專利名稱：電動自行車的變速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與電動自行車有關(guān)，特別是指ー種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
面對全球自行車運(yùn)動與休閑人口的與日俱增及環(huán)保意識抬頭的趨勢，自行車不但要兼具運(yùn)動休閑與短程代步的功能之外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也要能兼顧舒適與流行，同時(shí)又要具備輕量化的特性，以符合現(xiàn)代人的需求。就電動自行車來說，除了具有一般自行車的構(gòu)造之外，另外還包含了驅(qū)動馬達(dá)與 電池組來作為輔助動カ源，為了讓騎乘者能有多種速度的選擇，通常會再安裝一組變速機(jī) 構(gòu)，但是這些機(jī)構(gòu)會讓整臺車體增加相當(dāng)多的重量，勢必將無法滿足輕量化的要求，而在這些機(jī)構(gòu)當(dāng)中又以變速機(jī)構(gòu)為目前業(yè)界的核心技木，因此，如何針對變速機(jī)構(gòu)進(jìn)行輕量化的研發(fā)改良，實(shí)為本發(fā)明的所欲解決的困難點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供ー種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其可設(shè)定出變速線的最小彎曲半徑，以減少對電カ的需求而選用適當(dāng)?shù)膭鹰?，以達(dá)到輕量化的目標(biāo)。本發(fā)明的次一目的在于提供ー種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其可設(shè)定出變速線的疲勞限值，以確保變速線的使用壽命。本發(fā)明的又一目的在于提供ー種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其可設(shè)定出卷線盤的最大半徑限制，以避免變速線的卷線行程產(chǎn)生誤差。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的變速機(jī)構(gòu)包含有一控制單元、ー變速驅(qū)動單元，以及一變速線，該控制単元具有一變速控制件，該變速控制件所需的變速換檔拉力定義為F1 ;該變速驅(qū)動單元具有ー電動馬達(dá)與ー連接該電動馬達(dá)的卷線盤，該變速驅(qū)動單元的輸出扭力定義為T，該卷線盤的半徑定義為R ;該變速線連接于該變速驅(qū)動單元的卷線盤與該控制單元的變速控制件之間，可受該變速驅(qū)動單元的驅(qū)動而帶動該控制單元進(jìn)行變速換檔作業(yè)，而且，該變速線的彎曲半徑定義為r，r滿足以下公式r彡R彡(IyF1)。由上述計(jì)算公式便能在該變速驅(qū)動單元可以驅(qū)動該控制單元進(jìn)行換檔的條件下，計(jì)算出該變速線的最小彎曲半徑，接著即可根據(jù)該變速線的彎曲半徑而選用適當(dāng)?shù)碾妱玉R達(dá)，讓本發(fā)明的變速機(jī)構(gòu)達(dá)到輕量化的目的。更進(jìn)ー步來說，該變速控制件所需的變速換檔拉力(F1)必須要小于該變速線的疲勞限值(Flimit),以確保該變速線的使用壽命；另ー方面，該卷線盤的半徑R滿足以下公式R ^ (D+L)/(2 π )，其中，D為該變速線在最大變速換檔行程中所需的直線行程距離，L為該卷線盤供該變速線固定的長度，η為圓周率，如此即可計(jì)算出該卷線盤的最大半徑，以避免該變速線卷繞于該卷線盤的行程超過ー圈而產(chǎn)生不必要的誤差。


為了詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及功效所在，以下列舉三較佳實(shí)施例并配合下列

如后，其中圖I為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的立體圖。圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的局部立體分解圖。圖3為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的局部平面圖，主要顯示變速線與卷線盤之間的關(guān)系O
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所提供的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)10，包含有一控制單元20、一變速驅(qū)動單元30，以及ー變速線40?？刂茊卧?0具有一變速控制件22。 如圖2及圖3所示，變速驅(qū)動單元30具有ー電動馬達(dá)32、ー減速蝸輪34，以及ー卷線盤36，其中，電動馬達(dá)32具有ー蝸桿322 ;減速蝸輪34嚙合于電動馬達(dá)32的蝸桿322，可受蝸桿322的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動；卷線盤36設(shè)于減速蝸輪34的ー側(cè)面，可隨著減速蝸輪34同步轉(zhuǎn)動，另外，卷線盤36的外周面具有ー環(huán)槽362及一與環(huán)槽362正交的溝槽364。變速線40的兩端分別具有ー頭部42，其中ー頭部42固定于卷線盤36的溝槽364內(nèi)，另ー頭部42固定于變速控制件22，使得變速線40連接于變速驅(qū)動單元30的卷線盤36與控制單元20的變速控制件22之間，可受變速驅(qū)動單元30的卷線盤36的拉動而卷繞于卷線盤36的環(huán)槽362內(nèi)，并在受拉カ的過程中同步帶動控制單元20進(jìn)行變速換檔作業(yè)。以上為本發(fā)明的變速機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)，以下再就本發(fā)明的計(jì)算公式、數(shù)值計(jì)算及特色進(jìn)行說明。首先將變速控制件22所需的變速換檔拉力定義為F1, F1在本實(shí)施例中為5Kg，接著計(jì)算出變速驅(qū)動單元30的輸出扭力T，T滿足公式⑴=T = T1XRtX η，其中，T1為電動馬達(dá)32的原始輸出扭力，Rt為減速蝸輪34的減速比，η為變速驅(qū)動單元30的傳動效率，在本實(shí)施例中，T1為O. 82Kg-cm, Rt為I :16，η為65%，將前述數(shù)值代入公式(I)可以得到T = O. 82X16X0. 65 = 8. 528Kg_cm，接著將T與F1相除之下可以得到卷線盤36的最大設(shè)計(jì)半徑=TVF1 = 8. 528/5 = I. 705cm。然而，為了避免變速線40在卷線盤36的卷線行程超過ー圈而產(chǎn)生誤差，變速線40的彎曲半徑r與卷線盤36的半徑R之間要滿足公式⑵r彡R彡(T/Fi)，而且，卷線盤36的半徑R要滿足公式(3) R ^ (D+LV(2ji)，其中，D為變速線40在最大變速換檔行程中所需的直線行程距離，L為卷線盤36供變速線40固定的長度，亦即為溝槽364的長度，π為圓周率，在本實(shí)施例中，D為3cm，L為O. 48cm，將前述數(shù)值帶入公式(3)可以得到(D+L)/(2JI) = (3+0. 48)/(2 31) = O. 554cm，由此可知，卷線盤36的半徑R不得小于O. 554cm，最后再由公式(2)可以得到變速線40的最小彎曲半徑r < O. 554cm ^ I. 705cm。另ー方面，因不同材質(zhì)的變速線40具有不同的疲勞限值，為了確保變速線40的使用壽命，變速線40的疲勞限值必須要大于變速控制件22所需的變速換檔拉力，亦即兩者之間要滿足公式⑷=Flimit > F1，其中，F(xiàn)limit為變速線40的疲勞限值，F(xiàn)1為變速控制件22所需的變速換檔拉力，由公式(4)可以得到變速線40的疲勞限值要大于5Kg。因此，由公式
(2)及公式(4)可以得知本實(shí)施例的變速機(jī)構(gòu)10所適用的變速線40的最小彎曲半徑不得大于O. 554cm，且變速線40的疲勞限值要大于5Kg。為了因應(yīng)設(shè)計(jì)上的不同需求，以下再用兩個(gè)實(shí)施例就兩組不同數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以便在不同配備的條件下求出變速線40的最小彎曲半徑、卷線盤36的最大半徑，以及變速線40的疲勞限值。在第二實(shí)施例中，變速控制件22所需的變速換檔拉力F1為6Kg，電動馬達(dá)32的原始輸出扭カT1為O. 5Kg-cm,減速蝸輪34的減速比Rt為I : 35，變速驅(qū)動單元30的傳動效率Π為70%，將前述數(shù)值代入公式(I)可以得到第二實(shí)施例的電動馬達(dá)32的輸出扭力T = O. 5X35X0. 7 = 12. 25Kg_cm，接著將T與F1相除之下可以得到卷線盤36的最大設(shè)計(jì)半徑=IVF1 = 12. 25/6 = 2. 042cm，接著利用公式(3)計(jì)算卷線盤36的半徑R，在第二實(shí)施例中，D為5cm，L為O. 6cm,將D跟L的數(shù)值代入公式(3)可以得到R彡(5+0. 6)/(2ji) =O. 891cm,亦即第二實(shí)施例的卷線盤36的半徑R不得小于O. 891cm,接著再由公式(2)得到變速線40的最小彎曲半徑r < O. 891cm ( 2. 042cm，最后再利用公式(4)得知變速線40的疲勞限值要大于6Kg。因此，第二實(shí)施例所適用的變速線40的最小彎曲半徑不得大于O. 892cm，且變速線40的疲勞限值要大于6Kg。在第三實(shí)施例中，變速控制件22所需的變速換檔拉力F1為5. 5Kg，電動馬達(dá)32的原始輸出扭力1^*0.751^-011，減速蝸輪34的減速比Rt為I : 22，變速驅(qū)動單元30的傳動效率H為75%，將前述數(shù)值代入公式(I)可以得到電動馬達(dá)32的輸出扭力T =O. 75 X 22 X O. 75 = 12. 375Kg-cm,接著將T與F1相除之下可以得到卷線盤36的最大設(shè)計(jì)半徑=IVF1 = 12. 375/5. 5 = 2. 25cm，接著利用公式(3)計(jì)算卷線盤36的半徑R，在第三實(shí)施例中，D為5cm,L為O. 6cm,將D跟L的數(shù)值代入公式(3)可以得至Ij R彡(3. 5+0. 55)/(2ji)=O. 645cm,亦即第二實(shí)施例的卷線盤36的半徑R不得小于O. 645cm,接著即可由公式(2)得到變速線40的最小彎曲半徑r < O. 645cm ^ 2. 042cm，最后再利用公式(4)得知變速線40的疲勞限值要大于5. 5Kg。因此，第三實(shí)施例所適用的變速線40的最小彎曲半徑不得大于O. 645cm,且變速線40的疲勞限值要大于5. 5Kg。綜合以上所述，本發(fā)明的變速機(jī)構(gòu)可以根據(jù)不同需求而計(jì)算出最適用的變速線，以減少對電カ的需求而選用適當(dāng)?shù)膭鹰矗⑶夷鼙苊庾兯倬€的卷線行程產(chǎn)生誤差，同時(shí)又可確保變速線的使用壽命，以達(dá)到本發(fā)明的目的。本發(fā)明于前掲實(shí)施例中所揭露的構(gòu)成元件，僅為舉例說明，并非用來限制本案的范圍，其它等效元件的替代或變化，亦應(yīng)為本案的權(quán)利要求范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，包含有 一控制單元，具有一變速控制件，該變速控制件所需的變速換檔拉力定義為F1 ； 一變速驅(qū)動單元，具有一電動馬達(dá)與一連接該電動馬達(dá)的卷線盤，該變速驅(qū)動單元的輸出扭力定義為T，該卷線盤的半徑定義為R ;以及 一變速線，連接于該變速驅(qū)動單元的卷線盤與該控制單元的變速控制件之間，可受該變速驅(qū)動單元的驅(qū)動而帶動該控制單元進(jìn)行變速換檔作業(yè)，該變速線的彎曲半徑定義為r，r滿足以下公式r≤R≤嗔)。
2.如權(quán)利要求I所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速線的疲勞限值定義為Flimif Flimit〉F1。
3.如權(quán)利要求I所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該卷線盤的半徑R滿足以下公式R≥^ (D+L) / (2 π )，D為該變速線在最大變速換檔行程中所需的直線行程距離，L為該卷線盤供該變速線固定的長度，η為圓周率。
4.一種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，包含有 一控制單元，具有一變速控制件，該變速控制件所需的變速換檔拉力定義為F1 ； 一變速驅(qū)動單元，具有一電動馬達(dá)與一連接該電動馬達(dá)的卷線盤；以及 一變速線，連接于該變速驅(qū)動單元的卷線盤與該控制單元的變速控制件之間，可受該變速驅(qū)動單元的驅(qū)動而帶動該控制單元進(jìn)行變速換檔作業(yè)，該變速線的疲勞限值定義為Flimit且滿足以下公式F limit〉ο
5.如權(quán)利要求4所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速驅(qū)動單元的輸出扭力定義為T，該卷線盤的半徑定義為R，該變速線的彎曲半徑定義為r，r滿足以下公式r < R < (T/F1) 0
6.如權(quán)利要求5所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該卷線盤的半徑R滿足以下公式R ≥(D+L) / (2 π )，D為該變速線在最大變速換檔行程中所需的直線行程距離，L為該卷線盤供該變速線固定的長度，η為圓周率。
7.—種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，包含有 一控制單元，具有一變速控制件； 一變速驅(qū)動單元，具有一電動馬達(dá)與一連接該電動馬達(dá)的卷線盤，該卷線盤的半徑定義為R ;以及 一變速線，連接于該變速驅(qū)動單元的卷線盤與該控制單元的變速控制件之間，可受該變速驅(qū)動單元的驅(qū)動而帶動該控制單元進(jìn)行變速換檔作業(yè)； 其中，該卷線盤的半徑R滿足以下公式R ^ (D+L)/(2 π )，D為該變速線在最大變速換檔行程中所需的直線行程距離，L為該卷線盤供該變速線固定的長度，π為圓周率。
8.如權(quán)利要求7所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速控制件所需的變速換檔拉力定義為F1，該變速驅(qū)動單元的輸出扭力定義為Τ，該變速線的彎曲半徑定義為r，r滿足以下公式r≤R≤(TZF1)。
9.如權(quán)利要求8所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速線的疲勞限值定義為Flimif Flimit〉F1。
10.如權(quán)利要求3或6或7所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該卷線盤的外周面具有一環(huán)槽及一與該環(huán)槽正交的溝槽，該環(huán)槽供該變速線卷繞，該溝槽供該變速線的一端固定且該溝槽的長度定義為L。
11.如權(quán)利要求10所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速線的兩端分別具有一頭部，其中一該頭部固定于該卷線盤的溝槽內(nèi)，另一該頭部固定于變速控制件。
12.如權(quán)利要求I或4或7所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速驅(qū)動單元具有一減速蝸輪，該電動馬達(dá)具有一蝸桿，該減速蝸輪嚙合該蝸桿且供該卷線盤設(shè)置。
13.如權(quán)利要求12所述的電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，其中該變速驅(qū)動單元的輸出扭力T滿足以下公式T = T1XRtX η，其中，T1為該電動馬達(dá)的原始輸出扭力，Rt為該減速蝸輪的減速比，η為該變速驅(qū)動單元的傳動效率。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種電動自行車的變速機(jī)構(gòu)，包含有一控制單元、一變速驅(qū)動單元，以及一連接變速驅(qū)動單元與控制單元的變速線，其中，控制單元所需的變速換檔拉力(F1)、變速驅(qū)動單元的輸出扭力(T)、變速驅(qū)動單元的卷線盤半徑(R)，以及變速線的彎曲半徑(r)之間將滿足以下關(guān)系r≤R≤(T/F1)，由此便能在變速驅(qū)動單元可以驅(qū)動控制單元進(jìn)行換檔的條件下，計(jì)算出變速線的最小彎曲半徑，如此便能減少對電力的需求而選用適當(dāng)?shù)碾妱玉R達(dá)，讓本發(fā)明的變速機(jī)構(gòu)達(dá)到輕量化的需求。
文檔編號B62K23/02GK102849172SQ20111018907
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者鄭啟昌, 蔡孟杰 申請人:久鼎金屬實(shí)業(yè)股份有限公司