TWM484522U - 汽車手動變速機構 - Google Patents

Description

汽車手動變速機構

本創作係關於一種汽車手動變速機構，尤指一種排檔路徑成一直線的變速機構。

汽車在起步加速時須要比較大的驅動力，此時車輛的速度低，而發動機卻必須以較高的轉速來輸出較大的動力。當速度逐漸加快之後，汽車所須要的行駛動力也逐漸降低，這時候發動機只要以降低轉速來減少動力的輸出，即可提供汽車足夠的動力。變速箱的作用即在解決發動機和驅動車輪之間產生不同轉速比的差異。所述發動機於燃油汽車乃是引擎，於電動汽車則是驅動馬達。

變速箱為因操作上的不同而有『手動變速箱』與『自動變速箱』兩種，這兩種變速箱的工作方式也不相同。一輛車如係使用手動變速箱，則必須有離合器。離合器這組機構被裝置在發動機與手動變速箱之間，負責將發動機的動力傳送到手動變速箱。因此，駕駛者要在換檔以前先用腳踩離合器踏板，如此使發動機與變速箱暫時分離，再操作排檔桿待齒輪移動至需要的檔位，再放開離合器踏板使離合器重行結合，因此動力便可以可傳遞至變速箱，並經由差速器及傳動線(Drive Line)送至車輪使車輛移動。自動變速箱則能自動完成此一工作，不需駕駛者動手，但也因此喪失了手動換檔所能提供的操作感以及換檔時盡其在我 的樂趣。

茲以第1、2圖所示的五速手動變速箱70為例，其排檔桿71係以左右移動及向前向後移動的方式選擇所需要的檔位，並配合三支連桿72~74分別撥動三只在輸出軸75上作軸向移動的齒套76~78，其中第1齒套76介於1檔齒輪79和2檔齒輪80之間；第2齒套77位在3檔齒輪81和4檔齒輪82之間；第3齒套78處於5檔齒輪83和倒檔齒輪84之間。1~5檔齒輪79~83和倒檔齒輪84均保持在輸出軸75上自由轉動，並分別與固定在輸入軸87上隨其轉動的五只驅動齒輪89~93和一固定於惰齒輪軸86上旋轉的惰齒輪85相嚙合，以分別從驅動齒輪89~94向1~5檔齒輪79~83和惰齒輪85傳達相反方向的轉動，並使倒檔齒輪84同轉。輸入軸87通過一入力齒輪95和離合器軸96上的齒輪97相嚙合，以從和發動機(圖未示)相連的離合器軸96獲得旋轉動力。

在發動機發動後，排檔桿71位於中央位置不作換檔的動作，此時只有離合器軸96與輸入軸87轉動，輸出軸75靜止(但其上的齒輪79~84仍會自由轉動)，因此變速箱70沒有傳輸動力的作用。

當撥動排檔桿71至1檔位置，則第一連桿72使第一齒套76向左移動與輸出軸75上的1檔齒輪79相嚙合，於是發動機的動力即可經由離合器軸96及其齒輪97→入力齒輪95→輸入軸87→輸入軸1檔驅動齒輪89→輸出軸1檔齒輪79→第1齒套76→輸出軸75而輸出。依此類推，可變換檔位至2-5檔與倒檔。從而，透過變換檔位，即能改變齒輪比(或稱傳動比、變速 比)的作用，進而將發動機所產生的動力以不同的轉速及扭力經差速器及傳動線傳送到車輪使車輛能行駛。利用多組不同齒數的齒輪搭配嚙合之後，便可產生多種齒輪比。

從上述配合圖式的說明不難理解，習用手動變速箱70由於受到機械結構的限制，因此需要數根連桿72~74及對應數目的齒套76~78配合操作才能變換檔位，同時也造成排檔桿71移動的路徑不能成一直線，而使變速箱70的結構無法小型化、輕量化。

本創作乃為解決上述問題所成，其目的在於提供一種手動變速機構，可以直線換檔，使排檔更加容易與平順，同時有助於結構輕小化。

具體實現本創作的汽車手動變速機構，包含一輸入軸，用以承接一從該汽車的發動機輸出的旋轉動力；數只驅動齒輪，按照大小排列固定在該輸入軸上而隨著該輸入軸轉動；一輸出軸，用以傳輸該動力，該輸出軸的外周沿軸向設有若干條狀凸出齒；數只變速齒輪，其均為中空狀，內周和外周分別設有內齒輪部和外齒輪部，每只變速齒輪的外齒輪部和一與之搭配的驅動齒輪嚙合，使該變速齒輪可由該驅動齒輪驅動而圍繞該輸出軸轉動；及一軸套，具有一沿軸向設置的軸孔，該軸孔的孔壁沿軸向設有數條凹槽與該輸出軸的凸出齒配合，以將該軸套保持在該輸出軸上作軸向運動，並向該輸出軸傳遞旋轉動力，該軸套的內側端沿徑向擴大而形成有一外齒輪。當該軸套由於駕駛者的換檔動作而沿該輸出軸移動，使該軸套的外齒輪與任一變速齒輪的內齒 輪部相嚙合時，即可從該輸入軸上的驅動齒輪向該變速齒輪傳達旋轉運動，使與該變速齒輪相嚙合的軸套同轉，進而由該軸套帶動該輸出軸旋轉，而由該輸出軸將該動力輸出。

在一較佳實施例中，所述汽車手動變速機構進一步包含一惰齒輪，固定在一惰齒輪軸上轉動，並與該最小的驅動齒輪嚙合，以從該最小驅動齒輪向該惰齒輪傳達旋轉運動；及一倒檔齒輪，其為中空狀，內周和外周分別設有內齒輪部和外齒輪部，該倒檔齒輪的內齒輪部用來和該軸套的外齒輪合作，該倒檔齒輪的外齒輪部與該惰齒輪相嚙合，使該倒檔齒輪可由該惰齒輪驅動而圍繞該輸出軸轉動。當該軸套由於駕駛者的換檔動作而沿該輸出軸移動，使該軸套的外齒輪與該倒檔齒輪的內齒部相嚙合時，即可從該惰齒輪向該倒檔齒輪傳達旋轉運動，使與該倒檔齒輪相嚙合的軸套同轉，進而由該軸套帶動該輸出軸旋轉，而由該輸出軸將該動力輸出。

在一較佳實施例中，所述輸出軸和軸套分別支持於一輸出軸軸承和一軸套軸承轉動，該軸套軸承固定在一端蓋的內部，該軸套的外側端穿過該端蓋後，以一油封在該端蓋和軸套的接觸面間形成氣密，再經由一接頭連接一排檔索，該排檔索另一端繞過一定滑輪後與一排檔頭連接，該軸套經由手動操作該排檔頭而被排檔索帶動沿該輸出軸移動至需要的檔位。

在一較佳實施例中，所述倒檔齒輪由一安裝在該端蓋內側端的倒檔齒輪軸承支持轉動；該最大與最小變速齒輪及倒檔齒輪均具有一自其側面沿軸向凸出的軸頸，每一軸頸安裝一變速齒輪軸承，以持該變速齒輪轉動。

在一較佳實施例中，所述軸套使用一復位彈簧作為反向排檔時移動至所需檔位的動力源。

在一較佳實施例中，所述復位彈簧為壓縮彈簧，該彈簧裝在該軸套的外周，且該彈簧的兩端分別頂抵於該軸套的外齒輪和該軸套軸承的一側。

本創作相較於習用技術的優點在於，透過軸套與輸出軸的合作，可以在軸套沿輸出軸作軸向運動時與任一變速齒輪或倒檔齒輪搭配嚙合而變換檔位，將該檔位的齒輪比傳送至輸出軸，使排檔路徑成一直線，讓換檔操作可以更加容易，平順性也更好，同時也有效簡化了排檔的操縱機構，使手動變速機構得以小型化、輕巧化。

至於本創作的詳細技術內容及其他目的與特點參照下面配合附圖的實施例說明即可完全明白。

10‧‧‧手動變速機構

11‧‧‧輸入軸

12‧‧‧入力齒輪

13‧‧‧離合器軸

14‧‧‧齒輪

15‧‧‧驅動齒輪

16‧‧‧驅動齒輪

17‧‧‧驅動齒輪

21‧‧‧輸出軸

22‧‧‧凸出齒

23‧‧‧輸出軸軸承

25‧‧‧變速齒輪

26‧‧‧變速齒輪

27‧‧‧變速齒輪

28‧‧‧外齒輪部

29‧‧‧外齒輪部

30‧‧‧外齒輪部

31‧‧‧內齒輪部

32‧‧‧內齒輪部

33‧‧‧內齒輪部

34‧‧‧變速齒輪軸承

35‧‧‧變速齒輪軸承

36‧‧‧變速齒輪軸承

37‧‧‧倒檔齒輪軸承

38‧‧‧端蓋

39‧‧‧油封

40‧‧‧軸套軸承

41‧‧‧軸套

42‧‧‧軸孔

43‧‧‧凹槽

44‧‧‧外齒輪

45‧‧‧接頭

46‧‧‧排檔索

47‧‧‧定滑輪

48‧‧‧排檔頭

51‧‧‧復位彈簧

52‧‧‧軸頸

53‧‧‧軸頸

54‧‧‧軸頸

55‧‧‧惰齒輪

56‧‧‧倒檔齒輪

57‧‧‧惰齒輪軸

58‧‧‧內齒輪部

59‧‧‧外齒輪部

70‧‧‧手動變速箱

71‧‧‧排檔桿

72‧‧‧第一連桿

73‧‧‧第二連桿

74‧‧‧第三連桿

75‧‧‧輸出軸

76‧‧‧第一齒套

77‧‧‧第二齒套

78‧‧‧第三齒套

79‧‧‧1檔齒輪

80‧‧‧2檔齒輪

81‧‧‧3檔齒輪

82‧‧‧4檔齒輪

83‧‧‧5檔齒輪

84‧‧‧倒檔齒輪

85‧‧‧惰齒輪

86‧‧‧惰齒輪軸

87‧‧‧輸入軸

89‧‧‧驅動齒輪

90‧‧‧驅動齒輪

91‧‧‧驅動齒輪

92‧‧‧驅動齒輪

93‧‧‧驅動齒輪

94‧‧‧驅動齒輪

95‧‧‧入力齒輪

96‧‧‧離合器軸

97‧‧‧齒輪

第1圖為習用五速手動變速箱平面圖。

第2圖為習用五速手排檔位圖。

第3圖為本創作汽車手動變速機構的剖面圖，顯示在2檔位置。

第4圖為沿第3圖中4-4線的剖面圖。

第5圖為與第4圖近似的剖面圖，顯示在倒檔位置。

本創作汽車手動變速機構10的結構如第3圖所示。該手動變速機構10包含一輸入軸11用以承接汽車發動機經 由離合器(二者均未圖示)傳遞的動力。輸入軸11的一端具有一入力齒輪12，此入力齒輪12與輸入軸11製成一體或用銷等扣件固定在輸入軸11上，而與離合器軸13上的齒輪14相嚙合。當離合器軸13轉動時，便可通過齒輪14向入力齒輪12傳達不同方向的旋轉運動，使輸入軸11同步轉動。輸入軸11上還具有數只按照大小排列的驅動齒輪15~17，每只驅動齒輪15~17亦使用上述方法固定在輸入軸11上而隨著輸入軸11轉動，因此每只驅動齒輪15~17的轉速均相同。

本創作的另一重要部分是輸出軸21，它與輸入軸11平行，手動變速機構10的動力即由此軸傳出，而能以不同的速度及扭力經傳動線而到車輪使車輛移動。輸出軸21的外周沿軸向設有若干條狀凸出齒22，使輸出軸21成為一栓槽軸，允許一配合的軸套41沿輸出軸21作軸向運動，進而與任一變速齒輪25~27嚙合，達成傳遞動力的作用，其細節留待後述，暫且表過。

所述變速齒輪25~27分別與輸入軸11上的驅動齒輪15~17搭配嚙合而圍繞輸出軸21轉動。變速齒輪25~27為中空狀，其外周設有外齒輪部28~30，內周設有內齒輪部31~33，該外齒輪部28~30與驅動齒輪15~17相嚙合，以從驅動齒輪15~17向變速齒輪28~30傳達相反方向的旋轉運動；內齒輪部31~33則與軸套41合作，以帶動軸套41同步轉動。

在本創作附圖的實施例中，係以三速手動變速機構為例，故驅動齒輪15~17與變速齒輪25~27均為三只。在第3圖中，顯示變速齒輪26與驅動齒輪16搭配嚙合，在此定義為2檔。同理，變速齒輪25和27分別與驅動齒輪15和17搭配嚙合 則各自定義為3檔與1檔。

所述軸套41配合輸出軸21使用，它具有一沿軸向設置的軸孔42以接受輸出軸21插入，同時在軸孔42的孔壁設有數條凹槽43，用來和輸出軸21上的條狀凸出齒22合作，如此，允許軸套41一方面保持在輸出軸21上作軸向運動，一方面帶動輸出軸21同步轉動，即軸套41轉動時，輸出軸21亦隨著轉動。此外，軸套41的內側端沿徑向擴大而形成一外齒輪44，用來和任一變速齒輪25~27的內齒輪部31~33相嚙合，進而將輸入軸11的動力經由驅動齒輪15~17、變速齒輪25~27和軸套41傳送到輸出軸21。軸套41的外側端穿過一端蓋38後，經由一接頭45連接一排檔索46，該排檔索46另一端繞過一定滑輪47後與一排檔頭48連接。當排檔索46由於駕駛者操作排檔頭48而移動時，將使軸套41沿輸出軸21的軸方向移動，進而與其中一變速齒輪25~27嚙合，產生需要的齒輪比，達到變換檔位的目的，以將發動機所產生的旋轉動力以不同的轉速及扭力經差速器及傳動線傳送到車輪使車輛能行駛。所述端蓋38和軸套41之間具有一油封39，用以在兩者的接觸面間形成可靠的氣密，藉以防止潤滑油的洩漏。

為了幫助軸套41復歸原位，在輸出軸21和軸套41之間裝有一復位彈簧51。在本創作的實施例中，復位彈簧51係採用壓縮力發生作用的壓縮彈簧。該復位彈簧51套在輸出軸21上，其內側端頂抵於軸套41的外齒輪44的一側，外側端頂抵於一軸套軸承40的一側。當軸套41朝圖中右方移動時，復位彈簧51會被壓縮而蓄積彈性能，作為軸套41朝相反方向移動時的動 力源。明白的說，從3檔→2檔→1檔時，也就是降檔時，復位彈簧51會被壓縮而儲備彈性能，以便在升檔，也就是從1檔→2檔→3檔時，釋放彈性能而將軸套41推回所要的檔位。

如第3圖所示，當軸套41由於駕駛者操作排檔頭48進行換檔動作，而被排檔索46帶動沿輸出軸21軸向移動，使其外齒輪44與任一變速齒輪25~27的內齒輪部31~33相嚙合時，即可從輸入軸21上的驅動齒輪15~17向變速齒輪25~27傳達不同方向的轉動，使與該變速齒輪25~27之一相嚙合的軸套41同向轉動，進而由軸套41帶動輸出軸21旋轉，而由輸出軸21將與輸入軸11轉動方向相反的動力輸出。

如第3和第4圖所示，為使汽車具有倒退的功能，本創作進一步包含一惰齒輪55與一倒檔齒輪56。其中，惰齒輪55支持在一惰齒輪軸57上自由轉動，並與最小的驅動齒輪17嚙合，以從該最小的驅動齒輪17向惰齒輪55傳達相反方向的轉動。倒檔齒輪56緊鄰最大的變速齒輪27而圍繞輸出軸21轉動，其與變速齒輪25~27的結構相同，亦為中空狀而在其內、外周分別設有內齒輪部58與外齒輪部59，該外齒輪部59與惰齒輪55相嚙合，使倒檔齒輪56可受惰齒輪55驅動而圍繞輸出軸21轉動；內齒輪部58用來和軸套41的外齒輪44合作，使軸套41可隨著倒檔齒輪56同轉。

如第3圖所示，倒檔齒輪56由一安裝在端蓋38內側端的倒檔齒輪軸承37支撐轉動，所述軸套軸承40固定在端蓋38的內部，並與一裝在輸出軸21上的輸出軸軸承23共同支撐輸出軸21和軸套41轉動。此外，最大變速齒輪25、最小變速 齒輪27和倒檔齒輪56均具有一自其側面沿軸向凸出的軸頸52~54，供分別安裝三只變速齒輪軸承34~36之用，使每只變速齒輪25~27和倒檔齒輪56的二側都有一軸承23、34~37支撐其旋轉。由於輸出軸軸承23被埋入最大變速齒輪25內，故其同時具有支撐輸出軸21和最大變速齒輪25轉動的作用。

如第5圖所示，當操作排檔頭48至倒檔位置，軸套41便沿輸出軸21軸向移動，使其外齒輪44與倒檔齒輪56的內齒輪部58相嚙合，如此，從最小驅動齒輪17獲得動力的惰齒輪55向倒檔齒輪56傳達不同方向的轉動，使與倒檔齒輪56嚙合的軸套41同向轉動，進而由軸套41帶動輸出軸21旋轉，而由輸出軸21將與輸入軸11轉動方向相同的動力輸出。

按照本創作揭露的手動變速機構10，透過軸套41與輸出軸21的合作，可以在軸套41沿輸出軸41作軸向運動時與任一變速齒輪25~27或倒檔齒輪56搭配嚙合而變換檔位，將該檔位的齒輪比傳送至輸出軸，使排檔路徑成一直線，讓換檔操作可以更加容易，平順性也更好，同時也有效簡化了排檔的操縱機構，使手動變速機構得以小型化、輕巧化。

當然，上述實施例可在不脫離本創作的範圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的全部事項應視為例示性，而非用以限制本創作的申請專利範圍。

10‧‧‧手動變速機構

11‧‧‧輸入軸

12‧‧‧入力齒輪

13‧‧‧離合器軸

14‧‧‧齒輪

15‧‧‧驅動齒輪

16‧‧‧驅動齒輪

17‧‧‧驅動齒輪

21‧‧‧輸出軸

22‧‧‧凸出齒

23‧‧‧輸出軸軸承

25‧‧‧變速齒輪

26‧‧‧變速齒輪

27‧‧‧變速齒輪

28‧‧‧外齒輪部

29‧‧‧外齒輪部

30‧‧‧外齒輪部

31‧‧‧內齒輪部

32‧‧‧內齒輪部

33‧‧‧內齒輪部

34‧‧‧變速齒輪軸承

35‧‧‧變速齒輪軸承

36‧‧‧變速齒輪軸承

37‧‧‧倒檔齒輪軸承

38‧‧‧端蓋

39‧‧‧油封

40‧‧‧軸套軸承

41‧‧‧軸套

42‧‧‧軸孔

43‧‧‧凹槽

44‧‧‧外齒輪

45‧‧‧接頭

46‧‧‧排檔索

47‧‧‧定滑輪

48‧‧‧排檔頭

51‧‧‧復位彈簧

52‧‧‧軸頸

53‧‧‧軸頸

54‧‧‧軸頸

55‧‧‧惰齒輪

56‧‧‧倒檔齒輪

58‧‧‧內齒輪部

59‧‧‧外齒輪部

Claims (6)

1. 一種汽車手動變速機構，包含：一輸入軸，用以承接一從該汽車的發動機輸出的旋轉動力；數只驅動齒輪，按照大小排列固定在該輸入軸上而隨著該輸入軸轉動；一輸出軸，用以傳輸該動力，該輸出軸的外周沿軸向設有若干條狀凸出齒；數只變速齒輪，其均為中空狀，內周和外周分別設有內齒輪部和外齒輪部，每只變速齒輪的外齒輪部和一與之搭配的驅動齒輪嚙合，使該變速齒輪可由該驅動齒輪驅動而圍繞該輸出軸轉動；及一軸套，具有一沿軸向設置的軸孔，該軸孔的孔壁沿軸向設有數條凹槽與該輸出軸的凸出齒配合，以將該軸套保持在該輸出軸上作軸向運動，並向該輸出軸傳遞旋轉動力，該軸套的內側端沿徑向擴大而形成有一外齒輪；當該軸套由於駕駛者的換檔動作而沿該輸出軸移動，使該軸套的外齒輪與任一變速齒輪的內齒輪部相嚙合時，即可從該輸入軸上的驅動齒輪向該變速齒輪傳達旋轉運動，使與該變速齒輪相嚙合的軸套同轉，進而由該軸套帶動該輸出軸旋轉，而由該輸出軸將該動力輸出。
2. 如請求項1所述的汽車手動變速機構，進一步包含：一惰齒輪，固定在一惰齒輪軸上轉動，並與該最小的驅動齒輪嚙合，以從該最小驅動齒輪向該惰齒輪傳達旋轉運 動；及一倒檔齒輪，其為中空狀，內周和外周分別設有內齒輪部和外齒輪部，該倒檔齒輪的內齒輪部用來和該軸套的外齒輪合作，該倒檔齒輪的外齒輪部與該惰齒輪相嚙合，使該倒檔齒輪可由該惰齒輪驅動而圍繞該輸出軸轉動；當該軸套由於駕駛者的換檔動作而沿該輸出軸移動，使該軸套的外齒輪與該倒檔齒輪的內齒部相嚙合時，即可從該惰齒輪向該倒檔齒輪傳達旋轉運動，使與該倒檔齒輪相嚙合的軸套同轉，進而由該軸套帶動該輸出軸旋轉，而由該輸出軸將該動力輸出。
3. 如請求項2所述的汽車手動變速機構，其中該輸出軸和軸套分別支持於一輸出軸軸承和一軸套軸承轉動，該軸套軸承固定在一端蓋的內部，該軸套的外側端穿過該端蓋後，以一油封在該端蓋和軸套的接觸面間形成氣密，再經由一接頭連接一排檔索，該排檔索另一端繞過一定滑輪後與一排檔頭連接，該軸套經由手動操作該排檔頭而被排檔索帶動沿該輸出軸移動至需要的檔位。
4. 如請求項3所述的汽車手動變速機構，其中該倒檔齒輪由一安裝在該端蓋內側端的倒檔齒輪軸承支持轉動；該最大與最小變速齒輪及倒檔齒輪均具有一自其側面沿軸向凸出的軸頸，每一軸頸安裝一變速齒輪軸承，以持該變速齒輪轉動。
5. 如請求項3所述的汽車手動變速機構，其中該軸套使用一復位彈簧作為反向排檔時移動至所需檔位的動力源。
6. 如請求項5所述的汽車手動變速機構，其中該復位彈簧為壓縮 彈簧，該彈簧裝在該軸套的外周，且該彈簧的兩端分別頂抵於該軸套的外齒輪和該軸套軸承的一側。