專利名稱：動力輔助自行車的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力輔助自行車控制裝置，特別是指一種采用機(jī)械控制方式的動力輔助自行車控制裝置。
按，以往造成空氣污染的最主要原因，為交通工具排放大量的廢氣，因此為解決空氣污染日漸嚴(yán)重的問題，末來對于無污染的交通工具的需求會越來越殷切。
最符合環(huán)保要求的交通工具，毫無疑問地為自行車，但是，騎乘自行車完全必須依靠人力，因此受限于人的體力有限，使得自行車并不適用于長途騎乘，而且一般自行車的前后齒盤的齒數(shù)比例的差距相當(dāng)?shù)卮?，所以，使得自行車起步的時(shí)候極為費(fèi)力，且爬坡時(shí)極為耗力，甚至于當(dāng)逼到坡度過大的斜坡時(shí)，便無法再繼續(xù)騎乘，而必須下車用牽車的方式爬過斜坡，因此造成了相當(dāng)大的不便。
為解決傳統(tǒng)自行車不適于長途騎乘，起步耗力，及爬坡力不足的缺點(diǎn)，近年來有許多的動力輔助自行車出現(xiàn)。動力輔助自行車主要的設(shè)計(jì)理念，借電動馬達(dá)的輔助動力，在平坦道路上輕松騎出速度，往自行車起步或爬坡時(shí)，提供輔助動力，以使得騎乘者不須耗費(fèi)太大力氣，便可以迅速起步，且可以不太費(fèi)力氣地爬上斜坡。
動力輔助自行車與電動機(jī)車的設(shè)計(jì)理念不同，動力輔助自行車采用人力與電動馬達(dá)混合傳動的設(shè)計(jì)，其動力輔助系統(tǒng)能夠在在自行車起步、爬坡及加速等需要耗費(fèi)力氣的時(shí)候，及時(shí)提供適量輔助動力；而當(dāng)自行車行駛在平坦路面時(shí)，則可以將電動輔助馬達(dá)的出力減少，或者是停止動力的輸出；下坡時(shí)則完全停止動力輸出，借以達(dá)到同時(shí)兼?zhèn)涔?jié)省騎乘者的體力，并且節(jié)省不必要的電力消耗的目的。
因此，動力輔助自行車的馬達(dá)與電池的體積必須縮減到最小的程度，以使得采用人力驅(qū)動的時(shí)候，動力輔助裝置及電池不會成為騎乘者太大的負(fù)擔(dān)，且動力輔助裝置必須能夠迅速、且正確地偵測出自行車動力負(fù)荷狀態(tài)的變化，且控制動力輔助馬達(dá)的動力輸出，可以配合自行車的動力負(fù)荷狀態(tài)變化而改變。
習(xí)用的動力輔助自行車所用的控制裝置主要可分為扭力控制型助動系統(tǒng)、速度檢測型動力輔助系統(tǒng)、扭力及速度雙重檢測型助動系統(tǒng)、及手控型動力輔助系統(tǒng)。不論是前述扭力控制、速度檢測形式的動力輔助裝置，其大多是利用一個(gè)扭力或速度檢測器，將自行車的扭力或者是速度轉(zhuǎn)換為電子訊號的輸出，然后，再借一個(gè)微電腦裝置及控制軟體的運(yùn)算，將檢測器的電子訊號輸出轉(zhuǎn)換為一個(gè)控制訊號，以控制電動馬達(dá)的動力輸出大小。
動力輔助自行車的概念雖然不失為一種相當(dāng)符合環(huán)保概念的設(shè)計(jì)，但是，習(xí)用的動力輔助自行車所用的控制裝置仍然具有相當(dāng)多的問題。
首先，習(xí)用的動力輔助自行車所用的控制裝置，由于必須搭配微電腦及復(fù)雜的控制電路，并且須搭配控制軟體的運(yùn)算，方可控制動力輔助馬達(dá)動力的輸出，其不僅使得控制裝置的構(gòu)造變復(fù)雜、且成本變得相當(dāng)高，再說微電腦的控制動作，并無法與自行車動力負(fù)荷的變化狀況完全符合、因此，在自行車起步，或爬坡時(shí)并無法及時(shí)地輸出動力，而造成自行車的起步與爬坡性能不佳。
同時(shí)，習(xí)用的控制裝置通常以線性變化的方式控制動力輔助馬達(dá)的動力輸出的大小，或者僅是單純以間歇性動力輸出的方式控制動力的輸出，因此，在自行車輕載階段動力輔助馬達(dá)仍然處于全力運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者是輸出多余的動力，因此會造成動力的浪費(fèi)，而使得動力輔助自行車的電力消耗過快，而影響到續(xù)航的距離。
此外，習(xí)用的控制裝置普遍存有控制遲滯的現(xiàn)象，其不僅使得自行車起步緩慢，且當(dāng)自行車煞車時(shí)，動力輔助馬達(dá)仍然會驅(qū)動自行車往前走一段距離，因此會使得煞車的距離延長，甚至于發(fā)生煞車煞不住，或者是偏滑的危險(xiǎn)狀況。
而且，一般的動力輔助自行車的控制裝置大多為無法調(diào)整的構(gòu)造，且其控制電腦的程式具有固定的操作模式，因此，若要改變動力輸出的控制模式會相當(dāng)?shù)乩щy，所以，使得習(xí)用的動力輔助自行車的控制系統(tǒng)的調(diào)整不易，且無法讓使用者依照個(gè)人的需求調(diào)整動力輔助裝置的動力輸出模式，所以，對于身強(qiáng)力壯的騎乘者而言，動力輔助裝置輸出過多的動力，便會造成不必要的能源浪費(fèi)，且騎乘者也無法完全達(dá)到運(yùn)動的目的；而對體力較弱的騎乘者而言，并無法提供足夠的輔助動力，而造成騎乘者體力的負(fù)擔(dān)。
由于以上的原因，因此，使得習(xí)用的動力輔助自行車所用的控制裝置，并無法完全達(dá)到適時(shí)提供適當(dāng)大小的輔助動力的目的，因此，有一部份的動力輔助自行車裝置有另外裝設(shè)一個(gè)可以用人工控制的動力輸出開關(guān)，以使得騎乘者可以自行選擇動力輔助裝置的動力輸出模式，然而，使用該方法突然地會增加動力輔助自行車構(gòu)造的復(fù)雜性，而且，反而會增進(jìn)騎乘者的操作不便。
由此可見，習(xí)用的動力輔助自行車所用的控制裝置顯然有改進(jìn)的必要，本發(fā)明人有鑒于此，乃苦思細(xì)索，積極研究，加以多年從事相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)不斷試驗(yàn)及改良，終于發(fā)展出本發(fā)明。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種動力輔助自行車的控制裝置，采用構(gòu)造簡單，成本低廉的控制裝置。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種動力輔助自行車的控制裝置，可以有效偵測自行車動力負(fù)荷變化，且反應(yīng)靈敏，而能夠增進(jìn)動力輔助自行車起步、爬坡性能，并節(jié)省動力的輸出。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種動力輔助自行車的控制裝置，可以供使用者自行調(diào)整，以符合各種使用需求，及不同操作模式需求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種動力輔助自行車的控制裝置，包括自行車架，鏈條及自行車架上的一動力輔助裝置及一控制電路，其特征在于還在自行車架上設(shè)有一控制裝置，該控制裝置包括一固定架、一搖臂、一接觸齒輪、一引線及一彈性元件，其中，搖臂樞接在固定架上，接觸齒輪設(shè)置于搖臂末端，且接觸于該自行車鏈條的上段部份；引線一端連接于該搖臂上，另一端與控制電路連接，一彈性元件一端連接于搖臂上，另一端連接固定架。
所述固定架為一個(gè)可以固定于自行車車架上的架體。
所述固定架上設(shè)有調(diào)整裝置，其包括一固定板及一調(diào)整螺絲，該調(diào)整螺絲鎖入在該固定板的上，其末端與該彈性元件連接。
所述搖臂包括的下段的接觸臂、上段的牽引臂及一栓軸，該接觸臂末端連接接觸齒輪，該牽引臂末端與彈性元件連接，且與該引線連接，該栓軸設(shè)置于該接觸臂與該牽引臂相連接的位置，且固定于前述固定架上。
所述牽引臂上設(shè)置有一連接片，且該連接片的上沿該牽引臂的長度方向設(shè)置有多數(shù)個(gè)卡槽。
所述引線套設(shè)于一導(dǎo)管中，且該導(dǎo)管末端設(shè)置有一調(diào)整螺絲。
所述接觸齒輪與鏈條嚙合。
由于采用上述方案構(gòu)造簡單，成本低廉，而能夠增進(jìn)動力輔助自行車起步、爬坡性能，并節(jié)省動力的輸出。
本發(fā)明為達(dá)成上述及其他目的，某所采用的技術(shù)手段、元件及其功效，茲采用較佳實(shí)施例，配合相關(guān)圖式詳細(xì)說明如下。


圖1為本發(fā)明的控制裝置的動力輔助自行車的側(cè)面視圖。
圖2為本發(fā)明的控制裝置的組合立體圖。
圖3為本發(fā)明的控制裝置于自行車輕負(fù)荷狀態(tài)下的側(cè)面視圖。
圖4為本發(fā)明的控制裝置于自行車重負(fù)荷狀態(tài)下的側(cè)面視圖。
圖5為本發(fā)明的控制裝置的調(diào)整方式的動作示意圖。
如圖1所示，為本發(fā)明的動力輔助自行車，其中主要包括一動力輔助裝置20，裝置于一個(gè)自行車架10的上，且可以傳動該自行車架10的后車輪11，以提供輔助的動力；及一個(gè)控制電路30(屬現(xiàn)有技術(shù))，設(shè)置于該自行車上，可用以控制該動力輔助裝置20的動力輸出狀況；及一個(gè)控制裝置40，設(shè)置于該自行車的鏈條12的附近位置，可借鏈條12的張力變化，而檢測出自行車扭力的變化狀態(tài)，而且控制該控制電路30，使該控制電路30輸出的控制訊號改變，而使得該動力輔助裝置20的動力輸出狀態(tài)配合自行車的動力負(fù)荷的變化狀態(tài)。
如圖2所示，本發(fā)明的控制裝置40主要包括一固定架41，裝置于自行車架10上；及一個(gè)搖臂42，可擺動地裝置于該固定架41的上，且該搖臂42的位置靠近于自行車的鏈條12上方的位置，其中央借一個(gè)栓軸43裝置于該固定架41的末端，且其一端具有一個(gè)接觸臂421，接觸臂421的末端裝置有一個(gè)接觸齒輪44，該接觸齒輪44接觸于該鏈條12的上緣；該搖臂42相對于該接觸臂421的另外一端，為一個(gè)牽引臂422，該牽引臂422的末端連接有一個(gè)調(diào)整裝置47，該調(diào)整裝置47可借一個(gè)彈性元件46的彈力，牽引該搖臂42，使得該接觸齒輪44保持一定的壓力，接觸于該鏈條12的上緣，且可以隨著鏈條12的張力變化，而上下移動；及一個(gè)引線50，一端連接于該搖臂42上，而另外一端穿過一個(gè)導(dǎo)管51連接到前述的控制電路30上，使得該控制裝置40的位移動作變化傳遞到該控制電路30上，而使得該控制電路30輸出的控制訊號改變。
該控制電路30借該引線50受到搖臂42牽引所產(chǎn)生的位移變化，而改變其輸出的控制訊號，借以控制該動力輔助裝置20輸出動力的大小，能夠配合搖臂42的位移變化程度而改變。然而，由于該控制電路30的技術(shù)非本案重點(diǎn)所在，故在此不予詳述其詳細(xì)的技術(shù)內(nèi)容。
如圖2所示，該調(diào)整裝置47的中包括一個(gè)固定板471，其上設(shè)置有一個(gè)螺帽472；及一個(gè)調(diào)整螺絲473，鎖入在該螺帽472之中，其頭端具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)部474，可供使用者轉(zhuǎn)動該調(diào)整螺絲473，使得該調(diào)整螺絲473于該螺帽472的中前進(jìn)或后退；及前述的彈性元件48，其一端連接于前述牽引臂422的末端，而另外一端連接于該調(diào)整螺絲473的末端；及一個(gè)連接部475，設(shè)置在該調(diào)整螺絲473的末端，可以與該彈性元件46連接，而使得該彈性元件46可以受該調(diào)整螺絲473帶動，而使其張力改變，借以達(dá)到調(diào)整該搖臂42與接觸齒輪44和鏈條12接觸的壓力。
如圖3所示，為本發(fā)明的控制裝置40在自行車無負(fù)荷，或者是低負(fù)荷狀態(tài)下的狀態(tài)示意圖。本發(fā)明的控制裝置40在安裝時(shí)，該鏈條12呈略微松動的狀態(tài)，且該控制裝置40的接觸齒輪44，以一定的壓力與該鏈條12的上緣接觸，因此，使得該鏈條12的上緣受到該接觸齒輪44的壓力，而成為略微向下凹的狀態(tài)。
如圖4所示，當(dāng)該自行車架10的動力負(fù)荷加大的時(shí)候，該鏈條12所承受的張力也會隨著加大，因此，當(dāng)該鏈條12的張力大于接觸齒輪44的接觸壓力時(shí)，便可以帶動該接觸齒輪44向上移動，因此，使得該搖臂42受該接觸齒輪44的帶動而產(chǎn)生搖擺動作。此時(shí)，引線50會受到該搖臂42的牽引，因此，而帶動該控制電路30產(chǎn)生動作。而當(dāng)自行車的動力負(fù)荷變小時(shí)，該鏈條12所承受的拉力變小，此時(shí)該接觸齒輪44與搖臂42受該彈力元件46的彈力牽引，又可將鏈條12向下壓，而回復(fù)到圖3所示的狀態(tài)。
本發(fā)明的控制裝置40，其主要的特點(diǎn)，為可以借該接觸齒輪44與搖臂42的位移量，而正確檢測出自行車架10的動力負(fù)荷的大小，當(dāng)自行車起步、爬坡等動力負(fù)荷狀態(tài)大的時(shí)候，該鏈條12承受的拉力最大，因此，接觸齒輪44與搖臂42的位移程度也最大，使得控制電路30達(dá)到輸出較大動力的狀態(tài)，以使得自行車架10具有足夠的起步動力及爬坡動力；而當(dāng)自行車于平坦地面行駛的輕動力負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，鏈條12所受的拉力減小，接觸齒輪44與搖臂42的位移程度變小，同時(shí)也會帶動該控制電路30輸出的訊號變化，而使得動力輔助裝置20輸出的動力變小，以達(dá)到節(jié)省動力的目的。因此，使得本發(fā)明的控制裝置可以使得動力輔助裝置20的動力輸出大小，與自行車的動力負(fù)荷大小變化狀態(tài)密切地配合，而有效提升自行車的起步、爬坡性能，且節(jié)省電力，延長續(xù)航距離的功效。
同時(shí)，由于控制裝置40的搖臂42的位移程度，會隨著自行車動力負(fù)荷的大小而呈比例地變化，因此，使得該控制電路30只需要依照引線50的伸縮位移量的變化比例，改變控制訊號的電壓高低的變化，便可以控制動力輔助裝置20的動力輸出的大小，所以，不需要經(jīng)由軟體的運(yùn)算便可以準(zhǔn)確控制輔助動力的輸出，使得該控制電路30的構(gòu)造可以簡化。
而且，該控制裝置40的動作產(chǎn)生完全借鏈條12的拉力變比而控制，因此可以非常靈敏地感測出騎乘者踩動自行車架10的踏板13的力量。當(dāng)騎乘者開始踩下踏板13的一剎那，接觸齒輪44便立刻受到鏈條12的帶動，而使得動力輔助裝置20的動力增加；而當(dāng)騎乘者停止踩動踏板13的時(shí)候，鏈條12所承受的拉力消失，則該接觸齒輪44便立刻下降，而使得動力輔助裝置20停止動力的輸出。因此，使得該自行車架10起步或者是加速的時(shí)候，動力輔助裝置20可以立刻輸出輔助的動力，而能夠有效增進(jìn)自行車架10的起步及爬坡性能；同時(shí)當(dāng)自行車架10煞車時(shí)，一般騎乘者必然會立刻停止踩動踏板13，因此，便會使得鏈條12的拉力消失，此時(shí)，該控制裝置40可以立刻回復(fù)到起始位置，而使得動力輔助裝置20停止輸出動力，因此，可以避免煞車時(shí)，動力輔助裝置20仍然繼續(xù)輸出動力的危險(xiǎn)。
此外，本發(fā)明的控制裝置40另一個(gè)特色，為其可以借機(jī)械式的調(diào)整方式，而改變輔助動力與自行車動力負(fù)荷的搭配比例，以使得該動力輔助裝置20可以在最理想的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；且本發(fā)明的控制裝置40可以供騎乘者自行調(diào)整，因此，可以符合騎乘者各種不同需求。
如圖3及圖4所示，本發(fā)明的控制裝置40可以借調(diào)整該調(diào)整裝置47的調(diào)整螺絲473，改變彈性元件46的拉力，來達(dá)到改變動力輔助裝置20輸出動力的比例的目的。當(dāng)使用者旋緊該調(diào)整螺絲473，增加該彈性元件46的拉力時(shí)，可以增加該接觸齒輪44與鏈條12的接觸壓力，因此，使得該搖臂42受到鏈條12的拉力驅(qū)動的位移幅度變小，而使得動力輔助裝置20輸出的動力相對于自行車的動力負(fù)荷的比例變小；反之，若使用者放松調(diào)整螺絲473，可以使得搖臂42的位移幅度變大，而使得動力輔助裝置20輸出較高比例的輔助動力，所以，體力較好的騎乘者可以選擇將彈性元件46的彈力增加，以達(dá)到節(jié)省動力，或是增進(jìn)運(yùn)動效果的目的；而體力較弱的使用者，可以將彈性元件46的拉力減少，使獲得較大程度的輔助動力。
此外，如圖3所示，前述的引線50的導(dǎo)管51接近末端位置設(shè)置有一個(gè)調(diào)整螺帽52，可以調(diào)整引線50的伸縮程度，以使得引線50的伸縮位置變化可以配合搖臂42的位置變化，且使得該控制電路30的動作準(zhǔn)確。
另外，如圖5所示，本發(fā)明的搖臂42的牽引臂422上設(shè)置有一個(gè)連接片423，該連接片423上沿著該牽引臂422的長度方向設(shè)置有若干個(gè)卡槽424。該若干卡槽424可供該引線50末端的卡合構(gòu)件53卡合于其中，因此，使用者可以選擇將該卡合構(gòu)件53卡合于不同的卡槽424中，而使得該引線50與該牽引臂422連接的位置距離該搖臂42的旋轉(zhuǎn)軸心的距離改變。因此，當(dāng)引線50卡合于較外側(cè)的卡槽424的時(shí)候，則該引線50受搖臂42帶動所產(chǎn)生的位移程度會較大；反之，當(dāng)引線50卡合于較內(nèi)側(cè)的卡槽424中的時(shí)候，其受搖臂42驅(qū)動所產(chǎn)生的位移行程便較小。
本發(fā)明的控制裝置40借上述的調(diào)整裝置47、調(diào)整螺帽52，及各個(gè)卡槽424，可以調(diào)整該控制裝置40、引線50與控制電路30的配合關(guān)系，以達(dá)到動作正確的目的，而且還可以供使用者依據(jù)自己的需求，調(diào)整出不同的控制特性，以使得該動力輔助裝置20的動力輸出可以符合使用者的需求。
權(quán)利要求
1.一種動力輔助自行車的控制裝置，包括自行車架，鏈條及自行車架上的一動力輔助裝置及一控制電路，其特征在于還在自行車架上設(shè)有一控制裝置，該控制裝置包括一固定架、一搖臂、一接觸齒輪、一引線及一彈性元件，其中，搖臂樞接在固定架上，接觸齒輪設(shè)置于搖臂末端，且接觸于該自行車鏈條的上段部份；引線一端連接于該搖臂上，另一端與控制電路連接，一彈性元件一端連接于搖臂上，另一端連接固定架。
2.如權(quán)利要求1所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述固定架為一個(gè)可以固定于自行車車架上的架體。
3.如權(quán)利要求1所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述固定架上設(shè)有調(diào)整裝置，其包括一固定板及一調(diào)整螺絲，該調(diào)整螺絲鎖入在該固定板的上，其末端與該彈性元件連接。
4.如權(quán)利要求1所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述搖臂包括的下段的接觸臂、上段的牽引臂及一栓軸，該接觸臂末端連接接觸齒輪，該牽引臂末端與彈性元件連接，且與該引線連接，該栓軸設(shè)置于該接觸臂與該牽引臂相連接的位置，且固定于前述固定架上。
5.如權(quán)利要求4所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述牽引臂上設(shè)置有一連接片，且該連接片的上沿該牽引臂的長度方向設(shè)置有多數(shù)個(gè)卡槽。
6.如權(quán)利要求1所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述引線套設(shè)于一導(dǎo)管中，且該導(dǎo)管末端設(shè)置有一調(diào)整螺絲。
7.如權(quán)利要求1所述的動力輔助自行車的控制裝置，其特征在于所述接觸齒輪與鏈條嚙合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動力輔助自行車控制裝置。包括自行車架,鏈條及自行車架上的一動力輔助裝置及一控制電路,還在自行車架上設(shè)有一控制裝置,該控制裝置包括一固定架、一搖臂、一接觸齒輪、一引線及一彈性元件,其中,搖臂樞接在固定架上,接觸齒輪設(shè)置于搖臂末端,且接觸于該自行車鏈條的上段部份;引線一端連接于該搖臂上,另一端與控制電路連接,一彈性元件一端連接于搖臂上,另一端連接固定架。構(gòu)造簡單,成本低廉,而能增進(jìn)自行車起步、爬坡性能,并節(jié)省動力輸出。
文檔編號B62M23/02GK1348898SQ00129930
公開日2002年5月15日 申請日期2000年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月18日
發(fā)明者阮志成 申請人:阮志成