｜ 工業基礎專欄 ｜高功率電動巴士齒輪箱設計應用

近年來，政府積極推動電動巴士相關政策，並計畫於2030年市區公車全面電動化，該策略對於解決城市空氣汙染問題，具有良好且正面的貢獻。此外，政府的電動巴士補助輔導政策，對產、學、研各界也有活化合作的引導作用。不僅可促進本土產業投資，深化國內電動巴士業的高值化發展，並期望落實電動巴士國產化目標。

就一般台灣本島的市區公車路線，推動巴士電動化並非難事，大致上可維持原來燃油車的車體結構，並在車輛底盤的配置上更換動力系統及額外加裝電力系統，而在動力系統部分，則依照車型規格選配合適的馬達以驅動巴士。然而，一旦公車行駛路線擴及到郊區或部分山區路段，車輛面臨爬坡需求時，若使用原來規格的馬達以直驅方式傳動，則其動力將不足以驅動車輛。若欲更換較大扭力的馬達，又會受到空間限制而無法裝載，同時成本也將提高。故本年度工業基礎技術計畫為解決電動巴士在嚴峻地形路段驅動力不足的問題，為巴士業者客製化設計開發一組電動巴士齒輪箱，以增加車輛輪端驅動力。雖說為客製化設計，然而在設計之初就已考慮拆裝的便利性，即該齒輪箱可作為選擇性配件，就車輛欲行駛的路段為考量，亦可組裝齒輪箱來增加輪端驅動力，亦可拆除如原來馬達直驅的方式使用。且齒輪箱殼體與馬達對接的介面皆可調整，故整體而言屬於泛用型傳動模組，不影響原車的系統配置。

本計畫以馬祖地區公車路線為目標，開發一組合適的齒輪箱與原車所用之馬達相配，其功能不僅是提高扭力以達到全路程的行駛需求，更是要設計使馬達能維持在高效率作動區間，降低能耗以增加車輛行駛里程。除此之外，為了使該齒輪箱可作為選配型的傳動模組，不僅在設計空間上必須極小化，特別是軸向距離縮小，另外在輸入軸及輸出軸也必須為同軸式設計。然而，對於需傳遞高功率、高扭力的齒輪組而言，同軸式設計並不容易。對比於一般傳統型齒輪箱而言，平行軸式配置較為普遍，原因除了考量齒輪設計強度之外，加工製造也容易許多。因此，為滿足同軸式架構的設計目標，必須應用完整的系統性計算與分析技術，經過一系列設計流程而達成。