TWI663081B - 低功率混合動力系統之高效率傳動構型 - Google Patents

Abstract

本發明為一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，包含：一傳動軸單元，包括一能夠動力連接或脫離的第一傳動軸與第二傳動軸；一變速箱，動力連接在該第一與第二傳動軸之間，用以控制該第一與第二傳動軸動力連接或脫離；一柴/汽油引擎，動力連接該變速箱，用以產生一最終帶動該傳動軸單元轉動的引擎動力源；以及一電動馬達，動力連接該第二傳動軸，並具有一為12伏特至60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸轉動的馬達動力源。使得在提升該低功率動力系統所能輸出的扭力或速度的同時，能夠降低或者避免耗油及廢氣污染的增加。

Description

低功率混合動力系統之高效率傳動構型

本發明係與低功率動力系統有關，特別是指一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型。

一般低功率動力系統，例如農用搬運車，其動力系統都是藉由引擎將所產生的動力傳輸至變速箱的輸入軸，經過變速箱的扭力轉換，由變速箱的輸出軸將動力傳輸至傳動軸，進而驅動農用搬運車前進或後退。

由於低功率動力系統一般都是作為短程低速搬運貨物的用途，因此，其引擎的動力輸出皆為低轉速高扭力，也因此，所配置的內燃引擎皆為柴油引擎。然而，柴油引擎燃燒爆炸的方式，是透過壓縮空氣後形成的高溫，使緊接著噴入燃燒室的霧化柴油產生爆震而自燃，進而形成推送活塞的動力。但由於柴油的分子比汽油分子更大更重，也更難霧化，使得引擎在低轉速時，柴油分子的霧化不完全、燃燒效率差，造成耗油、廢氣污染等問題，因此，一旦增加該低功率動力系統所能輸出的扭力或速度，所造成耗油、廢氣污染等問題也會更為嚴重。

是以，如何在增加該低功率動力系統所能輸出的扭力或速度的基礎下，能夠降低或者避免耗油、噪音及廢氣污染的產生，即是本發明的研發動機。

本發明之目的在於提供一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其主要增加電動馬達的設置，使得在提升該低功率動力系統所能輸出的扭力或速度的同時，能夠降低或者避免耗油、噪音及廢氣污染的產生。

本發明另一目的在於提供一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其主要增加低電壓電動馬達作為動力源且不需更動柴/汽油引擎所配置之變速箱，達到成本低安全性高的目的。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，包含：一傳動軸單元，包括一能夠動力連接或動力脫離的第一傳動軸與第二傳動軸；一變速箱，動力連接在該第一傳動軸與第二傳動軸之間，用以控制該第一傳動軸與第二傳動軸動力連接或動力脫離；一柴/汽油引擎，動力連接該變速箱，用以產生一最終帶動該傳動軸單元轉動的引擎動力源；以及一電動馬達，動力連接該第二傳動軸，並具有一為12伏特至60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸轉動的馬達動力源。

較佳地，該電動馬達更具有一輸出軸，該輸出軸與該第二傳動軸動力連接。

較佳地，更包含一固設在該第二傳動軸的傳動齒輪、一固設在該輸出軸的輸出齒輪、以及一套設在該傳動齒輪與輸出齒輪之間的鏈條。

較佳地，更包含一固設在該第二傳動軸的傳動齒輪、一固設在該輸出軸且與該傳動齒輪嚙合傳動的輸出齒輪。

較佳地，更包含一固設在該第二傳動軸的傳動滑輪、一固設在該輸出軸的輸出滑輪、以及一套設在該傳動滑輪與輸出滑輪之間的皮帶。

較佳地，更包含一輔助電動馬達，該輔助電動馬達動力連接該第二傳動軸，並具有一為12伏特至60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸轉動的輔助馬達動力源。

較佳地，該輔助電動馬達更具有一輔助輸出軸，該輔助輸出軸與該第二傳動軸動力連接。

較佳地，更包含一固設在該第二傳動軸的輔助傳動齒輪、一固設在該輔助輸出軸的輔助輸出齒輪、以及一套設在該輔助傳動齒輪與輔助輸出齒輪之間的輔助鏈條。

較佳地，更包含一固設在該第二傳動軸的輔助傳動齒輪、以及一固設在該輔助輸出軸且與該輔助傳動齒輪嚙合傳動的輔助輸出齒輪。

較佳地，更包含一電池，以供該電動馬達作動所需的電力。

較佳地，該傳動軸單元的第一傳動軸動力連接有一前差速器，該前差速器連接有二分別帶動一前輪的前輪軸；該傳動軸單元的第二傳動軸動力連接有一後差速器，該後差速器連接有二分別帶動一後輪的後輪軸。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉六較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

在提出詳細說明之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖3所示，本發明第一實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其主要係由一傳動軸單元10、一變速箱20、一柴/汽油引擎30、及一電動馬達40所組成，其中：

該傳動軸單元10，包括一能夠動力連接或動力脫離的第一傳動軸11與第二傳動軸12；本實施例中，該傳動軸單元10的第一傳動軸11動力連接有一前差速器13，該前差速器13連接有二分別帶動一前輪14的前輪軸15；該傳動軸單元10的第二傳動軸12動力連接有一後差速器16，該後差速器16連接有二分別帶動一後輪17的後輪軸18。

該變速箱20，動力連接在該第一傳動軸11與第二傳動軸12之間，用以控制該第一傳動軸11與第二傳動軸12動力連接或動力脫離。

該柴/汽油引擎30，動力連接該變速箱20，用以產生一最終帶動該傳動軸單元10轉動的引擎動力源。以及

該電動馬達40，動力連接該第二傳動軸12，並具有一為60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸12轉動的馬達動力源；本實施例中該電動馬達40的工作電壓可為12伏特至60伏特皆可，最常使用的為12伏特、36伏特、及60伏特；另外，該電動馬達40更具有一輸出軸41，該輸出軸41與該第二傳動軸12動力連接；本實施例中，包含一固設在該第二傳動軸12的傳動齒輪51、一固設在該輸出軸41的輸出齒輪52、以及一套設在該傳動齒輪51與輸出齒輪52之間的鏈條53，藉以達成該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接。

以上所述即為本發明第一實施例各主要構件的組態說明。至於本發明的作動方式說明如下。

由於本發明特別設有一動力連接該傳動軸單元10之第二傳動軸12的電動馬達40，且該電動馬達40是一種將電能轉化成機械能，並可再使用機械能產生動能，使得該第二傳動軸12得以產生轉動，因此，本發明藉由增加電動馬達40的設置，使得在提升該低功率動力系統所能輸出的扭力或速度的同時，確實能夠達到降低或者避免耗油及廢氣污染增加的目的。特別是當本發明在果菜市場內使用時，可轉換成純電動模式運行，以有效改善空汙及降低運行成本。

其次，由於本發明所增設的電動馬達40是為一低電壓的動力源，於實際實施上為48V、5000W，在此規格下不須做漏電保護的設置，對使用者而言是相對安全，因此本發明確實可達到成本低安全性高的目的。

值得一提的是，本發明低功率混合動力系統之高效率傳動構型的動力源控制具有下述三種模式：

第一、純油模式：僅藉由該柴/汽油引擎30作為動力的輸出。

第二、純電模式：僅藉由該電動馬達40作為動力的輸出。

第三、油電混合模式：藉由該柴/汽油引擎30結合該電動馬達40作為動力的輸出，而本發明之車輪驅動方式可為後驅或全驅兩種方式：

第一：後驅又稱後輪傳動模式，在此模式傳動下，該變速箱20係將該傳動軸單元10的第一傳動軸11與第二傳動軸12做動力脫離的控制。

第二：全驅又稱四輪驅動模式，在此模式傳動下，該變速箱20係將該傳動軸單元10的第一傳動軸11與第二傳動軸12做動力連接。

參閱圖4所示，本發明第二實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其同樣係由傳動軸單元10、變速箱20、柴/汽油引擎30、及電動馬達40所組成，由於其組態及功效同於第一實施例，故不再贅述，不同處在於：

達成該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接可藉由下述方式達成，即更包含一固設在該第二傳動軸12的傳動齒輪51、以及一固設在該輸出軸41且與該傳動齒輪51嚙合傳動的輸出齒輪52，藉以達成另一種實施狀態。當然該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接並不以此為限。

參閱圖5所示，本發明第三實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其同樣係由傳動軸單元10、變速箱20、柴/汽油引擎30、及電動馬達40所組成，由於其組態及功效同於第一實施例，故不再贅述，不同處在於：

達成該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接可藉由下述方式達成，即更包含一固設在該第二傳動軸12的傳動滑輪510、一固設在該輸出軸41的輸出滑輪520、以及一套設在該傳動滑輪510與輸出滑輪520之間的皮帶530，而為一種滑輪皮帶組的動力連接方式，藉以達成另一種實施狀態。當然該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接並不以此為限。

參閱圖6、圖7所示，本發明第四實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其同樣係由傳動軸單元10、變速箱20、柴/汽油引擎30、及電動馬達40所組成，由於其組態及功效同於第一實施例，故不再贅述，不同處在於：

該低功率混合動力系統之高效率傳動構型更包含一輔助電動馬達60，該輔助電動馬達60動力連接該第二傳動軸12，並具有一為60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸12轉動的輔助馬達動力源；本實施例中該輔助電動馬達60的工作電壓可為12伏特至60伏特皆可，最常使用的為12伏特、36伏特、及60伏特；另外，該輔助電動馬達60更具有一輔助輸出軸61，該輔助輸出軸61與該第二傳動軸12動力連接；本實施例中，包含一固設在該第二傳動軸12的輔助傳動齒輪54、一固設在該輔助輸出軸61的輔助輸出齒輪55、以及一套設在該輔助傳動齒輪54與輔助輸出齒輪55之間的輔助鏈條56，藉以達成該輔助電動馬達60與該第二傳動軸12的動力連接。當然該輔助電動馬達60與該第二傳動軸12的動力連接並不以此為限，可同於前述第二、第三實施例中該電動馬達40與該第二傳動軸12的動力連接方式。

據此，在純電模式或者油電混合模式下，平常都是以電動馬達40產生的動力經由傳動軸單元10以驅動車輪，若加速性能不佳、或者欲得到較快的起步，可同時控制輔助電動馬達60啟動，以提升加速性能與起步速度。

參閱圖8所示，本發明第五實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其同樣係由傳動軸單元10、變速箱20、柴/汽油引擎30、電動馬達40、及輔助電動馬達60所組成，由於其組態及功效同於第四實施例，故不再贅述，不同處在於：

達成該輔助電動馬達60與該第二傳動軸12的動力連接可藉由下述方式達成，即更包含一固設在該第二傳動軸12的輔助傳動齒輪54、以及一固設在該輔助輸出軸61且與該輔助傳動齒輪54嚙合傳動的輔助輸出齒輪55，藉以達成另一種實施狀態。

參閱圖9所示，本發明第六實施例所提供的一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其同樣係由傳動軸單元10、變速箱20、柴/汽油引擎30、電動馬達40、及輔助電動馬達60所組成，由於其組態及功效同於第四實施例，故不再贅述，不同處在於：

該低功率混合動力系統之高效率傳動構型更包含複數馬達電瓶57，以提供該電動馬達40或者輔助電動馬達60作動所需的電力，當然亦可設有一車用電瓶58，以提供車上其它電力設備作動所需的電力。

綜上所述，上述實施例及圖式僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧傳動軸單元

11‧‧‧第一傳動軸

12‧‧‧第二傳動軸

13‧‧‧前差速器

14‧‧‧前輪

15‧‧‧前輪軸

16‧‧‧後差速器

17‧‧‧後輪

18‧‧‧後輪軸

20‧‧‧變速箱

30‧‧‧柴/汽油引擎

40‧‧‧電動馬達

41‧‧‧輸出軸

51‧‧‧傳動齒輪

510‧‧‧傳動滑輪

52‧‧‧輸出齒輪

520‧‧‧輸出滑輪

53‧‧‧鏈條

530‧‧‧皮帶

54‧‧‧輔助傳動齒輪

55‧‧‧輔助輸出齒輪

56‧‧‧輔助鏈條

57‧‧‧馬達電瓶

58‧‧‧車用電瓶

60‧‧‧輔助電動馬達

61‧‧‧輔助輸出軸

圖1係本發明第一實施例的示意圖，顯示傳動軸單元的第一傳動軸與第二傳動軸動力連接的狀態。 圖2係本發明第一實施例的方塊圖。 圖3係本發明第一實施例的示意圖，顯示傳動軸單元的第一傳動軸與第二傳動軸動力連接的狀態。 圖4係本發明第二實施例的示意圖。 圖5係本發明第三實施例的示意圖。 圖6係本發明第三實施例的方塊圖。 圖7係本發明第四實施例的示意圖。 圖8係本發明第五實施例的示意圖。 圖9係本發明第六實施例的示意圖。

Claims (9)

1. 一種低功率混合動力系統之高效率傳動構型，包含：一傳動軸單元，包括一能夠動力連接或動力脫離的第一傳動軸與第二傳動軸；該第一傳動軸動力連接有一前差速器，該前差速器連接有二分別帶動一前輪的前輪軸；該第二傳動軸動力連接有一後差速器，該後差速器連接有二分別帶動一後輪的後輪軸；一變速箱，動力連接在該第一傳動軸與第二傳動軸之間，用以控制該第一傳動軸與第二傳動軸動力連接或動力脫離；一柴/汽油引擎，動力連接該變速箱，用以產生一最終帶動該傳動軸單元轉動的引擎動力源；以及一電動馬達，動力連接該第二傳動軸，並具有一為12伏特至60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸轉動的馬達動力源。
2. 如請求項1所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中該電動馬達更具有一輸出軸，該輸出軸與該第二傳動軸動力連接。
3. 如請求項2所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一固設在該第二傳動軸的傳動齒輪、一固設在該輸出軸的輸出齒輪、以及一套設在該傳動齒輪與輸出齒輪之間的鏈條。
4. 如請求項2所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一固設在該第二傳動軸的傳動齒輪、一固設在該輸出軸且與該傳動齒輪嚙合傳動的輸出齒輪。
5. 如請求項2所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一固設在該第二傳動軸的傳動滑輪、一固設在該輸出軸的輸出滑輪、以及一套設在該傳動滑輪與輸出滑輪之間的皮帶。
6. 如請求項1所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一輔助電動馬達，該輔助電動馬達動力連接該第二傳動軸，並具有一為12伏特至60伏特的工作電壓、及用以產生一帶動該第二傳動軸轉動的輔助馬達動力源。
7. 如請求項6所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中該輔助電動馬達更具有一輔助輸出軸，該輔助輸出軸與該第二傳動軸動力連接。
8. 如請求項6所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一固設在該第二傳動軸的輔助傳動齒輪、一固設在該輔助輸出軸的輔助輸出齒輪、以及一套設在該輔助傳動齒輪與輔助輸出齒輪之間的輔助鏈條。
9. 如請求項6所述之低功率混合動力系統之高效率傳動構型，其中更包含一固設在該第二傳動軸的輔助傳動齒輪、以及一固設在該輔助輸出軸且與該輔助傳動齒輪嚙合傳動的輔助輸出齒輪。