TW318976B - - Google Patents

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318976 A7 ____B7_ 五、發明説明（1 ) 〔產業上之利用領域〕 本發明係關於將要傳遞給車輪之曲柄腳蹬之踏力，經 由動力傳遞系之輔助馬達，並依據上述曲柄腳蹬之踏力之 大小來施予控制之腳踏車用輔助馬達之控制方法。 〔先存技術〕 就關於腳踏車用輔助馬達之控制方法而言，吾人所知 道的有如在日本特開平6 - 1 0 7 2 6 6號公報所揭示者 〇 上述原來之控制方法，係令腳踏車用輔助馬達，備有 超過必須輔助功力以上之最大輸出，然後令該輔助馬達使 出渾力解數，發揮其所定之輔助功力。 〔擬解決之問題〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，如同上述原來之控制方法，如果要採用具備超 過必要以上之最大輸出之輔助馬達的話，不僅是要增加輔 助馬達本身之重量或尺寸，而且也會增加跟著而來之動力 傳遞系統之重量或尺寸，並且也不能不考量會引起降低車 輛之操作性問題。 本發明係有鑑於上述之問題而加以研究完成者，其目 的係用以提供一種利用小型輕量之輔助馬達，就能夠產生 充分必要之輔助功力之腳踏車用輔助馬達之控制方法。 〔解決問題之手段〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 318976 A7 A 7 ___B7 五、發明説明（2 ) 爲要達成上述之目的，本發明係將要傳遞給車輪之曲 柄腳蹬之踏力，經由動力傳遞系之輔助馬達，並依據曲柄 腳蹬之踏力之大小來控制腳踏車用輔助馬達之控制方法。 亦即，於低車速領域的時候，令供給輔助馬達之電流之佔 空因數（duty factor )能夠按照車速之增加而增大來 執"Γ了功能控制’同時’在佔空因數（duty factor )已 達到高車速度領域之情形下，並不依車速之作用，而令輔 助馬達能夠執行產生最大輸出之恆定功力控制者。 〔作用〕 依據上述構成，在低車速領域時爲要按照車速之增加 ’使佔空因數增加而輔助馬達之輸出也跟著逐漸增加，當 佔空因數達到1 0 0%之高車速領域時，並不按照車速之 高低’令輔助馬達能夠產生最大輸出功力。在有必要增加 輔助功力之高車速領域時，因爲輔助馬達會產生最大輸出 ’所以就沒有必令輔助馬達擔擋多餘的輸出功力，於是裝 置就能夠達成小型且輕量化。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〔實施例〕 玆將本發明之實施例參照圖面說明如下。 第1圖至第9圖係爲本發明之一實施例，第1圖係表 示設有輔助馬達腳踏車之整體側面圓，第2圖係爲第1圖 之2 — 2線之放大平面圖，第3圖係爲第2圖之3 3線 之剖面圓，第4圖係爲第3圖之4 — 4線之放大剖面圖， 本紙張尺度適用中關家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐) _ -5 - 318976 at __B7 五、發明説明（3 ) 第5圖係爲第2圖之5 — 5線之放大剖面圖，第6圖係爲 第4圖之⑥部之放大圖，第7圖係爲第1圖之自7方向加 以觀察之骨架圓，第8圖係爲輔助馬達之功力控制圖，第 9圖係爲輔助馬達之輸出特性曲線圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第1圖所示，自側面視之腳踏車Β係備有呈V字形 之主架1，在該V字形主架1之前端設有一前管2，又於 前管2安設有轉動自如之前叉骨3，又於前叉骨3之上端 安設把手4並於下端安設前車輪Wf。自主架1之下端近 傍朝斜後方延伸一對撐條5、5，又於藉著該一對撐條5 、5所加以補強之一對後叉骨6、6安設有後車輪Wr » 於主架1之下端安設有一呈旋轉自如之曲柄軸7，並於曲 柄軸7之左右安設有一對曲柄臂，8r ，同時在該等 曲臂、8R之前端各安設有曲柄腳蹬· 9 R 。藉 著曲軸7而旋轉之曲軸鏈輪10，與設在後車輪Wr之車 軸的後輪鏈輪1 1 ，係利用鏈條1 2加以連絡起來，當藉 著曲柄腳蹬，9R之踏力使曲軸7旋轉的時候，其旋 轉運動則經由曲軸鏈輪1 0，鏈條1 2及後輪鏈輪1 1被 傳遞至後車輪Wr。 被安設在主架1之下部，又被連接於曲軸鏈輪1 0之 輔助馬達1 3係用以產生輔助曲柄腳蹬9i^ 、9R踏力之 驅動力。又於主架1之前部所設之電池箱1 4，收容有爲 要驅動輔助馬達1 3用之複數個N i _C d電池1 5，並 於電池箱1 4之前端安設一主開關1 6。而於主架1之後 部安設有用以控制輔助馬達13之驅動運動之電子控制組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 318976 五、發明説明（4 ) 件或驅動馬達等之控制裝置1 7。 下一步則依據第2圖至第7圖將腳踏車B之驅動機構 D之構造詳述如下。 用以收容驅動機構之齒輪殼，係由構成主體部之左機 殼2 1 ，與將左機殼2 1之右側面開口部加以閉塞之右機 殼2 2，與結合在左機殼2 1之下面之下部機殼2 3所形 成。左機殼2 1之前上部係以二根螺栓2 4、2 4來結合 在主架1之下端，同時左機殼2 1及右機殼2 2之後部係 以一根螺栓2 5來共鎖固在後叉骨6、6之前端。再者， 下部機殼2 3係以複數根螺栓2 6……（第3圖僅表示一 根）來結合在左機殼21之下面。 而曲柄軸7，係由結合在右側曲臂8R之第1曲軸半 體1 8，與結合在左側之曲臂之第二曲軸半體1 9所 構成。第一曲軸半體1 8之右側之軸端係被閉塞，且左側 之軸端係成開放而大約呈有底圓筒狀之元件，其右側之軸 端係於右機殼2 2，經介滾珠軸承2 7所支持之套管2 8 之內周，再經介滾筒軸承2 9來加以支撐。而第二曲軸半 體1 9係於第一曲軸半體1 8，將軸端開口部加以閉塞之 狀態下，用方栓槽2 0以同軸方式加以結合起來，同時經 介滾珠軸承3 0被支撐在左機殼2 1。因此，第一曲軸半 體1 8及第二曲軸半體1 9，係成爲一體被支撐在左機殻 2 1及右機殼2 2中形成旋轉自如狀。 在第二曲軸半體1 9形成一體之扭轉條3 1 ，係於第 —曲軸半體1 8之內孔1 形成同軸的遊嵌狀態。而扭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝i 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 -7 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 318976 A7 _____B7 _ 五、發明説明（5 ) 轉條3 1係於軸方向中間部形成被削去之凹部，於扭轉條 3 1與內孔1 之間形成有爲填充滑脂用之空間3 7 » 又於第一曲柄半體1 8形成有如後述之爲要自空間3 7將 滑脂供給滑動內環6 1之滑動面之一對給油孔1 83、 1 8 3 。 扭轉條3 1係於左端（輸入端）和第二曲軸半體1 9 成一體化，而其壓進右端（輸出端）之鍵梢3 8係遊嵌在 形成於第一曲軸半體18之一對銷孔182 ' 1 8 2 (參 照第4圖及第5圖）。自銷孔182 、182朝向半徑方 向外側突出之鍵銷3 8之兩端，係被壓進於遊嵌在第一曲 軸半體1 8之外周的環形驅動凸輪元件3 3，藉此，令扭 轉條3 1之右端和驅動凸輪元件3 3兩者成一體化。 在上述驅動凸輪元件3 3之內周所形成之一對缺口 3 3 2 ' 3 3 2 ，嵌合有突出第一曲軸半體1 8外周之一 對突起184 、184 »自第5圖即可明白，缺口332 、3 32對突起1 84 、1 84在圓周方向形成有間隙α 。因此，藉著該間隙α之作用，對於驅動凸輪元件3 3之 第一曲軸半體1 8容許產生相對旋轉，同時若有過大的負 荷作用的時候，可用以限制扭轉條3 1之最大扭曲量，以 資防止扭轉條31引起破裂現象。 如上述’因爲曲軸7，係以有底圓筒形之第一曲軸半 體1 8，與於其軸端開口部成同軸做栓槽繫合2 0之第二 曲軸半體1 9所形成，所以從第4圖就可以明白，只要將 滑脂事先填充在第一曲軸半體1 8內之空間3 7，就能夠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公董) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 -8 - A7 B7 318976 五、發明説明（6 ) 確實地將扭轉條3 1施行潤滑。而且，即使曲軸7在旋轉 中因爲保持在上述空間3 7之滑脂，除了有一少部分會藉 著離心力之作用，自從一對給油孔1 83 ，1 83或一對 銷孔1 82 ，1 82而洩出外，大部分都長期的被保持在 空間3 7內部，所以能夠減少加油次數β 本裝置之第一方向離合器3 5，係以與上述套管2 8 成爲一體之斜齒輪3 4做爲離合器外輪，並以上述驅動凸 輪元件3 3來做爲離合器內輪。由第5圖即可明白，第一 方向離合器3 5係備有；於驅動凸輪元件3 3之外周所支 撐之環形彈簧3 2，設有朝擴開方向彈撥蓄勢之四個推爪 3 6 ......，與形成在斜齒輪3 4內周之多數個棘齒3 4α 〇 驅動凸輪元件3 3 (離合器內輪）之外周，係於斜齒 輪3 4 (離合器外輪）之內周，經介滑動面3 9 (參照第 2圖及第4圖）被支撐成爲滑動自如狀態。因此，由於推 爪3 6……與棘齒3 4 i……抵撞時而引起之偏心負荷， 就在驅動凸輪元件3 3及斜齒輪3 4間被吸收，並不會對 曲軸7產生不良影響。據此，藉著曲軸7與驅動凸輪元件 3 3 (離合器內輪）間之相位差，能夠將因爲摩擦力會變 化之不當現象加以消除，進而能夠確保第一方向離合器 3 5之良好的動作狀態。 然而，當踩踏曲柄腳蹬，9R而令曲軸7正轉的 時候，曲軸7之扭力則經介扭轉條3 1、驅動凸輪元件 33、第一方向離合器35、斜齒輪34及套管28，而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ^^—*•—1— ml n^i ^ m· -. - ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 -9 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 被傳遞至結合在該套管2 8之外周的栓槽之上述曲軸鏈輪 10°再者’若踩踏曲柄腳蹬，9r而令曲軸7反轉 的時候’藉著第一方向離合器3 5之滑動，而容許上述曲 軸7產生反轉。 由第3圖即可明白，自從被支撐在左機殼2 1之輔助 馬達1 3朝前下方延伸之輸出軸1 之前端部，則經介 滾珠軸承41被支撐在左機殼21之下端。第一中間軸 4 4係經介一對滾珠軸承4 5、4 6被支撐在左機殼2 1 及下部機殼2 3，同時也令第二中間軸4 7經介一對滾珠 軸承4 5、4 6被支撐在上述左機殼2 1及下部機殼2 3 。而固定在輔助馬達1 3之輸出軸1 之正齒輪4 8係 與經介第一中間軸4 4之第二方向離合器4 9所支撐之正 齒輪5 0互相嚙合，固設在第一中間軸4 4之正齒輪5 1 則與固設在第二中間軸4 7之正齒輪5 2互相嚙合。然後 其固設在第二中間軸4 7之斜齒輪5 3，則與上述套管 2 8成一體之斜齒輪3 4互相嚙合。 因此，當輔助馬達1 3旋轉的時候，其輸出軸1 之扭力則經介四個正齒輪48、50、51、52，及二 個斜齒輪5 3、34，以及套管28被傳遞至曲軸鏈輪 1 0。再者，如果蓄電池經過放電耗盡電能致使輔助馬達 停轉的時候，爲要使曲柄腳蹬，9R之踏踩力，不致 影響妨害曲軸鏈輪1 0之旋轉運動，特地會令第二方向離 合器49產生空轉。 用以檢測曲柄腳蹬，9R之踩踏力之踏力檢測手 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 -10 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 段S，係於曲軸7之第一曲軸半體1 8外周所形成之方栓 槽185 ，在軸方向嵌合成爲可滑動狀態，而且備有與第 一曲軸半體18成一體旋轉之滑動內環61»又經介複數 個滾珠6 2……使滑動外環6 3呈相對可旋轉之狀態下， 被支撐在突設於滑動內環6 1外周之凸緣。若再把第6圖 —併加以觀察的話就更明白，在驅動凸輪元件3 3之滑動 內環6 1側之端面，形成有能位於其直徑上之凹狀形之凸 輪面33i ，同時在滑動內環61之端面形成有可繫合於 上述凸輪面33:之凸形之凸輪面61i 。 在左機殼2 1則以曲軸7爲中心於兩側設有樞接螺栓 6 4與行程察覺器6 5，然後將樞支在樞接螺栓6 4之一 端的察覺器臂6 6之另一端，抵接在行程察覺器6 5之檢 測桿65i 。又於察覺器臂66之中央部，形成有貫穿曲 軸7及滑動內環61，以及滑動外環63之開口66i ( 參照第2圖），再自該開口662朝向半徑方向內形成突 出之一對突起662 、662 (參照第4圖）。在一對突 起6 62 、6 62與左機殼2 1之間設有受壓縮之彈簧 6 7，藉著被彈簧6 7之彈撥力朝第4圓之右方加以彈撥 之設在察覺器臂66之一對突起662 、662則將滑動 外環6 3施押，然後經介滾珠6 2……將滑動內環6 1押 壓在驅動凸輪元件3 3。其結果，驅動凸輪元件3 3之凸 輪面3 則以彈撥形態抵接在滑動內環6丨之凸輪面 6 1 !。 爲要檢測曲軸7之旋轉數，於曲軸7之第一曲軸半體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4賴·（ 210Χ297公釐) ~ -11 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^8976 A7 ___B7 五、發明説明（9 ) 18之外周所形成之方栓槽185 ，設有由左機殼2 1所 支撐成相對之曲軸旋轉數察覺器6 8。 玆將備有上述構成之本發明之實施例之作用說明如下 〇 當騎士騎上腳踏車並踩踏曲柄腳蹬、9R的時候 ，則經介曲臂8ι 、8R使曲軸7旋轉，而其曲軸7之扭 力則經介扭轉條3 1、驅動凸輪元件3 3、第一方向離合 器35、斜齒輪34、套管28、曲軸鏈輪10、鏈條 1 2及後輪鏈輪1 1被傳遞至後輪Wr。此時，曲軸腳蹬 9 L 、9 R之踏力的大小，則被踏力檢測手段S檢測出來 〇 亦即，藉著按照曲軸腳蹬、9R之踏力大小之扭 力，會作用在扭轉條3 1 ，該扭轉條3 1對曲軸7僅作所 定角度之相對旋轉。而當扭轉條3 1對曲軸7作相對旋轉 的時候，如第6圖所示，對於曲軸7形成不能作相對旋轉 ，且在軸方向卻可以作滑動滑動之滑動內環6 1 ，則對於 被結合在扭轉條3 1之輸出端之驅動凸輪元件3 3，能夠 朝箭頭a方向作相對旋轉。其結果，藉著滑動內環6 1之 凸輪面6 li被押壓於驅動凸輪元件3 3之凸輪面3 ，令滑動內環6 1反抗彈簧6 7之彈撥力，並在曲軸7上 朝箭頭b方向滑動，於與滑動內環6 1成一體之滑動外環 63，令被押壓之設有突起662 、662的察覺臂66 ，在小螺栓6 4周圍搖動，同時押壓行程察覺器6 5之檢 測桿65i 。此時，行程察覺器65之檢測桿65a之行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-12 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 __B7 五、發明説明（10 ) 程，係與扭轉條3 1之撓曲量，亦即與曲軸腳蹬、 9R之踩踏力成比例，所以就能夠依據行程察覺器6 5之 輸出大小來檢測踩踏力之強弱程度。 玆將輔助馬達13之控制工作參照第8圖及第9圖說 明如下。 上述控制裝置17，係依據檢測曲柄腳蹬' 9 r 之踏力的行程察覺器6 5之輸出，與檢測曲軸7之旋轉數 之曲軸旋轉察覺器6 8之輸出，來控制輔助馬達1 3之驅 動工作。 第8圖所示係爲要將輔助馬達13施予功能控制之圖 表，其佔空因數（Duty factor )係按照輔助馬達13 之旋轉數（亦即曲軸旋轉數察覺器6 8之輸出）之增加， 來作直線性增加之設定，同時也按照曲柄腳蹬、9r 之踩踏力（亦即行程察覺器6 5之輸出）之增加，來作直 線性增加之設定》 因此，例如在一定之踩踏力之行駛中，當車速增加而 行駛阻力也增加的時候，佔空因數（Duty factor )也 增加，相反地，當車速減低而行駛阻力也減小的時候，佔 空間數也隨之減少。再者，例如在一定速度之行駛中，當 遇到上坡而增加踩踏力的話，佔空因數也隨著增加，相反 地，當遇到下坡而減小踩踏力的時候，佔空因數也跟著減 小〇 第9圖所示係爲輔助馬達1 3之輸出特性曲線圖，其 橫軸係表示後輪鏈輪1 1之旋轉數或車速，而其縱軸係表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 _ 五、發明説明（11 ) 示後輪鏈輪扭力（亦即輔助馬達1 3之扭力）° 當車速爲零的時候，輔助馬達1 3之输出係與踏力之 大小成比例，然而隨著車速之增加，依據上述第8圖其佔 空因數（Duty factor )也逐漸增加，而輔助馬達1 3 之扭力卻逐漸減小。今認爲最大踏力之踏力是7 〇 k 2所 對應之特性，係參酌行駛用蓄電池1 5之耐久性’把踏力 設定在不超過行駛用蓄電池1 5之最大輸出電流。然後依 照各踏力，當佔空間因數達到1 0 0%時，輔助馬達1 3 之扭力則順著共同之恆定功率特性而減少。 上述之所謂恆定功率特性，係令輔助馬達1 3在佔空 間數（Duty factor ) 1 0 0%作運轉時之特性，也就 是其輸出扭力與旋轉數之乘積（亦即後鏈輪扭力與後鏈輪 旋轉數之乘積）會變成一定值時之雙曲線狀之特性。 當作功能（Duty )控制時之直線狀之特性，及恆定 功率控制時之雙曲線狀特性，不論那一種特性曲線都是向 右邊下垂且呈平順的連接，所以跟著車速之增加並不會引 起突然減小扭力，進而能夠獲得的輔助力。 如上述，於低車速之領域的時候，係令輔助馬達1 3 之佔空因數按照車速之增加來執行功能控制，進而隨著車 速之增加而當佔空因數達到1 0 0 %之後，則改用以輔助 馬達13來執行能夠發揮最大輸出之恆定功率控制方式， 藉此，令在車速之高車速領域（例如在車速大約爲1 1 Km/h以上）使輔助馬達1 3經常發揮最大輸出，所以 就不必令輔助馬達13具備多餘的输出功力。 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈.

*1T —14 - A7 318976 B7 五、發明説明（12 ) 可是，爲要在最大輸出時還備有過剩的功力，而搭載 大型的輔助馬達1 3，然後在高車速領域又將佔空因數減 小來執行控制扭力下降的話，在這種情形下，不僅會增加 輔助馬達1 3本身之重量，而爲要確保該動力傳遞系D之 強度也要增加重量，當僅以人力踩踏行駛的時候，則需強 迫騎士加添負擔，這種現象當然不妥。然而就本實施例而 言，由於只要具備一最低限度之輸出能力之小型輔助馬達 1 3則夠矣，所以能夠減輕輔助馬達1 3之重量及動力傳 遞系D之重量。 〔功效〕 如上述，以本發明而言，於低車速領域中則令供給輔 助馬達之電池的佔空因數，能夠按照車速之增加來執行功 能控制，同時當佔空因數達到1 0 0 %之高車速領域時， 則能夠不靠車速如何，係以恆定功率控制方式來執行令輔 助馬達發揮其最大輸出功力，所以在高車速領域中，必須 增加輔助力的時候，並不必使輔助馬達絞盡全部功力，藉 此，輔助馬達只要具備最低限度之輸出能力則夠矣，於是 可以採用小型且輕量之輔助馬達。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係表示附設輔助馬達腳踏車之整體側面圖。 第2圖係表示第1圖之2 — 2線之放大剖面圖。 第3圖係表示第2圖之3_3線之剖面圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 衮. 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -15 - A7 B7 五、發明説明（13 ) 第4圖係表示第3圖之4一4線之剖面圖。 第5圖係表示第2圖之5 — 5線之放大剖面圖。 第6圖係表示第4圖之⑥部放大圖。 第7圖係表示第1圖之自⑦方向觀察時之骨架圖。 第8圖係表示輔助馬達之功能控制圖。 第9圖係表示輔助馬達之輸出特性曲線圖。 〔記號之說明〕 9 L ' 9 R :曲軸腳蹬，13:輔助馬達， D:驅動機構，Wr:後車輪。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衮· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）

Claims (1)

1. 318976 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種自行車用輔助馬達之控制方法’彳系將曲軸腳 躍（9l ，9r )之踩踏力傳遞至後車輪之輔助馬達（ _1 3 )介裝於動力傳遞系（D)，並令輔助馬達（1 3 ) 依據上述曲軸腳蹬（、9r )之踩踏力來執行控制該 自行車用輔助馬達，其特徵係： 當自行車在低車速領域行駛的時候，令供給輔助馬達 (1 3 )之電流之佔空因數（Duty factor )按照車速 之增加而增加方式來執行功能控制’同時當佔空因數達到 1 0 0 %時之高車速領域行駛的時候，則不靠車速如何’ 用恆定功率控制來執行使輔助馬達產生最大輸出。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本萸) 装. 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17