CN111371247B - 轮毂变速马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮毂变速马达，包括齿轮组、静子机构、转子机构、变速机构及往复机构，齿轮组包括：动力输入轴、第一齿轮、多个第二齿轮、齿圈盖及动力输出轴，第一齿轮连接于动力输入轴的齿轮端，多个第二齿轮与第一齿轮啮合，齿圈盖具有齿圈部及延伸部，延伸部自齿圈部朝动力输出轴的动力输入端延伸，动力输出轴连接第二齿轮，静子机构环绕齿轮组，转子机构环绕静子机构且动力连接动力输入轴，变速机构设置于静子机构及转子机构之间，且平行动力输入轴的轴向方向滑移地连接延伸部。借此，本发明可使轮毂马达变速。

Description

轮毂变速马达

技术领域

本发明涉及一种电动马达，更特别的是涉及一种可使轮毂马达变换高/低速档位的轮毂变速马达。

背景技术

电动车以电动马达作为动力来源。当遇到需要变速的情况下，在公知技术中，必须直接从动力源头调整电动马达的转子的转速(例如加大油门以增加电能供应，或放开油门以降低电能供应等方式)。然而电动马达的转子与静子在相对旋转的过程中，有最适合的工作转速，若经常大范围地改变电动马达的转子的转速，对电动马达将会有不良的影响。

发明内容

本发明的目的在于使轮毂马达实现变换高/低速档位的动力输出。

为达上述目的及其他目的，本发明提出一种轮毂变速马达，包含：齿轮组，包括：动力输入轴，具有动力输入端及齿轮端；第一齿轮，连接于动力输入轴的齿轮端；多个第二齿轮，设置于第一齿轮的外围而与第一齿轮啮合；齿圈盖，具有齿圈部及延伸部，齿圈部环绕第二齿轮而与第二齿轮啮合，延伸部自齿圈部以平行动力输入轴的轴向方向而朝动力输入端延伸；以及动力输出轴，连接第二齿轮；静子机构，环绕齿轮组；转子机构，环绕静子机构且动力连接动力输入轴的动力输入端；变速机构，设置于静子机构及转子机构之间，且变速机构平行动力输入轴的轴向方向滑移地连接齿圈盖的延伸部，以使变速机构连接静子机构或转子机构；以及往复机构，连接变速机构。

可选地，变速机构包括滑移本体、固接本体及弹簧构件，滑移本体平行动力输入轴的轴向方向滑移地连接齿圈盖的延伸部，以使滑移本体连接静子机构或转子机构，固接本体固设于延伸部，弹簧构件设置于滑移本体及固接本体之间，滑移本体连接于往复机构与弹簧构件之间。

可选地，更包括煞车片及传动片，煞车片设置于滑移本体与静子机构之间，传动片设置于滑移本体与转子机构之间。

可选地，煞车片及传动片相对动力输入轴的轴向为倾斜。

可选地，往复机构包括缸体、活塞、至少一个顶推柱及两个止推轴承，活塞设置于缸体，止推轴承分别设置于变速机构及活塞，顶推柱平行于动力输入轴的轴向方向，作动时于缸体内滑移并穿设于转子机构，且连接于止推轴承之间。

可选地，更包括致动机构，连接该往复机构。

借此，本发明的轮毂变速马达，通过往复机构与设置于静子机构及转子机构之间的变速机构的协同作用，让变速机构抵接于静子机构或转子机构的其中一个，从而使轮毂变速马达可达成高速与低速状态之间的切换，即：达到换档的功效。另外，本发明可在转子机构常态处于最适合的工作转速，让轮毂变速马达在动力输出时，于高速与低速状态之间能迅速切换，且具有切换反应灵敏、准确可靠、动力衔接平顺等优势。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关发明的详细说明与附图，但是此说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为本发明较佳实施例轮毂变速马达的低速状态的简化示意图。

图2为本发明较佳实施例轮毂变速马达的高速状态的简化示意图。

图3为本发明较佳实施例轮毂变速马达的爆炸剖面示意图。

图4为本发明较佳实施例轮毂变速马达的低速状态的剖面示意图。

图5为本发明较佳实施例轮毂变速马达的高速状态的剖面示意图。

附图标记：

100轮毂变速马达

1齿轮组

11动力输入轴

111动力输入端

112齿轮端

12第一齿轮

13第二齿轮

14齿圈盖

141齿圈部

142延伸部

15动力输出轴

2静子机构

21静子

3转子机构

31转子

4变速机构

41滑移本体

411煞车片

412传动片

42固接本体

43弹簧构件

5往复机构

51顶推柱

52止推轴承

53缸体

531油压注入口

54活塞

6致动机构

S壳体

T轮子

具体实施方式

为了充分了解本发明，通过下述具体的实施例，并配合所附的附图，对本发明做详细说明。本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的目的、特征及功效。须注意的是，本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明所附的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的权利要求。说明如后：

请参考图1至图5，其为本发明轮毂变速马达的一个实施例。为了容易理解本发明的内涵，图1及图2为经简化过的概念示意图，仅为表达各组件大致上的相对位置关系，各组件的形状、大小以及间距等并非完全按照实际比例绘制。

如图1至图3所示，本发明的轮毂变速马达100包含齿轮组1、静子机构2、转子机构3、变速机构4及往复机构5。

齿轮组1包括动力输入轴11、第一齿轮12、多个第二齿轮13、齿圈盖14以及动力输出轴15。动力输入轴11具有动力输入端111及齿轮端112。第一齿轮12连接于动力输入轴11的齿轮端112，多个第二齿轮13设置于第一齿轮12的外围而与第一齿轮12啮合。齿圈盖14具有齿圈部141及延伸部142，齿圈部141环绕第二齿轮13而与第二齿轮13啮合，延伸部142自齿圈部141以平行动力输入轴11的轴向方向而朝动力输入端111延伸。动力输出轴15连接第二齿轮13并将动力输出至轮子T。

静子机构2环绕齿轮组1。转子机构3则环绕静子机构2且动力连接动力输入轴11的动力输入端111。较佳地，静子机构2固接于壳体S，转子机构3则相对静子机构2转动以输出动力。转子机构3连接至动力输入轴11的动力输入端111，以带动第一齿轮12转动。静子机构2与转子机构3可为电动马达，然而本发明不限于此。

变速机构4设置于静子机构2及转子机构3之间，且变速机构4平行动力输入轴11的轴向方向滑移地连接齿圈盖14的延伸部142，以使变速机构4连接静子机构2或转子机构3。举例来说，延伸部142的表面沿动力输入轴11的轴向方向设有滑槽，变速机构4具有相应的凸出部而接合于该滑槽中，而能沿动力输入轴11的轴向方向相对延伸部142滑移。

往复机构5连接变速机构4，变速机构4受往复机构5的顶推与否而抵接于静子机构2或转子机构3。

以下依据图1、图2、图4、图5说明本发明的轮毂变速马达100如何执行变速。参考图1及图4所示，其为表示轮毂变速马达100处于低速状态的示意图。转子机构3相对静子机构2旋转而将动力传输至动力输入轴11的动力输入端111，进而带动第一齿轮12转动。往复机构5经由施加的外力而顶推变速机构4(如图1左侧箭头所示)，使变速机构4受顶推而抵接于静子机构2而与转子机构3分离。由于变速机构4与转子机构3分离，使得齿圈盖14未与转子机构3相接触，因此转子机构3的动力无法直接经由齿圈盖14的延伸部142传输至齿圈部141及第二齿轮13。换句话说，第二齿轮13唯一的动力来源为来自第一齿轮12，第二齿轮13受第一齿轮12的带动后再旋转以输出动力至动力输出轴15，达到减速的效果。此时轮毂变速马达100为减速状态，其减速的比率由齿轮组1所进行的变速控制。

再参考图2及图5，其为表示轮毂变速马达100处于高速状态的示意图。在图2及图5中，转子机构3同样地相对静子机构2旋转而将动力传输至动力输入轴11的动力输入端111，进而带动第一齿轮12转动。与减速状态的差别在于，往复机构5退回，不再顶推变速机构4(如图2左侧箭头所示)，使变速机构4在延伸部142上向左滑移转而抵接于转子机构3，并与静子机构2分离。因此，齿圈盖14的延伸部142经由变速机构4而动力连接于转子机构3，齿圈盖14与动力输入轴11同步受转子机构3带动，因此第一齿轮12与第二齿轮13也同步转动，使得动力输出轴15输出高速的动力至轮子T。

综上所述，只要操控往复机构5的横向往复位移，就可以在转子机构3常态处于最适合的工作转速的状况下，让轮毂变速马达100在高速与低速状态之间迅速切换，且切换反应灵敏、准确可靠。

进一步地，于本发明的实施例中，如图1至图5所示，变速机构4包括滑移本体41、固接本体42及弹簧构件43。

滑移本体41平行动力输入轴11的轴向方向滑移地连接齿圈盖14的延伸部142，以使滑移本体41连接静子机构2或转子机构3。详细来说，在本实施例中，延伸部142的表面沿动力输入轴11的轴向方向设有滑槽，滑移本体41具有相应的凸部而卡合于该滑槽中，而能沿动力输入轴11的轴向方向相对延伸部142滑移。然而本发明不限于此，也可以透过其他类似的机构或手段使滑移本体41滑移地连接延伸部142。

固接本体42固设于延伸部142，弹簧构件43设置于滑移本体41及固接本体42之间。滑移本体41连接于往复机构5与弹簧构件43之间。在本实施例中，往复机构5与弹簧构件43沿动力输入轴11的轴向方向分别顶抵于滑移本体41的相反两侧。当往复机构5向右顶推滑移本体41(如图1、图4所示)使滑移本体41抵接于静子机构2时，弹簧构件43被压缩而储存弹性位能。而当往复机构5复位不再顶推滑移本体41(如图2、图5所示)，则弹簧构件43释放弹性位能，使滑移本体41抵接于转子机构3(即，弹簧构件43于未被压缩的状况下，滑移本体41常态性地抵接于转子机构3)。

借由上述的方式，利用弹性位能以及适当的组件位置配置，使滑移本体41借由往复机构5及弹簧构件43而必定抵接于静子机构2或转子机构3的其中一个，轮毂变速马达100因而在低速状态或高速状态之间切换。

进一步地，于本发明的一个实施例中，轮毂变速马达100更包括煞车片411及传动片412，煞车片411设置于滑移本体41与静子机构2之间，传动片412设置于滑移本体41与转子机构3之间。详细来说，在本实施例中，煞车片411设置于滑移本体41与静子机构2之间的接触面，可以是设置于静子机构2的与滑移本体41抵接的接触面(如图2、图3所示)，也可以是设置于滑移本体41的与静子机构2抵接的接触面。类似地，传动片412设置于滑移本体41与转子机构3之间的接触面，可以是设置于转子机构3的与滑移本体41抵接的接触面，也可以是设置于滑移本体41的与转子机构3抵接的接触面(如图1、图3所示)。煞车片411及传动片412为耐磨损、传动良好的材质所构成。借此，使滑移本体41于抵接静子机构2或转子机构3时，可有效地减速或传动，且不损坏滑移本体41、静子机构2或转子机构3。

进一步地，于本发明的一实施例中，煞车片411及传动片412相对动力输入轴11的轴向为倾斜。借此，可使得轮毂变速马达100内的空间达到最有效的利用，且机构设计容易。然而，本发明不限于此，煞车片411及传动片412相对动力输入轴11的轴向也可为平行或垂直。

进一步地，于本发明的一个实施例中，如图3至图5所示，往复机构5包括缸体53、活塞54、至少一个顶推柱51及两个止推轴承52。

活塞54设置于缸体53。止推轴承52分别设置于变速机构4及活塞54。顶推柱51平行于动力输入轴11的轴向方向，作动时能于缸体53内滑移并穿设于转子机构3，且连接于两个止推轴承52之间。缸体53例如是油压缸，当缸体53充满油料时，则活塞54顶推顶推柱51及变速机构4以使变速机构4抵接于静子机构2，当缸体53的油料被抽去时，活塞54、顶推柱51及变速机构4复位以使变速机构4抵接于转子机构3。借此，可缩减真正执行往复动作的组件的质量及接触面积，因此只需要利用相对小的外力推动顶推柱51即可顶推变速机构4。

进一步地，于本发明的一实施例中，如图1、图2、图4、图5所示，更包括致动机构6，连接往复机构5。致动机构6在本实施例中为油压机构，如图4所示，当油压机构经由油压注入口531注入油料于缸体53而推动活塞54及顶推柱51，进而顶推变速机构4的滑移本体41抵接于静子机构2。又如图5所示，当油料被抽出，弹簧构件43使活塞54、顶推柱51及变速机构4的滑移本体41恢复到原本的位置，即滑移本体41抵接于转子机构3。然而本发明不限于此，致动机构6可为电动致动、空压致动等其他原理的致动器。借此，可确实地驱使往复机构5沿动力输入轴11的轴向方向顶推及恢复到原本的位置。

进一步地，于本发明的一个实施例中，如图4及图5所示，静子机构2的外缘具有多个静子21，转子机构3的内缘具有朝向静子21的多个转子31。在本实施例中，静子21为电磁铁静子(激磁式静子)，转子31为永磁转子。然而本发明不限于此。

本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，所述实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与所述实施例等效的变化与置换，均应设定为涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定的内容为准。

Claims (5)

1.一种轮毂变速马达，其特征在于，所述轮毂变速马达包括：

齿轮组，包括：

动力输入轴，具有动力输入端及齿轮端；

第一齿轮，连接于所述动力输入轴的齿轮端；

多个第二齿轮，设置于所述第一齿轮的外围而与所述第一齿轮啮合；

齿圈盖，具有齿圈部及延伸部，所述齿圈部环绕所述第二齿轮而与所述第二齿轮啮合，所述延伸部自所述齿圈部以平行所述动力输入轴的轴向方向而朝所述动力输入端延伸；以及

动力输出轴，连接所述第二齿轮；

静子机构，环绕所述齿轮组；

转子机构，环绕所述静子机构且动力连接所述动力输入轴的动力输入端；

变速机构，设置于所述静子机构及所述转子机构之间，所述变速机构包括滑移本体、固接本体及弹簧构件，且所述滑移本体平行所述动力输入轴的轴向方向滑移地连接所述齿圈盖的延伸部，以使所述滑移本体连接所述静子机构或所述转子机构，所述固接本体固设于所述延伸部，所述弹簧构件设置于所述滑移本体及所述固接本体之间，所述滑移本体连接于往复机构与所述弹簧构件之间；以及

往复机构，连接所述变速机构。

2.根据权利要求1所述的轮毂变速马达，其特征在于，更包括煞车片及传动片，所述煞车片设置于所述滑移本体与所述静子机构之间，所述传动片设置于所述滑移本体与所述转子机构之间。

3.根据权利要求2所述的轮毂变速马达，其特征在于，所述煞车片及所述传动片相对所述动力输入轴的轴向倾斜。

4.根据权利要求1所述的轮毂变速马达，其特征在于，所述往复机构包括缸体、活塞、至少一个顶推柱及两个止推轴承，所述活塞设置于所述缸体，所述止推轴承分别设置于所述变速机构及所述活塞，所述顶推柱平行于所述动力输入轴的轴向方向，作动时于所述缸体内滑移并穿设于所述转子机构，且连接于所述止推轴承之间。

5.根据权利要求1所述的轮毂变速马达，其特征在于，更包括致动机构，连接所述往复机构。

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