专利名称：齿轮变速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮变速装置，特别是关于一种应用于影像扫描设备中的齿轮变速装置。
背景技术：
齿轮变速装置运用于需要改变移动速度的设备中，例如影像扫描设备等。影像扫描设备对影像文件(例如图案、海报等)或文字文件(如书本、传单等)以多种分辨率进行影像的扫描，进而将原本实体物上的影像，转为电子形式储存下来。所谓的分辨率，是指影像扫描设备中分析文件时每英时的像点数(DotPer Inch，DPI)。例如600DPI即表示扫描模组以每英时解析六百个像素来扫描影像文件。想当然尔，在不同的分辨率要求下，影像扫描设备扫描文件的速度必须跟着调整。公知的影像扫描设备，多是直接调整驱动元件的速度，来达到控制扫描模组移动速度的目的。但是驱动元件的转速及扭力有一定的范围，因此常会发生扭力不足的问题，而如果采用扭力较高的驱动元件，则必须增加成本。
因此，目前多在驱动元件以及传动皮带间加装齿轮变速装置来改善驱动元件扭力不足的缺点。请参阅图1，图1为公知具有齿轮变速装置110的影像扫描设备10的示意图。公知影像扫描设备10包含一扫描模组102、一传动皮带104、一驱动元件106、一驱动齿轮108以及一齿轮变速装置110。
扫描模组102用以扫描影像物件，扫描模组102装设于传动皮带104之上，当皮带被传动时，得以伴随传动。驱动元件106和驱动齿轮108互相连接(公知设计为同轴心)，以当驱动元件106做动时，使得驱动齿轮108以固定速率旋转。驱动齿轮108同时则和齿轮变速装置110相连接，以使齿轮变速装置110内含的齿轮亦同时旋转，以带动和齿轮变速装置110连接的传动皮带104。
齿轮变速装置110包含至少两组具有不同减速比的减速齿轮组112、114、一皮带齿轮116以及一切换齿轮组118。切换齿轮组118保持与驱动齿轮108啮合，并用以在两组减速齿轮组112、114间切换。因此整体齿轮变速装置110得利用两种不同的减速比来啮合皮带齿轮116。经过驱动元件106的驱动，得以利用不同的速度来带动传动皮带104，进而移动传动皮带104上的扫描模组102。所谓的减速比，是指减速齿轮的齿数比驱动齿轮的齿数还多，因此驱动齿轮转一圈，相对只能带动减速齿轮组转少于一圈。如果在齿轮的齿数设计上加以变化，就可以达到不同速度的要求。
如图1所示，于公知的齿轮变速装置110中，两组不同减速比的减速齿轮组112、114同时啮合皮带齿轮116，此举将造成公知技术在使用时产生不必要的噪音问题。举例而言，当切换齿轮组118选择和减速齿轮组112啮合以传动皮带齿轮116时，皮带齿轮116除了转动传动皮带104外，也会同时转动另一组减速齿轮组114。另一组减速齿轮组114是被动地被皮带齿轮116所带动，其对于整个齿轮变速装置110并没有产生任何作用，可以说是多余的。此一多余的转动，进一步在减速齿轮组114与皮带齿轮116的啮合处会产生不必要的噪音。同样的，当切换齿轮组118选择啮合减速齿轮组114时，同样会造成减速齿轮组112空转而产生不必要的噪音。
齿轮组不必要的转动，一方面由于和皮带齿轮啮合，所以转动时在啮合处产生不必要的噪音，另一方面则会增加齿轮的损耗。扫描因此为了改善公知技术皮带齿轮同时啮合量减速齿轮所造成的问题，有必要提出一种新的齿轮变速装置的设计，使皮带齿轮与两个减速齿轮组可以互相分离下进行传动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低噪音齿轮变速装置，以解决公知齿轮变速装置中至少造成一组减速齿轮组空转的问题，有效降低齿轮变速装置的噪音。
为此，本发明提出了一种齿轮变速装置，用以接受一驱动元件的带动而传动一传动皮带，该齿轮变速装置包含一第一皮带齿轮组，包含至少一第一皮带齿轮，该传动皮带连接该第一皮带齿轮以进行传动；一第二皮带齿轮组，与该第一皮带齿轮组互相分离，包含至少一第二皮带齿轮，该传动皮带亦连接该第二皮带齿轮以进行传动；以及一切换齿轮组，与该驱动元件连接，包含至少一切换齿轮，用以选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组；其中，该传动皮带同时啮合于该第一皮带齿轮与该第二皮带齿轮，且当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带，当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
如上所述的齿轮变速装置，进一步于该第一皮带齿轮组与该第二皮带齿轮组间设置一张力调节元件，该传动皮带亦连接该张力调节元件以调整所受的张力。
如上所述的齿轮变速装置，该张力调节元件包含一皮带轮，用以连接该传动皮带；以及一张力调节弹簧，连接该皮带轮，用以调节该传动皮带所受的张力。
如上所述的齿轮变速装置，该第一皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
如上所述的齿轮变速装置，该第二皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
如上所述的齿轮变速装置，该切换齿轮组进一步包含一驱动齿轮，该驱动齿轮与该驱动元件连接，并啮合该切换齿轮。
如上所述的齿轮变速装置，该切换齿轮组进一步包含一移动连杆，以移动该切换齿轮，使该切换齿轮得以选择性的啮合该第一皮带齿轮组或第二皮带齿轮组，并同时保持该切换齿轮与该驱动齿轮啮合。
本发明还进一步提出了一种影像扫描设备，包含一传动皮带；一扫描模组，装设于该传动皮带之上；一驱动元件；一第一皮带齿轮组，包含至少一第一皮带齿轮，该传动皮带连接该第一皮带齿轮以进行传动；一第二皮带齿轮组，与该第一皮带齿轮组互相分离，包含至少一第二皮带齿轮，该传动皮带亦连接该第二皮带齿轮以进行传动；以及一切换齿轮组，与该驱动元件连接，包含至少一切换齿轮，用以选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组；其中，该传动皮带同时啮合于该第一皮带齿轮与该第二皮带齿轮，且当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带，当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
如上所述的影像扫描设备，进一步于该第一皮带齿轮组与该第二皮带齿轮组间设置一张力调节元件，该传动皮带亦连接该张力调节元件以调整所受的张力。
如上所述的影像扫描设备，该张力调节元件包含一皮带轮，用以连接该传动皮带；以及一张力调节弹簧，连接该皮带轮，用以调节该传动皮带所受的张力。
如上所述的影像扫描设备，该第一皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
如上所述的影像扫描设备，该第二皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
如上所述的影像扫描设备，该切换齿轮组进一步包含一驱动齿轮，该驱动齿轮与该驱动元件连接，并啮合该切换齿轮。
如上所述的影像扫描设备，该切换齿轮组进一步包含一移动连杆，以移动该切换齿轮，使该切换齿轮得以选择性的啮合该第一皮带齿轮组或第二皮带齿轮组，并同时保持该切换齿轮与该驱动齿轮啮合。
如上所述的影像扫描装置，该驱动元件为一步进马达。
如上所述的影像扫描装置，该扫描模组包含一电耦合元件。
如上所述的影像扫描装置，该扫描模组包含一接触式影像感测元件。
综上所述，本发明提出的一种影像扫描设备，包含一传动皮带、一扫描模组、一驱动元件、一第一皮带齿轮组、一第二皮带齿轮组以及一切换齿轮组。扫描模组装设于传动皮带之上，以当皮带被传动时，同时被带动。第一皮带齿轮组，包含至少一第一皮带齿轮，该传动皮带连接该第一皮带齿轮以进行传动。第二皮带齿轮组，与该第一皮带齿轮组互相分离，包含至少一第二皮带齿轮，该传动皮带亦连接该第二皮带齿轮以进行传动。切换齿轮组，与该驱动元件连接，包含至少一切换齿轮，用以选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组。
当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带。当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
因此，当本发明的切换齿轮在两组皮带齿轮组间切换时，由于皮带齿轮不互相接触，因此不会产生空转的现象。有效改善了公知技术减速齿轮组空转的问题。
图1为公知具有齿轮变速装置的影像扫描设备的示意图。
图2为本发明齿轮变速装置应用于影像扫描设备中的示意图。
图3为图2中齿轮变速装置的示意图。
图4为于图3中加入一张力调节元件以及一移动连杆的示意图。
附图标号说明20、影像扫描设备202、传动皮带204、扫描模组 206、驱动元件208、驱动齿轮 210、齿轮变速装置212、第一皮带齿轮组 2122、第一皮带齿轮2124、皮带轮214、第二皮带齿轮组2142、第二皮带齿轮 2144、皮带轮216、切换齿轮组 2162、切换齿轮30、张力调节元件32、皮带轮34、张力调节弹簧40、移动连杆具体实施方式
本发明提出一种齿轮变速装置，其适合应用于需要改变传动速度的设备中，例如影像扫描设备。请参阅图2，图2是本发明齿轮变速装置210应用于影像扫描设备20中的示意图。影像扫描设备20包含一传动皮带202、一扫描模组204、一驱动元件206、一驱动齿轮208以及一齿轮变速装置210。从图2中可以得知，藉由驱动元件206的做动，其所连接的驱动齿轮208可以带动内置于齿轮变速装置210中的齿轮。由于齿轮变速装置210具有两组以上不同齿轮比的齿轮组，因此在不同齿轮组合下可以不同的速度传动传动皮带202。位于传动皮带202上的扫描模组204便可以在不同的移动速度下，解析出多种分辨率的影像。
传动皮带202连接齿轮变速装置210，其材质采用如橡胶等略具弹性的物质。传动皮带202紧附在齿轮变速装置210中的齿轮上，而扫描模组204则固定在传动皮带202上，因此当传动皮带被齿轮变速装置210传动时，就会带动扫描模组204。扫描模组204中采用如电耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或接触式影像感测元件(Contact Image Scanner，CIS)等影像感测元件以扫描影像。
驱动元件206采用如步进马达等产生动力的元件。由于步进马达等元件具有一定范围的转速及扭力极限，如果要藉由调整驱动元件来达到不同移动速度的目的，常会发生扭力不足的状况。因此本发明将驱动元件206固定在合理范围的转速及扭力要求下，藉由和驱动元件206相连的齿轮变速装置210来改变扫描模组204移动速度。
齿轮变速装置210内含复数种齿轮组合，以配合出不同的齿轮比。不同齿轮比即意味着将以不同的速度传动传动皮带202。本发明的齿轮变速装置210包含一第一皮带齿轮组212、一第二皮带齿轮组214以及一切换齿轮组216。传动皮带202虽然皆紧附在第一皮带齿轮组以及第二皮带齿轮组，但两组齿轮间互相分离，此为本发明的一特点。切换齿轮组216与驱动齿轮208相连接，并选择性地啮合第一皮带齿轮组212或第二皮带齿轮组214。接下来将以一应用最少齿轮数的实施例来说明本发明。请参阅图3，图3为图2中齿轮变速装置210的示意图。为求讲解方便，在图2以及图3中仅绘示两组齿轮组的实施例。在图3中，第一皮带齿轮组212仅包含一第一皮带齿轮2122以与切换齿轮组中的切换齿轮2162相啮合。传动皮带202连接第一皮带齿轮2122上的皮带轮2124。皮带轮2124与第一皮带齿轮2122具有同一轴心，以当第一皮带齿轮2122与切换齿轮2162相啮合转动时随之转动，并带动紧附于其上的传动皮带202。第二皮带齿轮组214仅包含一第二皮带齿轮2142。传动皮带202则连接第二皮带齿轮2142上的皮带轮2144。皮带轮2144与第二皮带齿轮2142具有同一轴心，以当第二皮带齿轮2142与切换齿轮2162相啮合转动时随之转动，并带动紧附于其上的传动皮带202。
当切换齿轮2162位于如图3中的虚线A点时，则与第一皮带齿轮2122相啮合，驱动元件206将以一第一齿轮比驱动传动皮带202。当切换齿轮2162位于如图3中的虚线B点时，则与第二皮带齿轮2142相啮合，驱动元件206则以一第二齿轮比驱动传动皮带202。在图3中，如以第一齿轮比来传动扫描模组204，则获得600DPI的分辨率；如以第二齿轮比来传动扫描模组204，则将获得1200DPI的分辨率。此处所称的齿轮比，是指切换齿轮的齿数和皮带齿轮的齿数不相同，藉由设计不同的齿轮比，就可以转换出不同的移动速度。
在此一实施例中，每一齿轮组将仅利用一齿轮即达到公知技术必须应用多个齿轮的组合才能达到的功效，因此将比公知技术更加节省成本。而且应用数量较少的齿轮，再加上各齿轮组各自独立而不与其它齿轮组互相接触，将有效降低因齿轮组互相啮合转动时所发出的噪音。
在此强调一点，熟习此技艺者，为了回避本发明的具体实施例，各齿轮组将可以采用一个以上的齿轮。但此种在齿轮数以及连接方式上的变化，应是为本发明变速齿轮装置的合理变形。因此不论各齿轮组所应用的齿轮数多寡，只要符合本发明各皮带齿轮组各自分离不会相连接的精神，皆属于本发明的范畴。
接下来请参阅图4，图4是于图3中加入一张力调节元件30以及一移动连杆40的示意图。图4和图3中大部分元件皆相同，差别在于第一皮带齿轮2122与第二皮带齿轮2142间设置一张力调节元件30，传动皮带202亦连接张力调节元件30以调整所受的张力。而切换齿轮2162则衔接一移动连杆40，以移动切换齿轮2162，使切换齿轮2162得以选择性的啮合第一皮带齿轮2122或第二皮带齿轮组2142，并同时保持切换齿轮2162与驱动齿轮208啮合。
由于传动皮带202紧附于第一皮带齿轮2122以及第二皮带齿轮2142，因此传动皮带将受到一定的张力影响，加入张力调节装置30的目的则是为了抒解传动皮带所受的张力，以免传动皮带断裂。在一实施例中，张力调节元件30包含一皮带轮32以及一张力调节弹簧34。皮带轮32，是用以连接传动皮带202。张力调节弹簧34，连接皮带轮32，用以调节传动皮带所受的张力。在此一实施例中，切换齿轮2162则是藉助移动连杆40来变换于不同位置(A、B)间。
藉由以上较佳具体实施例的说明，可以清楚的发现，本发明明显具有下列优点1、应用齿轮变速装置以改变扫描模组的移动速度，解决了驱动元件扭力不足的问题。
2、可以有效减少齿轮数，使得齿轮变速装置的成本较低，并减少噪音。
3、由于两组皮带齿轮并不互相连接，因此当切换齿轮啮合其中一组皮带齿轮时，另一组皮带齿轮虽然同时已在转动，但因为并未和任何齿轮相接，因此转动时不会发出噪音。而公知技术是以两组减速齿轮组相接一皮带齿轮，所以以其中一组带动皮带齿轮时，另一组将因皮带齿轮而空转，而和皮带齿轮啮合处将发出噪音。
藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
权利要求
1.一种齿轮变速装置，用以接受一驱动元件的带动而传动一传动皮带，该齿轮变速装置包含一第一皮带齿轮组，包含至少一第一皮带齿轮，该传动皮带连接该第一皮带齿轮以进行传动；一第二皮带齿轮组，与该第一皮带齿轮组互相分离，包含至少一第二皮带齿轮，该传动皮带亦连接该第二皮带齿轮以进行传动；以及一切换齿轮组，与该驱动元件连接，包含至少一切换齿轮，用以选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组；其中，该传动皮带同时啮合于该第一皮带齿轮与该第二皮带齿轮，且当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带，当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
2.如权利要求1所述的齿轮变速装置，其特征是，进一步于该第一皮带齿轮组与该第二皮带齿轮组间设置一张力调节元件，该传动皮带亦连接该张力调节元件以调整所受的张力。
3.如权利要求2所述的齿轮变速装置，其特征是，该张力调节元件包含一皮带轮，用以连接该传动皮带；以及一张力调节弹簧，连接该皮带轮，用以调节该传动皮带所受的张力。
4.如权利要求1所述的齿轮变速装置，其特征是，该第一皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
5.如权利要求1所述的齿轮变速装置，其特征是，该第二皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
6.如权利要求1所述的齿轮变速装置，其特征是，该切换齿轮组进一步包含一驱动齿轮，该驱动齿轮与该驱动元件连接，并啮合该切换齿轮。
7.如权利要求6所述的齿轮变速装置，其特征是，该切换齿轮组进一步包含一移动连杆，以移动该切换齿轮，使该切换齿轮得以选择性的啮合该第一皮带齿轮组或第二皮带齿轮组，并同时保持该切换齿轮与该驱动齿轮啮合。
8.一种影像扫描设备，包含一传动皮带；一扫描模组，装设于该传动皮带之上；一驱动元件；一第一皮带齿轮组，包含至少一第一皮带齿轮，该传动皮带连接该第一皮带齿轮以进行传动；一第二皮带齿轮组，与该第一皮带齿轮组互相分离，包含至少一第二皮带齿轮，该传动皮带亦连接该第二皮带齿轮以进行传动；以及一切换齿轮组，与该驱动元件连接，包含至少一切换齿轮，用以选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组；其中，该传动皮带同时啮合于该第一皮带齿轮与该第二皮带齿轮，且当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带，当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
9.如权利要求8所述的影像扫描设备，其特征是，进一步于该第一皮带齿轮组与该第二皮带齿轮组间设置一张力调节元件，该传动皮带亦连接该张力调节元件以调整所受的张力。
10.如权利要求9所述的影像扫描设备，其特征是，该张力调节元件包含一皮带轮，用以连接该传动皮带；以及一张力调节弹簧，连接该皮带轮，用以调节该传动皮带所受的张力。
11.如权利要求8所述的影像扫描设备，其特征是，该第一皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
12.如权利要求8所述的影像扫描设备，其特征是，该第二皮带齿轮包含一皮带轮，以连接该传动皮带。
13.如权利要求8所述的影像扫描设备，其特征是，该切换齿轮组进一步包含一驱动齿轮，该驱动齿轮与该驱动元件连接，并啮合该切换齿轮。
14.如权利要求13所述的影像扫描设备，其特征是，该切换齿轮组进一步包含一移动连杆，以移动该切换齿轮，使该切换齿轮得以选择性的啮合该第一皮带齿轮组或第二皮带齿轮组，并同时保持该切换齿轮与该驱动齿轮啮合。
15.如权利要求8所述的影像扫描装置，其特征是，该驱动元件为一步进马达。
16.如权利要求8所述的影像扫描装置，其特征是，该扫描模组包含一电耦合元件。
17.如权利要求8所述的影像扫描装置，其特征是，该扫描模组包含一接触式影像感测元件。
全文摘要
一种齿轮变速装置，用以接受一驱动元件的带动而传动一传动皮带。该齿轮变速装置包含一第一皮带齿轮组、一第二皮带齿轮组以及一切换齿轮组。第一皮带齿轮组包含至少一第一皮带齿轮，第二皮带齿轮组与该第一皮带齿轮组互相分离，并包含至少一第二皮带齿轮。该传动皮带同时啮合于该第一皮带齿轮与该第二皮带齿轮，当任一皮带齿轮被转动时，可被该皮带齿轮所带动。切换齿轮组与该驱动元件连接，并包含至少一切换齿轮，可选择性地啮合该第一皮带齿轮组或该第二皮带齿轮组。当该切换齿轮组与该第一皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第一齿轮比驱动该传动皮带，当该切换齿轮组与该第二皮带齿轮组相啮合时，该驱动元件以一第二齿轮比驱动该传动皮带。
文档编号F16H37/02GK1707140SQ20041004871
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者蓝家璀, 郭秉宏 申请人:致伸科技股份有限公司