专利名称：连续变速复合动力系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工程部件，特别是一种连续变速复合动力系统。
由于传动机构有多种不同的型态，因此能够组合成许多种不同结构及不同功效的复合动力系统。目前大多数复合动力系统的创作都属于四轮车辆使用。由于世界各大汽车厂在创作新的复合动力系统上竞争非常激烈，因此，已有数百种不同机构组合的复合动力系统。
但是在次微小型发动机为主要动力的车辆领域中，如微小型两轮机车或微小型四轮区间车等，由于其空间窄小，而且产品价格较低，很难设计适当的传动机构来达到复合动力系统的效果，因此，全世界已有的复合动力系统很少有供应微小型车辆使用。即使已知某些研究产品，如日本本田公司创作针对微小型车辆应用的复合动力系统的传动机构，但其机构组合只能产生很小范围复合动力系统功效。
另外，有些习用的复合动力系统的专利，它是将内燃发动机及电动机的动力作为行星齿轮系的太阳齿轮及行星齿轮的动力输入，并将与车轮轮毂连接环齿轮作为动力输出，此种动力的衔接方式，由于内燃发动机未经扭力转换器或类似的扭力传送机构，当内燃发动机转速变化很大或转速不稳定时，两种动力并不能平滑衔接，当内燃发动机怠速时，也不能将动力传递隔断，故此种机构并不实用。
本实用新型包括具有驱动轴的第一动力单元、由第一动力单元驱动的输出轴、连接于驱动轴与输出轴之间以将驱动轴动力传递至输出轴的皮带变速机构及控制第一动力单元的离合器；离合器经第二传动机构连设可呈空转状态/电动机模式/发电机模式的电机。
其中皮带变速机构包括组设于驱动轴上的驱动皮带轮、组设于输出轴上的从动皮带轮及套设于驱动皮带轮与从动皮带轮之间的皮带；驱动皮带轮包括两锥形盘及控制两锥形盘之间间距的若干离心滚轮；从动皮带轮包括两锥形盘及控制两锥形盘之间在不同扭力状态下间距的扭力凸轮及回复弹簧。
第一动力单元为内燃发动机，其上设有用于启动第一动力单元的启动器及由第一动力单元驱动发电以作为第一动力单元运转正时讯号/转速讯号的发电机。
离合器包括转盘、固定座、若干活动连接于固定座上的离心块及连接于离心块与固定座之间的若干弹簧。
第二传动机构包括组设于电机电机轴上皮带轮及套合在皮带轮及离合器转盘外周的皮带。
电机与为对其呈电动机模式供电及由其呈发电机模式充电的可充电池的电池连接。
输出轴单独经变速机构与驱动轴连接/单独与电机连接/同时与电机及经变速机构的驱动轴连接及驱动。
离合器转盘与减速齿轮组的转轴连接。
离合器经减速齿轮组连接并驱动传动轴。
离合器转盘与减速齿轮组连接。
减速齿轮连设差速器组，并经差速器组的两伞齿轮及两传动轴分别驱动车辆的左右车轮。
离合器设置于驱动轴上，其固定座与驱动轴连接；其转盘与驱动皮带连接。
离合器设置于输出轴上，其固定座与输出轴连接；其转盘与从动皮带连接。
由于本实用新型包括具有驱动轴的第一动力单元、由第一动力单元驱动的输出轴、连接于驱动轴与输出轴之间以将驱动轴动力传递至输出轴的皮带变速机构及控制第一动力单元的离合器；离合器经第二传动机构连设可呈空转状态/电动机模式/发电机模式的电机。本实用新型藉由皮带变速机构搭配藉由第二传动机构带动离合器的方法，使第一动力单元的动力及电机的动力可以衔接在一起，而且由于皮带变速机构具有极佳的扭力转换功能及离合器的控制，因此可以使得电机的动力与第一动力单元的动力衔接非常平顺；当车辆启动或要倒车时，第一动力单元处于怠速运转或停止运转状态下，因此第一动力单元所产生的扭矩较小，由于电机可呈电动机模式直接带动转盘正转或反转提高扭矩，从而驱动车辆前进或后退；当车辆高速行进时，第一动力单元可提供较大的扭矩，系可藉由启动器启动第一动力单元启动运转，从而藉由第一动力单元的动力提高车辆的运行速度，而在第一动力单元的动力与呈电动机模式电机的动力衔接过程中，由于皮带变速机构与离合器的扭力转换作用，会使得动力的衔接平顺，从而不会有急剧变化产生动力冲击的情形发生；并能以模组化的第一动力单元及电机等商品化的零组件组合成复合动力系统，因而降低了成本；并使得设计者能更有弹性的匹配不同动力规格的第一动力单元及电机，从而使本实用新型能更广泛地应用于不同使用条件下的产品上，即适用于两轮车及两轮以上的车辆，大幅增加产品的应用范围。不仅成本低、体积小，而且使两种动力源既可独立出力又能平顺衔接合成动力、适合微小型车辆，从而达到本实用新型的目的。
图2、为本实用新型结构示意图(用于轻型四轮车辆)。
图3、为本实用新型结构示意图(用于轻型两轮车辆)。
第一动力单元10的动力系可经由传动箱20内部带动驱动轴21旋转，驱动轴21连接并驱动V形皮带变速机构30，以经V形皮带变速机构30带动输出轴40旋转，然后再经输出轴40输出动力，经由离合器60将输出轴40的动力传递给减速齿轮组81、82，并经传动轴80带动车辆的驱动轮，从而使得车辆行进。
第一动力单元10系可为任何形式，如内燃发动机的动力单元。
传动箱20为曲轴机构，其上设置有启动器22及发电机23。启动器22系可以手动或电动启动第一动力单元10，使为内燃发动机的第一动力单元10开始运转。发电机23系可受第一动力单元10带动产生电流，以作为小量补充电流的功用，且以该发电机23运转时的电流相位讯号作为第一动力单元10点火系统的正时讯号。
V形皮带变速机构30包括组设于驱动轴21上的驱动皮带轮31、组设于输出轴40上的从动皮带轮32及套设于驱动皮带轮31与从动皮带轮32之间的V形皮带33。驱动皮带轮31经V形皮带33驱动从动皮带轮32。
驱动皮带轮31系由左锥形盘312及可沿着驱动轴21轴向滑动的右锥形盘311组成。驱动轴21于滑动的右锥形盘311外侧设置有挡板34，并于右锥形盘311与挡板34之间设置若干离心滚轮35。
右锥形盘311上设置若干用于容纳若干滚轮35的倾斜滑槽。当驱动皮带轮31转动时，若干滚轮35受离心力作用，可沿着驱动皮带轮31的右锥形盘311的径向产生向外的位移，并当若干滚轮35向外位移时，其一侧受到挡板34的阻挡，另一侧则产生抵压于右锥形盘311滑槽的压力，推动右锥形盘311产生轴向的位移，因此，使得右、左锥形盘311、312之间的间隙改变。
从动皮带轮32亦系由左锥形盘322及可沿着输出轴40轴向滑动的右锥形盘321组成。右锥形盘321与输出轴40之间设置有扭力凸轮36及回复弹簧37，以使右锥形盘321在不同的扭力状态下可沿着输出轴40轴向位移到不同位置，因此，使得左、右锥形盘322、321之间的间距改变。
藉由离心滚轮35与扭力凸轮36的控制，系可使得驱动皮带轮31的的左、右锥形盘312、311之间的间距及从动皮带轮32的左、右锥形盘322、321之间的间距随着第一动力单元10的转速及车辆行进的扭力状态而产生变化。而V形皮带33的外侧表面系与驱动皮带轮31的左、右锥形盘312、311及从动皮带轮32的左、右锥形盘322、321相配合的倾斜面，因此，当驱动皮带轮31左、右锥形盘312、311及从动皮带轮32的左、右锥形盘322、321之间的间距改变时，V形皮带33套合在驱动皮带轮31及从动皮带轮32的直径位置也随之改变，因此，使得驱动皮带轮31、从动皮带轮32可以产生不同的减速比，藉以达到使V形皮带变速机构30产生不同的减速比，以配合为内燃发动机的第一动力单元10运转状态与车辆行进的扭力状态。
此外，如
图1所示，V形皮带变速机构30具有设置于输出轴40上的离合器60。离合器60包括与输出轴40固定结合的固定座61、环绕于固定座61外周与驱动皮带轮31连接的转盘62、若干活动连接于固定座61上的离心块64及连接于离心块64与固定座61之间的若干弹簧65。转盘62的内侧面设有环绕于固定座61外周的环状摩擦面63。当为内燃发动机的第一动力单元10达到一定转速时，若干离心块64的离心力系可大于若干弹簧65的拉力，因此产生向外位移的动作，从而与转盘62的摩擦面63接触，因此使固定座61及转盘62藉由若干离心块64衔接在一起，以使输出轴40与转盘62连接，以将输出轴40的动力传递至转盘62。当为内燃发动机的第一动力单元10怠速旋转，输出轴40的转速降低到临界转速时，若干离心块64的离心力低于弹簧65的拉力，便会令离心块64与转盘62的摩擦面63脱离，因此，使输出轴40的动力无法传递到转盘62。
转盘62经与其连接的转轴83及减速齿轮组81、81连接并驱动车辆的传动轴80。
本实用新型离合器60的转盘62经第二传动机构70连设与为可充电池的电池100连接的电机50，电机50可藉由电池100的电力运转而呈电动机模式，以产生动力经第二传动机构驱动离合器60的转盘62；亦可受离合器60转盘62的带动而呈发电机模式，以对电池100充电。
第二传动机构70包括组设于电机50电机轴51上皮带轮71及套合在皮带轮71及离合器60转盘62外周的皮带72。皮带72为驱动，如正时皮带。皮带轮71、离合器60转盘62外周及皮带72与皮带轮71、转盘62外周的接触面设有防止空转打滑现象的齿形，以保持皮带轮71与转盘62之间恒定的传动比。
转轴83系可由V形皮带变速机构30经离合器60驱动；亦可由呈电动机模式的电机50经离合器60驱动；亦可由V形皮带变速机构30与呈电动机模式的电机50同时经离合器60驱动；藉以产生不同的动力组合，从而达到藉由第一动力单元10及呈电动机模式电机50的复合动力作为车辆动力来源的目的。
如图2所示，本实用新型系应用于轻型四轮车辆。其系于离合器60转轴8 3末端组设减速齿轮90及与减速齿轮90连接的差速器组91；转轴83经减速齿轮90带动差速器组91，使动力由差速器组91的两伞齿轮92及两传动轴93输出，并经两传动轴93分别驱动车辆的左右车轮。
如图3所示，亦可将离合器60A组设于驱动轴21上。离合器60A包括与驱动轴21固定结合的固定座61A、环绕于固定座61A外周并与驱动皮带轮31连接的转盘62A、若干活动连接于固定座61A上的离心块64A及连接于离心块64A与固定座61A之间的若干弹簧65A。转盘62A的内侧面设有环绕于固定座61A外周的环状摩擦面63A。当为内燃发动机的第一动力单元10达到一定转速时，若干离心块64A的离心力系可大于若干弹簧65A的拉力，因此产生向外位移的动作，从而与转盘62A的摩擦面63A接触，因此使固定座61A及转盘62A、驱动皮带轮31藉由若干离心块64A衔接在一起，以使驱动轴21与转盘62A与驱动皮带轮31连接，以将驱动轴21动力传递至转盘62A及驱动皮带轮31；因此使第一动力单元10的动力可经由V形皮带变速机构30传递至输出轴40。
本实用新型藉由V形皮带变速机构30搭配藉由第二传动机构70带动离合器60(60A)的转盘62(62A)的方法，使第一动力单元10的动力及电机50的动力可以衔接在一起，而且由于V形皮带变速机构30具有极佳的扭力转换功能及离合器60(60A)的控制，因此可以使得电机50的动力与第一动力单元10的动力衔接非常平顺；而且电机50的扭力经由第二传动机构70放大，因此，电机50可以选用规格比较小的组件，亦可达到同样的功效。
当车辆启动或要倒车时，第一动力单元10处于怠速运转或停止运转状态下，因此第一动力单元10所产生的扭矩较小，由于电机50可呈电动机模式直接带动转盘62正转或反转提高扭矩，从而驱动车辆前进或后退；当车辆高速行进时，第一动力单元10可提供较大的扭矩，系可藉由启动器22启动第一动力单元10启动运转，从而藉由第一动力单元10的动力提高车辆的运行速度，而在第一动力单元10的动力与呈电动机模式电机50的动力衔接过程中，由于V形皮带变速机构30与离合器60(60A)的扭力转换作用，会使得动力的衔接平顺，从而不会有急剧变化产生动力冲击的情形发生。
此外，当电力不足或是单纯利用第一动力单元10的动力带动车辆行进时，可藉由控制电路的控制，将电机50转为发电机模式运转，由于电机50的转子系可受离合器60(60A)转盘62(62A)的带动，因此，可以产生电动势，从而产生电流用以对电池100充电。此外当车辆刹车时，亦可藉由将电机50转为发电机模式运转，令以发电机模式运转的电机50发电将车辆行进时的动能转为电能对电池100充电，同时可增进车辆的刹车功效。
本实用新型系将为内燃发动机的第一动力单元10与呈电动机模式的电机50的两种动力经由V形皮带变速系统30连接，使两种动力能平顺的衔接，并经由控制器的操纵，达到本实用新型所有功效1、为内燃发动机的第一动力单元怠速或熄火、电动机成空转状态；2、为内燃发动机的第一动力单元怠速或熄火、电机以电动机模式正转驱动车辆前进；3、为内燃发动机的第一动力单元怠速或熄火、电机以电动机模式反转驱动车辆后退；4、为内燃发动机的第一动力单元正转，动力经V形皮带变速系统变速后，驱动车辆前进，电机成空转状态；5、为内燃发动机的第一动力单元正转，动力经V形皮带变速系统变速后，驱动车辆前进，电机成发电机负载状态；6、为内燃发动机的第一动力单元正转，动力经传动系统变速后，驱动车辆前进，电机成电动机模式正转，并以动力辅助内燃发动机作功；7、为内燃发动机第一动力单元怠速或熄火、电机成发电机负载状态，吸收车辆行进的惯性力或刹车力；8、为内燃发动机的第一动力单元怠速转速提高，电机成空转状态，利用内燃发动机的附属发电机发电，使得车辆在停车状态下仍能发电。
权利要求1.一种连续变速复合动力系统，包括具有驱动轴的第一动力单元、由第一动力单元驱动的输出轴、连接于驱动轴与输出轴之间以将驱动轴动力传递至输出轴的皮带变速机构及控制第一动力单元的离合器；其特征在于所述的离合器经第二传动机构连设可呈空转状态/电动机模式/发电机模式的电机。
2.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的皮带变速机构包括组设于驱动轴上的驱动皮带轮、组设于输出轴上的从动皮带轮及套设于驱动皮带轮与从动皮带轮之间的皮带；驱动皮带轮包括两锥形盘及控制两锥形盘之间间距的若干离心滚轮；从动皮带轮包括两锥形盘及控制两锥形盘之间在不同扭力状态下间距的扭力凸轮及回复弹簧。
3.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的第一动力单元为内燃发动机，其上设有用于启动第一动力单元的启动器及由第一动力单元驱动发电以作为第一动力单元运转正时讯号/转速讯号的发电机。
4.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器包括转盘、固定座、若干活动连接于固定座上的离心块及连接于离心块与固定座之间的若干弹簧。
5.根据权利要求1或4所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的第二传动机构包括组设于电机电机轴上皮带轮及套合在皮带轮及离合器转盘外周的皮带。
6.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的电机与为对其呈电动机模式供电及由其呈发电机模式充电的可充电池的电池连接。
7.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的输出轴单独经变速机构与驱动轴连接/单独与电机连接/同时与电机及经变速机构的驱动轴连接及驱动。
8.根据权利要求1或4所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器转盘与减速齿轮组的转轴连接。
9.根据权利要求1所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器经减速齿轮组连接并驱动传动轴。
10.根据权利要求1或4所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器转盘与减速齿轮组连接。
11.根据权利要求10所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的减速齿轮连设差速器组，并经差速器组的两伞齿轮及两传动轴分别驱动车辆的左右车轮。
12.根据权利要求1或4所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器设置于驱动轴上，其固定座与驱动轴连接；其转盘与驱动皮带连接。
13.根据权利要求1或4所述的连续变速复合动力系统，其特征在于所述的离合器设置于输出轴上，其固定座与输出轴连接；其转盘与从动皮带连接。
专利摘要一种连续变速复合动力系统。为提供一种成本低、体积小、使两种动力源既可独立出力又能平顺衔接合成动力、适合微小型车辆的工程部件,提出本实用新型,它包括具有驱动轴的第一动力单元、由第一动力单元驱动的输出轴、连接于驱动轴与输出轴之间以将驱动轴动力传递至输出轴的皮带变速机构及控制第一动力单元的离合器;离合器经第二传动机构连设可呈空转状态/电动机模式/发电机模式的电机。
文档编号B60K17/02GK2513817SQ0127522
公开日2002年10月2日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年11月30日
发明者古焕隆, 巫金台, 解潘祥, 李文彬, 吕俊贤 申请人:财团法人工业技术研究院