TW201339016A

TW201339016A - 電動車行星齒輪變速箱

Info

Publication number: TW201339016A
Application number: TW101110655A
Authority: TW
Inventors: guo-yong Ke; long-chang Xie; Xiu-Chen Tang
Original assignee: Li Yuan Transmission Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-01
Also published as: TWI454393B

Abstract

本發明係為一種電動車行星齒輪變速箱，其包括：一殼體、一齒輪傳動機構、一離合器組、一第一摩擦環、一第二摩擦環、一換檔機構及一單向離合器。該換檔機構係具有一換檔撥叉、一同步環、一同步齒輪、一卡制元件及複數減震彈簧；該同步齒輪係具有複數凸緣部，該卡制元件係具有複數卡制凸緣部，該卡制元件係套設於該同步齒輪內，且各凸緣部係與各卡制凸緣部錯開，而複數減震彈簧係設於該凸緣部與該卡制凸緣部之間；故，本發明具有降低換檔之衝擊及噪音之優點及功效。

Description

電動車行星齒輪變速箱

本發明係有關一種電動車行星齒輪變速箱，特別是指一種具有減震彈簧之電動車行星齒輪變速箱，其具有降低換檔之衝擊及噪音之優點及功效。

如第十一圖所示，其係為一般電動車行星齒輪變速箱之換檔機構與太陽齒輪之結構關係示意圖；由第十一圖中可知，一般換檔機構之同步環942中係卡制於一同步齒輪943，該同步齒輪943再卡制於一太陽齒輪923。

但該同步齒輪943係為單一元件，並無彈簧之緩衝設計，在換檔時容易因轉速的變化，而使得齒輪卡制(換檔)瞬間受到衝擊及產生噪音。

因此，有必要研發新產品，以解決上述缺點及問題。

本發明之目的在於提供一種電動車行星齒輪變速箱，其具有降低換檔之衝擊及噪音之優點及功效，用以解決習知技術齒輪卡制(換檔)瞬間會受到衝擊及產生噪音。等問題。

本發明解決上述問題之技術手段係提供一種電動車行星齒輪變速箱，其包括：一殼體；一齒輪傳動機構，其係設於該殼體中，並具有一輸入軸、一輸出軸、一太陽齒輪、一行星架及一齒輪傳動組；該輸入軸及該輸出軸係樞設於該殼體上，並連接該齒輪傳動組；該太陽齒輪係具有一太陽齒部及一太陽外齒部，該太陽齒輪之太陽齒部及該行星架係設於該齒輪傳動組中；又，該輸出軸係具有一差速器；一離合器組，其係具有一第一離合器及一第二離合器；該第一離合器係固定於該殼體上，而該第二離合器係固定於該行星架上；一第一摩擦環，其係設於該第一離合器上；一第二摩擦環，其係設於該第二離合器上；其特徵在於：一換檔機構，其係具有一換檔撥叉、一同步環、一同步齒輪、一卡制元件、複數減震彈簧、一對固定環部及一換檔驅動馬達；該同步環係可轉動的設於該換檔撥叉上，且具有一同步環內齒部；該同步齒輪係具有一外齒部、一內表面、複數設於該內表面上之凸緣部及一貫穿該同步齒輪之環形空間，該外齒部係卡制該同步環內齒部，且該同步環係可於該同步齒輪之外齒部上作一預定範圍之軸向移動；該卡制元件係具有一外表面、一內齒部及複數設於該外表面上之卡制凸緣部，該卡制元件係套設於該同步齒輪之環形空間，且各卡制凸緣部係與該內表面接觸，並與各凸緣部錯開，而該內齒部係與該太陽齒輪之太陽外齒部卡制；複數減震彈簧係設於該凸緣部與該卡制凸緣部之間；該對固定環部係固定於該同步齒輪之軸向兩側，用以將該卡制元件及該減震彈簧限制於該環形空間中；而該換檔驅動部係用以驅動該換檔撥叉，進而使該換檔撥叉可帶動該同步環於該同步齒輪上軸向移動至一第一位置、一第二位置及一第三位置；當該同步環位於該第二位置時，該同步環係與該第二離合器連接，當該同步環位於該第三位置時，該同步環係與該第一離合器連接；一單向離合器，其係設於該殼體上，並具有一鎖固狀態及一脫離狀態；該單向離合器係連接該太陽齒輪。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

如第一至第七圖所示，本發明係為一種電動車行星齒輪變速箱，其包括：一殼體10、一齒輪傳動機構20、一離合器組30、一第一摩擦環33、一第二摩擦環34、一換檔機構40及一單向離合器50。

關於該齒輪傳動機構20，其係設於該殼體10中，並具有一輸入軸21、一輸出軸22、一太陽齒輪23、一行星架24及一齒輪傳動組25；該輸入軸21及該輸出軸22係樞設於該殼體10上，並連接該齒輪傳動組25；該太陽齒輪23係具有一太陽齒部231及一太陽外齒部232，該太陽齒輪23之太陽齒部231及該行星架24係設於該齒輪傳動組25中；又，該輸出軸22係設有一差速器221。

該離合器組30係具有一第一離合器31及一第二離合器32；該第一離合器31係固定於該殼體10上，而該第二離合器32係固定於該行星架24上。

該第一摩擦環33係設於該第一離合器31上；該第二摩擦環34係設於該第二離合器32上。

其特徵在於：該換檔機構40係具有一換檔撥叉41、一同步環42、一同步齒輪43、一卡制元件44、複數減震彈簧45、一對固定環部46及一換檔驅動馬達47；該同步環42係可轉動的設於該換檔撥叉41上，且具有一同步環內齒部421；該同步齒輪43係具有一外齒部431、一內表面432、複數設於該內表面432上之凸緣部433及一貫穿該同步齒輪43之環形空間434，該外齒部431係卡制該同步環內齒部421，且該同步環42係可於該同步齒輪43之外齒部431上作一預定範圍之軸向移動；該卡制元件44係具有一外表面441、一內齒部442及複數設於該外表面441上之卡制凸緣部443，該卡制元件44係套設於該同步齒輪43之環形空間434，且各卡制凸緣部443係與該內表面432接觸，並與各凸緣部433錯開，而該內齒部442係與該太陽齒輪23之太陽外齒部232卡制；複數減震彈簧45係設於該凸緣部433與該卡制凸緣部443之間；該對固定環部46係固定於該同步齒輪43之軸向兩側，用以將該卡制元件44及該減震彈簧45限制於該環形空間434中；而該換檔驅動馬達47係用以驅動該換檔撥叉41，進而使該換檔撥叉41可帶動該同步環42於該同步齒輪43上軸向移動至一第一位置P1、一第二位置P2及一第三位置P3；當該同步環42位於該第二位置P2時，該同步環42係與該第二離合器32連接，當該同步環42位於該第三位置P3時，該同步環42係與該第一離合器31連接。

而該單向離合器50係設於該殼體10上，並具有一鎖固狀態及一脫離狀態；該單向離合器50係連接該太陽齒輪23。

關於複數減震彈簧45，其主要目的是在於降低換檔(該第一位置P1、該第二位置P2及該第三位置P3)時之衝擊與噪音；當該同步環42位於該第一位置P1時，係為一檔(前進檔，驅動該輸入軸21之馬達正轉)；當該同步環42位於該第二位置P2時，係為二檔(前進檔，驅動該輸入軸21之馬達正轉)；而當該同步環42位於該第三位置P3時，係為倒檔(驅動該輸入軸21之馬達反轉)。

如第二A、第二B、第四及第六圖所示，該換檔驅動馬達47係具有一驅動馬達471、一馬達軸芯472及一螺桿473；該換檔撥叉41係具有螺孔411及一滑動孔412；而該殼體10又具有一滑動桿11及一轉接座12；該驅動馬達471係固定於該殼體10之轉接座12上；該驅動馬達471係用以驅動該馬達軸芯472轉動；該螺桿473係具有一連接端473A及一螺紋部473B，該連接端473A係連接該馬達軸芯472，該螺紋部473B係螺設於該換檔撥叉41之螺孔411；而該換檔撥叉41之滑動孔412係可滑動的設於該滑動桿11上。

藉此，當該驅動馬達471驅動該馬達軸芯472轉動後，係會連動該螺桿473轉動，帶動該換檔撥叉41於該螺桿473及該滑動桿11上作一軸向移動，進而使該換檔撥叉41帶動該同步環42移動至該第一位置P1、該第二位置P2及該第三位置P3。

更詳細的說，如第五及第七圖所示，本發明在設計上，該輸入軸21係具有一輸入端211及一連動齒輪部212，該輸入端211係用以連接一驅動馬達80；該輸出軸22又具有一輸出連動齒輪部222；該行星架24係具有複數樞接部241及一行星架齒部242；該齒輪傳動組25係具有一第一齒輪251、複數行星齒輪252及一第一第二齒輪253；該第一齒輪251係具有一第一外齒部251A、一第一內齒部251B及一第一樞接部251C；該第二齒輪253係具有一第二外齒部253A及一第二內齒部253B。

該第一離合器31係具有一第一離合外齒部311及一第一離合內齒部312；該第二離合器32係具有一第二離合外齒部321及一第二離合內齒部322。

該輸入軸21之連動齒輪部212係囓合該第一齒輪251之第一外齒部251A。

該行星齒輪252係樞接於該行星架24之樞接部241上，並囓合該第一齒輪251之第一內齒部251B及該太陽齒輪23之太陽齒部231。

該行星架24係樞設於該第一齒輪251之第一樞接部251C上，且該行星架齒部242係卡制該第二齒輪253之第二內齒部253B。

該第二齒輪253之第二外齒部253A係囓合該輸出軸22之輸出連動齒輪部222。

該行星架24上之行星架齒部242係卡制該第二離合器32之第二離合內齒部322。

關於本發明之實施例，該輸入軸21之連動齒輪部212為15齒、該第一齒輪251之第一外齒部251A為57齒、該第一齒輪251之第一內齒部251B為45齒、該行星齒輪252為10齒、該太陽齒輪23之太陽齒部231為24齒、該第二齒輪253之第二外齒部253A為26齒、該輸出軸22之輸出連動齒輪部222為61齒。

如第八A、第八B及第八C圖所示，此為一檔狀態之實施例；當該驅動馬達80正轉，該換檔撥叉41帶動該同步環42於該第一位置P1時，該單向離合器50係為鎖固狀態，使該太陽齒輪23鎖死不動。當正轉動力(如第八B圖中之第一方向A1)由該輸入軸21經該第一齒輪251傳遞至該行星齒輪252後，由於該太陽齒輪23固定不動，該行星齒輪252係會沿該太陽齒輪23之太陽齒部231轉動，進而帶動該行星架24轉動，使該第二齒輪253帶動該輸出軸22轉動。

該齒輪傳動組25之輪系方程式為：24ω_SG+45ω_RG=69ω_Arm；

ω_SG為太陽齒輪23之角速度

ω_RG為第一齒輪251之角速度

ω_Arm為行星架24之角速度

而在一檔狀態時，該太陽齒輪23固定不動，ω_SG=0，故，該齒輪傳動組25之減速比gr==1.5；因此，在一檔狀態時，本發明之電動車行星齒輪變速箱之減速比為1.5×()×()=13.37。

如第九A、第九B及第九C圖所示，此為二檔狀態之實施例；當該換檔撥叉41帶動該同步環42於該第二位置P2時，該單向離合器50係為脫離狀態，而該同步環42之同步環內齒部421係同時囓合該同步齒輪43之外齒部431及該第一離合器外齒部311。當正轉動力(如第九B圖中之第一方向A1)由該輸入軸21經該第一齒輪251傳遞至該行星齒輪252後，該太陽齒輪23及該行星架24也隨之轉動，進而使該第二齒輪253帶動該輸出軸22轉動。

該齒輪傳動組25之輪系方程式為：24ω_SG+45ω_RG=69ω_Arm；

而在二檔狀態時，該齒輪傳動組25之減速比gr==1；因此，在二檔狀態時，本發明之電動車行星齒輪變速箱之減速比為1×()×()=8.92。

如第十A、第十B及第十C圖所示，此為倒檔狀態之實施例；當該換檔撥叉41帶動該同步環42於該第二位置P2時，該單向離合器50係為脫離狀態，該同步環42之同步環內齒部421係同時囓合該同步齒輪43之外齒部431及該第二離合器外齒部321，進而被該第二離合器32限制而無法轉動，使得該太陽齒輪23也固定不動。當反轉動力(如第十B圖中之第二方向A2)由該輸入軸21經該第一齒輪251傳遞至該行星齒輪252後，由於該太陽齒輪23固定不動，該行星齒輪252係會沿該太陽齒輪23之太陽齒部231轉動，進而帶動該行星架24轉動，使該第二齒輪253帶動該輸出軸22轉動(關於倒檔狀態之輪系方程式，係與一檔之輪系方程式相同，僅輸入與輸出之迴轉方向不同)。

該齒輪傳動組25之輪系方程式為：24ω_SG+45ω_RG=69ω_Arm；

而在倒檔狀態時，該太陽齒輪23固定不動，ω_SG=0，故，該齒輪傳動組25之減速比gr==1.5；因此，在倒檔狀態時，本發明之電動車行星齒輪變速箱之減速比為1.5×()×()=13.37。

本發明之特色在於換檔時之緩衝：

當一檔換至二檔時，該太陽齒輪23係由靜止狀態瞬間帶動該卡制元件44轉動，進而連動該同步齒輪43；在該卡制元件44被帶動後，該卡制凸緣部443係會壓縮該減震彈簧45，再連動該同步齒輪43，進而達到緩衝之效果(第八C及第九C圖所示，由一檔換至二檔後，該卡制凸緣部部443由一第一預定位置P11移動至一第二預定位置P12，進而壓縮該減震彈簧45，達到元件間之緩衝)。

當換至倒檔時，瞬間該太陽齒輪23係會帶動該卡制元件44轉動，進而連動該同步齒輪43；在該卡制元件44被帶動後，該卡制凸緣部443係會壓縮該減震彈簧45，再連動該同步齒輪43，進而達到緩衝之效果(第八C及第十C圖所示，該卡制凸部443由該第一預定位置P11移動至一第三預定位置P13，進而壓縮該減震彈簧45，達到元件間之緩衝)。

由以上說明可知，本發明將傳統永久同步嚙合變速結構之同步齒輪內加入卡制元件44及該減震彈簧45，進而有效降低換檔時所造成的齒輪嚙合瞬間衝擊及噪音。

綜上所述，本發明之優點及功效可歸納為：

降低換檔之衝擊及噪音。一般電動車行星齒輪變速箱在換檔時容易因轉速的變化，而使得齒輪囓合瞬間受到衝擊及產生噪音；而本發明利用該同步齒輪43與該卡制元件44間之減震彈簧45設計，即可在換檔時達到緩衝之效果，進而有效降低換檔時所造成的齒輪嚙合瞬間衝擊及噪音。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出發明專利申請。

10．．．殼體

11．．．滑動桿

12．．．轉接座

20．．．齒輪傳動機構

21．．．輸入軸

211．．．輸入端

212．．．連動齒輪部

22．．．輸出軸

221．．．差速器

222．．．輸出齒輪部

23．．．太陽齒輪

231．．．太陽齒部

232．．．太陽外齒部

24．．．行星架

241．．．樞接部

242．．．行星架齒部

25．．．齒輪傳動組

251．．．第一齒輪

251A．．．外齒部

251B．．．第一內齒部

251C．．．第一樞接部

252．．．行星齒輪

253．．．第二齒輪

253A．．．第二外齒部

253B．．．第二內齒部

30．．．離合器組

31．．．第一離合器

311．．．第一離合外齒部

312．．．第一離合內齒部

32．．．第二離合器

321．．．第二離合外齒部

322．．．第二離合內齒部

33．．．第一摩擦環

34．．．第二摩擦環

40．．．換檔機構

41．．．換檔撥叉

411．．．螺孔

412．．．滑動孔

42．．．同步環

421．．．同步環內齒部

43．．．同步齒輪

431．．．外齒部

432．．．內表面

433．．．凸緣部

434．．．環形空間

44．．．卡制元件

441．．．外表面

442．．．內齒部

443．．．卡制凸緣部

45．．．減震彈簧

46．．．固定環部

47．．．換檔驅動部

471．．．驅動馬達

472．．．馬達軸芯

473．．．螺桿

473A．．．連接端

473B．．．螺紋部

50．．．單向離合器

P1．．．第一位置

P2．．．第二位置

P3．．．第三位置

A1．．．第一方向

A2．．．第二方向

P11．．．第一預定位置

P12．．．第二預定位置

P13．．．第三預定位置

第一圖係本發明之電動車行星齒輪變速箱之外觀示意圖

第二A圖係本發明之電動車行星齒輪變速箱之示意圖

第二B圖係本發明之換檔驅動馬達之連動關係示意圖

第三圖係本發明之齒輪傳動機構之分解示意圖

第四圖係本發明之換檔機構之分解示意圖

第五圖係本發明之剖視示意圖

第六圖係本發明之齒輪傳動機構與換檔機構之連動關係示意圖

第七圖係本發明之連動關係示意圖

第八A圖係本發明於一檔位置之剖視示意圖

第八B圖係本發明於一檔位置之連動關係示意圖

第八C圖係本發明於一檔位置之減震彈簧狀態示意圖

第九A圖係本發明於二檔位置之剖視示意圖

第九B圖係本發明於二檔位置之連動關係示意圖

第九C圖係本發明於二檔位置之減震彈簧狀態示意圖

第十A圖係本發明於倒檔位置之剖視示意圖

第十B圖係本發明於倒檔位置之連動關係示意圖

第十C圖係本發明於倒檔位置之減震彈簧狀態示意圖

第十一圖係一般電動車行星齒輪變速箱之示意圖

31．．．第一離合器

311．．．第一離合外齒部

312．．．第一離合內齒部

32．．．第二離合器

321．．．第二離合外齒部

322．．．第二離合內齒部

33．．．第一摩擦環

34．．．第二摩擦環

40．．．換檔機構

41．．．換檔撥叉

411．．．螺孔

412．．．滑動孔

42．．．同步環

421．．．同步環內齒部

43．．．同步齒輪

431．．．外齒部

432．．．內表面

433．．．凸緣部

434．．．環形空間

44．．．卡制元件

441．．．外表面

442．．．內齒部

443．．．卡制凸緣部

45．．．減震彈簧

46．．．固定環部

Claims

一種電動車行星齒輪變速箱，其包括：一殼體；一齒輪傳動機構，其係設於該殼體中，並具有一輸入軸、一輸出軸、一太陽齒輪、一行星架及一齒輪傳動組；該輸入軸及該輸出軸係樞設於該殼體上，並連接該齒輪傳動組；該太陽齒輪係具有一太陽齒部及一太陽外齒部，該太陽齒輪之太陽齒部及該行星架係設於該齒輪傳動組中；又，該輸出軸係具有一差速器；一離合器組，其係具有一第一離合器及一第二離合器；該第一離合器係固定於該殼體上，而該第二離合器係固定於該行星架上；一第一摩擦環，其係設於該第一離合器上；一第二摩擦環，其係設於該第二離合器上；其特徵在於：一換檔機構，其係具有一換檔撥叉、一同步環、一同步齒輪、一卡制元件、複數減震彈簧、一對固定環部及一換檔驅動馬達；該同步環係可轉動的設於該換檔撥叉上，且具有一同步環內齒部；該同步齒輪係具有一外齒部、一內表面、複數設於該內表面上之凸緣部及一貫穿該同步齒輪之環形空間，該外齒部係卡制該同步環內齒部，且該同步環係可於該同步齒輪之外齒部上作一預定範圍之軸向移動；該卡制元件係具有一外表面、一內齒部及複數設於該外表面上之卡制凸緣部，該卡制元件係套設於該同步齒輪之環形空間，且各卡制凸緣部係與該內表面接觸，並與各凸緣部錯開，而該內齒部係與該太陽齒輪之太陽外齒部卡制；複數減震彈簧係設於該凸緣部與該卡制凸緣部之間；該對固定環部係固定於該同步齒輪之軸向兩側，用以將該卡制元件及該減震彈簧限制於該環形空間中；而該換檔驅動部係用以驅動該換檔撥叉，進而使該換檔撥叉可帶動該同步環於該同步齒輪上軸向移動至一第一位置、一第二位置及一第三位置；當該同步環位於該第二位置時，該同步環係與該第二離合器連接，當該同步環位於該第三位置時，該同步環係與該第一離合器連接；一單向離合器，其係設於該殼體上，並具有一鎖固狀態及一脫離狀態；該單向離合器係連接該太陽齒輪。
如申請專利範圍第1項所述之電動車行星齒輪變速箱，其中，該輸入軸係具有一輸入端及一連動齒輪部，該輸入端係用以連接一驅動馬達；該輸出軸又具有一輸出連動齒輪部；該行星架係具有複數樞接部及一行星架齒部；該齒輪傳動組係具有一第一齒輪、複數行星齒輪及一第一第二齒輪；該第一齒輪係具有一第一外齒部、一第一內齒部及一第一樞接部；該第二齒輪係具有一第二外齒部及一第二內齒部；該第一離合器係具有一第一離合外齒部及一第一離合內齒部；該第二離合器係具有一第二離合外齒部及一第二離合內齒部；該輸入軸連動齒輪部係連接該第一齒輪之第一外齒部；該行星齒輪係樞接於該行星架之樞接部上，並囓合該第一齒輪之第一內齒部及該太陽齒輪之太陽齒部；該行星架係樞設於該第一齒輪之第一樞接部上，且該行星架齒部係囓合該第二齒輪之第二內齒部；該第二齒輪之第二外齒部係囓合該輸出軸之輸出連動齒輪部；該行星架上之行星架齒部係囓合該第二離合器之第二離合內齒部。
如申請專利範圍第1項所述之電動車行星齒輪變速箱，其中，該換檔驅動馬達係具有一驅動馬達、一馬達軸芯及一螺桿；該換檔撥叉係具有螺孔及一滑動孔；而該殼體又具有一滑動桿及一轉接座；該驅動馬達係固定於該殼體之轉接座上；該驅動馬達係用以驅動該馬達軸芯轉動；該螺桿係具有一連接端及一螺紋部，該連接端係連接該馬達軸芯，該螺紋部係螺設於該換檔撥叉之螺孔；而該換檔撥叉之滑動孔係可滑動的設於該滑動桿上；藉此，當該驅動馬達驅動該馬達軸芯轉動後，係會連動該螺桿轉動，帶動該換檔撥叉於該螺桿及該滑動桿上作一軸向移動，進而使該換檔撥叉帶動該同步環移動至該第一位置、該第二位置及該第三位置。