TWI486281B - Auxiliary vehicle power transmission system - Google Patents

Description

助動車動力輔助傳動系統

本發明係關於一種助動車動力輔助傳動系統，尤指一種可反踩與正踩，並能達到正向與反向傳動或是反踩煞車效果的助動車動力輔助傳動系統者。

按，申請人先前已獲准I233906號「助動車踏力感測裝置」發明專利，主要係在該助動車的傳動系統中至少含有一對或一對以上之螺旋齒輪，其中，螺旋齒輪係被踩踏動力所帶動，而只能原地轉動，另一螺旋齒輪可於其軸桿上被相對之螺旋齒輪嚙合帶動作軸向平移運動，且於該螺旋齒輪端側設有彈性體，該彈性體與螺旋齒輪之軸桿端側上並設有一可隨螺旋齒輪同動位移之環型磁鐵，該磁鐵位移端側之相對不動固定端設有霍耳感測器，俾利用傳動系統中螺旋齒輪產生側向力之原理，以偵測螺旋齒輪軸向之位移量，進而輸出一電壓訊號控制馬達，令馬達動力可輸出至助動車上，達到輔助助動目的；惟，當人力反向順時針踩動該助動車的曲柄時，傳動軸A呈順時針方向轉動時(由第一傳動軸A的A1端往A2端方向看)，因第一傳動軸A與第一左旋螺旋齒輪C之間設置一軸對齒輪逆時針可轉動之單向棘輪B，第一傳動軸A呈順時針方向轉動由於單向棘輪B的緣故，則無法帶動第一螺旋齒輪C轉動，故習知技術當人力踩動方向為反踩時，為空踩狀態無法帶動鏈盤G1轉動，故該助動車並未具備反踩功能，顯然有待改善。

針對以上缺失，本發明人乃深入構思研發創作，經長時間努力，遂有本發明產生。

爰是，本發明之目的係在提供一種可反踩與正踩，並能達到正向與反向傳動或是反踩煞車效果的助動車動力輔助傳動系統。

為達成上述目的，本發明係包含：至少兩對互相嚙合之齒輪組，包含一第一、第二齒輪組，其中，第一、第二齒輪組分別包含一齒輪與一滑動齒輪，第一、第二齒輪組其中至少有一齒輪組為兩螺旋齒輪所組成；其中第一、第二齒輪組的齒輪固設於一第一傳動軸上，第一傳動軸兩端接腳踏曲柄可被踩踏動力帶動，第二齒輪組的齒輪之軸向側端設有一凹凸型連結器之公端；第一、第二齒輪組的滑動齒輪設於一第二傳動軸上，且可於第二傳動軸上分別被相對之第一、第二齒輪組的齒輪嚙合轉動並作軸向平移運動，且軸向端側設有一彈性體；一軸向受力墊片，套設於上述第二齒輪組的齒輪之側面，且位於第一、第二齒輪組的滑動齒輪的反踩位移端側；一環型磁鐵，套設於該第二齒輪組的滑動齒輪側，並隨其受力同動位移；一霍耳感測器，設於環型磁鐵之正踩位移端側，以感測環型磁鐵的位移變化；一棘齒盤，套設於上述第二齒輪組的齒輪端側，側邊固接有一鏈盤，內側具有一凹凸型連結器之母端，該母端係與凹凸型連結器之公端相互搭配，令棘齒盤可被上述第二齒輪組的齒輪正向與反向帶動旋轉；一驅動馬達，於馬達的輸出軸前端設有減速機構，減速機構由複數個減速齒輪所組成，且最後一減速齒輪套設於棘齒盤外側；俾反踩與正踩時，帶動此傳動系統中的齒輪產生側向力之原理，偵測滑動齒輪軸向之位移量，進而輸出一電壓訊號控制驅動馬達的動力輸出 ，達到正向與反向傳動或是反踩煞車效果。

1‧‧‧傳動系統

2‧‧‧助動車

A‧‧‧第一傳動軸

A1‧‧‧左端

A2‧‧‧右端

H1、H2‧‧‧腳踏曲柄

C‧‧‧螺旋齒輪

L‧‧‧第二傳動軸

D‧‧‧螺旋滑動齒輪

E‧‧‧螺旋滑動齒輪

F‧‧‧螺旋齒輪

T‧‧‧軸向受力墊片

B‧‧‧棘齒盤

B1‧‧‧單向棘齒

Q‧‧‧凹凸型連結器

G1‧‧‧鏈盤

J‧‧‧鏈條

K1‧‧‧後輪

U‧‧‧培林

L1‧‧‧彈性體

M1‧‧‧磁鐵

N‧‧‧霍耳感測器

V‧‧‧齒輪箱外殼

W‧‧‧中板

O‧‧‧馬達

P‧‧‧齒輪

Q1、R1、S1‧‧‧減速齒輪

θ‧‧‧滑差

20‧‧‧離合器

21‧‧‧齒輪軸

22‧‧‧驅動件

23‧‧‧彈性元件

24‧‧‧卡掣塊

3‧‧‧滑動齒輪組

4‧‧‧第一齒輪組

5‧‧‧第二齒輪組

第一圖所示係本發明實施例組裝於助動車上的側視圖

第二圖所示係本發明實施例部份分解立體圖

第三圖所示係本發明實施例部份組合後視圖(一)

第四圖所示係本發明實施例部份組合後視圖(二)

第五圖所示係本發明實施例組合剖視圖(一)

第六圖所示係本發明實施例部份組合剖視圖(一)

第七圖所示係本發明實施例螺旋齒輪與棘齒盤相匹配的凹凸型連結器組合示意圖

第八圖所示係本發明實施例棘齒盤外側與減速機構的最後一減速齒輪組合示意圖

第九圖所示係本發明實施例組合剖視圖(二)

第十圖所示係本發明實施例離合器分解示意圖

第十一圖所示係本發明實施例部份組合剖視圖(二)

本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及可達致之功效，茲舉以下較佳可行實施例配合附圖進行詳細解說說明，俾能完全瞭解。

請參閱第一~三圖所示，傳動系統1係包含：一第一傳動軸A，具有一左端A1及一右端A2，分別與腳踏曲柄H1、H2相連接，腳踏曲柄H1、H2分別設於助動車2的左、右側，當腳踏曲柄H1、H2被外力踩踏帶動時，可帶動第一傳動軸A； 一左旋螺旋齒輪C(以下稱螺旋齒輪C)，設於第一傳動軸A的左端A1端側，與第一傳動軸A同動；當外力正向踩踏時，第一傳動軸A被腳踏曲柄H1、H2帶動呈逆時針方向轉動時(由第一傳動軸A的左端A1端往右端A2端方向看)，該螺旋齒輪C亦隨著逆時針方向轉動(如第五圖所示)；一第二傳動軸L，設於第一傳動軸A的鄰側，並設置一可軸向位移的滑動齒輪組3，此滑動齒輪組3包含一右旋螺旋滑動齒輪D與一左旋螺旋滑動齒輪E(以下稱螺旋滑動齒輪D、E)，螺旋滑動齒輪D與第一傳動軸A的螺旋齒輪C嚙合，俾螺旋齒輪C被帶動呈逆時針方向轉動時，可帶動螺旋滑動齒輪D呈順時針方向轉動(如第二圖所示)；一左旋螺旋滑動齒輪E(以下稱螺旋滑動齒輪E)，與螺旋滑動齒輪D固接，故兩者為同向轉動且同時軸向位移(如第二圖所示)；一右旋螺旋齒輪F(以下稱螺旋齒輪F)，設於第一傳動軸A上，並與螺旋滑動齒輪E嚙合，故螺旋齒輪C、F的轉動方向相同(如第二圖所示)；一軸向受力墊片T，套設於螺旋齒輪F朝向第一傳動軸A的右端A2上(如第四、五圖所示)；一棘齒盤B，套設於第一傳動軸A的右端A2上(如第四、五圖所示)；一凹凸型連結器Q，係指螺旋齒輪F與棘齒盤B的套設相接處；其凹凸型連結器Q之公端設置於螺旋齒輪F軸向側端；其凹凸型連結器Q之母端設置於棘齒盤B的內側； 一驅動馬達O，於馬達O的輸出軸前端設有齒輪P，可帶動減速齒輪Q1、R1、S1所組成之減速機構，最後一減速齒輪S1套設於棘齒盤B外側，棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間可為固接連動方式(如圖八、九)，棘齒盤B外側與減速構的最後一減速齒輪S1之間亦可設置單向棘齒B1，係指最後一減速齒輪S1可正向逆時針帶動棘齒盤B旋轉之單向棘齒B1，相當於外力正向逆時針踩踏時，不會帶動減速機構運轉(如圖七)；當棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間為固接時，減速機構設置有一離合器20，其包含有一齒輪軸21，其上套設有減速齒輪Q1、R1，齒輪軸21端側設置有一驅動件22、一彈性元件23及一卡掣塊24。當按壓驅動件22使離合器20解開時，齒輪軸21其上的減速齒輪Q1、R1可切換為無彼此相互轉動關係；當按壓驅動件22使離合器20鎖固，齒輪軸21上的減速齒輪Q1、R1則恢復為同步轉動關係(如圖十、十一)。

當第一傳動軸A逆時針方向轉動時，螺旋齒輪F亦逆時針轉動，螺旋齒輪F可利用與棘齒盤B相匹配的凹凸型連結器Q帶動棘齒盤B逆時針轉動(如第五、六圖所示)；一鏈盤G1，固接於棘齒盤B往右端A2上，且能帶動一鏈條J，因此可令後輪K1逆時針轉動(如第一圖所示)正向前進；如第一、五圖所示，當外力反向踩踏時，腳踏曲柄H1、H2帶動第一傳動軸A順時針轉動時，螺旋齒輪C亦隨著順時針轉動，並帶動第二傳動軸L的螺旋滑動齒輪D逆時針轉動，再帶動 螺旋滑動齒輪E逆時針轉動，再帶動第一傳動軸A的螺旋齒輪F順時針轉動，再藉由棘齒盤B帶動鏈盤G1與鏈條J順時針轉動，進而帶動後輪腳煞花鼓使後輪K1煞住停止；或是帶動輪子順時針轉動反向前進；如第四、五圖所示，於前述正踩傳動過程中，由於齒輪C、D、E、F在轉動時會產生側向力之物理特徵，所以當螺旋齒輪C帶動螺旋滑動齒輪D轉動時，會使螺旋滑動齒輪D產生往第一傳動軸A的左端A1方向的側向力，而由於螺旋滑動齒輪D、E與第二傳動軸L之間並無鎖固裝置，因此，螺旋滑動齒輪D、E可在第二傳動軸L上呈軸方向的平移運動，這時候即可利用螺旋滑動齒輪D、E的軸向位移量來偵測腳踏曲柄H1、H2踏力扭距之大小；反之，當反轉踩踏時，螺旋齒輪C帶動螺旋滑動齒輪D轉動，並令螺旋滑動齒輪D產生往第一傳動軸A的右端A2方向之側向力，此時，螺旋滑動齒輪D、E會往右端A2橫向位移，而由於軸向受力墊片T係設於第一傳動軸A的右端A2，且軸向受力墊片T與螺旋滑動齒輪E之間留有一間隙，故可利用此間隙來控制螺旋滑動齒輪D、E往右端A2方向移動的位移量；當螺旋滑動齒輪D、E往右端A2推動位移接觸至軸向受力墊片T，可將此作用力傳回至第一傳動軸A，而螺旋滑動齒輪E對螺旋齒輪F亦有往左端A1方向的作用力，因此螺旋滑動齒輪E對螺旋齒輪F的作用力與螺旋滑動齒輪E對軸向受力墊片T的作用力互相抵消，可保護第二傳動軸L兩端的培林U，並消除第二傳動軸L上的軸向推力；藉該等設置，正踩傳動過程中，於前述第二傳動軸L上套設 有一彈性體L1，該彈性體L1因受螺旋滑動齒輪D、E轉動時所產生的側向力往左端A1位移壓迫而變形，當正踩傳動時，螺旋滑動齒輪D、E之位移量能夠線性比於第一傳動軸A輸出扭力，並可提供螺旋滑動齒輪D、E回歸原點的力量；本發明用於偵測螺旋滑動齒輪D、E位移量的環型磁鐵M1，係設於螺旋滑動齒輪E的端側，於相對磁鐵M1的端側位置處設有一霍耳感測器N，該霍耳感測器N係可固定裝設在齒輪箱外殼V固接的中板W上；藉此，即可利用霍耳感測器N感測磁鐵M1距離之變化，而能精準量測出代表腳踏曲柄H1、H2力量大小的電壓訊號，而此電壓訊號即可控制馬達O的動力輸出；因此馬達O藉由軸心前端之齒輪P帶動減速齒輪Q1、R1、S1所組成之減速機構，即可再帶動鏈盤G1，達到正向輔助動力輸出之目的；當不踩踏曲柄H1、H2時，此電壓訊號為初始電壓值。開始正向踩踏曲柄H1、H2時，此電壓訊號為正向增加，可令馬達O依電壓訊號輸出動力，傳給減速齒輪S1，當棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間為減速齒輪S1可正向逆時針帶動棘齒盤B旋轉之單向棘齒B1或是固接且離合器20為鎖固狀態時，可令棘齒盤B與鏈盤G1逆時針轉動；而當轉換為反踩時，螺旋滑動齒輪D、E往A2方向的位移，使此電壓感測值迅速回到初始值甚或反向減少而低於初始值，可令馬達O立即停止對減速齒輪S1輸出動力，且螺旋齒輪F與棘齒盤B相匹配的凹凸型連結器Q留有一固定角度的滑差θ(如第六圖所示)，當凹凸型連結器Q由正踩轉換為反踩時會轉動至此滑差θ，且轉動時會產生一摩擦力，使凹凸型連結器Q旋轉至 死點前，傳遞一力量至螺旋滑動齒輪E及螺旋滑動齒輪D，產生一往右端A2方向推力，使電壓感測值能迅速回到初始值甚或反向減少而低於初始值，令馬達O與減速齒輪Q1、R1、S1停止轉動，然後螺旋齒輪F繼續順時針轉動至無滑差角度後，開始藉凹凸型連結器Q帶動棘齒盤B與鏈盤G1順時針轉動，進而帶動後輪腳煞花鼓起動煞車的功能，使後輪K1煞住停止；另外，當棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間為固接且離合器20為鎖固狀態時，且後輪K1可與後鏈盤G1同向轉動時，當倒踩時電壓感測值能反向減少而低於初始值，令馬達O與減速齒輪Q1、R1、S1反向轉動，進而帶動棘齒盤B與鏈盤G1與後輪K1順時針轉動反向前進；另外，當棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間為固接時，由於減速機構設置有一離合器20，可在無電力輔助時，將離合器20設定為解開狀態，將斷開減速機構的傳動關係，正向與反向踩踏時，不會帶動馬達O轉動，可減輕腳踩力量；由上述說明可知，本發明至少具有兩對互相嚙合之齒輪組，包含第一、第二齒輪組4、5，其中，第一齒輪組4包含一螺旋齒輪C與一螺旋滑動齒輪D，第二齒輪組5包含一螺旋齒輪F及一螺旋滑動齒輪E，且第一、第二齒輪組4、5至少有一齒輪組為兩螺旋齒輪所組成；例如：左旋螺旋齒輪C、右旋螺旋滑動齒輪D、左旋螺旋滑動齒輪E及右旋螺旋齒輪F；第一、第二齒輪組4、5的螺旋齒輪C、F係設於第一傳動軸A上，該第一傳動軸A兩端並連接腳踏車曲柄H1、H2，第二齒輪組5的螺旋齒輪F之軸向側端係設有凹凸型連結器Q之公端；第一、第二齒輪組4 、5的滑動齒輪D、E係設於第二傳動軸L上，該第二傳動軸L上並分別被相對之第一、第二齒輪組4、5的螺旋齒輪C、F嚙合轉動並作軸向平移運動，且軸向端側設有一彈性體L1。

本發明所揭露之螺旋滑動齒輪D、E分別為右旋與左旋，其目的只為增加位移偏向力之效果，故只要螺旋齒輪C、D或螺旋齒輪E、F這兩組的其中一組的齒輪組為螺旋齒輪即可，至於另一組於實施使用上則不受限，另一組可改設為一般直齒輪或同為螺旋齒輪皆可，亦可達到利用螺旋齒輪轉動產生側向力之原理，以偵測助動車2腳踏力之目的。

綜觀上述，本發明至少具有下列優點及功效：1.正踩時，螺旋齒輪C逆時針轉動，帶動螺旋滑動齒輪D、E往左端A1方向軸向位移，霍耳感測器N感測一高於初始值的電壓，可傳達給馬達O輸出輔助動力至鏈盤G1，進而帶動鏈條J轉動；反踩時，螺旋齒輪C順時針轉動，帶動螺旋滑動齒輪D、E往右端A2方向軸向位移，令感測值迅速回到初始值甚或低於初始值，令馬達O停止輸出動力，且反踩帶動鏈條J順時針轉動，可使後輪K1腳煞花鼓起動煞車的功能，達到反踩煞車的功能；2.當棘齒盤B外側與減速機構的最後一減速齒輪S1之間為固接時，且後輪K1可與後鏈盤同時同向轉動時 當倒踩時電壓感測值能反向減少而低於初始值，令馬達O與減速齒輪Q1、R1、S1反向轉動，進而帶動棘齒盤B與鏈盤G1與後輪順時針轉動，反向前進3.軸向受力墊片T與螺旋滑動齒輪E之間具有一間隙，可利用此間隙控制螺旋滑動齒輪D、E往右端A2的位移量，當螺旋 滑動齒輪D、E往右端A2位移直至接觸軸向受力墊片T後，可將作用力傳回第一傳動軸A上，使反踩時，螺旋滑動齒輪E傳至第一傳動軸A作用力與螺旋滑動齒輪E給螺旋齒輪F的作用力互相抵消，以保護第二傳動軸L兩端的培林U，並消除第二傳動軸L上的軸向推力；4.螺旋齒輪F與棘齒盤B相匹配的凹凸型連結器Q的公端與母端之間留有一固定角度的滑差θ，當驅動方向由正向轉換為反向時，利用凹凸型連結器Q的公端與母端之間所產生的摩擦力，使凹凸型連結器Q旋轉至死點前，使螺旋滑動齒輪E及螺旋滑動齒輪D產生一反向推力，令感測能迅速回到初始值甚或反向減少而低於初始值，令馬達O與減速齒輪Q1、R1、S1停止轉動，然後螺旋齒輪F繼續順時針轉動至無滑差角度後，開始藉凹凸型連結器Q帶動棘齒盤B與鏈盤G1順時針轉動，可避免當欲轉換為反向踩動時，馬達O還繼續驅動減速齒輪Q1、R1、S1轉動，造成騎乘者的頓挫感。

綜上所述，本發明確可達到預期之功能及目的，並且詳細說明能使習於此技藝者得據以實施，然而以上所舉之實施例僅用以說明本發明，舉凡所有等效結構之改變仍不脫離本發明之權利範疇。

A‧‧‧第一傳動軸

A1‧‧‧左端

A2‧‧‧右端

H1、H2‧‧‧腳踏曲柄

C‧‧‧螺旋齒輪

L‧‧‧第二傳動軸

F‧‧‧螺旋齒輪

D‧‧‧螺旋滑動齒輪

E‧‧‧螺旋滑動齒輪

T‧‧‧軸向受力墊片

B‧‧‧棘齒盤

G1‧‧‧鏈盤

U‧‧‧培林

S1‧‧‧減速齒輪

L1‧‧‧彈性體

M1‧‧‧磁鐵

N‧‧‧霍耳感測器

W‧‧‧中板

Claims (6)

1. 一種助動車動力輔助傳動系統，係包含：至少兩對互相嚙合之齒輪組，包含第一齒輪組與第二齒輪組；第一、第二齒輪組各包含一齒輪與一滑動齒輪，且至少有一齒輪組為兩螺旋齒輪所組成；第一、第二齒輪組的齒輪固設於一第一傳動軸上，第一傳動軸兩端接腳踏曲柄，第二齒輪組的齒輪之軸向側端設有一凹凸型連結器之公端；第一、第二齒輪組的滑動齒輪設於一第二傳動軸上，該第二傳動軸上分別被相對之第一、第二齒輪組的齒輪嚙合轉動並作軸向平移運動，且軸向端側設有一彈性體；一環型磁鐵，套設於第二齒輪組的滑動齒輪側，並隨其受力同動位移；一霍耳感測器，設於環型磁鐵之正踩位移端側，以感測環型磁鐵的位移變化；一棘齒盤，套設於第一齒輪組的齒輪端側，側邊固接有一鏈盤，內側具有一凹凸型連結器之母端，以與凹凸型連結器之公端相互搭配，令棘齒盤可被第一齒輪組的齒輪正向與反向帶動旋轉；及一驅動馬達，於馬達的輸出軸前端設有減速機構，減速機構由複數個減速齒輪所組成，且最後一減速齒輪套設於棘齒盤外側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之助動車動力輔助傳動系統，其 中，包含有一軸向受力墊片，套設於第二齒輪組的齒輪之側面，且位於第一、第二齒輪組的滑動齒輪的反踩位移端側，該軸向受力墊片與第二齒輪組織滑動齒輪之間係具有一間隙者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之助動車動力輔助傳動系統，其中，該凹凸型連結器的公端與棘齒盤的凹凸型連結器母端之間係具有一滑差θ者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之助動車動力輔助傳動系統，其中，該棘齒盤外側與減速機構的最後一減速齒輪之間可為固接連動方式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之助動車動力輔助傳動系統，其中，該棘齒盤外側與減速機構的最後一減速齒輪之間，可設置一單向棘齒。
6. 如申請專利範圍第1項所述之助動車動力輔助傳動系統，其中，該減速機構設置一離合器結構，其包含有一齒輪軸，其上套設有複數個減速齒輪，齒輪軸端側設置有一驅動件、一彈性元件及一卡掣塊。