TW201420415A - 電動自行車諧波減速驅動器 - Google Patents

Abstract

一種電動自行車諧波減速驅動器，即驅動器殼體與諧波減速器殼體兩端套接，驅動電動機設於驅動器殼體內，諧波發生器、電動機轉子、電動機定子依次套裝於中軸，諧波柔輪和諧波剛輪依次套裝於諧波發生器外圈，諧波剛輪固定於諧波減速器殼體內，單雙向軸承套裝於中軸並位於諧波減速器殼體一側，單雙向軸承包括內圈轉盤、中間轉盤和外圈轉盤並依次同軸套裝，各轉盤之間間隔均佈設有若干凸塊，內圈轉盤連接諧波柔輪，中間轉盤驅動自行車，外圈轉盤連接鏈輪。本驅動器適用於高速電動機驅動的電動自行車，其結構緊湊、體積小、重量輕、速比大、噪音小、效率高，人力和電力可以分別或合力驅動。

Description

電動自行車諧波減速驅動器

本發明是與電動自行車的減速有關，尤指一種電動自行車所使用的諧波減速驅動器。

電動自行車就其驅動電動機而言，電動機的額定轉速分為三類，即高速電動機、中速電動機和低速電動機，電動機額定轉速越高，其體積越小、重量越輕、效率越高、成本越低，但是一般電動自行車為低速運轉，如採用高速電動機則需要配套減速器，減速器的減速比、體積、效率、成本是自行車驅動器性能、價格的決定性因素之一。目前電動自行車大多採用低速電動機直接驅動，不需要機械減速機構，其技術含量低、效率低、成本高、體積大、重量重。近年來電動自行車已經大量採用中速電動機，配套行星齒輪減速，性能有所提高。但目前綜觀國內外電動自行車還沒有採用高速電動機，配套大減速比減速器作為電動自行車驅動器，限制了電動自行車的發展。

爰是之故，申請人有鑑於習知技術之缺失，發明出本案「電動自行車驅動的諧波減速驅動器」，用以改善上述習用手段之缺失。

本發明之目的在於解決習用電動自行車所使用的重量重、體積大、成本高的低速電動機，同時也要解決其他習用技術因使用高速電動機所致而使用重量較重、體積較大 的齒輪減速器。故而本發明之目的即在於提供一種使用高速電動機的諧波減速驅動器，綜合了高速電動機的輕量、小體積、高效率的優點，以及諧波減速器的重量輕、體積小、成本低的優點，使得應用了本發明的電動自行車仍能同時享受兩者帶來的好處。

為了達到上述之目的，本發明提供一種電動自行車諧波減速驅動器，包括自行車中軸、鏈輪和驅動電動機，其中：還包括電動機殼體、單雙向軸承和設於諧波減速器殼體內的諧波發生器、諧波柔輪、諧波剛輪，所述驅動器殼體與所述諧波減速器殼體兩端套接，所述驅動電動機設於所述驅動器殼體內，所述諧波發生器、電動機轉子、電動機定子依次套裝於所述中軸，所述諧波柔輪和諧波剛輪依次套裝於所述諧波發生器外圈，所述諧波剛輪設置於所述諧波減速器殼體內，所述單雙向機構套裝於所述中軸並位於所述諧波減速器殼體一側，所述單雙向機構包括內圈轉盤、中間轉盤和外圈轉盤並依次同軸套裝，所述內圈轉盤與中間轉盤之間設有若干內圈凸塊，所述中間轉盤與外圈轉盤之間設有若干外圈凸塊，所述內圈凸塊和外圈凸塊兩端為弧形並相向突出，所述內圈凸塊和外圈凸塊兩端的突出端反向設置，所述內圈轉盤連接所述諧波柔輪，所述中間轉盤驅動自行車，所述外圈轉盤連接所述鏈輪，所述驅動電動機、諧波發生器、諧波柔輪、諧波剛輪、單雙向軸承和鏈輪同軸設置。

如前所述的驅動器，其中該驅動電動機是無刷高速電 動機，所述電動機轉子直接固定在所述諧波發生器外圈構成整體，所述諧波柔輪與諧波發生器之間、諧波柔輪與諧波減速器殼體之間分別通過軸承支撐連接，並同時在所述自行車中軸上運轉。本發明適用於以高速電動機驅動的電動自行車，其結構緊湊、體積小、重量輕、速比大、噪音小、效率高，人力和電力可以分別或合力驅動自行車。

以下針對本案之「電動自行車驅動的諧波減速驅動器」的各實施例進行描述，請參考附圖，但實際之配置及所採行的方法並不必須完全符合所描述的內容，熟習本技藝者當能在不脫離本案之實際精神及範圍的情況下，做出種種變化及修改。

請參閱圖1與圖2。其中，圖1，為本發明的電動自行車諧波減速驅動器的結構示意圖；圖2，為本發明的電動自行車諧波減速驅動器中所使用的單雙向機構的結構示意圖。圖1中揭露一驅動電動機2，具有一電動機殼體1，其內壁固定有一電動機定子22，並具有一電動機轉子21，可轉動的設於該電動機殼體1內並由該電動機定子22所圍繞。通常，電動機殼體1是固定於一電動自行車架(圖中未揭示)上，通電後則按照一般的電動機原理運作。此外，驅動電動機2可以是一無刷高速電動機。

圖1還揭露一諧波減速器，具有一減速器殼體3，且具有一諧波發生器4，與該電動機轉子21相固定。一諧波柔輪5套設於該諧波發生器4外。一諧波剛輪6，套設於 該諧波柔輪5之外，其中該諧波柔輪5的外齒與該諧波剛輪6的內齒相嚙合，而該減速器殼體3則套設於該諧波剛輪6之外，並與該電動機殼體1相固定。此外，諧波發生器4與諧波柔輪5之間更可設置一軸承結構(圖中未揭示)，使兩者之間的滑動更為順暢。當驅動電動機2的旋轉力透過電動機轉子21傳遞給諧波發生器4後，諧波發生器4使諧波柔輪5作動，透過諧波柔輪5與諧波剛輪6之間嚙合，電動機轉子21的旋轉力即傳遞給諧波剛輪6，而且具有極大的減速比，因此，本發明的驅動電動機2可以使用體積較小、轉速更高的電動馬達，而不需使用較大較重的低速電動馬達。再者，且由於諧波減速器的輕量與高減速比，使得本發明不需要使用習用的變速齒輪，一樣可以達到適當的減速效果。再者，諧波柔輪5與諧波減速器殼體3之間亦可透過軸承(圖中未揭示)支撐連接，可強化諧波減速器整體的穩定性。

請繼續參閱圖1，並同時配合圖2。其中，本發明還包含一單雙向機構7，具有一內圈轉盤71，與該諧波剛輪6固定。還具有一中間轉盤72，套設於該內圈轉盤71之外。以及一外圈轉盤73，套設於該中間轉盤72之外。且內圈轉盤71、諧波發生器4、與電動機轉子21，均是可以自由的轉動的套設於一自行車中軸9上。自行車中軸9的兩端各設有一曲柄91，即是供俗知的腳踏車踏板(圖中未揭示)之用，中軸9則與外圈轉盤73固定，使得透過踩踏曲柄91而產生的旋轉力可以傳遞給外圈轉盤73。更進一步的， 電動機轉子21直接固定在諧波發生器外圈構成整體。

請繼續參閱圖1，鏈輪8則是固定於單雙向機構7的中間轉盤72，使之透過鏈條而帶動一動力輪(圖中未揭示)上的一從動齒輪，使動力輪旋轉。

請參閱圖2，更進一步的揭露了單雙向機構7的內圈轉盤71與中間轉盤72之間傾斜的設置了複數個內圈凸塊74；而該中間轉盤72與該外圈轉盤73之間傾斜的設置了複數個外圈凸塊75。其中，內圈凸塊74的延伸方向是自內圈轉盤71到中間轉盤71，且內圈凸塊74的傾斜是偏向一驅轉方向，為了便於說明起見，以及參見圖2上顯示的內圈凸塊74的傾斜方向，此處所述的驅轉方向是逆時針方向，亦即，以圖2的單雙向機構7偏上方區域的結構而言，內圈凸塊74是略為朝向左方傾斜。

請繼續參閱圖2，還揭露了外圈凸塊75的延伸方向是自外圈轉盤73到該中間轉盤72，且外圈凸塊75的傾斜是偏向前述的驅轉方向。為了便於說明起見，以及參見圖2上顯示的外圈凸塊75的傾斜方向，此處所述的驅轉方向是逆時針方向，亦即，以圖2的單雙向機構7偏上方區域的結構而言，外圈凸塊75是略為朝向右方傾斜。

本發明中所使用的單雙向機構7的原理是，內圈轉盤71係與電動機轉子21相固定，因此兩者一同旋轉，當內圈轉盤71受到電動機轉子21驅動旋轉時，透過摩擦力會使得內圈凸塊74微向順時針方向偏轉而呈現類似起立的姿態，從而抵緊中間轉盤72，故而可以將電動機轉子21 的轉動傳遞到中間轉盤72，而由於中間轉盤72上固定有鏈輪8，因此就可以拉動鏈條，進而拉動電動自行車的動力輪使車輛前進。於此同時，中間轉盤72因摩擦力而使外圈凸塊75微順時鐘旋轉而更為傾斜，因此無法抵緊外圈轉盤73，故而外圈轉盤73不會被帶動。此處說明的即是以電力驅動一應用本發明的電動自行車的情形。

請繼續參閱圖2，若以外圈轉盤73驅動時，亦即，當曲柄91因受到踩踏而使中軸9旋轉並帶動外圈轉盤73轉動時，外圈轉盤73以驅動方向、即逆時針方向旋轉，外圈凸塊75則受其摩擦力驅動而微向逆時針方向偏轉而呈現類似起立的姿態，從而抵緊中間轉盤72，故而可以將外圈轉盤73的轉動傳遞到中間轉盤72，而由於中間轉盤72上固定有鏈輪8，因此就可以拉動鏈條，進而拉動電動自行車的動力輪使車輛前進。於此同時，中間轉盤72因摩擦力而使內圈凸塊74微逆時針旋轉而更為傾斜，因此無法抵緊內圈轉盤71，故而內圈轉盤71不會被帶動。此處說明的即是以人力踩踏驅動一應用本發明的電動自行車的情形。

本發明使用的單雙向機構7係透過內圈凸塊74和外圈凸塊75進行驅動力的傳遞，其為漲式傳動，避免了採用習知技術的棘爪和棘齒結構衝擊傳動的缺陷，提高了單雙向軸承7的使用壽命，降低了傳動過程中的雜訊，保證了自行車的正常行駛。同時本驅動器結構緊湊，減速比大，可全部安裝於自行車的中軸，減小了自行車的重量和體積，有效提高自行車的驅動效率。

綜上所述，本創作「電動自行車諧波減速驅動器」就是利用了本創作的諧波發生器所具有的高減速比，將高速驅動電動機的較高轉速，減速成適合使用的低轉速，此高減速比是透過諧波柔輪和諧波剛輪之間所產生的諧波而致，之後，由於諧波剛輪與單雙向軸承的內圈轉盤連接，故而高速電動機的轉動即傳遞到單雙向軸承的內圈轉盤，並再透過內圈凸塊傳遞給中間轉盤，進而輸出轉動力予自行車的車輪，使自行車前進。本創作的諧波發生器的體積小、重量輕、減速比高，可以完全的取代習用的行星齒輪減速器，也可以透過本創作的高速電動機與諧波發生器兩者之組合，取代習用的低速電動機。如此一來，透過本創作的應用，電動自行車的成本可以降低，重量也降低，結構也簡單化了，所以表面上由於費用的降低不但可以促進銷售，消費者可以花更少的錢就可以買到沒有廢氣排放的電動自行車作為代步工具，實質上還增進了促進了消費者的使用動機，進而減少了交通工具廢氣的排放且促進了環境保護。可見本發明不僅對電動自行車產業頗有助益，對於減少廢氣排放的環境保護、以及降低空氣汙染造成人民相關疾病之發生亦具有莫大的貢獻。

實施例：

1.一種電動自行車諧波減速驅動器，包括：一驅動電動機，具有一電動機殼體，內壁固定有一電動機定子，並具有一電動機轉子，可轉動的設於該電動機殼體內並由該電動機定子所圍繞；一諧波減速器，具有一諧波發生器， 與該電動機轉子相固定、一諧波柔輪套設於該諧波發生器外，以及一諧波剛輪，套設於該諧波柔輪之外，其中該諧波柔輪的外齒與該諧波剛輪的內齒相嚙合，且該諧波減速器還具有一減速器殼體與該電動機殼體相固定，並套設於該諧波剛輪之外；以及一單雙向機構，具有一內圈轉盤，與該諧波剛輪固定；一中間轉盤，套設於該內圈轉盤之外；以及一外圈轉盤，套設於該中間轉盤之外，其中該內圈轉盤、該諧波發生器、與該電動機轉子，均自由可轉動的套設於一自行車中軸上，而該中間轉盤用以驅動一電動自行車。

2.如實施例1所述的驅動器，其中該單雙向機構的中間轉盤上固定有一鏈輪，該鏈輪得以透過一鏈條來轉動該電動自行車的動力輪上的一從動齒輪，使動力輪旋轉。

3.如實施例1所述的驅動器，其中該驅動電動機是無刷高速電動機。

4.如實施例1所述的驅動器，其中所述電動機轉子直接固定在所述諧波發生器外圈構成整體。

5.如實施例4所述的驅動器，其中該單雙向機構的內圈轉盤與中間轉盤之間傾斜的設置了複數個內圈凸塊；而該中間轉盤與該外圈轉盤之間傾斜的設置了複數個外圈凸塊，其中，該內圈凸塊的延伸方向是自該內圈轉盤到該中間轉盤，且內圈凸塊的傾斜是偏向一驅轉方向；該外圈凸塊的延伸方向是自該外圈轉盤到該中間轉盤，且外圈凸塊的傾斜是偏向該驅轉方向。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例，雖遭熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧電動機殼體

2‧‧‧驅動電動機

21‧‧‧電動機轉子

22‧‧‧電動機定子

3‧‧‧減速器殼體

4‧‧‧諧波發生器

5‧‧‧諧波柔輪

6‧‧‧諧波剛輪

7‧‧‧單雙向軸承

71‧‧‧內圈轉盤

72‧‧‧中間轉盤

73‧‧‧外圈轉盤

74‧‧‧內圈凸塊

75‧‧‧外圈凸塊

8‧‧‧鏈輪

9‧‧‧中軸

91‧‧‧曲柄

圖1，為本發明的電動自行車諧波減速驅動器的結構示意圖；以及圖2，為本發明的電動自行車諧波減速驅動器中所使用的單雙向軸承的結構示意圖。

1‧‧‧驅動器殼體

2‧‧‧驅動電動機

21‧‧‧電動機轉子

22‧‧‧電動機定子

3‧‧‧減速器殼體

4‧‧‧諧波發生器

5‧‧‧諧波柔輪

6‧‧‧諧波剛輪

7‧‧‧單雙向軸承

71‧‧‧內圈轉盤

72‧‧‧中間轉盤

73‧‧‧外圈轉盤

8‧‧‧鏈輪

9‧‧‧中軸

91‧‧‧曲柄

Claims (5)

1. 一種電動自行車諧波減速驅動器，包括：一驅動電動機，具有一電動機殼體，內壁固定有一電動機定子，並具有一電動機轉子，可轉動的設於該電動機殼體內並由該電動機定子所圍繞；一諧波減速器，具有一諧波發生器，與該電動機轉子相固定、一諧波柔輪套設於該諧波發生器外，以及一諧波剛輪，套設於該諧波柔輪之外，其中該諧波柔輪的外齒與該諧波剛輪的內齒相嚙合，且該諧波減速器還具有一減速器殼體與該電動機殼體相固定，並套設於該諧波剛輪之外；以及一單雙向機構，具有一內圈轉盤，與該諧波剛輪固定；一中間轉盤，套設於該內圈轉盤之外；以及一外圈轉盤，套設於該中間轉盤之外，其中該內圈轉盤、該諧波發生器、與該電動機轉子，均自由可轉動的套設於一自行車中軸上，而該中間轉盤用以驅動一電動自行車。
2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動器，其中該單雙向機構的中間轉盤上固定有一鏈輪，該鏈輪得以透過一鏈條來轉動該電動自行車的動力輪上的一從動齒輪，使動力輪旋轉。
3. 如申請專利範圍第1項所述的驅動器，其中該驅動電動機是無刷高速電動機。
4. 如申請專利範圍第1項所述的驅動器，其中所述電動機 轉子直接固定在所述諧波發生器外圈構成整體。
5. 如申請專利範圍第1項所述的驅動器，其中該單雙向機構的內圈轉盤與中間轉盤之間傾斜的設置了複數個內圈凸塊；而該中間轉盤與該外圈轉盤之間傾斜的設置了複數個外圈凸塊，其中，該內圈凸塊的延伸方向是自該內圈轉盤到該中間轉盤，且內圈凸塊的傾斜是偏向一驅轉方向；該外圈凸塊的延伸方向是自該外圈轉盤到該中間轉盤，且外圈凸塊的傾斜是偏向該驅轉方向。