TWI835390B - 自行車之馬達傳動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種自行車之馬達傳動裝置，其包含一輪轂殼，輪轂殼內部形成有一環牙嵌部；一馬達組件，其安裝於輪轂殼內；一主動齒環，其外環側面環繞形成有複數第一牙嵌部，主動齒環結合於馬達組件；一離合環，其一側面環繞形成有複數第二牙嵌部，環外面環繞形成有複數第三牙嵌部，各第二牙嵌部貼靠於各第一牙嵌部，各第三牙嵌部與環牙嵌部相貼合；一彈性件，其二端分別抵靠於離合環及輪轂殼；當使用者自行騎乘速度高於馬達輔助速度時，離合環脫離主動齒環並隨著輪轂殼轉動，藉此達到不受速度差而產生之阻力的影響，進而減少體力消耗之功效。

Description

自行車之馬達傳動裝置

本發明係涉及一種馬達傳動裝置，尤指一種用於自行車之馬達傳動裝置。

現今的自行車由於科技發展的進步，除了保有全部以人力踩踏之人力自行車外，為了使一般的使用者能夠節省體力以騎乘至較遠或是地形較為陡峭之上坡路段，發展出了電動輔助自行車，其利用於自行車上安裝電動馬達以推動自行車達到輔助使用者出力，以節省使用者體力；而目前市面上有一種輪轂馬達(Hub motor)，其主要是安裝在自行車車輪的花轂位置，即位於輪胎的正中心位置，藉由感測器接收來自使用者的狀態，再經由控制器驅動內部馬達轉動，進而提供額外之推力以輔助使用者達到省力騎乘的目的。

然而，輪轂馬達具有一缺點，當使用者自行騎乘速度高於馬達輔助速度時，因為輪轂馬達與車輪為相結合狀態，故使用者於自行踩踏自行車的過程中，必須連同輪轂馬達一同帶動旋轉，導致使用者於踩踏的過程中產生了額外之阻力，進而耗費更多之體力；因此，現有技術之輪轂馬達，其整體構造存在有如前述的問題及缺點，實有待加以改良。

有鑒於現有技術的不足，本發明提供一種自行車之馬達傳動裝置，其藉由設置離合環及彈性件，達到輪轂殼與馬達本體可接合或脫離之目的。

為達上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為設計一種自行車之馬達傳動裝置，其包含：一輪轂殼，其圍繞形成一內部空間及與該內部空間連通的一開口及一軸孔，該輪轂殼具有一內環面及一環牙嵌部，該環牙嵌部環繞凸設於該內環面；一馬達組件，其包含一馬達本體、一傳動組件及一輪軸，該馬達本體、該傳動組件及該輪軸相連接組合，該馬達組件容置於該內部空間且與該輪轂殼結合固定，該輪軸穿設於該軸孔；一主動齒環，其為環形體且具有一環內面及相對的二外環側面，該環內面位於該二外環側面之間，該環內面環繞形成有複數結合齒，其中一該外環側面環繞形成有複數第一牙嵌部，該主動齒環為單向轉動之環形體，該主動齒環以各該結合齒套設並結合於該傳動組件；一離合環，其為環形體且具有一環外面及相對的二環外側面，該環外面位於該二環外側面之間，其中一該環外側面環繞形成有複數第二牙嵌部，該離合環為單向轉動之環形體，該環外面環繞形成有複數第三牙嵌部，各該第二牙嵌部貼靠於各該第一牙嵌部，各該第三牙嵌部與該環牙嵌部相貼合；一彈性件，其一端抵靠於該離合環的另一該環外側面，另一端抵靠於該輪轂殼。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中各該第一牙嵌部及各該第二牙嵌部皆為棘齒，各該第二牙嵌部的形狀對應於各該第一牙嵌部的形狀。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中各該第一牙嵌部具有一第一牙面及一第一斜面，該第一斜面與該第一牙面之間的夾角為銳角，各該第二牙嵌部具有一第二牙面及一第二斜面，該第二斜面與該第二牙面之間的夾角為銳角。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該輪轂殼進一步包含一環凸部，該環凸部環繞凸設於該內環面，該環凸部位於該環牙嵌部與該軸孔之間，該彈性件的另一端抵靠於該環凸部。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該環牙嵌部包含複數凸塊，各該凸塊呈間隔排列，各該第三牙嵌部包含一卡合塊，各該第三牙嵌部呈間隔排列，每一該卡合塊位於任二該凸塊之間且可相對於該凸塊滑移。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該彈性件為壓縮彈簧。

進一步而言，所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該傳動組件為行星齒輪組，該主動齒環以各該結合齒套設並結合於該行星齒輪組。

本發明的優點在於，除了保有可藉由馬達本體輸入輔助動力輔助使用者出力推動自行車外，當使用者自行騎乘速度高於馬達輔助速度時，可藉由於騎乘過程中利用離合環一邊轉動一邊連續不斷的脫離與主動齒環完全貼合的狀態，使得輪轂殼可相對於馬達本體轉動，相較於現有技術必須連同輪轂馬達的整體結構一同轉動，可不受速度差而產生的阻力影響，進而達到減少使用者所耗費的體力之功效。

10:輪轂殼

11:開口

12:軸孔

13:內環面

14:環牙嵌部

141:凸塊

15:環凸部

20:馬達組件

21:馬達本體

22:傳動組件

23:輪軸

30:主動齒環

31:結合齒

32:第一牙嵌部

321:第一牙面

322:第一斜面

40:離合環

41:第二牙嵌部

411:第二牙面

412:第二斜面

42:第三牙嵌部

421:卡合塊

50:彈性件

圖1係本發明之立體外觀圖。

圖2係本發明之主要元件分解圖。

圖3係本發明之另一角度的主要元件分解圖。

圖4係本發明之接合狀態側視剖面圖。

圖5係本發明之分離狀態側視剖面圖。

以下配合圖式以及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1所示，本發明之自行車之馬達傳動裝置，其包含一輪轂殼10、一馬達組件20、一主動齒環30、一離合環40及一彈性件50。

請參閱圖2至圖4所示，輪轂殼10為中空柱狀體其圍繞形成一內部空間及與內部空間連通的一開口11及一軸孔12，輪轂殼10內具有一內環面13、一環牙嵌部14及一環凸部15，環牙嵌部14及環凸部15環繞凸設於內環面13，環凸部15位於環牙嵌部14與軸孔12之間，在本實施例中，環牙嵌部14包含複數凸塊141，各凸塊141呈間隔排列，環凸部15的內徑小於環牙嵌部14的內徑，但不以此為限，環牙嵌部14及環凸部15之形式可依使用者需求作改變。

馬達組件20包含一馬達本體21、一傳動組件22及一輪軸23，馬達本體21、傳動組件22及輪軸23相連接組合，前述各元件之組合為現有技術故不詳述，在本實施例中，傳動組件22為行星齒輪組，但不以此為限，馬達組件20由開口11容置於輪轂殼10的內部空間且與輪轂殼10相結合固定，輪軸23穿設於軸孔12。

主動齒環30為環形體，其具有一環內面及相對的二外環側面，環內面位於二外環側面之間，環內面環繞形成有複數結合齒31，其中一外環側 面環繞形成有複數第一牙嵌部32，在本實施例中，各第一牙嵌部32為棘齒，即提供單向轉動之齒輪，具體而言，各第一牙嵌部32具有一第一牙面321及一第一斜面322，第一斜面322與第一牙面321之間的夾角為銳角，主動齒環30以各結合齒31套設並結合於傳動組件22。

離合環40為環形體，其具有一環外面及相對的二環外側面，環外面位於二環外側面之間，其中一環外側面環繞形成有複數第二牙嵌部41，在本實施例中，各第二牙嵌部41為棘齒，其形狀對應於第一牙嵌部32的形狀，具體而言，各第二牙嵌部41具有一第二牙面411及一第二斜面412，第二斜面412與第二牙面411之間的夾角為銳角，但不以此為限，環外面環繞形成有複數第三牙嵌部42，各第三牙嵌部42的形狀對應於環牙嵌部14的形狀，各第三牙嵌部42包含一卡合塊421，各第三牙嵌部42呈間隔排列，各第二牙嵌部41貼靠於各第一牙嵌部32，各第三牙嵌部42與環牙嵌部14相貼合，每一卡合塊421位於任二凸塊141之間且可相對於凸塊141沿軸向方向滑移，即離合環40貼著環牙嵌部14的內側面滑移，並且與環牙嵌部14可同步轉動。

彈性件50的一端抵靠於離合環40的另一環外側面，彈性件50的另一端抵靠於輪轂殼10的環凸部15，在本實施例中，彈性件50為壓縮彈簧，但不以此為限。

本發明使用時，請參閱圖4及圖5所示，為便於說明轉動方向，以圖面之右側朝向左側視之進行說明，本發明具有一接合狀態及一分離狀態，請參閱圖4所示，當接合狀態時，因為彈性件50提供預壓給離合環40，故離合環40之第二牙嵌部41與主動齒環30之第一牙嵌部32為完全貼合，當馬達本體21輸入動力時，即可藉由傳動組件22帶動主動齒環30，經由離合環40及環牙嵌部14使得輪轂殼10同步逆時針轉動，達到輔助動力傳遞之功效。

請參閱圖5所示，當分離狀態時，輪轂殼10藉由外力可逆時針轉動，詳言之，因為當輪轂殼10以逆時針方向轉動時，離合環40的轉動速度大於主動齒環30的轉動速度，離合環40的各第二牙嵌部41的各第二斜面412會順著主動齒環30的各第一牙嵌部32的各第一斜面322滑移，使得離合環40在滑移的過程中朝軸向方向對彈性件50施壓使之壓縮，直至第二牙嵌部41移動到下一個第一牙嵌部32時再藉由彈性件50的推力使之接合，藉此達到輪轂殼10具有相對於馬達本體21以逆時針方向連續轉動之功效。

前述過程中，除了保有原馬達本體21輸入輔助動力之功能外，當使用者自行騎乘速度高於馬達本體21的輔助速度時，利用離合環40一邊轉動一邊連續不斷的脫離與主動齒環30完全貼合的狀態，使得輪轂殼10可相對於馬達本體21轉動，相較於現有技術必須連同輪轂馬達的整體結構一同轉動，可不受速度差而產生的阻力影響，進而達到減少使用者所耗費的體力之功效。

以上所述僅是本創作之較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾作為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:輪轂殼

12:軸孔

14:環牙嵌部

141:凸塊

20:馬達組件

21:馬達本體

22:傳動組件

23:輪軸

30:主動齒環

40:離合環

50:彈性件

Claims (7)

1. 一種自行車之馬達傳動裝置，其包含：一輪轂殼，其圍繞形成一內部空間及與該內部空間連通的一開口及一軸孔，該輪轂殼具有一內環面及一環牙嵌部，該環牙嵌部環繞凸設於該內環面；一馬達組件，其包含一馬達本體、一傳動組件及一輪軸，該馬達本體、該傳動組件及該輪軸相連接組合，該馬達組件容置於該內部空間且與該輪轂殼結合固定，該輪軸穿設於該軸孔；一主動齒環，其為環形體且具有一環內面及相對的二外環側面，該環內面位於該二外環側面之間，該環內面環繞形成有複數結合齒，其中一該外環側面環繞形成有複數第一牙嵌部，該主動齒環為單向轉動之環形體，該主動齒環以各該結合齒結合於該傳動組件；一離合環，其為環形體且具有一環外面及相對的二環外側面，該環外面位於該二環外側面之間，其中一該環外側面環繞形成有複數第二牙嵌部，該離合環為單向轉動之環形體，該環外面環繞形成有複數第三牙嵌部，各該第二牙嵌部貼靠於各該第一牙嵌部，各該第三牙嵌部與該環牙嵌部相貼合；一彈性件，其一端抵靠於該離合環的另一該環外側面，另一端抵靠於該輪轂殼。
2. 如請求項1所述之自行車之馬達傳動裝置，其中各該第一牙嵌部及各該第二牙嵌部皆為棘齒，各該第二牙嵌部的形狀對應於各該第一牙嵌部的形狀。
3. 如請求項1或2所述之自行車之馬達傳動裝置，其中各該第一牙嵌部具有一第一牙面及一第一斜面，該第一斜面與該第一牙面之間的夾角為銳角，各該第二牙嵌部具有一第二牙面及一第二斜面，該第二斜面與該第二牙面之間的夾角為銳角。
4. 如請求項3所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該輪轂殼進一步包含一環凸部，該環凸部環繞凸設於該內環面，該環凸部位於該環牙嵌部與該軸孔之間，該彈性件的另一端抵靠於該環凸部。
5. 如請求項4所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該環牙嵌部包含複數凸塊，各該凸塊呈間隔排列，各該第三牙嵌部包含一卡合塊，各該第三牙嵌部呈間隔排列，每一該卡合塊位於任二該凸塊之間且可相對於該凸塊滑移。
6. 如請求項5所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該彈性件為壓縮彈簧。
7. 如請求項6所述之自行車之馬達傳動裝置，其中該傳動組件為行星齒輪組，該主動齒環以各該結合齒套設並結合於該行星齒輪組。

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