TWI440785B - Mechanical stepless speed change device - Google Patents

Description

機械式無段變速裝置

本發明係有關一種機械式無段變速裝置，特別是指一種具有N組連動機構之無段變速裝置，其兼具齒輪傳動之無段變速及可調整變速效果等優點及功效。

傳統的無段變速器大多使用皮帶或是齒輪傳動，但兩者係分別存在著不同之優缺點：

[1]使用皮帶傳動。使用皮帶傳動雖然具有價格便宜、較輕巧、噪音低等優點，但皮帶是使用摩擦力傳動，要增加摩擦力就必須將皮帶調緊，無形中會造成軸承的負載，使用久了皮帶會老化，造成軸承壽命減少且容易打滑使傳輸效率變差。

[2]使用齒輪傳動。使用齒輪傳動雖然具有效率高、壽命長、傳動比準確等優點，但一般齒輪傳動無法達到無段變速的功能。

因此，有必要研發新產品，以解決上述缺點及問題。

本發明之目的在於提供一種機械式無段變速裝置，其兼具齒輪傳動之無段變速及可調整變速效果等優點及功效，用以解決習知技術無法同時兼具效率高、壽命長、傳動比準確及無段變速之問題。

本發明解決上述問題之技術手段係提供一種機械式無段變速裝置，其包括：一機架，其係具有一個機架樞接部；一圓盤架，其係具有一圓盤、一軸部一固定元件及一輔助太陽齒輪部；該圓盤係具有N個圓盤導引槽，N係為一正整數且N≧3；該軸部固定於該機架上；該固定元件係用以將該軸部固定於該機架上；一輸入軸，其係具有一輸入端；該輸入軸係可樞轉的穿設於該軸部及該機架樞接部上；一輸入圓盤，其係具有一偏心連接部，該圓盤中心係連接該輸入軸之連動端；一輸出部，其係具有一輸出太陽齒輪部及一輸出軸，該輸出軸係固定於該輸出太陽齒輪部；N組連動機構，其係具有一連接桿、一控制桿、一輸出桿及一單向帶動部；該連接桿之一端係樞接於輸入圓盤之偏心連接部上，另一端係與該控制桿之其中一端相互樞接，該控制桿之另一端係樞接於該圓盤導引槽上；該輸出桿之一端係樞接於該控制桿上，另一端係連接該單向帶動部；而該單向帶動部係用以連動該輸出部轉動；又，該單向帶動部係具有一連動桿、一對單向連動元件及一對行星齒輪部；該對單向連動元件係設於該連動桿之兩端，並限制該對行星齒輪部只能進行單向轉動；而該對行星齒輪部可分別連動該輔助太陽齒輪部及該輸出太陽齒輪部轉動，進而使該輸出軸達到轉動；藉此，驅動該輸入軸轉動後，係會帶動該輸入圓盤轉動，使N組連動機構依序作動，進而連動該輸出部轉動。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

請參閱第一至第四圖，其係本發明之機械式無段變速裝置的第一實施例，其包括：一機架10、一圓盤架20、一輸入軸30、一輸入圓盤40、一輸出部50及三組連動機構60。

關於該機架10，其係具有一個機架樞接部11。

該圓盤架20係具有一圓盤21、一軸部22、一固定元件23及一輔助太陽齒輪部24；該圓盤21係具有三個圓盤導引槽211；該軸部22係固定於該機架10上；該固定元件23係用以將該軸部22固定於該機架10上。

關於該輸入軸30，其係具有一輸入端31；該輸入軸30係可樞轉的穿設於該軸部22及該機架樞接部11上。

該輸入圓盤40係具有一偏心連接部41，該輸入圓盤40中心係連接該輸入軸30。

該輸出部50係具有一輸出太陽齒輪部51及一輸出軸52，該輸出軸52係固定於該輸出太陽齒輪部51。

而每一組連動機構60係具有一連接桿61、一控制桿62、一輸出桿63及一單向帶動部64；該連接桿61之一端係樞接於輸入圓盤40之偏心連接部41上，另一端係與該控制桿62之其中一端相互樞接，該控制桿62之另一端係樞接於該圓盤導引槽211上；該輸出桿63之一端係樞接於該控制桿62上，另一端係連接該單向帶動部64；而該單向帶動部64係用以連動該輸出部50轉動；又，該單向帶動部64係具有一連動桿641、一對單向連動元件642及一對行星齒輪部643；該對單向連動元件642係設於該連動桿641之兩端，並限制該對行星齒輪部643只能進行單向轉動；而該對行星齒輪部643可分別連動該輔助太陽齒輪部24及該輸出太陽齒輪部51轉動，進而使該輸出軸52達到轉動。

藉此，驅動該輸入軸30轉動後，係會帶動該輸入圓盤40轉動，使N組連動機構60依序作動，進而連動該輸出部50轉動。

舉例來說，如第四、第五A及第五B圖所示，假設本發明具有一第一連動機構60A、一第二連動機構60B及一第三連動機構60C，且該單向連動元件642係限制該對行星齒輪部643只能進行一第一轉動方向A1之轉動；當該輸入軸30受到驅動而進行一第二方向A2之轉動，使該輸入圓盤40由一第一位置P1被帶動至一第二位置P2時，其輸入圓盤40係會帶動該連接桿61，使該連接桿61帶動該控制桿62並連動該輸出桿63，進而使該第三連動機構60C之行星齒輪部643被推動(即實心箭頭所示)而沿該輸出太陽齒輪部51移動，同時產生第一轉動方向A1之轉動(也就是空轉，無法帶動該輸出太陽 齒輪部51轉動)，而該第一連動機構60A及該第二連動機構60B之行星齒輪部643被拉動(即空心箭頭所示)而沿該輸出太陽齒輪部51移動，且轉動方向受到限制(無法進行該第二轉動方向A2之轉動)，故會帶動該輸出太陽齒輪部51、該輸出軸52進行該第二轉動方向A2之轉動。

如第四及第五C圖所示，該輸入圓盤40由該第二位置P2被帶動至一第三位置P3時，該第一連動機構60A之行星齒輪部643係被推動而沿該輸出太陽齒輪部51移動，同時產生第一轉動方向A1之轉動，而該第二連動機構60B及該第三連動機構60C之行星齒輪部643則被拉動而沿該輸出太陽齒輪部51移動，且轉動方向受到限制，故會帶動該輸出太陽齒輪部51、該輸出軸52進行該第二轉動方向A2之轉動。

如第四及第五D圖所示，該輸入圓盤40由該第三位置P3被帶動至一第四位置P4時，該第三連動機構60C之行星齒輪部643係被拉動而沿該輸出太陽齒輪部51移動，且轉動方向受到限制，故會帶動該輸出太陽齒輪部51、該輸出軸52進行該第二轉動方向A2之轉動；而該第一連動機構60A及該第二連動機構60B之行星齒輪部643被推動而沿該輸出太陽齒輪部51移動，同時進行第一轉動方向A1之空轉。

由於該圓盤架20係藉由該固定元件23而固定於該機架10上，因此，將該固定元件23拆卸或調鬆(若為鎖合固定時)，則可使該圓盤21達到轉動；藉由該圓盤21之轉動，係可調整該控制桿62與該圓盤導引槽211之相對位置，造成控制桿62與輸入軸30的距離產生變化(如第六A及第六B圖所示，該圓盤21轉動一預定角度θ後，該控制桿62與該圓盤21之樞接點至該輸入軸30之距離係由一第一距離S1縮短成一第二距離S2)，進而改變該連動機構60帶動該輸出部50之變速效果(其距離變化，可依所需之速度而調整)。

由以上說明可知，本發明利用至少三組連動機構60進行連動，在該輸入圓盤40轉動至不同位置時，都至少會帶動一 組連動機構60連動該輸出部50(也就是至少有一組連動機構60之行星齒輪部643不會呈空轉)，進而使輸出動力達到連續不間斷及無段變速之功能；如第七圖所示，其係該輸入圓盤40轉動至不同角度時，三組連動機構60之輸出桿63輸出角速度變化(分別為一第一曲線L1、一第二曲線L2及一第三曲線L3)，由其變化可知，三組輸出桿63係隨該輸入圓盤40之轉動角度變化依序輸出，使輸出動力達到連續不間斷之功能。

綜上所述，本發明之優點及功效可歸納為：

[1]齒輪傳動之無段變速。一般無段變速器若以皮帶傳動，會造成軸承壽命減少且容易打滑使傳輸效率變差，而一般齒輪傳動雖可改善皮帶傳動之缺點，但卻無法達到無段變速的功能；而本發明利用連動機構60之設計，不但可達到齒輪傳動之效率高、壽命長、傳動比準確等優點，且兼具無段變速之功能。

[2]可調整變速效果。本發明改變該控制桿62與該圓盤21之樞接點至該輸入軸30之距離，即改變該連動機構60帶動該輸出部50之變速效果。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出發明專利申請。

10‧‧‧機架

11‧‧‧機架樞接部

20‧‧‧圓盤架

21‧‧‧圓盤

211‧‧‧圓盤導引槽

22‧‧‧軸部

23‧‧‧固定元件

24‧‧‧輔助太陽齒輪部

30‧‧‧輸入軸

31‧‧‧輸入端

40‧‧‧輸入圓盤

41‧‧‧偏心連接部

50‧‧‧輸出部

51‧‧‧輸出太陽齒輪部

52‧‧‧輸出軸

60‧‧‧連動機構

60A‧‧‧第一連動機構

60B‧‧‧第二連動機構

60C‧‧‧第三連動機構

61‧‧‧連接桿

62‧‧‧控制桿

63‧‧‧輸出桿

64‧‧‧單向帶動部

641‧‧‧連動桿

642‧‧‧單向連動元件

643‧‧‧行星齒輪部

θ‧‧‧預定角度

P1‧‧‧第一位置

P2‧‧‧第二位置

P3‧‧‧第三位置

P4‧‧‧第四位置

A1‧‧‧第一轉動方向

A2‧‧‧第二轉動方向

S1‧‧‧第一距離

S2‧‧‧第二距離

L1‧‧‧第一曲線

L2‧‧‧第二曲線

L3‧‧‧第三曲線

第一圖係本發明之機械式無段變速裝置之示意圖

第二圖係本發明之機械式無段變速裝置之內部示意圖

第三圖係本發明之機械式無段變速裝置之分解示意圖

第四圖係本發明之機械式無段變速裝置之局部剖視示意圖

第五A圖係本發明之連動機構動作一之示意圖

第五B圖係本發明之連動機構動作二之示意圖

第五C圖係本發明之連動機構動作三之示意圖

第五D圖係本發明之連動機構動作四之示意圖

第六A圖係本發明之控制桿調整動作一之示意圖

第六B圖係本發明之控制桿調整動作二之示意圖

第七圖係本發明之輸入轉角與三組輸出桿角速度曲線圖

10‧‧‧機架

20‧‧‧圓盤架

21‧‧‧圓盤

211‧‧‧圓盤導引槽

22‧‧‧軸部

23‧‧‧固定元件

24‧‧‧輔助太陽齒輪部

30‧‧‧輸入軸

31‧‧‧輸入端

40‧‧‧輸入圓盤

41‧‧‧偏心連接部

50‧‧‧輸出部

51‧‧‧輸出太陽齒輪部

52‧‧‧輸出軸

60‧‧‧連動機構

61‧‧‧連接桿

62‧‧‧控制桿

63‧‧‧輸出桿

64‧‧‧單向帶動部

641‧‧‧連動桿

642‧‧‧單向連動元件

643‧‧‧行星齒輪部

Claims (4)

1. 一種機械式無段變速裝置，其包括：一機架，其係具有一個機架樞接部；一圓盤架，其係具有一圓盤、一軸部一固定元件及一輔助太陽齒輪部；該圓盤係具有N個圓盤導引槽，N係為一正整數且N≧3；該軸部固定於該機架上；該固定元件係用以將該軸部固定於該機架上；一輸入軸，其係具有一輸入端；該輸入軸係可樞轉的穿設於該軸部及該機架樞接部上；一輸入圓盤，其係具有一偏心連接部，該圓盤中心係連接該輸入軸之連動端；一輸出部，其係具有一輸出太陽齒輪部及一輸出軸，該輸出軸係固定於該輸出太陽齒輪部；N組連動機構，其係具有一連接桿、一控制桿、一輸出桿及一單向帶動部；該連接桿之一端係樞接於輸入圓盤之偏心連接部上，另一端係與該控制桿之其中一端相互樞接，該控制桿之另一端係樞接於該圓盤導引槽上；該輸出桿之一端係樞接於該控制桿上，另一端係連接該單向帶動部；而該單向帶動部係用以連動該輸出部轉動；又，該單向帶動部係具有一連動桿、一對單向連動元件及一對行星齒輪部；該對單向連動元件係設於該連動桿之兩端，並限制該對行星齒輪部只能進行單向轉動；而該對行星齒輪部可分別連動該輔助太陽齒輪部及該輸出太陽齒輪部轉動，進而使該輸出軸達到轉動；藉此，驅動該輸入軸轉動後，係會帶動該輸入圓盤轉動，使N組連動機構依序作動，進而連動該輸出部轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機械式無段變速裝置，其中，調整該圓盤導引槽與該控制桿之相對位置，即可達變速效果。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機械式無段變速裝置，其中， 該圓盤架係又具有一固定元件，用以將該軸部固定於該機架上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之機械式無段變速裝置，其中，該圓盤架係具有一輔助太陽齒輪部，其係樞接於該軸部上；該輸出部係具有一輸出太陽齒輪部及一輸出軸，該輸出軸係固定於該輸出太陽齒輪部上；而該單向帶動部係具有一連動桿、一對單向連動元件及一對行星齒輪部；該對單向連動元件係設於該連動桿之兩端，並限制該對行星齒輪部只能進行單向轉動；而該對行星齒輪部係分別連動該輔助太陽齒輪部及該輸出太陽齒輪部轉動，進而使該輸出軸達到轉動。