CN2541317Y - 电动脚踏车两用致动装置 - Google Patents

Abstract

一种电动脚踏车两用致动装置包括一人力驱动单元、一电力驱动单元及一三单向轴承，该三单向轴承包括一心轴、一套在心轴外的内套筒、一套在内套筒外的外套筒，而心轴与内套筒间、内套筒与外套筒间，分别设置第一、第二单向止逆装置，使心轴与外套筒均可分别单向传递人力驱动单元与电力驱动单元的扭力而经内套筒输出，且心轴或外套筒反向转动时不会相互影响。

Description

电动脚踏车两用致动装置

技术领域

本实用新型涉及一种致动装置，特别涉及一种电动脚踏车两用致动装置。

背景技术

由于健康休闲的观念日盛，所以脚踏车的轻便、可提供运动休闲且无污染的特性使其渐为普及，而可提供电力驱动的脚踏车更可使脚踏车在面对不同地形或稍有距离的活动时更为轻松便利而具有使用上的弹性。

然而，以目前电动脚踏车的构造来说，人力脚踏驱动的部分虽与一般脚踏车相同，均是利用一设在脚踏车车架的五通管上的曲柄供使用者脚踏而带动链盘转动，而链盘带动一链条，以传动位于后轮轮轴上的后齿盘，并设一单向轴承在后齿盘与后轮轮轴的中间，在曲柄反转时，将后齿盘对后轮的传动关系脱开，才不致反向带动后轮而损坏后轮的轴承。另一方面，电力驱动的部分则是利用一马达驱动链盘，同样以链条带动齿盘驱动后轮前进。

在正常使用状态下，曲柄与后轮之间因设有单向装置可避免后齿盘强制后轮逆转而毁损，且为避免马达运转时迫使曲柄旋转，曲柄与链盘之间也设置有一单向轴承，使马达带动链盘时曲柄不需随着旋转。然而，曲柄与马达则因为链盘的居间运作而产生无谓的连接关系，所以当曲柄正带动后轮前进时，使用者踩踏时不但需要致动后轮转动，另外也需要推动无动力输出的马达旋转，造成使用者骑乘的体力浪费，大幅降低踩踏的意愿。

为解决上述曲柄与马达在传动上相互影响的缺点，其中一种方式是将人力传动机构与电力传动机构分开，使得其各自分别地与后轮连动(有些设计是使电力驱动机构直接传动前轮)，但是此种作法将增加脚踏车构造的复杂性，不但制作上较困难，相对地成本将大幅增加。而另外一种方式则是在曲柄与马达之间又再增加一第三反向松脱装置，使得曲柄与马达彼此以相反方向转动时可脱离连接关系。但是以目前所见，其共通的弊端在构造上过于复杂而庞大，除了车架的五通管必须特别设计外，更造成安装上的不便，不但是成本过高，也增加制作组装上的困难，更导致脚踏车整体笨重而不讨消费者欢心。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用一三单向轴承的电动脚踏车两用致动装置，其可连接人力脚踏和电力驱动不同的扭力输入装置，并可各自独立地单方向输出扭力，且其体积小、重量轻、易于安装且不需大幅改变车架结构。

本实用新型的电动脚踏车两用致动装置包括：一人力驱动单元、一电力驱动单元以及一连接人力驱动单元与电力驱动单元的三单向轴承，致动装置设在一脚踏车上，脚踏车具有：一车架、一前轮、一后轮以及一驱动后轮转动的传动装置，而传动装置包括一链盘、一位于后轮轮轴上的齿盘及一连动链盘与齿盘的链条，而致动装置则定位于车架的一五通管上而以一特定转动方向带动该链盘转动，其特点是：该人力驱动单元包括两曲柄及分别对应连接曲柄的两踏板，该电力驱动单元包括一马达和一连动马达旋转轴的齿轮组，该三单向轴承包含一心轴、一套覆在心轴外的内套筒、一套覆在内套筒外的外套筒、一设在心轴与内套筒中间的第一单向止逆装置以及一设在内套筒与外套筒中间的第二单向止逆装置，使三单向轴承是连接一第一扭力输入装置及一第二扭力输入装置，并以一特定转动方向输出扭力，其中：该心轴受第一扭力输入装置的驱动而以一假想轴心线转动，该内套筒套覆在心轴外以该假想轴心线相对心轴转动，该外套筒套覆在内套筒外以该假想轴心线相对内套筒旋转，而外套筒并受第二扭力输入装置的驱动而转动，该第一单向止逆装置包括一设在心轴上随着旋转的第一干涉元件以及一设在内套筒上随着旋转且与第一干涉元件接触的第二干涉元件，在心轴以特定转动方向旋转时，第一干涉元件与第二干涉元件发生干涉，而借第一单向止逆装置使心轴带动内套筒沿该特定转动方向输出扭力，该第二单向止逆装置包括一设在内套筒上随着旋转的第三干涉元件以及一设在外套筒上随着旋转且与第三干涉单元接触的第四干涉元件，在外套筒以该特定旋转方向转动时，第三干涉元件与第四干涉元件发生干涉，而借第二单向止逆装置使外套筒带动内套筒沿该特定转动方向输出扭力。

为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细描述。

附图说明

图1是本实用新型的三单向轴承的一较佳实施例组合剖视示意图。

图2是该较佳实施例的部分构件组装构造示意图，它示出了一第一单向止逆装置与一第二单向止逆装置应用在一心轴、一内套筒和一外套筒中间。

图3是图2的正视图。

图4是该第一单向止逆装置的第一干涉元件局部放大剖视示意图，它示出了其可弹性收缩的构造。

图5是一使用该三单向轴承的脚踏车两用致动装置应用在一脚踏车上的外观示意图。

图6是一应用该三单向轴承的脚踏车两用致动装置的组合剖视示意图。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型的三单向轴承1是应用在同时连接两种不同的扭力输入装置，并可以一特定转动方向输出扭力。该三单向轴承1的一较佳实施例包括：一心轴11、一内套筒12、一外套筒13、一第一单向止逆装置14和一第二单向止逆装置15。

其中，心轴11受其中的一扭力输入装置的驱动而以一假想轴心线10转动。内套筒12是覆在心轴11外部，使内套筒也以该假想轴心线10而可相对心轴11转动。外套筒13则套覆在内套筒12外部，而外套筒13也以该假想轴心线10相对内套筒12旋转，外套筒13可受另一扭力输入装置的驱动而转动。

再合并参照图2、图3和图4，第一单向止逆装置14包括：一设在心轴11外缘上、随心轴11旋转的第一干涉元件，以及一设在内套筒12内缘面上随内套筒12旋转的第二干涉元件。本例中，第一干涉元件是在心轴11上形成沿假想轴心线10围绕心轴11的环形面141，而环形面141上平均分布地设有四个向内凹陷的容置部1411，沿环形面141设有一通过各容置部1411的开槽1412，各容置部1411则分别供一挡块142置放在内，而各挡块142具有一位于容置部1411内的底部1421和一与底部1421相反方向的突部1422，而突部1422上则具有配合开槽1412走向而形成向内凹入的切槽1423。另外，设有一形成环形束簧的弹性体143，使弹性体143恰可束箍在环形面141的开槽1412内并可通过每一挡块142的切槽1423，借弹性体143以将各挡块142定位于对应的容置部1411内，同时弹性体143也可对各挡块142施以一向内压迫的力量，而如图4所示，由于挡块142的底部1421与容置部1411的接触点可形成一支点(图上黑色三角形指示处)，且弹性体143压迫挡块142的作用力点与突部1422恰位于支点相反的两侧，因此使得各挡块142受压后以支点为中心向弹性体143作用力的一侧转动后，造成挡块142的突部1422可弹性收缩地相对突出环性面141外。另外，第二干涉元件是多个相对在环形面141位置而在内套筒12内缘面上呈连续环形排列的棘齿144，各棘齿144一侧形成有一向该假想轴心线10方向延伸的径向挡止面1441，棘齿144的另一侧则形成一概循着该特定转动方向切线方向延伸的导斜面1442。使得挡块142可与棘齿144相互接触。

该第二单向止逆装置15包括：一设在内套筒12外缘上随内套筒12旋转的第三干涉元件，以及一设在外套筒13内缘上随外套筒13旋转的第四干涉元件。本例中，第三干涉元件是采用与第一干涉元件相同的构造，使得第三干涉元件也具有一环形面151、四个挡块152及一弹性体153，而第四干涉元件则采用与第二干涉元件相同的构造而形成多个环形排列的棘齿154，由于此处第三干涉元件及第四干涉元件除了挡块152的突部1522凸出环形面151的延伸方向与棘齿154的导斜面1542方向恰与前述相反外，其余构造以和组装方式皆与第一干涉元件和第二干涉元件相同，所以在此不再重复叙述。

再请参阅图3，应用时，当心轴11以如图顺时针方向转动时，第一干涉元件的挡块142的突部1422尖端处将抵顶第二干涉元件的棘齿144的径向挡止面1441，而由于挡块142的形状以及其移动方向的关系将与径向挡止面1441形成互相卡滞的干涉作用，所以心轴11可同步带动内套筒12以顺时针方向转动。相反地，在心轴11以逆时针方向转动时，挡块142的突部1422将与棘齿144的导斜面1442接触，而因挡块142移动方向的关系，突部1422将相对受导斜面1422的压迫而内缩接近环形面141的容置部1411内，使得挡块142可通过每一棘齿144，因此心轴11逆时针转动时与内套筒12并不发生连动关系。借由第一单向止逆装置14，可使得心轴11只能单向地以顺时针方向的特定转动方向带动内套筒12转动。

此外，当外套筒13如图中顺时针方向转动时，第四干涉元件的棘齿154的径向挡止面1541将抵顶第三干涉元件的挡块152形成干涉，而使外套筒13同步带动内套筒12以顺时针方向转动。相反地，当外套筒13以逆时针方向转动时，棘齿154的导斜面1542接触并压迫挡块152向容置部1511内缩，使棘齿154可通过各挡块152，因此使外套筒13与内套筒12相对空转而不连动。借由第二单向止逆装置15，可使外套筒13只能单向地以顺时针方向的特定转动方向带动内套筒12转动。

另外，当心轴11带动内套筒12以顺时针方向转动，而外套筒13呈静止或以逆时针方向反向转动时，此时因外套筒13是相对内套筒12呈逆时针方向转动，所以借第二单向止逆装置15的作用，外套筒13与内套筒12是互为空转现象，所以外套筒13反向转动对心轴11带动内套筒12转动的效果是没有影响的。反面而言，当外套筒13带动内套筒12以顺时针方向转动，而心轴11呈静止或以逆时针方向反向转动时，此时因心轴11是相对内套筒12呈逆时针方向转动，所以借第一单向止逆装置14的作用，外套筒13与内套筒12也是互为空转现象，所以心轴11反向转动对在心轴11带动内套筒12转动的效果也是没有影响的。因此，对整体三单向轴承1而言，心轴11和外套筒13可个别受不同扭力输入装置的驱动而旋转，但是只能以特定的旋转方向带动内套筒12转动，而当心轴11(或外套筒13)以该特定方向带动内套筒12旋转时，外套筒13(或心轴11)则相对与内套筒12脱离连接关系，因此不同的扭力输入装置在作用时是独立而不会相互影响。

利用上述三单向轴承1的特性可将其应用在一电动脚踏车的致动装置上。

如图5，脚踏车具有：一车架4、一前轮5、一后轮6以及一驱动后轮6转动的传动装置7，而传动装置7一般包括：一链盘71、一位于后轮6轮轴上的齿盘72及一连动链盘71与齿盘72的链条73。其中，致动装置包括一人力驱动单元2、一电力驱动单元3以及前述的三单向轴承1。使得致动装置定位于车架4的一五通管41上。其中，人力驱动单元2具有两曲柄21及两分别对应连接在曲柄21端部的踏板22，电力驱动单元3则具有一马达31及一连动马达31旋转轴的齿轮组32。

参阅图6，三单向轴承1的心轴11是穿设在五通管41内，使得心轴11的相反两端分别连接曲柄21的端部，所以使用者可借双脚踩踏踏板22使曲柄41带动心轴11转动，而内套筒12的一侧则用以固接链盘71，使得链盘71可与内套筒12同步转动，而齿轮组32则具有一固接在外套筒13外部与外套筒13同步转动的第一齿轮321，第一齿轮321则与一尺寸较小的第二齿轮322啮合，另外设有一与第二齿轮322同轴转动的第一伞形齿轮323，而第一伞形齿轮323则与一连接在马达31旋转轴上的第二伞形齿轮324相啮合，借由第一齿轮321、第二齿轮322、第一伞形齿轮323及第二伞形齿轮324的配置，使得马达31旋转轴的方向与心轴11轴向大致呈垂直，可因此避免马达31横向摆置所占用的空间。当然，齿轮组32的配置并非一定如图所示，可视实际应用情况加以改变设计。

使用时，心轴11可由人力驱动单元2输入扭力而在使后轮6前进的方向上单方向地带动内套筒12转动，再借链盘71带动后轮6前进，而外套筒13则可由电力驱动单元3输入扭力而在相同方向单方向地带动内套筒12转动，借链盘71带动后轮6前进。而如前述，因外套筒13与心轴11逆向转动时互不影响的特性，当电力驱动单元3驱动后轮6前进时，即使骑乘者反向踩踏踏板22导致曲柄21反转时，也不会如一般电动脚踏车构造会降低电力驱动单元输出的效率，而单独踩踏时，更不会带动马达发电而平白浪费体力。

由于本实用新型的三单向轴承1结构相当简化，心轴11长度只比一般脚踏车五通管的天心轴略长，只要在一般脚踏车的五通管增加5mm的长度，即可轻易将本实用新型的两用致动装置加装在原有车架结构上，使一般脚踏车立即可搭配电动马达而形成具有电力驱动功能的电动脚踏车，在不需大幅改变脚踏车的结构下，本实用新型更具有容易安装的特性，大幅降低电动脚踏车在制作上的成本。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种电动脚踏车两用致动装置，包括：一人力驱动单元、一电力驱动单元以及一连接所述人力驱动单元与所述电力驱动单元的三单向轴承，所述致动装置设在一脚踏车上，所述脚踏车具有：一车架、一前轮、一后轮、及一驱动所述后轮转动的传动装置，而所述传动装置包括一链盘、一位于所述后轮轮轴上的齿盘及一连动所述链盘与所述齿盘的链条，而所述致动装置则定位于所述车架的一五通管上而以一特定转动方向带动所述链盘转动，其特征在于：

所述人力驱动单元包括两曲柄和分别对应连接所述曲柄的两踏板；

所述电力驱动单元包括一马达和一连动所述马达旋转轴的齿轮组；

所述三单向轴承包括：一心轴、一套覆在所述心轴外的内套筒、一套覆在所述内套筒外的外套筒、一设在所述心轴与所述内套筒中间的第一单向止逆装置及一设在所述内套筒与所述外套筒中间的第二单向止逆装置，使所述三单向轴承是连接所述人力驱动单元及所述电力驱动单元，并以一特定转动方向输出扭力；

所述心轴受所述人力驱动单元的驱动而以一假想轴心线转动，所述内套筒套覆在所述心轴外以所述假想轴心线相对所述心轴转动，所述外套筒套覆在所述内套筒外以所述假想轴心线相对所述内套筒旋转，而所述外套筒并受所述电力驱动单元的驱动而转动，所述第一单向止逆装置包括一设在所述心轴上随着旋转的第一干涉元件以及一设在所述内套筒上随着旋转且与所述第一干涉元件接触的第二干涉元件，所述第一干涉元件与所述第二干涉元件在所述心轴以所述特定转动方向旋转时发生干涉，所述第二单向止逆装置包括一设在所述内套筒上随着旋转的第三干涉元件以及一设在所述外套筒上随着旋转且与所述第三干涉单元接触的第四干涉元件，所述第三干涉元件与所述第四干涉元件在所述外套筒以所述特定旋转方向转动时发生干涉。

2.如权利要求1所述的电动脚踏车两用致动装置，其特征在于：

所述第一单向装置的第一干涉元件具有：一以所述假想轴心线围绕所述心轴外部的环形面、至少一位于所述环形面上的挡块以及一使所述挡块弹性收缩地突出在所述环形面的弹性体，而所述第二干涉元件则是多个相对在所述环形面位置而在所述内套筒上呈环形连续排列的棘齿，所述棘齿形成有一向所述假想轴心线方向延伸的径向挡止面及一循所述特定转动方向切线方向延伸的导斜面。

3.如权利要求1所述的电动脚踏车两用致动装置，其特征在于：

所述第二单向装置的第三干涉元件具有：一以所述假想轴心线围绕所述内套筒外部的环形面、至少一位于所述环形面上的挡块以及一使所述挡块弹性收缩地突出在所述环形面的弹性体，而所述第四干涉元件则是多个相对在所述环形面位置而在所述外套筒上呈环形连续排列的棘齿，所述棘齿形成有一向所述假想轴心线方向延伸的径向挡止面及一循所述特定转动方向切线方向延伸的导斜面。

4.如权利要求2或3所述的电动脚踏车两用致动装置，其特征在于：

所述环形面上设有至少一容纳所述对应挡块的容置部以及一环绕所述环形面且通过所述容置部的开槽，所述挡块具有：一接触所述容置部的底部、一与所述底部相反方向的突部以及一通过所述突部的切槽，所述弹性体为一套设在所述环形面的开槽内的环形束簧，使所述弹性体压迫所述挡块定位于所述对应的容置部内，且使所述挡块的突部弹性地保持突出在所述环性面外。

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