CN114435527A - 动力替代构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种动力替代构造，其包含有一输入轴、一套设于输入轴的感测轴套件、一辅助动力组及一可被输入轴及辅助动力组分别驱动的输出组所组成，其中该输出组具有枢设于输入轴的一第一传动轴套与一第二传动轴套，而辅助动力组具有一枢设于第二传动轴套的动力件，且该第二传动轴套与该第一传动轴套及该动力件间分别设有至少一单向轴承，又该第二传动轴套上设有一输出件，如此，利用该第一、二传动轴套与该输入轴间形成的微动静摩擦力，让该感测轴套件可直接、且准确的测量到该输入轴的扭力值大小，同时通过该第二传动轴套与第一传动轴套及动力件间分别设有单向轴承的设计，让第二传动轴套上的输出件可依实际需求选择驱动力的来源。

Description

动力替代构造
技术领域
本发明涉及一种提供动力选择的技术领域，具体而言系指一种结构简单的动力替代构造，以能直接、且准确测量扭力值大小，并供用于选择性提供助力或外力，让初始动力与辅助动力互不干涉，使其可依实际需求即时、且不失真的提供辅助动力。
背景技术
以人力驱动的动力输出件在某些环境下需要使用部份辅助动力(如电动马达耦合出力)或外力(如切换成电动出力)来协助动力输出，例如助力型自行车或电动型自行车。而辅助动力或外力的输出主要系通过检知初始动力的扭力变形来决定，因此通常会于其输入轴上设置力矩感测机构来测量其扭力变形，当扭力值达到设定值时发出应变信号给一控制器，该控制器并依据应变信号操控一驱动件产生辅助动力或外力来驱动，例如现有的自行车力矩感测机构，主要在曲柄轴表面贴设一应变规，当曲柄轴受到左、右两侧曲柄踩踏时会产生扭力变形，让该应变规检知出该曲柄轴的应变量，并通过控制器来操控辅助马达的输出辅助动力或直接驱动(可对曲柄轴或车轮)，以协助骑乘者在爬坡时达到省力的效。但前述结构中，当踩踏左侧的曲柄时可将力量直接传递至曲柄轴，但是踩踏右侧的曲柄(设有链条齿盘)时，大部份的力量是传递至齿盘上，故右侧导入曲柄轴的扭力会有极大的误差，而降低测量的准确性，连带影响到马达输出的辅助动力大小，例如当侦测的扭力值太小时，未能启动提供相对应的辅助动力，反之当侦测到曲柄轴的扭力值过大时，造成辅助动力的突涌输出，可能发生因辅助动力过大而造成暴冲的问题，令车辆无法平顺运转，且同时存在回馈迟滞的现象，也使得辅助动力无法及时产生等问题。
为了解决前述问题，曾有业者开发如中国台湾专利公告第M417320号的「电动自行车的力矩感测机构」，其结构系将一具传动的套筒固设于一曲柄轴上，并将一齿盘固定于该套筒的一端，且将一应变规贴附于该套筒的表面，供测量该套筒受到扭力作用时的应变量，又该曲柄轴上设有一与应变规电性连接的应变传感器，使得曲柄轴系直接经套筒来带动齿盘，以减少曲柄轴端部输入的初始动力被齿盘分散。但由于与曲柄轴连动的套筒一端设有齿盘，虽然由曲柄轴两端进来的作用力可经套筒至齿盘，让套筒上的应变规可间接测量，然因套筒与曲柄轴形成固定连动状态，因此其右侧曲柄作用力仍然会有部份分力会直接传导经齿盘分散，其应变规仍然无法精准的测量到该有形变的扭力值，故其辅助动力的输出产生了误差；
换言之，不论是现有的力矩感测机构或该专利前案，其在测量曲柄轴扭力形变时仍然存在误差，造成其辅助动力提供不彰的问题，再者当其有需要直接使用外力来驱动时，也因初始动力和辅助动力可能相互干涉，造成零件损坏，而无法依使用者实际需求进行切换，故如何克服前述问题，系业界及使用者所期待者，也系本发明所欲探讨者。
有鉴于此，本发明人乃针对辅助动力提供的问题深入探讨，并凭借多年从事相关产业的研发经验，积极寻求解决之道，经不断努力的研究与试作，终于成功的开发出一种动力替代构造，以克服现有者无法直接切换为外力驱动所衍生的困扰与不便。
发明内容
因此，本发明的主要目的系在提供一种动力替代构造，以能依需求选择提供初始动力、助力动力或外部动力来驱动，以满足不同的驱动需求。
另外，本发明的次一主要目的系在提供一种动力替代构造，以能利用简单结构，减少输入轴作用力传递的损耗，并让输入轴的扭力值能被及时、且准确测量，而大幅减少输入轴扭力值的测量误差，使辅助动力输出更为顺畅平稳，而不致产生失真或突然暴冲的现象，故能使辅助动力的驱动更为可靠。
基于此，本发明主要通过下列的技术手段，来实现前述的目的及其功效：
一种动力替代构造，供驱动一被动体，其特征在于，包含有：
一输入轴，可受至少一初始动力驱动；
一感测轴套件，其套固于该输入轴上，该感测轴套件能够直接检知输入轴的扭力值大小，且传出一相对应的应变信号；
一输出组，其具有一第一传动轴套、一第二传动轴套及一输出件，该第一传动轴套枢套于该输入轴上，而该第二传动轴套跨设枢套于该输入轴与该第一传动轴套的外缘，且该第二传动轴套与该第一传动轴套间设有至少一单向轴承，使该第一传动轴套能够沿输入轴初始动力输入方向单向带动该第二传动轴套，该输出件设于该第二传动轴套上供驱动该被动体；以及
一辅助动力组，其是在该第二传动轴套上枢套有一动力件，且该动力件与该第二传动轴套间设有至少一单向轴承，使该动力件能够沿着输出件驱动该被动体的方向单向带动该第二传动轴套，供依据前述应变信号来产生一辅助驱动该第二传动轴套的辅助动力。
所述的动力替代构造，其中：该输出组的第一传动轴套一端具有一接合部，而该感测轴套件相对端部形成有一相对连接的接合部，使得该输入轴能够通过该感测轴套件带动该第一传动轴套。
所述的动力替代构造，其中：该感测轴套件的接合部是一外缘啮齿，而该第一传动轴套的接合部是一能相对啮合的内缘啮齿。
所述的动力替代构造，其中：该输出组的第二传动轴套与该输入轴间设有至少一轴承。
所述的动力替代构造，其中：该输出组的第一传动轴套与该输入轴间设有至少一轴承。
所述的动力替代构造，其中：该输出组的第二传动轴套于该单向轴承的两侧分别设有一径向定位件。
所述的动力替代构造，其中：该输出组在径向定位件的开口侧设有一轴向定位件。
所述的动力替代构造，其中：该辅助动力组的动力件在该单向轴承一侧设有一径向定位件。
所述的动力替代构造，其中：该辅助动力组在径向定位件的开口侧设有一轴向定位件。
所述的动力替代构造，其中：该被动体是一自行车，而该输入轴是该自行车的曲柄轴，且该曲柄轴能够利用踩踏两端曲柄来产生初始动力驱动。
如此，本发明的动力替代构造利用该输入轴上的感测轴套件来间接带动该输出组的第一、二传动轴套，且该第一、二传动轴套与该输入轴间形成微动静摩擦力的现象，让该感测轴套件可直接、且准确的测量到该输入轴的扭力值大小，如此可避免发生小力无法有效侦得，又或累积成大力造成辅助动力暴冲的现象，故可使辅助动力顺畅且平稳的输出，同时通过该第二传动轴套与第一传动轴套及动力件间分别设有单向轴承的设计，让第二传动轴套上的输出件可依实际需求选择驱动力的来源，提升其作动的灵活性，大幅提高其实用性，进一步可实现其经济效益。
为使能进一步了解本发明的构成、特征及其他目的，以下乃举本发明的较佳实施例，并配合图式详细说明如后，同时让熟悉该项技术领域者能够具体实施。
附图说明
图1是本发明动力替代构造的立体外观示意图。
图2是本发明动力替代构造的立体分解示意图，供说明其各元件的态样及其相对关系。
图3是本发明动力替代构造组成后的侧视剖面示意图。
图4是本发明动力替代构造利用初始动力驱动的侧视剖面示意图。
图5是本发明动力替代构造利用外部电力驱动的侧视剖面示意图。
附图标记说明：10-输入轴；20-感测轴套件；25-接合部；30-输出组；31-第一传动轴套；310-阶级轴孔；32-接合部；33-轴承；35-第二传动轴套；350-阶级轴孔；36-轴承；37-单向轴承；371-径向定位件；372-轴向定位件；38-输出件；40-辅助动力组；41-动力件；42-单向轴承；43-径向定位件；44-轴向定位件。
具体实施方式
本发明系一种动力替代构造，随附图例示的本发明的具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本发明，也非将其构件限制于任何位置或空间方向。图式与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本发明的申请专利范围内，根据本发明的设计与需求而进行变化。
本发明的动力替代构造的构成，如图1、图2所示，其由一输入轴10、一感测轴套件20、一输出组30及一辅助动力组40所组成，其中该输入轴10与辅助动力组40可以分别对该输出组30进行驱动输出，供分别或共同驱动一被动体如自行车；
而该动力替代构造的详细构成，如图2、图3所示，其中该输入轴10的两端中至少一端可以通过输入一初始动力来作动其以轴心旋转，该输入轴10可以是自行车的曲柄轴，并通过踩踏设于两端的曲柄来作动该曲柄轴，以通过曲柄轴上的齿盘来带动链条供驱动自行车，且该感测轴套件20套设于该输入轴10中段处，使得该感测轴套件20可与该输入轴10连动旋转，且该感测轴套件20可供测量该输入轴10的扭力值大小，并产生一相对扭力值大小的应变信号，而该感测轴套件20并电气连接一控制器(图中未示)，使得该控制器可依该应变信号或一启动信号(如切换成外力驱动模式)来操作一驱动件(如马达)作动前述辅助动力组40输出一辅助动力，又该感测轴套件20一端形成有一接合部25，供与该输出组30固设、且产生连动，其中该接合部25可以是外缘啮齿或内缘啮齿，而本发明的感测轴套件20接合部25系以外缘啮齿为主要实施例；
而前述的输出组30由一第一传动轴套31、一第二传动轴套35及一输出件38所组成，其中该第一传动轴套31枢套于该输入轴10上，且该第一传动轴套31中心具有一阶级轴孔310，该阶级轴孔310的一端具有一可与前述感测轴套件20接合部25相对固接的接合部32，其中该第一传动轴套31的接合部32可以是内缘啮齿或外缘啮齿，而本发明第一传动轴套31接合部32系以可与感测轴套件20接合部25的外缘啮齿相对啮合的内缘啮齿为主要实施例，且该第一传动轴套31阶级轴孔310的另一端与该输入轴10间设有至少一轴承33，使得该第一传动轴套31与该输入轴10两者间存在有微动静磨擦力，令该输入轴10的输入作用力不会直接传递至该第一传动轴套31，而该第二传动轴套35系跨设枢套于该输入轴10与该第一传动轴套31的外缘，该第二传动轴套35中心具有一阶级轴孔350，且该第二传动轴套35阶级轴孔350的一端与该输入轴10间设有至少一轴承36，使得该第二传动轴套35与该输入轴10两者间存在有微动静磨擦力，令该输入轴10的输入作用力不会直接传递至该第二传动轴套35上，又该第二传动轴套35的阶级轴孔350另一端与该第一传动轴套31间设有至少一单向轴承37，使该第一传动轴套31可沿输入轴10初始动力输入方向单向带动该第二传动轴套35，反之则呈空转状，又该单向轴承37两侧中至少一侧设有一径向定位件371，且其中一径向定位件371一侧具有一轴向定位件372，使得该第二传动轴套35可稳固的于该第一传动轴套31上运转，再者该输出件38系固设于该第二传动轴套35的一端，使该输出件38可被该第二传动轴套35所带动，该输出件38可以是自行车的齿盘，供通过链条驱动自行车的前轮或后轮；
又前述的辅助动力组40可依前述应变信号由控制器驱动件(图中未示)作动输出一相对应大小的辅助动力，以驱动该输出组30的第二传动轴套35输出件38，而该辅助动力组40是在输出组30的第二传动轴套35上枢套有一动力件41，且该动力件41内缘与该第二传动轴套35间设有至少一单向轴承42，使该动力件41可沿着输出件38驱动该被动体的方向单向带动该第二传动轴套35，反之则呈空转状，又该单向轴承42一侧设有一径向定位件43，且该径向定位件43一侧具有一轴向定位件44，使得该动力件41可稳固的于该第二传动轴套35上运转；
如此，可以通过作动该输入轴10旋转的初始动力来驱动该输出组30的输出件38，并依该感测轴套件20测量输入轴10初始动力的应变信号或切换开关动作，而利用控制器的驱动件带动该辅助动力组40动力件41对该输出组30输出件38提供一相对应大小的驱动动力，而组构成一动力替代构造者。
至于本发明动力替代构造的组成于实际作动时，则系如图1、图4所示，当该输入轴10获得两端中至少一端的初始动力时，例如输入轴10为自行车曲柄轴时，可以通过踩踏两端曲柄来输入初始动力，则该输入轴10会通过该感测轴套件20带动该输出组30的第一传动轴套31，且经由单向轴承37作动该第二传动轴套35，使得该第二传动轴套35上的输出件38可由初始动力来驱动，且该第二传动轴套35并利用其外缘的单向轴承42与该动力件41形成空转，避免带动控制器的驱动件造成损坏。同时该感测轴套件20能测量该输入轴10的扭力值大小，且对控制器发出一相对应的应变信号，供该控制器判断是否超出预设值，如该输入轴10的扭力值未达启动辅助动力组40的设定值时，则该辅助动力组40的动力件41呈静止状，使得该输出组30的第二传动轴套35与辅助动力组40的动力件41间可因单向轴承42的设置而形成空转，而不致作动与该辅助动力组40动力件41啮合的控制器驱动件如马达，以避免该驱动件损坏。
而当该输入轴10受初始动力驱动的扭力值变大(例如骑乘自行车遇到爬坡时)达到该控制器的预设值、又或想利用驱动件直接作动时，则如图1、图5所示，其中该控制器可以启动其与辅助动力组40动力件41啮合的驱动件，并由该辅助动力组40输出一个相对应的辅助动力，使得该动力件41可以通过该单向轴承42带动输出组30的第二传动轴套35驱动其输出件38转动，且由于该输出组30的第二传动轴套35与第一传动轴套31间设有单向轴承37，使得两者间形成空转，而不致造成由输入轴10传递来的初始动力与该辅助动力组40动力件41传递来的辅助动力或驱动动力相互干扰。
通过前述的设计与说明，本发明的动力替代构造利用该输入轴10上的感测轴套件20来间接带动该输出组30的第一、二传动轴套31、35，且该第一、二传动轴套31、35与该输入轴10间设有轴承33、36，而形成微动静摩擦力的现象，使得该输入轴10输入的初始动力在未经该感测轴套件20测量时，其作用力不会被分散至该输出组30的第一、二传动轴套31、35上，而不致影响到输入轴10的扭力形变量，让该感测轴套件20可直接、且准确的测量到该输入轴10的扭力值大小，同时不会有迟滞现象，测量值也不会有所失真，因此测量误差小、且灵敏细腻，如此可避免发生小力无法有效侦得，又或累积成大力造成辅助动力暴冲的现象，故可使辅助动力顺畅且平稳的输出，同时通过该第二传动轴套35与第一传动轴套31及动力件41间分别设有单向轴承37、42的设计，让第二传动轴套35上的输出件38可依实际需求选择驱动力的来源，提升其作动的灵活性。
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 (10)

1.一种动力替代构造，供驱动一被动体，其特征在于，包含有：
一输入轴，可受至少一初始动力驱动；
一感测轴套件，其套固于该输入轴上，该感测轴套件能够直接检知输入轴的扭力值大小，且传出一相对应的应变信号；
一输出组，其具有一第一传动轴套、一第二传动轴套及一输出件，该第一传动轴套枢套于该输入轴上，而该第二传动轴套跨设枢套于该输入轴与该第一传动轴套的外缘，且该第二传动轴套与该第一传动轴套间设有至少一单向轴承，使该第一传动轴套能够沿输入轴初始动力输入方向单向带动该第二传动轴套，该输出件设于该第二传动轴套上供驱动该被动体；以及
一辅助动力组，其是在该第二传动轴套上枢套有一动力件，且该动力件与该第二传动轴套间设有至少一单向轴承，使该动力件能够沿着输出件驱动该被动体的方向单向带动该第二传动轴套，供依据前述应变信号来产生一辅助驱动该第二传动轴套的辅助动力。
2.如权利要求1所述的动力替代构造，其特征在于：该输出组的第一传动轴套一端具有一接合部，而该感测轴套件相对端部形成有一相对连接的接合部，使得该输入轴能够通过该感测轴套件带动该第一传动轴套。
3.如权利要求2所述的动力替代构造，其特征在于：该感测轴套件的接合部是一外缘啮齿，而该第一传动轴套的接合部是一能相对啮合的内缘啮齿。
4.如权利要求1所述的动力替代构造，其特征在于：该输出组的第二传动轴套与该输入轴间设有至少一轴承。
5.如权利要求1或2或4所述的动力替代构造，其特征在于：该输出组的第一传动轴套与该输入轴间设有至少一轴承。
6.如权利要求1所述的动力替代构造，其特征在于：该输出组的第二传动轴套于该单向轴承的两侧分别设有一径向定位件。
7.如权利要求6所述的动力替代构造，其特征在于：该输出组在径向定位件的开口侧设有一轴向定位件。
8.如权利要求1所述的动力替代构造，其特征在于：该辅助动力组的动力件在该单向轴承一侧设有一径向定位件。
9.如权利要求8所述的动力替代构造，其特征在于：该辅助动力组在径向定位件的开口侧设有一轴向定位件。
10.如权利要求1所述的动力替代构造，其特征在于：该被动体是一自行车，而该输入轴是该自行车的曲柄轴，且该曲柄轴能够利用踩踏两端曲柄来产生初始动力驱动。
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