專利名稱：電動自行車感測踏力機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電動自行車，尤指一種電動自行車感測扭力或踏力的電動自行車感測踏力機構(gòu)。
自行車由于兼?zhèn)溥\動、輕便、不污染環(huán)境的特性，使得自行車工業(yè)始終不墜，尤以先進(jìn)國家更是開辟自行車專用道，享受騎單車的樂趣。自行車的產(chǎn)品型態(tài)發(fā)展愈益多種，目前已開始盛行電動自行車，以電動機的電動力輔助腳踏踏力，提供較舒適輕便的騎乘效果。目前已有感測扭力、速度的電動自行車，如「附有電動機的自行車」，其中設(shè)置檢測踏力的踏力檢測機構(gòu)與車速檢測機構(gòu)，以及控制電動機動力的控制器。當(dāng)檢測訊號傳至控制器，便可透過控制器改變電動機動力的大小。進(jìn)一步說，該自行車的傳動機構(gòu)是由踏板輸入旋轉(zhuǎn)，經(jīng)曲柄、單向離合器而傳動行星齒輪式增速機，踏力檢測機構(gòu)是憑借施力于行星齒輪機構(gòu)的太陽齒輪的反作用力，由檢測桿的旋轉(zhuǎn)量而得知人力踩踏的力量，而車速檢測機構(gòu)是透過檢測減速機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，再將兩個檢測結(jié)果傳輸至控制器，從而控制電動機的輸出。但是，該自行車有其缺點存在；第一，行星齒輪式的傳動機構(gòu)，構(gòu)造復(fù)雜，要求加工精度高，致使每個齒輪互有牽一發(fā)動全局的關(guān)系，彼此間齒數(shù)配置均需要計算妥當(dāng)，尤其是欲設(shè)定一定值的轉(zhuǎn)速比，則所有齒輪的齒數(shù)均需要全盤修正以得出最適合的需要，因此制造成本偏高，而易將價格轉(zhuǎn)嫁至消費者。第二，踏力檢測機構(gòu)的元件多而復(fù)雜，其透過檢測機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)位移量實質(zhì)在接觸到電位器之后，始由電位器偵測得知踏力的結(jié)果，因此反覆接觸式的感測設(shè)計，較易造成部件磨損、材料消耗的問題，檢測機構(gòu)、電位器的壽命較短。
本實用新型的主要目的是提供一種通過電動自行車的差動式傳動機構(gòu)作用使扭力感應(yīng)片變形來感測踏力的電動自行車的感測踏力機構(gòu)。
本實用新型的技術(shù)方案在于提供一種電動自行車的感測踏力機構(gòu)，供應(yīng)電動機電力的電池箱及相關(guān)的控制器等配合固設(shè)在車架，一本體內(nèi)部形成容室以安置電動機，電動機的心軸組接減速機構(gòu)，而在本體橫向貫穿設(shè)置一天心軸，天心軸兩端是接設(shè)曲柄、踏板，車架上設(shè)有控制器以供扭力、速度檢測的訊號輸入，使控制器據(jù)以可控制電動機出力，容室在相對電動機心軸鄰側(cè)的一處側(cè)壁配合軸承以組裝一主動傘齒輪，其一端為傘齒，另一端的軸端供一單向軸承套設(shè)，使主動傘齒輪預(yù)備與一傘齒棘輪直交嚙合，該傘齒棘輪一端為固接于本體外的大齒盤；其中，在天心軸一端設(shè)置差動式齒輪傳動機構(gòu)，其包含傳動桿、反動傘齒輪、傳動傘齒輪，傳動棘輪座；天心軸在一端同軸套設(shè)一反動傘齒輪，反動傘齒輪在傘齒的另面為平面，外側(cè)一端垂直突設(shè)有突塊，另設(shè)一長塊狀擋壓塊，其端面鎖固在本體，一側(cè)垂直面螺鎖定位一撓性材質(zhì)的扭力感應(yīng)片一端，使扭力感應(yīng)片另一端自由端靠在突塊側(cè)面上，而擋壓塊相鄰扭力感應(yīng)片側(cè)面削設(shè)一部份厚度，以與扭力感應(yīng)片保持一移動間隙，扭力感應(yīng)片相對在移動間隙方向的一側(cè)貼固一可測量應(yīng)變的應(yīng)變規(guī)，應(yīng)變規(guī)連接一電阻信號導(dǎo)線，使其另端接往固定在擋壓塊側(cè)面的電路上，該電路至少包含供電的電壓源、放大電路；天心軸相鄰反動傘齒輪固套一傳動桿，傳動桿兩端延伸處各套設(shè)有傳動傘齒輪，傳動傘齒輪能與反動傘齒輪齒面嚙合。
如以上所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其中，天心軸相對反動傘齒輪的一端貫穿出本體，另一端通過本體開口，在該端開口配合外蓋罩設(shè)封閉，而天心軸一端與本體之間隔套一軸承以扣環(huán)定位，天心軸接著另套設(shè)一扣環(huán)而定位。
如以上所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其中，傳動桿對應(yīng)的內(nèi)環(huán)面為齒面，天心軸相對位置為滾齒面，與傳動桿嚙合為一體。
如以上所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其中，本體朝向扭力感應(yīng)片方向端面突設(shè)有一逆踏止動塊，其貼抵于突塊旁側(cè)。
本實用新型具有以下優(yōu)點1.本實用新型運用差動式齒輪傳動設(shè)計，作為扭力與速度感測的機構(gòu)，在設(shè)計與制造上較簡易，而不需要現(xiàn)有的行星齒輪系統(tǒng)復(fù)雜及高加工精度要求，本實用新型相對有效地降低成本。
2.最值得一提的特色，本實用新型的踏力感測是由應(yīng)變規(guī)配合差動式傳動機構(gòu)。其中利用撓性扭力感應(yīng)片的彈性限度的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變是成正比關(guān)系，因此測量應(yīng)變就可直接簡單地反應(yīng)出應(yīng)力，這是以扭力感應(yīng)片結(jié)合應(yīng)變規(guī)得以測量踏力并相當(dāng)精確，即利用貼附的應(yīng)變規(guī)產(chǎn)生電阻值的變化透過電阻信號電線傳輸至相關(guān)電路、控制器，而提供精確感測效果，并使電動踏力的輔助效果更精準(zhǔn)，達(dá)到更適合的電力輔助效果，不但騎乘舒適、省電，也節(jié)省不必要的維修成本。較一般渦電流式感應(yīng)器不太容易精確測量微量變形的誤差性，本實用新型的設(shè)計可謂大幅增進(jìn)功效。
主要是以差動式的傳動機構(gòu)，當(dāng)人力踩踏而使差動式傳動機構(gòu)的反作用力施加于具撓性的扭力感應(yīng)片，而。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型的具體特征及目的。


圖1是本實用新型的整體剖視組合圖。
圖2是本實用新型的傘齒棘輪與傳動棘輪座的組合斷面圖。
圖3是本實用新型的扭力感應(yīng)片與差動式傳動機構(gòu)的局部立體圖。
圖4是本實用新型的扭力感應(yīng)片與應(yīng)變規(guī)配置端視平面圖。
圖5是本實用新型的速度感應(yīng)器與速度感應(yīng)片配置斷面端視圖。
本實用新型是一種電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其大體結(jié)構(gòu)，是在下管與后下叉交接位置周邊設(shè)有護(hù)罩保護(hù)，供應(yīng)電動機電力的電池箱及相關(guān)的控制器等元件則配合固設(shè)于車架。請先參看
圖1，本體22一端鎖接電動機40，本體22開口端配合有外蓋14，以在組裝完畢后封裝。于本體22內(nèi)部相對形成一容室43，使其設(shè)置減速機構(gòu)及傳動機構(gòu)、感測裝置。減速部份的配置如
圖1，由電動機40的心軸接出一小的螺旋齒輪(圖示未見)，而嚙合另一螺旋齒輪44后，容室43在相對電動機40心軸鄰側(cè)的一處側(cè)壁，系配合軸承46以組裝一主動傘齒輪41，其是一端為傘齒形，另一端的軸端供一單向軸承20套設(shè)，再配合由螺旋齒輪44同軸套設(shè)在單向軸承20外周側(cè)，使主動傘齒輪41預(yù)備與一傘齒棘輪17直交嚙合；如
圖1、2，經(jīng)由減速部位動力傳至傘齒棘輪17，該傘齒棘輪17結(jié)合螺固于大齒盤13，同時傘齒棘輪17內(nèi)壁面透過軸承12而連結(jié)天心軸34，使天心軸34結(jié)合齒輪差動機構(gòu)及相關(guān)的感測機構(gòu)。其中，天心軸34一端貫穿出本體22，另一端通過本體22開口，在該端開口配合外蓋14罩設(shè)封閉，而天心軸34一端與本體22之間隔套一軸承29以扣環(huán)定位，使天心軸34能夠在固定狀的本體22中旋轉(zhuǎn)；如圖3、4，天心軸34同軸相近軸承29位置套固一反動傘齒輪27，反動傘齒輪27一面設(shè)為滾齒面273以嚙合傳動傘齒輪26，反動傘齒輪27另一面為平面，在該平面外端垂直突設(shè)有突塊271，以在反動傘齒輪27的突塊271的一側(cè)固定一鎖設(shè)于擋壓塊31的扭力感應(yīng)片30，具體方式是設(shè)一長塊狀擋壓塊31，其端面鎖固在本體22，一側(cè)垂直面是螺鎖定位一撓性材質(zhì)的扭力感應(yīng)片30一端，扭力感應(yīng)片30一側(cè)貼固一可測量應(yīng)變的應(yīng)變規(guī)33，使扭力感應(yīng)片30另一端自由端靠在突塊271側(cè)面上，而擋壓塊31相鄰扭力感應(yīng)片30側(cè)面削設(shè)一部份厚度，以與扭力感應(yīng)片30的應(yīng)變規(guī)33保持一移動間隙32，且在本體22朝向扭力感應(yīng)片30方向端面突設(shè)有一逆踏止動塊222，其貼抵突塊271旁側(cè)，而應(yīng)變規(guī)33是“STRAINGAUGE”，還在一襯片內(nèi)裝數(shù)條細(xì)金屬絲，利用金屬絲線變形時，電阻發(fā)生改變的原理來測量應(yīng)變的裝置，所以在應(yīng)變規(guī)33接出電阻信號導(dǎo)線36，使其另一端接往固定在擋壓塊31側(cè)面的電路35上，該電路35包含供電的電壓源、放大電路等；其次，如
圖1、2，在天心軸34上反動傘齒輪27的滾齒面273，為嚙合一裝設(shè)于傳動桿23二端的傳動傘齒輪26，傳動桿23對應(yīng)的內(nèi)環(huán)面為齒面，與天心軸34外齒面相嚙合為一體，傳動桿23兩端延伸處各套設(shè)有傳動傘齒輪26，傳動傘齒輪26恰與反動傘齒輪27齒面嚙合；如
圖1、2、5，天心軸34相鄰傳動桿23又套固一傳動棘輪座25，其為一傘齒，在外周側(cè)套固一速度感應(yīng)片18，速度感應(yīng)片18是一完整的環(huán)圈，在周邊等距剖設(shè)有隔槽181，留剩的等距軸向面為感應(yīng)面182，在本體22朝向速度感應(yīng)片18鎖設(shè)一速度感應(yīng)器19，傳動棘輪座25相鄰速度感應(yīng)片18的末端另如
圖1、2，于外側(cè)套設(shè)有二棘爪15，棘爪15配合彈簧扣16而扣定在傳動棘輪座25，在棘爪15外側(cè)準(zhǔn)備卡合傘齒棘輪17，其為一傘齒在一端內(nèi)凹處形成有棘齒面171，另端外側(cè)為外螺紋面172而與大齒盤13螺接固定，因此棘爪15為傘齒棘輪17一端內(nèi)側(cè)壁的棘齒面171于外周卡合，傘齒棘輪17的傘齒面與主動傘齒輪41嚙合，另端內(nèi)側(cè)則在套裝于天心軸34的時候便隔套一軸承12。最后，在外蓋14的開口環(huán)面套設(shè)有軸承10，將外蓋14鎖設(shè)于本體22封住內(nèi)部，并形成軸承10內(nèi)環(huán)面套設(shè)在傘齒棘輪17的外側(cè)，而傘齒棘輪17的外螺紋172即供大齒盤13螺設(shè)連接，大齒盤13外露于本體22外，并在天心軸34與傘齒棘輪17間塞入油封11，天心軸34兩端便是固接曲柄，曲柄的組裝是屬已知，以上便是整體的組裝說明。
整體的使用過程即如下所述人的足部踩踏板以帶動曲柄，將踏力傳到天心軸34，帶動傳動桿23旋轉(zhuǎn)，本實用新型的差動式傳動特色，便是包含傳動桿23、傳動傘齒輪26、傳動棘輪座25與反動傘齒輪27配置，簡而言之傳動棘輪座25轉(zhuǎn)速+反動傘齒輪27轉(zhuǎn)速＝2倍傳動桿23的轉(zhuǎn)速。
依此的轉(zhuǎn)速比關(guān)系是，當(dāng)踏力處低阻力時，天心軸34帶動傳動桿23旋轉(zhuǎn)，而傳動傘齒輪26除繞著傳動桿23轉(zhuǎn)動外，還沿反動傘齒輪27齒面作圓周轉(zhuǎn)動，此時反動傘齒輪27呈不動狀態(tài)；本實用新型功效特色在于當(dāng)腳踏力造成的阻力大，則會令傳動傘齒輪26稍微催動反動傘齒輪27，使反動傘齒輪27的反作用力令突塊271如圖3、4緊壓扭力感應(yīng)片30，使扭力感應(yīng)片30往移動間隙32移動，產(chǎn)生微量變形，形成應(yīng)變規(guī)33的電阻值隨該微量變形而變化，電阻值透過電阻信號導(dǎo)線36傳輸至電路35，形成放大的電壓信號經(jīng)由導(dǎo)線37傳輸給控制器，以利控制器傳輸訊號給電動機40，輸出適合的輔助力。
另，如圖5所示，速度感應(yīng)器19同時因轉(zhuǎn)速關(guān)系，透過與速度感應(yīng)片18的感應(yīng)面182遮蔽關(guān)系，偵測訊號變化，反應(yīng)當(dāng)時騎乘者的腳踏曲柄的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。
電路35、速度感應(yīng)器19將訊號傳輸至控制器，如
圖1所示，透過控制器內(nèi)部的程式計算輸出適合的電壓，驅(qū)動電動機40并經(jīng)由螺旋齒輪44、主動傘齒輪41的傳動，而將動力傳至與天心軸34套設(shè)的傘齒棘輪17旋轉(zhuǎn)，則電力即可透過傘齒棘輪17結(jié)合人力以驅(qū)動大齒盤13旋轉(zhuǎn)，提供適合當(dāng)下輔助踏力的動力需要；反之，倘若電動機40切斷電源，而只有人力輸出踏力時，由于單向軸承20設(shè)于主動傘齒輪41與螺旋齒輪44間，故踩動曲柄而使天心軸34、大齒盤13傳動，棘爪15與棘齒面171卡制而使傳動棘輪座25帶動傘齒棘輪17，傘齒棘輪17嚙合主動傘齒輪41旋轉(zhuǎn)，此時主動傘齒輪41因單向軸承20的脫離而處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，使不致帶動電動機40，若倒踩時，則棘爪15與棘齒面171脫離，傳動棘輪座25不會帶動傘齒棘輪17轉(zhuǎn)動，而呈空轉(zhuǎn)狀態(tài)，以保證自行車騎乘的舒適穩(wěn)定狀況。
權(quán)利要求1.一種電動自行車的感測踏力機構(gòu)，供應(yīng)電動機電力的電池箱及相關(guān)的控制器等配合固設(shè)在車架，一本體內(nèi)部形成容室以安置電動機，電動機的心軸組接減速機構(gòu)，而在本體橫向貫穿設(shè)置一天心軸，天心軸兩端是接設(shè)曲柄、踏板，車架上設(shè)有控制器以供扭力、速度檢測的訊號輸入，使控制器據(jù)以可控制電動機出力，容室在相對電動機心軸鄰側(cè)的一處側(cè)壁配合軸承以組裝一主動傘齒輪，其一端為傘齒，另一端的軸端供一單向軸承套設(shè)，使主動傘齒輪預(yù)備與一傘齒棘輪直交嚙合，該傘齒棘輪一端為固接于本體外的大齒盤；其特征在于在天心軸一端設(shè)置差動式齒輪傳動機構(gòu)，其包含傳動桿、反動傘齒輪、傳動傘齒輪，傳動棘輪座；天心軸在一端同軸套設(shè)一反動傘齒輪，反動傘齒輪在傘齒的另面為平面，外側(cè)一端垂直突設(shè)有突塊，另設(shè)一長塊狀擋壓塊，其端面鎖固在本體，一側(cè)垂直面螺鎖定位一撓性材質(zhì)的扭力感應(yīng)片一端，使扭力感應(yīng)片另一端自由端靠在突塊側(cè)面上，而擋壓塊相鄰扭力感應(yīng)片側(cè)面削設(shè)一部份厚度，以與扭力感應(yīng)片保持一移動間隙，扭力感應(yīng)片相對在移動間隙方向的一側(cè)貼固一可測量應(yīng)變的應(yīng)變規(guī)，應(yīng)變規(guī)連接一電阻信號導(dǎo)線，使其另端接往固定在擋壓塊側(cè)面的電路上，該電路至少包含供電的電壓源、放大電路；天心軸相鄰反動傘齒輪固套一傳動桿，傳動桿兩端延伸處各套設(shè)有傳動傘齒輪，傳動傘齒輪能與反動傘齒輪齒面嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其特征在于天心軸相對反動傘齒輪的一端貫穿出本體，另一端通過本體開口，在該端開口配合外蓋罩設(shè)封閉，而天心軸一端與本體之間隔套一軸承以扣環(huán)定位，天心軸接著另套設(shè)一扣環(huán)而定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其特征在于傳動桿對應(yīng)的內(nèi)環(huán)面為齒面，天心軸相對位置為滾齒面，與傳動桿嚙合為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動自行車的感測踏力機構(gòu)，其特征在于本體朝向扭力感應(yīng)片方向端面突設(shè)有一逆踏止動塊，其貼抵于突塊旁側(cè)。
專利摘要一種電動自行車的感測踏力機構(gòu),主要是曲柄的天心軸連設(shè)一差動式齒輪傳動機構(gòu),當(dāng)人力踩踏力驅(qū)動天心軸而使差動式傳動機構(gòu)產(chǎn)生反作用力,通過其引動具撓性的扭力感應(yīng)片,當(dāng)扭力感應(yīng)片上貼附的應(yīng)變規(guī)感測微量變形產(chǎn)生電阻值的變化,連接通路的放大電路接收該電阻值變化,形成放大的電壓信號,使其輸送給控制器,而控制電動機精確地輔助出力。
文檔編號B62M23/02GK2382648SQ9921563
公開日2000年6月14日 申請日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者曾鼎煌 申請人:美利達(dá)工業(yè)股份有限公司