TWM459173U - 自行車驅動模組 - Google Patents

Description

自行車驅動模組

本創作係相關於一種自行車驅動模組，尤指一種具諧波減速裝置之自行車驅動模組。

一般習知之自行車皆係利用人力踩踏自行車之踏板，以驅動鏈輪旋轉，進而帶動鏈條驅動後輪轉動，以使自行車前進。一般人騎乘一段時間之後容易產生疲累，尤其是老年人。所以漸漸地發展出利用電力產生動能之電動自行車。電動自行車之馬達轉速較快，因此需利用減速裝置將馬達之高轉速動力轉換為低轉速動力，且經由減速裝置之轉換後可獲得較高扭力之輸出動力。然而，一般減速裝置之減速比較低，無法有效率地轉換馬達之動力，再者，習知電動自行車之驅動模組無法在人力及馬達動力之間有效率地切換以驅動電動自行車。使用高減速比的諧波減速裝置之目的有二個，第一個目的為降低終速，以符合法規及避免高速危險；第二個目的為提高扭力以改善起步及爬坡或載重能力。

本創作提供一種自行車驅動模組，包含一鏈輪，一電動驅動模組，一腳踏驅動模組，及一動力選擇模組。該電動驅動模組包含一外轉式馬達具有一定子及一轉子，用以輸出動力，及一諧波減速裝置耦接於該外轉式馬達之轉子，用以轉換該外轉式馬達之動力，其中該外轉式馬達係容置於該諧波減速裝置內。該腳踏驅動模組包含二曲柄，及一驅動軸耦接 於該二曲柄之間。該動力選擇模組耦接於該鏈輪、該諧波減速裝置及該驅動軸，用以選擇該諧波減速裝置及該驅動軸其中之一輸出之動力傳遞至該鏈輪，以驅動該鏈輪轉動。

相較於先前技術，本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置具有相當高之減速比以有效率地轉換馬達之動力。另外，本創作自行車驅動模組之動力選擇模組可根據動力輸入來源選擇人力或馬達動力，以有效率地驅動自行車。再者，本創作自行車驅動模組之馬達係內建於諧波減速裝置內，因此本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置不需外接至一外部馬達以被驅動，進而減少佔據之空間。

10‧‧‧自行車驅動模組

20‧‧‧五通管

100‧‧‧電動驅動模組

110‧‧‧外轉式馬達

112‧‧‧定子

114‧‧‧轉子

120‧‧‧諧波減速裝置

122‧‧‧殼體

124‧‧‧第一齒輪

126‧‧‧第二齒輪

130、140‧‧‧驅動單元

132‧‧‧承載座

134‧‧‧第三齒輪

142‧‧‧波發生器

144‧‧‧撓性外齒輪

200‧‧‧腳踏驅動模組

210‧‧‧曲柄

220‧‧‧驅動軸

300‧‧‧動力選擇模組

310‧‧‧單向軸承

320‧‧‧離合器

330‧‧‧第一傳動單元

332‧‧‧容置空間

334‧‧‧凹陷結構

336‧‧‧柱體

340‧‧‧離合單元

342‧‧‧頂推部

344‧‧‧彎折部

350‧‧‧第二傳動單元

352‧‧‧傳動面

400‧‧‧鏈輪

第1圖為本創作自行車驅動模組的示意圖。

第2圖為本創作諧波減速裝置之第一實施例的爆炸圖。

第3圖為第2圖諧波減速裝置之內部結構示意圖。

第4圖為本創作離合器的爆炸圖。

第5圖為第4圖離合器的剖面圖。

第6圖為本創作諧波減速裝置之第二實施例的爆炸圖。

第7圖為第6圖諧波減速裝置之內部結構示意圖。

請參考第1圖。第1圖為本創作自行車驅動模組的示意圖。如第1圖所示，本創作自行車驅動模組10包含一鏈輪400，一電動驅動模組100，一腳踏驅動模組200，及一動力選擇模組300。鏈輪400可於轉動時帶動健條驅動自行車之後輪轉動，以使自行車前進。電動驅動模組100包含一外轉式馬達110用以輸出動力，及一諧波減速裝置120耦接於馬達110之輸出軸，用以轉換馬達110輸出之動力。腳踏驅動模組200包含二曲柄210，及一驅動軸220耦接於二曲柄210之間。動力選擇模組300係耦接於鏈輪400、諧波減速裝置120及驅動軸220，用以選擇諧波減速裝置120及 驅動軸220其中之一輸出之動力傳遞至鏈輪400，以驅動鏈輪400轉動。動力選擇模組300包含一單向軸承310耦接於鏈輪400及驅動軸220，及一離合器320耦接於諧波減速裝置120及單向軸承310之間。

請同時參考第2圖及第3圖，並一併參考第1圖。第2圖為本創作諧波減速裝置之第一實施例的爆炸圖。第3圖為第2圖諧波減速裝置之內部結構示意圖。如圖所示，本創作之諧波減速裝置120包含一殼體122，一第一齒輪124，一第二齒輪126，及一驅動單元130。第一齒輪124具有一第一數目之嚙合齒。第二齒輸126係固定於殼體122上，且第二齒輪126具有一第二數目之嚙合齒。該第二數目係相異於該第一數目。驅動單元130包含一承載座132及複數個第三齒輪134。第三齒輪134係以可轉動之方式固定於承載座132上，且每一第三齒輪134係和第一齒輪124及第二齒輪126同時嚙合。另外，外轉式馬達110係內建於諧波減速裝置120內，且外轉式馬達110包含一定子112固定於殼體122上，及一轉子114。

另外，第一齒輪124及第二齒輪126係內齒輪，而第三齒輪134係外齒輪。第一齒輪124及第二齒輪126之分度圓直徑相同，且第一齒輪124及第二齒輪126具有相同之中心線。第三齒輪134之分度圓直徑皆小於第一齒輪124之分度圓直徑及第二齒輪126之分度圓直徑。第一齒輪124、第二齒輪126及第三齒輪134皆係剛性齒輪。承載座132係耦接於外轉式馬達110之轉子114，而第一齒輪124係耦接於動力選擇模組300以輸出動力。

依據上述實施例之配置，當外轉式馬達110驅動承載座132轉動時會改變第三齒輪134和第一及第二齒輪124、126之嚙合位置，進而驅動第一齒輪124轉動以輸出動力至動力選擇模組300。舉例來說，第一數目和第二數目相差4，因此第三齒輪134每間隔90度圓周角可和第一齒輪124及第二齒輪126同時嚙合。當承載座132轉動時，第三齒輪134會繞著第一齒輪124及第二齒輪126之內側轉動，進而改變第三齒輪134和第一及第二齒輪124、126之嚙合位置。當承載座132轉一圈時，由於第二齒輪126係固定於殼體122上而不轉動，且第一齒輪124和第二齒輪126相差4個嚙合齒，第一齒輪124會相對第二齒輪126轉動4個嚙合齒之圓周角。因此諧波減速裝置120之減速比是第一齒輪124之嚙合齒數目除以第一齒輪124及 第二齒輪126之嚙合齒數目之差，當第一齒輪124之嚙合齒數目較多且第一齒輪124及第二齒輪126之嚙合齒數目差異較少時，本創作諧波減速裝置120可得到相當高之減速比。

請同時參考第4圖及第5圖。第4圖為本創作離合器的爆炸圖，第5圖為第4圖離合器的剖面圖。如圖所示，本創作之離合器320包含一第一傳動單元330，複數個離合單元340，及一第二傳動單元350。第一傳動單元330係用以耦接至諧波減速裝置120之第一齒輪124。第一傳動單元330具有複數個容置結構332。每一容置結構332包含一凹陷結構334，及一柱體336，其中一容置空間係形成於凹陷結構334及柱體336之間，以容置離合單元340。離合單元340係分別設置於第一傳動單元330之容置結構332上。離合單元340之第一側具有一頂推部342，而離合單元340之第二側具有一彎折部344。第二傳動單元350係設置於第一傳動單元330之相對應位置，用以耦接至單向軸承310。第二傳動單元350具有一傳動面352，設置於第二傳動單元350之外緣的內表面，且傳動面352環繞第一傳動單元330之周圍。

依據上述第一實施例之配置，本創作動力選擇模組300可選擇諧波減速裝置120及驅動軸220其中之一輸出之動力傳遞至鏈輪400，以驅動鏈輪400轉動。舉例來說，當諧波減速裝置120轉動第一傳動單元330時，離合單元340向外頂推第二傳動單元350之傳動面352，使第二傳動單元350隨著第一傳動單元330轉動，以將諧波減速裝置120之動力經由第一傳動單元330及第二傳動單元350傳遞到單向軸承310，以驅動鏈輪400轉動。而當諧波減速裝置120不轉動時，離合單元340不會向外頂推第二傳動單元350之傳動面352，以允許第二傳動單元350可相對於第一傳動單元330轉動，因此單向軸承310可利用驅動軸220之動力驅動鏈輪400轉動。

請同時參考第6圖及第7圖。第6圖為本創作諧波減速裝置之第二實施例的爆炸圖。第7圖為第6圖諧波減速裝置之內部結構示意圖。如圖所示，本創作諧波減速裝置200之第二實施例包含一殼體122，一第一齒輪124，一第二齒輪126，及一驅動單元140。第一齒輪124具有一第一數目之嚙合齒。第二齒輪126係固定於殼體122上，且第二齒輪126具有一第 二數目之嚙合齒。該第二數目係相異於該第一數目。驅動單元130包含一撓性外齒輪144及一波發生器142。撓性外齒輪144具有該第二數目之嚙合齒。波發生器142係用以頂推撓性外齒輪144變形，以使撓性外齒輪144和第一齒輪124及第二齒輪126同時嚙合。

另外，外轉式馬達110係內建於諧波減速裝置120內，且外轉式馬達110之定子112係固定於殼體122上。外轉式馬達110之轉子114係耦接於波發生器142之內表面，用以轉動波發生器142以驅動驅動單元130之撓性外齒輪144改變和第一齒輪124及第二齒輪126之嚙合位置。其中外轉式馬達110係設置於殼體122內部。另一方面，外轉式馬達110之轉子114可直接取代波發生器142(例如將轉子114之外輪廓做成橢圓形)，以進一步增加諧波減速裝置120之內部空間，並減少元件數目。

第一齒輪124及第二齒輪126係內齒輪。第一齒輪124及第二齒輪126之分度圓直徑相同，且第一齒輪124及第二齒輪126具有相同之中心線。撓性外齒輪144之分度圓直徑小於第一齒輪124之分度圓直徑及第二齒輪126之分度圓直徑。第一齒輪124及第二齒輪126皆係剛性齒輪。第一齒輪124係耦接於離合器320之第一傳動單元330以輸出動力。

依據上述第二實施例之配置，當外轉式馬達之轉子114轉動以驅動波發生器142轉動時，會進一步改變撓性外齒輪144和第一及第二齒輪220、230之嚙合位置，進而驅動第一齒輪124轉動以於一動力輸出軸輸出動力。舉例來說，第一數目和第二數目相差2(或2的倍數)，因此撓性外齒輪144可於兩個間隔180度圓周角之位置和第一齒輪124及第二齒輪126同時嚙合。當波發生器142轉動時，撓性外齒輪144和第一及第二齒輪220、230之嚙合位置會跟著移動。當波發生器142轉一圈時，由於第二齒輪係固定於殼體110上而不轉動，且第一齒輪124和第二齒輪126相差2個嚙合齒，第一齒輪124會相對第二齒輪126轉動2個嚙合齒之圓周角。因此諧波減速裝置200之減速比是第一齒輪124之嚙合齒數目除以第一齒輪124及第二齒輪126之嚙合齒數目之差，當第一齒輪124之嚙合齒數目較多且第一齒輪124及第二齒輪126之嚙合齒數目差異較少時，本創作諧波減速裝置200可得到相當高之減速比。

相似地，本創作動力選擇模組300可選擇第6圖之諧波減速裝置120及驅動軸220其中之一輸出之動力傳遞至鏈輪400，以驅動鏈輪400轉動。

本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置及動力選擇模組並不限於上述實施例，本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置及動力選擇模組可以係其他類型之諧波減速裝置及動力選擇模組。另外，如第1圖所示，本創作自行車驅動模組10係可直接固定於自行車之五通管20上，因此，本創作自行車驅動模組10可直接應用於各種自行車上。

相較於先前技術，本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置具有相當高之減速比以有效率地轉換馬達之動力。另外，本創作自行車驅動模組之動力選擇模組可根據動力輸入來源選擇人力或馬達動力，以有效率地驅動自行車。再者，本創作自行車驅動模組之馬達係內建於諧波減速裝置內，因此本創作自行車驅動模組之諧波減速裝置不需外接至一外部馬達以被驅動，進而減少佔據之空間。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，凡依本創作申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本創作之涵蓋範圍。

10‧‧‧自行車驅動模組

20‧‧‧五通管

100‧‧‧電動驅動模組

110‧‧‧外轉式馬達

120‧‧‧諧波減速裝置

200‧‧‧腳踏驅動模組

210‧‧‧曲柄

220‧‧‧驅動軸

300‧‧‧動力選擇模組

310‧‧‧單向軸承

Claims (6)

1. 一種自行車驅動模組，包含：一鏈輪；一電動驅動模組，包含：一外轉式馬達，包含一定子及一轉子，用以輸出動力；及一諧波減速裝置，耦接於該外轉式馬達之轉子，用以轉換該外轉式馬達之動力，其中該外轉式馬達係容置於該諧波減速裝置內；一腳踏驅動模組，包含：二曲柄；及一驅動軸，耦接於該二曲柄之間；以及一動力選擇模組，耦接於該鏈輪、該諧波減速裝置及該驅動軸，用以選擇該諧波減速裝置及該驅動軸其中之一輸出之動力傳遞至該鏈輪，以驅動該鏈輪轉動。
2. 如請求項1所述之自行車驅動模組，其中該驅動軸係貫穿該電動驅動模組。
3. 如請求項1所述之自行車驅動模組，其中該諧波減速裝置包含：一殼體；一第一齒輪，耦接於該動力選擇模組，該第一齒輪具有一第一數目之嚙合齒；一第二齒輪，固定於該殼體上，該第二齒輪具有一第二數目之嚙合齒，該第二數目相異於該第一數目；及一驅動單元，同時和該第一齒輪及該第二齒輪嚙合，用以於改變和該第一齒輪及該第二齒輪之嚙合位置時驅動該第一齒輪轉動；其中該轉子係耦接於該驅動單元。
4. 如請求項3所述之自行車驅動模組，其中該驅動單元包含：一撓性外齒輪，具有該第二數目之嚙合齒；及一波發生器，用以頂推該撓性外齒輪變形，以使該撓性外齒輪和該第一齒輪及該第二齒輪嚙合；其中該轉子係耦接於該波發生器之內表面。
5. 如請求項3所述之自行車驅動模組，其中該驅動單元包含：一承載座；及複數個第三齒輪，以可轉動之方式固定於該承載座，每一第三齒輪係同時和該第一齒輪及該第二齒輪嚙合；其中該轉子係耦接於該承載座之內表面。
6. 如請求項1所述之自行車驅動模組，其中該動力選擇模組包含：一單向軸承，耦接於該鏈輪及該驅動軸；及一離合器，包含：一第一傳動單元，用以耦接至該諧波減速裝置，該第一傳動單元係具有複數個容置結構；複數個離合單元，分別設置於該複數個容置結構上；以及一第二傳動單元，耦接至該單向軸承，該第二傳動單元係具有一傳動面；其中當第一傳動單元轉動時，該複數個離合單元係頂推該第二傳動單元之傳動面，以驅動該第二傳動單元隨著該第一傳動單元轉動；及其中當該第一傳動單元不轉動時，該第二傳動單元之傳動面可相對於該複數個離合單元滑動，以允許該第二傳動單元可相對於該第一傳動單元轉動。