TWI627098B - 電子變速角度感應結構 - Google Patents

Abstract

一種電子變速角度感應結構，包括一轉轍單元、一驅動單元、與一感應單元。轉轍單元具有一連桿機構。驅動單元定位於轉轍單元上；驅動單元定義一動力傳輸路徑、與動力傳輸路徑之外之一非動力傳輸路徑；驅動單元沿動力傳輸路徑輸出動力，以驅使連桿機構產生動作，且驅動單元於動力傳輸路徑上具有一蜗輪。感應單元連接驅動單元、且位於非動力傳輸路徑；感應單元包括與該動力輸出軸同步轉動的一感測齒輪、以及一傳感組件偵測感測齒輪之轉動角度。

Description

電子變速角度感應結構

本發明涉及一種自行車之撥鏈器，尤其是一種具有高解析度之電子變速角度感應結構。

由於撥鏈器通常具有相當小的運動範圍，為了更能及時的因應路況，更精確地確認撥鏈器的位置，自行車業界對撥鏈機構的電控精確度越來越要求，例如，台灣發明專利第I247711號「自行車電撥鏈器」直接將一數位感測器設在馬達21輸出軸上，但馬達21輸出軸直接產生的驅動力尚須透過減速齒輪組件22後輸出一真正驅動力，再由真正驅動力計算撥鏈器的移動位置。換句話說，馬達21輸出動力與真正驅動力間屬於降轉速的關係，從馬達21的輸出動力到撥鏈器的移動位置，需經特定換算而非直接測得的絕對位置，且撥鏈器所需求的轉數與角度均將低於數位感測器所偵測的轉數與角度，將使減速齒輪組件22作功較多，不僅容易產生磨耗、且降轉速換算的轉數與角度，其解析度較低。

美國發明專利第US5480356號「Speed Change Device for Bicycles」提供一馬達21整合一減速齒輪來驅動螺桿、以及一編碼器32可偵測螺桿的轉角，然而此設計將使每個檔次之間僅差距約7~8度，相對需選擇公差小、精度高的偵測器，製作成本相對高。

中國發明專利第CN100372730C號「自行車部件的齒輪減速 設備」，則是為方便拆卸維修，將減速機構與位置傳感器整合為單一裝置，同樣未對解析度的提高有所著墨。

因此，業界亟待能夠提出一種兼顧高精度與較低成本的角度感應結構。

本發明之目的在於提供一種電子變速角度感應結構，能兼顧高精度與低成本。

為此，本發明提供一種電子變速角度感應結構，包括一轉轍單元、一驅動單元、以及一感應單元。轉轍單元具有一連桿機構。驅動單元設於轉轍單元上；驅動單元定義一動力傳輸路徑，並沿動力傳輸路徑輸出動力，驅使連桿機構產生移動；驅動單元於動力傳輸路徑上至少包括一動力輸出軸。感應單元連接至驅動單元，，且該感應單元位於該動力傳輸路徑之外；該感應單元包含與該動力輸出軸同步轉動的一感測齒輪，以及一傳感組件，以偵測該感測齒輪之轉動角度。

藉由前述結構，感應單元設置在動力傳輸路徑以外，能夠使解析度進一步提高，同時降低減低磨耗的機會，並得以兼顧成本，達到迅速變速、精準微調之功效。

10‧‧‧轉轍單元

11‧‧‧基座

12‧‧‧連桿機構

20‧‧‧驅動單元

21‧‧‧馬達

22‧‧‧減速齒輪組件

23‧‧‧蜗桿

24‧‧‧蜗輪

25‧‧‧動力輸出軸

P1‧‧‧動力傳輸路徑

P2‧‧‧非動力傳輸路徑

30‧‧‧感應單元

31‧‧‧感測齒輪

32‧‧‧傳感組件

321‧‧‧角度傳感器

322‧‧‧計數傳感器

33‧‧‧控制元件

第1圖為本發明之電子變速角度感應結構之立體圖；第2圖為本發明之電子變速角度感應結構之立體分解圖；第3圖為第2圖中驅動單元與感應單元另一角度之示意圖；以及 第4圖為本發明之電子變速角度感應結構之方塊圖。

第1至4圖為本發明所提供一種電子變速角度感應結構，包括一轉轍單元10、設於轉轍單元10上之一驅動單元20、連接驅動單元20之一感應單元30。

轉轍單元10至少包括一基座11與一連桿機構12，為目前自行車變速器的傳動構造，請參考第1圖與第4圖。驅動單元20定義一動力傳輸路徑P1，以及動力傳輸路徑P1之外的一非動力傳輸路徑P2；驅動單元20沿動力傳輸路徑P1輸出動力，驅使連桿機構12相對基座11產生移動。

驅動單元20於動力傳輸路徑P1上至少包括一馬達21、一減速齒輪組件22、受減速齒輪組件22驅轉的一蜗桿23、嚙合蜗桿23之一蜗輪24(即主動輪)、以及與蜗輪24整合為一體而同步轉動之一動力輸出軸25。

感應單元30位於動力傳輸路徑P1之外。就本發明的定義，動力傳輸路徑P1之外的傳動部件所形成的路徑均可定義為非動力傳輸路徑，而前述所定義的非動力傳輸路徑P2僅為例示。因此，感應單元30能夠具體地描述為位於非動力傳輸路徑P2上。顯而易見地，感應單元30位於該減速齒輪組件22之外。

同時參閱第2至4圖，感應單元30包括嚙合驅動單元20之蜗輪24的一感測齒輪31(即從動輪)、接設感測齒輪31之一傳感組件32、以及電連接傳感組件32之一控制元件33(僅表示於第4圖)。感測齒輪31與蜗桿23分別設於蜗輪24的相對側。其中蜗桿23之軸心與蜗輪24之軸心呈正交，且感測齒輪31之軸心與動力輸出軸25之軸心呈平行，使感測齒輪31設於非動力傳 輸路徑P2上且未干涉該動力傳輸路徑P1。

如第4圖所示，傳感組件32還可以包括一角度傳感器321與一計數傳感器322；控制元件33由角度傳感器321偵測感測齒輪31之轉角δ、由計數傳感器322偵測感測齒輪31之轉數N，並將前述轉角δ與轉數N回饋至驅動單元20。

前述實施例中，感測齒輪31的直徑小於蜗輪24，因此感測齒輪31直接伴隨蜗輪24轉動並具有較高的轉速比，例如為3：1，因而能夠提高角度感測的解析度與精確度，同時也降低減速齒輪組件22磨耗的機會

補充說明的是，感測齒輪31也能夠設置成與蜗輪24(即動力輸出軸25)轉動角度一致，使得角度傳感器321與計數傳感器322所偵測的轉角δ與轉數N與動力輸出軸25相同，因而無須經過降轉速的換算。另外，本發明電子變速角度感應結構無須再考慮減速齒輪組件22的設計因子，也進一步避免減速齒輪組件22內部需要高精度傳感器的成本困擾。

在此強調是，前述實施例所採用的傳感組件32僅為例示說明，並未限制本發明所適用的傳感器類型，也不必然要同時使用角度傳感器與計數傳感器，而可以使用單一傳感器作為本發明的角度組件。

綜上所述，本發明之電子變速角度感應結構將感應單元30設在動力傳輸路徑P1以外之處，能使其具有較高的解析度，同時降低減速齒輪組件22磨耗的機會、以及沒有必須使用高精度傳感器的要求而得以兼顧成本，達到迅速變速、精準微調之功效。

本發明及其具體實施例不侷限於上述例示，其概念透過申請專利範圍的概念與範疇下可為替代或變換。

Claims (6)

1. 一種電子變速角度感應結構，包含有：一轉轍單元，具有一連桿機構；一驅動單元，設於該轉轍單元上；該驅動單元定義有由一馬達、一減速齒輪組件、以及相嚙合的一蝸桿與一蝸輪依序所構成的一動力傳輸路徑，並沿該動力傳輸路徑輸出動力至一動力輸出軸，該動力輸出軸驅使該連桿機構產生動作；以及一感應單元，連接至該驅動單元，且該感應單元位於該動力傳輸路徑之外；該感應單元包含與該動力輸出軸同步轉動的一感測齒輪，以及一傳感組件，以偵測該感測齒輪之轉動角度；其中，該蝸桿受該減速齒輪組件驅轉，該動力輸出軸與該蝸輪整合為一體，該蝸輪帶動該感測齒輪轉動。
2. 如請求項1之電子變速角度感應結構，其中：該感測齒輪之軸心平行該動力輸出軸之軸心。
3. 如請求項1之電子變速角度感應結構，其中：該感測齒輪的轉速高於該動力輸出軸。
4. 如請求項3項之電子變速角度感應結構，其中：該感測齒輪與該動力輸出軸的轉速比為3：1。
5. 如請求項1之電子變速角度感應結構，其中：該感測齒輪的轉速等於該動力輸出軸。
6. 如請求項1項之電子變速角度感應結構，其中：該傳感組件包含有一角度傳感器與一計數傳感器、以及電連接該角度傳感器與該計數傳感器之一控制元件；其中，該控制元件由該角度傳感器偵測該感測齒輪之轉角、由該計數傳感器偵測該感測齒輪之轉數，並將前述轉角與轉數回饋至該驅動單元。