CN2266563Y

CN2266563Y - 电动自行车感测辅助踏力的装置

Info

Publication number: CN2266563Y
Application number: CN96214245U
Authority: CN
Inventors: 曾鼎煌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-01
Filing date: 1996-07-01
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2006-07-01

Abstract

本实用新型涉及一种电动自行车感测辅助踏力的装置，其在传动结构中附设辅助部，辅助部利用感测螺杆固定一感测片，末端螺设于感测螺帽内，感测螺杆卡设于曲柄轴而可轴向移位，当踏力传动曲柄轴，感测螺杆轴向移位，利用感测片及感测器相互感应，将扭力位移讯号及转速讯号传导至相关电路，依据讯号分析踏力值及行车速度，机动变化马达输出力，使未达设定行车速度值前，踏力值与马达辅助动力值呈正比变化，以有效节约电池电力。

Description

电动自行车感测辅助踏力的装置

本实用新型涉及一种电动自行车感测辅助踏力的装置，尤指一种可以检测踏力值，而能控制马达供应动力值，使其符合行车速度需要的电动自行车感测辅助踏力的装置。

自行车是一种交通工具，由于兼备健身、轻便、不污染环境的特性，使得自行车工业始终不坠，尤以先进国家更是开辟自行车专用道予以提倡。自行车的产品式样发展愈益多种，为使自行车作为交通工具，除了轻便特点外，能有快速骑行、省力的功能，故有电动自行车的问世。电动自行车的原理，大多是于自行车的下管处加装蓄电池与马达，马达的心轴套设有齿轮以和曲柄轴接出的齿轮啮合传动，或是在行李架一侧固接马达，使其心轴接设的齿轮啮合轮胎周面对应的齿面，用以传动轮子而能悠闲地骑行。

尽管电动自行车产品式样多，但仍有其缺失所在：

1·电动自行车的电动马达输出功率一般无法随着脚踏力量而改变；当骑行者骑行脚踏速度慢时，电动马达输出功率与脚踏踏力输出状态相差不多，相对于踏力输出量少时，电池仍供给电动马达一定的电压、电力便是耗用电量，结果是使电池寿命快速缩短，更换电池机率高，成本费用高，相对亦使能源出现使用不当、利用不完全、不经济的情况。

2·承第1项的缺失，车速即使超过规定时，电池仍照样输出功率供应电动马达，无形中，骑行者便游走于危险失控的边缘，欠缺安全控制的辅助设计。

3·电力供应故障或耗尽时便无法骑行，因此纵然加装多种电子精密零件，功能多样，此时也是爱莫能助、无可奈何，亦即兼具人力骑乘的自由选择性低。

本实用新型的目的是提供一种电动自行车感测辅助踏力的装置，可感测并分析踏力的大小及行车速度，控制马达的输出力矩，使未达到已设定的行车速度值之前，踏力愈大则马达输出力值愈大，反之则愈小，使电池供应马达的电力得以完全利用，并且还可以使辅助踏力恰当、节省不必耗用的电力能源；若行车速度超过设定值，则输入马达的电压值渐少，以有效控制行车速度，保障行车安全性。

本实用新型提供一种电动自行车感测辅助踏力的装置，它在下管与后下叉位置之间设有驱动结构，下管与后下叉间固设一筒状护罩，护罩一端锁接马达，护罩另一开口端配合罩盖封设，马达贴靠于下管下方，供应马达电力的蓄电池固设于下管上面，其特征在于：

驱动结构是安置于护罩内部形成的容室内，驱动结构包含减速机构、驱动部、辅助部，其中；

减速机构是由马达的心轴设成螺旋齿轴，以连续啮合数种齿轮构成，

驱动部，其是经减速机构而被传动，驱动部包含伞齿轮、单向轴承、曲柄轴、脚踏曲柄、大齿盘心轴，其中；

一中空轴状的大齿盘心轴内部供曲柄轴组穿、外部一端是组设链齿盘，大齿盘心轴内部与曲柄轴之间的两端并各穿套一轴承，使伞齿轮内部安置单向转动的单向轴承，以套设于大齿盘心轴外周侧，形成大齿盘心轴与伞齿轮隔套有单向轴承，脚踏曲柄伸出护罩的两端套设脚踏曲柄；

辅助部包含感测器、感测螺杆、感测螺帽、感测片；曲柄轴中利用凹凸轴向配合以轴向卡设感测螺杆，感测螺杆在异于螺入感测螺帽另端是在周边嵌固一感测片，该感测片是一具导磁性的金属片并设成一环座体，并在周边剖开出数个等份，以形成每导片之间隔置有空隙状空区，于感测片环面内，将感测螺杆螺入感测螺帽内，感测螺杆内部另一段是安置一单向轴承以与大齿盘心轴相隔套，使大齿盘心轴套设有二个转动方向互异的单向轴承，感测器是固定在护罩一侧以相邻感测片，感测器中央为感应装置，用以接收信号，使之能传到相关电路，藉以当踩踏曲柄轴，便能使感测螺杆轴向移位，使感测器接收到感测片正旋动空区的信号，以分析出转速、扭力位移量等信号，进而配合相关电路而控制输入马达的电压值，达到马达电动辅助力在未达到设定行车速度时，乃随着踏力值而呈正比地供应。

本实用新型与已有技术相比优点和积极效果非常明显。由以上的技术方案可知，本实用新型不但可具人力驱动自行车的效果，更能通过辅助部分析脚踏力，而决定马达电动辅助力值，因此便能有效地节省电池电力，延长电池使用寿命，避免耗费不合实用的电能，使电能的利用与骑行速度需求达到密切、精确的配合，电能利用率更加完善。

以下结合附图进一步说明本实用新型的具体结构特征及目的。

附图简要说明：

图1是本实用新型组合于自行车后的侧视图。

图2是本实用新型组合部份的俯剖视图。

图3是本实用新型的感测片、感测螺杆感应端视平面图。

图4是本实用新型的减速机构另一剖视图。

图5是本实用新型的感测器、感测片的关系端视示意图。

图6是本实用新型的感测器的电路控制流程示意图。

图7是本实用新型的电动自行车的动力传递路线图。

本实用新型是一种电动自行车感测辅助踏力的装置，请参看图1至3，在下管81与后下叉80交接位置之间设有驱动结构，大体配置是在下管81与后下叉80间固设一筒状护罩12，护罩12一端锁接马达1O，以使马达10本体贴靠下管81下方，护罩12开口端配合有罩盖13，在组装完毕后封装，供应马达10电力的蓄电池101及相关的电脑、控制器等元件则配合一外罩102而固设于下管81上。

驱动结构请参看图2至4，护罩12内部相对形成一容室121以包含减速机构A、驱动部B、辅助部C等元件；其中减速机构A是由马达10的螺旋齿轴11啮合另一螺旋齿轮16后，再键合穿套一螺旋齿轮轴17，于护罩12内部，该螺旋齿轮轴17另外可再啮合其它螺旋齿轮15以达减速作用，螺旋齿轮15再套合一伞齿轮14，并使其齿面预备与驱动部B的伞齿轮20直交；上述各个螺旋齿轮轴均配合滚珠轴承而与容室121内相关设置的孔室肉厚相定位。

而驱动部B的动力是经减速机构A而传至伞齿轮20，驱动部B包含伞齿轮20、单向轴承21、曲柄轴40、脚踏曲柄43、大齿盘心轴30等；一中空轴状的大齿盘心轴30内部供曲柄轴40组穿、外部供链齿盘42组设，即大齿盘心轴30于容室121二端与护罩12、罩盖13肉厚中定位均各隔套一轴承32，大齿盘心轴30内部与曲柄轴40之间的两端并各穿套一轴承31，以使伞齿轮20内部安置单向转动的单向轴承21，再套设于大齿盘心轴30外周侧，使大齿盘心轴30与伞齿轮20隔套有单向轴承21，而脚踏曲柄43伸出护罩12的两端则套固有脚踏曲柄43。

最后，辅助部C包含感测器50、感测螺杆60、感测螺帽70、弹簧65；在曲柄轴40周边设有数根轴向状的栓轴41以能轴向栓合感测螺杆60，其是呈一圆座状，外周侧设为螺纹面，内面轴向凹设数道栓槽61以与曲柄轴40滑移配合，感测螺杆60在异于螺入感测螺帽70另端是在周边嵌固一感测片63，该感测片63是一具导磁性质的金属片设成一环座体，并在周边剖开出数个等分，以形成每导片631之间隔置有空隙状空区632，而感测螺杆60在外周边套抵一弹簧65，弹簧65一端压抵于感测片63环面内，以将感测螺杆60螺入感测螺帽70内部；该感测螺帽70是为中空圆座体，外周突设一道抵缘71以供弹簧65另端定位，感测螺帽70内部安插一隔片66以限定感测螺杆60移动的行程，内部另一段安置一单向轴承64以与大齿盘心轴30相隔套，故大齿盘心轴30套设有二个转动方向互异的单向轴承21、64；

而感测器50如图2、4，在护罩12一侧相邻感测片63锁设有感测器50，该感测器50是一座体，在周边突伸有锁座51，锁座51贯穿设有贯孔511，感测器50中央为感应装置53，其是内设铁心、铜制线圈、发射或接收信号的电子元件以同时具有接收回转及位移信号并有将信号传送的功能，因此便将感测器50的感应装置53伸入护罩12预设孔洞内，锁座51贴抵护罩12外部，配合螺栓经贯孔511锁固于护罩12定位，形成感测器50的感应装置53正向相邻感测片63；因此整体便如图2至4的配置。

因此就以下使用说明便能了解本实用新型的特点。

1·因配合单向轴承21、64，故能视骑行者需要而能以人力踩踏；即踩动脚踏曲柄43，以经曲柄轴40传导至栓槽61，使感测螺杆60转动，配合螺纹面而沿着感测螺帽70螺移，配合栓槽61而使感测螺杆60轴向直线移动，进而配合单向轴64呈单向转动而驱动大齿盘心轴30转动，单向轴承21此时为空转方向，故使链齿盘42带着链条回转，踩动自行车而骑行。

2·欲使用电动辅助出力时，请配合图2至7，当启动电源开关后，便踩动脚踏曲柄43，其踩踏动力经曲柄轴40传导至栓槽61，带着感测螺杆60转动，配合螺纹面而使感测螺杆60轴向沿着感测螺帽70螺移，并配合弹簧65吸收轴向推力，连带旋转感测片63，感测器50便因其感应装置53利用涡电流感应作用，在遇有空区632便相对应发出类比信号的数目以判断转速，并依感测器50与感测片63的导片631接触面积大小以为信号的强弱，以将扭力转化成位移量〔因感测片与感测螺杆固定故能随弹簧伸缩而位移〕；

感测器50接收到位移量、转速二项信息，便传到微电脑控制器，微电脑控制器便根据感测器50感知信号计算分析，并通过驱动器、电驿、晶体管而送出不同的脉冲波宽〔PWM〕调变方式，改变输入马达10不同的电压值，进而改变马达10的转速，故马达10的齿轮11经过螺旋齿轮15、螺旋齿轮轴17啮合传动伞齿轮14、螺旋齿轮15、等减速机构A后，将适当功率的动力传导至伞齿轮20，伞齿轮20与大齿盘心轴30配合的单向轴承21此时不为空转方向〔其与单向轴承64转向相反，故单向轴承64为空转〕，故带动大齿盘心轴30，微电脑控制器并计算行车速度，配合脚踏力通过感测螺杆60的位移以感应感测器50，便造成三种补助功率与车的功率的相对关系：

(1)·脚踏力值大-马达辅助电动力量值大；比如速度在15公里/小时以下，马达10的补助功率与人骑行自行车的功率相等。

(2)·脚踏力值小-马达辅助电动力量值小；比如速度超过15公里/小时以上，马达10输出的补助功率依次减少。

(3)·行车速度超过感测器50所设的速度值，则马达辅助电动力量值渐小，以安全地限制行车速度；比如速度超过24公里/小时以上时，马达10将不再补助。

3·感测器50可同时感知转速及扭力信号，它不同于现有的单独转速感测器及扭力感测器，得以有效减少机构装置空间，而能在安装简单的条件下，发挥电动补助效果。

同时，更配合行车速度的有效安全控制，使行车速度可自动保持在安全范围之内，不必担心意外失控，效果实际而颇具灵活的安全调度性。

Claims

1·一种电动自行车感测辅助踏力的装置，它在下管与后下叉位置之间设有驱动结构，下管与后下叉间固设一筒状护罩，护罩一端锁接马达，护罩另一开口端配合罩盖封设，马达贴靠于下管下方，供应马达电力的蓄电池固设于下管上面，其特征在于：

一中空轴状的大齿盘心轴内部供曲柄轴组穿、外部一端是组设链齿盘，大齿盘心轴内部与曲柄轴之间的两端并各穿套一轴承，使伞齿轮内部安置单向转动的单向轴承，以套设于大齿盘心轴外周侧，形成大齿盘心轴与伞齿轮隔套有单向轴承，脚踏曲柄伸出护罩的两端套设脚踏曲柄，

辅助部包含感测器、感测螺杆、感测螺帽、感测片；曲柄轴中利用凹凸轴向配合以轴向卡设感测螺杆，感测螺杆在异于螺人感测螺帽另端是在周边嵌固一感测片，该感测片是一具导磁性的金属片并设成一环座体，并在周边剖开出数个等份，形成每导片之间隔置有空隙状空区，于感测片环面内，将感测螺杆螺入感测螺帽内，感测螺杆内部另一段是安置一单向轴承以与大齿盘心轴相隔套，使大齿盘心轴套设有二个转动方向互异的单向轴承，感测器是固定在护罩一侧以相邻感测片，感测器中央为接收信号的感应装置。

2·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中减速机构是马达经螺旋齿轴经二段减速齿轮传动后，由最后一只伞齿轮而与驱动部的伞齿轮直交。

3·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中驱动部的结构中，大齿盘心轴于容室二端与护罩、罩盖壁厚中定位均各隔套一轴承。

4·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中辅助部更包含数只弹簧，其是套设于感测螺帽外周侧，弹簧二端各为感测片端面、感测螺帽所定位。

5·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中曲柄轴在表面凸起栓轴，感测螺杆内面有数道栓槽以与曲柄轴栓合以呈轴向滑动配合。

6·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中感测螺帽为中空圆座体。

7·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中感测螺杆为中空圆座体。

8·根据权利要求6所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中感测螺帽内垂直设一隔片使感测螺杆与单向轴承相隔。

9·根据权利要求1所述的电动自行车感测辅助踏力的装置，其特征在于：其中感测器是一座体，感测器在周边突伸有锁座，锁座贯穿设有贯孔，感测器中央为感应装置，感测器的感应装置伸入护罩预设孔洞内，锁座贴抵护罩外边，并配合螺栓穿经贯孔而锁设于护罩。