TWI694951B

TWI694951B - 擺線齒輪傳動機於電動自行車助力系統

Info

Publication number: TWI694951B
Application number: TW108124161A
Authority: TW
Inventors: 王培郁
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-06-01
Also published as: TW202102401A

Abstract

本發明係有關一種擺線齒輪傳動機於電動自行車助力系統，其包括殼體、馬達、偏心軸、針輪環座、針輪環蓋、擺線輪、內外行星支架、襯套、傳動銷及後端蓋。偏心軸中段穿設於馬達內以受驅動而旋轉，前段外周設有偏心環部。針輪環座內周環設有針齒，針齒二端各自穿套自潤軸承。擺線輪可轉動地套設於偏心環部上，擺線輪外周環設有複數齒部，齒部與自潤軸承嚙合，擺線輪設有穿孔。襯套容納於穿孔內圍。傳動銷中段穿於襯套，且各自穿過穿孔以前段及後段分別跨接內行星支架與外行星支架。後端蓋罩設於殼體後段，俾能將擺線齒輪傳動技術應用於自行車的動力傳動機構上，以實現較佳的動力傳動減速的功效。

Description

擺線齒輪傳動機於電動自行車助力系統

本發明係有關一種擺線齒輪傳動機於電動自行車助力系統，尤指一種可以實現較佳動力傳動減速功效的電動自行車補助力傳動技術。

按，自行車不僅是一般的交通工具而已，甚至已經發展成為休閒娛樂與運動競賽中不可或缺的複合式運動休閒工具。尤其是，加裝電動馬達的電動輔助自行車確實可以有效減少騎乘者的體能負擔，所以電動輔助自行車儼然已經受到廣大消費者的青睞與喜愛。一般來說，電動輔助自行車的馬達傳動機構係安裝於自行車的前輪或後輪，用以提供驅動前輪或後輪旋轉的補助動力。

依據所知，具備補助力傳動功能的自行車代表性專利如新型第M484555號『具單向功能的自行車助力馬達』的專利所示，該專利包含一可轉動的外殼、一設於外殼內的馬達機構以及複數傳動於外殼與馬達機構輸出軸之間的齒輪組，藉此馬達機構的動力依序由輸出軸、齒輪傳遞動力至外殼。該專利雖然具備補助動力的輸出功能；惟，該專利之機構設置非為擺線齒輪減速傳動機構，故無法產擺線齒輪動力機構的傳動減速效果，以致會有動力減速效果不佳、體積較大、重量較重以及傳動平穩度不佳等缺失產生，因而不符合自行車領域的輕量化趨勢。

此外，擺線齒輪傳動機構是較新式設計的一種傳動機構，擺線齒輪傳動機構是在傳統針擺行星傳動機構的基礎上所發展而來，不僅克服了一般針擺傳動機構的缺點，而且因為相較於習知針擺傳動機構體而言，確實具備體積小、重量輕、傳動比範圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩等優點，因而逐漸受到國內外業者的廣泛關注與青睞，也因如此，已經逐漸用於工業機器人，機床，醫療檢測設備以及衛星接收系統等技術領域。

雖然習知擺線齒輪減速機構相較於習知針擺傳動機構而言，確實具備體積小、重量輕、傳動比範圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩等優點，但是用於自行車的馬達傳動機構上仍會有體積相對較大、重量重、傳動比數範圍小及傳動平穩度不佳等缺失的產生。而且現有的電動自行車電動補助力的傳動機構在設計上也有諸多缺失，因而造成體積大，噪音大及傳動輸出比小等諸多缺失。因此，如何開發出一種結合擺線齒輪減速傳動技術以提升自行車傳動平穩度的自行車傳動控制技術實已成為相關技術領域業界所亟欲改善與挑戰的技術課題。

因此，鑒於上述習知技術與該專利的缺失，於是本發明人等乃經不斷的努力研發之下，終於研發出一套有別於上述習知技術並具功效增進的本發明。

本發明主要目的在於提供一種擺線齒輪傳動機於電動自行車助力系統，主要是將擺線齒輪傳動技術應用於自行車的動力傳動機構上，以實現動力傳動減速的功效，因而具有體積小、重量輕、傳動比數範圍大、傳動精度高、傳動效率高以及傳動平穩度較佳等特點。達成本發明主要目的之技術手段，係包括殼體、馬達、偏心軸、針輪環座、針輪環蓋、擺線輪、內外行星支架、襯套、傳動銷及後端蓋。偏心軸中段穿設於馬達內以受驅動而旋轉，前段外周設有偏心環部。針輪環座內周環設有針齒，針齒二端各自穿套自潤軸承。擺線輪可轉動地套設於偏心環部上，擺線輪外周環設有複數齒部，齒部與自潤軸承嚙合，擺線輪設有穿孔。襯套容納於穿孔內圍。傳動銷中段穿於襯套，且各自穿過穿孔以前段及後段分別跨接內行星支架與外行星支架。後端蓋罩設於殼體後段。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧容室

110‧‧‧環部

20‧‧‧馬達

30‧‧‧偏心軸

31‧‧‧偏心環部

40‧‧‧針輪環座

41‧‧‧針輪環蓋

42‧‧‧針齒

43‧‧‧自潤軸承

44‧‧‧定位銷

50‧‧‧擺線輪

51‧‧‧齒部

52‧‧‧盤面

520‧‧‧穿孔

60‧‧‧內行星支架

61‧‧‧外行星支架

62‧‧‧襯套

63‧‧‧傳動銷

64‧‧‧圓導孔

65‧‧‧隔離環

70‧‧‧後端蓋

80‧‧‧第一軸承

81‧‧‧第二軸承

82‧‧‧第三軸承

83‧‧‧第四軸承

84‧‧‧第五軸承

90‧‧‧螺栓

91‧‧‧O-ring環

92‧‧‧旋轉油封

圖1係本發明具體架構的分解示意圖。

圖2係本發明具體架構的剖視示意圖。

圖3係圖2 B-B斷面的剖視示意圖。

圖4係圖2斷面的剖視示意圖。

圖5係圖2 A-A斷面的剖視示意圖。

圖6係圖4 D-D斷面的剖視示意圖。

圖7係圖3 C-C斷面的剖視示意圖。

圖8係本發明具體架構的組合示意圖。

圖9係本發明具體架構的另一視角組合示意圖。

為讓貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：請配合參看圖1~7所示，為達成本發明主要目的之實施例，係設於電動自行車上(如安裝於自行車的前、後輪轂內或銜接自行車之輸出軸而與大齒盤形成連動；但不以此為限)，用以驅動電動自行車的車輪轉動，以提供電動自行車所需的補助動力。電動補助力傳動機構係包括一殼體10、一馬達20、一偏心軸30、一針輪環座40、一針輪環蓋41、二擺線輪50、一內行星支架60、一外行星支架61、複數襯套62、複數傳動銷63及一後端蓋70等技術特徵。殼體10內部設有一容室11。馬達20設於容室11中段。偏心軸30中段穿設於馬達20內而同軸地位於殼體10內部，以受馬達20驅動而旋轉，偏心軸30前段外周設有二偏心環部31，偏心軸30內部可供與自行車的動力機構連動，進而帶動自行車的車輪轉動。針輪環座40設於容室11前段，針輪環座40內周環設有複數針齒42，複數針齒42二端各自穿套有一自潤軸承43。針輪環蓋41罩設於針輪環座40的外端面。擺線輪50可轉動地套設於二偏心環部31上，使二擺線輪50軸心相對偏心軸30的軸心呈偏心，二擺線輪50外周環設有複數齒部51，複數齒部51分別與複數針齒42二端的自潤軸承43相嚙合，二擺線輪50之盤面52上各自設有複數穿孔520。內行星支架60設於容室11前段而位於其一擺線輪50的外側。外行星支架61設於容室11前段而位於其二擺線輪50的外側。複數襯套62分別容納於對應的複數穿孔520的內圍。複數傳動銷63各界之中段穿於複數襯套62，且複數傳動銷63各自穿過複數穿孔520而以前段及後段分別跨接內行星支架60與外行星支架61。後端蓋70罩設於殼體10後段。

於具體的運作實施例中，係由馬達20帶動偏心軸30旋轉，以使偏心軸30上的二擺線輪50在與自潤軸承43嚙合限位下轉動，再由二擺線輪50透過傳動銷63來帶動內行星支架60與外行星支架61轉動，進而達到自行車動力傳動的減速效果。

請配合參看圖1、2所的實施例，二擺線輪50內周與二偏心環部31外周之間分別介置一第一軸承80。

請配合參看圖1、2所示，容室11前段向內突設一環部110，環部110與內行星支架60之間介置一第二軸承81，針輪環座40穿鎖螺栓90而固定環部110一側。

請配合參看圖1所的實施例，針輪環座40與針輪環蓋41鎖螺栓90固定，針輪環蓋41與內行星支架60及該外行星支架61配合複數連接銷90與螺栓90穿入鎖合而相對穿鎖固定。

請配合參看圖1、2、8及圖9所示，後端蓋70穿鎖螺栓90而固定於容室11後段，後端蓋70與偏心軸30之間介置一第三軸承82。

請配合參看圖1、5所示，外行星支架61與針輪環蓋41之間介置一第四軸承83；外行星支架61與偏心軸30之間介置一第五軸承84。

請配合參看圖1、2所示，馬達20包含一內環轉子及一環繞內環轉子而固設於容室11中段的外環定子，偏心軸30中段穿設於內環轉子，使偏心軸30可同軸地位於容室11內。

請配合參看圖1、2所示，其一擺線輪50係靠近容室11中段而位於容室11前段的後端，其二擺線輪50係遠離容室11中段而位於容室11前段的前端。

請配合參看圖1所示，複數穿孔520係呈圓形，內行星支架60與外行星支架61各自環設有供複數傳動銷63以其前段及後段形成跨接的圓導孔64。

為方便釐清本案主要構成特徵的功效作用與機能作用，茲將主要構成特徵分述如下：

a.殼體10用於安裝減速機各零件的本體，透過鎖固後端蓋70、針輪環座40及針輪環蓋41，以用於固定內部零件。

b.針輪環座40與針輪環蓋41與殼體10鎖固，以用於定位二套設自潤軸承43的針齒42。

c.後端蓋70與殼體10進行鎖固，以防止馬達20脫出及保護馬達20。

d.偏心軸30係利用電機的方式進行轉動，並帶動與偏心軸30連動的二擺線輪50。

e.擺線輪50藉由偏心軸30的帶動在針齒42與自潤軸承43的限位下進行轉動，並帶動與擺線輪50連動的傳動銷63。

f.針齒42與自潤軸承43用於限制擺線輪50傳動的位置，使擺線輪50以理想位置進行運動。

g.襯套62用於保護傳動銷63與擺線輪50盤面52的穿孔520。

h.內行星支架60與外行星支架61可藉由傳動銷63的帶動下進行轉動。

i傳動銷63係利用兩片擺線輪50的轉動，並在襯套62的保護下轉動，進而帶動內行星支架60與外行星支架61。

j.馬達20係用以帶動偏心軸30旋轉。

k.隔離環65係用以保持內行星支架60與外行星支架61之間的距離。

因此，藉由上述具體實施例的說明，本發明確實可將RV傳動技術應用於自行車的動力傳動機構上，以實現動力傳動減速的功效，因而具有體積小、重量輕、傳動比數範圍大、傳動精度高、傳動效率高以及傳動平穩度較佳等特點。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，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。