TW201632400A - 引擎運作發電整合系統 - Google Patents

Abstract

一種引擎運作發電整合系統主要應用於機車引擎上，包括有引擎、運作發電裝置、動力輸出軸、行星齒輪組以及鎖定裝置等構件，其中引擎的運轉可透過行星齒輪組輸入能量或輸出能量，而運作發電裝置可作為馬達用或發電機用，動力輸出軸則可傳送能量至機車的驅動輪上，經由行星齒輪組同時耦合引擎、運作發電裝置和動力輸出軸作動能交換的設計，再藉由鎖定裝置裝置於動力輸出軸上，可透過控制來鎖定或解除對於動力輸出軸的轉動。如此一來，便可配合環保法規實行怠速熄火等環保配套措施，並進一步克服引擎起動瞬間的扭力需求問題。

Description

引擎運作發電整合系統

本發明係有關於一種引擎運作發電整合系統；具體而言，本發明係有關於一種用於機車引擎啟動、發電與協同運作的整合式系統。

現有機車引擎系統中，有發電系統與起動引擎系統分別為個別的獨立電機系統，請參閱圖一所示，係習知引擎的起動與發電系統示意圖，如圖所示習知引擎的起動與發電系統10，其中發電機12是依靠永磁式飛輪與電機定子作為電源來源，再經由電壓調整器整流調壓後，對機車系統內提供穩定的電源與對電瓶進行充電；起動馬達14則是採用有刷起動馬達、起動繼電器與超速離合齒輪來使引擎11運作，而引擎11再輸出動力至輸出軸13。此二系統(發電機12、起動馬達14)各自在不同時機點運作，並不互相衝突。

另有整合式起動發電機系統20，請參閱圖二所示，圖二為習知引擎的起動與發電系統整合示意圖，係將上述兩套系統(發電機12、起動馬達14)整合，發展為一個起動發電裝置22，利用發電系統中的永磁式飛輪，作為起動馬達轉子，此時將整體電機視為一無刷馬達，透過無刷控制器來驅動，代替原有的引擎起動系統；當引擎21順利運作並可提供動力至輸出軸23後，原電機系統會再恢復成發電系統，為機車系統提供穩定的電源。

上述的兩種習知技術的缺點，第一種發電系統與起動引擎系 統分別為個別的獨立電機系統，若為配合環保法規，需要實行怠速熄火等環保配套措施，將會對起動系統中起動馬達壽命有直接的衝擊，不符合長期的需求；第二種整合式起動發電機系統解決第一種習知技術的環保問題，不過由於是電機直接驅動引擎，對於引擎起動瞬間需要的扭力，電機本身僅能對應小排氣量的引擎使用，另外還需要配合適當引擎減壓與定位的配套，才有辦法使引擎起動，使用上並無法擴大應用面。

本發明之目的在於提供一種引擎運作發電整合系統，可配合環保法規實行怠速熄火等環保配套措施，並可克服引擎起動瞬間需求的扭力，使用上已擴及應用面，可達到商業使用目的。

本發明的引擎運作發電整合系統主要應用於機車引擎上，在本發明的實施例中引擎運作發電整合系統包括有引擎、運作發電裝置、動力輸出軸、行星齒輪組以及鎖定裝置等構件，其中引擎的運轉可透過行星齒輪組輸入能量或輸出能量，而運作發電裝置可作為馬達用或發電機用，動力輸出軸則可連接皮帶、鍊條和齒輪等傳動機構，將動力輸出軸上的能量傳送至機車的驅動輪上，如此一來，藉由本實施例引擎運作發電整合系統中的行星齒輪組係同時耦合引擎、運作發電裝置和動力輸出軸作動能交換，再藉由鎖定裝置裝設於動力輸出軸上，可透過控制來鎖定或解除對於動力輸出軸的轉動。

進一步說明本發明的引擎運作發電整合系統，其中上述的引擎具有曲軸與連結軸，且曲軸與連結軸係同心不同軸，而行星齒輪組係與引擎連結配置，連結軸穿設於行星齒輪組的軸心處，再與行星齒輪組嚙合 連動。

另外，運作發電裝置係與連結軸連結配置，並和行星齒輪組 保持連動，動力輸出軸則設置於行星齒輪組的外側，再與行星齒輪組嚙合，以達到行星齒輪組連動動力輸出軸的目的。

此外，在本實施例中鎖定裝置例如為電磁閥，動力輸出軸還 包括有軸體與齒輪，齒輪係固定於軸體上，而鎖定裝置(電磁閥)便設置於動力輸出軸上，如此一來，利用鎖定裝置(電磁閥)便可進行鎖定或解除對於動力輸出軸的轉動，當鎖定裝置(電磁閥)進行鎖定時，動力輸出軸便無法轉動而輸出動力，當鎖定裝置(電磁閥)解除鎖定時，動力輸出軸便可經由行星齒輪組的驅動，而進行轉動並輸出動力供動力輪使用。

又，上述的行星齒輪組包括有外齒輪、內齒輪及複數個行星 齒輪，其中內齒輪係固定於外齒輪內，而複數個行星齒輪再分別嚙合於內齒輪中，且該些行星齒輪間係形成有嚙合軸心槽，上述的連結軸係同軸組合嚙合軸心槽中，如此一來，經由連結軸與運作發電裝置的連結配置，連結軸再與行星齒輪組保持連動，讓運作發電裝置可驅動行星齒輪組，亦可被行星齒輪組所驅動。

綜合上述，本發明之引擎運作發電整合系統，在引擎熄火模 式下，鎖定裝置鎖定動力輸出軸，而運作發電裝置切換為馬達模式，利用運作發電裝置經由行星齒輪組來驅動引擎，由於行星齒輪組的變速，運作發電裝置便可用較高的轉速來換取扭力，用以克服引擎起動瞬間需求的扭力；當引擎起動後，運作發電裝置即可切換為發電機模式，作為機車系統提供電源來源。

<習知技術>

10‧‧‧引擎的起動與發電系統

11‧‧‧引擎

12‧‧‧發電機

13‧‧‧輸出軸

14‧‧‧起動馬達

20‧‧‧整合式起動發電機系統

21‧‧‧引擎

22‧‧‧起動發電裝置

23‧‧‧輸出軸

<本發明>

30‧‧‧引擎運作發電整合系統

31‧‧‧引擎

311‧‧‧曲軸

312‧‧‧連結軸

32‧‧‧運作發電裝置

33‧‧‧動力輸出軸

331‧‧‧軸體

332‧‧‧齒輪

34‧‧‧行星齒輪組

341‧‧‧外齒輪

342‧‧‧內齒輪

343‧‧‧行星齒輪

344‧‧‧嚙合軸心槽

35‧‧‧鎖定裝置

40‧‧‧動力輪

圖一為習知引擎的起動與發電系統示意圖；圖二為習知引擎的整合式起動與發電機系統示意圖；圖三為本發明之引擎運作發電整合系統系統示意圖；圖四為本發明引擎運作發電整合系統架構示意圖；圖五為本發明行星齒輪組與鎖定裝置組合示意圖一；圖六為本發明行星齒輪組與鎖定裝置組合示意圖二。

本發明的引擎運作發電整合系統，如圖三所示，本發明主要係將運作發電系統整合於引擎系統中使用，而本發明引擎運作發電整合系統的實施例係應用於機車引擎上，本實施例中的引擎運作發電整合系統30至少包括有引擎31、運作發電裝置32、動力輸出軸33、行星齒輪組34以及鎖定裝置35等構件所組成，其中引擎31的運轉可透過行星齒輪組34輸入能量或輸出能量，運作發電裝置32可作為馬達用或發電機用，動力輸出軸33可連接皮帶、鍊條和齒輪等傳動機構，將動力輸出軸33上的能量傳送至機車的驅動輪40上；藉由本實施例引擎運作發電整合系統30中的行星齒輪組34係同時耦合引擎31、運作發電裝置32和動力輸出軸33作動能交換，再藉由鎖定裝置35裝置於動力輸出軸33上，可透過控制來鎖定或解除對於動力輸出軸33的轉動。

以下為進一步說明本發明的引擎運作發電整合系統30，再請共同參閱圖四、圖五、圖六，其中引擎31具有曲軸311與連結軸312，且曲 軸311與連結軸312係同心不同軸相連，而行星齒輪組34係與引擎31連結配置，且連結軸312係穿設於行星齒輪組34的軸心處，並與行星齒輪組34嚙合連動，另外，前述的運作發電裝置32，再與連結軸312連結配置，並和行星齒輪組34保持連動，換言之，運作發電裝置32可驅動行星齒輪組34，亦可被行星齒輪組34所驅動。最後，動力輸出軸33係設置於行星齒輪組34的外側，並與行星齒輪組34嚙合，藉由行星齒輪組34達到連動動力輸出軸33的目的，此外，動力輸出軸33還包括有軸體331與齒輪332，齒輪332係固定於軸體331上，而鎖定裝置35便設置於動力輸出軸33上，更詳細說，鎖定裝置35配置於軸體331的一端，以用於控制動力輸出軸33，如此一來，利用鎖定裝置35便可進行鎖定或解除對於動力輸出軸33的轉動，進一步說，在本實施例中的引擎運作發電整合系統係經由鎖定裝置35的控制，來決定動力輸出軸33是否轉動而輸出動力，在本實施例中鎖定裝置35例如為電磁閥，當鎖定裝置35進行鎖定時，動力輸出軸33便無法轉動而輸出動力，反之，當鎖定裝置35解除鎖定時，動力輸出軸33便可經由行星齒輪組34的驅動，而進行轉動並輸出動力，如圖三所示，在本實施例中動力輸出軸33係與動力輪40組接，藉由動力輸出軸33的動力便可提供動力輪40所需的動力而進行轉動。

又，上述的行星齒輪組34包括有外齒輪341、內齒輪342及複 數個行星齒輪343，其中內齒輪342係固定於外齒輪341內，而複數個行星齒輪343再分別嚙合於內齒輪342中，且該些行星齒輪343並分別軸設於引擎曲軸311上，此外，於該些行星齒輪343間係形成有嚙合軸心槽344，上述的連結軸312係同軸組合嚙合軸心槽344中，以達到讓該些行星齒輪343分別與連 結軸312嚙合，進一步說，複數個行星齒輪343係分別嚙合於連結軸312及內齒輪342之間，如此一來，經由連結軸312與運作發電裝置32的連結配置，連結軸312並和行星齒輪組34保持連動，讓運作發電裝置32可驅動行星齒輪組34，亦可被行星齒輪組34所驅動。

綜上所述，本發明之引擎運作發電整合系統，在引擎熄火模 式下，鎖定裝置35鎖定動力輸出軸33，起動發電裝置32切換為馬達模式，利用運作發電裝置32經由行星齒輪組34來驅動引擎31，由於行星齒輪組的變速，運作發電裝置32可用較高的轉速來換取扭力，用以克服引擎31起動瞬間需求的扭力；在引擎31起動後運作發電裝置32即可切換為發電機模式，作為機車系統提供電源來源。

當需要機車開始行駛，鎖定裝置35切換為解除鎖定的狀態， 使引擎31的動能透過引擎31與行星齒輪組34，輸出至動力輸出軸33並驅動其上的動力輪40開始運轉。假若使用者有需求額外動能來因應道路的狀態(例如：超車)，可暫時將運作發電裝置32由發電機模式轉換至馬達模式，讓運作發電裝置32協同引擎31輸出動力，待額外需求解除後，再將運作發電裝置32切換為發電機模式。

在機車靜止且引擎熄火的狀態下，鎖定裝置35切換可為解除 鎖定的狀態，透過運作發電裝置32切換為馬達模式輸出動能，來驅動動力輸出軸33運作，以輔助使用者作臨時性的運轉，使機車可以單純依靠電能來作動；由於運作發電裝置32的運轉方向，可經由控制手法來進行控制，在此模式下機車可進行前進或後退的動作。

本發明已由上述相關實施例加以描述，本發明的引擎運作發 電整合系統配合環保法規，可實行怠速熄火等環保配套措施，並對於引擎起動瞬間需要的扭力，本發明亦利用行星齒輪組的變速，讓運作發電裝置可用較高的轉速來換取扭力，用以克服引擎起動瞬間需求的扭力，使用上已擴及應用面，達到商業使用的目的，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

30‧‧‧引擎起動發電整合系統

31‧‧‧引擎

32‧‧‧起動發電裝置

33‧‧‧動力輸出軸

34‧‧‧行星齒輪組

35‧‧‧鎖定裝置

40‧‧‧動力輪

Claims (4)

1. 一種引擎運作發電整合系統，包括有：一引擎，具有一曲軸與一連結軸，該曲軸與該連結軸係同心不同軸相連；一行星齒輪組，係與該引擎連結配置，且該連結軸係穿設於該行星齒輪組的軸心處，並與該行星齒輪組嚙合連動；一運作發電裝置，係與該連結軸連結配置；而與該行星齒輪組保持連動；一動力輸出軸，設置於該行星齒輪組的外側，並與該行星齒輪組嚙合；以及一鎖定裝置，係設置於該動力輸出軸上，用於控制該動力輸出軸，以鎖定或解除對於動力輸出軸的轉動。
2. 如請求項1所述之引擎運作發電整合系統，其中該動力輸出軸具有一軸體與一齒輪，該齒輪係固定於該軸體上，而該鎖定裝置則配置於該軸體的一端。
3. 如請求項1所述之引擎運作發電整合系統，其中該行星齒輪組包括有一外齒輪、一內齒輪及複數個行星齒輪，該內齒輪係固定於外齒輪內，而該些行星齒輪係嚙合於該內齒輪中，且該些行星齒輪並軸設於該引擎曲軸上，此外，於該些行星齒輪間係形成一嚙合軸心槽，該連結軸係同軸組合嚙合軸心槽中，使該些行星齒輪與該連結軸嚙合。
4. 如請求項1所述之引擎運作發電整合系統，其中該鎖定裝置為一電磁閥。