TWI593596B - Power transmission switching device of vehicle having power supply generator - Google Patents

Description

具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置

本發明是有關於一種切換裝置，特別是指一種具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置。

一般可提供外界電器用品電力的車輛，包含一具有一曲軸之引擎、一與該引擎間隔設置之外供發電機、及一能傳遞該曲軸的動能且使該外供發電機產生電力的動力傳遞裝置。該動力傳遞裝置包括一受控制地傳遞該曲軸之動能的動力傳遞單元，及一可驅動該動力傳遞單元之切換單元。該切換單元能驅動該動力傳遞單元在一供電位置與一非供電位置轉動。在該非供電位置時，該曲軸無法帶動該動力傳遞單元。在該供電位置時，該曲軸帶動該動力傳遞單元，進而使得該外供發電機產生電力。

參閱圖1，該動力傳遞裝置之切換單元11具有一可驅動該動力傳遞單元(圖未示)之切換桿12、一與該切換桿12間隔設置的步進馬達13，及一受該步進馬達13驅動的齒輪組14。該步進馬達13驅動該齒輪組14轉動並連動該切換桿12，進而帶動該動力傳遞單元在該供電位置與該非供電位置移動。

由於該步進馬達13是以脈波訊號精準地控制該 齒輪組14轉動的角度與位置，進而帶動該切換桿12在該供電位置與該非供電位置間轉動，具有高精度定位的特性。但由於該步進馬達13價格比一般直流馬達昂貴，而且如果需要調整該步進馬達13定位之角度與位置或是提高扭力及功率等效能，常需加大該步進馬達13的內部構造來改善，而須花費更多的時間與金錢，不僅費時費力，更增加生產成本。

因此，本發明之目的，即在提供一種高效能之具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置。

於是，本發明具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，該車輛包含一具有一曲軸的引擎、一設置於該曲軸上的交流發電機，及一受控制地接收該曲軸之動力且可供電於外界電器產品的供電用發電機，該動力傳遞切換裝置包含一可將該曲軸的動力傳遞至該供電用發電機的動力傳遞單元、一可切換地連動該動力傳遞單元運作之切換單元，及一設置於該切換單元內的定位單元。

該切換單元包括一受控制地連接該曲軸與該動力傳遞單元的切換機構、一用以驅動該切換機構的電動驅動機構，及一用以容置該電動驅動機構之外殼。該電動驅動機構具有一與該切換機構對應樞設且能驅動該切換機構的切換桿、一與該切換桿間隔設置的電動馬達，及一用以傳遞該電動馬達的動力而驅動該切換桿帶動該切換機構的齒輪組。該定位單元包括一設置於該外殼內的限位件，及 一相對應於該限位件而設置在該齒輪組上且可由該齒輪組帶動抵靠該限位件的卡合件。該卡合件具有一第一卡合端，及一相反於該第一卡合端之第二卡合端，該電動馬達能帶動該齒輪組相對於該外殼在一供電位置與一非供電位置間轉動。在該非供電位置時，該第一卡合端抵靠該限位件且該曲軸無法帶動該動力傳遞單元。在該供電位置時，該第二卡合端抵靠該限位件且該曲軸能帶動該動力傳遞單元而使該供電用發電機產生電力，並可供電於外界電器產品之電源。

本發明之功效在於：藉由該限位件配合該卡合件在該非供電位置或該供電位置時相互抵靠並將該齒輪組限位，有效率地將該齒輪組停止轉動且定位，而大幅提升該動力傳遞切換裝置切換該供電用發電機能否產生電力之實用性與安全性。

20‧‧‧車輛

21‧‧‧引擎

211‧‧‧曲軸

22‧‧‧交流發電機

23‧‧‧供電用發電機

3‧‧‧動力傳遞單元

31‧‧‧動力輸出齒輪

32‧‧‧動力傳遞機構

33‧‧‧動力傳遞齒輪

4‧‧‧切換單元

5‧‧‧切換機構

51‧‧‧滑動套環

52‧‧‧驅動件

6‧‧‧電動驅動機構

61‧‧‧切換桿

611‧‧‧桿體

612‧‧‧切槽

62‧‧‧電動馬達

63‧‧‧齒輪組

631‧‧‧主動齒輪

632‧‧‧限位齒輪

633‧‧‧第一減速齒輪

634‧‧‧第二減速齒輪

635‧‧‧中心點

64‧‧‧偵測件

7‧‧‧外殼

71‧‧‧第一殼體

72‧‧‧第二殼體

8‧‧‧定位單元

81‧‧‧限位件

82‧‧‧卡合件

821‧‧‧第一卡合端

822‧‧‧第二卡合端

83‧‧‧軌跡線

9‧‧‧電子控制單元

L1‧‧‧第一直線

L2‧‧‧第二直線

α‧‧‧夾角

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一俯視圖，說明習知之一車輛的動力傳遞裝置的切換單元；圖2是一剖視圖，說明本發明具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置的較佳實施例，其中一切換單元是位於一非供電位置；圖3是一俯視示意圖，說明該較佳實施例中，該切換單元與一定位單元位於該非供電位置； 圖4是一剖視圖，說明該較佳實施例中，該切換單元是位於一供電位置；圖5是一俯視示意圖，說明該較佳實施例中，該切換單元與該定位單元位於該供電位置；圖6是一局部示意圖，說明該較佳實施例中，該定位單元之一卡合件相對於一限位件移動的軌跡；圖7是一剖視圖，說明該較佳實施例中，該定位單元與該切換單元之連結關係；圖8是一剖視圖，說明該較佳實施例中，該定位單元之另一種型態；圖9是一俯視圖，說明該較佳實施例中，該定位單元之另一種型態；及圖10是一剖視圖，輔助說明圖9。

參閱圖2與圖3，本發明具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置的較佳實施例，該車輛20包括一具有一曲軸211的引擎21、一設置於該曲軸211上的交流發電機22，及一受控制地接收該曲軸211之動力且可供電於外界電器產品的供電用發電機23，該交流發電機22所產生的電力是用於行車時對該車輛20的蓄電池(圖未示)充電。

該動力傳遞切換裝置包含一可將該曲軸211之動力傳遞至該供電用發電機23的動力傳遞單元3、一可切換地連動該動力傳遞單元3運作之切換單元4、一設置於該切換單元4內的定位單元8，及一可控制地啟動該切換單元 4之電子控制單元9。

該動力傳遞單元3包括一套設於該曲軸211上的動力輸出齒輪31、一連接該供電用發電機23的動力傳遞機構32，及一與該動力輸出齒輪31相嚙合以帶動該動力傳遞機構32的動力傳遞齒輪33。

該切換單元4包括一受控制地連接該曲軸211與該動力傳遞單元3的切換機構5、一用以驅動該切換機構5的電動驅動機構6，及一用以容置該電動驅動機構6之外殼7。該切換機構5具有一對應該動力輸出齒輪31且能結合該動力輸出齒輪31而滑動地設置於該曲軸211上的滑動套環51，及一設置於該滑動套環51面向該電動驅動機構6之一側上的驅動件52。該外殼7具有一第一殼體71，及一可與該第一殼體71相結合的第二殼體72。

該電動驅動機構6具有一與該切換機構5之驅動件52對應樞設且能驅動該切換機構5的切換桿61、一與該切換桿61間隔設置的電動馬達62、一用以傳遞該電動馬達62的動力而驅動該切換桿61帶動該切換機構5的齒輪組63，及一設置於該第一殼體71上且位於該第一殼體71外側的偵測件64。該切換桿61具有一樞轉地穿設該第二殼體72的桿體611，及一對應該切換機構5的驅動件52而形成於該桿體611上的切槽612。該齒輪組63具有一受該電動馬達62驅動的主動齒輪631、一設置於該切換桿61上的限位齒輪632、一嚙合該主動齒輪631的第一減速齒輪633，及一與該第一減速齒輪633同軸且與該限位齒輪632 相嚙合的第二減速齒輪634。該偵測件64用以偵測該齒輪組63中所具有之任一元件轉動角度的位置，並傳遞一位置訊息給該電子控制單元9。於本實施例中，該電動馬達62為直流馬達，一般而言，在同樣的體積下，直流馬達可以達到較高轉速之效能，但不以此為限。

該定位單元8包括一設置於該外殼7內的限位件81，及一相對應於該限位件81而設置於該限位齒輪632上且可由該限位齒輪632帶動抵靠該限位件81的卡合件82，該卡合件82具有一第一卡合端821，及一相反於該第一卡合端821之第二卡合端822，該電動馬達62能帶動該齒輪組63相對於該外殼7在一供電位置與一非供電位置間轉動。

該電子控制單元9用以接收該偵測件64所偵測到該齒輪組63轉動角度的位置訊息，當該偵測件64偵測到該齒輪組63轉動至該供電位置及該非供電位置時，該電子控制單元9立即控制該電動馬達62停止轉動。

參閱圖2與圖3，在該非供電位置時，該卡合件82之第一卡合端821抵靠該限位件81，此時，該偵測件64傳遞該齒輪組63的位置訊息給該電子控制單元9，該電子控制單元9控制該電動馬達62停止轉動，且此時該驅動件52是容置於該切槽612中且該滑動套環51是與該動力輸出齒輪31相間隔，因此，該曲軸211的旋轉動力無法傳遞帶動該動力輸出齒輪31轉動。

參閱圖4與圖5，在該供電位置時，該卡合件 82之第二卡合端822抵靠該限位件81，此時，該偵測件64傳遞該齒輪組63的位置訊息於該電子控制單元9，該電子控制單元9控制該電動馬達62停止轉動，而該驅動件52是頂抵於該桿體611且該滑動套環51是與該動力輸出齒輪31相結合，並傳遞該曲軸211的旋轉動力以驅動與該動力輸出齒輪31相嚙合的該動力傳遞齒輪33轉動，進而帶動該動力傳遞機構32與該供電用發電機23轉動，並使該供電用發電機23產生電力可供電給外界電器產品。

參閱圖6，該定位單元8之卡合件82相對於該限位件81在該供電位置與該非供電位置間移動而形成一軌跡線83，定義該齒輪組63之限位齒輪632具有一中心點635，該軌跡線83上任一點與該中心點635距離皆相等，且該軌跡線83的兩相反端分別連接該限位齒輪632的中心點635而形成一第一直線L1及一第二直線L2，該第一直線L1與該第二直線L2的夾角α為直角，但不以此為限，可依不同需求，設計出不同的夾角α。

在此要特別說明的是，參閱圖5與圖7，於本實施例中，該定位單元8之卡合件82是形成於該限位齒輪632上的卡合滑槽之態樣。該限位件81是設置於該第二殼體72上且由該第二殼體72之內表面往該卡合件82的方向延伸，並穿設該卡合件82的限位凸柱之態樣，但不以此為限。例如：如圖8所示，其中該定位單元8之卡合件82是形成於該限位齒輪632上的卡合滑槽之態樣。該限位件81是設置於該第一殼體71上且由該第一殼體71之內表面往該卡 合件82的方向延伸，並穿設該卡合件82的限位凸柱之態樣。亦或是如圖9與圖10所示，其中該定位單元8之限位件81是形成於該第二殼體72內表面的限位滑槽之態樣。該卡合件82是設置於該限位齒輪632上且由該限位齒輪632往該限位件81之方向延伸，並可滑移地插設該限位件81的卡合凸柱之態樣。只要該卡合件82能相對於該限位件81移動，且在該非供電位置時，該卡合件82之第一卡合端821抵靠該限位件81，並將該齒輪組63限位，而在該供電位置時，該卡合件82之第二卡合端822抵靠該限位件81，並將該齒輪組63限位即可。

參閱圖3與圖5，藉由該限位件81配合該卡合件82在該非供電位置或該供電位置時相互抵靠並將該齒輪組63限位，且同時透過該偵測件64判斷該齒輪組63轉動至該非供電位置或該供電位置，並傳遞該齒輪組63的位置訊息於該電子控制單元9，此時，該電子控制單元9立即控制該電動馬達62停止轉動，有效率地將該齒輪組63轉動至該非供電位置及該供電位置時定位，並避免該齒輪組63轉動所帶動的該切換桿61超過該非供電位置或該供電位置。參閱圖4與圖5，該電動馬達62具有高轉速之特性，能快速有效率地驅動該齒輪組63轉動至該供電位置或該非供電位置，而連動該切換桿61帶動該切換機構5切換該動力傳遞單元3能否傳遞該曲軸211之動能，進而帶動該供電用發電機23轉動，並使該供電用發電機23產生電力。

綜上所述，本發明具有供電用發電機之車輛的 動力傳遞切換裝置，藉由該定位單元8在該非供電位置及該供電位置時將該齒輪組63限位，且同時透過電子控制單元9立即控制該電動馬達62停止轉動，而能在該電動馬達62高轉速之情況下，有效率地將該齒輪組63定位，進而避免該齒輪組63轉動所帶動的該切換桿61超過該非供電位置或該供電位置，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

6‧‧‧電動驅動機構

61‧‧‧切換桿

611‧‧‧桿體

62‧‧‧電動馬達

63‧‧‧齒輪組

631‧‧‧主動齒輪

632‧‧‧限位齒輪

633‧‧‧第一減速齒輪

634‧‧‧第二減速齒輪

64‧‧‧偵測件

7‧‧‧外殼

72‧‧‧第二殼體

8‧‧‧定位單元

81‧‧‧限位件

82‧‧‧卡合件

821‧‧‧第一卡合端

822‧‧‧第二卡合端

9‧‧‧電子控制單元

Claims (8)

1. 一種具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，該車輛包含一具有一曲軸的引擎、一設置於該曲軸上的交流發電機、一電子控制單元，及一受控制地接收該曲軸之動力且可供電於外界電器產品的供電用發電機，該動力傳遞切換裝置包含：一動力傳遞單元，可將該曲軸的動力傳遞至該供電用發電機；一切換單元，可切換地連動該動力傳遞單元運作，並包括一受控制地連接該曲軸與該動力傳遞單元的切換機構、一用以驅動該切換機構的電動驅動機構，及一用以容置該電動驅動機構之外殼，該電動驅動機構具有一與該切換機構對應樞設且能驅動該切換機構的切換桿、一與該切換桿間隔設置且可被該電子控制單元可控制地啟動的電動馬達、一用以傳遞該電動馬達的動力而驅動該切換桿帶動該切換機構的齒輪組，及一設置於該外殼上且用以偵測該齒輪組之轉動位置，並能傳遞一位置訊息給該電子控制單元的偵測件，當該偵測件偵測到該齒輪組轉動至該供電位置及該非供電位置時，該電子控制單元立即控制該電動馬達停止轉動；及一定位單元，包括一設置於該外殼內表面且不插通該外殼的限位件，及一相對應於該限位件而設置於該齒輪組上且可由該齒輪組帶動抵靠該限位件的卡 合件，該卡合件具有一第一卡合端，及一相反於該第一卡合端之第二卡合端，該電動馬達能帶動該齒輪組相對於該外殼在一供電位置與一非供電位置間轉動，在該非供電位置時，該第一卡合端抵靠該限位件且該曲軸無法帶動該動力傳遞單元，在該供電位置時，該第二卡合端抵靠該限位件且該曲軸能帶動該動力傳遞單元並使該供電用發電機產生電力。
2. 如請求項1所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該切換單元之電動驅動機構的齒輪組具有一受該電動馬達驅動的主動齒輪，及一設置於該切換桿上的限位齒輪。
3. 如請求項2所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該外殼具有一第一殼體，及一可與該第一殼體相結合的第二殼體，該定位單元之卡合件是形成於該限位齒輪上的卡合滑槽，該限位件是設置於該第一殼體上且由該第一殼體之內表面往該卡合件的方向延伸並穿設該卡合件的限位凸柱，該卡合件相對於該限位件在該供電位置與該非供電位置間移動。
4. 如請求項2所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該外殼具有一第一殼體，及一可與該第一殼體相結合的第二殼體，該定位單元之卡合件是形成於該限位齒輪上的卡合滑槽，該限位件是設置於該第二殼體上且由該第二殼體之內表面往該卡合 件的方向延伸並穿設該卡合件的限位凸柱，該卡合件相對於該限位件在該供電位置與該非供電位置間移動。
5. 如請求項3至4中任一項所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該定位單元之卡合件相對於該限位件在該供電位置與非供電位置間移動而形成一軌跡線，定義該切換單元之限位齒輪具有一中心點，該軌跡線上任一點與該中心點距離皆相等。
6. 如請求項5所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該卡合件之軌跡線的兩相反端分別連接該限位齒輪的中心點而形成一第一直線及一第二直線，該第一直線與該第二直線的夾角為直角。
7. 如請求項2所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該切換單元之電動驅動機構的齒輪組還具有一嚙合該主動齒輪的第一減速齒輪，及一與該第一減速齒輪同軸且與該限位齒輪相嚙合的第二減速齒輪。
8. 如請求項1所述具有供電用發電機之車輛的動力傳遞切換裝置，其中，該電動驅動機構之電動馬達為直流馬達。