电动助力系统 |
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| 申请号 | CN201410640249.9 | 申请日 | 2014-11-14 | 公开(公告)号 | CN104859781A | 公开(公告)日 | 2015-08-26 |
| 申请人 | 财团法人工业技术研究院; | 发明人 | 李少愉; 彭明燦; 吴朝宗; 李志中; 郑宇轩; 江家铭; | ||||
| 摘要 | 一种电动助 力 系统，设置于车体固定件，包括： 电动机 ，用于提供一电动动力；车轴；摆线减速机，其耦合于该电动机与该车轴之间并用于将该电动动力传输至该车轴，该摆线减速机包含相互连接且并排设置的第一摆线机构和第二摆线机构，且该第一摆线机构具有第一摆线盘和第一摆线针盘，该第二摆线机构具有第二摆线盘和第二摆线针盘；第一单向 轴承 ，其选择性地耦合该车轴与该第二摆线针盘；以及第二单向轴承，其选择性地耦合该车体固定件与该第一摆线针盘。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动助力系统，其设置于车体固定件，其特征在于，该电动助力系统包括： |
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| 说明书全文 | 电动助力系统技术领域[0001] 本发明涉及一种电动助力系统，尤其涉及一种用于混合人力与电力的电动助力系统。 背景技术[0002] 在运动休闲及老年福祉渐受重视之下，助动交通工具产业也开始兴盛，例如助动自行车或轮椅。一般而言，这类型的交通工具的动力系统所需的马力较低而扭力较高，且使用者与机器在空间上及施力上需紧密贴合，使得空间及重量的限制程度更高。 [0003] 上述的动力系统大多以马达结合齿轮减速机来实作，然而，齿轮减速机难以提高其减速比，若欲提高减速比则体积也需增加，如此并不符合目前讲求轻量化交通工具的需求。另一方面，或可选择提高马达的输出功率，然而，重新设计马达更是耗时费力。 [0004] 在机构设计上，可选择具有较大减速比的摆线减速机以满足空间和重量限制下的扭力需求，然而，于纯人力操作时，摆线减速机会有动力逆向传输而导致的锁定问题。 [0005] 因此，如何在空间和重量限制下满足高扭力需求并避免摆线减速机的锁定，实为目前亟待解决的议题。 发明内容[0006] 本发明的目的为提出一种电动助力系统，使得车辆不会发生锁住无法行进或机械卡死损坏等情形。 [0007] 本发明的电动助力系统设置于车体固定件，该电动助力系统包括：电动机，用于提供一电动动力；车轴；摆线减速机，其耦合于该电动机与该车轴之间并用于将该电动动力传输至该车轴，该摆线减速机包含相互连接且并排设置的第一摆线机构和第二摆线机构，该第一摆线机构具有第一摆线盘和第一摆线针盘，该第二摆线机构具有第二摆线盘和第二摆线针盘；第一单向轴承，其选择性地耦合该车轴与该第二摆线针盘；以及第二单向轴承，其选择性地耦合该车体固定件与该第一摆线针盘。 附图说明[0009] 图1为概略绘示本发明的电动助力系统的分解图； [0010] 图2为概略绘示本发明的电动助力系统的截面剖视图； [0011] 图3为表示本发明的电动助力系统的第一连接关系与第一模式的示意图； [0012] 图4为表示本发明的电动助力系统的第二连接关系与第二模式的示意图； [0013] 图5为表示本发明的电动助力系统的第三连接关系与第三模式的示意图。 [0014] 其中，附图标记 [0015] 1 电动机 11 定子 [0017] 21a 第一摆线盘 22a 第一摆线针盘 [0018] 23a 第一针轮 21b 第二摆线盘 [0019] 22b 第二摆线针盘 23b 第二针轮 [0020] 24 插销 25 偏心轮装置 [0021] 3 车轴 4 链盘 [0022] 5 第一单向轴承 6 第二单向轴承 [0023] 7 车体固定件 具体实施方式[0024] 以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此项技艺的人士可由本文所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。须知，本说明书所附的附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。 [0025] 参阅图1和图2，分别表示本发明的电动助力系统的分解图与截面图。本发明的电动助力系统设置于车体固定件7，包括设置于车体固定件7之中的电动机1、摆线减速机2、车轴3、第一单向轴承5、第二单向轴承6、及设置于车体固定件7之外且与车轴3锁合的链盘4。 [0026] 电动机1，例如轴向磁通电动机或径向磁通电动机，包括定子11和转子12。如图2所示，定子11固定于车体固定件7，而转子12的轴(未标号)与车轴3同轴设置。 [0027] 摆线减速机2耦接于电动机1与车轴3之间，与电动机1和车轴3同轴设置，用于将来自于电动机1的电动动力放大扭力而输出至车轴3，车轴3再带动链盘4转动。摆线减速机2包括以插销24相互连接的第一摆线机构和第二摆线机构，如图1所示，该第一摆线机构和该第二摆线机构以相同方向并排设置。该第一摆线机构包括第一摆线盘21a、第一摆线针盘22a和连接两者的第一针轮23a，该第二摆线机构包括第二摆线盘21b、第二摆线针盘22b和连接两者的第二针轮23b，其中，插销24用于耦合第一摆线盘21a与第二摆线盘21b，使第一摆线盘21a和第二摆线盘21b能同向转动。又，摆线减速机2包括耦合转子12的轴与第一摆线盘21a的偏心轮装置25，则转子12的轴用于作为摆线减速机2的动力输入部。 [0028] 第一单向轴承5用于选择性地耦合车轴3与第二摆线针盘22b，其中，第一单向轴承5具有内盘和外盘(未标号)，该内盘耦接车轴3，该外盘耦接第二摆线针盘22b。第二单向轴承6选择性地耦合车体固定件7与第一摆线针盘22a，其中，第二单向轴承6具有内盘和外盘(未标号)，该内盘耦接第一摆线针盘22a，该外盘耦接车体固定件7。摆线减速机2和第一单向轴承5与第二单向轴承6三者之间具有第一连接关系(如图3所示的第一实施例)、第二连接关系(如图4所示的第二实施例)及第三连接关系(如图5所示的第三实施例)，且分别对应于第一模式、第二模式及第三模式。 [0029] [第一实施例] [0030] 请参阅图3，于第一连接关系中，第一单向轴承5耦合车轴3与第二摆线针盘22b，第二单向轴承6耦合车体固定件7与第一摆线针盘22a。详言之，第一单向轴承5的内盘耦接车轴3，第一单向轴承5的外盘耦接第二摆线针盘22b，使车轴3与第二摆线针盘22b呈耦合态，而第二单向轴承6的内盘耦接第一摆线针盘22a，第二单向轴承6的外盘耦接车体固定件7，使车体固定件7与第一摆线针盘22a呈耦合态。第一模式可为单纯的电力模式或者混和人力与电力模式；于仅有单纯的电力的第一模式中，电动机1提供一电动动力(流向如图3所示的粗虚线)，经转子12的轴进入摆线减速机2，依序经第一摆线盘21a、第二摆线盘21b和第二摆线针盘22b，通过第一单向轴承5而传输至车轴3，再带动链盘4转。又，混合有人力时，即车轴3接收一正向的脚踏动力(流向如图3所示的粗虚线)，则车轴3汇合来自电动机1的电动动力和该正向的脚踏动力，再输出至链盘4。 [0031] 请参阅表1，当电动机1的转子12顺转时，第一摆线盘21a逆转，其中第一摆线针盘22a和车体固定件7以第二单向轴承6相互耦合而固定不动，接着，第二摆线盘21b逆转，第二摆线针盘22b顺转，俾使以第一单向轴承5与第二摆线针盘22b耦合的车轴3跟着顺转，再带动链盘4顺转，使车辆前行。 [0032] [0033] 表1 [0034] 因此，第一单向轴承5耦合(以逻辑概念1表示)第二摆线针盘22b与车轴3，第二单向轴承6耦合(以逻辑概念1表示)第一摆线针盘22a与车体固定件7，因而对电动助力系统整体而言，1*1＝1，故本发明的电动助力系统于电力开启时，即于第一模式运作时，电动机1经由摆线减速机2输出动力至车轴3。 [0035] [第二实施例] [0036] 请参阅图4，于第二连接关系中，第一单向轴承5不耦合车轴3与第二摆线针盘22b之间，第二单向轴承6则耦合车体固定件7与第一摆线针盘22a。详言之，第一单向轴承5的内盘仍耦接车轴3，但第一单向轴承5的外盘则脱离第二摆线针盘22b，使车轴3与第二摆线针盘22b呈非耦合态。于第二模式中，车轴3接收一正向的脚踏动力(流向如图 4所示的粗虚线)，再将该正向的脚踏动力输出至链盘4，又，由于第一单向轴承5已与第二摆线针盘22b脱离，故该正向的脚踏动力不会经过第一单向轴承5再回传至第二摆线针盘 22b。 [0037] 请参阅表2，当车轴3接收一正向的脚踏动力，车轴3顺转，锁合于车轴3上的链盘4跟着顺转，此时车辆前行，耦合于车轴3上的第一单向轴承5也跟着顺转，第一单向轴承5未耦合第二摆线针盘22b，故摆线减速机2和电动机1的转子12并不随其转动。须说明的是，此时动力完全未经过摆线减速机2和电动机1，故第二单向轴承6与摆线减速机2仍维持第一连接关系。 [0038] [0039] 表2 [0040] 因此，当电动机1不运转而仅有踏板正向踩踏时，第一单向轴承5不耦合第二摆线针盘22b与车轴3，故对电动助力系统整体而言，0*1＝0，电动助力系统于电力关闭且踏板正向踩踏时，能避免摆线减速机因动力逆向传入的锁定。 [0041] [第三实施例] [0042] 请参阅图5，于第三连接关系中，第一单向轴承5耦合车轴3与第二摆线针盘22b，第二单向轴承6则不耦合车体固定件7与第一摆线针盘22a。详言之，第一单向轴承5的内盘耦接车轴3，第一单向轴承5的外盘耦接第二摆线针盘22b，使车轴3与第二摆线针盘22b呈耦合态，而第二单向轴承6的内盘耦接第一摆线针盘22a，第二单向轴承6的外盘则脱离车体固定件7，使车体固定件7与第一摆线针盘22a呈非耦合态。于第三模式中，车轴 3接收一反向的脚踏动力(流向如图5所示的粗虚线)，通过第一单向轴承5传输至摆线减速机2，依序经第二摆线针盘22b、第二摆线盘21b和第一摆线盘21a，再传输至电动机1，使摆线减速机2和电动机1的转子12随着车轴3转动。 [0043] 请参阅表3，当车轴3接收一反向的脚踏动力或车辆后退时，车轴3逆转，锁合于车轴3上的链盘4跟着逆转，以第一单向轴承5与车轴3耦合的第一摆线针盘22b逆转，且第二摆线盘21b和第一摆线盘21a皆逆转，此时，由于第二单向轴承6已与车体固定件7脱离，故第一摆线针盘22a也随着第一摆线盘21a逆转，即整个摆线减速机2皆跟着逆转，且与第一摆线盘21a耦合的电动机1的转子12也逆转。 [0044] [0045] 表3 [0046] 因此，当踏板反向踩踏时，第一单向轴承5耦合第二摆线针盘22b与车轴3，同时第二单向轴承6不耦合第一摆线针盘22a与车体固定件7，故对电动助力系统整体而言，1*0＝0，电动助力系统于电力关闭且踏板反向踩踏时能反转但不会锁定。 [0047] 综上所述，本发明的电动助力系统主要于车轴与第二摆线针盘之间安装第一单向轴承，其于电动机有运转时用于耦合摆线减速机与车轴，以将来自电动机的电动动力经摆线减速机通过第一单向轴承而传输至车轴；于电动机无运转而人力正向踩踏时，第一单向轴承不耦合摆线减速机与车轴，以阻隔来自踏板的正向动力使其不往摆线减速机传输。本发明的电动助力系统另于车体固定件与第一摆线针盘之间安装第二单向轴承，其于电动机无运转而人力反向踩踏时，不耦合车体固定件与摆线减速机，同时第一单向轴承耦合车轴与摆线减速机，使得摆线减速机能随踏板反转但不会锁定车辆。 [0048] 因此，本发明的电动助力系统使用了摆线减速机，具有在相同单位体积与重量下高减速比的优势，而所使用的摆线减速机具有两组摆线机构，且分别在第二摆线针盘与车轴之间以及第一摆线针盘与车体固定件之间使用一单向轴承，藉以阻隔纯人力操作时的正向及反向脚踏动力与车体间的动力回传，使得车辆不会发生锁住无法行进或机械卡死损坏等情形。 |
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