TWM448447U - 中軸無段變速輸出機構 - Google Patents

中軸無段變速輸出機構 Download PDF

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TWM448447U
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TW101219758U
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English (en)
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shu-hong Lin
yuan-kui Li
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J D Components Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/145—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the bottom bracket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
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Description

中軸無段變速輸出機構
本創作係關於一種自行車的動力輸出機構，特別係關於一種自行車中軸的無段變速輸出機構。
部分電助力自行車會在中軸設有動力輸出機構，該機構可混合腳踏動力與馬達動力來帶動齒盤進行輸出，且一般而言，在自行車前進所受阻力越大的場合，會希望增加減速比來達到省力的目的，而在所受阻力較小的場合，則希望降低減速比來增加速度，如果轉速比的變化過程是連續性的，即稱為無段變速。
但是，當動力輸出機構之變速系統的整體減速比偏低時，馬達之動力輸出便需透過另一減速系統預先進行減速，如此即可能導致該動力輸出機構之整體體積、重量增加。
有鑑於此，本創作之主要目的係提供一種變速機構之減速比較大的中軸無段變速輸出機構，令馬達動力無須經過減速機構即可直接傳遞至變速機構，據此減少整體體積及重量。
為了達成上述及其他目的，本創作提供一種中軸無段變速輸出機構，其包括一心軸、一馬達、一齒盤傳動座、一第二單向軸承、一齒盤及一變速機構，該心軸係供一對曲柄所傳遞的腳踏動力驅動而旋轉，該馬達具有一可受動力驅動旋轉的轉子，該齒盤傳動座係與該心軸成同軸，該第二單向軸承係設於心軸與齒盤傳動座之間，令心軸僅在一相對轉動方向上帶動齒 盤傳動座一併轉動，該齒盤係同軸設於齒盤傳動座，該變速機構則係將轉子及心軸所輸入的動力傳遞至齒盤傳動座。其中，該變速機構包括一心軸輸入盤、一第一單向軸承、一馬達輸出座、一第三單向軸承、至少一行星齒輪、若干傳動銷軸及一環齒輪，該心軸輸入盤係與心軸成同軸且具有若干第一銷孔，該第一單向軸承係設於心軸與心軸輸入盤之間，令心軸僅在一相對轉動方向上帶動心軸輸入盤一併轉動，該馬達輸出座係可轉動地同軸設於心軸，該馬達輸出座具有至少一偏心部，該第三單向軸承係設於轉子及馬達輸出座之間，令轉子僅在一相對轉動方向上帶動馬達輸出座一併轉動，該行星齒輪係可轉動地套設於偏心部且具有若干行星齒及若干插孔，該些傳動銷軸係分別插設於其中一第一銷孔及各該行星齒輪之其中一插孔，各該插孔的輪廓略大於各該傳動銷軸外徑，該環齒輪係同軸設於心軸並與齒盤傳動座連動，該環齒輪具有若干內齒用以嚙合於該些行星齒。
由於該變速機構整體形成一減速比大的少齒差行星齒輪系統，因此馬達動力可不經減速直接輸入該變速機構，從而本創作的中軸無段變速輸出機構不需額外配置減速機構，如此即大幅減少整體體積及重量，俾符合產業界之輕量化趨勢。
請參考第一至三圖，在本創作的較佳實施例中，一種自行車之中軸無段變速輸出機構包括一心軸10、一馬達20、一齒盤傳動座30、一第二單向軸承40、一齒盤50、一變速機構60及一殼體70用以包覆馬達20、第二單向軸承40及變速機構 60等元件。
該心軸10兩端係供可同步轉動地連接一對曲柄80，該對曲柄80可傳遞使用者所施加的腳踏動力而驅動心軸10旋轉。
該馬達20具有一定子21、若干磁鐵22及一可受電力驅動旋轉的轉子23。
該齒盤傳動座30係與該心軸10成同軸，該第二單向軸承40係設於心軸10與齒盤傳動座30之間，令心軸10僅在一相對轉動方向上帶動齒盤傳動座30一併轉動，例如心軸10相對齒盤傳動座30正轉時可經由第二單向軸承40傳輸動力至齒盤傳動座30，而當心軸10相對齒盤傳動座30反轉時則不經由第二單向軸承40傳輸動力至齒盤傳動座30。
該齒盤50係同軸且同步轉動地設於齒盤傳動座30而供鍊條(未繪示)繞設，藉此將動力傳送至自行車後輪(未繪示)。
該變速機構60係將轉子23及心軸10所輸入的動力傳遞至齒盤傳動座30。更明確地說，該變速機構60包括一心軸輸入盤61、一第一單向軸承62、一馬達輸出座63、一第三單向軸承64、至少一行星齒輪651、652、若干傳動銷軸66及一環齒輪67。
該心軸輸入盤61係與心軸10成同軸，且該心軸輸入盤61具有若干環繞心軸10排列的第一銷孔611。
該第一單向軸承62係設於心軸10與心軸輸入盤61之間，令心軸僅在一相對轉動方向(例如相對正轉)帶動心軸輸入盤61一併轉動。
該馬達輸出座63係可轉動地同軸設於心軸10，該馬達輸 出座63具有至少一偏心部，例如一如第四圖所示之第一偏心部631及一如第五圖所示之第二偏心部632，其中第一、第二偏心部631、632於垂直心軸10的剖面具有圓形輪廓，且第一、第二偏心部631、632的中心較佳者係分別位於心軸10軸心C的相對兩側，換言之該軸心C為第一、第二偏心部631、632的對稱中心。
該第三單向軸承64係設於轉子23及馬達輸出座63之間，令轉子23僅在一相對轉動方向(例如相對正轉)帶動馬達輸出座63一併轉動。
該至少一行星齒輪651、652較佳者包括一第一行星齒輪651及一第二行星齒輪652，該第一行星齒輪651可透過軸承653而可轉動地套設於第一偏心部631，該第二行星齒輪652則可透過軸承654而可轉動地套設於第二偏心部632，該第一、第二行星齒輪651、652具有若干行星齒655、656及若干插孔657、658。
該些傳動銷軸66係分別插設於其中一第一銷孔611及各該行星齒輪651、652之其中一插孔657、658，各該插孔657、658的輪廓略大於各該傳動銷軸66之外徑。
該環齒輪67則係同軸設於心軸10並與齒盤傳動座30連動，該環齒輪67具有若干內齒671而用以嚙合於該些行星齒655、656。
除此之外，為了提高傳動銷軸66的穩固性，本創作的變速機構60還可以包括一支撐盤68，該支撐盤68係可轉動地同軸設於馬達輸出座63且具有若干第二銷孔681，該些傳動銷軸 66即可分別插設於其中一第二銷孔681以提高穩固性。
藉由上述設計，當腳踏動力及馬達動力分別經由心軸10及轉子23傳遞至變速機構60時，心軸10會透過第一單向軸承62帶動心軸輸出盤61同步轉動，心軸輸出盤61則藉由傳動銷軸66驅動第一、第二行星齒輪651、652進行「自轉」，而轉子23則透過第三單向軸承64帶動馬達輸出座63同步轉動，馬達輸出座63的第一、第二偏心部631、632即可分別推動第一、第二行星齒輪651、652進行「公轉」；換言之，腳踏動力及馬達動力可被同步匯入行星齒輪651、652，而行星齒655、656則與內齒671嚙合並驅動環齒輪67轉動，進而帶動齒盤傳動座30及齒盤50旋轉並輸出動力，其中變速機構60整體的減速比則是由心軸10及轉子23的轉速決定。
由於本創作係應用少齒差行星齒輪系統作為變速機構，其構造較為簡單且整體減速比較大，因此馬達動力無須經由其他的減速機構即可直接輸出至變速機構，故該中軸無段變速輸出機構的整體體積、重量都可大幅降低。其中，各該行星齒輪651、652的行星齒655、656數較環齒輪67的內齒671數少1至12齒為佳，若齒數差越少，則減速比越大，但需注意齒輪間的齒形干涉及振動問題，而若齒數差較多時，則減速比越小，但相對的齒輪間的齒形干涉與振動越小；而若齒數差超過12齒者，因減速比較小，則馬達20可能需要額外搭配減速機構另行降速。
另一方面，在自行車剛起步或馬達20並未運轉的場合，腳踏動力可藉由曲柄80傳動至心軸10，此時心軸10會透過第 二單向軸承40直接驅動齒盤傳動座30而使齒盤50連帶轉動俾進行動力輸出。於此同時，心軸10雖也會驅動心軸輸入盤61，並透過傳動銷軸66及行星齒輪651、652帶動馬達輸出座63轉動，惟此時第三單向軸承64可發揮作用而令轉子23保持靜止。當然，在確保馬達20可以持續運轉的場合，該第二、第三單向軸承40、64也可以省略不設。
需說明的是，本創作的變速機構只要有一組以上的偏心部及行星齒輪即可傳輸動力，且原則上越多組偏心部及行星齒輪的動力傳輸穩定性會越好，但組數過多容易有體積、重量增加的問題，因此以本實施例中具有兩組對稱的偏心部及行星齒輪的組合為較佳。最後，必須再次說明的是，本創作於前揭實施例中所揭露的構成元件僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧心軸
20‧‧‧馬達
21‧‧‧定子
632‧‧‧第二偏心部
64‧‧‧第三單向軸承
651、652‧‧‧行星齒輪
22‧‧‧磁鐵
23‧‧‧轉子
30‧‧‧齒盤傳動座
40‧‧‧第二單向軸承
50‧‧‧齒盤
60‧‧‧變速機構
61‧‧‧心軸輸入盤
611‧‧‧第一銷孔
62‧‧‧第一單向軸承
63‧‧‧馬達輸出座
631‧‧‧第一偏心部
653、654‧‧‧軸承
655、656‧‧‧行星齒
657、658‧‧‧插孔
66‧‧‧傳動銷軸
67‧‧‧環齒輪
671‧‧‧內齒
68‧‧‧支撐盤
681‧‧‧第二銷孔
70‧‧‧殼體
80‧‧‧曲柄
C‧‧‧軸心
第一圖係本創作較佳實施例之立體圖。
第二圖係本創作較佳實施例之分解圖。
第三圖係本創作較佳實施例之剖面圖。
第四圖係第三圖之4-4剖面圖。
第五圖係第三圖之5-5剖面圖。
10‧‧‧心軸
20‧‧‧馬達
23‧‧‧轉子
30‧‧‧齒盤傳動座
40‧‧‧第二單向軸承
50‧‧‧齒盤
60‧‧‧變速機構
61‧‧‧心軸輸入盤
611‧‧‧第一銷孔
62‧‧‧第一單向軸承
63‧‧‧馬達輸出座
631‧‧‧第一偏心部
632‧‧‧第二偏心部
64‧‧‧第三單向軸承
651、652‧‧‧行星齒輪
653、654‧‧‧軸承
655、656‧‧‧行星齒
657、658‧‧‧插孔
66‧‧‧傳動銷軸
67‧‧‧環齒輪
671‧‧‧內齒
68‧‧‧支撐盤
681‧‧‧第二銷孔
70‧‧‧殼體
80‧‧‧曲柄

Claims (6)

  1. 一種中軸無段變速輸出機構，包括：一心軸，係供一對曲柄所傳遞的腳踏動力驅動而旋轉；一馬達，具有一可受電力驅動旋轉的轉子；一齒盤傳動座，與該心軸成同軸；一齒盤，係同軸設於該齒盤傳動座；以及一變速機構，係將轉子及心軸所輸入的動力傳遞至齒盤傳動座；其中，該變速機構包括：一心軸輸入盤，係與該心軸成同軸，該心軸輸入盤具有若干第一銷孔；一第一單向軸承，設於心軸與心軸輸入盤之間，令心軸僅在一相對轉動方向上帶動心軸輸入盤一併轉動；一馬達輸出座，係可轉動地同軸設於心軸，該馬達輸出座具有至少一偏心部；至少一行星齒輪，係可轉動地套設於偏心部且具有若干行星齒及若干插孔；若干傳動銷軸，係分別插設於其中一第一銷孔及各該行星齒輪之其中一插孔，各該插孔的輪廓略大於各該傳動銷軸之外徑；以及一環齒輪，係同軸設於心軸並與齒盤傳動座連動，該環齒輪具有若干內齒用以嚙合於該些行星齒。
  2. 如請求項1所述之中軸無段變速輸出機構，其中該馬達輸出座之至少一偏心部包括一第一偏心部及一第二偏心 部，該至少一行星齒輪包括一第一行星齒輪及一第二行星齒輪，該第一行星齒輪係可轉動地套設於第一偏心部，該第二行星齒輪係可轉動地套設於第二偏心部。
  3. 如請求項2所述之中軸無段變速輸出機構，其中第一、第二偏心部的中心分別位於該心軸軸心的相對兩側。
  4. 如請求項1所述之中軸無段變速輸出機構，其中該變速機構更包括一支撐盤，係可轉動地同軸設於該馬達輸出座，該支撐盤具有若干第二銷孔，該些傳動銷軸更分別插設於其中一第二銷孔。
  5. 如請求項1所述之中軸無段變速輸出機構，更包括一第二單向軸承，設於心軸與齒盤傳動座之間，令心軸僅在一相對轉動方向上帶動齒盤傳動座一併轉動；其中，該變速機構更包括一第三單向軸承，設於轉子及馬達輸出座之間，令轉子僅在一相對轉動方向上帶動馬達輸出座一併轉動。
  6. 如請求項1所述之中軸無段變速輸出機構，其中各該行星齒輪的行星齒數較環齒輪的內齒數少1至12齒。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106143772A (zh) * 2015-03-26 2016-11-23 久鼎金属实业股份有限公司 配合行星齿轮组的自行车无段变速速比控制方法
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