CN110181997A - 具空转时棘齿面脱开效果之花毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具空转时棘齿面脱开效果之花毂，主要包括：旋设于心轴且位于轮毂受动端间隔处之齿轮筒，该齿轮筒设有第一、第二容设部；一棘齿盘固设于轮毂受动端，棘齿盘具第一环状棘齿面与齿轮筒相对；一双面游离齿盘设于第一容设部且与齿轮筒同动，双面游离齿盘包括第二环状棘齿面系与第一环状棘齿面之间为单一转向啮动关系；一弹力撑开构件装设于棘齿盘与双面游离齿盘之间，以于空转模式时撑开第一、第二环状棘齿面；一推斥盘呈圆周方向定位状装设于第二容设部；一轴向推斥构件包括第一、第二推斥部分设于双面游离齿盘及推斥盘。

Description

具空转时棘齿面脱开效果之花毂

技术领域

本发明涉及一种自行车花毂；特别是指一种具有在空转模式时，其棘齿面达到彼此脱开效果之创新花毂结构。

背景技术

自行车花毂结构设计上，为了让使用者于正踩(即向前踩)踏板时可带动后轮向前转动，而当使用者不踩动踏板时，后轮仍可向前转动不受踏板影响，呈现空转模式，通常通过棘轮组件的配置来达到这样的功能。

综观自行车花毂的棘轮组件结构形态，通常是通过彼此呈弹性啮合状态的内棘齿盘及外棘齿盘为其主要状态切换构件，其中内棘齿盘与花毂同动，外棘齿盘则与自行车的齿轮带动筒同动，外棘齿盘因踏板正踩而间接受动正转时，其单斜向齿面咬入内棘齿盘的单斜向齿面呈现啮合带动状态，反之，当使用者不踩动踏板时，内棘齿盘与外棘齿盘之间的单斜向齿面会排斥互推呈现相对错位跳动状态，此过程中，自行车骑乘者通常可以清楚听到所述单斜向齿面相对错位跳动所发出的齿面摩擦声响，而这也意谓着，自行车后轮处于空转模式时，其棘轮组件中的内棘齿盘与外棘齿盘所设单斜向齿面之间虽可相互退齿，但实质上两者之间仍旧存在相当大的摩擦阻力，且此种程度的摩擦阻力，对于现今要求速度与踩踏力输出效率的自行车行进状态而言，势必产生相对较大的行车阻碍，尤其对于竞技车而言，影响更为显著。

由此可见，面对目前及未来自行车逐步轻量化的发展趋势，其轮体于空转模式下的花毂棘轮组件如何达到更低阻力甚至趋近于零阻力的要求，显为相关业界不可忽视的重要技术课题。

发明内容

本发明之主要目的在于提供一种具空转时棘齿面脱开效果之花毂。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具空转时棘齿面脱开效果之花毂包括：一心轴，呈固定无法旋转状态；一轮毂，旋设于心轴，轮毂的轴向具受动端；一齿轮筒，旋设于心轴且位于轮毂的受动端轴向间隔处，齿轮筒外周具一齿轮套设部，齿轮筒对应轮毂受动端之一端向内凹并依序形成有第一容设部及第二容设部，又齿轮筒运作上相对于轮毂包括正转带动、逆转带动及定止未转动等三种模式；一棘齿盘，固设于轮毂的受动端而与轮毂呈同步转动关系，棘齿盘具有一第一环状棘齿面与齿轮筒相对应，第一环状棘齿面包括若干第一单斜向齿缘；一双面游离齿盘，装设于齿轮筒之第一容设部，双面游离齿盘与齿轮筒呈同步转动关系，且双面游离齿盘选择性地受推而沿着齿轮筒的轴向位移，又双面游离齿盘包括第二环状棘齿面及受推面，第二环状棘齿面包括若干第二单斜向齿缘，第二单斜向齿缘与第一环状棘齿面之第一单斜向齿缘之间为单一转向啮合带动关系；一弹力撑开构件，装设于棘齿盘与双面游离齿盘之间，以将双面游离齿盘弹性推离棘齿盘，相对构成当齿轮筒处于定止未转动模式下，第一环状棘齿面与第二环状棘齿面之间呈现彼此分开状态；一推斥盘，装设于齿轮筒之第二容设部，推斥盘相对于心轴为圆周方向被限制定位状态，且推斥盘具抵推面；一轴向推斥构件，包括相对应配合设置的第一推斥部及第二推斥部，其中第一推斥部设于双面游离齿盘的受推面，第二推斥部则设于推斥盘的抵推面，当齿轮筒处于所述正转带动模式下而致双面游离齿盘相对于推斥盘产生转动变化时，第一推斥部与第二推斥部之间系产生轴向互推之作用力，从而将双面游离齿盘朝棘齿盘方向抵推，使第二环状棘齿面与第一环状棘齿面相啮合。

本发明之主要效果与优点，系令花毂之齿轮筒呈定止未转动模式时，能够通过所述弹力撑开构件将双面游离齿盘弹性推离棘齿盘，构成两者环状棘齿面呈现彼此完全脱离分开的状态，从而令自行车花毂在轮体空转时，其相互啮合带动的棘齿面系完全脱开而能达到零阻力、无卡动摩擦之效果与实用进步性。

附图说明

图1系本发明较佳实施例之构件分解立体图。

图2系本发明较佳实施例之齿轮筒呈正转带动模式状态剖示图。

图3系对应图2之局部构件侧视图。

图3a系承图3之第一、第二环状棘齿面完全啮合状态示意图。

图4系本发明较佳实施例之齿轮筒呈定止未转动模式状态剖示图。

图5系对应图4之局部构件侧视图。

图6为图5之局部放大示意图。

图7系本发明较佳实施例之齿轮筒呈逆转带动模式状态剖示图。

图8系对应图7之局部构件侧视图。

图9系本发明之弹力撑开构件为第一磁性体及第二磁性体构成之实施例分解立体图。

图10系图9所示实施例之组合剖视图。

图11系本发明之轴向推斥构件另一实施例之齿轮筒呈正转带动模式状态示意图。

图12为图11所示之齿轮筒呈定止未转动模式状态示意图。

图13为图11所示之齿轮筒呈逆转带动模式状态示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明具空转时棘齿面脱开效果之花毂A包括：一心轴10，呈固定无法旋转状态；一轮毂20，旋设于心轴10，轮毂20的轴向具一受动端21；一齿轮筒30，旋设于心轴10且位于轮毂20的受动端21轴向间隔处，齿轮筒30外周具一齿轮套设部33，齿轮筒30对应轮毂20受动端21之一端向内凹并依序形成有一第一容设部31及一第二容设部32，又齿轮筒30运作上相对于轮毂20包括正转带动、逆转带动以及定止未转动等三种模式；一棘齿盘40，固设于轮毂20的受动端21而与轮毂20呈同步转动关系，棘齿盘40具有一第一环状棘齿面41与齿轮筒30相对应，第一环状棘齿面41包括若干第一单斜向齿缘415；一双面游离齿盘50，装设于齿轮筒30之第一容设部31，双面游离齿盘50与齿轮筒30呈圆周方向同步转动关系，且双面游离齿盘50选择性地受推而沿着齿轮筒30的轴向位移，又双面游离齿盘50包括一第二环状棘齿面52及一受推面51，第二环状棘齿面52包括若干第二单斜向齿缘525，第二单斜向齿缘525与第一环状棘齿面41之第一单斜向齿缘415之间为单一转向啮合带动关系；一弹力撑开构件60，装设于棘齿盘40与双面游离齿盘50之间，以将双面游离齿盘50弹性推离棘齿盘40，相对构成当齿轮筒30处于所述定止未转动模式下，第一环状棘齿面41与第二环状棘齿面52之间呈现彼此分开状态；一推斥盘70，装设于齿轮筒30之第二容设部32，推斥盘70相对于心轴10为圆周方向被限制定位状态(即推斥盘70无法相对于心轴10进行转动)，且推斥盘70外周与齿轮筒30的第二容设部32之间留有间隙而呈未连动关系，又推斥盘70具一抵推面71；一轴向推斥构件80，包括相对应配合设置的一第一推斥部81及一第二推斥部82，其中第一推斥部81设于双面游离齿盘50的受推面51，第二推斥部82则设于推斥盘70的抵推面71，当齿轮筒30处于所述正转带动模式下而致双面游离齿盘50相对于推斥盘70产生转动变化时，第一推斥部81与第二推斥部82之间产生轴向互推之作用力，从而将双面游离齿盘50朝棘齿盘40方向抵推，以使第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41相啮合。

如图1所示，本例中，双面游离齿盘50的外周与齿轮筒30之第一容设部31系设有相对啮合的环状齿缘55、315，以令双面游离齿盘50与齿轮筒30呈同步转动关系。

如图1至8所示，本例中，轴向推斥构件80的第一推斥部81及第二推斥部82为彼此相啮合的环状山形齿面形态；推斥盘70与齿轮筒30之第二容设部32之一固定面之间装设有一弹性顶撑件91，且令弹性顶撑件91之弹力大于弹力撑开构件60之弹力，又心轴10装设定位有一定向导动限位件92，用以限制推斥盘70于一设定轴向行程范围内位移；且如图3a所示，第一单斜向齿缘415与第二单斜向齿缘525之间的啮合最大深度(如B1所示)，须大于第一推斥部81及第二推斥部82的环状山形齿面彼此相啮合最大深度(如B2所示)；以当第一单斜向齿缘415与第二单斜向齿缘525之间完全紧密啮合时，第一推斥部81与第二推斥部82的环状山形齿面之间能够彼此完全脱开而不致影响到齿轮筒30对轮毂20的带动(因推斥盘70相对于心轴10呈无法转动状态)；又本例中，所述定向导动限位件92具体如图图1所示，可设为一筒套形态套固于心轴10，其设有一环状凸肋921以及间隔环列的复数个轴向凸肋923，各轴向凸肋923之一端连接于环状凸肋921，各轴向凸肋923之另一端延伸至定向导动限位件92之一端部，以使推斥盘70对应所述轴向凸肋923设有复数个轴向导动槽72。

如图1所示，本例中，弹力撑开构件60为一螺旋弹簧，弹性顶撑件91则为一波型弹簧、螺旋弹簧或同极相对配置的二磁性体任其中一者。

通过上述结构组成形态与技术特征，本发明实际应用上的使用作动情形若以上述较佳实施例而言，首先如图2、3所示，为其齿轮筒30呈正转带动模式之状态示意，本状态即是对应自行车后轮被正踩带动前进的状态，此状态下，因为推斥盘70相对于心轴10为转向被限制定位而不可转动状态，但双面游离齿盘50具有可转动与轴向位移的特性，所以当齿轮筒30被自行车的变速齿轮(图未绘示)带动而正转(如箭号L1所示)时，轴向推斥构件80中呈环状山形齿面啮合形态的第一推斥部81与第二推斥部82，会因彼此斜面推斥作用，驱使双面游离齿盘50朝图中左方位移(如箭号L2所示)，促成双面游离齿盘50的第二环状棘齿面52与棘齿盘40的第一环状棘齿面41相啮合带动状态从而带动轮毂20正转(如箭号L3所示)；接着如图3a所示，当双面游离齿盘50的第二环状棘齿面52与棘齿盘40的第一环状棘齿面41完全相互紧密啮合时，会相对构成第一推斥部81与第二推斥部82的环状山形齿面彼此相脱开而形成有一间隙(如B3所示)的状态，并压缩弹力撑开构件60蓄积弹力，此部份须说明的一点是：因为第一环状棘齿面41与第二环状棘齿面52之间相互啮合的齿面具有些微的倒勾配合状态设计(参图3a所绘形状)，所以当齿轮筒30呈正转模式时，第一环状棘齿面41与第二环状棘齿面52之间能够获得即佳摩擦状态，并且确保二者之间能够朝其相互紧密啮合的状态位移(注：利用斜面导引作用)，不致因为弹力撑开构件60的弹性顶撑而任意脱齿；接着如图4、5所示，为齿轮筒30呈定止未转动模式状态示意，本状态即是对应自行车后轮呈空转前进未被带动的状态，此状态下，前述双面游离齿盘50被轴向推斥构件80向图中左方推挤的力量解除，故弹力撑开构件60的弹力释放作用系将双面游离齿盘50朝图中右方推回(如图4之箭号L4所示)，此时由于第一推斥部81及第二推斥部82的环状山形齿面相啮合最大深度大于第一单斜向齿缘415与第二单斜向齿缘525之间的啮合最大深度，故当双面游离齿盘50朝图中右方推回至第一推斥部81与第二推斥部82完全啮合时，棘齿盘40与双面游离齿盘50之间会完全脱离分开形成一间隙W(详如图6所示)，构成两者的第一环状棘齿面41与第二环状棘齿面52之间呈现零阻力状态，如此一来表示本发明能够让自行车后轮呈空转模式时，花毂可达到无棘齿卡动摩擦与声响之极佳行车质量状态，此部份非现有花毂所能匹比；再接着如图7、8所示，为齿轮筒30相对于轮毂20呈逆转带动模式，本状态即是对应自行车踏板被向后倒踩的状态，此状态下，通过其中弹性顶撑件91的设置，使得双面游离齿盘50因逆转而致第一推斥部81与第二推斥部82之间产生齿面错动时，推斥盘70得以朝图中右方位移馈缩(如图8之箭号L5所示)，令前述齿面错动可顺畅彼此跨越，从而避免各齿盘之间齿面相互紧密咬死，此为本较佳实施例中的一个结构保护措施。

如图9、10所示，本例中所示弹力撑开构件60B为分设于棘齿盘40与双面游离齿盘50呈彼此间隔对应关系之一第一磁性体61以及一第二磁性体62，且第一磁性体61与第二磁性体62之间以同极相对(如N极对N极或S极对S极)而呈现彼此常态推斥关系(如图10之箭号L6所示)，此形态亦为其他可具体实施例之一。

如图11、12所示，本例中，轴向推斥构件80B的第一推斥部81B为设于双面游离齿盘50的受推面51的环状山形齿面形态；第二推斥部82B则包括设于推斥盘70B的抵推面的复数个弹力摆动爪85，各弹力摆动爪85包括一枢设端851以及一抵撑端852，抵撑端852抵靠于受推面51的环状山形齿面与之相对应的齿底部位，且各弹力摆动爪85均组配有一扭簧86使抵撑端852呈设定之弹性下压角度状态，推斥盘70B相对于心轴10为转向及轴向位置均被定位而不可位移的状态；推斥盘70B的抵推面对应每一弹力摆动爪85设有一限位缘73，以限制每一弹力摆动爪的翘起最大角度，且当各弹力摆动爪85的抵撑端852呈设定之弹性下压角度状态时，弹力撑开构件60将双面游离齿盘50弹性推离棘齿盘40(如图12所示)，从而构成第一环状棘齿面41与第二环状棘齿面52之间呈彼此分开状态。本例之使用作动情形请参图11、12所示，其中图11所示为其齿轮筒30呈正转带动模式之状态示意，此状态下，各弹力摆动爪85的抵撑端852会被山形齿面形态的第一推斥部81B所带动而呈翘起状态，从而驱使双面游离齿盘50朝图中左方位移(如图11之箭号L8所示)，构成第二环状棘齿面52与棘齿盘40之第一环状棘齿面41相啮合，从而带动轮毂20正转，并压缩弹力撑开构件(图中省略绘示)蓄积弹力；接着如图12所示，为齿轮筒30呈定止未转动模式状态示意，即对应自行车后轮呈空转前进未被带动的状态，此状态下，前述双面游离齿盘50被轴向推斥构件80B向图中左方推挤的力量解除，故弹力撑开构件(图中省略绘示)的弹力释放作用系将双面游离齿盘50朝图中右方推回(如第12图之箭号L9所示)，且弹力摆动爪85的抵撑端852系通过扭簧86的弹力回复至设定下压角度状态，相对构成棘齿盘40与双面游离齿盘50之间完全脱离分开形成间隙之棘齿面零阻力状态者。

上段所示实施例中，当齿轮筒30呈逆转带动模式而致环状山形齿面形态之第一推斥部81B逆转时如图13所示，各弹力摆动爪85之抵撑端852弹性下压最低角度状态，须令第一推斥部81B跨越过弹力摆动爪85之抵撑端852(如箭号L10所示)。

本发明之优点：

本发明所示「具空转时棘齿面脱开效果之花毂」主要通过所述心轴、轮毂、齿轮筒、棘齿盘、双面游离齿盘、弹力撑开构件、推斥盘及轴向推斥构件等创新独特结构组成配置形态与技术特征，使本发明对照[背景技术]所提结构而言，系令花毂之齿轮筒呈定止未转动模式时，能够通过所述弹力撑开构件将双面游离齿盘弹性推离棘齿盘，构成两者环状棘齿面呈现彼此完全脱离分开的状态，从而令自行车花毂在轮体空转时，其相互啮合带动的棘齿面系完全脱开而能达到零阻力、无卡动摩擦之效果与实用进步性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于包括：

一心轴，呈固定无法旋转状态；

一轮毂，旋设于心轴，轮毂的轴向具一受动端；

一齿轮筒，旋设于心轴且位于轮毂的受动端轴向间隔处，齿轮筒外周具一齿轮套设部，齿轮筒对应轮毂受动端之一端向内凹并依序形成有一第一容设部及一第二容设部，又齿轮筒运作上相对于轮毂包括正转带动、逆转带动以及定止未转动等三种模式；

一棘齿盘，固设于轮毂的受动端而与轮毂呈同步转动关系，棘齿盘具有一第一环状棘齿面与齿轮筒相对应，第一环状棘齿面包括若干第一单斜向齿缘；

一双面游离齿盘，装设于齿轮筒之第一容设部，双面游离齿盘与齿轮筒呈圆周方向同步转动关系，且双面游离齿盘选择性地受推而沿着齿轮筒的轴向位移，又双面游离齿盘包括一第二环状棘齿面及一受推面，第二环状棘齿面包括若干第二单斜向齿缘，第二单斜向齿缘与第一环状棘齿面之第一单斜向齿缘之间为单一转向啮合带动关系；

一弹力撑开构件，装设于棘齿盘与双面游离齿盘之间，以将双面游离齿盘弹性推离棘齿盘，相对构成当齿轮筒处于所述定止未转动模式下，第一环状棘齿面与第二环状棘齿面之间呈现彼此分开状态；

一推斥盘，装设于齿轮筒之第二容设部，推斥盘相对于心轴为圆周方向被限制定位状态，且推斥盘外周与齿轮筒的第二容设部之间留有间隙而呈未连动关系，又推斥盘具一抵推面；

一轴向推斥构件，包括相对应配合设置的一第一推斥部及一第二推斥部，其中第一推斥部设于双面游离齿盘的受推面，第二推斥部则设于推斥盘的抵推面，当齿轮筒处于所述正转带动模式下而致双面游离齿盘相对于推斥盘产生转动变化时，第一推斥部与第二推斥部之间产生轴向互推之作用力，从而将双面游离齿盘朝棘齿盘方向抵推，以使第二环状棘齿面与第一环状棘齿面相啮合。

2.根据权利要求1所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于双面游离齿盘的外周与齿轮筒之第一容设部设有相对啮合的环状齿缘，以令双面游离齿盘与齿轮筒呈同步转动关系。

3.根据权利要求2所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于轴向推斥构件的第一推斥部及第二推斥部为彼此相啮合的环状山形齿面形态；推斥盘与齿轮筒之第二容设部之一固定面之间装设有一弹性顶撑件，且令弹性顶撑件的弹力大于弹力撑开构件的弹力，又心轴装设定位有一定向导动限位件，用以限制推斥盘于一设定轴向行程范围内位移；且其中，第一单斜向齿缘与第二单斜向齿缘之间的啮合最大深度，须大于第一推斥部及第二推斥部的环状山形齿面彼此相啮合最大深度。

4.根据权利要求3所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于弹力撑开构件为一螺旋弹簧。

5.根据权利要求3所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于弹力撑开构件为分设于棘齿盘与双面游离齿盘呈彼此间隔对应关系之一第一磁性体以及一第二磁性体，且第一磁性体与第二磁性体之间以同极相对而呈现彼此常态推斥关系。

6.根据权利要求4或5所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于弹性顶撑件为一螺旋弹簧、波型弹簧或同极相对配置的二磁性体任其中一者。

7.根据权利要求2所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于轴向推斥构件的第一推斥部为设于双面游离齿盘的受推面的环状山形齿面形态；第二推斥部则包括设于推斥盘的抵推面的复数个弹力摆动爪，各弹力摆动爪包括一枢设端以及一抵撑端，抵撑端抵靠于受推面的环状山形齿面与之相对应的齿底部位，各弹力摆动爪均组配有一扭簧使抵撑端呈设定之弹性下压角度状态，推斥盘相对于心轴为转向及轴向位置均被定位而不可位移的状态，且推斥盘的抵推面对应每一弹力摆动爪设有一限位缘，以限制每一弹力摆动爪的翘起最大角度，且当各弹力摆动爪的抵撑端呈设定之弹性下压角度状态时，弹力撑开构件将双面游离齿盘弹性推离棘齿盘，从而构成第一环状棘齿面与第二环状棘齿面之间呈彼此分开状态。

8.根据权利要求7所述的具空转时棘齿面脱开效果之花毂，其特征在于当齿轮筒呈逆转带动模式而致环状山形齿面形态之第一推斥部逆转时，各弹力摆动爪之抵撑端弹性下压最低角度状态，须令第一推斥部跨越过弹力摆动爪之抵撑端。