CN204383714U - 脚踏马达动力机构及其电动自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种脚踏马达动力机构及其电动自行车，其包括一固定在自行车车架的马达壳，马达壳内横设一中空的马达驱动轴，马达驱动轴外结合一转子，转子对应马达壳内的定子，而且马达驱动轴内设有一曲柄驱动轴，使曲柄驱动轴突出马达驱动轴两端，可在曲柄驱动轴两端分别结合脚踏曲柄，再者马达驱动轴与曲柄驱动轴的同一端分别结合一单向棘轮(单齿飞轮)，在二单向棘轮之间结合一主动链轮，主动链轮用于带动自行车链条。以此，本实用新型能通过马达驱动轴带动主动链轮，也能通过使用者脚踩曲柄使曲柄驱动轴带动主动链轮，达到两种动力不相干涉的功能，并以此缩小马达体积降低制造成本。

Description

脚踏马达动力机构及其电动自行车

技术领域

本实用新型有关于一种动力机构及电动自行车，尤指一种整合无刷马达动力与脚踏动力的无变速箱卧式动力机构，以及应用该动力机构所组成的电动自行车。

背景技术

现今的电动自行车主要透过马达的动力驱动轮子，根据习知的马达技术，其驱动轴必须经过齿轮变速箱传动，使其转换为较佳的转速，如此带动自行车的轮子，例如本案创作人所提出的中国台湾专利公告第361431号所示，电动助动车马达脚踏同心外轴输出、脚踏内轴输入的传动机构，第217013号所示电动脚踏两用车马达传动机构，以及第246274号所示电动机车用无刷驱动马达。

又现今的电动自行车马达的主流，已从多年前的有刷马达转变到无刷马达，无刷马达具有体积小、效率高的优点，又能够制成多极(10极~32极)转速可以极慢。另者，在电动自行车发展过程中，其构造又有一种轮毂马达的设计，用于将马达直接装设在自行车前轮或后轮，不再经过链条传动，但是轮毂马达容易造成自行车重心不平衡及进水的问题，因此采用设置在自行车车架的中置马达，就能克服上述轮毂马达的缺点。

然而，中置无刷马达应用上的问题在于如何与脚踏曲柄连接，使自行车除了电动马达的动力之外，同时能让使用者脚踩辅助动力，而且其构造不宜过于复杂繁琐，例如不经过齿轮箱变速，以降低其制造成本与动力损失，为本实用新型所要积极克服的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种脚踏马达动力机构及其电动自行车，使马达驱动轴与脚踏的曲柄驱动轴整合成一单轴体构造，并透过主动链轮的设计，马达驱动轴与曲柄驱动轴互不干涉，进而达到电动与脚踏动力可同时驱动、体积缩小、降低制造成本等目的。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种脚踏马达动力机构，用于安装于自行车，其包括：一用于固定在该自行车车架的马达壳，该马达壳为封闭的中空壳体，其相对的两侧分别设有一轴孔；一转动地设置在该马达壳两侧轴孔之间的马达驱动轴，该马达驱动轴中央设有一连通两端的内轴孔；一结合于该马达壳内的定子，及一结合于该马达驱动轴的转子，该定子与该转子相对应以驱动该转子与该马达驱动轴转动；一转动地设置在该马达驱动轴的内轴孔的曲柄驱动轴，该曲柄驱动轴的两端分别突出该马达驱动轴的两端；一结合于该马达驱动轴一端的第一单向棘轮，该第一单向棘轮被该马达驱动轴向前驱转；一结合于该曲柄驱动轴一端的第二单向棘轮，该第二单向棘轮被该曲柄驱动轴向前驱转；及一结合在该第一单向棘轮与该第二单向棘轮之间的主动链轮，该第一单向棘轮与该第二单向棘轮分别带动该主动链轮，该主动链轮传动至该自行车的后轮。

进一步地，其中该马达壳包括一环状的主壳体，及结合在该主壳体两侧的侧盖；该侧盖分别设有该轴孔，该轴孔设有一第一轴承，该马达驱动轴穿置于该第一轴承。

进一步地，其中该第一单向棘轮与该第二单向棘轮为具有链齿的单齿飞轮，该主动链轮结合一固定组件，该固定组件卡掣于该单齿飞轮的链齿。

进一步地，其中该马达驱动轴一端结合一第一轴承座，该第一轴承座上结合该第一单向棘轮，该曲柄驱动轴一端结合一第二轴承座，该第二轴承座上结合该第二单向棘轮。

进一步地，其中该马达驱动轴一端的该第一轴承座内设有一第二轴承，以及该马达驱动轴另一端的该侧盖设有一第二轴承，该曲柄驱动轴穿过该第二轴承。

进一步地，其中该马达驱动轴一端设有一外螺纹部，该第一轴承座设有一螺合于该外螺纹部的内螺孔；及该曲柄驱动轴一端设有一外螺纹部，该第二轴承座设有一螺合于该外螺纹部的内螺孔。

进一步地，其中该第一轴承座与该第二轴承座的外围分别设有一螺合于该第一单向棘轮与该第二单向棘轮的外螺纹，及分别抵靠在该第一单向棘轮与该第二单向棘轮端部的凸缘。

进一步地，其中该曲柄驱动轴分别设有一抵靠该第一轴承座与该第二轴承座的扣环。

进一步地，其中该曲柄驱动轴的两端分别设有一曲柄结合部，各该曲柄结合部结合一脚踏曲柄。

本实用新型还提供一种脚踏马达动力机构的电动自行车，其包括：该马达壳横式结合于一自行车车架的一结合部，该结合部为该车架的后下叉、立管与下管的交接处，使该曲柄驱动轴的两端位于该自行车两侧；及该主动链轮绕设一链条，该链条并绕设在该自行车的一后单向飞轮组。

本实用新型脚踏马达动力机构及其电动自行车，其功效为：(一)该马达驱动轴为中空轴，而曲柄驱动轴穿置于马达驱动轴中，因此整合成一单轴体构造，避免两轴分离，达到缩小马达体积的功效。(二)上述整合的单轴体构造，能够分别组合单向棘轮，再透过单向棘轮结合主动链轮，使马达驱动轴与曲柄驱动轴都能分别带动自行车后单段或多段飞轮组，彼此不会相互干涉，而且马达动力与脚踏动力都能同时进行，增进电动自行车的行程与马力。(三)单向棘轮与主动链轮各为业界标准化的零组件，不须另外加工制造，只要依上述构造组合就能产生作用，相对的降低马达的制造成本。(四)马达可采用多极低速无刷马达的构造，相对于有刷马达更具有体积小、效率高的优点。

附图说明

图１为本实用新型脚踏马达动力机构实施例的组合立体示意图。

图２为本实用新型脚踏马达动力机构实施例的组合剖面示意图。

图３为本实用新型脚踏马达动力机构实施例的第一分解示意图。

图４为本实用新型脚踏马达动力机构实施例的第二分解示意图。

图５为本实用新型结合应用成电动自行车实施例的立体示意图。

图中，1 马达壳    11 轴孔

12 主壳体   13 侧盖

14 第一轴承    2 马达驱动轴

21 内轴孔   22 第一轴承座

221 内螺孔 222 螺孔

223 沉孔螺丝  224 外 螺纹

23 外螺纹部    24、24’ 第二轴承

3 定子   4 转子

5 曲柄驱动轴  51 曲柄结合部

52 第二轴承座      521 内螺孔

522 外螺纹 53 外螺纹部

54、54’ 扣环      6 第一单向棘轮

6’ 第二单向棘轮     7 主动链轮

71 固定组件    8 脚踏曲柄

10 自行车   101 车架

102 结合部 20 链条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参阅图１及图２所示，本实用新型的脚踏马达动力机构，用于安装在自行车，使电动自行车可以同时应用马达动力与脚踏动力者，其较佳的实施例包括一马达壳1、一马达驱动轴2、一组定子3与转子4、一曲柄驱动轴5、二个单向棘轮6、6’及一主动链轮7，其中：

该马达壳1用于固定在该自行车10的车架101(如图５所示)，该马达壳1较佳的实施为封闭的中空壳体，其相对的两侧分别设有一轴孔11，可供设置马达驱动轴2；更具体而言，该马达壳1可为一环状的主壳体12，及二个透过螺丝结合在主壳体12两侧的侧盖13构成，在侧盖13分别设有轴孔11，并在轴孔11内设有一第一轴承14，用第一轴承14支持马达驱动轴2转动。

该马达驱动轴2为中空的转轴，其转动地设置在马达壳1两侧轴孔11的第一轴承14之间，使二端分别穿设于第一轴承14，而且有一端略突出马达壳1，特别是该马达驱动轴2中央设有一连通两端的内轴孔21，以提供设置曲柄驱动轴5。

该定子3与转子4为马达的动力来源，其中定子3结合于马达壳1的主壳体12内壁，而转子4为结合于马达驱动轴2的32极永磁转子，当定子3的线圈绕组通入三相电流后，即会在定子3内产生一同步于电源频率的转速的旋转磁场，进而驱动转子4与马达驱动轴2转动。

该曲柄驱动轴5提供脚踏动力进行驱动自行车的一转轴，使曲柄驱动轴5转动地设置在马达驱动轴2的内轴孔21，且曲柄驱动轴5的两端分别突出于马达驱动轴2的两端，并分别于曲柄驱动轴5两端设有一曲柄结合部51，曲柄结合部51可为四边形柱或表面设有止滑沟槽的圆柱，以此可在各该曲柄结合部51结合一脚踏曲柄8，提供使用者脚踏脚踏曲柄8，进而使曲柄驱动轴5转动。

该二个单向棘轮6、6’，其中包括一结合于马达驱动轴2一端(突出马达壳1一端)的第一单向棘轮6，使第一单向棘轮6被马达驱动轴2向前驱转，而向后转动时只能使马达驱动轴2空转，不能带动第一单向棘轮6；另一个为结合于曲柄驱动轴5一端(与马达驱动轴2同端)的第二单向棘轮6’，使第二单向棘轮6’被曲柄驱动轴5向前驱转，同理向后转动时只能使曲柄驱动轴5空转，不能带动第二单向棘轮6’。上述第一与第二单向棘轮6、6’具体的可为具有链齿的单齿飞轮，单齿飞轮为现有的标准零组件，可选用18齿单齿飞轮，不用再另外制造。

该主动链轮7也是现有的标准零组件，具体的可为36齿的主动链轮，使主动链轮7套在第一单向棘轮6与第二单向棘轮6’之间，并在主动链轮7结合一或一以上的固定组件71，固定组件71可为贯穿主动链轮7的螺栓，使该固定组件71(螺栓)卡掣于二个单向棘轮6、6’(即单齿飞轮)周围的链齿，使二个单向棘轮6、6’能够分别带动主动链轮7向前转动，主动链轮7再透过链条传动至自行车后轮的单段或多段单向飞轮组。

通过上述构造设计组成本实用新型的脚踏马达动力机构，再如图５所示，可进一步安装应用在一自行车10，组成为一部电动自行车，本实用新型较佳的安装应用实施例，使上述马达壳1横式结合于自行车10的车架101的一结合部102，该结合部102较佳的为车架101的后下叉、立管与下管的交接处，即习知自行车大链轮安装部位，以此使上述曲柄驱动轴5的两端横向位于自行车10的两侧，因此能在曲柄驱动轴5的两端结合脚踏曲柄8；然后，再于主动链轮7绕设一链条20，并使链条20绕设在自行车10的一后单段或多段单向飞轮组(未图示)，以此组成一部电动自行车。

再如图２及图３所示，上述该马达驱动轴2突出于马达壳1的一端可再结合一第一轴承座22，透过第一轴承座22结合住第一单向棘轮6；而同一端的曲柄驱动轴5可再结合一第二轴承座52，透过第二轴承座52结合住第二单向棘轮6’。该马达驱动轴2与第一轴承座22的组合结构可以有多种，具体的可在马达驱动轴2一端设有一外螺纹部23，而第一轴承座22设有一螺合于外螺纹部23的内螺孔221，并可在第一轴承座22设有一径向的螺孔222，于螺孔222锁入一沉孔螺丝223，使沉孔螺丝223紧迫固定马达驱动轴2。该曲柄驱动轴5与第二轴承座52的组合结构可以有多种，具体的可在曲柄驱动轴5设有一外螺纹部53，而第二轴承座52设有一螺合于外螺纹部53的内螺孔521，使第二轴承座52结合于曲柄驱动轴5。

再如图２及图３所示，上述该第一轴承座22与第二轴承座52分别结合在二个单向棘轮6、6’较佳的结合结构，可选在第一轴承座22与第二轴承座52外围分别设有一螺合于各单向棘轮6、6’外螺纹224、522，以及分别抵靠在各单向棘轮6、6’端部的凸缘，以此马达驱动轴2透过第一轴承座22与第一单向棘轮6连动，而曲柄驱动轴5透过第二轴承座52与第二单向棘轮6’连动。

再如图２及图３所示，本实用新型上述该马达驱动轴2一端的该第一轴承座22内设有一第二轴承24，以及马达驱动轴2另一端的马达侧盖13中设有一第二轴承24’，以此使上述该曲柄驱动轴5穿过第二轴承24、24’，进而降低曲柄驱动轴5与马达驱动轴2之间的摩擦力。又，上述该曲柄驱动轴5的轴身可分别设有一抵靠该第一轴承座22与第二轴承座52端面的扣环54、54’，该扣环54、54’较佳的为C形扣环。

本实用新型脚踏马达动力机构使用时，参阅图２所示，可通电于定子3，使转子4与马达驱动轴2转动，再透过第一单向棘轮6(单齿飞轮)向前带动主动链轮7，因此使电动自行车以马达动力前进，而此时该第二单向棘轮6’(单齿飞轮)等于是空转，因此不会使脚踏曲柄8转动，使用者可以完全不施力踩踏。反之，若遇到爬坡或电力耗尽时，则可用脚踏动力使脚踏曲柄8转动曲柄驱动轴5，由曲柄驱动轴5透过第二单向棘轮6’(单齿飞轮)向前带动主动链轮7，而此时该第一单向棘轮6(单齿飞轮)也等于是空转，不会带动马达驱动轴2与转子4，因此使用者是以省力的方式骑自行车。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种脚踏马达动力机构，用于安装于自行车，其特征在于，其包括：一用于固定在该自行车车架的马达壳，该马达壳为封闭的中空壳体，其相对的两侧分别设有一轴孔；一转动地设置在该马达壳两侧轴孔之间的马达驱动轴，该马达驱动轴中央设有一连通两端的内轴孔；一结合于该马达壳内的定子，及一结合于该马达驱动轴的转子，该定子与该转子相对应以驱动该转子与该马达驱动轴转动；一转动地设置在该马达驱动轴的内轴孔的曲柄驱动轴，该曲柄驱动轴的两端分别突出该马达驱动轴的两端；一结合于该马达驱动轴一端的第一单向棘轮，该第一单向棘轮被该马达驱动轴向前驱转；一结合于该曲柄驱动轴一端的第二单向棘轮，该第二单向棘轮被该曲柄驱动轴向前驱转；及一结合在该第一单向棘轮与该第二单向棘轮之间的主动链轮，该第一单向棘轮与该第二单向棘轮分别带动该主动链轮，该主动链轮传动至该自行车的后轮。

2.如权利要求１所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该马达壳包括一环状的主壳体，及结合在该主壳体两侧的侧盖；该侧盖分别设有该轴孔，该轴孔设有一第一轴承，该马达驱动轴穿置于该第一轴承。

3.如权利要求１所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该第一单向棘轮与该第二单向棘轮为具有链齿的单齿飞轮，该主动链轮结合一固定组件，该固定组件卡掣于该单齿飞轮的链齿。

4.如权利要求３所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该马达驱动轴一端结合一第一轴承座，该第一轴承座上结合该第一单向棘轮，该曲柄驱动轴一端结合一第二轴承座，该第二轴承座上结合该第二单向棘轮。

5.如权利要求2所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该马达驱动轴一端的该第一轴承座内设有一第二轴承，以及该马达驱动轴另一端的该侧盖设有一第二轴承，该曲柄驱动轴穿过该第二轴承。

6.如权利要求４所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该马达驱动轴一端设有一外螺纹部，该第一轴承座设有一螺合于该外螺纹部的内螺孔；及该曲柄驱动轴一端设有一外螺纹部，该第二轴承座设有一螺合于该外螺纹部的内螺孔。

7.如权利要求４所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该第一轴承座与该第二轴承座的外围分别设有一螺合于该第一单向棘轮与该第二单向棘轮的外螺纹，及分别抵靠在该第一单向棘轮与该第二单向棘轮端部的凸缘。

8.如权利要求４所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该曲柄驱动轴分别设有一抵靠该第一轴承座与该第二轴承座的扣环。

9.如权利要求１所述的脚踏马达动力机构，其特征在于，其中该曲柄驱动轴的两端分别设有一曲柄结合部，各该曲柄结合部结合一脚踏曲柄。

10.一种包含如权利要求１至９中任一项所述脚踏马达动力机构的电动自行车，其特征在于，其包括：该马达壳横式结合于一自行车车架的一结合部，该结合部为该车架的后下叉、立管与下管的交接处，使该曲柄驱动轴的两端位于该自行车两侧；及该主动链轮绕设一链条，该链条并绕设在该自行车的一后单向飞轮组。