TWI408065B - 交通工具及其自動換檔機構 - Google Patents

Description

交通工具及其自動換檔機構

本發明係關於一種交通工具及其自動換檔機構，尤其指的是一種利用電動控制方式以對變速箱實施換檔功能之交通工具及其自動換檔機構。

請參閱圖1所示，為習知手排式變速箱之換檔機構。其中，傳統手排式變速箱的換檔方式，一般係藉由方向盤後或車箱地板上的換檔桿11(或稱排擋桿)，以手動方式推動至不同檔次位置後，藉由連接於該換檔桿11上之選擇鋼纜12及換檔鋼纜13來拉動鋼纜端部所連接的換檔槓桿14，而由於換檔槓桿14連接於變速箱的一換檔軸桿(圖中省略未示)上，藉由換檔槓桿14的拉動係可使換檔軸桿呈繞其中心軸轉動和沿其中心軸軸向移動的方式達到換檔的作用。

此種傳統的排檔技術係為純手動機械式，其利用換檔桿11牽引選擇鋼纜12及換檔鋼纜13控制的技術已經相當成熟，但由於此種傳統結構無法輕易地變更其基礎換檔桿11的元件結構及設置的位置，較無法符合新式多變化的車輛空間設計及前衛操控革新的電控換檔需求，故有改良之必要。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種交通工具及其自動換檔機構，藉由電動控制的方式來操控換檔機構，使得其中的換檔軸桿達到繞軸心旋轉及軸向位移，進而達到換檔之作用。

緣是，為達上述目的，本發明之交通工具之自動換檔機構係包括有一架體、一第一驅動單元及一第二驅動單元，其中架體內部設置有一組換檔單元，且換檔單元凸設有一換檔軸桿；第一驅動單元具有一第一電動馬達及一第一傳動組，第一傳動組係嚙合於換檔軸桿之一第一位置，當提供一第一電訊號至該第一電動馬達時，第一電動馬達係帶動第一傳動組而傳動換檔軸桿繞軸心旋轉；第二驅動單元，具有一第二電動馬達及一第二傳動組，第二傳動組係嚙合換檔軸桿之一第二位置，當提供一第二電訊號至第二電動馬達時，第二電動馬達係帶動第二傳動組而傳動換檔軸桿軸向位移。

另外，本發明另揭示裝設有上述自動換檔機構之交通工具，其具有一自動換檔機構、一觸發機構、一變速箱及一動力馬達，該觸發機構係供駕駛操作而輸出一組電子訊號，且驅動該自動換檔機構作檔位切換，並連動變速箱內之一齒輪組位移，而動力馬達之一驅動軸則因齒輪組搭配調整而作轉速及扭力之改變。

綜上所述，本發明交通工具及其自動換檔機構，其藉由第一驅動單元及第二驅動單元分別控制換檔軸桿旋轉及軸向位移，以達入檔及選檔之效，如此簡潔之設計可簡化換檔機構，且第一驅動單元及第二驅動單元之驅動動力來源係來自於電動馬達，藉此電動控制方式取代傳統纜線控制方式，使得排檔可經由電子訊號的觸發即作動，故可控制方式改成按鍵式或轉盤式或其他相似的電子觸發型式，而使得本發明能符合前衛操控的換檔需求，其特殊之換檔機構也能更符合多變化的車輛空間設計。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種交通工具之自動換檔機構，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參閱圖2所示，為本發明具自動換檔機構之交通工具內部之動力系統示意圖。在此交通工具泛指需要裝設換檔機構之交通工具，而在此係舉例為一汽車，其動力系統係包括有一自動換檔機構2、一觸發機構3、一變速箱4及一動力馬達5，觸發機構3係可輸出一組指令至自動換檔機構2(其輸出指令的控制可由駕駛手動控制操作或由其他自動控制的電腦程式操作)，且經由自動換檔機構2在檔位之間的切換，連動變速箱4內部的齒輪組位移，而動力馬達5之一驅動軸則因齒輪組搭配改變而作不同轉速及扭力的輸出。

上述觸發機構3在本例當中係以電子訊號方式作觸發，故可實施為按鍵式鍵盤或轉盤式轉盤等形式來取代習知排檔桿結構。變速箱4在此例當中係由數個齒輪組所構成，與目前市面上可見之變速箱內結構相同，在此即不另作贅述，而另外動力馬達5在此可為任何具動力輸出效果之馬達，不限其所使用之動力來源為電力、柴油或汽油。

請參閱圖3所示，為本發明自動換檔機構之結構示意圖。如圖所示，本發明之自動換檔機構包括有一架體20、一第一驅動單元30及一第二驅動單元40，架體20內部設置有一組換檔單元，且換檔單元延伸凸設有一換檔軸桿21，第一驅動單元30係控制換檔軸桿21繞其軸心旋轉，而第二驅動單元40則控制換檔軸桿21軸向位移，如此藉由控制換檔軸桿21之旋轉及軸向位移，而得分別對應為入檔及選檔之動作，例如第一驅動單元30驅動換檔軸桿21旋轉即可得到原處、前、後等三個檔次變化，而第二驅動單元40驅動換檔軸桿21軸向位移則可得到原處、高、低等三個檔次變化，組合上述三個檔次變化之後，可以有9個不同位置的檔次變化(其中有三個皆為空檔)。

上述第一驅動單元30與第二驅動單元40藉是電子訊號的觸發而產生動力，其係來自圖二當中的觸發機構3，且由於是利用電子訊號以作觸發，因此在此變可實施為按鍵式或轉盤式等形式。

以下，係分別介紹第一驅動單元30及第二驅動單元40之組成：第一驅動單元30係具有一第一電動馬達31及一第一傳動組32，第一傳動組32係嚙合於換檔軸桿21之一第一位置，當提供一第一電訊號至第一電動馬達31時，第一電動馬達31係帶動第一傳動組32而傳動換檔軸桿21繞軸心旋轉。

第二驅動單元40則具有一第二電動馬達41及一第二傳動組42，第二傳動組42係嚙合於換檔軸桿21之一第二位置，當提供一第二電訊號至第二電動馬達41時，第二電動馬達41係帶動第二傳動組42而傳動換檔軸桿21軸向位移。

上述第一驅動單元30及第二驅動單元40皆設置在架體20上，且其中第一傳動組32係由一第一軸桿321、一第一齒輪322及一第二齒輪323所組成，第一軸桿321即組設在架體20上，而第二齒輪323固定在第一軸桿321上，第一齒輪322則固裝於換檔軸桿21之第一位置上，當第一軸桿321由第一電動馬達31所帶動旋轉時，係得連動第二齒輪323帶動第一齒輪322，進而驅使換擋軸桿21旋轉。

再者，第二驅動單元40係由一第二軸桿421、一扣合撥桿422、一第三齒輪423及一第四齒輪424所組成，第二軸桿421即組設在架體20上，而扣合撥桿422係可活動地套扣在換檔軸桿21之第二位置上，第四齒輪424則固定在第二軸桿421上，而第三齒輪423之一端藉由一連桿4231樞接於扣合撥桿422，另一端則嚙合於第四齒輪424，因此當第二電動馬達41帶動第二軸桿421旋轉時，係得連動第四齒輪424帶動第三齒輪423，並擺動扣合撥桿422，進而驅使換檔軸桿21軸向位移。

另外，在此尚須說明的是，上述第一齒輪322及第三齒輪423皆實施為一扇型齒輪，而第一軸桿321及第二軸桿421可分別由第一電動馬達31及第二電動馬達41以順時針方向正轉驅動或以逆時針方向反轉驅動，進而分別帶動第一齒輪322及第三齒輪423。

由圖3中另可知，第一軸桿321上更設置有一第一蝸桿齒輪3211，且第一電動馬達31之一輸出軸311上設置有一第一蝸桿3212，當第一電動馬達31接收一第一電訊號並驅使輸出軸311轉動時，第一蝸桿3212係連動旋轉，並帶動第一蝸桿齒輪31及第一軸桿321旋轉。如圖4A所示，其為第一軸桿321上之第二齒輪323與換擋軸桿21上的第一齒輪322嚙合狀態(原處檔次)；而如圖4B所示，當第二齒輪323受第一蝸桿3212驅動而逆時針轉動時，受嚙合的第一齒輪322遂帶動換擋軸桿21順時針轉動(後檔次)；如圖4C所示，當第二齒輪323順時針轉動時，受嚙合的第一齒輪322遂帶動換擋軸桿21逆時針轉動(前檔次)。

該第二軸桿421上更設置有一第二蝸桿齒輪4211，且該第二電動馬達41之該輸出軸411上設置有一第二蝸桿4212，藉由該第二電動馬達41以帶動該第二蝸桿4212，並進而帶動該第二蝸桿齒輪4211及該第二軸桿421。如圖5A所示，其為第二軸桿421上之第四齒輪424與套扣在換檔軸桿21上的第三齒輪423呈嚙合狀態(原檔次)；而如圖5B所示，當第四齒輪424受第二蝸桿4212驅動而逆時針轉動時，受嚙合的第三齒輪423遂順時針轉動而以扣合撥桿422帶動換擋軸桿21略下降(低檔次)；如圖5C所示，當第四齒輪424受第二蝸桿4212驅動而順時針轉動時，受嚙合的第三齒輪423遂逆時針轉動而以扣合撥桿422帶動換擋軸桿21略上升(高檔次)。

綜上所述，本發明交通工具及其自動換檔機構，其應用電動控制方式取代傳統的纜線控制方式，使排檔的動作，可經由電子訊號的觸發即可作動，並可將排檔的控制方式改成按鍵式、轉盤式等其他各種不同方式，來觸發排檔訊號，而且排檔的位置的可變化度又更加地靈活，另外，藉由第一驅動單元及第二驅動單元分別控制換檔軸桿旋轉及軸向位移，以達入檔及選檔之效，如此簡潔之設計可簡化換檔機構，而更能符合多變化的車輛空間設計及前衛操控革新的換檔需求。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

11．．．換檔桿

12．．．選擇鋼纜

13．．．換檔鋼纜

14．．．換檔槓桿

2．．．自動換檔機構

3．．．觸發機構

4．．．變速箱

5．．．動力馬達

20．．．架體

21．．．換檔軸桿

30．．．第一驅動單元

31．．．第一電動馬達

311．．．輸出軸

32．．．第一傳動組

321．．．第一軸桿

3211．．．第一蝸桿齒輪

3212．．．第一蝸桿

322．．．第一齒輪

323．．．第二齒輪

40．．．第二驅動單元

41．．．第二電動馬達

411．．．輸出軸

42．．．第二傳動組

421．．．第二軸桿

4211．．．第二蝸桿齒輪

4212．．．第二蝸桿

422．．．扣合撥桿

423．．．第三齒輪

424．．．第四齒輪

4231．．．連桿

圖1為習知交通工具中換檔機構之示意圖；

圖2為本發明具自動換檔機構之交通工具內部之動力系統示意圖；

圖3為本發明自動換檔機構之結構示意圖；

圖4A~圖4C為本發明自動換檔機構之換檔軸桿的原檔次、前檔次及後檔次變換示意圖；以及

圖5A~圖5C為本發明自動換檔機構之換檔軸桿的原檔次、高檔次及低檔次變換示意圖。

20．．．架體

21．．．換檔軸桿

30．．．第一驅動單元

31．．．第一電動馬達

311．．．輸出軸

32．．．第一傳動組

321．．．第一軸桿

3211．．．第一蝸桿齒輪

3212．．．第一蝸桿

322．．．第一齒輪

323．．．第二齒輪

40．．．第二驅動單元

41．．．第二電動馬達

411．．．輸出軸

42．．．第二傳動組

421．．．第二軸桿

4211．．．第二蝸桿齒輪

4212．．．第二蝸桿

422．．．扣合撥桿

423．．．第三齒輪

424．．．第四齒輪

4231．．．連桿

Claims (5)

1. 一種交通工具之自動換檔機構，其包括：一架體，其內部設置有一組換檔單元，且該換檔單元延伸凸設有一換檔軸桿；一第一驅動單元，具有一第一電動馬達及一第一傳動組，該第一傳動組係嚙合於該換檔軸桿之一第一位置，當提供一第一電訊號至該第一電動馬達時，該第一電動馬達係帶動該第一傳動組而傳動該換檔軸桿繞軸心旋轉，該第一傳動組包括有一第一軸桿、一第一齒輪及一第二齒輪，該第一軸桿係組設在該架體上，該第一齒輪係固裝於該換檔軸桿之該第一位置上，該第二齒輪係固定在該第一軸桿上，並於該第一軸桿旋轉時，該第一軸桿係順時針正轉或逆時針反轉驅動該第一齒輪而旋轉該換檔軸桿，該第一軸桿上更設置有一第一蝸桿齒輪，且該第一電動馬達之一輸出軸上設置有一第一蝸桿，藉由該第一電動馬達以帶動該第一蝸桿，並進而帶動該第一蝸桿齒輪及該第一軸桿；以及一第二驅動單元，具有一第二電動馬達及一第二傳動組，該第二傳動組係嚙合該換檔軸桿之一第二位置，當提供一第二電訊號至該第二電動馬達時，該第二電動馬達係帶動該第二傳動組而傳動該換檔軸桿軸向位移，該第二傳動組包括有一第二軸桿、一扣合 撥桿、一第三齒輪及一第四齒輪，該第二軸桿係組設在該架體上，該扣合撥桿活動地套扣在該換檔軸桿之該第二位置上，該第三齒輪係具有一連桿樞接於該扣合撥桿，該第四齒輪固定在該第二軸桿上，並於該第二軸桿旋轉時，該第二軸桿係順時針正轉或逆時針反轉驅動該第三齒輪而擺動該扣合撥桿，而使得該換檔軸桿軸向位移，該第二軸桿上更設置有一第二蝸桿齒輪，且該第二電動馬達之一輸出軸上設置有一第二蝸桿，藉由該第二電動馬達以帶動該第二蝸桿，並進而帶動該第二蝸桿齒輪及該第二軸桿。
2. 如申請專利範圍第1項所述之交通工具之自動換檔機構，其中該第一齒輪為一扇型齒輪。
3. 如申請專利範圍第1項所述之交通工具之自動換檔機構，其中該第三齒輪為一扇型齒輪。
4. 一種交通工具，其具有一自動換檔機構、一觸發機構、一變速箱及一動力馬達，該觸發機構係供駕駛操作而輸出一組電子訊號，且驅動該自動換檔機構作檔位切換，並連動變速箱內之一齒輪組位移，而動力馬達之一驅動軸則因齒輪組搭配調整而作轉速及扭力之改變，其中該自動換檔機構係使用申請專利範圍第1至3項中任一項之自動換檔機構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之交通工具，其中該觸發機構為一鍵盤或一轉盤。