本发明涉及电动遥控车的变速传动系统。 摇控车的发展随无线电的发展有很大的进步,然而在传动机构中仍然采用传统方式,目前发展的遥控车大都具有一直流马达,以带动一个包括有简化差速器的传动系统,使遥控车前进,其速度变化仅由马达的转速来控制,如同汽车只有油门而无变速箱一样,速度性能将无法发挥。所以,一般的遥控车均缺少变速功能,而变速功能对遥控车而言是非常重要的。
本发明的目的是克服上述缺点,提出一种适用于遥控车的变速传动系统。
本发明提出的电动车变速传动系统以一对转式马达为中心,此马达包括:外壳定子、轴心转子、两片电极铜环、轴承。其中马达内部具有磁极、绕线等必需组件,使通电后轴心转子、外壳定子可相对旋转,而外壳定子外表适当位置设两片与具有电源的碳刷相对接触的电极铜环,使马达在旋转时,能继续供给电源。在轴心与外壳接触两侧设有轴承,以支撑转子;转子轴心向前输出动力,而外壳定子末端连设一穿过其中之一轴承的输出轴;向后提供动力,当电能自碳刷经铜环输入予绕线时,外壳定子及轴心转子可相对运转,使马达动力经转子轴心及外壳定子的输出轴可做相对前、后转速输出。
本发明提出的变速传动系统一种为手排档式,另一种为自动排档式;其中手排档式以一个外壳定子与轴心转子间能相互相对旋转的对转式马达作为动力输出源,再以二组具有不同齿轮比数的差速器控制车轮,利用传动轴的锁定,可使车轮转数获得变速功能。而自动排档式则以一螺杆、锥形轮、弹性元件与一个摩擦飞轮作为变速的主要机构,利用螺杆上阻力,使摩擦轮自动选择至与锥形轮适当摩擦位置,再经机构式差速器驱动车轮,使车轮前进,具有全自动排档变速功能。
下面结合附图和最佳实施例对本发明进行详细地说明,其中:
图1是传统差速器地立体图;
图2是本发明手排档式对转式马达的立体剖面图;
图3是本发明的三档变速传动装置;
图4是本发明三档变速传动装置的顶面视图;
图5是本发明中的离心式离合器;
图6是本发明中的棘形齿轮。
在未详细介绍本发明之前,为易于了解本发明的整体构造,先对手排档的方式说明如下:
图1所示的是用于汽车中的传统差速齿轮(Differential Gear),万向接头D1将引擎动力经离合器变速机传至传动轴D2上,经一螺旋齿轮D3驱动一环形齿轮D4,再由环形齿轮D4内连的一对行星齿轮D5而传动至左驱动轴D61上锁死,则引擎传来的动力将完全传至右驱动轴D62上。此种锁定传动方式,是本发明的一个重点,容后叙述。
图2所示一对转式马达1,是本发明的动力源。此一对转式马达的构造相当特殊,其动力可经由外壳定子11及轴心转子12相对运转,而将马达动力做前、后向输出。为达到外壳定子11亦可旋转的目的,其电源的输入是于外壳11上设有两片铜环141、142,使得由蓄电池中传入的电源经一对碳刷13而输入马达,如此外壳定子11亦可旋转而不影响电源的输入。在轴心与外壳接触的两侧设有轴承15,用以支撑转子12,并使其顺利运转。转子的轴心121如一般马达向前伸出,作为动力的输出端,而动力的另一输出端为外壳定子11末端上加的一个输出轴111,经轴承16而可作动力输出。至于马达内部的磁极、绕线等构造与一般马达相同。如果事先设计得宜,可将外壳11旋转部分及轴心12部分两者的转动惯量制作相等;如此当电能传入马达后,则外壳定子11的动力输出端与轴心12转子的动力输出端具有相等的各1/2的转速传出;假使将轴心121锁定,则马达动力将会由外输出轴111输出。反之则马达动力转速将从轴心121全速输出。如此,可知一对转式马达1亦如前速差速器的作用,可达到一平衡能量传递作用。
本发明的手排档部分动作情形以三段变速(3 Speed)加以说明:
请参考图3及图4,以上述对转式马达1作为动力源中心,其外壳定子11及轴心转子12经由前、后凸缘51、52及离心式离合器41、42分别以传动轴21、22连接至前后二差速器1D、2D上,再以转轴31、32、33、34分别与四个车胎81、82、83、84相连接。其中,前、后凸缘51、52的外表侧旁设置一个连接至车内排档杆(图中未示)上的控制杆7,其末端具有“冂”型歧杆71,并可以枢接点72为中心轴旋动(如图4中所示的假想线);当控制杆7由排档杆控制成图4中实线位置时,前、后两支杆711、712末端则未与前、后凸缘51、52相接触,则对转式马达1的动力可分别由外壳定子11及轴心转子12输出;当控制杆7以枢接点72为中心旋位至前支杆711与前凸缘51相接触时,则外壳定子11被固定,而对转式马达1的动力将由轴心转子12输出;同理,当控制杆7被控制成后支杆712与后凸缘52接触时,对转式马达1动力将由外壳定子11方向输出。另外,离心式离合器41、42则供做前、后凸缘51、52被锁固时,传动轴21、22可进行空转,避免刹车状态产生而影响车辆前进。
因此,在上述动力系统结构中,可具有三段变速效果。假设,前差速器1D内环形齿轮(图1)D4与传动轴21上齿轮(图1)D3的齿数比为3∶1,而后差速器2D内环形齿轮(如图1中的D4)与传动轴22上齿轮(如图1中的D3)的齿数比为3∶2,设对转式马达1的转速可达9000rpm,可得下列情况:
1、传动轴21、22皆自由旋转时,则轴心转子朝前传动轴21输送的转速为6000rpm,而前轮转轴的转速应当为6000rpm×1/3=2000rpm(轮速)。另外,外壳定子朝后传动轴22输送的转速为3000rpm,而车轮转轴的转速当有3000×2/3=2000rpm(轮速),如此车辆四轮转速皆同,可在同一路面行驶。
2、如将外壳定子驱动的传动轴22锁死,则马达所提供的9000rpm轮速完全由轴心转子向前传动轴21输出,此时前车轮轴所具有的转速为9000×1/3=3000rpm(轮速),车速加快。
3、如将外壳定子驱动的传动轴22松开,并同时锁死轴心转子驱动的传动轴21,此时马达的9000rpm转速将后传至传动轴22上,而后车轮转轴上具有9000×2/3=6000rpm的转速(轮速),车速更快。
如在传动轴被锁死时,传动轴具有离心式离合器结构,可被其他车轮带动运转,不致卡死。上述的三种情形可做以下的运用:在第1种情况时,可称为一档起动,因为此时四个车轮同时驱动,故能提供较大的扭力,以推动静止的车辆;而车辆起动后,可换至第2种情况,称为二档,此时仅由前轮驱动,具有较佳的转弯性能及加速性,最适合弯曲的道路行驶;如欲达高速行驶时,换至第3种情况,称为三档,因仅由后轮驱动,故具有良好的直线行驶性能,特适合直线行驶,且此时车子早已起动,不需太大的扭力,故由前述可知提供一种高转速的输出,为最高行驶档,如将其使用的最高经济效益求出,可得一种相当优良的变速系统。
另外,上述实施例中,可将离心式离合器以棘形齿轮替代,亦具有相同的功能。但在使用棘形齿轮时,如果马达反转(如倒车时),则马达动力无法传至车轮,会形成空转现象,因此,必需使用可选择方向的棘形齿轮,如一般旋转螺丝常用的套向(如图6所示)。