TWI749582B - 變速器結構 - Google Patents

Abstract

本發明係指一種變速器結構，其包含有一傳動機構及至少一升速機構，其中該傳動機構於一固定軸上利用一單向軸承設有一初始太陽輪，且於初始太陽輪外嚙合有複數樞設於一輸出托架之初始行星輪，各該初始行星輪同步嚙合一齒輪環之內緣，又各該升速機構係透過一軸管相對樞設於該固定軸上，且於軸管上設有一外徑小於初始太陽輪之太陽輪，又前述輸出托架上樞設有複數與太陽輪嚙合之行星輪，且各該行星輪與相對之初始行星輪係呈相互連結同步轉動，而各該升速機構之軸管分設有一掣動組，用以選擇性停止該相對軸管之轉動，藉此，供利用一由一動力源驅動之主動輪嚙合該傳動機構之齒輪環外緣，使得該輸出托架可產生輸出，且供透過各該升速機構之掣動組固定軸管來達到升速之作用。

Description

變速器結構

本發明隸屬一種傳動用之變速器技術，具體而言係指一種應用於改變轉速之變速器結構，藉以能易於建立動力傳輸，同時結構簡單、且變速快，再者變速中不致產生鈍挫感，使其變速更確實與可靠。

按，變速機構主要係利用驅動源與被動件間不同直徑之齒輪組合，來形成不同的齒輪比，以達到變速之目的。而現有電動車之變速機構的動力來源主要係電動馬達，因此其變速機構的速度變換主要係來自驅動軸上設置至少兩個離合器，來供分別作動不同齒數比的傳動輪來帶動被動輪。前述離合器係由一離合組及一可作動離合組之制動組所構成，其中離合組係由複數連結驅動軸及複數連結傳動輪之夾片相間隔疊合而成，並透過制動組作動該等夾片的緊密結合或分開，而達成上述連動之動作，如我國專利申請第105129500號之「變速機構」、第106114229號之「無段變速器之離合裝置」及第107104155號之「一種內三速雙離合變速器」等；

然上述現有使用離合器來進行變速的變速機構，其離合器需於內部設置電性元件及電線，因此不僅結構複雜，其整體寬度材積變大，再者離合器的力量主要來自電磁磁力，其令靜止件與轉動件結合時，係利用摩擦力來達成，因此動損極大造成動力傳輸建立不易的問題，另外在變速時會有動力銜接不連續的空窗期產生，且進一步容易在變速過程中產生鈍挫感，而降低變速機構的實用性。

換言之，現有變速機構上的各離合器因結構過於複雜，增加維修或更換的難度與時間，再加上動力傳輸建立不易、變速銜接不連續及有鈍挫感等問題存在，造成現有變速機構在實際使用上存在確實性、迅速性與可靠性不足的現象，故如何解決前述問題，係業界及使用者所期待者，亦係本發明所欲探討者。

有鑑於此，本發明人乃針對前述問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發經驗，積極尋求解決之道，經不斷努力的研究與試作，終於成功的開發出一種變速器結構，藉以克服現有者因前述問題所衍生的困擾與不便。

因此，本發明之主要目的係在提供一種變速器結構，藉以能在透過抵頂力快速建立動力傳輸，而不致產生動損，故能提高其確動性、迅速性與可靠性。

且，本發明之再一主要目的係在提供一種變速器結構，其不僅結構簡單、故障率低，且可有效縮小材積與降低製造成本。

又，本發明之次一主要目的係在提供一種變速器結構，其能在同步運轉中使變速時的動力銜接直接快速，而加快變速速度。

再者，本發明之另一主要目的係在提供一種變速器結構，其動力傳輸作動直接、反應靈敏快速，而不致產生如現有者離合器靜止件夾掣轉動件的鈍挫感，從而提升變速的順暢性。

基於此，本發明主要係透過下列的技術手段，來實現前述之目的及其功效，其包含有：

一傳動機構，其具有一固定軸、一輸出托架及一齒輪環，該固定軸可利用一單向軸承設有一初始太陽輪，又該輸出托架可樞設於該固定軸一端，且該輸出托架具有至少二平行固定軸、且所圍圓周外徑小於該齒輪環內徑之軸桿，另該輸出托架之各該軸桿上分別樞設有一對應嚙合齒輪環內緣之初始行星輪，且該齒輪環之外緣可與該主動輪嚙合；

至少一升速機構，其包含有一軸管、一太陽輪、至少二行星輪及一掣動組所組成，該軸管係樞設於該固定軸上，且該太陽輪係設於軸管上，而該太陽輪之外徑小於初始太陽輪，又各該行星輪係樞設於前述輸出托架之軸桿上，且各該行星輪係與該初始行星輪一體連結且同步轉動，而各該行星輪並可與該太陽輪同步嚙合，又該掣動組係設於軸管另端，用以選擇性停止該軸管轉動；

藉此，供利用一由一動力源驅動之主動輪嚙合該傳動機構之齒輪環外緣，使得該輸出托架可產生輸出，且供透過升速機構之掣動組固定軸管來達到升速之作用。

綜上，本發明透過前述技術手段的實現，使本發明能產生前述之功效，大幅提高其實用性，進一步可實現其經濟效益。

為使　貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之較佳實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

本發明係一種變速器結構，隨附圖例示之本發明的具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之設計與需求而進行變化。

而本發明之變速器結構的構成，係如第一、二圖所示，其係由一傳動機構（10）及至少一升速機構（20、30）所組成，供利用一由動力源作動之主動輪（50）驅動該傳動機構（10）產生輸出，並可透過各該升速機構（20、30）進行升速。根據某些實施例，本發明可以具有二組升速機構（20、30），其被分別定義為第一升速機構（20）及第二升速機構（30），使本發明之變速器具有傳動機構（10）之初始檔、第一升速機構（20）之第一升速檔及第二升速機構（30）之第二升速檔，其中第二升速檔之速度大於第一升速檔之速度，而第一升速檔之速度大於初始檔之速度；

至於本發明變速器結構較佳實施例之詳細構成，則仍請參看第二、三及四圖所示， 所述之傳動機構（10）具有一固定軸（11）、一輸出托架（15）及一內、外緣具齒面之齒輪環（18）所構成，其中該固定軸（11）並可供第一、二升速機構（20、30）組設，且該固定軸（11）具有一凸軸部（110），使得該固定軸（11）之凸軸部（110）可利用一單向軸承（12）設有一初始太陽輪（13），該單向軸承（12）可令該初始太陽輪（13）能與主動輪（50）轉動方向產生反向空轉之作用〔如主動輪逆時轉動，則該初始太陽輪為順時空轉、且逆轉不動之狀態〕，又該輸出托架（15）係由一前板（151）、一後板（155）及設於前、後板（151、155）間與固定軸（11）平行之至少二等角軸桿（158）所組成，其中該前板（151）中心具有一可對應樞設於固定軸（11）一端之輸出軸管（152），而後板（155）具有一可供固定軸（11）另端穿出之穿孔（156），且該輸出托架（15）之前、後板（151、155）間的間距可供夾設該傳動機構（10）與各該升速機構（20、30），又該輸出托架（15）之軸桿（158）所圍圓周之外徑小於該齒輪環（18）內徑，另前述之輸出托架（15）各該軸桿（158）上分別樞設有一軸襯套（16），該軸襯套（16）於對應齒輪環（18）一端形成有一初始行星輪（165），而輸出托架（15）之各該軸桿（158）的初始行星輪（165）可同步嚙合該齒輪環（18）之內緣，且該齒輪環（18）之外緣可與前述主動輪（50）相互嚙合；

而所述之第一升速機構（20）係包含有一第一軸管（21）、一第一太陽輪（23）、至少二第一行星輪（24）及一第一掣動組（25）所組成，該第一軸管（21）係套樞於該固定軸（11）上，且該第一軸管（21）端部具有一相鄰固定軸（11）凸軸部（110）之凸軸部（210），使得該第一軸管（21）之凸軸部（210）可利用一單向軸承（22）設置該第一太陽輪（23），該單向軸承（22）可令該第一太陽輪（23）能與主動輪（50）轉動方向產生反向空轉之作用〔如主動輪逆時轉動，則該第一太陽輪為順時空轉、且逆轉不動之狀態〕，且該第一太陽輪（23）之外徑小於初始太陽輪（13），又各該第一行星輪（24）可固設於前述輸出托架（15）之軸襯套（16）上，使該第一行星輪（24）可與前述傳動機構（10）之初始行星輪（165）同步轉動，而各該第一行星輪（24）並可與該第一太陽輪（23）同步嚙合，且該傳動機構（10）之初始太陽輪（13）與初始行星輪（165）的齒輪比大於該第一升速機構（20）之第一太陽輪（23）與第一行星輪（24）的齒輪比，使得第一升速機構（20）具有提升傳動機構（10）輸出速度之效，又該第一掣動組（25）係設於第一軸管（21）另端，可選擇性停止該第一軸管（21）轉動，而本發明之第一掣動組（25）係於該第一軸管（21）一端固設有一碟盤（26），且於該碟盤（26）周設有一停止件（27），供選擇性制止該碟盤（26）轉動，其中該停止件（27）可以是夾鉗、電磁體、來令片等；

又所述之第二升速機構（30）係包含有一第二軸管（31）、一第二太陽輪（32）、至少二第二行星輪（33）及一第二掣動組（35）所組成，該第二軸管（31）係套樞於前述第一升速機構（20）之第一軸管（21）上，且該第二軸管（31）端部具有一相鄰第一軸管（21）凸軸部（210）之凸軸部（310），使得該第二軸管（31）之凸軸部（310）可設置該第二太陽輪（32），且該第二太陽輪（32）之外徑小於第一太陽輪（23），又各該第二行星輪（33）可固設於前述輸出托架（15）之軸襯套（16）上第一行星輪（24）異於初始行星輪（165）的一側，使該第二行星輪（33）可與前述初始行星輪（165）及相鄰第一行星輪（24）同步轉動，而各該第二行星輪（33）並可與該第二太陽輪（32）同步嚙合，且該第一升速機構（20）之第一太陽輪（23）與第一行星輪（24）的齒輪比大於該第二升速機構（30）之第二太陽輪（32）與第二行星輪（33）的齒輪比，使得第二升速機構（30）具有提升傳動機構（10）與第一升速機構（20）輸出速度之效，又該第二掣動組（35）係設於第二軸管（31）另端，可選擇性停止該第二軸管（31）轉動，而本發明之該第二掣動組（35）係於該第二軸管（31）一端固設有一碟盤（36），且於該碟盤（36）周設有一停止件（37），供選擇性制止該碟盤（36）轉動，其中該停止件（37）可以是夾鉗、電磁體、來令片等；

藉此，可透過驅動該傳動機構（10）來產生輸出，並透過該第一升速機構（20）或該第二升速機構（30）來提升該傳動機構（10）之輸出速度，組構成一變速器結構者。

至於本發明變速器結構於實際作動時，則係如第一、五圖所示，為初始檔之驅動，首先令該第一、二升速機構（20、30）之第一、二掣動組（25、35）呈釋放狀，如此當主動輪（50）以逆時轉動驅動該傳動機構（10）之齒輪環（18）時，該齒輪環（18）可被順向驅動、且順向作動該輸出托架（15）之初始行星輪（165），如此與各該初始行星輪（165）嚙合之初始太陽輪（13）可產生一逆向轉動之作用力，而由於該初始太陽輪（13）係透過該反向之單向軸承（12）設於該固定軸（11）上，使得該初始太陽輪（13）不致被驅動自轉，如此可令該輸出托架（15）之各該初始行星輪（165）相對該初始太陽輪（13）產生順時公轉，使得該輸出托架（15）之輸出軸管（152）產生輸出，同時該第一、二升速機構（20、30）之第一、二太陽輪（23、32）因未被限制，故第一、二太陽輪（23、32）可分別被輸出托架（15）上之第一、二行星輪（24、33）驅動，而分別透過第一、二軸管（21、31）相對固定軸（11）產生空轉。

而當有變速需求時，如由初始檔變速至第一升速檔，請配合參看第一、六圖所示，釋放第二升速機構（30）之第二掣動組（35），使其不再限制該第二升速機構（30）之第二軸管（31）的轉動，並作動該第一升速機構（20）中第一掣動組（25）之停止件（27）夾掣該碟盤（26），使得該第一升速機構（20）之第一軸管（21）被限制轉動，而令該第一軸管（21）與第一太陽輪（23）被同步限制自轉，如此可令該第一升速機構（20）於該輸出托架（15）之各該第一行星輪（24）相對該第一太陽輪（23）產生順時公轉，而由於該第一升速機構（20）之齒輪比小於該傳動機構（10）之齒輪比，使得該輸出托架（15）的輸出速度獲得提升，同時該第二升速機構（30）之第二太陽輪（32）因未被限制，故第二太陽輪（32）可被輸出托架（15）上之第二行星輪（33）驅動，而透過第二軸管（31）相對第一軸管（21）產生空轉，再者該傳動機構（10）之初始行星輪（165）因被加速的輸出托架（15）所帶動，使其也帶動相對嚙合的初始太陽輪（13）也加速，令該初始太陽輪（13）可透過該單向軸承（12）相對固定軸（11）產生反向空轉之作用，而不致產生干涉現象。

再者，當有進一步變速需求時，如由初始檔或第一升速檔變速至第二升速檔，請配合參看第一、七圖所示，釋放該第一升速機構（20）之第一掣動組（25），使其不再限制該第一升速機構（20）之第一軸管（21）的轉動，並作動該第二升速機構（30）中第二掣動組（35）之停止件（37）夾掣該碟盤（36），使得該第二升速機構（30）之第二軸管（31）被限制轉動，而令該第二軸管（31）與該第二太陽輪（32）被同步限制自轉，如此可令該第二升速機構（30）於該輸出托架（15）之各該第二行星輪（33）相對該第二太陽輪（32）產生順時公轉，而由於該第二升速機構（30）之齒輪比小於該傳動機構（10）或該第一升速機構（20）之齒輪比，使得該輸出托架（15）的輸出速度獲得提升，同時該第一升速機構（20）之第一太陽輪（23）因未被限制，故第一太陽輪（23）可被輸出托架（15）上之第一行星輪（24）驅動，使其也帶動相對嚙合的第一太陽輪（23）也加速，令該第一太陽輪（23）透過單向軸承（22）相對第一軸管（21）產生反向空轉之作用，而不致產生干涉現象，再者該傳動機構（10）之初始行星輪（165）因被加速的輸出托架（15）所帶動，使其也帶動相對嚙合的初始太陽輪（13）也加速，令該初始太陽輪（13）可透過單向軸承（12）相對固定軸（11）產生反向空轉之作用，而不致產生干涉現象。

透過前述之設計與說明，本發明之變速器結構利用傳動機構（10）之初始太陽輪（13）利用單向軸承（12）設於固定軸（11），而設於輸出托架（15）之初始行星輪（165）能同步嚙合該初始太陽輪（13）與該齒輪環（18），當齒輪環（18）被驅動後，可透過齒輪環（18）、初始行星輪（165）及初始太陽輪（13）的齒輪比達到變速之目的，並透過該輸出托架（15）輸出，且配合該第一、二升速機構（20、30）之第一、二行星輪（24、33）能被同步帶動，而分別透過相對之第一、二掣動組（25、35）來選擇性停止對應的第一、二太陽輪（23、32），達到由初始檔提速至第一升速檔或第二升速檔之目的，同時具有下列之功效，諸如：

1、本發明在換檔升速時，係透過第一、二掣動組（25、35）來限制第一、二軸管（21、31）的轉動來停止相對第一、二太陽輪（23、32）的運轉，從而讓第一、二行星輪（24、33）帶動輸出托架（15）公轉提升速度，其能透過初始太陽輪（13）及第一、二太陽輪（23、32）之抵頂力快速建立動力傳輸，而不致如現有者係利用摩擦力來提速而產生動損，故本發明能提高其確動性與可靠性。

2、本發明之第一、二升速機構（20、30）係利用第一、二行星輪（24、33）與相對之第一、二太陽輪（23、32）的結合來進行變速，相較於現有離合式的變速器而言，其不僅結構簡單，且故障率低，並可有效縮小材積與降低製造成本。

3、本發明之第一、二升速機構（20、30）與傳動機構（10）係同步處於轉動中，因此在換檔變速時，可以馬上動力銜接，變速快、且無空窗期。

4、本發明之第一、二升速機構（20、30）係利用第一、二掣動組（25、35）來分別停止第一、二太陽輪（23、32）的轉動，其在變速時不致產生如現有者離合器靜止件夾掣轉動件的鈍挫感，從而提升變速的順暢性。

藉此，可以理解到本發明為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。

10:傳動機構 11:固定軸 110:凸軸部 12:單向軸承 13:初始太陽輪 15:輸出托架 151:前板 152:輸出軸管 155:後板 156:穿孔 158:軸桿 16:軸襯套 165:初始行星輪 18:齒輪環 20:第一升速機構 21:第一軸管 210:凸軸部 22:單向軸承 23:第一太陽輪 24:第一行星輪 25:第一掣動組 26:碟盤 27:停止件 30:第二升速機構 31:第二軸管 310:凸軸部 32:第二太陽輪 33:第二行星輪 35:第二掣動組 36:碟盤 37:停止件 50:主動輪

第一圖：係本發明變速器結構之立體外觀示意圖。

第二圖：係本發明變速器結構之立體分解示意圖，供說明其各元件之態樣及其相對關係。

第三圖：係本發明變速器結構之局部組成分解示意圖。

第四圖：係本發明變速器結構組成後之側視剖面示意圖。

第五圖：係本發明變速器結構於初始檔之動作示意圖。

第六圖：係本發明變速器結構於變換為第一升速檔之動作示意圖。

第七圖：係本發明變速器結構於變換為第二升速檔之動作示意圖。

10:傳動機構

11:固定軸

110:凸軸部

12:單向軸承

13:初始太陽輪

15:輸出托架

151:前板

152:輸出軸管

155:後板

158:軸桿

16:軸襯套

165:初始行星輪

18:齒輪環

20:第一升速機構

21:第一軸管

22:單向軸承

23:第一太陽輪

24:第一行星輪

25:第一掣動組

26:碟盤

27:停止件

30:第二升速機構

31:第二軸管

32:第二太陽輪

33:第二行星輪

35:第二掣動組

36:碟盤

37:停止件

50:主動輪

Claims (9)

1. 一種變速器結構，其包含有：一傳動機構，其具有一固定軸、一輸出托架及一齒輪環，該固定軸可利用一單向軸承設有一初始太陽輪，又該輸出托架可樞設於該固定軸一端，且該輸出托架具有至少二平行固定軸、且所圍圓周外徑小於該齒輪環內徑之軸桿，另該輸出托架之各該軸桿上分別樞設有一對應嚙合齒輪環內緣之初始行星輪，且該齒輪環之外緣具有一與之嚙合之主動輪；至少一升速機構，其包含有一軸管、一太陽輪、至少二行星輪及一掣動組所組成，該軸管係樞設於該固定軸上，且該太陽輪係設於軸管上，而該太陽輪之外徑小於初始太陽輪，又各該行星輪係樞設於前述輸出托架之軸桿上，且各該行星輪係與該初始行星輪相互連結且同步轉動，而各該行星輪並可與該太陽輪同步嚙合，又該掣動組係設於軸管另端，用以選擇性停止該軸管轉動；藉此，供利用一由一動力源驅動之主動輪嚙合該傳動機構之齒輪環外緣，使得該輸出托架可產生輸出，且供透過升速機構之掣動組固定軸管來達到升速之作用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變速器結構，其中該升速機構為二組或二組以上時，由相鄰傳動機構之升速機構至最外側升速機構之太陽輪外徑係呈由大而小，其中非最外側升速機構之升速機構的太陽輪係透過一單向軸承設於相對應的軸管上，而相鄰傳動機構之升速機構至最外側升速機構之軸管依序樞設於固定軸及相鄰升速機構之軸管上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之變速器結構，其中該輸出托架具有一前板及一後板，而該等軸桿等角跨設於前、後板間，其中該前板中心具有一可對應樞設於固定軸一端之輸出軸管，而後板具有一可供固定軸及軸管另端穿出之穿孔，且該傳動機構與各該升速機構係夾設於該輸出托架之前、後板間。
4. 如申請專利範圍第1或3項所述之變速器結構，其中該輸出托架之各該軸桿上分別樞設有一軸襯套，且相對之該傳動機構的初始行星輪及各該升速機構之行星輪係依序固設於相對之軸襯套上。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之變速器結構，其中該升速機構之掣動組係於各軸管一端固設有一碟盤，且於該碟盤周設有一停止件，供選擇性制止該碟盤轉動。
6. 一種變速器結構，其包含有：一主動輪，供一動力源驅動；一傳動機構，其具有一固定軸、一輸出托架及一齒輪環，該固定軸可利用一單向軸承設有一初始太陽輪，又該輸出托架可樞設於該固定軸一端，且該輸出托架具有至少二平行固定軸、且所圍圓周外徑小於該齒輪環內徑之軸桿，另該輸出托架之各該軸桿上分別樞設有一對應嚙合齒輪環內緣之初始行星輪，且該齒輪環之外緣可與該主動輪嚙合；一第一升速機構，其包含有一第一軸管、一第一太陽輪、至少二第一行星輪及一第一掣動組所組成，該第一軸管係樞設於該固定軸上，且該第一太陽輪係透過一單向軸承設於第一軸管上，而該 第一太陽輪之外徑小於初始太陽輪，又各該第一行星輪係樞設於前述輸出托架之軸桿上，且各該第一行星輪係與該初始行星輪一體連結且同步轉動，而各該第一行星輪並可與該第一太陽輪同步嚙合，又該第一掣動組係設於第一軸管另端，用以選擇性停止該第一軸管轉動；一第二升速機構，其包含有一第二軸管、一第二太陽輪、至少二第二行星輪及一第二掣動組所組成，該第二軸管係樞設於該第一軸管上，且該第二太陽輪係設於第二軸管上、且異於初始太陽輪一側，而該第二太陽輪之外徑小於前述第一太陽輪，又各該第二行星輪係樞設於前述輸出托架之軸桿上，且各該第二行星輪係與該初始行星輪及相對之第一行星輪一體連結且同步轉動，而各該第二行星輪並可與該第二太陽輪同步嚙合，又該第二掣動組係設於第二軸管另端，用以選擇性停止該第二軸管轉動；藉此，供利用一由一動力源驅動之主動輪嚙合該傳動機構之齒輪環外緣，使得該輸出托架可產生輸出，且供透過第一、二升速機構之第一、二掣動組分別固定第一、二軸管來達到逐步升速之作用。
7. 如申請專利範圍第6項所述之變速器結構，其中該輸出托架具有一前板及一後板，而該等軸桿等角跨設於前、後板間，其中該前板中心具有一可對應樞設於固定軸一端之輸出軸管，而後板具有一可供固定軸及軸管另端穿出之穿孔，且該傳動機構與各該升速機構係夾設於該輸出托架之前、後板間。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之變速器結構，其中該輸出托架之各該軸桿上分別樞設有一軸襯套，且相對之該傳動機構的初始行星輪及該第一、二升速機構之第一、二行星輪係依序固設於相對之軸襯套上。
9. 如申請專利範圍第6項所述之變速器結構，其中該第一、二升速機構之第一、二掣動組係於第一、二軸管一端固設有一碟盤，且於該碟盤周設有一停止件，供選擇性制止該碟盤轉動。

Images