TWM597745U - 具有輔助動力裝置之自行車 - Google Patents

Abstract

一種具有輔助動力裝置之自行車，其包含：一車架；一前輪；一後輪；一主傳動機構；以及一輔助動力裝置，其包含一驅動件、一輸入件、一輸出件、一能量儲存器、一單向制動件，以及一傳動件；該驅動件連接該車架；該輸入件具有一輸入連接部，該輸入件連接該驅動件；該輸出件具有一輸出連接部；該能量儲存器一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部；該單向制動件一端安裝於該車架，另一端抵止該輸出件；該傳動件安裝於該曲柄軸，並受該輸出件驅動而運動。

Description

具有輔助動力裝置之自行車

本創作係關於一種自行車之技術領域，特別是關於一種具有輔助動力之自行車。

在早期，自行車為一種交通運輸工具，然而，越來越多人以騎乘自行車當作一種運動，甚至是日常休閒活動。

但相對於現今便利的社會，人們對於自行車的功能要求越趨多變，其中最重要的即是輕鬆省力。變速自行車的出現滿足一部分民眾對於自行車之要求，變速自行車可依據路況進行變速，使騎乘者於不同路況上皆可輕鬆騎乘。但因變速自行車皆須靠自主力量騎乘，於顛頗、坡度較大之路況仍會使騎乘者較為吃力。

近年來，具有輔助動力之自行車快速興起，其中電動自行車之興起，對於民眾而言是一大福祉。但電動自行車需進行充電，而且因為其具有電池與電路模組，體積較大、重量較重，相對較不易搬動。

更重要的是，當電動自行車之電池耗盡時，對於騎乘者更是一大挑戰，因騎乘者須連電池的重量一併載送，如這時再遇到顛頗的路況，對於騎乘者更是一大困擾了。

本創作之目的在於提供一種具有輔助動力裝置之自行車，其可於騎乘狀態下儲存能量，並依騎乘者需求釋放能量，以輔助自行車前進。

一種具有輔助動力裝置之自行車，其包含：一車架；具有一前叉與一後叉；一前輪，安裝於該前叉；一後輪，安裝於該後叉；一主傳動機構，包含一曲柄軸、一前齒輪與一後齒輪；該曲柄軸安裝於該車架，該曲柄軸往一第一方向運動使該自行車前進；該前齒輪安裝於該曲柄軸；該後齒輪安裝於該後叉；以及一輔助動力裝置，安裝於該車架，其包含一驅動件、一輸入件、一輸出件、一能量儲存器、一單向制動件，以及一傳動件；該驅動件連接該車架；該輸入件具有一輸入連接部，該輸入件連接該驅動件；該輸出件具有一輸出連接部；該能量儲存器一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部；該單向制動件一端安裝於該車架，另一端抵止該輸出件，使該輸出件僅能往一第二方向運動；該傳動件安裝於該曲柄軸，並受該輸出件驅動而運動；藉此，該能量儲存器可隨該自行車移動，而產生變形並儲存位能與釋能。

在一實施例中，其中該車架包含一第一車架部與一第二車架部，以及一緩衝器連接該第一車架部與該第二車架部，該第一車架部與該第二車架部位於該前叉與該後叉之間，該輔助動力裝置連接該第一車架部與該第二車架部，該第一車架部與該第二車架部產生相對運動，可對該輔助動力裝置進行儲能。

在一實施例中，其中該輔助動力裝置更具有一基座，該基座安裝於該車架之該第二車架部，該輸出件安裝於該基座。

在一實施例中，其中該驅動件更具有一軸承；該基座具有複數調整裝設孔；該軸承具有一軸與二垣部，二該垣部係設置於該軸承之二端，且二該垣部間形成一凹槽；該軸承利用該軸穿過一該調整裝設孔裝設於該基座；該驅動件位於該凹槽中，該軸承壓抵該驅動件。

在一實施例中，其中該驅動件具有一樞設部與一定位銷；該車架具有一裝設部；該樞設部對應該裝設部，且該定位銷穿過該樞設部與該裝設部，使該驅動件結合該車架。

在一實施例中，其中該輸入件為一轉軸、一單向軸承，以及一齒輪之組合；該轉軸一端形成一連接部；該齒輪具有一外齒部，且該齒輪中央具有一孔；該單向軸承安裝於該齒輪之孔中，該轉軸之另一端穿入該單向軸承的軸向；該齒輪會帶動該單向軸承與該轉軸朝單向轉動。

在一實施例中，其中該驅動件具有一排齒部；該輸入件之該齒輪具有一外齒部；該驅動件之排齒部嚙合該齒輪之外齒部。

在一實施例中，其中該輸出件具有一開孔；該能量儲存器安裝於該輸出件之該開孔內；該輸出連接部形成於該開孔之內壁面，該能量儲存器之一端嵌入該輸出連接部。

在一實施例中，其中該能量儲存器為一發條彈簧，該發條彈簧一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部。

在一實施例中，其中該單向制動件為一掣爪，該輸出件之外周具有一齒部，該傳動件之外周具有一齒部；該單向制動件一端安裝於該車架，另一端抵止該輸出件之該齒部；該輸出件之齒部與該傳動件之齒部嚙合。

在一實施例中，其中該輔助動力裝置更具有一控制件，該控制件之一端連接該單向制動件，用以帶動該單向制動件離開該輸出件。

在一實施例中，其中該前叉包含一第一桿部與一第二桿部，以及一緩衝器連接該第一桿部與該第二桿部，該輔助動力裝置連接該第一桿部與該第二桿部，該第一桿部與該第二桿部產生相對運動，可對該輔助動力裝置進行儲能。

在一實施例中，其中該輔助動力裝置更具有一基座，該基座安裝於該前叉之該第二桿部，該輸出件安裝於該基座。

在一實施例中，其中該驅動件更具有一軸承；該基座具有複數調整裝設孔；該軸承具有一軸與二垣部，二該垣部係設置於該軸承之二端，且二該垣部間形成一凹槽；該軸承利用該軸穿過一該調整裝設孔裝設於該基座；該驅動件位於該凹槽中，該軸承壓抵該驅動件。

在一實施例中，其中該驅動件具有一樞設部與一定位銷；該車架具有一裝設部；該樞設部對應該該裝設部，且該定位銷穿過該樞設部與該裝設部，使該驅動件結合該車架。

在一實施例中，其中該輸入件為一轉軸、一單向軸承，以及一齒輪之組合；該轉軸一端形成一連接部；該齒輪具有一外齒部，且該齒輪中央具有一孔；該單向軸承安裝於該齒輪之孔中，該轉軸之另一端穿入該單向軸承的軸向；該齒輪會帶動該單向軸承與該轉軸朝單向轉動。

在一實施例中，其中該驅動件具有一排齒部；該輸入件之該齒輪具有一外齒部；該驅動件之排齒部嚙合該齒輪之外齒部。

在一實施例中，其中該輸出件具有一開孔；該能量儲存器安裝於該輸出件之該開孔內；該輸出連接部形成於該開孔之內壁面，該能量儲存器之一端嵌入該輸出連接部。

在一實施例中，其中該能量儲存器為一發條彈簧，該發條彈簧一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部。

在一實施例中，其中該輔助動力裝置更具有一底座與一扭力控制機構；其中該扭力控制機構具有一螺栓、一彈簧、一珠子、一底座彈簧以及一凹窩，該底座彈簧裝設於該底座，該凹窩形成於該驅動件上，該彈簧壓抵該珠子於該驅動件的凹窩。

以下即依本創作的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。

請參閱第1圖所示，本創作所提供之具有輔助動力裝置之自行車主要是在一般自行車上安裝一輔助動力裝置。自行車的主要組成有一車架1、一前輪2、一後輪3，以及一主傳動機構5。其中，該車架更具有一前叉與一後叉，該前輪2與該後輪3分別設於該車架1之該前叉與該後叉。該主傳動機構5包含有一曲柄軸6、一前齒輪7，連接於該曲柄軸6，且該曲柄軸6兩端分別具有一曲柄踏板(未示出)、一後輪軸8，連接後輪3、後齒輪(未示出)，裝設於後輪軸8，以及一鏈條9連接前齒輪7以及後齒輪。上述元件與一般自行車所使用的元件相同，在此容不贅述其結構。

該輔助動力裝置設置於該車架1，並與該曲柄軸6連接。該車架1可區分為一第一車架部11與一第二車架部12，而在該第一車架部11與該第二車架部12之間設置有一緩衝器13。在騎乘的過程中，會因路面顛頗或其他因素造成該第一車架部11與該第二車架部12之間產生相對運動。在本實施例中，該輔助動力裝置即是利用該第一車架部11與該第二車架部12之間的相對運動來儲存能量。該輔助動力裝置之詳細作動方式，容後再述。

請參閱第1圖與第2圖所示，本創作所提供之輔助動力裝置主要包含有：一驅動件20、一基座30、一輸入件40、一單向制動件50、一輸出件60、一能量儲存器70，以及一傳動件80。

該驅動件20在本實施例中係為一齒條。該驅動件20朝下之面設有一排齒部21，且其一端設有一樞設部22。該驅動件20之樞設部22透過一定位銷樞接於該車架1之第一車架部11上之一裝設部110。

該基座30為一圓盤狀結構，固設於該車架1的第二車架部12。該基座30的中央更具有一孔31。

該輸入件40具有一轉軸41、一單向軸承42，以及一齒輪43。其中，該轉軸41的外端形成有一凹槽，係為一連接部44。該單向軸承42係安裝於該轉軸41相對設置該連接部44之另一端。該齒輪43具有一外齒部45，且該齒輪43中央具有一孔46。該單向軸承42位於該齒輪43之孔46中，並與該齒輪43連接，使該齒輪43僅能往一特定方向運動。

該轉軸41穿過該基座30之該孔31，使該齒輪43位於該基座30的一側，而該連接部44位於另一側。該驅動件20之該排齒部21與該輸入件40之該齒輪43之外齒部45嚙合，使該驅動件20的移動可帶動該輸入件40之該齒輪43旋轉。該驅動件20更具有一軸承23，用以固定該驅動件20。該軸承23中央具有一孔，並利用一軸，裝設於該基座30，使其可於該驅動件20外表面自由轉動。每一個軸承23的上下二端各具有一垣部24，使二垣部24之間形成一凹槽25。該二垣部24之間的距離略大於該驅動件20的厚度，使該驅動件20相對該排齒部21之背面容於該軸承23的凹槽25中，並利用該齒輪43與該軸承23於該驅動件20兩側，以支撐該驅動件20，使該驅動件20可順利的進行往復運動。

該單向制動件50係為一掣爪，其一端樞設於該車架1上。該掣爪相對樞設該車架1之另一端係為一鳥嘴形結構，並由一端扣住該輸出件60，致使該輸出件60僅能朝向一特定方向轉動，且不能反轉。

該輸出件60為一中央具有一開口61的環形圓盤，可使該能量儲存器70設置於該開口61；且在該開口61的內壁面形成有一缺口，以形成一連接部62。該能量儲存器70在本實施例中係為一發條彈簧，其一端連接於該輸入件40之該連接部44，另一端則連接於該輸出件60之該連接部62。

另外，該輸出件60的外周緣設有一齒部63。該輸出件60上更設置有三個軸承64，每一個軸承64中央具有一孔，並分別利用一軸，裝設於該輸出件60上，使其各自可自由轉動。每一個軸承64的上下二端各具有一垣部65，使二垣部65之間形成一凹槽66。該二垣部65之間的距離略大於該基座30的厚度，使該基座30的外周緣容於三軸承64的凹槽66中，並可藉此該輸出件60可相對於該基座30旋轉。

該傳動件80為一齒輪，該齒輪中央具有一孔81，可經由該孔81設置於該腳踏曲柄軸6上。特別的是，該齒輪外部更設有一齒部82，可與該輸出件60的該齒部63嚙合。

該輔助動力裝置更具有一控制件(未示出)，在本實施例中，該控制件係為一鋼索，一端連接於該單向制動件50，另一端連接於該車握把上之一控制器(未示出)。在一般狀態下，該單向制動件50會固定該輸出件60，並使其僅能往該特定方向移動；而當騎士操作該控制件即可造成該單向制動件50離開該輸出件60，使該輸出件60可自由轉動。

請參閱第3圖所示，其中，該車架1之該前叉可區分為一第一桿部14與一第二桿部15，而在該第一桿部14與該第二桿部15之間設置有一緩衝器(未示出)。

請參閱第3圖與第4圖所示，該輔助動力裝置更設置於該前叉，其結構大致與前相同，惟，該驅動件20更包含一底座26與一扭力控制機構27。其中，該底座26中一具有一孔262。該底座26的上方設有一管件264，並連通至該孔262，且該底座26一端具有一樞設部266。該底座26之樞設部266樞接於該車架1之第一桿部14上之一樞接部16。該齒條的一端插入該底座26的孔262中。該扭力控制機構27包含有裝設於該底座26的管件264中的一螺栓272、一彈簧274以及一珠子276、裝設於該底座26的孔262中的一彈簧278，以及設置於該齒條上的一凹窩280。該彈簧274推抵該齒條，該彈簧278壓抵該珠子276於該齒條的凹窩280中，而該螺栓272可調整該彈簧278壓抵該珠子276的壓力。

另外，該輸入件40之該轉軸41一端更設有一齒部412，且該齒輪43更設有至少一掣爪432，該掣爪432一端與該轉軸41之齒部412嚙合，以達到與單向軸承相同之功效。該傳動件80內周緣更設有一齒環83，該齒環83外周緣具有一齒部832，且該傳動件80更設有一掣爪834，該掣爪834一端與該轉軸41之齒部412嚙合。

請參閱第5圖所示，因本創作設置於兩個位置，其作動方式相同，因此以下以裝設於該曲柄軸之該輔助動力裝置說明：在騎乘本創作之自行車時，該輔助動力裝置會因為路面的巔頗或其他的環境因素，而造成該車架1的第一車架部11與第二車架部12之間產生相對運動，此會造成該驅動件20的齒條相對於該輸入件40的齒輪43產生往復運動。由於該單向制動件50以及該單向軸承42的作用，該轉軸41會被驅動朝一特定方向旋轉。被驅動旋轉的該轉軸41會使該能量儲存器70變形，同時進行儲能。

請參閱第6圖所示，因該傳動件80設有單向軸承42，因此當騎乘者反踏時，會帶動該傳動件80往一特定方向轉動。更進一步，該傳動件80更帶動該輸出件60，並扭轉該能量儲存器70之發條彈簧，以儲存能量。

請參閱第7圖所示，當騎士操作該控制器致使該單向制動件50之掣爪離開該輸出件60，此時該輸出件60會被該能量儲存器70帶動轉動，並帶動該傳動件80旋轉，如此即會經由該傳動機構帶動該車輪轉動。

在此特別說明，對於裝設於鄰近前叉之該輔助動力裝置，當該能量儲存器70被旋轉至一預定角度後，其所產生的扭力會大於該扭力控制機構27作用於該齒條的力量。此時，該扭力控制機構27的珠子276會脫離該齒條上的凹窩，使該齒條相對於該底座26移動，而該齒條與該輸入件40之間並無相對運動，造成該齒條不再驅動該輸入件40轉動，以保護該能量儲存器70不被過度扭轉。

以上述技術內容，本創作利用在騎乘腳踏車的同時所產生但未被利用的能量，加以適當的儲存後，於騎乘者適當時機輸出動力，以輔助自行車前進。使騎乘在坡度較大或是較長距離騎乘時，可提供輔助的動力，以減輕騎士的負擔。

以上乃本創作之較佳實施例以及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本創作技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，並不脫離本創作之範疇而為申請人之權利範圍。

1:車架 2:前輪 3:後輪 5:主傳動機構 6:曲柄軸 7:前齒輪 8:後輪軸 9:鏈條 11:第一車架部 110:裝設部 12:第二車架部 13:緩衝器 14:第一桿部 15:第二桿部 20:驅動件 21:排齒部 22:樞設部 23:軸承 24:垣部 25:凹槽 26:底座 262:孔 264:管件 266:樞設部 27:扭力控制機構 272:螺栓 274:彈簧 276:珠子 278:彈簧 280:凹窩 30:基座 31:孔 40:輸入件 41:轉軸 412:齒部 42:單向軸承 43:齒輪 432:掣爪 44:連接部 45:外齒部 46:孔 50:單向制動件 60:輸出件 61:開口 62:連接部 63:齒部 64:軸承 65:垣部 66:凹槽 70:能量儲存器 80:傳動件 81:孔 82:齒部 83:齒環 832:齒部 834:掣爪

第1圖係本創作之正視圖。 第2圖係本創作之設於鄰近該曲柄軸之該輔助動力裝置分解圖。 第3圖係本創作之背視圖。 第4圖係本創作之設於鄰近該前輪之該輔助動力裝置分解圖。 第5圖係本創作之正視作動圖，顯示該第一車架部與該第二車架部進行相對運動。 第6圖係本創作之背視作動圖，顯示騎乘者反踏以進行儲能。 第7圖係本創作之作動圖，顯示該單向制動件離開該輸出件。

1:車架

2:前輪

3:後輪

5:主傳動機構

6:曲柄軸

7:前齒輪

8:後輪軸

9:鏈條

11:第一車架部

12:第二車架部

13:緩衝器

Claims (20)

1. 一種具有輔助動力裝置之自行車，其包含： 一車架；具有一前叉與一後叉； 一前輪，安裝於該前叉； 一後輪，安裝於該後叉； 一主傳動機構，包含一曲柄軸、一前齒輪與一後齒輪；該曲柄軸安裝於該車架，該曲柄軸往一第一方向運動使該自行車前進；該前齒輪安裝於該曲柄軸；該後齒輪安裝於該後叉；以及 一輔助動力裝置，安裝於該車架，其包含一驅動件、一輸入件、一輸出件、一能量儲存器、一單向制動件，以及一傳動件；該驅動件連接該車架；該輸入件具有一輸入連接部，該輸入件連接該驅動件；該輸出件具有一輸出連接部；該能量儲存器一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部；該單向制動件一端安裝於該車架，另一端抵止該輸出件，使該輸出件僅能往一第二方向運動；該傳動件安裝於該曲柄軸，並受該輸出件驅動而運動； 藉此，該能量儲存器可隨該自行車移動，而產生變形並儲存位能與釋能。
2. 依據請求項1所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該車架包含一第一車架部與一第二車架部，以及一緩衝器連接該第一車架部與該第二車架部，該第一車架部與該第二車架部位於該前叉與該後叉之間，該輔助動力裝置連接該第一車架部與該第二車架部，該第一車架部與該第二車架部產生相對運動，可對該輔助動力裝置進行儲能。
3. 依據請求項2所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輔助動力裝置更具有一基座，該基座安裝於該車架之該第二車架部，該輸出件安裝於該基座。
4. 依據請求項3所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件更具有一軸承；該基座具有複數調整裝設孔；該軸承具有一軸與二垣部，二該垣部係設置於該軸承之二端，且二該垣部間形成一凹槽；該軸承利用該軸穿過一該調整裝設孔裝設於該基座；該驅動件位於該凹槽中，該軸承壓抵該驅動件。
5. 依據請求項2所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件具有一樞設部與一定位銷；該車架具有一裝設部；該樞設部對應該裝設部，且該定位銷穿過該樞設部與該裝設部，使該驅動件結合該車架。
6. 依據請求項2所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輸入件為一轉軸、一單向軸承，以及一齒輪之組合；該轉軸一端形成一連接部；該齒輪具有一外齒部，且該齒輪中央具有一孔；該單向軸承安裝於該齒輪之孔中，該轉軸之另一端穿入該單向軸承的軸向；該齒輪會帶動該單向軸承與該轉軸朝單向轉動。
7. 依據請求項6所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件具有一排齒部；該輸入件之該齒輪具有一外齒部；該驅動件之排齒部嚙合該齒輪之外齒部。
8. 依據請求項2所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輸出件具有一開孔；該能量儲存器安裝於該輸出件之該開孔內；該輸出連接部形成於該開孔之內壁面，該能量儲存器之一端嵌入該輸出連接部。
9. 依據請求項2所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該能量儲存器為一發條彈簧，該發條彈簧一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部。
10. 依據請求項1所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該單向制動件為一掣爪，該輸出件之外周具有一齒部，該傳動件之外周具有一齒部；該單向制動件一端安裝於該車架，另一端抵止該輸出件之該齒部；該輸出件之齒部與該傳動件之齒部嚙合。
11. 依據請求項10所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輔助動力裝置更具有一控制件，該控制件之一端連接該單向制動件，用以帶動該單向制動件離開該輸出件。
12. 依據請求項1所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該前叉包含一第一桿部與一第二桿部，以及一緩衝器連接該第一桿部與該第二桿部，該輔助動力裝置連接該第一桿部與該第二桿部，該第一桿部與該第二桿部產生相對運動，可對該輔助動力裝置進行儲能。
13. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輔助動力裝置更具有一基座，該基座安裝於該前叉之該第二桿部，該輸出件安裝於該基座。
14. 依據請求項13所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件更具有一軸承；該基座具有複數調整裝設孔；該軸承具有一軸與二垣部，二該垣部係設置於該軸承之二端，且二該垣部間形成一凹槽；該軸承利用該軸穿過一該調整裝設孔裝設於該基座；該驅動件位於該凹槽中，該軸承壓抵該驅動件。
15. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件具有一樞設部與一定位銷；該車架具有一裝設部；該樞設部對應該該裝設部，且該定位銷穿過該樞設部與該裝設部，使該驅動件結合該車架。
16. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輸入件為一轉軸、一單向軸承，以及一齒輪之組合；該轉軸一端形成一連接部；該齒輪具有一外齒部，且該齒輪中央具有一孔；該單向軸承安裝於該齒輪之孔中，該轉軸之另一端穿入該單向軸承的軸向；該齒輪會帶動該單向軸承與該轉軸朝單向轉動。
17. 依據請求項16所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該驅動件具有一排齒部；該輸入件之該齒輪具有一外齒部；該驅動件之排齒部嚙合該齒輪之外齒部。
18. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輸出件具有一開孔；該能量儲存器安裝於該輸出件之該開孔內；該輸出連接部形成於該開孔之內壁面，該能量儲存器之一端嵌入該輸出連接部。
19. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該能量儲存器為一發條彈簧，該發條彈簧一端連接該輸入連接部，另一端連接該輸出連接部。
20. 依據請求項12所述之具有輔助動力裝置之自行車，其中該輔助動力裝置更具有一底座與一扭力控制機構；其中該扭力控制機構具有一螺栓、一彈簧、一珠子、一底座彈簧以及一凹窩，該底座彈簧裝設於該底座，該凹窩形成於該驅動件上，該彈簧壓抵該珠子於該驅動件的凹窩。

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