TW202313395A - 電動助力自行車的動力模組 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種電動助力自行車的動力模組,包括腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸。腳踏軸沿軸向設置。齒盤出軸包括具有沿軸向排列的第一區段及第二區段,第一區段的內直徑大於第二區段的外直徑,且第一區段通過第一單向軸承沿徑向同心地套設於腳踏軸。腳踏軸受力轉動時通過第一單向軸承驅動齒盤出軸。減速機輸出軸通過第二單向軸承沿徑向同心地套設於第二區段的外側表面。電機出軸沿徑向同心地套設於減速機輸出軸上。電機出軸驅動減速機輸出軸轉動時,減速機輸出軸通過第二單向軸承驅動齒盤出軸。

Description

電動助力自行車的動力模組
本案係關於一種動力模組,尤指一種同軸配置的中置式電動助力自行車的動力模組。
電動助力自行車(Electric assisted bicycle)也稱為e-Bike,是一種帶有集成式電動機與減速機的自行車,用以提供電機動力輔助推進。市場上有許多種電動自行車,但它們通常分為兩大類:偵測及輔助騎手踏力的電動助力自行車和僅以電機驅動的一般電動自行車。由於電動助力自行車必須同時整合人力及電機輔助力,因此在動力模組的設計中,外形尺寸空間的縮小一直是個重要的議題。此外,動力模組更必須同時滿足雙動力(人力及電機輔助力)並存的需求,以於不同使用情境下使動力模組發揮最佳化效能。因此,電動助力自行車的動力模組在此設計上相當困難。
有鑑於此,實有必要提供一種同軸配置的中置式電動助力自行車的動力模組,可將空間優化,並符合雙動力需求的配置,於不同使用情境下發揮最佳化效能,以解決習知技術之缺失。
本案之目的在於提供一種同軸配置的中置式電動助力自行車的動力模組,可將空間優化,並符合雙動力需求的配置,於不同使用情境下發揮最佳化效能。
本案之另一目的在於提供一種電動助力自行車的動力模組。齒盤出軸包括具有不同管徑且沿一軸向排列的第一區段及第二區段,以形成兩個單向軸承的容置空間,配合腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸四者沿徑向同心套設成共軸結構,且齒盤出軸置放於腳踏軸以及減速機輸出軸徑向中間,有助於空間優化。再者,電動助力自行車的動力模組更藉由編碼器量測腳踏軸或電機的轉動及角度資訊,以進一步實現不同使用情境及電機的精準驅控。
為達前述目的,本案提供一種電動助力自行車的動力模組,為中置式架構,且包括腳踏軸、齒盤出軸、減速機以及電機。腳踏軸沿一軸向設置。齒盤出軸呈長筒狀且沿軸向與腳踏軸平行設置,齒盤出軸具有兩階段直徑而形成包括具有不同管徑且沿一軸向排列的第一區段及第二區段,其中第一區段的內直徑大於第二區段的外直徑,且第一區段的內側表面通過第一單向軸承沿徑向同心地套設(concentrically sleeved)於腳踏軸。腳踏軸受力轉動時通過第一單向軸承驅動齒盤出軸的第一區段,使齒盤出軸轉動。減速機具有減速機輸出軸,沿軸向與齒盤出軸平行設置,通過第二單向軸承沿該徑向同心地套設於齒盤出軸的第二區段的外側表面。電機具有電機出軸,沿軸向與減速機輸出軸平行設置,對應齒盤出軸的第二區段且沿徑向同心地套設於減速機輸出軸上。電機出軸驅動減速機輸出軸轉動時,減速機輸出軸通過第二單向軸承驅動齒盤出軸的第二區段,使齒盤出軸轉動。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一鍊條齒盤,沿徑向同心地套設於齒盤出軸的第一區段的外側表面上,於受力轉動時鍊條齒盤提供一扭力輸出通過一鍊條傳遞至後輪。
於一實施例中,於一人力踩踏旋轉進前的使用情境時,扭力輸出由腳踏軸通過第一單向軸承驅動齒盤出軸的第一區段以帶動鍊條齒盤而提供。
於一實施例中,於一電力輔助旋轉進前的使用情境時,扭力輸出同時由腳踏軸通過第一單向軸承驅動齒盤出軸的第一區段,以及由減速機輸出軸通過第二單向軸承驅動齒盤出軸的第二區段以帶動鍊條齒盤而提供,其中減速機輸出軸或腳踏軸之轉速大於齒盤出軸之轉速。
於一實施例中,於一馬達旋轉進前的使用情境時,扭力輸出由減速機輸出軸通過第二單向軸承驅動齒盤出軸的第二區段以帶動鍊條齒盤而提供,減速機輸出軸之轉速大於腳踏軸之轉速。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一殼體,容置腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸,其中腳踏軸的兩端分別貫穿殼體,齒盤出軸的第一區段的一側緣延伸至殼體外,鍊條齒盤沿徑向同心地套設於第一區段的側緣。
於一實施例中,腳踏軸遠離齒盤出軸之第一區段的一端與殼體通過一第一雙向軸承連接,齒盤出軸之第一區段的外側表面與殼體通過一第二雙向軸承連接,腳踏軸靠近齒盤出軸之第一區段的另一端與齒盤出軸之第一區段的內側表面通過一第三雙向軸承連接。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一內基座,固定於殼體內,其中減速機輸出軸於軸向的兩端與內基座通過一第四雙向軸承連接,電機出軸於軸向的兩端與內基座通過一第五雙向軸承連接。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一驅動器,且電機更包括一組電機組件,電機組件與電機出軸連接,驅動器電性連接至電機組件以驅動電機組件而帶動電機出軸轉動。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組,其中減速機更包括一組減速機組件及一減速機輸入軸,該組減速機組件與減速機輸出軸及減速機輸入軸連接,其中減速機輸入軸連接至電機出軸,受電機出軸驅動而透過該組減速機組件帶動減速機輸出軸轉動。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一第一編碼器,於空間上相對於腳踏軸,組配量測腳踏軸的一踏速及一角度資訊。
於一實施例中,電動助力自行車的動力模組更包括一第二編碼器,於空間上相對於電機出軸,組配量測電機出軸的一轉速及一角度資訊。
本發明提供的電動助力自行車的動力模組,其腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸均為同軸設計,相較於時下主流的中置式設計其腳踏軸與電機出軸或減速機輸出軸僅為平行軸設計,故可節省組裝空間並縮減整機體積。將單向軸承設置於具有不同管徑的多個區段的齒盤出軸上,除可提高空間利用率,亦可達到混合動力的輸出需求。此外,配置多種感測器可偵測多種行車狀況,提高驅動控制的準確性。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化,其皆不脫離本案的範圍,且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用,而非用於限制本案。例如,若是本揭露以下的內容叙述了將一第一特徵設置於一第二特徵之上或上方,即表示其包含了所設置的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例,亦包含了尚可將附加的特徵設置於上述第一特徵與上述第二特徵之間,而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外,本揭露中不同實施例可能使用重複的參考符號及/或標記。這些重複系爲了簡化與清晰的目的,並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。再者,爲了方便描述圖式中一組件或特徵部件與另一(複數)組件或(複數)特徵部件的關係,可使用空間相關用語,例如“在...之下”、“下方”、“較下部”、“上方”、“較上部”及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外,空間相關用語用以涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如,旋轉90度或者位於其他方位),並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。此外,當將一組件稱爲“連接到”或“耦合到”另一組件時,其可直接連接至或耦合至另一組件,或者可存在介入組件。 儘管本揭露的廣義範圍的數值範圍及參數爲近似值,但盡可能精確地在具體實例中陳述數值。另外,可理解的是,雖然「第一」、「第二」、「第三」等用詞可被用於申請專利範圍中以描述不同的組件,但這些組件並不應被這些用語所限制,在實施例中相應描述的這些組件是以不同的組件符號來表示。這些用語是爲了分別不同組件。例如:第一組件可被稱爲第二組件,相似地,第二組件也可被稱爲第一組件而不會脫離實施例的範圍。如此所使用的用語「及/或」包含了一或多個相關列出的項目的任何或全部組合。
第1圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之外觀結構圖。第2圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之截面圖。於本實施例中,電動助力自行車的動力模組(以下或簡稱動力模組)1,例如應用於中置式架構,包括腳踏軸10、齒盤出軸20、減速機及電機。其中減速機包括一減速機輸出軸51以及電機包括一電機出軸61。前述中置式架構係指動力模組1設置於電動助力自行車的前輪與後輪之間,通常用以與直接設置於車輪上的輪轂式設計區別。腳踏軸10沿一軸向C設置。齒盤出軸20呈長筒狀且沿該軸向C與腳踏軸10平行設置,齒盤出軸20具有至少兩階段直徑而形成包括具有不同管徑且沿軸向C排列的第一區段21及第二區段22,第一區段21的內直徑大於第二區段22的外直徑,且第一區段21的內側表面通過第一單向軸承30a沿徑向同心地套設(concentrically sleeved)於腳踏軸10,該徑向係與前述軸向C垂直。於一實施例,當腳踏軸10受力且順向轉動時通過第一單向軸承30a驅動齒盤出軸20的第一區段21。減速機輸出軸51沿軸向C與齒盤出軸20平行設置,且沿徑向同心地套設於齒盤出軸20的第二區段22上,且通過第二單向軸承30b連接至齒盤出軸20的第二區段22的外側表面。需說明的是,第一單向軸承30a為一單向離合器,通過第一單向軸承30a,腳踏軸10僅可由單一轉動方向驅動齒盤出軸20的第一區段21。於本實施例中,電機出軸61沿軸向C與減速機輸出軸51平行設置,且沿徑向同心地套設於減速機輸出軸51上。於一實施例中,當電機出軸61驅動減速機輸出軸51順向轉動時,減速機輸出軸51將通過第二單向軸承30b而驅動齒盤出軸20的第二區段22。同樣地,第二單向軸承30b為一單向離合器,通過第二單向軸承30b,減速機輸出軸51僅可由單一轉動方向驅動齒盤出軸20的第二區段22。換言之,第一單向軸承30a與第二單向軸承30b可致能的單一轉動方向相同,使腳踏軸10與減速機輸出軸51對齒盤出軸20的驅動作用可彼此加成。當然,本案並不受限於此。
於本實施例中,動力模組1更包括一驅動器70。電機包含前述電機出軸61以及一組電機組件60,驅動器70電性連接至電機的電機組件60以驅動電機組件60而帶動電機出軸61轉動,前述電機組件60至少包括定子組件、轉子組件及磁石62,前述電機出軸61可為轉子組件的一部份或與轉子組件連結而被帶動。另外,減速機包含前述減速機輸出軸51以及一組減速機組件50,減速機組件50與減速機輸出軸51連接,並連接至電機出軸61,且受電機出軸61驅動而帶動減速機輸出軸51轉動。於本實施例中,減速機更包括一減速機輸入軸與該組減速機組件50及減速機輸出軸51連接,其中減速機輸入軸連接至電機出軸61,且受電機出軸61驅動而透過減速機組件50帶動該減速機輸出軸51轉動。於一些實施例中,減速機輸入軸與電機出軸61可以為共用部件,亦即兩者可為同一個部件以縮減裝置體積、強化結構及減少成本。當然,本案並不受限於此。
於本實施例中,動力模組1更包括一鍊條齒盤40,沿徑向同心地套設於齒盤出軸20的第一區段21的外側表面,組配於齒盤出軸20,並於受人力踩踏順向轉動時提供一扭力輸出通過,例如電動助力自行車的鍊條傳遞至後輪(未圖示),而使電動助力自行車前進。需說明的是,齒盤出軸20或鍊條齒盤40的扭力輸出可例如受人力踩踏而由腳踏軸10通過第一單向軸承30a驅動齒盤出軸20的第一區段21順向轉動而提供,或由電機之電機出軸61驅動減速機輸出軸51轉動,而使減速機輸出軸51通過第二單向軸承30b驅動齒盤出軸20的第二區段22順向轉動而提供。當然,齒盤出軸20的扭力輸出亦可同時由腳踏軸10通過第一單向軸承30a產生以及由電機出軸61與減速機輸出軸51通過第二單向軸承30b產生。換言之,動力模組1可於人力、電力輔助或純電力驅動三種使用情境下提供扭力輸而通過鍊條傳遞至後輪,使電動助力自行車前進。
值得注意是,於本實施例中,腳踏軸10、第一單向軸承30a、齒盤出軸20之第一區段21以及鍊條齒盤40例如由內而外大致呈一徑向排列。另外,腳踏軸10、齒盤出軸20之第二區段22、第二單向軸承30b、減速機輸出軸51以及電機出軸61例如由內而外大致呈一徑向排列。由於齒盤出軸20具有兩階段不同管徑且沿軸向C排列的第一區段21及第二區段22,以分別形成第一單向軸承30a以及第二單向軸承30b的容置空間,齒盤出軸20的第一區段21配合腳踏軸10與鍊條齒盤40使三者沿徑向同心套設且於軸向C形成平行排列,齒盤出軸20的第二區段22配合腳踏軸10、減速機輸出軸51以及電機出軸61使四者沿徑向同心套設且於軸向C形成平行排列的共軸結構,實現同軸配置的中置式電動助力自行車的動力模組1,有助於空間優化,減小動力模組1於軸向C的整體寬度。
需說明的是,本案的齒盤出軸20及鍊條齒盤40可配置於靠近騎乘者的右腳側或左腳側,而前述順向轉動的順向係指齒盤出軸20沿一旋轉方向轉動,帶動鍊條齒盤40、鍊條及後輪轉動時使電動助力自行車前進,此旋轉方向會因齒盤出軸20及鍊條齒盤40配置於靠近騎乘者的右腳側或左腳側,或於不同側觀察而定義出具有順時針或逆時針兩種旋轉方向,此些旋轉方向配合單向軸承30a, 30b用以決定電動助力自行車是否被驅動前進,避免因錯誤踩踏姿勢損傷機件,而非用於限制本案。
另一方面,於本實例中,動力模組1更包括一第一編碼器80,於空間上相對於腳踏軸10,組配量測腳踏軸10轉動時的一踏速及一角度資訊。於本實施例中,動力模組1亦包括一第二編碼器81,於空間上相對於電機出軸61,組配量測電機出軸61轉動時的一轉速及一角度資訊。利用腳踏軸10的踏速及角度資訊,以及電機出軸61的轉速及角度資訊,動力模組1即可受控於不同使用情境下提供扭力輸出,通過例如鍊條傳遞至後輪而使電動助力自行車前進。
於本實施例中,動力模組1更包括一殼體90,容置腳踏軸10、齒盤出軸20、含減速機輸出軸51的減速機以及含電機出軸61的電機。其中腳踏軸10的兩端分別沿軸向C貫穿殼體90兩側,使腳踏軸10的兩相對端外露。另外齒盤出軸20的第一區段21的一側緣211延伸至殼體90外,鍊條齒盤40沿徑向同心地套設於第一區段21的側緣211,即位於殼體90外套設,以掛接電動助力自行車的鍊條。當然,本案並不受限於此。於本實施例中,腳踏軸10遠離齒盤出軸20之第一區段21的一端與殼體90通過一第一雙向軸承31連接,齒盤出軸20之第一區段21的外側表面與殼體90通過一第二雙向軸承32連接,腳踏軸10靠近齒盤出軸20之第一區段21的另一端與齒盤出軸20的第一區段21的內側表面通過一第三雙向軸承33連接。於本實施例中,動力模組1更包括一內基座91,固定於殼體90內。其中減速機的減速機輸出軸51於軸向C的兩端與內基座91可例如通過一第四雙向軸承34連接,電機的電機出軸61於軸向C的兩端與內基座91可例如通過一第五雙向軸承35連接。電機的定子組件(未圖示)則可固定於殼體90的內壁面或內基座91上。本案並不受限於此。
於本實施例中,動力模組1可於三種使用情境下提供扭力輸而使電動助力自行車前進。第3A圖至第3C圖係分別揭示動力模組的三種用情境。於本實施例中,腳踏軸10係由人力致動,動力模組1包括一對曲柄及腳踏板11,分別連接至腳踏軸10的兩端,用以傳遞人力踩踏而轉動腳踏軸10,亦即於腳踏軸10透過曲柄及腳踏板11而受人力踩動順向轉動時,腳踏軸10即可通過第一單向軸承30a驅動齒盤出軸20的第一區段21轉動。另外,電機提供之電動力則經電機出軸61、減速機之減速機輸出軸51通過第二單軸承30b驅動齒盤出軸20的第二區段22轉動。三種使用情境詳細說明如下。
第3A圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一人力踩踏旋轉進前的使用情境示意圖。請參考第1圖、第2圖以及第3A圖。於本實施例中,當動力模組1控制於一人力踩踏旋轉進前的使用情境時,此時第一單向軸承30a因為人力踩踏而為開啟(ON)狀態,第二單向軸承30b則因電機無輸出而為關閉(OFF)狀態,扭力輸出係由人力踩踏腳踏軸10通過第一區段21內的第一單向軸承30a驅動齒盤出軸20之第一區段21,使齒盤出軸20旋轉帶動鍊條齒盤40可產生一扭力輸出。於人力踩踏旋轉進前的使用情境下,電機出軸61與減速機輸出軸51係停止轉動及輸出。換言之,動力模組1僅進行單純的人力輸入與輸出。
第3B圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一電力輔助旋轉進前的使用情境示意圖。請參考第1圖、第2圖以及第3B圖。於本實施例中,當動力模組1受控於一電力輔助旋轉進前的使用情境時,此時第一單向軸承30a及第二單向軸承30b均為開啟狀態,鍊條齒盤40的扭力輸出由人力踩踏腳踏軸10通過第一區段21內側表面的第一單向軸承30a驅動齒盤出軸20之第一區段21,使齒盤出軸20旋轉帶動鍊條齒盤40產生扭力輸出,同時由電機的電動力經電機出軸61及減速機輸出軸51通過第二區段22外側表面第二單向軸承30b驅動齒盤出軸20之第二區段22,使齒盤出軸20旋轉帶動鍊條齒盤40產生扭力輸出而提供。於本實施例中,利用第一編碼器80測得的腳踏軸10的踏速及角度資訊以及第二編碼器81測得的電機出軸61的轉速及角度資訊,驅動器70可控制電機,電機的電機出軸61帶動減速機的減速機輸出軸51,使減速機輸出軸51之轉速配合腳踏軸10之轉速,大於齒盤出軸20的轉速,即可使第一單向軸承30a以及第二單向軸承30b同時致能,實現動力模組1之電力輔助旋轉進前的使用情境。
第3C圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一馬達旋轉進前的使用情境示意圖。請參考第1圖、第2圖以及第3C圖。於本實施例中,當動力模組1受控於一馬達旋轉進前的使用情境時,此時無人力的輸入,故第一單向軸承30a為關閉狀態,而第二單向軸承30b為開啟狀態,鍊條齒盤40的扭力輸出由電機之電機出軸61、減速機之減速機輸出軸51通過第二單向軸承30b驅動齒盤出軸20的第二區段22,使齒盤出軸20旋轉帶動鍊條齒盤40產生扭力輸出而提供。於本實施例中,利用第二編碼器81測得的電機出軸61的轉速及角度資訊,驅動器70可控制電機,電機的電機出軸61帶動減速機的減速機輸出軸51,使減速機輸出軸51之轉速維持大於腳踏軸10之轉速,此時腳踏軸10之轉速可例如是零,則使第一單向軸承30a不發生作用,僅電機之電動力可透過第二單向軸承30b傳送,實現動力模組1之馬達旋轉進前的使用情境。
綜上所述,本案提供一種電動助力自行車的動力模組,可將空間優化,並符合雙動力需求的配置,於不同使用情境下發揮最佳化效能。其中齒盤出軸呈階梯狀,具有不同管徑且沿一軸向排列的第一區段及第二區段,以形成兩個單向軸承的容置空間,配合腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸四者沿徑向同心套設成共軸且於軸向平行排列結構,且齒盤出軸置放於腳踏軸以及減速機輸出軸徑向中間,有助於空間優化。再者,電動助力自行車的動力模組更藉由編碼器量測腳踏軸或電機的轉動及角度資訊,以進一步實現不同使用情境及電機的精準驅控。換言之,本案提供的電動助力自行車的動力模組,其腳踏軸、齒盤出軸、減速機輸出軸以及電機出軸均為同軸設計,相較於時下主流的中置式設計其腳踏軸與電機出軸或減速機輸出軸僅為平行軸設計,故可節省組裝空間並縮減整機體積。將單向軸承設置於具有不同管徑的多個區段的齒盤出軸上,除可提高空間利用率,亦可達到混合動力的輸出需求。此外,配置多種感測器可偵測多種行車狀況,提高驅動控制的準確性。
本案得由熟習此技術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:動力模組 10:腳踏軸 11:腳踏板 20:齒盤出軸 21:第一區段 211:側緣 22:第二區段 30a:第一單向軸承 30b:第二單向軸承 31:第一雙向軸承 32:第二雙向軸承 33:第三雙向軸承 34:第四雙向軸承 35:第五雙向軸承 40:鍊條齒盤 50:減速機組件 51:減速機輸出軸 60:電機組件 61:電機出軸 62:磁石 70:驅動器 80:第一編碼器 81:第二編碼器 90:殼體 91:內基座 C:軸向
第1圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之外觀結構圖。 第2圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之截面圖。 第3A圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一人力踩踏旋轉進前的使用情境示意圖。 第3B圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一電力輔助旋轉進前的使用情境示意圖。 第3C圖係揭示本案較佳實施例之電動助力自行車的動力模組於一馬達旋轉進前的使用情境示意圖。
1:接地結構
10:腳踏軸
20:齒盤出軸
21:第一區段
211:側緣
22:第二區段
30a:第一單向軸承
30b:第二單向軸承
31:第一雙向軸承
32:第二雙向軸承
33:第三雙向軸承
34:第四雙向軸承
35:第五雙向軸承
40:鍊條齒盤
50:減速機組件
51:減速機輸出軸
60:電機組件
61:電機出軸
62:磁石
70:驅動器
80:第一編碼器
81:第二編碼器
90:殼體
91:內基座
C:軸向

Claims (12)

  1. 一種電動助力自行車的動力模組,為中置式架構,包括: 一腳踏軸,沿一軸向設置; 一齒盤出軸,呈長筒狀且沿該軸向與該腳踏軸平行設置,該齒盤出軸具有兩階段直徑而形成包括具有不同管徑且沿該軸向排列的一第一區段及一第二區段,其中該第一區段的內直徑大於該第二區段的外直徑,且該第一區段的內側表面通過一第一單向軸承沿一徑向同心地套設於該腳踏軸,其中該腳踏軸受力轉動時通過該第一單向軸承驅動該齒盤出軸的該第一區段,使該齒盤出軸轉動; 一減速機,具有一減速機輸出軸,該減速機輸出軸沿該軸向與該齒盤出軸平行設置,通過一第二單向軸承沿該徑向同心地套設於該齒盤出軸的該第二區段的外側表面;以及 一電機,具有一電機出軸,該電機出軸沿軸向與該減速機輸出軸平行設置,對應該齒盤出軸的該第二區段且沿該徑向同心地套設於該減速機輸出軸上,其中該電機出軸驅動該減速機輸出軸轉動時,該減速機輸出軸通過該第二單向軸承驅動該齒盤出軸的該第二區段,使該齒盤出軸轉動。
  2. 如請求項1所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一鍊條齒盤,沿該徑向同心地套設於該齒盤出軸的該第一區段的外側表面上,於該腳踏軸受力轉動時該鍊條齒盤提供一扭力輸出通過一鍊條傳遞至後輪。
  3. 如請求項2所述的電動助力自行車的動力模組,其中於一人力踩踏旋轉進前的使用情境時,該扭力輸出由該腳踏軸通過該第一單向軸承驅動該齒盤出軸的該第一區段以帶動該鍊條齒盤而提供。
  4. 如請求項2所述的電動助力自行車的動力模組,其中於一電力輔助旋轉進前的使用情境時,該扭力輸出同時由該腳踏軸通過該第一單向軸承驅動該齒盤出軸的該第一區段,以及由該減速機輸出軸通過該第二單向軸承驅動該齒盤出軸的該第二區段以帶動該鍊條齒盤而提供,其中該減速機輸出軸或該腳踏軸之轉速大於該齒盤出軸之轉速。
  5. 如請求項2所述的電動助力自行車的動力模組,其中於一馬達旋轉進前的使用情境時,該扭力輸出由該減速機輸出軸通過該第二單向軸承驅動該齒盤出軸的該第二區段以帶動該鍊條齒盤而提供,其中該減速機輸出軸之轉速大於該腳踏軸之轉速。
  6. 如請求項2所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一殼體,容置該腳踏軸、該齒盤出軸、該減速機輸出軸以及該電機出軸,其中該腳踏軸的兩端分別貫穿該殼體,該齒盤出軸的該第一區段的一側緣延伸至該殼體外,該鍊條齒盤沿該徑向同心地套設於該第一區段的該側緣。
  7. 如請求項6所述的電動助力自行車的動力模組,其中該腳踏軸遠離該齒盤出軸之該第一區段的一端與該殼體通過一第一雙向軸承連接,該齒盤出軸之該第一區段的外側表面與該殼體通過一第二雙向軸承連接,該腳踏軸靠近該齒盤出軸之該第一區段的另一端與該齒盤出軸之該第一區段的內側表面通過一第三雙向軸承連接。
  8. 如請求項7所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一內基座,固定於該殼體內,其中該減速機輸出軸於該軸向的兩端與該內基座通過一第四雙向軸承連接,該電機出軸於該軸向的兩端與該內基座通過一第五雙向軸承連接。
  9. 如請求項1所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一驅動器,且該電機更包括一組電機組件,該組電機組件與該電機出軸連接,該驅動器電性連接至該組電機組件以驅動該組電機組件而帶動該電機出軸轉動。
  10. 如請求項1所述的電動助力自行車的動力模組,其中該減速機更包括一組減速機組件及一減速機輸入軸,該組減速機組件與該減速機輸出軸及該減速機輸入軸連接,其中該減速機輸入軸連接至該電機出軸,受該電機出軸驅動而透過該組減速機組件帶動該減速機輸出軸轉動。
  11. 如請求項1所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一第一編碼器,於空間上相對於該腳踏軸,組配量測該腳踏軸轉動時的一踏速及一角度資訊。
  12. 如請求項11所述的電動助力自行車的動力模組,更包括一第二編碼器,於空間上相對於該電機出軸,組配量測該電機出軸轉動時的一轉速及一角度資訊。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100617464B1 (ko) * 2002-08-06 2006-09-01 도치기 후지 산교 가부시키가이샤 액츄에이터 및 이를 이용한 동력 단속 장치
JP5701724B2 (ja) * 2011-09-14 2015-04-15 ナブテスコ株式会社 歯車装置
US8540599B2 (en) * 2012-02-03 2013-09-24 Tsun Tien Yao Full-roller transmission structure
TWI486281B (zh) * 2012-07-25 2015-06-01 Unique Product & Design Co Ltd Auxiliary vehicle power transmission system
CN204110306U (zh) * 2014-09-01 2015-01-21 严振华 安装中置电机的电动自行车
TW201741190A (zh) * 2016-05-24 2017-12-01 Ho Yo Liao 自行車電助力驅動裝置
JP2017221113A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 株式会社東和電機製作所 一本釣り機
JP6767804B2 (ja) 2016-07-29 2020-10-14 日本電産シンポ株式会社 歯車変速機
CN206458806U (zh) 2017-02-17 2017-09-01 黄溧震 一种微型减速器
JP6954817B2 (ja) * 2017-11-30 2021-10-27 ナブテスコ株式会社 補助装置
JP6898876B2 (ja) 2018-02-28 2021-07-07 住友重機械工業株式会社 偏心揺動型減速装置
CN108860435A (zh) * 2018-06-26 2018-11-23 范科晨 带双减速机构的儿童三轮车前驱轮
TWI738015B (zh) * 2019-01-17 2021-09-01 台達電子工業股份有限公司 具動平衡之擺線型減速機
CN111895045B (zh) 2020-07-24 2021-07-09 南通振康机械有限公司 一种新型结构rv减速机
JP2022060746A (ja) * 2020-10-05 2022-04-15 ナブテスコ株式会社 減速機、及び減速機の偏心ギヤ

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