TW201422484A - 扭力感測齒盤機構 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭露一種扭力感測齒盤機構，其應用一組配於齒盤結構上之感測單元以感測騎乘者踩踏時產生之扭力，而後藉由計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值，以達到即時地以電機驅動裝置提供輔助動力之目的，進而可即時地減少使用者施力上之負荷。

Description

扭力感測齒盤機構
本發明是有關於一種扭力感測齒盤機構，特指一種可感測相對扭力之電動自行車齒盤結構。
自行車為最普及受到廣泛應用的休閒運動及代步工具之一，其主要概念為利用騎乘者的腳踏力量踩動齒盤並連帶驅動後輪旋轉，進而作為前進的動力源，然而當使用者於騎乘至具有斜度之上坡地形或者是需要騎乘一相當遠的長途距離時，或可能發生腳力不足，亦或者是腳力不勝負荷、過度疲勞而影響騎乘，尤其是對於老人家、女性朋友或者幼童而言，腳力吃重的騎乘行程更可能是一種障礙，而基於此考量，故遂有電動自行車的問世。

而隨著技術的不斷進步，電動自行車除了做為以推進力輔助騎乘者之外，亦逐漸地朝自動化設計，以便可因應使用者騎乘所碰到之阻力強度而選擇性提供不同程度之推進力輔助，但於此發展中最大的技術瓶頸則來自於如何判斷騎乘者踩踏時所使用之力道強度，以做為其所遭逢之阻力的依據，而現有技術中顯然未見有能有效做精準量測之機制，故綜觀上述，本發明之發明人思索並設計一種扭力感測齒盤機構，以期針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知之問題，本發明之主要目的就是在提供一種具備新穎性、進步性及產業利用性等專利要件之扭力感測齒盤機構，以期克服現有技術之難點。

為達到上述目的，本發明所採用之技術手段為設計一種扭力感測齒盤機構，其包含:
一主齒盤座，其係為一用以固定至少一自行車驅動齒盤之座體，其外環處延伸設有複數固定架，且該主齒盤座貫穿設有一軸孔以供一自行車之腳踏軸穿過，此外該主齒盤座朝前側延伸設有一接環結構，並於該接環結構之外環壁面設有複數個相互間隔之扣塊，且於各扣塊間形成一配置空間，並於各該配置空間內配置有一彈性元件，而各扣塊於同一轉向處凹入設有一扣槽，並於各該扣槽之底壁上設有一滑移孔，此外該主齒盤座之後側壁面上凹入設有一第一環槽，該第一環槽交疊於各該滑移孔，此外於對應該第一環槽之內測處進一步凹入設有一第二環槽，其與該第一環槽呈同心配置；一第一磁環，其對應配置設於該第一環槽內，該第一磁環上等間隔地分布有複數之第一磁件，此外，於該第一磁環對應於各該滑移孔處進一步固定設有一導柱，且各該導柱穿過該滑移孔而延伸至該扣槽內；一第二磁環，其係對應固定於該第二環槽內，且其上呈等間隔地分布有數量等同於該第一磁件之複數第二磁件；一軸接盤，其對應可旋轉地套設於該接環結構上，且其上設有一貫孔，該貫孔對應套設於該自行車之腳踏軸，且於該軸接盤內部設有一單向離合軸承，進而令該自行車之腳踏軸可於受踩動旋轉之方向上單向地驅動該軸接盤旋轉，且於該軸接盤之後側壁面上對應於各該扣槽設有一扣件，該扣件延伸穿入該扣槽中，扣件並可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉時朝該扣槽外移動並頂推於該彈性元件，而後將該彈性元件擠壓並頂推該主齒盤座以驅動其旋轉，且該扣件上設有一導孔，該導孔係對應套設於該導柱上；及一感測單元，其對應設於該第一磁環及該第一磁環之後側處，其可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉而驅動該自行車前進時感測旋轉中之該第二磁環所落後該第一磁環之移動距離，即為該彈性元件受壓縮之長度。

其中，該扭力感測齒盤機構進一步包含一底盤，其對應套設固定於該主齒盤座之後側，且該感測單元固定於該底盤上；其中，該感測單元電性連接至一計算器上，該計算器可根據該彈性單元之彈性係數以及該彈性元件受壓縮之長度而計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值。

其中，該感測單元係設置有兩霍爾感測器，其分別對應於該第一磁環及該第一磁環，進而透過各該第一磁件及該第二磁件之通過頻率而可判斷出該第二磁環所落後該第一磁環之移動距離。

其中，該扭力感測齒盤機構進一步包含ㄧ套殼，其對應套設於該接環結構外側，進而可固定該彈性元件於該配置空間內；其中，各該第二磁件於該第一磁環上之配置係對齊於各該第一磁件；其中，該滑移孔為順延該扣槽配置之弧形長槽；其中，該彈性元件為彈簧；其中，該固定架係呈輻散狀配置；且其中，該單向離合軸承之一外環固定於該軸接盤，而該單向離合軸承之一內環固定於該自行車之腳踏軸。

本發明之扭力感測齒盤機構於設計上利用結構的配合，進而於前端產生一鏟狀之切割構造，且於切割構造之前端底部處設有一平緩之頂靠部，如此一來於切割軟板的過程中將可做為與承板之接觸緩衝面，可避免因力量過大而造成承板或者刀具之損傷，以提高其使用之壽命，此外，本發明於兩側具有兩第一斜壁之設計，進而於切割之同時，更可因斜向之分力而造成切割過後之軟板略朝上翹起，而產生破真空的效果以脫離與承板之黏合，可令後序作業員較易將其自承板上撕離，於實際應用上提供了高度之便利性，而為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。
為利貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍。

本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

而除非另外定義，所有使用於後文的術語(包含科技及科學術語)與專有名詞，於實質上係與本發明所屬該領域的技術人士一般所理解之意思相同，而例如於一般所使用的字典所定義的那些術語應被理解為具有與相關領域的內容一致的意思，且除非明顯地定義於後文，將不以過度理想化或過度正式的意思理解，合先敘明。

請配合參看第一至四圖所示，本發明係為一種扭力感測齒盤機構，其於一較佳之實施方式中包含一主齒盤座(10)、一第一磁環(20)、一第二磁環(30)、一軸接盤(40)、ㄧ套殼(50)、一底盤(60)及一感測單元(70)。

前述之主齒盤座(10)係為一用以固定至少一自行車之驅動齒盤之座體，其呈環狀且外環處延伸設有複數呈輻散狀配置之固定架(11)，該固定架(11)可供螺鎖固定自行車之驅動齒盤，且該主齒盤座(10)中央貫穿設有一軸孔(12)以供一自行車之腳踏軸穿過，此外且於該主齒盤座(10)上朝前側對應延伸設有一接環結構(13)，並於該接環結構(13)之外環設有複數個相互間隔之扣塊(14)，且於各扣塊(14)間形成一配置空間，並於各該配置空間內配置有一彈性元件(15)，其或可為彈簧，而各扣塊(14)於同一轉向處凹入設有一扣槽(141)，並於各該扣槽(141)之底壁上貫穿設有一滑移孔(142)，該滑移孔(142)或可為順延該扣槽(141)配置之弧形長槽，此外該主齒盤座(10)之後側壁面上凹入設有一第一環槽(16)，該第一環槽(16)交疊於各該滑移孔(142)，此外於對應該第一環槽(16)之內測處進一步凹入設有一第二環槽(17)，其與該第一環槽(16)呈同心之配置。

前述之第一磁環(20)對應配置設於該第一環槽(16)，且可對應於該第一環槽(16)中轉動，此外該第一磁環(20)上呈等間隔地分布有複數之第一磁件(21)，此外，於該第一磁環(20)對應於各該滑移孔(142)處進一步固定設有一導柱(22)，且各該導柱(22)穿過該滑移孔(142)而延伸至該扣槽(141)內。

前述之第二磁環(30)係對應固定於該第二環槽(17)內，且其上呈等間隔地分布有數量等同於該第一環槽(16)之該第一磁件(21)之複數第二磁件(31)，且各該第二磁件(31)於配置上係對應於一該第一磁件(21)。

前述之軸接盤(40)對應可旋轉地套設於該接環結構(13)上，且其上設有一貫孔(41)，該貫孔(41)對應配合套設於該自行車之腳踏軸，且於該軸接盤(40)內部設有一單向離合軸承(42)，該單向離合軸承(42)之一外環固定於該軸接盤(40)，而該單向離合軸承(42)之一內環固定於該自行車之腳踏軸，進而令該自行車之腳踏軸可於受踩動旋轉之方向上單向地驅動該軸接盤(40)旋轉，且於該軸接盤(40)之後側壁面上對應於各該扣槽(141)設有一扣件(43)，該扣件(43)延伸穿入該扣槽(141)中，扣件(43)並可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉時朝該扣槽(141)外移動並頂推於該彈性元件(15)，而後將該彈性元件(15)擠壓後間接頂推該主齒盤座(10)以驅動其旋轉，進而令該自行車之腳踏軸可於單向上驅動該主齒盤座(10)旋轉，而反向則呈現踩空之空轉，此外，於該扣件(43)上設有一導孔(431)，該導孔(431)係對應套設於該導柱(22)上，進而軸接盤(40)旋轉時可帶動該第一磁環(20)旋轉。

前述之套殼(50)對應套設於該接環結構(13)外側，進而可對該彈性元件(15)固定於該配置空間內，以防止該彈性元件(15)自該配置空間中掉出。

前述之底盤(60)對應套設固定於該主齒盤座(10)之後側上。

前述之感測單元(70)對應設於該底盤(60)上對應於該第一磁環(20)及該第一磁環(30)之後側處，其可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉而驅動該自行車前進時感測旋轉中之該第二磁環(30)所落後該第一磁環(20)之移動距離，亦即為該彈性元件(15)受壓縮之長度，而或可進一步將該感測單元(70)電性連接至一計算器上，即可根據該彈性單元(70)之彈性係數以及該彈性元件(15)受壓縮之長度而計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值，而其中該感測單元(70)上係設置有兩霍爾感測器(71)，其分別對應於該第一磁環(20)及該第一磁環(30)，進而透過各該第一磁件(21)及該第二磁件(31)之通過頻率而可判斷出即時之距離差。

透過本發明之扭力感測齒盤機構於設計上之巧思變化，其可透過組配於齒盤結構上之感測單元(70)感測騎乘者踩踏時產生之扭力，而後藉由計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值而可達到能即時地以電機驅動裝置提供輔助動力，以減少使用者施力上之負荷，而達到隨時調整動力輸出之功能，而除了可適時地輔助使用者之騎乘外，亦可免去使用者需要不時地控制電機驅動裝置之輸出功率的不便性，以避免輸出過大或過小，於實際應用上提供了高度之便利性，為現有技術所不能及者，故可見其增益性所在。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
(10)．．．主齒盤座
(11)．．．固定架
(12)．．．軸孔
(13)．．．接環結構
(14)．．．扣塊
(141)．．．扣槽
(142)．．．滑移孔
(15)．．．彈性元件
(16)．．．第一環槽
(17)．．．第二環槽
(20)．．．第一磁環
(21)．．．第一磁件
(22)．．．導柱
(30)．．．第二磁環
(31)．．．第二磁件
(40)．．．軸接盤
(41)．．．貫孔
(42)．．．單向離合軸承
(43)．．．扣件
(431)．．．導孔
(50)．．．套殼
(60)．．．底盤
(70)．．．感測單元
(71)．．．霍爾感測器
第一圖為本發明之扭力感測齒盤機構之外觀組合圖。
第二圖為本發明之扭力感測齒盤機構之外觀分解圖。
第三圖為本發明之扭力感測齒盤機構之另一視角外觀組合圖。
第四圖為本發明之扭力感測齒盤機構之另一視角外觀分解圖。
(10)．．．主齒盤座
(11)．．．固定架
(12)．．．軸孔
(14)．．．扣塊
(141)．．．扣槽
(16)．．．第一環槽
(17)．．．第二環槽
(20)．．．第一磁環
(21)．．．第一磁件
(22)．．．導柱
(30)．．．第二磁環
(31)．．．第二磁件
(40)．．．軸接盤
(42)．．．單向離合軸承
(43)．．．扣件
(431)．．．導孔
(50)．．．套殼
(60)．．．底盤

Claims (10)

  1. 一種扭力感測齒盤機構，其包含：
    一主齒盤座，其係為一用以固定至少一自行車驅動齒盤之座體，其外環處延伸設有複數固定架，且該主齒盤座貫穿設有一軸孔以供一自行車之腳踏軸穿過，此外該主齒盤座朝前側延伸設有一接環結構，並於該接環結構之外環壁面設有複數個相互間隔之扣塊，且於各扣塊間形成一配置空間，並於各該配置空間內配置有一彈性元件，而各扣塊於同一轉向處凹入設有一扣槽，並於各該扣槽之底壁上設有一滑移孔，此外該主齒盤座之後側壁面上凹入設有一第一環槽，該第一環槽交疊於各該滑移孔，此外於對應該第一環槽之內測處進一步凹入設有一第二環槽，其與該第一環槽呈同心配置；
    一第一磁環，其對應配置設於該第一環槽內，該第一磁環上等間隔地分布有複數之第一磁件，此外，於該第一磁環對應於各該滑移孔處進一步固定設有一導柱，且各該導柱穿過該滑移孔而延伸至該扣槽內；
    一第二磁環，其係對應固定於該第二環槽內，且其上呈等間隔地分布有數量等同於該第一磁件之複數第二磁件；
    一軸接盤，其對應可旋轉地套設於該接環結構上，且其上設有一貫孔，該貫孔對應套設於該自行車之腳踏軸，且於該軸接盤內部設有一單向離合軸承，進而令該自行車之腳踏軸可於受踩動旋轉之方向上單向地驅動該軸接盤旋轉，且於該軸接盤之後側壁面上對應於各該扣槽設有一扣件，該扣件延伸穿入該扣槽中，扣件並可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉時朝該扣槽外移動並頂推於該彈性元件，而後將該彈性元件擠壓並頂推該主齒盤座以驅動其旋轉，且該扣件上設有一導孔，該導孔係對應套設於該導柱上；及
    一感測單元，其對應設於該第一磁環及該第一磁環之後側處，其可於該自行車之腳踏軸受踩動旋轉而驅動該自行車前進時感測旋轉中之該第二磁環所落後該第一磁環之移動距離，即為該彈性元件受壓縮之長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該扭力感測齒盤機構進一步包含一底盤，其對應套設固定於該主齒盤座之後側，且該感測單元固定於該底盤上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該感測單元電性連接至一計算器上，該計算器可根據該彈性單元之彈性係數以及該彈性元件受壓縮之長度而計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該感測單元係設置有兩霍爾感測器，其分別對應於該第一磁環及該第一磁環，進而透過各該第一磁件及該第二磁件之通過頻率而可判斷出該第二磁環所落後該第一磁環之移動距離。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該扭力感測齒盤機構進一步包含ㄧ套殼，其對應套設於該接環結構外側，進而可固定該彈性元件於該配置空間內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中各該第二磁件於該第一磁環上之配置係對齊於各該第一磁件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該滑移孔為順延該扣槽配置之弧形長槽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該彈性元件為彈簧。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該固定架係呈輻散狀配置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之扭力感測齒盤機構，其中該單向離合軸承之一外環固定於該軸接盤，而該單向離合軸承之一內環固定於該自行車之腳踏軸。
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