TWI642863B - Linear motion device without segment gear - Google Patents

Abstract

一種無段式檔位之線性移動裝置，包含固定輪、活動輪、容置單元、壓力調控單元、H形活塞及傳動軸，壓力調控單元具有環狀肋部及壓力幫浦，環狀肋部的二側分別設有流路孔以連通壓力幫浦，該等流路孔分別連通H形活塞的二環狀凸緣與環狀肋部之間的二流體容置區，H形活塞軸向連動活動輪，且活動輪相對於H形活塞轉動，活動輪及H形活塞相對於傳動軸軸向平移，且活動輪與傳動軸同步轉動。藉此，本發明可利用壓力調控單元及H形活塞來推移活動輪，達到結構簡易及快速變速的效果。

Description

無段式檔位之線性移動裝置

本發明係關於一種無段式檔位之線性移動裝置，尤其指一種利用壓力調控單元及H形活塞來推移活動輪之無段式檔位之線性移動裝置。

無段變速器(continuously variable transmission,CVT)早年僅能應用於輕型機車等皮帶傳動式的載具，而隨著工業技術愈趨進步，足以承受高強度的傳動鋼帶在近年問世，使得CVT也能夠廣泛地應用在汽車等更高負荷的載具上。CVT之工作原理係依靠鋼帶等傳動元件執行動力輸入錐輪與輸出錐輪之間的傳動，輸入錐輪與輸出錐輪可被控制平移以擠壓鋼帶，藉此導引鋼帶在輸入錐輪或輸出錐輪上徑向移動，從而改變其傳動半徑，實現放大扭力或放大速度的變速機能。

習知的無段變速器係採齒輪或油壓桿來控制錐輪，藉由齒輪傳動或是調整油壓桿內的油壓而使錐輪平移。然而，此類設計使無段變速器的構造變得十分複雜，除了降低變速器的效率比以外，也讓變速箱的維護檢修難度提高，甚至增加變速箱故障排除時的損壞機率。

此外，複雜的構造也令變速箱內部更容易沉積汙泥或殘油，更高比例的變速箱油在更換時無法順利排出，導致變速箱的保養效果每況愈下，間接降低相關部件的運轉壽命。

因此，如何發明出一種無段式檔位之線性移動裝置，以使其可利用壓力調控單元及H形活塞來推移活動輪，達到結構簡易及快速變速的效果，將是本發明所欲積極揭露之處。

有鑑於上述習知技術之缺憾，發明人有感其未臻於完善，遂竭其心智悉心研究克服，進而研發出一種無段式檔位之線性移動裝置，以期本發明可利用壓力調控單元及H形活塞來推移活動輪，達到結構簡易及快速變速的目的。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種無段式檔位之線性移動裝置，其包含：一固定輪；一活動輪，其與該固定輪之間形成一V形傳動區，該V形傳動區具有一傳動半徑，該活動輪相對該固定輪軸向平移以改變該傳動半徑；一容置單元，該活動輪設置於該固定輪與該容置單元之間；一壓力調控單元，其具有一環狀肋部及一壓力幫浦，該環狀肋部朝該容置單元內凸設，且該環狀肋部的二側分別設有一流路孔以連通該壓力幫浦；一H形活塞，其軸向平移於該容置單元內，該環狀肋部設置於該H形活塞的二環狀凸緣之間以活動接觸該H形活塞的一內環面，該等環狀凸緣活動接觸該容置單元的內壁面，該等流路孔分別連通該等環狀凸緣與該環狀肋部之間的二流體容置區，該H形活塞軸向連動該活動輪，且該活動輪相對於該H形活塞轉動；以及一傳動軸，其貫穿該容置單元、該H形活塞及該活動輪以固定於該固定輪，該活動輪及該H形活塞相對於該傳動軸軸向平移，且該活動輪與該傳動軸同步轉動。

藉此，本發明可藉由調控二流體容置區內的壓力取代現有變速箱所使用的齒輪組或油壓桿裝置，令本發明之無段式檔位之線性移動裝置的變速過程更加便捷有效。此外，由於本發明簡化了無段式檔位之線性移動裝置且不需使用齒輪組或油壓桿，因此可令變速箱的檢修保養工作易於進行，並且取得更佳的變速效果。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該容置單元具有相互連接的二半殼體。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該壓力調控單元具有一流體儲存單元，該流體儲存單元連通該壓力幫浦。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該等環狀凸緣分別具有一環狀凹槽以面對該環狀肋部，該等環狀凹槽分別連通該等流路孔。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該等流體容置區填充有一流體。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該流體為空氣或油。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該H形活塞與該活動輪之間設置有一軸承，該軸承之一外環體固定於該H形活塞，該軸承之一內環體固定於該活動輪，以使該H形活塞軸向連動該活動輪，且使該活動輪相對於該H形活塞轉動。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該軸承為一滾珠軸承或一滾柱軸承。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該活動輪具有至少一狹長形貫孔，該傳動軸具有至少一傳動凸體，該傳動凸體活動設置於該狹長形貫孔內，以使該活動輪相對於該傳動軸軸向平移且使該活動輪與該傳動軸同步轉動。

上述的無段式檔位之線性移動裝置中，該活動輪具有一密封環體，該密封環體密封該狹長形貫孔。

藉此，本發明之無段式檔位之線性移動裝置可藉由容置單元之設置將無段變速之執行獨立於變速箱油的系統外。另外，本發明之無段式檔位之線性移動裝置僅需透過壓力調控單元來調節二流體容置區內的壓力，即可在容置單元內部完成整個變速工作，且容置單元內的H形活塞及流體不會參與載具之傳動，其使檢修的工作可獨立進行，簡化了保養流程。

100‧‧‧無段式檔位之線性移動裝置

200‧‧‧活動輪

210‧‧‧狹長形貫孔

220‧‧‧密封環體

230‧‧‧延伸軸

300‧‧‧容置單元

310‧‧‧半殼體

320‧‧‧內壁面

330‧‧‧流體容置區

340‧‧‧彈性密封環

350‧‧‧彈性密封環

400‧‧‧壓力調控單元

410‧‧‧環狀肋部

411‧‧‧流路孔

420‧‧‧壓力幫浦

430‧‧‧流體儲存單元

440‧‧‧彈性密封環

500‧‧‧H形活塞

510‧‧‧環狀凸緣

511‧‧‧環狀凹槽

520‧‧‧內環面

530‧‧‧彈性密封環

600‧‧‧軸承

610‧‧‧外環體

620‧‧‧內環體

700‧‧‧傳動軸

710‧‧‧傳動凸體

F‧‧‧固定輪

R‧‧‧傳動半徑

T‧‧‧V形傳動區

圖1為本發明較佳具體實施例無段式檔位之線性移動裝置的分解示意圖。

圖2為圖1之剖面示意圖。

圖3為圖1之組合示意圖。

圖4為圖3之剖面示意圖。

圖5為圖4之正面示意圖。

圖6為本發明較佳具體實施例壓力調控單元一側之流路孔之示意圖。

圖7為本發明較佳具體實施例壓力調控單元另一側之流路孔之示意圖。

圖8為本發明較佳具體實施例流體儲存單元之示意圖。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參照圖1至圖8，如圖所示，本發明之無段式檔位之線性移動裝置100包含一固定輪F、一活動輪200、一容置單元300、一壓力調控單元400、一H形活塞500及一傳動軸700。如圖所示，H形活塞500係軸向連動活動輪200，容置單元300為二半殼體310相互連接所組成，H形活塞500則可軸向平移於容置單元300內。傳動軸700則依序穿設容置單元300、H形活塞500、活動輪200以固定於固定輪F，並且帶動活動輪200與固定輪F一起轉動，另外，H形活塞500與活動輪200可相對於傳動軸700軸向平移，再者，傳動軸700可藉由一彈性密封環340穿設容置單元300的左側。

請參照圖5，在本實施方式中，活動輪200與固定輪F彼此對應，而固定輪F與活動輪200之間形成一V形傳動區T，此V形傳動區T具有一傳動半徑R，而V形傳動區T可供皮帶、鋼帶等傳動元件於其上傳動。由於活動輪200可相對固定輪F軸向平移，故上述傳動元件會受到活動輪200及固定輪F相互靠近或遠離而調整徑向位置，從而使傳動半徑R改變，此為無段自動變速器的背景原理，故此處不再進一步詳述其細節。

請參照圖1至圖7，在本實施方式中，活動輪200設置於固定輪F與容置單元300之間，壓力調控單元400具有一環狀肋部410及一壓力幫浦420，又環狀肋部410的外緣被鎖設於容置單元300的中間部分，且環狀肋部410中間的孔徑較容置單元300小，因此形成環狀肋部410朝容置單元300內凸設的形狀。另外，環狀肋部410的二側分別設有一流路孔411以連通壓力幫浦420。

請參照圖1至圖7，在本實施方式中，H形活塞500活動設置於容置單元300內，環狀肋部410設置於H形活塞500的二環狀凸緣510之間以使環狀肋部410的內緣藉由一彈性密封環440活動接觸H形活塞500的一內環面520，該等環狀凸緣510的外緣分別藉由二彈性密封環530活動接觸容置單元300的內壁面320，該等流路孔411分別連通該等環狀凸緣510與環狀肋部410之間的二流體容置區330，圖5係顯示環狀肋部410與右側的環狀凸緣510之間的流體容置區330，當H形活塞500與活動輪200向左移動時，環狀肋部410與左側的環狀凸緣510之間即可形成另一流體容置區，另外，H形活塞500可軸向連動活動輪200，且活動輪200可相對於H形活塞500轉動。

請參照圖1至圖7，以下說明本發明之無段式檔位之線性移動裝置100的作動原理，H形活塞500係跨設於環狀肋部410的二側且受環狀肋部410限位，環狀肋部410貼合H形活塞500的內環面520，且H形活塞500貼合容置單元300的內壁面320以封閉該等流體容置區330。

請參照圖5，H形活塞500與活動輪200之間的連接乃透過一軸承600來實現，詳細來說，由於H形活塞500相對於容置單元300是類似活塞結構，因此僅能在軸向上推移，無法徑向轉動，因此藉由軸承600做為H形活塞500與活 動輪200之間的媒介，即可達成上述要求。在本實施方式中，軸承600可為滾珠軸承或是滾柱軸承，軸承600之外環體610固定於H形活塞500的內緣，軸承600之內環體620固定於活動輪200的延伸軸230的外緣，以使H形活塞500可軸向連動活動輪200，且使活動輪200可藉由軸承600的滾珠或滾柱相對於H形活塞500轉動，其中，活動輪200的延伸軸230係可藉由一彈性密封環350穿設容置單元300的右側。

另外，請參照圖5，活動輪200的延伸軸230可具有至少一狹長形貫孔210，而傳動軸700則在對應位置具有數量與狹長形貫孔210相等的傳動凸體710，傳動凸體710活動設置於狹長形貫孔210內，因此當活動輪200軸向平移時，活動輪200可與傳動軸700同步轉動。再者，請參照圖5，活動輪200的延伸軸230的外緣可包覆一密封環體220以密封狹長形貫孔210及傳動凸體710。

需特別說明的是，上述之軸承600僅為說明本實施方式的一種可行實施例，並非H形活塞500用以連接活動輪200的唯一選擇，本領域內的通常知識者自可依實際情況改用其他連動方式。

請參照圖5至圖8，如圖所示，以下說明H形活塞500之控制方式。其中，壓力調控單元400還可具有一流體儲存單元430連通壓力幫浦420，以避免壓力調控單元400內的流體短少。環狀肋部410的二側對應二流體容置區330分別設有流路孔411，且環狀肋部410內部設有連通管路(未繪出)連通兩個流路孔411及壓力幫浦420；換言之，該等流體容置區330實質上係藉由該等流路孔411及連通管路與壓力幫浦420相互連通，壓力幫浦420則藉由該等流路孔411及連通管路來抽取或打入流體(例如空氣或油)於該等流體容置區330，該等流體容置區330內的流體係以互補的原理來推動H形活塞500往復移動。另外，當本發明之無段式 檔位之線性移動裝置100不進行變速時，壓力調控單元400可藉由設置於流道的鎖定閥體(圖未示)或藉由壓力幫浦420的鎖定功能以禁止流體流動，進而使本發明之無段式檔位之線性移動裝置100的變速檔位可固定，而不會任意變速。

另外，請參照圖4至圖7，為了讓流體能夠均勻地對H形活塞500施加推力，該等環狀凸緣510分別具有一環狀凹槽511以面對環狀肋部410，該等環狀凹槽511分別連通該等流路孔411。如圖5及圖7所示，當H形活塞500欲帶動活動輪200向左移動時，壓力幫浦420自環狀肋部410左側的流路孔411打入的流體首先將充滿H形活塞500左側的環狀凹槽511，使左側的環狀凸緣510的整個受力面的壓力平均，之後壓力幫浦420再繼續抽取環狀肋部410右側的流體容置區330的流體以打入環狀肋部410左側的流體容置區，進而使H形活塞500與活動輪200向左移動，而H形活塞500帶動活動輪200向右移動的原理亦如同上述。藉此，本發明可避免H形活塞500因為單點受力而造成推進方向偏移，從而導致推移發生受阻的情況。

如上所述，本發明不需使用油壓桿或齒輪等複雜的結構，即可完成無段變速器之控制，大幅地簡化了變速機制。此外，由於本發明之無段式檔位之線性移動裝置取代習用複雜的變速箱結構，其可使檢修保養的工作易於進行，並且減少變速箱結構的故障損壞機會。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種無段式檔位之線性移動裝置，其包含：一固定輪；一活動輪，其與該固定輪之間形成一V形傳動區，該V形傳動區具有一傳動半徑，該活動輪相對該固定輪軸向平移以改變該傳動半徑；一容置單元，該活動輪設置於該固定輪與該容置單元之間；一壓力調控單元，其具有一環狀肋部及一壓力幫浦，該環狀肋部朝該容置單元內凸設，且該環狀肋部的二側分別設有一流路孔以連通該壓力幫浦；一H形活塞，其軸向平移於該容置單元內，該環狀肋部設置於該H形活塞的二環狀凸緣之間以活動接觸該H形活塞的一內環面，該等環狀凸緣活動接觸該容置單元的內壁面，該等流路孔分別連通該等環狀凸緣與該環狀肋部之間的二流體容置區，該H形活塞軸向連動該活動輪，且該活動輪相對於該H形活塞轉動；以及一傳動軸，其貫穿該容置單元、該H形活塞及該活動輪以固定於該固定輪，該活動輪及該H形活塞相對於該傳動軸軸向平移，且該活動輪與該傳動軸同步轉動。
2. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該容置單元具有相互連接的二半殼體。
3. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該壓力調控單元具有一流體儲存單元，該流體儲存單元連通該壓力幫浦。
4. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該等環狀凸緣分別具有一環狀凹槽以面對該環狀肋部，該等環狀凹槽分別連通該等流路孔。
5. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該等流體容置區填充有一流體。
6. 如請求項5所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該流體為空氣或油。
7. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該H形活塞與該活動輪之間設置有一軸承，該軸承之一外環體固定於該H形活塞，該軸承之一內環體固定於該活動輪，以使該H形活塞軸向連動該活動輪，且使該活動輪相對於該H形活塞轉動。
8. 如請求項7所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該軸承為一滾珠軸承或一滾柱軸承。
9. 如請求項1所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該活動輪具有至少一狹長形貫孔，該傳動軸具有至少一傳動凸體，該傳動凸體活動設置於該狹長形貫孔內，以使該活動輪相對於該傳動軸軸向平移且使該活動輪與該傳動軸同步轉動。
10. 如請求項9所述之無段式檔位之線性移動裝置，其中該活動輪具有一密封環體，該密封環體密封該狹長形貫孔。