專利名稱：雙馬達差速變速裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種差速變速裝置，特別是涉及一種用于電動車的雙馬達差速變速裝置。
電動馬達是電動自行車或電動摩托車等電動車的核心，馬達所能提供的扭力大小，主宰電動車的加速性與爬坡的能力，為求電動車自靜止起動時能加速迅捷，而且能順應上坡地形，一般都希望馬達在低轉速時能提供高扭力。
在理想的情況下，雖然可以假設馬達的輸入能量應等于馬達的轉速乘以扭力；換句話說，理論上可在起步或上坡時壓低馬達轉速來提升扭力，遇到平坦路面或下坡時，再減小扭力來提高轉速，但不幸地是，馬達真實運轉時并不是依照上述的線性反比關系，而是有轉換效率最隹的特殊運作范圍，如果所選用馬達的能量轉換效率最隹范圍是在轉速較高處，即使輸入大量電能并強制壓低馬達轉速，也將因為能量同步的嚴重耗損，使馬達無謂發(fā)熱，不但不能按照需要來大幅提高扭力，反而造成馬達壽命減損，相反地，如果屈就前述需求，選擇能量轉換效率最隹處在低轉速而且同時提供高扭力的馬達，電動車將陷入只適合低速行駛，不容易拉高行車速度的窘境；即使強迫增大電能輸入，也將會因為遠離轉換效率最隹的運作范圍，大幅降低馬達的能量轉換效率，就算勉強提高車速，也會因為過度浪費電能而導致電動車的續(xù)航力降低。
這種兩難的困境無疑已經(jīng)成為電動車業(yè)者的惡夢，于是，不斷陷入增大馬達功率，增加電瓶容量等等會使車重與成本大幅增高而且效能依然不彰的惡性循環(huán)中，如此發(fā)展出的電動機車，在爬坡性能、續(xù)航力等方面都遠不如任何一款使用汽油引擎的機車，尤其，當電動車從靜止狀態(tài)啟動的時候，如果操控電門太小，馬達出力不足以加速時，騎乘者自然會被迫加大電門，導致馬達的扭力急速上升，而且馬達的轉速隨扭力同步上升，造成電動車爆沖，目前電動自行車與機車甚至電動滑板車的騎乘者多數(shù)都是老弱婦孺，這種設計嚴重地影響了騎乘人員的安全。
為了解決上述問題，已經(jīng)有部分業(yè)者在電動車上裝設一變速裝置，借由選擇不同馬達和齒輪比，使出力裝置可以因應各種路況，而調(diào)整扭力的輸出，如


圖1與圖2所示，該一般電動自行車1的變速裝置10包含裝設于車架11上的一承載盤12，分別設置于承載盤12上的二馬達13，設置于承載盤12上且受馬達13連動的游星齒輪組14，一端延伸出承載盤12外的變速軸桿15，以及一裝設于后車輪111且受變速軸桿15驅動的齒盤112，該游星齒輪組14可連動兩直徑不同的變速齒輪16、16’，另外，該變速軸桿15上固設有二可分別與相對應的變速齒輪16、16’相嚙合的傳動齒輪17、17’，同時，該變速軸桿15的末端設置有一與齒盤112相嚙合的傘形齒輪18。
當起步、爬坡等需高扭力的路況時，使用者借由操作一控制器(圖中未示出)，控制變速軸桿15往下移動，變速軸桿15上的一傳動齒輪17’與變速齒輪16’嚙合，使變速軸桿15以低速、大扭力的模式，驅動電動自行車1行駛；相反地，如果把變速軸桿15往上移，將由變速軸桿15上的另一傳動齒輪17與變速齒輪16嚙合，使變速軸桿15高速旋轉，電動自行車1的速度加快、扭力因此減小；此外，當變速軸桿15的傳動齒輪17、17’均不與變速齒輪16、16’嚙合時為空擋，使用者依照行駛的路況適時換擋，使電動自行車1可于消耗電量較少的情況下，得到最適當?shù)霓D速與扭力。
電動自行車1的變速裝置這種借兩擋變速，調(diào)控電動自行車1輸出的轉速與扭力，并使電量消耗較為節(jié)省的設計，在實用上仍然具有下列缺失，茲一一詳述如下1·馬達所輸出扭力與轉速的范圍受限由于一般的變速裝置10中，只能依靠控制變速軸桿15的傳動齒輪17、17’與變速齒輪16、16’相嚙合，來決定變速軸桿15輸出的速度、扭力，就是說，變速軸桿15不能自動依照環(huán)境需求而改變輸出扭力與轉速。
2·齒輪容易磨耗一般的變速裝置在換擋時，是借變速軸桿15上的傳動齒輪17、17’與變速齒輪16、16’相嚙合所致，但因為傳動齒輪17、17’與變速齒輪16、16’間并沒有設置任何的離合器，而且從慢速擋位切換到高速擋位過程中，會先經(jīng)過一段空擋的暫時狀態(tài)，可以合理研判，當騎乘者加電門、馬達13轉速提高後，自動(或手動)切換擋位，馬達13反而自低齒輪比的高負載狀態(tài)轉變?yōu)闊o負載狀態(tài)，轉速迅速大幅度提高，傳動齒輪17又立刻在沒有離合器的情況下卡入齒輪比更高的變速齒輪16擋位，同樣地，減速換擋時也需先經(jīng)過一段空擋無負載狀態(tài)，所以當變速裝置換擋時，傳動齒輪17、17’會在空擋加速后，再強行卡入變速齒輪16、16’，每次都必須經(jīng)歷一強烈的推擠，才能相互嚙合，不但造成換擋時的震動及噪音，更會在經(jīng)年累月使用下，及早損壞變速齒輪16、16’。
3·電力消耗大電動自行車1中耗電量最嚴重的莫過于馬達13，而這種變速裝置的設計，由于兩具馬達13都要持續(xù)保持運轉，只是視情況選擇由哪一具馬達帶動變速軸桿15轉動，所以，兩具馬達13的雙重耗電無法減少。
本實用新型的目的在于提供一種雙馬達差速變速裝置，可通過改變兩馬達的差速而控制輸出扭力變化，進而減少齒輪磨耗并且節(jié)約能源，又可達到無段變速而且可以增加使用時的選擇性，并使變速過程平順；還可隨車速自動回饋控制馬達扭力及轉速，使得馬達輸出扭力與轉速保持在最隹化狀態(tài)，有效節(jié)約能量，加大續(xù)航力，并增加使用者調(diào)控便利性。
依據(jù)上述的目的，本實用新型提供一種雙馬達差速變速裝置，包含有一具容置空間的殼體、分別設置于殼體內(nèi)的主馬達及副馬達、一設置于容置空間中且受主馬達帶動的齒輪組、以及一端延伸出殼體外的出力軸，其特征在于該齒輪組具有一受該副馬達帶動的太陽齒輪、數(shù)個與太陽齒輪相嚙合的受該主馬達帶動的行星齒輪、以及與該行星齒輪相嚙合的一外齒輪，該外齒輪是固設于一輸出架上，且該輸出架固設于位于殼體的容置空間內(nèi)的出力軸上。
所述的雙馬達差速變速裝置，其特征在于該主馬達的輸出軸上固設有一傳動齒輪，前述主馬達通過該傳動齒輪驅動行星齒輪的支架，該支架上延伸有相對該行星齒輪的軸桿，并令每一軸桿與相對應的行星齒輪樞接，該副馬達的輸出軸則直接連接至太陽齒輪。
本實用新型的雙馬達差速變速裝置，主要在于主馬達及副馬達可同時連動齒輪組，并借由副馬達的轉動快、慢以及停止，與主馬達產(chǎn)生差速，進而控制齒輪組出力軸輸出的轉速與扭力，進而達到平順的無段變速效果，同時，因齒輪間并無卡入、脫開的動作，齒輪也較不易磨耗，且又因副馬達可由電動車的車速自動回饋調(diào)控轉速，不但增加騎乘者的便利，更能確保馬達輸出的轉速與扭力在最隹狀態(tài)，由上述的說明，而將本實用新型與現(xiàn)有技術作一比較，當可得知本實用新型誠具有下列所述的優(yōu)點及功效1·馬達輸出扭力與轉速可因應需求變化借由差速調(diào)控輸出轉速與扭力變換的雙馬達差速變速裝置，可借副馬達的控制，使出力軸的輸出扭力與轉速順應環(huán)境需求改變調(diào)整。
2·調(diào)控過程平順、齒輪不易磨耗如前所述，由于此種調(diào)整并未經(jīng)由機械式咬合、脫開動作，過程極為平順，齒輪不致嚴重麼耗，有效增長馬達使用壽命、減少維修保養(yǎng)的需求。
3·自動回饋控制，增加使用者調(diào)控便利性以車速的信號回饋調(diào)控副馬達的轉速，借以控制出力軸輸出，可使選用本實用新型馬達的電動車易于操控，并由于低速時的低轉速，減少爆沖機會，提高電動車安全性，高速行駛時消耗能源無須提高，增加續(xù)航力。
下面通過最隹實施例及附圖對本實用新型的雙馬達差速變速裝置進行詳細說明，附圖中
圖1是一般電動自行車的示意圖。
圖2是一般電動自行車的變速裝置放大示意圖。
圖3是本實用新型一較隹實施例的使用狀態(tài)示意圖。
圖4是本實用新型一較隹實施例的示意圖。
圖5是本實用新型一較隹實施例的作動狀態(tài)示意圖。
圖6是本實用新型另一較隹實施例的示意圖。
圖7是本實用新型另一較隹實施例的作動狀態(tài)示意圖。
如圖3、圖4、圖5所示，本實施例中為說明起見，是將本實用新型的雙馬達差速變速裝置3裝設于一電動自行車5上，用以經(jīng)由鏈條52、53帶動電動自行車5的后車輪54的轉動，該雙馬達差速變速裝置3包含有一具容置空間311且裝設于車架51上的殼體31，分別設置于殼體31內(nèi)的主馬達33及副馬達32，一設置于容置空間311中且受主馬達33連動的齒輪組34，以及一端延伸出殼體31外的出力軸35，該齒輪組34具有一太陽齒輪341，數(shù)個與太陽齒輪341相嚙合的行星齒輪342，以及一與該等行星齒輪342相嚙合的外齒輪343，該外齒輪343是連接固定于一輸出架344上，且該輸出架344延伸設有一出力軸35，主馬達33的輸出軸331上則固設有一傳動齒輪332，用以驅動行星齒輪342的支架322，且該支架322上延伸有相對該等行星齒輪342的軸桿345，并令每一軸桿345與相對應的行星齒輪342樞接，該副馬達32的輸出軸321則直接連接至太陽齒輪341。
同理，當副馬達32不動，太陽齒輪341停滯，行星齒輪342受主馬達33致動公轉，再傳至外齒輪343上，使連接于外齒輪343的出力軸相對行星齒輪342同向旋轉，副馬達32與主馬達33反向旋轉時，太陽齒輪341與行星齒輪342公轉方向反向旋轉，造成行星齒輪342自轉減公轉的推動，外齒輪343及出力軸35轉速降低、扭力提高，相反地，另一極端狀態(tài)下，副馬達32與主馬達33同向旋轉時，太陽齒輪341與行星齒輪342公轉方向反向旋轉，外齒輪342受到行星齒輪342自轉加公轉的致動，帶動出力軸35轉速加高、扭力降低，當然實際使用時，也可考量控制機構的簡化，副馬達32采用自與主馬達33反向旋轉至零的分段調(diào)控，降低控制副馬達32正反雙向旋轉的耗費成本。
當本實施例的馬達應用于電動自行車6上，為簡化騎乘者的操作，該車架61上可另設偵測車速的感測器(圖中未示出)，并根據(jù)車速的高低而控制副馬達32的正反轉，以調(diào)控整體出力的轉速與扭力，借此，遇起步、爬坡等車速較低、并需較高扭力的路況時，該感測器即控制副馬達32與主馬達33呈反向轉動，并使副馬達32與主馬達33間即產(chǎn)生速度差，而反應至齒輪組34中的行星齒輪342上，使出力軸35的轉速降低扭力提升，相反地，當電動自行車6的速度逐漸提升時，感測器即控制副馬達32反向轉速降低，該等行星齒輪342則加速公轉，當電動自行車6加速至一定的速度時，便依照感測器信號控制副馬達32停止轉動，出力軸35轉速更高、扭力更趨下降。
當然實際應用時，該副馬達32相對于主馬達33正反轉的速度更可超越前述負至零間的簡單三段調(diào)控，而采多段或甚至采無段式變化，從而增加馬達出力的靈活性；如此，當電動自行車6起步、騎乘者加大電門增加主馬達33轉速時，借由副馬達32的反轉，不需采較大的主馬達33及電瓶電力供應，便可獲得電動自行車6起步所需的高扭力，但是出力軸轉35速被降低，確保電動自行車6不致爆沖，帶動電動自行車6平穩(wěn)的起步，此后，感測器則依車行速度來改變副馬達32的轉向或轉速，借以使出力軸35所輸出的轉速及扭力可適合當時的情況，又達成電能轉換的最隹化運用，使得耗電量降低，增加電動車的續(xù)航力，另外，也可在省電狀態(tài)下提供較高的行駛速度，改善運用小功率馬達的電動自行車6跑不快的缺失。
另如圖6及圖7所示，前述主馬達的傳動方式除透過傳動齒輪致動外，也可以采用皮帶333來傳動，當然，熟于此技者當可輕易理解，如鏈條等一般技術均可用以達成此傳動，此外，借由諸如加裝于電動車前輪的交流發(fā)電機，可因應車行速度而提供不同頻率的交流電輸出信號，再將此信號整理放大，用以調(diào)控副馬達的正反轉速，便可順應地形或行駛狀況的需求，有效調(diào)整馬達整體出力的轉速與扭力，在低速時提供高扭力、避免爆沖、高速時降低扭力以節(jié)約能源消耗、增加續(xù)航力，尤其其間并無齒輪的咬合、脫開動作，更提供平順的變換效果。
權利要求1·一種雙馬達差速變速裝置，包含有一具容置空間的殼體、分別設置于殼體內(nèi)的主馬達及副馬達、一設置于容置空間中且受主馬達帶動的齒輪組、以及一端延伸出殼體外的出力軸，其特征在于該齒輪組具有一受該副馬達帶動的太陽齒輪、數(shù)個與太陽齒輪相嚙合的受該主馬達帶動的行星齒輪、以及與該行星齒輪相嚙合的一外齒輪，該外齒輪是固設于一輸出架上，且該輸出架固設于位于殼體的容置空間內(nèi)的出力軸上。
2·如權利要求1所述的雙馬達差速變速裝置，其特征在于該主馬達的輸出軸上固設有一傳動齒輪，前述主馬達通過該傳動齒輪驅動行星齒輪的支架，該支架上延伸有相對該行星齒輪的軸桿，并令每一軸桿與相對應的行星齒輪樞接，該副馬達的輸出軸則直接連接至太陽齒輪。
專利摘要一種雙馬達差速變速裝置,包含有一殼體、分別設置于殼體內(nèi)的主馬達及副馬達、一設置于殼體中且受主馬達帶動的齒輪組、以及一端延伸出殼體外的出力軸,該齒輪組具有一受該副馬達帶動的太陽齒輪、數(shù)個與太陽齒輪相嚙合的受該主馬達帶動的行星齒輪、以及與該行星齒輪相嚙合的一外齒輪,該外齒輪是固設于一輸出架上。本實用新型不但增加騎乘者的便利,更能確保馬達輸出的轉速與扭力在最佳狀態(tài),充分節(jié)約電能、增大電動車的續(xù)航能力。
文檔編號B60K23/04GK2478837SQ01200760
公開日2002年2月27日 申請日期2001年1月19日 優(yōu)先權日2001年1月19日
發(fā)明者魏益堂 申請人:伯佳能源科技股份有限公司, 魏益堂