TW202144205A - 電動車輛之變速裝置 - Google Patents

Abstract

一種電動車輛之變速裝置，該電動車輛包含一馬達。該變速裝置包含一輸入單元、一離合單元、一致動單元，及一輸出單元。該輸入單元包括一可被該馬達驅動而旋轉的動力輸入軸、一固定設置於該動力輸入軸上的一檔輸入齒輪，及一設置於該動力輸入軸上的二檔輸入齒輪。透過該致動單元可控制該離合單元在該一檔狀態及該二檔狀態間切換，以提供兩種不同的齒輪比，讓電動車輛可依不同的駕駛習慣或行駛情境變速，以提供更寬裕的速域及更佳的駕駛體驗。

Description

電動車輛之變速裝置

本發明是有關於一種變速裝置，特別是指一種電動車輛之變速裝置。

參閱圖1，一般電動車輛是以電動馬達11作為動力源，並透過傳動機構12帶動輪軸或鏈條。該傳動機構12包括一設置於電動馬達11轉軸末端的輸入齒輪121、一與該電動馬達11轉軸相間隔且可帶動鏈條或輪軸的輸出軸122，及一設置於該輸出軸122上且與該輸入齒輪121相嚙合的輸出齒輪123。該傳動機構12結構單純，配合電動馬達11的高扭力可產生起步加速能力優異之功效。然而，該傳動機構12的齒輪比固定，因此無法對應不同的駕駛習慣及行駛情境變速，速域大幅受限而影響駕駛體驗。

[本發明欲解決之課題]

因此，本發明之目的，即在提供一種電動車輛的變速裝置。

[解決問題之技術手段]

於是，本發明電動車輛之變速裝置，該電動車輛包含一馬達。該變速裝置包含一輸入單元、一離合單元、一致動單元，及一輸出單元。該輸入單元包括一可被該馬達驅動而旋轉的動力輸入軸、一固定設置於該動力輸入軸上的一檔輸入齒輪，及一設置於該動力輸入軸上的二檔輸入齒輪。該離合單元設置於該動力輸入軸上並連接該二檔輸入齒輪，該離合單元可受控制而在一個一檔狀態及一個二檔狀態間切換，當該離合單元位於該一檔狀態時，該二檔輸入齒輪不與該動力輸入軸連動，當該離合單元位於該二檔狀態時，該二檔輸入齒輪與該動力輸入軸連動。該致動單元控制該離合單元在該一檔狀態及該二檔狀態間切換。該輸出單元包括一動力輸出軸、一設置於該動力輸出軸上且與該一檔輸入齒輪相嚙合的一檔輸出齒輪、一位於該動力輸出軸及該一檔輸出齒輪之間的單向離合器，及一固定設置於該動力輸出軸上且與該二檔輸入齒輪相嚙合的二檔輸出齒輪，當該離合單元位於該一檔狀態時，該單向離合器使該一檔輸出齒輪與該動力輸出軸連動，當該離合單元位於該二檔狀態時，該單向離合器使該一檔輸出齒輪不與該動力輸出軸連動。

在本發明的一些實施例中，該離合單元包括一設置於該動力輸入軸上且連接該二檔輸入齒輪的外盤體、一設置於該動力輸入軸上的內盤體、一可被該動力輸入軸帶動旋轉且位於該外盤體及該內盤體之間的從動盤、複數位於該從動盤及該內盤體之間且周向限位於該外盤體上的壓板，及複數分別與該等壓板交錯疊置的摩擦片，當該離合單元位於該一檔狀態時，該從動盤被該致動單元推動而遠離該內盤體，此時該動力輸入軸帶動該內盤體及該從動盤旋轉，而不連動該外盤體，當該離合單元位於該二檔狀態時，該從動盤靠近該內盤體而共同夾制該等壓板及該等摩擦片，此時該動力輸入軸帶動該內盤體及該從動盤旋轉，並透過該等壓板連動該外盤體旋轉。

在本發明的一些實施例中，該離合單元還包括複數固定於該從動盤上且一端位於該內盤體外側的固定件，及複數被限位於該等固定件及該內盤體之間的彈簧，當該離合單元位於該一檔狀態時，該等固定件被該從動盤帶動而分別壓縮該等彈簧，當該離合單元位於該二檔狀態時，該等彈簧反向推動該等固定件而帶動該從動盤復位，使該從動盤靠近該內盤體。

在本發明的一些實施例中，該輸入單元之動力輸入軸形成一沿軸向延伸的滑槽，該離合單元之從動盤具有一穿設該滑槽而伸置於該動力輸入軸內的方形錐，該致動單元包括一沿軸向插設於該動力輸入軸內的頂桿，及一位於該動力輸入軸外且可受控制推動該頂桿的旋桿，該旋桿可受控制而旋轉以推動該頂桿，使該頂桿推動該方形錐，從而將該從動盤推離該內盤體，進而使該離合單元由該二檔狀態切換至該一檔狀態。

在本發明的一些實施例中，該輸入單元之一檔輸入齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。

在本發明的一些實施例中，該輸入單元之二檔輸入齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。

在本發明的一些實施例中，該輸出單元之一檔輸出齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。

在本發明的一些實施例中，該輸出單元之二檔輸出齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。

在本發明的一些實施例中，該輸出單元之單向離合器為單向軸承。

在本發明的一些實施例中，該電動車輛還包含一被該馬達驅動的鏈條，其中，該輸入單元之動力輸入軸可被該鏈條帶動。

[本發明之效果]

本發明之功效在於：透過該致動單元可控制該離合單元在該一檔狀態及該二檔狀態間切換，可依不同的駕駛習慣或行駛情境變速，提供更寬裕的速域及更佳的駕駛體驗。

在本發明的一些實施例中，其功效在於，該致動單元可即時控制該離合單元在該一檔狀態及該二檔狀態間切換，以達到即時切換檔位之功效，提高換檔效率，而該等壓板及該等摩擦片交錯疊置的傳動方式，能有效地將動力傳遞，提高傳動效率。

在本發明的一些實施例中，其功效在於，該旋桿可透過自動或人為方式控制，前者可更精準地判斷換檔時機，也可依事前的設定作動，提供舒適自動的檔位切換，後者則可依駕駛者的體感或想法即時切換，提高駕駛樂趣。

在本發明的一些實施例中，其功效在於，該一檔輸入齒輪、該二檔輸入齒輪、該一檔輸出齒輪，及該二檔輸出齒輪可依實際需求而為不同的齒輪形式組合。

在本發明的一些實施例中，其功效在於，該單向離合器可在切換至二檔時使該一檔輸出齒輪與該動力輸出軸不再連動，以避免齒輪間產生速差而損壞，甚至無法正常運作之情事。

在本發明的一些實施例中，其功效在於，該動力輸入軸除了被該馬達直接驅動外，也可透過鏈條帶動，以適用不同配置的車種，提高泛用性。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明電動車輛2之變速裝置3的一第一實施例，該電動車輛2包含一馬達21。該變速裝置3包含一連接該馬達21的輸入單元31、一設置於該輸入單元31上的離合單元32、一用於控制該離合單元32的致動單元33，及一與該輸入單元31連動的輸出單元34。該輸入單元31包括一可被該馬達21驅動旋轉的動力輸入軸311、一固定設置於該動力輸入軸311上的一檔輸入齒輪312，及一可相對於該動力輸入軸311轉動地設置於該動力輸入軸311上的二檔輸入齒輪313。該動力輸入軸311呈空心狀，並形成一沿自身軸向方向延伸的滑槽314。該一檔輸入齒輪312及該二檔輸入齒輪313可依實際傳動需求而為正齒輪、斜齒輪，或其組合。

參閱圖2及圖3(圖3中未顯示該一檔輸入齒輪312及該二檔輸入齒輪313)，該離合單元32包括一可轉動地設置於該動力輸入軸311上且固定連接該二檔輸入齒輪313的外盤體321、一固定於該動力輸入軸311上且相對於該外盤體321遠離該一檔輸入齒輪312的內盤體322、一可沿該動力輸入軸311滑移地設置於該動力輸入軸311上且位於該外盤體321及該內盤體322之間的從動盤323、複數位於該從動盤323及該內盤體322之間且周向限位於該外盤體321上的壓板324、複數分別與該等壓板324交錯疊置的摩擦片325、複數固定於該從動盤323上且一端位於該內盤體322外側的固定件326，及複數被限位於該等固定件326及該內盤體322之間的彈簧327。該外盤體321在外周面上朝形成多個沿軸向方向開設的限位槽A，這些限位槽A是供該等壓板324的凸出部分B置入，以周向限位該等壓板324，使該等壓板324可沿該動力輸入軸311的軸向方向滑移，且當自身旋轉時則可帶動該外盤體321轉動。該從動盤323具有一穿設該滑槽314而伸置於該動力輸入軸311內的方形錐328，這使得該從動盤323可被該動力輸入軸311帶動旋轉。該從動盤323形成複數管狀部位C，這些管狀部位C穿設該內盤體322並分別供該等固定件326鎖設。每一彈簧327是套設在該從動盤323的其中一個管狀部位C上，且兩端分別頂抵相對應的一個固定件326及該內盤體322，該等彈簧327透過彈性回復力使該從動盤323朝遠離該一檔輸入齒輪312的方向緊抵該內盤體322。

該致動單元33包括一沿軸向插設於該動力輸入軸311內且指向該方形錐328的頂桿331，及一沿該動力輸入軸311的徑向方向配置且靠抵該頂桿331的旋桿332。在本第一實施例中，是將一止推軸承D設置於頂桿331的外側以供該旋桿332推抵，並允許該旋桿332及該動力輸入軸311間的相對運動，以避免因該動力輸入軸311的轉動而造成該旋桿332損壞或燒毀。該旋桿332透過自身的形狀設計，使其在旋轉時可透過該止推軸承D推動該頂桿331，使該頂桿331沿該動力輸入軸311的軸向方向移動並推抵該方形錐328。該輸出單元34包括一與該動力輸入軸311平行設置的動力輸出軸341、一設置於該動力輸出軸341上且與該一檔輸入齒輪312相嚙合的一檔輸出齒輪342、一設置於該動力輸入軸311上且位於該動力輸出軸341及該一檔輸出齒輪342之間的單向離合器343，及一固定設置於該動力輸出軸341上且與該二檔輸入齒輪313相嚙合的二檔輸出齒輪344。該一檔輸出齒輪342及該二檔輸出齒輪344可依實際傳動需求而為正齒輪、斜齒輪，或其組合。在本第一實施例中，該單向離合器343為單向軸承，其在該動力輸出軸341及該一檔輸出齒輪342產生速差時，可使該一檔輸出齒輪342能相對於該動力輸出軸341旋轉，也就是該動力輸出軸341不再帶動該一檔輸出齒輪342。

該致動單元33可透過電動方式或手動方式操控，以帶動該離合單元32在一個一檔狀態及一個二檔狀態間切換。而當該旋桿332旋轉時，可帶動該頂桿331沿該動力輸入軸311推動該方形錐328，使該離合單元32位於該一檔狀態，此時該從動盤323會因該方形錐328被推動而遠離該內盤體322(並壓縮該等彈簧327)，由於兩者間的距離增加，因此該等壓板324及該等摩擦片325不再被該從動盤323及該內盤體322夾緊，這使得該從動盤323及該內盤體322不與該外盤體321連動，也就是當馬達21帶動該動力輸入軸311旋轉時，並不會直接帶動該外盤體321及與該外盤體321連接的二檔輸入齒輪313，而僅帶動該一檔輸入齒輪312轉動。該一檔輸入齒輪312會帶動相嚙合的一檔輸出齒輪342旋轉，從而帶動該動力輸出軸341轉動，以直接或透過鏈條等傳動機構帶動輪軸旋轉。

當該旋桿332復位時，該等彈簧327會釋放彈性回復力而帶動該從動盤323復位，使該方形錐328將該頂桿331推回原位，也使該離合單元32切換至該二檔狀態。該等彈簧327會帶動該從動盤323靠近該內盤體322，進而驅動該從動盤323及該內盤體322夾制該等壓板324及該等摩擦片325，使該等壓板324及該等摩擦片325緊抵彼此而能傳遞動力，因此當該從動盤323及該內盤體322被該動力輸入軸311帶動旋轉時，該等壓板324會因周向限位於該外盤體321上而帶動該外盤體321同步轉動，使得連接該外盤體321的二檔輸入齒輪313一同旋轉。該二檔輸入齒輪313會帶動相嚙合的二檔輸出齒輪344旋轉，從而驅使該動力輸出軸341轉動，此時該單向離合器343會因該動力輸出軸341及該一檔輸出齒輪342間的速差，使該一檔輸出齒輪342不再被該動力輸出軸341帶動，避免齒輪間產生速差而損壞，甚至無法正常運作之情事。

本第一實施例的旋桿332可透過電動或手動方式控制以在兩檔間即時切換，前者可更精準地判斷換檔時機，也可依事前的設定作動，提供舒適自動的檔位切換，後者則可依駕駛者的體感或想法即時切換，提高駕駛樂趣，如此能提供更寬裕的速域及更佳的駕駛體驗。此外，該離合單元32透過該等壓板324及該等摩擦片325傳遞動力，可提高傳動及換檔效率。

參閱圖4，為本發明電動車輛2之變速裝置3的一第二實施例，本第二實施例大致上是與該第一實施例相同，不同之處在於：該電動車輛2的馬達21是透過鏈條22帶動該動力輸入軸311，而該動力輸出軸341則是直接連接輪軸23。本第二實施例提供了另一種配置方式，以能對應不同的車種或傳動設計需求，提高泛用性。

綜上所述，本發明透過該致動單元33可控制該離合單元32在該一檔狀態及該二檔狀態間切換，可依不同的駕駛習慣或行駛情境變速，提供更寬裕的速域及更佳的駕駛體驗，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2:電動車輛 21:馬達 22:鏈條 23:輪軸 3:變速裝置 31:輸入單元 311:動力輸入軸 312:一檔輸入齒輪 313:二檔輸入齒輪 314:滑槽 32:離合單元 321:外盤體 322:內盤體 323:從動盤 324:壓板 325:摩擦片 326:固定件 327:彈簧 328:方形錐 33:致動單元 331:頂桿 332:旋桿 34:輸出單元 341:動力輸出軸 342:一檔輸出齒輪 343:單向離合器 344:二檔輸出齒輪 A:限位槽 B:凸出部分 C:管狀部位 D:止推軸承

本發明之其它的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一俯視圖，說明一習知電動車輛的傳動機構； 圖2是一俯視剖面圖，說明本發明電動車輛之變速裝置的一第一實施例； 圖3是一不完整的立體圖，說明圖2的立體態樣；及 圖4是一俯視圖，說明本發明電動車輛之變速裝置的一第二實施例。

2:電動車輛

21:馬達

3:變速裝置

31:輸入單元

311:動力輸入軸

312:一檔輸入齒輪

313:二檔輸入齒輪

314:滑槽

32:離合單元

321:外盤體

322:內盤體

323:從動盤

324:壓板

325:摩擦片

326:固定件

327:彈簧

328:方形錐

33:致動單元

331:頂桿

332:旋桿

34:輸出單元

341:動力輸出軸

342:一檔輸出齒輪

343:單向離合器

344:二檔輸出齒輪

C:管狀部位

D:止推軸承

Claims (10)

1. 一種電動車輛之變速裝置，該電動車輛包含一馬達，該變速裝置包含： 一輸入單元，包括一可被該馬達驅動而旋轉的動力輸入軸、一固定設置於該動力輸入軸上的一檔輸入齒輪，及一設置於該動力輸入軸上的二檔輸入齒輪； 一離合單元，設置於該動力輸入軸上並連接該二檔輸入齒輪，該離合單元可受控制而在一個一檔狀態及一個二檔狀態間切換，當該離合單元位於該一檔狀態時，該二檔輸入齒輪不與該動力輸入軸連動，當該離合單元位於該二檔狀態時，該二檔輸入齒輪與該動力輸入軸連動； 一致動單元，控制該離合單元在該一檔狀態及該二檔狀態間切換；及 一輸出單元，包括一動力輸出軸、一設置於該動力輸出軸上且與該一檔輸入齒輪相嚙合的一檔輸出齒輪、一位於該動力輸出軸及該一檔輸出齒輪之間的單向離合器，及一固定設置於該動力輸出軸上且與該二檔輸入齒輪相嚙合的二檔輸出齒輪，當該離合單元位於該一檔狀態時，該單向離合器使該一檔輸出齒輪與該動力輸出軸連動，當該離合單元位於該二檔狀態時，該單向離合器使該一檔輸出齒輪不與該動力輸出軸連動。
2. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該離合單元包括一設置於該動力輸入軸上且連接該二檔輸入齒輪的外盤體、一設置於該動力輸入軸上的內盤體、一可被該動力輸入軸帶動旋轉且位於該外盤體及該內盤體之間的從動盤、複數位於該從動盤及該內盤體之間且周向限位於該外盤體上的壓板，及複數分別與該等壓板交錯疊置的摩擦片，當該離合單元位於該一檔狀態時，該從動盤被該致動單元推動而遠離該內盤體，此時該動力輸入軸帶動該內盤體及該從動盤旋轉，而不連動該外盤體，當該離合單元位於該二檔狀態時，該從動盤靠近該內盤體而共同夾制該等壓板及該等摩擦片，此時該動力輸入軸帶動該內盤體及該從動盤旋轉，並透過該等壓板連動該外盤體旋轉。
3. 如請求項2所述電動車輛之變速裝置，其中，該離合單元還包括複數固定於該從動盤上且一端位於該內盤體外側的固定件，及複數被限位於該等固定件及該內盤體之間的彈簧，當該離合單元位於該一檔狀態時，該等固定件被該從動盤帶動而分別壓縮該等彈簧，當該離合單元位於該二檔狀態時，該等彈簧反向推動該等固定件而帶動該從動盤復位，使該從動盤靠近該內盤體。
4. 如請求項3所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸入單元之動力輸入軸形成一沿軸向延伸的滑槽，該離合單元之從動盤具有一穿設該滑槽而伸置於該動力輸入軸內的方形錐，該致動單元包括一沿軸向插設於該動力輸入軸內的頂桿，及一位於該動力輸入軸外且可受控制推動該頂桿的旋桿，該旋桿可受控制而旋轉以推動該頂桿，使該頂桿推動該方形錐，從而將該從動盤推離該內盤體，進而使該離合單元由該二檔狀態切換至該一檔狀態。
5. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸入單元之一檔輸入齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。
6. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸入單元之二檔輸入齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。
7. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸出單元之一檔輸出齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。
8. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸出單元之二檔輸出齒輪為正齒輪、斜齒輪，或其組合。
9. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，其中，該輸出單元之單向離合器為單向軸承。
10. 如請求項1所述電動車輛之變速裝置，該電動車輛還包含一被該馬達驅動的鏈條，其中，該輸入單元之動力輸入軸可被該鏈條帶動。

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