擺線減速型電動車輪馬達的製作方法

2023-06-23 09:13:51 1

專利名稱：擺線減速型電動車輪馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種擺線減速型電動車輪馬達，特別是涉及一種直接裝設於車輪中央帶動車輪迴轉的擺線減速型電動車輪馬達。
傳統電動車輪圈馬達的結構如

圖1所示，主要包括輪殼10、馬達殼20、定子環30、轉子盤40、固定軸50和行星減速齒輪組60。這種輪圈馬達的主要目的是直接設置於車輪的中央，藉助馬達殼20、定子環30和轉子盤40的馬達結構使輪殼10迴轉，以直接轉動車輪。由於轉子盤40的出力轉速過高，必須減速後才可帶動輪殼10迴轉。常見的減速方式即設置行星減速齒輪組60，由轉子盤40的出力軸401帶動行星減速齒輪組60的三個行星齒輪601在內環602中公轉而獲得減速效果，使行星盤603將動力傳給輪殼10而迴轉。由於多數減速機構的設計僅能想到運用齒輪搭配，因此上述電動車輪圈馬達即藉由行星減速齒輪組60獲得減速功能。但眾所周知的齒輪傳動，仍有相當多的缺陷。
1、齒輪嚙合傳動系在節圓直徑處產生摩擦運動，因此其安裝誤差需小且必須使用大量的潤滑油。若齒輪安裝誤差過大、油質不適合或油量不足，齒輪的齒面極易刮傷(如圖3的A部分)，更嚴重的情形是齒面缺損(如圖3的B部分)。在這種情況下，齒輪的使用壽命均不可能長久。
2、齒輪轉動時極易發生撞擊現象，長此以往其齒頂角即易損耗(如圖3的C部分)，持續撞擊更易使齒形斷裂(如圖3的D部分)，此種缺弊均可由保養機器所更換下來的齒輪見到。
3、齒輪作為減速機構時，兩齒輪相嚙合的減速比不大，一般不超過1∶10(設計中對有限利用範圍考慮)，因此必須加設中間齒輪才能達到高減速比。假如預定減速比為1∶20，即需分為多段減速，且需使用數個齒輪，如此設計將使減速機構相當笨重繁雜，往往使減速機構比馬達本身還大。這種減速機構在常用的電動車輪圈馬達中也可見到(如圖4所示)，即在轉子盤40的出力軸401′套設一主動齒輪604′，再使主動齒輪604′與一大齒輪605嚙合，再在大齒輪605′一側中央設一小齒輪606′，再使小齒輪606′與最終的被動齒輪607′嚙合。如此，將使電動車輪圈馬達內部結構繁雜，且增加其厚度及重量，如將其安裝在輕巧的電動腳踏車上，則更顯突兀。
本發明的目的即在於設計一種擺線減速型電動車輪馬達，以精簡其減速機構並達到高減速比，同時避免齒輪的損壞，以延長電動車輪圈馬達的整體使用壽命。
為了實現上述目的，本發明使輪圈馬達的出力軸呈偏心狀並在偏心軸上套設一擺線齒盤，另於馬達一側固設一滾針固定環，使其內環的滾針與擺線齒盤嚙合且滾針數比擺線齒盤圓弧槽數增加一齒節以上。當馬達帶動擺線齒盤時，擺線齒盤即在滾針固定環內呈偏心嚙合狀公轉，擺線齒盤公轉一周時則因齒數較少而反向自轉一角度，借該自轉角度帶動輪圈馬達的輪殼即可獲得高倍減速效果，且其結構仍屬精簡。以下結合具體實施例對本發明擺線減速型電動車輪馬達的技術特徵作進一步的詳細說明。
圖1為常見輪圈馬達的組成結構剖面圖；圖2為常見行星齒輪嚙合狀態示意圖；圖3為常見齒輪易發缺陷立體示意圖；圖4為常見多段減速輪圈馬達的結構剖面圖；圖5為本發明的立體分解結構圖；圖6為本發明的組成狀態前視剖面圖；圖7為本發明的組成狀態側視半剖面圖；圖8、9、10、11、12為本發明擺線減速機構連續運轉一圈的動作示意圖；圖13為本發明帶有兩個擺線齒盤的立體結構圖；圖14為本發明帶有兩個擺線齒盤的組合剖面圖；圖15為本發明另一實施例前視組合剖面圖；圖16為本發明另一實施例側視半剖面圖；圖17為本發明其它實施例立體結構圖；圖18為本發明其它實施例局部剖面示意圖；圖19為本發明其它實施例局部側面示意圖。
主要部件圖號說明輪殼10，馬達殼20，定子環30，轉子盤40，出力軸401、401′，固定軸50，行星減速齒輪組60，行星齒輪601，內環齒602，行星盤603，主動齒輪604′，大齒輪605′，小齒輪606′，被動齒輪607′，輪殼1，圓盤蓋11、11′，圓環12，勾孔111、111′，離合器13，軸承14，馬達2，出力軸21，偏心軸22，通孔211，固定軸3，螺紋段31、31′，開槽32，擺線減速機構4，滾針固定環41，圓環411，滾針412，圈形支撐片413，擺線齒盤42、42′，齒槽421，凸齒422，傳動孔423，滾動元件424，平衡片425，減速盤43，插銷431，自潤軸承432，凸軸433，通孔434，軸承435，滾針固定環41A，波浪形齒411A，擺線齒盤42A，波浪形齒421A，離合器5，皮帶51，保護蓋6。
參見圖5～7，本發明擺線減速型電動車輪馬達主要包括輪殼1、馬達2、固定軸3和擺線減速機構4。
輪殼1是裝設於電動車車輪中央的中空殼體，包括兩個圓盤蓋11、11′相對夾設一圓環12，兩圓盤蓋11、11′周圍均勻設有數個勾孔111、111′，以供電動車車輪的輪輻勾設，或直接將輪胎裝設於輪殼1周圍，並藉此使輪殼1帶動車輪迴轉。其中圓盤蓋11中央固設有一離合器13(離合器13為鼓式離合器、超越式離合器、滾珠式或滾柱式離合器等)，另一圓盤蓋11′的中央設有一軸承14。
馬達2是一種安裝在輪殼1內部的電動馬達，可為直流馬達或交流馬達，其一側面中央延伸出一出力軸21，該出力軸21的前端帶有一段偏心軸22，出力軸21的中央形成一軸向貫穿的通孔211。
固定軸3跨設於電動車車輪叉杆端，軸的兩端均具有螺紋段31、31′以提供螺固，軸身用於固定馬達2，軸身的一端設有一開槽32並軸向延伸於一段軸身。
擺線減速機構4包括滾針固定環41、擺線齒盤42和減速盤43。滾針固定環41的圓環411內環面圓周呈軸向均勻固設有若干支滾針412，各滾針412共同於一端面耦合一圈形支撐片413。擺線齒盤42呈一圓盤狀且其直徑比滾針固定環41的內環面直徑小，擺線齒盤42圓周形成有數個圓弧齒槽421，藉此構成擺線齒盤42圓周的數個凸齒422，而擺線齒盤42盤面的偏心適當位置處設有一個或一個以上傳動孔423，若為一個以上的傳動孔423則呈等角均勻分布，擺線齒盤42中央具有一孔以供套置一滾動元件424，該滾動元件424可以是軸承或自潤軸承，擺線齒盤42一側面邊緣處還固設有一平衡片425。減速盤43呈圓盤狀，其一側盤面適當位置處設有一個或一個以上的插銷431，該插銷431與上述擺線齒盤42的傳動孔423相對應，各插銷431外圍套置一自潤軸承432，而減速盤43的另一側盤面中央則形成一凸軸433，其中央呈軸向貫穿一通孔434以供植入軸承435。
由上述構件組成的擺線減速型電動車輪馬達結構中(如圖6、圖7所示)，滾針固定環41平行固設於馬達2具有出力軸21一側並使滾針固定環41恰好環繞該出力軸21。擺線齒盤42以其中央的滾動元件424套設於出力軸21的前端偏心軸22上，因擺線齒盤42系偏心設置，故可與滾針固定環41的滾針412嚙合；而減速盤43以其一側的凸軸433穿設於圓盤蓋11的離合器13中，兩個圓盤蓋11、11′乃呈相對狀夾固圓環12構成輪殼1，並藉此將馬達2包覆在其內部，使減速盤43的插銷431呈偏心狀插入擺線齒盤42的各個傳動孔423中，自潤軸承432與傳動孔423孔壁僅一點接觸。固定軸3穿過兩個圓盤蓋11、11′的離合器13和軸承14，並貫穿馬達2出力軸21中央的通孔211以及減速盤43通孔434的軸承435，使馬達2固設於固定軸3的軸身上。如此即構成馬達2與其一側的滾針固定環41不能迴轉狀態，僅出力軸21可帶動擺線齒盤42、減速盤43及輪殼1迴轉，成為本發明的擺線減速型電動車輪馬達。
本發明的擺線減速型電動車輪馬達，可通過固定軸3螺固於電動車車輪的叉杆端，藉此當馬達2啟動時，偏心軸22即帶動擺線齒盤42與滾針固定環41內嚙合，故擺線齒盤42反向公轉時，因齒槽421與滾針412配合而使擺線齒盤42正向減速自轉，該減速自轉的結果即可帶動減速盤43迴轉(如圖8-12所示)，進一步使輪殼1產生減速後的轉速，使車輪轉動行進。
其減速效果尤需詳細說明。如圖8所示，設滾針固定環41的滾針412共18個，而擺線齒盤42共17齒。當馬達2的偏心軸22帶動擺線齒盤42向左轉動時，擺線齒盤42即反向自轉，原本呈嚙合狀的擺線齒盤42的齒槽421即脫離而向左移動(如圖9、10、11所示)。當擺線齒盤42被偏心軸22帶動公轉一圈時，即因擺線齒盤42與滾針固定環41的滾針412有一齒節差，則擺線齒盤42即自轉滾針412一節距的角度(如圖12所示)。故當馬達2的偏心軸22轉18圈時，擺線齒輪盤42隻自轉一圈，其減速比即為1∶18。顯然比齒輪減速效果更高，且無需分為數段減速，其結構仍比齒輪更精簡。而擺線齒盤42自轉時，可由傳動孔423撥動減速盤43的插銷431，使該減速盤43減速迴轉，再經由離合器13撥動輪殼1迴轉，使電動車車輪轉動。如此，不僅整個減速機構仍相當精簡且減速比高。綜合而言，本發明擺線減速型電動車輪馬達，已消除了前述齒輪減速的種種弊端。
如圖13和圖14所示，本發明亦可在滾針固定環41中設置兩個擺線齒盤42、42′，使兩個擺線齒盤42、42′均套設於馬達2的偏心軸22上，但兩個擺線齒盤42、42′的偏心位置呈相反方向，藉此獲得一平衡狀態，防止擺線減速型電動車輪馬達快速轉動時發生振動。如此，不僅不影響減速效果，而且使整個減速機構運轉更順暢。當然，為了達到快速轉動的平衡、無噪聲、無振動，亦可粘著荷重物修正重量平衡而達到轉動順暢。
再者，本發明中滾針固定環41與擺線齒盤42的嚙合齒形並不限於上述滾針412結構。如圖15和圖16所示，滾針固定環41A的內環面可直接形成數個波浪形齒411A，相對的擺線齒盤42A周圍的齒形亦形成波浪形齒421A，如此更可達到順暢的嚙合。其它可想而知的齒形，在本發明中均可簡易實施，僅順便予以說明。
本發明主要是使電動車減速馬達的結構更為精簡，且不必受齒輪減速比設計原則的約束，故本發明擺線減速型電動車輪馬達並不限於安裝在電動車的車輪中央。如圖17、18、19所示，亦可將本發明中的輪殼1結構取消，僅保留馬達2、固定軸3及擺線減速機構4，並加設一保護蓋6，再在擺線減速機構4的減速盤43外側套設一鼓式離合器5(或其它型式的離合器)，並以該鼓式離合器5配合一皮帶51來帶動車輪轉動。如此，本發明擺線減速型電動車輪馬達即可裝設於電動車車架的任意位置，同樣能減速帶動電動車行進。由於鼓式離合器5乃常用設備，故其詳細結構不再贅述。
權利要求
1.一種擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於包括輪殼、馬達、固定軸及擺線減速機構；所述輪殼為裝設於電動車車輪中央的中空殼體並用於帶動車輪迴轉；所述馬達為裝設於輪殼內部的電動馬達，其一側中央延伸出一出力軸，出力軸前端帶有一段偏心軸，出力軸中央形成一軸向貫穿的通孔；所述固定軸跨設於電動車車輪叉杆端，軸身用於固定馬達；所述擺線減速機構包括滾針固定環、擺線齒盤和減速盤；滾針固定環的內環面呈軸向固設有若干滾針；擺線齒盤為圓盤狀且其直徑小於滾針固定環內環面直徑，其圓周形成有數個圓弧齒槽，盤面適當位置處開有一個或一個以上傳動孔，其中央帶有用於套置滾動元件的孔；減速盤為盤狀，一側盤面適當位置處設有一個或一個以上插銷，插銷與擺線齒盤傳動孔相對應，減速盤另一側盤面中央設有一凸軸，其中央軸向貫穿一通孔；滾針固定環固設於馬達出力軸側並環繞出力軸，擺線齒盤通過滾動元件套設於馬達出力軸的前端偏心軸上，擺線齒盤呈偏心狀與滾針固定環的滾針相配合，減速盤通過其凸軸與輪殼結合，馬達被包覆於輪殼內部，減速盤的插銷與傳動孔呈偏心狀插入擺線齒盤的各傳動孔中，固定軸貫穿馬達出力軸的通孔和減速盤通孔，馬達固設於固定軸的軸身上，以構成馬達與其一側滾針固定環不能迴轉狀態，僅出力軸可帶動擺線齒盤、減速盤和輪殼迴轉。
2.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述輪殼包括兩個圓盤蓋並相對夾設一圓環，兩圓盤蓋周圍均勻設有數個勾孔，其一側中央固設有一離合器，另一側中央套設一軸承，以使輪殼帶動車輪迴轉；所述固定軸兩端設有螺紋段以螺固於電動車車輪兩叉杆端，固定軸一端設有開槽或穿孔以利電線穿出。
3.根據權利要求2所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述減速盤一側面的凸軸插置於圓盤蓋中央的離合器孔中，以使減速盤通過離合器帶動輪殼迴轉。
4.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述減速盤各插銷外圍套置有自潤軸承或滾動元件並與擺線齒盤的傳動孔壁滑動接觸。
5.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述滾針固定環的各滾針共同於一側耦合一圈形支撐片。
6.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述滾針固定環中設有兩個擺線齒盤，兩擺線齒盤均套設於馬達的偏心軸上，其偏心位置呈相反方向。
7.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於滾針固定環內環面直接形成數個波浪形齒，擺線齒盤周圍亦形成波浪齒形。
8.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述擺線減速機構的減速盤外側套設一離合器並配合一皮帶以帶動車輪轉動。
9.根據權利要求1所述的擺線減速型電動車輪馬達，其特徵在於所述擺線齒盤一側固設一平衡片。
全文摘要
擺線減速型電動車輪馬達包括一輪殼,其中央穿設一固定軸,馬達固設於固定軸上。馬達殼一側固設一滾針固定環,其內環面呈軸向均勻設有數個滾針,同側的馬達出力軸呈偏心狀。偏心軸上套設一擺線齒盤,其直徑小於滾針固定環內環面直徑並與滾針固定環嚙合。擺線齒盤面開設有傳動孔,減速盤面插銷偏心穿入傳動孔,以使減速盤及輪殼連動。馬達帶動擺動齒盤在滾針固定環內公轉並因齒形嚙合而減速自轉,再由傳動孔帶動減速盤和輪殼迴轉。
文檔編號H02K7/116GK1294438SQ99122109
公開日2001年5月9日 申請日期1999年10月26日 優先權日1999年10月26日
發明者李書賢 申請人:李書賢