TWM505562U - 量測力學參數的行星齒輪組及應用此行星齒輪組的傳動機構 - Google Patents

Description

量測力學參數的行星齒輪組及應用此行星齒輪組 的傳動機構

本新型揭露一種行星齒輪組和傳動機構，特別是一種可量測力學參數的行星齒輪組和應用此行星齒輪組的傳動機構。

為了讓交通運輸更為方便，代步車的產品不斷增加。傳統代步車使用汽油為燃料，對能源的耗用與空氣的汙染產生極為嚴重且負面的傷害。基於環保意識的覺醒及對環境品質的要求日益升高，業界投注了許多的資源發展不會造成環境危害的電動腳踏車。

一般而言，電動腳踏車會搭載扭力偵測裝置，以偵測使用者施予踏板所產生的扭力。當扭力過大而造成使用者的負擔時，偵測裝置便輸出控制訊號啟動馬達，以輔助電動腳踏車前進。然而，習知的扭力偵測裝置因具有結構複雜、製作成本高昂以及體積龐大等缺點。因此，如何改良扭力偵測裝置，實為目前業界欲解決的問題之一。

鑒於以上的問題，本新型揭露一種量測力學參數的行星齒輪組和應用此行星齒輪組的傳動機構，其體積小、 重量輕並且構造簡單，更適合搭載於電動腳踏車上。

本新型揭露一種量測力學參數的行星齒輪組，包含太陽齒輪、環齒輪、行星齒輪和力學參數偵測裝置。太陽齒輪包含內環部、外環部和彈性部。外環部環繞內環部。彈性部之相對二端分別連接於內環部和外環部。環齒輪環繞太陽齒輪。行星齒輪介於太陽齒輪與環齒輪之間，且嚙合於太陽齒輪的外環部與環齒輪。力學參數偵測裝置用於量測內環部與外環部的一偏移量，或是彈性部的一應變量，並且根據偏移量或應變量而計算出力學參數資訊。

本新型另揭露一種設置於電動自行車車架的傳動機構，包含馬達、傳動件、具量測力學參數的行星齒輪組、飛輪、傳動鏈和外力輸入組件。馬達固定於車架。傳動件連接於馬達。具量測力學參數的行星齒輪組包含太陽齒輪、環齒輪、行星齒輪和力學參數偵測裝置。太陽齒輪包含內環部、外環部和彈性部。外環部環繞內環部。彈性部之相對二端分別連接於內環部和外環部。環齒輪環繞太陽齒輪，並且連接於傳動件。行星齒輪介於太陽齒輪與環齒輪之間，且嚙合於太陽齒輪的外環部與環齒輪。力學參數偵測裝置用於量測內環部與外環部的偏移量，或是彈性部的應變量。飛輪連接於行星齒輪。傳動鏈嚙合飛輪。外力輸入組件設置於車架，並且具有齒盤。傳動鏈嚙合齒盤。外力輸入組件可驅動行星齒輪相對太陽齒輪轉動，以令內環部與外環部之間產生偏移 量，同時令彈性部產生應變量。力學參數偵測裝置根據偏移量或應變量而計算出一力學參數資訊。馬達根據力學參數資訊而調整輸出扭力。

本新型揭露的量測力學參數的行星齒輪組和應用此行星齒輪組的傳動機構中，馬達或外力輸入組件可驅動行星齒輪相對太陽齒輪的外環部轉動，進而令行星齒輪組的力學參數偵測裝置根據內環部與外環部的偏移量，或是彈性部的應變量而得到力學參數資訊。馬達根據力學參數資訊而調整輸出扭力，以減輕使用者的負擔。此外，本新型將力學參數偵測裝置整合於行星齒輪組的太陽齒輪，而不需要額外設置力學參數偵測裝置，以減少體積、重量，並且簡化構造。

以上之關於本新型內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本新型之原理，並且提供本新型之專利申請範圍更進一步之解釋。

1a‧‧‧車架

1b‧‧‧前車輪

1c‧‧‧後車輪

1d‧‧‧傳動機構

10‧‧‧馬達

20‧‧‧軸心

30‧‧‧傳動件

40‧‧‧行星齒輪組

400‧‧‧太陽齒輪

401‧‧‧內環部

402‧‧‧外環部

403‧‧‧彈性部

403a‧‧‧第一端

403b‧‧‧第二端

403c‧‧‧彈性段

404‧‧‧溝槽

410‧‧‧環齒輪

420‧‧‧行星支架

421‧‧‧本體

422‧‧‧延伸臂

430‧‧‧行星齒輪

440、440’‧‧‧力學參數偵測裝置

441、441’‧‧‧計算單元

442‧‧‧應變量測單元

442’‧‧‧位移量測單元

443’‧‧‧基準件

50‧‧‧飛輪

60‧‧‧外力輸入組件

600‧‧‧踏板

610‧‧‧曲柄

620‧‧‧齒盤

70‧‧‧傳動鍊

700‧‧‧嚙合孔

第1圖為根據本新型第一實施例之傳動機構設置於電動腳踏車的立體示意圖。

第2A圖為根據本新型第一實施例之傳動機構的立體示意圖。

第2B圖為第2A圖的局部側視示意圖。

第3圖為根據本新型第一實施例之傳動機構的分解示意 圖。

第4圖為第2B圖中之傳動機構沿4-4剖面線之剖切示意圖。

第5圖為根據本新型第一實施例之傳動機構之行星齒輪組的作動示意圖。

第6圖為根據本新型第二實施例之行星齒輪組的剖切示意圖。

第7圖為根據本新型第二實施例之之行星齒輪組的作動示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本新型之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本新型之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本新型相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本新型之觀點，但非以任何觀點限制本新型之範疇。

在本新型中，具量測力學參數的行星齒輪組可設置於一電動代步車的傳動機構，例如設置於電動腳踏車或是汽車的傳動機構。

請參照第1圖。第1圖為根據本新型第一實施例之電動腳踏車的立體示意圖。在本實施例中，一電動腳踏車包含一車架1a、一前車輪1b、一後車輪1c、和一傳動機構 1d。傳動機構1d固定於車架1a上。前車輪1b樞設於車架1a。後車輪1c設置於傳動機構1d。

接著說明傳動機構的結構。請同時參照第2A圖、第2B圖、第3圖和第4圖。第2A圖為根據本新型第一實施例之傳動機構的立體示意圖。第2B圖為第2A圖的局部側視示意圖。第3圖為根據本新型一實施例之傳動機構的分解示意圖。第4為第2B圖中之傳動機構沿4-4剖面線之剖切示意圖。

在本實施例中，傳動機構1d包含一馬達10、一軸心20、一傳動件30、一行星齒輪組40、一飛輪50、一外力輸入組件60和一傳動鍊70。

馬達10例如為一徑向內藏式永磁馬達(Radial flux Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)，其位於傳動機構1d的輪轂內。

軸心20固定於車架1a，並且馬達10設置於軸心20。

傳動件30例如為一軸套，其套設於軸心20，並且連接於馬達10。馬達10可帶動傳動件30相對軸心20旋轉。

行星齒輪組40包含一太陽齒輪400、一環齒輪410、一行星支架420、四行星齒輪430和一力學參數偵測裝置440。

太陽齒輪400包含一內環部401、一外環部402 和三彈性部403。外環部402環繞內環部401，且內環部401環繞軸心20。外環部402環繞內環部401而於外環部402和內環部401之間形成一溝槽404。彈性部403之相對二端分別連接於內環部401和外環部402。詳細來說，彈性部403位於溝槽404內，並且具有相連的一第一端403a、一第二端403b和一彈性段403c。彈性段403c介於第一端403a和第二端403b之間。第一端403a連接於外環部402，且第二端403b連接於內環部401。彈性段403c撓曲而呈波浪狀，並且圍繞內環部401。在本實施例中，各彈性部403的第一端403a至內環部401之中心具有一基準線S，且相鄰的二基準線S之間之夾角為120度(degrees)，但本新型並不以此為限。在其他實施例中，相鄰的二基準線S之間之夾角可為任意值。此外，在本實施例中，彈性部403的數量為三，但本新型並不以此為限。在其他實施例中，彈性部403的數量可視整體設計而任意調整。

環齒輪410環繞太陽齒輪400的外環部402，並且連接於傳動件30。環齒輪410透過輪穀而與後車輪1c相固定。

行星支架420包含相固定的一本體421和四延伸臂422。

四行星齒輪430分別樞設於四延伸臂422，並且介於太陽齒輪400的外環部402和環齒輪410之間。行星齒 輪430嚙合於外環部402與環齒輪410。在本實施例中，行星齒輪430和延伸臂422的數量為四，但本新型並不以此為限。在其他實施例中，行星齒輪430和延伸臂422的數量可視整體設計而任意調整。

力學參數偵測裝置440包含一計算單元441以及一應變量測單元442。應變量測單元442設置於彈性部403的彈性段403c。計算單元441電性連接於應變量測單元442和傳動機構1d的一控制系統(未繪示)。力學參數偵測裝置440的功能將於後續說明。

飛輪50固定於行星支架420的本體421而連接於行星齒輪430。

外力輸入組件60設置於車架1a，並且包含二踏板600、二曲柄610和一齒盤620。踏板600固定於曲柄610，且曲柄610固定於齒盤620。

傳動鏈70具有複數個嚙合孔700，且嚙合孔700嚙合飛輪50和外力輸入組件60的齒盤620。

以下說明利用行星齒輪組量測力學參數的方式。請同時參照第2圖、第5圖和第6圖。第6圖為第5圖的局部放大示意圖。

在本實施例中，傳動機構1d具有兩種動力傳輸方式。其一為馬達10啟動而驅動傳動件30旋轉，進而帶動電動腳踏車的後車輪1c和前車輪1b一併轉動。另一為踩踏 外力輸入組件60的踏板600，而令後車輪1c和前車輪1b一併轉動。後車輪1c和前車輪1b轉動而使電動腳踏車產生車速。

一般而言，於通常狀態下，例如於平坦路段騎乘時，係僅透過外力輸入組件60進行動力輸入，以驅使電動腳踏車運行。詳細來說，係踩踏踏板600而帶動飛輪50旋轉。飛輪50旋轉而令相固定的行星支架420一併旋轉，進而帶動行星齒輪430相對太陽齒輪400的外環部402旋轉。行星齒輪430旋轉而帶動環齒輪410旋轉以驅動後車輪1c運轉，而令電動腳踏車產生車速。同時，行星齒輪430因相對太陽齒輪400的外環部402旋轉而對太陽齒輪400的外環部402施以一作用力F，而令內環部401與外環部402之間產生一偏移量，同時令彈性部403的彈性段403c產生一第一應變量。力學參數偵測裝置440的應變量測單元442量測第一應變量。計算單元441根據第一應變量而計算出一第一力學參數資訊。在本實施例中，第一力學參數資訊即為外力輸入組件60於平坦路段時所產生的扭力值。

當電動腳踏車行經上坡路段時，使用者增加踩踏外力輸入組件60的踏板600之外力以維持車速。此時，外力輸入組件60產生之扭力增加，進而令彈性部403的彈性段403c產生大於第一應變量的一第二應變量。應變量測單元442量測第二應變量，且計算單元441根據第二應變量而計算出 一第二力學參數資訊(即於上坡路段時外力輸入組件60所產生的扭力值)。當踏板600所施加之外力過大而令計算出的第二力學參數資訊(扭力值)超過一預設值時，傳動機構1d的控制系統係啟動馬達10以輸出扭力。藉此，馬達10可根據第二力學參數資訊(扭力值)和預設值之間的差值而調整輸出扭力，以輔助提供電動腳踏車動力輸入以維持車速，進而可減少使用者對外力輸入組件60之踏板600所需提供的踩踏力。

在第一實施例中，力學參數資訊係透過應變量測單元量測彈性部的應變量而得到，但本新型並不以此為限。請參照第7圖，為根據本新型第二實施例之行星齒輪組的作動示意圖。由於本實施例和第一實施例相似，故以下僅就相異處進行說明。

在本實施例中，力學參數偵測裝置440’包含一計算單元441’、一位移量測單元442’和一基準件443’。計算單元441’電性連接於位移量測單元442’。位移量測單元442’設置於太陽齒輪400的外環部402，且基準件443’設置於內環部401。在本實施例中，位移量測單元442’設置於外環部402，且基準件443’設置於內環部401，但本新型並不以此為限。在其他實施例中，也可將位移量測單元442’設置於內環部401，而基準件443’則設置於外環部402。

當行星齒輪430相對太陽齒輪400的外環部402旋轉時，行星齒輪430對外環部402施以一作用力，使得太 陽齒輪400的外環部402相對內環部401產生偏移，而令基準件443’相對位移量測單元442’產生一位移變化D。位移量測單元442’擷取此位移變化D，且計算單元441’根據此位移變化D而計算出內環部401和外環部402之間的偏移量，並根據偏移量而獲得力學參述資訊(即外力輸入組件60所產生的扭力值)。

綜上所述，本新型揭露的具量測力學參數的行星齒輪組和應用此行星齒輪組的傳動機構中，馬達或外力輸入組件可驅動行星齒輪相對太陽齒輪的外環部轉動，進而令行星齒輪組的力學參數偵測裝置根據內環部與外環部的偏移量，或是彈性部的應變量而得到力學參數資訊。馬達根據力學參數資訊而調整輸出扭力，以減輕使用者的負擔。此外，本新型將力學參數偵測裝置整合於行星齒輪組的太陽齒輪，而不需要額外設置力學參數偵測裝置，有助於減少體積、重量，並且簡化構造。

雖然本新型以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習相像技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧軸心

40‧‧‧行星齒輪組

401‧‧‧內環部

402‧‧‧外環部

403‧‧‧彈性部

403a‧‧‧第一端

403b‧‧‧第二端

403c‧‧‧彈性段

410‧‧‧環齒輪

422‧‧‧延伸臂

430‧‧‧行星齒輪

440‧‧‧力學參數偵測裝置

441‧‧‧計算單元

442‧‧‧應變量測單元

Claims (8)

1. 一種具量測力學參數的行星齒輪組，包含：一太陽齒輪，包含：一內環部；一外環部，環繞該內環部；以及至少一彈性部，相對二端分別連接於該內環部和該外環部；一環齒輪，環繞該太陽齒輪；至少一行星齒輪，介於該太陽齒輪與該環齒輪之間，且嚙合於該太陽齒輪的該外環部與該環齒輪；以及一力學參數偵測裝置，用於量測該內環部與該外環部的一偏移量或該至少一彈性部的一應變量，並且根據該偏移量或該應變量而計算出一力學參數資訊。
2. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該太陽齒輪的該外環部和該內環部之間具有一溝槽，且該至少一彈性部位於該溝槽內。
3. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該至少一彈性部具有相連的一第一端、一第二端和一彈性段，該彈性段介於該第一端和該第二端之間，該第一端連接於該外環部，該第二端連接於該內環部，該彈性段撓曲而呈波浪狀，並且圍繞該內環部。
4. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該力學參數偵測裝置包含一計算單元、一位移量測單元和一基準件，該位移量測單元設置於該外環部，該基準件設置於該內環部，該位移量測單元擷 取該基準件的一位移變化，該計算單元根據該位移變化計算出該偏移量，並根據該偏移量而獲得一扭力值。
5. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該力學參數偵測裝置包含一計算單元、一位移量測單元和一基準件，該位移量測單元設置於該內環部，該基準件設置於該外環部，該位移量測單元擷取該基準件的一位移變化，該計算單元根據該位移變化計算出該偏移量，並根據該偏移量而獲得一扭力值。
6. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該力學參數偵測裝置包含一計算單元以及一應變量測單元，該應變量測單元設置於該至少一彈性部，該應變量測單元量測該至少一彈性部的該應變量，該計算單元根據該應變量計算出一扭力值。
7. 如請求項1所述之行星齒輪組，其中該內環部、該外環部和該至少一彈性部係為一體成型。
8. 一種傳動機構，用於設置於一電動自行車的一車架，包含：一傳動件，連接於固定於該車架的一馬達；一具量測力學參數的行星齒輪組，包含：一太陽齒輪，包含一內環部、一外環部和至少一彈性部，該外環部環繞該內環部，且該至少一彈性部之相對二端分別連接於該內環部和該外環部；一環齒輪，環繞該太陽齒輪，並且連接於該傳動件；至少一行星齒輪，介於該太陽齒輪與該環齒輪之間，且嚙合於該太陽齒輪的該外環部與該環齒輪；以及 一力學參數偵測裝置，用於量測該內環部與該外環部的一偏移量或該至少一彈性部的一應變量；一飛輪，連接於該至少一行星齒輪；一傳動鏈，嚙合該飛輪；以及一外力輸入組件，設置於該車架，該外力輸入組件具有一齒盤，該傳動鏈嚙合該齒盤；其中，該外力輸入組件可驅動該至少一行星齒輪相對該太陽齒輪轉動，以令該內環部與該外環部之間產生該偏移量，同時令該至少一彈性部產生該應變量，該力學參數偵測裝置根據該偏移量或該應變量而計算出一力學參數資訊，該馬達根據該力學參數資訊而調整輸出扭力。