TW201520128A - 電動自行車之驅動單元 - Google Patents

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TW201520128A TW102146884A TW102146884A TW201520128A TW 201520128 A TW201520128 A TW 201520128A TW 102146884 A TW102146884 A TW 102146884A TW 102146884 A TW102146884 A TW 102146884A TW 201520128 A TW201520128 A TW 201520128A
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motor
gear assembly
planetary gear
electric bicycle
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Il-Ryong Kim
Seong-Jong Cho
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Mando Corp
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Abstract

本發明揭露一種電動自行車之驅動單元。本發明一實施例的電動自行車之驅動單元，其包括：馬達，其產生用於使電動自行車的車輪驅動的旋轉力；以及減速齒輪單元，其具有使由馬達產生的旋轉力減速的複數個齒輪，馬達具有：轉子，其在中央形成有容納空間；以及定子，其設置成與轉子隔開一定間隔而包圍轉子，減速齒輪單元包括：第一行星齒輪總成，其配置在馬達的內側容納空間內，並與轉子連接；以及第二行星齒輪總成，其配置在馬達的外側，並與第一行星齒輪總成連接。

Description

電動自行車之驅動單元 【0001】
本發明關於一種電動自行車，更詳細地關於一種改善了藉由馬達傳遞至車輪的結構的電動自行車之驅動單元。
 【0002】
通常，自行車為近距離移動工具之一，近年來以健康等為目的被廣泛用於運動或愛好。
【0003】
最近，開發了一種為了便於遠距離移動或者減少用戶的體力消耗而設置馬達以利用馬達的驅動力行駛的電動自行車。
【0004】
為了提供驅動力而安裝於電動自行車的馬達藉由安裝於電動自行車的前輪或後輪（以下，統稱為「車輪」）來旋轉車輪，從而使電動自行車行駛。
【0005】
為了將這種馬達的旋轉力傳遞至車輪，不斷地對如下技術進行研究和開發，以藉由包括作為驅動源的馬達以及使馬達的旋轉力減速的減速機等的驅動單元，能夠更加穩定且容易地傳遞動力。
 
 【0006】
（一）本發明要解決的技術問題
【0007】
本發明實施例的電動自行車之驅動單元，其目的在於改善用於使車輪驅動的動力傳遞結構。
【0008】
（二）技術方案
【0009】
根據本發明的一形態，可提供一種電動自行車之驅動單元，其包括：馬達，其產生用於驅動電動自行車的車輪的旋轉力；以及減速齒輪單元，其具有使由馬達產生的旋轉力減速的複數個齒輪，馬達具有：轉子，其在中央形成有容納空間；以及定子，其設置成與轉子隔開一定間隔而包圍轉子，減速齒輪單元包括：第一行星齒輪總成，其配置在馬達的內側容納空間內，並與轉子連接；以及第二行星齒輪總成，其配置在馬達的外側，並與第一行星齒輪總成連接。
【0010】
電動自行車驅動單元可如下構成：第一行星齒輪總成以及第二行星齒輪總成分別包括：恆星齒輪，其被輸入旋轉力；複數個行星齒輪，複數個行星齒輪配置在恆星齒輪的周邊並與恆星齒輪嚙合；輪架，其與複數個行星齒輪的各中心軸連接；以及齒圈，其包圍複數個行星齒輪，以與複數個行星齒輪嚙合，第一行星齒輪總成以及第二行星齒輪總成從馬達側依次連接配置，從第二行星齒輪總成減速的最終旋轉力經由輪架而輸出。
【0011】
電動自行車驅動單元可如下構成：電動自行車的驅動單元更具備馬達殼體，馬達殼體設置於電動自行車的車輪並容納馬達和減速齒輪單元，第二行星齒輪總成的輪架固定結合於馬達殼體。
【0012】
電動自行車驅動單元可如下構成：馬達配置在藉由相互組裝的前殼體與後殼體的組裝而形成的內部空間內，第一行星齒輪總成的齒圈和第二行星齒輪總成的齒圈固定結合於後殼體。
【0013】
電動自行車驅動單元可如下構成：後殼體具備分隔壁，馬達設置於分隔壁的內周面，第一行星齒輪總成和第二行星齒輪總成設置於分隔壁的外周面。
【0014】
電動自行車驅動單元可如下構成：分隔壁具備直徑互不相同的第一容納空間和第二容納空間，以便分隔壁的截面呈帽子形狀，直徑小的第一容納空間嵌入在馬達的轉子內側，並固定設置有第一行星齒輪總成的齒圈，直徑大的第二容納空間在馬達的外側固定設置有第二行星齒輪總成的齒圈。
【0015】
（三）有益效果
【0016】
本發明實施例的電動自行車之驅動單元藉由改善馬達和減速齒輪單元的結構，能夠提供一種穩定且緊湊的結構。
【0017】
並且，本發明實施例的電動自行車之驅動單元使馬達的旋轉力被減速的輸出直接傳遞到馬達殼體，從而使馬達殼體旋轉，由於馬達殼體被設置於車輪而簡化用於驅動車輪的結構，從而能夠提高驅動單元的組裝性。
【0018】
並且，本發明實施例的電動自行車之驅動單元中，由於第一行星齒輪總成的第一齒圈和第二行星齒輪總成的第二齒圈固定組裝於後殼體，因此使齒輪之間容易嚙合，從而能夠顯著地降低噪音和振動。
 【0047】
10‧‧‧前輪
20‧‧‧把手部
21‧‧‧把立
22‧‧‧前輪固定架
23‧‧‧把手固定架
24‧‧‧把橫
25‧‧‧把套
26‧‧‧刹把
27‧‧‧顯示裝置
28‧‧‧變速控制器
30‧‧‧踏板
40‧‧‧鞍座
42‧‧‧座管
50‧‧‧後輪
60‧‧‧蓄電池
70‧‧‧電控單元
100‧‧‧前車架
110‧‧‧把管
200‧‧‧中心車架
210‧‧‧踏板結合部
220‧‧‧座墊架
300‧‧‧後車架
400‧‧‧鉸鏈結合部
500‧‧‧馬達
501‧‧‧轉子
502‧‧‧磁鐵
503‧‧‧容納空間
504‧‧‧旋轉軸
505‧‧‧軸承
506‧‧‧定子
507‧‧‧螺栓
508‧‧‧前殼體
509‧‧‧後殼體
509a‧‧‧分隔壁
509b‧‧‧第一容納空間
509c‧‧‧第二容納空間
510‧‧‧第一行星齒輪總成
511‧‧‧第一恆星齒輪
512‧‧‧第一行星齒輪
512a‧‧‧第一中心軸
513‧‧‧第一輪架
513a‧‧‧第一凸緣部
513b‧‧‧第一軸部
514‧‧‧第一齒圈
515‧‧‧軸承
520‧‧‧第二行星齒輪總成
521‧‧‧第二恆星齒輪
522‧‧‧第二行星齒輪
522a‧‧‧第二中心軸
522b‧‧‧軸承
523‧‧‧第二輪架
523a‧‧‧第二凸緣部
523b‧‧‧第二軸部
524‧‧‧第二齒圈
525‧‧‧軸承
530‧‧‧馬達殼體
535‧‧‧馬達罩
538‧‧‧軸承
540‧‧‧單向離合器
550‧‧‧固定單元
552‧‧‧軸
554‧‧‧安裝配件
【0019】
第1圖是表示本發明一實施例的電動自行車之立體圖。
第2圖是本發明一實施例的電動自行車之俯視圖。
第3圖是本發明一實施例的電動自行車之側視圖。
第4圖是表示本發明一實施例的電動自行車之驅動單元之一方向分解立體圖。
第5圖是表示本發明一實施例的電動自行車之驅動單元之另一方向分解立體圖。
第6圖是第5圖之組裝剖視圖。
 【0020】
以下，將參照圖式詳述本發明較佳的實施例。在此之前，本發明之說明書以及申請專利範圍中使用的用語或字詞不能僅限於通常的意思或辭典意思而進行解釋，應該本著發明人能夠為了用最佳的方法說明自己的發明而恰當地對用語的概念進行定義的原則，用符合本發明的技術思想的意思和概念進行解釋。因此，在本發明之說明書中記載的實施例和在圖式中圖示的結構僅為本發明的最佳的一實施例，並非全部代表本發明的技術思想，因此從本申請的角度考慮，必須理解可能會有能夠代替它們的多種多樣的同等物和變形例。
【0021】
本發明的特徵在於電動自行車之驅動單元。因此，在說明本發明的特徵之前，先對電動自行車進行簡略說明。
【0022】
第1圖是表示本發明一實施例的電動自行車之立體圖，第2圖是第1圖的俯視圖，第3圖是第1圖的側視圖。
【0023】
參照第1圖至第3圖，本發明一實施例的電動自行車包括用於設置前輪10以及把手部20的前車架100，用於設置踏板30以及鞍座40的中心車架200，以及用於設置後輪50的後車架300。這些各車架100、200、300被結合成能夠以中心車架200的鉸鏈結合部400為中心相互轉動。
【0024】
前車架100具有內部空間，且被設置成杆狀。在前車架100的一端設置有把管110，在另一端能夠旋轉地結合有中心車架200。把管110被設置成中空狀，能夠旋轉地結合有把立21。把立21朝向把管110的下側具備前輪固定架22，而朝向上側具備把手固定架23。前輪固定架22將把立21的一部分從中心朝向側面彎曲而形成，以便前輪10與後輪50能夠位於同一線（參照第2A圖）上。把手固定架23支承杆狀的把橫24的中心，在把橫24的兩末端分別設置有把套25以及用於對前輪10和後輪50進行制動的刹把26。在把橫24的一側能夠拆卸地設置有顯示電動自行車的變速、蓄電池等的訊息的顯示裝置27，在另一側設置有用於變速的變速控制器28。
【0025】
中心車架200具有內部空間，且被設置成杆狀。在中心車架200的一端設置有踏板30，而在另一端，前車架100與後車架300以能夠旋轉的方式結合於其兩側面。一對踏板30設置成以設置於中心車架200的踏板結合部210為中心旋轉。在踏板結合部210的內部設置有發電機（未繪示於圖式），使踏板30的旋轉力轉換為電能，而電能對與發電機電連接的蓄電池60進行充電。在中心車架200的內部空間，為了進行發電機與其他應用部件之間的電連接以及控制而設置有電控單元70。
【0026】
並且，中心車架200可包括座墊架220，以能夠設置鞍座40。座墊架220在後側具備有能夠設置鞍座40的座管42。在座管42結合有能夠調節鞍座40的高度的座杆（未繪示於圖式）。
【0027】
後車架300具有內部空間，且被設置成杆狀，在後車架300的一端能夠旋轉地設置有後輪50，在另一端能夠旋轉地設置有中心車架200。
【0028】
在後車架300的內部空間設置有蓄電池60和蓄電池管理系統（Battery Management System）（未繪示於圖式）等。這些蓄電池60和蓄電池管理系統與設置於中心車架200的電控單元70電連接。在後輪50設置有安裝於後車架300的馬達（參照第4圖的「500」），該馬達500被容納在設置於後輪50的馬達殼體530中，當電控單元70進行控制時，從蓄電池60接受動力而使後輪50旋轉。
【0029】
如前，這些各車架100、200、300具有前車架100和後車架300藉由鉸鏈結合部400以中心車架200為中心轉動的折疊式結構。
【0030】
以下，對本實施例的電動自行車之驅動單元進行詳細說明。驅動單元設置於後輪50而產生使車輪驅動的作用。此時，驅動單元雖然可以設置於前輪來使用，但是如圖所示，為了便於理解，將以驅動單元設置於後輪50的情況進行說明。
【0031】
第4圖以及第5圖為分別從兩個方向表示本發明一實施例的電動自行車之驅動單元之分解立體圖，第6圖為其組裝剖視圖。
【0032】
參照圖式，驅動單元具備：馬達500，其產生用於驅動車輪50的旋轉力，且具有轉子501和定子506；減速齒輪單元，其使馬達500的旋轉力減速；以及馬達殼體530，其容納減速齒輪單元和馬達500。馬達殼體530設置於車輪50，根據由馬達500產生的驅動力與車輪50一同旋轉。
【0033】
馬達500具有藉由螺栓507相互組裝的前殼體508和後殼體509，轉子501和定子506設置在藉由前殼體508與後殼體509的組裝而在內部形成的空間內。
【0034】
轉子501呈圓環狀，且沿著其外周面以規定間隔設置有磁鐵502。並且，在轉子501的中心形成有規定的容納空間503，在該容納空間503內配置有後述的減速齒輪單元的第一行星齒輪總成510。並且，在轉子501的兩側面中的其中一面設置有與轉子501一同旋轉的旋轉軸504。旋轉軸504發揮傳遞由轉子501產生的旋轉力的輸入軸的作用。根據圖式，在轉子501的與前殼體508對置的一面設置有旋轉軸504，在該旋轉軸504設置有能夠旋轉地支承於前殼體508的軸承505。由此，旋轉軸504輕鬆地與轉子501一同旋轉。
【0035】
定子506形成為與轉子501隔開一定間隔而包圍轉子501。在這種定子506上捲繞有線圈，且設置於後殼體509的內周面。若對線圈接通電源，則在磁鐵502與線圈之間作用有斥力以及引力而使轉子501旋轉。
【0036】
另一方面，在前殼體508的前面設置有用於將馬達500固定於後車架（參照第1圖的「300」）的固定單元550。該固定單元550貫通馬達罩535而設置於後車架300，馬達罩535被結合成對容納馬達500的馬達殼體530的被開放的一側進行封閉。具體而言，固定單元550具備設置於前殼體508的軸552以及設置於軸552而螺栓緊固於後車架300的安裝配件554。若前殼體508藉由這種固定單元550而固定於後車架300，則與前殼體508結合的後殼體509以及設置於後殼體509的內周面的定子506以被限制旋轉的狀態固定。由此，當對線圈接通電源時，只有轉子501進行旋轉。
【0037】
後殼體509在內部包括分隔壁509a。在分隔壁509a的內周面如上設置有定子506，在外周面設置有後述的減速齒輪單元。並且，分隔壁509a具備有直徑互不相同的第一容納空間509b和第二容納空間509c，以便分隔壁509a的截面呈帽子形狀，直徑小的第一容納空間509b嵌入於轉子501的內側，如上用於配置減速齒輪單元的第一行星齒輪總成510，直徑大的第二容納空間509c用於從馬達500的外側配置減速齒輪單元的第二行星齒輪總成520。
【0038】
減速齒輪單元具有由複數個齒輪構成的行星齒輪組裝結構。如圖所示，這種減速齒輪單元由第一行星齒輪總成510以及第二行星齒輪總成520構成，以構成二級減速結構。在本實施例中，雖然圖式為減速齒輪單元具有二級減速結構，但不限於此，也可根據所需的減速比而構成為具有一級減速結構或者三級以上的減速結構。
【0039】
第一行星齒輪總成510發揮使轉子501的旋轉力減速的作用。如前，第一行星齒輪總成510配置在轉子501的容納空間503中。更具體地說，第一行星齒輪總成510具備：設置於旋轉軸504的第一恆星齒輪511；配置於第一恆星齒輪511的周邊，與第一恆星齒輪511嚙合的複數個第一行星齒輪512；與分別設置於複數個第一行星齒輪512的中心的第一中心軸512a連接而輸出旋轉力的第一輪架513；以及以與複數個第一行星齒輪512外接的狀態固定於後殼體509的第一容納空間509b的第一齒圈514。
【0040】
在這種第一行星齒輪總成510中，藉由轉子501的旋轉力而使與旋轉軸504結合的第一恆星齒輪511一同旋轉，並向複數個第一行星齒輪512傳遞旋轉力。複數個第一行星齒輪512藉由固定於其外周面的第一齒圈514而進行公轉。由此，與各第一行星齒輪512的第一中心軸512a連接的第一輪架513藉由第一行星齒輪512的公轉運動而一同旋轉，並輸出被減速的旋轉力。
【0041】
第一輪架513具備與第一中心軸512a結合的第一凸緣部513a以及形成於第一凸緣部513a的中心的第一軸部513b。此時，第一軸部513b與旋轉軸504配置在同一線上，朝第二容納空間509c突出。並且，第一軸部513b的末端藉由軸承515能夠相對旋轉地被支承於後述的第二輪架523。
【0042】
第二行星齒輪總成520具備：設置於第一軸部513b的第二恆星齒輪521；配置於第二恆星齒輪521的周邊，與第二恆星齒輪521嚙合的複數個第二行星齒輪522；在複數個第二行星齒輪522的中心設置軸承522b，與分別設置的第二中心軸522a連接的第二輪架523；以及與複數個第二行星齒輪522外接的第二齒圈524。
【0043】
這種第二行星齒輪總成520藉由與第一軸部513b一同旋轉的第二恆星齒輪521而向複數個第二行星齒輪522傳遞旋轉力。複數個第二行星齒輪522藉由固定設置於後殼體509的外周面的第二齒圈524而進行公轉以及自轉，由此與各第二行星齒輪522的第二中心軸522a連接且包括第二凸緣部523a和形成於第二凸緣部523a中心的第二軸部523b的第二輪架523藉由第二行星齒輪522的公轉運動而一同旋轉，並輸出被減速的旋轉力。由於第二輪架523固定於馬達殼體530，因此馬達殼體530與第二輪架523一同旋轉，由此與馬達殼體530結合的車輪（後輪50）進行旋轉而完成電動自行車的行駛。
【0044】
另一方面，在後殼體509與馬達殼體530之間設置有軸承525，以免第二齒圈524受到與第二輪架523一同旋轉的馬達殼體530的旋轉力的影響。並且，馬達殼體530藉由在與前殼體508之間設置的軸承538而能夠相對旋轉地支承。
【0045】
如以上設置的電動自行車的驅動單元藉由在轉子501的內部配置第一行星齒輪總成510，能夠使馬達500的大小比以往更加緊湊化。並且，由於第一齒圈514與第二齒圈524均固定設置於後殼體509的分隔壁509a，從而能夠使第一軸部513b與第二軸部523b穩定地配置在同一線上，因此提高了減速齒輪的嚙合，從而能夠減少噪音以及振動。
【0046】
另外，本發明的驅動單元更具備允許單向旋轉的單向離合器540。單向離合器540被設置在第一軸部513b與第二恆星齒輪521之間。這種單向離合器540為只能向某一方向旋轉的鎖緊要素，當第一軸部513b的旋轉方向為單向離合器540所允許的旋轉方向時，第一軸部513b的旋轉被傳遞至第二恆星齒輪521而使第二恆星齒輪521旋轉。這種單向離合器540藉由在電動自行車驅動時所發生的旋轉力而使車輪50旋轉，從而使電動自行車行駛，但是當車輪50的旋轉力大於馬達500的旋轉力時，即在下坡路車輪50產生比由馬達500傳遞的旋轉力大的旋轉力時，藉由單向離合器540發揮防止車輪50的旋轉力逆向傳遞至馬達500的作用。關於這種單向離合器540，以單向離合器540被設置於輸出被第一行星齒輪總成510減速的旋轉力的第一輪架513的情況進行了圖示並說明，但不限於此，也可設置於作為對馬達500的旋轉力進行傳遞的輸入軸的旋轉軸504來使用。
無
無
501‧‧‧轉子
502‧‧‧磁鐵
503‧‧‧容納空間
504‧‧‧旋轉軸
505‧‧‧軸承
506‧‧‧定子
507‧‧‧螺栓
508‧‧‧前殼體
509‧‧‧後殼體
509a‧‧‧分隔壁
509b‧‧‧第一容納空間
509c‧‧‧第二容納空間
510‧‧‧第一行星齒輪總成
511‧‧‧第一恆星齒輪
512‧‧‧第一行星齒輪
512a‧‧‧第一中心軸
513‧‧‧第一輪架
513a‧‧‧第一凸緣部
513b‧‧‧第一軸部
514‧‧‧第一齒圈
515‧‧‧軸承
520‧‧‧第二行星齒輪總成
521‧‧‧第二恆星齒輪
522‧‧‧第二行星齒輪
522a‧‧‧第二中心軸
522b‧‧‧軸承
523‧‧‧第二輪架
523a‧‧‧第二凸緣部
523b‧‧‧第二軸部
524‧‧‧第二齒圈
525‧‧‧軸承
530‧‧‧馬達殼體
535‧‧‧馬達罩
538‧‧‧軸承
540‧‧‧單向離合器
550‧‧‧固定單元
552‧‧‧軸
554‧‧‧安裝配件

Claims (6)

  1. 【第1項】
    一種電動自行車之驅動單元，其包括：
    馬達，其產生用於驅動該電動自行車的車輪的旋轉力；以及
    減速齒輪單元，其具有使由該馬達產生的旋轉力減速的複數個齒輪，
    該馬達具有：轉子，其在中央形成有容納空間；以及
    定子，其設置成與轉子隔開一定間隔而包圍轉子，
    該減速齒輪單元包括：第一行星齒輪總成，其配置在馬達的內側容納空間內，並與轉子連接；以及
    第二行星齒輪總成，其配置在該馬達的外側，並與該第一行星齒輪總成連接。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之電動自行車之驅動單元，其中該第一行星齒輪總成以及該第二行星齒輪總成分別包括：
    恆星齒輪，其被輸入旋轉力；
    複數個行星齒輪，該複數個行星齒輪配置在該恆星齒輪的周邊並與該恆星齒輪嚙合；
    輪架，其與該複數個行星齒輪的各中心軸連接；以及
    齒圈，其包圍該複數個行星齒輪，以與該複數個行星齒輪嚙合；
    第一行星齒輪總成以及第二行星齒輪總成從該馬達側依次連接配置，從該第二行星齒輪總成減速的最終旋轉力經由該輪架而輸出。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第2項所述之電動自行車之驅動單元，其中該電動自行車之驅動單元更具備馬達殼體，該馬達殼體設置於該電動自行車的車輪並容納該馬達和減速齒輪單元，該第二行星齒輪總成的輪架固定結合於該馬達殼體。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第2項所述之電動自行車之驅動單元，其中：
    馬達配置在藉由相互組裝的前殼體與後殼體的組裝而形成的內部空間內；
    第一行星齒輪總成的齒圈和第二行星齒輪總成的齒圈固定結合於後殼體。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第4項所述之電動自行車之驅動單元，其中：
    該後殼體具備分隔壁；
    該馬達設置於分隔壁的內周面，該第一行星齒輪總成和該第二行星齒輪總成設置於分隔壁的外周面。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第5項所述之電動自行車之驅動單元，其中：
    分隔壁具備直徑互不相同的第一容納空間和第二容納空間，以便該分隔壁的截面呈帽子形狀；
    直徑小的第一容納空間嵌入在馬達之轉子的內側，以固定設置有第一行星齒輪總成的齒圈，直徑大的第二容納空間在馬達的外側固定設置有第二行星齒輪總成的齒圈。
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