CN112918187A - 无声花毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无声花毂，包括齿轮筒、固定棘齿盘、游离齿盘、推进盘、旋转连动构件、导动座、轴向推动构件、复位扭簧及磁吸构件等主要构件；其中游离齿盘处于释放位置时，齿轮筒呈定止未转动模式，此时因轴向推动构件尚未进行轴向抵推动作，加上磁吸构件的磁吸力会使游离齿盘往释放位置复位，故构成旋转连动构件的带动凸部与受动凸部之间相咬合以及游离齿盘与固定棘齿盘之间完全脱开的状态；本无声花毂在自行车行进过程中踏板未踩踏状态下，不会有棘齿相互卡动的声音及阻力存在，确实能够达到无声及零阻力的理想状态。

Description

无声花毂

技术领域

本发明涉及一种自行车轮毂；特别是指一种具有在空转模式时，其游离齿盘与固定棘齿盘所设棘齿面能够达到彼此完全脱开效果创新无声花毂结构。

背景技术

自行车轮毂结构设计上，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，呈现所谓的「空转模式」，通常通过棘轮组件的配置来达到这样的功能。

综观习知自行车轮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固定棘齿盘及外固定棘齿盘为其主要状态切换构件，其中内固定棘齿盘与轮毂同动，外固定棘齿盘则与自行车的齿轮带动筒同动，外固定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固定棘齿盘的单斜向齿面呈现啮合带动状态；当使用者不踩动踏板时，内固定棘齿盘与外固定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，而此一状态也说明，习知自行车后轮处于空转模式时，其棘轮组件中的内固定棘齿盘与外固定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，势必产生相对较大的行车阻碍，自行车骑士通过用力踩踏好不容易带起来的车速，会因为前述摩擦阻力的影响快速减弱而必需再重新加速，这对于竞技车而言，影响更为显著。

另一方面，一直以来人们在骑乘自行车过程中，无论是面对行进时的各种路况信息、或者是体验沿途美景与宁静气氛时，往往会受到前述齿面摩擦声响的干扰，从而或多或少地影响到骑乘自行车的品质，这部份也是目前自行车相关业界所欲进一步改善突破的问题。

由此可见，面对目前及未来自行车更高品质的设计发展趋势，其轮体于空转模式下的轮毂棘轮组件如何达到更低阻力甚至于零阻力的要求，显为相关业界不可忽视的重要技术课题。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种无声花毂。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无声花毂包括:一心轴，沿一轴向设置呈固定无法旋转状态；一轮毂，呈同轴心旋设于心轴外周，轮毂的轴向具一受动端；一齿轮筒，旋设于心轴外周间隔处且邻近于轮毂的受动端，齿轮筒外周具一齿轮套设部，齿轮筒对应受动端一端向内凹而形成一容置腔，容置腔内壁一处设有一内环齿，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；一固定棘齿盘，呈定位状态设于轮毂的受动端而与轮毂呈同步转动关系，且固定棘齿盘位于心轴外周间隔处，固定棘齿盘具有一第一环状棘齿面朝向齿轮筒所在方向；一游离齿盘，装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，游离齿盘外周设有一外环齿，外环齿与齿轮筒的容置腔内壁所设内环齿相对位啮合，构成游离齿盘与齿轮筒呈同步转动关系，且游离齿盘可受推而沿着齿轮筒的轴向位移，构成游离齿盘在作动上具有一啮合位置及一释放位置的变化，又游离齿盘设有第二环状棘齿面及带动面，当游离齿盘位于啮合位置时，构成第二环状棘齿面与第一环状棘齿面之间呈单一转向啮合带动关系，而当游离齿盘位于释放位置时，构成第二环状棘齿面与第一环状棘齿面之间完全相互脱开的状态；一推进盘，装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，推进盘呈可受力转动与轴向位移状态，又推进盘具有受动侧及推动侧，受动侧与游离齿盘带动面相对应；一旋转连动构件，包括设于游离齿盘带动面呈间隔环列的复数个带动凸部，以及设于推进盘受动侧呈间隔环列的复数个受动凸部；当游离齿盘处于释放位置时，受动凸部与带动凸部相对位啮合，进而构成推进盘受游离齿盘所带动旋转的状态，而当游离齿盘处于啮合位置时，则构成受动凸部与带动凸部呈相互脱开状态；一导动座，呈定位状态装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，导动座具一导动面，导动面与推进盘推动侧相对应；复数个轴向推动构件，呈环状间隔分布形态设于导动座的导动面与推进盘的受动侧之间，当推进盘相对于导动座进行转动时，通过等轴向推动构件产生轴向推力，以将推进盘连同游离齿盘朝固定棘齿盘方向抵推，以驱使游离齿盘位移至啮合位置；一复位扭簧，设于推进盘与导动座相对应处，使推进盘转动具有复位弹力；一磁吸构件，装设于齿轮筒容置腔中并定位于心轴外周一处，且磁吸构件的装设位置形成的磁力场，用以产生将游离齿盘由啮合位置往释放位置位移复位磁吸力。

本发明主要效果与优点，能够让无声花毂在自行车行进过程中骑士未踩踏踏板的状态下，构成游离齿盘所设第二环状棘齿面与固定棘齿盘所设第一环状棘齿面完全脱开的状态，因此不会有棘齿相互卡动的声音及阻力存在，故确实能够达到无声及零阻力的理想作动状态与实用进步性，从而大幅提升自行车的骑乘品质。

本发明另一目的，更通过各导动面邻侧处更设有呈平直面形态一待命行程区段，待命行程区段的圆周路径行程介于5度至150度角度范围，以使各推块位移时须经过待命行程区段后才与相对应斜导面对位产生斜面抵推运动另一技术特征，可达到让使用者在停止踩踏状态时，若使用者脚部有微小角度的前、后踩踏动作时，不至于太过灵敏地驱动轴向抵推的功能与实用进步性。

本发明又一目的，更通过游离齿盘所设带动面呈轴向内凹面形态，相对于游离齿盘界定形成一轴向内凹空间以供推进盘嵌置于其中又一技术特征，从而达到进一步缩减轮毂整体结构轴向体积，有利于轮毂的再小型化设计发展趋势优点与实用进步性。

附图说明

图1为本发明较佳实施例构件细部分解立体图。

图2为本发明较佳实施例局部构件分解立体图。

图3为本发明游离齿盘与推进盘立体组配关系对应图。

图4为本发明推进盘与导动座立体组配关系对应图。

图5为本发明游离齿盘位于释放位置相关结构组合剖视图。

图6为对应图5所示状态局部构件外观状态侧视图。

图7为图5局部放大图。

图8为本发明游离齿盘朝啮合位置移动相关结构组合剖视图。

图9为对应图8所示状态局部构件外观状态侧视图。

图10为图8局部放大图。

图11为本发明游离齿盘位于啮合位置相关结构组合剖视图。

图12为对应图11所示状态局部构件外观状态侧视图。

图13为图11局部放大图。

图14为本发明轴向推动构件进行轴向抵推作动示意图一。

图15为本发明轴向推动构件进行轴向抵推作动示意图二。

图16为本发明轴向推动构件进行轴向抵推作动示意图三。

图17为本发明轴向推动构件结构形态另一较佳实施例图。

图18为本发明带动凸部及受动凸部具有倾角实施例图。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，本发明无声花毂较佳实施例，惟此等实施例仅供说明用，在专利申请上并不受此结构限制。

无声花毂包括下述构成:一心轴10，沿一轴向L1设置呈固定无法旋转状态；一轮毂20，呈同轴心旋设于心轴10外周，轮毂20的轴向具一受动端21；一齿轮筒30，旋设于心轴10外周间隔处且邻近于轮毂20的受动端21，齿轮筒30外周具一齿轮套设部31，齿轮筒30对应受动端21一端向内凹而形成一容置腔32，容置腔32内壁一处设有一内环齿33，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(即停止踩踏状态，亦称为空转模式)等三种模式；一固定棘齿盘40，呈定位状态设于轮毂20的受动端21而与轮毂20呈同步转动关系，且固定棘齿盘40位于心轴10外周间隔处，固定棘齿盘40具有一第一环状棘齿面41朝向齿轮筒30所在方向；一游离齿盘50，装设于齿轮筒30容置腔32中且位于心轴10外周，游离齿盘50外周设有一外环齿51，外环齿51与齿轮筒30的容置腔32内壁所设内环齿33相对位啮合，构成游离齿盘50与齿轮筒30呈同步转动关系，且游离齿盘50可受推而沿着齿轮筒30的轴向位移，构成游离齿盘50在作动上具有一啮合位置及一释放位置的变化，又游离齿盘50设有一第二环状棘齿面52及一带动面53，当游离齿盘50位于啮合位置时，构成第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间呈单一转向啮合带动关系，而当游离齿盘50位于释放位置时，构成第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间完全相互脱开的状态；一推进盘60，装设于齿轮筒30容置腔32中且位于心轴10外周，推进盘60呈可受力转动与轴向位移状态，又推进盘60具有一受动侧61以及一推动侧62，其中受动侧61与游离齿盘50带动面53相对应；一旋转连动构件70(详如图3所示)，包括设于游离齿盘50带动面53呈间隔环列的复数个带动凸部71，以及设于推进盘60受动侧61呈间隔环列的复数个受动凸部72；当游离齿盘50处于释放位置时(如图5、图7所示)，受动凸部72与带动凸部71相对位啮合，进而构成推进盘60受游离齿盘50所带动旋转的状态，而当游离齿盘50处于啮合位置时(如图11至图13所示)，则构成受动凸部72与带动凸部71呈相互脱开状态；一导动座80，呈定位状态装设于齿轮筒30容置腔32中(注：导动座80未与齿轮筒30同动)且位于心轴10外周，导动座80具有一导动面81，导动面81与推进盘60推动侧62相对应；复数个轴向推动构件90，呈环状间隔分布形态设于导动座80的导动面81与推进盘60的推动侧62之间，当推进盘60相对于导动座80进行转动时，通过等轴向推动构件90产生一轴向推力，以将推进盘60连同游离齿盘50朝固定棘齿盘40方向抵推(注：此动作于下文中简称轴向抵推)，以驱使游离齿盘50位移至啮合位置；一复位扭簧101，设于推进盘60与导动座80相对应处，以使推进盘60转动具有复位弹力；一磁吸构件102(可为但不限于使用一强力磁铁环)，装设于齿轮筒30容置腔32中并定位于心轴10外周一处，且磁吸构件102的装设位置所形成的磁力场，用以产生将游离齿盘50由啮合位置往释放位置位移复位磁吸力。

如图4所示，本例中，各轴向推动构件90包括设于推进盘60的推动侧62一推块91，以及设于导动座80的导动面81一斜导面92；本例主要是提供轴向推动构件90一较佳具体实施例，简而言就是凸块配合斜面的方式。

通过上述结构组成形态与技术特征，兹就本发明无声花毂结构较佳实施例实际应用上的作动变化情形说明如下：

首先如图5、图6、图7所示，为游离齿盘50处于释放位置的状态，此状态所对应的是自行车骑士并未踩踏自行车踏板的状态，所以齿轮筒30此时呈定止未转动模式，此状态下，因为轴向推动构件90的推块91与斜导面92之间会处于尚未进行轴向抵推动作的状态(如图14所示)，加上磁吸构件102所形成的磁吸力会使游离齿盘50往释放位置位移复位，所以此时会构成带动凸部71与受动凸部72两者之间相互咬合的状态，以及第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间完全相互脱开的状态；由此可见，本发明无声花毂在自行车行进过程中骑士并未踩踏踏板的状态下，完全不会有棘齿相互卡动的声音及阻力存在，故确实能够达到无声(或称静音)及零阻力的理想状态；接着，当自行车踏板被正踩时，齿轮筒30呈正转带动模式，游离齿盘50同样会被带动而正转(如图2、图8箭号L2所示)；再如图8至图10所示，通过带动凸部71与受动凸部72两者之间咬合带动，会带动推进盘60相对于导动座80进行转动，此同时会拉动复位扭簧101蓄积一圆周方向复位弹力，又随着推进盘60的持续转动，会促使推块91与斜导面92之间产生斜面导引作用，进而达成所述轴向抵推动作(如图14至图16变化所示)，而推进盘60被轴向推移时会将游离齿盘50朝固定棘齿盘40方向抵推，图8至图10所示为第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间初步啮合状态，因为是棘齿斜面啮合关系，所以一旦齿面局部啮合时，第一环状棘齿面41会对第二环状棘齿面52产生轴向勾持导引的效果，使得两者彼此快速咬紧，进而达成如图11至图13所示的游离齿盘50与固定棘齿盘40完全啮合的状态，而此时游离齿盘50所设带动凸部71与推进盘60所设受动凸部72之间则是呈现相互脱开而具有间隙(如图13中L3所标示处)的状态，所述间隙形成的用意，是基于前述第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间完全啮合后，游离齿盘50就会带动固定棘齿盘40连同轮毂20一同旋转的状态，所以此时推进盘60原先轴向抵推游离齿盘50的作用已经完成，为避免推进盘60干扰游离齿盘50的旋转，带动凸部71与受动凸部72的脱开用以解决此问题，且当带动凸部71与受动凸部72脱开后，推进盘60随即脱离与游离齿盘50的连动关系，此时通过复位扭簧101先前所蓄积的复位弹力，会将推进盘60拉回到进行轴向抵推动作前的状态(如图14所示)；而当自行车骑士再度回到未踩踏自行车踏板的状态时，第二环状棘齿面52与第一环状棘齿面41之间会因为相对反转而退齿，回复到图5至图7所示状态，磁吸构件102的磁吸力会再度驱使游离齿盘50往释放位置位移复位，此状态一如前述，即不再重覆赘述。

如图1、图7所示，本例中，心轴10外周更紧套定位有一筒体11，筒体11外周设有一环凹槽12以供磁吸构件102嵌置定位于其中；本例主要提供磁吸构件102的较佳具体定位方式。再如图5所示，进一步地，环凹槽12的背侧相对界定形成一环状肩部13，推进盘60对应设有一承靠面63(注：可设在各推块91的一侧面，详如图3所示)，复于环状肩部13与承靠面63之间设置一波形弹片103或一锥形弹簧(图未绘示)以弹性顶靠推进盘60；本例所示实施形态的功效，主要是当游离齿盘50完全啮合于固定棘齿盘40时，波形弹片103能够将推进盘60反向抵推而脱离游离齿盘50，有助于带动凸部71与受动凸部72两者间的快速跳脱，从而更有效地避免两者发生卡动现象。其中所述锥形弹簧(Conical spring)，其压扁时可达到单一线径厚度，且相较于前述波形弹片而言弹力比较软，生产业界可视弹力需求选用。

如图1、图7所示，本例中，筒体11外端更螺锁有呈外径扩大形态一外挡盘14，外挡盘14供导动座80轴向抵靠限位，令外挡盘14与导动座80均为导磁材质，并于外挡盘14与导动座80之间设一定位用磁性件15(具体可为一环状磁铁)，以将导动座80磁吸定位于外挡盘14；本例所示实施形态主要是提供导动座80的具体定位方式，且本例中所设定位用磁性件15磁性，对于推进盘60亦有一定程度的轴向复位辅助作用及效果。

承图4所示实施例形态，其中各导动面81的邻侧处如图14所示，更设有呈平直面形态一待命行程区段82，待命行程区段82的圆周路径行程介于5度至150度角度范围，以使各推块91位移时须经过待命行程区段82后，才与相对应斜导面92对位产生斜面抵推运动；本例所示实施形态的功效，主要是让使用者在停止踩踏状态时(即齿轮筒30呈定止未转动模式)，若使用者脚部有小于35度角的微小角度向后踩踏动作时(即齿轮筒30呈逆转带动模式)，不至于太过灵敏地驱动轴向抵推的功能。

如图17所示，本例中，各轴向推动构件90B包括设于推进盘60的推动侧62一第一弧形凹槽93、设于导动座80的导动面81一第二弧形凹槽94以及置于第一弧形凹槽93与第二弧形凹槽94之间的一刚性滚珠95；本例主要是提供轴向推动构件90B的另一较佳具体实施例，简而言就是滚珠配合凹弧面的方式。

如图7所示，本例中，游离齿盘50所设带动面53呈轴向内凹面形态，相对于游离齿盘50界定形成一轴向内凹空间54，以供推进盘60嵌置于其中；本例所示实施形态的功效，主要是能够进一步缩减轮毂20整体结构的轴向体积，从而有利于轮毂20的再小型化设计发展趋势。

如图18所示，本例中，带动凸部71B以及受动凸部72B，为凸设角度界于0度至20度倾角(X)之间的刚性凸片体形态，使两者之间兼顾合理驱动力及退齿顺畅度，通过带动凸部71B与受动凸部72B倾角形态，可相对降低两者对撞时的噪音。

承续前段所示实施例，亦可令带动凸部、受动凸部其中一者为垂直状无倾角刚性凸片体形态，另其中一者则为具有10度至20度倾角刚性凸片体形态；此变化实施形态亦可达到前段所述功效(注：本例图面省略)。

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 (10)

1.一种无声花毂，其特征在于包括:

一心轴，沿一轴向设置呈固定无法旋转状态；

一轮毂，呈同轴心旋设于心轴外周，轮毂的轴向具一受动端；

一齿轮筒，旋设于心轴外周间隔处且邻近于轮毂的受动端，齿轮筒外周具一齿轮套设部，齿轮筒对应受动端一端向内凹而形成一容置腔，容置腔内壁一处设有一内环齿，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；

一固定棘齿盘，呈定位状态设于轮毂的受动端而与轮毂呈同步转动关系，且固定棘齿盘位于心轴外周间隔处，固定棘齿盘具有一第一环状棘齿面朝向齿轮筒所在方向；

一游离齿盘，装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，游离齿盘外周设有一外环齿，外环齿与齿轮筒的容置腔内壁所设内环齿相对位啮合，构成游离齿盘与齿轮筒呈同步转动关系，且游离齿盘可受推而沿着齿轮筒的轴向位移，构成游离齿盘在作动上具有一啮合位置及一释放位置的变化，又游离齿盘设有一第二环状棘齿面及一带动面，当游离齿盘位于啮合位置时，构成第二环状棘齿面与第一环状棘齿面之间呈单一转向啮合带动关系，而当游离齿盘位于释放位置时，构成第二环状棘齿面与第一环状棘齿面之间完全相互脱开的状态；

一推进盘，装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，推进盘呈可受力转动与轴向位移状态，又推进盘具有一受动侧以及一推动侧，其中受动侧与游离齿盘带动面相对应；

一旋转连动构件，包括设于游离齿盘带动面呈间隔环列的复数个带动凸部，以及设于推进盘受动侧呈间隔环列的复数个受动凸部；当游离齿盘处于释放位置时，受动凸部与带动凸部相对位啮合，进而构成推进盘受游离齿盘所带动旋转的状态，而当游离齿盘处于啮合位置时，则构成受动凸部与带动凸部呈相互脱开状态；

一导动座，呈定位状态装设于齿轮筒容置腔中且位于心轴外周，导动座具有一导动面，导动面与推进盘推动侧相对应；

复数个轴向推动构件，呈环状间隔分布形态设于导动座的导动面与推进盘的推动侧之间，当推进盘相对于导动座进行转动时，通过等轴向推动构件产生一轴向推力，以将推进盘连同游离齿盘朝固定棘齿盘方向抵推，以驱使游离齿盘位移至啮合位置；

一复位扭簧，设于推进盘与导动座相对应处，以使推进盘转动具有复位弹力；以及

一磁吸构件，装设于齿轮筒容置腔中并定位于心轴外周一处，且磁吸构件的装设位置所形成的磁力场，用以产生将游离齿盘由啮合位置往释放位置位移复位磁吸力。

2.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于各轴向推动构件包括设于推进盘的推动侧一推块，以及设于导动座的导动面一斜导面。

3.根据权利要求2所述无声花毂，其特征在于各导动面的邻侧处更设有呈平直面形态一待命行程区段，待命行程区段的圆周路径行程介于5度至150度角度范围，各推块位移时须经过待命行程区段后，才与相对应斜导面对位产生斜面抵推运动。

4.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于各轴向推动构件包括设于推进盘的推动侧一第一弧形凹槽、设于导动座的导动面一第二弧形凹槽以及置于第一弧形凹槽与第二弧形凹槽之间的一刚性滚珠。

5.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于游离齿盘所设带动面呈轴向内凹面形态，相对于游离齿盘界定形成一轴向内凹空间，以供推进盘嵌置于其中。

6.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于带动凸部以及受动凸部，为凸设角度界于0度至20度倾角之间的刚性凸片体形态。

7.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于带动凸部以及受动凸部，其中一者为垂直状无倾角刚性凸片体形态，另其中一者则为具有10度至20度倾角刚性凸片体形态。

8.根据权利要求1所述无声花毂，其特征在于心轴外周更紧套定位有一筒体，筒体外周设有一环凹槽以供磁吸构件嵌置定位于其中。

9.根据权利要求8所述无声花毂，其特征在于环凹槽的背侧相对界定形成一环状肩部，推进盘对应设有一承靠面，复于环状肩部与承靠面之间设置一波形弹片或一锥形弹簧以弹性顶靠推进盘。

10.根据权利要求7所述无声花毂，其特征在于筒体外端更螺锁有呈外径扩大形态一外挡盘供导动座轴向抵靠限位，令外挡盘与导动座均为导磁材质，并于外挡盘与导动座之间设一定位用磁性件，以将导动座磁吸定位于外挡盘。

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