CN110537038A - 马达的多档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及马达用三档以上的多档变速器，更详细地说，因没有复杂的液压装置等而结构简单且变速时没有能源消耗和变速冲击，能够按所需的变速档位和变速比进行自由设计和制作的马达用变速器。本发明的变速器包括：输入轴，通过马达的驱动力而旋转，外周面上具有多个棘爪(pawl)；控制器，控制多个所述棘爪的伸出和缩回；多个主动齿轮，所述输入轴贯通其中心，在内周面上形成与所述棘爪啮合的棘轮(ratchet)，具有不同的齿轮齿数；多个从动齿轮，与所述主动齿轮外接而啮合，具有不同的齿轮齿数；以及输出部，输出通过所述主动齿轮和从动齿轮变速的旋转力。

Description

马达的多档变速器

技术领域

本发明涉及马达用三档以上的多档变速器，更详细地说，因没有复杂的液压装置等而结构简单且变速时没有能源消耗和变速冲击，能够按所需的变速档位和变速比进行自由设计和制作的马达用变速器。

背景技术

近来，电动汽车被广泛普及，但是交通工具用马达的多档变速器尚未实现商业化。

引擎在初次启动时无法获得扭矩，但马达可以在初次启动时产生最大扭矩，因而具有良好的启动加速度。因此，马达相比引擎而言，其扭矩-速度特性更适合用于交通工具。

但是，因没有多档变速器而燃料(电)的浪费较严重，在陡坡上行驶时存在问题。电动汽车在初次启动时产生最大扭矩，随着速度的增加，扭矩将逐渐减少。为了补偿加速以后降低的扭矩，需要踩油门投入电能来提高RPM。这样会造成能源消耗的增加，马达的负荷过大而产生过多热量，即电能转变成热能而造成浪费。

如果具有马达用多档变速器，则可以在多个速度区间有效使用强大的扭矩，以防止能源的浪费。并且，以较低功率的马达实现有效的驱动。因此，如果将多档变速器应用到马达，则能够大大降低能源消耗。

但是，现有的引擎用变速器在变速时能源消耗比较严重且结构复杂，难以将其应用到马达。

马达用变速器的条件是1)不存在浪费能源的变速能源，2)没有液压离合器、同步器、扭矩转换器等的简单的结构，3)无变速冲击地实现柔和的变速，4)具有三档以上多档齿轮，能够以适当的变速比变速。

目前，已公开多种马达用二挡变速器。但这种二挡变速器利用了电动工具等中普遍使用的减速装置，其变速区间的变速比过大，变速冲击严重，存在耐久性方面的问题，因此难以应用。

另外，马达不仅在电动汽车等交通工具领域被广泛用作驱动源，而且在电动工具和发电机等产业领域中也被用作驱动源，因此与马达相关的技术得到了创新的发展，但变速器相关技术却远远不及。

发明内容

(要解决的技术问题)

本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的马达用多档变速器，因没有复杂的液压装置等而结构简单且变速时没有能源消耗。

本发明的另一目的在于提供一种不产生变速冲击地实现柔和变速的马达用多档变速器。

本发明的另一目的在于提供一种能够按所需的变速档位和变速比进行自由设计和制作的马达用变速器。

(解决问题的手段)

为了解决上述技术问题，本发明的变速器包括：输入轴，通过马达的驱动力而旋转，外周面上具有多个棘爪(pawl)；控制器，单独地控制多个所述棘爪的伸出和缩回；多个主动齿轮，所述输入轴贯通其中心，在内周面上形成与所述棘爪啮合的棘轮(ratchet)，具有不同的齿轮齿数；多个从动齿轮，与所述主动齿轮外接而啮合，具有不同的齿轮齿数；以及输出部，输出通过所述主动齿轮和从动齿轮变速的旋转力。

并且，优选地，所述控制器包括：多个变速杆，一端与所述棘爪结合，另一端具有从所述输入轴的外周面伸出和缩回的突出部；弹性部件，在所述棘爪或突出部的下部弹性地支撑；内环，所述输入轴贯通其中心，沿着所述输入轴的轴方向往返移动而使得所述突出部在所述输入轴的外周面伸出和缩回；以及移动部，使得所述内环沿着所述输入轴的轴方向移动。

并且，优选地，所述移动部是围住所述内环的外侧并通过旋转使得所述内环沿所述输入轴的轴方向移动的外环。

并且，优选地，在所述内环和外环中的其中一个上突出形成导销，在所述内环和外环中的另外一个上向圆周方向的斜线方向形成引导所述导销的导孔。

并且，优选地，在所述内环的内周面上向圆周方向形成环槽，以使得所述突出部突出而躲避。

并且，优选地，所述突出部上突出形成旋转的球形突起，所述环槽的截面为半圆形而所述球形突起能够躲避。

并且，优选地，多个所述从动齿轮相互结合或形成为一体，以相同的速度旋转。

并且，优选地，所述输出部与所述主动齿轮中的其中一个结合而接收变速后的旋转力并将其输出。

并且，优选地，所述输出部从所述从动齿轮中的其中一个接收变速后的旋转力并将其输出。

并且，优选地，在所述输入轴的一端形成挂接突起，并且还包括换档离合器，所述输入轴贯通其中心，内周面形成挂接槽而能够使所述挂接突起挂住，被输入所述马达的驱动力。

并且，优选地，还包括：弹簧，一端连接到所述换档离合器，另一端连接到所述输入轴。

并且，优选地，所述挂接槽的宽度大于所述挂接突起的宽度，以使所述挂接突起能够在所述挂接槽的内部移动。

本发明的变速器包括：输入轴，通过马达的驱动力而旋转；多个主动齿轮，中心具有所述输入轴，具有不同的齿轮齿数；多个从动齿轮，与所述主动齿轮外接而啮合，具有不同的齿轮齿数；输出轴，平行于所述输入轴，成为多个所述从动齿轮的中心轴，输出通过所述主动齿轮和从动齿轮变速的旋转力；多个棘爪(pawl)，设置于所述输入轴或输出轴而从外周面伸出和缩回；以及控制器，单独控制多个所述棘爪的伸出和缩回。

并且，优选地，所述控制器包括：多个变速杆，一端与所述棘爪结合，另一端具有从所述输入轴或输出轴的外周面伸出和缩回的突出部；弹性部件，在所述棘爪或突出部的下部弹性地支撑；内环，所述输入轴或输出轴贯通其中心，沿着所述输入轴或输出轴的轴方向往返移动而使得所述突出部在所述输入轴或输出轴的外周面伸出和缩回；以及移动部，使得所述内环沿着所述输入轴或输出轴的轴方向移动。

并且，优选地，所述移动部是围住所述内环的外侧并通过旋转使得所述内环沿所述输入轴或输出轴的的轴方向移动的外环。

并且，优选地，在所述内环和外环中的其中一个上突出形成导销，在所述内环和外环中的另外一个上向圆周方向的斜线方向形成引导所述导销的导孔。

并且，优选地，在所述内环的内周面上向圆周方向形成使得所述突出部躲避的环槽。

并且，优选地，所述突出部上突出形成旋转的球形突起，所述环槽的截面为半圆形而所述球形突起能够躲避。

并且，优选地，在外接的所述主动齿轮和从动齿轮中的其中一个的内周面形成与所述棘爪啮合的棘轮，外接的所述主动齿轮和从动齿轮中的另外一个被固定到所述输入轴或输出轴。

(发明的效果)

本发明的优点在于，因旋转的轴(输入轴或输出轴)具有棘爪，与输入轴以相同的速度旋转而变速，因此没有复杂的液压装置等，结构简单且变速时无能源消耗。

并且，能够按所需的变速档位和变速比进行自由设计和制作。

若将本发明的马达用变速器应用到电动汽车或电动摩托车等交通工具，则同时满足扭矩(力)和速度，在陡坡行驶也没有问题，可以使燃油效率最大化。

并且，能够实现无变速冲击的柔和变速。

本发明的马达用变速器不仅用于交通工具，还能用于整个产业中使用的马达的变速。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的分解立体图。

图2是本发明的实施例的平剖视图。

图3是本发明的实施例的局部切割立体图。

图4示出本发明的从动齿轮组。

图5至图7示出本发明的控制器及主动齿轮。

图8示出本发明的换档离合器和输入轴。

图9示出棘爪摇摆时换档离合器及输入轴的操作状态。

图10示出本发明的第二实施例。

图11是本发明的第三实施例的分解立体图。

图12是本发明的第三实施例的平剖视图。

图13是本发明的第三实施例的局部切割立体图。

图14示出本发明的第三实施例的输入轴和主动齿轮。

图15及图16示出本发明的第三实施例的控制器。

图17示出本发明的第四实施例。

图18示出本发明的第五实施例。

最佳实施方式

下面具体说明本发明的一个实施例的结构及作用。

参照图1至图3，本发明的实施例100包括：外壳H、通过马达(附图未示出)的驱动力旋转的输入轴120、所述输入轴120贯通其中心的多个主动齿轮140、与多个所述主动齿轮140外接而啮合的多个从动齿轮150。并且，本实施例中，所述马达的驱动力通过换档离合器110(shift clutch)被传递到输入轴120。

所述输入轴120上形成多个安置槽121，具有多个安置于所述安置槽121的棘爪(参照图5的'171')，尤其，安置槽121上安装有弹性部件122而在外力不起作用的状态下，以所述棘爪171向所述输入轴120的外侧突出地弹性支撑。

并且，具有所述输入轴120向轴方向贯通的多个主动齿轮140，所述主动齿轮140的内周面形成棘轮(参照图5的'140a')，以使得所述棘爪171挂住而传递输入轴的旋转力。

并且，具有与多个所述主动齿轮140分别外接并啮合的多个从动齿轮150。本实施例100中，设置具有不同的齿轮齿数的三个主动齿轮140，与此相同地，设置具有不同的齿轮齿数的三个从动齿轮150，棘爪171也设有三个而分别对应多个主动齿轮140。

通过这种结构，本实施例可以变速为三档。

因此，本发明的变速器没有其他结构上的变更，仅将主动齿轮和从动齿轮的个数分别设置为四个以上，从而具有以四档以上变速的简单的结构。

并且，具有用于输出通过所述主动齿轮140和从动齿轮150变速的旋转力的输出部130，本实施例中，输出部130与所述主动齿轮140中位于最外侧的第一主动齿轮141结合而形成。

图4示出本实施例的从动齿轮组。如图示，本实施例分别与主动齿轮外接而啮合，具有齿轮齿数不同的三个从动齿轮151～153，尤其，本实施例中，三个从动齿轮150相互结合。例如，当第二从动齿轮152接收与其啮合的第二主动齿轮(图5的'142')的旋转力而旋转时，其余两个从动齿轮151，153也以与第二从动齿轮152相同的旋转速度旋转。

并且，本实施例具有三个从动齿轮151～153形成120°的三组，它们分别与齿轮箱160轴结合而形成从动齿轮组。

参照图5，可见输入轴120的外周面具有三个主动齿轮140。并且，在所述主动齿轮140的内周面形成棘轮140a，在输入轴120的外周面形成安置槽121，所述安置槽121具有棘爪171。

另外，通过操作控制器170而使得多个棘爪171中的其中一个突出，突出的棘爪171被棘轮140a挂住而输入轴120的旋转力被传递到任意一个主动齿轮141～143而旋转。

本实施例中，所述控制器170包括棘爪171和变速杆(图6b的'172')、外环174和内环173、变速链轮175和金属丝(wire)(图3的'176')。

参照图6，a示出所述输入轴120的外周面形成安置槽(图8的'121a')，在所述安置槽121上安置棘爪171。并且，本实施例中，输入轴120的外周面形成安置槽121a而安置所述变速杆172。尤其，安置所述棘爪171的安置槽121上具有弹性部件(参照图5的'122')，当外力不起作用时，所述棘爪171被弹性地支撑，以从输入轴120的外周面突出。也可采用所述弹性部件位于变速杆的突出部172a的下部的结构。

b示出棘爪171和与所述棘爪171形成为一体而结合的变速杆172。如图示，所述变速杆172的一端形成突出部172a，所述突出部172a的上面具有可旋转的球形突起172b。所述突起172b由与滚珠轴承相同的金属球形成，在所述突出部172a的上面形成半球形态的安装槽，能够可旋转地安置球形突起172b(参照图2的局部扩大图)。

当对突起172b加压时，与变速杆172结合的所述棘爪171也在安置槽121的内部摇摆而下降到输入轴120的外周面下方。因此，通过弹性部件122向输入轴120的外周面上方突出的棘爪171摇摆而向安置槽121躲避，不再向输入轴120的外周面上方突出。这种情况下，棘爪171不与棘轮(参照图5的'140a')啮合，因此即使输入轴120旋转，主动齿轮140也不会旋转。

并且，作用于所述突出部172a的外力被去除后，通过所述棘爪171下部被弹性压缩的弹性部件122的弹性恢复力，所述棘爪171摇摆而向所述输入轴120的外周面上方突出。如前所述，当棘爪171向输入轴120的外周面上方突出时，所述棘爪171与棘轮140a啮合而使得主动齿轮140旋转。

c示出输入轴120的外周面被***内环173的状态。如图示，所述内环173上突出形成导销173a。

d示出外环174围住所述内环173并与其结合的状态。如图示，所述外环174上形成导孔174a，所述导孔174a向圆周方向的斜线方向形成。并且，以被所述导孔174a约束地组装所述导销173a，据此，当所述外环174旋转时，所述导销173a沿着导孔174a移动，因此在外环174的内部，内环173沿着所述输入轴的轴方向向左侧或右侧移动。

如上所述，当内环173向左右移动时，环槽(参照图7的'173b')也向左右移动，在与其对应位置上的任意一个变速杆的突起172b躲避到环槽173b，棘爪171向输入轴120的外周面上方突出。

为了使所述内环173向左右移动，所述外环174应旋转，为此，变速链轮175结合到所述外环174的一侧。所述变速链轮175具有金属丝176(本实施例中是链条)，通过拉起金属丝176而使外环174旋转，内环173据此前进或后退，通过内环173的前进后退，控制棘爪171的突出或向安置槽121的安置。

图7示出棘爪171未被安置到安置槽121而突出的状态，即，从输入轴140的外周面突出的状态。

在所述内环173的内周面，向圆周方向形成带状的环槽173b。

所述内环173沿着输入轴120的轴方向移动，所述环槽173b位于所述变速杆的突起172b的上方时，所述突起172b因所述弹性部件122而向环槽173b躲避而能够摇摆。变速杆172的突起172b躲避到环槽173b时，棘爪171向输入轴120的外周面上方突出。

本实施例中，虽然所述环槽173b是用于所述突起172b躲避的结构，但与此不同地，也可构成为突出部172a本身躲避的结构。

若说明操作状态，首先，所述外环174旋转，从而所述内环173在输入轴上向轴方向(左右)移动。

通过所述内环173的移动，形成于其内周面的所述环槽173b将位于所述突起172b的上部，突起172b因弹性部件122的弹性力而躲避到环槽173b。

与此同时，棘爪171也摇摆而向输入轴120的外周面上方突出，突出的棘爪171与棘轮140a啮合而输入轴120的旋转力被传递到相应的主动齿轮140，从而使得主动齿轮140旋转。

本实施例中采用的方式如下，为了使所述外环174旋转，在外环174的一侧以整体形成变速链轮175，拉起金属丝176而使得所述变速链轮175正向或逆向旋转。但是，与此不同地，也可以采用通过超小型马达(附图未示出)使得所述外环174正向或逆向旋转的变速方式。

进而，本实施例中，所述控制器170为了使内环173在输入轴120上左右移动而具备外环174，也可以具有使内环173在输入轴上左右移动的移动部(附图未示出)以替代外环174和使所述外环旋转的旋转手段。

所述移动部可以是超小型马达或油缸等公知的驱动源。

参照图8，所述换档离合器110是吸收变速冲击并将马达的驱动力传递到所述输入轴120的构件，所述换档离合器110形成为输入轴120的一端能够贯通的圆筒形态，其内周面形成挂接槽111，在其一侧沿着外周面形成延长部113，形成用于安装弹簧124，125的内侧槽112。

在所述输入轴120上形成被所述换档离合器110的挂接槽111挂住的挂接突起123。当所述换档离合器110旋转时，在旋转一定角度之后，挂接突起123被挂接槽111挂住，输入轴3120将与换档离合器110一同旋转。

尤其，为了使所述挂接突起123随着所述输入轴120的旋转而在所述挂接槽111内移动(向顺时针方向或逆时针方向旋转)，所述挂接槽111的宽度大于挂接突起123的宽度。

并且，为了吸收变速冲击，在所述换档离合器110的内侧槽112压缩设置直径大于所述内侧槽112直径的弹簧124。

若具体说明，本实施例中，弹簧124的一端连接到换档离合器110，另一端连接到挂接突起123，压缩得直径变小的所述弹簧124的弹性恢复力向直径增大的方向(弹簧两端部相互远离的方向)起作用。

图8的b是弹簧125被缠绕三次的，相比a中示出的弹簧124，其弹性力更强，因此能够更加有效地吸收变速冲击。

本发明中变速时产生的变速冲击经两个阶段吸收和缓和。

吸收变速冲击的第一阶段如下，为了变速而从输入轴120突出的特定棘爪171与形成在所述主动齿轮的内周面的棘轮140a一同旋转而啮合，防止棘爪171与棘轮140a的强烈碰撞而第一次吸收变速冲击。

吸收变速冲击的第二阶段是换档离合器110和弹簧124，125的作用，下面参照图9进行详细描述。

首先，为了变速而在棘爪171从输入轴120突出的状态启动马达，驱动力使得换档离合器110旋转。换档离合器110的旋转力以所述弹簧124为媒介而被传递到输入轴120而旋转。此时，换档离合器的挂接槽111(附图中的左侧壁)无法直接推动输入轴的挂接突起123，因此旋转力以弹簧124为媒介而被传递到输入轴120(参照图9的a)。并且，挂接突起123通过弹簧124的弹性力(向直径扩张的方向，两端部之间远离的方向起作用)而与挂接槽111的右侧壁相接，从而向左侧形成空间S1。

随着输入轴120与所述换档离合器110一同旋转，棘爪171与棘轮140a啮合的时刻到来。到此刻为之，外力不作用于弹簧124，换档离合器110的旋转力以弹簧124为媒介而被传递到输入轴120(参照图9的b)。

所述棘爪171与棘轮140a啮合之后，因换档离合器110的旋转而弹簧124被进一步压缩，最后换档离合器110的挂接槽111(附图中的左侧壁)与挂接突起123相遇并将其推动。因此，马达的驱动力不以弹簧124为媒介而从换档离合器110传递到输入轴120，主动齿轮140因输入轴120的旋转而旋转(参照图9的c)。此时，向挂接突起123的右侧形成空间S2。

换句话说，图9的b中，马达的驱动力从换档离合器110通过弹簧124传递到输入轴120，而图9的c中，因换档离合器的挂接槽111推动挂接突起123，马达的驱动力不通过弹簧124而直接传递到输入轴120。

如上所述，根据本发明，棘爪161与棘轮140a啮合的步骤(图9的b)与挂接槽111推动挂接突起123的步骤(参照图9的c)存在时差，尤其，在此期间，弹簧124被压缩而变速冲击被吸收。

如果没有弹簧124，为了变速而使棘爪171突出后，通过马达的旋转使得换档离合器110旋转，挂接槽111将立即碰到挂接突起123而产生变速冲击。

并且，在为了变速而使棘爪171向输入轴120的外周面下方摇摆的动作之前，为了变速顺畅而在变速时刻(不足一秒)暂时放慢速度或停止(off)马达的动作。这样的话，所述棘爪171与所述棘轮140a的啮合变松而能够变速。当马达停止动作后，换档离合器110也将停止旋转，此时，挂接突起123因弹簧124的弹性恢复力而在挂接槽111内向顺时针方向旋转并移动，返回到图9的a，b的状态。这种状态使得持续吸收变速冲击变为可能。

下面说明本发明的实施例的操作状态。

参照图2及图3，当马达的驱动力被传递而输入轴120通过换档离合器110旋转时，驾驶人拉起控制器170的金属丝176而使得任意一个棘爪171从安置槽120突出，从而驱动与其对应的主动齿轮140。例如，当驾驶人为了向二挡变速而拉起金属丝176时，外环174将旋转而内环173在输入轴上移动到左侧或右侧。通过这种动作，对应二挡的突出部的突起172b躲避到内环的环槽173b，对应二挡的第二主动齿轮142的棘轮(图5的'140a')将与棘爪171啮合。

因此，输入轴140的旋转力使得第二主动齿轮142旋转，并使得与其啮合的第二从动齿轮152旋转。虽然驱动力仅传递到第二从动齿轮152，但因多个从动齿轮150相互结合，第一及第三从动齿轮151，153也与第二从动齿轮152一起以相同的旋转速度旋转，与第一从动齿轮151啮合的第一主动齿轮141也以第二从动齿轮152的旋转速度变速而旋转。

并且，通过与第一主动齿轮141直接结合的输出部130变速的旋转力被输出。这样变速输出的旋转力使得输出部130旋转。

以所述输出部130为例，与电动汽车的前轮轴或后轮轴连接而传递变速的旋转力，或者与电动摩托车或电动自行车的驱动链轮连接而通过链条向后轮传递变速的旋转力。

图10示出本发明的第二实施例。

本发明的第二实施例200中，汽车或摩托车、自行车等的前轮或后轮中心的轮毂壳210的内部内置有马达部220和减速部221，所述马达部220和减速部221的中心设置有输入轴240。所述轮毂壳210的两侧与框架F结合，并与辐条(附图未示出)结合。

并且，包括所述输入轴240贯通其中心的多个主动齿轮250和与所述主动齿轮250外接而啮合的多个从动齿轮260。

所述马达部220是通过电池(附图未示出)的电源驱动的公知的驱动源。具有与电池连接的电缆(附图未示出)。

本实施例中，马达部220具有作为定子的线圈220a和作为转子的环形磁铁220b。因此，输入轴240贯通环形磁铁220b的中心。并且，当电池供给电源时，马达旋转轴220c随着磁铁220b的旋转而旋转，本实施例中，马达旋转轴220c连接到减速部221。

因此，马达部220的驱动力通过减速部221减速后，通过减速轴221a输出。所述减速轴221a的旋转力通过所述换档离合器270传递到所述输入轴240。

若更具体地说明，换档离合器270上形成挂接槽271，与所述挂接槽271相对应地，输入轴240上形成挂接突起241。

因此，所述减速轴221a的旋转力能够传递到换档离合器270，所述换档离合器270旋转时，以具有时差地，挂接槽271被挂接突起241挂住而使得输入轴240旋转。

所述减速部221也是公知的手段，可根据所需通过多种方法选择减速比。并且，根据情况，也可以采用去除减速部221的结构。

所述输入轴240上形成安置槽(参照图5的'121')，具有多个安置于所述安置槽的棘爪(参照图5的'171')，尤其，安置槽上安装有弹性部件(参照图5的'122')，在外力不起作用的状态下，所述棘爪被弹性地支撑，以向所述输入轴240的外侧突出。

并且，具有所述输入轴240向轴方向贯通的四个主动齿轮251～254，所述主动齿轮250的内周面形成棘轮(参照图5的'140a')，以使得所述棘爪能够被挂住而传递旋转力。

并且，具有与多个所述主动齿轮251～254分别外接并啮合的多个从动齿轮261～264。

本实施例200中，设置具有不同的齿轮齿数的四个主动齿轮250，与此相同地，设置具有不同的齿轮齿数的四个从动齿轮260。

并且，棘爪也设置有四个而分别对应多个主动齿轮250。

并且，在所述从动齿轮260中半径最大的第一从动齿轮261和轮毂壳210之间具有动力传动齿轮211。即，马达220的旋转力经过减速器221并通过换档离合器270被输入到输入轴240，经主动齿轮250和从动齿轮260变速的旋转力被输出到轮毂壳210。即，本实施例200中轮毂壳210成为输出部。向轮毂壳210输出的旋转力通过连接到轮毂壳210的辐条来驱动汽车、摩托车或自行车等的前轮或后轮。

所述从动齿轮260相互结合并以相同的速度旋转。

本实施例中，控制器与图5至图7所示的相同，因此省略具体的说明。

与本实施例不同，马达及减速器也可位于轮毂壳外侧。

具体实施方式

参照图11至图13，本发明的第三实施例300包括：外壳H，H1～H3、通过马达(附图未示出)的驱动力旋转的输入轴320、中心具有所述输入轴320的四个主动齿轮340、与所述主动齿轮340外接而啮合的四个从动齿轮350、成为所述从动齿轮350的中心轴并平行于所述输入轴320的输出轴330。

并且，本实施例中，所述马达的驱动力并不直接传递到输入轴320，而是通过换档离合器310(shift clutch)传递到输入轴320。

所述输入轴320上形成两个安置槽(图14的'321')，具有两个安置于所述安置槽321的棘爪361a，361b，尤其，安置槽321上安装有弹性部件(图14的'322')而在外力不起作用的状态下，以所述棘爪361向所述输入轴320的外侧突出地弹性支撑。

并且，具有以所述输入轴320为中心轴的多个主动齿轮340，所述主动齿轮340中第二及第四主动齿轮342，344的内周面形成棘轮(参照图14的'340a')，以使得所述棘爪361b，361a挂住而传递输入轴320的旋转力。

可与输入轴320选择性地结合或分离。并且，第一及第三主动齿轮341，343的中心被固定到输入轴320而始终与输入轴320一同旋转。

并且，还具有控制器360，其在输入轴320的外周面单独控制多个所述棘爪361a，361b的伸出和缩回。

所述四个主动齿轮340的齿轮齿数各不相同。

并且，具有与所述四个主动齿轮340分别外接而啮合的四个从动齿轮350。所述四个从动齿轮350的齿轮齿数也各不相同。

所述输出轴330是贯通多个所述从动齿轮350的中心并平行于输入轴320而输出变速的旋转力的构件。所述输出轴330上也形成两个安置槽，具有安置于所述安置槽的两个棘爪371a，371b，尤其，安置槽上安装有弹簧且在外力不起作用的状态下，所述棘爪371a，371b被弹性地支撑，以向所述输入轴330的外侧突出。

并且，所述从动齿轮350中第一及第三从动齿轮351，353的内周面形成棘轮，以使得所述棘爪371b，371a能够被挂住而旋转力能够传递到输出轴330，能够与输出轴330选择性地结合或分离。并且，第二及第四从动齿轮352，354的中心被固定到输出轴330。

并且，具有控制器370，在输出轴330的外周面单独控制所述棘爪371a，371b的伸出和缩回。

通过这种结构，本实施例可以变速为四档。

因此，本发明的变速器没有其他结构上的变更，仅将主动齿轮和从动齿轮的个数分别设置为五个以上，从而具有以五档以上变速的简单的结构。

参照图14，可见输入轴320的外周面具有四个主动齿轮340。并且，如前所述，在输入轴320的外周面形成两个安置槽321，所述安置槽321具有棘爪361a和弹性部件322。

本实施例中，在第二主动齿轮342及第四主动齿轮344的内周面形成棘轮340a，在第二主动齿轮342及第四主动齿轮344所在的输入轴320的外周面具有第一棘爪361b和第二棘爪361a，其能够伸出和缩回。

如上所述，通过控制器360的操作控制棘爪361b，361a，以使得第二主动齿轮342及第四主动齿轮344与输入轴320选择性地结合或分离。

与此不同地，第一主动齿轮341及第三主动齿轮343与输入轴320结合或与其形成为一体而被固定。

相同地，在输出轴330的外周面也形成两个安置槽，所述安置槽具有棘爪371a，371b(参照图12)。

本实施例中，在第一从动齿轮351及第三从动齿轮353的内周面形成棘轮，在第一从动齿轮351及第三从动齿轮353所在的输出轴330的外周面具有第三棘爪371b和第四棘爪371a，其能够伸出和缩回。

并且，第二从动齿轮352及第四从动齿轮354与输出轴330结合或与其形成为一体而被固定。

并且，相互外接的第一主动齿轮341被固定到输入轴320，第一从动齿轮351的内周面形成棘轮而能够与棘爪371b啮合。与此相同地，第二主动齿轮342的内周面形成棘轮而与棘爪361b啮合，与第二主动齿轮342外接的第二从动齿轮352被固定到输出轴330(参照图12)。换句话说，相互外接的主动齿轮340和从动齿轮350中其中一个的内周面形成与棘爪啮合的棘轮，另外一个被固定到输入轴320或输出轴330。

并且，通过输入轴320所具有的控制器360的操作，使得多个棘爪361a，361b中的任意一个突出，则突出的棘爪361a，361b挂到棘轮340a，从而输入轴320的旋转力被传递到某一个主动齿轮342，344。

或者，通过输出轴330所具有的控制器370的操作，使得多个棘爪371a，371b中的任意一个突出，则突出的棘爪3371a，371b挂到棘轮340a，从而某一个从动齿轮351，353的旋转力传递到输出轴330而被输出。

本实施例中，所述控制器360，370包括变速杆(图15b的'362')和外环374、内环373、旋转部375。

图15示出设置在输入轴320的控制器360，可知a中所述输入轴320的外周面形成有安置槽(图14的'321')，所述安置槽321上安置有棘爪361。并且，本实施例中，在输入轴320的外周面形成安置槽(图8的'121a')，以安置所述变速杆362。尤其，安置所述棘爪361的安置槽321具有弹性部件(参照图14的'322')而在外力不起作用时，所述棘爪361被弹性支撑，以从输入轴320的外周面突出。也可采用所述弹性部件位于变速杆的突出部362a的下部的结构。

b示出棘爪361和与所述棘爪361形成为一体而结合的变速杆362。如图示，所述变速杆362的一端形成突出部362a，所述突出部362a的上面具有可旋转的球形突起362b。所述突起362b由与滚珠轴承相同的金属球形成，在所述突出部362a的上面形成半球形态的安装槽，能够可旋转地安置球形突起362b(参照图12的局部扩大图)。

当对突起362b加压时，与变速杆362结合的所述棘爪361也在安置槽321的内部摇摆而躲避到输入轴320的外周面下方。因此，通过弹性部件322向输入轴320的外周面上方突出的棘爪361躲避到安置槽321而不再向输入轴320的外周面上方突出。这种情况下，棘爪361不与棘轮(参照图14的'340a')啮合，因此即使输入轴320旋转，主动齿轮340也不会旋转。

并且，作用于所述突出部362a的外力被去除后，通过所述棘爪361的下部被弹性压缩的弹性部件322的弹性恢复力，所述棘爪361摇摆而向所述输入轴320的外周面上方突出。如前所述，当棘爪361向输入轴320的外周面上方突出时，所述棘爪361与棘轮340a啮合而使得主动齿轮340旋转。

c示出输入轴320的外周面被***内环363的状态。如图示，所述内环363上突出形成导销363a。

d示出外环364围住所述内环363并与其结合的状态。外环364是使得所述内环363向输入轴或输出轴的轴方向移动的移动部的一个例子。

如图示，所述外环364上形成导孔364a，所述导孔36a向圆周方向的斜线方向形成。并且，以被所述导孔364a约束地组装所述导销363a，据此，当所述外环364旋转时，所述导销363a沿着导孔364a向斜线方向移动，因此在外环364的内部，内环363沿着所述输入轴320的轴方向向左侧或右侧移动。

如上所述，当内环363向左右移动时，环槽(参照图16的'363b')也向左右移动，在与其对应位置上的任意一个变速杆的突起362b躲避到环槽363b，棘爪361向输入轴320的外周面上方突出。为了使内环363向左右移动，所述外环364应旋转，为此，所述外环364的一侧与旋转部365结合或与旋转部365形成为一体。通过使所述旋转部365旋转而使外环364旋转，内环36据此向轴方向前进或后退，通过内环363的前进或后退，控制棘爪361的突出或向安置槽321的躲避。

图16示出棘爪361未被安置到安置槽321而突出的状态，即，从输入轴340的外周面突出的状态。

在所述内环363的内周面，向圆周方向形成带状的环槽363b。

所述内环363沿着输入轴320的轴方向移动，所述环槽363b位于所述变速杆的突起362b的上方时，所述突起362b因所述弹性部件322而向环槽363b躲避而变速杆362能够摇摆。变速杆362的突起362b躲避到环槽363b时，棘爪361向输入轴320的外周面上方突出。

本实施例中，虽然所述环槽363b是用于所述突起362b躲避的结构，但与此不同地，也可构成为突出部362a本身躲避的结构。

若说明操作状态，首先，所述外环364进行旋转，从而所述内环363在输入轴上向轴方向(左右)移动。

通过所述内环363的移动，形成于其内周面的所述环槽363b将位于所述突起362b的上部，突起362b因弹性部件322的弹性力而躲避到环槽363b。

与此同时，棘爪361也摇摆而向输入轴320的外周面上方突出，突出的棘爪361与棘轮340a啮合而输入轴320的旋转力被传递到相应的主动齿轮340，从而使得主动齿轮340旋转。

本实施例中采用的方式如下，为了使所述外环364旋转，在外环364的一侧以整体形成旋转部365而使得旋转部365能够正向或逆向旋转。但是，与此不同地，也可以采用通过超小型马达(附图未示出)使得所述外环364正向或逆向旋转的变速方式。

进而，本实施例中，所述控制器360为了使内环363在输入轴320上左右移动而具备外环364，也可以具有使内环363在输入轴上左右移动的移动部以替代外环364。

所述移动部可以是超小型马达或油缸等公知的驱动源。

图15及图16示出设置在输入轴320的控制器360，但与设置在输出轴330的控制器370具有相同的结构和作用，因此省略重复说明。

本实施例中离合器的结构及操作与图8及9和参照其进行的说明相同。

下面说明本发明的实施例的操作状态。

参照图12及图13，马达的驱动力被传递且输入轴320通过换档离合器310而旋转，驾驶人操作控制器360，370而使得任意一个棘爪361a，361b，371a，371b突出，使主动齿轮342，344或从动齿轮351，353与输入轴320或输出轴330结合，将变速的旋转力输出到输出轴330。

例如，若驾驶人想要变速为二挡，则通过旋转部365使得外环364旋转，则内环363在输入轴上移动到左侧或右侧。通过这种操作，对应二挡的突出部的突起362b躲避到内环的环槽363b，从而对应二挡的第二主动齿轮342的棘轮与棘爪(图12的'361b')啮合。

因此，输入轴340的旋转力使得第二主动齿轮342旋转，并使得与其啮合的第二从动齿轮352旋转。因输出轴330固定在第二从动齿轮352的中心，输出轴330将输出变速的旋转力。

以所述输出轴330为例，连接到电动汽车的前轮轴或后轮轴而传递变速的旋转力，或者连接到电动摩托车或电动自行车的驱动链轮而通过链条向后轮传递变速的旋转力。

并且，若驾驶人想要变速为三挡，则操作控制器370而使得棘爪(图12的'371a')向输出轴330的外周面突出，使其与对应三档的第三从动齿轮353的棘轮啮合。

因此，输入轴320的旋转力使得被固定在输入轴的第三主动齿轮343旋转，使得与其啮合的第三从动齿轮353旋转。因输出轴330通过棘爪371a固定到第三从动齿轮353的中心，输出轴330与第三从动齿轮353产生联动而输出变速的旋转力。

图17示出本发明的第四实施例。

如图示，输入轴420的一端具有换档离合器410，输入轴420上形成挂接突起，换档离合器410上形成挂接槽与图12示出的实施例相同。并且，控制器460的结构也与图15示出的相同。

但是，所述输入轴420贯通四个主动齿轮430，与主动齿轮440啮合的四个棘爪P1～P4能够伸出和缩回，因此可通过控制器460的控制结合或分离。

与此不同地，输出轴430与多个从动齿轮450结合，不具有棘爪。

因此，包括外环464和内环463的控制器460也未设置在输出轴430，而仅设置在输入轴420。

图18示出本发明的第五实施例500。

相比图17示出的实施例，所述输出轴530贯通四个从动齿轮550，与从动齿轮550啮合的四个棘爪P1～P4能够伸出和缩回，通过控制器570的控制结合或分离。

与此不同地，输入轴520与多个主动齿轮540结合，不具有棘爪。

因此，包括外环574和内环573的控制器570也未设置在输入轴520，而仅设置在输出轴530。

但是，换档离合器510设置在输入轴520的一端这一点是相同的。

工业实用性

若将本发明的马达用变速器应用到电动汽车或电动摩托车等交通工具，则同时满足扭矩(力)和速度，在陡坡行驶也没有问题，可以使燃油效率最大化。

并且，还能将本发明应用到发电机和机床或电动工具等领域，实现马达及电池的效率最大化。

Claims (19)

1.一种马达用变速器，其特征在于，包括：

输入轴，通过马达的驱动力而旋转，外周面上具有多个棘爪(pawl)；

控制器，控制多个所述棘爪的伸出和缩回；

多个主动齿轮，所述输入轴贯通其中心，在内周面上形成与所述棘爪啮合的棘轮(ratchet)，具有不同的齿轮齿数；

多个从动齿轮，与所述主动齿轮外接而啮合，具有不同的齿轮齿数；以及

输出部，输出通过所述主动齿轮和从动齿轮变速的旋转力。

2.根据权利要求1所述的马达用变速器，其特征在于，

所述控制器包括：

多个变速杆，一端与所述棘爪结合，另一端具有从所述输入轴的外周面伸出和缩回的突出部；

弹性部件，在所述棘爪或突出部的下部弹性地支撑；

内环，所述输入轴贯通其中心，沿着所述输入轴的轴方向往返移动而使得所述突出部在所述输入轴的外周面伸出和缩回；以及

移动部，使得所述内环沿着所述输入轴的轴方向移动。

3.根据权利要求2所述的马达用变速器，其特征在于，

所述移动部是围住所述内环的外侧并通过旋转使得所述内环沿所述输入轴的轴方向移动的外环。

4.根据权利要求3所述的马达用变速器，其特征在于，

在所述内环和外环中的其中一个上突出形成导销，在所述内环和外环中的另外一个上向圆周方向的斜线方向形成引导所述导销的导孔。

5.根据权利要求2所述的马达用变速器，其特征在于，

在所述内环的内周面上向圆周方向形成环槽，以使得所述突出部突出而躲避。

6.根据权利要求5所述的马达用变速器，其特征在于，

所述突出部上突出形成旋转的球形突起，所述环槽的截面为半圆形而所述球形突起能够躲避。

7.根据权利要求1所述的马达用变速器，其特征在于，

多个所述从动齿轮以相同的速度旋转。

8.根据权利要求7所述的马达用变速器，其特征在于，

所述输出部与所述主动齿轮中的其中一个结合而接收变速后的旋转力并将其输出。

9.根据权利要求7所述的马达用变速器，其特征在于，

所述输出部从所述从动齿轮中的其中一个接收变速后的旋转力并将其输出。

10.根据权利要求1所述的马达用变速器，其特征在于，

在所述输入轴的一端形成挂接突起，

并且还包括换档离合器，所述输入轴贯通其中心，内周面形成挂接槽而能够使所述挂接突起挂住，被输入所述马达的驱动力。

11.根据权利要求10所述的马达用变速器，其特征在于，

还包括：弹簧，一端连接到所述换档离合器，另一端连接到所述输入轴。

12.根据权利要求10所述的马达用变速器，其特征在于，

所述挂接槽的宽度大于所述挂接突起的宽度，以使所述挂接突起能够在所述挂接槽的内部移动。

13.一种马达用变速器，其特征在于，包括：

输入轴，通过马达的驱动力而旋转；

多个主动齿轮，中心具有所述输入轴，具有不同的齿轮齿数；

多个从动齿轮，与所述主动齿轮外接而啮合，具有不同的齿轮齿数；

输出轴，平行于所述输入轴，成为多个所述从动齿轮的中心轴，输出通过所述主动齿轮和从动齿轮实现变速的旋转力；

多个棘爪(pawl)，设置于所述输入轴或输出轴而从外周面伸出和缩回；以及

控制器，控制多个所述棘爪的伸出和缩回。

14.根据权利要求13所述的马达用变速器，其特征在于，

所述控制器包括：

多个变速杆，一端与所述棘爪结合，另一端具有从所述输入轴或输出轴的外周面伸出和缩回的突出部；

弹性部件，在所述棘爪或突出部的下部弹性地支撑；

内环，所述输入轴或输出轴贯通其中心，沿着所述输入轴或输出轴的轴方向往返移动而使得所述突出部在所述输入轴或输出轴的外周面伸出和缩回；以及

移动部，使得所述内环沿着所述输入轴或输出轴的轴方向移动。

15.根据权利要求14所述的马达用变速器，其特征在于，

所述移动部是围住所述内环的外侧并通过旋转使得所述内环沿所述输入轴或输出轴的的轴方向移动的外环。

16.根据权利要求15所述的马达用变速器，其特征在于，

在所述内环和外环中的其中一个上突出形成导销，在所述内环和外环中的另外一个上向圆周方向的斜线方向形成引导所述导销的导孔。

17.根据权利要求14所述的马达用变速器，其特征在于，

在所述内环的内周面上向圆周方向形成使得所述突出部躲避的环槽。

18.根据权利要求16所述的马达用变速器，其特征在于，

所述突出部上突出形成旋转的球形突起，所述环槽的截面为半圆形而所述球形突起能够躲避。

19.根据权利要求13所述的马达用变速器，其特征在于，

在外接的所述主动齿轮和从动齿轮中的其中一个的内周面形成与所述棘爪啮合的棘轮，外接的所述主动齿轮和从动齿轮中的另外一个被固定到所述输入轴或输出轴。