TWM668451U - 電動輔助自行車之動力總成 - Google Patents

Abstract

一種電動輔助自行車之動力總成，係將馬達、減速齒輪組與驅動器整合為一體；該總成係包括有一側蓋、一驅動器、一電機驅動殼體、一電機定子、一電機轉子、一曲柄軸、一減速齒輪組以及減速齒殼體；驅動器安裝在電機驅動殼體的左側，由側蓋包覆與固定；電機驅動殼體右側容置電機定子、電機轉子；而電機轉子係驅動減速齒輪組之中空輸入軸心，減速齒輪組的另側，則有減速齒殼體包覆使形成一體，並有曲柄軸穿置於動力總成各機件中，曲柄軸處於在總成之軸向中心位置；當電機與人力騎行有速度差時，電機介入動力輔助為其目的之本創作電動輔助自行車之動力總成。

Description

電動輔助自行車之動力總成

本創作係關於一種電動輔助自行車之動力總成，特別是關於一種應用於電動輔助自行車，兼顧人力騎行與將電機介入作為動力輔助之電動輔助自行車之動力總成。

按，自行車是一種時下常用的代步工具，然因自行車需透過人力的踩踏以提供前進的動力，使得受限於僅在中、短距離的騎乘使用，因此，若能將其他動力輔助設備與自行車結合來提供額外的行進動力時，相對即可擴展自行車的使用範圍；因此，結合人力與馬達雙重動力的電動自行車即因應而生。此外，人口密集的國家，在市區中騎乘時，常會遇到需要上坡、或是頻繁遇到停紅燈後需重新起步的情況。爬坡或重新起步是最耗費力氣的，這時，電動助力系統就能大大減輕騎乘者的負擔，因為負擔減輕了，相對也能有效提升騎自行車可以到達的範圍，或是增加載物的重量。相較於時下另一種代步工車~機車而言，電動自行車具備體積小及重量輕的優點，而其相較於以人力踩踏的自行車而言，電動自行車因配備有馬達動力，因此具有可節省騎乘者體力消耗並增加騎乘距離的優點。

市面上現有的電動輔助自行車，有前置或後置馬達與中置馬達這三種；其中，中置輔助動力總成為近年的發展主力，主要特色是將馬達動力系統安裝於自行車中的五通心軸處（即BB位置，Bottom Bracket），與曲柄直接銜接，使騎乘者可藉由踏板直接騎行或接受來自馬達作動的輔助動力；由於重量都在自行車的重心附近 ，對整車的平衡反而有加分效果，若以純人力騎乘相對阻力也小很多，而且馬達可以配合機械變速器調整進而達到最佳化。中置馬達操控性好，而且扭力大，加速度快，車輛快速行駛時，可以反而可以達到前後平衡的作用。這也使中置馬達電動輔助自行車能適應更多的路況。然而，因為自行車本身的車架就已經是很簡潔，一般習知中置動力總成的體積都比較大，無法應用在一些需求輕量與空間緊湊的五通軸心裝置內，裝在外觀輕巧的自行車上會顯得比較突兀。此外，自行車輕量化一直是市場非常重要之需求和自行車零件業者所專注追求之目標，降低動力總成的體積大小和重量是亟待解決的問題。

請參閱圖1與圖1A所示，其係為習知自行車輔助動力結構的立體圖與剖面圖；由圖示可知，動力總成10係作為將電機構件、驅動器與減速機件等整合為一體，提供輔助自行車的輔助動力，曲柄軸16的兩端係連結自行車的曲柄與曲柄另端的踏板，提供騎行者人力的驅動；曲柄軸16左側為左側蓋17，憑藉著複數個左側蓋鎖附耳171與殼體11上的複數個殼體鎖附耳111以緊固螺絲固定，殼體11內部空間則由左至右依序排布有驅動器14、電機定子12、電機轉子13與減速齒輪組15，而後由右側蓋18上的右側蓋鎖附耳181與殼體11右端的殼體鎖附耳111對應以緊固螺絲固定；然而在實務上，習知結構外部產生多處殼體鎖附耳111、左側蓋鎖附耳171和右側蓋鎖附耳181等凸起結構，使得外型尺寸較龐大及重量大幅增加。也就是因凸起結構及較多之螺絲，佔用車架太多空間，無法有效產生隱密性，局部的外觀呈現嚴重的違和感，使視覺觀感不佳；同時也使自行車整車重量增加，大幅降低整車的價值感；實不甚理想而有待改良。

綜合以上原因，使得習知技術仍存在有改良的空間，本創作人有鑑於此，乃積極研究，加以多年從事相關產品研發之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本創作。

本創作的主要目的在於提供一種電動輔助自行車之動力總成，該動力總成係將電機驅動殼體、減速齒殼體以螺紋旋合方式為一體，把減速齒輪組、驅動器等組件包覆於其內體，更由於電機驅動殼體、減速齒殼體以螺紋旋合方式為一體結構，從而實現動力總成尺寸縮小，達到自行車體重量減輕。同時具有減少結構強度需求與降低造車成本，大幅提升車輛續航等優勢及功能。

為了達成上述目的，本創作係提供一種電動輔助自行車之動力總成，該動力總成係包括有一側蓋、一驅動器、一電機驅動殼體、一電機定子、一電機轉子、一曲柄軸、一減速齒輪組、與一減速齒殼體所構成；電機驅動殼體左側內部裝置驅動器，由側蓋封合及固定，電機驅動殼體右側內部容置電機定子與電機轉子，又，該電機轉子係配合於減速齒輪組之中空輸入軸心上，曲柄軸穿置於各組件中心，兩端與自行車曲柄與踏板組連接，最後以減速齒殼體與電機驅動殼體旋合形成一體之電動輔助自行車之動力總成。

該電動輔助自行車之動力總成具有分體式外殼設計(電機驅動殼體與減速齒殼體)，在將前述各組件依序總裝後由電機驅動殼體與減速齒殼體包覆形成一體；其特別之處在於對比於習知的技術，本創作外觀簡潔呈單純同軸形式之圓形結構，無螺絲鎖附耳等凸起結構，在整車五通心軸處空間利用上較為靈活，五通心軸可設計一為圓形中空體空間，從外部看起來具有相當之隱密感，視覺上不會直接看出動力總成的存在；同時整車重量也大幅減低，符合自行車業追求之輕量化發展目標。

為了進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請詳細參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅供參考與說明用，並非用來對本創作做任何限制者。

請參閱圖2至圖7所示。本創作係關於一種電動輔助自行車之動力總成，該總成係包括有一側蓋28、一驅動器25、一電機驅動殼體21、一電機定子23、一電機轉子24、一曲柄軸27、一減速齒輪組26、與一減速齒殼體22所構成；電機驅動殼體21左側內部裝置驅動器25，由側蓋28封合及固定，電機驅動殼體21右側內部容置電機定子23與電機轉子24，又，該電機轉子24係供驅動減速齒輪組26之中空輸入軸心，曲柄軸27穿置於各組件中心，以減速齒殼體22與電機驅動殼體21旋合形成一體的電動輔助自行車之動力總成，最後兩端與自行車曲柄31與踏板32組連接。

在圖2的立體圖中，我們可以很清楚的看見本創作的外觀呈單純同軸形式之圓形結構；能夠搭配於自行車的五通心軸中空處，大大縮小該五通心軸中空處的尺寸，可使其與車架形成一體具有整體美觀之效果；另請參閱圖3所示，本創作電動輔助自行車之動力總成的剖面圖清楚揭示了緊密的動力總成20內部結構，特別提出說明的：電機驅動殼體21上的右開口端設置一電機驅動殼體螺紋211，與減速齒殼體22左側開口端設置之減速機殼體螺紋221，兩者螺紋部在內部組件依序組裝完成後，減速機殼體螺紋221與電機驅動殼體螺紋211旋合將電機驅動殼體21、減速齒殼體22組合成一體，使動力總成20內組件全包覆。

在圖4與圖5中，我們可以很清楚的看見電機驅動殼體21內部組立，以及減速齒殼體22內部組立；在電機驅動殼體21內部組立中，主要的部件為側蓋28、驅動器25與電機定子23、電機轉子24；減速齒殼體22內部組立主要組件則為減速齒輪組26；其中，該減速齒輪組26的作動為輸入端高速旋轉，而輸出端低速旋轉，達到設計所需的減速比；裝配完成的電動輔助自行車之動力總成20確實地將馬達與減速齒輪驅動整合為一體，除可助益於車架空間設計的便利外，對於重量減輕，在車輛製造成本與電池續航能力上均有不錯的效益與表現。

如圖6與圖7所示，其係為本創作電動輔助自行車之動力總成的立體分解圖與實施示意圖，如前所述，本創作雖有著電機驅動殼體21、減速齒殼體22外型簡化的特點，把相應的螺絲固定元件都移入內部機構設計中，習知動力總成大尺寸、大重量已然不復在；另，減速齒輪組26的輸出軸端係一齒形結構，輸出端與齒盤30嵌合，藉以輸出動力提供輔助動力之效；是以，當騎乘者運用踏板32、曲柄31做人力騎行，正向踩動時，通過曲柄軸27的連動，使減速齒輪組26的第一單向離合器與其輸出軸向外與齒盤30連動，由齒盤30藉鏈條傳動自行車騎行；逆向踩動則第一單向離合器是脫離的型態；當電機與人力騎行有速度差產生時，電機則介入動力輔助，此時的電機轉子24驅動減速齒輪組26之中空輸入軸因而連動內部的齒輪、齒輪座以及第二單向離合器後，並驅動減速齒輪組26之輸出齒連動齒盤並藉鏈條傳動自行車騎行。

如先前技術段落中所述，隱密(低存在)感是指騎乘時需要安靜、平穩；最好讓人們忘記他們正在乘坐電動輔助車輛。最重要的是，中央馬達應足夠堅固耐用，具有良好的防塵防水性能，不應該讓車主擔心後期保養。此外，本創作電動輔助自行車之動力總成，中置馬達的耐用性也得到了優化；透過固定方式與框架穩定連接，確保馬達穩定運行，減少顛簸時馬達系統的過度震動，並有效抑制噪音。馬達採用包裹式設計，最大限度地散熱，降低馬達過熱引起的故障風險。

綜上所述，本創作電動輔助自行車之動力總成，動力系統整體尺寸變小，有助於設計上靈活合理的安排；此外，減速機構用於放大扭矩，在低速情況下可以產生更大的扭矩，不僅能滿足平坦道路巡航的要求，還能輕鬆應付長距離爬坡。

雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用於限定本創作，任何熟習此技術者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

(本創作) 20:動力總成 21:電機驅動殼體 211:電機驅動殼體螺紋 22:減速齒殼體 221:減速齒殼體螺紋 23:電機定子 24:電機轉子 25:驅動器 26:減速齒輪組 27:曲柄軸 28:側蓋 30:齒盤 31:曲柄 32:踏板 (習知技術) 10:動力總成 11:殼體 111:殼體鎖附耳 12:電機定子 13:電機轉子 14:驅動器 15:減速齒輪組 16:曲柄軸 17:左側蓋 171:左側蓋鎖附耳 18:右側蓋 181:右側蓋鎖附耳

[圖1]為習知自行車輔助動力總成的立體圖； [圖1A]為習知自行車輔助動力總成之剖面示意圖； [圖2]為本創作電動輔助自行車之動力總成的外觀立體圖； [圖3]為本創作電動輔助自行車之動力總成的剖面圖； [圖4]為本創作電動輔助自行車之動力總成的電機驅動殼體之立體剖面圖； [圖5]為本創作電動輔助自行車之動力總成的減速齒殼體之立體剖面圖； [圖6]為本創作電動輔助自行車之動力總成的各組件立體分解示意圖； [圖7]為本創作電動輔助自行車之動力總成的實施立體示意圖。

20:動力總成

21:電機驅動殼體

22:減速齒殼體

27:曲柄軸

28:側蓋

Claims (2)

1. 一種電動輔助自行車之動力總成，包括： 一電機驅動殼體，內部設置一電機定子、一電機轉子與一驅動器，該電機驅動殼體之一端設置一電機驅動殼體螺紋； 一減速齒殼體，內部設置一減速齒輪組，該減速齒殼體之一端設置一減速齒殼體螺紋； 一曲柄軸，該曲柄軸兩端設置有規律的齒形； 一側蓋，為一圓形蓋體，該側蓋係設置於該電機驅動殼體的一側； 該電機驅動殼體與該減速齒殼體藉由兩者螺紋旋合後包覆使形成一體，該曲柄軸穿置於動力總成各機件之軸向中心位置，形成一電動輔助自行車之動力總成。
2. 如請求項1所述的電動輔助自行車之動力總成，其中該曲柄軸，可製作為中空軸心。

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