TWM519117U - 扭力齒盤結構 - Google Patents

Description

扭力齒盤結構

本創作係有關於一種齒盤結構，尤指一種扭力齒盤結構。

按，自行車為最普及受到廣泛應用的休閒運動及代步工具之一，其主要概念為利用騎乘者的腳踏力量踩動齒盤並連帶驅動後輪旋轉，進而作為前進的動力源，然而當使用者於騎乘至具有斜度之上坡地形或者是需要騎乘一相當遠的長途距離時，或可能發生腳力不足，亦或者是腳力不勝負荷、過度疲勞而影響騎乘，尤其是對於老人家、女性朋友或者幼童而言，腳力吃重的騎乘行程更可能是一種障礙，而基於此考量，故遂有電動自行車的問世。

而隨著技術的不斷進步，電動自行車除了做為以推進力輔助騎乘者之外，亦逐漸地朝自動化設計，以便可因應使用者騎乘所碰到之阻力強度而選擇性提供不同程度之推進力輔助，但於此發展中最大的技術瓶頸則來自於如何判斷騎乘者踩踏時所使用之力道強度，以做為其所遭逢之阻力的依據，而現有技術中顯然未見有能有效做精準量測之機制。

是故，為解決上述習知問題與缺失，目前有相關業者研發一種扭力齒盤結構，係均局於2013年6月16日所公開編號第201422484號之「紐力感測齒盤結構」，透過組配於齒盤結構上之感測單元(70)感測騎乘者踩踏 時產生之扭力，而後藉由計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值而可達到能即時地以電機驅動裝置提供輔助動力，以減少使用者施力上之負荷，而達到隨時調整動力輸出之功能，而除了可適時地輔助使用者之騎乘外，亦可免去使用者需要不時地控制電機驅動裝置之輸出功率的不便性，故可見其增益性所在。

惟，詳觀上述習知結構不難發覺其缺點之處，主要原因係歸如下：其習知整體結構繁多複雜，組合元件的開發、安裝上具有一定的難度，不便被大量生產製造，且該扭力齒盤主要係透過第一、二磁環因踩踏阻力的產生而錯位移動，再利用感測單元感測其第一、二磁環間之移動距離，因此必須於感測單元各別針對第一、二磁環設有二霍爾IC，方能準確獲得實際即時的距離差，但如此一來結構上的複雜性，也增加感測時相互干涉而有誤差產生的機率，進而提升結構使用之故障率，另外也降低結構與市面上既有車體連結安裝之適用性，缺乏實用性。

有鑑於此，本創作人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本創作。

本創作所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種扭力齒盤結構。

一種扭力齒盤結構，其包含：一內套殼、一齒盤座以及一曲柄，其中，一內套殼之中央處具有一透孔配合安裝於自行車之五通管處，該內套殼內部係以透孔為圓心環設有若干感應線圈，並透過感應線圈電性 連接一電機驅動裝置，一齒盤座係配合疊設於內套殼，該齒盤座中央處設有一樞接孔，並以樞接孔為中心於一側面凹設有三容置弧槽，乃提供彈性件的容設，且三容置弧槽皆往一側又擴張有連通槽，該齒盤座又設有一容槽介於其中二容置弧槽間，提供安裝一霍爾IC，該容槽底部係貫穿齒盤座設有若干穿出孔，且容槽與樞接孔間具有感測弧槽，該容槽與感測弧槽間設有一相通之剖槽，一曲柄之一端部形成一蓋板部與齒盤座組合，該蓋板部內側中央處具有一結合凸軸，並於結合凸軸周邊對應連通槽設有掣動凸部，且蓋板部又固設有二感應磁鐵，藉由上述結構，俾以構成一種扭力齒盤結構。

對照先前技術之功效：(一)、其齒輪座與曲柄間係透過彈性件及掣動凸部頂靠連動，並組配一霍爾IC提供感知踩踏產生的扭力變化，進而藉由計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值，而能即時地以電機驅動裝置提供輔助動力，以減少使用者騎乘踩踏施力之負荷，另外除了可適時地輔助使用者之騎乘外，透過霍爾IC即時於二感應磁鐵間感知並轉算扭力值變化，並透過控制器無段調整電機驅動裝置輸出變化，避免使用者需要不時地控制電機驅動裝置之輸出功率的不便性，以避免輸出過大或過小，於實際應用上提供了高度之便利性，實具實用性者。

(二)、又，本創作之扭力齒盤構造簡單、方便組裝，有效節省結構開發、組裝之成本，且該扭力齒盤主要僅透過一霍爾IC於二感應磁鐵35間感應偵測，不僅可避免結構間的相容性問題或訊號干涉，大幅降低使用的故障率，另一方面也增添結構加裝使用之適用性，提升結構安裝結構之方便性。

10‧‧‧內套殼

11‧‧‧透孔

12‧‧‧感應線圈

13‧‧‧控制器

20‧‧‧齒盤座

21‧‧‧樞接孔

22‧‧‧容置弧槽

221‧‧‧連通槽

23‧‧‧彈性件

24‧‧‧容槽

241‧‧‧穿出孔

25‧‧‧電路板

251‧‧‧訊號針腳

252‧‧‧霍爾IC

26‧‧‧感測弧槽

261‧‧‧剖槽

27‧‧‧結合部

30‧‧‧曲柄

31‧‧‧蓋板部

32‧‧‧結合凸軸

321‧‧‧組合孔

33‧‧‧軸承件

34‧‧‧掣動凸部

35‧‧‧感應磁鐵

351‧‧‧感測間距

40‧‧‧自行車

41‧‧‧五通管

42‧‧‧迫緊套筒

43‧‧‧掣動軸心

第1圖：係為本創作之立體圖。

第2圖：係為本創作之部分分解圖。

第3圖：係為本創作之另一部分分解圖。

第4圖：係為本創作之組合剖視圖。

第5圖：係為本創作之另一視角之組合剖視圖暨常態騎乘狀態示意圖。

第6圖：係為本創作之扭力變化之騎乘狀態示意圖。

為使 貴審查委員對本創作之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後：首先，先請參閱第1、2、3圖所示，一種扭力齒盤結構，其包含：一內套殼10、一齒盤座20以及一曲柄30，其中，一內套殼10之中央處具有一透孔11配合安裝於自行車40之五通管41處，該自行車40係由五通管41內徑設有內螺紋段，並透過一迫緊套筒42通過內套殼10之透孔11鎖設於五通管41處，藉以將內套殼10固設於五通管41，且五通管41處又穿設有提供曲柄30安裝之掣動軸心43，並使掣動軸心43由內套殼10之透孔11凸伸出，該內套殼10內部係以透孔11為圓心環設有若干感應線圈12，該些感應線圈12係電性連接一控制器13，並透過控制器13連結驅動一電機驅動裝置(圖未表示)，一齒盤座20係配合疊設於內套殼10，該齒盤座20中央處設有一樞接孔21，並以樞接孔21為中心於一側面凹設有三容置弧槽22，乃提供彈性件23的容設，且三容置弧槽22皆往一側又擴張有連通槽221，該齒盤座20又設有一容槽24介於其中二 容置弧槽22間，提供安裝一電路板25與感應線圈12訊號連接，其容槽24底部係貫穿齒盤座20設有若干穿出孔241，且電路板25至少設有三訊號針腳251通過穿出孔241與內套殼10之感應線圈12抵觸連接，且電路板25上具有一霍爾IC252，而容槽24與樞接孔21間具有感測弧槽26，再由容槽24及感測弧槽26間設有一連通之剖槽261，並透過剖槽261提供霍爾IC252凸伸至感測弧槽26內，又齒盤座20外周邊設有若干結合部27，用以提供變速齒盤(圖未表示)的安裝，一曲柄30之一端部形成一蓋板部31與齒盤座20組合，該蓋板部31內側中央處具有一結合凸軸32，該結合凸軸32與齒盤座20之樞接孔21間至少設有一軸承件33，且該結合凸軸32端部具有一非圓孔狀之組合孔321，並透過組合孔321與自行車40之掣動軸心43組合連動，而蓋板部31係於結合凸軸32周邊對應連通槽221設有若干掣動凸部34，又鄰近結合凸軸32固設有二感應磁鐵35，該二感應磁鐵35具有一感測間距351。

其結構之組成，再請參閱第2、3圖配合第4、5圖所示，該內套殼10係透過一迫緊套筒42安裝於自行車40之五通管41，並使穿設於五通管41之掣動軸心43由透孔11凸伸出，該齒盤座20係配合疊設於內套殼10外側，其三容置弧槽22皆配合組入一彈性件23，並由容槽24提供安裝一電路板25，該電路板25之霍爾IC252係由剖槽261延伸至感測弧槽26內，另使感應針腳251由容槽24之穿出孔241凸伸出與內套殼10之感應線圈12抵觸，該曲柄30係以蓋板部31與齒盤座20貼靠組合，其蓋板部31中央處之結合凸軸32係配合組入齒盤座20之樞接孔21，且樞接孔21與結合凸軸32間更設有二軸承件33，並將結合凸軸32之組合孔321與掣動軸心43套接形成連動，而結合凸軸32周邊之掣動凸部34則依序對位嵌入連通槽221內，令曲柄30可透過結合凸軸32於 齒盤座20之連通槽221位移具有一錯位狀態，同時受彈性件23頂靠，使得曲柄30可連動齒盤座20形成同步之旋擺狀態，又該蓋板部31之二感應磁鐵35係順勢組入感測弧槽26內，並使電路板25之霍爾IC252介於二感應磁鐵35之感應間距351間，且鄰近於其中一感應磁鐵35，藉由上述結構，俾以完成一種扭力齒盤結構。

其結構實際使用之狀態，續請參閱第5圖所示，當自行車踩踏行駛於平穩路面或是下坡路徑時，由於騎乘者之腳力仍未產生負擔而能輕鬆應付，使得騎乘者可以較為省力且不需另外加壓施力踩踏曲柄，令踩踏力道小於齒盤座20之彈性件23，此時，其受曲柄30連動之蓋板部31則受彈性件23頂靠掣動凸部34，使得蓋板部31與齒盤座20形成同步之轉動狀態，進而透過齒盤座20外周之變速齒輪(圖未表示)驅動後輪達到行駛狀態，形成一常態之騎乘狀態。

反之，當騎乘長途路徑或是行經具有斜度之上坡地形時，再請同時參閱第6圖所示，由於一般踩踏狀態之腳力以無法順利踩踏曲柄30，使得騎乘者須站立或是另外再加壓踩動曲柄30，使得曲柄30受到的踩踏壓力大於彈性件23之彈性係數，俾以掣動凸部34壓縮彈性件23，令蓋板部31與齒盤座20間形成一錯位狀態，同時讓蓋板部31之二感應磁鐵35錯動位移，使電路板25透過霍爾IC252獲得一磁場變化之訊號，同時轉換成扭力訊號並利用訊號針腳251將訊號經由感應線圈12傳達至控制器13啟用電機驅動裝置(圖未表示)，俾能再經由電機驅動裝置獲得額外動力以輔助騎乘，另外，透過騎乘者之踩踏力道大小，使得霍爾IC252介於二感應磁鐵35間之距離也會因此不同，同時具有不同的磁場變化，進而讓電路板25得知並傳輸不同的扭 力訊號置控制器13，進而控制電機驅動裝置輸出的動力，以具有較為合適的輔助動力，提升騎乘之實用性。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：(一)其齒輪座20與曲柄30間係透過彈性件23及掣動凸部34頂靠連動，並組配一電路板25提供感知踩踏產生的扭力變化，進而藉由計算出當前使用者腳踏動作所遭遇之阻力值，而能即時地以電機驅動裝置提供輔助動力，以減少使用者騎乘踩踏施力之負荷，另外除了可適時地輔助使用者之騎乘外，透過霍爾IC252即時於二感應磁鐵35間感知並轉算扭力值變化，並利用控制器13無段調整電機驅動裝置之動力輸出，避免使用者需要不時地控制電機驅動裝置之輸出功率的不便性，以避免輸出過大或過小，於實際應用上提供了高度之便利性，實具實用性者。

(二)又，本創作之扭力齒盤構造簡單、方便組裝，有效節省結構開發、組裝之成本，且該扭力齒盤主要僅透過一霍爾IC252於二感應磁鐵35間感應偵測，不僅可避免結構間的相容性問題或訊號干涉，大幅降低使用的故障率，另一方面也增添結構加裝使用之適用性，提升結構安裝結構之方便性。

綜上所述，本創作確實已達突破性之結構設計，而具有改良之創作內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本創作未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出創作專利申請，懇請 鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例而已，當不能以之限定本創作實施之範圍；即大凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾， 皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧內套殼

20‧‧‧齒盤座

21‧‧‧樞接孔

22‧‧‧容置弧槽

221‧‧‧連通槽

23‧‧‧彈性件

24‧‧‧容槽

241‧‧‧穿出孔

25‧‧‧電路板

251‧‧‧訊號針腳

252‧‧‧霍爾IC

26‧‧‧感測弧槽

261‧‧‧剖槽

27‧‧‧結合部

30‧‧‧曲柄

31‧‧‧蓋板部

32‧‧‧結合凸軸

321‧‧‧組合孔

33‧‧‧軸承件

34‧‧‧掣動凸部

35‧‧‧感應磁鐵

43‧‧‧掣動軸心

Claims (7)

1. 一種扭力齒盤結構，其包含：一內套殼，其中央處具有一透孔配合安裝於自行車之五通管處，該內套殼內部係以透孔為圓心環設有若干感應線圈；一齒盤座，其配合疊設於內套殼，該齒盤座中央處設有一樞接孔，並以樞接孔為中心於一側面凹設有三容置弧槽，乃提供彈性件的容設，且三容置弧槽皆往一側又擴張有連通槽，該齒盤座又設有一容槽介於其中二容置弧槽間，提供安裝一電路板與感應線圈訊號連接，且電路板上具有一霍爾IC，而容槽與樞接孔間具有感測弧槽，再由容槽及感測弧槽間設有一連通之剖槽，並透過剖槽提供霍爾IC凸伸至感測弧槽；一曲柄，其一端部形成一蓋板部與齒盤座組合，該蓋板部內側中央處具有一結合凸軸，並於結合凸軸周邊對應連通槽設有掣動凸部，且蓋板部又固設有二感應磁鐵。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之扭力齒盤結構，其中，感應線圈係電性連接一控制器，並透過控制器連結驅動一電機驅動裝置。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之扭力齒盤結構，其中，曲柄之結合凸軸與齒盤座之樞接孔間至少設有一軸承件。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之扭力齒盤結構，其中，自行車係由五通管內徑設有內螺紋段，並透過一迫緊套筒通過內套殼之透孔鎖設於五通管處，藉以將內套殼固設於五通管，且五通管處又穿設有提供曲柄安裝之掣動軸心，並使掣動軸心由內套殼之透孔凸伸出。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之扭力齒盤結構，其中，結合凸軸具有一非圓孔狀之組合孔，並透過組合孔與自行車之掣動軸心組合連動。
6. 根據申請專利範圍第1、2或4項所述之扭力齒盤結構，其中，容槽 底部係貫穿齒盤座設有若干穿出孔，且電路板至少設有三訊號針腳通過穿出孔與內套殼之感應線圈抵觸連接。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之扭力齒盤結構，其中，齒盤座外周邊設有若干結合部，用以提供變速齒盤的安裝。