TWI826867B - 電動車的變速裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電動車的變速裝置，該電動車的變速裝置包含一連接於一動力馬達的輸入軸、一連動該輸入軸的輸出軸、一設置於該輸出軸的離合機構、一連接於該離合機構的變速鼓、一用以偵測該變速鼓之轉動角度的感知器，及一連結於該變速鼓並用以控制該變速鼓之轉動角度的換檔馬達。該輸入軸包括一軸體、套設於該軸體的一第一齒輪及一第二齒輪。該輸出軸包括一軸桿、分別與該第一齒輪及該第二齒輪嚙合的一個一檔齒輪及一個二檔齒輪。該離合機構設置於該一檔齒輪與該二檔齒輪間，並包括一能在一檔位置與二檔位置間移動的滑塊，及一帶動該滑塊移動的撥叉。

Description

電動車的變速裝置
本發明是有關於一種電動機車的配備，特別是指一種電動車的變速裝置。
參閱圖1，為一現有的變速機構1，包含一適用於連接運轉動力的輸入軸10、一套設於該輸入軸10的一檔齒輪11、一套設於該輸入軸10且與該一檔齒輪11相鄰的二檔齒輪12、一與該輸入軸10沿徑向間隔且用以輸出動力的輸出軸13、一套設於該輸出軸13且用以可脫離地與該一檔齒輪11嚙合的第一齒輪14、一套設於該輸出軸13且用以可脫離地與該二檔齒輪12嚙合的第二齒輪15、一連接於該輸出軸13的單向離合器17、一連接於該輸入軸10且用以切換該一檔齒輪11及該二檔齒輪12之作動的壓板離合器18，及一用以沿該輸入軸10之軸向頂抵該壓板離合器18的頂抵機構19。由該輸入軸10導入的動力，透過該頂抵機構19的運作，控制該壓板離合器18夾合或鬆開，藉此切換使該一檔齒輪11嚙合於該第一齒輪14的一檔位，以及使該二檔齒輪12嚙合於該第二齒輪15的二檔位。
其中，在所述一檔位時，該輸入軸10傳入的動力是經由該一檔齒輪11及該第一齒輪14，傳遞至該輸出軸13而輸出動力。此時，該二檔齒輪12隨著該輸入軸10轉動，但因未嚙合於其他齒輪而無動力輸出。而在所述二檔位時，透過該壓板離合器18的作動，該輸入軸10傳入的動力，則是改經由該二檔齒輪12及該第二齒輪15而傳遞至該輸出軸13。此時，透過該單向離合器17的單向離合特性，能避免動力仍由所述一檔位的路徑傳遞，進而產生兩檔同動的咬死狀況。
然而，為了使該第一齒輪14與該第二齒輪15之間產生速差，勢必要在該輸出軸13採用該單向離合器17的離合機制，但也由於該單向離合器17的單向離合特性，在該單向離合器17運作的所述二檔位時，則無法進行反向運作的”倒檔”。另外，若是長時間位在所述一檔位，由於該頂抵機構19是在頂抵該壓板離合器18的狀態，機件之間有相對較長時間在受力的情況下，也就容易損壞而影響到使用壽命。
[本發明所欲解決之課題]
因此，本發明之目的，即在提供一種各檔位皆能倒檔運作之電動車的變速裝置。
[解決問題之技術手段]
於是，本發明電動車的變速裝置中，該電動車包含一動力馬達，該電動車的變速裝置包含一適用於連接該動力馬達而導入動力的輸入軸、一用以連動於該輸入軸的輸出軸、一設置於該輸出軸的離合機構、一連接於該離合機構的變速鼓、一與該變速鼓間隔設置並用以偵測該變速鼓的轉動角度而輸出一角度資訊的感知器，及一資訊連接於該感知器且連結於該變速鼓，並用以利用該角度資訊而控制該變速鼓之轉動角度的換檔馬達。
該輸入軸包括一軸體、一套設於該軸體的第一齒輪，及一套設於該軸體且與該第一齒輪相間隔的第二齒輪。該輸出軸包括一軸桿、一套設於該軸桿且與該第一齒輪嚙合的一檔齒輪，及一套設於該軸桿且與該第二齒輪嚙合的二檔齒輪。
該離合機構設置於該輸出軸之該一檔齒輪與該二檔齒輪之間，並包括一能在一耦合該一檔齒輪之一檔位置與一耦合該二檔齒輪之二檔位置間移動的滑塊，及一連接於該滑塊且用以帶動該滑塊移動的撥叉。
本發明的一些實施例，該離合機構的該滑塊是設置於該輸出軸上。
本發明的一些實施例，該變速鼓包括一鼓軸、二沿該鼓軸之軸向相互間隔一段距離地定位於該鼓軸的限位件、一套設於該鼓軸並可沿該鼓軸之軸向在該等限位件間移動的外套、二套設於該鼓軸且分別位於該等限位件外側並能沿該鼓軸之軸向移動的擋片、二套設於該鼓軸且分別位於該等擋片外側的定位件，及二分別設置於該等定位件與該等擋片之間的彈簧，該離合機構的該撥叉是連接於該變速鼓的該外套。
本發明的一些實施例，該變速鼓的該外套具有一套設於該鼓軸的內環部，及一連接於該內環部徑向外側且軸向寬度大於該內環部，並用以沿該鼓軸之軸向分別推抵該等擋片而壓縮該等彈簧的外環部。
本發明的一些實施例，該外套之該外環部界定出一沿徑向凹設且自軸向一端往另一端傾斜地環繞一段距離，且用以供該離合機構之該撥叉容設的傾斜槽。
本發明的一些實施例，該變速鼓之該鼓軸形成有至少一沿軸向延伸且自外側向內凹設的方栓槽，該外套還具有至少一形成於該內環部且用以定位於該至少一方栓槽的凸塊部。
本發明的一些實施例，該換檔馬達包括一驅動齒輪，而該變速鼓還包括一套設於該鼓軸且與該驅動齒輪嚙合的變速齒輪。
本發明的一些實施例，該變速鼓的每一個所述限位件為C型扣環。
本發明的一些實施例，該變速鼓的每一個所述限位件是自該鼓軸沿徑向往外凸設。
本發明的一些實施例，該換檔馬達位於該變速鼓的相對上方。
[本發明所能達成之功效]
本發明電動車的變速裝置中，是透過該換檔馬達配合該感知器所偵測之該角度資訊，精準控制該變速鼓的轉動角度帶動該離合機構之該撥叉，使得該離合機構之該滑塊在該一檔位置與該二檔位置之間移動，達成換檔的目的。因此，在未使用限制轉向之離合機制的情況下，無論該滑塊切換至該一檔位置或該二檔位置，都仍能倒檔運轉。
在本發明的一些實施例中，將用以耦合於該一檔齒輪或該二檔齒輪的該滑塊設置於該輸出軸上，即不需使用如同先前技術之單向離合器或壓板離合器，因機構相對簡單而能降低成本，也不需針對離合器機構的複雜元件進行維護，更省去了帶動壓板離合器所需的旋桿及鋼索，維護成本大幅降低。
在本發明的一些實施例中，該變速鼓轉動而帶動該離合機構移動時，由於該外套相對於該鼓軸之沿軸向的移動，都會推動該等擋片的其中之一而使對應之所述彈簧累積彈性恢復力。因此，即便該離合機構之該滑塊未精準耦合於該一檔齒輪或該二檔齒輪，所述彈性恢復力也能避免該滑塊持續固定在非精準的位置，有效防止該滑塊與該一檔齒輪或該二檔齒輪產生撞擊，除了能避免元件間撞擊所產生的異音，還能藉此優化換檔的順暢度。
在本發明的一些實施例中，該換檔馬達與該變速鼓之間，透過該驅動齒輪與該變速齒輪相互嚙合而作動，能透過齒輪間的配置而讓該換檔馬達的配置更加靈活，且易於改變轉動方向而來回切換檔位。
在本發明的一些實施例中，使需要精準運作的該換檔馬達位於相對較高的位置，避免在該電動車行駛時受到撞擊而損壞，也藉此確保換檔運作的穩定性。
參閱圖2至圖4，為本發明電動車的變速裝置之一實施例，該電動車包含一用以提供運轉動力的動力馬達9，而該動力馬達9是架設於一車架單元80，並由一電池單元81提供電能而運轉，且是透過一馬達控制器82來控制。本實施例包含一適用於連接該動力馬達9而導入動力的輸入軸2、一用以連動於該輸入軸2的輸出軸3、一設置於該輸出軸3的離合機構4、一連接於該離合機構4的變速鼓5、一與該變速鼓5間隔設置並用以偵測該變速鼓5的轉動角度而輸出一角度資訊的感知器6，及一資訊連接於該感知器6且連結於該變速鼓5，並用以利用該角度資訊而控制該變速鼓5之轉動角度的換檔馬達7。
該輸入軸2包括一軸體20、一套設於該軸體20的第一齒輪21，及一套設於該軸體20且與該第一齒輪21相間隔的第二齒輪22。該輸出軸3是連接於例如鏈條的動力輸出元件，並包括一與該軸體20沿徑向平行間隔設置的軸桿30、一套設於該軸桿30且與該第一齒輪21嚙合的一檔齒輪31，及一套設於該軸桿30且與該第二齒輪22嚙合的二檔齒輪32。
參閱圖5並配合圖4，該離合機構4設置於該輸出軸3之該一檔齒輪31與該二檔齒輪32之間，並包括一能在一耦合該一檔齒輪31之一檔位置與一耦合該二檔齒輪32之二檔位置間移動的滑塊41，及一連接於該滑塊41且用以帶動該滑塊41移動的撥叉42。其中，該滑塊41是設置於該輸出軸3之該軸桿30上，故當該滑塊41耦合於該一檔齒輪31，即會透過該第一齒輪21與該一檔齒輪31嚙合的路徑，將該輸入軸2的轉動動力傳遞至該輸出軸3；當該滑塊41耦合於該二檔齒輪32，即會透過該第二齒輪22與該二檔齒輪32嚙合的路徑，將該輸入軸2的轉動動力傳遞至該輸出軸3。
參閱圖6至圖8，該變速鼓5包括一形成有多個彼此間隔並沿軸向延伸且自外側向內凹設之方栓槽510的鼓軸51、二沿該鼓軸51之軸向相互間隔一段距離地定位於該鼓軸51的限位件52、一套設於該鼓軸51並可沿該鼓軸51之軸向在該等限位件52間移動的外套53、二套設於該鼓軸51且分別位於該等限位件52外側並能沿該鼓軸51之軸向移動的擋片54、二套設於該鼓軸51且分別位於該等擋片54外側的定位件55、二分別設置於該等定位件55與該等擋片54之間的彈簧56，及一套設於該鼓軸51的變速齒輪57。
其中，該外套53具有一套設於該鼓軸51的內環部531、一連接於該內環部531徑向外側且軸向寬度大於該內環部531的外環部532，及多個形成於該內環部531且用以分別定位於該等方栓槽510的凸塊部533。該外環部532用以沿該鼓軸51之軸向分別推抵該等擋片54而壓縮該等彈簧56，並界定出一沿徑向凹設且自軸向一端往另一端傾斜地環繞一段距離，且用以供該離合機構4之該撥叉42容設的傾斜槽530。透過該變速鼓5的轉動，該撥叉42可在該傾斜槽530中相對移動，並因該傾斜槽530之傾斜延伸具有沿平行該鼓軸51之軸向的分量，故能使該撥叉42產生相同方向的移動，藉此帶動該滑塊41沿該輸出軸3之軸向而來回移動。
另外，每一個所述限位件52可選用C型扣環，或者是採用直接自該鼓軸51沿徑向往外凸設的形式，只要可確實對該外套53的移動範圍產生限位效果即可，亦並不以上述的形式為限。要再說明的是，所述定位件55是分別設置於該等彈簧56的外側端，作為每一個所述彈簧56的一固定端。在本實施例中，為求元件的簡潔，其中一側是直接藉由該變速齒輪57充當該側的該定位件55，但實際實施時也能另外配置與另一側相同的該定位件55，並不以此實施態樣為限。
重新參閱圖4，該感知器6較佳是採用體積較小且不影響實體運作的光學感測器，能在設定特定的基準位置後，偵測該變速鼓5相對於所述基準位置的轉動角度。該感知器6會持續監測該變速鼓5的轉動角度，並轉換為一角度資訊，以供控制該換檔馬達7運作的依據。具體而言，由於該變速鼓5之該傾斜槽530是相對於環繞該鼓軸51而呈傾斜延伸，故所述角度資訊即反應該離合機構4之該撥叉42在該傾斜槽530中的位置，且也就是該滑塊41沿平行該軸桿30之方向移動的位置。
該換檔馬達7位於該變速鼓5的相對上方，且包括一與該變速鼓5之該變速齒輪57嚙合的驅動齒輪71，故只要配合該感知器6所提供的該角度資訊而控制該換檔馬達7的作動，即可透過齒輪間相互嚙合的機制，帶動該變速鼓5來回轉動，進而驅動該離合機構4作動。要特別說明的是，考量到該換檔馬達7為執行換檔作業的驅動源，為了確保換檔機制的穩定運作，將需要精準運作的該換檔馬達7配置於相對較高的位置，能避免在該電動車行駛時受到撞擊而損壞，也藉此確保換檔運作的穩定性。
參閱圖8並配合圖4與圖5，控制本實施例如圖5所示地進入一檔時，只要配合該感知器6所提供的該角度資訊而控制該換檔馬達7，即可使該變速鼓5轉動到正確的位置，藉此帶動該離合機構4之該撥叉42及該滑塊41沿平行該輸出軸3之軸向的方向而朝向該一檔齒輪31移動。此時，只要該滑塊41與該一檔齒輪31之間透過凹凸相互卡合的機制而確實耦合，該輸入軸2經由該第一齒輪21傳遞至該一檔齒輪31的轉動動能，即可經由該固設於該輸出軸3的該滑塊41傳遞至該輸出軸3，也就是成功切換到該一檔位置。
同時參閱圖8至圖10，若該離合機構4作動而欲從該一檔位置切換至該二檔位置，但該滑塊41卻如圖8所示地未精準耦合於該二檔齒輪32，以致於撞擊到該二檔齒輪32的一側面329時，該變速鼓5之該外套53相對於該鼓軸51之沿軸向的移動，會推動該等擋片54的其中之一，進而使得同側的所述彈簧56累積彈性恢復力。因此，即便該滑塊41未精準耦合於該二檔齒輪32，所述彈性恢復力也能形成緩衝機制，使該滑塊41暫時定位在貼附於該二檔齒輪32的位置，直到該二檔齒輪32轉動到得以確實耦合於該滑塊41的位置，所述彈性恢復力即可釋放，使該滑塊41如圖10所示地，因該撥叉42在該傾斜槽530中的移動，朝向該二檔齒輪32移動，直到如圖9、圖10所示地確實耦合，有效防止該滑塊41與該二檔齒輪32產生撞擊，除了能避免元件間撞擊所產生的異音，還能藉此優化換檔的順暢度。
值得特別說明的是，由於本實施例的換檔運作、離合機制，都沒有使用任何限制轉向的機制，因此除了得以順利完成該一檔位置與該二檔位置之間的切換，無論該滑塊41切換至該一檔位置而與該一檔齒輪31耦合，或切換至該二檔位置而與該二檔齒輪32耦合，都仍能倒檔運轉。
綜上所述，本發明電動車的變速裝置之該實施例，在透過該變速鼓5控制該離合機構4而換檔時，可利用該等彈簧56累積的彈性恢復力避免元件間產生撞擊，且由於該實施例的換檔作業並沒有使用任何限制轉向的機制，故無論該離合機構4之該滑塊41移動至該一檔位置或該二檔位置，都仍能倒檔運轉。因此，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是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。
2:輸入軸 20:軸體 21:第一齒輪 22:第二齒輪 3:輸出軸 30:軸桿 31:一檔齒輪 32:二檔齒輪 329:側面 4:離合機構 41:滑塊 42:撥叉 5:變速鼓 51:鼓軸 510:方栓槽 52:限位件 53:外套 530:傾斜槽 531:內環部 532:外環部 533:凸塊部 54:擋片 55:定位件 56:彈簧 57:變速齒輪 6:感知器 7:換檔馬達 71:驅動齒輪 80:車架單元 81:電池單元 82:馬達控制器 9:動力馬達
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是一不完整的剖視圖，說明一現有之電動車的變速機構； 圖2是一側視圖，說明本發明電動車的變速裝置之一實施例所安裝的位置； 圖3是一立體圖，說明該實施例的外觀型態； 圖4是一立體圖，配合圖3說明該實施例的元件組成； 圖5是一剖視圖，說明該實施例之一離合機構運作而切換檔位的情況； 圖6是一立體圖，說明該實施例的一變速鼓； 圖7是一立體圖，說明該變速鼓的一外套； 圖8是一剖視圖，說明該變速鼓運作而帶動該離合機構的情況； 圖9是一剖視圖，配合圖5說明該離合機構之一滑塊的作動；及 圖10是一類似圖8的剖視圖，說明利用該變速鼓使該離合機構成功入檔的情況。
2:輸入軸
20:軸體
21:第一齒輪
22:第二齒輪
3:輸出軸
30:軸桿
31:一檔齒輪
32:二檔齒輪
4:離合機構
41:滑塊
42:撥叉
5:變速鼓
51:鼓軸
53:外套
530:傾斜槽
54:擋片
55:定位件
56:彈簧
57:變速齒輪
6:感知器
7:換檔馬達
71:驅動齒輪

Claims (8)

  1. 一種電動車的變速裝置，該電動車包含一動力馬達，該電動車的變速裝置包含：一輸入軸，適用於連接該動力馬達而導入動力，並包括一軸體、一套設於該軸體的第一齒輪，及一套設於該軸體且與該第一齒輪相間隔的第二齒輪；一輸出軸，用以連動於該輸入軸，並包括一軸桿、一套設於該軸桿且與該第一齒輪嚙合的一檔齒輪，及一套設於該軸桿且與該第二齒輪嚙合的二檔齒輪；一離合機構，設置於該輸出軸之該一檔齒輪與該二檔齒輪之間，並包括一能在一耦合該一檔齒輪之一檔位置與一耦合該二檔齒輪之二檔位置間移動的滑塊，及一連接於該滑塊且用以帶動該滑塊移動的撥叉，其中，該滑塊是設置於該輸出軸上；一變速鼓，連接於該離合機構之該撥叉，用以轉動而帶動該撥叉，該變速鼓包括一鼓軸、二沿該鼓軸之軸向相互間隔一段距離地定位於該鼓軸的限位件、一套設於該鼓軸並可沿該鼓軸之軸向在該等限位件間移動的外套、二套設於該鼓軸且分別位於該等限位件外側並能沿該鼓軸之軸向移動的擋片、二套設於該鼓軸且分別位於該等擋片外側的定位件，及二分別設置於該等定位件與該等擋片之間的彈簧，該離合機構的該撥叉是連接於該變速鼓的該外套；一感知器，與該變速鼓間隔設置，並用以偵測該變速 鼓的轉動角度而輸出一角度資訊；及一換檔馬達，資訊連接於該感知器且連結於該變速鼓，並用以利用該角度資訊而控制該變速鼓的轉動角度。
  2. 如請求項1所述電動車的變速裝置，其中，該變速鼓的該外套具有一套設於該鼓軸的內環部，及一連接於該內環部徑向外側且軸向寬度大於該內環部，並用以沿該鼓軸之軸向分別推抵該等擋片而壓縮該等彈簧的外環部。
  3. 如請求項2所述電動車的變速裝置，其中，該外套之該外環部界定出一沿徑向凹設且自軸向一端往另一端傾斜地環繞一段距離，且用以供該離合機構之該撥叉容設的傾斜槽。
  4. 如請求項2所述電動車的變速裝置，其中，該變速鼓之該鼓軸形成有至少一沿軸向延伸且自外側向內凹設的方栓槽，該外套還具有至少一形成於該內環部且用以定位於該至少一方栓槽的凸塊部。
  5. 如請求項1所述電動車的變速裝置，其中，該換檔馬達包括一驅動齒輪，而該變速鼓還包括一套設於該鼓軸且與該驅動齒輪嚙合的變速齒輪。
  6. 如請求項1所述電動車的變速裝置，其中，該變速鼓的每一個所述限位件為C型扣環。
  7. 如請求項1所述電動車的變速裝置，其中，該變速鼓的每一個所述限位件是自該鼓軸沿徑向往外凸設。
  8. 如請求項1所述電動車的變速裝置，其中，該換檔馬達位於該變速鼓的相對上方。
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