TWM586233U - 助動車的踏力傳感裝置 - Google Patents

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Abstract

一種助動車的踏力傳感裝置，適用於連接該助動車的一馬達，並包含一曲柄軸、一環套曲柄軸的第一齒輪、一環套第一齒輪的第二齒輪、一感測單元、一助力單元，及一鏈盤。該曲柄軸形成數個第一斜齒。該第一齒輪形成數個與第一斜齒嚙合的第二斜齒，以及一第一傳動結構。該第二齒輪形成一與第一傳動結構相配合的第二傳動結構。當該曲柄軸受到一外力而轉動時，帶動該第一齒輪、第二齒輪與鏈盤跟著轉動，且該第一齒輪轉動時還相對該曲柄軸沿軸向方向移動，使該感測單元感測到該外力的存在，該馬達進而驅動該助力齒輪、該鏈盤轉動，達到助力效果。

Description

助動車的踏力傳感裝置
本新型是有關於一種傳感裝置，特別是指一種可將曲柄軸受到的作用力轉換為感測訊號，以結合電動驅動功能的助動車的踏力傳感裝置。
自行車是民眾常用的代步工具，騎乘自行車可達到運動效果，而且節省能源，因此有越來越多民眾喜歡騎自行車出門。然而，騎自行車出門時，有時會遇到坡度較高的道路，或是騎乘距離長而容易疲累，反而失去騎自行車兜風的快樂感受。另外，像是較年長者騎自行車出門，也容易有疲累感。因此，為了讓民眾騎乘時更加順暢，目前市面上有一種助動車，可結合使用者的踏力與一馬達的電動驅動力來使車輛前進，讓民眾騎乘時較為輕鬆省力。該助動車通常包含一踏力傳感裝置，用於偵測使用者的踏力，以在偵測到踏力時驅動該馬達運轉並產生輔助動力。
有鑑於消費者對助動車的大量需求，而且為了使踏力傳感裝置能正確偵測到使用者的踏力以驅動馬達運轉，本案申請人提出另一種結構創新的助動車的踏力傳感裝置。
因此，本新型之目的，即在提供一種結構創新、偵測效果佳的助動車的踏力傳感裝置。
於是，本新型助動車的踏力傳感裝置，適用於連接該助動車的一馬達，並包含一曲柄軸、一第一齒輪、一第二齒輪、一感測單元、一助力單元，及一鏈盤。
該曲柄軸沿一軸向方向延伸，並包括一外周面，該外周面形成數個環繞排列的第一斜齒。該第一齒輪環套於該曲柄軸的該外周面，並包括一環形的第一內環面，以及一相對於該第一內環面的第一外環面，該第一內環面形成有數個與該等第一斜齒嚙合的第二斜齒，該第一外環面形成有一第一傳動結構。
該第二齒輪環套於該第一齒輪的該第一外環面，該第二齒輪包括一圍繞該第一外環面的第二內環面，該第二內環面形成有一與該第一傳動結構相配合的第二傳動結構。該感測單元安裝於該曲柄軸周圍且鄰近該第一齒輪，並能訊號連接該馬達。該助力單元包括一環繞該曲柄軸且適用於被該馬達驅動而轉動的助力齒輪。該鏈盤環繞該曲柄軸且連接該助力單元。
在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1~3，本新型助動車的踏力傳感裝置之一第一實施例，適用於連接該助動車的一馬達10，並包含一曲柄軸1、一第一齒輪2、一第二齒輪3、一感測單元4、一止推軸承5、一彈性件6、一助力單元7，以及一鏈盤8。
該曲柄軸1沿一軸向方向A延伸，並包括一外周面11，該外周面11形成數個環繞排列的第一斜齒111。該曲柄軸1的左右兩端可藉由一曲柄(圖未示)而連接一踏板(圖未示)。
本實施例的第一齒輪2由兩個元件結合而成，包含一本體部21，以及一結合於該本體部21一端的套環部22，於實施時，該本體部21與套環部22也可以製作成一體，或者可以省略該套環部22。該第一齒輪2環套於該曲柄軸1的該外周面11，並包括一環形且朝向該曲柄軸1的外周面11的第一內環面23，以及一相對於該第一內環面23的第一外環面24。該第一內環面23形成有數個與該等第一斜齒111嚙合的第二斜齒231，該第一外環面24形成有一第一傳動結構240，該第一傳動結構240包括數個環繞排列並沿該軸向方向A延伸的第一直齒241。因該第一齒輪2的該等第二斜齒231與該曲柄軸1的該等第一斜齒111相嚙合，所以該曲柄軸1轉動時，能帶動第一齒輪2跟著轉動，而且產生了使該第一齒輪2軸向位移的作用力，因此該第一齒輪2轉動時還會相對於該曲柄軸1沿該軸向方向A移動。
該第二齒輪3環套於該第一齒輪2的該第一外環面24。該第二齒輪3包括一圍繞該第一外環面24的第二內環面31，以及一相對於該第二內環面31的第二外環面32。該第二內環面31形成一與該第一傳動結構240相配合的第二傳動結構310，該第二傳動結構310包括與該等第一直齒241嚙合的第二直齒311。該第二齒輪3能受到該第一齒輪2帶動而跟著該第一齒輪2轉動。至少一軸承33鄰設於該第二齒輪3，使該第二齒輪3轉動順暢。
需要說明的是，實施時，該第一傳動結構240與該第二傳動結構310也可以為其他種形態，例如皆為斜齒或波浪狀齒，如此該第一齒輪2同樣能傳動該第二齒輪3轉動。
該感測單元4安裝於該曲柄軸1周圍且鄰近該第一齒輪2，並能訊號連接該馬達10。具體而言，本第一實施例的感測單元4包括一環套該曲柄軸1的壓力感測件41，該壓力感測件41用於感測該第一齒輪2傳送而來的抵壓力量。
該止推軸承5環套該曲柄軸1並位於該第一齒輪2與該壓力感測件41間。該彈性件6為盤形彈簧，環套該曲柄軸1並設置於該第一齒輪2之相反於該止推軸承5的一側，該彈性件6將該第一齒輪2往該止推軸承5的方向頂推，使該第一齒輪2以一預定的抵壓力量經由該止推軸承5抵壓該壓力感測件41。
該助力單元7包括一環繞該曲柄軸1且適用於被該馬達10驅動而轉動的助力齒輪71、一環套於該曲柄軸1與該助力齒輪71間的連接座72，以及一環套於該連接座72與該助力齒輪71間的單向軸承73。該鏈盤8環繞該曲柄軸1且連接該助力單元7的該連接座72。
本新型使用時，使用者正向踩動踏板以帶動該曲柄軸1正向轉動(此時該曲柄軸1受到一外力，此外力即為使用者的踏力轉換而來的扭力)，該曲柄軸1帶動相嚙合的該第一齒輪2、第二齒輪3一起轉動，同時也帶動該連接座72傳動該鏈盤8跟著轉動，達到利用人力驅動該助動車前進的功能。
而且在人力驅動該助動車前進，該曲柄軸1受到該外力帶動該第一齒輪2轉動時，該第一齒輪2因透過該等第二斜齒231與該曲柄軸1的第一斜齒111嚙合，所以該第一齒輪2轉動時還受到沿該軸向方向A的力量，進而可沿該軸向方向A相對該曲柄軸1移動(由於此移動非常微幅，故圖未示出)。本第一實施例藉由第一斜齒111與第二斜齒231的延伸方向設計，使該第一齒輪2沿該軸向方向A移動時是朝該壓力感測件41的方向移動，該第一齒輪2經由該止推軸承5抵壓該壓力感測件41的抵壓力量增加，該壓力感測件41因而感測到該外力的存在。該壓力感測件41將感測到的外力訊號轉換成電訊號傳送給該馬達10，進而控制該馬達10啟動，該馬達10運轉並驅動該助力齒輪71轉動，再經由該連接座72將馬達10的動力傳遞給該鏈盤8，以作為該鏈盤8轉動的動力。
也就是說，當以人力驅動鏈盤8轉動時，透過該第一齒輪2抵壓該感測單元4的力量增加，該感測單元4偵測到有外力存在，即驅動該馬達10運轉以輔助該鏈盤8轉動，達到助力效果，使用者就可輕鬆地騎乘前進。值得一提的是，該助力單元7的該單向軸承73使該馬達10驅動該助力齒輪71轉動時，不會連動該曲柄軸1，而且該單向軸承73使該助力齒輪71轉動時，以單向帶動該連接座72、鏈盤8轉動。使用者若停止踩動踏板，該第一齒輪2會復位至初始位置，該馬達10停止運轉。
參閱圖4~6，本新型助動車的踏力傳感裝置之一第二實施例，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於：本第二實施例的曲柄軸1的第一斜齒111與該第一齒輪2的第二斜齒231的延伸方向，與該第一實施例相反。因此，當使用者正向踩動踏板以帶動該曲柄軸1正向轉動時，亦即該曲柄軸1受到該外力(踏力)時，該第一齒輪2跟著該曲柄軸1轉動的同時，會沿該軸向方向A朝該助力齒輪71的方向移動。
本第二實施例的該感測單元4包括一連動地環套於該第一齒輪2上的磁鐵42，以及二鄰近該曲柄軸1並用於偵測磁通量變化的磁感測件43，該等磁感測件43訊號連接該馬達10。而該第一齒輪2位於該等磁感測件43與該助力齒輪71間。
本第二實施例包括數個所述彈性件6，該等彈性件6為盤形彈簧，並沿該軸向方向A排列且環套該曲柄軸1。該等彈性件6位於該第一齒輪2與該助力齒輪71間，並將該第一齒輪2往該等磁感測件43的方向頂推。
參閱圖5、6、7，本第二實施例使用時，是利用磁感測件43感測該磁鐵42移動所產生的磁通量變化，來感測該外力(踏力)的存在。具體來說，當該曲柄軸1受到該外力而轉動時，該第一齒輪2跟著該曲柄軸1轉動的同時，會帶動該磁鐵42跟著轉動以及由圖6所示位置沿該軸向方向A移動(此移動幅度很微小，可移動範圍如圖6的距離d所示)，而且是朝該助力齒輪71的方向移動到圖7所示位置，該等磁感測件43進而感測到磁通量的變化，代表該外力存在。磁感測件43即控制該馬達10啟動並輸出動力給該助力齒輪71、鏈盤8，達到馬達10助力的效果。使用者若停止踩動踏板，該第一齒輪2會復位回到圖6的位置，該馬達10停止運轉。
綜上所述，藉由曲柄軸1的第一斜齒111、第一齒輪2的第二斜齒231相配合，以及第一齒輪2的第一傳動結構240與第二齒輪3的第二傳動結構310相配合，使該曲柄軸1受到該外力而轉動時，該第一齒輪2能跟著轉動並沿該軸向方向A移動，進而使該感測單元4感測到該外力的存在，以控制該馬達10提供助力。本新型的結構創新、該感測單元4的偵測效果佳，並能達到讓使用者輕鬆騎乘的效果。
惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。
10‧‧‧馬達
1‧‧‧曲柄軸
11‧‧‧外周面
111‧‧‧第一斜齒
2‧‧‧第一齒輪
21‧‧‧本體部
22‧‧‧套環部
23‧‧‧第一內環面
231‧‧‧第二斜齒
24‧‧‧第一外環面
240‧‧‧第一傳動結構
241‧‧‧第一直齒
3‧‧‧第二齒輪
31‧‧‧第二內環面
310‧‧‧第二傳動結構
311‧‧‧第二直齒
32‧‧‧第二外環面
33‧‧‧軸承
4‧‧‧感測單元
41‧‧‧壓力感測件
42‧‧‧磁鐵
43‧‧‧磁感測件
5‧‧‧止推軸承
6‧‧‧彈性件
7‧‧‧助力單元
71‧‧‧助力齒輪
72‧‧‧連接座
73‧‧‧單向軸承
8‧‧‧鏈盤
A‧‧‧軸向方向
d‧‧‧距離
本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：
圖1是本新型助動車的踏力傳感裝置的一第一實施例的一立體分解圖；
圖2是該第一實施例的部分元件的一立體分解圖；
圖3是該第一實施例的一組合剖視圖；
圖4是本新型助動車的踏力傳感裝置的一第二實施例的一立體分解圖；
圖5是該第二實施例的一組合剖視圖；
圖6是一取自圖5的局部放大剖視圖；
圖7是一類似圖6的剖視圖，說明該第二實施例的一第一齒輪由圖5、6的狀態向右移動。

Claims (15)

  1. 一種助動車的踏力傳感裝置，適用於連接該助動車的一馬達，並包含：
    一曲柄軸，沿一軸向方向延伸，並包括一外周面，該外周面形成數個環繞排列的第一斜齒；
    一第一齒輪，環套於該曲柄軸的該外周面，並包括一環形的第一內環面，以及一相對於該第一內環面的第一外環面，該第一內環面形成有數個與該等第一斜齒嚙合的第二斜齒，該第一外環面形成有一第一傳動結構；
    一第二齒輪，環套於該第一齒輪的該第一外環面，該第二齒輪包括一圍繞該第一外環面的第二內環面，該第二內環面形成有一與該第一傳動結構相配合的第二傳動結構；
    一感測單元，安裝於該曲柄軸周圍且鄰近該第一齒輪，並能訊號連接該馬達；
    一助力單元，包括一環繞該曲柄軸且適用於被該馬達驅動而轉動的助力齒輪；及
    一鏈盤，環繞該曲柄軸且連接該助力單元。
  2. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，當該曲柄軸受到一外力而轉動時，帶動該第一齒輪、該第二齒輪與該鏈盤跟著轉動，且該第一齒輪轉動時還沿該軸向方向相對該曲柄軸移動，使該感測單元感測到該外力的存在，該馬達進而驅動該助力齒輪轉動，該助力單元將該馬達的動力傳遞給該鏈盤，以作為該鏈盤轉動的動力。
  3. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該助力單元還包括一環套於該曲柄軸與該助力齒輪間且連接該鏈盤的連接座，該助力齒輪轉動時經由該連接座帶動該鏈盤轉動。
  4. 如請求項3所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該助力單元還包括一環套於該連接座與該助力齒輪間的單向軸承，該單向軸承使該助力齒輪轉動時以單向帶動該連接座轉動。
  5. 如請求項2所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該感測單元包括一環套該曲柄軸的壓力感測件，該第一齒輪跟著該曲柄軸轉動的同時，會朝該壓力感測件的方向移動，使該壓力感測件受到的抵壓力量增加，該感測單元即感測到該外力的存在。
  6. 如請求項5所述的助動車的踏力傳感裝置，還包含一環套該曲柄軸並位於該第一齒輪與該壓力感測件間的止推軸承。
  7. 如請求項6所述的助動車的踏力傳感裝置，還包含一環套該曲柄軸並設置於該第一齒輪之相反於該止推軸承的一側的彈性件，該彈性件將該第一齒輪往該止推軸承的方向頂推。
  8. 如請求項2所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該感測單元包括一設置於該第一齒輪上的磁鐵，以及一鄰近該曲柄軸並用於偵測磁通量變化的磁感測件，該第一齒輪跟著該曲柄軸轉動的同時，會帶動該磁鐵跟著轉動以及沿該軸向方向移動，使該磁感測件感測到磁通量的變化，進而感測到該外力存在。
  9. 如請求項8所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該第一齒輪位於該磁感測件與該助力齒輪間，該第一齒輪跟著該曲柄軸轉動的同時，沿該軸向方向且朝該助力齒輪的方向移動。
  10. 如請求項9所述的助動車的踏力傳感裝置，還包含一環套該曲柄軸並位於該第一齒輪與該助力齒輪間的彈性件，該彈性件將該第一齒輪往該磁感測件的方向頂推。
  11. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，至少一軸承鄰設於該第二齒輪。
  12. 如請求項7或10所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該彈性件為盤形彈簧。
  13. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該第一傳動結構包括數個直齒。
  14. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該第一傳動結構包括數個斜齒。
  15. 如請求項1所述的助動車的踏力傳感裝置，其中，該第一傳動結構包括數個波浪狀齒。
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