TWI755041B

TWI755041B - 周轉式變速機構

Info

Publication number: TWI755041B
Application number: TW109129396A
Authority: TW
Inventors: 姚立和; 連哲文; 田騏禎; 謝培升
Original assignee: 姚立和
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-02-11
Also published as: CN217108055U; EP3971447A1; TW202208763A; US11480233B2; JP7365714B2; EP3971447B1; US20220065335A1; CN114110106A; KR20220027782A; JP3234796U; JP2022040064A; EP3971447C0

Abstract

本發明係指一種周轉式變速機構，其係由一輸出軸及依序設於輸出軸之一傳動模組及至少一升速模組所組成，而該傳動模組具有一可單向驅動該輸出軸之驅動輪，又各該升速模組包含有一樞設於輸出軸之連接齒輪、一固設於輸出軸之升速齒輪及一設於連接齒輪與升速齒輪間之周轉變速輪組，且升速模組並具有一可選擇性停止周轉變速輪組之嵌掣組，藉此，低速時可使升速模組之周轉變速輪組處於公轉下形成空轉，而輸入動力係經驅動輪單向帶動輸出軸，而高速時，利用該嵌掣組停止相對周轉變速輪組之公轉，使得相對周轉變速輪組之變速齒輪可由對應該升速齒輪之公轉變自轉，而形成升速者。

Description

周轉式變速機構

本發明隸屬一種變速之技術領域，具體而言係指一種結構簡單之周轉式變速機構，藉以能快速建立動力傳輸，以提升傳動效率，使其變速更確實與可靠。

按，一般機動設備的動力傳動是將驅動源輸出傳輸至輸出軸，以提供被動件驅動力，如常見機動車輛之馬達〔驅動源〕及車輪〔被動件〕，而變速器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。以現有電動機車而言，其動力來源主要係來自電動馬達，一般來說當在低速行駛時，馬達轉速維持在1000～2000rpm的效能較佳，但當電動機車有高速行駛需求時，馬達轉速將提升至高於2000rpm，惟如此將會使馬達的效能下降，因此最佳的處理方式是利用變速器使馬達維持在1000～2000rpm，而令輸出軸帶動的被動件轉速提高至2000rpm以上；

而現有的變速器主要為兩種型態，其一是齒輪式變速器，其在動力銜接的效率較佳，但其結構複雜，不僅成本高、且維修不易，同時在切換變速時，容易因在短時間內升速或降速而產生頓挫感。其二是無段自排變速器〔Continuously Variable Transmission， CVT〕，其雖然可以簡化結構，而降低成本及便於維修，但其動力銜接之效率不佳；

近來另外開發有離合式變速器，其主要係於輸出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件。前述各該離合器係由一離合件及一可作動離合件之制動件所構成，其中離合件係由複數連結輸出軸及複數連結傳動輪之夾片相間隔疊合而成，並透過制動件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方式來進行變速的變速器，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，而降低變速器的實用性。

換言之，現有變速器分別存在有結構過於複雜、增加維修或更換的難度、動力傳輸建立不易以及變速效率不佳等問題存在，造成現有變速器在實際使用上存在可靠性不足的現象，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。

緣是，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周轉式變速機構，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周轉式變速機構，藉以能有效簡化結構，可以有效降低成本及故障率，並可方便進行維修及更換。

又，本發明之次一主要目的係在提供一種周轉式變速機構，其能使變速時動力直接銜接，以加快變速切換速度，而不致產生動損，故能提高其變速效率及可靠性。

再者，本發明之另一主要目的係在提供一種周轉式變速機構，其能直接變速，而不致產生變速切換的頓挫感，從而提升變速切換的順暢性。

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：

一輸出軸；

一傳動模組，其係設於該輸出軸上，該傳動模組具有一可單向驅動該輸出軸之驅動輪；

至少一升速模組，其係設於該輸出軸上，該升速模組包含有一連接齒輪、一周轉變速輪組、一升速齒輪及一嵌掣組，其中該連接齒輪樞設於該輸出軸上、且可與該驅動輪連動，而該升速齒輪可固設於輸出軸一端，而該周轉變速輪組具有至少一變速齒輪，各該變速齒輪具有一與連接齒輪嚙合之小徑齒部及一與升速齒輪嚙合之大徑齒部；

藉此，低速時可使升速模組之周轉變速輪組處於公轉下形成空轉，而輸入動力係經驅動輪單向帶動輸出軸，而高速時，利用該嵌掣組停止相對周轉變速輪組之公轉，使得相對周轉變速輪組之變速齒輪可由對應該升速齒輪之公轉變自轉，而形成升速者。

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。

本發明係一種周轉式變速機構，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。

而本發明之周轉式變速機構的構成，係如第一、二圖所示，其係由一輸出軸（10）、一傳動模組（20）及至少一升速模組（30）所組成，供利用一動力源作動傳動模組（20）驅動該輸出軸（10）產生輸出，並可透過各該升速模組（30）對輸入傳動模組（20）之速度進行升速；

至於本發明周轉式變速機構較佳實施例之詳細構成，則仍請參看第二、三圖所示，所述之輸出軸（10）可供傳動模組（20）及各該升速模組（30）逐一穿設，且該輸出軸（10）上具有一凸軸部（15）供設置該傳動模組（20）；

而所述之傳動模組（20）具有一可單向驅動該輸出軸（10）之驅動輪（21），該驅動輪（21）可以是皮帶輪，供動力源透過皮帶帶動，又其中該驅動輪（21）係透過一單向軸組（22）設於該輸出軸（10）之凸軸部（15）上，該單向軸組（22）包含一單向軸承（221）及二個位於該單向軸承（221）兩側之軸承（222），且該驅動輪（21）中心具有一軸槽（25），供前述單向軸組（22）容設，使得該驅動輪（21）可單向驅動該輸出軸（10）、且反向時呈空轉狀；

又所述穿設於輸出軸（10）上之升速模組（30）可與傳動模組（20）連動、且可選擇性作動該輸出軸（10），而各該升速模組（30）包含有一連接齒輪（31）、一周轉變速輪組（32）、一升速齒輪（38）及一嵌掣組（40），其中該連接齒輪（31）係樞設於前述輸出軸（10）上，且該連接齒輪（31）具有一嚙合部（311），而前述傳動模組（20）之驅動輪（21）軸心形成有一可相對咬合之嚙合部（28），使得該連接齒輪（31）可與該驅動輪（21）同步連動，且該連接齒輪（31）外周緣具有一可帶動周轉變速輪組（32）之大徑齒部（312），又該周轉變速輪組（32）具有至少一環繞連接齒輪（31）同步公轉之變速齒輪（33），其中各該變速齒輪（33）具有一與連接齒輪（31）大徑齒部（312）嚙合之小徑齒部（331）及一直徑大於小徑齒部（331）之大徑齒部（332），另該升速齒輪（38）係固設於前述輸出軸（10）上，且該升速齒輪（38）的直徑小於該變速齒輪（33）之大徑齒部（332），而變速齒輪（33）之大徑齒部（332）並與升速齒輪（38）相對嚙合，以達到驅動輸出軸（10）升速之作用。且根據某些實施例該周轉變速輪組（32）可以具有二個或二個以上依序嚙合之變速齒輪（33），且最末端之變速齒輪（33）並與該升速齒輪（38）嚙合，而具有大幅升速之效。又該周轉變速輪組（32）之變速齒輪（33）可樞設於一輪架（35）上，該輪架（35）係於各該至少兩固定柱（352）的兩端分設有一供輸出軸（10）穿經中心之框板（351、353），且各該變速齒輪（33）係分別以一輪軸（36）樞設於兩框板（351、353）間，使得各該變速齒輪（33）可帶動輪架（35）相對輸出軸（10）公、自轉，又該嵌掣組（40）係設於該周轉變速輪組（32）上，可選擇性停止該周轉變速輪組（32）之變速齒輪（33）相對輸出軸（10）公轉，而本發明之嵌掣組（40）係於該周轉變速輪組（32）的輪架（35）一側固設有一碟盤（41），且於該碟盤（41）周緣設有一停止件（45），供選擇性制止該碟盤（41）轉動，以同步停止該周轉變速輪組（32）之變速齒輪（33）相對該輸出軸（10）的公轉，其中該停止件（45）可以是夾鉗、電磁體、來令片等；

藉此，可透過作動該傳動模組（20）來驅動該輸出軸（10）產生初始檔的輸出，並透過該嵌掣組（40）的掣動來使該升速模組（30）可以選擇性提升該輸出軸（10）之輸出速度，而組構成一周轉式變速機構者。

至於本發明周轉式變速機構之實際作動，首先當需要該輸出軸（10）為初始檔之轉動時，則係如第一、四圖所示，不作動該升速模組（30）之嵌掣組（40），此時當動力源作動傳動模組（20）之驅動輪（21）時，該驅動輪（21）可以透過單向軸組（22）直接驅動該輸出軸（10）同步轉動，且該驅動輪（21）可同步帶動該升速模組（30）之連接齒輪（31）轉動，使得該連接齒輪（31）可作動相嚙合的周轉變速輪組（32）之變速齒輪（33）相對公轉，令該周轉變速輪組（32）之變速齒輪（33）不致與輸出軸（10）上的升速齒輪（38）產生干涉，而使該輸出軸（10）形成初始檔的速度輸出。

而當有升速需求時，則請配合參看第一、五圖所示，作動該升速模組（30）之嵌掣組（40）停止該周轉變速輪組（32）上變速齒輪（33）的公轉，如透過該嵌掣組（40）之停止件（45）夾掣該碟盤（41），使得與碟盤（41）固接之相對升速模組（30）的輪架（35）固定，供同步停止變速齒輪（33）相對升速齒輪（38）的公轉，而由於該升速模組（30）之連接齒輪（31）與傳動模組（20）之驅動輪（21）連接，使得該連接齒輪（31）能同步帶動相對嚙合的變速齒輪（33）自轉，且各該變速齒輪（33）並同步驅動相對嚙合之升速齒輪（38），而由於該連接齒輪（31）以大徑齒部（312）與變速齒輪（33）之小徑齒部（331）嚙合、且該變速齒輪（33）之大徑齒部（332）與較小徑之升速齒輪（38）嚙合，使得該升速齒輪（38）帶動輸出軸（10）的輸出速度能較驅動輪（21）的輸入速度提升，而由於該輸出軸（10）與傳動模組（20）的驅動輪（21）間設有具單向軸承（221）之單向軸組（22），如此當輸出軸（10）的轉速高於驅動輪（21）時，可利用該單向軸組（22）產生反向空轉作用，而不致使高轉速的輸出軸（10）與初始轉速的驅動輪（21）產生相互干涉，使得該輸出軸（10）形成相對應升速檔的速度輸出。

透過前述之設計與說明，本發明之周轉式變速機構利用輸出軸（10）上透過單向軸組（22）設置傳動模組（20）驅動輪（21），且該輸出軸（10）另外設置有一可與驅動輪（21）同步轉動之升速模組（30），該升速模組（30）並具有可利用嵌掣組（40）選擇性停止之周轉變速輪組（32），而在低速需求時，讓該升速模組（30）之周轉變速輪組（32）可相對輸出軸（10）處於公轉狀的空轉，而動力源可經該驅動輪（21）單向帶動輸出軸（10）產生初始速度，而有升速需求時，則藉由該嵌掣組（40）停止周轉變速輪組（32）之公轉，使該周轉變速輪組（32）能透過變速齒輪（33）自轉帶動輸出軸（10）產生升速，且藉由單向軸組（22）與驅動輪（21）形成空轉，以避免初始速度之驅動輪（21）與升速之輸出軸（10）產生干涉，本發明同時具有下列之功效，諸如：

1、本發明之傳動模組（20）係透過單向軸組（22）設於輸出軸（10）上，而與傳動模組（20）連動之升速模組（30）則透過周轉變速輪組（32）來驅動設於輸出軸（10）上的升速齒輪（38），以透過選擇性停止該周轉變速輪組（32）公轉來進行升速，相較於現有者齒輪式變速器而言，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。

2、本發明在變換升速時，係透過升速模組（30）之周轉變速輪組（32）中的變速齒輪（33）自轉來帶動輸出軸（10）上的升速齒輪（38），相較於無段自動變速器而言，不致因利用摩擦力來提速而產生動損，故本發明同時能兼具提高效率及可靠性。

3、本發明在初始速度時，其升速模組（30）中的升速齒輪（38）係與輸出軸（10）同步處於轉動中，因此在利用升速模組（30）之變速齒輪（33）由相對升速齒輪（38）公轉轉換成定位自轉而升速時，可以由初始速度直接往上升速，而非傳統由靜止狀升速，故其變速快、且無空窗期，同時在變速時不致產生頓挫感，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:輸出軸

15:凸軸部

20:傳動模組

21:驅動輪

22:單向軸組

221:單向軸承

222:軸承

25:軸槽

28:嚙合部

30:升速模組

31:連接齒輪

311:嚙合部

312:大徑齒部

32:周轉變速輪組

33:變速齒輪

331:小徑齒部

332:大徑齒部

35:輪架

351:框板

352:固定柱

353:框板

36:輪軸

38:升速齒輪

40:嵌掣組

41:碟盤

45:停止件

第一圖：係本發明周轉式變速機構之立體外觀示意圖。

第二圖：係本發明周轉式變速機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：係本發明周轉式變速機構組成後之側視剖面示意圖。

第四圖：係本發明周轉式變速機構於初始檔動作之側視剖面示意圖。

第五圖：係本發明周轉式變速機構於變換為升速檔動作之側視剖面示意圖。