自行车气压助力设备的制作方法

本实用新型涉及一种自行车助力设备，特别是涉及一种自行车气压助力设备。

背景技术：

自行车是一种十分流行且极为方便的代步工具，其利用双脚的力量踩踏前进，不仅能够休闲、健身，更因为无须使用化石燃料，故不会排放污染物，具有环保功效。

然而，因为自行车是依靠人力踩踏前进，在遇到远距离路程或是上坡路段时，会需要耗费相当多的体力及耐力，相当辛苦，而这成为了阻碍许多人选择自行车作为代步工具的主要原因。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的即在提供一种自行车气压助力设备，能够在维持环保无污染的前提下，对自行车提供前进助力，以减轻骑车负担。

本实用新型为解决现有技术的问题所采用的技术手段提供一种自行车气压助力设备，用于对自行车提供前进助力，该自行车气压助力设备包含：传动轴组件，用于组接于该自行车的左曲柄及右曲柄，以受该自行车的左曲柄及右曲柄带动而旋转；气压供应组件，包括供气装置、储气装置及充压阀，该储气装置为单向连通至该供气装置，用于对该供气装置补压，该充压阀连接于该供气装置；以及活塞气缸组件，包括左充压活塞气缸组、右充压活塞气缸组、及补压活塞气缸组，该左充压活塞气缸组、该右充压活塞气缸组、及该补压活塞气缸组分别连动于该传动轴组件，该左充压活塞气缸组及该右充压活塞气缸组分别经由该充压阀而连接于该供气装置，以及该左充压活塞气缸组、该右充压活塞气缸组及该补压活塞气缸组连接于该储气装置，其中，该自行车气压助力设备经设置而：在该自行车的左曲柄带动该传动轴组件旋转至预设的左踩踏助力角度范围内时，该充压阀受该传动轴组件的触发，使该供气装置经由该充压阀而连通于该左充压活塞气缸组的气缸，而对该左充压活塞气缸组充压，使该左充压活塞气缸组的活塞位移而对该传动轴组件施加正向旋转扭矩，以经由该传动轴组件对该自行车提供该前进助力，同时该右充压活塞气缸组及该补压活塞气缸组受该传动轴组件的带动而进行压缩行程并将该压缩行程所产生的压缩气体补充至该储气装置，在该自行车的右曲柄带动该传动轴组件旋转至预设的右踩踏助力角度范围内时，该充压阀受该传动轴组件的触发，使该供气装置经由该充压阀而连通于该右充压活塞气缸组的气缸，而对该右充压活塞气缸组充压，使该右充压活塞气缸组的活塞位移而对该传动轴组件施加正向旋转扭矩，以经由该传动轴组件对该自行车提供该前进助力，同时该左充压活塞气缸组及该补压活塞气缸组受该传动轴组件的带动而进行压缩行程并将该压缩行程所产生的压缩气体补充至该储气装置。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该传动轴组件包括曲柄套轴、传动转轴及单向传动机构，该曲柄套轴用于组接于该自行车的左曲柄及右曲柄，该曲柄套轴经由该单向传动机构而单向传动地组接于该传动转轴，以使该自行车的左曲柄及右曲柄仅在正向旋转方向上带动该传动转轴旋转。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该充压阀包括左二位三通阀及右二位三通阀，该左二位三通阀连接在该供气装置、该储气装置及该左充压活塞气缸组之间，该右二位三通阀连接在该供气装置、该储气装置及该右充压活塞气缸组之间，其中在该传动轴组件旋转至该左踩踏助力角度范围内时，该左二位三通阀经触发而连通该供气装置及该左充压活塞气缸组，该右二位三通阀连通该储气装置及该右充压活塞气缸组，在该传动轴组件旋转至该右踩踏助力角度范围内时，该右二位三通阀经触发而连通该供气装置及该右充压活塞气缸组，该左二位三通阀连通该储气装置及该左充压活塞气缸组。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该气压供应组件还包括数个止回阀，分别连接在该储气装置与该左充压活塞气缸组之间、该储气装置与该右充压活塞气缸组之间、以及该储气装置与该补压活塞气缸组之间，以限制压缩气体经由该止回阀而单向地补充至该储气装置。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该气压供应组件还包括压力控制阀，连接在该供气装置与该充压阀之间，用于控制该供气装置所提供的充压压力，藉以调节该前进助力的大小。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该气压供应组件还包括外部供气气嘴，连接于该供气装置，以供自该供气装置经由该外部供气气嘴对外部供气。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该气压供应组件还包括外部补气气嘴，连接于该储气装置，以供经由该外部补气气嘴自外部对该储气装置补气。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该左踩踏助力角度范围为120度，该右踩踏助力角度范围为120度，且该左踩踏助力角度范围的起始角度位置与该右踩踏助力角度范围的起始角度位置相同。

在本实用新型的一实施例中提供一种自行车气压助力设备，其中该补压活塞气缸组包括二个左补压活塞气缸组及二个右补压活塞气缸组，二个该左补压活塞气缸组及该左充压活塞气缸组经配置而以三者相互间隔120度的活塞行程差的方式连动于该传动轴组件，二个该右补压活塞气缸组及该右充压活塞气缸组经配置而以三者相互间隔120度的活塞行程差的方式连动于该传动轴组件，以及该左充压活塞气缸组及该右充压活塞气缸组相互间隔180度的活塞行程差。

经由本实用新型所采用的技术手段，该自行车气压助力设备能够在预设的踩踏助力角度范围通过气压方式推动活塞气缸组的活塞来产生正向旋转扭矩，对于自行车提供前进助力，使骑乘者在施力向下踩踏踏板时更为轻松省力。再者，本实用新型的自行车气压助力设备还能够通过活塞气缸组的压缩行程来产生压缩气体，以补充提供前进助力所需的气压。

附图说明

图1为显示根据本实用新型的一实施例的自行车气压助力设备应用于自行车的示意图。

图2为显示根据本实用新型的实施例的自行车气压助力设备的立体示意图。

图3为显示根据本实用新型的实施例的自行车气压助力设备的结构示意图。

图4为显示根据本实用新型的实施例的自行车气压助力设备于进入左踩踏助力角度范围内时的结构示意图。

图5为显示根据本实用新型的实施例的自行车气压助力设备于进入右踩踏助力角度范围内时的结构示意图。

附图标记

100自行车气压助力设备

1传动轴组件

11曲柄套轴

12传动转轴

13单向传动机构

2气压供应组件

21供气装置

22储气装置

23充压阀

23a左二位三通阀

23b右二位三通阀

24止回阀

25压力控制阀

26外部供气气嘴

27外部补气气嘴

3活塞气缸组件

31a左充压活塞气缸组

31b右充压活塞气缸组

32a左补压活塞气缸组

32b右补压活塞气缸组

33a左补压活塞气缸组

33b右补压活塞气缸组

b自行车

c1左曲柄

c2右曲柄

具体实施方式

以下根据图1至图5，而说明本实用新型的实施方式。该说明并非为限制本实用新型的实施方式，而为本实用新型的实施例的一种。

如图1至图5所示，依据本实用新型的一实施例的自行车气压助力设备100，用于对自行车b提供前进助力，该自行车气压助力设备100包含：传动轴组件1，用于组接于该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2，以受该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2带动而旋转；气压供应组件2，包括供气装置21、储气装置22及充压阀23，该储气装置22为单向连通至该供气装置21，用于对该供气装置21补压，该充压阀23连接于该供气装置21；以及活塞气缸组件3，包括左充压活塞气缸组31a、右充压活塞气缸组31b、及补压活塞气缸组，该左充压活塞气缸组31a、该右充压活塞气缸组31b、及该补压活塞气缸组分别连动于该传动轴组件1，该左充压活塞气缸组31a及该右充压活塞气缸组31b分别经由该充压阀23而连接于该供气装置21，以及该左充压活塞气缸组31a、该右充压活塞气缸组31b及该补压活塞气缸组连接于该储气装置22。

如图1至图4所示，该自行车气压助力设备100经设置而：在该自行车b的左曲柄c1带动该传动轴组件1旋转至预设的左踩踏助力角度范围内时，该充压阀23受该传动轴组件1的触发，使该供气装置21经由该充压阀23而连通于该左充压活塞气缸组31a的气缸，而对该左充压活塞气缸组31a充压，使该左充压活塞气缸组31a的活塞位移而对该传动轴组件1施加正向旋转扭矩，以经由该传动轴组件1对该自行车b提供该前进助力，同时该右充压活塞气缸组31b及该补压活塞气缸组受该传动轴组件1的带动而进行压缩行程并将该压缩行程所产生的压缩气体补充至该储气装置22。

如图1至图3及图5所示，该自行车气压助力设备100经设置而：在该自行车b的右曲柄c2带动该传动轴组件1旋转至预设的右踩踏助力角度范围内时，该充压阀23受该传动轴组件1的触发，使该供气装置21经由该充压阀23而连通于该右充压活塞气缸组31b的气缸，而对该右充压活塞气缸组31b充压，使该右充压活塞气缸组31b的活塞位移而对该传动轴组件1施加正向旋转扭矩，以经由该传动轴组件1对该自行车b提供该前进助力，同时该左充压活塞气缸组31a及该补压活塞气缸组受该传动轴组件1的带动而进行压缩行程并将该压缩行程所产生的压缩气体补充至该储气装置22。

具体而言，如图1至图3所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该传动轴组件1设置为取代该自行车b原有的中轴，并且具有比该自行车b的中轴更多的功能。该传动轴组件1能够与该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2连动，以及通过该传动轴组件1的旋转能够间接带动该自行车b的车轮旋转而使该自行车b前进。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该传动轴组件1包括曲柄套轴11、传动转轴12及单向传动机构13，该曲柄套轴11用于组接于该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2，该曲柄套轴11经由该单向传动机构13而单向传动地组接于该传动转轴12，以使该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2仅在正向旋转方向上带动该传动转轴12旋转。亦即，该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2在逆向旋转方向上无法带动该传动转轴12旋转。

具体而言，如图2所示，该曲柄套轴11包括左曲柄套轴及右曲柄套轴，分别经由该单向传动机构13而组接在该传动转轴12的左右二端。该曲柄套轴11较佳地可为非圆形(例：矩形等多边形)套轴，而能够以不相对旋转滑移的方式组接于该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2，以随着该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2的旋转(例：通过踏板踩踏)而一同旋转。当然，本实用新型并不限于此，该曲柄套轴11亦能够为圆形套轴，而利用其它的附加零件(例：锁固件)来达到与该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2一同旋转的效果。如图3所示，该传动转轴12为曲轴，经由连杆而连接至该左充压活塞气缸组31a的活塞、该右充压活塞气缸组31b的活塞、及该补压活塞气缸组的活塞。由此，该左充压活塞气缸组31a及该右充压活塞气缸组31b的直线往复运动(包含压缩行程及膨胀行程)的动能会转化为该传动转轴12的旋转动能。因此，当进气至该左充压活塞气缸组31a的气缸或是该右充压活塞气缸组31b的气缸时，该左充压活塞气缸组31a或该右充压活塞气缸组31b则会进行膨胀行程，使该左充压活塞气缸组31a的活塞或该右充压活塞气缸组31b的活塞朝向下死点移动，带动该传动转轴12正向旋转。另一方面，该传动转轴12的旋转运动也能够带动该左充压活塞气缸组31a的活塞、该右充压活塞气缸组31b的活塞、及补压活塞气缸组的活塞，而进行直线往复运动。因此，通过该传动转轴12在特定的角度范围旋转，也能够带动该左充压活塞气缸组31a、该右充压活塞气缸组31b及/或补压活塞气缸组进行压缩行程，于气缸内产生压缩气体。如图2所示，该单向传动机构13在本实施例中为棘轮轴承，通过其单向旋转特性，能够在该自行车b为反转踩踏时，使该传动转轴12不受该自行车b的左曲柄c1及右曲柄c2带动，确保该传动转轴12保持在正向旋转方向上旋转。当然，本实用新型并不限于此，该单向传动机构13亦可为单向轴承或其他机构。

如图3至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该充压阀23包括左二位三通阀23a及右二位三通阀23b，该左二位三通阀23a连接在该供气装置21、该储气装置22及该左充压活塞气缸组31a之间，该右二位三通阀23b连接在该供气装置21、该储气装置22及该右充压活塞气缸组31b之间，其中在该传动轴组件1旋转至该左踩踏助力角度范围内时，该左二位三通阀23a经触发而连通该供气装置21及该左充压活塞气缸组31a，该右二位三通阀23b连通该储气装置22及该右充压活塞气缸组31b，在该传动轴组件1旋转至该右踩踏助力角度范围内时，该右二位三通阀23b经触发而连通该供气装置21及该右充压活塞气缸组31b，该左二位三通阀23a连通该储气装置22及该左充压活塞气缸组31a。

具体而言，二位三通阀指的是具有二个位置可控(即，“二位”)以及三个通道通气(即，“三通”)的阀门机构。例如，切换至第一个位置时，第一个通道连通至第二个信道，第三个信道则关闭；切换至第二个位置时，第一个通道连通至第三个信道，第二个信道则关闭。在本实施例中，该左二位三通阀23a/该右二位三通阀23b相当于是第一个通道连接至该左充压活塞气缸组31a/该右充压活塞气缸组31b，第二个通道连接至该供气装置21，第三个通道连接至该储气装置22，该左二位三通阀23a及该右二位三通阀23b的位置切换开关则与该传动轴组件1连动。由此，当该传动轴组件1旋转至该左踩踏助力角度范围或该右踩踏助力角度范围内时，对应的该左二位三通阀23a或该右二位三通阀23b的位置切换开关则会受触发而切换至第一个位置，当该传动轴组件1离开该左踩踏助力角度范围或该右踩踏助力角度范围时，对应的该左二位三通阀23a或该右二位三通阀23b的位置切换开关则受触发而自动复位(例如，通过机械式弹簧机构)至第二个位置。

如图3至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该气压供应组件2还包括数个止回阀24，分别连接在该储气装置22与该左充压活塞气缸组31a之间、该储气装置22与该右充压活塞气缸组31b之间、以及该储气装置22与该补压活塞气缸组之间，以限制压缩气体经由该止回阀24而单向地补充至该储气装置22。较佳地，该止回阀24设置成在压缩气体的气压大至一定程度时为连通，以使达到合适气压的压缩气体自动地补充至该储气装置22。

如图3至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该气压供应组件2还包括压力控制阀25，连接在该供气装置21与该充压阀23之间，用于控制该供气装置21所提供的充压压力，藉以调节该前进助力的大小。具体而言，该供气装置21输出的充压压力越大，则所提供的该前进助力越大。较佳地，该压力控制阀25可包括分段流量控制阀及总开关阀。该分段流量控制阀通过分段调节流量而分段控制该供气装置21输出的充压压力。该总开关阀可完全关闭该供气装置21的供气，藉以停止提供该前进助力。在不提供该前进助力的情况下，则是能够完全通过该自行车b的踩踏(即，以人力)而带动该传动转轴12以及各个活塞气缸组，而对该储气装置22进行补气，以间接地补气至该供气装置21。

如图3至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该气压供应组件2还包括外部供气气嘴26及外部补气气嘴27。该外部供气气嘴26连接于该供气装置21，以供自该供气装置21经由该外部供气气嘴26对外部供气。由此，能够在例如：该自行车b的轮胎气压不足时，供气作为应急之用。该外部补气气嘴27连接于该储气装置22，以供经由该外部补气气嘴27自外部对该储气装置22补气。由此，能够在例如：该供气装置21的供气不足时，自外部对该储气装置22补气，以间接地补气至该供气装置21。

如图1至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该左踩踏助力角度范围为120度，该右踩踏助力角度范围为120度，且该左踩踏助力角度范围的起始角度位置与该右踩踏助力角度范围的起始角度位置相同。具体而言，在本实施例中，将该自行车b的一个循环的踩踏角度(360度)划分成120度的施力旋转角度范围和240度的惯性旋转角度范围。该施力旋转角度范围指的是该自行车b的左曲柄c1或右曲柄c2自旋转中心(中轴)的前上方往前下方旋转时的120度的角度范围，惯性旋转角度范围则是其余的240度的角度范围。在一般自行车的情况下，骑乘者的每只脚只有在进入该施力旋转角度范围内时才会需要对踏板施力，在该惯性旋转角度范围内则是随着踏板旋转而无须施力。因此，在本实施例中，该左踩踏助力角度范围及该右踩踏助力角度范围设定成对应于该施力旋转角度范围，以在骑乘者需要施力踩踏时提供该前进助力。当然，本实用新型并不以此为限，该左踩踏助力角度范围及该右踩踏助力角度范围也可以设定成180度或其它角度范围。

如图1至图5所示，在本实用新型的实施例的自行车气压助力设备100中，该补压活塞气缸组包括二个左补压活塞气缸组32a、33a及二个右补压活塞气缸组32b、33b，二个该左补压活塞气缸组32a、33a及该左充压活塞气缸组31a经配置而以三者相互间隔120度的活塞行程差的方式连动于该传动轴组件1，二个该右补压活塞气缸组32b、33b及该右充压活塞气缸组31b经配置而以三者相互间隔120度的活塞行程差的方式连动于该传动轴组件1，以及该左充压活塞气缸组及该右充压活塞气缸组相互间隔180度的活塞行程差。具体而言，通过使各个活塞气缸组之间具有相同的活塞行程差，能够使各个活塞气缸组的活塞运动状态之间达到平衡，以使该传动轴组件1的旋转不容易忽快忽慢，而能够维持稳定。

通过以上结构，本实用新型的该自行车气压助力设备100能够在预设的踩踏助力角度范围通过气压方式推动活塞气缸组的活塞来产生正向旋转扭矩，对于该自行车b提供前进助力，使骑乘者在施力向下踩踏踏板时更为轻松省力。再者，本实用新型的该自行车气压助力设备100还能够通过活塞气缸组的压缩行程来产生压缩气体，以补充提供前进助力所需的气压。

以上的叙述以及说明仅为本实用新型的较佳实施例的说明，对于本领域技术人员当可依据以上所界定的保护范围以及上述的说明而作其他的修改，只是这些修改仍应是为本实用新型的创作精神而在本实用新型的保护范围中。

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