TW201534525A - 高扭力動力模組 - Google Patents

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Abstract

一種高扭力動力模組包含一動力單元與一減速單元。該動力單元輸出具有一第一轉速以及一第一扭力的一第一馬力。該減速單元將該第一轉速降低至一第二轉速,以及將該第一扭力提升至一第二扭力。該減速單元輸出一第二馬力。本發明藉由該減速單元讓一高轉速與一低扭力的動力源輸出成一低轉速與一高扭力的一動力源,而該高扭力動力模組具有低轉速、高扭力、小體積與低成本等的優點。

Description

高扭力動力模組
本發明係關於動力傳動的技術領域,特別是一種應用在需要高扭力、低轉速、低成本、壽命長與精密度要求低的高扭力動力模組。
傳統中,一電動機、一內燃機或一馬達等高速運轉的動力裝置,為能夠製做成一低轉速與一高扭力的傳動設備,通常地藉由一減速器讓該動力裝置能夠由一高轉速與一低扭力的動力源轉換成一低轉速與高扭力的動力源。舉例而言,傳統的該減速器包含一齒輪減速器(Gear reducer)、一蝸輪減速器(Worm wheel reducer)、一行星減速器(Planetary gears)與一諧波減速器(Harmonic drive)等。
然而,在體積的考量之下,若製做體積小的該減速器,則僅能獲得較低的減速比,代表的有該齒輪減速器、該蝸輪減速器與該行星減速器。若要獲得高減速比的減速器,則該等減速器必須會導致體積變大、結構複雜與零件變多等缺點。
為能夠解決上述的問題,遂發展出體積小、重量輕、精密度高與零件少的該諧波減速器;但,該諧波減速器另外產生成本高與壽命短的缺點。
有鑑於此,本發明提出一種具有高扭力、低成本與壽命長等的高扭力動力模組,以解決習知技術的缺失。
本發明之第一目的提供一種高扭力動力模組,藉由一高減速比的一減速單元,能將一高轉速與一低扭力的一電機轉換成一低轉速與一高扭力一動力源,以達到低轉速、高扭力、體積小、壽命長、重量輕與成本低等目的。
本發明之第二目的根據上述的高扭力動力模組,可應用於精密度要求不高的單一動力源或複數動力源的傳動機構,例如一電動車、一電動自行車或一電動鐵捲門等的傳動機構。
本發明之第三目的根據上述高扭力動力模組,藉由調整該減速單元中的一圓形外齒齒輪的輪齒數量與一環狀內齒齒輪的輪齒數量,而達到高減速比的目的。
為達到上述的目的與其它目的,本發明提供一種高扭力動力模組包含一動力單元與一減速單元。該動力單元具有一第一轉速以及一第一扭力。基於該第一轉速與該第一扭力的乘積,該動力單元輸出一第一馬力。該減速單元耦接該動力單元。該減速單元將該第一轉速降低至一第二轉速,以及將該第一扭力提升至一第二扭力。基於該第二轉速與該第二扭力的乘積,該減速單元輸出一第二馬力。
與習知技術相較,本發明提供一種高扭力動力模組,利用一高轉速與一低扭力的電機配合一高減速比的一減速單元,讓該電機轉換成一低轉速與一高扭力的一動力源輸出,而該高扭力動力模組特別地適合精密度要求不是特別高,但卻在體積、重量、壽命與成本上有較高要求的驅動機構中。
10‧‧‧電動自行車動力模組
12‧‧‧動力單元
14‧‧‧減速單元
142‧‧‧偏心軸
144‧‧‧軸承
146‧‧‧圓形外齒齒輪
1462‧‧‧第一輪齒
1464‧‧‧限位柱
148‧‧‧環狀內齒齒輪
1482‧‧‧第二輪齒
1410‧‧‧限位盤
14102‧‧‧圓孔
HP1‧‧‧第一馬力
HP2‧‧‧第二馬力
第1圖係本發明實施例本發明實施例之高扭力動力模組的爆炸示意圖。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效,茲藉由下述具體之實施例,並配合所附之圖式,對本發明做一詳細說明,說明如後:請參考第1圖,係本發明實施例之高扭力動力模組的爆炸示意圖。在第1圖中,該高扭力動力模組10包含一動力單元12與一減速單元14。
該動力單元12具有一第一轉速(高轉速)以及一第一扭力(低扭力)的一動力源輸出,例如該動力單元12為一電機。該動力單元12輸出一第一馬力HP1(horsepower)。該馬力為該第一轉速與該第一扭力的乘積。
該減速單元14耦接該動力單元12,以接收來自於該動力單元12所輸出的該第一馬力HP1。該減速單元14的功能係將該第一轉速降低至一第二轉速,以及讓該第一扭力提升至一第二扭力。因而,該減速單元14輸出一第二馬力HP2
詳細而言,該減速單元14包含一偏心軸142、一軸承144、一圓形外齒齒輪146、一環狀內齒齒輪148與一限位盤1410。該偏心軸142與該軸承144組裝後,一同貫穿該圓形內齒輪146。該圓形外齒輪146結合該限位盤1410。該圓形外齒齒輪146局部地齧齧合該環狀內齒齒輪148。
該偏心軸142的中心孔軸與該減速單元14的中心同軸,其中該偏心軸142的管壁厚度不均。
該圓形外齒齒輪146在外緣具有複數第一輪齒1462,該等第一輪齒1462的數量為一第一齒數T1。該圓形外齒齒輪146局部地齧合該環狀內齒齒輪148。該圓形外齒齒輪146設置有複數限位柱1464,供與該限位盤1410結合。
該環狀內齒齒輪148在內緣具有複數第二輪齒1482。該等第二輪齒1482的數量為一第二齒數T2。
該限位盤1410包含有複數圓孔14102。該等圓孔14102的直徑大於該等限位柱1464的直徑。
該減速單元14的動作原理:當該偏心軸142轉動時,該偏心軸142經由該軸承144推動該圓形外齒齒輪146。由於該偏心軸142的管壁厚度不均勻,因此該圓形外齒齒輪146作動時,該圓形外齒齒輪146的軸心並非固定的。再者,該圓形外齒齒輪146本身不會隨著該偏心軸142旋轉(即該圓形外齒齒輪146不以自己的軸心作旋轉動作)。該圓形外齒齒輪146僅是藉由該等限位柱1464而被限制在該等圓孔14102作微小的移動。在移動的過程中,該圓形外齒齒輪146部份的該等第一輪齒1462會不斷地齧合該環狀內齒齒輪148部份的該等第二輪齒1482。由於該等第一輪齒1462與該等第二輪齒1482之間齒數數目不相同,因此造成該環狀內齒齒輪148緩慢地旋轉。
該減速單元14之一減速比RR(reduction ratio)的定義為該第二齒數T2與一齒數差D的比值。該齒數差D為該第一齒數T1與該第二齒數T2之間的齒差。因此,該減速比RR的數學運算式如下所示:RR=T2/D
值得注意的是,本發明的該減速單元14之該減速比RR遠大於傳統一行星減速器的減速比。
舉例而言,一動力單元12輸出轉速3000每分鐘轉速(Revolution Per Minute,rpm)以及扭力1牛頓米(Newton-meter)的一電機動力源,以及該減速單元14的該減速比RR為30。當該動力單元12連接該減速單元14之後,該減速單元14輸出一轉速100rpm以及扭力30牛頓米的一動力源。相較於該動力單元12原有的 該電機動力源,該動力單元12的轉速由3000rpm(高轉速)降至100rpm(低轉速),以及該扭力由1Nm(低扭力)提升至30Nm(高扭力)。
於一應用中,該高扭力動力模組10可應用在一電動車。該電動車具有一傳動齒輪組。該傳動齒輪組連接該高扭力動力模組10。當該電動車被啟動時,該高扭力動力模組10中的該動力單元12(即一電動馬達)也隨之輸出具有一高轉速與一低扭力的一電機動力源。該電機動力源經由該減速單元14之後,該電機動力源降低了轉速以及提升扭力。此外,該電動車採用本發明的該高扭力動力模組將具有許多的優勢。舉例而言(1)因為該高扭力動力模組10體積小,故可以設計輕量化的車體;(2)因為該減速單元14的使用壽命長,讓該高扭力動力模組10的操作壽命不受該減速單元14的影響;以及(3)因為採用高轉速與低扭力的該電動馬達,因此相較於傳統的一低轉速與一高扭力的一電動馬達,本發明明顯具有成本低的優勢。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露,然熟習本項技術者應理解的是,該實施例僅用於描繪本發明,而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是,舉凡與該實施例等效之變化與置換,均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此,本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧電動自行車動力模組
12‧‧‧動力單元
14‧‧‧減速單元
142‧‧‧偏心軸
144‧‧‧軸承
146‧‧‧圓形外齒齒輪
1462‧‧‧第一輪齒
1464‧‧‧限位柱
148‧‧‧環狀內齒齒輪
1482‧‧‧第二輪齒
1410‧‧‧限位盤
14102‧‧‧圓孔
HP1‧‧‧第一馬力
HP2‧‧‧第二馬力

Claims (3)

  1. 一種高扭力動力模組,係包含:一動力單元,係具有一第一轉速以及一第一扭力,基於該第一轉速與該第一扭力的乘積,該動力單元輸出一第一馬力;以及一減速單元,係耦接該動力單元,該減速單元將該第一轉速降低至一第二轉速,讓該第一扭力提升至一第二扭力,基於該第二轉速與該第二扭力的乘積,該減速單元輸出一第二馬力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高扭力動力模組,其中該減速單元包含一偏心軸、一軸承、一圓形外齒齒輪、一環狀內齒齒輪與一限位盤,該偏心軸與該軸承組裝之後,一同貫穿該圓形外齒齒輪,該圓形外齒齒輪結合該限位盤,以及該圓形外齒齒輪局部地齧合該環狀內齒齒輪。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之高扭力動力模組,其中該圓形外齒齒輪具有一第一齒數,以及該環狀內齒齒輪具有一第二齒數,該第一齒數與該第二齒數之間具有一齒數差,該第二齒數與該齒數差的比值為一減速比。
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