TWI454407B - 電動自行車 - Google Patents

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Description

電動自行車
本發明係關於一種電動自行車，特別係關於一種藉由薄形馬達作動的電動自行車。
對習知的電動自行車改裝自傳統自行車而言，馬達係安裝在輪轂內，通常是在後輪轂，以使車輪旋轉。然而，在馬達安裝至轂部前，傳統自行車的輻條必須先被卸除。因此，當馬達重新裝入時，輻條亦一個一個地被重新固定，這需要大量的時間進行裝配。此外，由於不同品牌的自行車的車輪有不同規格，有必要為每個不同的自行車品牌調整馬達設計，從而增加了生產成本。
尚有另一種習知的電動自行車結構，其中馬達係設置在自行車的車架上，並利用耦接於馬達的鏈條、皮帶或者齒輪驅動車輪旋轉。然而，將馬達安裝在自行車車架可能會導致不平衡，並且要佔用相當大的空間。以及，由於安裝馬達在車架上，可能會導致車架的耐用性減弱。此外，由於馬達可觀的重量以及體積，可能造成自行車的騎乘更加困難。
台灣專利第I296596號揭露一種電動自行車的驅動機構，包括一馬達及一踏板軸承的改裝結構，踏板軸承以鏈條連結至車輪。值得注意的是，車架並未被改裝。同樣的，台灣專利第M356689號揭露一種設置在腳踏車前輪或後輪的傳動輪。馬達係設置在自行車的車架，用以驅動傳動輪使前輪或後輪旋轉。
關於安裝於自行車轂部的馬達設計，台灣專利第352804號揭露一種馬達的改良結構，以改良的矽鋼、線圈以及磁鐵構成的薄形超音波馬達，可設置在前輪或後輪，以作為一發動機。同樣的，台灣專利第313554號揭露一種超薄形馬達，係以麥納膠片以及薄膜印刷線取代笨重的矽鋼及線圈。超薄形電動馬達可被設置在前輪或後輪，作為一發動機。
此外，美國專利第5368122號揭露一種具有斜齒輪、驅動機構及傳動軸環的直流馬達，安裝在後三角承架結構上。傳動軸環係以直流馬達及斜齒輪驅動旋轉的。此機構產生些微噪音以及平穩的騎承。此外，美國專利第6412800號中，一個組合包括：一個電動馬達、一控制單元、以及一齒輪，該組合係安裝於自行車的踏板軸下，以提供腳踏車動力，以及美國專利第6131683號揭露一種電動自行車包括一採用軸向磁通的平板式直流馬達，藉由一控制電路、一踏板負載感測器、一踏板轉速感測器、一扭矩感測器、一減速機構、一傳動設備、以及齒輪使車輪旋轉。在美國專利第585753號，一種電動馬達、一控制器、以及一傳動機構係被設置在一自行車的後輪轂。
在上述的專利中，電動馬達必須被安裝在自行車車架並透過齒輪或是透過傳動機構耦接於車輪，因而導致很高的成本以及重量的增加。另外，馬達可安裝在自行車的輪轂。然而，自行車的輻條必須一個一個地重新固定在輪轂，以重新安裝，這需要大量的時間進行裝配。
參照第1圖，習知的電動自行車10通常具有一外轉子型態的馬達12安裝在車輪16的輪轂14內。馬達12具有可觀的重量，且必須被設置在輪轂14內。並且，在馬達12安裝於輪轂14前，傳動自行車的輻條18必須被卸除。在馬達12安裝在輪轂14內之後，輻條18被重新固定於輪轂14。由於馬達12是一個外轉子型態的馬達，很難透過馬達12的外殼使銅線圈產生的熱散發。因此，由於過熱造成馬達12退磁的現象容易發生。此外，由於馬達12產生的扭矩與其重量成正比，當需要大扭矩時，一個大型的馬達係必須的。
本發明提供一種電動自行車，包括一薄形馬達透過連軸器連接至輪轂，其中薄形馬達係靠近輪轂設置。不需要傳動機構。此外，由於薄形馬達係安裝於碟煞盤，因此不需要改裝車架。薄形馬達較傳統的電動馬達來的輕，使騎乘此種電動自行車變得方便。
本發明之一種電動自行車之實施例包括：一車架，具有至少一承載架；至少一車輪，具有一固定於承載架之主軸、及一可繞主軸旋轉之輪轂；以及至少一薄形馬達，具有一連結於輪轂之轉子，轉子旋轉於一與主軸對齊之軸心，其中薄形馬達驅動輪轂繞主軸旋轉。轉子係藉由一連軸器連結於輪轂。連軸器係一接合器緊配合於轉子。
接合器包括一連接部具有一第一螺孔相對於一形成在後輪轂上之第二螺孔、以及一配合部連結於連接部並緊配合於薄形馬達的轉子，一螺栓穿過第一螺孔及第二螺孔，以連結接合器與輪轂。配合部係垂直於連接部。
薄形馬達更包括：一外殼，為圓盤形狀，具有一穿孔，其中軸心穿過穿孔；以及一定子，相對於轉子設置於外殼內，其中轉子係設置於外殼內並繞於穿孔。配合部伸入穿孔並緊配合於轉子。穿孔係形成於圓盤形狀之中心。
以下實施例將參照隨附的的圖式提供詳細的說明。
為了解決前述之種種問題，本發明提供一種用於電動自行車之薄形馬達。薄形馬達係耦接於車輪且具有一軸心對齊於車輪之主軸。舉例來說，軸心係設置在固定於輪轂.的碟剎盤上。由馬達產生之扭矩直接轉動車輪，不需要一個傳動機構。透過這種方式，薄形馬達不會佔用自行車的額外空間。由於薄形馬達不是設置在輪轂內，不需要自輪轂卸除車輪之輻條和重新安裝。當自行車有一個快速釋放裝置和碟煞盤，本發明之薄形馬達可以快速且便利的安裝在自行車，以減少成本和進行組裝的時間。
第2a及2b圖描繪本發明之一種薄形馬達50。因為薄形馬達50有軸向磁通，薄形馬達50的磁通面積係大過傳統的外轉子馬達，然而體積小過傳統的外轉子馬達。傳統外轉子馬達的厚度係超過10公分，然而薄形馬達50的厚度僅3公分。由於在扭矩、尺寸及重量的優勢，薄形馬達50適合用於電動自行車。薄形馬達50所產生的扭矩足以驅動一輛沒有任何傳動機構的自行車。依據需求，薄形馬達50可以為外轉子型態或內轉子型態的馬達。薄形馬達50的詳細結構之說明如下：薄形馬達50具有一外殼52，為圓盤形狀，外殼52具有一穿孔54。在本實施例中，穿孔54係形成於外殼52之中心。穿孔54之壁面係連結於轉子56(請參見第6圖)，轉子56係旋轉於一穿過穿孔54之軸心。
請參照第3圖，本發明之一種電動自行車1000包括一車架200，具有一前承載架(前叉桿)210承載一前車輪230、以及一後承載架(後叉桿)220承載一後車輪240。薄形馬達50安裝於電動自行車1000的後承載架220以及後車輪240之間。薄形馬達50的軸心係對齊於後車輪240之主軸235(請參見第6圖)。薄形馬達50可固定於後承載架220用以使後車輪240旋轉，藉此薄形馬達50的扭矩係被直接傳動至後車輪240。
請參照第4圖，薄形馬達50亦可安裝於電動自行車1000的前承載架210以及前車輪230之間。薄形馬達50可固定於前承載架210，直接地轉動前車輪230。
請參見第5圖，薄形馬達50安裝於前車輪230以及後車輪240，用以增加被傳動至電動自行車的扭矩。
當騎士踩下踏板，以人力地使自行車移動，薄形馬達50同時產生扭矩以驅動自行車，以幫助騎士更容易地使自行車移動。此外，電動自行車1000也可單由薄形馬達50而作動，在這種情況下，這將是一個全電動式自行車。
第6圖描繪了薄形馬達50安裝在承載架(前承載架210或是後承載架220)以及車輪(前車輪230或是後車輪240)之間的剖面圖。薄形馬達50係固定在承載架210、220上。車輪230、240具有一延伸穿過薄形馬達50之穿孔54之主軸235，並固定於承載架210、220。薄形馬達50之軸心L係對齊於主軸235。一可繞主軸235旋轉之輪轂245，車輪230、240被安裝在輪轂245上(未圖示於第6圖)。碟煞盤246安裝在輪轂245上，隨著輪轂245相對於主軸235旋轉。輪轂245藉由一接合器(連軸器)60耦合至轉子56。接合器60具有一連接部62以及一配合部64。配合部64係一凸塊垂直於連接部62。配合部64緊配合於薄形馬達50之轉子56。連接部62具有一第一螺孔7相對於一形成在輪轂245上的第二螺孔9。一螺栓8穿過第一螺孔7及第二螺孔9，以連結接合器60與輪轂245。第二螺孔9可作為一碟煞盤246之鎖固孔。轉子56透過接合器60使輪轂245繞軸心L旋轉，亦使車輪230、240繞軸心L旋轉。
雖然本發明已藉由範例及較佳實施例描述，必須了解的是，本發明並不侷限於此。相反地，此描述係為了涵蓋各種修改和相似的安排(像是對該技藝領域之人士所顯而易見的)。因此，附加的申請專利範圍的範疇應當以最廣泛的詮釋，使其可包含所有這類的修改以及類似的安排。
 習知技術
10．．．習知的電動自行車
12．．．馬達
14．．．輪轂
16．．．車輪
18．．．輻條
本發明之實施例
7．．．第一螺孔
8．．．螺栓
9．．．第二螺孔
50．．．薄形馬達
52．．．外殼
54．．．穿孔
56．．．轉子
60．．．接合器
62．．．連接部
64．．．配合部
200．．．車架
210．．．前承載架
220．．．後承載架
230．．．前輪
240．．．後輪
235．．．主軸
245．．．輪轂
246．．．碟煞盤
L．．．軸心
1000．．．電動自行車
藉由閱讀發明內容以及範例，並參考附圖本發明可以被充分的瞭解。附圖僅給予方法的描述，因此不限制本發明及其內容：
第1圖係設置有電動馬達之傳統自行車之示意圖。
第2a及2b圖描述用於本發明電動自行車之薄形馬達。
第3圖係本發明之一種電動自行車(後方驅動)之示意圖。
第4圖係本發明之一種電動自行車(前方驅動)之示意圖。
第5圖係本發明之一種電動自行車(前方以及後方驅動)之示意圖。
第6圖係本發明之一薄形馬達連接至一電動自行車之輪轂之剖面圖。
7．．．第一螺孔
8．．．螺栓
9．．．第二螺孔
50．．．薄形馬達
52．．．外殼
56．．．轉子
60．．．接合器
62．．．連接部
64．．．配合部
210．．．前承載架
220．．．後承載架
235．．．主軸
245．．．輪轂
246．．．碟煞盤
L．．．軸心

Claims (11)

  1. 一種電動自行車，包括：一車架，具有至少一承載架；至少一車輪，具有一固定於該承載架之主軸、及一可繞該主軸旋轉之輪轂；以及至少一薄形馬達，設置於該承載架以及該車輪之間，且該薄形馬達具有一連結於該輪轂之轉子，該轉子旋轉於一與該主軸對齊之軸心，其中該薄形馬達驅動該輪轂繞該主軸旋轉，其中該轉子係藉由一連軸器連結於該輪轂。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電動自行車，其中該連軸器係一接合器緊配合於該轉子。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電動自行車，其中該接合器包括一連接部，該連接部具有一第一螺孔相對於一形成在該輪轂上之第二螺孔，且該接合器更包括一配合部，該配合部連結於該連接部並緊配合於該轉子，其中一螺栓穿過該第一螺孔及該第二螺孔，以連結該接合器與該輪轂。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電動自行車，其中該配合部係垂直於該連接部。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電動自行車，其中該薄形馬達更包括：一外殼，為圓盤形狀，具有一穿孔，其中該軸心穿過該穿孔；以及一定子，相對於該轉子設置於該外殼內，其中該轉子係設置於該外殼內並圍繞於該穿孔。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電動自行車，其中該配合部伸入該穿孔並緊配合於該轉子。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電動自行車，其中該穿孔係形成於該外殼之中心。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電動自行車，更包括一前車輪，該前車輪具有一前主軸與可旋轉於該前主軸之一前輪轂、以及一後車輪，該後車輪具有一後主軸與可旋轉於該後主軸之一後輪轂，其中該車架具有一後承載架以固定該後主軸、以及一前承載架以固定該前主軸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電動自行車，其中該軸心係對齊於該後主軸並耦合至該後輪轂，且該薄形馬達驅動該後輪轂以繞該後主軸旋轉。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電動自行車，其中該軸心係對齊於該前主軸並耦合至該前輪轂，且該薄形馬達驅動該前輪轂以繞該前主軸旋轉。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電動自行車，更包括複數個薄形馬達，其中至少一薄形馬達具有一軸心對齊於該後主軸並耦合至該後輪轂以驅動該後輪轂繞該後主軸旋轉，以及至少另一薄形馬達具有一軸心對齊於該前主軸並耦合至該前輪轂，以驅動該前輪轂繞該前主軸旋轉。
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