專利名稱：電助力自行車的后輪動力輸出機構的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于ー種自行車的動カ輸出機構，特別是關于ー種電助力自行車的后輪動カ輸出機構。
背景技術：
電助力自行車是在傳統自行車的基本架構上安裝馬達，用以輔助輸出動力，減輕使用者的負擔。在這些電助力自行車中，有的是將馬達動カ輸出至后輪，例如US5242335號專利所掲示的用于復合動カ車輛的行星齒輪系統，或如JP5-319354號專利所掲示的雙驅動電動自行車，前者是將馬達放置于后上叉后方，后者則是將馬達裝設于匣體(5)內，兩者都非 將馬達裝設于后輪輪軸，也因此其電助力系統所占體積較大，且外型上較為突兀。另ー方面，電助力自行車大部分的動カ來自于馬達，因此馬達與行星齒輪系統之間的配置關系，影響自行車性能甚劇，而如何更為精簡及妥善地進行前述配置，則是本實用新型所著眼之處。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供ー種電助力自行車的后輪動カ輸出機構，以克服公知技術中存在的缺陷。為實現上述目的，本實用新型提供的電助力自行車的后輪動カ輸出機構，包括ー輪轂；一輪軸，穿設于該輪轂；ー齒盤，可轉動地軸設于該輪軸，該齒盤用以產生ー第一驅動カ；ー馬達，位于該輪轂內，該馬達用以在ー減速單元減速后輸出ー第二驅動カ；ー動カ整合機構，包括一行星齒輪組及一輸出行星支架，該行星齒輪組包括一太陽齒輪、若干行星齒輪及一環齒輪，該太陽齒輪由第一驅動カ及第ニ驅動カ其中一者所驅動，該環齒輪則由該第一驅動カ及第ニ驅動カ另ー者所驅動，該些行星齒輪設置于該輸出行星支架上，且各該行星齒輪分別與該太陽齒輪及環齒輪嚙合，該行星齒輪組用以整合第ー驅動力、第二驅動カ后由該輸出行星支架輸出；以及ー單向器，連接于該輪轂及輸出行星支架之間，用以令該輪轂僅能單向與該輸出行星支架同步轉動。所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該行星齒輪組的太陽齒輪由第一驅動カ所驅動，而該行星齒輪組的環齒輪則由第二驅動カ所驅動。所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該太陽齒輪具有ー套筒部，于輸出行星支架與套筒部之間具有ー軸承，輸出行星支架可相對該太陽齒輪轉動。所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該行星齒輪組的太陽齒輪由第二驅動カ所驅動，而該行星齒輪組的環齒輪則由第一驅動カ所驅動。[0016]所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該太陽齒輪具有ー套筒部，于輸出行星支架與套筒部之間具有ー軸承，輸出行星支架可相對該太陽齒輪轉動。所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該馬達包括一固設于輪軸的定子及一可相對該定子轉動的轉子，該減速単元包括一減速太陽齒輪、至少ー減速行星齒輪、一減速環齒輪及一減速行星支架，該減速太陽齒輪與該轉子同步轉動，該減速行星齒輪分別與該減速太陽齒輪及該減速環齒輪嚙合，該減速行星支架固設于該輪軸并用以定位該減速行星齒輪的位置，令該減速行星齒輪原地自轉，該減速環齒輪與該行星齒輪組的環齒輪同步轉動。所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該馬達包括一固設于輪軸的定子及一可相對該定子轉動的轉子，該減速単元包括一減速太陽齒輪、至少ー減速行星齒輪、一減速環齒輪及一減速行星支架，該減速太陽齒輪與該轉子同步轉動，該減速行星齒輪分別與該減速太陽齒輪及該減速環齒輪嚙合，該減速行星支架固設于該輪軸并用以定位該減速行星齒輪的位置，令該減速行星齒輪原地自轉，該減速環齒輪與該行星齒輪組的太陽齒輪同步轉動。 所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該輸出行星支架包括ー環體、數個設于該環體上井分別對應該些行星齒輪的插孔、數個分別設于該些行星齒輪軸心的軸承及數個插柱分別插設于該插孔與軸承之間，令各該行星齒輪可以該插柱為軸心自轉。由上述設計，本實用新型將馬達及其減速機構妥善整合于輪轂之內，其所占體積較小，且扭カ可得提升，故本實用新型為ー整合性較佳的后輪動カ輸出機構。
圖I是本實用新型第一實施例的立體圖。圖2是本實用新型第一實施例的分解圖。圖3是本實用新型第一實施例的剖面圖。圖4是本實用新型第二實施例的剖面圖。附圖中主要組件符號說明輪轂10，主殼體11，端蓋12，穿孔111、121，輪軸20，齒盤30，馬達40，定子41，轉子42，動カ整合機構50，行星齒輪組51，太陽齒輪52，套筒部521，軸承522，行星齒輪53，環齒輪54，輸出行星支架55，環體551，插孔552，軸承553，插柱554，單向器60，減速單元70，減速太陽齒輪71，減速行星齒輪72，減速環齒輪73，減速行星支架74，插柱75，軸承76。具體實施本實用新型提供了一種馬達內裝于后輪輪轂的電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其包括ー輪轂、一輪軸、一齒盤、一馬達、ー動力整合機構及ー單向器。該輪軸穿設于該輪轂，該齒盤可轉動地設于該輪軸并用以產生一第一驅動力，該馬達位于該輪轂內并用以在一減速單元減速后輸出ー第二驅動力，該動カ整合機構包括一行星齒輪組及一輸出行星支架，該行星齒輪組包括一太陽齒輪、數個行星齒輪及一環齒輪，該太陽齒輪由第一驅動カ及第ニ驅動カ其中一者所驅動，該環齒輪則由該第一驅動カ及第ニ驅動カ另ー者所驅動，該些行星齒輪設置于該輸出行星支架上，且各該行星齒輪分別與該太陽齒輪及環齒輪嚙合，該行星齒輪組用以整合第一、第二驅動カ后由該輸出行星支架輸出，該單向器則連接于該輪轂及輸出行星支架之間，用以令輪轂僅能單向與該輸出行星支架同步轉動。以下將由ニ較佳實施例說明本實用新型的結構及其預期達成的功效，惟非用以限制本實用新型所欲保護的范疇。請參考圖I至圖3。在本實用新型的第一實施例中，ー種電助力自行車的后輪動カ輸出機構具有ー輪轂10、ー輪軸20、ー齒盤30、ー馬達40、ー動カ整合機構50及一單向器60。該輪轂10是用以與自行車的后輪連結，其可包括一主殼體11及一蓋設于主殼體11的端蓋12，該主殼體11及端蓋12各別具有一穿孔111、121，于主殼體11及端蓋12之間定義一容置空間，用以將大部分前述組件容置其內，惟輪軸20兩端及齒盤30等組件則是位于輪轂10外側。該輪軸20穿設于該輪轂10，其兩端穿設于穿孔111、121之外，而可供自行車的后 上、下叉結合固定。該齒盤30是可轉動地設于該輪軸20，其具有多個鏈齒供自行車的鏈條繞設驅動以產生一第一驅動カ；在其他可能實施例中，所述后輪動カ輸出機構也可以具有多個外徑、齒數不一的齒盤，而提供多段變速功能。該馬達40位于該輪轂10內，該馬達40具有一固設于該輪軸20的定子41及一可相對該定子41轉動的轉子42，該馬達40可接收ー供電源(例如安裝于自行車上的蓄電池)所提供的電カ，并將電能轉換為轉子42轉動的動能，最后經由一減速單元70減速后輸出ー第二驅動力。更明確地說，該減速単元70的用以傳遞轉子42的動力，并以低于轉子42的轉速進行輸出該第二驅動力，該減速單元70包括一減速太陽齒輪71、三減速行星齒輪72、ー減速環齒輪73及一減速行星支架74，該減速太陽齒輪71的與該轉子42同步轉動，兩者之間可以螺設、緊配或其他固定手段加以固定，各該減速行星齒輪72分別與減速太陽齒輪71與該減速環齒輪73嚙合，該減速行星支架74固設于該輪軸20并用以定位該些減速行星齒輪72的位置，令該些減速行星齒輪72原地自轉，所述定位可由插柱75及軸承76達成。該動カ整合機構50包括一行星齒輪組51及一輸出行星支架55,該行星齒輪組51包括一太陽齒輪52、三行星齒輪53及一環齒輪54，該太陽齒輪52由第一驅動カ及第ニ驅動カ其中一者所驅動，該環齒輪54則由該第一驅動カ及第ニ驅動カ另ー者所驅動，該些行星齒輪53設置于該輸出行星支架55上，且各該行星齒輪53分別與該太陽齒輪52及環齒輪54哨合,該行星齒輪組51是用以整合第一、第二驅動カ后由該輸出行星支架55輸出。在本實施例中，該環齒輪54與該減速機構70的減速環齒輪73同步轉動，兩者可為一體成型，亦可為可拆分的部件而由其他固定手段結合。另外，該太陽齒輪52具有ー套筒部521，而輸出行星支架55與套筒部521之間具有ー軸承522，令輸出行星支架55可相對該太陽齒輪52滑順轉動；此外，該輸出行星支架55可包括ー環體551、三設于該環體551上的插孔552、三設于該行星齒輪53軸心的軸承553及三插柱554插設于該插孔552及軸承553之間，令該行星齒輪53可以該插柱554為軸心自轉。該單向器60連接于該輪轂10及輸出行星支架55之間，于單向器60與輪轂10之間或單向器60與輸出行星支架55之間可設有若干單向棘齒，用以令輪轂10僅能單向與該輸出行星支架55同步轉動。[0039]另外，在圖4所示第二實施例中，其結構大抵與第一實施例相同，主要不同之處在于，其與齒盤30同步轉動的齒輪改為該環齒輪54，而與減速環齒輪73同步轉動的齒輪則改為太陽齒輪52，此時該環齒輪54可受第一驅動カ驅動，而太陽齒輪52則受第二驅動カ驅動。基于上述設計，本實用新型在動カ整合機構50中，太陽齒輪52與環齒輪54的轉速在不斷變化的過程中，輸出行星支架55的轉速也將跟著改變，其動力整合關系如下列關系式所示 Ns w S+Nr w r = (Ns+Nr) w a ；其中，N表示齒數，w表示轉速，s表示太陽齒輪52, r表示環齒輪54,而a則表示輸出行星支架55 ;也就是說，第一、第二驅動カ經由太陽齒輪52及環齒輪54輸入后，即被行星齒輪53動カ整合而輸出至輸出行星支架55，并可由馬達40轉速的漸進調變而達成無 段變速的目的。基于上述動カ整合關系可知，本實用新型第一實施例的特色在于，馬達40經由減速単元70所輸出的第二驅動カ是傳遞至環齒輪54，由于環齒輪54的齒數較多，因此輸出行星支架55的轉速也將相對増加，故本實施例所提供的后輪動カ輸出機構具有較佳的加速性，適合于平地騎乘。另ー方面，本實用新型第二實施例的特色，在于上述第二驅動カ是改輸出至太陽齒輪52，由于太陽齒輪52的齒數較少，因此輸出行星支架55的轉速較低，但相對的其輸出扭カ會增加，因此第二實施例所提供的后輪動カ輸出機構較適于爬坡。換言之，第一、第二實施例所掲示的態樣皆有其適用之場合，使用者自可依需求而采用其中一實施例所掲示的后輪動カ輸出機構態樣。又，即便第一、第二實施例中，接受第一、第二驅動カ的齒輪有所差異，惟兩者的馬達及減速機構都是設于輪轂之內，其體積較小，且內建的減速機構不易受外界干擾而故障，故兩者均可滿足實用上的需求。由上所述者僅為本實用新型的較佳實施態樣，其中各行星齒輪的數量以至少ー個即為足夠，另可于零件之間的適當位置設置軸承或限位件，且減速機構并不以行星齒輪系統為限，實用上也可改為其他適當的齒輪組，舉凡此等未超脫本實用新型精神所作成之簡易結構置換或變化，仍應屬于本實用新型所欲保護的范疇。
權利要求1.ー種電助力自行車的后輪動カ輸出機構,其特征在于,包括 ー輪轂； ー輪軸，穿設于該輪轂； ー齒盤，可轉動地軸設于該輪軸，該齒盤用以產生一第一驅動カ； 一馬達，位于該輪轂內，該馬達用以在ー減速單元減速后輸出ー第二驅動カ； ー動カ整合機構，包括一行星齒輪組及一輸出行星支架，該行星齒輪組包括一太陽齒輪、若干行星齒輪及一環齒輪，該太陽齒輪由第一驅動カ及第ニ驅動カ其中一者所驅動，該環齒輪則由該第一驅動カ及第ニ驅動カ另ー者所驅動，該些行星齒輪設置于該輸出行星支架上，且各該行星齒輪分別與該太陽齒輪及環齒輪嚙合，該行星齒輪組用以整合第一驅動力、第二驅動カ后由該輸出行星支架輸出；以及 ー單向器，連接于該輪轂及輸出行星支架之間，用以令該輪轂僅能單向與該輸出行星支架同步轉動。
2.根據權利要求I所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該行星齒輪組的太陽齒輪由第一驅動カ所驅動，而該行星齒輪組的環齒輪則由第二驅動カ所驅動。
3.根據權利要求2所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該太陽齒輪具有一套筒部，于輸出行星支架與套筒部之間具有ー軸承，輸出行星支架可相對該太陽齒輪轉動。
4.根據權利要求I所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該行星齒輪組的太陽齒輪由第二驅動カ所驅動，而該行星齒輪組的環齒輪則由第一驅動カ所驅動。
5.根據權利要求4所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該太陽齒輪具有一套筒部，于輸出行星支架與套筒部之間具有ー軸承，輸出行星支架可相對該太陽齒輪轉動。
6.根據權利要求2所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該馬達包括ー固設于輪軸的定子及一可相對該定子轉動的轉子，該減速単元包括一減速太陽齒輪、至少ー減速行星齒輪、一減速環齒輪及一減速行星支架，該減速太陽齒輪與該轉子同步轉動，該減速行星齒輪分別與該減速太陽齒輪及該減速環齒輪嚙合，該減速行星支架固設于該輪軸并用以定位該減速行星齒輪的位置，令該減速行星齒輪原地自轉，該減速環齒輪與該行星齒輪組的環齒輪同步轉動。
7.根據權利要求4所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該馬達包括ー固設于輪軸的定子及一可相對該定子轉動的轉子，該減速単元包括一減速太陽齒輪、至少ー減速行星齒輪、一減速環齒輪及一減速行星支架，該減速太陽齒輪與該轉子同步轉動，該減速行星齒輪分別與該減速太陽齒輪及該減速環齒輪嚙合，該減速行星支架固設于該輪軸并用以定位該減速行星齒輪的位置，令該減速行星齒輪原地自轉，該減速環齒輪與該行星齒輪組的太陽齒輪同步轉動。
8.根據權利要求I所述電助力自行車的后輪動カ輸出機構，其中，該輸出行星支架包括ー環體、數個設于該環體上井分別對應該些行星齒輪的插孔、數個分別設于該些行星齒輪軸心的軸承及數個插柱分別插設于該插孔與軸承之間，令各該行星齒輪可以該插柱為軸心自轉。
專利摘要一種電助力自行車的后輪動力輸出機構，其包括一輪轂、一用以產生一第一驅動力的齒盤、一用以產生第二驅動力的馬達、一動力整合機構及一單向器，該動力整合機構包括一行星齒輪組及一輸出行星支架，該行星齒輪組用以整合第一、第二驅動力后由該輸出行星支架輸出，該輸出行星支架則由該單向器而將動力單向傳遞至輪轂以驅動自行車，達到無段變速的目的，整體也具有較小的體積。
文檔編號B62M6/60GK202783685SQ20122028535
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者王培郁, 許源芳, 林書弘 申請人:久鼎金屬實業股份有限公司