TWI606180B - 彈性能動力裝置 - Google Patents

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TWI606180B
TWI606180B TW106101788A TW106101788A TWI606180B TW I606180 B TWI606180 B TW I606180B TW 106101788 A TW106101788 A TW 106101788A TW 106101788 A TW106101788 A TW 106101788A TW I606180 B TWI606180 B TW I606180B
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洪翊軒
韓學中
許繼嘉
康凱傑
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國立臺灣師範大學
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    • B60K2704/00—Control devices, wherein the control is combined with or mainly influenced by the working of the engine or the main coupling, e.g. control device is linked to the carburettor control and is influenced by depression of pedal, for semi-automatic or non-automatic transmission having toothed wheels
    • B60K2704/04—Control devices, wherein the control is combined with or mainly influenced by the working of the engine or the main coupling, e.g. control device is linked to the carburettor control and is influenced by depression of pedal, for semi-automatic or non-automatic transmission having toothed wheels with preselection system, e.g. for semi-autonmatic transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
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Description

彈性能動力裝置
本發明是有關於一種動力裝置，特別是指一種彈性能動力裝置。
近年來，在綠色環保意識抬頭的情況下，世界各國一直致力於替代能源的發展與尋求。交通運輸方面也是其中很大的一環，目前在車輛替代能源技術方面，各車廠已經發展有各式的替代能源例如電能、氫能等等的混和動力系統或是以純電動的動力系統，來達到節省能源的目的。然而，卻鮮少有利用機械能達到節能目的的技術開發。以機械能作為替代能源，有著低耗損、低汙染、高效率的優點，是個值得研究探討的主題。
因此，本發明之其中一目的，即在提供一種減少車輛的能量消耗的彈性能動力裝置。
於是，本發明彈性能動力裝置在一些實施態樣中，是用於驅動一車輛的一傳動軸，該彈性能動力裝置包含一外殼，包括一第一壁、一間隔於該第一壁的第二壁、一連接該第一壁與該第二壁之外緣的圍繞壁，及一位於該第一壁與該第二壁之間的第一隔板，該第一壁供該傳動軸穿設其上；一轉軸，穿 設於該第一隔板及該第二壁，該轉軸與該傳動軸沿同一軸線延伸且彼此相互間隔；一釋能樞軸，包括一穿設於該第一壁且間隔於該傳動軸的第一軸桿，及一設置於該第一隔板且間隔於該轉軸的第二軸桿，該第一軸桿與該第二軸桿沿同一軸線延伸且彼此相互間隔；一儲能離合器，連結於該傳動軸與該轉軸之間，能切換該傳動軸與該轉軸的連動狀態；一釋能離合器，連結於該第一軸桿與該第二軸桿之間，能切換該第一軸桿與該第二軸桿的連動狀態；一第一齒輪組，連接該第一軸桿及該傳動軸，使該第一軸桿之轉動能帶動該傳動軸轉動；一第二齒輪組，連接該轉軸及該第二軸桿，使該轉軸之轉動能帶動該第二軸桿轉動；及多個彈性件，設置於該第二壁及該第一隔板之間並在該轉軸的軸向上疊置排列，每一彈性件的一端固接於該圍繞壁且另一端固接於該轉軸；其中，該彈性能動力裝置可在一儲能狀態及一釋能狀態之間變換，在該儲能狀態時，該傳動軸及該轉軸由該儲能離合器連結而能彼此連動，該第一軸桿與該第二軸桿受控於該釋能離合器而無法連動，該傳動軸往一第一轉動方向轉動能帶動該轉軸往該第一轉動方向轉動，使該等彈性件儲存彈性位能；在該釋能狀態時，該傳動軸及該轉軸受控於該儲能離合器而無法連動，該第一軸桿及該第二軸桿由該釋能離合器連結而能彼此連動，該等彈性件往一相反於該第一轉動方向的第二轉動方向轉動以釋放彈性位能，並驅動該轉軸、該第二齒輪組、該釋能樞軸及該第一齒輪組，使該傳動軸往該第一轉動方向轉動。
在一些實施態樣中，該第一齒輪組包括一中介齒輪，該中介齒輪螺合於該傳動軸及該釋能樞軸的該第一軸桿。
在一些實施態樣中，該第一齒輪組還包括一套設於該傳動軸並與該中介齒輪咬合的傳動齒輪及一套設於該第一軸桿並與該中介齒輪咬合的第一齒輪。
在一些實施態樣中，該第二齒輪組包括一套設於該轉軸的轉齒輪及一套設於該釋能樞軸的該第二軸桿並與該轉齒輪咬合的第二齒輪。
在一些實施態樣中，該外殼還包括一位於該第一壁與該第一隔板之間的第二隔板，該第二隔板供該傳動軸及該第一軸桿穿設，且供該第一齒輪組的該傳動齒輪及該第一齒輪抵靠，該第二齒輪組抵靠於該外殼的該第一隔板。
在一些實施態樣中，該轉軸包括一連接部、一嵌入部及一套筒部，該連接部連接該儲能離合器並供該轉齒輪套設，該嵌入部為多邊形角柱且連接該連接部並嵌入該套筒部，該套筒部外壁面固接該等彈性件。
在一些實施態樣中，該外殼的該第二壁開設有多個開口。
在一些實施態樣中，該等開口呈環狀排列，每一開口呈扇形。
本發明至少具有以下功效：藉由彈性能動力裝置可在一儲能狀態及一釋能狀態之間變換，在該儲能狀態時，藉由該傳動軸及該轉軸由該儲能離合器連結而能彼此連動，該第一軸桿與該第二軸桿受控於該釋能離合器而無法連動，該傳動軸往一第一轉動方向轉動能帶動該轉軸往該第一轉動方向轉動，使該等彈性件儲存彈性位能；在該釋能狀態時，藉由該傳動軸及該轉軸受控於該儲能離合器而無法連動，該第一軸桿及該第二軸桿由該釋能離合器連結而能 彼此連動，該等彈性件往一相反於該第一轉動方向的第二轉動方向轉動以釋放彈性位能，並驅動該轉軸、該第二齒輪組、該釋能樞軸及該第一齒輪組，使該傳動軸往該第一轉動方向轉動，即可釋放儲存的彈性位能，可節省車輛起步加速時所需耗費的能量。
100‧‧‧車輛
10‧‧‧傳動軸單元
101‧‧‧傳動軸
20‧‧‧彈性能動力裝置
1‧‧‧外殼
11‧‧‧第一壁
12‧‧‧第二壁
121‧‧‧開口
13‧‧‧圍繞壁
14‧‧‧第一隔板
15‧‧‧第二隔板
16‧‧‧第三隔板
2‧‧‧轉軸
21‧‧‧連接部
22‧‧‧嵌入部
23‧‧‧套筒部
3‧‧‧釋能樞軸
31‧‧‧第一軸桿
32‧‧‧第二軸桿
4‧‧‧第一齒輪組
41‧‧‧傳動齒輪
42‧‧‧第一齒輪
43‧‧‧中介齒輪
5‧‧‧第二齒輪組
51‧‧‧轉齒輪
52‧‧‧第二齒輪
6‧‧‧彈性件
7‧‧‧偵測單元
71‧‧‧偵測開關
72‧‧‧壓抵件
8‧‧‧制動器
9‧‧‧控制單元
C1‧‧‧儲能離合器
C2‧‧‧釋能離合器
E‧‧‧引擎
R1‧‧‧第一轉動方向
R2‧‧‧第二轉動方向
W‧‧‧車輪
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明彈性能動力裝置的一實施例裝設於一後輪驅動的車輛中；圖2是一示意圖，說明該實施例裝設於一前輪驅動的車輛中；圖3是該實施例之一立體圖；圖4是該實施例之一立體圖的另一視角；圖5是該實施例之一立體分解圖；圖6是一方塊示意圖，說明一控制單元與一偵測單元及一制動器的連接關係；圖7是該實施例之一不完整的立體圖；圖8是該實施例之一不完整的側視圖；圖9是該實施例之一不完整的立體圖，說明該實施例在一儲能狀態；圖10是該實施例之一不完整的立體圖，說明該實施例在一釋能狀態；及 圖11為圖10的另一視角得出的一不完整的立體圖。
參閱圖1至圖3，本發明彈性能動力裝置20之一實施例，用於驅動一車輛100的一傳動軸單元10的一傳動軸101，車輛100可為電動車、油電混和車、一般汽柴油車等等，且可為前輪驅動或是後輪驅動，車輛100的行駛是藉由一引擎E驅動傳動軸單元10帶動車輪W轉動而達成，而彈性能動力裝置20可用以協助引擎E一齊驅動傳動軸單元10。再搭配參閱圖4至圖6，該彈性能動力裝置20包含一外殼1、一轉軸2、一釋能樞軸3、一儲能離合器C1、一釋能離合器C2、一第一齒輪組4、一第二齒輪組5、多個彈性件6、一偵測單元7、一制動器8。
參閱圖3至圖5，外殼1包括一第一壁11、一間隔於該第一壁11的第二壁12、一連接該第一壁11與該第二壁12之外緣的圍繞壁13、一位於該第一壁11與該第二壁12之間的第一隔板14、一位於該第一壁11與該第一隔板14之間的第二隔板15，及一位於該第一隔板14與該第二隔板15之間的第三隔板16。該第一壁11及該第二隔板15供該傳動軸101穿設於其上。第二壁12供制動器8設置並開設有八個呈扇形的開口121，開口121的數量不以八為限，只要多個即可。第一隔板14外緣固接圍繞壁13供轉軸2及釋能樞軸3穿設，並供第一齒輪組4抵靠。第二隔板15外緣固接圍繞壁13供釋能樞軸3穿設，並供第二齒輪組5設置抵靠。第三隔板16外緣固接圍繞壁13並供儲能離合器C1及釋能離合器C2設置。
參閱圖4、圖5及圖7，轉軸2一端穿設第一隔板14，另一端連接設置於外殼1的第二壁12的制動器8，並包括一穿設第一隔板14的連接部21、一嵌入部22及一套筒部23。該連接部21呈圓柱狀並連接該儲能離合器C1，該嵌入部22呈五角形柱體且連接該連接部21並嵌入該套筒部23，連接部21與嵌入部22在同一直線上延伸，該套筒部23外壁面固接該等彈性件6並連接制動器8。其中，嵌入部22並不以五角形柱體為限，只要是多邊形角柱即可，因為其作用在於當連接部21轉動時可以藉由嵌入部22帶動套筒部23同步轉動，而不會產生相對滑動的情形。值得一提的是，轉軸2也可為單一圓柱體，其外壁面固接該等彈性件6，並不需要如本實施例具有連接部21、嵌入部22及套筒部23的細部結構。
釋能樞軸3包括一穿設於該第一壁11且間隔於該傳動軸101的第一軸桿31，及一設置於該第一隔板14且間隔於該轉軸2的第二軸桿32，該第一軸桿31與該第二軸桿32沿同一軸線延伸且彼此相互間隔。
儲能離合器C1連結於該傳動軸101與該轉軸2之間，能切換該傳動軸101與該轉軸2的連動狀態。釋能離合器C2連結於該第一軸桿31與該第二軸桿32之間，能切換該第一軸桿31與該第二軸桿32的連動狀態。
第一齒輪組4連接該第一軸桿31及該傳動軸101，使該第一軸桿31之轉動能帶動該傳動軸101轉動，並包括一傳動齒輪41、一第一齒輪42及一中介齒輪43。傳動齒輪41固定地套設於該傳動軸101並抵靠於第二隔板15，使得傳動齒輪41及傳動軸101兩者間能同步轉動而不會相對轉動，第一齒輪42固定地套設於該第一軸桿31並抵靠於第二隔板15，使得第一齒輪42及第一軸桿31兩 者間能同步轉動而不會相對轉動，中介齒輪43設置於第二隔板15並與傳動齒輪41及第一齒輪42咬合。其中，中介齒輪43也可設置於外殼1的第一壁11並抵靠於第一壁11，其只要與傳動齒輪41及第一齒輪42咬合即可。
第二齒輪組5連接該轉軸2及該第二軸桿32，使該轉軸2之轉動能帶動該第二軸桿32轉動，並包括一轉齒輪51及一第二齒輪52。轉齒輪51固定地套設於該轉軸2，使得轉齒輪51及轉軸2兩者間能同步轉動而不會相對轉動，第二齒輪52固定地套設於該釋能樞軸3的該第二軸桿32並與該轉齒輪51咬合，使得第二齒輪52及第二軸桿32兩者間能同步轉動而不會相對轉動。
彈性件6在本實施例為渦形彈簧，其設置於該第二壁12及該第一隔板14之間並在該轉軸2的軸向上疊置排列，每一彈性件6的一端固接於該圍繞壁13且另一端固接於該轉軸2的套筒部23。
參閱圖5、圖6及圖8，偵測單元7包括一設置於外殼1的第二壁12的偵測開關71及一壓抵件72。偵測開關71為一般的按壓式開關，其電連接車輛100的一控制單元9，控制單元9具體為一車輛控制器(Vehicle control unit,VCU)，用於控制車輛100的運行及各項操作。壓抵件72為一圓柱體，其夾設於最靠近第二壁12的彈性件6最外圈的末端。偵測單元7是用以偵測該等彈性件6旋緊是否已到達其彈性限度，其作動關係將於後詳述。
制動器8設置於外殼1的第二壁12並連接轉軸2的套筒部23，制動器8電連接控制單元9，其在本實施例為一磁粉式制動器8，其原理為習知技術在此不再詳述，而制動器8的作動關係將於後詳述。
參閱圖9至圖11，以下介紹本發明彈性能動力裝置20(見圖1)的使用情形：彈性能動力裝置20可在一儲能狀態及一釋能狀態之間變換。先參閱圖9，在該儲能狀態時，該傳動軸101及該轉軸2由該儲能離合器C1連結而能彼此連動，該第一軸桿31與該第二軸桿32受控於該釋能離合器C2(見圖7)而無法連動，當車輛100(見圖1)行進時，該傳動軸101將往一第一轉動方向R1轉動而帶動該轉軸2往該第一轉動方向R1轉動，使該等彈性件6旋緊並儲存彈性位能。其中，偵測單元7的壓抵件72在該等彈性件6旋緊的過程中，將漸漸朝偵測單元7的偵測開關71靠近，一旦壓抵件72抵靠到偵測開關71，如圖11所示，代表彈性件6已旋緊至其彈性限度，無法再儲存更多彈性位能，此時偵測開關71將傳送一訊號至控制單元9，控制單元9將控制儲能離合器C1使傳動軸101及轉軸2分離而無法連動，如此一來傳動軸101便無法再帶動轉軸2轉動而繼續旋緊該等彈性件6，此時控制單元9還會使制動器8作動用以防止轉軸2朝一相反於第一轉動方向R1的第二轉動方向R2轉動，不然將會造成彈性位能的損失。再參閱圖10，在該釋能狀態時，該傳動軸101及該轉軸2受控於該儲能離合器C1而無法連動，釋能樞軸3的第一軸桿31及第二軸桿32經由釋能離合器C2連結而能彼此連動，此時控制單元9將使制動器8停止作動，使得該等彈性件6能往第二轉動方向R2轉動以釋放彈性位能，並驅動該轉軸2及第二齒輪組5的轉齒輪51往第二轉動方向R2轉動，藉由轉齒輪51帶動第二齒輪組5的第二齒輪52、釋能樞軸3及第一齒輪組4的第一齒輪42往第一轉動方向R1轉動，再帶動第一齒輪組4的中介齒輪43往第二轉動方向R2轉動，最終帶動傳動齒輪41及該傳動軸101往該第一轉動方 向R1轉動，如此即可釋放儲存的彈性位能，當釋放完所有的彈性位能後即回到如圖9所示的狀態，可節省車輛100起步加速時所需耗費的能量。
綜上所述，本發明彈性能動力裝置20藉由彈性能動力裝置可在一儲能狀態及一釋能狀態之間變換，在該儲能狀態時，藉由該傳動軸101及該轉軸2由該儲能離合器C1連結而能彼此連動，該第一軸桿31與該第二軸桿32受控於該釋能離合器C2而無法連動，該傳動軸101往一第一轉動方向R1轉動能帶動該轉軸2往該第一轉動方向R1轉動，使該等彈性件6儲存彈性位能；在該釋能狀態時，藉由該傳動軸101及該轉軸2受控於該儲能離合器C1而無法連動，該第一軸桿31及該第二軸桿32由該釋能離合器C2連結而能彼此連動，該等彈性件6往一相反於該第一轉動方向R1的第二轉動方向R2轉動以釋放彈性位能，並驅動該轉軸2、該第二齒輪組5、該釋能樞軸3及該第一齒輪組4，使該傳動軸101往該第一轉動方向R1轉動，即可釋放儲存的彈性位能，可節省車輛100起步加速時所需耗費的能量，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
101‧‧‧傳動軸
1‧‧‧外殼
11‧‧‧第一壁
12‧‧‧第二壁
13‧‧‧圍繞壁

Claims (8)

  1. 一種彈性能動力裝置，用於驅動一車輛的一傳動軸，該彈性能動力裝置包含：一外殼，包括一第一壁、一間隔於該第一壁的第二壁、一連接該第一壁與該第二壁之外緣的圍繞壁，及一位於該第一壁與該第二壁之間的第一隔板，該第一壁供該傳動軸穿設其上；一轉軸，穿設於該第一隔板及該第二壁，該轉軸與該傳動軸沿同一軸線延伸且彼此相互間隔；一釋能樞軸，包括一穿設於該第一壁且間隔於該傳動軸的第一軸桿，及一設置於該第一隔板且間隔於該轉軸的第二軸桿，該第一軸桿與該第二軸桿沿同一軸線延伸且彼此相互間隔；一儲能離合器，連結於該傳動軸與該轉軸之間，能切換該傳動軸與該轉軸的連動狀態；一釋能離合器，連結於該第一軸桿與該第二軸桿之間，能切換該第一軸桿與該第二軸桿的連動狀態；一第一齒輪組，連接該第一軸桿及該傳動軸，使該第一軸桿之轉動能帶動該傳動軸轉動；一第二齒輪組，連接該轉軸及該第二軸桿，使該轉軸之轉動能帶動該第二軸桿轉動；多個彈性件，設置於該第二壁及該第一隔板之間並在該轉軸的軸向上疊置排列，每一彈性件的一端固接於該圍繞壁且另一端固接於該轉軸；及一制動器，設置該第二壁並連接該轉軸，該制動器電連接一控制單元； 其中，該彈性能動力裝置可在一儲能狀態及一釋能狀態之間變換，在該儲能狀態時，該傳動軸及該轉軸由該儲能離合器連結而能彼此連動，該第一軸桿與該第二軸桿受控於該釋能離合器而無法連動，該傳動軸往一第一轉動方向轉動能帶動該轉軸往該第一轉動方向轉動，且該控制單元使該制動器防止該轉軸往一相反於該第一轉動方向的第二轉動方向轉動，使該等彈性件儲存彈性位能；在該釋能狀態時，該傳動軸及該轉軸受控於該儲能離合器而無法連動，該第一軸桿及該第二軸桿由該釋能離合器連結而能彼此連動，該等彈性件往該第二轉動方向轉動以釋放彈性位能，並驅動該轉軸、該第二齒輪組、該釋能樞軸及該第一齒輪組，使該傳動軸往該第一轉動方向轉動。
  2. 如請求項1所述的彈性能動力裝置，其中，該第一齒輪組包括一中介齒輪，該中介齒輪螺合於該傳動軸及該釋能樞軸的該第一軸桿。
  3. 如請求項2所述的彈性能動力裝置，其中，該第一齒輪組還包括一套設於該傳動軸並與該中介齒輪咬合的傳動齒輪及一套設於該第一軸桿並與該中介齒輪咬合的第一齒輪。
  4. 如請求項3所述的彈性能動力裝置，其中，該第二齒輪組包括一套設於該轉軸的轉齒輪及一套設於該釋能樞軸的該第二軸桿並與該轉齒輪咬合的第二齒輪。
  5. 如請求項4所述的彈性能動力裝置，其中，該外殼還包括一位於該第一壁與該第一隔板之間的第二隔板，該第二隔板供該傳動軸及該第一軸桿穿設，且供該第一齒輪組的該傳動齒輪及該第一齒輪抵靠，該第二齒輪組抵靠於該外殼的該第一隔板。
  6. 如請求項4所述的彈性能動力裝置，其中，該轉軸包括一連接部、一 嵌入部及一套筒部，該連接部連接該儲能離合器並供該轉齒輪套設，該嵌入部為多邊形角柱且連接該連接部並嵌入該套筒部，該套筒部外壁面固接該等彈性件。
  7. 如請求項1所述的彈性能動力裝置，其中，該外殼的該第二壁開設有多個開口。
  8. 如請求項7所述的彈性能動力裝置，其中，該等開口呈環狀排列，每一開口呈扇形。
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