TWI568952B - Times the machine shaft structure - Google Patents

Description

倍力機軸構造

本發明涉及一種應用動力轉軸於轉動時產生離心力之倍力機軸構造，特別是一種利用配重擺動件之長抗力推部和短抗力推部帶動一離心滑套偏離轉軸之軸心，並藉由該離心滑套驅使車輛輪轂之驅動盤轉動，藉此形成漸進式變檔加速形態，進而達成加倍提升車輛自排變速換檔效率與順暢度之機械轉軸構造。

在汽、機車等交通載具的技術發展過程中，偏心驅動式自排無段變速傳動裝置，係為新一代的換檔變速技術，主要是在車輛的輪轂與動力轉軸之間藉由一驅動盤及一離心滑套來連結並輸出動力，進而使轉軸得以驅動輪轂轉動，並藉由該轉軸於轉動時所產生之離心力，帶動該離心滑套偏離轉軸之軸心，令轉軸透過離心滑套以偏心方式帶動驅動盤並驅動交通載具，藉此達到自排無段變速之目的。前述習知技術；例如，台灣第M268484號「牽動部式滑塊無段變速器」專利案、台灣第M315279號「離心式自動無段變速器」專利案及台灣第I282762號「彈性離心式自調變速裝置」專利案，均揭露相關之實施例。

前述自排無段變速傳動裝置，於行車過程中可提供連續且無段的速度變化，藉此產生平順的行駛性能；其整體構造簡單、易於維護，且進一步使車輛結構得以簡化，性能得以提升且可減少能源消耗。此外， 由於自排無段變速傳動裝置具有連續無段變速的特性，於變速過程中不至於發生類似傳統車輛變速時抖動的情況，因此具有較佳的操控性與舒適性，簡言之，自排無段變速傳動技術應用於車輛傳動系統所能達成的功效遠超過昔用傳動結構，具有十足的發展潛力。

如第16圖所示，係為習用自排無段變速傳動裝置之轉軸1a與離心滑套2a部分的剖示圖，主要係在轉軸1a上套置該離心滑套2a，且於離心滑套2a外套置一外環套5a，令該離心滑套2a隨著轉軸1a同軸轉動，再藉由該外環套5a進一步連結交通載具之驅動盤及輪轂。如第17圖所示，離心滑套2a係沿轉軸1a徑向移動，藉此偏離轉軸1a之軸心，該離心滑套2a側面位於轉軸1a兩側的位置係分別樞置一配重擺動件3a，該配重擺動件3a的擺動軸心30a兩側分別設有一推部33a及一配重器7a，該配重擺動件3a及配重器7a可同時接受轉軸1a轉動之離心力帶動，進而驅使配重擺動件3a之推部33a分別往轉軸1a向內向上擺動，令各推部33a共同推抵轉軸1a，以進一步連動離心滑套2a偏離轉軸1a之軸心。

由於一般機械結構之間相互驅動的啟動力，即是最大摩擦力，因此配重擺動件3a所設推部33a之長度，必然影響離心滑套2a偏離轉軸1a軸心的距離，若此距離過短則會導致變速不明顯且降低變速效果，故該配重擺動件3a之推部33a應具有足以明顯推動離心滑套2a偏離轉軸1a軸心之長度，惟其困難癥結在於當配重擺動件3a之推部33a推抵轉軸1a時，容易發生轉軸1a轉動所產生之離心力不足以驅使配重擺動件3a之推部33a以推動轉軸1a的情形，致使離心滑套2a難以移動偏離轉軸1a軸心，或者於移動偏離轉軸1a軸心的過程不順暢，導致不易啟動操作換檔等問題。

前述問題之產生，主要是因為配重擺動件3a之軸心至推部33a之間所形成的抗力臂，對於轉軸1a所產生的離心力而言顯然太長，該離心力不足以透過配重擺動件3a的擺動軸心30a至配重器7a之間所形成的施力臂來驅動推部33a。因此，若能重新設計配重擺動件3a之推部33a，在配重擺動件3a之推部33a長度足以明顯推動離心滑套2a偏離轉軸1a軸心的前提下，令離心力足以驅使推部33a去推動轉軸1a，將可增加離心滑套2a移動偏離轉軸1a軸心的順暢性，並得以克服前述昔用結構之缺失，然而，此一課題於前述參考資料中皆未被具體教示或揭露。

有鑑於此，本發明人特以其專門從事有關車輛變速傳動裝置相關領域之生產、製造及設計多年經驗，進而研發出本發明以克服上述先前技術中之各種缺失。

本發明之主要目的，係提供一種倍力機軸構造，特別係有關一種藉由變換推抵動力軸桿之抗力臂長度，應用先短後長的連續推抵構造，令車輛於自排變速時產生偏心換檔啟動力倍增之機械轉軸構造，進而達成提升車輛自排變速效率之功效，藉此克服習用配重擺動件之推部推抵轉軸時，容易發生轉軸轉動所產生之離心力不足以驅使配重擺動件之推部以推動轉軸的情形，導致離心滑套難以移動偏離轉軸軸心，或者於移動偏離轉軸軸心的過程不順暢，致使啟動操作換檔時需耗費能源且運轉效率無法提昇等缺失。

為達成上述目的，本發明之倍力機軸構造，包含：一轉軸，表面設有一沿著該轉軸徑向延伸的導引部； 一離心滑套，係藉由導引部套置於該轉軸上與該轉軸同軸轉動，且離心滑套係接受該導引部之引導作用，進而沿該轉軸徑向移動以偏離該轉軸軸心，其中，該轉軸具有一朝向該離心滑套之偏離方向的受推觸面；二配重擺動件，分別樞置於該離心滑套側面且位於該受推觸面兩側的位置隨著該轉軸及離心滑套轉動，其中，該配重擺動件的擺動軸心兩側分別設有一朝向該受推觸面的長抗力推部，以及一背對該受推觸面的配重器；以及該等二配重擺動件至少其中之一者，係朝向該受推觸面設有一位於該長抗力推部與擺動軸心之間的短抗力推部。

藉由上述構件，該轉軸係接受動力驅動而轉動，當轉軸之轉速較低，使轉軸轉動所產生的離心力尚不足以牽動配重擺動件及配重器時，該離心滑套及配重擺動件仍可隨著轉軸同軸轉動。當轉軸之轉速升高加速時，配重擺動件受到轉軸轉動所產生的離心力牽動，進而帶動配重擺動件之長抗力推部及短抗力推部往轉軸位於套座之受推觸面旋擺，令短抗力推部及長抗力推部依序推抵該轉軸之受推觸面，藉此使離心滑套及配重擺動件隨著轉軸同軸轉動，並連動該離心滑套偏離該轉軸軸心。

據此，本發明採用短抗力推部及長抗力推部以兩段式推部依序推抵轉軸，使轉軸先接受短抗力推部所形成之短抗力臂小幅度推動，再接受長抗力推部所形成之長抗力臂大幅度推移，在配重擺動件之長抗力推部的長度足以明顯推動離心滑套偏離轉軸軸心的前提下，令啟動操作之上檔力藉由該短抗力推部以有效率之推抵作用而得到倍增，形成漸進式變檔加速形態，進而提升變速換檔效率與順暢度。

依據上述主要結構特徵，該長抗力推部與短抗力推部之間亦 可連接一引導推面，且引導推面亦可設為弧凹面或弧凸面；當配重器藉由該轉軸轉動所產生之離心力牽動動時，可進一步帶動該短抗力推部、引導推面及長抗力推部依序推抵該受推觸面，此外，本發明亦可採用短抗力推部、引導推面及長抗力推部等連續多點式推部依序推抵轉軸，藉此得以加倍提升自動排檔的啟動力，並可藉由該引導推面之連續推抵驅動作用，以達到接近理想的自然物理運動漸加檔速的位移量，進而使變速換檔過程更加順暢。

依據上述主要結構特徵，該轉軸上套設一外環套，其中，該外環套係套設於離心滑套外圍，並藉由該外環套進一步連結外部輪轂及驅動盤。

依據上述主要結構特徵，該導引部係為設於該轉軸上的二對稱平滑面，該離心滑套具有一沿著該轉軸徑向延伸之滑槽，該離心滑套藉由該滑槽套置於該轉軸上，且滑槽兩側內壁係滑置於導引部所設之平滑面上。

依據上述主要結構特徵，該配重器設為與該配重擺動件相互分離的形態，且配重器具有一軸孔，提供轉軸設置於軸孔內部，配重器於軸孔一側設有一配重部，該配重部隨轉軸轉動進而擺動，形成對配重擺動件動作時之動態平衡作用；位於該軸孔另一側設有一牽動部，該配重擺動件之擺動軸心一側設有一樞接於該牽動部的第一施力臂。依據上述主要結構特徵，該配重擺動件上遠離該第一施力臂的位置設有一第二施力臂，該擺動軸心、長抗力推部及短抗力推部係位於該第一施力臂與第二施力臂之間，該等二配重擺動件的第二施力臂之間設有一彈性元件。

依據上述主要結構特徵，該等二配重擺動件係設為多數組，分置於該離心滑套的兩側面。

為能明確且充分揭露本發明，併予列舉較佳實施之圖例，詳細說明其實施方式如後所述：

1、1a‧‧‧轉軸

10‧‧‧套座

11‧‧‧導引部

12‧‧‧受推觸面

2、2a‧‧‧離心滑套

2b‧‧‧離心滑套環

20、301、311‧‧‧第一通孔、第二通孔、第三通孔

21‧‧‧滑槽

22‧‧‧缺口

3、3a‧‧‧配重擺動件

30、30a‧‧‧擺動軸心

31‧‧‧第一施力臂

32‧‧‧第二施力臂

33‧‧‧長抗力推部

33a‧‧‧推部

34‧‧‧短抗力推部

35、36、37‧‧‧引導推面

4‧‧‧彈性器

5、5a‧‧‧外環套

61‧‧‧第一樞軸

62‧‧‧第二樞軸

7、7a‧‧‧配重器

71‧‧‧軸孔

72‧‧‧配重部

73‧‧‧牽動部

731‧‧‧行程槽

8‧‧‧彈性元件

第1圖為本發明第一實施例立體分解圖。

第2圖為第1圖立體圖。

第3圖為第1圖之配重擺動件立體圖。

第4圖為第1圖實施例轉軸與離心滑套部分剖示圖。

第5圖為第4圖次一使用狀態剖示圖。

第6圖為本發明第二實施例立體分解圖。

第7圖為第6圖配重擺動件立體圖。

第8圖為第6圖實施例轉軸與離心滑套部分剖示圖。

第9圖為第8圖次一使用狀態剖示圖。

第10圖為第9圖次一使用狀態部示圖。

第11圖為第8至10圖配重擺動件之擺動角度與轉軸相對位移量示意圖。

第12圖為第11圖之角度位移量的曲線圖。

第13圖為第9圖之一附加實施形態的剖示圖。

第14圖為第9圖之另一附加實施形態的剖示圖。

第15圖為第1圖附加實施形態的立體分解圖。

第16圖為傳統無段變速傳動裝置之轉軸與離心滑套部分的剖示圖。

第17圖為第16圖之次一使用狀態剖示圖。

請合併參閱第1至4圖所示，係為本發明第一實施例，包含一轉軸1、一離心滑套2及二配重擺動件3，其中，該轉軸1係接受車輛之動力驅動而運轉，且轉軸1表面設有一導引部11，該導引部11沿轉軸1表面徑向延伸，前述車輛之動力可為引擎或馬達等動力來源。

如第5圖所示，該離心滑套2係藉由該導引部11套置於轉軸1上與轉軸1同軸轉動，其中，該離心滑套2係接受導引部11之引導作用，進而沿轉軸1徑向移動以偏離轉軸1之軸心，且該轉軸1外壁具有一朝向離心滑套2之偏離方向的受推觸面12。具體言之，該轉軸1外壁擴徑形成一套座10，該導引部11係為設於該轉軸1套座10上之二對稱平滑面。此外，該離心滑套2具有一滑槽21，該滑槽21係沿轉軸1所設導引部11徑向延伸，具有一朝向離心滑套2之偏離方向的缺口22，前述偏離方向係指離心滑套2缺口22之方向。該離心滑套2藉由滑槽21套置於轉軸1所設之導引部11上，且滑槽21兩側內壁係滑置於導引部11所設之平滑面上。

該轉軸1上套設一外環套5，該外環套5可設為軸承，且該外環套5係套設於離心滑套2外圍，並藉由該外環套5進一步連結車輛之外部輪轂及驅動盤(圖中未示)。

該二配重擺動件3係分別樞置於離心滑套2側面，且位於轉軸1受推觸面12兩側的位置，隨該轉軸1及離心滑套2轉動。具體言之，該轉軸1之受推觸面12兩側的離心滑套2上分別設有一第一通孔20，該配重擺動件3相對於第一通孔20設有一第二通孔301，且於離心滑套2之第一通孔20與位 於配重擺動件3的第二通孔301之間樞置一第一樞軸61，藉由該第一樞軸61作為配重擺動件3之擺動軸心30。該二配重擺動件3可設為多數組，分置於離心滑套2的前、後兩側面，藉由第一樞軸61將離心滑套2與前、後兩側面的配重擺動件3予以樞置。

該配重擺動件3的擺動軸心30兩側，分別設有一朝向轉軸1之受推觸面12的長抗力推部33，以及一背對轉軸1受推觸面12的配重器7。於其他可行的實施例中，該配重器7亦可一體形成於該配重擺動件3上。如圖所示之實施例，該配重器7係設為與配重擺動件3相互分離的形態，且配重器7具有一軸孔71，提供轉軸1設置於軸孔71內部、配重器7位於軸孔71一側設有一配重部72，以及一位於軸孔71另一側的牽動部73，此外，該轉軸1受推觸面12兩側配重器7所設之配重部72以及牽動部73係形成交錯形態，該配重部72隨轉軸1轉動進而擺動，形成對配重擺動件3動作時之動態平衡作用。

該配重擺動件3之擺動軸心30一側相對於牽動部73的位置，設有一第一施力臂31，且第一施力臂31與牽動部73相互樞接，其中，該第一施力臂31設有一第三通孔311，相對於該牽動部73設有一行程槽731，且位於第一施力臂31之第三通孔311與位於牽動部73的行程槽731之間樞置一第二樞軸62，藉由第二樞軸62成為第一施力臂31與牽動部73之樞接軸心。

該配重擺動件3遠離第一施力臂31的位置設有一第二施力臂32，且該二配重擺動件3的第二施力臂32之間設有一彈性元件8，該彈性元件8亦可設為壓縮彈簧，且彈性元件8可設為桶形。

本發明所採較佳的實施例中，該二配重擺動件3至少其中之 一者，係朝向轉軸1之受推觸面12設有一短抗力推部34，該短抗力推部34係位於長抗力推部33與擺動軸心30之間，且擺動軸心30、長抗力推部33及短抗力推部34係位於第一施力臂31與第二施力臂32之間。

如第4圖所示，該轉軸1係接受外部動力驅動而轉動，令離心滑套2、配重擺動件3及配重器7隨轉軸1轉動，當轉軸1之轉速較低，使轉軸1轉動所產生的離心力尚不足以牽動配重擺動件3及配重器7時，該離心滑套2及配重擺動件3仍可隨著轉軸1同軸轉動。

再如第5圖所示，當轉軸1之轉速升高時，配重擺動件3及配重器7受到轉軸1轉動所產生的離心力帶動，令配重器7之配重部72由下方向外向上擺動至配重擺動件3外側，同時，配重器7之牽動部73自上方向外向下擺動，進而帶動轉軸1兩側配重擺動件3之長抗力推部33及短抗力推部34由下方向內向上擺動，往轉軸1套座10之受推觸面12旋擺，令短抗力推部34及長抗力推部33依序推抵該轉軸1之受推觸面12，藉此連動該離心滑套2偏離該轉軸1軸心。

此一結構特點主要在於利用先短後長的推抵構造，該短抗力推部34之抗力臂長度係短於長抗力推部33之抗力臂長度，因此，在長抗力推部33之長度係設為足以明顯推動離心滑套2偏離轉軸1軸心的條件下，該短抗力推部34之長度則係設為不足以明顯推動離心滑套2偏離轉軸1軸心，藉此使短抗力推部34產生比長抗力推部33更大之推抵力量。因為當短抗力推部34推抵轉軸1之受推觸面12時，可輕易克服轉軸1與短抗力推部34之間的最大摩擦力，藉此得以順暢且快速推動離心滑套2往下移動，令離心滑套2、配重擺動件3及外環套5偏離轉軸1之軸心。

藉由上述構件，該外環套5上的驅動盤(圖中末示)與轉軸1之軸心產生自動調整偏心大小的變化，從而使轉軸1於轉動時透過離心滑套2以偏心轉動方式所產生的離心力帶動該驅動盤輸出至交通載具的輪轂(圖中末示)，進而驅動交通載具，藉此提供連續且無段的速度變化，並產生平順的行駛性能。

當轉軸1轉動時，配重擺動件3的第二施力臂32之間的彈性元件8即時產生牽制的效果，由於第二施力臂32相對向內壓縮時，隨之受到彈性元件8的彈力限制，藉此避免各配重擺動件3向外張開位移的範圍過大，以控制無段變速機構之精確性並進而使變速段數增加，有利於各配重擺動件3於離心位移作用消失後回復至原狀，尤其適用于較大馬力機構。

據此，本發明採用短抗力推部34及長抗力推部33以二點式接觸之推部依序推抵轉軸1，使轉軸1先接受短抗力推部34所形成之短抗力臂小幅度推動，再接受長抗力推部33所形成之長抗力臂大幅度推移，如此在配重擺動件3之長抗力推部33的長度足以明顯推動離心滑套2以偏離轉軸1軸心的前提下，進而使啟動操作之上檔力藉由短抗力推部34以具有效率之推抵啟動方式而得到倍增，藉此形成漸進式變檔加速形態以提升變速換檔效率與順暢度。

如第6至10圖所示，係為本發明第二實施例，揭示該長抗力推部33與短抗力推部34之間亦可連接一引導推面35，當配重器7藉由轉軸1轉動所產生之離心力牽動時，可進一步帶動短抗力推部34、引導推面35及長抗力推部33依序推抵該轉軸1外壁受推觸面12。

再如第11圖所示，係為第8至10圖配重擺動件3的擺動角度與 轉軸1相對位移量之示意圖，第12圖係為第11圖角度位移量之曲線圖，如圖所示，當該短抗力推部34之等角速係θ 1時，則該轉軸1與離心滑套2之間的移位量為0.1；當該引導推面35鄰接短抗力推部34處之等角速係θ 2時，則該轉軸1與離心滑套2之間的移位量為0.2；當該引導推面35鄰接長抗力推部33處之等角速係θ 3時，則該轉軸1與離心滑套2之間的移位量為0.3；當該長抗力推部33之等角速係θ 4時，則該轉軸1與離心滑套2之間的移位量為0.4。由此可知，此一結構特點係利用短抗力推部34、引導推面35及長抗力推部33依序推抵轉軸1外壁受推觸面12的獨特設計，得以使轉軸1與離心滑套2之間的移位量逐漸提升，進而產生漸加檔速之功效。

如第13圖所示，該引導推面36可設為弧凹面，再如第14圖所示，該引導推面37亦可設為弧凸面，本發明可藉由不同形狀之推面設計，據此調整轉軸1與離心滑套2之間的移位量，俾符合各種車載機構特性之變檔加速需求。

請參閱第15圖另一實施例，該離心滑套和外環套亦可製成一體，並省略缺口，以形成一離心滑套環2b，且滑槽21設於離心滑套環2b中央，各通孔20分置於滑槽21兩側，其餘構件組成及實施方式，係等同於上述實施例。

綜上所述，本發明可採用短抗力推部34、引導推面35及長抗力推部33等連續多點式推部依序推抵轉軸1，以進一步提升自動排檔的啟動力，並且藉由該引導推面35之連續推抵驅動作用，可得到接近理想的自然物理運動漸加檔速的位移量，進而使變速換檔過程更加順暢。

以上之實施說明及圖式所示，係舉例說明本發明之較佳實施 例，並非以此侷限本發明。舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等近似或相雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內，謹此聲明。

1‧‧‧轉軸

10‧‧‧套座

11‧‧‧導引部

12‧‧‧受推觸面

2‧‧‧離心滑套

21‧‧‧滑槽

22‧‧‧缺口

3‧‧‧配重擺動件

30‧‧‧擺動軸心

31‧‧‧第一施力臂

32‧‧‧第二施力臂

33‧‧‧長抗力推部

34‧‧‧短抗力推部

5‧‧‧外環套

61‧‧‧第一樞軸

62‧‧‧第二樞軸

7‧‧‧配重器

72‧‧‧配重部

73‧‧‧牽動部

731‧‧‧行程槽

8‧‧‧彈性元件

Claims (10)

1. 倍力機軸構造，包含：一轉軸，表面設有一沿著該轉軸徑向延伸的導引部；一離心滑套，係藉由該導引部套置於該轉軸上與該轉軸同軸轉動，且離心滑套係接受該導引部之引導作用，進而沿該轉軸徑向移動以偏離該轉軸軸心，其中，該轉軸具有一朝向該離心滑套缺口偏離方向的受推觸面；二配重擺動件，分別樞置於該離心滑套之側面，且係位於該受推觸面兩側的位置，隨該轉軸及離心滑套轉動，其中，該配重擺動件的擺動軸心兩側，分別設有一朝向該受推觸面的長抗力推部，以及一背對該受推觸面的配重器；該二配重擺動件至少其中之一者，朝向該受推觸面設有一位於該長抗力推部與擺動軸心之間的短抗力推部；該配重擺動件受到該轉軸轉動所產生之離心力牽動，進而帶動該短抗力推部及長抗力推部依序推抵該受推觸面，藉此連動該離心滑套偏離該轉軸軸心；以及該配重器具有一軸孔，提供轉軸設置於軸孔內部，配重器位於軸孔一側設有一配重部，該配重部隨轉軸轉動進而擺動，形成對配重擺動件動作時之動態平衡作用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之倍力機軸構造，其中，該長抗力推部與短抗力推部之間連接一引導推面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之倍力機軸構造，其中，該引導推面設為弧凹面。
4. 如申請專利範圍第2項所述之倍力機軸構造，其中，該引導推面設為弧凸面。
5. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述之倍力機軸構造，其中，該轉軸上套設一外環套，該外環套係套設於離心滑套外圍。
6. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述之倍力機軸構造，其中，該導引部為設於該轉軸上的二對稱平滑面，該離心滑套具有一滑槽，該離心滑套藉由該滑槽套置於該轉軸上，且滑槽兩側內壁係滑置於該導引部所設 之平滑面上。
7. 如申請專利範圍第5項所述之倍力機軸構造，其中，該導引部係為設於該轉軸上的二對稱平滑面，該離心滑套具有一滑槽，該離心滑套藉由該滑槽套置於該轉軸上，且滑槽兩側內壁係滑置於該導引部所設之平滑面上。
8. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述之倍力機軸構造，其中，該配重器係設為與該配重擺動件相互分離的形態，且配重器具有一位於該軸孔另一側的牽動部，該配重擺動件之擺動軸心一側設有一樞接該牽動部的第一施力臂。
9. 如申請專利範圍第8項所述之倍力機軸構造，其中，該配重擺動件遠離該第一施力臂的位置設有一第二施力臂，該擺動軸心、長抗力推部及短抗力推部係位於該第一施力臂與第二施力臂之間，該等二配重擺動件的第二施力臂之間設有一彈性元件。
10. 如申請專利範圍第1或2或3或4項所述之倍力機軸構造，其中，該二配重擺動件係設為多數組，分置於該離心滑套的兩側面。