TWI574885B - With three speed shift function of the integrated variable speed gear motor - Google Patents

Description

具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達

本創作涉及一種傳動裝置，尤指一種應用於電動自行車且續航力較佳的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達。

由於環境與能源的議題日益受到國際間的重視，以電力來輔助驅動的電動自行車在市場上被使用者所接受的程度也漸漸提升。目前大部份的電動自行車在由馬達驅動時仍然不具有變速的功能，而少部分具有變速功能的電動自行車則大多採用在價格與組裝效率上較具優勢的外變速器來作為變速的手段；雖然外變速器廣泛地受到製造業者的青睞，但卻普遍具有容易受外界環境影響、容易掉鏈及切換檔位時噪音較大等問題；再者，現有的電動自行車大多將驅動馬達裝設於前輪或車體的中間部份來降低馬達佈線所造成的困擾，卻由於動力源與後輪的變速器距離較遠，因此在能量傳遞的過程中造成了耗損，導致了以馬達驅動時續航力不佳的問題；由此可知，現有的電動自行車在變速機構與驅動方面仍然有進步與改善的空間。

為了解決現有的電動自行車在變速機構與驅動方面的問題，本創作提供一種具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，設置直接結合的驅動機構與變速機構，並透過軸向平移的調速滑套來控制不同離合組件的嚙合與否，可避免能量傳遞的過程中造成了耗損；此外，本創作設有機械離合器來控制聯軸件與外轉子馬達之間的卡合，可避免逆向輸入動力產生發電而導致外轉子馬達損壞，能發揮保護外轉子馬達的作用。

本創作解決先前技術問題所提出的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其包括：一操作機構，其包括有一中心軸、一調速組及一彈性件，該中心軸橫向設置，該調速組包括有一調速滑套及一第一離合組件，該調速滑套包括有一滑套本體、多數個套筒導引結構及一環抵緣，該滑套本體具有相對的二端，該環抵緣位於該滑套本體的中間位置且凸設自該滑套本體的外周面，該調速滑套可滑動地套置於該中心軸，該第一離合組件裝設於該滑套本體的外周面且位於該滑套本體的一端，該第一離合組件包括有複數個棘爪，該彈性件具有二端，該彈性件套置於該中心軸且該彈性件的一端抵靠於該調速滑套，多數個該套筒導引結構位於所述滑套本體設置所述第一離合組件的相反端，各套筒導引結構為凸設自該滑套本體之外周面的凸塊，多數個套筒導引結構等角度地環形分佈於該滑套本體的外周面；一驅動機構，其包括有一聯軸件、一齒盤、一連接件、一外轉子馬達及一機械離合器，該聯軸件套置於該中心軸且抵靠於該彈性件的另一端，該齒盤套置於該聯軸件且與該聯軸件相互卡合，該連接件包括有一卡合盤及多數個馬達卡合結構，多數個該馬達卡合結構設於該卡合盤的表面，該連接件可滑動地套置於該聯軸件且與該聯軸件相互卡合，該外轉子馬達包括有可轉動地套置於該中心軸的一第一蓋，該第一蓋具有一盤體且包括有多數個卡合結構，多數個該卡合結構係對應多數個該馬達卡合結構的位置而設於該盤體的表面，該機械離合器包括有一齒盤扣環、一連接件扣環及一連桿組件，該齒盤扣環套置於該齒盤，該連接件扣環套置於該連接件，該連桿組件可活動地裝設於該齒盤扣環與該連接件扣環，使該連接件扣環能相對該齒盤扣環作動；以及一變速機構，其包括有一套筒傳動組、一環齒輪組、一行星齒輪組及一輪轂，該套筒傳動組包括有一傳動套筒及一第二離合組件，該傳動套筒的一端套 置於該調速滑套，該傳動套筒的另一端穿置於該齒盤，該傳動套筒該齒盤相互卡合，該傳動套筒包括有一套筒本體、一滑套穿孔及多數個滑套導引結構，該滑套穿孔軸向地貫穿該套筒本體，多數個該滑套導引結構對應多數個該套筒導引結構的位置而等角度地環形分佈於該滑套穿孔的內周面，各滑套導引結構係為對應各套筒導引結構而凹設自該滑套穿孔之內周面的凹溝，多數個該套筒導引結構與多數個該滑套導引結構相互卡合，該第二離合組件裝設於該傳動套筒之靠近該調速滑套的一端，多數個該滑套導引結構位於所述套筒本體設置所述第二離合組件同一端，該環齒輪組包括有包括有一環齒輪及二卡制塊，該環齒輪包括有一第二棘齒面及一行星齒面，該環齒輪套置於該調速滑套且以設有該第二棘齒面的一端套置於該套筒本體裝設有該第二離合組件的一端，該第二棘齒面與該第二離合組件相互卡合，各卡制塊具有相對的一嚙合端及一抵靠端，兩該卡制塊分別穿置且樞結於該環齒輪，兩該卡制塊的兩抵靠端抵靠於該調速滑套的環抵緣；該行星齒輪組包括有一第一行星臂、一第二行星臂、複數個行星齒輪及一第三離合組件，該第一行星臂包括有一第一本體、一滑套環及一第一棘齒面，該第一本體呈環狀，該滑套環設於該第一本體的側面，該第一棘齒面對應該第一離合組件的棘爪而環設於該滑套環的內周面，該第一行星臂套置於該調速滑套且該滑套環朝向該調速滑套，該第二行星臂套置於該中心軸，所述行星齒輪與該環齒輪的行星齒面相嚙合，該第三離合組件裝設於該第二行星臂；該輪轂包括有一輪轂本體、一卡制塊齒面及一第三棘齒部，該輪轂本體呈筒狀，該卡制塊齒面係對應兩卡制塊而環形地凹設於該輪轂本體的內周面，該第三棘齒部環形地凸設於該輪轂本體的內周面，該輪轂套置於該第二行星臂且容置該套筒傳動組、該環齒輪組及該行星齒輪組，該輪轂的第三棘齒部與該第三離合組件相互卡合。

前述的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述之聯軸件包括有一連接件導引段及多數個導引結構，各導引結構係為凹設於該連接件導引段之外周面的一導溝，多數個該導引結構等角度地環形分佈於該連接件導引段之外周面；所述的連接件包括有一滑動部、一聯軸件穿孔及多數個滑動結構，該聯軸件穿孔貫穿該滑動部，各滑動結構係為對應各導引結構而凸設自所述聯軸件穿孔之內周面的凸塊，多數個該滑動結構等角度地環形分佈於該聯軸件穿孔的內周面，多數個該導引結構與多數個該滑動結構相互卡合。

前述的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述之聯軸件包括有一齒盤卡合段及多數個第一卡合結構，該齒盤卡合段同軸心接設於所述連接件導引段，各第一卡合結構係為凹設於所述齒盤卡合段之外周面的卡槽，多數個該第一卡合結構等角度地環形分佈於該齒盤卡合段的外周面；所述齒盤包括有一聯軸件結合部、一聯軸件通孔及多數個第二卡合結構，該聯軸件通孔貫穿設於該聯軸件結合部的軸心，各第二卡合結構為凸設自該聯軸件通孔之內周面的卡塊，多數個該第二卡合結構等角度地環形分佈於該聯軸件通孔的內周面，多數個該第一卡合結構與多數個該第二卡合結構相互卡合。

前述的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述之齒盤包括有一盤體、一套筒穿孔及多數個套筒卡合結構，所述聯軸件結合部同軸心地接設於該盤體，該套筒穿孔貫穿該盤體，各套筒卡合結構係為凸設自該套筒穿孔之內周面的凸部，多數個該套筒卡合結構等角度地環形分佈於該套筒穿孔的內周面；所述傳動套筒包括有多數個齒盤卡合結構，多數個該齒盤卡合結構位於所述套筒本體之遠離所述第二離合組件的一端，各齒盤卡合結構係為對應各套筒卡合結構而凹設的凹口，多數個該套筒卡合結構與多數個該齒盤卡合結構相互卡合。

前述的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述之操作機構包括有一拉桿及一拉桿塊，所述的中心軸包括有一桿體、一控制塊穿孔及一拉桿通孔，該桿體呈圓柱狀且具有相對的二端，該控制塊穿孔徑向地貫穿該桿體，該拉桿通孔軸向地自該桿體的中心貫穿至該桿體的兩端，該控制塊穿置於該控制塊穿孔，該拉桿係為細長的桿體，該拉桿可軸向作動地裝設於該拉桿通孔且穿過、固結該控制塊；所述調速滑套包括有一控制塊容槽，該控制塊容槽凹設自所述滑套本體之設置所述第一離合組件的一端，該控制塊容置且卡合於該控制塊容槽。

前述的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述之齒盤扣環包括有一環體及一樞座，該樞座設於該齒盤扣環之環體的外周面，該連接件扣環包括有一環體及一導引座，該導引座設於該連接件扣環之環體的外周面，所述連桿組件包括一第一連桿、一第二連桿及一致動件，該第一連桿具有相對的一樞結端及一活動端，該第一連桿的樞結端樞設於該樞座，該第一連桿的活動端可滑動地結合於該導引座，該第二連桿具有相對的一樞接端及一致動端，該第二連桿的樞接端樞設於該第一連桿的活動端，該致動件樞設於該第二連桿的致動端且該致動件與一離合致動線連結。

本創作的技術手段可獲得的功效包括：本創作的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達將驅動機構的外轉子馬達與變速機構直接結合，與現有的電動自行車將驅動馬達與變速器分開設置的設計相比，可減少能量傳遞所造成的耗損，達到節能且延長續航力的目的；此外，本創作設有機械離合器來控制聯軸件與外轉子馬達之間的卡合，可避免逆向輸入動力產生發電而導致外轉子馬達損壞，發揮了保護外轉子馬達的作用。

10‧‧‧操作機構

11‧‧‧中心軸

111‧‧‧桿體

112‧‧‧控制塊穿孔

113‧‧‧拉桿通孔

12‧‧‧控制塊

13‧‧‧拉桿

14‧‧‧調速組

141‧‧‧調速滑套

1411‧‧‧滑套本體

1412‧‧‧控制塊容槽

1413‧‧‧套筒導引結構

1414‧‧‧軸穿孔

1415‧‧‧環抵緣

142‧‧‧第一離合組件

15‧‧‧彈性件

20‧‧‧驅動機構

21‧‧‧聯軸件

211‧‧‧連接件導引段

212‧‧‧導引結構

213‧‧‧齒盤卡合段

214‧‧‧第一卡合結構

215‧‧‧穿孔

22‧‧‧齒盤

221‧‧‧盤體

222‧‧‧套筒穿孔

223‧‧‧套筒卡合結構

224‧‧‧聯軸件結合部

225‧‧‧聯軸件通孔225

226‧‧‧第二卡合結構

23‧‧‧連接件

231‧‧‧卡合盤

232‧‧‧滑動部

233‧‧‧聯軸件穿孔

234‧‧‧滑動結構

235‧‧‧馬達卡合結構

24‧‧‧外轉子馬達

241‧‧‧第一蓋

2411‧‧‧卡合結構

242‧‧‧第二蓋

243‧‧‧定子結構

244‧‧‧軸承

25‧‧‧機械離合器

251‧‧‧齒盤扣環

252‧‧‧連接件扣環

254‧‧‧連桿組件

2541‧‧‧第一連桿

2542‧‧‧第二連桿

2543‧‧‧致動件

30‧‧‧變速機構

31‧‧‧套筒傳動組

311‧‧‧傳動套筒

3111‧‧‧套筒本體

3112‧‧‧滑套穿孔

3113‧‧‧齒盤卡合結構

3114‧‧‧滑套導引結構

3115‧‧‧止擋環

312‧‧‧第二離合組件

32‧‧‧環齒輪組

321‧‧‧環齒輪

3211‧‧‧環齒輪本體

3212‧‧‧滑套通孔

3213‧‧‧第二棘齒面

3214‧‧‧行星齒面

3215‧‧‧分隔部

3216‧‧‧卡制塊穿孔

322‧‧‧卡制塊

33‧‧‧行星齒輪組

331‧‧‧第一行星臂

3311‧‧‧第一本體

3312‧‧‧滑套環

3313‧‧‧第一棘齒面

332‧‧‧第二行星臂

333‧‧‧太陽齒輪

334‧‧‧行星齒輪

335‧‧‧第三離合組件

34‧‧‧輪轂

341‧‧‧輪轂本體

342‧‧‧卡制塊齒面

343‧‧‧第三棘齒部

圖1是本創作較佳實施例的外觀立體圖。

圖2是本創作較佳實施例的部分元件分解圖。

圖3是本創作較佳實施例的細部元件分解圖。

圖4是本創作較佳實施例以齒盤輸入之第一檔的動力傳遞示意圖。

圖5是圖4的A-A剖面圖。

圖6是圖4的C-C剖面圖。

圖7是圖10的D-D剖面圖。

圖8是圖11的E-E剖面圖。

圖9是圖4的B-B剖面圖。

圖10是本創作較佳實施例以齒盤輸入之第二檔的動力傳遞示意圖。

圖11是本創作較佳實施例以齒盤輸入之第三檔的動力傳送示意圖。

圖12是本創作較佳實施例以外轉子馬達輸入之第一檔動力傳遞示意圖。

圖13是本創作較佳實施例以外轉子馬達輸入之第二檔動力傳遞示意圖。

圖14是本創作較佳實施例以外轉子馬達輸入之第三檔動力傳遞示意圖。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照創作內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：如圖1、圖2及圖3所示，本創作的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達係包括：一操作機構10、一驅動機構20及一變速機構30；其中，該驅動機構20與該變速機構30裝設於該操作機構10，該變速機構30與該驅動機構20相結合，該變速機構30受該驅動機構20驅動。

如圖2、圖3及圖4所示，該操作機構10包括有一中心軸11、一控制塊12、一拉桿13、一調速組14及一彈性件15；其中，該中心軸11橫向設置且包括有一桿體111、一控制塊穿孔112及一拉桿通孔113，該桿體111呈圓柱狀且 具有相對的二端，該控制塊穿孔112徑向地貫穿該桿體111，該拉桿通孔113軸向地自該桿體111的軸心貫穿至該桿體111的兩端；該控制塊12穿置於該控制塊穿孔112；該拉桿13係為細長的桿體，該拉桿13可軸向作動地裝設於該拉桿通孔113且穿過、固結該控制塊12，該控制塊12與該拉桿13可利用銲接、黏合、螺鎖等方式相結合，只要該控制塊12與該拉桿13兩者之間不會相互移動，即為本創作所欲保護的範圍；在組裝時，該中心軸11以該桿體111所設的兩端裝設於一車架(圖未示)上。

如圖2、圖3及圖4所示，該調速組14包括有一調速滑套141及一第一離合組件142，該調速滑套141包括有一滑套本體1411、一控制塊容槽1412、多數個套筒導引結構1413、一軸穿孔1414及一環抵緣1415，該滑套本體1411呈圓柱狀且具有相對的二端，該控制塊容槽1412凹設自該滑套本體1411的一端且具有呈圓形的一截面，多數個套筒導引結構1413位於該滑套本體1411的另一端，在較佳實施例中，各套筒導引結構1413為凸設自該滑套本體1411之外周面的凸塊，多數個套筒導引結構1413等角度地分佈於該滑套本體1411的外周面，該軸穿孔1414自該滑套本體1411設置所述套筒導引結構1413的一端延伸至該控制塊容槽1412，該環抵緣1415介於該控制塊容槽1412與所述套筒導引結構1413之間且靠近所述套筒導引結構1413，該環抵緣1415環形地凸設自該滑套本體1411的外周面。

如圖3、圖4及圖8所示，該調速滑套141以所設的軸穿孔1414套置於該中心軸11，該調速滑套141以該控制塊容槽1412容置該控制塊12，並使該控制塊12與該調速滑套141相互卡合，該第一離合組件142裝設於該滑套本體1411的外周面，該第一離合組件142位於該滑套本體1411設置該控制塊容槽1412的一端，該第一離合組件142包括有一C形的限位彈簧及複數個等角度分佈 的棘爪；在較佳實施例中，該彈性件15係為一壓縮彈簧且具有二端，該彈性件15套置於該中心軸11且該彈性件15的一端抵靠於該調速滑套141。

如圖2及圖4所示，該驅動機構20包括有一聯軸件21、一齒盤22、一連接件23、一外轉子馬達24及一機械離合器25；其中，該聯軸件21包括有一連接件導引段211、多數個導引結構212、一齒盤卡合段213、多數個第一卡合結構214及一穿孔215，該連接件導引段211係呈圓柱狀且具有相對的二端及一外周面，多數個該導引結構212間隔地環設於該連接件導引段211的外周面，在較佳實施例中，各導引結構212係為凹設於該連接件導引段211之外周面的導溝，多數個該導引結構212等角度且環形地分佈於該連接件導引段211的外周面，該齒盤卡合段213呈圓柱狀且同軸心接設於該連接件導引段211，多數個該第一卡合結構214設於該齒盤卡合段213的外周面，在較佳實施例中，各第一卡合結構214係為凹設於該齒盤卡合段213之外周面的卡槽，多數個該第一卡合結構214等角度地分佈於該齒盤卡合段213的外周面，該穿孔215貫穿該連接件導引段211與該齒盤卡合段213且設於該聯軸件21的軸心位置；該聯軸件21以所設的穿孔215套置於該中心軸11，該聯軸件21的齒盤卡合段213抵靠於該彈性件15。

如圖2及圖4所示，該齒盤22包括有一盤體221、一套筒穿孔222、多數個套筒卡合結構223、一聯軸件結合部224、一聯軸件通孔225及多數個第二卡合結構226；其中，該盤體221的周緣設有多數個配合鏈條來設置的鏈齒，該套筒穿孔222貫穿設於該盤體221的軸心，多數個該套筒卡合結構223設於該套筒穿孔222的內周面，在較佳實施例中，各套筒卡合結構223係為凸設自該套筒穿孔222之內周面的凸部，多數個該套筒卡合結構222等角度地環形分佈於該套筒穿孔222的內周面，該聯軸件結合部224係為截面呈圓形的塊體且同軸心地接設於該盤體221，該聯軸件通孔225貫穿設於該聯軸件結合部224的軸心 且連通該套筒穿孔222，該聯軸件通孔225的孔徑小於該套筒穿孔222的孔徑，多數個該第二卡合結構226對應該聯軸件21的多數個第一卡合結構214而設於該聯軸件通孔225的內周面，在較佳實施例中，各第二卡合結構226為凸設自該聯軸件通孔225之內周面的卡塊，多數個該第二卡合結構226等角度地分佈於該聯軸件通孔225的內周面；該齒盤22以所設之聯軸件通孔225套置於該聯軸件21的齒盤卡合段213，該齒盤22的多數個第二卡合結構226與該聯軸件21的多數個第一卡合結構214相互卡合。

如圖2及圖4所示，該連接件23包括有一卡合盤231、一滑動部232、一聯軸件穿孔233、多數個滑動結構234及多數個馬達卡合結構235；其中，該卡合盤231具有相對的二表面，該滑動部232為截面呈圓形的塊體且軸向地設於該卡合盤231的其中一表面，該聯軸件穿孔233軸向地貫穿該卡合盤231與該滑動部232的軸心，多數個該滑動結構234對應該聯軸件21的多數個導引結構212而設於該聯軸件穿孔233的內周面，在較佳實施例中，各滑動結構234係為凸設自該聯軸件穿孔233之內周面的凸塊，多數個該滑動結構234等角度地環形分佈於該聯軸件穿孔233的內周面，多數個該馬達卡合結構235以該卡合盤231的軸心為圓心而等角度地分佈於該卡合盤231的另一表面，在較佳實施例中，各馬達卡合結構235係為凸設自該卡合盤231之另一表面的凸塊；該連接件23以所設的聯軸件穿孔233而可滑動地套置於該聯軸件21，該連接件23的多數個滑動結構234卡合於該聯軸件21的多數個導引結構212。

如圖2及圖4所示，該外轉子馬達24包括有一第一蓋241、一第二蓋242、一定子結構243及三個軸承244；其中，該第一蓋241呈罩蓋狀且具有一盤體及一周壁，該盤體同軸心地設有一圓形凸塊，該周壁接設於該盤體的周緣，該第一蓋241包括有一軸承容孔、多數個卡合結構2411及多數個磁鐵，該第一蓋241的軸承容孔軸向地貫穿設於該盤體的軸心位置，多數個該卡合結構 2411係對應多數個該馬達卡合結構235的位置而以該第一蓋241的軸心為圓心、等角度地分佈於該圓形凸塊的表面，在較佳實施例中，各卡合結構2411係為對應各馬達卡合結構235而凹設於該圓形凸塊之表面的卡槽，多數個該磁鐵設於該第一蓋241之周壁的內周面；該第二蓋242同樣呈罩蓋狀且軸心處設有一軸承容孔，該第二蓋242與該第一蓋241相對結合，該定子結構243設於該第一蓋241與該第二蓋242的內部，三該軸承244中，其中的兩該軸承244穿置於該第一蓋241的軸承容孔，另外的一該軸承244穿置於該第二蓋242的軸承容孔；該外轉子馬達24以所設的三軸承244套置於該中心軸111，該第一蓋241與該第二蓋242則藉由磁極變化的原理而能相對該定子結構243轉動。

如圖2及圖4所示，該機械離合器25包括有一齒盤扣環251、一連接件扣環252及一連桿組件254；該齒盤扣環251包括有一環體、一樞座及一軸承，該樞座設於該齒盤扣環251之環體的外周面，該齒盤扣環251的軸承裝設於該齒盤扣環251的環體，該連接件扣環252包括有一環體、一導引座及一軸承，該導引座設於該連接件扣環252之環體的外周面，該連接件扣環252的軸承裝設於該連接件扣環252的環體，該連桿組件包括一第一連桿2541、一第二連桿2542及一致動件2543，該第一連桿2541具有相對的一樞結端及一活動端，該第一連桿2541的樞結端樞設於該樞座，該第一連桿2541的活動端可滑動地結合於該導引座，該第二連桿2542具有相對的一樞接端及一致動端，該第二連桿2542的樞接端樞設於該第一連桿2541的活動端，該致動件2543樞設於該第二連桿2542的致動端且該致動件2543與一離合致動線(圖未示)連結；該機械離合器25之齒盤扣環251套置於該齒盤22的聯軸件結合部224，該連接件扣環252套置於該連接件23的滑動部232，透過與該離合致動線連結的致動件2543驅動，便能 使該第一連桿2541與該第二連桿2542作動，使該連接件23能相對該齒盤22而在該聯軸件21上滑動。

如圖2、圖3及圖4所示，該變速機構30包括有一套筒傳動組31、一環齒輪組32、一行星齒輪組33及一輪轂34；其中，該套筒傳動組31包括有一傳動套筒311及一第二離合組件312，該傳動套筒311包括有一套筒本體3111、一滑套穿孔3112、多數個齒盤卡合結構3113、多數個滑套導引結構3114及一止擋環3115，該傳動套筒311呈圓柱狀且具有二端，該滑套穿孔3112軸向地貫穿設於該套筒本體3111的軸心，多數個該齒盤卡合結構3113位於該套筒本體3111的一端，多數個該齒盤卡合結構3113係對應該齒盤22之多數個套筒卡合結構223的位置而等角度地環形分佈，在較佳實施例中，各齒盤卡合結構3113係為對應各套筒卡合結構223而凹設的凹口；如圖2、圖3及圖4所示，多數個該滑套導引結構3114位於該套筒本體3111的另一端，多數個該滑套導引結構3114係對應多數個該套筒導引結構1413的位置而等角度地分佈於該滑套穿孔3112的內周面，在較佳實施例中，各滑套導引結構3114係為對應各套筒導引結構1413而凹設自該滑套穿孔3112之內周面的凹溝，該止擋環3115環形地凸設自該傳動套筒311的外表面且靠近多數個該齒盤卡合結構3113；該傳動套筒311以所設的滑套穿孔3112套置於該調速滑套141，該傳動套筒311的多數個滑套導引結構3114與該調速滑套141的多數個套筒導引結構1413相互卡合，該傳動套筒311設有多數個該齒盤卡合結構3113的一端穿置於該齒盤22的套筒穿孔222，該傳動套筒311的多數個齒盤卡合結構3113與該齒盤22的多數個套筒卡合結構223相互卡合；該第二離合組件312裝設於該套筒本體3111設置多數個該滑套導引結構3114的一端，該第二離合組件312包括有一C形的限位彈簧及複數個等角度分佈的棘爪。

如圖3、圖4及圖6所示，該環齒輪組32包括有一環齒輪321及二卡制塊322；其中，該環齒輪321包括有一環齒輪本體3211、一滑套通孔3212、一第二棘齒面3213、一行星齒面3214、一分隔部3215及二卡制塊穿孔3216，該環齒輪本體3211呈圓柱狀且具有二端，該滑套通孔3212具有呈圓形的一截面，該滑套通孔3212軸向地貫穿設於該環齒輪本體3211的軸心位置，該第二棘齒面3213位於該環齒輪本體3211的一端，該第二棘齒面3213對應該第二離合組件312的棘爪而環設於該滑套通孔3212的內周面，該行星齒面3214位於該環齒輪本體3211的另一端，該行星齒面3214環設於該滑套通孔3212的內周面，該分隔部3215位於該第二棘齒面3213與該行星齒面3214之間，該分隔部3215環形地凸設自該滑套通孔3212的內周面，兩該卡制塊穿孔3216位於該環齒輪本體3211的相對兩側，兩該卡制塊穿孔3216分別自該環齒輪本體3211的外周面徑向地貫穿該分隔部3215；如圖3、圖4及圖5所示，該環齒輪321以所設的滑套通孔3212套置於該調速滑套141，該環齒輪本體3211設有該第二棘齒面3213的一端套置於該套筒本體3111裝設有該第二離合組件312的一端，使該環齒輪321的第二棘齒面3213與該第二離合組件312的棘爪相互卡合；各卡制塊322具有相對的一嚙合端3221及一抵靠端3222，兩該卡制塊322分別地穿置於兩該卡制塊穿孔3216，且兩該卡制塊322樞結於該環齒輪本體3211。

如圖2、圖3及圖4所示，該行星齒輪組33包括有一第一行星臂331、一第二行星臂332、一太陽齒輪333、三個行星齒輪334及一第三離合組件335；其中，該第一行星臂331包括有一第一本體3311、一滑套環3312及一第一棘齒面3313，該第一本體3311呈環狀且具有相對的兩側面，該滑套環3312凸設於其中的一側面，該第一棘齒面3313對應該第一離合組件142的棘爪而環設於該滑套環3312的內周面，該第一行星臂331套置於該調速滑套141且該滑套環 3312朝向該調速滑套141，該第二行星臂332包括有環形的一第二本體3321且套置於該中心軸11，該太陽齒輪333套置於該中心軸11且位於該第一行星臂331與該第二行星臂332之間，三該行星齒輪334可轉動地裝設於該第一行星臂331與該第二行星臂332之間，三該行星齒輪334與該太陽齒輪333及該環齒輪321的行星齒面3214相嚙合，該第三離合組件335裝設於該第二行星臂332之第二本體3321的外周面且包括有一C形的限位彈簧及複數個等角度分佈的棘爪。

如圖2、圖3及圖4所示，該輪轂34包括有一輪轂本體341、一卡制塊齒面342及一第三棘齒部343；其中，該輪轂本體341呈筒狀，該卡制塊齒面342係對應該環齒輪組32的兩卡制塊322而環形地凹設於該輪轂本體341的內周面，該第三棘齒部343係對應該第三離合組件335的棘爪而環形地凸設於該輪轂本體341的內周面；如圖9所示，該套筒傳動組31、該環齒輪組32及該行星齒輪組33容置於該輪轂34，該輪轂34的第三棘齒部343與該第三離合組件335的棘爪相互卡合。

如圖4及圖12所示，本創作以該驅動機構20輸入動力至該變速機構30來帶動該變速機構30的輪轂34轉動，在輪轂34轉動的期間，該操作機構10的拉桿13能拉動該控制塊12，再由該控制塊12帶動該調速滑套141沿著該中心軸11滑動來切換不同檔位、產生不同的轉速；如圖4所示，當本創作以該驅動機構20的齒盤22作為動力來源時，透過該機械離合器25的作用使該連接件23在該聯軸件21上滑動，讓該連接件23的馬達卡合結構235與該外轉子馬達24之第一蓋241的卡合結構2411相離脫，使該齒盤22轉動時不會帶動該外轉子馬達24，造成該外轉子馬達24因磁極變化而發電，導致該外轉子馬達24損壞，該機械離合器25在該齒盤22輸入動力時，可發揮保護該外轉子馬達24的作用。

如圖4所示，當本創作以該齒盤22為動力輸入源且該調速滑套141位於第一檔位時，由該齒盤22所輸入的動力傳遞至該套筒傳動組31的傳動 套筒311，再由該套筒傳動組31的第二離合組件312傳遞至該環齒輪組32的環齒輪321，如圖4及圖6所示，此時該調速滑套141的環抵緣1415抵靠該環齒輪組32之兩卡制塊322的兩抵靠端3222，使兩該卡制塊322的兩嚙合端3221與該輪轂34的卡制塊齒面342脫離，因此該環齒輪組32不會直接帶動該輪轂34轉動，這時，裝設於該調速滑套141的第一離合組件142受到該行星齒輪組33的第一行星臂331限制而不作用，因此自該傳動套筒311傳入的動力透過三該行星齒輪334傳遞至該第二行星臂332，再由裝設於該第二行星臂332且與該輪轂34之第三棘齒部343相互卡合的第三離合組件335傳遞至該輪轂34。

如圖10所示，當本創作以該齒盤22為動力輸入源且該調速滑套141朝向該聯軸件21移動至第二檔位時，抵靠於該調速滑套141與該聯軸件21的彈性件15產生壓縮，動力由該齒盤22傳遞至該傳動套筒311再傳遞至該環齒輪321，如圖7及圖10所示，此時該調速滑套141的環抵緣1415脫離兩該卡制塊322的兩抵靠端3222，使兩該卡制塊322的兩嚙合端3221翹起而與該輪轂34的卡制塊齒面342卡合，因此自該傳動套筒311傳入的動力透過兩該卡制塊322傳遞至該輪轂34；欲切換至第一檔位時，可藉由該彈性件15的回復力來推抵該調速滑套141朝向該行星齒輪組33移動，而達到換檔的目的。

如圖8及圖11所示，當本創作以該齒盤22為動力輸入源且該調速滑套141繼續朝向該聯軸件21移動位於第三檔位時，裝設於該調速滑套141的第一離合組件142與該第一行星臂331的第一棘齒面3313相互卡合，而該彈性件15則產生更進一步地壓縮，動力由該齒盤22傳遞至該傳動套筒311，再經由該第一離合組件142傳遞至該第一行星臂331，當動力經由三該行星齒輪334傳遞至該環齒輪321輸出時，產生增速的效果而讓輸出的轉速大於輸入的轉速，此時，該環齒輪321的轉速大於該傳動套筒311與該行星齒輪組33的轉速而使得該第二離合組件312與該環齒輪321的第二棘齒面3213、該第三離合組件335與該輪轂34的 第三棘齒部343因轉速落後而脫落，產生所謂的超速(Overrunning)特性，最後，動力經由兩該卡制塊322傳遞至該輪轂34；同樣地，欲切換至第一檔位或第二檔位時，可藉由該彈性件15推抵該調速滑套141移動來換檔。

如圖12所示，當本創作以該外轉子馬達24為動力輸入源且該調速滑套141位於第一檔位時，該機械離合器25的作動使該連接件23在該聯軸件21上滑動，讓該連接件23的馬達卡合結構235與該外轉子馬達24之第一蓋241的卡合結構2411相互卡合，動力由該外轉子馬達24經由該聯軸件21而傳遞至與該齒盤22相卡合的傳動套筒311，接下來再傳遞至該環齒輪321，透過該行星齒輪334傳遞至該第二行星臂332，最後由裝設於該第二行星臂332的第三離合組件335傳遞至該輪轂34。

如圖13所示，當本創作以該外轉子馬達24為動力輸入源且該調速滑套141位於第二檔位時，抵靠於該調速滑套141與該聯軸件21的彈性件15產生壓縮，動力由該外轉子馬達24輸入，再由該聯軸件21、該齒盤22與該傳動套筒311傳遞至該環齒輪321，最後再透過兩該卡制塊322傳遞至該輪轂34。

如圖14所示，當本創作以該外轉子馬達24為動力輸入源且該調速滑套141位於第三檔位時，動力由該外轉子馬達24經由該聯軸件21、該齒盤22而傳遞至該傳動套筒311，接下來再傳遞至該環齒輪321，同樣的，由於產生超速特性，因此使得該第二離合組件312與該第三離合組件335因轉速落後而脫落，使動力經由兩該卡制塊322傳遞至該輪轂34。

本創作的具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達將該驅動機構20與該變速機構30直接結合，由於該驅動機構20的動力直接傳遞至該變速機構30，因此能減少能量在傳遞的過程中產生不必要的耗損，不僅具有節能的功效並且能延長該驅動機構20的外轉子馬達24之續航力。

10‧‧‧操作機構

11‧‧‧中心軸

13‧‧‧拉桿

20‧‧‧驅動機構

22‧‧‧齒盤

24‧‧‧外轉子馬達

25‧‧‧機械離合器

30‧‧‧變速機構

34‧‧‧輪轂

Claims (6)

1. 一種具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其係包括：一操作機構，其包括有一中心軸、一調速組及一彈性件；該中心軸橫向設置；該調速組包括有一調速滑套及一第一離合組件，該調速滑套包括有一滑套本體、多數個套筒導引結構及一環抵緣，該滑套本體具有相對的二端，該環抵緣位於該滑套本體的中間位置且凸設自該滑套本體的外周面，該調速滑套可滑動地套置於該中心軸，該第一離合組件裝設於該滑套本體的外周面且位於該滑套本體的一端，該第一離合組件包括有複數個棘爪，多數個該套筒導引結構位於所述滑套本體設置所述第一離合組件的相反端，各套筒導引結構為凸設自該滑套本體之外周面的凸塊，多數個套筒導引結構等角度地環形分佈於該滑套本體的外周面；該彈性件具有二端，該彈性件套置於該中心軸且該彈性件的一端抵靠於該調速滑套；一驅動機構，該驅動機構包括有一聯軸件、一齒盤、一連接件、一外轉子馬達及一機械離合器；該聯軸件套置於該中心軸且抵靠於該彈性件的另一端；該齒盤套置於該聯軸件且與該聯軸件相互卡合；該連接件包括有一卡合盤及多數個馬達卡合結構，多數個該馬達卡合結構設於該卡合盤的表面，該連接件可滑動地套置於該聯軸件且與該聯軸件相互卡合；該外轉子馬達包括有可轉動地套置於該中心軸的一第一蓋，該第一蓋具有一盤體且包括有多數個卡合結構，多數個該卡合結構係對應多數個該馬達卡合結構的位置而設於該盤體的表面； 該機械離合器包括有一齒盤扣環、一連接件扣環及一連桿組件，該齒盤扣環套置於該齒盤，該連接件扣環套置於該連接件，該連桿組件可活動地裝設於該齒盤扣環與該連接件扣環，使該連接件扣環能相對該齒盤扣環作動；以及一變速機構，其包括有一套筒傳動組、一環齒輪組、一行星齒輪組及一輪轂；該套筒傳動組包括有一傳動套筒及一第二離合組件，該傳動套筒的一端套置於該調速滑套，該傳動套筒的另一端穿置於該齒盤，該傳動套筒該齒盤相互卡合，該傳動套筒包括有一套筒本體、一滑套穿孔及多數個滑套導引結構，該滑套穿孔軸向地貫穿該套筒本體，多數個該滑套導引結構對應多數個該套筒導引結構的位置而等角度地環形分佈於該滑套穿孔的內周面，各滑套導引結構係為對應各套筒導引結構而凹設自該滑套穿孔之內周面的凹溝，多數個該套筒導引結構與多數個該滑套導引結構相互卡合，該第二離合組件裝設於該傳動套筒之靠近該調速滑套的一端，多數個該滑套導引結構位於所述套筒本體設置所述第二離合組件同一端；該環齒輪組包括有一環齒輪及二卡制塊，該環齒輪包括有一第二棘齒面及一行星齒面，該環齒輪套置於該調速滑套且以設有該第二棘齒面的一端套置於該套筒本體裝設有該第二離合組件的一端，該第二棘齒面與該第二離合組件相互卡合，各卡制塊具有相對的一嚙合端及一抵靠端，兩該卡制塊分別穿置且樞結於該環齒輪，兩該卡制塊的兩抵靠端抵靠於該調速滑套的環抵緣；該行星齒輪組包括有一第一行星臂、一第二行星臂、複數個行星齒輪及一第三離合組件，該第一行星臂包括有一第一本體、一滑套環及一第一棘齒面，該第一本體呈環狀，該滑套環設於該第一本體的側面，該第一棘齒面對應該第一離合組件的棘爪而環設於該滑套環的內周面，該第一行星臂套置於該調 速滑套且該滑套環朝向該調速滑套，該第二行星臂套置於該中心軸，所述行星齒輪與該環齒輪的行星齒面相嚙合，該第三離合組件裝設於該第二行星臂；該輪轂包括有一輪轂本體、一卡制塊齒面及一第三棘齒部，該輪轂本體呈筒狀，該卡制塊齒面係對應兩卡制塊而環形地凹設於該輪轂本體的內周面，該第三棘齒部環形地凸設於該輪轂本體的內周面，該輪轂套置於該第二行星臂且容置該套筒傳動組、該環齒輪組及該行星齒輪組，該輪轂的第三棘齒部與該第三離合組件相互卡合。
2. 如請求項1所述之具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述的聯軸件包括有一連接件導引段及多數個導引結構，各導引結構係為凹設於該連接件導引段之外周面的一導溝，多數個該導引結構等角度地環形分佈於該連接件導引段之外周面；所述的連接件包括有一滑動部、一聯軸件穿孔及多數個滑動結構，該聯軸件穿孔貫穿該滑動部，各滑動結構係為對應各導引結構而凸設自所述聯軸件穿孔之內周面的凸塊，多數個該滑動結構等角度地環形分佈於該聯軸件穿孔的內周面，多數個該導引結構與多數個該滑動結構相互卡合。
3. 如請求項2所述之具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述的聯軸件包括有一齒盤卡合段及多數個第一卡合結構，該齒盤卡合段同軸心接設於所述連接件導引段，各第一卡合結構係為凹設於所述齒盤卡合段之外周面的卡槽，多數個該第一卡合結構等角度地環形分佈於該齒盤卡合段的外周面；所述齒盤包括有一聯軸件結合部、一聯軸件通孔及多數個第二卡合結構，該聯軸件通孔貫穿設於該聯軸件結合部的軸心，各第二卡合結構為凸設自該聯軸件通孔之內周面的卡塊，多數個該第二卡合結構等角度地環形分佈於該聯軸件通孔的內周面，多數個該第一卡合結構與多數個該第二卡合結構相互卡合。
4. 如請求項3所述之具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述的齒盤包括有一盤體、一套筒穿孔及多數個套筒卡合結構，所述聯軸件結合部同軸心地接設於該盤體，該套筒穿孔貫穿該盤體，各套筒卡合結構係為凸設自該套筒穿孔之內周面的凸部，多數個該套筒卡合結構等角度地環形分佈於該套筒穿孔的內周面；所述傳動套筒包括有多數個齒盤卡合結構，多數個該齒盤卡合結構位於所述套筒本體之遠離所述第二離合組件的一端，各齒盤卡合結構係為對應各套筒卡合結構而凹設的凹口，多數個該套筒卡合結構與多數個該齒盤卡合結構相互卡合。
5. 如請求項4所述之具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述的操作機構包括有一拉桿及一拉桿塊，所述的中心軸包括有一桿體、一控制塊穿孔及一拉桿通孔，該桿體呈圓柱狀且具有相對的二端，該控制塊穿孔徑向地貫穿該桿體，該拉桿通孔軸向地自該桿體的中心貫穿至該桿體的兩端，該控制塊穿置於該控制塊穿孔，該拉桿係為細長的桿體，該拉桿可軸向作動地裝設於該拉桿通孔且穿過、固結該控制塊；所述調速滑套包括有一控制塊容槽，該控制塊容槽凹設自所述滑套本體之設置所述第一離合組件的一端，該控制塊容置且卡合於該控制塊容槽。
6. 如請求項5所述之具三速換檔功能之整合式變速齒輪馬達，其中所述的齒盤扣環包括有一環體及一樞座，該樞座設於該齒盤扣環之環體的外周面，該連接件扣環包括有一環體及一導引座，該導引座設於該連接件扣環之環體的外周面，所述連桿組件包括一第一連桿、一第二連桿及一致動件，該第一連桿具有相對的一樞結端及一活動端，該第一連桿的樞結端樞設於該樞座，該第一連桿的活動端可滑動地結合於該導引座，該第二連桿具有相對的一樞接端及一致動端，該第二連桿的樞接端樞設於該第一連桿的活動端，該致動件樞設於該第二連桿的致動端且該致動件與一離合致動線連結。