TWI675781B - 輪轂變速馬達 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種輪轂變速馬達，包含：齒輪組、靜子機構、轉子機構、變速機構及往復機構，齒輪組包括：動力輸入軸、第一齒輪、複數第二齒輪、齒圈蓋及動力輸出軸，第一齒輪連接於動力輸入軸的齒輪端，複數第二齒輪與第一齒輪嚙合，齒圈蓋具有齒圈部及延伸部，延伸部自齒圈部朝動力輸出軸的動力輸入端延伸，動力輸出軸連接第二齒輪，靜子機構環繞齒輪組，轉子機構環繞靜子機構且動力連接動力輸入軸，變速機構設置於靜子機構及轉子機構之間，且平行動力輸入軸的軸向方向滑移地連接延伸部。藉此，本發明可使輪轂馬達變速。

Description

輪轂變速馬達

本發明係關於電動馬達之技術，更特別的是關於一種可使輪轂馬達變換高/低速檔位的輪轂變速馬達。

電動車係以電動馬達作為動力來源。當遇到需要變速的情況下，在習知技術中，必須直接從動力源頭調整電動馬達的轉子的轉速(例如加大油門以增加電能供應，或放開油門以降低電能供應等方式)。然而電動馬達的轉子與靜子在相對旋轉的過程中，有最適合的工作轉速，若時常大範圍地改變電動馬達的轉子的轉速，對電動馬達將會有不良的影響。

本發明之一目的在於使輪轂馬達實現變換高/低速檔位的動力輸出。

為達至少上述目的，本發明提出一種輪轂變速馬達，包含：一齒輪組，包括：一動力輸入軸，具有一動力輸入端及一齒輪端；一第一齒輪，連接於動力輸入軸的齒輪端；複數第二齒輪，設置於第一齒輪之外圍而與第一齒輪嚙合；一齒圈蓋，具有一齒圈部及一延伸部，齒圈部環繞第二齒輪而與第二齒輪嚙合，延伸部自齒圈部以平行動力輸入軸的軸向方向而朝動力輸入端延伸；以及一動力輸出軸，連接第二齒輪；一靜子機構，環繞齒輪組；一轉子機構，環繞靜子機構且動力連接動力輸入軸的動力輸 入端；一變速機構，設置於靜子機構及轉子機構之間，且變速機構平行動力輸入軸的軸向方向滑移地連接齒圈蓋的延伸部，以使變速機構連接靜子機構或轉子機構；以及一往復機構，連接變速機構。

於本發明之一實施例中，變速機構包括一滑移本體、一固接本體及一彈簧構件，滑移本體平行動力輸入軸的軸向方向滑移地連接齒圈蓋的延伸部，以使滑移本體連接靜子機構或轉子機構，固接本體固設於延伸部，彈簧構件設置於滑移本體及固接本體之間，滑移本體連接於往復機構與彈簧構件之間。

於本發明之一實施例中，更包括一煞車片及一傳動片，煞車片設置於滑移本體與靜子機構之間，傳動片設置於滑移本體與轉子機構之間。

於本發明之一實施例中，煞車片及傳動片相對動力輸入軸的軸向為傾斜。

於本發明之一實施例中，往復機構包括一缸體、一活塞、至少一頂推柱及二止推軸承，活塞設置於缸體，止推軸承分別設置於變速機構及活塞，頂推柱平行於動力輸入軸的軸向方向，作動時於缸體內滑移並穿設於轉子機構，且連接於止推軸承之間。

於本發明之一實施例中，更包括一致動機構，連接該往復機構。

藉此，本發明的輪轂變速馬達，藉由往復機構與設置於靜子機構及轉子機構之間的變速機構的協同作用，讓變速機構抵接於靜子機構或轉子機構的其中一個，從而使輪轂變速馬達可達成高速與低速狀態之間的切換，意即達到換檔之功效。另外，本發明可在轉子機構常態處於最適合的工作轉速，讓輪轂變速馬達在動力輸出時，於高速與低速狀態之間能迅速切換，且具有切換反應靈敏、準確可靠、動力銜接平順等優勢。

100‧‧‧輪轂變速馬達

1‧‧‧齒輪組

11‧‧‧動力輸入軸

111‧‧‧動力輸入端

112‧‧‧齒輪端

12‧‧‧第一齒輪

13‧‧‧第二齒輪

14‧‧‧齒圈蓋

141‧‧‧齒圈部

142‧‧‧延伸部

15‧‧‧動力輸出軸

2‧‧‧靜子機構

21‧‧‧靜子

3‧‧‧轉子機構

31‧‧‧轉子

4‧‧‧變速機構

41‧‧‧滑移本體

411‧‧‧煞車片

412‧‧‧傳動片

42‧‧‧固接本體

43‧‧‧彈簧構件

5‧‧‧往復機構

51‧‧‧頂推柱

52‧‧‧止推軸承

53‧‧‧缸體

531‧‧‧油壓注入口

54‧‧‧活塞

6‧‧‧致動機構

S‧‧‧殼體

T‧‧‧輪子

[圖1]係本發明較佳實施例輪轂變速馬達之低速狀態之簡化示意圖。

[圖2]係本發明較佳實施例輪轂變速馬達之高速狀態之簡化示意圖。

[圖3]係本發明較佳實施例輪轂變速馬達之爆炸剖面示意圖。

[圖4]係本發明較佳實施例輪轂變速馬達之低速狀態之剖面示意圖。

[圖5]係本發明較佳實施例輪轂變速馬達之高速狀態之剖面示意圖。

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：請參考圖1至圖5，其繪示本發明輪轂變速馬達之一實施例。為了容易理解本發明的內涵，圖1及圖2係為經簡化過的概念示意圖，僅為表達各元件大致上的相對位置關係，各元件的形狀、大小以及間距等並非完全按照實際比例繪示。

如圖1至圖3所示，本發明之輪轂變速馬達100包含一齒輪組1、一靜子機構2、一轉子機構3、一變速機構4及一往復機構5。

齒輪組1包括一動力輸入軸11、一第一齒輪12、複數第二齒輪13、一齒圈蓋14以及一動力輸出軸15。動力輸入軸11具有一動力輸入端111及一齒輪端112。第一齒輪12連接於動力輸入軸11的齒輪端112，複數第二齒輪13設置於第一齒輪12之外圍而與第一齒輪12嚙合。齒圈蓋14具有一齒圈部141及一延伸部 142，齒圈部141環繞第二齒輪13而與第二齒輪13嚙合，延伸部142自齒圈部141以平行動力輸入軸11的軸向方向而朝動力輸入端111延伸。動力輸出軸15連接第二齒輪13並將動力輸出至一輪子T。

靜子機構2環繞齒輪組1。轉子機構3則環繞靜子機構2且動力連接動力輸入軸11的動力輸入端111。較佳地，靜子機構2固接於一殼體S，轉子機構3則相對靜子機構2轉動以輸出一動力。轉子機構3連接至動力輸入軸11的動力輸入端111，以帶動第一齒輪12轉動。靜子機構2與轉子機構3可為一電動馬達，然而本發明不限於此。

變速機構4設置於靜子機構2及轉子機構3之間，且變速機構4平行動力輸入軸11的軸向方向滑移地連接齒圈蓋14的延伸部142，以使變速機構4連接靜子機構2或轉子機構3。舉例來說，延伸部142的表面沿動力輸入軸11的軸向方向設有滑槽，變速機構4具有相應的凸出部而接合於該滑槽中，而能沿動力輸入軸11的軸向方向相對延伸部142滑移。

往復機構5連接變速機構4，變速機構4受往復機構5的頂推與否而抵接於靜子機構2或轉子機構3。

以下依據圖1、圖2、圖4、圖5說明本發明之輪轂變速馬達100如何執行變速。參考圖1及圖4所示，其為表示輪轂變速馬達100處於低速狀態的示意圖。轉子機構3相對靜子機構2旋轉而將動力傳輸至動力輸入軸11的動力輸入端111，進而帶動第一齒輪12轉動。往復機構5經由一施加之外力而頂推變速機構4(如圖1左側箭頭所示)，使變速機構4受頂推而抵接於靜子機構2而與轉子機構3分離。由於變速機構4與轉子機構3分離，使得齒圈蓋14未與轉子機構3相接觸，因此轉子機構3的動力無法直接經由齒圈蓋14的延伸部142傳輸至齒圈部141及 第二齒輪13。換言之，第二齒輪13唯一的動力來源為來自第一齒輪12，第二齒輪13受第一齒輪12的帶動後再旋轉以輸出動力至動力輸出軸15，達到減速的效果。此時輪轂變速馬達100為減速狀態，其減速的比率由齒輪組1所進行之變速控制。

再參考圖2及圖5，其為表示輪轂變速馬達100處於高速狀態的示意圖。在圖2及圖5中，轉子機構3同樣地相對靜子機構2旋轉而將動力傳輸至動力輸入軸11的動力輸入端111，進而帶動第一齒輪12轉動。與減速狀態的差別在於，往復機構5退回，不再頂推變速機構4(如圖2左側箭頭所示)，使變速機構4在延伸部142上向左滑移轉而抵接於轉子機構3，並與靜子機構2分離。因此，齒圈蓋14的延伸部142經由變速機構4而動力連接於轉子機構3，齒圈蓋14與動力輸入軸11同步受轉子機構3帶動，因此第一齒輪12與第二齒輪13也同步轉動，使得動力輸出軸15輸出高速的動力至輪子T。

綜上所述，只要操控往復機構5的橫向往復位移，就可以在轉子機構3常態處於最適合的工作轉速的狀況下，讓輪轂變速馬達100在高速與低速狀態之間迅速切換，且切換反應靈敏、準確可靠。

進一步地，於本發明之一實施例中，如圖1至圖5所示，變速機構4包括一滑移本體41、一固接本體42及一彈簧構件43。

滑移本體41平行動力輸入軸11的軸向方向滑移地連接齒圈蓋14的延伸部142，以使滑移本體41連接靜子機構2或轉子機構3。詳細來說，在本實施例中，延伸部142的表面沿動力輸入軸11的軸向方向設有滑槽，滑移本體41具有相應的凸部而卡合於該滑槽中，而能沿動力輸入軸11的軸向方向相對延伸部142滑移。然而本發明不限於此，亦可以透過其他類似的機構或手段使滑移本體41滑移地連接延伸部142。

固接本體42固設於延伸部142，彈簧構件43設置於滑移本體41及固接本體42之間。滑移本體41連接於往復機構5與彈簧構件43之間。在本實施例中，往復機構5與彈簧構件43沿動力輸入軸11的軸向方向分別頂抵於滑移本體41的相反兩側。當往復機構5向右頂推滑移本體41(如圖1、圖4所示)使滑移本體41抵接於靜子機構2時，彈簧構件43被壓縮而儲存一彈性位能。而當往復機構5復位不再頂推滑移本體41(如圖2、圖5所示)，則彈簧構件43釋放彈性位能，使滑移本體41抵接於轉子機構3(即，彈簧構件43於未被壓縮的狀況下，滑移本體41常態性地抵接於轉子機構3)。

藉由上述的方式，利用彈性位能以及適當的元件位置配置，使滑移本體41藉由往復機構5及彈簧構件43而必定抵接於靜子機構2或轉子機構3的其中一個，輪轂變速馬達100因而在低速狀態或高速狀態之間切換。

進一步地，於本發明之一實施例中，輪轂變速馬達100更包括一煞車片411及一傳動片412，煞車片411設置於滑移本體41與靜子機構2之間，傳動片412設置於滑移本體41與轉子機構3之間。詳係來說，在本實施例中，煞車片411設置於滑移本體41與靜子機構2之間的接觸面，可以是設置於靜子機構2的與滑移本體41抵接的接觸面(如圖2、圖3所示)，也可以是設置於滑移本體41的與靜子機構2抵接的接觸面。類似地，傳動片412設置於滑移本體41與轉子機構3之間的接觸面，可以是設置於轉子機構3的與滑移本體41抵接的接觸面，也可以是設置於滑移本體41的與轉子機構3抵接的接觸面(如圖1、圖3所示)。煞車片411及傳動片412為耐磨損、傳動良好的材質所構成。藉此，使滑移本體41於抵接靜子機構2或轉子機構3時，可有效地減速或傳動，且不損壞滑移本體41、靜子機構2或轉子機構3。

進一步地，於本發明之一實施例中，煞車片411及傳動片412相對動力輸入軸11的軸向為傾斜。藉此，可使得輪轂變速馬達100內的空間達到最有效的利用，且機構設計容易。然而，本發明不限於此，煞車片411及傳動片412相對動力輸入軸11的軸向亦可為平行或垂直。

進一步地，於本發明之一實施例中，如圖3至圖5所示，往復機構5包括一缸體53、一活塞54、至少一頂推柱51及二止推軸承52。

活塞54設置於缸體53。止推軸承52分別設置於變速機構4及活塞54。頂推柱51平行於動力輸入軸11的軸向方向，作動時能於缸體53內滑移並穿設於轉子機構3，且連接於二止推軸承52之間。缸體53例如是油壓缸，當缸體53充滿油料時，則活塞54頂推頂推柱51及變速機構4以使變速機構4抵接於靜子機構2，當缸體53的油料被抽去時，活塞54、頂推柱51及變速機構4復位以使變速機構4抵接於轉子機構3。藉此，可縮減真正執行往復動作的元件的質量及接觸面積，故只需要利用相對小的外力推動頂推柱51即可頂推變速機構4。

進一步地，於本發明之一實施例中，如圖1、圖2、圖4、圖5所示，更包括一致動機構6，連接往復機構5。致動機構6在本實施例中為油壓機構，如圖4所示，當油壓機構經由一油壓注入口531注入油料於缸體53而推動活塞54及頂推柱51，進而頂推變速機構4的滑移本體41抵接於靜子機構2。又如圖5所示，當油料被抽出，彈簧構件43使活塞54、頂推柱51及變速機構4的滑移本體41回復到回原本的位置，即滑移本體41抵接於轉子機構3。然而本發明不限於此，致動機構6可為電動致動、空壓致動等其他原理的致動器。藉此，可確實地驅使往復機構5沿動力輸入軸11的軸向方向頂推及回復到回原本的位置。

進一步地，於本發明之一實施例中，如圖4及圖5所示，靜子機構2的外緣具有複數靜子21，轉子機構3的內緣具有朝向靜子21的複數轉子31。在本實施例中，靜子21為電磁鐵靜子(激磁式靜子)，轉子31為永磁轉子。然而本發明不限於此。

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。

Claims (5)

1. 一種輪轂變速馬達，包含：一齒輪組，包括：一動力輸入軸，具有一動力輸入端及一齒輪端；一第一齒輪，連接於該動力輸入軸的齒輪端；複數第二齒輪，設置於該第一齒輪之外圍而與該第一齒輪嚙合；一齒圈蓋，具有一齒圈部及一延伸部，該齒圈部環繞該等第二齒輪而與該等第二齒輪嚙合，該延伸部自該齒圈部以平行該動力輸入軸的軸向方向而朝該動力輸入端延伸；以及一動力輸出軸，連接該等第二齒輪；一靜子機構，環繞該齒輪組；一轉子機構，環繞該靜子機構且動力連接該動力輸入軸的動力輸入端；一變速機構，設置於該靜子機構及該轉子機構之間，該變速機構包括一滑移本體、一固接本體及一彈簧構件，且該滑移本體平行該動力輸入軸的軸向方向滑移地連接該齒圈蓋的延伸部，以使該滑移本體連接該靜子機構或該轉子機構，該固接本體固設於該延伸部，該彈簧構件設置於該滑移本體及該固接本體之間，該滑移本體連接於該往復機構與該彈簧構件之間；以及一往復機構，連接該變速機構。
2. 如請求項1所述之輪轂變速馬達，更包括一煞車片及一傳動片，該煞車片設置於該滑移本體與該靜子機構之間，該傳動片設置於該滑移本體與該轉子機構之間。
3. 如請求項2所述之輪轂變速馬達，其中該煞車片及該傳動片相對該動力輸入軸的軸向為傾斜。
4. 如請求項1所述之輪轂變速馬達，其中該往復機構包括一缸體、一活塞、至少一頂推柱及二止推軸承，該活塞設置於該缸體，該等止推軸承分別設置於該變速機構及該活塞，該頂推柱平行於該動力輸入軸的軸向方向，作動時於該缸體內滑移並穿設於該轉子機構，且連接於該等止推軸承之間。
5. 如請求項1所述之輪轂變速馬達，更包括一致動機構，連接該往復機構。