專利名稱：電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，尤其涉及一種可檢測(cè)電動(dòng)自行車在騎乘中的踏力大小的裝置，藉此可控制電動(dòng)馬達(dá)輸出適當(dāng)?shù)妮o助動(dòng)力。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)包含一高轉(zhuǎn)速電動(dòng)馬達(dá)，該馬達(dá)作為輔助動(dòng)力的來(lái)源，可以協(xié)助騎乘者行經(jīng)阻力不易克服的路面。并由減速機(jī)構(gòu)將馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速降低，藉此可以相對(duì)提高輸出扭力。減速后的馬達(dá)動(dòng)力與騎乘者的踏力會(huì)被動(dòng)力混合機(jī)構(gòu)整合在一起，并傳遞到鏈盤(pán)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車前行，如此可達(dá)到節(jié)省體力的目的。
為能配合路面的狀況使馬達(dá)調(diào)整輸出動(dòng)力，可在踏力傳遞路徑上設(shè)一踏力感測(cè)機(jī)構(gòu)以感測(cè)騎乘者施加于踏板的力量是否增大，根據(jù)感測(cè)結(jié)果可控制馬達(dá)的輸出動(dòng)力以減輕騎乘者的施力。
現(xiàn)有具踏力感測(cè)功能的電動(dòng)自行車主要區(qū)分為兩種類型第一種為單純的開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)踏力超過(guò)或低于某一大小時(shí)，即激活或關(guān)閉馬達(dá)的動(dòng)力輸出；另一種是以踏力感測(cè)機(jī)構(gòu)感測(cè)踏力的大小，依踏力的大小來(lái)控制電動(dòng)馬達(dá)的輸出動(dòng)力。僅以開(kāi)關(guān)控制馬達(dá)的動(dòng)力輸出，往往無(wú)法滿足騎乘者需要彈性助力的需求。而目前的踏力感測(cè)機(jī)構(gòu)往往需要利用復(fù)雜的行星齒輪、傘齒輪組產(chǎn)生差動(dòng)的效果，再將差動(dòng)的相對(duì)角位移轉(zhuǎn)換為踏力的感測(cè)值。關(guān)于上述的踏力感測(cè)機(jī)構(gòu)，目前全球僅有幾家先進(jìn)公司如日本雅馬哈(YAMAHA)及日本本田(HONDA)等提供此種功能的電動(dòng)自行車，但其造價(jià)均不低，且使用很多的傳動(dòng)件而形成相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。
綜上所述，如何提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單的踏力感測(cè)裝置，以大幅降低電動(dòng)自行車的生產(chǎn)成本，實(shí)是目前產(chǎn)業(yè)界一項(xiàng)重要的課題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的是提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單的踏力感測(cè)裝置，可直接感測(cè)電動(dòng)自行車的騎乘者所施的踏力，減少多級(jí)動(dòng)力傳動(dòng)件因磨損而產(chǎn)生感測(cè)變異的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的第二目的是提供一種與踏力大小呈線性輸出的感測(cè)裝置，藉由其輸出的線性信號(hào)可簡(jiǎn)化馬達(dá)的控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的并避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其采用的主要技術(shù)方案是一種電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其包含一踏力輸入軸，其以軸心的中心線方向?yàn)檩S向；一扭力輸出軸，套接于該踏力輸入軸上，并具有至少一個(gè)導(dǎo)槽；一施力套軸，套接并固定于該踏力輸入軸上，并具有至少一個(gè)第一導(dǎo)銷；至少一個(gè)彈性體，其兩端分別與施力套軸及該扭力輸出軸接觸以將施力套軸之扭力傳遞至扭力輸出軸，其會(huì)因該扭力輸出軸及該施力套軸間有相對(duì)角位移而彈性變形；一轉(zhuǎn)向套筒，具有至少一螺旋槽及至少一第二導(dǎo)銷，該螺旋槽與該第一導(dǎo)銷可以有相對(duì)軸向位移及相對(duì)角位移，又該導(dǎo)槽與該第二導(dǎo)銷僅有相對(duì)軸向位移；一線性滑塊，套接于該踏力輸入軸，并與該轉(zhuǎn)向套筒間有一軸向同動(dòng)的關(guān)系；及一位移傳感器，可感測(cè)該線性滑塊的軸向位移。
換言之，本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置主要包含一踏力輸入軸、一施力套軸、一扭力輸出軸、至少一個(gè)彈性體、一轉(zhuǎn)向套筒、一線性滑塊及一位移傳感器。該踏力輸入軸受到一輸入力矩而帶動(dòng)與其結(jié)合的施力套軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)，而施力套軸會(huì)施力于彈性體，使得彈性體產(chǎn)生一反作用力以推動(dòng)扭力輸出軸。當(dāng)扭力輸出軸另一端受到一因自行車負(fù)載所產(chǎn)生的反向力矩時(shí)，該扭力輸出軸會(huì)與施力套軸產(chǎn)生一相對(duì)角位移的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)角位移發(fā)生時(shí)，因?yàn)槭┝μ纵S上的第一導(dǎo)銷與轉(zhuǎn)向套筒的螺旋槽間有約束關(guān)系，使得第一導(dǎo)銷與轉(zhuǎn)向套筒間產(chǎn)生軸向推力。另一方面，轉(zhuǎn)向套筒與扭力輸出軸間因?qū)Р叟c第二導(dǎo)銷配合而無(wú)法有相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故轉(zhuǎn)向套筒受到第一導(dǎo)銷的軸向推力后會(huì)產(chǎn)生一軸向位移。又轉(zhuǎn)向套筒僅和線性滑塊作軸向的連接，因此線性滑塊也具有相同的軸向位移量，該軸向位移量會(huì)被位移傳感器檢出以得知踏力的大小。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置組裝于電動(dòng)自行車的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置的詳細(xì)分解圖；圖3是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置的主要結(jié)構(gòu)的組合圖；圖4是沿圖3的A-A剖面線的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖5是施力套軸與扭力輸出軸的相對(duì)位置的立體圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置組裝于電動(dòng)自行車的示意圖。在電動(dòng)自行車70的座管701與后下叉管702銜接處，設(shè)置一踏力感測(cè)裝置75。踏力輸入軸1貫穿踏力感測(cè)裝置75，并與腳踏曲柄72及鏈盤(pán)74結(jié)合在一起。
如圖2所示，是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置75的詳細(xì)分解圖，其中踏力輸入軸1貫穿鏈盤(pán)74及踏力感測(cè)裝置75的主體結(jié)構(gòu)。有一固定殼體10設(shè)于踏力感測(cè)裝置75的外部，可作為與電動(dòng)自行車70的結(jié)構(gòu)體結(jié)合的接口，在固定殼體10內(nèi)固鎖著上下對(duì)接的機(jī)構(gòu)上殼體91及機(jī)構(gòu)下殼體92。又位移傳感器7就安裝在機(jī)構(gòu)上殼體91上的連接座93，并能感測(cè)在連接座93的長(zhǎng)槽孔931內(nèi)滑行的位移光標(biāo)64。該位移傳感器7可選用常用的線性位移計(jì)，能將直線位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)。
機(jī)構(gòu)上殼體91及機(jī)構(gòu)下殼體92內(nèi)主要容納有線性滑塊61、轉(zhuǎn)向套筒5、施力套軸2、彈性體3及扭力輸出軸4。該線性滑塊61與對(duì)鎖環(huán)62固鎖在一起，并可與轉(zhuǎn)向套筒5間存在一軸向(即踏力輸入軸1的軸心方向)同動(dòng)的關(guān)系。又設(shè)在線性滑塊61上的延伸環(huán)體63是套接于位移光標(biāo)64內(nèi)。另外，有一輸出軸套筒8固定在扭力輸出軸4伸出機(jī)構(gòu)上殼體91的一端，并帶動(dòng)鏈盤(pán)74將踏力傳遞至鏈條以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車70前行。
圖3是本實(shí)用新型的踏力感測(cè)裝置的主要結(jié)構(gòu)的組合圖。扭力輸出軸4上設(shè)置若干個(gè)導(dǎo)槽411，每個(gè)導(dǎo)槽411分別和轉(zhuǎn)向套筒5的第二導(dǎo)銷52相互配合，使得轉(zhuǎn)向套筒5與扭力輸出軸4以踏力輸入軸1的軸心為旋轉(zhuǎn)中心而必須同步回轉(zhuǎn)，但在軸向上卻不約束彼此的運(yùn)動(dòng)。
藉由圖4可更清楚說(shuō)明本實(shí)用新型的動(dòng)作原理，其是沿圖3的A-A剖面線的剖面結(jié)構(gòu)圖。只有施力套軸2與踏力輸入軸1固定在一起，而扭力輸出軸4可與踏力輸入軸1間產(chǎn)生相對(duì)角位移，但在軸向彼此受到約束以致無(wú)相對(duì)位移。又線性滑塊61可以沿踏力輸入軸1的軸向滑動(dòng)，因?yàn)樯戏降奈灰乒鈽?biāo)64受到長(zhǎng)槽孔931的約束而無(wú)法回旋運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型可利用固鎖件65將位移光標(biāo)64及延伸環(huán)體63鎖接在線性滑塊61上。
當(dāng)踏力輸入軸1受到一輸入力矩T1的影響，將帶動(dòng)與其結(jié)合的施力套軸2一同轉(zhuǎn)動(dòng)，而施力套軸2會(huì)施力于彈性體3以產(chǎn)生一反作用力而推動(dòng)扭力輸出軸4，如圖5所示。若干個(gè)彈性體3分別裝設(shè)在施力套軸2的凸緣22與扭力輸出軸4的嵌合齒部41間，一般以選用壓縮彈簧為較佳。在扭力輸出軸4的輸出端42受到一大于輸入力矩T1的反向力矩T2時(shí)，該扭力輸出軸4會(huì)與施力套軸2間產(chǎn)生一相對(duì)角位移的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)角度位移發(fā)生時(shí)，因?yàn)槭┝μ纵S2上的第一導(dǎo)銷21與轉(zhuǎn)向套筒5的螺旋槽51間有約束關(guān)系，使得第一導(dǎo)銷21與轉(zhuǎn)向套筒5間產(chǎn)生軸向推力。另一方面，轉(zhuǎn)向套筒5與扭力輸出軸4間因?qū)Р?11與第二導(dǎo)銷52配合而無(wú)法有相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故轉(zhuǎn)向套筒5受到第一導(dǎo)銷21的軸向推力后僅會(huì)產(chǎn)生一軸向位移。又轉(zhuǎn)向套筒5僅和線性滑塊61作軸向的連接，因此線性滑塊61也具有相同向位移量，該軸向位移量會(huì)被上方的位移傳感器7檢出而得知踏力的大小。
本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為本專利的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于包含一踏力輸入軸，其以軸心的中心線方向?yàn)檩S向；一扭力輸出軸，套接于該踏力輸入軸上，并具有至少一個(gè)導(dǎo)槽；一施力套軸，套接并固定于該踏力輸入軸上，并具有至少一個(gè)第一導(dǎo)銷；至少一個(gè)彈性體，其兩端分別與施力套軸及該扭力輸出軸接觸以將施力套軸之扭力傳遞至扭力輸出軸，其會(huì)因該扭力輸出軸及該施力套軸間有相對(duì)角位移而彈性變形；一轉(zhuǎn)向套筒，具有至少一螺旋槽及至少一第二導(dǎo)銷，該螺旋槽與該第一導(dǎo)銷可以有相對(duì)軸向位移及相對(duì)角位移，又該導(dǎo)槽與該第二導(dǎo)銷僅有相對(duì)軸向位移；一線性滑塊，套接于該踏力輸入軸，并與該轉(zhuǎn)向套筒間有一軸向同動(dòng)的關(guān)系；及一位移傳感器，可感測(cè)該線性滑塊的軸向位移。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述踏力輸入軸與該扭力輸出軸無(wú)相對(duì)軸向位移，且該踏力輸入軸與該線性滑塊無(wú)相對(duì)角位移。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于其另包含一機(jī)構(gòu)殼體，作為該踏力感測(cè)裝置的罩體。
4.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述位移傳感器設(shè)于該機(jī)構(gòu)殼體上的長(zhǎng)槽孔處。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述線性滑塊另包括一凸設(shè)于表面的位移光標(biāo)，該位移光標(biāo)可供該位移傳感器檢測(cè)軸向位移量。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述位移光標(biāo)僅能作軸向運(yùn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述扭力輸出軸包括至少一個(gè)嵌合齒部及輸出端。
8.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述嵌合齒部藉由該彈性體與該施力套軸相互嵌合。
9.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述輸出端另藉由一輸出軸套筒與一鏈盤(pán)組合在一起。
10.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述彈性體是一彈簧。
11.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述位移傳感器是一線性位移計(jì)。
12.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于其另包含一固定殼體，設(shè)于該機(jī)構(gòu)殼體外部，用于將該踏力感測(cè)裝置固定于該電動(dòng)自行車的車體上。
13.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其特征在于所述踏力輸入軸的端部與該電動(dòng)自行車的腳踏曲柄結(jié)合。
專利摘要一種電動(dòng)自行車的踏力感測(cè)裝置，其包含一踏力輸入軸、一施力套軸、一扭力輸出軸、至少一個(gè)彈性體、一轉(zhuǎn)向套筒、一線性滑塊及一位移傳感器。踏力輸入軸受到一輸入力矩而帶動(dòng)與其結(jié)合的施力套軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)，施力套軸施力給彈性體，使彈性體產(chǎn)生一反作用力以推動(dòng)扭力輸出軸。當(dāng)扭力輸出軸另一端受到一因自行車負(fù)載所產(chǎn)生的反向力矩時(shí)，扭力輸出軸會(huì)與施力套軸產(chǎn)生一相對(duì)角位移的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)角位移發(fā)生時(shí)，因施力套軸上的第一導(dǎo)銷與轉(zhuǎn)向套筒的螺旋槽間有約束關(guān)系，使第一導(dǎo)銷與轉(zhuǎn)向套筒間產(chǎn)生軸向推力及一軸向相對(duì)位移。轉(zhuǎn)向套筒僅和線性滑塊作軸向的連接，因此線性滑塊也具有相同的軸向位移量，該軸向位移量會(huì)被位移傳感器檢出以得知踏力的大小。
文檔編號(hào)B62M6/50GK2617674SQ0324520
公開(kāi)日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者蔡桂琦, 洪建中 申請(qǐng)人:瑞奕科技股份有限公司, 陳瑞麟