TWI552917B - Electric bicycle outside the transmission mechanism - Google Patents

Description

電動自行車之外變速機構

本發明與電動自行車有關，特別是指一種電動自行車之外變速機構。

自行車之變速機構可以區分為內變速與外變速兩種，簡單來說，內變速機構是隱藏在後花鼓內部而不會與外界的泥土或雨水接觸，所以不需要定期保養，但是因安裝空間有限，變速範圍也就會受到限制；外變速機構則是會直接與外界的泥土或雨水接觸，因而必須定期清洗保養，但是由於外部的安裝空間較大，變速範圍也就會比較大。

就習用的外變速機構來說，假如騎乘者在大齒盤停止轉動或轉速過低的情況下進行強制換檔動作時，很容易讓變速線呈現繃緊狀態而影響變速線的使用壽命，而且，若騎乘者在此時再次進行踩踏時也很容易發生落鏈的狀況。因此，騎乘者在騎乘過程中必須要注意大齒盤的轉速才能進行換檔，操作上實在相當的不方便。

本發明之主要目的在於提供一種電動自行車之外變速機構，其在後輪、大齒盤或鏈條的轉速過低時不能進行換擋動作，以確保變速線維持在適當的鬆緊度，同時又能避免發生落鏈的狀況。

為了達成上述目的，本發明之外變速機構包含有一後輪、一曲柄組、一大齒盤、一單向器、一變速器、一鏈條， 以及一感測裝置。該後輪具有一後花鼓；該曲柄組具有一曲柄軸及二曲柄，該兩曲柄設於該曲柄軸之兩端，用以帶動該曲柄軸轉動；該大齒盤套設於該曲柄組之曲柄軸；該單向器設於該大齒盤與該曲柄軸之間，並與其中一該曲柄組接，可受與其相組接之曲柄的驅動而帶動該大齒盤作單向轉動；該變速器具有一變速鏈輪及一電子撥鏈器，該變速鏈輪設於該後輪之後花鼓，該電子撥鏈器設於該變速鏈輪，用以進行變速換檔動作；該鏈條繞設於該大齒盤、該變速器之變速鏈輪，以及該變速器之電子撥鏈器，使得該後花鼓、該大齒盤，以及該鏈條能夠同時轉動；該感測裝置電性連接該電子撥鏈器，用以感測該後輪的轉速、該大齒盤的轉速或該鏈條的轉速。藉此，當該感測裝置所感測到的前述轉速高於一設定值時，該電子撥鏈器可順利進行換擋動作，而當該感測裝置所感測到的前述轉速低於一設定值時，該電子撥鏈器則無法進行換擋動作。

為了詳細說明本發明之結構、特徵及功效所在，茲列舉一較佳實施例並配合下列圖式說明如後。

請參閱第一圖，為應用本發明第一較佳實施例之電動自行車10，圖中所示之電動自行車10主要包含有一車架12及一設於車架12前端之前輪14。請再參閱第二至四圖，為本發明第一較佳實施例之外變速機構16，主要包含有一後輪18、一曲柄組20、一大齒盤30、一單向器40、一變速器50、一鏈條70、一發電裝置80、一感測裝置90，以及一中置馬達。

後輪18設於車架12之後端且具有一後花鼓182。

曲柄組20具有一曲柄軸22與二曲柄24，曲柄軸22可旋轉地穿設於車架12內，各曲柄24之內端固定於曲柄軸22之一端，各曲柄24之外端供一踏板26安裝。

大齒盤30套設於曲柄組20之曲柄軸22，用以提供動力傳輸效果。

單向器40具有一棘齒環42、一棘輪座44，以及複數個棘爪46，其中，棘齒環42連接大齒盤30，棘輪座44連接曲柄24，各棘爪46位於棘齒環42與棘輪座44之間，並以其一端樞設於棘輪座44，另一端卡接於棘齒環42，如第四及五圖所示，使得單向器40可受與其相組接之曲柄24的驅動而帶動大齒盤30作單向轉動，一旦大齒盤30的轉速高於該兩曲柄24的轉速時，單向器40便會解除兩者之間的傳動。

變速器50具有一變速鏈輪54及一電子撥鏈器60，變速鏈輪54設於後輪18之後花鼓182之一端，用以提供不同的變速檔位，電子撥鏈器60設於變速鏈輪54，並與一微電腦62作電性連接，如第六圖所示，可受微電腦62的控制而進行自動換檔動作。

鏈條70繞設於大齒盤30、變速器50之變速鏈輪54，以及變速器50之電子撥鏈器60，使得後輪18、大齒盤30，以及鏈條70能夠同時轉動。值得一提的是，本發明之外變速機構16可提供一中置馬達，中置馬達具有一輸出齒輪，用以連接帶動曲柄軸22、大齒盤30或鏈條70的其中之一。

發電裝置80在本實施例中具有一線圈座82、一線圈84、一電線86，以及一磁鐵88，如第五圖所示，線圈座82藉由兩軸承83安裝於曲柄軸22，使得曲柄軸22能相對線圈座82旋轉；線圈84固定於線圈座82之內周面；磁鐵88固定於曲柄軸22且相對於線圈84，可受曲柄軸22之帶動來繞著線圈84旋轉，藉以產生磁場變化而讓線圈84產生感應電流；電線86以其一端連接線圈84，用以將線圈84所產生的感應電流傳輸至需要充電的裝置，如電池或大燈。

感測裝置90具有一安裝座92、一霍爾感測器94，以及複數磁鐵96，在本實施例中，如第五圖所示，安裝座92套設於曲柄軸22；霍爾感測器94設於安裝座92且與微電腦62作電性連接；該等磁鐵96固定於大齒盤30朝霍爾感測器94之一側面，可受大齒盤30之帶動而相對霍爾感測器94旋轉。

以上為本發明之外變速機構16的詳細結構，以下再就本發明之操作過程及特色進行說明。

當騎乘者施力踩踏該兩踏板26來驅動曲柄組20旋轉時，藉由單向器40的驅動，大齒盤30會開始旋轉且透過鏈條70來帶動後花鼓182同步旋轉，藉以驅動後輪18轉動而讓電動自行車10能夠順利前進。在大齒盤30旋轉的過程中，霍爾感測器94會透過該等磁鐵96所產生的磁場變化來感測大齒盤30的轉速，並將所感測到的轉速大小傳送至微電腦62，當大齒盤30的轉速保持在大於20RPM的情況下，騎乘者除了可以利用手動方式進行換檔之外，亦可透過微電腦62的設定來進行自動換檔，但是當霍爾感測器94感測到大齒盤30的轉速低於20RPM時，微電腦62便會控制電子撥鏈器60無法進行換檔動作，此時的騎乘者即使不管利用手動操控或透過微電腦62的自動控制都無法進行換檔，以確保變速線維持在適當的鬆緊度，同時又能避免發生落鏈的狀況。

在此必須補充說明的是，由於後輪18、大齒盤30，以及鏈條70是同時轉動，所以霍爾感測器94可以安裝於車架12的適當位置，而磁鐵96則是可以設置在後輪18之輪圈184或鏈條70上，如第七及八圖所示，只要讓霍爾感測器94能夠感應到該等磁鐵96即可達到相同的功效。另一方面，當磁鐵96設置在後輪18之輪圈184或鏈條70時，發電裝置80之線圈座82及磁鐵88可以分別安裝於曲柄軸22及大齒盤30，如第九圖所示，藉此，磁鐵88便會受到大齒盤30的帶動而繞著線圈84轉動來產生磁場變化，讓電線86將線圈84所產生的感應電流傳輸出去。

綜合以上所述可知，本發明之外變速機構利用單向器40的設置，讓後輪18、大齒盤30，以及鏈條70能保持在相同的速度下轉動，並且再配合感測裝置90來感測後輪18、大齒盤30或鏈條70的轉速大小，一旦轉速過低時就會控制電子撥鏈器60不能進行換檔，以確保變速線維持在適當的鬆緊度，同時又能避免發生落鏈的狀況。

本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10．．．電動自行車

12．．．車架

14．．．前輪

16．．．外變速機構

18．．．後輪

182．．．後花鼓

184．．．輪圈

20．．．曲柄組

22．．．曲柄軸

24．．．曲柄

26．．．踏板

30．．．大齒盤

40．．．單向器

42．．．棘齒環

44．．．棘輪座

46．．．棘爪

50．．．變速器

54．．．變速鏈輪

60．．．電子撥鏈器

62．．．微電腦

70．．．鏈條

80．．．發電裝置

82．．．線圈座

84．．．線圈

86．．．電線

88．．．磁鐵

90．．．感測裝置

92．．．安裝座

94．．．霍爾感測器

96．．．磁鐵

第一圖為應用本發明第一較佳實施例之自行車的平面圖。

第二及三圖為本發明第一較佳實施例之平面圖。

第四圖為本發明第一較佳實施例所提供之單向器的立體圖。

第五圖為本發明第一較佳實施例之組合剖視圖。

第六圖為本發明第一較佳實施例之方塊圖。

第七及八圖為本發明第二較佳實施例之局部放大圖，主要顯示感測裝置的不同安裝位置。

第九圖為為本發明第二較佳實施例之平面圖，主要顯示發電裝置的不同安裝位置。

16．．．外變速機構

18．．．後輪

182．．．後花鼓

20．．．曲柄組

24．．．曲柄

26．．．踏板

30．．．大齒盤

60．．．電子撥鏈器

70．．．鏈條

86．．．電線

88．．．磁鐵

92．．．安裝座

96．．．磁鐵

Claims (8)

1. 一種電動自行車之外變速機構，包含有：一後輪，具有一後花鼓；一曲柄組，具有一曲柄軸及二曲柄，該兩曲柄設於該曲柄軸之兩端；一大齒盤，套設於該曲柄組之曲柄軸；一單向器，設於該大齒盤與該曲柄組之曲柄軸之間且與其中一該曲柄組接，可受該曲柄之驅動而帶動該大齒盤作單向轉動；一變速器，具有一變速鏈輪及一電子撥鏈器，該變速鏈輪設於該後輪之後花鼓，該電子撥鏈器設於該變速鏈輪；一鏈條，繞設於該大齒盤、該變速器之變速鏈輪，以及該變速器之電子撥鏈器，使得該後輪、該大齒盤，以及該鏈條能夠同時轉動；以及一感測裝置，電性連接該電子撥鏈器，用以感測該後輪的轉速、該大齒盤的轉速或該鏈條的轉速，使得該電子撥鏈器能根據該感測裝置所感測到該後輪之轉速大小、該大齒盤之轉速大小或該鏈條之轉速大小來進行換擋動作。
2. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，其中該感測裝置具有一安裝座、一霍爾感測器，以及複數磁鐵，該安裝座套設於該曲柄軸，該霍爾感測器設於該安裝座，該等磁鐵固定於該大齒盤，可受該大齒盤之帶動而相對該霍爾感測器旋轉。
3. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，更包含有一發電裝置，係具有一線圈座、一線圈、一磁鐵，以及一電線，該線圈座連接於該曲柄軸，該線圈固定於該線圈座，該磁鐵固定於該曲柄軸且相對於該線圈，可受該曲柄軸之帶動而相對該線圈旋轉，該電線連接該線圈。
4. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，其中該感測裝置具有一霍爾感測器與複數磁鐵，該等磁鐵固定於該鏈條且分別對應該霍爾感測器。
5. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，其中該感測裝置具有一霍爾感測器與複數磁鐵，該等磁鐵固定於該後輪之一輪圈且分別對應該霍爾感測器。
6. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，更包含有一發電裝置，係具有一線圈座、一線圈、一磁鐵，以及一電線，該線圈座連接於該曲柄軸，該線圈設於該線圈座，該磁鐵設於該大齒盤且相對該線圈，可受該大齒盤之帶動而繞著該線圈旋轉，該電線連接該線圈。
7. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，更包含有一中置馬達，該中置馬達具有一輸出齒輪，用以連接帶動該曲柄軸、該大齒盤或該鏈條其中之一。
8. 如請求項1所述之電動自行車之外變速機構，其中該單向器包括有一棘齒環、一棘輪座，以及設於該棘齒環與該棘輪座之間的複數個棘爪，該棘齒環連接大齒盤，該棘輪座連接該曲柄，各該棘爪之一端樞設於該棘輪座，另一端卡接於該棘齒環。