TWI716958B - 雙馬達差速傳動系統 - Google Patents

雙馬達差速傳動系統 Download PDF

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Abstract

一種雙馬達差速傳動系統，包括一主輪、一傳動輪、一差速單元、一第一馬達、一第二馬達以及至少一傳動單元。主輪具有沿軸向延伸的心軸。傳動輪配置在主輪上。差速單元配置在傳動輪的一側且相互對位。第一馬達具有第一轉軸且連接差速單元。第二馬達具有第二轉軸且連接該差速單元。至少一傳動單元配置於差速單元與傳動輪。第一馬達與第二馬達適於反方向運轉或同方向運轉以分別帶動差速單元轉動，且差速單元透過至少一傳動單元驅動傳動輪，使得主輪透過心軸產生樞轉。

Description

雙馬達差速傳動系統
本發明是有關於一種差速傳動系統，且特別是有關於一種應用於電動車的雙馬達差速傳動系統。
現有使用於電動機車大多為單馬達或雙馬達，為了達到馬達之最佳工作效率，需要使用變速箱來調配其最佳轉速，在功率需求加大之下，電控系統都必須使用大功率元件，使得傳動系統的製作成本增加。此外，採用變速箱會提高傳動機構的複雜度，也會增加齒輪間的磨擦功耗，現有的單馬達傳動系統需要使用水冷裝置，而導致單馬達傳動系統具有高成本、高功耗之問題。
現今也發展出雙馬達傳動系統，可改善發熱量的問題。然而，現有的雙馬達傳動系統，必須採用輸出性能相近的驅動馬達，或者分別調整兩個馬達之間功率配比，以避免雙馬達相互牽制而限縮其輸出性能。若是採用棘輪或變速齒輪組，以匹配雙馬達的轉速與扭力，此同樣具有高成本與高功耗的缺點。
本發明提供一種雙馬達差速傳動系統，透過差速輪連接雙馬達，使雙馬達於運作時互不干擾，故能結合不同轉速與功率的雙馬達，以達到減少發熱量與降低功耗的目的。
本發明的雙馬達差速傳動系統，包括一主輪、一傳動輪、一差速單元、一第一馬達、一第二馬達以及至少一傳動單元。主輪具有沿軸向延伸的心軸。傳動輪配置在主輪上。差速單元配置在傳動輪的一側且相互對位。第一馬達具有第一轉軸且連接差速單元。第二馬達具有第二轉軸且連接差速單元。至少一傳動單元配置於差速單元與傳動輪。第一馬達與第二馬達適於反方向運轉或同方向運轉以分別帶動差速單元轉動，且差速單元透過至少一傳動單元驅動傳動輪，使得主輪透過心軸產生樞轉。
本發明的雙馬達差速傳動系統，包括一主輪、兩傳動輪、一差速單元、一第一馬達與一第二馬達以及兩傳動單元。主輪具有沿一軸向延伸的兩心軸。兩傳動輪分別配置在兩心軸上。差速單元配置在主輪的內部。第一馬達與第二馬達，呈上下平行配置。兩傳動單元，分別連接兩傳動輪以及第一馬達、第二馬達。其中，第一馬達與第二馬達適於反方向運轉以透過兩傳動單元分別驅動兩傳動輪，進而帶動差速單元轉動，使得主輪透過兩心軸產生樞轉。
基於上述，本發明的雙馬達差速傳動系統，透過差速單元連接第一馬達與第二馬達，故第一馬達與第二馬達可採用不同轉速及功率的規格，使得第一馬達與第二馬達可以自身的功率運 作且互不干擾，其總輸出功率接近第一馬達與第二馬達的總和。進一步而言，本發明的雙馬達差速傳動系統以差速單元取代變速箱，使得生產成本可以大幅降低且能降低運作時的功耗。以雙馬達取代現有的單一馬達運作，也可減少單一馬達運作時容易過熱缺點。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、100A、100B、100C、100D:雙馬達差速傳動系統
110、110a、110d:主輪
111、111a、111d:心軸
120、120a、120d:傳動輪
130、130a、130b、130c、130d:差速單元
131、131d:驅動輪
132:第一從動齒輪
133:第二從動齒輪
134:第一主動齒輪
135:第二主動齒輪
136、136a、136b、136c:外殼
137a、137b、137c:第三轉軸
138b、138d:皮帶輪
138c:第四轉軸
138a、139c:連動齒輪
140、140a、140b、140c、140d:第一馬達
141、141a、141b、141c、141d:第一轉軸
150、150a、150b、150c、150d:第二馬達
151、151a、151b、151c、151d:第二轉軸
160、160d:傳動單元
B1:第一卡合部
B2:第二卡合部
D1:第一方向
D2:第二方向
D3、D4:樞轉方向
H1:第一卡接孔
H2:第二卡接孔
T1、T2:外環面
AD:軸向
RD:徑向
圖1A是依照本發明一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
圖1B是圖1A的雙馬達差速傳動系統的部分元件分解示意圖。
圖1C是圖1A的雙馬達差速傳動系統的A-A線段剖面示意圖。
圖1D是圖1A的雙馬達差速傳動系統的B-B線段剖面示意圖。
圖2A是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
圖2B是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
圖2C是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
圖3A是依照本發明再一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
圖3B是圖3A的雙馬達差速傳動系統的腑視平面示意圖。
圖1A是依照本發明一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。圖1B是圖1A的雙馬達差速傳動系統的部分元件分解示意圖。圖1C是圖1A的雙馬達差速傳動系統的A-A線段剖面示意圖。圖1D是圖1A的雙馬達差速傳動系統的B-B線段剖面示意圖。
請參考圖1A，本發明的雙馬達差速傳動系統例如是應用在雙輪的電動機車上，圖中所示的主輪可以是電動機車的前輪或是電動機車的後輪，本發明並未加以限制。
請參考圖1A至圖1D，本發明的雙馬達差速傳動系統100，包括一主輪110、一傳動輪120、一差速單元130、一第一馬達140、一第二馬達150以及至少一傳動單元160。
主輪110例如是電動機車的輪胎且適於接觸地面，主輪110具有沿軸向AD延伸的心軸111。傳動輪120配置在主輪110上。詳細而言，傳動輪120配置在心軸111上且位於主輪110內。傳動輪120的一端沿軸向AD突伸在主輪110外且環繞形成一外 環面T1。
差速單元130配置在傳動輪120的一側且相互對位。詳細而言，差速單元130位在主輪110的一側且與傳動輪120突伸在主輪110的一端連成一直線。
在其它實施例中，差速單元也替換為限滑差速器，使用限滑差速器時，即使單一馬達或控制器故障，主輪仍然可以被正常運作的另一馬達所帶動。
第一馬達140具有第一轉軸141且連接差速單元130。第二馬達150具有第二轉軸151且連接差速單元130。其中第一轉軸141與第二轉軸151分別連接差速單元130的兩側，以達到各別帶動差速單元130的功效，此外第一馬達140與第二馬達150例如是相同性能規格的馬達或是不同性能規格的馬達。
至少一傳動單元160(圖1A中顯示為一個)配置於差速單元130與傳動輪120，作為馬達動力傳輸的媒介，當差速單元130被第一馬達140與第二馬達150帶動時，將透過傳動單元160同時帶動傳動輪120以及主輪110。
在本實施例中，第一馬達140與第二馬達150位在差速單元130沿軸向AD的對向兩側，此說明第一馬達140與第二馬達150為對向設置，而適於反方向運轉(即其中一馬達為順時針轉向，另一馬達為逆時針轉向)以分別帶動差速單元130轉動，且差速單元130透過傳動單元160與外環面T1的摩擦而驅動傳動輪120，使得主輪110透過心軸111產生樞轉。
請配合參考圖1B至圖1D，差速單元130包括一驅動輪131、一第一從動齒輪132、一第二從動齒輪133、一第一主動齒輪134、一第二主動齒輪135以及兩呈現為錐狀外觀的外殼136。
驅動輪131具有一外環面T2，且驅動輪131的外環面T2對位於傳動輪120的外環面T1。傳動單元160例如是皮帶且套設在驅動輪131的外環面T2與傳動輪120的外環面T1上。於本實施例中，驅動輪131與傳動輪120均為皮帶輪且傳動單元160為皮帶。
在其它實施例中，驅動輪與傳動輪均為鏈輪，而傳動單元例如是鏈條。
第一從動齒輪132及第二從動齒輪133，樞接於驅動輪131的內壁面上且位在驅動輪131的一徑向RD。第一主動齒輪134及第二主動齒輪135，可轉動地配置在驅動輪131的軸向AD且分別嚙合第一從動齒輪132與第二從動齒輪133。兩外殼136，配置在驅動輪131的兩側，用以收納第一從動齒輪132、第二從動齒輪133、第一主動齒輪134與第二主動齒輪135。
請參考圖1A至圖1D，第一馬達140的第一轉軸141穿設其中一外殼136以連接第一主動齒輪134。補充而言，第一轉軸141的末端具有第一卡合部B1，且第一主動齒輪134具有第一卡接孔H1，第一卡合部B1卡合於第一卡接孔H1以使第一轉軸141與第一主動齒輪134連接為一體。
第二馬達150的第二轉軸151穿設另一外殼136以連接 第二主動齒輪135。補充而言，第二轉軸151的末端具有第二卡合部B2，且第二主動齒輪135具有第二卡接孔H2，第二卡合部B2卡合於第二卡接孔H2以使第二轉軸151與第二主動齒輪135連接為一體。
當第一馬達140與第二馬達150反方向運轉時(即其中一馬達為順時針轉向，另一馬達為逆時針轉向)，第一轉軸141與第二轉軸151分別帶動第一主動齒輪134及一第二主動齒輪135適於朝一第一方向D1或一第二方向D2轉動。在此情況下，第一從動齒輪132的樞轉方向D3及第二從動齒輪133的樞轉方向D4為相反，故相互抵消，使得第一從動齒輪132及第二從動齒輪133為靜止，則第一主動齒輪134及第二主動齒輪135分別透過第一從動齒輪132及第二從動齒輪133將轉矩作用於驅動輪131，進帶動驅動輪131朝第一方向D1或第二方向D2轉動。
進一步而言，本發明的第一馬達140與第二馬達150藉由不同的主動齒輪134、135與從動齒輪132、133而各別帶動驅動輪131，而具有互不干擾的特性。故第一馬達140與第二馬達150可分別配置為不同轉速及功率之電機馬達，使得第一馬達140與第二馬達150能以自身的功率運作，而不需要變速箱進行轉速的調校。此外，本發明經由外部控制器調整電流的輸入大小，即可控制馬達的動力輸出。
馬達的功率計算公式如下：功率=轉速V*轉矩T*0.1047(常數)。
第一馬達140與第二馬達150將動力透過差速單元130輸出，利用差速單元130的特性，假設第一馬達140為順時鐘運轉且轉速為V1，第二馬達150為逆時鐘運轉且轉速為V2。則最終差速單元130所輸出的轉速為(V1+V2)/2，轉矩為T1+T2，總輸出功率為(V1+V2)/2*(T1+T2)*0.1047。
在其它實施例中，第一馬達140與第二馬達150採用相同規格的電機馬達，則差速單元130的輸出功率為2VN*0.1047，此為單一馬達的二倍。
進一步而言，本實施例的至少一傳動單元160例如為鏈條，且驅動輪131與傳動輪120皆為鏈輪，於實際使用傳動單元160例如是鏈條且套設並嚙合在驅動輪131與傳動輪120的外圍。
圖2A是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
參考圖2A及圖1B，本實施例的雙馬達差速傳動系統100A與圖1A的圖1A所示的雙馬達差速傳動系統100相近，差別在於傳動輪120a配置在主輪110a的一側外壁面OS上且環繞在心軸111a的外圍。第一馬達140a與第二馬達150a配置在差速單元130a的同一側(例如是左側或右測)，且第一馬達140a與第二馬達150a為上下堆疊。
一第三轉軸137a穿設其中一外殼136a以連接第一主動齒輪134a，第二馬達150a的第二轉軸151a穿設另一外殼136a以連接第二主動齒輪135a，第一轉軸141a平行設置在第三轉軸137a 與第二轉軸151a上方。兩連動齒輪138a分別套固於第三轉軸137a與第一轉軸141a且相互嚙合。
當第一馬達140a與第二馬達150a反方向運轉時(即其中一馬達為順時針轉向，另一馬達為逆時針轉向)，第一轉軸141a透過兩連動齒輪138a帶動第三轉軸137a，且第二轉軸151a帶動第二主動齒輪，使得差速單元130a適於朝一第一方向D1或一第二方向D2轉動。
圖2B是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
參考圖2B及圖1B，本實施例的雙馬達差速傳動系統100B與圖2A所示的雙馬達差速傳動系統100A相近，差別在於一第三轉軸137b穿設其中一外殼136b以連接第一主動齒輪，第二馬達150b的第二轉軸151b穿設另一外殼136b以連接第二主動齒輪。第一轉軸141b平行設置在第三轉軸137b與第二轉軸151b上方。兩皮帶輪138b分別套固於第三轉軸137b與第一轉軸141b，差速單元130b還包括一皮帶，分別套設於兩皮帶輪138b。
圖2C是依照本發明另一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。
參考圖2C及圖1B，本實施例的雙馬達差速傳動系統100C與圖2A所示的雙馬達差速傳動系統100A相近，差別在於
一第三轉軸137c穿設其中一外殼136c以連接第一主動齒輪，一第四轉軸138c穿設穿設另一外殼136c以連接第二主動 齒輪。第一轉軸141c平行設置在第四轉軸138c上方，第二轉軸151c平行設置在第三轉軸137c與第四轉軸138c下方。四連動齒輪139c分別套固於第一轉軸141c、第二轉軸151c、第三轉軸137c以及第四轉軸138c且兩兩相互嚙合。
具體而言，第一轉軸141c上的連動齒輪139c嚙合於第四轉軸138c上的連動齒輪139c，且第二轉軸151c上的連動齒輪139c嚙合於第三轉軸137c上的連動齒輪139c。於本實施例中，當第一馬達140c與第二馬達150c同方向運轉時(即兩馬達皆為順時針轉向或逆時針轉向)，第一轉軸141c透過兩連動齒輪139c帶動第四轉軸138c，且第二轉軸151c透過兩連動齒輪139c帶動第三轉軸137c，使得差速單元130c適於朝一第一方向D1或一第二方向D2轉動。
圖3A是依照本發明再一實施例的雙馬達差速傳動系統的立體示意圖。圖3B是圖3A的雙馬達差速傳動系統的腑視平面示意圖。
本實施例的雙馬達差速傳動系統100D與圖1A所示的雙馬達差速傳動系統100相近。差別在於本發明的雙馬達差速傳動系統100D，包括一主輪110d、兩傳動輪120d、一差速單元130d、一第一馬達140d與一第二馬達150d以及兩傳動單元160d。
主輪110d具有沿一軸向AD延伸的兩心軸111d，其中兩心軸111d為各自獨立運作。兩傳動輪120d分別配置在兩心軸111d上且分別位在主輪110d的相對兩側。
差速單元130d配置在主輪110d的內部，且其驅動輪131d與主輪110d連接為一體。第一馬達140d與第二馬達150d，呈上下平行配置且位在主輪110d的一側。兩傳動單元160d例如是兩皮帶。
兩皮帶輪138d分別配置在第一馬達140d的第一轉軸141d上與第二馬達150d的第二轉軸151d上，各傳動單元160d套設於各傳動輪120d與各皮帶輪138d。如此，第一馬達140d與第二馬達150d可透過兩傳動單元160d分別帶動差速單元130d產生樞轉。
其中，第一馬達140d與第二馬達150d適於反方向運轉以透過兩傳動單元160d分別驅動兩傳動輪120d，進而帶動差速單元130d轉動，使得主輪110d透過兩心軸111d產生樞轉。
於本實施例中，將差速單元與主輪連接為一體，以增加第一馬達與第二馬達的交疊範圍，藉此縮小雙馬達差速傳動系統的整體結構尺寸。
綜上所述，本發明的雙馬達差速傳動系統，透過差速單元連接第一馬達與第二馬達，故第一馬達與第二馬達可採用不同轉速及功率的規格，使得第一馬達與第二馬達可以自身的功率運作且互不干擾，其總輸出功率接近第一馬達與第二馬達的總和。進一步而言，本發明的雙馬達差速傳動系統以差速單元取代變速箱，使得生產成本可以大幅降低且能降低運作時的功耗。以雙馬達取代現有的單一馬達運作，也可減少單一馬達運作時容易過熱 缺點。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:雙馬達差速傳動系統
110:主輪
111:心軸
120:傳動輪
130:差速單元
140:第一馬達
150:第二馬達
160:傳動單元
T1、T2:外環面
AD:軸向
A-A:線段
B-B:線段

Claims (14)

  1. 一種雙馬達差速傳動系統，包括： 一主輪，具有沿一軸向延伸的一心軸； 一傳動輪，配置在該主輪上； 一差速單元，配置在該傳動輪的一側且相互對位； 一第一馬達，具有一第一轉軸且連接該差速單元； 一第二馬達，具有一第二轉軸且連接該差速單元； 以及 至少一傳動單元，配置於該差速單元與該傳動輪， 其中，該第一馬達與該第二馬達適於反方向運轉或同方向運轉，以分別帶動該差速單元轉動，且該差速單元透過該至少一傳動單元驅動該傳動輪，使得該主輪透過該心軸產生樞轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該差速單元包括： 一驅動輪，對位於該傳動輪，該至少一傳動單元套設在該驅動輪與該傳動輪； 一第一從動齒輪及一第二從動齒輪，樞接於驅動輪內且位在該驅動輪的一徑向上， 一第一主動齒輪及一第二主動齒輪，可轉動地配置在該驅動輪的一軸向上且分別嚙合該第一從動齒輪與該第二從動齒輪；以及 兩外殼，配置在該驅動輪的兩側，用以收納該第一從動齒輪、該第二從動齒輪、該第一主動齒輪與該第二主動齒輪。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該第一馬達與該第二馬達位在該差速單元沿該軸向的對向兩側。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該第一馬達的該第一轉軸穿設其中一該外殼以連接該第一主動齒輪，該第二馬達的該第二轉軸穿設另一該外殼以連接該第二主動齒輪，當該第一馬達與該第二馬達反方向運轉時，該第一主動齒輪及一第二主動齒輪適於朝一第一方向或一第二方向轉動，使得該第一從動齒輪及該第二從動齒輪為靜止，進而帶動驅動輪朝該第一方向或該第二方向轉動。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該至少一傳動單元為鏈條或皮帶且該驅動輪為鏈輪或皮帶輪。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該傳動輪配置在該主輪的一側且環繞在該心軸的外圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該傳動輪配置在該心軸上且位於該主輪內，該傳動輪的一端沿該軸向突伸在該主輪外。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該第一馬達與該第二馬達配置在該差速單元的同一側，且該第一馬達與該第二馬達為上下堆疊。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的雙馬達差速傳動系統，其中一第三轉軸穿設其中一該外殼以連接該第一主動齒輪，該第二馬達的該第二轉軸穿設另一該外殼以連接該第二主動齒輪，該第一轉軸平行設置在該第三轉軸與該第二轉軸上方，兩連動齒輪分別套固於該第三轉軸與該第一轉軸且相互嚙合。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的雙馬達差速傳動系統，其中一第三轉軸穿設其中一該外殼以連接該第一主動齒輪，該第二馬達的該第二轉軸穿設另一該外殼以連接該第二主動齒輪，該第一轉軸平行設置在該第三轉軸與該第二轉軸上方，兩皮帶輪分別套固於該第三轉軸與該第一轉軸，該至少一傳動單元包括皮帶，分別套設該兩皮帶輪。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的雙馬達差速傳動系統，其中一第三轉軸穿設其中一該外殼以連接該第一主動齒輪，一第四轉軸穿設穿設另一該外殼以連接該第二主動齒輪，該第一轉軸平行設置在該第四轉軸上方，該第二轉軸平行設置在該第三轉軸與該第四轉軸下方，四連動齒輪分別套固於該第一轉軸、該第二轉軸、該第三轉軸以及該第四轉軸且兩兩相互嚙合。
  12. 一種雙馬達差速傳動系統，包括： 一主輪，具有沿一軸向延伸的兩心軸； 兩傳動輪，分別配置在該兩心軸上； 一差速單元，配置在主輪的內部； 一第一馬達與一第二馬達，呈上下平行配置；以及 兩傳動單元，分別連接該兩傳動輪以及該第一馬達、該第二馬達， 其中，該第一馬達與該第二馬達適於反方向運轉以透過該兩傳動單元分別驅動該兩傳動輪，進而帶動該差速單元轉動，使得該主輪透過該兩心軸產生樞轉。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的雙馬達差速傳動系統，其中該差速單元包括： 一驅動輪，對位於該傳動輪，該至少一傳動單元套設在該驅動輪與該傳動輪； 一第一從動齒輪及一第二從動齒輪，樞接於驅動輪內且位在該驅動輪的一徑向上， 一第一主動齒輪及一第二主動齒輪，可轉動地配置在該驅動輪的一軸向上且分別嚙合該第一從動齒輪與該第二從動齒輪；以及 兩外殼，配置在該驅動輪的兩側，用以收納該第一從動齒輪、該第二從動齒輪、該第一主動齒輪與該第二主動齒輪。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的雙馬達差速傳動系統，還包括兩皮帶輪，分別配置在該第一馬達的一第一轉軸上與該第二馬達的一第二轉軸上，各該傳動單元套設於各該傳動輪與各該皮帶輪。
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