TWM491626U - 轉軸機構 - Google Patents

Description

轉軸機構

本創作一般係關於一種轉軸機構，具體而言，本創作係關於能偵測作用力矩大小的轉軸機構，更具體而言，本創作係關於能應用於自行車以偵測踩踏力大小的轉軸機構。

現在的自行車已從原本的代步工具轉變為增進休閒健康生活的工具之一。然而，並非每個人的體能都能負擔長程的路線或艱難的爬坡路段，因此具有輔助動力的電動自行車因蘊而生。

一般電動自行車係利用電動馬達作為輔助的動力來源，以降低踩踏時所花費的力氣。電動自行車係根據踩踏力量的大小，利用馬達增加驅動力量，一方面可使自行車騎士達到運動的效果，同時遇到爬坡或力有未逮時，亦可提供輔助動力。

然而，如何有效量測自行車騎士施予踏板的踩踏力，進而提供所需的輔助動力，即為現今重要的研發方向之一。

本創作提供一種轉軸機構，其藉由應變計直接量測軸承座之變形量以有效判斷作用力矩的大小。

本創作提供一種轉軸機構，其藉由軸承座之設計變化，使應 變計有效判斷作用力矩的大小。

本創作提供一種應用於自行車裝置之轉軸機構，其量測施加於踏板之踩踏力，進而有效控制輔助動力源。

於一實施例，本創作提供一種轉軸機構，可設置於一框架中，其中轉軸機構包含轉軸、軸承、軸承座以及應變計。轉軸係用於接受作用力矩以繞軸向進行轉動。軸承套接於轉軸，以減低轉軸繞軸向轉動時的摩擦阻力。軸承座係設置於框架和軸承之間，供容設並支撐軸承，其中軸承座具有本體部和懸臂部，懸臂部係部分連接本體部以使懸臂部比本體部容易發生變形。應變計係設置於懸臂部上。當作用力矩轉動轉軸時，作用力矩經由轉軸和軸承傳遞，使軸承座抵接於框架，進而使懸臂部產生變形量，應變計係量測該變形量。

於一實施例，本體部包含環體部及環壁部，其中環壁部及懸臂部沿環體部之圓周方向設置於環體部之同一側且彼此相間隔，且應變計設置於懸臂部之內側。於一實施例，環壁部具有第一弧長，懸臂部具有第二弧長小於第一弧長。於另一實施例，環壁部具有第一圓心角，懸臂部具有第二圓心角小於第一圓心角。

於一實施例，本體部係為環本體，且環本體具有凹口，其中懸臂部係設置於環本體之凹口中以使懸臂部於環本體之圓周方向與環本體相間隔。

於一實施例，軸承座為環體，且環體具有複數開口，其中複數開口沿環體之圓周方向設置並沿環體之軸向延伸以界定出懸臂部及本體部，且懸臂部於圓周方向上係藉由複數開口與本體部分隔。於一實施例， 本體部具有第一圓心角，懸臂部具有第二圓心角，且第二圓心角小於第一圓心角。於另一實施例，本體部具有第一弧長，懸臂部具有第二弧長，且第二弧長小於第一弧長。

於一實施例，懸臂部之徑向厚度係小於本體部之徑向厚度。

於一實施例，軸承座具有凹槽，且凹槽係至少部分形成於懸臂部之內側，應變計設置於凹槽。

於另一實施例，本創作提供一種轉軸機構，可設置於一框架中，其中轉軸機構包含轉軸、軸承、軸承座以及應變計。轉軸用於接受作用力矩以繞軸向進行轉動。軸承套接於轉軸，以減低轉軸繞該軸向轉動時的摩擦阻力。軸承座設置於框架和軸承之間，供容設並支撐軸承，其中軸承座包含第一環體部及第二環體部，且第二環體部沿第一環體部之徑向可分離地套接於第一環體部之外側。應變計係設置於第一環體部上。當作用力矩轉動轉軸時，作用力矩經由轉軸和軸承傳遞，使軸承座外側抵接於框架，進而使第一環體部發生變形量，且應變計係量測該變形量。

於一實施例，第一環體部為封閉環體，第二環體部開放環體，且軸承座更包含導引結構設置於第一環體部之外側及第二環體部之內側以導引第二環體部套接該第環體部。於一實施例，導引結構包含導槽及導塊。

於一實施例，第一環體部具有第一薄化區，第二環體具有第二薄化區，其中當第二環體部套接於第一環體部時，第一薄化區與第二薄化區係重疊，以使軸承座具有實質均勻的厚度。

於一實施例，第一環體部具有本體部及懸臂部，懸臂部係部 分連接本體部使懸臂部比本體部容易發生變形且應變計設置於懸臂部上。

於一實施例，第一環體部為封閉環體，且封閉環體具有複數開口，其中複數開口沿封閉環體之圓周方向設置並沿封閉環體之軸向延伸以界定出懸臂部及本體部，且懸臂部於該圓周方向上係藉由複數開口與本體部分隔。於一實施例，本體部具有第一圓心角，懸臂部具有第二圓心角，且第二圓心角小於第一圓心角。於另一實施例，本體部具有第一弧長，懸臂部具有第二弧長，且第二弧長小於第一弧長。

於一實施例，第一環體部具有凹槽，其中凹槽係設置於第一環體部之內側並沿第一環體部之軸向延伸，且應變計設置於該凹槽。

於一實施例，轉軸機構更包含限位件，其中限位件係固定於轉軸，以限制軸承沿軸向位移。

於一實施例，本創作之轉軸機構更包含支撐殼及電路單元，其中支撐殼係環繞轉軸並連接軸承座，且電路單元係設置於支撐殼並電性連接輔助動力源，其中電路單元依據應變計所量測之變形量，來控制輔助動力源。於一實施例，電路單元係位於轉軸之上方，以減低環境水氣累積於電路單元處。

於一實施例，本創作之轉軸機構更包含複數磁環固定於轉軸，其中複數磁環係用於量測轉軸之轉速及作用力矩之施力方向。於一實施例，本創作之轉軸機構更包含一對踏板連接於轉軸上，且使用者可向下踩踏該對踏板而施加作用力矩，其中應變計係設置於轉軸之轉動後方，用以偵測使用者向下踩踏該對踏板時所因應發生的變形量。

於一實施例，變形量包含懸臂部平行於轉軸之徑向方向的變 形量及懸臂部平行於轉軸之軸向方向的變形量。於一實施例，自軸承座中心朝向懸臂部定義一受力方向，且變形量係軸承座沿受力方向運動而抵接於框架時，使懸臂部朝軸承座中心產生之變形量。

1‧‧‧自行車裝置

10‧‧‧轉軸機構

20‧‧‧框架

22‧‧‧五通管

30‧‧‧曲柄

32‧‧‧踏板

40‧‧‧鍊盤

42‧‧‧鍊條

44‧‧‧齒盤

50‧‧‧輔助動力源

100‧‧‧轉軸

102‧‧‧卡槽

200‧‧‧軸承

200a‧‧‧滾珠軸承

200b‧‧‧滾針軸承

300、350‧‧‧軸承座

300A‧‧‧環心空間

330‧‧‧第一連接部

400‧‧‧應變計

410‧‧‧感測本體

420‧‧‧訊號線

500‧‧‧支撐殼

510‧‧‧容置部

520‧‧‧殼蓋

530‧‧‧第二連接部

600‧‧‧套筒

700‧‧‧限位件

800‧‧‧磁環

900‧‧‧電路單元

1000‧‧‧軸承座

1001‧‧‧導引結構

1010‧‧‧導塊

1020‧‧‧導槽

1100‧‧‧第一環體部

1101‧‧‧開口

1102‧‧‧凹口

1110‧‧‧第一薄化區

1120‧‧‧本體部

1122‧‧‧環體部

1124‧‧‧環壁部

1130‧‧‧懸臂部

1140‧‧‧凹槽

1200‧‧‧第二環體部

1210‧‧‧第二薄化區

1230‧‧‧第一連接部

A‧‧‧軸向

F‧‧‧反作用力矩

P‧‧‧受力方向

圖1A係本創作一實施例之轉軸機構裝設於自行車裝置之示意圖；圖1B係圖1A之轉軸機構裝設於自行車裝置之框架之局部示意圖；圖2係本創作一實施例之轉軸機構之爆炸圖；圖3A至圖3C係為本創作一例示實施例之軸承座之不同視角示意圖；圖4係為本創作一例示實施例之應變計及軸承座之組裝示意圖；圖5係為本創作一例示實施例之軸承座受力後作動之示意圖；圖6A及圖6B係為本創作另一例示實施例之軸承座組合前/組合後之示意圖；圖6C及圖6D係為圖6A及圖6B之軸承座組合前/組合後之另一視角示意圖；以及圖7係為圖6A之第一環體部之另一視角示意圖。

本創作提供一種轉軸機構，其可應用於部分由(1)乘坐者人力驅動，且同時兼具有(2)輔助動力源的交通工具，透過該轉軸機構以量測乘坐者所施加的作用力矩大小，進而有效控制輔助動力源所輸出的補助力大小。具體而言，於此所述之交通工具較佳可為例如：利用騎乘者踩踏踏板以產生部分動力，且同時具有補助動力源的自行車，其包含但不限於電動助力自行車等。以下將以本創作之轉軸機構安裝於電動助力自行車 裝置之實施例加以說明，但不以此為限。

圖1A係本創作一實施例之轉軸機構裝設於電動助力自行車裝置之示意圖，且圖1B係圖1A之轉軸機構裝設於自行車裝置之框架之局部示意圖。如圖1A及1B所示，本創作之轉軸機構10可應用於自行車裝置，且較佳係應用於具有輔助動力源50之自行車裝置1。本創作之轉軸機構10應用於自行車裝置1時，係設置於自行車裝置1之框架20中，亦即安裝於自行車框架20之五通管22中，且轉軸機構10的兩端係分別連接一組曲柄30及踏板32，其中鍊盤40一般設置於轉軸機構10的右側且在對應曲柄30的內側，而鍊條42連接於鍊盤40及後輪的齒盤44之間。藉此設計，使用者向下踩踏該對踏板32時，可施加作用力矩於轉軸機構10而產生動力。亦即，使用者向下踩踏該對踏板32時，會帶動鍊盤40，而鍊盤40上的鏈條42受到後輪齒盤44的拘束會給予整個鍊盤40後拉的反作用力矩F。此反作用力矩F與使用者踩踏力具有正比關係，且可藉由反作用力矩F作用於轉軸機構10來判斷踩踏力大小，進而控制輔助動力源50。以下參考圖式詳細說明本創作之轉軸機構10。

圖2係本創作一實施例之轉軸機構之爆炸圖。如圖2所示，轉軸機構10包含轉軸100、軸承200、軸承座300及應變計400。在此需注意，轉軸機構10應用於自行車裝置1時，對應於左/右腳輪流踩踏踏板32以施加作用力矩於轉軸100，轉軸100兩側係分別設有對應的軸承200、軸承座300、350及應變計400。於後僅以單側的元件進行說明，另一側則具有類似的配置，不再贅述。此外，轉軸機構10更包含用於連接、支撐或其他作用的元件，例如支撐殼500、套筒600、限位件700、磁環800及電路單元900等，於 後進一步詳述。

轉軸100係用於接受作用力矩以繞軸向A進行轉動。亦即，轉軸100之兩端係連接自行車裝置1之曲柄30，且踏板32係連接曲柄30，以供使用者踩踏進而透過曲柄30提供作用力矩於轉軸100，而使得轉軸100繞軸向A(即轉軸100之長軸方向)進行轉動。軸承200係套接於轉軸100，以減低轉軸100繞軸向A轉動時的摩擦阻力。軸承200可為任何習知的軸承裝置，例如滾珠軸承、滾針軸承等，但不以此為限。於此實施例，左/右兩側係各設置兩個軸承200(例如滾珠軸承200a及滾針軸承200b)，其中兩個軸承200係沿軸向A並排設置。然而，依不同的設計需求，於其他實施例中，可將兩個軸承200整合為單一軸承200，或設置兩個以上的軸承200，不以實施例所示為限。

軸承座300、350係設置於框架20和軸承200之間，供容設並支撐軸承200。左側軸承座350及右側軸承座300至少其中之一係具有本體部310和懸臂部320，其中懸臂部320係部分連接本體部310，以使懸臂部320比本體部310容易發生變形，且應變計400係設置於懸臂部320上。在此需注意，當應變計400僅設置於單一側的軸承座時，應變計400較佳係設置於與鍊盤40同側之軸承座上，以利於應變計400量測對應於踩踏力之反作用力矩F造成的變形量。亦即，於此實施例，應變計400較佳係設置右側的軸承座300，且右側的軸承座300係具有本體部310和懸臂部320，以使應變計400設置於懸臂部320並量測懸臂部320的變形量。在此需注意，於此實施例，左側的軸承座350可為不具有懸臂部設計之軸承座。具體而言，軸承200及軸承座300係為環狀結構，軸承200套接於轉軸100，而軸承座300亦套入轉軸 100並套接軸承200。當作用力矩轉動轉軸100時，作用力矩經由轉軸100和軸承200傳遞，使軸承座300外側抵接於框架20，進而使軸承座300之懸臂部320產生一變形量，應變計400係量測此變形量。

圖3A至圖3C係為本創作一例示實施例之軸承座300之不同視角示意圖。如圖3A至圖3C所示，軸承座300為環體形狀，軸承200係容設於環體之環心空間300A中。由一觀點而言，本體部310包含環體部312及環壁部314，其中環壁部314及懸臂部320沿環體部312之圓周方向設置於環體部312之同一側且彼此相間隔，而應變計400設置於懸臂部320之內側表面並面對環心空間300A(如圖4所示)。於此實施例，環壁部314及懸臂部320係實質自環體部312之同側軸向延伸並於圓周方向為分離的部分環體，且環壁部314及懸臂部320的環外徑較佳與環體部312的環外徑相同，使得軸承座300具有實質平滑的外圓周表面。再者，環壁部314具有第一弧長，懸臂部320具有小於第一弧長的第二弧長。亦即，環壁部314係環繞大部分的環體部312且環壁部314沿圓周方向兩側緣之間的長度為第一弧長，而懸臂部320係環繞小部分的環體部312且懸臂部320沿圓周方向兩側緣之間的長度為第二弧長。從另一方面而言，對應於不同的弧長設計，環壁部314具有第一圓心角，而懸臂部320具有小於第一圓心角的第二圓心角。亦即，環壁部314沿圓周方向兩側緣相對於軸向上的環心所夾的角度為第一圓心角，而懸臂部320沿圓周方向兩側緣相對於環心所夾的角度為第二圓心角。

再者，懸臂部320僅藉由平行軸向的一側端部連接環體部312，並使得懸臂部320於圓周方向兩側的側緣與環壁部314的側緣之間具有間隙301。在此需注意，於此實施例，懸臂部320與環壁部314於圓周方向兩 側的間隙301較佳具有相同的寬度，但不以實施例所示為限。於另一實施例，依據實際需求，懸臂部320與環壁部314於圓周方向兩側的間隙301可具有不同的寬度。

再者，懸臂部320之徑向厚度係小於本體部310之徑向厚度。具體而言，如圖3C所示，環體部312、環壁部314及懸臂部320係具有相同的環外徑Ro，但是懸臂部320的環內徑Ri1大於環體部312及環壁部314的環內徑Ri2(即Ri1>Ri2)，使得懸臂部320之徑向厚度D1(=Ro-Ri1)小於本體部310之徑向厚度D2(=Ro-Ri2)，亦即D1<D2。藉此設計，使得懸臂部320具有相對較薄的厚度且懸臂部320僅部分連接本體部310，進而使得懸臂部320比本體部310容易發生變形，亦即懸臂部320相應於作用力矩所發生的變形量會較為顯著，以利於應變計400的量測。

此外，於較佳實施例中，如圖3A所示，軸承座300係具有凹槽324，且凹槽324係至少部分形成於懸臂部320之內側，而應變計400係設置於凹槽324。具體而言，凹槽324較佳係自軸承座300內側表面凹陷並軸向延伸連通軸承座300之相對兩側環面，且凹槽324至少部分位於懸臂部320。換言之，凹槽324的槽開口係朝向環心空間300A，且凹槽324較佳係自懸臂部320未連接(或遠離)本體部310之一端沿軸向延伸至本體部310未連接(或遠離)懸臂部320的另一端。亦即，凹槽324係延伸於軸承座300之整個軸向長度。較佳本創作可藉由凹槽324之設計，使得懸臂部320於設置應變計400的位置具有更薄化的徑向厚度，進一步增進懸臂部320的變形效應。在此需注意，依據實際需求，凹槽324之設置不以實施例所示為限，亦即於其他實施例中，凹槽324可僅形成於懸臂部320或並未連通軸承座300的相對環面。

再者，本體部310可進一步包含延伸壁部316，其中延伸壁部316係自環壁部314之端部進一步向外軸向延伸。於此實施例，延伸壁部316之弧長係小於環壁部314之弧長。再者，延伸壁部316之外徑較佳與環壁部314之外徑相同，且延伸壁部316之內徑大於環壁部314之內徑，使得延伸壁部316與環壁部314具有實質平滑連續的外表面，且延伸壁部316之徑向厚度小於環壁部314的徑向厚度。在此需注意，於其他實施例中，延伸壁部316可具有與環壁部314相同的徑向厚度或相同的弧長。此外，於此實施例，環壁部314及懸臂部320沿軸向延伸出的端部較佳為實質齊平，而延伸壁部316係自環壁部314的端部延伸超過懸臂部320的端部表面。在此需注意，於其他實施例中，環壁部314及懸臂部320沿軸向延伸出的端部亦可為非齊平，而延伸壁部316可自環壁部314的端部延伸超過懸臂部320的端部表面或與懸臂部320的端部齊平。

由另一觀點而言，如圖3A所示，環體部312及環壁部314所構成的本體部310可視為具有凹口302的環本體，而懸臂部320係設置於環本體之凹口302中以使懸臂部320於環本體之圓周方向與環本體相間隔。換言之，凹口302係為環壁部314沿圓周方向之兩側緣及環體部312未設置環壁部314之部分端面所界定，而懸臂部320係設置於凹口302中並藉由沿軸向之一側端部連接環體部312於上述的部分端面，以使得懸臂部320及環壁部314沿圓周方向的兩側緣之間具有間隙301。

此外，由又另一觀點而言，如圖3A所示，軸承座300可視為一體的環體形狀，並具有複數開口(例如間隙301)，其中複數開口沿環體之圓周方向設置並沿環體之軸向延伸以界定出懸臂部320及本體部310，使得 懸臂部320於圓周方向上係藉由複數開口與本體部310分隔。舉例而言，軸承座300可藉由兩個開口分隔出弧長/圓心角不同的懸臂部320及本體部310，其中懸臂部320僅藉由根部與本體部310連接，而懸臂部320相對於根部的其餘部分則不與本體部310連接。如上所述，本體部310之弧長或圓心角係大於懸臂部320之弧長或圓心角，以使得該懸臂部320比本體部310容易發生變形。在此需注意，懸臂部320之徑向厚度較佳小於本體部310之徑向厚度，亦即開口所包圍的懸臂部320的部分較佳具有小於本體部310的徑向厚度。

再者，如圖4所示，應變計400包含感測本體410及連接感測本體410之訊號線420。應變計400可為任何適當的習知應變計，其一般係由絕緣基片與金屬敏感柵組成。應變計400之感測本體410可藉由黏著劑(例如502膠水)固著在懸臂部320上，尤其是懸臂部320之凹槽324中。當懸臂部320產生變形時，敏感柵也隨之變形，因此敏感柵的電阻值會產生相應的變化。通過惠斯通電橋可以測量到此阻值變化量，再藉由應變計生產時標明的應變計係數可將測量得到的電阻變化量轉換成實際應變值，以決定懸臂部320之變形量。

在此需注意，當轉軸機構10設置於自行車框架20時，對應於踩踏力的施力方向，應變計400較佳係設置於轉軸100之轉動後方，用以偵測使用者向下踩踏踏板32時所因應發生的變形量。亦即，裝設轉軸機構10時，係以軸承座300之懸臂部320位於轉軸100接近後輪的方式裝設於框架20之五通管22中。在此需注意，應變計400所量測的變形量包含懸臂部320平行於轉軸100之徑向方向的變形量以及懸臂部320平行於轉軸100之軸向方 向的變形量。

再者，如圖2所示，轉軸機構10之限位件700係固定於轉軸100，以配合軸承座300限制軸承200沿軸向A之位移。具體而言，限位件700可為套設於轉軸100之C型環，以將軸承200限制在限位件700之內側，進而有效限制軸承200之軸向位移。此外，轉軸100對應於限位件700設置的位置可具有卡槽102，以利於作為限位件700的C型環卡固在轉軸100上，進一步加強限位件700的限位效果。

此外，如圖2及圖3A所示，軸承座300更具有第一連接部330，係自遠離懸臂部320之一端沿軸向A突出，用以連接轉軸機構10之支撐殼500。支撐殼500係環繞轉軸100，並具有第二連接部530連接軸承座300之第一連接部330，以支撐轉軸100進行轉動。於此實施例，支撐殼500係為套筒形式，且其兩端係具有複數凹槽作為第二連接部530分別對應軸承座300突舌形式之第一連接部330，以連接左/右側的軸承座350、300。亦即，軸承座300突舌形式之第一連接部330係沿軸向A伸入支撐殼500之凹槽形式的第二連接部530，以使軸承座300連接支撐殼500。此外，第一連接部330及第二連接部530可分別具有對應的螺孔，進一步藉由螺絲鎖固軸承座300及支撐殼500。

再者，如圖2所示，支撐殼500具有容置部510，供設置電路單元900，並藉由殼蓋520覆蓋保護電路單元900，其中電路單元900係電性連接自行車裝置1之輔助動力源50及應變計400。電路單元900可依據上述應變計400所量測之變形量，來控制輔助動力源50(顯示於圖1A)。如圖1B及圖2所示，容置部510係支撐殼500上具有唇邊之開口形式，電路單元900設置 於開口位置時係由唇邊所支撐，殼蓋520則覆蓋於電路單元900上並較佳與支撐殼500結合成一體形式。電路單元900設置於支撐殼500時，較佳係位於轉軸100之上方，以減低環境水氣累積於電路單元900處。

再者，如圖2所示，複數磁環800係固定於轉軸100，以分別用於量測轉軸100之轉速及作用力矩之施力方向。具體而言，於此實施例，兩個磁環800係例如黏著、焊接或卡固等方式固定於轉軸100，以配合感測器(未圖示)分別用於量測轉軸100之轉速及作用力矩之施力方向。舉例而言，量測作用力矩施力方向的磁環800可為僅具有兩個磁極區的磁環(例如N極、S極佔據各半的環體)，以使感測器藉由磁極區的轉變來判斷為左腳或右腳施加踩踏的作用力矩。量測轉軸100轉速的磁環800可為具有多個磁極區的磁環(例如環體平均劃分成4個磁極區，N極、S極各佔據2個磁極區)，以使感測器藉由磁極區的轉變速度來量測轉軸100之轉速。

此外，如圖2所示，轉軸機構10之套筒600係套接於軸承座300並用以與自行車框架20之五通管22結合。左/右兩側的套筒600的表面可具有螺紋，以使轉軸機構10固定於自行車框架20之五通管22中。作用力矩轉動轉軸100時，因轉軸機構10係藉由套筒600與自行車框架20連結，而使軸承座300透過套筒600抵接於自行車框架20，進而可促進作用力矩經由轉軸100和軸承200傳遞，使應變計400量測到軸承座300之懸臂部320發生的變形量。如圖5所示，當使用者以順時針方向踩踏踏板32以施加作用力矩作用於轉軸100時，帶動鍊盤40和鏈條42，此時鏈條42提供反作用力F給轉軸100，使轉軸100會帶動軸承200去推動軸承座300，使得軸承座300沿受力方向P移動並透過套筒600抵接於框架20，進而使懸臂部320發生變形並可藉由應 變計400量測此變形量。電路單元900連接應變計400之訊號線420以接收所量測的變形量，進而依據測得的變形量控制輔助動力源50，以提供自行車騎士輔助動力減輕騎乘負擔。

此外，於其他實施例中，軸承座可以設計為分離式的部件，以增進在三維空間中一個方向上的位移，進而強化軸承座之變形量。圖6A及圖6B係為本創作另一例示實施例之軸承座組合前/組合後之示意圖；圖6C及圖6D係為圖6A及圖6B之軸承座組合前/組合後之另一視角示意圖。如圖6A至圖6D所示，於另一實施例中，軸承座1000包含第一環體部1100及第二環體部1200，其中第二環體部1200沿第一環體部1100之徑向可分離地套接於第一環體部1100之外側。亦即，於此實施例，軸承座1000係設計為兩個可分離套接的部件，以增進軸承座1000的可製造性及加強變形量發生的顯著性。具體而言，當第二環體部1200沿第一環體部1100之徑向可分離地套接於第一環體部1100之外側時，可使得作為內環的第一環體部1100在三維空間的一個方向(例如套接方向之相對徑向)上進行位移，以強化軸承座1000之變形量。亦即，當作用力矩轉動轉軸100時，作用力矩經由轉軸100和軸承200傳遞，使軸承座1000外側抵接於框架20，進而使第一環體部1100相對於第二環體部1200朝框架20方向位移而發生變形量。因此，於此實施例，應變計400較佳係設置於第一環體部1100上，以量測第一環體部1100的變形量。

如圖6A所示，第一環體部1100較佳為封閉環體，而第二環體部1200係為開放環體，且軸承座1000更包含導引結構1001設置於第一環體部1100之外側及第二環體部1200之內側，以導引第二環體部1200套接第 一環體部1100。具體而言，導引結構1001包含設置於第一環體部1100之外側的導塊1010以及設置於第二環體部1200之內側的導槽1020。當第二環體部1200沿第一環體1100之徑向套接第一環體部1100時，導槽1020係沿著導塊1010相對移動，以定位第二環體部1200套接第一環體部1100的相對位置。在此需注意，導塊1010及導槽1020的設置位置可以互換，不限於實施例所示。亦即，於另一實施例，導槽可設置於第一環體部1100之外側，而導塊可設置於第二環體部1200之內側，同樣可導引第二環體部1200套接於第一環體部1100之外側。於一實施例，第一環體部1100較佳具有小於或等於第二環體部1200之軸向長度，使得第二環體部1200套接於第一環體部1100時，第二環體部1200軸向上的一端與第一環體部1100齊平，而另一端亦與第一環體部1100齊平或軸向突出於第一環體部1100。

再者，如圖6C及圖6D所示，第一環體部1100較佳具有第一薄化區1110，而第二環體部1200具有第二薄化區1210。當第二環體部1200套接於第一環體部1100時，以使軸承座1000具有實質均勻的厚度。具體而言，第一薄化區1110及第二薄化區1210係設計為使得第二環體部1200套接於第一環體部1100後，第二環體部1200與第一環體部1100組合後的整體結構具有實質相同的徑向厚度，且此徑向厚度與第一環體部1100未被第二環體部1200覆蓋之部分的徑向厚度相當。亦即，第二環體部1200套接於第一環體部1100所形成之軸承座1000之外型係類似於圖3A之軸承座300。在此需注意，導引結構1001較佳係設置於沿徑向兩側的薄化區；亦即，導塊1020係設置於第一環體部1100之第一薄化區1110的外側，而導槽1020係設置於第二環體部1200之第二薄化區1210的內側。

此外，如圖6A及圖7所示，第一環體部1100進一步具有本體部1120及懸臂部1130，其中懸臂部1130係部分連接本體部1120使懸臂部1130比本體部1120容易發生變形，且應變計400設置於懸臂部1130上。類似於上述之軸承座300之設計，第一環體部1100為具有複數開口1101之封閉環體，其中複數開口1101沿封閉環體之圓周方向設置並沿封閉環體之軸向延伸以界定出懸臂部1130及本體部1120，且懸臂部1130於圓周方向上係藉由複數開口1101與本體部1120分隔。具體而言，複數開口1101係將第一環體部1100分隔為具有不同圓心角或弧長之本體部1120及懸臂部1130，其中懸臂部1130之圓心角或弧長係小於本體部1120之圓心角或弧長，以使得懸臂部1130比主體部1120容易發生變形。在此需注意，當第二環體部1200套接於第一環體部1100時，第二環體部1200係僅套接於第一環體部1100之主體部1120而不接觸懸臂部1130，以使得第一環體部1100朝框架20方向位移而抵接於框架20時，懸臂部1130具有較顯著的變形量。

類似於上述，第一環體部1100較佳具有凹槽1140，其中凹槽1140係設置於第一環體部1100之內側並沿第一環體部1100之軸向延伸，且應變計400設置於凹槽1140。具體而言，當第一環體部1100具有懸臂部1130之設計時，凹槽1140係至少部分設置於懸臂部1130，以進一步薄化懸臂部1130進而強化懸臂部1130的變形量，增進應變計400的量測效應。在此需注意，當軸承座設計為無懸臂部之可分離部件時，凹槽1140可設置於第一環體部1100未被第二環體部1200套接的任何適當位置，以薄化設置應變計400的部位，並配合第一環體部1100可相對於第二環體部1200朝框架20位移，亦可達到強化第一環體部1100之變形量。

由另一觀點而言，如圖7所示，第一環體部1100之本體部1120亦可視為包含環體部1122及環壁部1124，其中環壁部1124及懸臂部1130沿環體部1122之圓周方向設置於環體部1122之同一側且彼此相間隔。亦即，由環體部1122及環壁部1124所構成之本體部1120可具有類似於圖3A之軸承座300之本體部310的結構設計，但是由於第一環體部1100之薄化區1110設計，部分環壁部1124之徑向厚度係小於懸臂部1130之徑向厚度，其餘類似結構於此不再贅述。再者，於又另一觀點而言，由環體部1122及環壁部1124所構成的本體部1120可視為具有凹口1102的環本體，而懸臂部1130係設置於環本體之凹口1102中以使懸臂部1130於環本體之圓周方向與環本體相間隔。換言之，凹口1102係為環壁部1124沿圓周方向之兩側緣及環體部1122未設置環壁部1124之部分端面所界定，而懸臂部1130係設置於凹口1102中並藉由沿軸向之一側端部連接環體部1122於上述的部分端面，以使得懸臂部1130及環壁部1124沿圓周方向的兩側緣之間具有間隙(例如1101)。

在此需注意，軸承座1000用於和支撐殼500連接之第一連接部1230較佳係設置於第二環體部1200。除此之外，應變計400設置於軸承座1000之相對位置可參考上述有關圖4之說明，且軸承座1000與轉軸機構之其他元件(例如轉軸100、軸承200、支撐殼500、套筒600、限位件700等)之連接關係及作用可參考上述有關圖2之說明，於此不再贅述。

相較於習知技術，本創作之轉軸機構藉由軸承座之懸臂部或軸承座之可分離式設計，使得應變計設置於軸承座相對較容易變形的部分進而直接量測軸承座產生的變形量，以得到更精確的量測。本創作之轉軸機構應用於動力裝置，可精確量測作用力矩的大小，進而有效控制輔助動 力源，以滿足使用者需求。

本創作已由上述實施例加以描述，然而上述實施例僅為例示目的而非用於限制。熟此技藝者當知在不悖離本創作精神下，於此特別說明的實施例可有例示實施例的其他修改。因此，本創作範疇亦涵蓋此類修改且僅由所附申請專利範圍限制。

10‧‧‧轉軸機構

100‧‧‧轉軸

102‧‧‧卡槽

200‧‧‧軸承

200a‧‧‧滾珠軸承

200b‧‧‧滾針軸承

300‧‧‧軸承座

310‧‧‧本體部

320‧‧‧懸臂部

330‧‧‧第一連接部

350‧‧‧軸承座

400‧‧‧應變計

410‧‧‧感測本體

420‧‧‧訊號線

500‧‧‧支撐殼

510‧‧‧容置部

520‧‧‧殼蓋

530‧‧‧第二連接部

600‧‧‧套筒

700‧‧‧限位件

800‧‧‧磁環

900‧‧‧電路單元

A‧‧‧軸向

Claims (28)

1. 一種轉軸機構，可設置於一框架中，該轉軸機構包含：一轉軸，用於接受一作用力矩以繞一軸向進行轉動；一軸承，套接於該轉軸，以減低該轉軸繞該軸向轉動時的摩擦阻力；一軸承座，設置於該框架和該軸承之間，供容設並支撐該軸承，該軸承座具有一本體部和一懸臂部，該懸臂部係部分連接該本體部以使該懸臂部比該本體部容易發生變形；以及一應變計，設置於該懸臂部上；其中當該作用力矩轉動該轉軸時，該作用力矩經由該轉軸和該軸承傳遞，使該軸承座抵接於該框架，進而使該懸臂部產生一變形量，該應變計係量測該變形量。
2. 如請求項1所述之轉軸機構，其中該本體部包含一環體部及一環壁部，該環壁部及該懸臂部沿該環體部之一圓周方向設置於該環體部之同一側且彼此相間隔，該環壁部具有一第一弧長，該懸臂部具有一第二弧長小於該第一弧長，其中該應變計設置於該懸臂部之內側。
3. 如請求項1所述之轉軸機構，其中該本體部包含一環體部及一環壁部，該環壁部及該懸臂部沿該環體部之一圓周方向設置於該環體部之同一側且彼此相間隔，該環壁部具有一第一圓心角，該懸臂部具有一第二圓心角小於該第一圓心角，其中該應變計設置於該懸臂部之內側。
4. 如請求項1所述之轉軸機構，其中該本體部係為一環本體，該環本體具有一凹口，該懸臂部係設置於該環本體之該凹口中以使該懸臂部於該環本體之一圓周方向與該環本體相間隔。
5. 如請求項1所述之轉軸機構，其中該軸承座為一環體，該環體具有複數開口，該複數開口沿該環體之一圓周方向設置並沿該環體之一軸向延伸以界 定出該懸臂部及該本體部，該懸臂部於該圓周方向上係藉由該複數開口與該本體部分隔。
6. 如請求項5所述之轉軸機構，其中該本體部具有一第一圓心角，該懸臂部具有一第二圓心角，該第二圓心角小於該第一圓心角。
7. 如請求項5所述之轉軸機構，其中該本體部具有一第一弧長，該懸臂部具有一第二弧長，該第二弧長小於該第一弧長。
8. 如請求項5所述之轉軸機構，其中該懸臂部之徑向厚度係小於該本體部之徑向厚度。
9. 如請求項1所述之轉軸機構，其中該軸承座具有一凹槽，該凹槽係至少部分形成於該懸臂部之內側，且該應變計設置於該凹槽。
10. 一種轉軸機構，可設置於一框架中，該轉軸機構包含：一轉軸，用於接受一作用力矩以繞一軸向進行轉動；一軸承，套接於該轉軸，以減低該轉軸繞該軸向轉動時的摩擦阻力；一軸承座，設置於該框架和該軸承之間，供容設並支撐該軸承，該軸承座包含一第一環體部及一第二環體部，該第二環體部沿該第一環體部之一徑向可分離地套接於該第一環體部之外側；以及一應變計，設置於該第一環體部上；其中當該作用力矩轉動該轉軸時，該作用力矩經由該轉軸和該軸承傳遞，使該軸承座外側抵接於該框架，進而使該第一環體部發生一變形量，該應變計係量測該變形量。
11. 如請求項10所述之轉軸機構，其中該第一環體部為一封閉環體，該第二環體部為一開放環體，且該軸承座更包含一導引結構設置於該第一環體部之外側及該第二環體部之內側以導引該第二環體部套接該第一環體部。
12. 如請求項11所述之轉軸機構，其中該導引結構包含導槽及導塊。
13. 如請求項10所述之轉軸機構，其中該第一環體部具有一第一薄化區，該第二環體部具有一第二薄化區，當該第二環體部套接於該第一環體部時，該第一薄化區與該第二薄化區係重疊，以使該軸承座具有實質均勻的厚度。
14. 如請求項10所述之轉軸機構，其中該第一環體部具有一本體部及一懸臂部，該懸臂部係部分連接該本體部使該懸臂部比該本體部容易發生變形且該應變計設置於該懸臂部上。
15. 如請求項14所述之轉軸機構，其中該第一環體部為一封閉環體，該封閉環體具有複數開口，該複數開口沿該封閉環體之一圓周方向設置並沿該封閉環體之一軸向延伸以界定出該懸臂部及該本體部，該懸臂部於該圓周方向上係藉由該複數開口與該本體部分隔。
16. 如請求項15所述之轉軸機構，其中該本體部具有一第一圓心角，該懸臂部具有一第二圓心角，該第二圓心角小於該第一圓心角。
17. 如請求項15所述之轉軸機構，其中該本體部具有一第一弧長，該懸臂部具有一第二弧長，該第二弧長小於該第一弧長。
18. 如請求項15所述之轉軸機構，其中該懸臂部之徑向厚度係小於該本體部之徑向厚度。
19. 如請求項14所述之轉軸機構，其中該第一環體部具有一凹槽，該凹槽係至少部分形成於該懸臂部之內側，且該應變計設置於該凹槽。
20. 如請求項16所述之轉軸機構，其中該第一環體部具有一凹槽，該凹槽係設置於該第一環體部之內側並沿該第一環體部之軸向延伸，且該應變計設置於該凹槽。
21. 如請求項1或10所述之轉軸機構，其中該轉軸機構更包含一限位件，係固定於該轉軸，以限制該軸承沿軸向位移。
22. 如請求項1或10所述之轉軸機構，更包含一支撐殼，係環繞該轉軸並連 接該軸承座。
23. 如請求項22所述之轉軸機構，更包含一電路單元，係設置於該支撐殼並電性連接一輔助動力源，該電路單元依據該應變計所量測之該變形量，來控制該輔助動力源。
24. 如請求項23所述之轉軸機構，其中該電路單元係位於該轉軸之上方，以減低環境水氣累積於該電路單元處。
25. 如請求項1或10所述之轉軸機構，更包含複數磁環固定於該轉軸，用於量測該轉軸之轉速及該作用力矩之施力方向。
26. 如請求項1或10所述之轉軸機構，更包含一對踏板連接於該轉軸上，一使用者可向下踩踏該對踏板而施加該作用力矩，其中該應變計係設置於該轉軸之轉動後方，用以偵測該使用者向下踩踏該對踏板時所因應發生的該變形量。
27. 如請求項1或14所述之轉軸機構，其中該變形量包含該懸臂部平行於該轉軸之徑向方向的變形量及該懸臂部平行於該轉軸之軸向方向的變形量。
28. 如請求項1或14所述之轉軸機構，其中自該軸承座中心朝向該懸臂部定義一受力方向，且該變形量係該軸承座沿該受力方向運動而抵接於該框架時，使該懸臂部朝該軸承座中心產生之變形量。