TWI755696B - 自行車輔助動力之傳動裝置 - Google Patents

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Abstract

一種自行車輔助動力之傳動裝置，包括一驅動單元、一傳動輪組、一曲柄單元、一傳動齒盤及一第二單向傳動件，該傳動輪組包括一受該驅動單元驅動的第一齒輪、一套設於該第一齒輪與該驅動單元之間的第一單向傳動件，以及一與該第一齒輪囓合的第二齒輪，該傳動齒盤連接於該第二齒輪，該第二單向傳動件安裝於該第二齒輪與該曲柄單元的一曲柄軸之間，當啟動該驅動單元時，該驅動單元的動力透過該第一單向傳動件與該傳動輪組可傳遞至該傳動齒盤，且該第二單向傳動件呈空轉，當踩踏一第一、二曲柄時，透過該第二單向傳動件可使該曲柄軸單向連動該傳動齒盤旋轉，該第一單向傳動件呈空轉。利用整體的配置可簡化結構及縮小體積。

Description

自行車輔助動力之傳動裝置
本發明是有關於一種自行車，特別是指一種自行車輔助動力之傳動裝置。
為減少自行車騎乘者之身體負荷，將馬達所提供之動力在適當使用時機對於騎乘者之踩踏前行提供助力者， 係為習知技術中所既已公開之先前技術內容 ，且為更符合使用上之需求，透過適當的感測技術感測自行車當下所受之踩踏施力力度或扭矩等，作為是否提供助力供給之數據判斲，更有諸多不同之感測技術被陸續地公開。
而其中，利用五通管之管孔空間以及與之連通之座管或下管之菅孔空間作為馬達及減速、傳動機構之容納空間者，除不影響自行車車架之形狀設計外，在應用上亦可以避免造成自行車體積之增加，惟就其整體之傅動機構技術而言，則尚未完善，仍有需加以改進之處。
此外，如TW證書號I426035號專利案，為了避免使用者踩踏的力量反饋至馬達上，通常於一齒盤上設有一第一單向軸承，使馬達可驅動該齒盤轉動，另外，在一外軸承接架與一腳踏軸之間設有一第二單向軸承，以人力驅動該腳踏軸時，透過該第二單向軸承可單向連動該齒盤轉動，且該齒盤轉動時無法反饋影響該馬達，然而，該第一、二單向軸承都很容易受到外部濕氣、 污垢及其他污染物所影響，容易導致傳動機構的運轉不順暢，確實有待改良之必要，且結構較為複雜、體積較大。
因此，本發明之目的，即在提供一種可解決現有缺失之自行車輔助動力之傳動裝置。
於是，本發明自行車輔助動力之傳動裝置，該自行車還包含一車架，該車架包括一容室，以及一與該容室相交呈T字形且互相連通的軸孔，該輔助動力之傳動裝置包括一驅動單元、一傳動輪組、一曲柄單元、一傳動齒盤及一第二單向傳動件。該驅動單元安裝於該容室中，該傳動輪組包括一受該驅動單元驅動的第一齒輪、一套設於該第一齒輪與該驅動單元之間的第一單向傳動件，以及一與該第一齒輪囓合且軸設於該軸孔中的第二齒輪，該曲柄單元包括一軸設於該軸孔的曲柄軸、一連接於該曲柄軸其中一端的第一曲柄，以及一連接於該曲柄軸另一端的第二曲柄，該曲柄軸沿一軸線延伸且穿設於該第二齒輪中，該傳動齒盤連接於該第二齒輪且可轉動地套設於該曲柄軸外部，該第二單向傳動件安裝於該第二齒輪與該曲柄軸之間，該驅動單元的動力透過該第一單向傳動件與該傳動輪組可傳遞至該傳動齒盤，且該第二單向傳動件呈空轉，當踩踏該第一、二曲柄時，透過該第二單向傳動件可使該曲柄軸單向連動該傳動齒盤旋轉，該第一單向傳動件呈空轉。
本發明之功效在於：利用該第一單向傳動件設置於該第一齒輪與該驅動單元之間，以及該第二單向傳動件設置該第二齒輪與該曲柄軸之間的作用，可使整體結構精簡、達到小型化目的，且該第一單向傳動件與該該第二單向傳動件完全設置於該車架內部，可降低外部濕氣、 污垢及其他污染物的影響，可延長使用壽命。
參閱圖1與圖2，本發明自行車輔助動力之傳動裝置之一實施例，該自行車還包含一車架10，該輔助動力之傳動裝置包括一驅動單元20、一傳動輪組30、一曲柄單元40、一傳動齒盤50、一第二單向傳動件60及一感測器70。
該車架10包括一可界定出一容室111的立管11、一與該立管11相交呈T字形且可界定出一軸孔121的軸管12、二分別套設於該軸管12兩相反端的端蓋13、二分別套設於該軸管12與該端蓋13的軸承14，以及一安裝於該立管11內部的套筒15，該容室111與該軸孔121相交呈T字形且互相連通，該軸管12沿一軸線L延伸，並具有一第一端面122，以及一沿該軸線L相反於該第一端面122的第二端面123。該等端蓋13分別蓋合於該第一端面122與該第二端面123。此外，該軸管12外周面凸設有一凸部124，該凸部124 透過多數螺絲125組設於該立管11內部，該等螺絲125也將該套筒15鎖固定位於該立管11內部，該套筒15呈中空筒狀，並具有一第一側151、一第二側152，以及一封設於該第二側的封板153。值得一提的是，本實施例的車架10僅揭示立管11、軸管12，但實際上車架還包含頭管、上管、下管、後叉架...等等(圖未示)。
該驅動單元20安裝於該容室111中，並包括一馬達21，以及一受該馬達21所驅動的減速器22，該減速器22具有一可輸出動力的傳動軸221，該套筒15的第一側151抵靠於該減速器22的側端。
該傳動輪組30包括一受該驅動單元20驅動的第一齒輪31、一套設於該第一齒輪31與該傳動軸221之間的第一單向傳動件32，以及一與該第一齒輪31囓合且軸設於該軸孔121中並被其中一個軸承14支撐的第二齒輪33，該第一齒輪31與該第二齒輪33皆為傘形齒輪，且該第二齒輪33具有一囓齒端部331、一沿該軸線L相反於該囓齒端部331的連接部332，以及一沿該軸線L設置且由該囓齒端部331連通至該連接部332的內孔333，該連接部332凸露於該第一端面122及所對應的端蓋13外部。該套筒15包覆於該第一齒輪31的上半段及該第一單向傳動件32外部，該套筒15的封板153並提供該第一單向傳動件32產生防塵、防水的封閉效果。該內孔333呈階級孔狀，並具有一鄰近該囓齒端部331的小徑部334，以及一大徑部335。該馬達21的動力透過該第一單向傳動件32可傳遞至該第一齒輪31與該第二齒輪33，該第一齒輪31被反向掣動時不會反饋至該馬達21。
該曲柄單元40包括一軸設於該軸孔121的曲柄軸41、一連接於該曲柄軸41其中一端且對應於該第一端面122的第一曲柄42、一連接於該曲柄軸41另一端且對應於該第二端面123的第二曲柄43，以及二將該第一、二曲柄42、43鎖接於該曲柄軸41的鎖固件44，該曲柄軸41沿該軸線L延伸且可轉動地穿設於該小徑部334及另一個軸承14中，該曲柄軸41具有一凸伸於該第二齒輪33外部的第一結合部411、一沿該軸線L相反於該第一結合部411的第二結合部412，以及二分別設置於該第一、二結合部411、412的螺孔413，該第一曲柄42沿該軸線L位於該第二齒輪33外側，並具有一柄部421、一相交連接於該柄部421且相鄰於該第二齒輪33的延伸部422，以及一沿該軸線L且由該柄部421連通至該延伸部422且不可轉動地嵌套於該第一結合部411的鎖孔423，該第二曲柄43也具有一不可轉動地嵌套於該第二結合部412的鎖孔433，該等鎖固件44分別穿設並定位於該等鎖孔423、433且螺鎖於該等螺孔413中，且該第一結合部411穿設於該第一曲柄42的鎖孔423中並連接於該延伸部422，該第二結合部412與第二曲柄43的結合結構也與該第一結合部411結合於該第一曲柄42的結構相同。
該傳動齒盤50以多數螺絲51鎖固於該第二齒輪33的連接部332。
該第二單向傳動件60安裝於該第二齒輪33與該曲柄軸41之間，且安裝於該第二齒輪33的大徑部335中。本實施例中，該第二單向傅動單元60為單向滾針軸承，當踩踏該第一、二曲柄42、43時，透過該第二單向傳動件60可使該曲柄軸41單向連動該傳動齒盤50旋轉，且該第一單向傳動件32呈空轉。
該感測器70安裝於該曲柄單元40或該傳動齒盤50(本實施例的感測器70設置於傳動齒盤50)，用以感測踩踏力矩，且可發出訊號並通知與其電性連接之該馬達21調整輔助動力。
為供進一步瞭解本發明各元件配合所產生的作用、運用技術手段，以及所預期達成的功效，將再說明如下，相信當可由此而對本發明有更深入且具體的瞭解。
再如圖1及圖2所示，藉由上述構件之組成，當啟動該馬達21運轉時，利用該第一單向傳動件32的設置且該第一單向傳動件32可將動力傳遞至該第一齒輪31的作用，利用該第一齒輪31與該第二齒輪33嚙合，且該第二齒輪33與該傳動齒盤50鎖接，就可驅動該傳動齒盤50轉動，此時，該第二單向傳動件60呈空轉，因此，該第一、二曲柄42、43不會被該馬達21的動力所驅動，使得在該馬達21運轉時即使不踩踏板依舊可讓自行車前進，更進一步為了保障使用者安全。
更進一步，當無電力供應下，使用者可選擇人力腳踏驅動自行車，因此，當踩踏該第一、二曲柄42、43時，透過該第二單向傳動件60的設置，可使該曲柄軸41的轉動力傳遞至該第二齒輪33，又利用該第二齒輪33與該傳動齒盤50鎖接，可單向連動該傳動齒盤50旋轉，在此狀況之下，利用該第一單向傳動件32套設於該第一齒輪31與該傳動軸221之間的作用，將不會帶動該馬達21旋轉，所以在踩踏該第一、二曲柄42、43時，將不會因為該馬達21之阻力而需耗費額外的力氣。
更進一步，利用該感測器70安裝於該曲柄單元40或該傳動齒盤50，可在人力踩踏該第一、二曲柄42、43時感該曲柄軸41之旋轉，例如踩踏該第一、二曲柄42、43數圈或數秒後，可發送電訊號控制該馬達21轉動。因此，在上述的配置之下，若是使用者需要馬達21輔助或驅動自行車前進時，可踩踏該第一、二曲柄42、43數圈或數秒後，透過該感測器70啟動該馬達21，又因為該馬達21於運轉時不會帶動該第一、二曲柄42、43，而踩踏該第一、二曲柄42、43時，除非經由該感測器70啟動該馬達21，否則亦不會干涉到該馬達21的轉動。
因此，在本發明之配置之下，無論是以踩踏方式或是以馬達21作為動力源驅動自行車，彼此皆可互相不干擾，且更進一步，可利用煞車方式停止馬達21之轉動，因此本發明之自行車輔助動力之傳動裝置可以安全的保障使用者騎乘自行車，且即使無電力時亦可作為一般之自行車供使用者使用，而若是以踩踏方式搭配馬達21作為輔助動力源驅動自行車，在此配置之下亦不會由於馬達21的轉速過快造成危險，可保障使用者使用上的方便及安全。
以下再就本發明可達成的功效歸納說明：
一、利用該第二單向傳動件60安裝於該第二齒輪33與該曲柄軸41之間，且該第二齒輪33與該傳動齒盤50鎖接，整體結構簡單、體積小，可達到產品小型化目的。
二、利用該第一單向傳動件32與該第二單向傳動件60完全設置於該車架10內部，可降低外部濕氣、 污垢及其他污染物的影響，可延長該第一單向傳動件32與該第二單向傳動件60的使用壽命，且使傳動機構順暢運作。
綜上所述，本發明自行車輔助動力之傳動裝置，整體結構簡單、製造組配容易，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
10:車架 11:立管 111:容室 12:軸管 121:軸孔 122:第一端面 123:第二端面 124:凸部 125:螺絲 13:端蓋 14:軸承 15:套筒 151:第一側 152:第二側 153:封板 L:軸線 20:驅動單元 21:馬達 22:減速器 221:傳動軸 30:傳動輪組 31:第一齒輪 32:第一單向傳動件 33:第二齒輪 331:囓齒端部 332:連接部 333:內孔 334:小徑部 335:大徑部 40:曲柄單元 41:曲柄軸 411:第一結合部 412:第二結合部 413:螺孔 42:第一曲柄 421:柄部 422:延伸部 423:鎖孔 43:第二曲柄 433:鎖孔 44:鎖固件 50:傳動齒盤 51:螺絲 60:第二單向傳動件 70:感測器
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明自行車輔助動力之傳動裝置一實施例的一組合剖視圖；及 圖2是圖1的一不完整的剖視放大示意圖。
10:車架
11:立管
111:容室
12:軸管
121:軸孔
122:第一端面
123:第二端面
124:凸部
125:螺絲
13:端蓋
14:軸承
15:套筒
151:第一側
152:第二側
153:封板
L:軸線
22:減速器
221:傳動軸
30:傳動輪組
31:第一齒輪
32:第一單向傳動件
33:第二齒輪
331:囓齒端部
332:連接部
333:內孔
334:小徑部
335:大徑部
40:曲柄單元
41:曲柄軸
411:第一結合部
412:第二結合部
413:螺孔
42:第一曲柄
421:柄部
422:延伸部
423:鎖孔
43:第二曲柄
433:鎖孔
44:鎖固件
50:傳動齒盤
51:螺絲
60:第二單向傳動件

Claims (3)

  1. 一種自行車輔助動力之傳動裝置，該自行車還包含一車架，該車架包括一容室，以及一與該容室相交呈T字形且互相連通的軸孔，該車架還包括一可界定出該容室的立管，以及一與該立管相交呈T字形且可界定出該軸孔的軸管，該軸管具有一第一端面，以及一沿一軸線相反於該第一端面的第二端面，該輔助動力之傳動裝置包括：一驅動單元，安裝於該容室中；一傳動輪組，包括一受該驅動單元驅動的第一齒輪、一套設於該第一齒輪與該驅動單元之間的第一單向傳動件，以及一與該第一齒輪囓合且軸設於該軸孔中的第二齒輪，該第二齒輪具有一凸露於該第一端面外部的連接部；一曲柄單元，包括一軸設於該軸孔的曲柄軸、一對應於該第一端面且連接於該曲柄軸其中一端的第一曲柄，以及一對應於該第二端面且連接於該曲柄軸另一端的第二曲柄，該曲柄軸沿該軸線延伸且穿設於該第二齒輪中；一傳動齒盤，以多數螺絲鎖固於該第二齒輪的連接部且可轉動地套設於該曲柄軸外部；及一第二單向傳動件，安裝於該第二齒輪與該曲柄軸之間；其中，該驅動單元的動力透過該第一單向傳動件與該傳動輪組可傳遞至該傳動齒盤，且該第二單向傳動件呈空轉，當踩踏該第一、二曲柄時，透過該第二單向傳動件可使該曲柄軸單向連動該傳動齒盤旋轉，該第一單向傳動件呈空 轉。
  2. 如請求項1所述的自行車輔助動力之傳動裝置，其中，該傳動輪組的第二齒輪還具有一沿該軸線相反於該連接部的囓齒端部，以及一沿該軸線設置且由該囓齒端部連通至該連接部的內孔，該內孔呈階級孔狀，並具有一鄰近於該囓齒端部的小徑部，以及一大徑部，該第二單向傳動件安裝於該第二齒輪的大徑部中。
  3. 如請求項2所述的自行車輔助動力之傳動裝置，其中，該第二單向傳動單元為單向滾針軸承。
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