CN110682992A - 传动轴的伞齿装置 - Google Patents
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Abstract
一种传动轴的伞齿装置，适用于连接一自行车的该传动轴与一轮毂，且该轮毂穿套于一轴杆上，该伞齿装置包含一伞齿单元，以及一干式轴承单元。该伞齿单元具有一个用于啮合该传动轴的伞齿，以及一个用于单向传动该轮毂转动的单向传动耦合组。该轴杆的直径与该伞齿的最大外径的比值为0.164～0.24。藉由该伞齿单元的两端分别设置该伞齿与该单向传动耦合组，可连结该传动轴，以及驱动该轮毂单向转动。该伞齿单元能与市面上的轴传动系统元件配合通用，在维持所需速比下，能有效减少体积，也减轻重量。
Description
技术领域
本发明是有关于一种传动轴的伞齿装置，特别是指一种自行车的传动轴的伞齿装置。
背景技术
传统自行车是以链条与齿盘搭配，来带动自行车车体前进。参阅图1，面近年来，有一种采用一传动轴91与一齿轮92搭配的设计，该传动轴91与齿轮92配合而驱动自行车的一轮毂93。其中，该传动轴91具有一与该齿轮92啮合的齿轮部911，当该传动轴91被自行车的曲柄等传动元件带动而转动时，可透过其齿轮部911与该齿轮92而驱动该轮毂93转动，达到使自行车车体前进的目的，藉此可代替传统的链条、齿盘。然而，该齿轮92一般需搭配锁固结构才能与轮毂93配合，因此该齿轮92需有一定的体积，而体积大重量就会增加，不仅增加制造成本也增加整体重量，因此，本案针对用于与该传动轴91搭配的齿轮92元件，进行研究改良。
发明内容
本发明的目的，即在提供一种能克服先前技术的至少一个缺点的传动轴的伞齿装置。
本发明传动轴的伞齿装置，适用于连接一自行车的该传动轴与一轮毂，该轮毂穿套于该自行车的一轴杆上，该传动轴的伞齿装置包含一个伞齿单元，以及一个干式轴承单元。
该伞齿单元具有相反的一个第一端部与一个第二端部、一个位于该第一端部且适用于啮合该传动轴的伞齿，以及一个位于该第二端部并适用于单向传动该轮毂转动的单向传动耦合组。该轴杆的直径与该伞齿的最大外径的比值为0.164～0.24。该干式轴承单元安装于该伞齿单元内并用于使该伞齿单元顺畅转动。
进一步，该伞齿单元包括一个具有该第一端部与该第二端部的套筒，该单向传动耦合组具有数个槽面或数个棘齿，该套筒、该伞齿与所述槽面连接成一整体，或者该套筒、该伞齿与所述棘齿连接成一整体。
进一步，该伞齿单元包括一个具有该第一端部的芯轴，以及一个供该芯轴穿伸套入且具有该第二端部的安装座，该伞齿形成于该芯轴上，该单向传动耦合组位于该安装座上。
进一步，该安装座具有一个界定出一个供该芯轴伸入的安装空间的围壁，该围壁具有一个围绕该芯轴的内周面，以及一个相反于该内周面的外周面，且该围壁形成有至少一个自该外周面延伸至该内周面且连通该安装空间的螺孔，该伞齿单元还包括至少一个经由该至少一个螺孔锁入以将该安装座与该芯轴固定住的固定件。
进一步，该单向传动耦合组具有数个棘齿。
进一步，该单向传动耦合组具有数个棘爪。
进一步，还包含一个邻近该伞齿单元的该第一端部，并用于定位该伞齿单元与该轮毂间的相对位置的端盖。
进一步，该轮毂包括一个具有一个端面的本体部，以及一个自该本体部的端面轴向延伸出并围绕该轴杆的轴部，该伞齿单元适用于穿套在该轴部，该干式轴承单元包括环套该轴部的一个第一轴承与一个第二轴承，该第一轴承具有一个将该端面与该伞齿单元隔开的挡部，该第二轴承将该伞齿单元与该轴部隔开。
进一步，该轴杆的直径与该伞齿的最大外径的比值为0.188～0.237。
进一步，该伞齿单元的该伞齿的齿数为14～24个。
进一步，该伞齿单元的该伞齿的齿数为15～20个。
进一步，该套筒包括一个具有该第二端部的主体段，以及一个连接该主体段且外径小于该主体段的芯轴段，该芯轴段具有该第一端部，该伞齿固定于该芯轴段。
本发明的功效在于：藉由该伞齿单元的两相反端分别设置该伞齿与该单向传动耦合组，可连结该传动轴，以及驱动该轮毂单向转动。搭配该轴杆的直径与伞齿的最大外径的比值限定，符合所需的传动比与伞齿结构大小，因此该伞齿单元不仅能与市面上的轴传动系统元件配合通用，在维持所需速比下，更能有效减少体积，也减轻重量。而该干式轴承单元使本发明不须额外设计锁固结构或元件，就可达到安装该伞齿单元的功能，并使该伞齿单元顺畅转动，该伞齿单元亦能顺畅地驱动该轮毂转动，使动力传递效能佳。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一立体图，说明已知的一传动轴与一齿轮；
图2是本发明传动轴的伞齿装置的一第一实施例的一立体组合图；
图3是该第一实施例的一立体分解图；
图4是该第一实施例的一不完整的剖视组合图；
图5是本发明传动轴的伞齿装置的一第二实施例的一立体分解图；
图6是该第二实施例的一不完整的剖视组合图；及
图7是本发明传动轴的伞齿装置的一第三实施例的部分元件的一立体分解图。
具体实施方式
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图2、3、4，本发明传动轴11的伞齿装置的一第一实施例，适用于连接一自行车的该传动轴11与一轮毂12，该传动轴11的一端邻近该自行车的一曲柄(图未示)，其另一端远离该曲柄并具有一结合部111，该结合部111包括一个伞齿112。该轮毂12包括一本体部121与一轴部122。其中，该本体部121具有一端面123与数个棘齿124。该轴部122自该本体部121的端面123轴向延伸出。该自行车还包括一轴杆13，该轴杆13组装于后车架上，而该轮毂12穿套于该轴杆13上并可相对该轴杆13转动，该轮毂12的本体部121与轴部122围绕该轴杆13。该伞齿装置包含一个伞齿单元2、一个干式轴承单元3，以及一个端盖4。
该伞齿单元2适用于与该轮毂12组装结合，并包括一个具有相反的一第一端部201与一第二端部202的套筒21、一个位于该第一端部201且适用于啮合该传动轴11的该结合部111的伞齿22，以及一个位于该第二端部202并适用于单向传动该轮毂12转动的单向传动耦合组23。
其中，该套筒21轴向穿套于该轮毂12的轴部122，并具有一个围绕该轴部122的内周面211。所述伞齿22的齿数与该结合部111的伞齿112的齿数配合，伞齿22的齿数较佳地为14～24个，更佳地为15～20个，此范围的结果所产生的伞齿22大小，与可配合的齿数、模数、速比，可呈现最佳的搭配组合。藉由上述适当的伞齿22齿数可提供所须的传动比。较佳地，该轴杆13的直径d1与该伞齿22的最大外径d2的比值(即d1/d2)为0.164～0.24，更佳地，该比值为0.188～0.237。藉由上述比值与伞齿22齿数设计，使该伞齿22的最大外径比现有的组装于该处的伞齿的最大外径小，因此本发明的伞齿单元2整体的体积小、重量轻。
该单向传动耦合组23具有数个形成于该套筒21的外周面上且分别界定出一凹槽230的槽面232，以及数个等角度间隔设置且分别安装于所述槽面232的棘爪231。所述棘爪231适用于与该轮毂12的所述棘齿124啮合，以驱动该轮毂12只能朝着使自行车前进的方向单向转动。值得一提的是，本发明实施时，所述棘爪与棘齿位置可互换，也就是说，该轮毂12的本体部121可设有数个棘爪，而该单向传动耦合组23具有数个成型于该套筒21的棘齿，此时该套筒21、该伞齿22与所述棘齿可连接成一整体。另一方面，所述棘齿也可以构成一元件，并组装于套筒21上，如此该单向传动耦合组23同样能单向传动该轮毂12。
值得一提的是，本第一实施例的伞齿单元2的套筒21、该伞齿22与所述槽面232连接成一整体，所述棘爪231安装于该凹槽230内，因此所述元件的同轴性佳.
该干式轴承单元3安装于该伞齿单元2内，并包括环套该轮毂12的轴部122的一个第一轴承31与一个第二轴承32。该第一轴承31设置于该本体部121的该端面123与该套筒21的该内周面211处，并具有一个位于该端面123上的挡部311，该挡部311将该端面123与该伞齿单元2隔开。该第二轴承32位于该轮毂12的该轴部122与该套筒21的该内周面211间，以将该轴部122与该伞齿单元2隔开。藉由该干式轴承单元3，使该伞齿单元2被驱动后能顺畅转动。而且采用干式轴承而非其他种轴承(例如滚珠轴承)的优点在于，干式轴承结构小，可与本发明的体积、外径皆较小的伞齿单元2搭配，适用于使用在自行车此种精密、尺度小的装置。干式轴承具有良好的自润性，为一种免给油轴承，使用方便。
该端盖4结合于该伞齿单元2的第一端部201附近，并环套该轮毂12的轴部122，以定位该伞齿单元2与该轮毂12间的相对位置，使该伞齿单元2套设于该轴部122后，不会因运转造成晃动而位移，以避免影响传动效率。
使用时，使用者将自行车的踏板往前进的方向踩动转动，并透过曲柄带动该传动轴11绕其自身中心轴线转动，进而可透过该结合部111的该伞齿112带动该伞齿单元2转动，从而带动该轮毂12转动，达到驱动自行车前进的目的。当使用者将踏板往后退的方向踩动转动，虽会驱动该伞齿单元2反向转动，但因为该单向传动耦合组23的棘爪231与该轮毂12的棘齿124搭配，因此该伞齿单元2仅会空转，而不会驱动该轮毂12转动，也不会导致自行车后退。
综上所述，藉由该伞齿单元2的两相反端分别设置该伞齿22与该单向传动耦合组23，一方面透过伞齿22与该传动轴11连结，另一方面透过该单向传动耦合组23驱动该轮毂12单向转动，且由于该单向传动耦合组23的棘爪231与轮毂12的棘齿124皆与一般自行车的轴传动系统通用规格相同，使该伞齿装置可直接装配在市售通用的轮毂12上即可，因此不用特别开发特殊规格的轮组或其他零件。搭配该伞齿22具有适当的齿数，以及该轴杆13的直径与伞齿22的最大外径的比值限定，符合本发明所需的传动比与伞齿22结构大小，使本发明在维持所需速比下，能有效减少体积，也减轻重量。而该干式轴承单元3使本发明不须额外设计锁固结构或元件，就可达到安装该伞齿单元2的功能，使伞齿单元2与轮毂12稳固结合，并使伞齿单元2顺畅转动，该伞齿单元2亦能顺畅地驱动该轮毂12转动，使动力传递效能佳。
参阅图5、6，本发明传动轴的伞齿装置的一第二实施例，与该第一实施例的结构大致相同，不同处在于：本第二实施例的伞齿单元2为数个元件组装而成，并包括一个具有该第一端部201的芯轴24、一个供该芯轴24穿伸套入且具有该第二端部202的安装座25，以及数个固定件26。该伞齿22形成于该芯轴24的第一端部201，该单向传动耦合组23位于该安装座25的第二端部202。其中，该安装座25具有一个界定出一个供该芯轴24伸入的安装空间250的围壁251，该围壁251具有一围绕该芯轴24的内周面252，以及一相反于该内周面252的外周面253，且该围壁251形成有数个自该外周面253延伸至该内周面252且连通该安装空间250的螺孔254。所述固定件26为螺丝，并分别经由所述螺孔254锁入，且固定件26的一端抵住该芯轴24表面，以将该芯轴24与该安装座25固定住。
本第二实施例藉由该芯轴24与安装座25此两个元件组装结合，且芯轴24与安装座25上各自设有该伞齿22与该单向传动耦合组23，同样可用于连结该传动轴11(图2)与该轮毂12，达到与该第一实施例相同的功效。而且藉由两件式元件具有易加工、易量产的优点，在制作时，该芯轴24可便于夹治具定位以加工形成该伞齿22。
参阅图7，本发明传动轴的伞齿装置的一第三实施例，与该第一实施例的结构大致相同，不同处在于：本第三实施例的套筒21包括一个主体段212，以及一个自该主体段212朝前延伸且外径小于该主体段212的芯轴段213。该主体段212具有该第二端部202，该芯轴段213具有该第一端部201。该伞齿22利用紧配合的方式固定于该套筒21的芯轴段213上。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (12)
1.一种传动轴的伞齿装置，适用于连接一自行车的该传动轴与一轮毂，该轮毂穿套于该自行车的一轴杆上，其特征在于，该传动轴的伞齿装置包含：
一个伞齿单元，具有相反的一个第一端部与一个第二端部、一个位于该第一端部且适用于啮合该传动轴的伞齿，以及一个位于该第二端部并适用于单向传动该轮毂转动的单向传动耦合组，该轴杆的直径与该伞齿的最大外径的比值为0.164～0.24；及
一个干式轴承单元，安装于该伞齿单元内并用于使该伞齿单元顺畅转动。
2.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该伞齿单元包括一个具有该第一端部与该第二端部的套筒，该单向传动耦合组具有数个槽面或数个棘齿，该套筒、该伞齿与所述槽面连接成一整体，或者该套筒、该伞齿与所述棘齿连接成一整体。
3.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该伞齿单元包括一个具有该第一端部的芯轴，以及一个供该芯轴穿伸套入且具有该第二端部的安装座，该伞齿形成于该芯轴上，该单向传动耦合组位于该安装座上。
4.根据权利要求3所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该安装座具有一个界定出一个供该芯轴伸入的安装空间的围壁，该围壁具有一个围绕该芯轴的内周面，以及一个相反于该内周面的外周面，且该围壁形成有至少一个自该外周面延伸至该内周面且连通该安装空间的螺孔，该伞齿单元还包括至少一个经由该至少一个螺孔锁入以将该安装座与该芯轴固定住的固定件。
5.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该单向传动耦合组具有数个棘齿。
6.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该单向传动耦合组具有数个棘爪。
7.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，还包含一个邻近该伞齿单元的该第一端部，并用于定位该伞齿单元与该轮毂间的相对位置的端盖。
8.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，该轮毂包括一个具有一个端面的本体部，以及一个自该本体部的端面轴向延伸出并围绕该轴杆的轴部，其特征在于，该伞齿单元适用于穿套在该轴部，该干式轴承单元包括环套该轴部的一个第一轴承与一个第二轴承，该第一轴承具有一个将该端面与该伞齿单元隔开的挡部，该第二轴承将该伞齿单元与该轴部隔开。
9.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该轴杆的直径与该伞齿的最大外径的比值为0.188～0.237。
10.根据权利要求1所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该伞齿单元的该伞齿的齿数为14～24个。
11.根据权利要求9或10所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该伞齿单元的该伞齿的齿数为15～20个。
12.根据权利要求2所述的传动轴的伞齿装置，其特征在于，该套筒包括一个具有该第二端部的主体段，以及一个连接该主体段且外径小于该主体段的芯轴段，该芯轴段具有该第一端部，该伞齿固定于该芯轴段。
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