TW202300394A - 驅動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種驅動裝置，包括一齒輪、一軸承以及一馬達轉子。齒輪包括安裝孔。軸承配置於齒輪的安裝孔且包括一轉向孔、一滑槽及一驅動組件，滑槽連通轉向孔，驅動組件可移動地設置於滑槽。馬達轉子可轉動地穿設於軸承的轉向孔，驅動組件基於馬達轉子的轉動而移動至固鎖軸承，以使馬達轉子的一扭力透過軸承傳遞至齒輪。

Description

驅動裝置
本揭露是有關於一種驅動裝置，且特別是有關於一種適用於腳踏車的驅動裝置。
現有的腳踏車在行進過程中，騎乘者只能按壓手把以啟動煞車系統並夾持摩擦前輪與後輪的鋼圈，以達到降速或停止轉動的目的。然而，現有安裝於腳踏車的煞車系統，容易在下坡急速煞車時因過度摩擦，使得煞車系統發熱失效，或是在長時間使用下使得煞車系統磨損嚴重而削弱其煞車功效。
本揭露提供一種驅動裝置，適用於腳踏車且能雙向轉動，以提供腳踏車輔助加減速的功效。
本揭露的驅動裝置，適用於腳踏車，驅動裝置包括一齒輪、一軸承以及一馬達轉子。齒輪包括安裝孔。軸承配置於齒輪的安裝孔且包括一轉向孔、一滑槽及一驅動組件，滑槽連通轉向孔，驅動組件可移動地設置於滑槽。馬達轉子可轉動地穿設於軸承的轉向孔，驅動組件基於馬達轉子的轉動而移動至固鎖軸承，以使馬達轉子的一扭力透過軸承傳遞至齒輪。
在本揭露的一實施例中，上述的驅動組件包括一第一彈性件、一第二彈性件以及一鋼珠，滑槽包括相對的一第一端部與一第二端部，第一彈性件與第二彈性件分別配置在滑槽的第一端部與第二端部，鋼珠可滑動地配置於滑槽中且位在第一彈性件與第二彈性件之間，鋼珠接觸馬達轉子。
在本揭露的一實施例中，當馬達轉子朝一第一方向旋轉時，馬達轉子帶動鋼珠壓迫第一彈性件並卡固滑槽的第一端部以固鎖於軸承，且馬達轉子的扭力透過軸承傳遞至齒輪，以帶動齒輪朝第一方向轉動。
在本揭露的一實施例中，當馬達轉子朝一第二方向旋轉時，馬達轉子帶動鋼珠壓迫第二彈性件並卡固滑槽的第二端部以固鎖於軸承，且馬達轉子的扭力透過軸承傳遞至齒輪，以帶動齒輪朝第二方向轉動。
在本揭露的一實施例中，當馬達轉子靜止不動時，鋼珠受限第一彈性件與第二彈性件而位在滑槽的一中央部。
在本揭露的一實施例中，上述的滑槽相對於馬達轉子的一寬度，自一中央部朝向第一端部與第二端部漸縮，中央部的寬度大於鋼珠的外徑，第一端部與第二端部的寬度小於鋼珠的外徑。
在本揭露的一實施例中，還包括一控制器，耦接馬達轉子，用以啟動馬達轉子以切換為正轉模式或反轉模式，或是關閉馬達轉子以切換為空轉模式。
在本揭露的一實施例中，在正轉模式下，馬達轉子持續地朝一第一方向旋轉以輔助加速齒輪。
在本揭露的一實施例中，在反轉模式下，馬達轉子間歇地朝一第二方向旋轉以輔助減速齒輪，且馬達轉子的旋轉頻率為每秒多次。
在本揭露的一實施例中，上述的軸承齊平於齒輪的外側面。
基於上述，本揭露的驅動裝置適用於腳踏車，其中馬達轉子帶動驅動組件固鎖於軸承並帶動齒輪，藉此可將馬達轉子的一扭力透過軸承傳遞至齒輪，以達到減速或增速之功效，當用於減速時，本揭露的驅動裝置可減少現有腳踏車之煞車系統的使用頻率，能延長煞車系統的使用年限。
圖1是依照本揭露的一實施例的驅動裝置的立體示意圖。圖2是圖1的驅動裝置的控制方塊圖。圖3是圖1的驅動裝置切換為空轉模式或靜止狀態的側視平面圖。圖4是圖3的驅動裝置切換為正轉模式的側視平面圖。圖5是圖3的驅動裝置切換為反轉模式的側視平面圖。
請參考圖1及圖2，本實施例的驅動裝置100，適用於腳踏車(未示於圖中)且用以連接腳踏車的傳動結構。驅動裝置100包括一齒輪110、一軸承120以及一馬達轉子130。
腳踏車是指可由人力驅動的載具，又可稱為自行車。通常腳踏車的車輪數量並無限制，可包括例如單輪腳踏車和具有三個以上車輪的載具。由人力驅動的載具包括例如各種類型的自行車，諸如登山自行車、公路自行車、城市自行車、貨運自行車和臥式自行車。
齒輪110包括一安裝孔IH，安裝孔IH貫穿齒輪110的兩對向外側面OS。軸承120配置於齒輪110的安裝孔IH內，其中軸承120是固接於安裝孔IH的內緣面，使得軸承120與齒輪110連接為一體，而適於同步轉向與傳遞扭力。詳細而言，軸承120包括一轉向孔RH、一滑槽SG及一驅動組件，轉向孔RH貫穿軸承120的兩側且滑槽SG連通轉向孔RH，驅動組件可移動地設置於滑槽。
馬達轉子130可轉動地穿設於軸承120的轉向孔RH，驅動組件基於馬達轉子130的轉動而移動至固鎖軸承120，以使馬達轉子130的一扭力透過軸承120傳遞至齒輪110。補充而言，馬達轉子130於轉動過程中適於產生扭力並帶動驅動組件以固鎖軸承120，進而將扭力從軸承120傳遞至齒輪110。
參考圖1及圖3，進一步地說，軸承120的驅動組件包括第一彈性件121、第二彈性件122與一鋼珠123。滑槽SG具有中央部C及相對的第一端部E1與第二端部E2。中央部C位於第一端部E1與第二端部E2之間。第一彈性件121與第二彈性件122分別配置在滑槽SG的第一端部E1與第二端部E2，且第一彈性件121與第二彈性件122朝向滑槽SG的中央部C延伸。鋼珠123可滑動地配置在滑槽SG中且位於第一彈性件121與第二彈性件122之間。
補充而言，在初始狀態下，鋼珠123限位在滑槽SG的中央部C且位在第一彈性件121與第二彈性件122之間。因滑槽SG連通轉向孔RH，而馬達轉子130穿設轉向孔RH，故滑槽SG1的鋼珠123可接觸馬達轉子130。
進一步而言，軸承120齊平於齒輪110的外側面OS，藉此減少驅動裝置100的體積。
參考圖3，滑槽SG之中央部C的寬度自中央部C朝向的第一端部E1與第二端部E2漸縮，此說明滑槽SG相對於馬達轉子130的寬度並非一致。滑槽SG的中央部C的寬度W1大於鋼珠123的外徑，滑槽SG的第一端部E1的寬度W2與第二端部E2的寬度W3小於鋼珠123的外徑。
參考圖3至圖5，本實施例的滑槽SG容許鋼珠123左右來回滑動，當鋼珠123受到馬達轉子130的帶動而往第一端部E1或第二端部E2滑動時，由於滑槽SG的寬度從中央部C到第一端部E1或第二端部E2為逐漸縮減，故當滑槽SG的寬度等於鋼珠123外徑時，鋼珠123將會卡固於滑槽SG內。
請參考圖3至圖5，馬達轉子130穿設軸承120的轉向孔RH且鋼珠123接觸馬達轉子130。馬達轉子130可以依照使用者需求切換為正轉模式R1、反轉模式R2或空轉模式R3。在正轉模式R1下，馬達轉子130朝第一方向D1旋轉並帶動齒輪110朝第一方向D1轉動。在反轉模式R2下，馬達轉子130朝相反於第一方向D1的第二方向D2旋轉並帶動齒輪110朝第二方向D2轉動。在空轉模式R3下，馬達轉子130為靜止不動。
請參考圖3與圖4，詳細來說，當馬達轉子130相對軸承120朝第一方向D1旋轉且速度達到一臨界值時，會帶動鋼珠123往第一方向D1移動並壓迫第一彈性件121，使第一彈性件121蓄積彈力。此外，由於滑槽SG的寬度自中央部C往第一端部E1逐漸縮減，第一端部E1的寬度W2小於鋼珠123的外徑，因此鋼珠123會卡固在滑槽SG靠近第一端部E1的位置，藉此將馬達轉子130固鎖於軸承120。此時，馬達轉子130的扭力能透過軸承120將扭力傳遞至齒輪110，帶動齒輪110往第一方向D1轉動，即切換為正轉模式R1。
請參考圖3與圖5，當馬達轉子130相對軸承120朝第二方向D2旋轉且速度達到一臨界值時，會帶動鋼珠123往第二方向D2移動並壓迫第二彈性件122，使第二彈性件122蓄積彈力。此外，由於滑槽SG的寬度自中央部C往第二端部E2逐漸縮減，第二端部E2的寬度W3小於鋼珠123的外徑，因此鋼珠123會卡固在滑槽SG靠近第二端部E2的位置，藉此將馬達轉子130固鎖於軸承120。此時，馬達轉子130的扭力能透過軸承120將扭力傳遞至齒輪110，帶動齒輪110往第二方向D2轉動，即切換為反轉模式R2。
請參考圖3，具體地說，當馬達轉子130不旋轉時，沒有扭力可帶動鋼珠123移動，因此鋼珠123會受限於第一彈性件121與第二彈性件122而位在滑槽SG的中央部C。由於馬達轉子130沒有輸出扭力，鋼珠123無法固鎖於軸承120，因此齒輪110不會轉動，保持靜止。在另一情況下，齒輪110受到騎乘者所施加的外力帶動，則齒輪110適於相對馬達轉子130轉向，由於馬達轉子130為靜止，故鋼珠123與馬達轉子130之間產生相對移動，不會影響齒輪110的轉向。
如圖2所示，在本揭露的一實施例中，驅動裝置100包括一控制器140。控制器140耦接於馬達轉子130，用以啟動馬達轉子130，並且依照使用者需求切換為正轉模式R1或反轉模式R2。控制器也可以關閉馬達轉子130，以切換為空轉模式R3。在一實施例中，控制器140可為實體開關、觸動手把、按鈕或觸控面板等，以供使用者進行切換。
在本揭露的一實施例中，配合參考圖2及圖4，在此以腳踏車為例，當使用者踩踏板帶動連接腳踏車的齒輪110前進時，齒輪110轉動方向與第一方向D1相同。當使用者啟動控制器140，選擇正轉模式R1，馬達轉子130會持續地朝第一方向D1旋轉，並且透過軸承120傳遞扭力至齒輪110，帶動齒輪110往第一方向D1轉動以加速，故能達成腳踏車輔助加速功效，提升腳踏車的行進速度。
配合參考圖2及圖5，當腳踏車經歷下坡或車速過快時，使用者啟動控制器140，將驅動裝置100切換為反轉模式R2，使馬達轉子130往第二方向D2旋轉，此相反於連接腳踏車的齒輪110所旋轉的第一方向D1，並透過軸承120傳遞扭力至齒輪110，帶動齒輪110往第二方向D2旋轉，使齒輪110產生停滯的功效，達成減速煞車的功效，藉此讓腳踏車減速。
進一步而言，在反轉模式R2下，馬達轉子130可為間歇地朝第二方向D2旋轉，頻率約為每秒3次，使用者也可以依照情境需求增添馬達轉子130反轉的間歇頻率。當馬達轉子130間歇地往第二方向D2旋轉時，會間歇地驅動齒輪110間歇往第二方向D2旋轉，使齒輪110產生間歇停滯的功效。
詳細而言，當使用者啟動控制器140煞車減速時，控制器140會間歇的讓馬達轉子130往第二方向D2轉動，驅動齒輪110也會間歇性的往第二方向D2轉動，進而帶動腳踏車的輪胎鏈條，使輪胎出現間歇性滯動，達到煞車的目的。由於本揭露的驅動裝置具備間歇性連續煞車的功效，且間歇性反向轉動的時間很短，不會發生輪胎鎖死打滑的現象，提高了腳踏車在行進過程中的安全性。
綜上所述，本揭露的驅動裝置適用於腳踏車，其中馬達轉子帶動驅動組件固鎖於軸承並帶動齒輪，藉此可將馬達轉子的一扭力透過軸承傳遞至齒輪，以達到減速或增速之功效，當用於減速時，本揭露的驅動裝置可減少現有腳踏車之煞車系統的使用頻率。
進一步而言，當驅動裝置切換為正轉模式時，馬達轉子固鎖於軸承並帶動齒輪朝第一方向轉動，以輔助增加腳踏車的行進速度。當驅動裝置切換為反轉模式時，馬達轉子固鎖於軸承並帶動齒輪朝第二方向轉動，以輔助降低腳踏車的行進速度。當驅動裝置切換為空轉模式時，馬達轉子與齒輪為相對轉動，則馬達轉子不影響腳踏車的行進速度。
進一步而言，在反轉模式下，馬達轉子固鎖於軸承並帶動齒輪，以達到減速之功效，可避免煞車系統因摩擦發熱導致失效的狀況。
100:驅動裝置 110:齒輪 120:軸承 121:第一彈性件 122:第二彈性件 123:鋼珠 130:馬達轉子 140:控制器 C:中央部 D1:第一方向 D2:第二方向 E1:第一端部 E2:第二端部 R1:正轉模式 R2:反轉模式 R3:空轉模式 RH:轉向孔 IH:安裝孔 OS:外側面 SG:滑槽 W1、W2、W3:寬度
圖1是依照本揭露的一實施例的驅動裝置的立體示意圖。 圖2是圖1的驅動裝置的控制方塊圖。 圖3是圖1的驅動裝置切換為空轉模式或靜止狀態的側視平面圖。 圖4是圖3的驅動裝置切換為正轉模式的側視平面圖。 圖5是圖3的驅動裝置切換為反轉模式的側視平面圖。
100:驅動裝置
110:齒輪
120:軸承
121:第一彈性件
122:第二彈性件
123:鋼珠
130:馬達轉子
C:中間部
E1:第一端部
E2:第二端部
RH:轉向孔
IH:安裝孔
OS:外側面
SG:滑槽

Claims (10)

  1. 一種驅動裝置，適用於腳踏車，該驅動裝置包括： 一齒輪，包括一安裝孔；以及 一軸承，配置於該齒輪的該安裝孔且包括一轉向孔、一滑槽及一驅動組件，該滑槽連通該轉向孔，該驅動組件可移動地設置於該滑槽；以及 一馬達轉子，可轉動地穿設於該軸承的該轉向孔，該驅動組件基於該馬達轉子的轉動而移動至固鎖該軸承，以使該馬達轉子的一扭力透過該軸承傳遞至該齒輪。
  2. 如請求項1所述的驅動裝置，其中該驅動組件包括一第一彈性件、一第二彈性件以及一鋼珠，該滑槽包括相對的一第一端部與一第二端部，該第一彈性件與該第二彈性件分別配置在該第一端部與該第二端部，該鋼珠可滑動地配置於該滑槽中且位在該第一彈性件與該第二彈性件之間，該鋼珠接觸該馬達轉子。
  3. 如請求項2所述的驅動裝置，當該馬達轉子朝一第一方向旋轉時，該馬達轉子帶動該鋼珠壓迫該第一彈性件並卡固該滑槽的該第一端部以固鎖於該軸承，且該馬達轉子的該扭力透過該軸承傳遞至該齒輪，以帶動該齒輪朝該第一方向轉動。
  4. 如請求項2所述的驅動裝置，當該馬達轉子朝一第二方向旋轉時，該馬達轉子帶動該鋼珠壓迫該第二彈性件並卡固該滑槽的該第二端部以固鎖於該軸承，且該馬達轉子的該扭力透過該軸承傳遞至該齒輪，以帶動該齒輪朝該第二方向轉動。
  5. 如請求項2所述的驅動裝置，當該馬達轉子靜止不動時，該鋼珠受限於該第一彈性件與該第二彈性件而位在該滑槽的一中央部。
  6. 如請求項2所述的驅動裝置，其中該滑槽相對於該馬達轉子的一寬度，自一中央部朝向該第一端部與該第二端部漸縮，該中央部的該寬度大於該鋼珠的外徑，該第一端部的該寬度與該第二端部的該寬度小於該鋼珠的外徑。
  7. 如請求項1所述的驅動裝置，還包括一控制器，耦接該馬達轉子，用以啟動該馬達轉子以切換為一正轉模式或一反轉模式，或是關閉該馬達轉子以切換為一空轉模式。
  8. 如請求項7所述的驅動裝置，其中在該正轉模式下，該馬達轉子持續地朝一第一方向旋轉以輔助加速該齒輪。
  9. 如請求項7所述的驅動裝置，其中在該反轉模式下，該馬達轉子間歇地朝一第二方向旋轉以輔助減速該齒輪，且該馬達轉子的旋轉頻率為每秒多次。
  10. 如請求項1所述的驅動裝置，其中該軸承齊平於該齒輪的外側面。
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