专利名称：车辆变速机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆变速机构，尤指一种适用于结合无段变速与齿轮换挡
特性的车辆变速机构，特另腿用于速克达(SCOOTER-TYPE MOTORCYCLE) 型、或沙滩车。
背景技术：
于目前市面上常见的机车中，无段变速的设计已普遍被使用，无段变速传动使 车辆于速度变换过程中较为平顺，操作简单无需特殊的换挡机构，故适合于一般平 面道路行驶。
在习知无段变速机构中，传动皮带以变化半径比的无段变速方式，传递引擎动 力至一出力轴，经出力轴齿轮、第一副轴齿轮、副轴、第二副轴齿轮、输出轴齿轮， 最后由输出轴输出动力。
由上述可知，传统的无段变速机构由于自出力轴至输出轴间的动力传递只依赖 单一齿轮比，导致车辆载具只能设计为在一特定车速范围如高速或低速时，有较佳 的性能表现。也就是说，在其它车速范围性能表现并非为佳，造成传统无段变速丰几 构的减速比的变化范围较为有限。
因此，使用了上述传统的无段变速设计，却牺牲了变速范围及性能表现的广度， 实有必要开发更为理想实用的车辆变速系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种车辆变速机构，其具有换挡功效而无须添置辅助 换挡用的离合器装置，如传统打挡车的压板离合装置与拨杆，且换挡过程的中断时 间甚短，使换挡平顺快速。
本实用新型的目的是这样实现的，车辆变速机构包括有一副轴、 一输出轴、及 一换挡单元。畐ij轴上同轴固设有一副轴传动齿轮、 一第一副轴齿轮、及一第二副轴 齿轮，上述三齿轮与副轴同步旋转。
上述输出轴平行设置于副轴旁，且同轴设有一第一输出齿轮、以及一第二输出 齿轮。第一输出齿轮啮合于第一副轴齿轮，且透过一单向轴承而套设于输出轴，用以单向带动输出轴旋转。
第二输出齿轮枢设于输出轴上、并啮合于第二副轴齿轮。第二输出齿轮的中心 孔内环面凹设有一卡合槽，输出轴更包括有一贯孔、以及一轴向盲孔，其中轴向盲 孔由输出轴的轴端沿轴向凹设。上述贯孔开设于输出轴上并径向贯穿连通至轴向盲 孔且对应于卡合槽。
第一输出齿轮与第一副轴齿轮所构成的减速比较第二输出齿轮与第二副轴齿轮 所构成的减速比为大。
上述换挡单元包括有一变速杆、及一卡合件。变速杆轴向插设于轴向盲孔内， 并沿轴向滑移于一第一位置与一第二位置之间。变速杆环周设有一凹槽、及一顶推 部，其中顶推部相对径向凸起高于凹槽，卡合件活设于凹槽内。
当变速杆轴向滑移至第一位置时，卡合件容设于凹槽与贯孔内，致使第二输出 齿轮不与输出轴相互耦合，故不会同歩旋转。当变速杆轴向滑移至第二位置时，卡 合件受到顶推部顶推而径向移动突出贯孔，对应卡合在第二输出齿轮的卡合槽中， 促使第二输出齿轮与输出轴同步旋转。
本实用新型特殊的齿轮换挡机构，其换挡过程的中断时间相较于习知者甚短， 换挡因此更为平顺快速。
上述卡合件可透过一弹性元件施以一弹性预力，而常时容设于凹槽与贯孔内， 其中弹性元件二端分别连接于卡合件与输出轴。
本实用新型的车辆变速机构可更包括有一弹性元件，其容设于输出轴的轴向盲 孔内，弹性元件二端分别连接于输出轴及变速杆，齊性元件提供一弹性预力以促使 变速杆轴向滑移至第一位置。
上述变速杆的顶推部可更包括有一斜坡，其对应邻接于凹槽的底部，以促进顶 推动作的平顺度。
车辆变速机构可更包括有一驱动单元，其推动变速t干于轴向盲孔内轴向滑移。 上述驱动单元可包括有 一推杆、 一顶推装置、以及一电子控制单元。推杆对应至 换挡单元的变速杆；顶推装置耦接于推杆；电子控制单元电连接于顶推装置，， 制顶推装置以驱动推杆前后移动，进而推动变速杆轴向滑移。顶推装置可为一马达 传动机构或一电磁阀机构。
车辆变速机构可更包含一无段变速机构，包括一入力轴、 一驱动盘组、 一出力 轴、 一传动盘组、及一传动皮带。上述入力轴耦合至一车辆引擎，出力轴啮合于副 轴传动齿轮。
上述驱动盘组包括一驱动盘、 一滑动驱动盘、及多个滚珠。驱动盘与滑动驱动
5盘随入力轴同步转动，且滑动驱动盘更轴向滑设于入力轴上。
上述传动盘组包括一传动盘、 一滑动传动盘、及一传动盘弹簧。传动盘与滑动 传动盘枢设于出力轴上，且滑动传动盘更轴向滑设于出力轴上。
入力轴的旋转促使滚珠以其离心力而顶推滑动驱动盘，使其沿入力轴作轴向滑 动。传动盘弹簧以其弹力而顶推滑动传动盘，使其沿出力轴作轴向滑动。传动皮带 环绕于驱动盘组与传动盘组，以将车辆弓(擎的旋转动力以无段变速方式传递。
车辆变速机构可更包含有一离合器，选择式将传动盘组耦合至出力轴，以传递 旋转动力至出力轴。上述离合器可为一离心式离合器。
本实用新型的优点是，透过无段变速机构与齿轮换挡机构的配合，在每一档位 下皆可再发挥无段变速机构的无段变速功能，如此不论于任何路况环境需要高低扭 力、高低转速或其它场合皆可适用，可发挥车辆弓摩最大性能。
本实用新型具有换挡功效而无须添置辅助换挡用的离合器装置，且换挡过程的 中断时间甚短，换挡平顺快速。
尤其当配合应用在己具有无段变速的动力传输时，弓l擎的旋转动力可经由无段 变速机构与此档位变速机构彼此配合而传递，亦即每一档位皆可再具有无段变速器 的无段变速功能。如此不论于任何路况环境需要高低扭力、高低转速或其它场合皆 可适用，可发挥车辆引擎最大性能。
另外，本实用新型相比于习知技术的需求构造简单、组装也不复杂，制造成本 上也具有相当的优势。
图式简单说明
图l是本实用新型一较佳实施例的变速机构剖面图。 图2是变速杆于第一位置P1时变速机构的状态示意图。
图3是变速杆于第二位置P2时变速机构的状态示意图。 图4是图2中A-A剖面图。 图5是图3中B-B剖面图。
主要组件符号说明
无段变速机构20 入力轴21
驱动盘组22 驱动盘221
滑动驱动盘222 滚珠223
传动盘组23 传动盘231滑动传动盘232传动盘弹簧233
出力轴24出力轴齿轮241
传动皮带25离合器26
副轴31副轴传动齿轮32
第一副轴齿轮33第二副轴齿轮34
输出轴41轴向盲孔411
贯孔412第一输出齿轮42
单向轴承43第二输出齿轮44
中心孔内环面440卡合槽441
弹性元件45, 53换挡单元50
变速杆51凹槽511
顶推部512斜坡513
卡合件52驱动单元60
推称l顶推装置62
电子控制单元6具体实施方式
请同时参考
图1与图2，分别绘示本实用新型一较佳实施例的变速机构剖面图及 其部分放大图，其中图2亦同时显示出变速杆于第一位置P1时变速机构的状态。在本 实用新型一较佳实施例中，车辆变速机构是应用于已具有一无段变速机构20的机车 载具，此车辆变速机构包括有一副轴31、 一输出轴41、--换挡单元50、及一驱动单 元60。
副轴31同轴固设有一副轴传动齿轮32、 一第一副轴齿轮33、及一第二副轴齿轮 34，其中副轴31与上述三齿轮一体同步旋转。第一副轴齿轮33与第二副轴齿轮34具 有不同齿数，副轴传动齿轮32啮合于无段变速机构20的出力轴24，以传递来自前段
动力机构的引擎动力。
输出轴41平行设置于副轴31旁，并同轴设有一第一输出齿轮42、以及一第二输 出齿轮44。第一输出齿轮42另啮合于第一副轴齿轮33，且透过一单向轴承43而套设 于输出轴41，用以单向带动输出轴41旋转。
第二输出齿轮44枢设于输出轴上并啮合于第二副轴齿轮34，且第二输出齿轮44 的中心孔内环面440凹设有四卡合槽441。输出轴41包括有二贯孑L412、以及一轴向盲 孔411，轴向盲孔411是由输出轴41的轴端沿轴向凹设；二贯孑L412互呈垂直地开设于
7输出轴41上，并径向贯穿连通至轴向盲 Ull，可对应于第二输出齿轮44的四卡合槽 441中任意二相邻者。上述二贯孑L412各自的相对侦跡贯设有通孔，其目的在于为使 贯孑L412中容设弹性元件53所需空间结构的加工步骤更方便，弹性元件53将述于后。 第一输出齿轮42与第二输出齿轮44具有不同齿数，并且，第一输出齿轮42与第 一副轴齿轮33所构成的减速比需相较于第二输出齿轮44与第二副轴齿轮34所构成的 减速比为大。
换挡单元50包括有一变速杆51、及二卡合件52。变速杆51是轴向插设于轴向盲 孔411内，并沿轴向滑移于一第一位置与一第二位置之间。变速杆51环周设有一凹木曹 511、及一顶推部512，顶推部512相对径向凸起高于凹槽511，且具有一斜坡513对应 邻接于凹槽511的底部。上述凹槽是对变速杆51进行环向加工所形成的环向凹槽。
卡合件52活设于凹槽511与上述二贯孔412内，实施例中使用的卡合件52为一柱 型体。另在贯孑L412中还设置有一弹性元件53，齊性元件53二端分别抵接在卡合件52 与输出轴41，卡合件52受此弹性元件53的预力推挤而常时容设于凹槽511与贯 L412 内。本例中弹性组件53为一压縮弹簧。
输出轴41的轴向盲孑U11内还设有另一弹性组件45，本例为压縮弹簧，弹性元件 45二端分别抵接于输出轴41的轴向盲孔411壁面、及变速杆51。弹性元件45是用于提 供一弹性推力以促使变速杆51轴向滑移至第一位置。
驱动单元60用于推动变速杆51使其于轴向盲孔411内轴向滑移，包括有一推杆 61、 一顶推装置62、 一电子控制单元(Electronic Control Units; ECU)63。推木f61 的设置对应至换挡单元50的变速杆51。本例中，顶推装置62使用一马达传动机构， 其耦接并驱动推杆61移动。电子控制单元63电连接于并输出信号给马达传动机构， 并透过控制马达传动机构正、反转以驱动推杆61进行前后移动，进而推动变速杆51 于输出轴41的轴向盲 L411内轴向滑移。
变速机构可透过机械连杆设计来手动操作换挡，但较佳以自动控制方式进行换 挡变速。自动控制方式例如可禾佣机车载具内设置的车速传感器与弓摩繊感知器。 车速传感器执行车速侦测并输出车速讯号，引擎转速感知器贝顿观拼输出弓摩繊 讯号，电子控制单元接收并依据车速讯号与引擎转速讯号以控制马达传动机构正、 反转，即控制推杆的前后移动，达到方便的自动换挡目的。
参考图4，其绘示图2的A-A剖面图。图中显示有凹槽511、以及二贯孑L412与四卡 合槽441。贯孔412、卡合槽441皆与凹槽511共同定义出一移动空间，柱型卡合件52
则容置、且移动于上述的移动空间中。
同时参考图2与图4，凹槽511对于贯孔412与卡合槽441的连通关系是由变速杆51的移动而决定。亦即，当变速杆51轴向滑移至第一位置P1时，卡合件52受弹性元件 53顶推而仅位于贯孑L412与凹槽511的范围内，故此时第二输出齿轮44与输出轴41不 会相互耦合连结，也就不会同步旋转。
当变速杆51轴向滑移至第二位置P2 (绘于图3)时，卡合件52受到顶推部512顶推 而径向移动经过贯孔412，并对应卡合在第二输出齿轮44的卡合槽441内，促使第二 输出齿轮44与输出轴41透过卡合件52耦合连结而可同步旋转。
再次参考
图1 。上述车辆变速机构接收并传递来自前段引擎动力传输机构的动 力，此前段机构在本例中为一无段变速机构20。详细而言，无段变速机构20是将引 擎动力传递至副轴传动齿轮32及副轴31 。
无段变速机构20包括有一入力轴21、 一出力轴24、 一驱动盘组22、 一传动盘组 23、及一传动皮带25。入力轴21耦合至一车用引擎的曲柄轴(图未示)以获得旋转动 力，与入力轴21平行设置的出力轴24同轴固设有一出力轴齿轮2化是啮合于副轴传 动齿轮32，以将引擎动力传递至上述的车辆变速机构。
驱动盘组22包括有一驱动盘221、 一滑动驱动盘222、以及多个滚珠223。驱动盘 221与滑动驱动盘222随入力轴21同步转动，且滑动驱动盘222更轴向滑设于入力轴21 上。多个滚珠223用以顶推滑动驱动盘222轴向滑动。实际上当入力轴21旋转时，滚 珠223是因离心力作用而推顶滑动驱动盘222，使其沿入力轴21作轴向移动。
传动盘组23包括有一传动盘231、 一滑动传动盘232、以及一传动盘弹簧233。传 动盘231与滑动传动盘232枢设于出力轴24上，亦即与出力轴24的关系为不同步转动， 但二盘231、 232间为同步转动。滑动传动盘232更轴向滑设于出力轴24上。传动盘弹 簧233是以其弹力推顶滑动传动盘232沿出力轴24轴向移动。
传动皮带25环绕于驱动盘组22与传动盘组23 ，其作用在于将旋转动力以无段变 速方式由驱动盘组22传递至传动盘组23。亦g卩，滑动驱动盘222与滑动传动盘232皆 可因离心力作用而产生轴向移动，贝帷动皮带25会因此改变本身的径向位置，使驱 动盘组22与传动盘组23之间产生半径比变化而达到无段变速功能。
上述传动盘组23欲将旋转动力传递至出力轴24时需透过一离合器26为之，本例 中使用一离心式离合器。离心式离合器是依据魏变化而耦合/不耦合至出力轴24， 也就是当弓摩经过怠速期间运转后，离心式离合器方能藉由足够离心力与出力轴24 耦合，进而使旋转动力自传动盘组23传递至出力轴24上。
以下将以一操作例说明车辆变速机构之变速动作。
同时参考图l、图2与图4。如图所示，变速杆51受弹性元件45的弹性预力被顶推 至第一位置P1，此时推杆61并未作动。引擎动力经由无段变速t几构20、副轴31、而
9传至第一副轴齿轮33及第二副轴齿轮34，进而带动对应啮合的第一输出齿轮42及第 二输出齿轮44转动。由于第二输出齿轮44同轴枢设在输出轴41上，因此并不会直接 带动输出轴41转动。
详细而言，由于变速杆51在第一位置P1时，卡合f牛52受弹性元件53顶推而被限 第赃贯孔412与凹槽511内，故卡合件52为脱离卡合槽441的状态。此状态下，弓l擎动 力是直接由第一输出齿轮42透过单向轴承43而传递至输出轴41输出，车辆显示于外 的表现为低速档位。
接着参考图l、图3与图5，图3与图5分别绘示当变速杆于第二位置P2时，变速机 构的状态示意图、及沿B-B线的剖面图。在变速杆51受推杆61推动而移往第二位置P2 的换挡期间，卡合件52是沿顶推部512的斜坡513被推动径向进入卡合槽441，最后被 最大外径的顶推部62部位顶推限制在贯孔412与卡合槽441内。此时输出轴41会经由 卡合件52而被第二输出齿轮44所带动。
此状态下，虽然第一输出齿轮42与第二输出齿轮44皆同时转动，但因具有较小 齿轮减速比的第二输出齿轮44将使输出轴41的转速高于第一输出齿轮42转速，此时 单向轴承43中耦合于第一输出齿轮42的外环、与耦合于输出轴41的内环之间会发生 相对空转情形，故第一输出齿轮41并不会透过单向轴承43直接带动输出轴41。因此， 引擎动力是经由第二输出齿轮52带动输出轴41输出，车辆显示于外的表现为高速挡 位。
当车速再次产生变化，欲将档位再次切回低档位时，只需将推杆61拉回，变速 杆51便可受弹性组件45推力而返回第一位置P1。
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权利要求1. 一种车辆变速机构，其特征在于包括一副轴，同轴固设有一副轴传动齿轮、一第一副轴齿轮、及一第二副轴齿轮；一输出轴，平行设置于该副轴旁，该输出轴同轴设有一第一输出齿轮、以及一第二输出齿轮，其中，该第一输出齿轮啮合于该第一副轴齿轮，且透过一单向轴承而套设于该输出轴，用以单向带动该输出轴旋转，该第二输出齿轮枢设于该输出轴上并啮合于该第二副轴齿轮，且该第二输出齿轮的中心孔内环面凹设有一卡合槽，该输出轴包括有一贯孔、以及一轴向盲孔，该轴向盲孔由该输出轴的轴端沿轴向凹设，该贯孔开设于该输出轴上并径向贯穿连通至该轴向盲孔且对应于该卡合槽，且该第一输出齿轮与该第一副轴齿轮所构成的减速比较该第二输出齿轮与该第二副轴齿轮所构成的减速比为大；以及一换挡单元，包括有一变速杆、及一卡合件，该变速杆轴向插设于该轴向盲孔内并沿轴向滑移于一第一位置与一第二位置之间，该变速杆环周设有一凹槽、及一顶推部，该顶推部相对径向凸起高于该凹槽，该卡合件活设于该凹槽内；其中，当该变速杆轴向滑移至该第一位置时，该卡合件容设于该凹槽与该贯孔内，致使该第二输出齿轮不与该输出轴相互耦合故不会同步旋转；当该变速杆轴向滑移至该第二位置时，该卡合件受到该顶推部顶推而径向移动突出该贯孔以对应卡合在该第二输出齿轮的该卡合槽上，促使该第二输出齿轮与该输出轴同步旋转。
2. 如权利要求l所述的车辆变速机构，其特征在于该卡合件被一弹性元件施以一弹性预力而常时容设于该凹槽与该贯孔内，该弹性元件二端分别连接于该卡合件与该输出轴。
3. 如权利要求l所述的车辆变速机构，其特征在于更包括有一弹性元件，其容设于该输出轴的该轴向盲孔内，该弹性元件二端分别连接于该输出轴、及该变速杆，该弹性元件提供一弹性预力以促使该变速杆轴向滑移至该第一位置。
4. 如权禾腰求l所述的车辆变速机构，其特征在于该变速杆的该顶推部更包括有一斜坡，其对应邻接于该凹槽的底部。
5. 如权利要求l所述的车辆变速机构，其特征在于更包括有一驱动单元，其是推动该变速杆于该轴向盲孔内轴向滑移。
6. 如权利要求5所述的车辆变速机构，其特征在于该驱动单元包括有一推杆，对应至该换挡单元的该变速杆；一顶推装置，耦接于该推杆；以及一电子控制单元，电连接于该顶推装置，并控制该顶推装置以驱动该推杆前后 移动，进而推动该变速杆轴向滑移。
7. 如权利要求6所述的车辆变速机构，其特征在于该顶推装置为一马达传动机构。
8. 如权利要求l所述的车辆变速机构，其特征在于更包含一无段变速机构，包括一入力轴，耦合至一车辆引擎； 一驱动盘组，包括一驱动盘、 一滑动驱动盘、及多个滚珠，该驱动盘与该滑动 驱动盘随该入力轴同步转动，且该滑动驱动盘更轴向滑设于该入力轴上； 一出力轴，啮合于该副轴传动齿轮； 一传动盘组，包括一传动盘、 一滑动传动盘、及一传动盘弹簧，该传动盘与该 滑动传动盘枢设于该出力轴上，且该滑动传动盘更轴向滑设于该出力轴上；以及 一传动皮带，环绕于该驱动盘组与该传动盘组，以传递该车辆引擎的旋转动力； 其中，该入力轴的旋转促使该等滚珠以其离心力而顶推该滑动驱动盘沿该入力 轴作轴向滑动，该传动盘弹簧以其弹力而顶推该滑动传动盘沿该出力轴作轴向滑动。
9. 如权利要求8所述的车辆变速机构，其特征在于更包含有一离合器，选择 式将该传动盘组耦合至该出力轴，以传递该旋转动力至该出力轴。
10. 如权利要求9所述的车辆变速机构其特征在于该离合器为离心式离合器。
专利摘要一种车辆变速机构，是于副轴上同轴固设多数个副轴齿轮，输出轴上则同轴枢设有对应于副轴齿轮且与其相啮合的多数个输出齿轮，其中一低速档位输出齿轮透过一单向轴承而套设在输出轴，以单向带动输出轴旋转。一卡合件移动于其余档位输出齿轮的卡合槽、输出轴的贯孔、以及变速杆的凹槽中。当引擎于低转速下，引擎动力经由低速档位的齿轮及单向轴承传递至输出轴。当引擎于高转速下，高速档位齿轮与输出轴耦合，引擎动力经由高速档位的齿轮及卡合件传递至输出轴。本实用新型具有换档功效而无须添置辅助换档用的离合器装置，且换档过程的中断时间甚短，换档平顺快速。本实用新型结构简单、组装也不复杂，制造成本上也具有相当的优势。
文档编号B60K20/02GK201287633SQ20082013694
公开日2009年8月12日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者吴俊贤, 尤志文, 林彦杉 申请人:三阳工业股份有限公司