TWM631052U

TWM631052U - 用於電動自行車之後輪動力輸出機構

Info

Publication number: TWM631052U
Application number: TW111203476U
Authority: TW
Inventors: 馮彬杰; 徐家鴻
Original assignee: 久鼎金屬實業股份有限公司
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2022-08-21

Abstract

本創作之後輪動力輸出機構適用於電動自行車，其包含有一外殼、一馬達、一飛輪座及一感測單元。外殼可轉動地設於一第一心軸與一第二心軸，馬達設於外殼內且經由一減速單元連接外殼，感測單元具有一設於馬達之電路板、一設於第一心軸之感測器和一連接電路板及感測器之傳輸線。第一心軸的內部具有一第一走線空間，減速單元具有一設於第一心軸與第二心軸之間的齒軸，齒軸的內部具有一第二走線空間，傳輸線穿過第一走線空間和第二走線空間，如此的走線方式有效避免線路配置過於雜亂，並能配合可旋轉的齒軸使用。

Description

用於電動自行車之後輪動力輸出機構

本創作與電動自行車有關，特別是指一種用於電動自行車之後輪動力輸出機構。

CN 105599857 B所揭露的方案將可彎曲的印刷電路板設置在外軸元件和內軸元件之間，CN 202115672 U所揭露的方案將電纜線從電動機主軸的軸向孔進入電動機內部與電機繞組連接。然而在前述二個專利文獻當中，印刷電路板及電纜線所穿設的軸都是屬於固定不能轉動的態樣，所以前述二個專利文獻所揭露的走線方式並不適用於軸會旋轉的結構設計。

本創作之主要目的在於提供一種用於電動自行車之後輪動力輸出機構，其能避免線路配置過於雜亂，並能配合可旋轉的軸進行使用。

為了達成上述主要目的，本創作之後輪動力輸出機構包含有一外殼、一馬達、一第一心軸、一第二心軸、一減速單元、一飛輪座，以及一感測單元。該馬達具有一定子與一可相對該定子轉動之轉子；該第一心軸設於該外殼之一端且允許該外殼能相對其轉動，該第一心軸的內部具有一第一走線空間；該第二心軸設於該外殼之另一端且允許該外殼相對其轉動，此外，該第二心軸以其一端固接該馬達之定子；該減速單元設於該外殼內且具有一齒軸、一行星支架、一行星齒輪組及一環齒輪，該齒軸固設於該馬達之轉子並以同軸方式設於該第一心軸與該第二心軸之間，且該齒軸的內部具有一第二走線空間，該行星支架固設於該馬達之定子及該第一心軸之間，該等行星齒輪組樞設於該行星支架且嚙接該齒軸，該環齒輪固設於該外殼且嚙接該行星齒輪組，使得該減速單元將該馬達所產生的電助力加以減速後再傳遞至該外殼；該飛輪座可轉動地套設於該第一心軸，用以供一飛輪進行組裝，當騎乘者踩踏時即可透過一鏈條帶動該飛輪，再由該飛輪帶動該飛輪座轉動；該感測單元具有一電路板、一感測器和一傳輸線，該電路板固設於該馬達之定子，該感測器設於該第一心軸，該傳輸線穿設於該第一走線空間和該第二走線空間內且以其二端分別連接該電路板和該感測器，用以將該感測器所發送之一感測訊號傳輸至該電路板。

由上述可知，本創作之後輪動力輸出機構提供該第一走線空間和該第二走線空間給該傳輸線穿設，如此的走線方式可以有效避免線路配置過於雜亂，另外在該齒軸旋轉時也可以避免該傳輸線和該齒軸相互干涉。

較佳地，該第一心軸具有一徑向連通該第一走線空間之第一線孔，該第一線孔之孔壁具有一凸緣，該感測器設於該凸緣且對應該第一線孔，該傳輸線之一端經由該第一線孔連接該感測器。

較佳地，該感測單元更具有一磁環，該磁環設於該第一心軸與該飛輪座之間且對應該感測器，使得該感測器透過該磁環跟著該飛輪座轉動時所產生的磁場變化來感測該飛輪座的轉速。

較佳地，該飛輪座之二端分別被一第三軸承和一第四軸承所支撐，該磁環位於該第三軸承和該第四軸承之間。此外，該感測單元更具有一間隔套管，該間隔套管套設於該第一心軸且位於該第三軸承和該第四軸承之間，該間隔套管之外周面並未接觸該磁環之內周面，以避免與該磁環相互摩擦。

較佳地，該感測單元更具有一支撐管，該支撐管設於該第一走線空間內，且該支撐管具有一大孔部和一連通該大孔部之小孔部，該小孔部之孔徑等於該傳輸線之線徑，藉由該支撐管對該傳輸線提供支撐效果。

較佳地，該感測單元更具有一保護管，該保護管設於該第二走線空間內且被該傳輸線的一部分所穿設，該保護管之一端插設於該支撐管之大孔部內，該保護管之另一端插設於該第二心軸之一凸環部內。藉由該保護管來避免該傳輸線和該齒軸相互摩擦。

較佳地，該第二心軸具有一連通該凸環部之第二線孔，該傳輸線之一端經由該第二線孔穿出該第二心軸外與該電路板連接。

較佳地，該第一心軸具有一環形嵌槽，該支撐管具有一嵌卡部，該支撐管之嵌卡部嵌設於該第一心軸之環形嵌槽內，以完成該支撐管的固定。

有關本創作所提供對於用於電動自行車之後輪動力輸出機構的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本創作領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本創作所列舉的特定實施例，僅係用於說明本創作，並非用以限制本創作之專利申請範圍。

10:後輪動力輸出機構

20:外殼

21:殼體

22:端蓋

23:容置空間

24:第一軸承

25:第二軸承

26:第三軸承

27:第四軸承

28:密封環

30:馬達

32:定子

34:轉子

40:第一心軸

41:第一走線空間

42:環形端部

43:第一線孔

44:環形嵌槽

45:凸緣

46:第二心軸

47:凸環部

48:第二線孔

49:第三線孔

50:減速單元

51:齒軸

52:第二走線空間

53:行星支架

54:環齒輪

55:銷件

56:行星齒輪組

57:大行星齒輪

58:小行星齒輪

60:飛輪座

70:感測單元

71:電路板

72:感測器

73:傳輸線

74:磁環

75:扣環

76:間隔套管

77:支撐管

78:嵌卡部

79:大孔部

80:小孔部

81:保護管

90:馬達轉速感測單元

91:磁鐵

92:馬達轉速感測器

93:訊號線

圖1為本創作之後輪動力輸出機構的立體圖。

圖2為本創作之後輪動力輸出機構在另一視角的立體圖。

圖3為本創作之後輪動力輸出機構的局部立體分解圖。

圖4為本創作之後輪動力輸出機構的另一局部立體分解圖。

圖5為本創作之後輪動力輸出機構的局部端視圖。

圖6為本創作之後輪動力輸出機構的側視圖。

圖7為圖6沿7-7剖線之剖視圖。

圖8為本創作之後輪動力輸出機構的部分立體分解圖。

申請人首先在此說明，於整篇說明書中，包括以下介紹的實施例以及申請專利範圍的請求項中，有關方向性的名詞皆以圖式中的方向為基準。其次，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之元件標號，代表相同或近似之元件或其結構特徵。

請參閱圖1至圖4及圖7，本創作之後輪動力輸出機構10包含有一外殼20、一馬達30、一第一心軸40、一第二心軸46、一減速單元50、一飛輪座60，以及一感測單元70。

外殼20包含有一殼體21與一端蓋22，端蓋22設於殼體21之右端開口且與殼體21之間形成一用來容納前述大部分元件的容置空間23。

如圖4及圖7所示，馬達30設於外殼20內且具有一定子32與一可相對定子32轉動之轉子34。藉由一供電源(如安裝於車架的電池，圖中未示)所提供的電力，使轉子34轉動而輸出電助力。

第一心軸40設於外殼20之一端且被一第一軸承24所支撐，使外殼20能相對第一心軸40轉動。第一心軸40之一端凸出於外殼20，用以跟後叉(圖中未示)作組設固定，第一心軸40之另一端位於外殼20內且具有一環形端部42。此外，如圖3及圖7所示，第一心軸40具有一第一走線空間41與一徑向連通第一走線空間41之第一線孔43，其中在第一走線空間41的一端具有一環形嵌槽44，另外在第一線孔43之孔壁凸伸出二相對之凸緣45。

第二心軸46設於外殼20之另一端且被一第二軸承25所支撐，使外殼20能相對第二心軸46轉動。第二心軸46之一端凸出於外殼20，用以跟後叉(圖中未示)作組設固定，第二心軸46之另一端連接馬達30之定子32且朝馬達30的方向凸伸出一凸環部47。此外，如圖7所示，第二心軸46具有一連通凸環部47之第二線孔48和一鄰設於第二線孔48之第三線孔49。

減速單元50用來將轉子34所產生的電助力加以減速後再傳遞出去。如圖3及圖7所示，減速單元50設於外殼20內且具有一齒軸51、一行星支架53、一環齒輪54，以及一行星齒輪組56，其中：齒軸51以同軸方式設於第一心軸40與第二心軸46之間且固接馬達30之轉子34，使齒軸51可受轉子34之驅動而轉動。此外，如圖7所示，齒軸51具有一貫穿二端之第二走線空間52，第二走線空間52之一端52直接連通第一走線空間41，第二走線空間52之另一端經由第二心軸46之凸環部47連通第二心軸46之第二線孔48。

行星支架53固設於馬達30之定子32與第一心軸40之環形端部42之間，使行星支架53保持不動。

環齒輪54利用多根銷件55與外殼20之端蓋22固定在一起，使兩者能同步作動。

行星齒輪組56在本實施例中具有三大行星齒輪57與三小行星齒輪58，但不以此為限。如圖3及圖7所示，該等大行星齒輪57和該等小行星齒輪58以同軸方式樞設於行星支架53，該等大行星齒輪57嚙接齒軸51，該等小行星齒輪58嚙接環齒輪54。藉此，當該等大行星齒輪57受到齒軸51驅動時，該等大行星齒輪57和該等小行星齒輪58會原地自轉，並由該等小行星齒輪58推動該環齒輪54，使環齒輪54帶動外殼20相對第一心軸40與第二心軸46轉動。

飛輪座60套設於第一心軸40且被一第三軸承26和一第四軸承27所支撐。飛輪座60之一端利用多個棘齒61和多個彈片62的搭配和一轉接座63形成單向嚙接，轉接座63固設於外殼20之端蓋22，使飛輪座60透過該等棘齒61單向帶動轉接座63，再由轉接座63帶動外殼20一起轉動。此外，飛輪座60與端蓋22之間設置一密封環28，藉由密封環28阻擋外界異物進入外殼20內。

如圖3、圖4及圖7所示，感測單元70具有一電路板71、一感測器72(在本實施例中以霍爾感測器為例)、一傳輸線73和一磁環74。電路板71以螺絲鎖固的方式固定於馬達30之定子32；感測器72設於第一心軸40之凸緣45且對應第一線孔43；傳輸線73穿設於第一走線空間41和第二走線空間52內，傳輸線73之一端經由第一線孔43連接感測器72，傳輸線73之另一端經由第二線孔48穿出第二心軸46外與電路板71連接；磁環74套設於第一心軸40且位於第三軸承26與第四軸承27之間，並以二扣環75固定於飛輪座60且對應感測器72，使磁環74能受飛輪座60的帶動相對感測器72旋轉。藉此，當騎乘者踩動踏板來驅動飛輪座60轉動時，磁環74會跟著飛輪座60相對感測器轉動，此時的感測器72即可透過磁環74跟著飛輪座60轉動時所產生的磁場變化來感測飛輪座60的轉速，進而取得一轉速感測訊號，並將前述轉速感測訊號經由傳輸線73傳輸至電路板71。

在此需要補充說明的是，前述感測器72不限於霍爾感測器，亦可為扭力感測器(例如應變片)來感測第一心軸40的扭力，此時即可省略磁環74的設置。

此外，如圖3、圖7及圖8所示，感測單元70更具有一間隔套管76、一支撐管77和一保護管81。間隔套管76設於第一心軸40且位於第三軸承26和第四軸承27之間，間隔套管76之外周面並未接觸磁環74 之內周面，以避免與磁環74相互摩擦；支撐管77自第一心軸40之一端插入第一走線空間41內，支撐管77之外周面具有多個嵌卡部78，支撐管77以該等嵌卡部78嵌設於第一心軸40之環形嵌槽44內以完成固定，此外，支撐管77被傳輸線73所穿過，且支撐管77具有一大孔部79和一連通大孔部79之小孔部80，其中的小孔部80在孔徑方面等於傳輸線73之線徑，如此即可對傳輸線73提供支撐效果；保護管81設於第二走線空間52內且被傳輸線73的一部分所穿設，保護管81之一端插設於支撐管77之大孔部79內，保護管81之另一端插設於第二心軸46之凸環部47內，藉由保護管81來避免傳輸線73和高速旋轉中的齒軸51相互摩擦而損壞。

另一方面，本創作更提供一馬達轉速感測單元90，如圖4及圖5所示，馬達轉速感測單元90具有二磁鐵91(實際上只要至少一個即可)和三馬達轉速感測器92(在此以霍爾感測器為例，在數量方面只要和磁鐵91相互對應即可)。該等磁鐵91彼此相對地固設於殼體21之內端面，使得該等磁鐵91能跟著外殼20一起轉動，該等馬達轉速感測器92以等間隔排列的方式設於馬達30之定子32且連接電路板71，並位於能和該等磁鐵91相互對應的位置。藉此，該等馬達轉速感測器92可以透過該等磁鐵91跟著外殼20轉動時所產生的磁場變化來感測馬達30的轉速，進而取得一馬達轉速感測訊號，並將前述馬達轉速感測訊號傳輸至電路板71，如圖7所示，電路板71以一訊號線93將前述轉速感測訊號及前述馬達轉速感測訊號傳輸至一控制器(圖中未示)，藉由控制器對各項感測結果進行即時監控，前述訊號線93經由第三線孔49穿出第二心軸46外與控制器連接。

由上述可知，本創作在運作時利用感測器72感測飛輪座60的轉速，再利用從齒軸51內部走線的方式將前述轉速感測訊號傳輸至電路板71，如此可以避免線路配置過於雜亂，而且不論齒軸51是固定不動或是可動的結構設計都可以適用。