CN103569304A - 电动自行车动力辅助传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动自行车动力辅助传动系统,使反踩与正踩时,带动此传动系统中的齿轮产生侧向力的原理,并侦测传动系统中滑动齿轮轴向的位移量,进而输出一电压讯号控制传动系统中驱动马达的动力输出,达到正向与反向传动或是反踩煞车效果。

Description

电动自行车动力辅助传动系统
【技术领域】
本发明是关于一种电动自行车动力辅助传统系统,尤指一种反踩与正踩,并能达到正向与反向传动或是反踩煞车效果的电动自行车动力辅助传统系统。
【背景技术】
申请人在先已获得中国第01141533.9号「电动自行车踏力感测装置」发明专利权,主要是在该电动自行车的传动系统中至少含有一对或一对以上的螺旋齿轮,其中,螺旋齿轮是被踩踏动力所带动,而只能原地转动,另一螺旋齿轮可于其轴杆上被相对的螺旋齿轮啮合带动作轴向平移运动,且于该螺旋齿轮端侧设有弹性体,该弹性体与螺旋齿轮的轴杆端侧上并设有一可随螺旋齿轮同动位移的环型磁铁,该磁铁位移端侧的相对不动固定端设有霍尔传感器,利用传动系统中螺旋齿轮产生侧向力的原理,以侦测螺旋齿轮轴向的位移量,进而输出一电压讯号控制马达,令马达动力可输出至电动自行车上,达到辅助助动目的;但当人力反向顺时针踩动该电动自行车的曲柄H1、H2时,第一传动轴A呈顺时针方向转动时(由第一传动轴A的A1端往A2端方向看),因第一传动轴A与第一左旋螺旋齿轮C之间设置一轴对齿轮逆时针可转动的单向棘轮B,第一传动轴A呈顺时针方向转动由于单向棘轮B的缘故,则无法带动第一螺旋齿轮C转动,故当人力踩动方向为反踩时,为空踩状态无法带动链盘G1转动,故该电动自行车并未具备反踩功能,显然有待改善。
【发明内容】
本发明的目的是在提供一种可反踩与正踩,并能达到正向与反向传动或是反踩煞车效果的电动自行车动力辅助传统系统。
为达成上述目的,本发明是包含:至少两对互相啮合的齿轮组,包含一第一、第二齿轮组,其中,第一、第二齿轮组分别包含一齿轮与一滑动齿轮,第一、第二齿轮组其中至少有一齿轮组为两螺旋齿轮所组成;其中第一、第二齿轮组的齿轮固设于一第一传动轴上,第一传动轴两端接脚踏曲柄可被踩踏动力带动,第二齿轮组的齿轮的轴向侧端设有一凹凸型链接器的公端;第一、第二齿轮组的滑动齿轮设于一第二传动轴上,且可于第二传动轴上分别被相对的第一、第二齿轮组的齿轮啮合转动并作轴向平移运动,且轴向端侧设有一弹性体;一轴向受力垫片,套设于上述第二齿轮组的齿轮的侧面,且位于第一、第二齿轮组的滑动齿轮的反踩位移端侧;一环型磁铁,套设于该第二齿轮组的滑动齿轮侧,并随其受力同动位移;一霍尔传感器,设于环型磁铁的正踩位移端侧,以感测环型磁铁的位移变化;一棘齿盘,套设于上述第二齿轮组的齿轮端侧,侧边固接有一链盘,内侧具有一凹凸型连接器的母端,该母端是与凹凸型连接器的公端相互搭配,令棘齿盘可被上述第二齿轮组的齿轮正向与反向带动旋转;一驱动马达,于马达的输出轴前端设有减速机构,减速机构由复数个减速齿轮所组成,且最后一减速齿轮套设于棘齿盘外侧;俾反踩与正踩时,带动此传动系统中的齿轮产生侧向力的原理,侦测滑动齿轮轴向的位移量,进而输出一电压讯号控制驱动马达的动力输出,达到正向与反向传动或是反踩煞车效果。
下面将本发明的技术方案详述如下:
一种电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,包含:
至少两对互相啮合的齿轮组,包含第一齿轮组与第二齿轮组;第一、第二齿轮组各包含一齿轮与一滑动齿轮,且至少有一齿轮组为两螺旋齿轮所组成;第一、第二齿轮组的齿轮固设于一第一传动轴上,第一传动轴两端接脚踏曲柄,第二齿轮组的齿轮的轴向侧端设有一凹凸型链接器的公端;第一、第二齿轮组的滑动齿轮设于一第二传动轴上,该第二传动轴上分别被相对的第一、第二齿轮组的齿轮啮合转动并作轴向平移运动,且轴向端侧设有一弹性体;
一轴向受力垫片,套设于第二齿轮组的齿轮的侧面,且位于第一、第二齿轮组的滑动齿轮的反踩位移端侧;
一环型磁铁,套设于第二齿轮组的滑动齿轮侧,并随其受力同动位移;
一霍尔传感器,设于环型磁铁的正踩位移端侧,以感测环型磁铁的位移变化;
一棘齿盘,套设于第一齿轮组的齿轮端侧,侧边固接有一链盘,内侧具有一凹凸型连接器的母端,以与凹凸型连接器的公端相互搭配,令棘齿盘被第一齿轮组的齿轮正向与反向带动旋转;及
一驱动马达,在马达的输出轴前端设有减速机构,减速机构由复数个减速齿轮所组成,且最后一减速齿轮套设于棘齿盘外侧。
其中,该轴向受力垫片与第二齿轮组的滑动齿轮之间具有一间隙。
其中,该凹凸型链接器的公端与棘齿盘的凹凸型连接器母端之间具有一滑差θ。
其中,该棘齿盘外侧与减速机构的最后一减速齿轮之间为固接连动方式。
其中,该棘齿盘外侧与减速机构的最后一减速齿轮之间,设置一单向棘齿。
其中,该减速机构设置一离合器结构,包含有一齿轮轴,其上套设有复数个减速齿轮,齿轮轴端侧设置有一驱动件、一弹性组件及一卡掣块。
本发明优点及功效在于:
1.正踩时,螺旋齿轮C逆时针转动,带动螺旋滑动齿轮D、E往左端A1方向轴向位移,霍尔传感器N感测一高于初始值的电压,可传达给马达O输出辅助动力至链盘G1,进而带动链条J转动;反踩时,螺旋齿C顺时针转动,带动螺旋滑动齿轮D、E往右端A2方向轴向位移,令感测值迅速回到初始值甚或低于初始值,令马达O停止输出动力,且反踩带动链条J顺时针转动,可使后轮K1脚煞花鼓起动煞车的功能,达到反踩煞车的功能;
2.当棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间为固接时,且后轮K1可与后炼盘同时同向转动,当倒踩时电压感测值能反向减少而低于初始值,令马达O与减速齿轮Q1、R1、S1反向转动,进而带动棘齿盘B与链盘G1与后轮顺时针转动,反向前进;
3.轴向受力垫片T与螺旋滑动齿轮E之间具有一间隙,可利用此间隙控制螺旋滑动齿轮D、E往右端A2的位移量,当螺旋滑动齿轮D、E往右端A2位移直至接触轴向受力垫片T后,可将作用力传回第一传动轴A上,使反踩时,螺旋滑动齿轮E传至第一传动轴A作用力与螺旋滑动齿轮E给螺旋齿轮F的作用力互相抵消,以保护第二传动轴L两端的培林U,并消除第二传动轴L上的轴向推力;
4.螺旋齿轮F与棘齿盘B相匹配的凹凸型链接器Q的公端与母端之间留有一固定角度的滑差θ,当驱动方向由正向转换为反向时,利用凹凸型链接器Q的公端与母端之间所产生的摩擦力,使凹凸型链接器Q旋转至死点前,使螺旋滑动齿轮E及螺旋滑动齿轮D产生一反向推力,令感测能迅速回到初始值甚或反向减少而低于初始值,令马达O与减速齿轮Q1、R1、S1停止转动,然后螺旋齿轮F继续顺时针转动至无滑差角度后,开始由凹凸型链接器Q带动棘齿盘B与链盘G1顺时针转动,可避免当欲转换为反向踩动时,马达O还继续驱动减速齿轮Q1、R1、S1转动,造成骑乘者的顿挫感。
【附图说明】
图1所示是本发明实施例组装于电动自行车上的侧视图
图2所示是本发明实施例部份分解立体图
图3所示是本发明实施例部份组合后视图(一)
图4所示是本发明实施例部份组合后视图(二)
图5所示是本发明实施例组合剖视图(一)
图6所示是本发明实施例部份组合剖视图(一)
图7所示是本发明实施例螺旋齿轮与棘齿盘相匹配的凹凸型链接器组合示意图
图8所示是本发明实施例棘齿盘外侧与减速机构的最后一减速齿轮组合示意图
图9所示是本发明实施例组合剖视图(二)
图10所示是本发明实施例离合器分解示意图
图11所示是本发明实施例部份组合剖视图(二)
图中标号说明如下:
传动系统1            电动自行车2            第一传动轴A
左端A1              右端A2                脚踏曲柄H1、H2
螺旋齿轮C           第二传动轴L           螺旋滑动齿轮D
螺旋滑动齿轮E       螺旋齿轮F             轴向受力垫片T
棘齿盘B             单向棘齿B1             凹凸型连接器Q
链盘G1              链条J                 后轮K1
培林U               弹性体L1              磁铁M1
霍尔传感器N         齿轮箱外壳V           中板W
马达O               齿轮P                 减速齿轮Q1、R1、S1
滑差θ               离合器20               齿轮轴21
驱动件22             弹性组件23             卡掣块24
【具体实施方式】
请参阅图1-3所示,传动系统1包含:
一第一传动轴A,具有一左端A1及一右端A2,分别与脚踏曲柄H1、H2相连接,脚踏曲柄H1、H2分别设于电动自行车2的左、右侧,当脚踏曲柄H1、H2被外力踩踏带动时,可带动第一传动轴A;
一左旋螺旋齿轮C,设于第一传动轴A的左端A1端侧,与第一传动轴A同动;
当外力正向踩踏时,第一传动轴A被脚踏曲柄H1、H2带动呈逆时针方向转动时(由第一传动轴A的左端A1端往右端A2端方向看),该螺旋齿轮C亦随着逆时针方向转动(如图5所示);
一第二传动轴L,设于第一传动轴A的邻侧,并设置一可轴向位移的滑动齿轮组,此滑动齿轮组包含一右旋螺旋滑动齿轮D与一左旋螺旋滑动齿轮E,螺旋滑动齿轮D与第一传动轴A的螺旋齿轮C啮合,螺旋齿轮C被带动呈逆时针方向转动时,可带动螺旋滑动齿轮D呈顺时针方向转动(如图2所示);
一左旋螺旋滑动齿轮E,与螺旋滑动齿轮D固接,故两者为同向转动且同时轴向位移(如图2所示);
一右旋螺旋齿轮F,设于第一传动轴A上,并与螺旋滑动齿轮E啮合,故螺旋齿轮C、F的转动方向相同(如图2所示);
一轴向受力垫片T,套设于螺旋齿轮F朝向第一传动轴A的右端A2上(如图4-5所示);
一棘齿盘B,套设于第一传动轴A的右端A2上(如图4-5所示);
一凹凸型连接器Q,是指螺旋齿轮F与棘齿盘B的套设相接处;其凹凸型链接器Q的公端设置于螺旋齿轮F轴向侧端;其凹凸型链接器Q的母端设置于棘齿盘B的内侧;
一驱动马达O,于马达O的输出轴前端设有齿轮P,可带动减速齿轮Q1、R1、S1所组成的减速机构,最后一减速齿轮S1套设于棘齿盘B外侧,棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间可为固接连动方式(如图8-9所示),棘齿盘B外侧与减速构的最后一减速齿轮S1之间也可设置单向棘齿B1,是指最后一减速齿轮S1可正向逆时针带动棘齿盘B旋转的单向棘齿B1,相当于外力正向逆时针踩踏时,不会带动减速机构运转(如图7所示);
当棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间为固接时,减速机构设置有一离合器20,其包含有一齿轮轴21,其上套设有减速齿轮Q1、R1,齿轮轴21端侧设置有一驱动件22、一弹性组件23及一卡掣块2
4。当按压驱动件22使离合器20解开时,齿轮轴21其上的减速齿轮Q1、R1可切换为无彼此相互转动关是;当按压驱动件22使离合器20锁固,齿轮轴21上的减速齿轮Q1、R1则恢复为同步转动关是(如图10-11所示)。
当第一传动轴A逆时针方向转动时,螺旋齿轮F亦逆时针转动,螺旋齿轮F可利用与棘齿盘B相匹配的凹凸型连接器Q带动棘齿盘B逆时针转动(如第图5-6所示);
一链盘G1,固接于棘齿盘B往右端A2上,且能带动一链条J,因此可令后轮K1逆时针转动(如图1所示)正向前进;
如图1和5所示,当外力反向踩踏时,脚踏曲柄H1、H2带动第一传动轴A顺时针转动时,螺旋齿轮C亦随着顺时针转动,并带动第二传动轴L的螺旋滑动齿轮D逆时针转动,再带动螺旋滑动齿轮E逆时针转动,再带动第一传动轴A的螺旋齿轮F顺时针转动,再由棘齿盘B带动链盘G1与链条J顺时针转动,进而带动后轮脚煞花鼓使后轮K1煞住停止;或是带动轮子顺时针转动反向前进;
如图4-5所示,在前述正踩传动过程中,由于齿轮C、D、E、F在转动时会产生侧向力的物理特征,所以当螺旋齿轮C带动螺旋滑动齿轮D转动时,会使螺旋滑动齿轮D产生往第一传动轴A的左端A1方向的侧向力,而由于螺旋滑动齿轮D、E与第二传动轴L之间并无锁固装置,因此,螺旋滑动齿轮D、E可在第二传动轴L上呈轴方向的平移运动,这时候即可利用螺旋滑动齿轮D、E的轴向位移量来侦测脚踏曲柄H1、H2踏力扭距的大小;
反之,当反转踩踏时,螺旋齿轮C带动螺旋滑动齿轮D转动,并令螺旋滑动齿轮D产生往第一传动轴A的右端A2方向的侧向力,此时,螺旋滑动齿轮D、E会往右端A2横向位移,而由于轴向受力垫片T是设于第一传动轴A的右端A2,且轴向受力垫片T与螺旋滑动齿轮E之间留有一间隙,故可利用此间隙来控制螺旋滑动齿轮D、E往右端A2方向移动的位移量;当螺旋滑动齿轮D、E往右端A2推动位移接触至轴向受力垫片T,可将此作用力传回至第一传动轴A,而螺旋滑动齿轮E对螺旋齿轮F亦有往左端A1方向的作用力,因此螺旋滑动齿轮E对螺旋齿轮F的作用力与螺旋滑动齿轮E对轴向受力垫片T的作用力互相抵消,可保护第二传动轴L两端的培林U,并消除第二传动轴L上的轴向推力;
由该等设置,正踩传动过程中,在前述第二传动轴L上套设有一弹性体L1,该弹性体L1因受螺旋滑动齿轮D、E转动时所产生的侧向力往左端A1位移压迫而变形,当正踩传动时,螺旋滑动齿轮D、E的位移量能够线性比于第一传动轴A输出扭力,并可提供螺旋滑动齿轮D、E回归原点的力量;
本发明用于侦测螺旋滑动齿轮D、E位移量的环型磁铁M1,设于螺旋滑动齿轮E的端侧,在相对磁铁M1的端侧位置处设有一霍尔传感器N,该霍尔传感器N是可固定装设在齿轮箱外壳V固接的中板W上;由此,即可利用霍尔传感器N感测磁铁M1距离的变化,而能精准量测出代表脚踏曲柄H1、H2力量大小的电压讯号,而此电压讯号即可控制马达O的动力输出;
因此马达O由轴心前端的齿轮P带动减速齿轮Q1、R1、S1所组成的减速机构,即可再带动链盘G1,达到正向辅助动力输出的目的;
当不踩踏脚踏曲柄H1、H2时,此电压讯号为初始电压值。开始正向踩踏脚踏曲柄H1、H2时,此电压讯号为正向增加,可令马达O依电压讯号输出动力,传给减速齿轮S1,当棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间为减速齿轮S1可正向逆时针带动棘齿盘B旋转的单向棘齿B1或是固接且离合器20为锁固状态时,可令棘齿盘B与链盘G1逆时针转动;
而当转换为反踩时,螺旋滑动齿轮D、E往右端A2方向的位移,使此电压感测值迅速回到初始值甚或反向减少而低于初始值,可令马达O立即停止对减速齿轮S1输出动力,且螺旋齿轮F与棘齿盘B相匹配的凹凸型链接器Q留有一固定角度的滑差θ(如图6所示),当凹凸型链接器Q由正踩转换为反踩时会转动至此滑差θ,且转动时会产生一摩擦力,使凹凸型链接器Q旋转至死点前,传递一力量至螺旋滑动齿轮E及螺旋滑动齿轮D,产生一往右端A2方向推力,使电压感测值能迅速回到初始值甚或反向减少而低于初始值,令马达O与减速齿轮Q1、R1、S1停止转动,然后螺旋齿轮F继续顺时针转动至无滑差角度后,开始由凹凸型链接器Q带动棘齿盘B与链盘G1顺时针转动,进而带动后轮脚煞花鼓起动煞车的功能,使后轮K1煞住停止;
另外,当棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间为固接且离合器20为锁固状态时,且后轮K1可与后炼盘同时同向转动时,当倒踩时电压感测值能反向减少而低于初始值,令马达O与减速齿轮Q1、R1、S1反向转动,进而带动棘齿盘B与链盘G1与后轮K1顺时针转动反向前进;
另外,当棘齿盘B外侧与减速机构的最后一减速齿轮S1之间为固接时,由于减速机构设置有一离合器20,可在无电力辅助时,将离合器20设定为解开状态,将断开减速机构的传动关是,正向与反向踩踏时,不会带动马达O转动,可减轻脚踩力量;
由上述说明可知,本发明至少具有两对互相啮合的齿轮组,包含第一、第二齿轮组,各齿轮组包含一齿轮及一滑动齿轮,且第一、第二齿轮组至少有一齿轮组为两螺旋齿轮所组成;例如:左旋螺旋齿轮C、左旋螺旋滑动齿轮D、左旋螺旋滑动齿轮E及右旋螺旋齿轮F;
本发明所揭露的螺旋滑动齿轮D、E分别为右旋与左旋,其目的只为增加位移偏向力的效果,故只要螺旋齿轮C、螺旋滑动齿轮D或螺旋滑动齿轮E、螺旋齿轮F这两组的其中一组的齿轮组为螺旋齿轮即可,至于另一组于实施使用上则不受限,另一组可改设为一般直齿轮或同为螺旋齿轮皆可,亦可达到利用螺旋齿轮转动产生侧向力的原理,以侦测电动自行车2脚踏力的目的。
综上所述,本发明确可达到预期的功能及目的,并且详细说明能本领域技术人员按此方式得以实施,然而以上所举的实施例仅用以说明本发明,凡所有等效结构的改变仍不脱离本发明的权利要求保护的范围。5

Claims (6)

1.一种电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,包含:
至少两对互相啮合的齿轮组,包含第一齿轮组与第二齿轮组;第一、第二齿轮组各包含一齿轮与一滑动齿轮,且至少有一齿轮组为两螺旋齿轮所组成;第一、第二齿轮组的齿轮固设于一第一传动轴上,第一传动轴两端接脚踏曲柄,第二齿轮组的齿轮的轴向侧端设有一凹凸型链接器的公端;第一、第二齿轮组的滑动齿轮设于一第二传动轴上,该第二传动轴上分别被相对的第一、第二齿轮组的齿轮啮合转动并作轴向平移运动,且轴向端侧设有一弹性体;
一轴向受力垫片,套设于第二齿轮组的齿轮的侧面,且位于第一、第二齿轮组的滑动齿轮的反踩位移端侧;
一环型磁铁,套设于第二齿轮组的滑动齿轮侧,并随其受力同动位移;
一霍尔传感器,设于环型磁铁的正踩位移端侧,以感测环型磁铁的位移变化;
一棘齿盘,套设于第一齿轮组的齿轮端侧,侧边固接有一链盘,内侧具有一凹凸型连接器的母端,以与凹凸型连接器的公端相互搭配,令棘齿盘被第一齿轮组的齿轮正向与反向带动旋转;及
一驱动马达,在马达的输出轴前端设有减速机构,减速机构由复数个减速齿轮所组成,且最后一减速齿轮套设于棘齿盘外侧。
2.根据权利要求1所述的电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,该轴向受力垫片与第二齿轮组的滑动齿轮之间具有一间隙。
3.根据权利要求1所述的电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,该凹凸型链接器的公端与棘齿盘的凹凸型连接器母端之间具有一滑差θ。
4.根据权利要求1所述的电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,该棘齿盘外侧与减速机构的最后一减速齿轮之间为固接连动方式。
5.根据权利要求1所述的电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,该棘齿盘外侧与减速机构的最后一减速齿轮之间,设置一单向棘齿。
6.根据权利要求1所述的电动自行车动力辅助传动系统,其特征在于,该减速机构设置一离合器结构,包含有一齿轮轴,其上套设有复数个减速齿轮,齿轮轴端侧设置有一驱动件、一弹性组件及一卡掣块。
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