CN118579188A - 电动辅助自行车的中置电机结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动辅助自行车的中置电机，系一齿轮机构安装在一壳体内，一偏心轴的一部分固接于一电驱动装置，且该偏心轴的一端具有二偏心部用以耦接该齿轮机构的二个相面对的二行星齿轮；一曲柄轴穿过该作偏心轴的轴向内部；该曲柄轴与该齿轮机构各自借一离合器耦接一链盘输出轴；一变形轴承支架固接在该壳体且借一轴承耦接在该链盘输出轴。借此该电驱动装置与该曲柄轴的驱动作用力可分别传至该链盘输出轴，以及该变形轴承支架结合一应变规可形成扭力侦测器用以测该链盘输出轴上的扭矩。

Description

电动辅助自行车的中置电机结构

技术领域

本发明涉及一种电动辅助自行车的技术领域，特别是指应用于电动辅助自行车的中置电机。

背景技术

一般自行车系借由踩动踏板与曲柄的组合带动齿盘与链条，使自行车能够前进。电动辅助自行车则是配置有电机(马达)作为辅助动力，并且要踩动踏板，该电机的作用力才会提供辅助动力，借此使骑乘能够轻松省力。

已知的电辅助车的中置电机多以行星齿轮机构作为减速机构，例如，该行星齿轮机构包含一内齿环内部安装一太阳齿轮，以及行星齿轮啮合内齿环与太阳齿轮。另外，中国台湾TWM 437304号新型专利与TWM384160号新型专利皆公开有用于电辅助行车的中置电机的减速机构，且各该减速机构所提供的行星齿轮机构中不具有太阳齿轮。

另外，电辅助自行车的力矩传感器可能会看到安置在后沟爪与轮轴接触的位置，传动作用力须经过炼条、飞轮、花鼓、轮轴才会传递到传感器，故必须经过一连串的计算与补偿，电机的功率输出误差较大。上述的专利前案未提供力矩传感器的安装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动辅助自行车的中置电机结构，其具有能够提供结构精简及减小体积的功效，而还可以达到降低电驱动与踩踏驱动的转动干扰。

为达上述目的与功效，本发明提供一种中置电机系用以传递一电驱动作用力及一踩踏作用力至一齿盘，其包含：一齿轮机构安装在一壳体内，包含至少一行星齿轮啮合在一齿环内部，二行星支架分别位在该行星齿轮的相对二侧，且复数锁接件用以锁接二该行星支架及穿过该行星齿轮；一偏心轴包含一轴管部一端形成至少一偏心部，该偏心部相对该轴管部为错位偏移，且该偏心部用以伸入该齿轮机构耦接该行星齿轮；一电驱动装置具有可转动的一转子且固联该偏心轴的该轴管部的一部分；一曲柄轴穿置在该偏心轴的轴向内部，且搭配一支承性滚动组件耦接该偏心轴的该偏心部；一间隙形成在该偏心轴的该轴管部的内壁面与该曲柄轴外表面之间，且该间隙内无安装其他构件；一链盘输出轴借一第一离合器耦接该齿轮机构，以及借一第二离合器耦接该曲柄轴，该链盘输出输结合该齿盘；一扭力侦测器包含一变形轴承支架借一轴承耦接该链盘输出轴，且该变形轴承支架固接在该壳体；其中，该转子带动该偏心轴及该行星齿轮转动，且该行星齿轮在该齿环内作偏心公转，进而带动二该行星支架转动且经该第一离合器将作动力传至该链盘输出轴；该曲柄轴的转动作用力经该第二离合器传至该链盘输出轴；该扭力侦测器用以侦测该链盘输出轴上的扭力。

在一实施例中，该齿轮机构的该行星齿轮数量为二，包含一第一行星齿轮及一第二行星齿轮，该偏心轴的该偏心部数量为二，包含一第一偏心部及一第二偏心部，该第一行星齿轮耦接该第一偏心部，该第二行星齿轮耦接该第二偏心部，该第一行星齿轮与该第二行星齿轮的齿数小于该齿环的齿数，且该第一行星齿轮与该第二行星齿轮啮合该齿环的啮合位置的相位差为180度。

在一实施例中，该第一离合器与该第二离合器为超越离合器或棘爪离合器。

在一实施例中，该行星齿轮具有复数穿孔，且每一该穿孔内配置有一轴套穿置于一衬套的组合件，该衬套该外径小于该穿孔的内径，该锁接件锁接二该行星支架及穿过该行星齿轮的该穿孔中的该轴套。此外该衬套与该轴套形成转动配合，以及该轴套与该锁接件形成松配合。

在一实施例中，该电驱动装置包含一定子固接在该壳体，该转子位于该定子中心。

在一实施例中，更包含一速度侦测器耦接该曲柄轴且相对应该电驱动装置。

在一实施例中，该齿环具有内齿构造，该行星齿轮具有外齿构造，该内齿构造的每一齿形与该外齿构造的每一齿形，为可互相啮合的的渐开线齿形或摆线齿形。

以下即依本发明所提供的目的与功效，举出较佳实施例并配合图示详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的组合结构剖面；

图2为本发明实施例的偏心轴结构外观图；

图3为本发明实施例的齿轮机构分解图；

图4为本发明实施例的偏心轴与行星齿轮的组合示意图；

图5为本发明实施例的行星齿轮与齿环啮合状态示意图。

其中，100中置电机；110壳体；111第一壳件；112第二壳件；120电驱动装置；121定子；122转子；130齿轮机构；131齿环；131a内齿部；132第一行星齿轮；132a外齿部；132b穿孔；133第二行星齿轮；133a外齿部；133b穿孔；134第一行星支架；135第二行星支架；136a衬套；136b轴套；137锁接件；138滚动性组件；139间隔环；140偏心轴；141轴管部；142第一偏心部；143第二偏心部；150曲柄轴；160链盘输出轴；171第一离合器；172第二离合器；180变形轴承支架；180a应变规；181、182、183、184、185、186、187支承性滚动组件；190速度侦测器；200间隙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下参照的各图式系为说明本发明的较佳实施例。应了解的是，在此该等图式及说明内容只供说明，并未用以限制本发明。此外说明书中所描述的「第一」、「第二」与「第三」、「左」与「右」、「内」与「外」、「上」与「下」…等等用词，系用以清楚说明相对位置，并非作为限制的用语。

请参阅图1，图中实施例提供一中置电机100的剖面结构。该中置电机100包含由一第一壳件111对接一第二壳件112的一壳体110，且在该壳体110内部安装一电驱动装置120与一齿轮机构130。该壳体110内部还包含一偏心轴140耦接该电驱动装置120及该齿轮机构130，以及一曲柄轴150贯穿该壳体110的相对二端且穿过该偏心轴140的轴向内部。该中置电机100还包含一链盘输出轴160搭配一第一离合器171耦接该齿轮机构130，以及该链盘输出轴160搭配一第二离合器172耦接该曲柄轴150，以及一变形轴承支架180固接于该壳体110内部，且该链盘输出轴160穿过该变形轴承支架180的轴向中心。上述的该链盘输出轴160耦接一链盘210，该曲柄轴150的二端各自连接一曲柄220。

进一步，该变形轴承支架180配置一支承性滚动组件181，例如轴承，耦接该链盘输出轴160。该变形轴承支架180可以是一圆盘构件，其表面可贴设一应变规180a，据此整体可作为一扭力侦测器用以侦测该链盘输出轴160的扭矩进而发出讯号，达到侦测该链盘输出轴160上的力矩的作用。再者，一速度侦测器190耦接在该曲柄轴150且相对应该电驱动装置120。该速度侦测器190包含但不限于一个感应接触点以及一组由数颗磁铁组成的圆片，其中圆片会随着该曲柄轴150一同旋转，磁铁通过感应点时就会传递讯号至控制器，相当于传递及时的踩踏频率讯号，并以踏频作为揣摩运动状况的基础。

前述实施例所提供的该第一离合器171与该第二离合器172为单向性组件，其可以包含但不限于选用超越离合器或棘爪离合器。其中，超越离合器是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的装置。又在各构件的组配形式的默认位置可以配置适当形式与数量的支承性滚动组件182、183、184、185、186、187，例如轴承，用以耦接相对应的构件。例如，该支承性滚动组件182～184安装在该偏心轴140与该齿轮机构130间；该支承性滚动组件185安装在该偏心轴140与该曲柄轴150间；该支承性滚动组件186安装在该齿轮机构130与该链盘输出轴160间；该支承性滚动组件187链盘输出轴160与该曲柄轴150间。

请参阅图2，图中实施例为该偏心轴140的结构外观图。该偏心轴140的轴向内部为贯穿构造的通道；其次，该偏心轴140包含具有预定长度的一轴管部141，且该轴管部141一端延伸形成或连接有一第一偏心部142及一第二偏心部143。该第一偏心部142与该第二偏心部143可以相接紧邻，且该第一偏心部142与该第二偏心部143互相错位偏离。进一步，该第一偏心部142与该第二偏心部143皆相对应该轴管部141为偏心形式，此外该第一偏心部142与该第二偏心部143形成圆柱状且外径皆大于该轴管部141的外径。

请再参阅图1，该电驱动装置120包含一定子121及一转子122，其中该定子固接在该壳体110内部，该转子122位于该定子121的中心，且该电驱动装置120接受电力后，该转子122能受驱动而相对该定子121转动。其次，该偏心轴140的该轴管部141一部分穿入该转子122，且该轴管部141以适当形式固联该转子122，如此该转子122能够带动该偏心轴140转动。其次，该曲柄轴150穿过该偏心轴140的轴向内部，且该曲柄轴150与该偏心轴140的轴向内部壁面间，特别是，该曲柄轴150的外表面与该轴管部141内壁面间，形成有一间隙200，且无其他构件被安装在该间隙200内。

请参阅图3，图中实施例提供该齿轮机构130的构件分解图。该齿轮机构130包含一齿环131、一第一行星齿轮132、一第二行星齿轮133、一第一行星支架134及一第二行星支架135分别链接一滚动性组件138。该齿环131的内周面具有一内齿部131a，该第一行星齿轮132的外周面具有一外齿部132a，该第二行星齿轮133的外周面具有一外齿部133a，该第一行星齿轮132与该第二行星齿轮133系相对且容置在该齿环131内，并分别以该外齿部132a、133a啮合该内齿部131a，此外，一间隔环139用以配置在相对面的二该行星齿轮132、133间，借此可免除二该行星齿轮132、133运转时的干扰。值得注意的是，本实施例的该内齿部131a的齿数大于该外齿部132a、133a的齿数，借此形成少齿差形式。

其次，该第一行星齿轮132与该第二行星齿轮133各自具有复数个贯穿构造的穿孔132b、133b。复数衬套136a与轴套136b的组合分别安装在相对的该穿孔132b、133b内，其中该轴套136b系安装在该轴套136a内。该第一行星支架134用以配置在该第一行星齿轮132一侧(外侧)，该第二行星支架135用以配置在该第二行星齿轮133一侧(外侧)，复数锁接件137分别自该第一行星支架134穿过该衬套136a与该轴套136b的组合且锁接于在该第二行星支架135。如此，二该行星支架134、135与二该行星齿轮132、133借各该锁接件137结合成一体；其次，该衬套136a的外径小于该穿孔132b、133b的内径。依上述构件的组合说明，该轴套136b两端面可分别与二行星支架134、135接触，借此用来调整该行星支架134、135上的该滚动性组件(轴承)138的预压。其次，该轴套136b与该锁接件137形成松配合。

请参阅图4，图中实施例提供该偏心轴140与该第一行星齿轮132、该第二行星齿轮133的耦接结构示意图。该第一行星齿轮132安装在该第一偏心部142，该第二行星齿轮133安装在该第二偏心部143，由于该第一偏心部142与该第二偏心部143互为错位偏移，因此该第一行星齿轮132与该第二行星齿轮133相对该轴管部141为偏心状。

请参阅图5，依述实施例的说明内容，该第一行星齿轮132与该第二行星齿轮133相对应为错位偏移，是以该第一行星齿轮132与该第二行星齿轮133安装在该齿环131内部的啮合位置具有相位差。二个该行星齿轮132、133与该齿环131的啮合相位差优选为180度。其次，该齿环131的内齿构造的每一齿形可为渐开线齿形或摆线齿形，该行星齿轮132、133的该外齿构造每一齿形则相对应该内齿构造为渐开线齿形或摆线齿形。该行星齿轮132、133转动时，该衬套136a与该穿孔132b、133b产生滚动接触，其次该衬套136a与该轴套136b可以相对转动借此形成转动配合。

请再参阅图1，该电驱动装置120提供转动扭力，则该转子122带动该偏心轴140转动。由于该偏心轴140的轴向内部与该曲柄轴150间具有该间隙200以及耦接该支承性滚动组件185，所以该电驱动装置120的作动力不传递至该曲柄轴150。其次，该偏心轴140的二该偏心部142、143各自带动二该行星齿轮132、133在该齿环131内作偏心公转运动，进而带动该第一行星支架134及该第二行星支架135，其中该第二行星支架135的作动扭力经该第一离合器171传至该链盘输出轴160。

该曲柄轴150承曲柄的踩踏作用力转动，因该偏心轴140的轴向内部与该曲柄轴150间具有该间隙200以及耦接该支承性滚动组件185，所以该曲柄轴150的作用力不传至该偏心轴140。其次，该曲柄轴150所承受的踩踏作用力经该第二离合器172传至该链盘输出轴160。

本实施例的结构组态中，该链盘输出轴160借由该第一离合器171及该第二离合器172分别承受或共同承受来自该电驱动装置120与该曲柄轴150的输出扭力。其次，该齿轮机构30中使用一个行星齿轮132或133仍可以达到预期的驱动效果，然而使用二该行星齿轮132、133与该齿环131的啮合相位差为180度的结构形式，可使二该行星齿轮132、133所形成的公转，以及二该行星齿轮132、133带动二该行星支架134、135的转动，达到更为稳定的转动效果。再者，本实施例的二个行星支架134、135位于该齿轮机构130的相对二侧，此结构形式不但使得整个齿轮机构130具有高的结构刚性，还可以在该齿轮机构130产生运行时，提供更为平衡及稳定的运行效果。

又本实施例，该曲柄轴150穿置在该偏心轴140的轴向内部，且该偏心轴140的轴向内部与该曲柄轴150之间直接形成该间隙200，既可使承受踩踏作用力的该曲柄轴150与承受电驱动作用力的该偏心轴140形成同轴向的组合结构，达到结构精简及减小体积的效果，还可以减少支承性滚动组件的安装数量，达到降低该偏心轴140与该曲柄轴150间的转动干扰。其次，该变形轴承支架180与该速度侦测器190安装在该壳体110内且耦接该链盘输出轴160与该曲柄轴150，整体中置电机100的体积可更为小型化。

本实施例所提供的中置电机100可被应用于电动辅助自行车，且实施例所提供的内容为本发明的较佳实施例以及设计图式，惟较佳实施例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本发明技艺的权利范围，凡以均等的技艺手段、或为下述「申请专利范围」内容所涵盖的权利范围而实施者，并不脱离本发明的范畴而为申请人的权利范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种中置电机，用以传递一电驱动作用力及一踩踏作用力至一齿盘，其特征在于，包含：

一齿轮机构，系安装在一壳体内，包含至少一行星齿轮啮合在一齿环内部，二行星支架分别位在该行星齿轮的相对二侧，且复数锁接件用以锁接相对的二该行星支架及穿过该行星齿轮；

一偏心轴，包含一轴管部一端形成至少一偏心部，该偏心部相对该轴管部为错位偏移，且该偏心部用以伸入该齿轮机构耦接该行星齿轮；

一电驱动装置，具有可转动的一转子且固联该偏心轴的该轴管部的一部分；

一曲柄轴，穿置在该偏心轴的轴向内部，且搭配一支承性滚动组件耦接该偏心轴的该偏心部；

一间隙，形成在该偏心轴的该轴管部的内壁面与该曲柄轴外表面之间；

一链盘输出轴，借一第一离合器耦接该齿轮机构，以及借一第二离合器耦接该曲柄轴，该链盘输出输结合该齿盘；

一扭力侦测器，包含一变形轴承支架借一轴承耦接该链盘输出轴，且该变形轴承支架固接在该壳体；

其中，该转子带动该偏心轴及该行星齿轮转动，且该行星齿轮在该齿环内作偏心公转，进而带动二该行星支架转动且经该第一离合器将作动力传至该链盘输出轴；该曲柄轴的转动作用力经该第二离合器传至该链盘输出轴；该扭力侦测器用以侦测该链盘输出轴上的扭力。

2.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该齿轮机构的该行星齿轮数量为二，包含一第一行星齿轮及一第二行星齿轮，该偏心轴的该偏心部数量为二，包含一第一偏心部及一第二偏心部，该第一行星齿轮耦接该第一偏心部，该第二行星齿轮耦接该第二偏心部，该第一行星齿轮与该第二行星齿轮的齿数小于该齿环的齿数，且该第一行星齿轮与该第二行星齿轮啮合该齿环的啮合位置的相位差为180度。

3.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该第一离合器与该第二离合器为超越离合器。

4.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该第一离合器与该第二离合器为棘爪离合器。

5.根据权利要求1或2所述的中置电机，其特征在于，该行星齿轮具有复数穿孔，且每一该穿孔内配置有一轴套穿置于一衬套内的组合件，该衬套的外径小于该穿孔的内径，该锁接件锁接二该行星支架及穿过该行星齿轮的该穿孔中的该轴套。

6.根据权利要求5所述的中置电机，其特征在于，该衬套与该轴套形成转动配合，以及该轴套与该锁接件形成松配合。

7.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该电驱动装置包含一定子固接在该壳体，该转子位于该定子中心。

8.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，更包含一速度侦测器耦接该曲柄轴且相对应该电驱动装置。

9.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该齿环具有内齿构造，且该内齿构造的每一齿形可为渐开线齿形，该行星齿轮具有外齿构造，且该外齿构造的每一齿形为渐开线齿形。

10.根据权利要求1所述的中置电机，其特征在于，该齿环具有内齿构造，且该内齿构造的每一齿形可为摆线齿形，该行星齿轮具有外齿构造，且该外齿构造的每一齿形为摆线齿形。