專利名稱：連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工程部件，特別是一種連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)。
由于傳動機構有多種不同的型態(tài)，因此能夠組合成許多種不同結構及不同功效的復合動力系統(tǒng)。目前大多數(shù)復合動力系統(tǒng)的創(chuàng)作都屬于四輪車輛使用。由于世界各大汽車廠在創(chuàng)作新的復合動力系統(tǒng)上競爭非常激烈，因此，已有數(shù)百種不同機構組合的復合動力系統(tǒng)。
但是在次微小型發(fā)動機為主要動力的車輛領域中，如微小型兩輪機車或微小型四輪區(qū)間車等，由于其空間窄小，而且產品價格較低，很難設計適當?shù)膫鲃訖C構來達到復合動力系統(tǒng)的效果，因此，全世界已有的復合動力系統(tǒng)很少有供應微小型車輛使用。即使已知某些研究產品，如日本本田公司創(chuàng)作針對微小型車輛應用的復合動力系統(tǒng)的傳動機構，但其機構組合只能產生很小范圍復合動力系統(tǒng)功效。
另外，有些習用的復合動力系統(tǒng)的專利，它是將內燃發(fā)動機及電動機的動力作為行星齒輪系的太陽齒輪及行星齒輪的動力輸入，并將與車輪輪轂連接環(huán)齒輪作為動力輸出，此種動力的銜接方式，由于內燃發(fā)動機未經扭力轉換器或類似的扭力傳送機構，當內燃發(fā)動機轉速變化很大或轉速不穩(wěn)定時，兩種動力并不能平滑銜接，當內燃發(fā)動機怠速時，也不能將動力傳遞隔斷，故此種機構并不實用。
本發(fā)明包括具有驅動軸的第一動力單元、由第一動力單元驅動的輸出軸、連接于驅動軸與輸出軸之間以將驅動軸動力傳遞至輸出軸的皮帶變速機構及控制第一動力單元的離合器；離合器經第二傳動機構連設可呈空轉狀態(tài)/電動機模式/發(fā)電機模式的電機。
其中皮帶變速機構包括組設于驅動軸上的驅動皮帶輪、組設于輸出軸上的從動皮帶輪及套設于驅動皮帶輪與從動皮帶輪之間的皮帶；驅動皮帶輪包括兩錐形盤及控制兩錐形盤之間間距的若干離心滾輪；從動皮帶輪包括兩錐形盤及控制兩錐形盤之間在不同扭力狀態(tài)下間距的扭力凸輪及回復彈簧。
第一動力單元為內燃發(fā)動機，其上設有用于啟動第一動力單元的啟動器及由第一動力單元驅動發(fā)電以作為第一動力單元運轉正時訊號/轉速訊號的發(fā)電機。
離合器包括轉盤、固定座、若干活動連接于固定座上的離心塊及連接于離心塊與固定座之間的若干彈簧。
第二傳動機構包括組設于電機電機軸上皮帶輪及套合在皮帶輪及離合器轉盤外周的皮帶。
電機與為對其呈電動機模式供電及由其呈發(fā)電機模式充電的可充電池的電池連接。
輸出軸單獨經變速機構與驅動軸連接/單獨與電機連接/同時與電機及經變速機構的驅動軸連接及驅動。
離合器轉盤與減速齒輪組的轉軸連接。
離合器經減速齒輪組連接并驅動傳動軸。
離合器轉盤與減速齒輪組連接。
減速齒輪連設差速器組，并經差速器組的兩傘齒輪及兩傳動軸分別驅動車輛的左右車輪。
離合器設置于驅動軸上，其固定座與驅動軸連接；其轉盤與驅動皮帶連接。
離合器設置于輸出軸上，其固定座與輸出軸連接；其轉盤與從動皮帶連接。
由于本發(fā)明包括具有驅動軸的第一動力單元、由第一動力單元驅動的輸出軸、連接于驅動軸與輸出軸之間以將驅動軸動力傳遞至輸出軸的皮帶變速機構及控制第一動力單元的離合器；離合器經第二傳動機構連設可呈空轉狀態(tài)/電動機模式/發(fā)電機模式的電機。本發(fā)明藉由皮帶變速機構搭配藉由第二傳動機構帶動離合器的方法，使第一動力單元的動力及電機的動力可以銜接在一起，而且由于皮帶變速機構具有極佳的扭力轉換功能及離合器的控制，因此可以使得電機的動力與第一動力單元的動力銜接非常平順；當車輛啟動或要倒車時，第一動力單元處于怠速運轉或停止運轉狀態(tài)下，因此第一動力單元所產生的扭矩較小，由于電機可呈電動機模式直接帶動轉盤正轉或反轉提高扭矩，從而驅動車輛前進或后退；當車輛高速行進時，第一動力單元可提供較大的扭矩，系可藉由啟動器啟動第一動力單元啟動運轉，從而藉由第一動力單元的動力提高車輛的運行速度，而在第一動力單元的動力與呈電動機模式電機的動力銜接過程中，由于皮帶變速機構與離合器的扭力轉換作用，會使得動力的銜接平順，從而不會有急劇變化產生動力沖擊的情形發(fā)生；并能以模組化的第一動力單元及電機等商品化的零組件組合成復合動力系統(tǒng)，因而降低了成本；并使得設計者能更有彈性的匹配不同動力規(guī)格的第一動力單元及電機，從而使本發(fā)明能更廣泛地應用于不同使用條件下的產品上，即適用于兩輪車及兩輪以上的車輛，大幅增加產品的應用范圍。不僅成本低、體積小，而且使兩種動力源既可獨立出力又能平順銜接合成動力、適合微小型車輛，從而達到本發(fā)明的目的。
圖2、為本發(fā)明結構示意圖(用于輕型四輪車輛)。
圖3、為本發(fā)明結構示意圖(用于輕型兩輪車輛)。
第一動力單元10的動力系可經由傳動箱20內部帶動驅動軸21旋轉，驅動軸21連接并驅動V形皮帶變速機構30，以經V形皮帶變速機構30帶動輸出軸40旋轉，然后再經輸出軸40輸出動力，經由離合器60將輸出軸40的動力傳遞給減速齒輪組81、82，并經傳動軸80帶動車輛的驅動輪，從而使得車輛行進。
第一動力單元10系可為任何形式，如內燃發(fā)動機的動力單元。
傳動箱20為曲軸機構，其上設置有啟動器22及發(fā)電機23。啟動器22系可以手動或電動啟動第一動力單元10，使為內燃發(fā)動機的第一動力單元10開始運轉。發(fā)電機23系可受第一動力單元10帶動產生電流，以作為小量補充電流的功用，且以該發(fā)電機23運轉時的電流相位訊號作為第一動力單元10點火系統(tǒng)的正時訊號。
V形皮帶變速機構30包括組設于驅動軸21上的驅動皮帶輪31、組設于輸出軸40上的從動皮帶輪32及套設于驅動皮帶輪31與從動皮帶輪32之間的V形皮帶33。驅動皮帶輪31經V形皮帶33驅動從動皮帶輪32。
驅動皮帶輪31系由左錐形盤312及可沿著驅動軸21軸向滑動的右錐形盤311組成。驅動軸21于滑動的右錐形盤311外側設置有擋板34，并于右錐形盤311與擋板34之間設置若干離心滾輪35。
右錐形盤311上設置若干用于容納若干滾輪35的傾斜滑槽。當驅動皮帶輪31轉動時，若干滾輪35受離心力作用，可沿著驅動皮帶輪31的右錐形盤311的徑向產生向外的位移，并當若干滾輪35向外位移時，其一側受到擋板34的阻擋，另一側則產生抵壓于右錐形盤311滑槽的壓力，推動右錐形盤311產生軸向的位移，因此，使得右、左錐形盤311、312之間的間隙改變。
從動皮帶輪32亦系由左錐形盤322及可沿著輸出軸40軸向滑動的右錐形盤321組成。右錐形盤321與輸出軸40之間設置有扭力凸輪36及回復彈簧37，以使右錐形盤321在不同的扭力狀態(tài)下可沿著輸出軸40軸向位移到不同位置，因此，使得左、右錐形盤322、321之間的間距改變。
藉由離心滾輪35與扭力凸輪36的控制，系可使得驅動皮帶輪31的的左、右錐形盤312、311之間的間距及從動皮帶輪32的左、右錐形盤322、321之間的間距隨著第一動力單元10的轉速及車輛行進的扭力狀態(tài)而產生變化。而V形皮帶33的外側表面系與驅動皮帶輪31的左、右錐形盤312、311及從動皮帶輪32的左、右錐形盤322、321相配合的傾斜面，因此，當驅動皮帶輪31左、右錐形盤312、311及從動皮帶輪32的左、右錐形盤322、321之間的間距改變時，V形皮帶33套合在驅動皮帶輪31及從動皮帶輪32的直徑位置也隨之改變，因此，使得驅動皮帶輪31、從動皮帶輪32可以產生不同的減速比，藉以達到使V形皮帶變速機構30產生不同的減速比，以配合為內燃發(fā)動機的第一動力單元10運轉狀態(tài)與車輛行進的扭力狀態(tài)。
此外，如

圖1所示，V形皮帶變速機構30具有設置于輸出軸40上的離合器60。離合器60包括與輸出軸40固定結合的固定座61、環(huán)繞于固定座61外周與驅動皮帶輪31連接的轉盤62、若干活動連接于固定座61上的離心塊64及連接于離心塊64與固定座61之間的若干彈簧65。轉盤62的內側面設有環(huán)繞于固定座61外周的環(huán)狀摩擦面63。當為內燃發(fā)動機的第一動力單元10達到一定轉速時，若干離心塊64的離心力系可大于若干彈簧65的拉力，因此產生向外位移的動作，從而與轉盤62的摩擦面63接觸，因此使固定座61及轉盤62藉由若干離心塊64銜接在一起，以使輸出軸40與轉盤62連接，以將輸出軸40的動力傳遞至轉盤62。當為內燃發(fā)動機的第一動力單元10怠速旋轉，輸出軸40的轉速降低到臨界轉速時，若干離心塊64的離心力低于彈簧65的拉力，便會令離心塊64與轉盤62的摩擦面63脫離，因此，使輸出軸40的動力無法傳遞到轉盤62。
轉盤62經與其連接的轉軸83及減速齒輪組81、81連接并驅動車輛的傳動軸80。
本發(fā)明離合器60的轉盤62經第二傳動機構70連設與為可充電池的電池100連接的電機50，電機50可藉由電池100的電力運轉而呈電動機模式，以產生動力經第二傳動機構驅動離合器60的轉盤62；亦可受離合器60轉盤62的帶動而呈發(fā)電機模式，以對電池100充電。
第二傳動機構70包括組設于電機50電機軸51上皮帶輪71及套合在皮帶輪71及離合器60轉盤62外周的皮帶72。皮帶72為驅動，如正時皮帶。皮帶輪71、離合器60轉盤62外周及皮帶72與皮帶輪71、轉盤62外周的接觸面設有防止空轉打滑現(xiàn)象的齒形，以保持皮帶輪71與轉盤62之間恒定的傳動比。
轉軸83系可由V形皮帶變速機構30經離合器60驅動；亦可由呈電動機模式的電機50經離合器60驅動；亦可由V形皮帶變速機構30與呈電動機模式的電機50同時經離合器60驅動；藉以產生不同的動力組合，從而達到藉由第一動力單元10及呈電動機模式電機50的復合動力作為車輛動力來源的目的。
如圖2所示，本發(fā)明系應用于輕型四輪車輛。其系于離合器60轉軸83末端組設減速齒輪90及與減速齒輪90連接的差速器組91；轉軸83經減速齒輪90帶動差速器組91，使動力由差速器組91的兩傘齒輪92及兩傳動軸93輸出，并經兩傳動軸93分別驅動車輛的左右車輪。
如圖3所示，亦可將離合器60A組設于驅動軸21上。離合器60A包括與驅動軸21固定結合的固定座61A、環(huán)繞于固定座61A外周并與驅動皮帶輪31連接的轉盤62A、若干活動連接于固定座61A上的離心塊64A及連接于離心塊64A與固定座61A之間的若干彈簧65A。轉盤62A的內側面設有環(huán)繞于固定座61A外周的環(huán)狀摩擦面63A。當為內燃發(fā)動機的第一動力單元10達到一定轉速時，若干離心塊64A的離心力系可大于若干彈簧65A的拉力，因此產生向外位移的動作，從而與轉盤62A的摩擦面63A接觸，因此使固定座61A及轉盤62A、驅動皮帶輪31藉由若干離心塊64A銜接在一起，以使驅動軸21與轉盤62A與驅動皮帶輪31連接，以將驅動軸21動力傳遞至轉盤62A及驅動皮帶輪31；因此使第一動力單元10的動力可經由V形皮帶變速機構30傳遞至輸出軸40。
本發(fā)明藉由V形皮帶變速機構30搭配藉由第二傳動機構70帶動離合器60(60A)的轉盤62(62A)的方法，使第一動力單元10的動力及電機50的動力可以銜接在一起，而且由于V形皮帶變速機構30具有極佳的扭力轉換功能及離合器60(60A)的控制，因此可以使得電機50的動力與第一動力單元10的動力銜接非常平順；而且電機50的扭力經由第二傳動機構70放大，因此，電機50可以選用規(guī)格比較小的組件，亦可達到同樣的功效。
當車輛啟動或要倒車時，第一動力單元10處于怠速運轉或停止運轉狀態(tài)下，因此第一動力單元10所產生的扭矩較小，由于電機50可呈電動機模式直接帶動轉盤62正轉或反轉提高扭矩，從而驅動車輛前進或后退；當車輛高速行進時，第一動力單元10可提供較大的扭矩，系可藉由啟動器22啟動第一動力單元10啟動運轉，從而藉由第一動力單元10的動力提高車輛的運行速度，而在第一動力單元10的動力與呈電動機模式電機50的動力銜接過程中，由于V形皮帶變速機構30與離合器60(60A)的扭力轉換作用，會使得動力的銜接平順，從而不會有急劇變化產生動力沖擊的情形發(fā)生。
此外，當電力不足或是單純利用第一動力單元10的動力帶動車輛行進時，可藉由控制電路的控制，將電機50轉為發(fā)電機模式運轉，由于電機50的轉子系可受離合器60(60A)轉盤62(62A)的帶動，因此，可以產生電動勢，從而產生電流用以對電池100充電。此外當車輛剎車時，亦可藉由將電機50轉為發(fā)電機模式運轉，令以發(fā)電機模式運轉的電機50發(fā)電將車輛行進時的動能轉為電能對電池100充電，同時可增進車輛的剎車功效。
本發(fā)明系將為內燃發(fā)動機的第一動力單元10與呈電動機模式的電機50的兩種動力經由V形皮帶變速系統(tǒng)30連接，使兩種動力能平順的銜接，并經由控制器的操縱，達到本發(fā)明所有功效1、為內燃發(fā)動機的第一動力單元怠速或熄火、電動機成空轉狀態(tài)；2、為內燃發(fā)動機的第一動力單元怠速或熄火、電機以電動機模式正轉驅動車輛前進；3、為內燃發(fā)動機的第一動力單元怠速或熄火、電機以電動機模式反轉驅動車輛后退；4、為內燃發(fā)動機的第一動力單元正轉，動力經V形皮帶變速系統(tǒng)變速后，驅動車輛前進，電機成空轉狀態(tài)；5、為內燃發(fā)動機的第一動力單元正轉，動力經V形皮帶變速系統(tǒng)變速后，驅動車輛前進，電機成發(fā)電機負載狀態(tài)；6、為內燃發(fā)動機的第一動力單元正轉，動力經傳動系統(tǒng)變速后，驅動車輛前進，電機成電動機模式正轉，并以動力輔助內燃發(fā)動機作功；7、為內燃發(fā)動機第一動力單元怠速或熄火、電機成發(fā)電機負載狀態(tài)，吸收車輛行進的慣性力或剎車力；8、為內燃發(fā)動機的第一動力單元怠速轉速提高，電機成空轉狀態(tài)，利用內燃發(fā)動機的附屬發(fā)電機發(fā)電，使得車輛在停車狀態(tài)下仍能發(fā)電。
權利要求
1.一種連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，包括具有驅動軸的第一動力單元、由第一動力單元驅動的輸出軸、連接于驅動軸與輸出軸之間以將驅動軸動力傳遞至輸出軸的皮帶變速機構及控制第一動力單元的離合器；其特征在于所述的離合器經第二傳動機構連設可呈空轉狀態(tài)/電動機模式/發(fā)電機模式的電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的皮帶變速機構包括組設于驅動軸上的驅動皮帶輪、組設于輸出軸上的從動皮帶輪及套設于驅動皮帶輪與從動皮帶輪之間的皮帶；驅動皮帶輪包括兩錐形盤及控制兩錐形盤之間間距的若干離心滾輪；從動皮帶輪包括兩錐形盤及控制兩錐形盤之間在不同扭力狀態(tài)下間距的扭力凸輪及回復彈簧。
3.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第一動力單元為內燃發(fā)動機，其上設有用于啟動第一動力單元的啟動器及由第一動力單元驅動發(fā)電以作為第一動力單元運轉正時訊號/轉速訊號的發(fā)電機。
4.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器包括轉盤、固定座、若干活動連接于固定座上的離心塊及連接于離心塊與固定座之間的若干彈簧。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的第二傳動機構包括組設于電機電機軸上皮帶輪及套合在皮帶輪及離合器轉盤外周的皮帶。
6.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的電機與為對其呈電動機模式供電及由其呈發(fā)電機模式充電的可充電池的電池連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的輸出軸單獨經變速機構與驅動軸連接/單獨與電機連接/同時與電機及經變速機構的驅動軸連接及驅動。
8.根據(jù)權利要求1或4所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器轉盤與減速齒輪組的轉軸連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器經減速齒輪組連接并驅動傳動軸。
10.根據(jù)權利要求1或4所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器轉盤與減速齒輪組連接。
11.根據(jù)權利要求10所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的減速齒輪連設差速器組，并經差速器組的兩傘齒輪及兩傳動軸分別驅動車輛的左右車輪。
12.根據(jù)權利要求1或4所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器設置于驅動軸上，其固定座與驅動軸連接；其轉盤與驅動皮帶連接。
13.根據(jù)權利要求1或4所述的連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)，其特征在于所述的離合器設置于輸出軸上，其固定座與輸出軸連接；其轉盤與從動皮帶連接。
全文摘要
一種連續(xù)變速復合動力系統(tǒng)。為提供一種成本低、體積小、使兩種動力源既可獨立出力又能平順銜接合成動力、適合微小型車輛的工程部件，提出本發(fā)明，它包括具有驅動軸的第一動力單元、由第一動力單元驅動的輸出軸、連接于驅動軸與輸出軸之間以將驅動軸動力傳遞至輸出軸的皮帶變速機構及控制第一動力單元的離合器；離合器經第二傳動機構連設可呈空轉狀態(tài)/電動機模式/發(fā)電機模式的電機。
文檔編號B60K6/00GK1421335SQ0113963
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權日2001年11月30日
發(fā)明者古煥隆, 巫金臺, 解潘祥, 李文彬, 呂俊賢 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院