TWM587148U - 自行車的電動輔助驅動單元 - Google Patents

Abstract

本創作公開了一種自行車的電動輔助驅動單元，其具有一踏板主軸，踏板主軸的二端分別與自行車的踩踏曲柄組接，於踏板主軸同軸穿設有一外轉式的中空馬達及一中空減速機，中空馬達的出力盤與中空減速機的入力輪形成傳動，中空減速機的出力輪透過一單向軸承與踏板主軸連結。藉此，本創作能夠再通過中空馬達的踏力感知元件感受使用者踩踏力的程度而驅動踏板主軸，使自行車達到馬達輔助驅動作用的混合動力輸出的目的。

Description

自行車的電動輔助驅動單元

本創作係關於一種自行車的驅動單元，尤指一種自行車的電動輔助驅動單元，該電動輔助驅動單元具有騎乘者踩踏的人力動力輸出，及由中空馬達與中空減速機施加於踏板主軸的電力動力輸出，使騎乘者的踏力能夠混合比例大小的馬達驅動力轉動自行車的踏板主軸。

現今騎乘自行車者多係基於環保、健康或經濟等不同目的而騎乘，近年來騎乘自行車甚是蔚為流行的趨勢。一般自行車的動力結構主要包括二曲柄踏板及一鏈條齒輪組，騎乘者踩踏曲柄踏板時可驅動鏈條齒輪組帶動後車輪轉動前行。然而，在路況具有綿延陡坡時，由於需要對抗斜坡下滑的重力，所以騎乘者必須多加施力踩踏才能使自行車有足夠的前行動力，此一過程如過長時，往往令騎乘者體力透支、雙腳疲軟無法騎乘。

如今助力型電動自行車已成為自行車工業的未來主流，其節能減碳的特質為近距離的上班族提供最佳的代步工具，或為中距離的戶外運動提供兼具交通代步與運動健身功能的腳踏車。助力型電動自行車(如電動輔助自行車)的傳動系統大多會包含一提供輔助動力的電動馬達，電動馬達的動力與騎乘者的踏力會被整合在一起，並驅動助力型電動車前行，如此可達到節省騎乘者體力的目的，並能夠配合路面狀況使馬達調整輸出動力。

綜上所述，如何克服習知自行車以純人力騎乘的缺點，為熟知此技術者所竭力苦思的重要課題，因此亟需一種將動力組件設置於自行車體管材內，藉由踩踏踏板即可進行複合動力輸出的自行車輔助動力結構，以解決習知自行車以人力踩踏的缺失。

本創作之目的在提供一種自行車的電動輔助驅動單元，其主要透過一踏力感知元件感測騎乘者施加於踏板上力量是否增大，根據感測結果來控制馬達的動力輸出，使馬達動力與騎乘者的踩踏力進行複合動力輸出，進而減輕騎乘者的負擔。

為了達到上述目的，本創作自行車的電動輔助驅動單元，用於裝設在一自行車的五通管內部，使在該五通管內的踏板主軸可通過該電動輔助驅動單元被驅動，該踏板主軸的二端係分別供自行車的踩踏曲柄組接，其特徵在於：該電動輔助驅動單元包含一外轉式的中空馬達與一中空減速機，其中：該中空馬達包含一外轉式的轉子與一中空的線圈定子；該線圈定子具有一內管，該內管與該踏板主軸同軸且保持一間隙，該線圈定子的內管二端與該踏板主軸之間各以一第一軸承架撐固定；該轉子的外側端面結合一出力盤；以及該中空減速機包含一中空狀的入力輪、一減速輪組及一出力輪；該入力輪套設於該線圈定子的內管，該入力輪的輪面與該中空馬達的出力盤相銜接形成動力傳遞，該入力輪的一端與該減速輪組套結配置；該出力輪與減速輪組套結配置，該出力輪的軸心部結合有一單向軸承，該單向軸承套設於該踏板主軸。

上述自行車電動輔助驅動單元設計中，該中空馬達的線圈定子的內管一端具有一端蓋，該端蓋固定於該五通管的一端。

上述自行車電動輔助驅動單元設計中，該中空減速機作為該中空馬達的動力輸出，使該中空馬達輸出的扭力驅動該踏板主軸。

茲依附圖實施例將本創作的結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：

參閱圖1及圖2所示，本創作自行車的電動輔助驅動單元，係在自行車10車架的五通管20內部裝設一電動輔助驅動單元30，使該五通管20內的一踏板主軸40可通過該電動輔助驅動單元30而被驅動，該踏板主軸40的二端係分別與自行車10的踩踏曲柄50組接，藉此組成複合動力輸出的構造。參閱圖3及圖4所示，本創作該電動輔助驅動單元30較佳的具體實施例包含有一外轉式的中空馬達1與一中空減速機2，其中：

該中空馬達1主要包含一外轉式的轉子11與一中空的線圈定子12所構成，該線圈定子12的一端通過一端蓋121固定於踏板主軸40的五通管20的一端，該線圈定子12的端蓋121具有一內管122，該內管122與踏板主軸40同軸設置且保有一適當的間隙，藉此於該線圈定子12的內管122二端與踏板主軸40之間的間隙各以一第一軸承13架撐固定，進而組成該線圈定子12不轉動，而該踏板主軸40能夠轉動的構造；該轉子11為環繞於該線圈定子12外周的轉動構件，該轉子11的一側端面具有一出力盤14，該出力盤14用以驅動該中空減速機2；藉此，該中空馬達1的運作時可再通過一踏力感知元件(未圖示)的感測訊號而作動，踏力感知元件能夠感測騎乘者施加於踏板上力量是否增大，根據感測結果來控制馬達的動力輸出，使馬達動力與騎乘者的踩踏力進行複合動力輸出，因踏力感知元件係屬已知元件，故於此並不另行贅述。

該中空減速機2主要包含有一中空狀的入力輪21、一減速輪組22及一出力輪23，該入力輪21與該踏板主軸40同軸設置並通過一第二軸承24套設於該線圈定子12的內管122，該入力輪21一端的輪面結合部25與該中空馬達1的出力盤14相銜接形成動力傳遞，該入力輪21另一端與該減速輪組22套結配置後，致令該減速輪組22將高轉速的輸入動力轉換成低轉速、高扭力的輸出動力，進而帶動該出力輪23轉動，又該出力輪23的軸心部設有一單向軸承26與踏板主軸40連結，使該出力輪23能夠通過該單向軸承26驅動該踏板主軸40，而該出力輪23外側輪面則與該五通管20內管壁以一第三軸承27架撐固定。

本創作自行車的電動輔助驅動單元，使自行車10能夠依據踏力感知元件來感應騎乘者的踩踏力程度進而操控該中空馬達1運作，該中空馬達1的動力通過該中空減速機2轉換後可再驅動該單向軸承26，使該中空減速機2進一步驅動該踏板主軸40。因此，本創作能夠使該踏板主軸40除了具有騎乘者自踩踏曲柄50所輸入的人力動力驅轉以外，其亦得承接有自該中空馬達1所產生的電力動力來驅轉，藉此形成具有混合動力輸出的輔助驅動單元。

再參閱圖4所示，本創作上述該中空減速機2較佳的具體實施例，可以採用如台灣發明專利第I572788號的「減速傳動軸承」，利用該減速傳動軸承中空且同軸驅動的減速設計，以及減速齒輪組的軸向佔用空間極小，簡易三個齒輪組合就可達到高減速齒比的效果，特別適合安裝應用在自行車的五通管20內狹小空間應用，完全不會佔用過多的組裝空間，使自行車的車體外觀不會發生加裝電動助行裝置的突兀視感。

本創作自行車的電動輔助驅動單元，旨在產生一輔助騎乘者的電動助力，進而協助自行車騎乘者需要較大動力輸出時的騎乘需求，降低騎乘者腳力的負擔，故當感知元件未達所設定的感應值時，其並不會主動啟動該中空馬達1產生動力，此時該踏板主軸40僅承接騎乘者自踩踏曲柄50所輸入的人力動力來驅轉，而該中空減速機2因與踏板主軸40之間以單向軸承26來支承，故當該踏板主軸40被人力動力驅轉時，其與該中空減速機2彼此係形成空轉狀態，該中空減速機2並不會妨礙該踏板主軸40的正常運轉作用。

綜上所述，本創作自行車的電動輔助驅動單元，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出新型專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。

10‧‧‧自行車

20‧‧‧五通管

30‧‧‧電動輔助驅動單元

40‧‧‧踏板主軸

50‧‧‧踩踏曲柄

1‧‧‧中空馬達

11‧‧‧轉子

12‧‧‧線圈定子

121‧‧‧端蓋

122‧‧‧內管

13‧‧‧第一軸承

14‧‧‧出力盤

2‧‧‧中空減速機

21‧‧‧入力輪

22‧‧‧減速輪組

23‧‧‧出力輪

24‧‧‧第二軸承

25‧‧‧結合部

26‧‧‧單向軸承

27‧‧‧第三軸承

圖1為本創作自行車的電動輔助驅動單元應用於自行車的立體外觀示意圖。
圖2為本創作自行車的電動輔助驅動單元應用於自行車的局部分解示意圖。
圖3為本創作自行車的電動輔助驅動單元的分解立體示意圖。
圖4為本創作自行車的電動輔助驅動單元的剖面示意圖。

Claims (3)

1. 一種自行車的電動輔助驅動單元，用於裝設在一自行車的五通管內部，使在該五通管內的踏板主軸可通過該電動輔助驅動單元被驅動，該電動輔助驅動單元包含一外轉式的中空馬達與一中空減速機，其特徵在於：
   該中空馬達包含一外轉式的轉子與一中空的線圈定子；該線圈定子具有一內管，該內管與該踏板主軸同軸且保持一間隙，該線圈定子的內管二端與該踏板主軸之間各以一第一軸承架撐固定；該轉子的外側端面結合一出力盤；以及
   該中空減速機包含一中空狀的入力輪、一減速輪組及一出力輪；該入力輪套設於該線圈定子的內管，該入力輪的輪面與該中空馬達的出力盤相銜接形成動力傳遞，該入力輪的一端與該減速輪組套結配置；該出力輪與減速輪組套結配置，該出力輪的軸心部結合有一單向軸承，該單向軸承套設於該踏板主軸。
2. 如請求項1所述自行車的電動輔助驅動單元，其中該中空馬達的線圈定子的內管一端具有一端蓋，該端蓋固定於該五通管的一端。
3. 如請求項1所述自行車的電動輔助驅動單元，其中該中空減速機作為該中空馬達的動力輸出，使該中空馬達輸出的扭力驅動該踏板主軸。