1323710 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種車輛變速機構，尤指一種適用於結 合無段變速與齒輪換檔特性之車輛變速機構，特別適用於 5 速克達型、或沙灘車。 【先前技術】 於目前市面上常見之機車中，無段變速之設計已普遍 被使用，無段變速傳動使車輛於速度變換過程中較為平 10順，操作簡單無需特殊之換檔機構，故適合於一般平面道 路行駛。 在習知無段變速機構中，傳動皮帶以變化半徑比之無 段變速方式，傳遞引擎動力至一出力轴，經出力:齒輪了 15 20 第一副軸齒輪、副軸、第二副軸齒輪、輸出轴齒輪，最後 由輸出轴輸出動力。 由上述可知，傳統之無段變速機構由於自出力軸至輸 ^軸間之動力傳遞只依賴單—齒輪比，導致車輛载具只能 設計為在-特定車速範圍如高速或低速時，有較佳之性能 表現。也就是說’在其他車速範圍，性能表現並非為佳，造 成傳統無段變速機構之減速比的變化_較為有限。 因此，使用了上述傳統之無段變速設計，卻犧牲了變 速範圍及性能表現的廣度，實有必要開發更為理想實用之 車輛變速系統。 5 【發明内容】 =變速機構包括有-副軸、-輪出轴、及 副輪=及ΤΤ設有—副㈣動齒輪、-第-旋轉及—第二副軸齒輪，上述三齒輪係、與副轴同步 上述輸出轴平行設£於_旁，且同 輪、以及一第二輸出齒輪。 1 10 —副轴齒輪，且透過-單向轴承而^出齒輪係哺合於第 向帶動輸出軸旋轉。 套-於輸出軸’用以單 第二輸出齒輪樞設於輸出軸 輪。第-浐屮音A . 並嚙0於第二副軸齒 弟一輪出齒輪之中心孔内環 細更包括有-貫孔、以及一輪… 卡合槽’輸出 出軸之紅 °盲孔’其中車由向盲孔由輪 15 向貫穿連通至軸向盲孔且對應於輸出轴上並役 輪二Τ-輪广第，齒輪所構成之減速比較第二 /、第一副軸齒輪所構成之減速比為大。 上述換檔單元包括有一變速 , ，設於軸向盲孔内，並沿軸向二一== 20 其中頂推部相對徑向凸起高於凹 頂推部’ 内。 卞σ件係活設於凹槽 當變速桿軸向滑移至第一位置時，卡入杜+ 與貫孔内，致#m 卡13件各設於凹槽 會同步r鏟Ϊ 與“㈣目#合，故不 疋轉。當變速桿轴向滑移至第二位置時，卡合= 6 1323710 到頂推部頂推而徑向移動突出貫孔，對應卡合 齒輪之卡合槽中，促使第二輸出齒輪與輸出轴同步^轉出 5 15 20 相較== 之齒輪換標機構’其換槽過程之中斷時間 各知者甚短，換檔因此更為平順快迷。 上述卡合件可透過一彈性元件施 容設==機構可更包括有-彈性元件，其係 出輔及變速桿，彈性元件係提供_彈,^^別連接於輸 軸向滑移至第一位置。 預力以促使變速桿 上述變速桿之頂推部可更包 接於凹槽之底部，以促進頂推動 1作括之有;順斜产坡，其係對應鄰 桿於==包括有—驅動單二其係推動變速 桿、一 ;:;τ。上述驅動單元可包括有：-推 單元之變速桿，·頂推裝置_接於推推桿對應至換檀 接於頂推裝置，並控制 广，電子控制單元電連 而推動變逮捍轴向滑移。頂推裝推桿前後移動，進 一電磁閥機構。 1』為一馬達傳動機構或 轴、-車:動變::構可:广無段變速機構.包括-八力 上述入力轴耗合至:車力二擎―，傳㈣組'及-傳動皮带。 輪。 出力軸嚙合於副軸傳動齒 7 1323710 、及複數 ’且滑動 、上述驅動盤組包括一驅動盤、一滑動驅動盤 個滾珠。驅動盤與滑動驅動盤隨入力軸同步轉動 驅動盤更軸向滑設於入力轴上。 / 上述傳動盤組包括一傳動盤、一滑動傳動盤、 動盤彈簧。#動盤與滑動傳動盤樞設於出力轴上，且 傳動盤更軸向滑設於出力轴上 々疋锝從便滾珠 刀罕由之 ^ , . ,L "叩唄推滑動驅動
10 卜ϋ人力軸作軸向滑動。傳動盤彈簧以其彈力而頂 於：：：使其沿出力軸作軸向滑動。傳動皮帶環繞 :動盤組與傳動盤組’以將車輛引擎之旋 變速方式傳遞。 … 组輕ίΓΓ速機構可更包含有一離合器，選擇式將傳動盤 σ出力軸，以傳遞旋轉動力至出力軸。上述離合器 可為一離心式離合器。 15 =過無段變速機構與齒輪換檔機構之配合，在每一檔 位下&可再發揮無段變速機構之無段變速功能，如此不論 力任何路況％境需要高低扭力高低轉速或其他 適用，可發揮車輛引擎最大性能。 20【實施方式】 同時參考圖1與圖2，分別繪示本發明—較佳實施例之 變，機構剖面圖及其部分放大圖，其中圖2亦同時顯示出變 速柃於第一位置!^時變速機構之狀態。在本發明一較佳實 施例中，車辆變速機構係應用於已具有一無段變速機構2〇 8 1323710 • 之機車載具，此車輛變速機構包括有一副軸31、一輪出轴 41、一換檔單元50、及一驅動單元6〇。 副軸31同軸固設有一副軸傳動齒輪32、一第一副軸齒 輪33、及一第二副軸齒輪34 ,其中副軸31與上述三齒輪— 5體同步旋轉。第-副軸齒輪33與第二副軸齒輪34具有不同 ' 齒數，副軸傳動齒輪32嚙合於無段變速機構20之出力軸 24，以傳遞來自前段動力機構之引擎動力。 輸出轴41平行設置於副軸31旁，並同軸設有一第一輸 φ 出齒輪42以及一第一輸出齒輪44。第一輸出齒輪42另嗔 10 σ於第一副軸齒輪33，且透過一單向軸承43而套設於輸出 軸41，用以單向帶動輸出軸41旋轉。 第二輸出齒輪44樞設於輸出軸上並嚙合於第二副軸齒 輪34，且第二輸出齒輪44之中心孔内環面44〇凹設有四卡合 槽441。輸出軸41包括有二貫孔412、以及一軸向盲孔々I夏， 15軸向盲孔411是由輸出軸41之軸端沿軸向凹設；二貫孔412 互呈垂直地開設於輸出軸41上，並徑向貫穿連通至軸向盲 鲁 孔411可對應於第二輸出齒輪44之四卡合槽441中任意二 相鄰者。上述二貫孔412各自之相對側亦貫設有通孔，其目 的在於為使貫孔412中容設彈性元件53所需空間結構之加 20工步驟更方便，彈性元件53將述於後。 - 第一輸出齒輪42與第二輸出齒輪44具有不同齒數，並 且’第一輸出齒輪42與第一副轴齒輪33所構成之減速比需 相較於第二輸出齒輪44與第二副轴齒輪34所構成之減速比 為大。 9 θ換檔單元50包括有一變速桿51、及二卡合件52 ^變速 桿51係軸向插設於軸向盲孔411内，並沿軸向滑移於一第一 L置與第一位置之間。變速桿51環週設有一凹槽511、及 一頂推部512，頂推部512相對徑向凸起高於凹槽5ιι，且具 有：斜坡513對應鄰接於凹槽川之底部。上述凹槽係對變 速桿51進行環向加工所形成之環向凹槽。 卞5件52係活設於凹槽511與上述二貫孔412内，實施 」中使用之卡合件52為一柱型體。另在貫孔化中還設置有 Ψ Γ ^ 件53 ’彈性％件53二端分職接在卡合件52與輸 1卡σ件52艾此彈性元件53之預力推擠而常時容設 ;凹槽5U與貫孔412内。本例中彈性元件53為—壓縮彈菁。 ，出軸41之轴向盲孔411内還設有另—彈性元⑽，本 ^星縮彈簧’彈性元件45二端分職接於輸出軸Μ之轴 性=U11壁面、及變速桿5卜彈性元件45係用於提供 性推力以促使變速桿51軸向滑移至第一位置。 弹 :動單元60用於推動變速桿51使其 轴向滑移，包括有一推桿61、一頂 11内 ^^(Electronic Control Umts ； ECU)63 〇 一=傳動機構’其輕接並驅動推桿61移動。電子控制 二=並;Γ號給馬達傳動機構，並透過控制馬 in 動推桿61進行前後移動，進而推 動變連#51於輸出軸41之轴向盲孔川内轴向滑移。推 變速機構可透過機械連桿設計來手動操作換擋，但較 1323710 5 15 20 佳以自動控制方式進行換檔變速。自動控制方式例如可利 用機車載具内設置之車速感測器與引擎轉速感知器。車速 感測器執行車速偵測並輸出車速訊號，引擎轉速感知μ 偵測並輸出引擎轉速訊號，電子控制單元接收並依據 訊號與引擎轉速訊號以控制馬達傳動機構正、反轉，即栌 制推桿之前後移動，達到方便的自動換檔目的。 二 參考圖4 ’其繪不沿圖2之Α-Α線之剖面圖。圖令顯示有 凹槽511、以及二貫孔412與四卡合槽44卜貫孔々η、卡合 槽4JU皆與凹槽511共同定義出一移動空間，柱型卡合件二 則谷置、且移動於上述之移動空間中。 同時參考圖2與圖4,凹槽川對於貫孔M2與卡合槽⑷ 之連通關係是由變速桿51之移動而決定。亦即，當變9 ㈣向滑移至第-位置Ρ1時，卡合件52受彈性元件53頂: 而僅位於貫孔412與凹槽511之範圍内，故此時第 輪44:輸出軸41不會相互耦合連結，也就不會同步旋轉。 當變速桿51軸向滑移至第二位置ρ2(繪於圓小寺，卡合 二2:==512頂推而徑向移動經過貫孔412,並對S' 44與輸出齒輪44之卡合槽441内，促使第二輸出齒輪 ' 透過卡合件52耦合連結而可同步旋轉。 引擎圖^上述車輛變速機構接收並傳遞來自前段 變速機_=力二前段機構在本例中為-無段 遞至副軸傳動齒輪32及副轴3^速機構2〇係將引擎動力傳 無段變速機構呢括有—人力軸21、—出力軸24、一 11 1323710 .驅動盤組22、-傳動盤組23、及一傳動皮帶25。入力抑 係搞合至-車用引擎之曲柄軸（圖未示）以獲得旋轉動力盘 入力軸21平行設置之出力軸则_設有—出力轴齒輪 24卜係响合於副軸傳動齒輪32,以將引擎動力傳遞至上述 5 之車輛變速機構。 驅動盤組22包括有一驅動盤221、一滑動 以及複數個滾珠223。驅動盤221與滑動驅動盤222隨入力轴 21同步轉動，且滑動驅動盤222更軸向滑設於入力軸以上。 丨複數個滾珠223用以頂推滑動驅動盤222軸向滑動。實際上 1〇當入力軸21旋轉時，滾珠223是因離心力作用而推頂滑動驅 動盤222，使其沿入力軸21作軸向移動。 傳動盤組23包括有一傳動盤231、一滑動傳動盤232、 以及一傳動盤彈簧233。傳動盤231與滑動傳動盤232枢設於 出力軸24上，亦即與出力軸24之關係為不同步轉動，但二 15盤23卜232間為同步轉動。滑動傳動盤232更軸向滑設於出 力軸24上。傳動盤彈簧233係以其彈力推頂滑動傳動盤232 沿出力軸24軸向移動。 傳動皮帶25環繞於驅動盤組22與傳動盤組23，其作用 在於將旋轉動力以無段變速方式由驅動盤組22傳遞至傳動 20 盤組23。亦即，滑動驅動盤222與滑動傳動盤232皆可因離 心力作用而產生軸向移動，則傳動皮帶25會因此改變本身 之經向位置’使驅動盤組22與傳動盤組23之間產生半徑比 變化而達到無段變速功能。 上述傳動盤組23欲將旋轉動力傳遞至出力軸24時需透 12 1323710 過-離合器26為之，本例十使用一離心式離合器。離心式 離合器係依據轉速變化而輕合/不麵合至出力㈣，也就是 當引擎經過怠速期間運轉後，離心式離合器方能藉由足夠 離心力與出力軸24輕合，進而使旋轉動力自傳動盤組_ 5 遞至出力轴24上。
以下將以一操作例說明車輛變速機構之變速動作。 同時參考圖卜圖2與圖4。如圖所示，變速桿51受彈性 元件45之彈性預力被頂推至第一位置卩卜此時推桿61並未 作動。引擎動力經由無段變速機構2〇、副軸31、而傳至第 一副軸齒輪33及第二副軸齒輪34，進而帶動對應嚙合之第 一輸出齒輪42及第二輸出齒輪44轉動。由於第二輸出齒輪 44係同軸枢設在輸出軸41上，因此並不會直接帶動輸出軸 41轉動。 詳細而言，由於變速桿51在第一位置"時，卡合件52 15 文彈性元件53頂推而被限制在貫孔412與凹槽511内，故卡 合件52為脫離卡合槽441之狀態。此狀態下，引擎動力係直 一接由第一輸出齒輪42透過單向軸承43而傳遞至輸出軸“輸 出，車輛顯示於外之表現為低速檔位。 接著參考圖1、圖3與圖5，圖3與圖5分別繪示當變速桿 20 於第二位置Ρ2時，變速機構之狀態示意圖、及沿Β_Β線之剖 面圖。在變速桿51受推桿61推動而移往第二位置Ρ2的換檔 期間，卡合件52是沿頂推部512之斜坡513被推動徑向進入 卡合槽441，最後被最大外徑之頂推部62部位頂推限制在貫 孔412與卡合槽441内。此時輸出軸41會經由卡合件52而被 13 1323710 第二輸出齒輪44所帶動。 此狀態下’雖然第一輸出齒輪42 同時轉動’但因具有較小齒輪減迷比輪44皆 5 承州二Γ:輸出齒輪42轉速，此時單向軸 之内環之之外環，合於輸_ ^ ^ ^ 〇D ’工轉凊形，故第一輸出齒輪41並不 會透過早向軸承43直接帶動輸出軸…。因此 經由第二輸出齒輪52帶動輸出軸41輪出 之、 表現為高㈣位。 m不於外之
當車速再次產生變 只需將推桿61拉回，變 回第一位置p 1。 化，欲將檔位再次切回低檔位時， 速桿51便可受彈性元件45推力而返 本發明具有換檔功效而無須添置輔助換棺用之離合器 裝置，如傳統打檔車之壓板離合裝置與撥桿，且換檀過程 15之中斷時間甚短，使換檔平順快速。 尤其當配合應用在已具有無段變速之動力傳輸時，引 擎之旋轉動力可經由無段變速機構與此檔位變速機構彼此 配合而傳遞，亦即每一檔位皆可再具有無段變速器之無段 變速功能。如此不論於任何路況環境需要高低扭力、高低 20轉速或其他場合皆可適用，可發揮車輛引擎最大性能。 另外，本發明相比於習知技術之需求構造簡單、組裝 也不複雜，製造成本上也具有相當之優勢。 上述貫施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 14 1323710 於上述實施例。 « 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一較佳實施例之變速機構剖面圖。 5 圖2係變速桿於第一位置ρι時變速機構之狀態示意圖。 圖3係變速桿於第二位置P2時變速機構之狀態示意圖。 圖4係沿圖2之A-A線之剖面圖。 圖5係沿圖3之B-B線之剖面圖。 10
【主要元件符號說明】 無段變速機構20 驅動盤組22 滑動驅動盤222 傳動盤組23 滑動傳動盤232 出力轴24 傳動皮帶25 副轴31 第一副軸齒輪33 輸出軸41 貫孔412 單向轴承43 中心孔内環面440 彈性元件45,53 入力軸21 驅動盤221 滾珠223 傳動盤231 傳動盤彈簧233 出力軸齒輪241 離合器26 副軸傳動齒輪32 第二副軸齒輪34 軸向盲孔411 第一輸出齒輪42 弟二輪出齒輪44 卡合槽441 換檔單元50 15 1323710 變速桿5 1 頂推部512 卡合件52 推桿61 電子控制單元63 凹槽511 斜坡513 驅動單元60 頂推裝置62