政大大學報

自由切換三種模式 腳踏車助力器輕鬆加速

2019/10/23 22:59:34

【記者何昀儒綜合報導】國立雲林科技大學機械工程系碩士班教授吳益彰指導該系學生團隊,研製「模組式雙輸入輔助自行車助力器」。當此裝置加裝於現有的自行車時,使用者可以單憑裝置馬達輸出行駛,無需踩動踏板,該裝置於「2019澳門國際創新發明展」獲得金牌。

雲科大機械工程系碩士班教授吳益彰指導該系學生團隊,研製「模組式雙輸入輔助自行車助力器」,於「2019澳門國際創新發明展」獲得金牌。 圖/沈廷豫提供

一般市售助力器產品,大多直接與自行車後輪接觸,透過摩擦力驅動後車輪,給予騎行者助力,「藉由摩擦後輪給動力,會造成胎面磨損快、摩擦面產生能量損失的問題,下雨天更容易有打滑的危險。」團隊成員陳俊榮解釋。而團隊設計將助力器安裝於五通軸(註1)上,通過連動鏈條,直接輸出動力至後車輪,成功避免摩擦後輪給動力的缺點。

註1:五通軸為自行車上的一個零件,裝在車架上稱為五通管的地方,提供曲柄轉動時的支撐。
團隊利用行星齒輪系做為力量耦合機構,有效解決干涉問題,使裝置能同時具備單踩踏、單馬達與混合動力三種模式。 圖/沈廷豫提供

採用模組化設計,此裝置能直接安裝於大部分的自行車,並具備重量輕、方便攜帶的特色。行星齒輪系機構(註2)與驅動馬達構成助力器本體,通過連動鏈條,輸出動力到後車輪,而馬達的電池則裝設在車架上,可任意拆卸並充電。另外,馬達控制桿與手把做結合,負責控制馬達輸出動力,讓騎乘者依照當下的需求,切換不同模式。

 

註2:行星齒輪是齒輪結構的一種,通常由一個或者多個外部齒輪圍繞著一個中心齒輪旋轉,就像行星繞著太陽公轉一樣,因而得名。

此裝置擁有單踩踏、單馬達與混合動力三種模式,團隊成員沈廷豫說:「市面上的產品,只能同時存在兩種模式,當第三種模式加進來,會產生干涉(註3)問題。」為解決干涉問題,團隊於是利用行星齒輪系做為力量耦合(註4)機構。除此之外,團隊發明的助力器,單憑馬達就能驅動自行車,最高時速可達13.97公里。

 

註3:零件與零件之間,產生互相碰觸或是重疊的情況。

 

註4:物理學中,兩系統是耦合的(coupled),表示他們彼此間有交互作用。

 

由於裝置要「模組化」,意即要能夠與各款自行車皆相連接,還需考慮到民眾操作的便利性,陳俊榮表示,團隊花費許多心力研究自行車的共通處,方決定五通軸為最後安裝位置。他也大方分享研發過程的趣事,由於當時體重超過100公斤,「研發期間,我都把自己當作測試對象,去做負荷重量的測試。」他笑道。

 

巨大機械事業部經理黃進來指出,近年來,因為電機、電控與電池技術的進步,助力器的體積與重量已輕便許多,再加上環保意識的抬頭,市場接受度逐漸提升,「自行車加裝助力器後,能騎得更遠,將漸漸取代機車,甚至是汽車,短程的話,民眾就不開車了。」他提到。預估未來,在馬達馬力不減的前提下,助力器會持續向輕量化與小型化發展,可望普及成為代步的交通工具。