TWI617751B - 主動式扭力分配裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器；以及一第一制動單元，其係設於該差速器；其中該差速器的兩端係輸出一第一扭力與一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力之輸出。

Description

主動式扭力分配裝置及其方法

一種主動式扭力分配裝置及其方法，尤指一種能夠改變扭力輸出，以影響車輪轉速之分配裝置與其方法。

現有的輪車於轉彎時，輪車的外側車輪所走的路徑係大於輪車的內側車輪所走的路徑。因此輪車若行進速度超過預定速度時，恐無法順暢與精確轉彎。

為了可使輪車順暢與精確轉彎，故會使用一裝置以達到前述之轉彎，該裝置能夠轉換和允許內外側車輪以不同的速率進行旋轉，從而以不同的轉速來彌補距離的差異。該裝置為現有的差速器。

但是現有的差速器係控兩側輪之扭力輸出相同，所當輪車過彎時，常會有打滑的情況產生。所以為了降低位於內側的車輪的轉速，提升位於外側的車輪的輪速，其仍有可以討論的空間。

本發明係一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器；以及一第一制動單元，其係設於該差速器；其中該差速器的兩端係輸出一第一扭力與一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力之輸出。

本發明係一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器，其具有一齒輪組，該齒輪組其具有一第一輸入齒輪、一第一中央齒輪、一第一輸出齒輪、一第二輸出齒輪、一第一輸出軸、一第二輸出軸與一第二輸入齒輪；該第一輸入齒輪係嚙合該第一中央齒輪，該第一中央齒輪係連接該第一輸入齒輪，該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪係嚙合該第一中央齒輪，該第一輸出軸係連接該第一輸出齒輪，該第二輸出軸係連接該第二輸出齒輪，該第二輸入齒輪係嚙合該第一輸入齒輪；一第一制動單元，其係耦接第二輸入齒輪；其中，該第一輸出軸係輸出一第一扭力，該第二輸出軸係輸出一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力。

本發明係一種主動式扭力分配方法，其步驟包含有：偵測轉角；偵測兩側輪轉速；比較理論輪速與偵測輪速；若判定轉向不足，則至一控制單元增加外側輪的扭力，同時降低內側輪的扭力；以及若判定轉向過度，則至一控制單元增加內側輪扭力，同時降低外側輪扭力。

1‧‧‧差速器

11‧‧‧齒輪組

110‧‧‧第一輸入齒輪

112‧‧‧第一中央齒輪

113‧‧‧第一輸出齒輪

114‧‧‧第二輸出齒輪

115‧‧‧第一輸出軸

116‧‧‧第二輸出軸

117‧‧‧第二輸入齒輪

118‧‧‧第三輸入齒輪

120‧‧‧第二中央齒輪

121‧‧‧平衡齒輪

2‧‧‧第一制動單元

20‧‧‧第一動力源

21‧‧‧第一煞車

3‧‧‧第一制動單元

30‧‧‧第一煞車

4‧‧‧第二制動單元

40‧‧‧第二煞車

5‧‧‧第一制動單元

50‧‧‧第一動力源

6‧‧‧第二制動單元

60‧‧‧第二動力源

70‧‧‧車體

71‧‧‧輪速偵測單元

72‧‧‧方向盤轉角偵測單元

73‧‧‧控制單元

74‧‧‧主動式扭力分配裝置

75‧‧‧車輪

S1~S15‧‧‧步驟

第1圖為本發明之一種主動式扭力分配裝置之第一實施例之示意圖。

第2圖為一差速器之第一實施例之第一實施例之示意圖。

第3圖為差速器之第二實施例之第二實施例之示意圖。

第4圖為本發明之主動式扭力分配裝置之第二實施例之示意圖。

第5圖為本發明之主動式扭力分配裝置之第三實施例之示意圖。

第6圖為本發明之主動式扭力分配裝置裝設於一車體之示意 圖。

第7圖為本發明之一種主動式扭力分配方法之流程圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考第1圖所示，本發明係一種主動式扭力分配裝置之第一實施例，其包含有一差速器1與一第一制動單元2。

請配合參考第2圖所示，差速器1之第一實施例，差速器1具有一齒輪組11。齒輪組11係耦接一動力源10，以使動力源10驅動齒輪組11。該動力源10能夠為一馬達或一引擎。

齒輪組11具有一第一輸入齒輪110、一第一中央齒輪112、一第一輸出齒輪113、一第二輸出齒輪114、一第一輸出軸115、一第二輸出軸116、一第二輸入齒輪117與一第三輸入齒輪118。

第一輸入齒輪110係耦接第一動力源10。第一中央齒輪112係連接第一輸入齒輪110。第一輸出齒輪113與第二輸出齒輪114係嚙合第一中央齒輪112。第一輸出軸115係連接第一輸出齒輪113，並突出於差速器1之外部。第二輸出軸116係連接第二輸出齒輪114，並突出於差速器1之外部。第二輸入齒輪117與第三輸入齒輪118係嚙合第一輸入齒輪110。

請配合第3圖所示，差速器1之第二實施例，齒輪組11係如上述之差速器1之第一實施例。故元件符號係沿用上述之差速器1之第一實施例。

於本實施例中，齒輪組11更具有一第二中央齒輪120與一平衡齒輪121。第二中央齒輪120係嚙合第一輸出齒輪113與第二輸出齒輪114。平衡齒輪121係連接第二中央齒輪120。平衡齒輪121係嚙合第二輸入齒輪117與第三輸入齒輪118。

平衡齒輪121係用於平衡第二輸入齒輪117與第三輸入齒輪118。第二中央齒輪120係用於平衡第一輸出齒輪113與第二輸出 齒輪114。故平衡齒輪121與第二中央齒輪120係使差速器1的輸出更穩定。

請再配合參考第2圖所示，動力源10係提供一動力給第一輸入齒輪110，而使第一輸入齒輪110係帶動第一中央齒輪112。第一中央齒輪112係帶動第一輸出齒輪113與第二輸出齒輪114。第一輸出齒輪113係帶動第一輸出軸115。第二輸出齒輪114係帶動第二輸出軸116。第一輸出軸115之輸出可視為第一扭力。第二輸出軸116之輸出可視為第二扭力。

第一制動單元2具有一第一動力源20與一第一煞車21。第一動力源20係連接第二輸入齒輪117。第一煞車21係設於第二輸出軸116。第一動力源20為一馬達。

請配合參考第2圖與第1圖所示，第一動力源20係提供一第二動力給差速器1之第二輸入齒輪117。第二輸入齒輪117係將第二動力提供給第一輸入齒輪110，以迫使第二輸出齒輪114逆轉，進而改變第二輸出軸116的輸出。因第二輸出軸116連接有一輪胎。

所以改變輸出之第二輸出軸116係影響與其連接之輪胎的轉速。舉例而言，若第二輸出軸116所連接的輪胎為外側輪，則第二動力係提升或降低外側輪的轉速，進而改變外側輪的扭力，而內側輪仍維持不變。同理，若該輪胎為內側輪，第二動力係改變內側輪的轉速，進而改變內側輪的扭力，而外側輪仍維持不變。

若第一動力源20所提供的第二動力，仍無法使第二輸出軸116輸出降低。第一煞車21提供一限制的效果，該限制效果係限制第二輸出軸116的輸出，如煞車效果，以進一步降低第二輸出軸116的輸出。第一煞車21與第一動力源20係能夠單獨或結合使用。若僅裝置第一動力源20，第二輸出軸116的輸出係被第一動力源20所降低或提升。若僅裝設第一煞車21，第二輸出軸116的輸出係被第一煞車21所降低。

請配合參考第4圖所示，本發明係一種主動式扭力分配裝置之第二實施例，其包含有一差速器1、一第一制動單元3與一第二 制動單元4。

於本實施例中，差速器1係沿用上述之本發明之主動式扭力分配裝置之第一實施例，故元件符號係沿用第一實施例，特先陳明。

第一制動單元3具有一第一煞車30。第一制動單元3之第一煞車30係設於如第2圖或第3圖所示之第二輸出軸116。第二制動單元4具有一第二煞車40。第二制動單元4之第二煞車40係設於如第2圖或第3圖所示之第一輸出軸115。

如上述之本發明之主動式扭力分配裝置之第一實施例，第一制動單元3降低第第二輸出軸116的輸出。第二制動單元4係降低第一輸出軸115的輸出。舉例而言，若輪車轉向過度，第一制動單元3或第二制動單元4之啟動時機係取決於何者連接外側輪。若第一輸出軸115所連接的輪胎為外側輪，則第二制動單元4啟動，以降低第一輸出軸115的輸出。若第二輸出軸116所連接的輪胎為外側輪，則第一制動單元3啟動，以降低第二輸出軸116的輸出。

請配合參考第5圖所示，本發明之一種主動式扭力分配裝置之第三實施例，其包含有一差速器1、一第一制動單元5與一第二制動單元6。

於本實施例中，差速器1係沿用上述之本發明之主動式扭力分配裝置之第一實施例，故元件符號係沿用第一實施例，特先陳明。

第一制動單元5具有一第一動力源50。第一制動單元5之第一動力源50係設於如第2圖或第3圖所示之第二輸出軸116。第二制動單元6具有一第二動力源60。第二制動單元6之第二動力源60係設於如第2圖或第3圖所示之第一輸出軸115。

第一制動單元5與第二制動單元6的啟動時機係取決於輸出扭力的多寡。假設，第一制動單元5係能夠影響外側輪的輸出，第二制動單元6能夠影響內側輪的輸出。若轉向不足，第一制動單元5係提升外側輪的扭力，第二制動單元6係降低內側輪的扭 力。若轉向過度，第一制動單元5係降低外側輪的扭力，第二制動單元6係提升內側輪的扭力。

請配合參考第6圖所示，其係本發明之主動式扭力分配裝置74裝設於一輪車之示意圖。如圖所示，本發明係裝設於一車體70中，車體的四輪位置裝置有一輪速偵測單元71。車體70進一步裝設有方向盤轉角偵測單元72與一控制單元73。控制單元73係訊號連接輪速偵測單元71、方向盤轉角偵測單元72與本發明之主動式扭力分配裝置74。本發明之主動式扭力分配裝置74係連接二車輪75。輪速偵測單元71亦可為一輪胎轉角偵測器。控制單元73具有一車身轉角偵測器。

請配合參考第7圖所示，本發明係一種主動式扭力分配方法，其步驟包含有：

步驟S1，偵測轉角。如第6圖所示，方向盤轉角偵測單元72係偵測方向盤所轉動的角度。方向盤轉角偵測單元72係將所偵測的轉角資訊傳遞給控制單元73。如前所述，方向盤轉角偵測單元72係偵測一方向盤轉角。

或者，若輪速偵測單元71為輪胎轉角偵測器，輪速偵測單元71係偵測輪胎所轉動的角度。輪速偵測單元71係將所偵測的轉角資訊傳遞給控制單元73。如前所述，輪速偵測單元71係偵測一輪胎轉角。

或者，控制單元73具有車身轉角測器，控制單元73係偵測車身所轉動的角度，控制單元73係計算出一轉角資訊。如前所述，控制單元73係偵測一車身轉角。

如上所述，該轉角資訊能夠為方向盤轉角資訊、輪胎轉角資訊或車身轉角資訊。

步驟S2，偵測兩側輪之轉速。輪速偵測單元71係偵測車輪的輪速，並將所偵測的輪速資訊傳遞給控制單元73。

步驟S3，判斷輪速介於設定範圍。控制單元73依據輪速資訊，以判斷輪速是否介於一設定範圍。若否，則至步驟S4，控制單元73不作動。該設定範圍為一理論值。該理論值係依據阿克曼 轉向幾何原理(Ackermann steering geometry)計算車速與轉速而得出。舉例而言，若輪轉速低於265rpm，車速低於20km/h，上述之制動單元不作動，即第一制動單元或第二制動單元。

若是，則至步驟S5，判斷轉角是否大於設定值。控制單元73依據轉角資訊，以判斷方向盤轉角、輪胎轉角或車身轉角是否大於一設定值。該設定值為方向盤轉角、輪胎轉角或車身轉角大於10度。

若是，則至步驟S6，依輪速與轉角計算兩側車輪之理論輪速範圍。如步驟S3所述，該理論輪速範圍係由阿克曼轉向幾何原理(Ackermann steering geometry)所計算出。

步驟S7，比較理論輪速與偵測輪速。舉例而言，若車速低於20km/h，則理論輪速為265rpm。若車速高於20km/h，則理論輪速係隨之提升。

步驟S8，判斷轉向不足，若控制單元73判斷轉向不足，則至S9，控制單元73增加外側輪的扭力，同時降低內側輪的扭力。如上所述之第1圖與第5圖，若制動單元為動力源，其可提供一第二動力或第三動力，以提升外側輪的扭力，並降低內側輪的扭力。或者制動單元為煞車，則可降低內側輪的扭力，外側輪的扭力仍可藉由第一動力提升。

承上述之步驟S7。步驟S10，判斷轉向過度。若控制單元73判斷方向盤轉角過度，則至步驟S11，控制單元73增加內側輪扭力，同時降低外側輪扭力。如上所述之第1圖與第5圖，若制動單元為動力源，其可提供一第二動力或第三動力，以降低外側輪的扭力，並提升內側輪的扭力。或者如上述之第4圖，若制動單元為煞車，則可降低外側輪的扭力，內側輪的扭力仍可藉由第一動力提升。

承上之步驟S5，若否，則至步驟S12，兩側輪速差數是否大於設定值。控制單元73依據輪速資料判斷兩側輪速差數是否大於一設定值。

若否，則至步驟S13，控制單元73不作動。

若是，則至步驟S14判定車輪打滑。此時車輪應已呈打滑狀態。再至步驟S15，控制單元73增加未打滑車輪扭力，同時降低打滑車輪扭力。如上所述之第1與第5圖，若制動單元為動力源，其可提供一第二動力或第三動力，以降低打滑車輪扭力，並提升未打滑車輪扭力。或者如上述之第4圖，若制動單元為煞車，則可降低打滑車輪扭力，未打滑車輪扭力仍可藉由第一動力提升。

綜合上述，若第一動力源與第二動力源為馬達，第一動力源與第二動力源之動力或負載輸出，本發明所呈現的效果係如現有的差速器。若第一動力源與第二動力源有正、反轉動力輸出，反轉動力輸出，其依需求由第一動力源與第二動力源提供正、反轉動力，即可調整兩輸出軸之扭力分配。

另外，第一動力源與第二動力源作動時機為隨方向盤轉角決定第一動力源或第二動力源輸出扭力方向及大小。以及藉由車輪轉速訊號判斷車輪打滑情況，在回饋第一動力源或第二動力源，以控制扭力輸出。

再者，第一煞車與第二煞車可鎖定第一輸出軸或第二輸出軸的動力輸出，舉例而言，若第一輸出軸所連接為外側輪，第二輸出軸所連接為內側輪，煞車僅設於第一輸出軸，當轉向過度時，煞車係鎖定第一輸出軸，以降低外側輪扭力。若第一輸出軸與第二輸出軸皆設有煞車，前述情況變更時，煞車可依據情況鎖定第一輸出軸或第二輸出軸，以改變外側輪扭力。

以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

S1~S15‧‧‧步驟

Claims (37)

1. 一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器；以及一第一制動單元，其係設於該差速器，該第一制動單元具有一第一動力源；其中該差速器的兩端係輸出一第一扭力與一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力之輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一制動單元具有一第一煞車。
3. 一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器；以及一第一制動單元，其係設於該差速器，該第一制動單元具有一第一煞車與一第一動力源；其中該差速器的兩端係輸出一第一扭力與一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力之輸出。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一制動單元具有一第一煞車與一第一動力源。
5. 如申請專利範圍第1或3項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一動力源為一馬達。
6. 如申請專利範圍第1或3項所述之主動式扭力分配裝置，其更具有一第二制動單元，該第二制動單元係設於該差速器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二制動單元具有一第二煞車。
8. 如申請專利範圍第6項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二制動單元具有一第二動力源。
9. 如申請專利範圍第8項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二動力源為一馬達。
10. 如申請專利範圍6項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二制動單元具有一第二煞車與一第二動力源。
11. 如申請專利範圍第10項所述之主動式扭力分配裝置，其中該 第二動力源為一馬達。
12. 如申請專利範圍第1項所述之主動式扭力分配裝置，其中該差速器具有一齒輪組，該齒輪組係耦接一動力源。
13. 如申請專利範圍第12項所述之主動扭力分配裝置，其中該動力源為一馬達或一引擎。
14. 如申請專利範圍第12項所述之主動式扭力分配裝置，其中該齒輪組具有一第一輸入齒輪、一第一中央齒輪、一第一輸出齒輪、一第二輸出齒輪、一第一輸出軸、一第二輸出軸與一第二輸入齒輪；該第一輸入齒輪係耦接該動力源，該第一中央齒輪係連接該第一輸入齒輪，該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪係嚙合該第一中央齒輪，該第一輸出軸係連接該第一輸出齒輪並突出於該差速器之外部，該第二輸出軸係連接該第二輸出齒輪，並突出於該差速器之外部，該第二輸入齒輪係嚙合該第一輸入齒輪，該第二輸入齒輪係耦接該第一制動單元。
15. 如申請專利範圍第14項所述之主動式扭力分配裝置，其中該齒輪組更具有一第三輸入齒輪，該第三輸入齒輪係嚙合該第一輸入齒輪。
16. 如申請專利範圍第15項所述之主動式扭力分配裝置，其中該齒輪組更具有一第二中央齒輪與一平衡齒輪，該第二中央齒輪係嚙合該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪，該平衡齒輪係連接該第二中央齒輪，該平衡齒輪係嚙合該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪，該第二中央齒輪係嚙合該第三輸入齒輪與該第二輸入齒輪。
17. 一種主動式扭力分配裝置，其包含有：一差速器，其具有一齒輪組，該齒輪組其具有一第一輸入齒輪、一第一中央齒輪、一第一輸出齒輪、一第二輸出齒輪、一第一輸出軸、一第二輸出軸與一第二輸入齒輪；該第一輸入齒輪係嚙合該第一中央齒輪，該第一中央齒輪係連接該第一輸入齒輪，該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪係嚙合 該第一中央齒輪，該第一輸出軸係連接該第一輸出齒輪，該第二輸出軸係連接該第二輸出齒輪，該第二輸入齒輪係嚙合該第一輸入齒輪；一第一制動單元，其係耦接第二輸入齒輪；其中，該第一輸出軸係輸出一第一扭力，該第二輸出軸係輸出一第二扭力，該第一制動單元係調整該第一扭力或該第二扭力。
18. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一制動單元具有一第一煞車。
19. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一制動單元具有一第一動力源。
20. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一制動單元具有一第一煞車與一第一動力源。
21. 如申請專利範圍第19或20項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第一動力源為一馬達。
22. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其更具有一第二制動單元，該第二制動單元係設於該差速器。
23. 如申請專利範圍第22項所述之主動式扭力分配裝置，其中該其中第二制動單元具有一第二煞車。
24. 如申請專利範圍第22或23項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二制動單元具有一第二動力源。
25. 如申請專利範圍第24項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二動力源為一馬達。
26. 如申請專利範圍第22項所述之主動式扭力分配裝置，其中該其中第二制動單元具有一第二動力源與一第二煞車。
27. 如申請專利範圍第26項所述之主動式扭力分配裝置，其中該第二動力源為一馬達。
28. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其中該齒輪組係耦接一動力源。
29. 如申請專利範圍第28項所述之主動式扭力分配裝置，其中該 動力源為一馬達或一引擎。
30. 如申請專利範圍第17項所述之主動式扭力分配裝置，其中該其中該齒輪組更具有一第三輸入齒輪，該第三輸入齒輪係嚙合該第一輸入齒輪。
31. 如申請專利範圍第30項所述之主動式扭力分配裝置，其中該齒輪組更具有一第二中央齒輪與一平衡齒輪，該平衡齒輪係連接該第二中央齒輪，該平衡齒輪係嚙合該第一輸出齒輪與該第二輸出齒輪，該第二中央齒輪係嚙合該第二輸入齒輪與該第三輸入齒輪。
32. 一種主動式扭力分配方法，其步驟包含有：偵測轉角；偵測兩側輪轉速；比較理論輪速與偵測輪速；若判定轉向不足，則至一控制單元增加外側輪的扭力，同時降低內側輪的扭力；以及若判定轉向過度，則至一控制單元增加內側輪扭力，同時降低外側輪扭力。
33. 如申請專利範圍第32項所述之主動式扭力分配方法，其中於該偵測兩輪轉速之步驟與該比較理論輪速與偵測輪速之步驟之間更具有判斷輪轉速是否介於設定範圍；若是，則至一判斷轉角是否大於設定值；若是，則至一依輪速與方向轉角計算兩側車輪之理論輪速範圍。
34. 如申請專利範圍第33項所述之主動式扭力分配方法，其中於該判斷輪轉速是否介於設定範圍之步驟，若否，則至一控制單元不作動。
35. 如申請專利範圍第33項所述之主動式扭力分配方法，其中該判斷轉角是否大於設定值之步驟，若否，則至一兩側輪是否大於設定值；若是，判定車輪打滑，則至一控制單元增加未打滑車輪扭力，同時降低打滑車輪扭力。
36. 如申請專利範圍第35項所述之主動式扭力分配方法，其中兩 側輪是否大於設定值之步驟，若否，則至一控制單元不作動。
37. 如申請專利範圍第32項所述之主動式扭力分配方法，其中該轉角為方向盤轉角、車身轉角或輪胎轉角。