TWI878143B - 電動助力自行車的動力模組 - Google Patents

Abstract

電動助力自行車的動力模組，包括腳踏軸、殼體、電機、減速機、齒盤出軸、腳踏軸第一雙向軸承與編碼器組件。殼體的間隔部沿軸向將內部空間分為電機容置部及減速機容置部。腳踏軸容置於殼體並沿軸向貫穿殼體的端蓋。減速機輸入軸的延伸部，沿軸向朝向端蓋延伸，且通過輸入軸後軸承連接端蓋的支撐部，以穩定旋轉軸線。支撐部、輸入軸後軸承與延伸部是沿徑向由內向外依序套設，利於編碼器組件軸向配置、增加使用空間。

Description

電動助力自行車的動力模組

本案係關於一種動力模組，尤指一種中置式電動助力自行車的動力模組。

電動助力自行車（Electric assisted bicycle）也稱為e-Bike，是一種帶有集成式電機與減速機的自行車，用以提供電機動力輔助推進。市場上有許多種電動自行車，但它們通常分為兩大類：偵測及輔助騎乘者踏力的電動助力自行車與僅以電機驅動輪轂的一般電動自行車。由於電動助力自行車必須同時整合人力及電機輔助力，因此在動力模組的設計中，外形尺寸空間的縮小一直是個重要的議題。此外，動力模組更必須同時滿足雙動力（人力及電機輔助力）並存的需求，以於不同使用情境下使動力模組發揮最佳化效能。因此，電動助力自行車的動力模組在此設計上相當困難。

電動助力自行車的動力模組主要包含有電機（Motor）及減速機（Reducer），設置於動力模組的殼體內。習知動力模組由中心腳踏軸向外採徑向排列套接電機及減速機，減速機的固定齒連接殼體，固定點不易安裝且增加動力模組的徑向厚度。

另外，由於空間限制的關係，習知動力模組更包括力矩感測器連接於模組外殼內徑以及腳踏軸的雙向軸承之間，透過腳踏軸軸承來做腳踏力的傳遞。由於力矩感測器非串聯在力量流傳遞路徑中，進行力矩感測時需藉由腳踏下壓力來反算出腳踏力矩，非感測真實腳踏力矩，感測誤差較大，且因配置位置的關係只能測得單邊踏力。

有鑑於此，實有必要提供一種電機與減速機為軸向配置的中置式電動助力自行車的動力模組，可將徑向空間優化，同時符合體積小型化需求並實現腳踏力矩最佳化量測，以解決習知技術之缺失。

本案之目的在於提供一種電機與減速機為軸向配置的中置式電動助力自行車的動力模組，可將徑向空間優化，同時符合體積小型化需求並實現腳踏力矩最佳化量測。另一方面，編碼器組件則可通過軸向配置來節省徑向空間。

本案之另一目的在於提供一種電動助力自行車的動力模組。通過殼體中框向內部沿徑向延伸的間隔部將殼體內部空間分為軸向排列的電機容置部與減速機容置部。當電機與減速機沿軸向套設於腳踏軸時，電機的定子以及減速機的固定齒可分別固定連接至間隔部的兩相反側，實現對位安裝，提昇組裝效率，加強定子散熱，並使結構強固。再者，軸向配置的電機與減速機之間可通過一減速機輸入軸將電機的動力傳送至減速機時，減速機輸入軸一端構成輸入軸轉子部連接至電機的轉子（出軸）或電機出軸，另一端構成輸入軸偏心部連接減速機的可動齒，輸入軸轉子部與輸入軸偏心部之間的輸入軸本體部更可通過軸承沿徑向連接至間隔部的第三側，使減速機輸入軸承靠至間隔部。再者，減速機輸入軸更沿軸向延伸承靠至端蓋的支撐部。藉此，電機帶動減速機運作時，減速機輸入軸的旋轉軸線可穩定的運行。換言之，電機的定子沿軸向貼靠間隔部的一側，可增加定子與殼體的接觸面積而提昇散熱效率。減速機的固定齒沿軸向貼靠間隔部的另一側，除了便於定位安裝並強固結構外，可以進一步縮減動力模組的徑向空間。此外，端蓋的支撐部、輸入軸後軸承以及減速機軸入軸延伸部是沿徑向由內向外依序套設，支撐部的外徑小於延伸部的內徑，有助增加左端蓋至電機之間的使用空間，以利驅動器的設置以及編碼器組件的軸向配置，更利於徑向空間的優化，使電動助力自行車的動力模組進一步符合小型化的需求。

本案之再一目的在於提供一種電動助力自行車的動力模組。電機及減速機採軸向配置於殼體的間隔部的兩相反側，相對於徑向堆疊設計，於軸向的體積僅略微增加，可藉由自行車車架的變更設計吸收額外的尺寸增加，使動力模組整體的體積進一步縮減而適合掛載於自行車車架。藉由殼體間隔部三側分別連接減速機固定齒、電機定子及減速機輸入軸本體部的配置方式可使整個動力模組的空間利用率達到最佳化，因此力矩感測器有空間可連接於腳踏軸上實現精準的雙腳踏力感測，且同時滿足上述結構強固、減速機輸入軸旋轉軸線穩定及定子散熱效果。另一方面，輸入軸後軸承（電機旋轉軸承）連接於左端蓋的支撐部與減速機輸入軸（電機旋轉軸）延伸部之間的組合，可利用波型彈簧來消除間隙，有助於增加驅動器面板使用空間，更有助於編碼器組件通過軸向配置來節省徑向空間。

為達前述目的，本案提供一種電動助力自行車的動力模組，包括殼體、腳踏軸、電機、減速機、腳踏軸第一雙向軸承、編碼器組件。殼體定義徑向與軸向，且具有端蓋、中框及間隔部，端蓋與中框連結以定義內部空間，間隔部自中框向內部空間沿徑向延伸，且沿軸向將內部空間分為電機容置部及減速機容置部，電機容置部位於端蓋與間隔部之間。腳踏軸容置於殼體，且沿軸向延伸並貫穿端蓋。電機容置於電機容置部，且沿軸向固定於間隔部。減速機容置於減速機容置部，且沿軸向固定於間隔部，並包括減速機輸入軸，其中減速機輸入軸具有輸入軸本體部、輸入軸轉子部及延伸部，輸入軸轉子部位於輸入軸本體部及延伸部之間且沿徑向與電機的電機輸出軸連接，輸入軸本體部沿徑向連接該間隔部；延伸部沿軸向朝向端蓋延伸，且通過一輸入軸後軸承與端蓋的支撐部連接，其中支撐部、輸入軸後軸承以及延伸部自內部空間沿徑向朝中框由內向外依序套設。腳踏軸第一雙向軸承沿徑向套接於腳踏軸與支撐部之間。編碼器組件沿軸向設置於延伸部與端蓋之間。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用於限制本案。例如，本揭露中不同實施例可能使用重複的參考符號及/或標記。這些重複系爲了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。再者，爲了方便描述圖式中一組件或特徵部件與另一（複數）組件或（複數）特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如“右”、“左”、“內”、“外”及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語用以涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。另外，可理解的是，雖然「第一」、「第二」、「第三」等用詞可被用於申請專利範圍中以描述不同的組件，但這些組件並不應被這些用語所限制，在實施例中相應描述的這些組件是以不同的組件符號來表示。這些用語是爲了分別不同組件。例如：第一組件可被稱爲第二組件，相似地，第二組件也可被稱爲第一組件而不會脫離實施例的範圍。如此所使用的用語「及/或」包含了一或多個相關列出的項目的任何或全部組合。

第1圖至第3圖係揭示本案第一較佳實施例之電動助力自行車的動力模組。於本實施例中，電動助力自行車的動力模組（以下或簡稱動力模組）1，例如應用於中置式架構，包括腳踏軸10、殼體20、電機30、減速機40、齒盤出軸50、腳踏軸第一雙向軸承81、感測器組件60以及編碼器組件70。前述中置式架構係指動力模組1設置於電動助力自行車的前輪與後輪之間，例如位於五通管（bottom bracket）的位置，通常用以與直接設置於車輪上的輪轂式馬達設計區別。於本實施例中，殼體20定義一徑向與一軸向C，具有左端蓋21、中框22、右端蓋23及間隔部24。左端蓋21、中框22及右端蓋23相互連結，形成殼體20並定義殼體20的內部空間。間隔部24自中框22的內壁向殼體20的內部空間沿徑向延伸。如此，沿徑向朝殼體20內部空間延伸的間隔部24更沿軸向將殼體20的內部空間分隔為一電機容置部201（如圖式示意的左側空間）及一減速機容置部202（右側空間）。腳踏軸10容置於殼體20，沿軸向C貫穿左端蓋21、中框22及右端蓋23。電機30例如是外定子內轉子式結構，並容置於電機容置部201。於本實施例中，電機30的定子31沿軸向C固定於間隔部24的第一側S1（如圖式示意的左側）。另外，減速機40容置於減速機容置部202，並包括減速機輸入軸41、可動齒42、固定齒43以及減速機輸出軸44。減速機輸入軸41具有一輸入軸本體部411、一輸入軸轉子部412、一輸入軸偏心部413以及一延伸部414。延伸部414及輸入軸偏心部413分別設置於減速機輸入軸41沿軸向C的兩相反端。輸入軸轉子部412位於輸入軸本體部411及延伸部414之間且沿徑向與電機30的電機輸出軸300連接。於一些實施例中，輸入軸轉子部412與電機輸出軸300可以為共用部件，亦即兩者可為同一個部件以進一步縮減裝置體積、強化結構及減少成本。例如轉子的磁石32環設於輸入軸轉子部412的外環壁形成電機輸出軸300。當然，本案並不受限於此。於本實施例中，輸入軸本體部411位於輸入軸轉子部412及輸入軸偏心部413之間，輸入軸本體部411沿徑向連接間隔部24，輸入軸轉子部412的外徑大於輸入軸本體部411的外徑，且輸入軸本體部411的外徑大於輸入軸偏心部413的外徑。當然，本案並不受限於此。另外，於本實施例中，延伸部414沿軸向C朝向左端蓋21延伸，且通過輸入軸後軸承33與左端蓋21的一支撐部210連接。其中支撐部210、輸入軸後軸承33以及延伸部414是自內部空間沿徑向朝中框22由內向外依序套設，支撐部210的結構與配置可有效縮減裝置的徑向空間。

於本實施例中，可動齒42沿徑向套接輸入軸偏心部413。固定齒43沿徑向套接可動齒42，並固定於間隔部24的第二側S2（右側）。減速機輸出軸44沿軸向C連接可動齒42。輸入軸本體部411沿徑向連接間隔部24的第三側S3（內側）。其中第一側S1與第二側S2為間隔部24的兩相反側，第三側S3連接於第一側S1與第二側S2之間。齒盤出軸50容置於殼體20。減速機輸出軸44透過一齒盤出軸第一單向軸承87沿徑向套接齒盤出軸50，及齒盤出軸50透過一齒盤出軸第二單向軸承88沿徑向套接腳踏軸10的第一端（右端）。腳踏軸第一雙向軸承81容置於殼體20且沿徑向套接腳踏軸10的第二端（左端）。例如力矩感測器的感測器組件60則貼附腳踏軸10的部份表面，並沿軸向C設置於腳踏軸第一雙向軸承81一側（右側）。

於本實施例中，本案電機30與減速機40採軸向配置及排列，容置於殼體20內，且電機30的定子以及減速機40的固定齒43分別固定於間隔部24沿軸向相對的第一側S1及第二側S2。於本實施例中，動力模組1的殼體20是通過間隔部24沿徑向由外向內延伸的，將殼體20的內部空間分隔為兩個容置空間沿軸向C配置，一為間隔部24左側到左端蓋21之間的電機容置部201，另一為間隔部24右側到右端蓋23之間的減速機容置部202。其中間隔部24的第一側S1（左側）連接馬達30的定子31、間隔部24的第二側S2（右側）連接減速機40的固定齒43（或稱內環齒部）、間隔部24的第三側S3（內側）連接電機30與減速機40之間的輸入軸本體部411。由於間隔部24係殼體20中框22的一部份延伸，可提供電機部件與減速機部件承靠於殼體20的機制。再者，減速機輸入軸41的一端（左端）為輸入軸轉子部412及延伸部414，另一端（右端）為輸入軸偏心部413。於本實施例中，在輸入軸轉子部412的端面連接電機30的轉子出軸，在中間的輸入軸本體部411與間隔部24的第三側S3之間具有輸入軸本體部第一雙向軸承82及輸入軸本體部第二雙向軸承83配置。詳細的說，輸入軸本體部第一雙向軸承82及輸入軸本體部第二雙向軸承83一側聯結到輸入軸本體部411，另一側聯結到動力模組1殼體20間隔部24的第三側S3（內側）以固定輸入軸本體部411，使減速機40運作時具有穩定的旋轉軸線。再者，間隔部24的第二側S2沿軸向C連接減速機40的固定齒43，相較於習知技術的固定齒沿徑向連接殼體的實施態樣，可以進一步縮減動力模組1的徑向空間。電機30的定子31貼靠中框22的內壁及間隔部24的第一側S1，除了穩固的聯結，還可以獲得更多殼體接觸面積以提高散熱效率。藉由殼體間隔部24三側S1、S2、S3分別連接電機30的定子31、減速機40的固定齒43及減速機40的輸入軸本體部411的配置方式可使整個動力模組1的空間利用率達到最佳化，因此例如力矩感測器的感測器組件60有空間可連接於腳踏軸10的表面上，使動力模組1同時滿足結構強固、減速機輸入軸旋轉軸線穩定及定子散熱效果。

值得注意的是，於本實施例中，減速機輸入軸41的延伸部414更沿軸向C延伸至左端蓋21，透過輸入軸後軸承33與殼體20的左端蓋21的支撐部210聯結，使輸入軸後軸承33的軸承受力點B(第1圖所示左側粗箭頭處)至受力支點M(圖式所示兩個軸承82、83連結處)形成的受力跨距L增加，並大於減速機受力點A(圖式所示右側粗箭頭處)至受力支點M的距離，以增加減速機輸入軸41的支持強度，提升當減速機40受力時減速機輸入軸41運轉的穩定度，減少整體動力模組1的振動及噪音。當然，本案並不受限於此。

另一方面，於本實施例中，受惠於支撐部210讓出的徑向組裝空間，編碼器組件70更沿軸向C設置於延伸部414與左端蓋21之間，組配量測減速機輸入軸41（即電機輸出軸300）轉動時的轉速。於本實施例中，編碼器組件70具有一轉動部71（即編碼器DISC）及一感測部72 （即讀取頭）。轉動部71沿軸向C與延伸部414一端（左端）連接。感測部72於空間上相對於轉動部71，組配量測減速機輸入軸41（即電機輸出軸300）轉動時的速度及角度資訊。轉動部71及感測部72例如組裝於電路板，對應感測部72的電路板可設於左端蓋21與電機30之間的內部空間。通過編碼器組件70沿軸向C配置，更節省動力模組1整體的徑向空間，有助於徑向空間的優化，使動力模組1進一步符合小型化需求。

於本實施例中，動力模組1更包括一驅動器73，沿軸向C設置於殼體20內，且位於電機30與左端蓋21之間，並與編碼器組件70及感測器組件60電連接。需說明的是，由於支撐部210、輸入軸後軸承33以及延伸部414是自內部空間沿徑向由內向外依序套設，支撐部210的外徑小於延伸部414的內徑，有助增加左端蓋21至電機30之間的內部空間，增加裝置的使用空間，以利驅動器73的設置以及編碼器組件70的軸向C配置。當然，本案並不受限於此，且不再贅述。

於本實施例中，動力模組1更包括一鍊條齒盤51，沿徑向同心地套設於齒盤出軸50的外側表面，組配傳送齒盤出軸50的輔助扭力輸出，或受人力踩踏順向轉動時提供踩踏扭力輸出通過，例如透過電動助力自行車的鍊條傳遞扭力輸出至後輪（未圖示），而使電動助力自行車前進。齒盤出軸50或鍊條齒盤51的扭力輸出可例如受人力踩踏而提供，或由電機30驅動減速機40轉動而驅動齒盤出軸50轉動而提供，或同時由兩者提供扭力。當然，本案的齒盤出軸50及鍊條齒盤51可配置於靠近騎乘者的右腳側或左腳側，帶動鍊條及後輪轉動時使電動助力自行車前進。當然，本案並不以此為限，且不再贅述。

於本實施例中，動力模組1包括輸入軸本體部第一雙向軸承82及輸入軸本體部第二雙向軸承83彼此沿軸向C排列配置，且分別沿徑向套接輸入軸本體部411與間隔部24的第三側S3之間，且輸入軸本體部第二雙向軸承83沿軸向C連接輸入軸轉子部412的一端（右端）。另外，於本實施例中，動力模組1更包括輸入軸偏心部第一雙向軸承84，沿徑向套接於輸入軸偏心部413與可動齒42之間。動力模組1還包括齒盤出軸第一雙向軸承85及齒盤出軸第二雙向軸承86，其中齒盤出軸第一雙向軸承85沿徑向套接於齒盤出軸50與殼體20的右端蓋23之間，並沿軸向C鄰設於齒盤出軸第一單向軸承87。齒盤出軸第二雙向軸承86沿徑向套接於齒盤出軸50與腳踏軸10之間，並沿軸向C鄰設於齒盤出軸第二單向軸承88。於本實施例中，齒盤出軸第一雙向軸承85與齒盤出軸第二雙向軸承86係限制齒盤出軸50沿軸向C移動。於本實施例中，動力模組1更包括減速機輸出軸第一雙向軸承89，沿徑向套接於減速機輸出軸44與殼體20的內壁之間，於本實施例中該內壁位於右端蓋23。

於本實施例中，殼體20間隔部24三側S1、S2、S3分別連接電機30的定子31、減速機40的固定齒43及減速機40輸入軸本體部411的配置方式可使整個動力模組1的空間利用率達到最佳化，因此感測器組件60得以有空間配置於殼體20內，並連接於腳踏軸10的表面上。於本實施例中，減速機40的動力源由連接電機轉子或電機輸出軸的輸入軸轉子部412經由輸入軸偏心部413傳遞至減速機40的可動齒42。當可動齒42具有旋轉動力時，藉由可動齒42與固定齒43的齒輪嚙合及輸入軸偏心部413的驅動，使得可動齒42產生公轉及自轉的運動。當可動齒42產生公轉及自轉的運動時，再藉由可動齒42的分度孔經可動齒雙向軸承帶動減速機輸出軸固定柱，使減速機輸出軸44穫得最後旋轉動力並輸出。

需說明的是，傳統電機及減速機若採徑向配置及排列，雖可減少軸向寬度，但外徑空間相對需求較大。本案沿軸向C配置的電機30及減速機40，相對於徑向堆疊設計，僅於軸向C僅略微增加體積，且可藉由自行車車架的變更設計吸收額外的尺寸增加，使動力模組1整體的體積進一步縮減而適合掛載於自行車車架，外觀不顯突兀。當然，本案並不以此為限。

另一方面，為符合整體體積小型化並實現左右腳雙邊（踩踏）感測最佳化的需求，例如力矩感測器的感測器組件60係採置中配置。例如設置於腳踏軸雙向軸承81右側但未接觸腳踏軸雙向軸承81，並連接至腳踏軸10。故基於此設計減速機40沿軸向C移動（圖式示意的向右）以讓位給感測器組件60，進而形成減速機40與電機30為軸向配置，相對習知的電機與減速機成徑向設計，減速機40沿軸向C讓位後即可減少部份徑向空間，並可配合感測器組件60 （例如為力矩感測器）的置中設計。由於感測器組件60連接於腳踏軸10的表面且為置中配置，串聯於力矩力量流（傳遞）路徑中，故可實現雙邊（踩踏）感測最佳化的需求。

於本實施例中，當騎乘者右腳踩踏將右踏力矩輸入至腳踏軸10時，如第2圖所示，力量流傳遞方式係由腳踏軸10右側傳至腳踏軸10左側、再返回腳踏軸10右側經腳踏軸10表面的感測器組件60，最後持續向右側傳遞並由齒盤出軸50及鍊條齒盤51輸出。由於感測器組件60串聯於力矩力量流傳遞路徑中，位於力矩輸入與力矩輸出點之間，直接承受傳遞的力矩，故量測精度高。

於本實施例中，當騎乘者左腳踩踏將左踏力矩輸入至腳踏軸10時，如第3圖所示，力量流傳遞方式係由腳踏軸10左側傳至腳踏軸10右側、經腳踏軸10表面的感測器組件60再持續向右傳遞由齒盤出軸50及鍊條齒盤51輸出。由於此實施例中感測器組件60亦串聯於力矩力量流傳遞路徑中，位於力矩輸入與力矩輸出點之間，直接承受傳遞的力矩，故量測精度高。當然，本案並不受限於此。

第4圖係揭示本案第二實施例電動助力自行車的動力模組。於本實施例中，動力模組1a與第1圖至第3圖所示之動力模組1相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，動力模組1a更包括一波型彈簧90，沿軸向C設置於輸入軸後軸承33以及減速機輸入軸41的延伸部414之間。當輸入軸後軸承33（作為電機旋轉軸承）組裝於左端蓋21的支撐部210與減速機輸入軸41（作為電機旋轉軸）的延伸部414之間時，利用波型彈簧90可消除組裝間隙，有助於增加驅動器73的使用空間，更有助於編碼器組件70通過軸向C配置來節省徑向空間。當然，本案並不受限於此。

第5圖係揭示本案第三實施例電動助力自行車的動力模組。於本實施例中，動力模組1b與第1圖至第4圖所示之動力模組1、1a相似，且相同的元件標號代表相同的元件、結構與功能，於此不再贅述。於本實施例中，動力模組1b更包括一波型彈簧90，沿軸向C設置於輸入軸後軸承33以及左端蓋21的支撐部210之間。當輸入軸後軸承33（作為電機旋轉軸承）組裝於左端蓋21的支撐部210與減速機輸入軸41（作為電機旋轉軸）的延伸部414之間時，利用波型彈簧90即可消除組裝間隙，有助於增加驅動器73的使用空間，更有助於編碼器組件70通過軸向C配置來節省徑向空間。當然，本案並不以此為限，且不再贅述。

綜上所述，本案提供一種電機與減速機為軸向配置的中置式電動助力自行車的動力模組，可將徑向空間優化，同時符合體積小型化需求並實現腳踏力矩最佳化量測。另一方面，編碼器組件則可通過軸向配置來節省徑向空間。通過殼體中框向內部空間沿徑向延伸的間隔部將殼體內部空間分隔為軸向排列的電機容置部與減速機容置部。當電機與減速機沿軸向配置並套設於腳踏軸時，電機的定子以及減速機的固定齒可分別固定連接至間隔部的兩相反側，實現對位安裝，提昇組裝效率，加強定子散熱，並使結構強固。再者，軸向配置的電機與減速機之間可通過一減速機輸入軸將電機的動力傳送至減速機時，減速機輸入軸一端構成輸入軸轉子部連接至電機的轉子（出軸）或電機出軸，另一端構成輸入軸偏心部連接減速機的可動齒，輸入軸轉子部與輸入軸偏心部之間的輸入軸本體部更可通過軸承沿徑向連接至間隔部的第三側，使減速機輸入軸承靠至間隔部。再者，減速機輸入軸更沿軸向延伸承靠至端蓋的支撐部。藉此，電機帶動減速機運作時，減速機輸入軸的旋轉軸線可穩定的運行。換言之，電機的定子沿軸向貼靠間隔部的一側，可增加定子與殼體的接觸面積而提昇散熱效率。減速機的固定齒沿軸向貼靠間隔部的另一側，除了便於定位安裝並強固結構外，可以進一步縮減動力模組的徑向空間。此外，端蓋的支撐部、輸入軸後軸承以及減速機軸入軸延伸部是沿徑向由內向外依序套設，支撐部的外徑小於延伸部的內徑，有助增加左端蓋至電機之間的使用空間，以利驅動器、電路板…等的設置以及編碼器組件的軸向配置，更利於徑向空間的優化，使電動助力自行車的動力模組進一步符合小型化的需求。電機及減速機採軸向配置於殼體的間隔部的兩相反側，相對於徑向堆疊設計，於軸向的體積僅略微增加，可藉由自行車車架的變更設計吸收額外的尺寸增加，使動力模組整體的體積進一步縮減而適合掛載於自行車車架。藉由殼體間隔部三側分別連接減速機固定齒、電機定子及減速機輸入軸本體部的配置方式可使整個動力模組的空間利用率達到最佳化，因此力矩感測器有空間可連接於腳踏軸上實現精準的雙腳踏力感測，且同時滿足上述結構強固、減速機輸入軸旋轉軸線穩定及定子散熱效果。另一方面，輸入軸後軸承（電機旋轉軸承）連接於左端蓋的支撐部與減速機輸入軸（電機旋轉軸）延伸部之間的組合，可利用波型彈簧來消除組裝間隙，有助於增加驅動器面板使用空間，更有助於編碼器組件通過軸向配置來節省徑向空間。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1、1a、1b:動力模組 10:腳踏軸 20:殼體 201:電機容置部 202:減速機容置部 21:左端蓋 210:支撐部 22:中框 23:右端蓋 24:間隔部 30:電機 300:電機輸出軸 31:定子 32:磁石 33:輸入軸後軸承 40:減速機 41:減速機輸入軸 411:輸入軸本體部 412:輸入軸轉子部 413:輸入軸偏心部 414:延伸部 42:可動齒 43:固定齒 44:減速機輸出軸 50:齒盤出軸 51:鍊條齒盤 60:感測器組件 70:編碼器組件 71:轉動部 72:感測部 73:驅動器 81:腳踏軸第一雙向軸承 82:輸入軸本體部第一雙向軸承 83:輸入軸本體部第二雙向軸承 84:輸入軸偏心部第一雙向軸承 85:齒盤出軸第一雙向軸承 86:齒盤出軸第二雙向軸承 87:齒盤出軸第一單向軸承 88:齒盤出軸第二單向軸承 89:減速機輸出軸第一雙向軸承 90:波型彈簧 A:減速機受力點 B:軸承受力點 C:軸向 L:受力跨距 M:受力支點 S1:第一側 S2:第二側 S3:第三側

第1圖係揭示本案第一較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之截面示意圖。 第2圖係揭示本案第一較佳實施例之動力模組於右踏力矩輸入時的力矩力量流路徑的示意圖。 第3圖係揭示本案第一較佳實施例之動力模組於左踏力矩輸入時的力矩力量流路徑的示意圖。 第4圖係揭示本案第二較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之截面示意圖。 第5圖係揭示本案第三較佳實施例之電動助力自行車的動力模組之截面示意圖。

1:動力模組

10:腳踏軸

20:殼體

201:電機容置部

202:減速機容置部

21:左端蓋

210:支撐部

22:中框

23:右端蓋

24:間隔部

30:電機

300:電機輸出軸

31:定子

32:磁石

33:輸入軸後軸承

40:減速機

41:減速機輸入軸

411:輸入軸本體部

412:輸入軸轉子部

413:輸入軸偏心部

414:延伸部

42:可動齒

43:固定齒

44:減速機輸出軸

50:齒盤出軸

51:鍊條齒盤

60:感測器組件

70:編碼器組件

71:轉動部

72:感測部

73:驅動器

81:腳踏軸第一雙向軸承

82:輸入軸本體部第一雙向軸承

83:輸入軸本體部第二雙向軸承

84:輸入軸偏心部第一雙向軸承

85:齒盤出軸第一雙向軸承

86:齒盤出軸第二雙向軸承

87:齒盤出軸第一單向軸承

88:齒盤出軸第二單向軸承

89:減速機輸出軸第一雙向軸承

A:減速機受力點

B:軸承受力點

C:軸向

L:受力跨距

M:受力支點

S1:第一側

S2:第二側

S3:第三側

Claims (15)

1. 一種電動助力自行車的動力模組，包括： 一殼體，定義一徑向與一軸向，且具有一端蓋、一中框及一間隔部，該端蓋與該中框連結以定義一內部空間，該間隔部自該中框向該內部空間沿該徑向延伸，且沿該軸向將該內部空間分隔為一電機容置部及一減速機容置部，其中該電機容置部位於該端蓋與該間隔部之間； 一腳踏軸，容置於該殼體，且沿該軸向延伸而貫穿該端蓋； 一電機，容置於該電機容置部，且沿該軸向固定於該間隔部； 一減速機，容置於該減速機容置部，且沿該軸向固定於該間隔部，並包括一減速機輸入軸，其中該減速機輸入軸具有一輸入軸本體部、一輸入軸轉子部及一延伸部，該輸入軸轉子部位於該輸入軸本體部及該延伸部之間且沿該徑向與該電機的一電機輸出軸連接，該輸入軸本體部沿該徑向連接該間隔部，該延伸部沿該軸向朝向該端蓋延伸，且通過一輸入軸後軸承與該端蓋的一支撐部連接，其中該支撐部、該輸入軸後軸承以及該延伸部自該內部空間沿該徑向朝向該中框由內向外依序套設； 一腳踏軸第一雙向軸承，沿該徑向套接於該腳踏軸與該支撐部之間；以及 一編碼器組件，沿該軸向設置於該延伸部與該端蓋之間。
2. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，其中該編碼器組件具有一轉動部以及一感測部沿該軸向配置，且該轉動部設置於該延伸部。
3. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，其中該支撐部的一外徑小於該延伸部的一內徑。
4. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一波型彈簧，沿該軸向設置於該輸入軸後軸承以及該減速機輸入軸之間。
5. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一波型彈簧，沿該軸向設置於該輸入軸後軸承以及該支撐部之間。
6. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，其中該電機更包括一定子，固定於該間隔部的一第一側。
7. 如請求項6所述之電動助力自行車的動力模組，其中該減速機更包括一可動齒、一固定齒以及一減速機輸出軸，該固定齒沿該徑向套接該可動齒，該固定齒固定於該間隔部的一第二側，其中該第一側與該第二側彼此相反，其中該減速機輸出軸沿該軸向連接該可動齒。
8. 如請求項7所述之電動助力自行車的動力模組，其中該減速機輸入軸更包括一輸入軸偏心部，該可動齒沿該徑向套接該輸入軸偏心部，該輸入軸本體部連接該間隔部的一第三側，其中該第三側連接於該第一側與該第二側之間。
9. 如請求項8所述之電動助力自行車的動力模組，其中該輸入軸本體部介於該輸入軸轉子部與該輸入軸偏心部之間，該輸入軸轉子部的一外徑大於該輸入軸本體部的一外徑，且該輸入軸本體部的該外徑大於該輸入軸偏心部的一外徑。
10. 如請求項8所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一輸入軸本體部第一雙向軸承及一輸入軸本體部第二雙向軸承沿該軸向排列，分別沿該徑向套接於該輸入軸本體部與該間隔部的該第三側之間，且該輸入軸本體部第二雙向軸承沿該軸向連接該輸入軸轉子部。
11. 如請求項8所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一減速機輸出軸第一雙向軸承及一輸入軸偏心部第一雙向軸承，其中該減速機輸出軸第一雙向軸承沿該徑向套接於該減速機輸出軸與該殼體之間，且該輸入軸偏心部第一雙向軸承沿該徑向套接於該輸入軸偏心部與該可動齒之間。
12. 如請求項7所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一齒盤出軸容置於該殼體，其中該減速機輸出軸透過一齒盤出軸第一單向軸承沿該徑向套接該齒盤出軸，且該齒盤出軸透過一齒盤出軸第二單向軸承沿該徑向套接該腳踏軸。
13. 如請求項12所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一齒盤出軸第一雙向軸承及一齒盤出軸第二雙向軸承用以限制該齒盤出軸沿該軸向移動，其中該齒盤出軸第一雙向軸承沿該徑向套接於該齒盤出軸與該殼體之間，並沿該軸向鄰設於該齒盤出軸第一單向軸承，其中該齒盤出軸第二雙向軸承沿該徑向套接於該齒盤出軸與該腳踏軸之間，並沿該軸向鄰設於該齒盤出軸第二單向軸承。
14. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一感測器組件，貼附至該腳踏軸，且沿該軸向設置於該腳踏軸第一雙向軸承之一側。
15. 如請求項1所述之電動助力自行車的動力模組，更包括一驅動器，設置於該殼體內，且位於該電機與該端蓋之間。

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