CN116443159A - 动力输出无线扭力检出机构及应用其的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动力输出无线扭力检出机构及应用其的自行车，动力输出无线扭力检出机构于一固定体上分设有一输入组及一可被输入组带动的输出组，而本发明的特色在于该输入组与该输出组间设有一无线感测装置，供利用该无线感测装置检出旋转扭力值及转速值、且以无线方式传输，以此，能形成模块化设计，具有较佳的通用性，且可提高扭力检出的准确度，同时提升信号传输的稳定性及确效性，让后续辅助动力输入更为实时及准确，且具有易于组装及维护之效，可进一步降低整体成本。

Description

动力输出无线扭力检出机构及应用其的自行车

技术领域

本发明涉及一种动力输出的扭力检知技术，具体而言是指一种模块化、且通用性高的检出扭力值并以无线方式传输检出信号的动力输出无线扭力检出机构，以通过无线化结构检出扭力，让后续辅助动力输入更为实时及准确，且具有易于组装及维护之效。

背景技术

在动力输入至动能输出的过程中，会因物件的重量、爬升的坡度或负载等产生反作用力，此时需要加大原本驱动单元的动力输入或提供另一辅助动力，才能使旋转动能保持顺畅及稳定，例如助力型的自行车。而现有助力型的自行车用来检知辅助动力是否需要输入的传统力矩感测机构，其主要是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，让该应变规检知该曲柄轴的应变量，并运用无线传输信号通过一接收器来控制辅助马达的输出动力，以协助骑乘者在爬坡时达到省力之效；

但前述结构中，由于无线传输装置因需要使用到电力，一般是以电池作为无线传输装置电力供应，但其易因电池电量逐渐消耗，使无线传输装置的信号减弱而受到干扰或呈现不稳定的现象，连带影响辅助动力的输出，例如当无线传输失真致使接收的扭力值变小时，将导致未能有效实时提供相对应的辅助动力，反之当无线传输失真致使接收的扭力值过大时，将造成辅助动力的大力输出，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，使得辅助动力无法实时准确产生等问题。

再者，因现有的无线传输装置组设于动力输出轴内，不论是在组装、更换电池或维修时，均需拆解整个动力输出轴，无形间形成一种困扰、且浪费时间，再者重新将零件逐一组装时，也可能因组装问题造成失准的状况，进而影响后续扭力的检出，故存在组装及维护不易的问题，无形间提高了整体成本，而如何克服前述问题，为业界及使用者所期待，亦为本发明所欲探讨的。

有鉴于上述缺失弊端及需求，本发明根据从事相关技术以及产品设计制造的多年经验，针对以上不良处加以研究创作，经不断努力的研究与试作，终于成功的开发出一种动力输出无线扭力检出机构，以克服现有无线传输因无法持续供电所衍生的困扰与不便。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种动力输出无线扭力检出机构，以能达到无线供电之效，且可准确检出扭力值，并使其扭力值的检出信号能稳定、且有效的进行无线传输，以避免无线传输扭力值时因信号减弱而产生噪声干扰或失真。

再者，本发明的另一目的在于提供一种动力输出无线扭力检出机构，其能通过模块化结构，而能易于组装或维修，且无需如现有技术更换电池，不仅可确保信号传输的准确性，且具有易于组装及维护之效，无形间可以降低组装及维修的成本。

又，本发明的再一目的在于提供一种应用动力输出无线扭力检出机构的自行车，其能使检出旋转轴的扭力变化值，可以通过其无线方式可靠、且准确输出，让后续辅助动力输入更为实时及确实，可免于助力型的自行车发生滞动或暴冲的现象。

基于此，本发明主要是通过下列的技术手段，来实现前述的目的及其功效，其包含有：

一输入轴，其可枢设于一固定体上，该输入轴可受至少一初始动力驱动旋转；

一无线感测装置，其设于该输入轴上，该无线感测装置具有一固设于前述固定体的固定件及一设于前述输入轴的连动件，其中该固定件上具有一初级线圈，且该固定件上设有一光栅感知件，而该连动件上具有对应该初级线圈的次级线圈，使得该连动件的次级线圈能无线生成电能，又该连动件于对应该固定件光栅感知件的同心轴线上具有系列等距的感应部，而该连动件并电气连接一控制电路板，供检出输入轴的扭力值大小，且依扭力值生成一相对应、且可无线传输的应变信号。

以此，本发明的动力输出无线扭力检出机构利用该无线感测装置能使该连动件的控制电路板能检出输入轴的扭力值大小，且通过无线方式传输该应变信号，以驱动该辅助动力组依该扭力值大小对该输出组提供辅助动力，而达到无线供电之效，且可准确检出扭力值，并使其扭力值的检出信号能稳定、且有效的进行无线传输，以避免无线传输扭力值时因信号减弱而产生噪声干扰或失真，同时能通过模块化结构，而能易于组装或维修，且无需如现有技术更换电池，不仅可确保信号传输的准确性，且具有易于组装及维护之效，无形间可以降低组装及维修的成本，当其应用于如助力型的自行车时能使检出旋转轴的扭力变化时，可以通过其无线方式可靠、且准确输出，让后续辅助动力输入更为实时及确实，可免于助力型的自行车发生滞动或暴冲的现象，大幅提高其实用性，进一步可实现其经济效益。

且本发明并利用下列的技术手段，进一步实现前述的目的及功效；诸如：

所述的输入轴异于该无线感测装置一侧设有一输出组，该输出组具有一套枢于该输入轴的传动轴套，且该传动轴套与该输入轴间设有至少一第一单向轴承，而该输出组外套设有一辅助动力组，而该辅助动力组于该传动轴套上套枢有一动力件，且该动力件内缘与该传动轴套间设有至少一第二单向轴承，该至少一第二单向轴承的作动方向与前述第一单向轴承相反，使得该辅助动力组可依前述该无线感测装置检出该输入轴的扭力值大小来提供该输出组相对应大小的辅助动力，以辅助驱动该输出组的传动轴套。

所述的输入轴上设有一连动的感测轴套，而该输出组与该无线感测装置分设于该感测轴套上。

所述的输入轴一端具有一啮齿段，而该感测轴套对应该输入轴啮齿段一端形成有一相对应的啮齿段，使该感测轴套可固设咬死于该输入轴、且同步转动，再者该感测轴套另一端与输入轴间设有一轴承，以确保该感测轴套能相对反应出该输入轴与该输出组间的一扭力值。

所述的输出组的传动轴套一端另形成有一输出段，该输出段可以是啮齿段，用于组装被动件。

为能够进一步了解本发明的构成、特征及其他目的，以下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为本发明动力输出无线扭力检出机构的立体外观示意图。

图2为本发明动力输出无线扭力检出机构的立体分解示意图，供说明其中输出组各元件的态样及其相对关系。

图3为本发明动力输出无线扭力检出机构另一视角的立体分解示意图，供说明其中无线感测装置各元件的态样及其相对关系。

图4为本发明动力输出无线扭力检出机构组成后的侧视剖面示意图，供说明其使用初始动力的状态。

图5为本发明动力输出无线扭力检出机构的另一侧视剖面示意图，供说明其使用辅助动力的状态。

附图标记说明：10-输入轴；11-啮齿段；15-感测轴套；150-轴孔；16-啮齿段；17-轴承；18-第一外侧轴承；30-输出组；31-传动轴套；311-输出段；32-第一单向轴承；34-轴承；35-第二外侧轴承；40-辅助动力组；41-动力件；42-第二单向轴承；50-无线感测装置；51-固定件；52-初级线圈；53-光栅感知件；55-连动件；56-次级线圈；57-感应部；58-控制电路板。

具体实施方式

本发明为一种动力输出无线扭力检出机构，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，亦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。

本发明的动力输出无线扭力检出机构的构成，如图1所示，其由一输入轴10、一输出组30、一辅助动力组40及一无线感测装置50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，供分别或耦合驱动一被动体〔图中未示〕，如助力型的自行车，而本发明的特色是在设于该输入轴10上的该无线感测装置50可以精准检出旋转扭力值及转速值、且以无线方式实时准确传输；

而该动力输出无线扭力检出机构的详细构成，则如图2、图3及图4所示，所述的输入轴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，例如该输入轴10可以是助力型的自行车的曲柄轴，并通过踩踏设于两端的曲柄来作动该曲柄轴，以通过驱动曲柄轴上的齿盘来产生输出，以带动链条来驱动该助力型的自行车，而该输入轴10一端形成有一啮齿段11，且该输入轴10外套设有一感测轴套15，该感测轴套15具有一轴孔150，且该感测轴套15的轴孔150对应输入轴10啮齿段11一端形成有一相对应的啮齿段16，使该感测轴套15可固设咬死于该输入轴10、且同步转动，再者该感测轴套15的轴孔150另一端与输入轴10间设有一轴承17，以确保该感测轴套15能相对反应出该输入轴10与该输出组30间的一扭力值，再者该输入轴10异于该感测轴套15轴承17一侧设有一第一外侧轴承18，供组设于外部的固定体〔图中未示〕内，以确保该输入轴10能自由转动；

而前述的输出组30是由一同时对应输入轴10与感测轴套15的阶级状传动轴套31所构成，其中该传动轴套31套枢于该输入轴10的感测轴套15上，且该传动轴套31与该感测轴套15间设有至少一第一单向轴承32，其中该至少一第一单向轴承32可以呈顺向驱动、且逆向空转的动作，再者该传动轴套31与该输入轴10间可以设有一轴承34，以确保该传动轴套31转动的平稳与顺畅，另该传动轴套31上设有一第二外侧轴承35，供组设于外部的固定体〔图中未示〕内，以确保该传动轴套31能自由转动，且该传动轴套31外部一端另形成有一输出段311，该输出段311可以是啮齿段，用于组装被动件〔图中未示〕，如自行车的齿盘，供通过链条驱动自行车；

又前述的辅助动力组40可依前述输入轴10的扭力值、转速值由控制器驱动件〔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的传动轴套31，而该辅助动力组40于输出组30的传动轴套31上套枢有一动力件41，且该动力件41内缘与该传动轴套31间设有至少一第二单向轴承42，该至少一第二单向轴承42的作动方向与前述第一单向轴承32相反，如该至少一第二单向轴承42可以呈顺向空转、且逆向驱动的动作；

至于，所述的无线感测装置50设于该输入轴10的感测轴套15上，该无线感测装置50具有一固定件51及一连动件55，其中该固定件51可用于锁固在前述固定体〔图中未示〕上，供连接电气回路，且该固定件51上具有一初级线圈52〔一次侧〕，再者该固定件51上设有一光栅感知件53，另该连动件55固设于该感测轴套15上、且与该感测轴套15同步转动，又该连动件55上具有对应该固定件51初级线圈52的次级线圈56〔二次侧〕，使得该连动件55上的次级线圈56可相对该固定件51上的初级线圈52转动、且切割磁力线，令该连动件55的次级线圈56能无线生成电能，又该连动件55于对应固定件51光栅感知件53的同心轴线上具有系列等距的感应部57，使该连动件55通过感测轴套15与该输入轴10同步旋转时，可以利用连动件55的感应部57相对固定件51的光栅感知件53测量出该输入轴10的转速，并产生一相对转速值大小的应变信号，而该连动件55并电气连接一控制电路板58，使得该控制电路板58可依该应变信号无线传输一控制信号〔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的动力件41相对该输出组30的传动轴套31输出一辅助动力；

以此，可以通过该无线感测装置50的固定件51与连动件55间的相对初级线圈52与次级线圈56产生无线供电，使该连动件55上的控制电路板58能将扭力值、转速值转换成应变信号、且无线传输控制信号，使得该辅助动力组40可依该输入轴10的扭力值、转速值大小对该输出组30提供一相对应大小的辅助动力，而组构成一动力输出无线扭力检出机构。

至于本发明动力输出无线扭力检出机构的组成于实际作动时，则如图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15经由该至少一第一单向轴承32带动该输出组30的传动轴套31，使得该传动轴套31可由初始动力来驱动，且该传动轴套31并利用其外缘的第二单向轴承42与该动力件41形成空转，避免反向带动控制器的驱动件造成损坏。同时该无线感测装置50能利用固定件51及同感测轴套15连动的连动件55间的初级线圈52与次级线圈56相对感应现象，而无线生成供该无线感测装置50的控制电路板58所需电力，且能测量该输入轴10的感测轴套15扭力值及转速值大小，且对控制器〔图中未示〕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的应变信号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的传动轴套31与辅助动力组40的动力件41间可因第二单向轴承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〔图中未示〕如马达，以避免该驱动件损坏。

而如图4、图5所示，当该输入轴10受初始动力驱动的扭力值变大、转速值变慢〔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，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可以通过该第二单向轴承42带动输出组30的传动轴套31转动，且由于该输出组30的传动轴套31与感测轴套15间设有第一单向轴承32，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传递来的辅助动力相互干扰。

通过前述的设计与说明，本发明的动力输出无线扭力检出机构能利用该无线感测装置50的设计，而能无线提供电力，使该连动件55的控制电路板58能检出输入轴10的感测轴套15的扭力值及转速值大小，且通过无线方式传输该应变信号，以驱动该辅助动力组40依该输入轴10的扭力值、转速值大小对该输出组30提供辅助动力，而达到无线供电之效，且可准确检出扭力值及转速值，并使其检出信号能稳定、且有效的进行无线传输，以避免无线传输时因信号减弱而产生噪声干扰或失真；

同时能通过模块化结构，而能易于组装或维修，且无需如现有技术更换电池，不仅可确保信号传输的准确性，且具有易于组装及维护之效，无形间可以降低组装及维修的成本，当其应用于如助力型的自行车时能使检出旋转轴的扭力及转速变化时，可以通过其无线方式可靠、且准确输出，让后续辅助动力输入更为实时及确实，可免于助力型的自行车发生滞动或暴冲的现象。

以此，可以理解到本发明为一创意极佳的发明，除了有效解决昔式者所面临的问题，更大幅增进功效，且在相同的技术领域中未见相同或近似的产品发明或公开使用，同时具有功效的增进。

Claims (6)

1.一种动力输出无线扭力检出机构，其特征在于，包含有：

一输入轴，其枢设于一固定体上，该输入轴能够受至少一初始动力驱动旋转；

一无线感测装置，其设于该输入轴上，该无线感测装置具有一固设于前述固定体的固定件及一设于前述输入轴的连动件，其中该固定件上具有一初级线圈，且该固定件上设有一光栅感知件，而该连动件上具有对应该初级线圈的次级线圈，以使得该连动件的次级线圈能够无线生成电能，又该连动件于对应该固定件光栅感知件的同心轴线上具有系列等距的感应部，而该连动件并电气连接一控制电路板，以供检出输入轴的扭力值大小，且依扭力值生成一相对应、且能够无线传输的应变信号。

2.如权利要求1所述的动力输出无线扭力检出机构，其特征在于，该输入轴异于该无线感测装置一侧设有一输出组，该输出组具有一套枢于该输入轴的传动轴套，且该传动轴套与该输入轴间设有至少一第一单向轴承，而该输出组外套设有一辅助动力组，而该辅助动力组于该传动轴套上套枢有一动力件，且该动力件内缘与该传动轴套间设有至少一第二单向轴承，该至少一第二单向轴承的作动方向与前述第一单向轴承相反，以使得该辅助动力组依前述该无线感测装置检出该输入轴的扭力值大小来提供该输出组相对应大小的辅助动力，以辅助驱动该输出组的传动轴套。

3.如权利要求2所述的动力输出无线扭力检出机构，其特征在于，该输入轴上设有一连动的感测轴套，而该输出组与该无线感测装置分设于该感测轴套上。

4.如权利要求3所述的动力输出无线扭力检出机构，其特征在于，该输入轴一端具有一啮齿段，而该感测轴套对应该输入轴啮齿段一端形成有一相对应的啮齿段，使该感测轴套能够固设咬死于该输入轴、且同步转动，再者该感测轴套另一端与输入轴间设有一轴承，以确保该感测轴套能够相对反应出该输入轴与该输出组间的一扭力值。

5.如权利要求2所述的动力输出无线扭力检出机构，其特征在于，该输出组的传动轴套一端另形成有一输出段，该输出段为啮齿段，用于组装被动件。

6.一种自行车，其特征在于，其车体的曲柄轴结构为如权利要求1至5中任一项所述的动力输出无线扭力检出机构。