CN2306946Y - 电动自行车的差动式辅助踏力传动装置 - Google Patents

Abstract

一种电动自行车的差动式辅助踏力传动装置,其将传动方式设为齿轮差动传动型态,利用齿轮的差动传送,不但可因差速比加速特性而减少传动零件磨耗,延长使用寿命,固定而节省制造加工成本,同时因此能够配合设计成非接触式的感测扭力、速度的设置,使差动齿轮组因感测反作用力的大小,产生扭力的讯号并结合转速探测,提供不同传动型态、低成本的动力辅助效果。本装置结构简单,制造容易,使用寿命长,成本低,宜在骑车者中推广应用。

Description

电动自行车的差动式辅助踏力传动装置

本实用新型涉及一种电动自行车的传动装置，尤其是指一种差动式传动装置结构。

交通工具中轻便的自行车，由于兼备运动、轻便、不污染环境的特性，使得自行车工业常盛不衰，尤以先进国家更是开辟自行车专用道予以提倡。自行车的产品型态发展愈益多种，目前已开始盛行电动自行车，以马达的电动力辅助脚踏踏力，提供较舒适轻便的骑行效果。目前已有感测扭力、速度的电动自行车，如台湾专利267137号的“附有电动机的自行车”，其中设置检测踏力的踏力检测机构与车速检测机构，以及控制电动机动力的控制器，当检测讯号传至控制器，便通过控制器改变电动机动力的大小。

进一步说，该案的传动机构是由踏板输入旋转，经曲柄、单向离合器而传动行星齿轮增速机，踏力检测机构是靠施力于行星齿轮机构的太阳齿轮的反作用力，通过检测杆的旋转量而得知人力踩踏的力量，而车速检测机构是通过检测减速机构的转速，再将两个检测结果传至控制器，控制电动机的输出。但，该案的结构有其缺憾存在；

第一，行星齿轮式的传动结构，构造复杂，要求加工精度高，致使每个齿轮互有牵一发动全局的关系，彼此间齿数配置均需要计算妥当，尤其是欲设定一定值的转速比，则所有齿轮的齿数均需要全盘修正以获得最适合的需要，因此制造成本偏高，而易将价格转嫁至消费者。

第二，踏力检测机构的元件多而复杂，其是通过检测机构的旋转位移量实质地接触到电位器之后，始由电位器探测得知踏力的结果，因此反复接触式的感测设计，较易造成磨损、磨耗的问题，检测机构、电位器的寿命较短。

本实用新型的主要目的是提供一种结构简单，制造容易，使用寿命长及能降低生产成本的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，包括固设于车架的供应马达电力的电池箱及相关的电脑、控制器，一安置马达的本体内部形成的容室，在本体贯穿设的一天心轴，天心轴两端接设的曲柄、踏板，本体内设有的供扭力、速度检测的讯号输入的以控制马达出力的控制器，其特征在于：

马达的心轴接出一螺旋齿轮，以啮合另一螺旋齿轮，容室在相对马达心轴的邻侧的一处侧壁是配合轴承以组装一主动伞齿轮，其是一端为伞齿形，另端的轴端是供一单向轴承套设，再配合由螺旋齿轮同轴套设在单向轴承外周侧，使主动伞齿轮预备与一伞齿棘轮直交啮合，

该伞齿棘轮是结合大齿盘，同时能够连结天心轴，

差动式齿轮传动机构包含传动杆、反动伞齿轮、传动伞齿轮，传动棘轮座，其中，

天心轴在一端同轴套设一反动伞齿轮，反动伞齿轮在伞齿的另面是平面，外侧一端垂直突设有突块，另一边为抵块，以在反动伞齿轮的抵块、突块范围内平置一Ω形的扭力弹簧，在本体朝向扭力弹簧端面突设有二块体，一是挡压块，抵在扭力弹簧一端脚，另一是逆踏止动块，其贴抵突块旁侧，而扭力弹簧另一端脚与扭力弹簧一端卡制，抵块在底面固接一扭力感应片，径向处是面向一锁设于本体的扭力感应器，为非接触式的感应形态，

天心轴相邻反动伞齿轮是固套一传动杆，传动杆两端延伸处各套设有传动伞齿轮，传动伞齿轮可与反动伞齿轮齿面啮合，天心轴相邻传动杆是又套设一传动棘轮座，其是一伞齿，在外周侧套固一速度感应片，使其外周面朝向一锁设于本体的速度感应器，传动棘轮座相邻速度感应片的末端，于外侧套设有一个以上的棘爪，棘爪配合簧扣而扣定在传动棘轮座周边，在棘爪外侧是卡合伞齿棘轮，其是一伞齿在一端内凹处形成棘齿面，另端外侧是与大齿盘固接，使棘爪为伞齿棘轮一端内侧壁的棘齿面于外周卡合，伞齿棘轮的伞齿面与主动伞齿轮啮合，藉以构成差动式齿轮传动结构，感测扭力及速度，

马达的心轴接出一螺旋齿轮，以啮合另一螺旋齿轮，容室在相对马达心轴的邻侧的一处侧壁是配合轴承以组装一主动伞齿轮，其是一端为伞齿形，另端的轴端是供一单向轴承套设，再配合由螺旋齿轮同轴套设在单向轴承外周侧，使主动伞齿轮预备与一伞齿棘轮直交啮合，

伞齿棘轮，该伞齿棘轮是结合大齿盘，同时能够连结天心轴，使天心轴结合齿轮差动机构及相关的感测构造；

在上述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置中：

天心轴相对反动伞齿轮的一端可贯穿出本体，另端则通过本体开口，在该端开口配合外盖罩设封闭，而天心轴一端与本体之间隔套一轴承以扣环定位，天心轴接着另套设一扣环而定位；

传动杆对应的内环面可是齿面，天心轴相对位置则是滚齿面，使传动杆啮合为一体；

速度感应片可是一整个环圈，在周边等距剖设有隔槽，留剩的等距轴向面是感应面；

棘爪可在外周侧配合圈扣一弹簧扣而能扣定在传动棘轮座；

伞齿棘轮在一端外侧可是外螺纹，而与大齿盘螺合；

伞齿棘轮一端内侧在套装于天心轴时可隔套一轴承，在外盖的开口环面套可设有轴承，以在外盖锁设于本体封住内部，形成轴承内环面套设在伞齿棘轮的外侧，并在天心轴与伞齿棘轮间塞入一油封。

本实用新型与已有技术相比优点和积极效果非常明显。由以上的技术方案可知，实用新型具有以下优点：

1．本实用新型利用差动式齿轮传动结构，作为扭力与速度感测的机构，在设计与制造上较简易，而不象现有的行星齿轮***复杂及高加工精度要求，本实用新型可相对得有效地降低成本。

2．本实用新型的差速比为定值，不会因为齿数的增减而改变，然而现有的传动结构倘若为达到相同的转速比，其中齿数有变，行星齿轮系的齿轮需要全盘修正，十分麻烦。

3．扭力、速度的感应是非接触式，通过感应片遮蔽感应器的形式，因无摩擦损耗，可延长使用寿命。

以下结合附图进一步说明本实用新型的具体结构特征及目的。

附图简要说明：

图1是本实用新型实施例的整体结合剖视图。

图2是图1实施例中的整体结合端视图。

图3是图1实施例中的反动伞齿轮、扭力弹簧与本体配置平面图。

图4是图1实施例中的反动伞齿轮、扭力弹簧与本体元件分解图。

图5是图1实施例中的扭力感应器与扭力感应片的配置示意立体图。

图6是图1实施例中的传动棘轮座与伞齿棘轮结合剖视图。

图7是图1实施例中的速度感应部份的端视剖视图。

图8是本实用新型的动作流程示意图。

本实用新型是一种电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其大体结构，是设在下管与后下叉交接位置，周边有护罩保护，供应马达电力的电池箱及相关的电脑、控制器等元件则配合固设于车架。

请先参看图1、2，本体22一端锁接马达40，本体22开口端配合有外盖14，以在组装完毕后封装，于本体22内部相对形成一容室43，以设置减速机构及传动结构、感测装置。

减速部份的配置如图1、2，由马达40的心轴接出一小的螺旋齿轮〔图示未见〕，而啮合另一螺旋齿轮44后，容室43在相对马达40心轴的邻侧的一处侧壁是配合轴承42以组装一主动伞齿轮41，其是一端为伞齿形，另端的轴端是供一单向轴承20套设，再配合由螺旋齿轮44同轴套设在单向轴承20外周侧，使主动伞齿轮41预备与一伞齿棘轮17直交啮合；

续看图1、2，经减速部位动力是传至伞齿棘轮17，该伞齿棘轮17是结合大齿盘13，同时能够连结天心轴34，使天心轴34结合齿轮差动机构及相关的感测构造。

其中，天心轴34一端是贯穿出本体22，另端是通过本体22开口，在该端开口配合外盖14罩设封闭，而天心轴34一端与本体22之间是隔套一轴承29以扣环35定位，天心轴34接着另套设一扣环31而定位，如图2、3、4所示，同轴套设一反动伞齿轮27，反动伞齿轮27在设伞齿该面是滚齿面273，另面是平面，外侧一端垂直突设有突块271，另一边为抵块272，以在反动伞齿轮27的抵块272、突块271范围内平置一Ω形的扭力弹簧28，为能定位扭力弹簧28，在本体22朝向扭力弹簧28端面突设有二个块体，一是挡压块221，供扭力弹簧28一端脚抵靠，另一是逆踏止动块222，其贴抵突块271旁侧，而供扭力弹簧28另一端脚与之靠制，而抵块272在底面以螺丝36螺设一扭力感应片37，请参看图2、3、5，扭力感应片37呈垂直片状，径向处是面向一锁设于本体22的扭力感应器39〔图中配合螺丝38锁设〕，是采用非接触式的感应形态，扭力感应器39内含包覆铜线的磁块，由此产生涡电流而与扭力感应片37感应，该扭力感应器39是已有技术；

其次，在天心轴34上反动伞齿轮27的滚齿面273，是啮合一装设于传动杆23二端的传动伞齿轮26，传动杆23对应的内环面是齿面，与天心轴34外齿面相啮合为一体，传动杆23两端延伸处各套设有传动伞齿轮26，传动伞齿轮26恰能与反动伞齿轮27齿面啮合；天心轴34相邻传动杆23是又套设一传动棘轮座25，其是一伞齿，在外周侧如图2、7所示是套固一速度感应片18，速度感应片18是一整个环圈，在周边等距剖设有隔槽181，留剩的等距轴向面是感应面182，在本体22朝向速度感应片18是锁设一速度感应器19，传动棘轮座25相邻速度感应片18的末端另如图2、6所示，于外侧套设有二棘爪15，棘爪15配合弹簧扣16而扣定在传动棘轮座25，在棘爪15外侧是欲卡合伞齿棘轮17，其是一伞齿在一端内凹处形成棘齿面171，另端外侧是外螺纹172，因此棘爪15为伞齿棘轮17一端内侧壁的棘齿面171于外周卡合，伞齿棘轮17的伞齿面与主动伞齿轮41啮合，另端内侧则在套装于天心轴34时隔套一轴承12，最后，在外盖14的开口环面套设有轴承10，将外盖14锁设于本体22封住内部，并形成轴承10内环面套设在伞齿棘轮17的外侧，而伞齿棘轮17的外螺纹172即供大齿盘13螺设连结，大齿盘13外露于本体22外，并在天心轴34与伞齿棘轮17间塞入油封11，天心轴34两端便是固接曲柄，曲柄的组装是现有构造，以上便是整体的组装说明。

图8是本实用新型的动作流程示意简图，扭力感应器与转速感应器可探测动力，由骑行者踩动脚踏曲柄传至差动传动感应机构所反应的扭力与转速变化，并将所探得的讯号传至控制器，控制器则会控制马达输出适当转速，并与人力同步出力，驱动自行车行进。

整体的使用过程即如下所述：

人的足部踩踏板以带动曲柄，将踏力传到天心轴34，带着传动杆23旋转，如图2所示，本实用新型的差动式传动特色，便是包含传动杆23、传动伞齿轮26、传动棘轮座25与反动伞齿轮27的配置；简言之：传动棘轮座25转速+反动伞齿轮27转速=2倍的传动杆23转速。

依这一转速比关系，当踏力处低阻力时，天心轴34带着传动杆23旋转，而传动伞齿轮26除绕着传动杆23转动外，并沿反动伞齿轮27齿面作圆周转动，此时反动伞齿轮27是呈不动状态；然当脚踏力造成的阻力大，则会令传动伞齿轮26稍微催动反动伞齿轮27，使反动伞齿轮27的突块271紧迫着扭力弹簧28，而扭力弹簧28两端受制于逆踏止动块222和挡压块221〔如图3〕，只能使反动伞齿轮27作小角度的转动，此时施予反动伞齿轮27的扭力，通过扭力弹簧28平衡，连带地，固定的扭力感应片37也移动，通过该移动量而探测出扭力感应片37回转遮蔽位移量，反应出扭力的大小值；

此时，反动伞齿轮27因扭力平衡呈静止状态，致使传动棘轮座25以2倍传动杆23的转速运转，并将动力传至伞齿棘轮17，速度感应器19因此转速关系，而通过与速度感应片18的感应面182遮蔽关系，探测讯号变化，反应当时骑行者的脚踏曲柄的回转转速。

当扭力感应器39、速度感应器19将讯号传输至控制器时，如图1、8所示，通过控制器内部的程序计算输出适合的电压，驱动马达40并经过螺旋齿轮44、主动伞齿轮41的传动，而将动力传至与天心轴34套设的伞齿棘轮17旋转，则电力便可通过伞齿棘轮17结合人力以驱动大齿盘13旋转，然后通过链条使自行车的后轮转动以提供适合当前辅助踏力的动力需要；

反之，倘若马达40切断电源，而只有人力输出踏力时，由于单向轴承20设于主动伞齿轮41与螺旋齿轮44间，故踩动曲柄而使天心轴34、大齿盘13传动，配合图6所示，棘爪15与棘齿面171卡制而使传动棘轮座25带动伞齿棘轮17，伞齿棘轮17啮合主动伞齿轮41旋转，此时主动伞齿轮41因单向轴承20的脱离而处于空转状态，不致带动马达40，若倒踩时，则棘爪15与棘齿面171脱离，传动棘轮座25不会带动伞齿棘轮17转动，而呈空转状态，以保证自行车骑行的舒适稳定性。

Claims (7)

1．一种电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，包括固设于车架的供应马达电力的电池箱及相关的电脑、控制器，一安置马达的本体内部形成的容室，在本体贯穿设的一天心轴，天心轴两端接设的曲柄、踏板，本体内设有的供扭力、速度检测的讯号输入的能控制马达出力的控制器，其特征在于：

马达的心轴接出一螺旋齿轮，以啮合另一螺旋齿轮，容室在相对马达心轴的邻侧的一处侧壁是配合轴承以组装一主动伞齿轮，其是一端为伞齿形，另端的轴端是供一单向轴承套设，再配合由螺旋齿轮同轴套设在单向轴承外周侧，使主动伞齿轮预备与一伞齿棘轮直交啮合，

该伞齿棘轮是结合大齿盘，同时能够连结天心轴，

差动式齿轮传动机构包含传动杆、反动伞齿轮、传动伞齿轮，传动棘轮座，其中，

天心轴在一端同轴套设一反动伞齿轮，反动伞齿轮在伞齿的另面是平面，外侧一端垂直突设有突块，另一边为抵块，以在反动伞齿轮的抵块、突块范围内平置一Ω形的扭力弹簧，在本体朝向扭力弹簧端面突设有二块体，一是挡压块，抵在扭力弹簧一端脚，另一是逆踏止动块，其贴抵突块旁侧，而扭力弹簧另一端脚与扭力弹簧一端卡制，抵块在底面固接一扭力感应片，径向处是面向一锁设于本体的扭力感应器，为非接触式的感应形态，

天心轴相邻反动伞齿轮是固套一传动杆，传动杆两端延伸处各套设有传动伞齿轮，传动伞齿轮可与反动伞齿轮齿面啮合，天心轴相邻传动杆是又套设一传动棘轮座，其是一伞齿，在外周侧套固一速度感应片，使其外周面朝向一锁设于本体的速度感应器，传动棘轮座相邻速度感应片的末端，于外侧套设有一个以上的棘爪，棘爪配合簧扣而扣定在传动棘轮座周边，在棘爪外侧是卡合伞齿棘轮，其是一伞齿在一端内凹处形成棘齿面，另端外侧是与大齿盘固接，使棘爪为伞齿棘轮一端内侧壁的棘齿面于外周卡合，伞齿棘轮的伞齿面与主动伞齿轮啮合，藉以构成差动式齿轮传动结构，感测扭力及速度，

马达的心轴接出一螺旋齿轮，以啮合另一螺旋齿轮，容室在相对马达心轴的邻侧的一处侧壁是配合轴承以组装一主动伞齿轮，其是一端为伞齿形，另端的轴端是供一单向轴承套设，再配合由螺旋齿轮同轴套设在单向轴承外周侧，使主动伞齿轮预备与一伞齿棘轮直交啮合，

伞齿棘轮，该伞齿棘轮是结合大齿盘，同时能够连结天心轴，使天心轴结合齿轮差动机构及相关的感测构造。

2．根据权利要求1所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中天心轴相对反动伞齿轮的一端贯穿出本体，另端通过本体开口，在该端开口配合外盖罩设封闭，而天心轴一端与本体之间隔套一轴承以扣环定位，天心轴接着另套设一扣环而定位。

3．根据权利要求1所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中传动杆对应的内环面是齿面，天心轴相对位置是滚齿面，使传动杆啮合为一体。

4．根据权利要求1所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中速度感应片是一整个环圈，在周边等距剖设有隔槽，留剩的等距轴向面是感应面。

5．根据权利要求1所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中棘爪是在外周侧配合圈扣一弹簧扣而能扣定在传动棘轮座。

6．根据权利要求1所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中伞齿棘轮在一端外侧是外螺纹，而与大齿盘螺合。

7．根据权利要求1或6所述的电动自行车的差动式辅助踏力传动装置，其特征在于：其中伞齿棘轮一端内侧在套装于天心轴时隔套一轴承，在外盖的开口环面套设有轴承，以在外盖锁设于本体封住内部，形成轴承内环面套设在伞齿棘轮的外侧，并在天心轴与伞齿棘轮间塞入一油封。

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