TWI403426B - Electric car of the overall electric wheel - Google Patents

Description

電動車之整體式電動車輪

本發明係有關於一種電動車之整體式電動車輪，尤指一種在輪圈上兼備有供電電池及輪轂馬達，直接附裝在車架上，而無須在車架上另行配設導線，即可自行供電驅動之電動車輪。

按習知電動車的車輪驅動機構，其種類很多。而為了讓電動馬達隱藏，並避免傳動機構過度延長，及能應用於電動自行車及輪椅，現今乃有所謂輪轂馬達的問世。所謂輪轂馬達是將馬達內設在車輪之輪轂內，如美國專利第3,897,843號、第4,346,777號、第4,913,258號、第5,450,915號、第5,465,802號、第5,600,191號、第6,321,863號及第7,719,412號等專利案，中華民國專利公告第529853號，及本發明人所擁有的美國第6,974,399號專利案。該等習知前案技術的結構是以電動馬達直接帶動輪轂旋轉。

目前習知電動車用的車輪上，都只設置有輪轂馬達，至於供應輪轂馬達的供電電池，則是另外設置在車架上，亦即輪轂馬達與供電電池是分別設置在車輪及車架上。而為了讓供電電池能正常供應輪轂馬達運轉時所需電源，主要的設計方式，係將線圈繞組固定在輪軸上，並自輪軸周面向內鑽一孔，使孔沿著輪軸之軸向延伸至末端，導線再穿經該孔，而分別電性連通線圈繞組及供電電池。由於一般供電電池體積及重量並不小，須附掛在車架較穩固的位置上，例如車架之座管或後載物架上，因此，導線自輪軸穿出後，須沿著車架延伸佈設而至供電電池，不僅增加佈線的工時及不便性，而且也影響整個車體的美觀。再者，因為輪軸被鑽設沿著軸向延伸的孔，結構強度降低，安全性堪慮。

雖然，目前有車輪會設置有發電電池元件，但發電電池元件主要的功用，是發電之用，而非直接供應車輪運轉所需電源，其係在車輪運轉或是剎車時，將其動能再轉換回電能，再輸送至附掛在車架上的蓄電池中儲存。

因鑑於各式習知電動車輪，未同時兼備有輪轂馬達及供電電池，產生配設導線的不便及增加工時，及影響車體美觀等缺失，本發明人乃積極努力研發，終有本發明之成果。為確保本發明之合法權益，爰依法具文提出專利申請。

本發明之第一目的，在提供一種電動車之整體式電動車輪，藉其自體附裝有電源的設計，而形成一種完整積體化的構造形態，可供簡便地安裝於各式電動車上，提高適用性，及避免在車架上佈置電源導線及控制導線之不便性及影響車體之美觀。達成前述目的之技術手段，係包括有：輪圈；複數個連接件，連接且分佈於輪圈內圍；輪轂馬達，其包括有殼體、中心軸桿、轉子及定子，其固定在連接件上；中心軸桿位在輪圈的軸心上，其兩端供固定在一車架上；供電電池固定在輪圈上，用以供應輪轂馬達運轉所需之電源；及控制手段，其固定在該輪圈上，用以接受一外部無線式傳輸的指令訊號，並依據該指令訊號產生一控制訊號來控制該供電電池供電予輪轂馬達，使輪轂馬達運轉。

本發明之第二目的，在提供一種提高結構強度及安全性之電動車輪。達成前述目的之技術手段，係供電電池固定在輪圈之連接件上，而位在該輪轂馬達之外圍，且連接供電電池及輪轂馬達之線圈繞組的導線不穿入中心軸桿，而直接跨接供電電池與輪轂馬達。中心軸桿無須鑽孔，故而可提高結構強度及安全性。

本發明之第三目的，在提供一種電源充沛之電動車輪。達成前述目的之技術手段，係有複數個供電電池及複數個盒體，每一盒體內容置複數個供電電池，每一盒體固定在連接件上，而沿著輪圈的徑向延伸。

本發明之第四目的，在提供一種易於裝配供電電池之電動車輪。達成前述目的之技術手段，係每一連接件呈板狀，且複數個連接件一端連接一起而呈一星形，每一連接件上具凹陷，每一凹陷嵌置一盒體，每一盒體容置至少一供電電池，且配合設一星形的輪圈蓋，以封住各凹陷之開口，及供殼體另一端固定。

本發明之第五目的，在提供一種結構簡化，且能與電源系統有效搭配應用於本發明第一目的所提之電動車輪的輪轂馬達。達成前述目的之技術手段，係定子包括一套管及一磁鐵組件；套管內周由中心軸桿貫穿並呈可相對轉動，外周固定磁鐵組件；轉子包括一線圈繞組，線圈繞組定位一殼體內壁，並圍繞於磁鐵組件外圍；該套管一端同軸設一太陽齒輪；殼體上設一齒環；中心軸桿上固設一行星輪架，行星輪架樞設有複數個行星齒輪；行星齒輪等圓心角地圍繞太陽齒輪，並位在齒環內圍，且分別與太陽齒輪及齒環嚙合。

本發明之第六目的，在提供一種易於組裝，且能有效應用於本發明第一目的所提之電動車輪的輪轂馬達。達成前述目的之技術手段，係殼體二端分別為一封閉部及一開口。封閉部中央具一通孔，通孔同軸固定有二軸承，其一軸承內周套固中心軸桿，另一軸承套固套管。開口覆設一殼蓋，殼蓋上設一軸承。殼體內部固設一橫隔板，橫隔板上設有一軸承，軸承內周套設套管。橫隔板分別與封閉部及殼蓋圍成一第一容室及一第二容室。第一容室容納太陽齒輪、行星輪架、複數個行星齒輪及齒環。第二容室容納轉子及定子。中心軸桿包括相互套接的一第一桿件及一第二桿件，套管由第一桿件貫穿，行星輪架套固在第二桿件上，且殼蓋上的軸承內周套在第二桿件上。

Ⅰ.本發明第一目的之具體實施例

如圖1、8所示，達成本發明之第一目的的具體實施例，係包括有：一輪圈10,其外周面供套設一輪胎20；複數個連接件11,每一連接件11具有相反朝向的一第一端110及一第二端111,第一端110連接至輪圈10的內周面，第二端111向輪圈10的軸心延伸，使複數個連接件11分別沿著輪圈10的徑向分佈而呈一星形；一輪轂馬達30,其包括有一周面呈圓筒狀之殼體31、一貫穿並位在殼體31之中央軸線的中心軸桿32、分別設置在殼體31與中心軸桿32上的一轉子33與一定子34,及分別固定在轉子33與定子34上的線圈繞組330及至少一磁鐵組件340；輪轂馬達30固定在輪圈10中央；中心軸桿32位在輪圈10的軸心上，其兩端供固定在一車架上；至少一供電電池40,其固定在輪圈10上，用以供應輪轂馬達30運轉所需之電源；及一控制手段50,其固定在輪圈10上，用以接受一外部無線式傳輸的指令訊號，並依據該指令訊號產生一控制訊號來控制該供電電池40供電予輪轂馬達30之線圈繞組330，使轉子33相對定子34旋轉。

Ⅱ.本發明第二目的之具體實施例

如圖1、8及12所示，達成本發明之第二目的的具體實施例，其基本構造係包括一輪圈10、複數個連接件11、一輪轂馬達30、至少一供電電池40及一控制手段50。主要特徵，係供電電池40固定在輪圈10之連接件11上，而位在輪轂馬達30之外圍，而且用來連接供電電池40及與線圈繞組330的導線43是不經由中心軸桿32內部，而是直接跨接供電電池40及輪轂馬達，本圖示例，導線43係自殼體31穿越。中心軸桿32側部及內部無須鑽孔來供導線穿入，故而可提高結構強度及安全性。

Ⅲ.本發明第三目的之具體實施例

如圖1、8所示，達成本發明之第三目的的具體實施例，其基本構造係包括一輪圈10、複數個連接件11、一輪轂馬達30、至少一供電電池40及一控制手段50。主要特徵，係至少一供電電池40為複數個，且配合設置有複數個盒體41,每一盒體41內容置複數個供電電池40,每一盒體41固定在連接件11上，並沿著輪圈11的徑向延伸。

Ⅳ.本發明第四目的之具體實施例

如圖1、8所示，達成本發明之第四目的的具體實施例，其基本構造係包括一輪圈10、複數個連接件11、一輪轂馬達30、至少一供電電池40及一控制手段50。主要特徵，係設有複數個盒體41,每一連接件11呈板狀。複數個連接件11的第二端111相互連接為一體而形成一第一固定部112,且分別沿著輪圈10之徑向延伸而呈一星形。第一固定部112供殼體31一端固定，其中央具有一第一通孔113,第一通孔113供中心軸桿32穿越。再者，每一板狀的連接件11一面上具有一凹陷114。複數個盒體41嵌入對應的一凹陷114內。每一盒體41內供容納至少一供電電池40。

如圖1所示，本具體實施例中的一種較佳實施例，複數個盒體41相連接為一體而呈一星形，其中央具一圓孔42。圓孔42供輪轂馬達30穿越。每一盒體41內容置有複數個供電電池40。複數個供電電池40沿著輪圈10之徑向依序排列。再者，配合設有一星形的輪圈蓋12,其用以與連接件11相對蓋合，以封閉各凹陷114,其中央設有一第二固定部120,供殼體31另一端固定，第二固定部120中央設一第二通孔121,第二通孔121供中心軸32穿越。

Ⅴ.本發明第五目的之具體實施例

如圖1、8及10所示，達成本發明之第五目的的具體實施例，其基本構造係包括一輪圈10、複數個連接件11、一輪轂馬達30、至少一供電電池40及一控制手段50。主要特徵，係定子34包括一套管341及一磁鐵組件340。套管341內周由中心軸桿32貫穿並呈可相對轉動之狀態，外周中段固定磁鐵組件340。轉子33包括設置在殼體31內壁的線圈繞組330,而以不接觸的方式圍繞於該磁鐵組件340外圍。套管341的一端同軸設有一太陽齒輪342。殼體31內壁設有一齒環35。中心軸桿32上固設有一呈圓盤狀的行星輪架36,行星輪架36上以軸360及軸承361而樞設有複數個行星齒輪362。行星齒輪362等圓心角地圍繞太陽齒輪342,並位在齒環35內圍，且分別與太陽齒輪342及齒環35的齒部嚙合。由於轉子33設置線圈繞組330,並且固定在殼體31上，殼體31與輪圈10連接為一剛性體，輪圈10上設置供電電池40。因供電電池40及線圈繞組330隨同輪圈10旋轉，故而二者之間即可以導線直接做電性連通，使得輪圈10上兼備有輪轂馬達30及供電電池40。

Ⅵ.本發明第六目的之具體實施例

如圖1、8所示，達成本發明之第六目的的具體實施例，其基本構造係包括一輪圈10、複數個連接件11、一輪轂馬達30、至少一供電電池40及一控制手段50。主要特徵，係殼體31二端分別為一封閉部310及一開口311。封閉部310中央具一通孔312,通孔312同軸固定有二軸承313/314,其一軸承313內周套固中心軸桿32,另一軸承314套固套管341。封閉部310位於通孔312處設一環形凸緣315,環形凸緣315末端固設軸承座39,環形凸緣315內部容置軸承313,軸承座39供軸承314定位其上。開口311覆設一殼蓋37,殼蓋37上設一軸承371。殼體31內部固設一橫隔板38,橫隔板38上設有環形凸緣383以容置軸承380,軸承380內周套設套管341,並供中心軸桿32貫穿。橫隔板38分別與封閉部310及殼蓋37圍成一第一容室381及一第二容室382。第一容室381容納太陽齒輪342、行星輪架36、複數個行星齒輪362及齒環35。第二容室382容納轉子33及定子34。中心軸桿32包括相互套接為一剛性體的一第一桿件320及一第二桿件321,套管341由第一桿件320貫穿，行星輪架36套固在第二桿件321上，且殼蓋37上的軸承371內周套在第二桿件321上。再者，橫隔板38與封閉部310跨設有螺栓316,利用螺栓316以固定線圈繞組33。

因此，藉由上述之結構設計，可歸納本發明確實具有下列幾點優點：

1、電動車輪自體附裝有電源，形成完整積體化的構造形態，可供簡便地安裝於各式電動車上，提高適用性，及避免在車架上佈置電源導線及控制導線之不便性及影響車體之美觀。

2、本發明之供電電池固定在輪圈之連接件上，位在輪轂馬達之外圍，且連接供電電池及與線圈繞組的導線不經由該中心軸桿而直接自殼體穿越，中心軸桿無須鑽孔，故而可提高結構強度及安全性。

3、本發明設有複數個供電電池及複數個盒體，每一盒體內容置複數個供電電池，每一盒體固定在連接件上，而沿著輪圈的徑向延伸，故具有充沛的電源。

4、本發明之每一連接件呈板狀，並具凹陷以嵌置盒體，盒體容置供電電池，且配合設一星形的輪圈蓋，以封住各凹陷，及供殼體固定，故而可增進組裝之簡易性。

5、本發明輪圈、供電電池及輪轂馬達，整體結構簡化，故可有效搭配應用於電動車輪。

6、本發明輪轂馬達之殼體具封閉部及開口，開口覆設殼蓋，內部設橫隔板，以區隔容置太陽齒輪、行星輪架、行星齒輪、齒環、轉子及定子。中心軸桿由二桿件相套接，分別供前述元件樞接，整體構件簡化且系統化，故而易於組裝。

以上所述，僅為本發明之一可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請　鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10．．．輪圈

11．．．連接件

110．．．第一端

111．．．第二端

112．．．第一固定部

113．．．第一通孔

114．．．凹陷

12．．．輪圈蓋

120．．．第二固定部

121．．．第二通孔

20．．．輪胎

30．．．輪轂馬達

31．．．殼體

310．．．封閉部

311．．．開口

312．．．通孔

313/314．．．軸承

315．．．凸緣

316．．．螺栓

32．．．中心軸桿

320．．．第一桿件

321．．．第二桿件

33．．．轉子

330．．．線圈繞組

34．．．定子

340．．．磁鐵組件

341．．．套管

342．．．太陽齒輪

35．．．齒環

36．．．行星輪架

360．．．軸

361．．．軸承

362．．．行星齒輪

37．．．殼蓋

371．．．軸承

38．．．橫隔板

380．．．軸承

381．．．第一容室

383．．．環形凸緣

382．．．第二容室

40．．．供電電池

41．．．盒體

42．．．圓孔

50．．．控制手段

圖1為本發明之輪圈與輪轂馬達之分解示意圖；

圖2為本發明之輪圈與輪轂馬達之局部組合圖；

圖3為本發明之輪圈與輪轂馬達之組合立體圖；

圖4為本發明之輪圈與輪轂馬達之組合正視圖；

圖5為圖4中擷自A-A線的斷面圖；

圖6為本發明之輪圈與輪轂馬達之組合側視圖；

圖7為圖6中擷自B-B線的斷面圖；

圖8為本發明之輪轂馬達之分解圖；

圖9為本發明之輪轂馬達之組合立體圖；

圖10為本發明之輪轂馬達之局部斷面立體圖；

圖11為本發明之輪轂馬達之組合正視圖；及

圖12為圖11中擷自C-C線的斷面圖。

10‧‧‧輪圈

11‧‧‧連接件

110‧‧‧第一端

111‧‧‧第二端

112‧‧‧第一固定部

113‧‧‧第一通孔

114‧‧‧凹陷

12‧‧‧輪圈蓋

120‧‧‧第二固定部

121‧‧‧第二通孔

20‧‧‧輪胎

30‧‧‧輪轂馬達

31‧‧‧殼體

32‧‧‧中心軸桿

40‧‧‧供電電池

41‧‧‧盒體

43‧‧‧導線

42‧‧‧圓孔

50‧‧‧控制手段

Claims (9)

1. 一種電動車之整體式電動車輪，其包括有一輪圈、至少一連接件及一輪轂馬達；該輪圈外周面供套設一輪胎；該至少一連接件之一第一端連接該輪圈的內周面，及其一第二端向該輪圈的軸心延伸；該輪轂馬達定位在該輪圈中央，其包括有一中心軸桿、一轉子及一定子；該中心軸桿位在該輪圈的軸心上，其兩端供固定在一車架上；其中：該輪圈上固定有至少一供電電池及一控制手段，該至少一供電電池固定在該輪圈之該連接件上，而位在該輪轂馬達之外圍，且其經由導線而與該輪轂馬達電性連通；該導線不穿入該中心軸桿而直接跨接該供電電池及該輪轂馬達；該供電電池用以供應該輪轂馬達運轉所需之電源；該控制手段用以接受一外部無線式傳輸的指令訊號，並依據該指令訊號產生一控制訊號來控制該供電電池供電予該輪轂馬達，使該轉子相對該定子旋轉，並使該輪圈相對該中心軸桿旋轉。
2. 如請求項1所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該至少一連接件為複數個，每一該連接件呈板狀；該複數個連接件的該第二端連接為一體而形成一第一固定部，並呈一星形；該第一固定部供該輪轂馬達固定，其中央具有一第一通孔，該第一通孔供該中心軸桿穿越。
3. 如請求項1所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該至少一供電電池設置在至少一盒體上，該至少一盒體固定在該輪圈之該至少一連接件上，而位在該輪轂馬達之外圍。
4. 如請求項3所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該至少一連接件為複數個；該至少一供電電池為複數個；該至少一盒體為複數個，每一該盒體容置複數個該供電電池，且分別固定在對應的該輪圈之一該連接件上，該連接件一面上設有一凹陷，該凹陷供該盒體嵌入。
5. 如請求項4所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該複數個盒 體連接為一體而呈星形，於中央形成一圓孔而供該輪轂馬達穿越，且每一該盒體內所填置的該複數個電池沿著該輪圈之徑向延伸分佈。
6. 如請求項4所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該輪圈內圍覆設有一星形輪圈蓋，該輪圈蓋與該複數個連接件相對蓋合，以封閉該凹陷；該輪圈蓋中央設有一第二固定部供該輪轂馬達固定，該第二固定部中央設一第二通孔，該第二通孔供該中心軸穿越。
7. 如請求項1所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該定子包括有一套管及一磁鐵組件；該套管具有相反朝向的一第一端及一第二端，其可轉動地套設在該中心軸桿外周中段；該至少一磁鐵組件固定在該套管外周中段；該轉子包括一線圈繞組，該線圈繞組固定在一殼體內壁，該線圈繞組具間隔地圍繞於該磁鐵組件外圍；該套管一端同軸設有一太陽齒輪；該殼體上固設一齒環；該中心軸桿上固設一行星輪架，該行星輪架樞設有複數個行星齒輪；該行星齒輪等圓心角地圍繞該太陽齒輪，並位在該齒環內圍，且分別與該太陽齒輪及該齒環嚙合。
8. 如請求項7所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該殼體二端分別為一封閉部及一開口；該封閉部上設有同軸並置的二軸承，其一該軸承內周套固該中心軸桿，另一該軸承套設該套管；該開口覆設一殼蓋，該殼蓋上設一軸承，該軸承內周套設該中心軸桿；該殼體內部固設一橫隔板，該橫隔板分別與該封閉部及該殼蓋圍成一第一容室及一第二容室；該第一容室容納該太陽齒輪、該行星輪架、該複數個行星齒輪及該齒環；該第二容室容納該轉子及該定子；該橫隔板上設有一軸承，該軸承內周套設該套管上。
9. 如請求項8所述之電動車之整體式電動車輪，其中，該中心軸桿包括相互套接為一剛性體的一第一桿件及一第二桿件，該套管套於該第一桿件上，該行星輪架套固在該第二桿件上，且該殼蓋上的該軸承內 周套在該第二桿件上。