TWI391587B

TWI391587B - 車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置

Info

Publication number: TWI391587B
Application number: TW99101504A
Authority: TW
Inventors: Jun Yi Lee; Hong Yu Su
Original assignee: Kwang Yang Motor Co
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2013-04-01
Also published as: TW201126079A

Description

車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置

本發明係關於一種車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置，特別是關於一種變速用馬達配置於引擎曲軸下方之車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置。

現有機車的無段變速系統(CVT，Continuous Variable Transmission)，一般大多應用於做為速克達(Scooter)機車行駛的傳動機構。機車用的CVT是以V型皮帶作為傳動媒介，皮帶材質是橡膠或纖維合成。機車CVT無段變速系統，主要由前方的主動皮帶盤組作動力輸入，V型皮帶作為傳動連結，後方的被動皮帶盤組與離合器作動力輸出，以便驅動後輪轉動。

機車用無段變速系統(CVT)之原理及構造如下：在CVT無段變速系統中，V型傳動皮帶前端可移動的夾設於主動皮帶盤組之固定盤面與可動盤面之間，而皮帶後端則是可移動的夾設在被動皮帶盤組之固定盤面與可動盤面之間，被動皮帶盤組之固定盤面與可動盤面靠彈簧將皮帶夾住。當引擎轉動，主動皮帶盤組的配重錘因離心力的牽動，而滑動於主動皮帶盤組的溝槽之間，溝槽設有經過設計的斜坡設計，因而推擠皮帶向外擴張，因為皮帶長度固定，故皮帶受到主動皮帶盤組擠壓向外滑動時，後端之被動皮帶盤組便會被皮帶撐開，皮帶變成往被動皮帶盤組內側滑動。

當動力傳導到後方離合器時，因離合器旋轉，造成離心力，然後離合器之摩擦片向外甩開，貼於離合器外碗同時帶動其旋轉，而離合器的旋轉再經過一固定變速比之齒輪組傳動到後輪軸，使後輪能驅動機車向前行駛。

在低速時，皮帶位於主動皮帶盤組之內端及被動皮帶盤組之外端，此時可發揮較高的扭力，易於推動機車前進。再者，皮帶位置逐漸變化，直到移動到位於主動皮帶盤組之外側及被動皮帶盤組之內側，此時機車已達高速狀態，皮帶於主動皮帶盤組轉一圈，可讓被動皮帶盤組旋轉更多圈，在動力未損耗的狀況下，引擎轉速越高，車速將越快。

因此，CVT無段變速系統之起步時前方主動皮帶盤組之皮帶直徑小，後方被動皮帶盤組之皮帶直徑大；加速時前後方皮帶直徑一樣大；高速時前方皮帶直徑大，後方皮帶直徑小。如此，皮帶滑動便改變了轉速比，而且過程沒有分段換檔頓挫的感覺，呈現順暢的加速反應，因而此變速系統被稱為「無段變速系統」。

再者，上述之無段變速系統(CVT)係利用該主動皮帶盤組的配重錘之設計，藉由離心力來自動調整該主動皮帶盤直徑之大小。後來，依據無段變速系統(CVT)的基礎又發展出一種電子式無段變速系統(ECVT)，其係利用一變速用馬達來驅動該主動皮帶盤組之開合(皮帶直徑)，以取代該配重錘之設計。

請參照第1圖至第2圖所示，其揭示一種習用電子式無段變速系統(ECVT)，其中第1圖係習用電子式無段變速系統設於一機車之示意圖；第2圖係習用電子式無段變速系統之右側剖視圖。如第1圖所示，一種速克達型之機車10，其設有一擺動式動力單元20，該擺動式動力單元20之前端藉由一樞軸111可轉動的設於一車架11之後部下方。該擺動式動力單元20之後端樞接於至少一避震器12之下端121，該至少一避震器12之上端122則樞接至該車架11之後部上方。因此，該擺動式動力單元20以該樞軸111為軸心，可彈性轉動一角度而具有避震之效果，並且該擺動式動力單元20可提供動力給設於其後端的一後輪30，以使該機車10向前行駛。

如第2圖所示，該擺動式動力單元20包含一引擎21及一電子式無段變速系統22；該引擎設有一曲軸211以輸出動力；該電子式無段變速系統22包含：一主動皮帶盤組23、一被動皮帶盤組24、一V型皮帶26及一變速用馬達27。該主動皮帶盤組23係套設於該曲軸211上，並且與該曲軸211連動；該被動皮帶盤組24係套設於一輸出軸25上，以傳遞動力至該後輪30；該V型皮帶26設於該主動皮帶盤組23與被動皮帶盤組24之間，以傳遞該曲軸211之動力至該輸出軸25上；該變速用馬達27設於該曲軸211之上方，用以驅動一齒輪機構28及一變向機構212以改變該V型皮帶26於該主動皮帶盤組23上之直徑，進而相對改變該V型皮帶26於該被動皮帶盤組24之直徑，藉由改變該V型皮帶26之輸入/輸出之轉速比，以使該電子式無段變速系統22進行變速。

然而，上述習用電子式無段變速系統22在實際使用上仍具有下述問題，例如：該變速用馬達27係設於該曲軸211之上方，相對位於該機車10之一車體蓋13之內部深處，不易檢視、維修、更換及拆裝；並且，該變速用馬達27相對位於該機車10之殼體內部深處也不易利用外部空氣進行散熱；另外，該變速用馬達27與該齒輪機構28相對為具有重量之零件，其設置位置使該擺動式動力單元20之整體重心偏高，也不利於該機車10行駛時保持穩定。

故，有必要提供一種車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置，以解決習知技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置，其係藉由將變速用馬達設於朝該曲軸方向延伸之引擎汽缸軸線延伸假想線之下方，並位於機車之殼體之外，以使變速用馬達之檢視維修方便、散熱容易以及使擺動式動力單元之重心下降。

本發明之次要目的在於提供一種車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置，其係藉由將變速用馬達設於朝該曲軸方向延伸之引擎汽缸軸線延伸假想線之下方及通過該曲軸之垂直假想線的前方，以進一步提升變速用馬達之散熱效率。

為達上述之目的，本發明提供一種車輛用電子式無段變速系統之變速用馬達配置：一車輛設有一擺動式動力單元，該擺動式動力單元包含一引擎及一電子式無段變速系統；該引擎設有一曲軸，以輸出動力至該無段變速系統。該無段變速系統包含：一主動皮帶盤組，設於該曲軸上，並且與該曲軸連動；一被動皮帶盤組，設於一輸出軸上，以傳遞動力至一後輪；一V型皮帶，環繞於該主動皮帶盤組與被動皮帶盤組，以將該曲軸之動力經由該主動皮帶盤組與被動皮帶盤組傳遞至該輸出軸上；以及一變速用馬達。該變速用馬達驅動一齒輪機構，該齒輪機構再驅動一變向機構以改變該V型皮帶環繞於該主動皮帶盤組上之直徑，進而相對改變該V型皮帶環繞於該被動皮帶盤組上之直徑，藉此改變該電子式無段變速系統之輸入/輸出之轉速比，以進行變速；該變速用馬達位於朝該曲軸方向延伸之引擎汽缸軸線延伸假想線之下方。

在本發明之一實施例中，該變速用馬達位於通過一引擎底壁之最接近汽缸軸心的高點而與該引擎汽缸軸線平行之延伸假想線之下方

在本發明之一實施例中，該齒輪機構位於朝該曲軸方向延伸之引擎汽缸軸線延伸假想線之下方。

在本發明之一實施例中，該變速用馬達位於通過該曲軸軸心之垂直假想線的前方。

在本發明之一實施例中，該齒輪機構位於通過該曲軸軸心之垂直假想線的前方。

在本發明之一實施例中，該齒輪機構接近該引擎之一曲軸箱之底壁。

在本發明之一實施例中，該變速用馬達位於該車輛之一車體蓋之外，該變速用馬達不受該車體蓋所包覆。

在本發明之一實施例中，該齒輪機構位於該車輛之一車體蓋之外，該齒輪機構不受該車體蓋所包覆。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

下列說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「內」、「外」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，本發明以下實施例中所提到的方向用語僅是用來輔助說明本發明技術內容，而非用來限制本發明。

請參照第3A、3B及4圖所示，其揭示本發明第一實施例之電子式無段變速系統之示意圖。其中第3A圖係本發明第一實施例之電子式無段變速系統之使用示意圖；第3B圖係本發明第一實施例之電子式無段變速系統之另一使用示意圖；以及第4圖係本發明第一實施例之電子式無段變速系統之上視剖視圖。

如第3A、3B及4圖所示，在本發明第一實施例中，一車輛(例如第1圖繪示之速克達機車)設有一擺動式動力單元20，該擺動式動力單元20包含一引擎21及一電子式無段變速系統22；該引擎21設有一汽缸(未繪示)及一曲軸211，該汽缸用以產生動力，及該曲軸211用以輸出動力至該電子式無段變速系統22。該無段變速系統22包含：一主動皮帶盤組23、一被動皮帶盤組24、一V型皮帶26及一變速用馬達27。

如第3A、3B及4圖所示，在本發明第一實施例中，該主動皮帶盤組23套設於該曲軸211上，並且與該曲軸211連動，該主動皮帶盤組23包含一第一固定盤面231及一第一可動盤面232，其中一第一可動盤面232’係指該第一可動盤面232由一位置移動至另一位置之後的假想位置。再者，該被動皮帶盤組24套設於一輸出軸25上，並再透過一離合器29，以驅動一後輪30轉動，該被動皮帶盤組24包含一第二固定盤面241及一第二可動盤面242，其中一第二可動盤面242’係指該第二可動盤面242由一位置移動至另一位置之後的假想位置。另外，該V型皮帶26可移動的環繞於該主動皮帶盤組23與被動皮帶盤組24，以將該曲軸211之動力經由該主動皮帶盤組23與被動皮帶盤組24傳遞至該輸出軸25，以使該電子式無段變速系統22進行變速。

如第3A、3B及4圖所示，在本發明第一實施例中，該變速用馬達27用以驅動一齒輪機構28，該齒輪機構28再驅動一變向機構212，以使該主動皮帶盤組23之該第一可動盤面232沿曲軸211方向移動，以改變該主動皮帶盤組23之第一可動盤面232與第一固定盤面231的距離，進而改變該V型皮帶26環繞於該主動皮帶盤組23處所形成的直徑。另外，由於該V型皮帶26的長度是固定的，因此該被動皮帶盤組24之第二固定盤面241及第二可動盤面242，相對應於該主動皮帶盤組23上該V型皮帶26環繞直徑的改變，將反向地改變該V型皮帶26環繞於該被動皮帶盤組24所形成的直徑。特別需說明的是，該齒輪機構28係一習用裝置用以將該變速用馬達27之轉動傳遞至套設於該曲軸211上但不伴隨該曲軸211轉動之該變向機構212，以將該主動皮帶盤組23之第一可動盤面232沿曲軸211之軸向移動，進而改變該主動皮帶盤組23上之V型皮帶26之直徑，故本發明中不再詳述其運作原理及方式。因此，本發明所稱之該齒輪機構28係介於該變速用馬達27與該變向機構212(不包含該變向機構212)間之齒輪組件，圖式中係以示意的方式來繪出。另外，第4圖係本發明第一實施例之電子式無段變速系統之上視剖視圖，該變速用馬達27及該齒輪機構28係受到該主動皮帶盤組23的遮擋，因此在此圖中沒有繪示該變速用馬達27及該齒輪機構28。

在本發明第一實施例中，當該車輛低速運轉時，如第3A圖及第4圖之第一可動盤面232及第二可動盤面242所示，該V型皮帶26位於該主動皮帶盤組23之徑向內端及該被動皮帶盤組24之徑向外端，該V型皮帶26在前方之主動皮帶盤組23處之皮帶直徑小，在後方之被動皮帶盤組24處之皮帶直徑大，此時可發揮較高的扭力，易於推動該車輛前進。

在本發明第一實施例中，當該車輛高速運轉時，如第3B圖及第4圖之第一可動盤面232’及第二可動盤面242’所示，該V型皮帶26之位置逐漸變化，直到移動到位於該主動皮帶盤組23之外側及被動皮帶盤組24之內側。此時，該主動皮帶盤23組轉一圈，可讓該被動皮帶盤組24旋轉更多圈，在動力未損耗的狀況下，該V型皮帶26在前方之主動皮帶盤組23處之皮帶直徑大，在後方之被動皮帶盤組24處之皮帶直徑小，該引擎21轉速越高，該車輛之車速將越快。

如第3A、3B及4圖所示，本發明第一實施例之電子式無段變速系統22之該變速用馬達27配置之特徵在於：該變速用馬達27位於該曲軸211之下方，更明確的說，該變速用馬達27係位於一第一水平假想線X1(朝該曲軸211方向延伸之引擎21汽缸軸線延伸假想線)之下方，該第一水平假想線X1係接近水平，但因各種使用狀況不同並非完全水平，為了說明上的方便而稱其為水平假想線。另外，該齒輪機構28係設於該變速用馬達27與該第一可動盤面231之間，因而該齒輪機構28也位於朝該曲軸211方向延伸之水平假想線X1之下方。特別要說明的是，該變速用馬達27係作為驅動該變速用馬達27與該變向機構212，進而改變該電子式無段變速系統22之輸入/輸出轉速比之馬達，其係一種伺服馬達，在行駛的過程中需要不停的變換旋轉方向及運轉。因此，該變速用馬達27有極大的散熱上的需求，以延長其使用壽命以確保行車安全。

請再參照第5圖所示，其揭示本發明第一實施例之電子式無段變速系統設於一機車之示意圖，其係一局部側視圖。如第5圖所示，一種速克達型之機車10設有該擺動式動力單元20，該擺動式動力單元20之前端藉由一樞軸111可轉動的設於一車架11之後部下方。該擺動式動力單元20之後端樞接於至少一避震器12之下端121，該至少一避震器12之上端122則樞接至該車架11之後部上方。因此，該擺動式動力單元20以該樞軸111為軸心，可彈性轉動一角度而具有避震之效果，並且該擺動式動力單元20可提供動力給設於其後端的該後輪30，以使該機車10向前行駛。

如第5圖所示，該擺動式動力單元20包含一引擎21及一電子式無段變速系統22。其中，如本發明第一實施例所揭示的：該變速用馬達28及該齒輪機構29位於朝該曲軸(未繪示)方向延伸之引擎21汽缸軸線延伸假想線(第一水平假想線X1)之下方。因此，該變速用馬達27是位於該車輛之一車體蓋13之外，該變速用馬達27不受該車體蓋13所包覆；該齒輪機構28也是位於該車輛之該車體蓋13之外，該齒輪機構28不受該車體蓋13所包覆。

因此，本發明第一實施例之變速用馬達配置具有以下優點：(1)該變速用馬達27係相對位於車輛之下底部，使檢視維修方便。(2)該變速用馬達27係相對位於車輛之該車體蓋13的外部，使該變速用馬達27容易利用外部空氣進行散熱，特別是利用車輛行駛產生之風力進行散熱。(3)該變速用馬達27與該齒輪機構28相對位於車輛之下底部，因此能使該擺動式動力單元20之整體重心下降。(4)該齒輪機構28相對位接近該引擎21之一曲軸箱之底壁(未繪示)，可使該齒輪機構28就近使用該引擎21之潤滑機制(未繪示)，以減少其轉動摩擦，並相對提升其轉動效率及延長使用壽命。

再者，如第3A及3B圖所示，該引擎21外露部份具有一引擎底壁213，該引擎底壁213可能包含企汽缸頭及汽缸塊的一部份，所以一般不會是平直的表面(具有各種凹凸的外觀形狀或散熱片)，該引擎底壁213具有一引擎底壁最高點213h，特別需要說明的是，該引擎底壁最高點213h係該指引擎底壁21最接近汽缸軸心的一個相對最高的位置，通過該引擎底壁最高點213h而與該引擎汽缸軸線(也與該第一水平假想線X1)平行之延伸假想線稱之為第二水平假想線X2。該變速用馬達27較佳可位於該第二水平假想線X2之下方。因為在該第二水平假想線X2位置之下，以車輛行駛中的迎風面而言，該變速用馬達27的位置更低，且不會受到該引擎21外露體積的阻擋，也使該變速用馬達27的散熱性更好。因此，該變速用馬達27位於該第二水平假想線X2之下方，更能增進本發明之變速用馬達27配置之優點。

請參照第6圖所示，其揭示本發明第二實施例之電子式無段變速系統22之使用示意圖。本發明第二實施例相似於本發明第一實施例並大致沿用相同名稱與圖號，但本發明第二實施例不同之處在於該變速用馬達27除了位於該第一水平假想線X1之下方之外，亦位於該曲軸211軸心之前方，更明確的說，該變速用馬達27亦位於該曲軸211軸心之垂直假想線Y的前方，該垂直假想線Y係通過該曲軸211之軸心與地面(未繪示)呈鉛垂狀之一垂直假想線，這裡所謂的鉛垂是指通過某特定點與地心的連線，一般可透過一端繫有小重物之細繩受到重力所指出的方向來獲得鉛垂方向。另外，該齒輪機構28係設於該變速用馬達27與該第一可動盤面231之間，因而該齒輪機構28也位於該曲軸之垂直假想線Y之前方。因此，該變速用馬達27及齒輪機構28更進一步靠近該擺動式動力單元20之迎風面，使用在該車輛行駛時，可藉由車輛之殼體外部因外部空氣吹拂該擺動式動力單元20之迎風面而產生的氣流來輔助該變速用馬達27及齒輪機構28進行散熱，也就是可更進一步提升該變速用馬達27及齒輪機構28之散熱效率。

如上所述，相較於習用電子式無段變速系統22之變速用馬達配置因為設於該曲軸211之上方且位於該車輛10之車體蓋13之內部，而不易檢視維修及散熱，並且使該擺動式動力單元20整體重心較高。本發明之電子式無段變速系統22之變速用馬達配置，藉由將該變速用馬達27設於朝該曲軸211方向延伸之引擎汽缸軸線延伸假想線X1之下方(以及設於通過該曲軸211之垂直假想線Y之前方)，使其檢視維修方便、散熱容易以及使該擺動式動力單元20整體重心下降，並且該齒輪機構28可就近得使用該引擎21之潤滑機制，以減少其轉動摩擦，並相對提升其轉動效率及延長使用壽命。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11．．．汽缸頭

111．．．凸輪軸承座

10．．．機車

11．．．車架

111．．．樞軸

12．．．避震器

121．．．下端

122．．．上端

13．．．車體蓋

20．．．擺動式動力單元

21．．．引擎

211．．．曲軸

212．．．變向機構

213．．．引擎底壁

213h．．．引擎底壁最高點

22．．．電子式無段變速系統

23．．．主動皮帶盤組

231．．．第一固定盤面

232．．．第一可動盤面

24．．．被動皮帶盤組

241．．．第二固定盤面

242．．．第二可動盤面

25．．．輸出軸

26．．．V型皮帶

27．．．變速用馬達

28．．．齒輪機構

29．．．離合器

30．．．後輪

X1．．．第一水平假想線

X2．．．第二水平假想線

Y．．．垂直假想線

第1圖：習用電子式無段變速系統設於一機車之示意圖。

第2圖：習用電子式無段變速系統之右側剖視圖。

第3A圖：本發明第一實施例之電子式無段變速系統之使用示意圖。

第3B圖：本發明第一實施例之電子式無段變速系統之另一使用示意圖。

第4圖：本發明第一實施例之電子式無段變速系統之上視剖視圖。

第5圖：本發明第一實施例之電子式無段變速系統設於一機車之示意圖。

第6圖：本發明第二實施例之電子式無段變速系統之使用示意圖。