TW531512B - Motor unit with an integrated speed sensor for a bicycle hub transmission - Google Patents

Description

531512 A7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 _B7_五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明相關於自行車碼錶，尤其相關於整合於用來使 自行車傳動裝置變速的馬達單元內的速率感測器。 自行車碼錶經常被用來測量，計算，及顯示各種不同 的騎車參數，例如自行車速率，行駛距離，踩踏板的速率 等等。此種碼錶通常包含安裝在車把上的顯示器，以及安 裝在前或後車輪上的至少一感測器總成。感測器總成通常 包含安裝在車輪輻條之一上的磁鐵，及安裝在自行車車架 上的磁性感測器，使得當車輪旋轉時’磁鐵經過感測器的 附近。磁性感測器連接在電線上，而電線又沿著自行車車 架通向顯示器。 已知的自行車碼錶的一個問題是磁性感測器是使用帶 子而安裝在車架的小直徑部份上，例如轉向叉管或後方鏈 鋸。因爲管的直徑小，所以帶子可能不能施加很大的摩擦 力來將感測器正確地保持於定位，並且感測器可能繞管旋 轉或沿著管移動，直到感測器不再能準確地感測磁鐵。當 管爲推拔狀或非圓形時，此效應特別嚴重。結果，騎車者 必須週期性地調整感測器的位置。傳統自行車碼錶的另一 個問題是從感測器到顯示器的電線使自行車外觀雜亂，特 別是當有其他的電氣組件安裝在自行車上而每一組件具有 其自己的電線時。 發明槪說 本發明針對與用來使自行車傳動裝置變速的馬達單元 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

請 先 閱 讀 背 面 之 注J

I 頁

言 -4 531512 A7 B7 五、發明說明（2) 整合成整體的速率感測器。在本發明的一實施例中，提供 一種馬達單元來操作內輪轂傳動裝置，並且一速率感測器 安裝在馬達單元上，用來偵測馬達單元外部的速率訊號。 因爲速率感測器安裝在馬達單元上，所以速率感測器的位 置可以牢固地固定在自行車上。並且，速率感測器的電線 可整合在馬達的配線束具內，因而不須有沿著自行車的分 開的電線路線。 馬達單元可包含用來接收輪軸通過的環形殻體，繞驅 動環軸線旋轉的用來嚙合輪轂傳動裝置的驅動環，及用來 旋轉驅動環的馬達。結果，馬達單元可被放置成非常接近 輪轂傳動裝置，因而非常接近安裝有訊號源例如磁鐵的車 輪輻條。因爲馬達單元可牢固地安裝在自行車車架上，所 以感測器可以懸臂方式穩固地安裝在殻體上，並且朝向輻 條延伸，以在與其他情況所可能者相比移動的危險較小之 下更爲接近訊號源。 圖式簡要敘述 圖1爲根據本發明的自行車輪轂傳動裝置，馬達驅動 裝置，以及速率感測器的特別實施例的後視圖。 圖2爲圖1所示的自行車輪轂傳動裝置，馬達驅動裝 置，以及速率感測器的部份分解圖。 圖3爲圖2所示的馬達殻體及連接器的側視圖。 圖4爲馬達殼體的切開視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再 --線·

經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 531512 A7 B7 五、發明說明（3) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 說明 1 0 自行車輪轂傳動裝置 1 4 馬達驅動裝置 1 8 速率感測器 2 2 輪轂殻 2 6 輪轂軸 3 0 驅動鏈輪 3 4 輪轂制動器 3 8 輻條凸緣 4 0 輻條凸緣 4 4 輻條 4 4 ί a 輻條. 4 8 磁鐵 5 2 螺釘 5 4 軸環 5 8 環形馬達殻體 6 0 驅動環 6 2 開口 6 6 可旋轉離合器致動器 7 0 螺母 7 4 安裝凸緣 7 8 輪轂螺母 8 2 馬達 8 6 驅動軸 * —>i I «I 1 ϋ H ·1 .1 ϋ I ai ϋ I · ϋ 1 (請先閱讀背面之注意事項再頁)

tj: ;鎊· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- 531512 A7 B7 五、發明說明（4) 9 0 驅 動 齒輪 9 4 大 直 徑齒 輪 9 8 軸 1 0 2 小 直徑 齒輪 1 0 4 大 直徑 齒輪 1 0 8 軸 1 1 2 小 直徑 齒輪 1 2 0 電 位計 1 2 4 凸 電連 接器 1 2 8 電 線 1 3 2 凹 電連 接器 1 3 3 連 接器 殼體 1 3 4 多 線訊 號通訊電纜 1 3 5 電觸點 (請先閱讀背面之注意事項再 裝 tj-· 1 3 6 扣持 螺 釘 1 4 0 磁 性 感 測器 1 5 0 外 側 表 面 X 軸 線 Y 同 心 縱 向軸 線 實施例的詳細敘述 圖1爲根據本發明的自行車輪轂傳動裝置1 0，馬達 驅動裝置1 4，以及速率感測器1 8的特別實施例的後視 圖，而圖2爲圖1所示的自行車輪轂傳動裝置1 0，馬達 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

;辫· 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 531512 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 驅動裝置1 4 ’以及速率感測器1 8的部份分解圖。輪轂 傳動裝置1 0是傳統的自行車輪轂傳動裝置，例如由 Shimano公司以Nexus®的品牌名稱銷售的輪轂傳動裝置。輪 轂傳動裝置1 0包含繞界定一軸線X的輪轂軸2 6旋轉的 輪轂殼2 2。驅動鏈輪3 0將來自鏈條（未顯示）的驅動 力施加於位在輪轂殻2 2內的行星齒輪傳動裝置（未顯示 )，用來以已知方式將來自鏈條的驅動力經由多個動力傳 輸路徑而傳送至輪轂殼2 2。也以Nexus®的品牌名稱銷售 的傳統輪轂制動器3 4可與輪轂傳動裝置1 〇 —起使用。 因爲輪轂傳動裝置1 0及輪轂制動器3 4是已知的結構， 所以省略其詳細敘述。 輪轂殼2 2包含用來安裝多個輻條4 4的一對輻條凸 緣3 8及4 0，而輻條4 4又安裝在車輪輪緣（未顯示） 上。形式爲磁鐵4 8的訊號源利用螺釘5 2及軸環5 4以 傳統方式安裝在輻條4 4 a之一上。 如圖1至3所示，馬達驅動裝置1 4包含具有驅動環 6 0的環形馬達殼體5 8，而驅動環6 0界定用來接收軸 2 6通過的開口 6 2。當馬達驅動裝置1 4安裝在輪轂傳 動裝置1 0上時，驅動環6 0嚙合形成輪轂傳動裝置1 0 的一部份的可旋轉離合器致動器6 6，並且馬達驅動裝置 1 4藉著螺母7 0而被扣持在輪轂傳動裝置1 〇上，而螺 母7 0係壓抵於馬達驅動裝置1 4的安裝凸緣7 4上，而 安裝凸緣7 4又壓抵於將輪轂傳動裝置1 0的組件固持在 一起的輪轂螺母7 8上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 & 之 注

V 裝 Μ

-8- 531512 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 如圖1及4更明確地顯示的，在馬達殻體5 8內設置 有馬達8 2，而馬達8 2具有支撐驅動齒輪9 0的驅動軸 8 6，而驅動齒輪9 0嚙合經由軸9 8而可旋轉地安裝在 馬達殻體5 8上的大直徑齒輪9 4。小直徑齒輪1 0 2與 大直徑齒輪9 4成整體形成，並且此小直徑齒輪1 0 2嚙 合經由軸1 0 8而可旋轉地支撐在馬達殻體5 8上的大直 徑齒輪1 0 4。與大直徑齒輪1 0 4成整體形成的小直徑 齒輪1 1 2嚙合驅動環6 0，以使驅動環6 0繞軸線X旋 轉，其中軸線X也作用成爲驅動環軸線。如此，大直徑齒 輪94，小直徑齒輪102，大直徑齒輪104，以及小 直徑齒輪1 1 2形成齒輪減速單元，使得驅動環6 0以比 驅動齒輪9 0小的速率旋轉。電位計1 2 0也嚙合驅動環 6 0，用來提供指示驅動環6 0的位置的訊號。用來驅動 馬達8 2的訊號及來自電位計1 2 0的訊號經由電線 1 28而提供給凸電連接器1 24。 設置在連接器殼體1 3 3內的形式爲可移去式插塞的 凹電連接器1 3 2位在多線訊號通訊電纜1 3 4的端部處 。凹電連接器132包含多個電觸點135，而這些電觸 點1 3 5接觸凸電連接器1 2 4內的相應電觸點。凹電連 接器1 3 2藉著扣持螺釘1 3 6而被扣持在馬達殼體5 8 上的定位。磁性感測器1 4 0安裝在連接器殼體1 3 3面 向輪轂傳動裝置1 〇的外側表面1 5 0上。感測器1 4 0 可藉著黏著劑，壓入配合，黏結，或任何其它方法安裝。 在此實施例中，磁性感測器1 4 0是圓柱形構件，其具有 請 先 閲 讀 背 面 之 注 項 訂

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- 531512 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 五、發明說明（7) 大致垂直於連接器殼體1 3 3的外側表面1 5 0且平行於 軸線X延伸的同心縱向軸線Y。 因爲馬達殼體5 8牢固地安裝在軸2 6上，並且因爲 連接器殻體1 3 3牢固地安裝在馬達殼體5 8上，所以感 測器140的位置非常穩定。並且，因爲連接器殻體 1 3 3通常由穩固及強度大的材料製成，所以感測器 1 4 0可以懸臂方式穩定地支撐在連接器殼體1 3 3上。 此又容許感測器1 4 0伸出相當大的距離而到達非常接近 磁鐵4 8的位置。 雖然以上爲本發明的各種不同實施例的敘述，但是在 不離開本發明的精神及範圍下可採用另外的修改。例如， 各種不同組件的尺寸，形狀，位置，或方向可依所想要的 來改變。一元件的功能可由二元件來實施，反之亦然。不 須所有的有利點均同時呈現在一特別實施例中。與習知技 術不同的每一特徵，不論是單獨或與其它特徵組合，都應 被視爲申請人的另外發明的分開的敘述’包括由此特徵所 實施的結構及/或功能性觀念。因此’本發明的範圍不應 受限於所揭示的特定結構或是對一特別結構或特徵在一開 始的明顯注意。 (請先閲讀背面之注意事項再 -裝·！ 頁：

訂： 錦· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） •10-

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 531512 、申請專利範圍 附件A: 第89 1 1 9868號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年6月修正 1 , 一種自行車輪轂傳動裝置用的速率感測設備，包 含： 一馬達單元，用來操作該輪轂傳動裝置；及 一速率感測器，用來偵測該馬達單元外部的速率訊號 ? 其中該速率感測器經由用來將訊號通訊至該馬達單元 及從該馬達單元通訊訊號的一電連接器而安裝在該馬達單 元上，該電連接器包含具有多個電觸點的一可移去式插塞 2 .根據申請專利範圍第1項所述的速率感測設備， 其中該速率感測器包含一磁性感測器。 3 ·根據申請專利範圍第1項所述的速率感測設備， 其中該速率感測器從該電連接器的一外側表面延伸。 4 .根據申請專利範圍第3項所述的速率感測設備·" 其中該速率感測器大致垂直於該電連接器的該外側表面延 伸。 5 .根據申請專利範圍第4項所述的速率感測設備， 其中該速率感測器具有大致圓柱形形狀。 6 .根據申請專利範圍第1項所述的速率感測設備， 其中該馬達單元包含用來接收一輪轂軸通過的一環形殼體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   531512 A8 B8 C8 D8 …申請專利範圍 Ο 7 ·根據申請專利範圍第6項所述的速率感測 其中該馬達單元另外包含： 一驅動環，用來嚙合該輪轂傳動裝置，其中該 繞一驅動環軸線旋轉；及 設備， 驅動環 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一馬達，用來旋轉該驅動環。 8 ·根據申請專利範圍第7項所述的速率感測設備， 其中該驅動環及該馬達係設置在該環形殼體內。 9 ·根據申請專利範圍第7項所述的速率感測設備， # Φ I亥速率感測器沿著大致平行於該驅動環軸線的 感測器軸線延伸。 1 〇 _根據申請專利範圍第9項所述的速率感 ’其中該速率感測器具有大致圓柱形形狀。 1 1 ·根據申請專利範圍第7項所述的速率感測設備 ’其中該速率感測器從該電連接器的一外側表面延伸。 1 2 .根據申請專利範圍第1 1項所述的速率感 '測^ 備’其中該速率感測器大致垂直於該電連接器的該外側1 $ 面延伸。 1 3 ·根據申請專利範圍第1 2項所述的速率感測$ 備’其中該速率感測器具有大致圓柱形形狀。 1 4 · 一種自行車車輪用的速率感測設備，包含： 一輪轂傳動裝置，繞一輪轂軸旋轉； 多個輻條，從該輪轂傳動裝置徑向向外延伸； 一速率訊號提供單元，設置在該多個輻條的至少$ > 速率 測設備 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂- i春！ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 531512 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 上，用來提供速率訊號； 一馬達單元，用來操作該輪轂傳動裝置；及 一速率感測器，用來偵測該速率訊號； 其中該速率感測器經由用來將訊號通訊至該馬達單元 及從該馬達單元通訊訊號的一電連接器而安裝在該馬達單 元上，該電連接器包含具有多個電觸點的一可移去式插塞 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -3-