安装应用，降低应用上的困扰。

上述中，所述储能部7，其是为由一与该齿轮箱3固接的外壳体71；及

一设于该外壳体71内，并与该第二太阳齿轮52一端轴接，能供储能用的涡卷弹簧72。

其中，透过此种外壳体71与涡卷弹簧72配合的应用方式，最能有效的储存动力，故障率也最低，最重要的是，能应用于不同的交通工具上，不用担心会有无法应用的问题产生，而且成本也低，容易应用。

其次，因为涡卷弹簧72的应用，是能对应于交通工具种类来变更的，所以不用担心会有因为交通工具过重，而容易有过热，或是无法应用的问题产生。

如图6所示为本发明储能流程的方块示意图，如图7～图10所示为本发明储能流程的俯视实施示意图。

图式中揭示出，当该制动部1作动时，第一行星齿轮组2带动第二行星架51、空转一圈后与滑环61配合定位，此时各外凹槽631内的滚柱64、能往其高侧端滚动、以与齿轮箱3内壁面接触、迫使复合棘轮6卡固定位于容置空间31内、达成将第二环齿轮54固定的效果，而此时内凹槽632内的滚柱64、则是能往其低侧端滚动，不固定滑环61与第二行星架51，以利用第二行星齿轮组5，将转速提升，藉此将动能存入储能部7中，达成当第一行星齿轮组2输出一圈动力时，第二行星齿轮组5就能将其转换为五圈动力的输出，有效率的将动能存入储能部7之中。

如图11所示为本发明第一段释能流程的方块示意图，如图12～图15所示为本发明第一段释能流程的俯视实施示意图。

图式中揭示出，当欲输出储能部7所储存的能量时，透过棘轮装置4，让棘爪42离开棘轮41，让棘轮41能够自由转动，此时，因为单向轴承8的设置，第一太阳齿轮22不转，第一行星齿轮23与第一环齿轮24转动，让储能部7透过第二行星齿轮组5，以高转速减为低转速的模式，也就是说以五圈动力转一圈动力的模式运作，来带动第一行星齿轮组2。

如图16所示为本发明的第二段释能流程的方块示意图，如图17～图20所示为本发明第二段释能流程的俯视实施示意图。

图式中揭示出，因为以五圈动力转一圈动力的模式运作，虽然能提供较大的起步扭力，但是交通工具在行驶中，不是一直需要大扭力输出的，所以透过第二行星架51、滑环61与复合棘轮6的配合后，当第二行星架51反转一圈后，第二行星架51又会卡到滑环61，同时各外凹槽631内的滚柱64、也能往其低侧端滚动、以与齿轮箱3内壁面分离，而内凹槽632内的滚柱64、则是能往其高侧端滚动，让滑环61能与第二行星架51接触，固定滑环61与第二行星架51，藉此将达成让第一行星齿轮组2与第二行星齿轮组5，同时为输出一圈动力的目标，也就是说以一圈动力转一圈动力的模式运作，达到更有效率的输出。

综合以上所述，能得知本发明通过第一行星齿轮组2、第二行星齿轮组5及复合棘轮6的应用，相互配合，有效的储存能量及输出，储存动力转化效率高，安全性高，相较传统电力回充方式，更具有应用性、实用性、功效性与产业利用性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种储能器，适用于包括至少一煞车模块(10)的一转动装置(100)，其特征在于：

所述储能器(200)，其是由一制动部(1)；

一与该制动部(1)连接的第一行星齿轮组(2)；

一与该第一行星齿轮组(2)连接，内具有一容置空间(31)的齿轮箱(3)；

一设于第一行星齿轮组(2)与齿轮箱(3)间的棘轮装置(4)；

一设于该齿轮箱(3)的容置空间(31)内的第二行星齿轮组(5)；

一设于该齿轮箱(3)的容置空间(31)内，并与第一、第二行星齿轮组(2、5)连接的复合棘轮(6)；以及

一侧与该齿轮箱(3)固接，并与第二行星齿轮组(5)轴接的储能部(7)所组成；

所述第一行星齿轮组(2)，其是由一设于该制动部(1)轴心外侧面处的第一行星架(21)；

一设于该制动部(1)轴心内侧面处的第一太阳齿轮(22)；

数个环设于该第一太阳齿轮(22)外，并与其啮合的第一行星齿轮(23)；及

一套设于该第一行星齿轮(23)外，并与棘轮装置(4)连接的第一环齿轮(24)所组成；

所述第二行星齿轮组(5)，其是由一设于齿轮箱(3)的容置空间(31)内的第二行星架(51)；

一设于该第二行星架(51)轴心内侧面处的第二太阳齿轮(52)；

数个环设于该第二太阳齿轮(252)外，并与其啮合的第二行星齿轮(53)；及

一套设于该第二行星齿轮(53)外，并与复合棘轮(6)连接的第二环齿轮(54)所组成；

所述复合棘轮(6)，其是由一套设于该第二行星架(51)外、能与该第二行星架(51)配合作动的滑环(61)；

两片对应设置，套设于该滑环(61)外，且邻近该第二行星架(51)的一片、与其连接的定位片(62)；及

一套设于该滑环(61)外，并位于前述两定位片(61)之间的主环(63)所组成；

所述第一太阳齿轮(22)与第二行星架(51)的连接处，更设有一能禁止第一太阳齿轮(22)逆转的单向轴承(8)；

透过制动部(1)的动作，以第二行星齿轮组(5)配合复合棘轮(6)，对储能部(7)进行储能，而当欲输出储能部(7)所储存的能量时，则通过棘轮装置(4)的释放动作，让储能部(7)透过第二行星齿轮组(5)，并配合单向轴承(8)，以高转速减为低转速的模式运作，来带动第一行星齿轮组(2)，而后再配合复合棘轮(6)，将储能部(7)的输出，转为一比一的动力输出的模式运作。

2.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述主环(63)的外径、小于容置空间(31)对应处的内径，而主环(63)的内径、大于滑环(61)的外径；

而所述主环(63)的外侧环缘处，环设有数个内面具有呈高低状设置的第一斜面(A)的外凹槽(631)，而该主环(63)的内侧环缘处，也环设有数个内面具有呈高低状设置的第二斜面(B)、设于各外凹槽(631)之间的内凹槽(632)；

前述外凹槽(631)与内凹槽(632)为呈相对状设置，且第一斜面(A)与第二斜面(B)，两者的斜面较高的一端、与斜面较低的一端的设置方向皆为相同，另该外凹槽(631)与内凹槽(632)内，更分别活动嵌设有一能于其两者内滚动的滚柱(64)。

3.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述棘轮装置(4)，其是由一设于第一行星齿轮组(2)与第二行星齿轮组(5)间的棘轮(41)；及

一设于该棘轮(41)一侧端处，能控制储能部(7)释能与否的棘爪(42)所组成。

4.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述第二行星架(51)的一侧边缘处，设有一定位凸块(511)；

而所述滑环(61)，其对应于前述定位凸块(511)的一侧面处，设有能与该定位凸块(511)配合、能供卡止该定位凸块(511)用的限位凸块(611)。

5.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述第一太阳齿轮(22)远离制动部(1)的一端，具有一能贯穿第二行星齿轮组(5)和储能部(7)、以将第一行星齿轮组(2)定位的第一定位轴(221)。

6.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述第二太阳齿轮(52)远离第二行星架(51)的一端，具有一与储能部(7)轴接、以供驱动储能部(7)用的第二定位轴(521)。

7.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述制动部(1)，其是为一能与该煞车模块(10)配合的煞车盘(11)。

8.如权利要求1所述的储能器，其特征在于：所述储能部(7)，其是为由一与该齿轮箱(3)固接的外壳体(71)；及

一设于该外壳体(71)内，并与该第二太阳齿轮(52)一端轴接，能供储能用的涡卷弹簧(72)。

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