CN107917174A - 主动式扭力分配装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动式扭力分配装置及其方法，该装置包含有：一差速器；以及一第一制动单元，其设于该差速器；其中该差速器的两端输出一第一扭力与一第二扭力，该第一制动单元调整该第一扭力或该第二扭力的输出。

Description

主动式扭力分配装置及其方法

技术领域

本发明公开了一种主动式扭力分配装置及其方法，尤指一种能够改变扭力输出，以影响车轮转速的分配装置与其方法。

背景技术

现有的轮车于转弯时，轮车的外侧车轮所走的路径大于轮车的内侧车轮所走的路径。因此轮车若行进速度超过预定速度时，恐无法顺畅与精确转弯。

为了可使轮车顺畅与精确转弯，故会使用一装置以达到前述的转弯，该装置能够转换和允许内外侧车轮以不同的速率进行旋转，从而以不同的转速来弥补距离的差异。该装置为现有的差速器。

但是现有的差速器系控两侧轮的扭力输出相同，所当轮车过弯时，常会有打滑的情况产生。所以为了降低位于内侧的车轮的转速，提升位于外侧的车轮的轮速，其仍有可以讨论的空间。

发明内容

本发明公开了一种主动式扭力分配装置，其包含有：

一差速器；以及

一第一制动单元，其设于该差速器；

其中该差速器的两端输出一第一扭力与一第二扭力，该第一制动单元调整该第一扭力或该第二扭力的输出。

本发明公开了一种主动式扭力分配装置，其包含有：

一差速器，其具有一齿轮组，该齿轮组其具有一第一输入齿轮、一第一中央齿轮、一第一输出齿轮、一第二输出齿轮、一第一输出轴、一第二输出轴与一第二输入齿轮；该第一输入齿轮啮合该第一中央齿轮，该第一中央齿轮连接该第一输入齿轮，该第一输出齿轮与该第二输出齿轮啮合该第一中央齿轮，该第一输出轴连接该第一输出齿轮，该第二输出轴连接该第二输出齿轮，该第二输入齿轮啮合该第一输入齿轮；

一第一制动单元，其耦接第二输入齿轮；

其中，该第一输出轴输出一第一扭力，该第二输出轴输出一第二扭力，该第一制动单元调整该第一扭力或该第二扭力。

本发明公开了一种主动式扭力分配方法，其步骤包含有：

检测转角；

检测两侧轮转速；

比较理论轮速与检测轮速；

若判定转向不足，则至一控制单元增加外侧轮的扭力，同时降低内侧轮的扭力；以及

若判定转向过度，则至一控制单元增加内侧轮扭力，同时降低外侧轮扭力。

附图说明

图1为本发明的一种主动式扭力分配装置的第一实施例的示意图。

图2为一差速器的第一实施例的第一实施例的示意图。

图3为差速器的第二实施例的第二实施例的示意图。

图4为本发明的主动式扭力分配装置的第二实施例的示意图。

图5为本发明的主动式扭力分配装置的第三实施例的示意图。

图6为本发明的主动式扭力分配装置装设于一车体的示意图。

图7为本发明的一种主动式扭力分配方法的流程图。

其中，附图标记：

1 差速器

11 齿轮组

110 第一输入齿轮

112 第一中央齿轮

113 第一输出齿轮

114 第二输出齿轮

115 第一输出轴

116 第二输出轴

117 第二输入齿轮

118 第三输入齿轮

120 第二中央齿轮

121 平衡齿轮

2 第一制动单元

20 第一动力源

21 第一煞车

3 第一制动单元

30 第一煞车

4 第二制动单元

40 第二煞车

5 第一制动单元

50 第一动力源

6 第二制动单元

60 第二动力源

70 车体

71 轮速检测单元

72 方向盘转角检测单元

73 控制单元

74 主动式扭力分配装置

75 车轮

S1～S15 步骤

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，所属技术领域的技术人员可由本说明书所公开的内容，轻易地了解本发明的其他优点与功效。

请配合参考图1所示，本发明公开了一种主动式扭力分配装置的第一实施例，其包含有一差速器1与一第一制动单元2。

请配合参考图2所示，差速器1的第一实施例，差速器1具有一齿轮组11。齿轮组11耦接一动力源10，以使动力源10驱动齿轮组11。该动力源10能够为一马达或一引擎。

齿轮组11具有一第一输入齿轮110、一第一中央齿轮112、一第一输出齿轮113、一第二输出齿轮114、一第一输出轴115、一第二输出轴116、一第二输入齿轮117与一第三输入齿轮118。

第一输入齿轮110耦接第一动力源10。第一中央齿轮112连接第一输入齿轮110。第一输出齿轮113与第二输出齿轮114啮合第一中央齿轮112。第一输出轴115连接第一输出齿轮113，并突出于差速器1的外部。第二输出轴116连接第二输出齿轮114，并突出于差速器1的外部。第二输入齿轮117与第三输入齿轮118啮合第一输入齿轮110。

请配合图3所示，差速器1的第二实施例，齿轮组11如上述的差速器1的第一实施例。故元件符号沿用上述的差速器1的第一实施例。

于本实施例中，齿轮组11更具有一第二中央齿轮120与一平衡齿轮121。第二中央齿轮120啮合第一输出齿轮113与第二输出齿轮114。平衡齿轮121连接第二中央齿轮120。平衡齿轮121啮合第二输入齿轮117与第三输入齿轮118。

平衡齿轮121用于平衡第二输入齿轮117与第三输入齿轮118。第二中央齿轮120用于平衡第一输出齿轮113与第二输出齿轮114。故平衡齿轮121与第二中央齿轮120使差速器1的输出更稳定。

请再配合参考图2所示，动力源10提供一动力给第一输入齿轮110，而使第一输入齿轮110带动第一中央齿轮112。第一中央齿轮112带动第一输出齿轮113与第二输出齿轮114。第一输出齿轮113带动第一输出轴115。第二输出齿轮114带动第二输出轴116。第一输出轴115的输出可视为第一扭力。第二输出轴116的输出可视为第二扭力。

第一制动单元2具有一第一动力源20与一第一煞车21。第一动力源20连接第二输入齿轮117。第一煞车21设于第二输出轴116。第一动力源20为一马达。

请配合参考图2与图1所示，第一动力源20提供一第二动力给差速器1的第二输入齿轮117。第二输入齿轮117将第二动力提供给第一输入齿轮110，以迫使第二输出齿轮114逆转，进而改变第二输出轴116的输出。因第二输出轴116连接有一轮胎。

所以改变输出的第二输出轴116系影响与其连接的轮胎的转速。举例而言，若第二输出轴116所连接的轮胎为外侧轮，则第二动力提升或降低外侧轮的转速，进而改变外侧轮的扭力，而内侧轮仍维持不变。同理，若该轮胎为内侧轮，第二动力改变内侧轮的转速，进而改变内侧轮的扭力，而外侧轮仍维持不变。

若第一动力源20所提供的第二动力，仍无法使第二输出轴116输出降低。第一煞车21提供一限制的效果，该限制效果限制第二输出轴116的输出，如煞车效果，以进一步降低第二输出轴116的输出。第一煞车21与第一动力源20能够单独或结合使用。若仅装置第一动力源20，第二输出轴116的输出被第一动力源20所降低或提升。若仅装设第一煞车21，第二输出轴116的输出被第一煞车21所降低。

请配合参考图4所示，本发明的一种主动式扭力分配装置的第二实施例，其包含有一差速器1、一第一制动单元3与一第二制动单元4。

于本实施例中，差速器1沿用上述的本发明的主动式扭力分配装置的第一实施例，故元件符号沿用第一实施例，特先陈明。

第一制动单元3具有一第一煞车30。第一制动单元3的第一煞车30设于如图2或图3所示的第二输出轴116。第二制动单元4具有一第二煞车40。第二制动单元4的第二煞车40设于如图2或图3所示的第一输出轴115。

如上述的本发明的主动式扭力分配装置的第一实施例，第一制动单元3降低第第二输出轴116的输出。第二制动单元4降低第一输出轴115的输出。举例而言，若轮车转向过度，第一制动单元3或第二制动单元4的启动时机取决于何者连接外侧轮。若第一输出轴115所连接的轮胎为外侧轮，则第二制动单元4启动，以降低第一输出轴115的输出。若第二输出轴116所连接的轮胎为外侧轮，则第一制动单元3启动，以降低第二输出轴116的输出。

请配合参考图5所示，本发明的一种主动式扭力分配装置的第三实施例，其包含有一差速器1、一第一制动单元5与一第二制动单元6。

于本实施例中，差速器1沿用上述的本发明的主动式扭力分配装置的第一实施例，故元件符号沿用第一实施例，特先陈明。

第一制动单元5具有一第一动力源50。第一制动单元5的第一动力源50设于如图2或图3所示的第二输出轴116。第二制动单元6具有一第二动力源60。第二制动单元6的第二动力源60设于如图2或图3所示的第一输出轴115。

第一制动单元5与第二制动单元6的启动时机取决于输出扭力的多寡。假设，第一制动单元5能够影响外侧轮的输出，第二制动单元6能够影响内侧轮的输出。若转向不足，第一制动单元5提升外侧轮的扭力，第二制动单元6降低内侧轮的扭力。若转向过度，第一制动单元5降低外侧轮的扭力，第二制动单元6提升内侧轮的扭力。

请配合参考图6所示，其为本发明的主动式扭力分配装置74装设于一轮车的示意图。如图所示，本发明装设于一车体70中，车体的四轮位置装置有一轮速检测单元71。车体70进一步装设有方向盘转角检测单元72与一控制单元73。控制单元73信号连接轮速检测单元71、方向盘转角检测单元72与本发明的主动式扭力分配装置74。本发明的主动式扭力分配装置74连接二车轮75。轮速检测单元71亦可为一轮胎转角检测器。控制单元73具有一车身转角检测器。

请配合参考图7所示，本发明的一种主动式扭力分配方法，其步骤包含有：

步骤S1，检测转角。如图6所示，方向盘转角检测单元72检测方向盘所转动的角度。方向盘转角检测单元72将所检测的转角信息传递给控制单元73。如前所述，方向盘转角检测单元72检测一方向盘转角。

或者，若轮速检测单元71为轮胎转角检测器，轮速检测单元71检测轮胎所转动的角度。轮速检测单元71将所检测的转角信息传递给控制单元73。如前所述，轮速检测单元71检测一轮胎转角。

或者，控制单元73具有车身转角测器，控制单元73检测车身所转动的角度，控制单元73计算出一转角信息。如前所述，控制单元73检测一车身转角。

如上所述，该转角信息能够为方向盘转角信息、轮胎转角信息或车身转角信息。

步骤S2，检测两侧轮的转速。轮速检测单元71检测车轮的轮速，并将所检测的轮速信息传递给控制单元73。

步骤S3，判断轮速介于设定范围。控制单元73依据轮速信息，以判断轮速是否介于一设定范围。若否，则至步骤S4，控制单元73不作动。该设定范围为一理论值。该理论值依据阿克曼转向几何原理(Ackermann steering geometry)计算车速与转速而得出。举例而言，若轮转速低于265rpm，车速低于20km/h，上述的制动单元不作动，即第一制动单元或第二制动单元。

若是，则至步骤S5，判断转角是否大于设定值。控制单元73依据转角信息，以判断方向盘转角、轮胎转角或车身转角是否大于一设定值。该设定值为方向盘转角、轮胎转角或车身转角大于10度。

若是，则至步骤S6，依轮速与转角计算两侧车轮的理论轮速范围。如步骤S3所述，该理论轮速范围由阿克曼转向几何原理(Ackermann steering geometry)所计算出。

步骤S7，比较理论轮速与检测轮速。举例而言，若车速低于20km/h，则理论轮速为265rpm。若车速高于20km/h，则理论轮速随之提升。

步骤S8，判断转向不足，若控制单元73判断转向不足，则至S9，控制单元73增加外侧轮的扭力，同时降低内侧轮的扭力。如上所述的图1与图5，若制动单元为动力源，其可提供一第二动力或第三动力，以提升外侧轮的扭力，并降低内侧轮的扭力。或者制动单元为煞车，则可降低内侧轮的扭力，外侧轮的扭力仍可藉由第一动力提升。

承上述的步骤S7。步骤S10，判断转向过度。若控制单元73判断方向盘转角过度，则至步骤S11，控制单元73增加内侧轮扭力，同时降低外侧轮扭力。如上所述的图1与图5，若制动单元为动力源，其可提供一第二动力或第三动力，以降低外侧轮的扭力，并提升内侧轮的扭力。或者如上述的图4，若制动单元为煞车，则可降低外侧轮的扭力，内侧轮的扭力仍可藉由第一动力提升。

承上的步骤S5，若否，则至步骤S12，两侧轮速差数是否大于设定值。控制单元73依据轮速数据判断两侧轮速差数是否大于一设定值。

若否，则至步骤S13，控制单元73不作动。

若是，则至步骤S14判定车轮打滑。此时车轮应已呈打滑状态。再至步骤S15，控制单元713增加未打滑车轮扭力，同时降低打滑车轮扭力。如上所述的图1与图5，若制动单元为动力源，其可提供一第二动力或第三动力，以降低打滑车轮扭力，并提升未打滑车轮扭力。或者如上述的图4，若制动单元为煞车，则可降低打滑车轮扭力，未打滑车轮扭力仍可藉由第一动力提升。

综合上述，若第一动力源与第二动力源为马达，第一动力源与第二动力源的动力或负载输出，本发明所呈现的效果如现有的差速器。若第一动力源与第二动力源有正、反转动力输出，反转动力输出，其依需求由第一动力源与第二动力源提供正、反转动力，即可调整两输出轴的扭力分配。

另外，第一动力源与第二动力源作动时机为随方向盘转角决定第一动力源或第二动力源输出扭力方向及大小。以及藉由车轮转速信号判断车轮打滑情况，在回馈第一动力源或第二动力源，以控制扭力输出。

再者，第一煞车与第二煞车可锁定第一输出轴或第二输出轴的动力输出，举例而言，若第一输出轴所连接为外侧轮，第二输出轴所连接为内侧轮。煞车仅设于第一输出轴，当转向过度时，煞车系锁定第一输出轴，以降低外侧轮扭力。若第一输出轴与第二输出轴皆设有煞车，前述情况变更时，煞车可依据情况锁定第一输出轴或第二输出轴，以改变外侧轮扭力。

以上所述的具体实施例，仅用于例释本发明的特点及功效，而非用于限定本发明的可实施范畴，于未脱离本发明上述的精神与技术范畴下，任何运用本发明所公开内容而完成的等效改变及修改，均仍应为下述的权利要求保护范围所涵盖。

Claims (35)

1.一种主动式扭力分配装置，其特征在于，包含有：

一差速器；以及

一第一制动单元，其设于该差速器；

其中该差速器的两端输出一第一扭力与一第二扭力，该第一制动单元调整该第一扭力或该第二扭力的输出。

2.如权利要求1所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一煞车。

3.如权利要求1所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一动力源。

4.如权利要求1所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一煞车与一第一动力源。

5.如权利要求3或4所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一动力源为一马达。

6.如权利要求1所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，还具有一第二制动单元，该第二制动单元设于该差速器。

7.如权利要求6所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二制动单元具有一第二煞车。

8.如权利要求6所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二制动单元具有一第二动力源。

9.如权利要求6所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二制动单元具有一第二煞车与一第二动力源。

10.如权利要求8或9所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二动力源为一马达。

11.如权利要求1所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该差速器具有一齿轮组，该齿轮组耦接一动力源。

12.如权利要求11所述的主动扭力分配装置，其特征在于，该动力源为一马达或一引擎。

13.如权利要求11所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该齿轮组具有一第一输入齿轮、一第一中央齿轮、一第一输出齿轮、一第二输出齿轮、一第一输出轴、一第二输出轴与一第二输入齿轮；该第一输入齿轮耦接该动力源，该第一中央齿轮连接该第一输入齿轮，该第一输出齿轮与该第二输出齿轮啮合该第一中央齿轮，该第一输出轴连接该第一输出齿轮并突出于该差速器的外部，该第二输出轴连接该第二输出齿轮，并突出于该差速器的外部，该第二输入齿轮啮合该第一输入齿轮，该第二输入齿轮耦接该第一制动单元。

14.如权利要求13所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该齿轮组还具有一第三输入齿轮，该第三输入齿轮啮合该第一输入齿轮。

15.如权利要求14所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该齿轮组还具有一第二中央齿轮与一平衡齿轮，该第二中央齿轮啮合该第一输出齿轮与该第二输出齿轮，该平衡齿轮连接该第二中央齿轮，该平衡齿轮啮合该第一输出齿轮与该第二输出齿轮，该第二中央齿轮啮合该第三输入齿轮与该第二输入齿轮。

16.一种主动式扭力分配装置，其特征在于，包含有：

一差速器，其具有一齿轮组，该齿轮组其具有一第一输入齿轮、一第一中央齿轮、一第一输出齿轮、一第二输出齿轮、一第一输出轴、一第二输出轴与一第二输入齿轮；该第一输入齿轮啮合该第一中央齿轮，该第一中央齿轮连接该第一输入齿轮，该第一输出齿轮与该第二输出齿轮啮合该第一中央齿轮，该第一输出轴连接该第一输出齿轮，该第二输出轴连接该第二输出齿轮，该第二输入齿轮啮合该第一输入齿轮；

一第一制动单元，其耦接第二输入齿轮；

其中，该第一输出轴输出一第一扭力，该第二输出轴输出一第二扭力，该第一制动单元调整该第一扭力或该第二扭力。

17.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一煞车。

18.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一动力源。

19.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一制动单元具有一第一煞车与一第一动力源。

20.如权利要求18或19所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第一动力源为一马达。

21.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，还具有一第二制动单元，该第二制动单元设于该差速器。

22.如权利要求21所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该其中第二制动单元具有一第二煞车。

23.如权利要求21或22所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二制动单元具有一第二动力源。

24.如权利要求21所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该其中第二制动单元具有一第二动力源与一第二煞车。

25.如权利要求23或24所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该第二动力源为一马达。

26.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该齿轮组耦接一动力源。

27.如权利要求26所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该动力源为一马达或一引擎。

28.如权利要求16所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该其中该齿轮组还具有一第三输入齿轮，该第三输入齿轮啮合该第一输入齿轮。

29.如权利要求28所述的主动式扭力分配装置，其特征在于，该齿轮组还具有一第二中央齿轮与一平衡齿轮，该平衡齿轮连接该第二中央齿轮，该平衡齿轮啮合该第一输出齿轮与该第二输出齿轮，该第二中央齿轮啮合该第二输入齿轮与该第三输入齿轮。

30.一种主动式扭力分配方法，其特征在于，该方法包含有如下步骤：

检测转角；

检测两侧轮转速；

比较理论轮速与检测轮速；

若判定转向不足，则至一控制单元增加外侧轮的扭力，同时降低内侧轮的扭力；以及

若判定转向过度，则至一控制单元增加内侧轮扭力，同时降低外侧轮扭力。

31.如权利要求30所述的主动式扭力分配方法，其特征在于，于该检测两轮转速的步骤与该比较理论轮速与检测轮速的步骤之间还具有判断轮转速是否介于设定范围；若是，则至一判断转角是否大于设定值；若是，则至一依轮速与方向转角计算两侧车轮的理论轮速范围。

32.如权利要求31所述的主动式扭力分配方法，其特征在于，于该判断轮转速是否介于设定范围的步骤，若否，则至一控制单元不作动。

33.如权利要求31所述的主动式扭力分配方法，其特征在于，该判断转角是否大于设定值的步骤，若否，则至一两侧轮是否大于设定值；若是，判定车轮打滑，则至一控制单元增加未打滑车轮扭力，同时降低打滑车轮扭力。

34.如权利要求33所述的主动式扭力分配方法，其特征在于，该两侧轮是否大于设定值的步骤，若否，则至一控制单元不作动。

35.如权利要求30所述的主动式扭力分配方法，其特征在于，该转角为方向盘转角、车身转角或轮胎转角。