TW201930134A - 管式離合器自行車電力驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種管式離合器自行車電力驅動裝置，其包含支撐軸管、馬達、減速裝置、單向離合軸承、輸入齒輪軸、軸架、腳踏軸、固定組件、動力轉向部件、霍爾磁力感應裝置以及棘輪。馬達可對應固定於支撐軸管內。減速裝置可設置於馬達之驅動轉軸上。單向離合軸承之內環可套設於減速裝置之輸出軸上，且外環可對應固定於輸入齒輪軸之固定孔內。軸架可與支撐軸管相連接。腳踏軸為穿設於軸架內。固定組件、動力轉向部件可設置於腳踏軸上。霍爾磁力感應裝置可與馬達電性連接。棘輪可套設於動力轉向部件上。

Description

管式離合器自行車電力驅動裝置

本發明是有關於一種管式離合器自行車電力驅動裝置，特別是一種可將磁力偵測裝置藏設於軸架中之一種管式離合器自行車電力驅動裝置。

現今雖然自行車之電力驅動裝置已日趨成熟，然而現今之電力驅動裝置可能會由於體積龐大使得目前之電力驅動裝置較難以完整的運用在競速型自行車上。

一般而言，競速用之自行車除車胎及把手等為減少風阻之特殊設計之外，於自行車的踏板處間距也較為狹窄，使得使用者於踩踏時更容易踩踏。然而習知之電力驅動裝置及其磁力偵測裝置，例如霍爾磁力感應裝置等，可能會使得踏板處間距較寬，可能將會降低使用上的體驗度。

因此，需要一種可以便於使用者踩踏，並可維持足夠動力輸出，且具有合適厚度之電力驅動裝置以供自行車使用。

有鑑於上述習知之問題，本發明是提供一種可將磁力偵測裝置藏設於軸架中之一種管式離合器自行車電力驅動裝置，以減少整體電力驅動裝置之厚度，並簡化整體結構。

基於上述目的，本發明係提供一種管式離合器自行車電力驅動裝置，其包含支撐軸管、馬達、減速裝置、單向離合軸承、輸入齒輪軸、軸架、腳踏軸、固定組件、動力轉向部件、霍爾磁力感應裝置以及棘輪。支撐軸管係為中空管件。馬達可對應固定於支撐軸管內，並具有驅動轉軸。減速裝置可設於馬達之驅動轉軸上，且以輸出軸輸出。單向離合軸承可具有內環及外環，單向離合軸承之內環可於單一轉向上與單向離合軸承之外環相互卡制，而於相反轉向上則可對應外環樞轉，且單向離合軸承之內環可套設於輸出軸上。輸入齒輪軸之頂端可具有固定孔，且單向離合軸承之外環可對應固定於固定孔內，且輸入齒輪軸上具有第一轉向齒輪。軸架可對應設於支撐軸管之底端處，與支撐軸管相連接，且軸架於橫向之兩端上分別設有第一軸孔及第二軸孔。腳踏軸為對應可旋轉地穿設於軸架內且穿出第一軸孔及第二軸孔。固定組件可設置於腳踏軸上一端，並包含固定外蓋、固定座、複數個彈性元件。固定外蓋可穿設於腳踏軸上一端，鄰近第二軸孔，且與腳踏軸共轉，並具有固定外蓋穿孔及複數個第一鉤爪。腳踏軸可穿越固定外蓋穿孔，複數個第一鉤爪可設置於固定外蓋內表面周側。固定座可具有固定座穿孔及複數個第二鉤爪。複數個第二鉤爪可對應複數個第一鉤爪設置於固定座定表面周側。複數個彈性元件可設置於第一鉤爪及第二鉤爪所產生之複數個溝槽之中，撐抵第一鉤爪及第二鉤爪相互卡合，以連接固定外蓋及固定座。動力轉向部件可為長形管狀件，且對應可旋轉地套設於腳踏軸上，且包含第二轉向齒輪，第二轉向齒輪可直接嚙合第一轉向齒輪，且固定座可對應固定座穿孔套設於動力轉向部件上。霍爾磁力感應裝置可與馬達電性連接，並包含第一磁環、霍爾磁力感應元件、第二磁環及霍爾磁力感應外蓋。第一磁環可套設於腳踏軸上，且鄰近第一軸孔。霍爾磁力感應裝置外蓋可與軸架相連接，並蓋設於第一軸孔上，且腳踏軸可穿透霍爾磁力感應裝置外蓋。霍爾磁力感應元件可設置於霍爾磁力感應裝置外蓋之內表面上，且鄰近設置於第一磁環。第二磁環可設置於動力轉向部件上，並與第一磁環軸向重疊。棘輪可套設於腳踏軸上，且設置於固定外蓋內表面上。當固定外蓋擠壓彈性元件時，可相對於固定座轉動，使得第一磁環可相對於第二磁環差動，霍爾磁力感應元件可感測第一磁環及第二磁環差動所造成之磁量變化角位差並發送電訊號控制馬達轉動。

較佳地，腳踏軸可穿出第一軸孔之第一端上卡制固定於第一腳踏板組件且與第一腳踏板組件呈連動共轉之關係，且腳踏軸可穿出第二軸孔之第二端上卡制固定於第二腳踏板組件，且與第二腳踏板組件呈連動共轉之關係。

較佳地，馬達運轉可帶動棘輪空轉，第一腳踏板組件及第二腳踏板組件未被馬達驅動。

較佳地，踩踏第一腳踏板組件及第二腳踏板組件時，可帶動腳踏軸及輸入齒輪軸旋轉，輸入齒輪軸可帶動單向離合軸承之外環相對內環樞轉，而不帶動馬達轉動。

較佳地，固定座可與自行車之齒輪組相連接。

較佳地，當齒輪組靜止或運轉轉速降低時，固定外蓋可擠壓彈性元件，相對於固定座轉動。

較佳地，第一磁環及第二磁環可包含交錯排列之複數個磁極。

較佳地，彈性元件可包含彈簧。

較佳地，單向離合軸承以及棘輪係軸向相垂直。

較佳地，減速裝置可包含行星減速機。

為利貴審查員瞭解本發明之技術特徵、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解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之智慧型效果器之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

現請一併參閱第1圖至第5圖，其分別係為根據本發明之實施例之管式離合自行車電力驅動裝置之示意圖、固定外蓋示意圖、固定座示意圖、第一實施示意圖以及第二實施示意圖。

本發明之管式離合器自行車電力驅動裝置，可包含支撐軸管1100、馬達100、減速裝置200、單向離合軸承300、輸入齒輪軸400、軸架600、腳踏軸700、固定組件1200、動力轉向部件800、霍爾磁力感應裝置1000以及棘輪900。

本發明之支撐軸管1100為中空管件，可將馬達100對應固定於支撐軸管1100內，並將減速裝置200設置於馬達100之驅動轉軸101上，以輸出軸201輸出，更進一步，馬達100可為外型成長筒狀之管式馬達，馬達100可對應固定於支撐軸管1100內，並具有驅動轉軸101，且在一實施例中，減速裝置200可包含行星減速機。

單向離合軸承300可具有內環及外環，單向離合軸承300之內環於單一轉向上與單向離合軸承300之外環相互卡制，而於相反轉向上則可對應外環樞轉，且單向離合軸承300之內環套設於輸出軸201上。

輸入齒輪軸400之頂端具有固定孔，單向離合軸承300之外環對應固定於固定孔內，且輸入齒輪軸400上具有第一轉向齒輪401，因此藉由單向離合軸承300、輸入齒輪軸400之配置，可以使得馬達100之動力能夠滿足驅動自行車的需求穩定輸出，可利用包含了行星減速機之減速裝置200之不同齒輪比的不同配置，進而得到所需之輸出動力。

軸架600可對應設於支撐軸管1100之底端處，與支撐軸管1100相連接，且軸架600於橫向之兩端上分別設有第一軸孔601及第二軸孔602，而腳踏軸700為對應可旋轉地穿設於該軸架600內且穿出第一軸孔601及第二軸孔602。

且在一實施例中，腳踏軸700可穿出第一軸孔601之第一端上卡制固定於第一腳踏板組件1400且與第一腳踏板組件1400呈連動共轉之關係，且腳踏軸700可穿出第二軸孔602之第二端上卡制固定於第二腳踏板組件1500，且與第二腳踏板組件1500呈連動共轉之關係。

更進一步，在一實施例中，腳踏軸700與第一軸孔601間可設有至少一軸承單元，動力轉向部件800與第二軸孔602間亦可設有至少一軸承單元，藉此將可使得腳踏軸700順利地運轉於第一軸孔601間及第二軸孔602間。

固定組件1200，可設置於腳踏軸700上一端，並可包含固定座1201、固定座穿孔1202、固定外蓋1203、固定外蓋穿孔1204及複數個彈性元件1205。固定外蓋1203可穿設於腳踏軸700上一端，鄰近第二軸孔602，且與腳踏軸700共轉，且固定外蓋1203具有固定外蓋穿孔1204及複數個第一鉤爪1206，腳踏軸700可穿越固定外蓋穿孔1204，複數個第一鉤爪1206可設置於固定座1201內表面周側。

而固定座1201可具有固定座穿孔1202及複數個第二鉤爪1207，複數個第二鉤爪1207可對應複數個第一鉤爪1206設置於固定外蓋1203定表面周側，複數個彈性元件1205可設置於第一鉤爪1206及第二鉤爪1207之間所產生之複數個溝槽中，撐抵第一鉤爪1206及第二鉤爪1207相互卡合，以連接固定座1201及固定外蓋1203，且在一實施例中，彈性元件1205可包含彈簧。

動力轉向部件800可為長形管狀件，且為對應可旋轉地套設於腳踏軸700上，並包含第二轉向齒輪801，第二轉向齒輪801可直接嚙合第一轉向齒輪401，且固定座1201可對應固定座穿孔1202套設於動力轉向部件800上。

霍爾磁力感應裝置1000可與馬達100電性連接，並包含第一磁環1002、霍爾磁力感應裝置外蓋1004、霍爾磁力感應元件1001、第二磁環1003。第一磁環1002可套設於腳踏軸700上，且鄰近第一軸孔601，而霍爾磁力感應裝置外蓋1004可與軸架600相連接，並蓋設於第一軸孔601上，且腳踏軸700可穿透霍爾磁力感應裝置外蓋1004，霍爾磁力感應元件1001可設置於霍爾磁力感應裝置外蓋1004之內表面上，且鄰近設置於第一磁環1002，而第二磁環1003可設置於動力轉向部件800上，並與第一磁環1002軸向重疊，且在一實施例中，第一磁環1002及第二磁環1003可包含交錯排列之複數個磁極。

因此，本發明之第一磁環1002及第二磁環1003可設置於軸架600之中，而不需再額外增加厚度，可更進一步的減少整體電力驅動裝置之厚度，且由於霍爾磁力感應裝置外蓋1004係蓋設於第一軸孔601上，因此亦可保護軸架600內之各元件，且不需再額外增設外蓋，因此亦可減少用料及厚度。

棘輪900可套設於腳踏軸700上，且設置於固定外蓋1203內表面上，且單向離合軸承300以及棘輪900係軸向相垂直，因此由於單向離合軸承300係設置於輸出軸201及輸入齒輪軸400之間，而棘輪900係設置於固定外蓋1203內並套設於腳踏軸700上，使得單向離合軸承300以及棘輪900係軸向相垂直，而不需將棘輪900及單向離合軸承300皆設置於固定座1201及固定外蓋1203中，因而可減少厚度，使得自行車的騎乘上更舒適。

且在一實施例中，當馬達100運轉時，將會帶動棘輪900空轉，而第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500未被馬達100驅動，因此第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500將不會被馬達100驅動，進而防止因為第一腳踏板組件1400以及第二腳踏板組件1500隨著馬達100驅動而高速旋轉而造成使用者騎乘上之不適以及危險。

而在另一實施例中，當無電源動力驅動下，踩踏第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500時，可帶動腳踏軸700及輸入齒輪軸400旋轉，輸入齒輪軸400可帶動單向離合軸承300之外環相對內環樞轉，不帶動馬達100轉動，因此當踩踏第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500時，將不會由於馬達100之阻力而需耗費額外的力氣。

在一實施例中，踩踏第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500時，連動共轉腳踏軸700及棘輪900， 使得固定外蓋1203承受力度，固定外蓋1203可擠壓彈性元件1205，相對於固定座1201轉動，此時腳踏軸700上之第一磁環1002將會相對於第二磁環1003差動，因此霍爾磁力感應元件1001可感測第一磁環1002及第二磁環1003差動所造成之磁量變化角位差，而發送訊號控制馬達100轉動。

因此，在一實施例中，固定座1201可與自行車之齒輪組20相連接，以利以馬達100或踩踏第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500驅動自行車前進，而當齒輪組20靜止或運轉轉速降低時，例如起步或爬坡時，腳踏軸700相對於帶動該固定外蓋1203轉動，而固定外蓋1203將會承受大於預設力度，因此固定外蓋1203將會相對於擠壓帶動固定座1201轉動，借由第一磁環1002及第二磁環1003所造成之差動，因此使得馬達100啟動以輔助減輕使用者踩踏之施力負擔來驅動自行車的前進，而在一實施例中，為了保障使用者安全，使用者可利用煞車方式切斷馬達100之運轉，因此不會因為高速驅動而產生危險性。

因此透過本發明之管式離合器自行車電力驅動裝置，利用於單向離合軸承300以及設置於腳踏軸700上之棘輪900，使得使用者可選擇性地以電力驅動自行車前進時，不會連動地帶動第一腳踏板組件1400以及第二腳踏板組件1500，進而防止因為第一腳踏板組件1400以及第二腳踏板組件1500隨著馬達100驅動而高速旋轉而造成使用者騎乘上之不適以及危險，且使用者亦可選擇以腳踏做輸出，不會反饋帶動輸出軸201等電力驅動組件，可減少使用者騎乘之施力負擔，且更可避免內部元件做不必要之摩擦損耗，進一步於實用性以及安全性做出大幅之改善。

而在一實施例中，支撐軸管1100可設置於第4圖中所標示之相對位置，第4圖中係將支撐軸管1100設置於下管(down tube)之位置，在另一實施例中，支撐軸管1100可設置於第5圖中所標示之相對位置，第5圖中係將支撐軸管1100設置於立管(seat tube)之位置。

而無論支撐軸管1100係設置於下管或是立管之位置，由於單向離合軸承300已與減速裝置200互相連接整合設置於支撐軸管1100，且亦將第一磁環1002及第二磁環1003設置於軸架600中，以及將霍爾磁力感應裝置外蓋1004蓋設於第一軸孔601上，且不再額外增設外蓋，因此可減少厚度。

因此由於將單向離合軸承300、第一磁環1002及第二磁環1003設置於支撐軸管1100及軸架600之空間內，本發明可以有效的減少第一腳踏板組件1400及第二腳踏板組件1500之間之距離，且不影響一般情況下的騎乘，因此可較具輔助驅動裝置之自行車相比，兩腳間的距離將會縮短，因此可以更易踩踏加速。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

20‧‧‧齒輪組

100‧‧‧馬達

101‧‧‧驅動轉軸

200‧‧‧減速裝置

201‧‧‧輸出軸

300‧‧‧單向離合軸承

400‧‧‧輸入齒輪軸

401‧‧‧第一轉向齒輪

600‧‧‧軸架

601‧‧‧第一軸孔

602‧‧‧第二軸孔

700‧‧‧腳踏軸

800‧‧‧動力轉向部件

801‧‧‧第二轉向齒輪

900‧‧‧棘輪

1000‧‧‧霍爾磁力感應裝置

1001‧‧‧霍爾磁力感應元件

1002‧‧‧第一磁環

1003‧‧‧第二磁環

1004‧‧‧霍爾磁力感應裝置外蓋

1100‧‧‧支撐軸管

1200‧‧‧固定組件

1201‧‧‧固定座

1202‧‧‧固定座穿孔

1203‧‧‧固定外蓋

1204‧‧‧固定外蓋穿孔

1205‧‧‧彈性元件

1206‧‧‧第一鉤爪

1207‧‧‧第二鉤爪

1400‧‧‧第一腳踏板組件

1500‧‧‧第二腳踏板組件

第1圖係為根據本發明之實施例之管式離合器自行車電力驅動裝置之示意圖。

第2圖係為根據本發明之實施例之管式離合器自行車電力驅動裝置之固定外蓋示意圖。

第3圖係為根據本發明之實施例之管式離合器自行車電力驅動裝置之固定座示意圖。

第4圖係為根據本發明之實施例之管式離合器自行車電力驅動裝置之第一實施示意圖。

第5圖係為根據本發明之實施例之管式離合器自行車電力驅動裝置之第二實施示意圖。

Claims (10)

1. 一種管式離合器自行車電力驅動裝置，其包含： 一支撐軸管，其為一中空管件； 一馬達，其對應固定於該支撐軸管內，並具有一驅動轉軸； 一減速裝置，其設於該馬達之該驅動轉軸上，且以一輸出軸輸出； 一單向離合軸承，該單向離合軸承具有一內環及一外環，該單向離合軸承之該內環於單一轉向上與該單向離合軸承之該外環相互卡制，而於相反轉向上則可對應該外環樞轉，且該單向離合軸承之該內環係套設於該輸出軸上； 一輸入齒輪軸，該輸入齒輪軸之頂端具有一固定孔，且該單向離合軸承之該外環對應固定於該固定孔內，且該輸入齒輪軸上具有一第一轉向齒輪； 一軸架，其對應設於該支撐軸管之底端處，與該支撐軸管相連接，且該軸架於橫向之兩端上分別設有一第一軸孔及一第二軸孔； 一腳踏軸，其對應可旋轉地穿設於該軸架內且穿出該第一軸孔及該第二軸孔； 一固定組件，係設置於該腳踏軸上一端，且包含： 一固定外蓋，係穿設於該腳踏軸上一端，鄰近該第二軸孔，且與該腳踏軸共轉，並具有一固定外蓋穿孔及複數個第一鉤爪，該腳踏軸穿越該固定外蓋穿孔，該複數個第一鉤爪係設置於該固定外蓋內表面周側； 一固定座，係具有一固定座穿孔及複數個第二鉤爪，該複數個第二鉤爪係對應該複數個第一鉤爪設置於該固定座定表面周側；及 複數個彈性元件，係設置於該複數個第一鉤爪及該複數個第二鉤爪之間所產生之複數個溝槽中，撐抵該第一鉤爪及該第二鉤爪相互卡合，以連接該固定外蓋及該固定座； 一動力轉向部件，其為一長形管狀件，其對應可旋轉地套設於該腳踏軸上，且包含一第二轉向齒輪，該第二轉向齒輪係直接嚙合該第一轉向齒輪，且該固定座係對應該固定座穿孔套設於該動力轉向部件上； 一霍爾磁力感應裝置，係與該馬達電性連接，並包含： 一第一磁環，係套設於該腳踏軸上，且鄰近該第一軸孔； 一霍爾磁力感應裝置外蓋，係與該軸架相連接，並蓋設於該第一軸孔上，且該腳踏軸係穿透該霍爾磁力感應裝置外蓋； 一霍爾磁力感應元件，係設置於該霍爾磁力感應裝置外蓋之內表面上，且鄰近設置於該第一磁環； 一第二磁環，係設置於該動力轉向部件上，並與該第一磁環軸向重疊；以及 一棘輪，係套設於該腳踏軸上，且設置於該固定外蓋內表面上； 其中，當該固定外蓋擠壓該彈性元件時，係相對於該固定座轉動，該第一磁環相對於該第二磁環差動，該霍爾磁力感應元件感測該第一磁環及該第二磁環差動所造成之磁量變化角位差並發送一電訊號控制該馬達轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該腳踏軸係穿出該第一軸孔之一第一端上卡制固定於一第一腳踏板組件且與該第一腳踏板組件呈連動共轉之關係，且該腳踏軸穿出該第二軸孔之一第二端上卡制固定於一第二腳踏板組件，且與該第二腳踏板組件呈連動共轉之關係。
3. 如申請專利範圍第2項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該馬達運轉係帶動該棘輪空轉，該第一腳踏板組件及該第二腳踏板組件係未被該馬達驅動。
4. 如申請專利範圍第2項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中踩踏該第一腳踏板組件及該第二腳踏板組件，係帶動該腳踏軸及該輸入齒輪軸旋轉，該輸入齒輪軸係帶動該單向離合軸承之該外環相對該內環樞轉，不帶動該馬達轉動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該固定座係與一自行車之一齒輪組相連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中當該齒輪組靜止或運轉轉速降低時，固定外蓋係擠壓該彈性元件，相對於該固定座轉動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該第一磁環及該第二磁環係包含交錯排列之複數個磁極。
8. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該彈性元件係包含彈簧。
9. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該單向離合軸承以及該棘輪係軸向相垂直。
10. 如申請專利範圍第1項所述之管式離合器自行車電力驅動裝置，其中該減速裝置係包含一行星減速機。