TWI571578B

TWI571578B - Planetary gears of the three-speed gearbox

Info

Publication number: TWI571578B
Application number: TW104105487A
Authority: TW
Inventors: Long Chang Hsieh; Geng-Yu Ke
Original assignee: Long Chang Hsieh
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2017-02-21
Also published as: TW201631269A

Description

行星齒輪之三速變速箱

本發明係有關一種行星齒輪之三速變速箱，尤指一種兼具減少換檔時的金屬敲擊聲與減少因換檔造成的行駛頓挫感之行星齒輪之三速變速箱。

習知的平行軸式齒輪變速箱在換檔時易產生金屬敲擊聲與行駛頓挫感。

有鑑於此，必需研發出可解決上述習用缺點之技術。

本發明之目的，在於提供一種行星齒輪之三速變速箱，其兼具減少換檔時的金屬敲擊聲與減少因換檔造成的行駛頓挫感等優點。特別是，本發明所欲解決之問題係在於目前尚無可解決習知平行軸式齒輪變速箱在換檔時易產生金屬敲擊聲與行駛頓挫感等問題。

解決上述問題之技術手段係提供一種行星齒輪之三速變速箱，其包括：一變速箱本體，係設有：一軸心部，係從該變速箱本體的一側貫穿至另側；一輸入部，係位於該變速箱本體之一側，且與該軸心部互呈平行；一輸出部，係位於該變速箱本體之另側，且與該軸心部互呈平行；一行星齒輪裝置，係設於該變速箱本體內，且包括：一第一太陽齒輪，係具有：一齒輪軸心，係從該第一太陽齒輪之軸心朝兩端延伸出去，供該第一太陽齒輪樞設於該軸心部，且介於該輸入部與該輸出部之間；一第二太陽齒輪，係具有：一齒輪軸套，係從該第二太陽齒輪之軸心延伸出去，供該第二太陽齒輪套設於該齒輪軸心，且位於該第一太陽齒輪與該輸出部之間；一單向離合器，係連結於該變速箱本體內部與該齒輪軸心之間；用以控制該第一太陽齒輪於固定狀態與轉動狀態之間變換；一換檔裝置，係設於該變速箱本體內部，並包括：一第一離合器；一第二離合器；一撥叉，係介於該第一離合器與該第二離合器之間，並伸出該變速箱本體外面；該撥叉具有一連結部，其係介於該第一離合器與該第二離合器之間；該撥叉係可於一一檔位置、一二檔位置與一三檔位置之間換檔；藉此，當位於該一檔位置，該連結部係位於該第一離合器與該第二離合器之間且未接觸，該第一離合器與該第二離合器無作用；該單向離合器禁止該第一太陽齒輪反轉，該第一太陽齒輪呈固定狀態；當位於該二檔位置，該連結部與該第一離合器結合，該第一太陽齒輪與該第二太陽齒輪鎖定為一體，該行星齒輪裝置內之各齒輪保持相同轉速，該行星齒輪裝置為直接傳動之剛性整體，且該單向離合器係解除作用；當位於該三檔位置，該連結部係與該第一離合器脫離，並與該第二離合器結合，該第二太陽齒輪與該變速箱本體結合而固定不動。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

10‧‧‧變速箱本體

10A‧‧‧第一殼部

10B‧‧‧第二殼部

11‧‧‧軸心部

12‧‧‧輸入部

13‧‧‧輸出部

20‧‧‧行星齒輪裝置

20A‧‧‧第一太陽齒輪

20B‧‧‧第二太陽齒輪

20C‧‧‧輸入齒輪

20D‧‧‧外殼齒輪

20E‧‧‧外套蓋

20F‧‧‧第一輸出齒輪

20G‧‧‧第二輸出齒輪

20H‧‧‧第三輸出齒輪

20I‧‧‧第四輸出齒輪

20J‧‧‧第一行星齒輪

20K‧‧‧第二行星齒輪

201‧‧‧齒輪軸心

202‧‧‧齒輪軸套

203‧‧‧第一行星臂

204‧‧‧第二行星臂

205‧‧‧齒輪容納凹區

206‧‧‧齒輪嚙合區

30‧‧‧單向離合器

40‧‧‧換檔裝置

41‧‧‧第一離合器

42‧‧‧第二離合器

43‧‧‧撥叉

431‧‧‧連結部

90‧‧‧被驅動件

P1‧‧‧一檔位置

P2‧‧‧二檔位置

P3‧‧‧三檔位置

第一A圖係本發明之位於一檔時之系統架構圖

第一B圖係本發明之位於二檔時之系統架構圖

第一C圖係本發明之位於三檔時之系統架構圖

第二圖係本發明之部分結構之剖視圖

第三圖係第二圖之部分結構之示意圖

第四A及第四B圖係分別為第三圖之部分結構之第一位置對應關係與第二位置對應關係之示意圖

第五A圖係本發明之分解之示意圖

第五B圖係第五A圖之其他角度之示意圖

第五C圖係第五B圖之其他角度之示意圖

第六圖係第五B圖之局部結構組裝後之示意圖

第七圖係第五B圖之組裝後之示意圖

第八圖係本發明之換檔裝置之分解之示意圖

第九A圖係本發明之局部分解之示意圖

第九B圖係第九A圖之其他角度之示意圖

第十A圖係本發明之應用例之分解之示意圖

第十B圖係第十A圖之其他角度之示意圖

第十一A圖係第十A圖之組裝後之示意圖

第十一B圖係第十B圖之其他角度之示意圖

參閱第一A、第二、第三(其中各元件之齒部予以省略，以空白表示，合先陳明)、第四A、第四B、第五A、第五B、第五C、第六及第七圖，本創作係為一種行星齒輪之三速變速箱，其包括：一變速箱本體10，係設有：一軸心部11，係從該變速箱本體10的一側貫穿至另側；一輸入部12，係位於該變速箱本體10之一側，且與該軸心部11互呈平行；一輸出部13，係位於該變速箱本體10之另側，且與該軸心部11互呈平行；一行星齒輪裝置20，係設於該變速箱本體10內，且包括：一第一太陽齒輪20A，係具有：一齒輪軸心201，係從該第一太陽齒輪20A之軸心朝兩端延伸出去，供該第一太陽齒輪20A樞設於該軸心部11，且介於該輸入部12與該輸出部13之間；一第二太陽齒輪20B，係具有：一齒輪軸套202，係從該第二太陽齒輪20B之軸心延伸出去，供該第二太陽齒輪20B套設於該齒輪軸心201，且位於該第一太陽齒輪20A與該輸出部13之間；一單向離合器30，係連結於變速箱本體10內部與該齒輪軸心201之間；用以控制該第一太陽齒輪20A於固定狀態與轉動狀態之間變換；一換檔裝置40(參閱第八圖)，係設於該變速箱本體10內部，並包括：一第一離合器41；一第二離合器42；一撥叉43，係介於該第一離合器41與該第二離合器42之間，並伸出該變速箱本體10外面；該撥叉43具有一連結部431，其係介於該第一離合器41與該第二離合器42之間；該撥叉43係可於一一檔位置P1、一二檔位置P2(參閱第一B圖)與一三檔位置P3(參閱第一C圖)之間換檔；藉此，當位於該一檔位置P1，該連結部431係位於該第一離合器41與該第二離合器42之間且未接觸，該第一離合器41與該第二離合器42無作用；此時，根據運動方程式得知，該第一太陽齒輪20A的運動趨勢與輸入桿(第一行星臂203)相反，該單向離合器30禁止該第一太陽齒輪 20A反轉(亦即禁止與該第一行星臂203的轉向相反)，該第一太陽齒輪20A呈固定狀態；當位於該二檔位置P2，該連結部431與該第一離合器41結合，該第一太陽齒輪20A與該第二太陽齒輪20B鎖定為一體，該行星齒輪裝置20內之各齒輪保持相同轉速，該行星齒輪裝置20為直接傳動之剛性整體；此時，該第一太陽齒輪20A與輸入桿(第一行星臂203)一起同方向旋轉，因此該單向離合器30自動解除作用；當位於該三檔位置P3，該連結部431已經與該第一離合器41脫離，並與該第二離合器42結合，該第二太陽齒輪20B與該變速箱本體10結合而固定不動。

實務上，本發明係應用於電機機車載具之行進換檔與變速。

參閱第九A、第九B、第十A、第十B、第十一A及第十一B圖，該變速箱本體10係由一第一殼部10A及一第二殼部10B對合構成；該軸心部11、該輸入部12與該輸出部13係分別位於該第一、該第二殼部10A與10B上。

該輸出部13用以驅動一被驅動件90；該被驅動件90可為電動機車載具之輪胎。

該第一太陽齒輪20A之齒數為36齒；該第二太陽齒輪20B之齒數為42齒；該行星齒輪裝置20又包括：一輸入齒輪20C，係同軸連結該輸入部12，且受其傳動，該輸入齒輪20C之齒數為18齒；一外殼齒輪20D(於第五A、第五B及第五C圖中，該外殼齒輪20D未予分解，合先陳明)，係同軸連結該軸心部11，並與該輸入齒輪20C相互嚙合，且受其傳動；該外殼齒輪20D之齒數為77齒；一外套蓋20E，係套設於該第一太陽齒輪20A與該第二太陽齒輪20B外面，該外套蓋20E之內表面由外而內依序具有一齒輪容納凹區205及一齒輪嚙合區206(如第五C圖)；該齒輪嚙合區206之齒數為75齒；一第一輸出齒輪20F，係同軸套設於該齒輪軸套202，該第一輸出齒輪20F之齒數為35齒；一第二輸出齒輪20G，係與該第一輸出齒輪20F相互嚙合，該第二輸出齒輪20G之齒數為52齒；一第三輸出齒輪20H，係同軸連結該第二輸出齒輪20G，該第三輸出齒輪20H之齒數為35齒；一第四輸出齒輪20I，係與該第三輸出齒輪20H相互嚙合，並同軸連結該輸出部13，而用以輸出變速後之動力；一第一行星齒輪20J，係容設於該齒輪容納凹區205內，且不與其相互嚙合；該第一行星齒輪20J係具有：一第一行星臂203，係從該第一行星齒輪20A之軸心延伸出去，供該第一行星齒輪20J樞設於該外殼齒輪20D，並與該第一太陽齒輪20A相互嚙合；該第一行星齒輪20J之齒數為18齒；一第二行星齒輪20K，係與該齒輪嚙合區206相互嚙合，該第二行星齒輪20K係具有：一第二行星臂204，係從該第二行星齒輪20K之軸心延伸出去，供該第二行星齒輪20K樞設於該外殼齒輪20D，且位於該第一太陽齒輪20A、該第二太陽齒輪20B與該外套蓋20E之間，並與其相互嚙合，該第二行星齒輪20K之齒數為15齒。

本發明之撥叉43係可於一檔位置P1、二檔位置P2(參閱第一B圖)與三檔位置P3(參閱第一C圖)之間換檔，並設定：該外殼齒輪20D之齒數係為77齒；該輸入齒輪20C之齒數係為18齒；該第一輸出齒輪20F之齒數係為35齒；該第二輸出齒輪20G之齒數係為52齒；該第三輸出齒輪20H之齒數係為35齒；該第四輸出齒輪20I之齒數係為49齒。

則其動作過程(參閱表一)如下所述；

[a]一檔位置：參閱第一A圖，當該撥叉43位於該一檔位置P1，該連結部431係位於該第一離合器41與該第二離合器42之間且未接觸，該第一離合器41與該第二離合器42沒有作用；該單向離合器30禁止該第一太陽齒輪20A反轉(亦即禁止與該行星臂Arm的轉向相反)，因此，該第一太陽齒輪20A被固定不動。

在該一檔位置P1時，該單向離合器30禁止該第一太陽齒輪20A反轉(亦即禁止與該行星臂Arm的轉向相反)，此時該第一太陽齒輪20A、該外套蓋20E、與行星臂Arm的運動方程式可表示為：；其中，39=75-36。

該行星齒輪裝置20之減速比為：(Rr₁)_PGT=75/39=1.923。

至於本發明之該行星齒輪之三速變速箱之總減速比為：Rr₁=(77/18)*1.923*(52/35)*(49/35)=17.111。

其中前述的：(77/18)係為_{(外殼齒輪之齒數/輸入齒輪之齒數)}；(52/35)係為_{(第二輸出齒輪之齒數/第一輸出齒輪之齒數)}；(49/35)係為_{(第四輸出齒輪之齒數/第三輸出齒輪之齒數)}。

[b]二檔位置：參閱第一B圖，當該撥叉43位於該二檔位置P2，該連結部431移動至右邊而與該一離合器41結合；此時該第一太陽齒輪20A與該第二太陽齒輪20B鎖定為一體，使該行星齒輪裝置20之所有元件具有相同轉速，這時該行星齒輪裝置20作為一個剛性整體，用以直接傳動。

該第一太陽齒輪20A與該輸入桿(行星臂Arm)的轉向相同，因此，該單向離合器30會自動解除作用。說明如下：在該二檔位置P2時：S ₁=S ₂；該第一太陽齒輪20A、該外套蓋20E與行星臂Arm的運動方程式可表示為：36S ₁+39Arm=75R；其中，39=75-36。

該第二太陽齒輪20B、該外套蓋20E與行星臂Arm的運動方程式可表示為：42S ₂+75R=117Arm；其中，117=75+42。

由於S ₁=S ₂，該行星齒輪裝置20之所有桿件都會一起同步旋轉(直接傳動)，因此：該行星齒輪裝置20之減速比為：(Rr₂)_PGT=1.0；至於本發明之該行星齒輪之三速變速箱之總減速比為：Rr₂=(77/18)*1.0*(52/35)*(49/35)=8.898。

[c]三檔位置：參閱第一C圖，當該撥叉43位於該三檔位置P3，該連結部431係移動至左邊而與該第二離合器42結合；此時，該第二太陽齒輪20B與該變速箱本體10(亦即該第一殼部10A、該第二殼部10B其中至少一者)結合；因此，該第二太陽齒輪20B被固定不動。

在該三檔位置P3時：；其中，117=75+42。

該行星齒輪裝置20之減速比為：(Rr₃)_PGT=75/117=0.641。

至於本發明之該行星齒輪之三速變速箱之總減速比為：Rr₃=(77/18)*0.641*(52/35)*(49/35)=5.703。

本發明之優點及功能可歸納如下：

[1]減少換檔時的金屬敲擊聲，本發明設置行星齒輪變速箱，其內部的齒輪常態處於嚙合狀態，不因換檔而從未接觸變成接觸。故，可減少齒輪接觸時的金屬敲擊聲。

[2]減少因換檔造成的行駛頓挫感。本發明設置行星齒輪變速箱，在換檔時因離合器片(同步器)摩擦的關係，換檔過程可視為無段變速，因此可減少傳統平行軸式齒輪變速箱在換檔時產生之頓挫感。

以上係藉較佳實施例詳細說明本發明，任何對實施例之簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。