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TWI755737B - 具高扭力體積比之輪轂電機 - Google Patents

具高扭力體積比之輪轂電機 Download PDF

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TWI755737B
TWI755737B TW109117215A TW109117215A TWI755737B TW I755737 B TWI755737 B TW I755737B TW 109117215 A TW109117215 A TW 109117215A TW 109117215 A TW109117215 A TW 109117215A TW I755737 B TWI755737 B TW I755737B
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劉芳玲
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新加坡商普拉希斯國際有限公司
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Abstract

一種具高扭力體積比之輪轂電機，包含一軸件、一輪轂外殼、一馬達單元、一擺線減速單元及一單向離合單元，該馬達單元包括一出力軸，該擺線減速單元包括一固定於該出力軸的偏心塊、至少一受該偏心塊驅動的擺線輪、一設置於該擺線輪一側的定位板、多數定位於該定位板且延伸至該擺線輪的行星柱、一圍繞於該擺線輪外部的外環套，以及多數安裝於該擺線輪與該外環套之間的滾動件，該擺線輪受該偏心塊帶動相對於該軸件產生擺線式旋動，利用該單向離合單元的設置，可使該馬達單元單向連動該輪轂外殼轉動。

Description

具高扭力體積比之輪轂電機
本發明是有關於一種減速裝置，特別是指一種具高扭力體積比之輪轂電機。
現有一種電動輪轂(US6974399B2專利案)，包含一輪轂外殼，及安裝於該輪轂外殼的一電動機、一行星式減速機構、一大齒圈、一單向離合器及一具有單向軸承之輪轂端蓋。該電動機包括一定子、一相對於定子旋轉的轉子、一連接於該定子第一端的第一固定軸、一連接於該定子第二端的第二固定軸，及一連接到該轉子並驅動行星式減速機構的輸出軸。該行星式減速機構具有一連接於該輸出軸的太陽輪、一通過螺栓固定到電動機且與該第二固定軸連接的支撐板、多個連接於該支撐板的樞軸杆、多個軸設於該等樞軸杆的行星齒輪、多個同軸地連接到每個行星齒輪的副齒輪，太陽輪與該等行星齒輪互相嚙合。該大齒圈具有多數與該等副齒輪嚙合的齒。該單向離合器位於大齒圈與輪轂端蓋之間。
當該電動機啟動時，該轉子的動力透過該太陽輪帶動該等行星齒輪公轉，該等副齒輪又與該大齒圈嚙合，且利用該單向離合器的設置，就可使該輪轂外殼被單向帶動而減速轉動。
雖然這種電動輪轂可達到減速目的，但是因為行星式減速機構的扭力輸出與體積有一定正相關，所以很難在一定的扭力要求下而達到輕量化的目標。
另外，該輸出軸無法貫穿至該輪轂外殼外部，以致於該第一固定軸與該第二固定軸同心度不佳，徑向受力分布易不均。
因此，本發明的目的，即在提供一種可解決現有缺失的具高扭力體積比之輪轂電機。
於是，本發明具高扭力體積比之輪轂電機，包含一軸件、一輪轂外殼、一馬達單元、一擺線減速單元及一單向離合單元。該軸件沿一軸線延伸，該輪轂外殼受該軸件所支撐並可繞該軸件轉動，該馬達單元安裝於該輪轂外殼中，並包括一可輸出轉動力的出力軸，該擺線減速單元安裝於該輪轂外殼中且位於該馬達單元一側，並包括一固定於該出力軸的偏心塊、至少一受該偏心塊驅動的擺線輪、一沿該軸線設置於該擺線輪一側的定位板、多數定位於該定位板且延伸至該擺線輪的行星柱、一圍繞於該擺線輪外部的外環套，以及多數安裝於該擺線輪與該外環套之間的滾動件，該擺線輪受該偏心塊帶動相對於該軸線產生擺線式旋動，該單向離合單元安裝於該擺線減速單元一側，該出力軸繞該軸線朝一第一方向轉動時，透過該單向離合單元可連動該輪轂外殼也朝該第一方向轉動，該出力軸繞該軸線朝一相反於該第一方向的第二方向轉動時，該輪轂外殼不會帶動。
本發明的功效在於：利用該單向離合單元與該擺線減速單元的配合，可達到高扭力體積比的輪轂電機，在一定的扭力要求下又可達到輕量化的目的。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1至圖3，本發明具高扭力體積比之輪轂電機的一第一實施例，包含一軸件10、一輪轂外殼20、一馬達單元30、一擺線減速單元40及一單向離合單元50。
該軸件10沿一軸線L延伸。
該輪轂外殼20受該軸件10所支撐並可繞該軸件10轉動，且該輪轂外殼20具有一本體21、一螺鎖於該本體21一側的端蓋22，及二套設於該本體21、該端蓋22與該軸件10之間的軸承23。該本體21與該端蓋22共同界定出一容置空間24，該端蓋22具有一凸伸至該容置空間24的延伸部221，該延伸部221具有一內壁面222，及多數設置於該內壁面222的內花鍵223。
該馬達單元30安裝於該輪轂外殼20的容置空間24中，並包括一固定於該軸件10的殼罩31、一相對於該殼罩31產生定位的定子32，以及一套設於該軸件10外部且可相對於該定子32轉動的轉子33，該轉子33具有一可輸出轉動力的出力軸331。
該擺線減速單元40安裝於該輪轂外殼20中且位於該馬達單元30一側，並包括一固定於該出力軸331的偏心塊47、二受該偏心塊47驅動的擺線輪41、一沿該軸線L設置於該等擺線輪41一側的定位板42、多數定位於該定位板42且延伸至該等擺線輪41的行星柱43、一圍繞於該等擺線輪41外部且呈中空環圈狀的外環套44，以及多數安裝於該等擺線輪41與該外環套44之間的滾動件45。本實施例的偏心塊47具有二沿該軸線L相鄰設置且分別圍繞該軸線L呈不同偏心方位的偏心部471，該等擺線輪41分別套設於該等偏心部471，且受到該等偏心部471帶動分別相對於該軸線L產生擺線式旋動，該等擺線輪41各具有多數凹設於外環周的沉凹孔411，以及多數供該等行星柱43穿設的穿孔412。該定位板42呈中空盤狀，並具有一可界定出一內孔421的內環面422、一相反於該內環面422的外環面423，及多數圍繞該軸線L且呈等間隔設置於該內環面422與該外環面423之間的銷孔424。該等行星柱43分別穿設於該等銷孔424中。該外環套44具有多數環設於外表面且嵌固於該端蓋22的內花鍵223的外花鍵441，以及多數環設於內表面且相對於該等沉凹孔411的凹弧槽442。
該單向離合單元50安裝於該擺線減速單元40一側且安裝於該內孔421中，並具有一固定於該軸件10的卡制盤51、多數安裝於該卡制盤51與該定位板42之間的滾柱52，及多數彈抵於該卡制盤51與所對應的滾柱52之間的彈性件53。該卡制盤51具有一相對於該內環面422的外周面511，以及多數凹設於該外周面511的卡槽512，每一卡槽512具有一淺端513，以及一圍繞該軸線L位於該淺端513一側且相距於該外周面511的深度大於該淺端513的深端514，每一彈性件53的彈力恆使所對應的滾柱52保持朝所對應的淺端513移動的趨勢，每一滾柱52位於所對應的淺端513時，該定位板42相對於該卡制盤51產生定位，每一滾柱52位於所對應的深端514時，該定位板42相對於該卡制盤51產生空轉。
為供進一步瞭解本發明各元件配合所產生的作用、運用技術手段，以及所預期達成的功效，將再說明如下，相信當可由此而對本發明有更深入且具體的瞭解。
再如圖2及圖3所示，當整體組裝完成後，利用該等行星柱43穿設於該定位板42與該等擺線輪41之間的作用，以及透過該單向離合單元50的設置，該等滾柱52卡制於該等卡槽512的淺端513，可使該定位板42相對於該卡制盤51產生定位。當啟動該馬達單元30時，該出力軸331及該偏心塊47繞該軸線L朝一第一方向Ⅰ (本實施例的第一方向Ⅰ為圖3的逆時針方向)轉動時，該偏心塊47帶動該等擺線輪41作逆時針轉動，固定在該單向離合單元50上的行星柱43呈定位不動，該等擺線輪41只作偏心公轉而推動該等滾動件45並使該外環套44做逆時針轉動，且利用該外環套44的外花鍵441與該端蓋22的內花鍵223互相鍵結的作用，以及該端蓋22螺接於該本體21的作用，該輪鼓外殼20就會被帶動而減速轉動。
當該軸件10的出力軸331帶動該偏心塊47，且該偏心塊47的偏心部471分別帶動該等擺線輪41朝一相反於該第一方向Ⅰ的第二方向Ⅱ作順時針轉動時，利用該等行星柱43穿設於該定位板42與該等擺線輪41之間的作用，以及透過該定位板42掣動該等滾柱52朝該等卡槽512的深端514移動的作用，該定位板42可相對於該卡制盤51轉動，該等行星柱43會繞該軸線L公轉，該等擺線輪41跟著自轉，使得該馬達單元30的動力與該外環套44斷開，該輪鼓外殼20不會被帶動而轉動。
也就說，利用該單向離合單元50與該擺線減速單元40的配合，該馬達單元30的動力帶動該偏心塊47順時針轉動可連動該輪鼓外殼20轉動，該馬達單元30的動力帶動該偏心塊47逆時針轉動不能轉動連動該輪鼓外殼20轉動。
接著，再將本發明可產生的功效歸納如下:
一、利用該單向離合單元50與該擺線減速單元40的配合，可達到高扭力體積比的輪轂電機，在一定的扭力要求下又可達到輕量化的目的。
二、一體式的軸件10可沿該軸線L貫穿至該輪轂外殼20外部，該軸件10呈相反的兩端的同心度佳，徑向受力分布較為均勻，可降低運轉噪音、耐用度高。
三、模組化設計的擺線減速單元40，使組裝更方便，可降低製造成本。
再如圖4及圖5，本發明具高扭力體積比之輪轂電機的一第二實施例類似於該第一實施例，差異處在於: 該輪轂外殼20’的本體21’具有一內花鍵211’ ，該擺線減速單元40的外環套44嵌固於該本體21’ 的內花鍵211’。 當啟動該馬達單元30時，該等擺線輪41作偏心公轉時，可使該外環套44及該輪鼓外殼20’做逆時針轉動。該第二實施例也可達到與第一實施例相同的目的及功效。
又如圖6及圖7，本發明具高扭力體積比之輪轂電機的一第三實施例，該輪轂外殼20”的端蓋22”具有一凸伸至該容置空間24”的延伸部221”，該延伸部221”具有一與該本體21”呈間隔設置的外壁面224”，該定位板42”固定於該軸件10。該擺線減速單元40”還包括一嵌套於該外環套44”外部的外襯套46”，該單向離合單元50”採用單向軸承，且安裝於該擺線減速單元40”的外襯套46”與該端蓋22”的外壁面224”之間。該第三實施例也可達到與第一實施例相同的目的及功效。
又再如圖8及圖9，本發明具高扭力體積比之輪轂電機的一第四實施例類似於第三實施例，該定位板420也固定於該軸件10，該擺線減速單元400還包括一嵌套於該外環套440外部的外襯套460，該單向離合單元500安裝於該擺線減速單元400的外襯套460與該本體210之間。該外襯套460呈階級環圈狀，並具有一鍵結於該外環套440的大徑段461、一小徑段462，以及一連接於該大徑段461與該小徑段462之間的頸段463，該等擺線輪410與該等滾動件450對應於該大徑段461，該單向離合單元500採用單向軸承，且安裝於該小徑段444與該本體210之間。該第四實施例也可達到與上述實施例相同的目的及功效。
綜上所述，本發明具高扭力體積比之輪轂電機，在一定的扭力要求下可達到輕量化的目的，且整體體積小、製造組配容易，確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
10:軸件 L:軸線 20:輪轂外殼 21:本體 22:端蓋 221:延伸部 222:內壁面 223:內花鍵 23:軸承 24:容置空間 30:馬達單元 31:殼罩 32:定子 33:轉子 331:出力軸 40:擺線減速單元 41:擺線輪 411:沉凹孔 412:穿孔 42:定位板 421:內孔 422:內環面 423:外環面 424:銷孔43:行星柱 44:外環套 441:外花鍵 442:凹弧槽 45:滾動件 47:偏心塊 471:偏心部 50:單向離合單元 51:卡制盤 511:外周面 512:卡槽 513:淺端 514:深端 52:滾柱 53:彈性件 20’:輪轂外殼 21’:本體 211’:內花鍵 20”:輪轂外殼 21”:本體 22”:端蓋 221”:延伸部 224”:外壁面 24”:容置空間 40”:擺線減速單元 42”:定位板 44”:外環套 46”:外襯套 50”:單向離合單元 210:本體 400:擺線減速單元 410:擺線輪 420:定位板 440:外環套 460:外環套 461:大徑段 462:小徑段 463:頸段 450:滾動件 500:單向離合單元
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明具高扭力體積比之輪轂電機一第一實施例的一立體分解圖； 圖2是該第一實施例的一組合剖面圖； 圖3是沿圖2中之線Ⅲ-Ⅲ的一剖面圖； 圖4是本發明具高扭力體積比之輪轂電機一第二實施例的一立體分解圖； 圖5是該第二實施例的一組合剖面圖； 圖6是本發明具高扭力體積比之輪轂電機一第三實施例的一立體分解圖； 圖7是該第三實施例的一組合剖面圖； 圖8是本發明具高扭力體積比之輪轂電機一第四實施例的一立體分解圖；及 圖9是該第四實施例的一組合剖面圖。
10:軸件
L:軸線
20:輪轂外殼
21:本體
22:端蓋
221:延伸部
24:容置空間
30:馬達單元
31:殼罩
331:出力軸
40:擺線減速單元
41:擺線輪
411:沉凹孔
412:穿孔
43:行星柱
44:外環套
441:外花鍵
442:凹弧槽
45:滾動件
50:單向離合單元

Claims (6)

  1. 一種具高扭力體積比之輪轂電機，包含：一軸件，沿一軸線延伸；一輪轂外殼，受該軸件所支撐並可繞該軸件轉動；一馬達單元，安裝於該輪轂外殼中，並包括一可輸出轉動力的出力軸；一擺線減速單元，安裝於該輪轂外殼中且位於該馬達單元一側，並包括一固定於該出力軸的偏心塊、至少一受該偏心塊驅動的擺線輪、一沿該軸線設置於該擺線輪一側的定位板、多數定位於該定位板且延伸至該擺線輪的行星柱、一圍繞於該擺線輪外部的外環套，以及多數安裝於該擺線輪與該外環套之間的滾動件，該擺線輪受該偏心塊帶動相對於該軸線產生擺線式旋動，該定位板呈中空盤狀，並具有一可界定出一內孔的內環面，及一相反於該內環面的外環面，該等行星柱設置於該內環面與該外環面之間；及一單向離合單元，安裝於該擺線減速單元一側且安裝於該內孔中，並具有一固定於該軸件的卡制盤、多數安裝於該卡制盤與該定位板之間的滾柱，及多數彈抵於該卡制盤與所對應的滾柱之間的彈性件，該卡制盤具有一相對於該內環面的外周面，以及多數凹設於該外周面的卡槽，每一卡槽具有一淺端，以及一圍繞該軸線位於該淺端一側且相距於該外周面的深度大於該淺端的深端，每一彈性件的彈力恆使所對應的滾柱保持朝所對應的淺端移動的趨 勢，每一滾柱位於所對應的淺端時，該定位板相對於該卡制盤產生定位，該出力軸繞該軸線朝一第一方向轉動時，透過該單向離合單元可連動該輪轂外殼也朝該第一方向轉動，該出力軸繞該軸線朝一相反於該第一方向的第二方向轉動時，該輪轂外殼不會被帶動。
  2. ，如請求項1所述的具高扭力體積比之輪轂電機，其中，該輪轂外殼具有一本體，及一螺鎖於該本體一側的端蓋，該本體與該端蓋共同界定出一容置空間，該端蓋具有一凸伸至該容置空間的延伸部，該延伸部具有一內壁面，該擺線減速單元的外環套嵌固於該端蓋的內壁面。
  3. 如請求項1所述的具高扭力體積比之輪轂電機，其中，該輪轂外殼具有一本體，及一螺鎖於該本體一側的端蓋，該本體與該端蓋共同界定出一容置空間，該擺線減速單元的外環套嵌固於該本體。
  4. 一種具高扭力體積比之輪轂電機，包含：一軸件，沿一軸線延伸；一輪轂外殼，受該軸件所支撐並可繞該軸件轉動，該輪轂外殼具有一本體，及一螺鎖於該本體一側的端蓋，該本體與該端蓋共同界定出一容置空間，該端蓋具有一凸伸至該容置空間的延伸部，該延伸部具有一外壁面；一馬達單元，安裝於該輪轂外殼中，並包括一可輸出轉動力的出力軸；一擺線減速單元，安裝於該輪轂外殼中且位於該馬達單元一側，並包括一固定於該出力軸的偏心塊、至少一受 該偏心塊驅動的擺線輪、一沿該軸線設置於該擺線輪一側的定位板、多數定位於該定位板且延伸至該擺線輪的行星柱、一圍繞於該擺線輪外部的外環套，以及多數安裝於該擺線輪與該外環套之間的滾動件，該擺線輪受該偏心塊帶動相對於該軸線產生擺線式旋動，該定位板固定於該軸件，該擺線減速單元還包括一嵌套於該外環套外部的外襯套；及一單向離合單元，安裝於該擺線減速單元一側且安裝於該擺線減速單元的外襯套與該端蓋的外壁面之間，該出力軸繞該軸線朝一第一方向轉動時，透過該單向離合單元可連動該輪轂外殼也朝該第一方向轉動，該出力軸繞該軸線朝一相反於該第一方向的第二方向轉動時，該輪轂外殼不會被帶動。
  5. 一種具高扭力體積比之輪轂電機，包含：一軸件，沿一軸線延伸；一輪轂外殼，受該軸件所支撐並可繞該軸件轉動，該輪轂外殼具有一本體，及一螺鎖於該本體一側的端蓋；一馬達單元，安裝於該輪轂外殼中，並包括一可輸出轉動力的出力軸；一擺線減速單元，安裝於該輪轂外殼中且位於該馬達單元一側，並包括一固定於該出力軸的偏心塊、至少一受該偏心塊驅動的擺線輪、一沿該軸線設置於該擺線輪一側的定位板、多數定位於該定位板且延伸至該擺線輪的行星柱、一圍繞於該擺線輪外部的外環套，以及多數安裝於該 擺線輪與該外環套之間的滾動件，該擺線輪受該偏心塊帶動相對於該軸線產生擺線式旋動，該定位板固定於該軸件，該擺線減速單元還包括一嵌套於該外環套外部的外襯套；及一單向離合單元，安裝於該擺線減速單元一側且安裝於該擺線減速單元的外襯套與該本體之間，該出力軸繞該軸線朝一第一方向轉動時，透過該單向離合單元可連動該輪轂外殼也朝該第一方向轉動，該出力軸繞該軸線朝一相反於該第一方向的第二方向轉動時，該輪轂外殼不會被帶動。
  6. 如請求項5所述的具高扭力體積比之輪轂電機，其中，該擺線減速單元的外襯套呈階級環圈狀，並具有一鍵結於該外環套的大徑段、一小徑段，以及一連接於該大徑段與該小徑段之間的頸段，該擺線輪與該等滾動件對應於該大徑段，該單向離合單元安裝於該小徑段與該本體之間。
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