TW201813872A - 具扭力感知之電動自行車驅動總成 - Google Patents

Abstract

一種具扭力感知之電動自行車驅動總成，包括有扭力偵測機構、離合機構、套合件、踏板軸桿及電機總成；其中電機總成結合有一座體，由座體與車架結合，所述之扭力偵測機構、離合機構、套合件依序結合，再由踏板軸桿分別穿設，並設置於座體內部。主要係由踏板軸桿帶動扭力偵測機構轉動，當扭力偵測機構偵測到轉動扭力時，可產生一訊號至控制器模組並啟動電機總成，由電機總成再分別帶動套合件、離合機構轉動，並由離合機構帶動自行車之齒盤轉動，達到自行車可依據騎乘者脚踩所產生扭力大小，以啟動控制器模組再驅動電機總成，藉由電機總成之驅動作為輔助自行車之輸入動力，以能完美配合使用者在環境需求時，作為動力輔助之優勢。

Description

具扭力感知之電動自行車驅動總成

本發明係有關一種具扭力感知之電動自行車驅動總成，特別是指將扭力偵測機構與自行車之踏板軸桿結合，以扭力偵測機構用以偵測踏板軸桿所產生的轉動扭力做為控制與驅動依據；當扭力偵測機構偵測到踏板軸桿產生的轉動扭力時，即由扭力偵測機構產生一訊號至控制器模組進行啟動與控制電機總成，並由電機總成透過套合件、離合機構轉動再帶動自行車之齒盤轉動，獲求自行車可依據騎乘者腳踏所產生之扭力大小，啟動於電機總成，以做為電動動力之輔助，完美配合自行車在各種環境騎乘需求。

隨著人們提倡生活品質與健康等因素，再加上生活型態改變，人們越來越注重休閒生活品質；因此，越來越多人選擇以較不耗費能源之自行車，作為代步性的交通工具或為休閒、運動主要器具；觀諸於自行車而言，由於可同時兼具強健體魄與環保之效，因此騎乘自行車嚴然已成了現代人運動、休閒、親子共樂的新風氣與時尚。

然而，騎乘自行車雖可強健體魄，但對於年紀較大的長輩或是年紀較小的幼童，若長時間的騎乘自行車或是遇到上坡…等各種不同環 境與地形，都會造成體力負荷過大。因此，嗣有業者研發出一種具有動力輔助的自行車問世；習知電動自行車主要是於自行車車架上，另加裝設有一電動馬達，並將電動馬達的動力，藉由傳動機構帶動自行車輪子轉動，也等於說：就是以最簡單傳動方式，透過電動馬達驅動自行車，藉以減少使用者騎乘自行車所需耗費的體力。

惟，習知電動自行車只能以被動方式控制電動馬達的啟動，即習知電動自行車主要是將控制電動馬達啟動的控制器設置於自行車把手位置，導致習知電動自行車的電動馬達，只能完全藉由使用者操作控制器才能啟動；如此一來，當使用者不知如何操作控制器時，電動馬達是則無法啟動的；又或是，當使用者於騎乘習知電動自行車時，除了須注意前方路況外，還必須專注於控制器的操作，致易造成使用者騎乘電動自行車的注意力分散而造成危險。

又，如中華民國專利之公告第I426035號發明案所揭露一種離合式自行車電力驅動裝置及其離合式驅動器及公告第TW201350383號發明說明書公開本所揭露一種載具傳動系統，其主要係將傳動組件依序作排列組裝結合；如此一來，使得其結構體無法簡化而縮小，必然導致自行車左、右兩腳踏板之間的跨距寬度過大，而無法得到較佳的跨距實用化；此外，也造成因傳動組件零組件過於繁多，進而相對增加零件成本及組裝工時。

為了解決上述習知技術的問題與缺陷，本發明揭露一種扭力 感知之電動自行車驅動總成，尤指結合於一自行車之車架，其包括有一扭力偵測機構、一離合機構、一套合件、一踏板軸桿及一電機總成；該電機總成結合有一座體，由座體與車架相結合，且電機總成內部設有一控制器4模組，所述扭力偵測機構設有一感應部及設有一扭力偵測元件，扭力偵測元件電性連接至感應部及控制器模組，由扭力偵測元件用以偵測感應部之變化值並產生一訊號，並將訊號傳送至控制器模組，由控制器模組啟動並控制於電機總成；又，扭力偵測機構、離合機構、套合件依序相結合再由踏板軸桿分別穿設，並設置於座體內部；由踏板軸桿帶動扭力偵測機構轉動，由扭力偵測機構帶動離合機構轉動，再由離合機構帶動自行車之轉盤轉動；又，由電機總成帶動套合件轉動，由套合件再帶動離合機構及自行車之轉盤轉動。

本發明之技術特徵在於：由踏板軸桿帶動扭力偵測機構轉動，而當扭力偵測機構偵測到轉動扭力時，扭力偵測機構即產生一訊號至控制器模組用以啟動與控制電機總成，再由電機總成分別帶動套合件、離合機構轉動，並由離合機構帶動自行車之齒盤轉動，即可達到自行車可依據騎乘者腳踏動力所產生之扭力大小，啟動於電機總成，藉由電機總成之動力作為輔助，並搭配人力以達到雙動力同時驅動之功效，以減少使用者所需耗費的體力。

同時，亦可避免使用者在不知如何操作電門控制器，致使電機總成馬達無法啟動；以及避免使用者於騎乘電動自行車時，除了須注意前方路況之外，還必須專注於電門控制器的操作，致使容易造成使用者騎乘電動自行車的注意力分散。

又，本發明係將扭力偵測機構、離合機構及套合件相互套設結合，以達到驅動總成併合設計，進而可獲求簡化縮小整體之結構體，有效縮減自行車左、右兩腳踏板之間的跨距寬度，取得較佳化的跨距實用性；同時，減少驅動總成所需的零組件，進而相對減少生產成本及組裝工時。

1‧‧‧扭力偵測機構

11‧‧‧基部

12‧‧‧感應部

13‧‧‧第一卡合部

14‧‧‧扭力偵測元件

2‧‧‧離合機構

21‧‧‧殼體

22‧‧‧第二卡合部

23‧‧‧第一軸承

231‧‧‧第三卡合部

24‧‧‧單向環體

241‧‧‧第四卡合部

242‧‧‧凹槽

243‧‧‧彈簧

244‧‧‧塊體

245‧‧‧蓋板

246‧‧‧鎖固元件

25‧‧‧第一鎖接部

26‧‧‧第二軸承

3‧‧‧套合件

31‧‧‧第一傘齒輪

32‧‧‧第五卡合部

33‧‧‧第三軸承

4‧‧‧踏板軸桿

41‧‧‧第六卡合部

42‧‧‧結合部

5‧‧‧齒盤

51‧‧‧第二鎖接部

6‧‧‧第一結合件

61‧‧‧第三鎖接部

62‧‧‧第四鎖接部

7‧‧‧電機總成

71‧‧‧第二傘齒輪

8‧‧‧座體

81‧‧‧第四軸承

82‧‧‧蓋體

第一圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成一組合示意圖。

第二圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成一分解圖。

第三圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成之離合機構分解圖。

第四圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成之扭力偵測機構立體圖。

第五圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成之扭力偵測機構正視圖。

第六圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成之軸桿示意圖。

第七圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成一組合正視圖。

第八圖：係本發明具扭力感知之電動自行車驅動總成一組合剖面圖。

為使 貴審查員方便簡捷瞭解本發明之其他特徵內容與優點及其所達成之功效能夠更為顯現，茲將本發明配合附圖，詳細敘述本發明之特徵以及優點，以下之各實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但 非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參閱第一至八圖所示，本發明係揭露一種具扭力感知之電動自行車驅動總成，尤指結合於一自行車之車架，所述之電動自行車驅動總成包括有：一扭力偵測機構1、一離合機構2、一套合件3、一踏板軸桿4及一電機總成7。

扭力偵測機構1設有一基部11，於基部11其一側面設有一感應部12及其另一側面設有一第一卡合部13，且基部11設有一扭力偵測元件14，扭力偵測元件14電性連接至感應部12，由扭力偵測元件14用以偵測感應部12之扭力變化值並產生一訊號。所述感應部12之扭力變化值偵測，可利用於感應部12其內軸與外環兩者受剪力的位置貼上應變規，即可取得扭力變化值。

離合機構2與扭力偵測機構1相結合，所述離合機構2包括有一殼體21、一第一軸承23、一單向環體24(如第三圖所示)。殼體21用以結合至自行車之車架，而殼體21內壁面設有一第二卡合部22，第一軸承23結合於殼體21內部之第二卡合部22，且第一軸承23內壁面設有一第三卡合部231，第三卡合部231用以與第一卡合部13相結合，令扭力偵測機構1結合於離合機構2並轉動，單向環體24結合於殼體21內部並位於第二卡合部22一側，且單向環體24其內壁面設有一第四卡合部241，又殼體21凸出設有複數第一鎖接部25，且殼體21其外部結合有一第二軸承26。所述單向環體24其外環壁面間隔設有複數凹槽242，並於每一凹槽242內設有一彈簧243及一塊體244，且單向環體24另設有一蓋板245，蓋板245利用複數鎖 固元件246而鎖於單向環體24其朝向殼體21外部的側面，透過蓋板245使得單向環體24可固定位於殼體21內，而單向環體2藉由彈簧243朝一方向擠壓塊體244，使得單向環體2於殼體21內具單一方向轉動機制。

套合件3與離合機構2相結合，所述套合件3其外部結合有一第一傘齒輪31及設有一第五卡合部32，由第五卡合部32與單向環體24之第四卡合部241相結合；且套合件3分別於其二端口內部設有一第三軸承33。

踏板軸桿4用以穿設扭力偵測機構1、離合機構2及套合件3，踏板軸桿4其外部設有一第六卡合部41，由第六卡合部41與扭力偵測機構1之感應部12其內部相結合，且踏板軸桿4其二端別設有一結合部42，由結合部42用以與一踏板曲軸結合。所述當踏板軸桿4穿設套合件3時，踏板軸桿4可依序與套合件3之第三軸承33相結合，令套合件3以踏板軸桿4為軸心而轉動。

電機總成7其內部設有一控制器模組，所述扭力偵測機構1之扭力偵測元件14用以與控制器模組電性連接，且電機總成7其一端結合有一座體8及連接有一第二傘齒輪71，第二傘齒輪71置入位於座體8內部，所述之離合機構2、套合件3及踏板軸桿4分別安裝設置於座體8內部，令套合件3之第一傘齒輪31與第二傘齒輪71相囓合，使得可由電機總成7帶動套合件3轉動，且踏板軸桿4其二端之結合部42分別延伸出座體8外部。所述座體8另設有至少一第四軸承81，當踏板軸桿4穿設座體8時，踏板軸桿4可與第四軸承81相結合。所述座體8其遠 離扭力偵測機構1的一側面可結合有一蓋體82。

所述自行車之車架設有一齒盤5，並於齒盤5內緣設有複數第二鎖接部51，透過複數第二鎖接部51與一第一結合件6相結合，第一結合件6分別設有複數第三鎖接部61及複數第四鎖接部62，由複數第三鎖接部61分別與複數第二鎖接部51相結合，由複數第四鎖接部62分別與複數第一鎖接部25相結合，使得離合機構2可帶動齒盤5轉動。

當以人力方式驅動踏板軸桿4轉動時，踏板軸桿4之第六卡合部41帶動扭力偵測機構1轉動，扭力偵測機構1之第一卡合部13帶動離合機構2轉動，離合機構2之複數第一鎖接部25帶動齒盤5轉動。

當電機總成7啟動時，電機總成7之第二傘齒輪71分別帶轉第一傘齒輪31及套合件3轉動，套合件3之第五卡合部32帶動單向環體24並驅動離合機構2轉動，此時踏板軸桿4可維持不轉動狀態，由離合機構2之複數第一鎖接部25帶動齒盤5轉動。

藉此，經由人力方式驅動踏板軸桿4帶動扭力偵測機構1轉動，當扭力偵測機構1之扭力偵測元件14偵測到感應部12受到轉動扭力時，扭力偵測元件1即產生一訊號傳送至電機總成7之控制器模組，由控制器模組用以啟動與控制電機總成7，由電機總成7轉動第二傘齒輪71並帶動第一傘齒輪31，第一傘齒輪31帶動套合件3，套合件3再帶動離合機構2並驅動齒盤5轉動，達到自行車可依據騎乘時腳踏產生的扭力大小啟動於電機總成7；如此，藉由電機總成7之動力，作為動力匯流性(人與電動動力兩者之匯流特性)之輔助，並搭配人力以達到雙動力同時驅動之功效，以減少使用者所需耗費的體力。

同時，可避免使用者不知如何操作電門控制器，致使電機總成馬達無法啟動情況；以及避免使用者於騎乘電動自行車時，除了須注意前方路況之外，還必須專注於電門控制器之操作，致使容易造成使用者騎乘電動自行車的注意力分散。

又，本發明係將扭力偵測機構、離合機構及套合件相互套設結合，以達到驅動總成併合性的設計，進而可簡化縮小整體之結構體，有效縮減自行車左、右兩腳踏板之間的跨距寬度，取得較佳化之跨距；同時，減少驅動總成所需的零組件，進而相對減少生產成本及組裝工時。

惟，上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，該實施例並非用以限制本發明，而凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (9)

1. 一種具扭力感知之電動自行車驅動總成，尤指結合於一自行車之車架，該自行車設有一齒盤，該電動自行車驅動總成包括有：一扭力偵測機構，其設有一感應部及一扭力偵測元件，該扭力偵測元件電性連接至該感應部，由該扭力偵測元件用以偵測該感應部之扭力變化值並產生一訊號；一離合機構，用以與該齒盤及該扭力偵測機構相結合，該離合機構包括有一第一軸承及一單向環體，該第一軸承設於該離合機構內部並與該扭力偵測機構相結合，令該扭力偵測機構透過該第一軸承結合於該離合機構並可轉動，該單向環體設於該離合機構內部並未於該第一軸承其一側邊，且該離合機構用以與該齒盤相結合，令該離合機構與該齒盤同步轉動；一套合件，與該離合機構之單向環體相結合，該套合件用以與一驅動裝置連結，令該套合件受電機總成帶轉下而轉動；當該扭力偵測機構以人力方式轉動時，由該扭力偵測機構帶動該離合機構轉動，再由該離合機構帶動該齒盤轉動；又當該扭力偵測元件偵測到該感應部產生扭力變化值時，該扭力偵測元件即產生一訊號並傳送至一控制器模組，並由該控制器模組啟動並控制一電機總成，令該電機總成依序帶動該套合件、該離合機構轉動，以同時帶轉該齒盤轉動。
2. 如請求項1所述之具扭力感知之電動自行車驅動，其中該扭力偵測機構，設有一基部，該基部其一側面設有該感應部及其另一側面設有一 第一卡合部，且該基部設有該扭力偵測元件；該離合機構進一步包括有一殼體，該殼體內壁面設有一第二卡合部，該第一軸承結合於該殼體內部之第二卡合部，且該第一軸承內壁面設有一第三卡合部，該第三卡合部用以與該第一卡合部相結合，該單向環體於其內壁面設有一第四卡合部，該殼體凸出設有複數第一鎖接部，由該等第一鎖接部與該齒盤相結合；該套合件其外部設有一第五卡合部，該第五卡合部與該單向環體之第四卡合部相結合。
3. 如請求項2所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中包括有一踏板軸桿，用以穿設該扭力偵測機構、該離合機構及該套合件，該踏板軸桿其外部設有一第六卡合部，該第六卡合部與該扭力偵測機構之感應部其內部相結合；當該踏板軸桿轉動時，該踏板軸桿之第六卡合部帶動該扭力偵測機構轉動，該扭力偵測機構帶動該離合機構轉動，再由該離合機構帶動該齒盤轉動。
4. 如請求項3所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中包括有一電機總成，其內部設有控制器模組，該扭力偵測元件與該控制器模組電性連接，且該電機總成其一端結合有一座體及連接有一第二傘齒輪，該第二傘齒輪置入於該座體內部，該離合機構、該套合件及該踏板軸桿分別設置於該座體內部，該套合件其外部結合有一第一傘齒輪，該第一傘齒輪與該第二傘齒輪相囓合，該踏板軸桿其二端分別延伸出該座體外部；當該驅動裝置轉動時，該電機總成轉動該第二傘齒輪並帶動該第一傘齒輪，該第一傘齒輪帶動該套合件，該套合件再帶動該離合機構並驅動該齒盤形成轉動。
5. 如請求項3所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中該套合件其二端口內部分別設有一第三軸承，該踏板軸桿穿設該套合件並分別與該第三軸承相結合，令該套合件以該踏板軸桿為軸心而轉動。
6. 如請求項2所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中該單向環體其外環壁面間隔設有複數凹槽，並於每一該凹槽內設有一彈簧及一塊體，該單向環體藉由該彈簧朝一方向擠壓該塊體，令該單向環體於該殼體內具單一方向轉動機制。
7. 如請求項6所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中該單向環體另設有一蓋板，該蓋板用以鎖於該單向環體其朝向該殼體外部的側面。
8. 如請求項2所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中該齒盤內緣設有複數第二鎖接部，該等第二鎖接部與一第一結合件相結合，該第一結合件分別設有複數第三鎖接部及複數第四鎖接部，該等第三鎖接部分別與該等第二鎖接部相結合，該等第四鎖接部分別與該等第一鎖接部相結合，由該離合機構帶動該齒盤轉動。
9. 如請求項1所述之具扭力感知之電動自行車驅動總成，其中該感應部之扭力變化值的偵測可利用於該感應部其內軸與外環兩者受剪力的位置貼上一應變規，藉以取得扭力變化值。