TWI574860B - 多模式無段變速機構之控制裝置 - Google Patents

Description

多模式無段變速機構之控制裝置

本發明係關於一種多模式無段變速機構之控制裝置，尤指一種適用於機車之多模式無段變速機構之控制裝置。

對於一般車輛而言，若該車輛採用無段變速方式驅動，則於該車輛內必會組設有一無段變速機構。一般習知之機械式V型皮帶無段變速結構，多是利用調整如滾珠配重、傳動盤彈簧之彈簧力等參數，來達到所需的特定變速模式，因此，僅能設定單一變速模式。

因應需求之增加，目前已有多模式無段變速機構，如申請人即三陽工業股份有限公司所申請之台灣專利公開第201447142號專利案，其所揭示之多模式無段變速機構即具有多段式的功能，但其變速模式之主要控制方式仍係藉由騎乘者直接手控操作，依當時的路況選擇是一般模式或是加油模式，作一切換之動作。若騎乘者於騎乘時， 無暇操控，當引擎處於省油模式下運作時，然而在需要急加速的場合，會有因無段變速機構處於省油模式下而無法完全發揮引擎之加速性能的狀況發生。

隨著電控系統發展，開發出電控式V型皮帶無段變速結構，是直接將各個不同的變速模式設定於電腦中，以電腦直接控制，但由於此類系統需要複雜的電腦硬體及軟體設定，才能夠達到所需機能，成本自然相對提高許多。

例如台灣第I304460發明專利案所揭示之實施例，其是在一般機械式皮帶無段變速器的架構下，使用馬達提供推力給滑動驅動盤組。藉由控制馬達推動而輸出兩組不同模式之推力，來控制無段變速器之滑動驅動盤所受的力，達到滑動驅動盤位於不同之軸向位置，以獲得兩組變速特性。因該專利案之切換係利用馬達直接施力於滑動驅動盤，所需之推力較大，亦即馬達所需之馬力較大，故馬達需大型，其所佔空間及重量皆較大，對空間受限之機車而言，並非十分理想，尚有改善的空間。

發明人緣因於此，本於積極發明創作之精神，亟思一種可以解決上述問題之「多模式無段變速機構之控制裝置」，幾經研究實驗終至完成本發明。

本發明之主要目的係在提供一種多模式無段變速機構之控制裝置，俾能利用油門開度感知器偵測該機 車之油門開度變化率或油門位置偵測器偵測該機車之油門開度位置，自動改變該可動壓板之軸向位置，進而使多模式無段變速機構可在一般模式與加油模式之間作改變，以因應不同的道路狀況。

本發明之另一目的係在提供一種多模式無段變速機構之控制裝置，俾能利用切換模組之馬達提供推力控制可動壓板之軸向移動，相較於習知之直接施力於滑動驅動盤，本發明所需之推力較小，亦即馬達所需之馬力較小，故馬達可小型化，其所佔空間及重量皆較小，對機車之整體設計可節省空間與重量。

為達成上述目的，本發明之多模式無段變速機構之控制裝置係組設於具有一引擎之一機車上，多模式無段變速機構包括有：一入力軸及一驅動盤組，驅動盤組包括有一驅動盤、一滑動驅動盤、一不動壓板、複數驅動元件以及一具有複數凸出部之可動壓板；可動壓板設置於不動壓板之外側，並同軸滑設於入力軸上；驅動盤以及不動壓板係同軸固設於入力軸上，滑動驅動盤係位於驅動盤與不動壓板之間，並同軸滑設於入力軸上，當入力軸旋轉時，可促使複數驅動元件以其離心力而頂推滑動驅動盤沿入力軸作軸向滑動；且不動壓板設有複數開槽，可動壓板之每一凸出部係可對應伸入每一開槽。

多模式無段變速機構之控制裝置包括有：一切換模組、一用以偵測機車油門開度變化率之油門開度感知器、一用以偵測機車油門開度之油門位置偵測器以及一電 子控制單元。其中，切換模組與可動壓板相連接，切換模組用以控制可動壓板之軸向移動，改變可動壓板之軸向位置，而多模式無段變速機構依可動壓板之軸向位置而區分為一般模式及加油模式。另外，電子控制單元與切換模組、油門開度感知器及油門位置偵測器電連接。當該引擎處於發動狀態且多模式無段變速機構位於一般模式，該油門開度變化率達一預定變化率或該油門開度達一預定開度時，切換模組則控制可動壓板之軸向移動，使該多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。

此外，當引擎處於發動狀態且多模式無段變速機構位於加油模式，油門開度變化率小於該預定變化率或該油門開度小於該預定開度時，且維持一預定時間，切換模組則控制可動壓板之軸向移動，使多模式無段變速機構由加油模式改變為一般模式。

上述之預定變化率可為160~200度/秒，預定開度可為70%~90%，預定時間可為3至5秒之間。

上述切換模組可包括一具有內螺牙之被驅動齒輪、一與被驅動齒輪相嚙合之驅動齒輪、一與驅動齒輪相連接之馬達以及一具有一外螺牙之套筒。其中，套筒係套設於可動壓板之一套設部，且藉由外螺牙使套筒螺合於被驅動齒輪之內螺牙。

上述切換模組之作動原理為：藉由馬達帶動驅動齒輪旋轉進而帶動被驅動齒輪旋轉，被驅動齒輪藉由內螺牙螺合於套筒之外螺牙，且被驅動齒輪於軸向上為固定 不動，當被驅動齒輪旋轉時可藉由內、外螺牙之作用以驅動套筒做軸向位移，故藉由套筒之移動即可帶動可動壓板於軸向上產生位移。

上述切換模組可採用馬達、齒輪組及螺桿，將馬達的旋轉運動轉換為軸向位移。除此之外，亦可採用槓桿，電磁閥，線性滑軌等機構達成。

另外，本發明可更包括一滾珠軸承套設於可動壓板之套設部，並可鄰接於切換模組之套筒之內環面，以使套筒不與可動壓板一起旋轉。

再者，前述之入力軸上可更套設一滾珠軸承鄰接於切換模組之被驅動齒輪之內環面，以使被驅動齒輪不與入力軸一起旋轉。

上述可動壓板之每一凸出部之前端可連接一擋止塊，複數驅動元件係設置於滑動驅動盤與複數擋止塊之間，每一擋止塊再藉由一連桿與不動壓板相連。上述擋止塊之二端可分別與可動壓板之凸出部及連桿樞設連接，另連桿之二端則可分別與擋止塊及不動壓板樞設連接。藉此，擋止塊、連桿、不動壓板與可動壓板四個構件可相互樞設連接，因而形成一四連桿機構，其中，僅可動壓板藉由切換模組而可軸向移動，亦即可動壓板之之凸出部可軸向移動，進而可改變擋止塊與驅動元件之接觸位置及角度，達到具有不同變速模式之功能。

此外，上述複數開槽之數量可為四、六、八或其他數量。又，上述之複數驅動元件可為滾珠或滾柱之其 一。

上述油門位置偵測器可為一開關或其他等效功能之機構，其設置於機車之一油門把手上，當油門把手轉動使油門開度達該預定開度時觸動該開關，促使切換模組控制可動壓板之軸向移動，使多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。

1‧‧‧入力軸

2‧‧‧驅動盤組

21‧‧‧驅動盤

22‧‧‧滑動驅動盤

23‧‧‧不動壓板

231‧‧‧開槽

24‧‧‧驅動元件

25‧‧‧可動壓板

251‧‧‧凸出部

252‧‧‧套設部

3‧‧‧驅動盤組

31‧‧‧驅動盤

32‧‧‧滑動驅動盤

33‧‧‧不動壓板

34‧‧‧驅動元件

35‧‧‧可動壓板

351‧‧‧凸出部

352‧‧‧套設部

36‧‧‧擋止塊

37‧‧‧連桿

5‧‧‧切換模組

51‧‧‧被驅動齒輪

511‧‧‧內螺牙

52‧‧‧驅動齒輪

53‧‧‧馬達

54‧‧‧套筒

541‧‧‧外螺牙

61‧‧‧油門開度感知器

62‧‧‧油門位置偵測器

621‧‧‧開關

63‧‧‧電子控制單元

65‧‧‧油門把手

71‧‧‧滾珠軸承

72‧‧‧滾珠軸承

圖1係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之系統架構圖。

圖2係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之流程圖。

圖3A係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之油門把手未旋轉與開關示意圖。

圖3B係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之油門把手旋轉且碰觸開關示意圖。

圖4係本發明第一較佳實施例之多模式無段變速機構之剖視圖。

圖5A係本發明第一較佳實施例之不動壓板之平面圖。

圖5B係本發明第一較佳實施例之可動壓板凸出部未插入不動壓板之開槽之示意圖。

圖5C係本發明第一較佳實施例之可動壓板凸出部插入不動壓板之開槽之示意圖。

圖6係本發明第二較佳實施例之多模式無段變速機構之剖視圖。

圖7A係本發明第二較佳實施例之四連桿機構於模式一之驅動元件未頂推滑動驅動盤之示意圖。

圖7B係本發明第二較佳實施例之四連桿機構於模式一之驅動元件頂推滑動驅動盤之示意圖。

圖8A係本發明第二較佳實施例之四連桿機構於模式二之驅動元件未頂推滑動驅動盤之示意圖。

圖8B係本發明第二較佳實施例之四連桿機構於模式二之驅動元件頂推滑動驅動盤之示意圖。

請參閱圖1與圖4，其分別為本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之系統架構圖及本發明第一較佳實施例之多模式無段變速機構之剖視圖。本實施例之多模式無段變速機構之控制裝置係組設於具有一引擎之一機車上，該多模式無段變速機構包括有：一入力軸1及一驅動盤組2，該驅動盤組2包括有一驅動盤21、一滑動驅動盤22、一不動壓板23、複數驅動元件24以及一具有複數凸出部251之可動壓板25，可動壓板25設置於不動壓板23之外側，並同軸滑設於入力軸1上，驅動盤21以及不動壓板23係同軸固設於入力軸1上，滑動驅動盤22係位於驅動盤21與不動壓板23之間，並同軸滑設於入力軸1上，當入力軸1旋轉時，可促使複數驅動元件24以其離心力而頂 推滑動驅動盤22沿入力軸1作軸向滑動，不動壓板23設有複數開槽231(示於圖5A)，且每一凸出部251係可對應伸入該每一開槽231。在本實施例中，驅動元件24係為滾珠。

多模式無段變速機構之控制裝置包括有：一切換模組5、一油門開度感知器61、一油門位置偵測器62以及一電子控制單元63。其中，切換模組5與多模式無段變速機構之可動壓板25相連接，用以控制可動壓板25之軸向移動，改變可動壓板25於入力軸1上之軸向位置，該多模式無段變速機構依該可動壓板25之軸向位置而區分為一般模式及加油模式；油門開度感知器61用以偵測機車之油門開度變化率，油門位置偵測器62用以偵測機車之油門開度；電子控制單元63與切換模組5、油門開度感知器61及油門位置偵測器62電連接。

請參閱圖2係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之流程圖，並請一併參閱圖1與圖4。多模式無段變速機構控制裝置之控制原理係當引擎處於發動狀態且多模式無段變速機構位於一般模式，油門開度變化率達一預定變化率或該油門開度達一預定開度時，切換模組5即啟動，控制可動壓板25之軸向移動，使多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。

此外，當引擎處於發動狀態且多模式無段變速機構位於加油模式，油門開度變化率小於一預定變化率或該油門開度小於該預定開度時，且維持一預定時間，該切換模組5即啟動，控制可動壓板25之軸向移動，使多模式 無段變速機構由加油模式改變為一般模式。

在本實施例中，該預定變化率係為180度/秒，該預定開度係為90%，該預定時間係為5秒。

請參閱圖3A與圖3B，其分別係本發明一較佳實施例之多模式無段變速機構控制裝置之油門把手未旋轉與開關示意圖及油門把手旋轉且碰觸開關示意圖，並請一併參閱圖1與圖4。在本實施例中，油門位置偵測器62係為一開關621，其設置於機車之一油門把手65上，當油門把手65轉動使油門開度達90%時，則會觸動該開關621，促使切換模組5啟動，控制該可動壓板25之軸向移動，使該多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。

請參閱圖5A、5B及5C，其分別為本發明第一較佳實施例之不動壓板之平面圖、可動壓板凸出部未插入及挿入不動壓板之開槽之示意圖。可動壓板25之軸向移動原理係當可動壓板25之複數凸出部251對應插入不動壓板23之複數開槽231時，可動壓板25之複數凸出部251軌道面凸出於不動壓板23之軌道面，因不動壓板23與可動壓板25之凸出部251軌道面形狀不相同，複數驅動元件24此時係沿可動壓板25之凸出部251軌道面作軸向相對運動，且不同軸向位置具有不同變速模式。本實施例係將可動壓板25設定有兩軸向位置，故具有二段變速模式，即加油模式與一般模式。其中，當可動壓板25之凸出部251未插入不動壓板23之開槽231時，係屬加油模式，如圖5B所示；當可動壓板25之凸出部251插入不動壓板23之開槽231 時，則屬一般模式，如圖5C所示。

在本實施例中，切換模組5包括有：二滾珠軸承71,72、一具有內螺牙511之被驅動齒輪51、一與該被驅動齒輪51相嚙合之驅動齒輪52、一與該驅動齒輪52相連接之馬達53以及一具有一外螺牙541之套筒54。其中，套筒54係套設於可動壓板25之一套設部252，且藉由該外螺牙541使套筒54螺合於被驅動齒輪51之內螺牙511。

此外，滾珠軸承72套設於可動壓板25之套設部252，並鄰接於套筒54之內環面，以使套筒54不與可動壓板25一起旋轉。另外，入力軸1上套設滾珠軸承71鄰接於被驅動齒輪51之內環面，可使被驅動齒輪51不與入力軸1一起旋轉。

本實施例之切換模組5之作動原理為：藉由馬達53帶動驅動齒輪52旋轉進而帶動被驅動齒輪51旋轉，被驅動齒輪51藉由內螺牙511螺合於套筒54之外螺牙541，且被驅動齒輪52於軸向上為固定不動，當被驅動齒輪51旋轉時可藉由內螺牙511、外螺牙541之作用以驅動套筒54做軸向位移，故藉由套筒54之移動即可帶動可動壓板25於軸向上產生位移。

本實施例藉由利用油門開度感知器61偵測機車之油門開度變化率或油門位置偵測器62偵測機車之油門開度位置，可自動改變多模式無段變速機構之可動壓板25之軸向位置，進而使多模式無段變速機構可在一般模式與加油模式之間作改變，以因應不同的道路狀況。且因切換 模組5之馬達53提供推力直接控制可動壓板25之軸向移動，相較於習知之直接施力於滑動驅動盤，本實施例所需之推力較小，亦即馬達所需之馬力較小，故馬達可小型化，其所佔空間及重量皆較小，對機車之整體設計可節省空間與重量。

請參閱圖6係本發明第二較佳實施例之多模式無段變速機構之剖視圖，本實施例與第一實施例之控制裝置及切換模組5皆完全相同，僅二者之多模式無段變速機構有些許差異，本實施例之多模式無段變速機構係採四連桿機構，亦即本實施例之多模式無段變速機構也係組裝於一機車上，包括有：一入力軸1、一驅動盤組3、一切換模組5以及二滾珠軸承71,72。驅動盤組3包括有：一驅動盤31、一滑動驅動盤32、一不動壓板33、一可動壓板35、以及複數擋止塊36、複數連桿37及複數驅動元件34。

驅動盤31以及不動壓板33係同軸固設於入力軸1上，滑動驅動盤32係位於驅動盤31與不動壓板33之間，並同軸滑設於入力軸1上，複數驅動元件34係設置於滑動驅動盤32與不動壓板33之間。

不動壓板33設有複數開孔(圖未示)，可動壓板35具有複數凸出部351，可動壓板35設置於不動壓板33之外側，並同軸滑設於入力軸1上，可動壓板35之每一凸出部351分別對應伸入不動壓板33之每一開孔，且每一凸出部351之前端連接一擋止塊36，複數驅動元件34係設置於滑動驅動盤32與複數擋止塊36之間，每一擋止塊36再 藉由一連桿37與不動壓板33相連，且可動壓板35與切換模組5相連接，故切換模組5可控制可動壓板35之軸向移動，進而改變可動壓板35之軸向位置。

本實施例之四連桿機構之動作原理為：擋止塊36之二端分別與可動壓板35之凸出部351及連桿37樞設連接。另，連桿37之二端則分別與擋止塊36及不動壓板33樞設連接。因此，擋止塊36、連桿37、不動壓板33與可動壓板35相互樞設連接形成一四連桿機構，僅有可動壓板35可藉由切換模組5之控制而軸向滑動，進而可使擋止塊36與驅動元件34之接觸位置及角度可變的。

本實施例之切換模組5包括有：一具有內螺牙511之被驅動齒輪51、一與被驅動齒輪51相嚙合之驅動齒輪52、一與驅動齒輪52相連接之馬達53，以及一具有一外螺牙541之套筒54。此外，滾珠軸承72套設於可動壓板35之套設部352，並鄰接於套筒54之內環面，以使套筒54不與可動壓板35一起旋轉。另外，入力軸1上套設滾珠軸承71鄰接於被驅動齒輪51之內環面，可使被驅動齒輪51不與入力軸1一起旋轉，本實施例之切換模組5之連接關係與及作動原理與第一實施例完全相同。

請參閱圖7A與圖7B，其分別為本發明四連桿機構於模式一之驅動元件未頂推與頂推滑動驅動盤之示意圖。其作用方式為：切換模組5之馬達53控制套筒54滑移，進而帶動可動壓板35於軸向上產生位移，當可動壓板35滑移至此一位置，使擋止塊36呈垂直頂推驅動元件34時， 此時表示複數驅動元件34可以較小之離心力，即可頂推滑動驅動盤32沿入力軸1作軸向滑動。

請參閱圖8A與圖8B，其分別為本發明四連桿機構於模式二之驅動元件未頂推與頂推滑動驅動盤之示意圖。當可動壓板35滑移至此一位置，使擋止塊36呈傾斜推驅動元件34時，此時表示複數驅動元件34需用較大之離心力，方可頂推滑動驅動盤32沿入力軸1作軸向滑動。模式二與模式一相較，可知僅需改變可動壓板35之軸向位置，即可達成多段變速模式。

本實施例如同第一實施例，藉由利用油門開度感知器61偵測機車之油門開度變化率或油門位置偵測器62偵測機車之油門開度位置，可自動改變多模式無段變速機構之可動壓板35之軸向位置，進而使多模式無段變速機構可在一般模式與加油模式之間作改變，以因應不同的道路狀況。且因切換模組5之馬達53提供推力直接控制可動壓板35之軸向移動，相較於習知之直接施力於滑動驅動盤，本實施例所需之推力較小，亦即馬達所需之馬力較小，故馬達可小型化，其所佔空間及重量皆較小，對機車之整體設計可節省空間與重量

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

5‧‧‧切換模組

61‧‧‧油門開度感知器

62‧‧‧油門位置偵測器

63‧‧‧電子控制單元

Claims (9)

1. 一種多模式無段變速機構之控制裝置，係組設於具有一引擎之一機車上，該多模式無段變速機構包括有：一入力軸及一驅動盤組，該驅動盤組包括有一驅動盤、一滑動驅動盤、一不動壓板、複數驅動元件以及一具有複數凸出部之可動壓板，該可動壓板設置於該不動壓板之外側，並同軸滑設於該入力軸上，該驅動盤以及該不動壓板係同軸固設於該入力軸上，該滑動驅動盤係位於該驅動盤與該不動壓板之間，並同軸滑設於該入力軸上，當該入力軸旋轉時，可促使該複數驅動元件以其離心力而頂推該滑動驅動盤沿該入力軸作軸向滑動，該不動壓板設有複數開槽，該每一凸出部係可對應伸入該每一開槽，該每一凸出部之前端連接一擋止塊，該每一擋止塊再藉由一連桿與該不動壓板相連，該擋止塊之二端係分別與該凸出部及該連桿樞設連接，該連桿之二端係分別與該擋止塊及該不動壓板樞設連接，該控制裝置包括有：一切換模組，與該可動壓板相連接，用以控制該可動壓板之軸向移動，該多模式無段變速機構依該可動壓板之軸向位置而區分為一般模式及加油模式；一油門開度感知器，用以偵測該機車之油門開度變化率；一油門位置偵測器，用以偵測該機車之油門開度；以及一電子控制單元，與該切換模組、該油門開度感知器及該油門位置偵測器電連接；其中，當該引擎處於發動狀態且該多模式無段變速機構位於一般模式，該油門開度變化率達一預定變化率或該油門 開度達一預定開度時，該切換模組控制該可動壓板之軸向移動，使該多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該預定變化率係為180度/秒，該預定開度係為90%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，當該引擎處於發動狀態且該多模式無段變速機構位於加油模式，該油門開度變化率小於該預定變化率或該油門開度小於該預定開度時，且維持一預定時間，該切換模組控制該可動壓板之軸向移動，使該多模式無段變速機構由加油模式改變為一般模式。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該預定時間係為5秒。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該切換模組包括一具有內螺牙之被驅動齒輪、一與該被驅動齒輪相嚙合之驅動齒輪、一與該驅動齒輪相連接之馬達以及一具有一外螺牙之套筒，該套筒係套設於該可動壓板之一套設部，且藉由該外螺牙使該套筒螺合於該被驅動齒輪之內螺牙。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該切換模組更包括一滾珠軸承套設於該可動壓板之該套設部，並鄰接於該套筒之內環面，以使該套筒不與該可動壓板一起旋轉。
7. 如申請專利範圍第5項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該切換模組更包括一滾珠軸承套設於該入力軸，並鄰接於該被驅動齒輪之內環面，以使該被驅動齒輪不與該入力軸一起旋轉。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該油門位置偵測器係為一開關，設置於該機車之一油門把手上，當該油門把手轉動使油門開度達該預定開度時，觸動該開關，促使該切換模組控制該可動壓板之軸向移動，使該多模式無段變速機構由一般模式改變為加油模式。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多模式無段變速機構之控制裝置，其中，該擋止塊、該連桿、該不動壓板與該可動壓板相互樞設連接形成一四連桿機構。