用於摩託車的混合動力裝置的製作方法

2023-06-05 01:44:16

專利名稱：用於摩託車的混合動力裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於摩託車的包含發動機和電機的混合動力裝置，特別適用 於踏板式摩託車。
背景技術：
摩託車是一種佔地小、路面適應性強、靈活方便的交通工具，但其噪聲大、在起動 或加速時汙染排放大，成為其嚴重的弊端。而電動車噪聲低，無當地汙染，在短途交通中對 摩託車形成有力的挑戰，但其單次行程距離有限，充電時間較長。如果在摩託車上加裝電機 和高電量蓄電池，可在一定距離內只採用電機驅動，這段時間噪聲可以很低，當電量耗到一 定程度後，可採用發動機驅動，並在車上利用電機對電池適量充電；在摩託車啟動或加速時 由電機提供輔助動力，避免象常規摩託車那樣在啟動或加速時需加濃混合氣而產生過量汙 染排放；另外可利用電機進行再生制動發電，可節省能源。因此混合動力摩託車會具有一定 市場空間。但迄今為止，沒有此類產品的出現。
發明內容本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種用於摩託車的混合 動力裝置，該裝置安裝在摩託車上，在蓄電池電量充足的情況下，可由電機單獨驅動摩託 車；在較低車速下，也可由電機單獨驅動摩託車；當電量消耗到一定程度時，啟動發動機， 由發動機驅動摩託車，並對蓄電池充電；當需要加速和上坡時，可由發動機和電機一起驅動 摩託車；在制動或下坡減速時，電機可進行再生制動，回收摩託車動能。本實用新型目的實現由以下技術方案完成一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於該裝置包括內燃發動機、單向自動 離合機構、無級變速傳動器、驅動軸、減速器、驅動輪、電機一及蓄電池，其中無級變速傳動 器主要由主動皮帶輪、皮帶和從動皮帶輪組成，所述單向自動離合機構包含主動件和從動 件，主動皮帶輪與內燃發動機間設有單向自動離合機構，所述單向自動離合機構的主動件 與內燃發動機的輸出軸相連，所述單向自動離合機構的從動件與主動皮帶輪的固定盤相 連，所述電機一的轉子或者連接在無級變速傳動器的主動皮帶輪的固定盤上、或者連接減 速器驅動軸、或者連接驅動輪的車軸，所述電機一連接蓄電池。所述內燃發動機連接有電機二。所述的單向自動離合機構為離心式離合器。電機一的轉子連接在減速器的驅動軸上，在減速器驅動軸與從動皮帶輪的固定盤 之間設置超越離合器，所述超越離合器的主動件與所述從動皮帶輪的固定盤相連接，所述 超越離合器的從動件與減速器驅動軸相連接。電機一的轉子連接在驅動輪的車軸上，電機一的轉子前面設置超越離合器，所述 超越離合器的主動件與所述減速器的輸出軸相連接，所述超越離合器的從動件與電機一的 轉子相連接。
3[0010]本實用新型的優點是，是通過電機的輔助，可使發動機長期工作在其效率最高，汙 染排放最小的工作區間，減少了環境汙染；電機一和發動機可單獨工作，也可並聯混合工 作；當電機一單獨工作，可減少噪聲，節省燃油和二氧化碳排放；當發動機單獨工作，可在 運行中給蓄電池充電，彌補了電動車的不足；當電機一和發動機並聯混合工作時，顯著地提 高了摩託車的動力性能；再生制動功能既可節約能源，也可提高制動器的使用壽命。
圖1是本混合動力裝置實施方式1的結構示意圖；圖2是本混合動力裝置實施方式2的結構示意圖；圖3是本混合動力裝置實施方式3的結構示意圖；圖4是本混合動力裝置實施方式4的結構示意圖；圖5是本混合動力裝置的動力控制示意圖。具休實施方式
以下結合附圖通過實施例對本實用新型特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明， 以便於同行業技術人員的理解如圖1-4中，標號1-36分別為內燃發動機1、曲軸2、中心盤3、彈簧4、離心蹄塊 5、主動皮帶輪固定盤6、主動皮帶輪7、主動皮帶輪移動盤8、離心滾柱9、定子10、轉子11、 軸承12、固定外殼13、電機一 14、皮帶15、軸承16、箱體17、從動皮帶輪固定盤18、從動皮 帶輪19、從動皮帶輪移動盤20、彈簧21、驅動軸22、皮帶無級變速器23、離心式離合器24、 車軸25、減速器26、驅動輪27、電機二 28、定子29、轉子30、軸承31、超越離合器32、外座圈 33、滾柱34、內座圈35、軸承36。其中，中心盤3為離心式離合器24的主動件，主動皮帶輪 固定盤6為離心式離合器24的從動件。實施例一如圖1所示，本實施例主要由內燃發動機1、曲軸2、離心式離合器24、主動皮帶輪 7、皮帶15、從動皮帶輪19、驅動軸22、減速器26、車軸25、後驅動輪27、電機一 14、電機二 28構成。曲軸2是內燃發動機1的動力輸出軸，併兼作離心式離合器24的主動軸；離心式 離合器24的輸出端與主動皮帶輪7聯接在一起；驅動軸22是從動皮帶輪19的輸出軸，也 是減速器26的輸入軸；車軸25是減速器26的輸出軸，並與後驅動輪27固定聯接在一起。離心式離合器24主要由中心盤3、彈簧4、離心蹄塊5、主動皮帶輪固定盤6等構 成。中心盤3固定連接在曲軸2上；彈簧4安裝在中心盤3上；離心蹄塊5的一端鉸接在中 心盤3上，其另一端由彈簧4拉向中心盤3 ；主動皮帶輪固定盤6兼作離心式離合器24的 外罩。主動皮帶輪7、皮帶15、從動皮帶輪19及離心滾柱9、彈簧21構成皮帶無級變速器 23。主動皮帶輪7由固定盤6和移動盤8組成；移動盤8可在離心滾柱9離心力的推壓下 向固定盤6移動。從動皮帶輪19由固定盤18和移動盤20組成；彈簧21將移動盤20壓向 固定盤18 ；固定盤18固定連接在驅動軸22上。電機一 14由轉子11、定子10、電機外殼13、軸承12等構成。電機外殼13和定子 10為一體，並與曲軸箱固聯在一起。轉子11的輸出軸與主動皮帶輪固定盤6固定連接在一 起。電機二 28由轉子30、定子29等構成 轉子30固定連接在曲軸2上，定子29及外殼連接在曲軸箱上。本實施例可允許車子有多種動力工作模式，它們分別是發動機動力模式、電動動 力模式、並聯混合動力模式、再生制動工作模式。當工作在發動機動力模式時，發動機1由人工或電啟動方式啟動。如果電機二 28 既可工作於發電狀態，也可工作於電動狀態，並能輸出足夠的轉矩，則電機二 28可作為發 動機1的啟動電動機，否則需另設啟動電動機和傳動機構。發動機1啟動後，當曲軸2達到 一定轉速時，離心蹄塊5在離心力的作用下，與主動皮帶輪固定盤6結合，將發動機的動力 傳給皮帶無級變速器23，並經驅動軸22、減速器26、車軸25傳給後驅動輪27。發動機1啟 動完成後，其部分動力可經過電機二 28和電機一 14轉化為電能給蓄電池充電，此時電機二 28和電機一 14工作在發電狀態下，作為發電機來使用。當工作在電動動力模式時，發動機1不工作，蓄電池的電能驅動電機一 14的轉子 11旋轉，並按需求輸出一定的轉矩，它直接帶動主動皮帶輪固定盤6旋轉。這樣電機一 14 的動力傳給了皮帶無級變速器23，並經驅動軸22、減速器26、車軸25傳給後驅動輪27。由 於有離心式離合器24的隔離，電機一 14的動力不會傳向發動機1。此時電機一 14工作在 電動狀態，而電機二 28不工作。當工作在並聯混合動力模式時，發動機1和電機一 14都輸出動力，同時都帶動主 動皮帶輪固定盤6旋轉。它們總的動力由皮帶無級變速器23，並經驅動軸22、減速器26、車 軸25傳給後驅動輪27。此時電機一 14工作在電動狀態；而電機二 28可工作在發電狀態， 作為發電機來使用。當車子需要減速或制動時，可工作在再生制動工作模式。這時發動機1和電機一 14都不輸出動力，電機一 14工作在發電狀態，作為發電機來使用。車子的動能通過後驅動 輪27、車軸25、減速器26、驅動軸22和皮帶無級變速器23傳給電機一 14的轉子11，並將 其轉化為電能給蓄電池充電。這樣在車子制動時，可將其部分動能回收利用。此時電機二 28也可工作在發電狀態，以回收發動機活塞和曲軸等的動能。本實施例中，皮帶無級變速器23在電機一 14的下遊，可對電機一 14起過載保護 作用，同時可降低對電機一 14的最大轉矩要求，但它也會降低電機一 14的動力傳遞效率和 增加皮帶15的負荷。實施例二如圖2所示，本實施例構造與實施例一類似，區別僅在於電機一 14的轉子11連接 在減速器輸入驅動軸22上。本實施例同樣可實現四種工作模式，即發動機動力模式、電動 動力模式、並聯混合動力模式、再生制動工作模式。由於電機一 14的動力不通過皮帶無級 變速器23傳輸，所以其輸出效率比在實施方式1中要高些；在並聯混合動力模式時，皮帶的 負荷也會小些，有利於提高皮帶的壽命。唯一不足是在電動動力模式時，皮帶無級變速器23 會空轉，不過這種效率損耗不會很大。實施例三如圖3所示，本實施例相比於實施例二更加優越的是，在驅動軸22與從動皮帶輪 固定盤18之間設置了一個超越離合器32。此超越離合器為滾柱式超越離合器，由外座圈 33、滾柱34、內座圈35等組成。外座圈33連接在驅動軸22上，內座圈35與從動皮帶輪固 定盤18連接在一起。當電機一 14單獨輸出動力時，轉子11可以單獨驅動車子運行，此時超越離合器32內部不會發生自鎖，即工作在超越狀態，因此動力不會傳遞到皮帶無級變速 器23上，避免了其空轉。當發動機1單獨輸出動力時，內座圈35的初始轉速會大於外座 圈33的轉速，使超越離合器32內部發生自鎖使其成為一個整體，使來自發動機的動力通過 超越離合器32帶動驅動軸22旋轉，驅動車子運行。當電機一 14和發動機1同時工作時， 同樣內座圈35的轉速會自適應地大於外座圈33的轉速，使滾柱34將內座圈35和外座圈 33自鎖在一起，實現兩種動力的聯合傳動。由於電機一 14的轉子11直接與驅動軸22相 聯，因此電機一 14也可實現再生制動發電功能。本實施例同樣可實現四種工作模式，即發動機動力模式、電動動力模式、並聯混合 動力模式、再生制動工作模式，其既具有實施例二的優點，同時避免了實施例二中皮帶無級 變速器23的空轉。實施例四如圖4所示，電機一 14的轉子11直接連接在驅動車輪的車軸25上。為了避免當 電機一 14單獨輸出動力時，也會反向傳動減速器26、驅動軸22和皮帶無級變速器23，造成 功率損耗，在其前面設置了超越離合器32，工作原理如同實施例三。因此本實施例同樣可實 現四種工作模式，即發動機動力模式、電動動力模式、並聯混合動力模式、再生制動工作模 式。由於電機一 14的轉子11處在整個傳動系統的末尾，直接驅動車輪，因此電機一 14的 動力效率最高，但其輸出轉矩也需比較大。以上四種實施例中，電機一 14和電機二 28可以是直流有刷電機、直流無刷電機或 交流電機；離心式離合器24也可由超越離合器代替。當為超越離合器時，車子必須先以電 動方式運行，然後在電機一 14和電機二 28的同時驅動下，使發動機正常啟動。實施例三中 的超越離合器32和電機一 14也可安置在驅動軸22上，形式與實施例四類似。綜上所述，本實用新型在發動機輸出軸與皮帶無級變速器之間設置離心式離合 器，電機一處在上述離心式離合器的下遊某一位置，即它的轉子可以連接在皮帶無級變速 器的主動皮帶輪的固定盤上，也可以連接在減速器輸入驅動軸上，也可以連接在驅動車輪 的車軸上；在發動機輸出軸(即曲軸2)的另一端連接另一電機二 ；電機一既可作為電動機 使用，也可作為發電機使用；電機二主要起發電機的作用，在發動機啟動時，也可作為電動 機使用。上述的結構安排，可使本實用新型具有多種工作模式，即發動機動力模式、電動動 力模式、並聯混合動力模式、再生制動工作模式。在發動機動力模式時，只有發動機輸出動 力，通過傳動系統，驅動摩託車運行，此時電機一和電機二可以作為發電機使用，給蓄電池 充電。在電動動力模式時，發動機不工作，由電機一輸出動力，通過傳動系統，驅動摩託車運 行。在並聯混合動力模式下，發動機和電機一同時輸出動力，通過傳動系統，驅動摩託車運 行，此時電機二可以作為發電機使用，給蓄電池充電。在車子在制動減速或下坡減速時，可 工作在再生制動模式，車子的動能由車輪通過傳動系統，帶動電機一的轉子正向轉動，此時 電機一可作為發電機使用，進行發電，以回收動能。以上工作方式，可以人工選擇，也可根據實際情況自動切換。如當蓄電池電量充足 時，可在電動動力模式下工作較長時間；在採用發動機動力模式前，可短暫地使用電動動力 模式和並聯混合動力模式，這將使發動機的啟動更容易和減少啟動時的汙染排放；在摩託 車加速時，可選擇並聯混合動力模式；在摩託車需要減速或制動時，可選擇再生制動工作模
6式。通過良好的選擇和切換，在電機的輔助下，可使發動機始終工作在其效率最高，汙染排 放較小的工作區間。如果蓄電池也能從外部充電，則在短程情況下，可象電動車一樣工作， 減少燃油消耗和噪聲。 要實現上述多種工作模式及相互間的靈活切換，以及實時調速，需要有控制器對 發動機，電機一和電機二的工作狀態進行實時控制，同時需要多種傳感器對駕駛者的意圖 及摩託車各部件的工作狀態進行感知。控制示意圖如圖5所示，通過油門把位置傳感器和 制動把位置傳感器可感知駕駛者的速度要求，通過發動機轉速傳感器及電池電壓傳感器可 了解部件的當前狀況，車速傳感器對實際車速進行實時反饋。控制策略就是根據駕駛者的 速度要求及各部件的當前狀況，採用最優原則選擇發動機、電機一和電機二的工作方式和 進行實時調節，實現所需的速度及良好的效率和較低的汙染排放。
權利要求一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於該裝置包括內燃發動機、單向自動離合機構、無級變速傳動器、驅動軸、減速器、驅動輪、電機一及蓄電池，其中無級變速傳動器主要由主動皮帶輪、皮帶和從動皮帶輪組成，主動皮帶輪與內燃發動機間設有單向自動離合機構，所述單向自動離合機構包括主動件和從動件，所述單向自動離合機構的主動件與內燃發動機的輸出軸相連，所述單向自動離合機構的從動件與主動皮帶輪的固定盤相連，所述電機一的轉子或者連接在無級變速傳動器的主動皮帶輪的固定盤上、或者連接減速器驅動軸、或者連接驅動輪的車軸，所述電機一連接蓄電池。
2.根據權利要求1所述的一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於所述內燃發動 機連接有電機二。
3.根據權利要求1所述的一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於所述的單向自 動離合機構為離心式離合器。
4.根據權利要求1所述的一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於，電機一的轉 子連接在減速器的驅動軸上，在減速器驅動軸與從動皮帶輪的固定盤之間設置超越離合 器，所述超越離合器的主動件與所述從動皮帶輪的固定盤相連接，所述超越離合器的從動 件與減速器驅動軸相連接。
5.根據權利要求1所述的一種用於摩託車的混合動力裝置，其特徵在於電機一的轉子 連接在驅動輪的車軸上，電機一的轉子前面設置超越離合器，所述超越離合器的主動件與 所述減速器的輸出軸相連接，所述超越離合器的從動件與電機一的轉子相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用於摩託車的包含發動機和電機的混合動力裝置，該裝置包括內燃發動機、單向自動離合機構、無級變速傳動器、驅動軸、減速器、驅動輪、電機及蓄電池，無級變速傳動器的主動皮帶輪與內燃發動機間設有單向自動離合機構，單向自動離合機構的主動件與內燃發動機的輸出軸相連，單向自動離合機構的從動件與主動皮帶輪的固定盤相連，電機的轉子或者連接在無級變速傳動器的主動皮帶輪的固定盤上、或者連接減速器驅動軸、或者連接驅動輪的車軸，該裝置安裝在摩託車上，在蓄電池電量充足的情況下，或是在較低車速下，可由電機單獨驅動摩託車；當電量消耗到一定程度時，由發動機驅動摩託車，並對蓄電池充電；當需要加速和上坡時，可由發動機和電機一起驅動摩託車；在制動或下坡減速時，電機可進行再生制動，回收摩託車動能。
文檔編號B62M23/02GK201580525SQ20092030989
公開日2010年9月15日 申請日期2009年9月8日 優先權日2009年9月8日
發明者安傑斯高格裡斯, 汪國雲 申請人:尼波尼亞貿易(上海)有限公司