CN1157840C - 摆线减速型电动车轮电动机 - Google Patents

Abstract

摆线减速型电动车轮电动机包括一轮壳，其中央穿设一固定轴，电动机固设于固定轴上。电动机壳一侧固设一滚针固定环，其内环面呈轴向均匀设有数个滚针，同侧的电动机出力轴呈偏心状。偏心轴上套设一摆线齿盘，其直径小于滚针固定环内环面直径并与滚针固定环啮合。摆线齿盘面开设有传动孔，减速盘面插销偏心穿入传动孔，以使减速盘及轮壳连动。电动机带动摆动齿盘在滚针固定环内公转并因齿形啮合而减速自转，再由传动孔带动减速盘和轮壳回转。

Description

摆线减速型电动车轮电动机

本发明涉及一种摆线减速电动车轮电动机，特别是涉及一种直接装设于车轮中央带动车轮回转的摆线减速型电动车轮电动机。

传统电动车轮圈电动机的结构如图1所示，主要包括轮壳10、电动机壳20、定子环30、转子盘40、固定轴50和行星减速齿轮组60。这种轮圈电动机的主要目的是直接设置于车轮的中央，借助电动机壳20、定子环30和转子盘40的电动机结构使轮壳10回转，以直接转动车轮。由于转子盘40的出力转速过高，必须减速后才可带动轮壳10回转。常见的减速方式即设置行星减速齿轮组60，由转子盘40的出力轴401带动行星减速齿轮组60的三个行星齿轮601在内环602中公转而获得减速效果，使行星盘603将动力传给轮壳10而回转。由于多数减速机构的设计仅能想到运用齿轮搭配，因此上述电动车轮圈电动机即借由行星减速齿轮组60获得减速功能。但众所周知的齿轮传动，仍有相当多的缺陷。

1、齿轮啮合传动系在节圆直径处产生摩擦运动，因此其安装误差需小且必须使用大量的润滑油。若齿轮安装误差过大、油质不适合或油量不足，齿轮的齿面极易刮伤(如图3的A部分)，更严重的情形是齿面缺损(如图3的B部分)。在这种情况下，齿轮的使用寿命均不可能长久。

2、齿轮转动时极易发生撞击现象，长此以往其齿顶角即易损耗(如图3的C部分)，持续撞击更易使齿形断裂(如图3的D部分)，此种缺弊均可由保养机器所更换下来的齿轮见到。

3、齿轮作为减速机构时，两齿轮相啮合的减速比不大，一般不超过1∶10(设计中对有限利用范围考虑)，因此必须加设中间齿轮才能达到高减速比。假如预定减速比为1∶20，即需分为多段减速，且需使用数个齿轮，如此设计将使减速机构相当笨重繁杂，往往使减速机构比电动机本身还大。这种减速机构在常用的电动车轮圈电动机中也可见到(如图4所示)，即在转子盘40的出力轴401′套设一主动齿轮604′，再使主动齿轮604′与一大齿轮605啮合，再在大齿轮605′一侧中央设一小齿轮606′，再使小齿轮606′与最终的被动齿轮607′啮合。如此，将使电动车轮圈电动机内部结构繁杂，且增加其厚度及重量，如将其安装在轻巧的电动脚踏车上，则更显突兀。

本发明的目的即在于设计一种摆线减速型电动车轮电动机，以精简其减速机构并达到高减速比，同时避免齿轮的损坏，以延长电动车轮圈电动机的整体使用寿命。

为了实现上述目的，本发明使轮圈电动机的出力轴呈偏心状并在偏心轴上套设一摆线齿盘，另于电动机一侧固设一滚针固定环，使其内环的滚针与摆线齿盘啮合且滚针数比摆线齿盘圆弧槽数增加一齿节以上。当电动机带动摆线齿盘时，摆线齿盘即在滚针固定环内呈偏心啮合状公转，摆线齿盘公转一周时则因齿数较少而反向自转一角度，借该自转角度带动轮圈电动机的轮壳即可获得高倍减速效果，且其结构仍属精简。以下结合具体实施例对本发明摆线减速型电动车轮电动机的技术特征作进一步详细说明。

图1为常见轮圈电动机的组成结构剖面图；

图2为常见行星齿轮啮合状态示意图；

图3为常见齿轮易发缺陷立体示意图；

图4为常见多段减速轮圈电动机的结构剖面图；

图5为本发明的立体分解结构图；

图6为本发明的组成状态前视剖面图；

图7为本发明的组成状态侧视半剖面图；

图8、9、10、11、12为本发明摆线减速机构连续运转一圈的动作示意图。

图13为本发明带有两个摆线齿盘的立体结构图；

图14为本发明带有两个摆线齿盘的组合剖面图；

图15为本发明另一个实施例前视组合剖面图；

图16为本发明另一实施例侧视半剖面图；

图17为本发明其它实施例立体结构图；

图18为本发明其它实施例局部剖面示意图；

图19为本发明其它实施例局部侧面示意图。

主要部件图号说明：

轮壳10，电动机壳20，定子环30，转子盘40，出力轴401、401′，固定轴50，行星减速齿轮组60，行星齿轮601，内环齿602，行星盘603，主动齿轮604′，大齿轮605′，小齿轮606′，被动齿轮607′，轮壳1，圆盘盖11、11′，圆环12，勾孔111、111′，离合器13，轴承14，电动机2，出力轴21，偏心轴22，通孔211，固定轴3，螺纹段31、31′，开槽32，摆线减速机构4，滚针固定环41，圆环411，滚针412，圈形支撑片413，摆线齿盘42、42′，齿槽421，凸齿422，传动孔423，滚动元件424，平衡片425，减速盘43，插销431，自润轴承432，凸轴433，通孔434，轴承435，滚针固定环41A，波浪形齿411A，摆线齿盘42A，波浪形齿421A，离合器5，皮带51，保护盖6。

参见图5～7，本发明摆线减速型电动车轮电动机主要包括轮壳1、电动机2、固定轴3和摆线减速机构4。

轮壳1是装设于电动车车轮中央的中空壳体，包括两个圆盘盖11、11′相对夹设一圆环12，两圆盘盖11、11′周围均匀设有数个勾孔111、111′，以供电动车车轮的轮辐勾设，或直接将轮胎装设于轮壳1周围，并借此使轮壳1带动车轮回转。其中圆盘盖11中央固设有一离合器13(离合器13为鼓式离合器、超越式离合器、滚珠式或滚柱式离合器等)，另一圆盘盖11′的中央设有一轴承14。

电动机2是一种安装在轮壳1内部的电动机，可为直流电动机或交流电动机，其一侧面中央延伸出一出力轴21，该出力轴21的前端带有一段偏心轴22，出力轴21的中央形成一轴向贯穿的通孔211。

固定轴3跨设于电动车车轮叉杆端，轴的两端均具有螺纹段31、31′以提供螺固，轴身用于固定电动机2，轴身的一端设有一开槽32并轴向延伸于一段轴身。

摆线减速机构4包括滚针固定环41、摆线齿盘42和减速盘43。滚针固定环41的圆环411内环面圆周呈轴向均匀固设有若干支滚针412，各滚针412共同于一端面耦合一圈形支撑片413。摆线齿盘42呈一圆盘状且其直径比滚针固定环41的内环面直径小，摆线齿盘42圆周形成有数个圆弧齿槽421，借此构成摆线齿盘42圆周的数个凸齿422，而摆线齿盘42盘面的偏心适当位置处设有一个或一个以上传动孔423，若为一个以上的传动孔423则呈等角均匀分布，摆线齿盘42中央具有一孔以供套置一滚动元件424，该滚动元件424可以是轴承或自润轴承，摆线齿盘42一侧面边缘处还固设有一平衡片425。减速盘43呈圆盘状，其一侧盘面适当位置处设有一个或一个以上的插销431，该插销431与上述摆线齿盘42的传动孔423相对应，各插销431外围套置一自润轴承432，而减速盘43的另一侧盘面中央则形成一凸轴433，其中央呈轴向贯穿一通孔434以供置入轴承435。

由上述构件组成的摆线减速型电动车轮电动机结构中(如图6、图7所示)，滚针固定环41平行固设于电动机2具有出力轴21一侧并使滚针固定环41恰好环绕该出力轴21。摆线齿盘42以其中央的滚动元件424套设于出力轴21的前端偏心轴22上，因摆线齿盘42系偏心设置，故可与滚针固定环41的滚针412啮合；而减速盘43以其一侧的凸轴433穿设于圆盘盖11的离合器13中，两个圆盘盖11、11′乃呈相对状夹固圆环12构成轮壳1，并借此将电动机2包覆在其内部，使减速盘43的插销431呈偏心状插入摆线齿盘42的各个传动孔423中，自润轴承432与传动孔423孔壁仅一点接触。固定轴3穿过两个圆盘盖11、11′的离合器13和轴承14，并贯穿电动机2出力轴21中央的通孔211以及减速盘43通孔434的轴承435，使电动机2固设于固定轴3的轴身上。如此即构成电动机2与其一侧的滚针固定环41不能回转状态，仅出力轴21可带动摆线齿盘42、减速盘43及轮壳1回转，成为本发明的摆线减速型电动车轮电动机。

本发明的摆线减速型电动车轮电动机，可通过固定轴3螺固于电动车车轮的叉杆端，借此当电动机2启动时，偏心轴22即带动摆线齿盘42与滚针固定环41内啮合，故摆线齿盘42反向公转时，因齿槽421与滚针412配合而使摆线齿盘42正向减速自转，该减速自转的结果即可带动减速盘43回转(如图8-12所示)，进一步使轮壳1产生减速后的转速，使车轮转动行进。

其减速效果尤需详细说明。如图8所示，设滚针固定环41的滚针412共18个，而摆线齿盘42共17齿。当电动机2的偏心轴22带动摆线齿盘42向左转动时，摆线齿盘42即反向自转，原本呈啮合状的摆线齿盘42的齿槽421即脱离而向左移动(如图9、10、11所示)。当摆线齿盘42被偏心轴22带动公转一圈时，即因摆线齿盘42与滚针固定环41的滚针412有一齿节差，则摆线齿盘42即自转滚针412一节距的角度(如图12所示)。故当电动机2的偏心轴22转18圈时，摆线齿轮盘42只自转一圈，其减速比即为1∶18。显然比齿轮减速效果更高，且无需分为数段减速，其结构仍比齿轮更精简。而摆线齿盘42自转时，可由传动孔423拨动减速盘43的插销431，使该减速盘43减速回转，再经由离合器13拨动轮壳1回转，使电动车车轮转动。如此，不仅整个减速机构仍相当精简且减速比高。综合而言，本发明摆线减速型电动车轮电动机，已消除了前述齿轮减速的种种弊端。

如图13和图14所示，本发明亦可在滚针固定环41中设置两个摆线齿盘42、42′，使两个摆线齿盘42、42′均套设于电动机2的偏心轴22上，但两个摆线齿盘42、42′的偏心位置呈相反方向，借此获得一平衡状态，防止摆线减速型电动车轮电动机快速转动时发生振动。如此，不仅不影响减速效果，而且使整个减速机构运转更顺畅。当然，为了达到快速转动的平衡、无噪声、无振动，亦可粘着荷重物修正重量平衡而达到转动顺畅。

再者，本发明中滚针固定环41与摆线齿盘42的啮合齿形并不限于上述滚针412结构。如图15和图16所示，滚针固定环41A的内环面可直接形成数个波浪形齿411A，相对的摆线齿盘42A周围的齿形亦形成波浪形齿421A，如此更可达到顺畅的啮合。其它可想而知的齿形，在本发明中均可简易实施，仅顺便予以说明。

本发明主要是使电动车减速电动机的结构更为精简，且不必受齿轮减速比设计原则的约束，故本发明摆线减速型电动车轮电动机并不限于安装在电动车的车轮中央。如图17、18、19所示，亦可将本发明中的轮壳1结构取消，仅保留电动机2、固定轴3及摆线减速机构4，并加设一保护盖6，再在摆线减速机构4的减速盘43外侧套设一鼓式离合器5(或其它型式的离合器)，并以该鼓式离合器5配合一皮带51来带动车轮转动。如此，本发明摆线减速型电动车轮电动机即可装设于电动车车架的任意位置，同样能减速带动电动车行进。由于鼓式离合器5乃常用设备，故其详细结构不再赘述。

Claims (9)

1、一种摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于包括轮壳、电动机、固定轴及摆线减速机构；

所述轮壳为装设于电动车车轮中央的中空壳体并用于带动车轮回转；

所述电动机为装设于轮壳内部的电动机，其一侧中央延伸出一出力轴，出力轴前端带有一段偏心轴，出力轴中央形成一轴向贯穿的通孔；

所述固定轴跨设于电动车车轮叉杆端，轴身用于固定电动机；

所述摆线减速机构包括滚针固定环、摆线齿盘和减速盘；滚针固定环的内环面呈轴向固设有若干滚针；摆线齿盘为圆盘状且其直径小于滚针固定环内环面直径，其圆周形成有数个圆弧齿槽，盘面开有一个或一个以上传动孔，其中央带有用于套置滚动元件的孔；减速盘为盘状，一侧盘面设有一个或一个以上插销，插销与摆线齿盘传动孔相对应，减速盘另一侧盘面中央设有一凸轴，其中央轴向贯穿一通孔；

滚针固定环固设于电动机出力轴侧并环绕出力轴，摆线齿盘通过滚动元件套设于电动机出力轴的前端偏心轴上，摆线齿盘呈偏心状与滚针固定环的滚针相配合，减速盘通过其凸轴与轮壳结合，电动机被包覆于轮壳内部，减速盘的插销与传动孔呈偏心状插入摆线齿盘的各传动孔中，固定轴贯穿电动机出力轴的通孔和减速盘通孔，电动机固设于固定轴的轴身上，以构成电动机与其一侧滚针固定环不能回转状态，仅出力轴可带动摆线齿盘、减速盘和轮壳回转。

2、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述轮壳包括两个圆盘盖并相对夹设一圆环，两圆盘盖周围均匀设有数个勾孔，其一侧中央固设有一离合器，另一侧中央套设一轴承，以使轮壳带动车轮回转；所述固定轴两端设有螺纹段以螺固于电动车车轮两叉杆端，固定轴一端设有开槽或穿孔以利电线穿出。

3、根据权利要求2所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述减速盘一侧面的凸轴插置于圆盘盖中央的离合器孔中，以使减速盘通过离合器带动轮壳回转。

4、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述减速盘各插销外围套置有自润轴承或滚动元件并与摆线齿盘的传动孔壁滑动接触。

5、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述滚针固定环的各滚针共同于一侧耦合一图形支撑片。

6、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述滚针固定环中设有两个摆线齿盘，两摆线齿盘均套设于电动机的偏心轴上，其偏心位置呈相反方向。

7、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于滚针固定环内环面直接形成数个波浪形齿，摆线齿盘周围亦形成波浪齿形。

8、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述摆线减速机构的减速盘外侧套设一离合器并配合一皮带以带动车轮转动。

9、根据权利要求1所述的摆线减速型电动车轮电动机，其特征在于所述摆线齿盘一侧固设一平衡片。

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