CN103241333A - 混合动力载具离合式驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力载具离合式驱动装置，它包含：一马达；一具有阳螺纹并结合在马达主轴上的轴套；一具有阴螺纹并螺合在轴套上的滑套，其于两端具有收纳室和轴承室以及一搁架，在搁架与收纳室的境界处形成一环状段差面；一固定在滑套内的轴承；一支撑于轴承转动及滑动的入力轴；及一与入力轴通过齿轮衔接的出力轴。其中入力轴的轴部的一端具有一端面和一承载面，在马达静止时，端面和承载面分别与轴套的端面和滑套的段差面保持一间隙。本发明的有益效果为：当以马达的主轴为主动轴时，可通过入力轴向出力轴传达动力；反之，在马达停止运转而以出力轴为主动轴时，则使入力轴与马达主轴的结合解开，使出力轴可轻松高效的传递动力。

Description

混合动力载具离合式驱动装置
技术领域
本发明涉及一种混合动力驱动装置，尤指一种以入力轴为主动轴时，可向出力轴传达旋转运动，以出力轴为主动轴时，则使入力轴与其动力源脱离的驱动装置。
背景技术
混合动力车辆指的是所有使用超过一种燃料或能量来源的车辆，而驱动系统可以有一套或多套。常见的混合动力车辆有油电混合动力车(Hybrid Electric Vehicle简称HEV)及电动自行车(Motorized Bicycle/Electric Bicycle)。以电动自行车为例，它包括一人力驱动机构，向后轮传达来自踏板的人力驱动力，及一电动驱动机构，以驱动曲柄轴、前轮轴或后轮轴的马达为动力源。
然而，因为电动驱动机构和人力驱动机构经常连结的关系，因此一旦在骑乘途中因为故障或蓄电池电力耗尽时，就必须改用人力踩踏，此时除了得克服电动自行车本身的重量外，还得增加额外的踏力去克服电动驱动机构所带来的阻力，导致在踩踏时非常吃力，而失去自行车原有的便利性。
为了克服上述问题，因此有很多不同的技术方案被提出。例如，中国台湾发明专利第I296597号『电动脚踏车驱动机构』、新型专利第M345033号『电动、脚踏双用自行车之省力装置』等，是利用棘轮和棘齿的自由轮(一种离合器)原理，当以马达驱动时，不会向曲柄轴传达动力；反之，以人力驱动时，则不用带动马达。又如，中国台湾新型专利第M416565号『离合式自行车电力驱动装置及其离合式驱动器』，则是采用兼具轴承及离合器功能的单向轴承，达到人力与马达动力互不干扰的目的。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种混合动力载具离合式驱动装置，其以入力轴为主动轴时，可向出力轴传达旋转运动，以出力轴为主动轴时，则使入力轴与其动力源脱离，从而达到轻松高效的传递动力的作用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，它包含：
一马达，用以产生一动力，该动力通过一主轴输出；
一轴套，结合在该马达的主轴上，具有一端面及形成于其外周部的阳螺纹；
一滑套，具有形成于相对两端的收纳室和轴承室，该收纳室设有与该阳螺纹匹配的阴螺纹，以将该滑套螺合在该轴套上，并具有一从该收纳室和轴承室之间的内壁向内延伸的搁架，在该搁架与收纳室的境界处形成一环状的段差面；
一轴承，固定在该滑套的轴承室内；
一入力轴，包括一支撑于该轴承转动及滑动的轴部，该轴部的一端具有一沿径向向外延伸的突缘，另一端具有一入力齿轮，该突缘具有一端面和一承载面，在该马达静止时，该端面和承载面分别与该轴套的端面和该滑套的段差面保持一间隙；及
一出力轴，具有一出力齿轮与该入力齿轮衔接，以向对方传达旋转运动，使该出力轴或入力轴同转。
所述搁架是从该滑套直接加工成型，或由一套在该滑套内的内扣环所产生。
所述入力轴又包含一套在该轴部上的外扣环，该轴承的内环一端悬空，另一端顶着该外扣环。
所述滑套又包含一套在该轴承室内的内扣环，该轴承的外环一端支持在该搁架上，另一端顶着该内扣环。
所述的混合动力载具离合式驱动装置还包含一弹性元件，该弹性元件的一端支持在该入力轴的承载面上，另一端顶着该轴承的内环而呈张紧状态地与该内环和入力轴同转。
所述弹性元件为压力弹簧。
所述入力齿轮和出力齿轮为斜齿轮。
所述入力齿轮采用蜗杆，该出力齿轮使用蜗轮。
所述轴套的端面和该入力轴的端面为粗糙面。
所述的混合动力载具离合式驱动装置还包含一支撑该滑套转动及滑动的轴承，该轴承固定在该混合动力载具的车架上。
本发明的有益效果为：当以马达的主轴为主动轴时，可通过入力轴向出力轴传达动力；反之，在马达停止运转而以出力轴为主动轴时，则使入力轴与马达主轴的结合解开，使出力轴因为少了马达的负荷，而可轻松高效的传递动力。
附图说明
图1为本发明的轴向剖面图，显示马达静止时，入力轴与轴套和滑套分离的状态。
图2为本发明的轴向剖面图，显示马达运转时，入力轴与轴套和滑套接触的状态。
图3为与图1近似的实施例剖面图。
【主要元件标号说明】
10,10a…驱动装置                  20…马达
21…主轴                          30…轴套
31…阳螺纹                        32…端面
33…装配孔                        40…滑套  
41…收纳室                        42…轴承室
43…搁架                          44…段差面
45…阴螺纹                        46…内扣环   
47…轴承                          50…轴承  
51…内环                          52…外环
60…入力轴                        61…轴部
62…突缘                          63…入力齿轮
64…端面                          65…承载面
66…外扣环                        70…压力弹簧      
80…出力轴                        81…出力齿轮。
具体实施方式
图1为本发明『混合动力载具离合式驱动装置』10的轴向剖面，并以应用于电动自行车来说明本发明的技术内容。该驱动装置10主要包括有马达20、轴套30、滑套40、轴承50、入力轴60、压力弹簧70及出力轴80。其中： 
马达20，是将蓄电池(图未示)或其它能源如太阳能所供应的电能转变成动能，使自行车运动的动力来源。所述马达20产生的动能通过一主轴21输出。
轴套30，为圆柱形，具有形成于外周部的阳螺纹31以连接滑套40，及一沿轴向设置而一端封闭的装配孔33供轴套30套在马达主轴21上而随其转动。所述轴套30在装配孔33的封闭端则形成一端面32，用以驱动入力轴60，其作用留待后述，暂且表过。
滑套40，为圆筒状，一端形成有接纳轴套30用的收纳室41，另一端形成有安置轴承50用的轴承室42，并具有一介于收纳室41和轴承室42之间的搁架43，该搁架43是从滑套40的内壁沿径向向内延伸而成，而且与收纳室41的境界处形成一环状的段差面44。所述搁架43也可由一固定在滑套40内的元件，例如内扣环所产生，不受从滑套40直接加工成型的限制。又，收纳室41设有阴螺纹45，滑套40是通过阴螺纹45螺合在轴套30的阳螺纹31上而随着轴套30同转，并利用转动瞬间产生的惯性力量沿着轴套30朝马达20端移动；轴承室42在搁架43的相对端则具有一内扣环46，以将轴承50限制在轴承室42内，防止轴承50滑脱。因为滑套40在马达20运转时会发生相对运动，故在较佳的实施例中，可使滑套40支撑于一轴承47转动及滑动，以增加其惯性力量及运转稳定性。所述轴承47固定在混合动力载具的车架(图未示)上。
轴承50，固定在滑套40的轴承室42内，具有内环51和外环52，该内环51的一端悬空，另一端顶着一装在入力轴轴部61上的外扣环66；外环52的一端支持在滑套40的搁架43上，另一端顶着滑套40上的内扣环46。
入力轴60，包括一轴部61与轴承50的内环51为间隙配合，使入力轴61一方面可支撑于轴承50旋转，一方面可沿着轴承50滑动。又，入力轴60具有一从轴部61的一端沿径向向外延伸而成的突缘62，及一形成于轴部61另一端的入力齿轮63。所述突缘62的外径大于搁架43的内径，而且突缘62具有一面对轴套30的端面64，及一面向轴承50的承载面65。在马达20静止时，突缘62的端面64和承载面65分别与轴套30的端面32和滑套40的段差面44保持一定间隙。为了增加两端面32和64接触时的摩擦力，可在其表面压花使之成为有助于增加摩擦力的粗糙面，其粗糙程度为在本发明运作时使得两端面32和64接触时的摩擦力能令轴套30带动入力轴60转动。
压力弹簧70，围绕入力轴60的轴部61周围，而且弹簧70的一端支持在入力轴60的承载面65上，另一端顶着轴承50的内环51而呈张紧状态地与内环51和入力轴60同转。在本发明中，压力弹簧70为辅助作用，可在马达20静止时，确保入力轴60和滑套40完全脱离。
出力轴80，在电动自行车中，出力轴80即为曲柄轴(Crankshaft)，其支撑于自行车车架的底部托架(Bottom Bracket)的管状壳体(俗称五通管，图未示)为转动自如，并通过一出力齿轮81和入力齿轮63衔接，以向对方传达旋转运动，使入力轴60或出力轴80同转。在附图的实施例中，入力齿轮63和出力齿轮81为斜齿轮(Bevel Gear)，但入力齿轮63也可采用蜗杆，出力齿轮81则使用蜗轮。
如图2所示，当离合式驱动装置10的马达20运转时，轴套30会随主轴21同转，并带动滑套40转动；在滑套40转动的瞬间，滑套40因为惯性力量而朝马达20端移动，使轴承50同步位移。其中，滑套40移动的结果，会经由其段差面44推动入力轴60的承载面65，使入力轴60朝同一方向移动，进而促成入力轴60的端面64与轴套30的端面32接触，此时摩擦力使滑套40和轴套30产生转位差，让入力轴60和轴套30的接触更为紧密，而得以通过摩擦传动原理，从轴套30向入力轴60传达旋转运动，再通过入力齿轮63向出力齿轮81传达相同的转动，使出力轴80同转，然后通过既有的人力驱动机构驱动自行车。至于轴承50随滑套40移动的结果，则是将压力弹簧70进一步的压缩，使弹簧70蓄积弹性能。
如图1所示，当马达20静止时，因为惯性力量消失，于是滑套40反向移动，并通过轴承50推动外扣环66，使入力轴60朝离开轴套30的方向移动，让入力轴60的端面64与轴套30的端面32得以分离，同时入力轴60在弹簧70的弹性力作用下，可确保其承载面65与滑套40的段差面44保持一定间隙，避免接触。此时，若以人力驱动机构驱动出力轴80，则入力轴60将会随出力轴80空转，而不用向马达20传达旋转，使踩踏运动因为阻力(负荷)较少的关系，动力的损失也很少，而可轻快地踩踏。
外扣环66除了上述作用外，还包括：一、当马达20运转，入力轴60朝轴套30方向移动时，用以顶住轴承50的内环51，防止轴承50在负荷运转状态下可能产生的松脱位移现象。二、使入力轴60在负荷运转状态下，减少振动现象发生。
由于外扣环66是套在入力轴61的外周部，因此不易限制轴承50在负荷与非负荷(异常干涉发生)时，可能产生的松脱位移现象，套在滑套40内的内扣环46便是为了避免上述现象而设置，其可以确实固定轴承50，防止轴承50异常松脱。
又，如前所述，压力弹簧70为辅助用，因此并不是非要不可。图3为没有压力弹簧70的离合式驱动装置10a的剖面。本实施例与上述实施例的差异在于省略压力弹簧70，其余完全相同，因此与上述实施例相同的部分均以相同的符号标示，且先前对于上述实施例的说明亦适用于本实施例，不再赘述。所述压力弹簧70也可置换成其它等效的弹性元件，不受使用压力弹簧的限制。
本发明除了适用于电动自行车外，亦可实施在其它混合动力载具，不受自行车的限制。
当然，上述实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的全部事项应视为例示性，而非用以限制本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1. 一种混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，它包含：
一马达，用以产生一动力，该动力通过一主轴输出；
一轴套，结合在该马达的主轴上，具有一端面及形成于其外周部的阳螺纹；
一滑套，具有形成于相对两端的收纳室和轴承室，该收纳室设有与该阳螺纹匹配的阴螺纹，以将该滑套螺合在该轴套上，并具有一从该收纳室和轴承室之间的内壁向内延伸的搁架，在该搁架与收纳室的境界处形成一环状的段差面；
一轴承，固定在该滑套的轴承室内；
一入力轴，包括一支撑于该轴承转动及滑动的轴部，该轴部的一端具有一沿径向向外延伸的突缘，另一端具有一入力齿轮，该突缘具有一端面和一承载面，在该马达静止时，该端面和承载面分别与该轴套的端面和该滑套的段差面保持一间隙；及
一出力轴，具有一出力齿轮与该入力齿轮衔接，以向对方传达旋转运动，使该出力轴或入力轴同转。
2. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述搁架是从该滑套直接加工成型，或由一套在该滑套内的内扣环所产生。
3. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述入力轴又包含一套在该轴部上的外扣环，该轴承的内环一端悬空，另一端顶着该外扣环。
4. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述滑套又包含一套在该轴承室内的内扣环，该轴承的外环一端支持在该搁架上，另一端顶着该内扣环。
5. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，其又包含一弹性元件，该弹性元件的一端支持在该入力轴的承载面上，另一端顶着该轴承的内环而呈张紧状态地与该内环和入力轴同转。
6. 如权利要求5所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述弹性元件为压力弹簧。
7. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述入力齿轮和出力齿轮为斜齿轮。
8. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述入力齿轮采用蜗杆，该出力齿轮使用蜗轮。
9. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，所述轴套的端面和该入力轴的端面为粗糙面。
10. 如权利要求1所述的混合动力载具离合式驱动装置，其特征在于，其又包含一支撑该滑套转动及滑动的轴承，该轴承固定在该混合动力载具的车架上。
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