CN104773254A - 电动自行车的驱动总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动自行车的驱动总成，其是在一自行车的五通管内部穿设一曲柄轴，该曲柄轴套设一外轴组，该外轴组与一管式马达组作动力联结；该曲柄轴其第一侧以一左定位组套设限位于该五通管的左侧孔，该曲柄轴其第二侧以一右定位组套设限位于该五通管的右侧孔，该右定位组固设一齿盘组；一控制单元通过一扭力侦测单元侦测自行车链条拉该曲柄轴的位移量，并据此取得扭力值，以对应控制该管式马达组其输出功率，特能达到助动方式辅助脚力的踩踏。

Description

电动自行车的驱动总成

技术领域

本发明涉及一种电动自行车的驱动总成，此尤指一种可助动辅助脚力踩踏的电动自行车的驱动总成，其以自行车链条拉曲柄轴的位移量，据此取得扭力值，以对应控制该管式马达组其输出功率，特能达到助动方式辅助脚力的踩踏。

背景技术

自行车的骑乘不仅是一种交通工具，更是一种休闲的运动器具，其作动方式主要是通过骑乘者的脚力踩踏，以驱动一齿盘组连动一链条，如此带动后轮转动，以作为自行车前进的动力；然而一般自行车所骑乘的路况，并非一成不变，有时是平坦的地形，有时是斜坡地形，尤其是在长距离骑乘下，对于一些体力较差的人，例如年纪稍长者或妇幼者，在骑乘过程中其脚力难免有所不继。因此，为了解决此问题，乃有电动自行车的推出。

已知的电动自行车，其作动方式主要是通过一电动马达的马力运转，来驱动齿盘组带动链条，以连动后轮旋转前进，而相关技术手段的应用，可参考US6,230,586、US8,418,584、EP11164464.7、TW201238831A1等专利前案。

如上所述，电动自行车除了提供人力的踩踏之外，更让骑乘者可选择以电力的方式，作为自行车前进的动力来源，但是问题所在，一般电动自行车的设计理念，并非以脚力踩踏的能力为考虑，而只是让骑乘者在脚踏驱动与电力驱动两者之间，选择其中一种作为行进驱动的操作模式；因此US6,230,586、US8,418,584、EP11164464.7、TW201238831A1等专利前案，也是跳不出这种设计思维的模式；然而对于真正爱好自行车的骑乘者而言，如只是提供电动驱动方式来骑乘自行车，这样与骑摩托车根本没有太大的差异，完全享受不到自行车踩踏的快感，以及体力征服的成就感。

为此业界乃有人利用侦测自行车曲柄轴其转动的扭力，来作为电动马达输出功率的依据，以作为辅助脚力踩踏的动力，相关的技术应用，可参考中国台湾TW451316、TW453843等专利前案，而这些专利前案的共通点，都是在侦测曲柄轴其转动的扭力，这种方式并不能真正测知骑乘者的脚力踩踏能力；简单的说，曲柄轴的转动固然与脚踏能力有关，然而现有的扭力侦测并无法侦测出骑乘者其踩踏是否吃力，纵使曲柄轴转动的扭力及转速在相同的情况，可是每一位骑乘者其踩踏的体力负荷，并非人人感受相同，这就是目前所采用的扭力侦测，作为判断脚踏能力的盲点所在。

此外，现有的扭力侦测装置及速度侦测装置其所装设的位置，大多为外挂方式，很容易因碰撞或外力因素而受损，加上外挂也有一些缺点，例如侦测的过程中，容易受到其他外在因素掺进其他参数，而影响到侦测值的精准性。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本案发明人历经无数次研究改良后，终于完成本案的电动自行车的驱动总成的发明，即本发明的目的在提供一种可助动辅助脚力踩踏的电动自行车的驱动总成，特能真正根据骑乘者其踩踏能力，随机提供电力助动的协助，如此达到以助动方式辅助脚力的踩踏。

为达上述本案的发明目的，本发明的电动自行车的驱动总成，其包含有一五通管、一曲柄轴、一外轴组、一管式马达组、一左定位组、一右定位组、一齿盘组、一控制单元及一扭力侦测单元，其中：

该五通管，提供该曲柄轴容设安装，其内部设有一轴孔容室，该轴孔容室的左侧设有一左侧孔，该轴孔容室的右侧设有一右侧孔，该轴孔容室的上侧设有一上通孔，该五通管设有一底孔座；

该曲柄轴，轴向穿设于该五通管的轴孔容室，该曲柄轴其第一侧穿出于该五通管的左侧孔，该曲柄轴其第二侧穿出于该五通管的右侧孔；

该外轴组，套设于该曲柄轴，该外轴组包含一外轴管、一双向轴承、一大伞齿及一滚针轴承，该外轴管设有一轴孔以供该曲柄轴穿设，该轴孔一端装设有该双向轴承，该大伞齿固设于该外轴管外周缘的一侧；

该管式马达组，包含一马达、一马达固定座及一车架结合座，该马达容设于一管体内，该马达联结一转轴以作为其动力的输出，该转轴上固设有一小伞齿，该小伞齿与该大伞齿啮合连动，该马达固定座固设于该五通管，该车架结合座供该管体套设并固定于该五通管；

该左定位组，受该曲柄轴所穿设，并将该曲柄轴的第一侧套设限位于该五通管的左侧孔；

该右定位组，受该曲柄轴所穿设，并将该曲柄轴的第二侧套设限位于该五通管的右侧孔，该右定位组至少包含有一第一单向器、一滚珠轴承、一第二油封、一外环套、一第二单向器、一单向器外套环、一齿盘座及一齿盘座固定环，该齿盘座固定环固设于该曲柄轴的第二侧，该第一单向器用来限制该外轴管作单向驱动，该第二单向器套设于该单向器外套环内，该单向器外套环固定于该齿盘座的一内侧槽；

该齿盘组，由至少一个以上的齿盘所组成，该齿盘组固设于该齿盘座，并受该第二单向器的限制作单向驱动；

该控制单元，是一具有运算比对能力的电路单元，该控制单元并控制该马达的作动及其输出功率；

该扭力侦测单元，其装设在该五通管的底孔座，该扭力侦测单元与该控制单元电性连接，其用来侦测自行车链条拉该曲柄轴的位移量，以供该控制单元根据该位移量读取得扭力值，以控制该马达的作动与输出功率。

其中：该底孔座以一盖板盖合。

其中：该外轴管的轴孔一端设有一轴承安装部，该轴孔另一端设有一衬套安装部。

其中：该左定位组至少包含一第一油封及一轴承。

其中：该扭力侦测单元包含有一顶销及一应变规。

其中：还包含一转速感应器，该转速感应器装设在该五通管的底孔座，并与该控制单元电性连接，其用来侦测自行车该曲柄轴的转动及速度，该转速感应器包含有一遮光板及一光感元件。

其中：该五通管的右侧孔是一偏心圆孔，该偏心圆孔的最长半径与最短半径的偏心间隙设定为1.5m/m-2.5m/m之间。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：可根据骑乘者其踩踏能力，随机提供电力助动的协助，如此有效解决习式电动自行车的缺失。

附图说明

图1是本发明的立体分解图；

图2是本发明的立体示意图；

图3是本发明的组合剖面示意图；

图4是本发明的局部立体示意图；

图5是本发明的平面组合示意图；

图6是本发明其图5的I－I剖面示意图；

图7是本发明的扭力侦测单元作动示意图；

图8是本发明其图5的II－II剖面示意图。

附图标记说明：1五通管；10轴孔容室；11左侧孔；12右侧孔；120偏心圆孔；13上通孔；14底孔座；141第一通孔；142第二通孔；15盖板；16锁合螺孔；2曲柄轴；21第一侧；22第二侧；3外轴组；31外轴管；311轴孔；312轴承安装部；313衬套安装部；32双向轴承；33大伞齿；34滚针轴承；4管式马达组；41马达；411转轴；412小伞齿；42马达固定座；421连结孔；422锁合栓；43车架结合座；431车架中管套孔；432锁合孔；433螺栓；5左定位组；51第一油封；52轴承；6右定位组；61第一单向器；621滚珠轴承；622第二油封；63外环套；64第二单向器；65单向器外套环；66齿盘座；661内侧槽；67齿盘座固定环；7齿盘组；71、72、73齿盘；8控制单元；A扭力侦测单元；A1顶销；A2应变规；B转速感应器；B1遮光板；B11套合孔；B2光感元件；B3内套；C管体；L偏心间隙。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4所示，本发明的电动自行车的驱动总成，其包含有一五通管1、一曲柄轴2、一外轴组3、一管式马达组4、一左定位组5、一右定位组6、一齿盘组7、一控制单元8及一扭力侦测单元A。

该五通管1是提供该曲柄轴2容设安装，其内部设有一轴孔容室10，该轴孔容室10的左侧设有一左侧孔11，该轴孔容室10的右侧设有一右侧孔12，该轴孔容室10的上侧设有一上通孔13，该五通管1的底部凹设有一底孔座14，该底孔座14并以一盖板15盖合，该底孔座14设有一第一通孔141及一第二通孔142。

该曲柄轴2是轴向穿设于该五通管1的轴孔容室10，该曲柄轴2其第一侧21穿出于该五通管1的左侧孔11，该曲柄轴2其第二侧22穿出于该五通管1的右侧孔12。

该外轴组3是套设于该曲柄轴2外周缘，该外轴组3包含一外轴管31、一双向轴承32、一大伞齿33及一滚针轴承34，该外轴管31设有一轴孔311以供该曲柄轴2穿设，该轴孔311一端设有一轴承安装部312，以供该双向轴承32装设，该轴孔311另一端设有一衬套安装部313，以供该滚针轴承34套设，该大伞齿33固设于该外轴管31外周缘的一侧。

该管式马达组4是包含一马达41、一马达固定座42及一车架结合座43，该马达41容设于一管体C内，该马达41联结一转轴411以作为其动力的输出，该转轴411上设有一小伞齿412，该小伞齿412与该大伞齿33啮合连动，该马达固定座42设有复数连结孔421以供对应的复数锁合栓422插入，以将该马达41固设于该五通管1，该车架结合座43设有一车架中管套孔431以供该管体C套设，该车架结合座43周缘设有复数的锁合孔432，以供对应的复数螺栓433锁入该五通管1顶部的锁合螺孔16，以将该车架结合座43固设于该五通管1。

该左定位组5是受该曲柄轴2所穿设，并将该曲柄轴2的第一侧21套设限位于该五通管1的左侧孔11，该左定位组5至少包含一第一油封51及一轴承52。

该右定位组6是受该曲柄轴2所穿设，并将该曲柄轴2的第二侧22套设限位于该五通管1的右侧孔12，该右定位组6至少包含有一第一单向器61、一滚珠轴承621、一第二油封622、一外环套63、一第二单向器64、一单向器外套环65、一齿盘座66及一齿盘座固定环67，该齿盘座固定环67固设于该曲柄轴2的第二侧22，该第一单向器61用来限制该外轴管31作单向驱动，该第二单向器64套设于该单向器外套环65内，该单向器外套环65固定于该齿盘座66的一内侧槽661。

该齿盘组7是由至少一个以上的齿盘71、72、73所组成，该齿盘组7固设于该齿盘座66，并受该第二单向器64的限制作单向驱动。

该控制单元8是一具有运算比对能力的电路单元，该控制单元8并控制该马达41的作动及其输出功率。

该扭力侦测单元A，其装设在该五通管1的底部凹设有一底孔座14，该扭力侦测单元A与该控制单元8电性连接，其用来侦测自行车链条拉该曲柄轴2的位移量，提供该控制单元8根据该位移量读取得扭力值，以控制该马达41的作动与输出功率，该扭力侦测单元A包含有一顶销A1及一具有金属弹片的应变规A2，该顶销A1穿入于该第一通孔141，其前端顶抵于该滚珠轴承621外周缘，其底端固设于该应变规A2(请参阅图5、图6所示)。

请参阅图8所示，本发明的电动自行车的驱动总成，更包含一转速感应器B，该转速感应器B装设在该五通管1的底孔座14，并与该控制单元8电性连接，其用来侦测自行车该曲柄轴2的转动及速度，该转速感应器B包含有一遮光板B1及一光感元件B2，该遮光板B1中央设有一套合孔B11，以供一内套B3套设并固设于该曲柄轴2，该光感元件B2凸伸于该底孔座14的第二通孔142内。

本发明的扭力侦测单元A及转速感应器B装设在该五通管1内，因此可以受到该五通管1的保护，这点与一般电动自行车的电机感测器为外挂式，两者显然不同。

本发明的五通管1，其右侧孔12是一偏心圆孔120，该偏心圆孔120的最长半径与最短半径的偏心间隙L设定为1.5m/m-2.5m/m之间(依自行车规格而定)，该最长的半径位置，最好设在该偏心圆孔120的圆心往水平方向的圆周位置处(如图6、图7所示)，如此设计可以控制踩踏时，能够正确由该应变规A2侦测到该曲柄轴2受链条拉力拉引时所产生的位移量变化，即齿盘71、72、73受到链条拉力牵动该曲柄轴2而产生位移，并使该顶梢A1对应连动该应变规A2产生变形，该控制单元8根据该应变规A2的变形量读取扭力值，该扭力值的大小可以反映出骑乘者当时的体力状况；因此，本发明的机构设计，完全与现有专利前案以侦测该曲柄轴2转动时所推算出的扭力值则不同。

本发明的电动自行车的驱动总成，提供骑乘者踩踏自行车时，可以通过该扭力侦测单元A侦测自行车链条拉引该曲柄轴2的位移量，以提供该控制单元8根据此位移量读取扭力值，而该扭力值的取得，该扭力侦测单元A由该顶销A1顶抵于该滚珠轴承621外周缘，当自行车链条受力拉该曲柄轴2时，由于该五通管1的右侧孔12为一偏心圆孔120，该偏心圆孔120与该滚珠轴珠621间具有一设定的的偏心间隙L，使该曲柄轴2受力后，会同步带动该滚珠轴承621移位压迫该顶销A1，并对应压迫该应变规A2变形而产生一变形量，(请参阅图5、图6、图7所示)，并将该变形量的信号传递至该控制单元8，再由该控制单元8依据这个变形量的变化，读出骑乘者采踏的扭力值，并根据该扭力值的大小，控制该马达41的作动及其输出功率，如此随机适时反映骑乘者当时的体力状况，提供骑乘者所需要的电力助动协助。

在电力驱动时，该马达41接受该控制单元8的控制信号而转转(转动或驱动)，该马达41转轴411上的小伞齿412啮合该大伞齿33，以驱动该外轴组3的外轴管31连动该齿盘组7转动，使踩踏者可以得到电力驱动的助动，如此有效减轻踩踏时的体力负荷。

本发明其进步效益所在是能以助动的电力辅助脚力踩踏的不足，因此在该曲柄轴2未转动时，该马达41并不作任何的动力输出，为达到此一作动的确保，本发明可以通过该转速感应器B侦测自行车其曲柄轴2的转动及速度，该控制单元8未收到该曲柄轴2的转动信号时，不会驱动该马达41运转，以确保电力驱动的安全性。

综上所述，本发明的电动自行车的驱动总成，可根据骑乘者其踩踏能力，随机提供电力助动的协助，如此有效解决习式电动自行车的缺失。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动自行车的驱动总成，其特征在于：其包含有一五通管、一曲柄轴、一外轴组、一管式马达组、一左定位组、一右定位组、一齿盘组、一控制单元及一扭力侦测单元，其中：

该五通管，提供该曲柄轴容设安装，其内部设有一轴孔容室，该轴孔容室的左侧设有一左侧孔，该轴孔容室的右侧设有一右侧孔，该轴孔容室的上侧设有一上通孔，该五通管设有一底孔座；

该曲柄轴，轴向穿设于该五通管的轴孔容室，该曲柄轴的第一侧穿出于该五通管的左侧孔，该曲柄轴的第二侧穿出于该五通管的右侧孔；

该外轴组，套设于该曲柄轴，该外轴组包含一外轴管、一双向轴承、一大伞齿及一滚针轴承，该外轴管设有一轴孔以供该曲柄轴穿设，该轴孔一端装设有该双向轴承，该大伞齿固设于该外轴管外周缘的一侧；

该管式马达组，包含一马达、一马达固定座及一车架结合座，该马达容设于一管体内，该马达联结一转轴以输出动力，该转轴上固设有一小伞齿，该小伞齿与该大伞齿啮合连动，该马达固定座固设于该五通管，该车架结合座供该管体套设并固定于该五通管；

该左定位组，受该曲柄轴所穿设，并将该曲柄轴的第一侧套设限位于该五通管的左侧孔；

该右定位组，受该曲柄轴所穿设，并将该曲柄轴的第二侧套设限位于该五通管的右侧孔，该右定位组至少包含有一第一单向器、一滚珠轴承、一第二油封、一外环套、一第二单向器、一单向器外套环、一齿盘座及一齿盘座固定环，该齿盘座固定环固设于该曲柄轴的第二侧，该第一单向器用来限制该外轴管作单向驱动，该第二单向器套设于该单向器外套环内，该单向器外套环固定于该齿盘座的一内侧槽；

该齿盘组，由至少一个以上的齿盘所组成，该齿盘组固设于该齿盘座，并受该第二单向器的限制作单向驱动；

该控制单元，是一具有运算比对能力的电路单元，该控制单元并控制该马达的作动及其输出功率；

该扭力侦测单元，其装设在该五通管的底孔座，该扭力侦测单元与该控制单元电性连接，其用来侦测自行车链条拉该曲柄轴的位移量，以供该控制单元根据该位移量运算取得扭力值，以控制该马达的作动与输出功率。

2.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：该底孔座以一盖板盖合。

3.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：该外轴管的轴孔一端设有一轴承安装部，该轴孔另一端设有一衬套安装部。

4.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：该左定位组至少包含一第一油封及一轴承。

5.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：该扭力侦测单元包含有一顶销及一应变规。

6.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：还包含一转速感应器，该转速感应器装设在该五通管的底孔座，并与该控制单元电性连接，其用来侦测自行车该曲柄轴的转动及速度，该转速感应器包含有一遮光板及一光感元件。

7.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动总成，其特征在于：该五通管的右侧孔是一偏心圆孔，该偏心圆孔的最长半径与最短半径的偏心间隙设定为1.5m/m-2.5m/m之间。