TWM604726U

TWM604726U - 高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車

Info

Publication number: TWM604726U
Application number: TW109210393U
Authority: TW
Inventors: 許源芳
Original assignee: 許源芳
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2020-12-01
Also published as: CN212149186U

Abstract

本創作提供一種高扭矩輪轂電機傳動系統，其包含內部設有電機組件和諧波傳動減速器的輪轂、及一端設有輸入組件的主軸。輸入組件與輪轂連接並驅動輪轂。電機組件包含定子及以可轉動方式連接於主軸上的內轉子。內轉子與波發生器連接並驅動波發生器。波發生器以可轉動的方式連接於主軸上。剛性齒輪安裝固定於輪轂的內壁。高扭矩輪轂電機傳動系統更包括支撐筒，該支撐筒與柔性齒輪連接。支撐筒以可轉動方式與主軸連接。支撐筒與主軸之間設有單向離合器。本高扭矩輪轂電機在傳動輪轂電機內設置諧波傳動減速器使其傳動比能夠達到1/50以上，進而使其輸出扭力能夠達到80牛頓米，在用戶騎行過程中提供更大的輸出扭力輔助用戶騎行，以適應更多騎行環境，而提升用戶騎行體驗。

Description

高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車

本創作涉及助力自行車，尤其涉及一種高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車。

助力自行車具有省力、負載大、車速快等優勢，很快就已成為了人們途短出行和運輸的主要工具。

一般來說，現有助力自行車的輪轂電機內部空間狹小，通常採用行星減速輪系而使傳動比局限於較小的數值範圍，使得輪轂電機的輸出功率與扭矩偏小，難以滿足阻力較大的路面的騎行需要。因此，現有的助力自行車對騎行者提供的輔助較為有限。另一方面，提高輪轂電機輸出扭力的同時也需要增加輸出功率，導致輪轂電機發熱現象更為嚴重，而降低其使用壽命。

為克服現有技術的缺點，本創作之目的在於提供一種高輸出扭力的高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車。

本創作提供一種高扭矩輪轂電機傳動系統，其包含內部設有電機組件和諧波傳動減速器的輪轂、及一端設有輸入組件的主軸。輸入組件與輪轂連接並驅動輪轂。諧波傳動減速器包括波發生器、柔性齒輪、柔性軸承以及剛性齒輪。電機組件包含以可轉動方式連接於主軸上的內轉子。內轉子與波發生器連接並驅動波發生器。波發生器以可轉動的方式連接於主軸上。剛性齒輪安裝固定於輪轂的內壁。本創作實施例的高扭矩輪轂電機傳動系統更包括支撐筒，該支撐筒與柔性齒輪連接並驅動柔性齒輪。支撐筒以可轉動方式與主軸連接。支撐筒與主軸之間或內轉子與波發生器之間設有單向離合器。

在一實施例中，輪轂包括輪轂蓋和殼體，電機組件包括第一端蓋和第二端蓋。第一端蓋以可轉動方式與輪轂蓋連接。第一端蓋的外表面形狀與輪轂蓋的內表面形狀相適配且間隔預設距離。

在一實施例中，輪轂蓋與第一端蓋之間填充有導熱油脂，且輪轂蓋的外表面設有散熱鰭片。

在一實施例中，該電機組件包括定子。該定子固定於第一端蓋與第二端蓋之間，且該定子與輪轂的內壁間隔預設距離。殼體的內壁設有隔油套管。

在一實施例中，單向離合器係藉由固定鍵而固定連接於主軸上。

在一實施例中，輸入組件包括以可轉動方式連接於主軸上的齒盤塔基。

在一實施例中，輪轂上以固定方式設有一襯套，且該輪轂藉由襯套以可轉動的方式與主軸連接。

在一實施例中，齒盤塔基與襯套上分別設有相適配的棘輪和棘爪。

在本創作實施例所提供高扭矩輪轂電機傳動系統中，在人力驅動輪轂轉動的同時，電機組件亦啟動而驅動波發生器轉動，並經柔性軸承驅使柔性齒輪與連接於輪轂上之剛性齒輪相對轉動，即透過電機驅動輔助人力踩踏而推動輪轂轉動。支撐筒與主軸之間設有單向離合器，以避免在電機運動時，柔性軸承在內圈轉動時產生的反向扭矩導致支撐筒反向轉動。此外，當停用電機組件而使用純人力踩踏、或當自行車滑行時，輪轂轉動的同時亦使剛性齒輪同步轉動。此時，柔性齒輪受力轉動而使得柔性齒輪在單向離合器脫鉤的情況下繞主軸轉動，且波發生器同步轉動帶動內轉子轉動。此配置整體而言對內轉子造成影響的阻力最小。使用單向離合器是為了避免人力踩踏時，波發生器與剛性齒輪保持高傳動比轉動導致電機阻力過大而減緩自行車滑行。本創作之高扭矩輪轂電機傳動系統在傳動輪轂電機內設置諧波傳動減速器，使其傳動比能夠達到1/50以上，且進而使本創作實施例的高扭矩輪轂電機傳動系統之輸出扭力能夠達到80牛頓米。因此在用戶騎行過程中提供更大的輸出扭力輔助用戶騎行，以適應更多騎行環境，進而提升用戶騎行體驗。

本創作提供一種助力自行車，其包括車架和裝設至該車架之上述的高扭矩輪轂電機傳動系統。

在本創作所提供的助力自行車中，其傳動比能夠達到1/50以上，使其輸出扭力能夠達到80牛米，在用戶騎行過程中提供更大的輸出扭力輔助用戶騎行，以適應阻力更大的路面和複雜的騎行環境，並進而提升用戶騎行體驗。

1:輪轂

1a:輪轂蓋

1b:殼體

1c:散熱鰭片

2:主軸

3:輸入組件

3a:齒盤塔基

3b:襯套

3c:棘輪

3d:棘爪

4:電機組件

4a:定子

4b:內轉子

4c:第一端蓋

4d:第二端蓋

4e:繞線

4f:磁鐵

5:諧波傳動減速器

5a:波發生器

5b:柔性齒輪

5c:柔性軸承

5d:剛性齒輪

6:支撐筒

7:單向離合器

7a:固定鍵

8:導熱油脂

9:隔油套管

10:助力自行車

11:車架

12:變速齒盤

13:第一軸承

14:第二軸承

15:第三軸承

16:第四軸承

圖1為本創作實施例的高扭矩輪轂電機傳動系統結構示意圖；圖2為本創作實施例的助力自行車結構示意圖。

下面結合實施例並對照附圖對本創作作進一步詳細說明。

以下參考圖1至圖2說明一種高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車。助力自行車10包括車架11和裝設至車架11的高扭矩輪轂電機傳動系統。參照圖1及圖2，高扭矩輪轂電機傳動系統包括輪轂1和主軸2，主軸2的兩端分別延伸出輪轂1之外，輪轂1包括輪轂蓋1a和殼體1b，主軸2的一端(圖1中右側的主軸2的一端)安裝連接有輸入組件3，輸入組件3與輪轂1連接並驅動輪轂1。輪轂1內設有電機組件4和諧波傳動減速器5。諧波傳動減速器5包括波發生器5a、柔性齒輪5b、柔性軸承5c以及剛性齒輪5d。電機組件4包括定子4a和以可相對主軸2轉動之方式連接於主軸2上的內轉子4b。內轉子4b與波發生器5a連接並驅動波發生器5a，且波發生器5a以可轉動的方式連接於主軸2上。剛性齒輪5d安裝連接於輪轂1之殼體1b的內壁。本創作實施例的高扭矩電機傳動系統還包括支撐筒6。支撐筒6與柔性齒輪5b連接，支撐筒6以可轉動的方式與主軸2連接，且支撐筒6與主軸2之間設有單向離合器7。

具體而言，單向離合器7藉由固定鍵7a固定連接於主軸2上。此外，電機組件4還包括第一端蓋4c、第二端蓋4d、磁鐵4f以及設於定子4a上的繞線4e。波發生器5a以及內轉子4b分別經由第一軸承13以可轉動方式與主軸2連接。本創作中之電機組件4與現有電機的基本結構和原理相同，且諧波傳動減速器5與現有諧波傳動減速器5的基本結構和原理相同，因此均不作過多闡述。

在本創作實施例的助力自行車10的騎行過程中，騎行者踩踏驅使輸入組件3帶動輪轂1轉動。另一方面，電機組件4啟動而驅動波發生器5a轉動，並經柔性軸承5c驅使柔性齒輪5b與剛性齒輪5d相對轉動，由於剛性齒輪5d係固定連接於輪轂1上，因此即經由電機驅動而輔助人力踩踏推動輪轂1轉動。支撐筒6與主軸2之間設有單向離合器7，避免在電機運動時，柔性軸承5c在內圈轉動時產生的反向扭矩導致支撐筒6反向轉動。此外，當停用電機組件4而使用純人力踩踏時、或當助力自行車10滑行時，輪轂1轉動的同時亦使剛性齒輪5d同步轉動。此時，柔性齒輪5b受力轉動而使得柔性齒輪5b在單向離合器7脫鉤的情況下繞主軸2轉動，且波發生器5a同步轉動帶動內轉子4b轉動。此配置整體而言對內轉子4b造成影響的阻力最小。使用單向離合器7是為了避免人力踩踏時，波發生器5a與剛性齒輪5d保持高傳動比轉動導致電機阻力過大而減緩助力自行車10滑行。本創作實施例的高扭矩輪轂電機傳動系統在傳動輪轂電機內設置諧波傳動減速器5，使其傳動比能夠達到1/50以上，且在此傳動比下，促使本創作實施例的高扭矩輪轂電機傳動系統之輸出扭力能夠達到80牛頓米。因此，可在用戶騎行過程中提供更大的輸出扭力輔助用戶騎行，以適應阻力更大的路面和複雜的騎行環境，進而提升用戶騎行體驗。

其中，在其他實施例中，單向離合器7也可設置於內轉子4b與波發生器5a之間。

在本創作的實施例中，參考圖1，第一端蓋4c套設於主軸2上，且經由第二軸承14以可轉動方式與輪轂蓋1a連接。第一端蓋4c的外表面形狀與輪轂蓋1a的內表面形狀相適配且間隔預設距離。輪轂蓋1a與第一端蓋4c之間填充有導熱油脂8。定子4a固定於第一端蓋4c與第二端蓋4d之間，且定子4a與輪轂1的內壁間隔預設距離。殼體1b靠近輪轂蓋1a一端的內壁設有隔油套管9。在工作過程中，內轉子4b以及輪轂1轉動，電機之繞線4e的發熱能夠經導熱油脂8並透過輪轂蓋1a進行散熱。此外，輪轂蓋1a的外表面設有凸出的散熱鰭片1c，該散熱鰭片1c為輪轂蓋表面間隔設置的魚鰭狀凸起，其增大了輪轂蓋1a與空氣的接觸面積，提高輪轂電機的散熱效果，並延長輪轂電機的使用壽命。

在本創作實施例中，參考圖1，輸入組件3包括以可轉動方式連接於主軸2上的齒盤塔基3a。輪轂1上固定設置有襯套3b，且襯套3b與主軸2之間設有第三軸承15。輪轂1經由襯套3b以可轉動的方式與主軸2連接。襯套3b與齒盤塔基3a上分別設有相適配的棘輪3c和棘爪3d，使助力自行車10在滑行時不拖動踏板轉動。

此外，齒盤塔基3a經由第四軸承16以可轉動方式與主軸2連接。齒盤塔基3a上可設置3至11級變速齒盤12，便於使用者在更大範圍內選擇踩踏速與車速。

以上是對本創作之高扭矩輪轂電機傳動系統及助力自行車的闡述，其係用於幫助理解本創作，但本創作的實施方式並不受上述實施例的限制，且任何未背離本創作原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應視為等效的置換方式，並且都包含在本創作的保護範圍之內。