阅读说明：本技术 电动自行车的传动装置 (Transmission device of electric bicycle ) 是由 郑志清 于 2019-02-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电动自行车的传动装置,其包含外转子马达、轴型齿轮、曲柄轴及单段式减速传动组件。外转子马达包含定子组件、转子组件及壳体。转子组件设置于壳体。轴型齿轮包含接合部及齿轮部,接合部设置于壳体。单段式减速传动组件环绕于曲柄轴上,单段式减速传动组件包含传动齿轮。其中,轴型齿轮的中心轴与曲柄轴的中心轴呈实质平行且非共轴,且传动齿轮直接啮合于齿轮部。藉此,本发明的电动自行车的传动装置具有组装简易、成本低等功效。(The invention provides a transmission device of an electric bicycle, which comprises an outer rotor motor, a shaft type gear, a crank shaft and a single-section type speed reduction transmission assembly. The outer rotor motor comprises a stator component, a rotor component and a shell. The rotor assembly is arranged in the shell. The shaft gear includes a joint portion and a gear portion, and the joint portion is provided in the housing. The single-section type speed reduction transmission assembly surrounds the crank shaft and comprises a transmission gear. The central axis of the shaft type gear is substantially parallel to the central axis of the crankshaft and is not coaxial with the central axis of the crankshaft, and the transmission gear is directly meshed with the gear part. Therefore, the transmission device of the electric bicycle has the effects of simple assembly, low cost and the like.)

电动自行车的传动装置

技术领域

本发明关于一种传动装置，尤指一种电动自行车的传动装置。

背景技术

随着国人对于休闲及运动并重的风气兴起，越来越多的人考虑骑乘自行车，以兼具休闲及运动的效果。不仅如此，随着油价的日益高涨，考虑以自行车当作交通工具的，也有日益上升的驱势。

为改善骑乘者的体力负担，具有辅助动力的电动自行车日益兴起。电动自行车常见的有将马达装设于前轮或后轮上的轮毂马达，及将马达装设于曲柄轴上的中置马达。由于中置马达的传动效率优于轮毂马达的传动效率，故，目前电动自行车的趋势朝向中置马达发展。

中置马达可分为内转子马达及外转子马达，其中，内转子马达为转子设置于马达的中心轴体上，运作时转子与马达的中心轴体共同转动；而外转子马达为转子设置于马达的壳体上，运作时马达中心轴体不动，而转子与马达的壳体共同转动。由于内转子马达具有体积小、轻量化等优点，故为中置马达的常见型式。惟，相较于外转子马达而言，内转子马达虽具有体积小、轻量化等优点，但扭矩上较为不足。

众所周知，中置马达设置于自行车上的设计，通过内转子马达依序带动多个减速齿轮，进行多段式的减速，接着再带动链盘转动，其中，曲柄轴的中心轴与内转子马达的中心轴为共轴设置。惟，众所周知采用多个减速齿轮的多段式减速方式，不仅组装上复杂，且其成本上也更为昂贵(如：组件成本、组装成本等)。

有鉴于此，本发明提供一种电动自行车的传动装置，以改善现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明提供一种电动自行车的传动装置，其包含外转子马达、轴型齿轮、曲柄轴及单段式减速传动组件。外转子马达包含定子组件、转子组件及壳体。转子组件设置于壳体。轴型齿轮包含接合部及齿轮部，接合部设置于壳体。单段式减速传动组件环绕于曲柄轴上，单段式减速传动组件包含传动齿轮。其中，轴型齿轮的中心轴与曲柄轴的中心轴呈实质平行且非共轴，且传动齿轮直接啮合于齿轮部。藉此，本发明的电动自行车的传动装置具有组装简易、成本低等功效。

并且，本发明的传动齿轮的材质可采用塑料，藉此，本发明的电动自行车的传动装置更具有轻量化的效果。

并且，本发明的传动齿轮的齿数与齿轮部的齿数可互为质数关系，藉此，本发明传动齿轮与齿轮部会更为耐用。

再者，本发明的电动自行车的传动装置可包含阻力件，阻力件相对于曲柄轴而设置，藉此，可改善骑乘者的舒适性。

附图说明

图1为本发明的电动自行车的传动装置运用于自行车的示意图；

图2为本发明的图1所示的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图；

图3为本发明的图2所示的单段式减速传动组件的示意图；

图4为本发明的图2所示的轴型齿轮的示意图；

图5为本发明的图2所示的传动齿轮直接啮合于轴型齿轮的齿轮部的示意图；

图6为本发明的另一实施例的传动齿轮直接啮合于轴型齿轮的齿轮部的示意图；

图7为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图；

图8为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图；及

图9为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图。

附图标记说明

1：自行车

2：下管

3：电池

10：传动装置

11：外转子马达

111：定子组件

112：转子组件

113：壳体

1131：内表面

1132：壳体的中心轴孔

13：轴型齿轮

131：接合部

132：齿轮部

132a、332a：齿形

132b、332b：齿顶

132c、332c：齿间底面

132d、332d：齿腹

332e：中间处

133：轴型齿轮的中心轴

15：曲柄轴

151：曲柄轴的中心轴

16：固态润滑油

17：单段式减速传动组件

171、371：传动齿轮

171a：传动齿轮的中心轴孔

171b：传动齿环

171bb：传动齿环的中心轴孔

171c：中间环

171d、371d：齿形

171f、371f：齿顶

171g、371g：齿间底面

172：培林

172a：培林的中心轴孔

173：固定块

18：外壳

181：外壳的开口

19：链盘

24：棘轮

26：扭矩传感器

28：阻力件

具体实施方式

以下本说明书的附图用以说明本发明的技术特征及优选(或最佳)实施方式，未必全然依照真实比例与精确配置关系予与绘制，故，本说明书的附图并不作为局限或限缩本发明的技术特征及优选(或最佳)实施方式。

参照图1及图2，图1为本发明的电动自行车的传动装置运用于自行车的示意图，图2为本发明的图1所示的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图。本发明的电动自行车的传动装置10运用于自行车1上，自行车1的下管2上设置电池3，电池3用以提供电力与传动装置10，以带动自行车1前进。藉此，可对骑乘者产生助行的效果，减轻其体力负担。本发明的所述电动自行车是指通过人力自行踩踏并辅以电力助动的交通工具，但并不以此为限。并且，本发明的传动装置10可运用于自行车上，但并不以此为限，举凡通过本发明的传动装置10以带动任何交通工具的，皆属于本发明的传动装置10的适用范畴。

本发明的电动自行车的传动装置10包含外转子马达11、轴型齿轮13、曲柄轴15、单段式减速传动组件17及外壳18。外转子马达11包含定子组件111、转子组件112及壳体113。其中，转子组件112设置于壳体113的内表面1131上，而当转子组件112环绕着定子组件111转动时，带动壳体113进行转动。并且，外壳18用以至少容置外转子马达11、轴型齿轮13、曲柄轴15及单段式减速传动组件17，其中，外壳18可为单一外壳型式，或由多个(如2个、3个等)次外壳组装而成，但并不以此为限。

轴型齿轮13包含接合部131及齿轮部132。其中，接合部131设置于壳体113，以本实施例而言，更具体地，壳体113的中心轴孔1132用以容设接合部131，使得当壳体113转动时，得以带动轴型齿轮13进行转动，但并不以此为限，在其它实施例(图未示)中，接合部可设置于壳体的开口处、壳体的一端等，但并不以此为限。以本实施例而言，部分的齿轮部132位于壳体113的内部。此外，轴型齿轮13的中心轴133与曲柄轴15的中心轴151呈实质平行且非共轴。其中，本发明所述的实质平行且非共轴，是指可为绝对平行，或两者(轴型齿轮13的中心轴133与曲柄轴15的中心轴151)的延伸可交错，而具有微小角度，如0度至10度之间，但并不以此为限。

单段式减速传动组件17环绕于曲柄轴15上，单段式减速传动组件17包含传动齿轮171、培林172及固定块173，而传动装置10还包含链盘19。其中，传动齿轮171的中心轴孔171a用以容设培林172，培林172的中心轴孔172a用以容设固定块173，而固定块173设置于链盘19上。其中，单段式减速传动组件17的传动齿轮171直接啮合于轴型齿轮13的齿轮部132。并且，本实施例所述的培林172为单向培林，但并不以此为限。此外，本发明所述的中心轴孔171a及172a用以容设另一组件/组件，而使其两者可呈共轴设计。而以本实施例而言，传动齿轮171、培林172及固定块173系呈共轴设计。

此外，为设计或制造上的便利性，传动齿轮171可包含传动齿环171b及中间环171c，而中间环171c容设于传动齿环171b的中心轴孔171bb内，而在其它实施例(图未示)中，传动齿轮也可为一体成型或为多个中间部件及传动齿环的组合，但并不以此为限。其中，传动齿轮171的材质为塑料，而在其它实施例(图未示)中，传动齿环的材质为塑料，而中间环可为其它材质，但并不以此为限。

本发明所述的塑料，采用具有耐磨耗性质的塑料或具有添加其它耐磨耗材质(如金属、玻璃纤维等)的塑料，前述二者例如聚甲醛树脂(如：1.Polyoxymethylene,POM、2夺钢DURACON：M90-44等)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,PTFE；又名铁氟龙)、尼龙材(如M90-44、MC901、MC602ST等)等，但并不以此为限，举凡具有耐磨耗性质的塑料或具有添加其它耐磨耗材质的塑料的，皆属于本发明的所述塑料的范畴。

本发明的传动装置10还包含固态润滑油16，固态润滑油16介于传动齿轮171与齿轮部132之间，其中，固态润滑油16可采用如黄油，但并不以此为限，举凡可用以金属件与塑料件间作为润滑的效果的，皆属于本发明的所述固态润滑油16的范畴。

由于本发明的传动装置10采用单段式减速传动组件17，无需采用多个减速齿轮的多段式减速方式，不仅组装上更为简易，且更可节省成本(如组件成本、组装成本)等。并且，本发明的传动齿轮171的材质可采用塑料，相较于传统的多个减速齿轮系采用金属件而言，更具有轻量化的优势。此外，由于本发明的传动齿轮171与齿轮部132互为不同材质，即传动齿轮171的材质为塑料，而齿轮部132的材质为金属，在两材质的硬度不相同的情况下，传动齿轮171与齿轮部132之间方可采用固态润滑油16，而无需采用复杂的油封组件，也因此，本发明的传动装置10具有组装简易、成本低、轻量化等功效。

参照图3～图4，图3为本发明的图2所示的单段式减速传动组件的示意图，图4为本发明的图2所示的轴型齿轮的示意图。本发明的单段式减速传动组件17的传动齿轮171为斜齿轮，而轴型齿轮13的齿轮部132也为斜齿轮，且齿轮部132沿轴型齿轮13的中心轴133方向呈螺旋状，换言之，齿轮部132沿轴型齿轮13的中心轴133方向为螺旋延伸。由于本发明采用外转子马达，具有较大扭矩，而斜齿轮因具有更大的接触面积，适合传递较大扭矩。但并不以此为限，举凡两者(传动齿轮171及371与轴型齿轮13)间得以直接啮合而产生相对转动的，无论任何齿轮种类、齿形等，皆属于本发明的所述传动齿轮171及371与轴型齿轮13的范畴。

由本发明所列举的实施方式可知，由于本发明采用外转子马达，因此，具有传递较大扭矩的优点。并且，由于本发明的轴型齿轮13并非与外转子马达的中心轴体一体成型，也因此，当外转子马达损坏时，仅需更换外转子马达，而无需更换轴型齿轮13，具有方便替换及维修的优点。此外，虽外转子马达略有体积较大及较重情形，惟，通过第一：将传动齿轮171采塑料材质，以具有轻量化；第二：轴型齿轮13直接啮合于传动齿轮171，以单段式减速传动组件17带动链盘19转动下，更具有结构简单、易组装、轻量化等优点；第三：传动齿轮171与齿轮部132之间可采用固态润滑油16，无需采用复杂的油封组件，因此，更具有组装简易、成本低、轻量化等优点。藉此，本发明的传动装置10不仅具有外转子马达的较大扭矩，更具有方便替换及维修、结构简单、易组装、轻量化、成本低等优点。

参照图5，图5为本发明的图2所示的传动齿轮直接啮合于轴型齿轮的齿轮部的示意图。本发明的传动齿轮171直接啮合于轴型齿轮13的齿轮部132，其中，齿轮部132的齿数至少为3齿(如：3齿、4齿、5齿…等)，但并不以此为限。优选地，以本实施例而言，当马达固定块的输出扭力最大设为35Nm且最大转速为1000rpm时，齿轮部132的最少齿数为3齿。并且，优选地，传动齿轮171与齿轮部132的齿数比为至少15倍以上，此也包含15倍本身，但并不以此为限。由于本发明采用单段式减速传动组件17，若需达到一定的减速比，可能会有齿轮体积过大致传动装置10的整体体积过大的情形。也因此，为达一定的减速比，且避免整体体积过大，齿轮部132的齿数以越少齿数为佳。而为达到最少齿数又有足够强度足以带动传动齿轮171，也因此，本发明的齿轮部132的齿数采用3齿并搭配螺旋状的齿轮部132，以符合最少齿数及足够强度的要求。换言之，本发明的齿轮部132的齿数最佳为3齿，且传动齿轮171与齿轮部132的齿数比为至少15倍(含)以上时，将具有较佳的减速比，更可避免整体体积过大的情形。

并且，传动齿轮171的齿数与齿轮部132的齿数互为质数关系，换言之，两者的齿数不具除1以外的公因子。此设计的目的在于，举例来说，若为4齿与8齿相配，当4齿的第1齿与8齿的第1齿相配合时，若两第1齿间已有较为磨耗或略为毁损的情形，由于两第1齿仍几乎持续不断地相互啮合的情况下，两第1齿间的磨损或毁损会加剧，甚至毁坏。然而，若采用互为质数关系的齿数，特定齿会持续与不同齿啮合，进而减少或改善磨损或毁损情形，也因此，当两者的齿数互为质数关系时，会更为耐用。

并且，传动齿轮171的齿形171d的齿顶171f与齿间底面171g皆呈圆弧状。齿轮部132的齿形132a的齿间底面132c也呈圆弧状，而齿轮部132的齿形132a的齿顶132b呈似线状，换言之，齿形132a的两齿腹132d间非平滑连接，而使齿顶132b呈似交点，以立体图而言，即为似线状。而在其它实施例中，如图6所示，图6为本发明的另一实施例的传动齿轮直接啮合于轴型齿轮的齿轮部的示意图，传动齿轮371的齿形371d的齿顶371f与齿间底面371g皆呈近似直线的圆弧状。齿轮部332的两齿形332a间呈似方形凹槽状，其齿间底面332c呈平面状，且齿间底面332c的中间处332e略呈凸起状，而齿轮部332的齿形332a的齿顶332b呈似线状，换言之，齿形332a的两齿腹332d间非平滑连接，而使齿顶332b呈似交点，以立体图而言，即为似线状。

参照图2，本发明的传动装置10还包含棘轮24及扭矩传感器26。外壳18的开口181用以容设曲柄轴15。棘轮24连接曲柄轴15。扭矩传感器26相对于曲柄轴15而设置，以本实施例而言，扭矩传感器26可设置于棘轮24上，但并不以此为限。此外，本发明所述的壳体113的中心轴孔1132及外壳18的开口181，用以容设另一组件/组件，而使其两者可呈共轴设计。而以本实施例而言，壳体113与接合部131间呈共轴设计，且外壳18的开口181与曲柄轴15间呈共轴设计。本发明的外转子马达11与链盘19间的动力传递路径为外转子马达11→轴型齿轮13→传动齿轮171→培林172→固定块173→链盘19。在外转子马达11与链盘19间的动力传递上，由于棘轮24仅可单向作动，故，固定块173并不会带动棘轮24转动，进而使曲柄轴15转动。然而，由于固定块173与棘轮24间仍有存在些微的磨擦力，使得棘轮24仍会些微转动，进而带动曲柄轴15产生些微转动。本发明的电动自行车主要的运作机制在于，当骑乘者在进行踩踏期间，会通过感应机制，如：速度传感器，使得外转子马达11产生转动，进而间接带动链盘19转动，以辅助骑乘者产生助行的效果。然而，当骑乘者停止踩踏时，由于外转子马达11仍有惯性存在，故会间接带动曲柄轴15产生些微转动，接着再带动脚踏板(如图1所示)产生些微转动，而使得骑乘者的脚会被略微带动的情形。

为改善前述脚会被略微带动的情形，本发明的传动装置10还包含阻力件28。阻力件28相对于曲柄轴15而设置，使得曲柄轴15因阻力件28的设置，而阻止或降低被些微带动。以本实施例而言，阻力件28为接触式阻力件，而接触式阻力件可为O型环，而O型环环设于曲柄轴15，且设置于外壳18的开口181与曲柄轴15之间，以此实施例而言，由于O型环与曲柄轴15间的摩擦力，而阻止或降低了曲柄轴的些微转动，进而改善前述脚会被略微带动的情形，藉此，可改善骑乘者的舒适性。此外，在其它实施例中，如图7所示，图7为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图，本实施例近似于图2所示实施例，相同或近似之处不再予与赘述，仅说明其主要差异之处，本实施例的阻力件28为接触式阻力件，而阻力件28可设置于棘轮24与曲柄轴15之间。此外，在其它实施例中，如图8所示，图8为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图，本实施例近似于图2所示实施例，相同或近似之处不再予与赘述，仅说明其主要差异之处，本实施例的阻力件28为非接触式阻力件，而非接触式阻力件可为电磁磁铁，其中，阻力件28可设置于棘轮24上。关于阻力件28的种类、材质与设置，并不以此为限，举凡阻力件28相对于曲柄轴15而设置，得以阻止或降低了曲柄轴15产生些微转动的，皆属于本发明的所述阻力件28的范畴。

此外，在其它实施例中，图9为本发明的另一实施例的传动装置沿曲柄轴方向的剖视示意图，本实施例近似于图2所示实施例，相同或近似之处不再予与赘述，仅说明其主要差异之处，本实施例并无图2所示的扭矩传感器26，而阻力件28为接触式阻力件，而接触式阻力件可为O型环，而O型环环设于曲柄轴15，且设置于外壳18的开口181与曲柄轴15之间。并且，本实施例相较于图2所示实施例而言，本实施所采用的棘轮24长度更短，也因此，本实施例的传动装置10的整体体积可更为压缩，具有体积更小的优点。

以上说明，仅用于说明本发明的技术特征及优选(或最佳)实施方式，惟，并未以此为限，举凡所属技术领域的普通技术人员依据本发明的技术特征及优选(或最佳)实施方式，所为的任何均等修饰或设计变更，皆应属于本发明的发明范畴。