CN214248075U - 自行车轮毂 - Google Patents

Abstract

一种自行车轮毂，包含一心轴、结合于所述心轴上的一本体与一飞轮座以及一离合单元。其中离合单元包含一第一棘齿环与一第二棘齿环，且第一棘齿环与第二棘齿环分别结合于本体与飞轮座上。第一棘齿环具有一第一斜壁，第二棘齿环具有一面对第一斜壁的第二斜壁，其特征在于：在第一斜壁上之第一棘齿的最少齿数为72齿；在第二斜壁上之第二棘齿的齿数小于第一棘齿的齿数。通过上述结构设计，当第一棘齿环与第二棘齿环啮合时，飞轮座可稳定地传动本体，且降低整体自行车轮毂的重量。

Description

自行车轮毂

技术领域

本实用新型与自行车传动领域有关；特别是指一种自行车轮毂，轮毂内的离合单元利用轴向位移之离合驱动方式，达到自行车可单向旋转驱动的目的。

背景技术

具有后变速功能之自行车，其后轮轮毂具有一飞轮座，且所述飞轮座上被设置一组由多个不同的齿盘组成之飞轮，用以供所述自行车之链条绕设于其中一个齿盘上，并通过所述自行车之后变速器，可将所述链条变换到其它齿盘上，以达到变速之功能。

此种轮毂还包含有一组离合单元，系用以作为所述轮毂中用以连接自行车后轮辐条之本体和所述飞轮座的驱动连接界面，使所述飞轮座受正向驱动力时带动所述本体转动，并在所述飞轮座受反向驱动力时断开所述飞轮座和所述本体间之驱动连接关系。市面上上述用途之离合单元形式不一，有的利用沿轮毂心轴之径向设置的活动棘齿及内齿环达成离合作用，也有的利用两个棘齿环且其中一个可沿轮毂心轴之轴向往复移动以达成离合效果。

随着自行车生产技术之发展及自行车用途之改变，自行车轻量化已成为近年来自行车市场非常重要之需求和自行车制造厂专注追求之目标。以设置有上述后者离合单元之轮毂而言，减少所述两个棘齿环中的一个的齿数，非但仍提供所述两个棘齿环间足够的啮合力，还可以减轻所述轮毂的重量。因此，如何找出能兼顾减重与提供足够啮合力的所述棘齿环之齿数配置，实为许多有关制造商目前专注之技术课题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型之目的在于提供一种自行车轮毂，具有稳定的传动效果，且降低整体重量。

缘以达成上述目的，本实用新型提供的自行车轮毂包含一心轴、一本体、一飞轮座及一离合单元。其中所述心轴用以作为一自行车之轮毂的转动轴心；所述本体可转动地结合于所述心轴上，用以结合所述自行车的车轮之辐条；所述飞轮座可转动地结合于所述心轴上，用以结合所述自行车的后飞轮；所述离合单元包含一第一棘齿环与一第二棘齿环，其中，所述第一棘齿环具有一第一斜壁，且所述第一斜壁具有多个沿所述第一斜壁排列之第一棘齿，其中所述第一棘齿的最少齿数为72齿；所述第二棘齿环具有一第二斜壁，且所述第二斜壁面对所述第一斜壁，并具有多个沿所述第二斜壁排列之第二棘齿，其中所述第二棘齿的齿数小于第一棘齿的齿数。其中所述第一棘齿环与所述第二棘齿环中的一个以可带动所述本体旋转的方式结合于所述本体，另一个以可带动所述飞轮座旋转的方式结合于所述飞轮座；所述第一棘齿环与所述第二棘齿环中的一个可沿所述心轴的轴向移动于一第一位置与一第二位置之间，其中所述第一位置是所述多个第一棘齿与所述多个第二棘齿啮合之位置，所述第二位置是所述多个第一棘齿与所述多个第二棘齿脱离之位置。

其中所述第二棘齿的齿数整除所述第一棘齿的齿数，且所述第一棘齿的齿数与所述第二棘齿的齿数之比值可为2、3、5、7或其倍数。

其中所述第一棘齿的齿数为18的倍数，而所述第二棘齿的最少齿数为18齿。

其中所述第一棘齿的最多齿数为180齿。

其中任意两个相邻的第二棘齿间的距离不小于任意两个相邻的所述第一棘齿间的距离。

其中所述第二棘齿环可沿所述心轴的轴向移动于所述第一位置与所述第二位置之间；所述离合单元包含一复位件；所述复位件连接所述第二棘齿环，且施以所述第二棘齿环一复位力，使所述第二棘齿环在所述第一位置。

其中所述复位件为弹簧、磁铁或弹片中的一种。

其中所述飞轮座设置有多个第一花键部，且各所述第一花键部定义有一长轴向；所述第一棘齿环或所述第二棘齿环中的一个设置有多个第二花键部；所述多个第二花键部以可沿所述多个第一花键部的长轴向位移的方式结合于所述多个第二花键部上。

其中各所述第一花键部的长轴向平行所述心轴的轴向。

其中各所述第一花键部的长轴向与所述心轴的轴向倾斜相交，且所述多个第一花键部构成一右旋螺纹部；所述右旋螺纹部的旋向与所述自行车的飞轮受踩踏而带动所述飞轮座旋转的旋向相同；所述多个第二花键部系对应所述右旋螺纹部设置。

本实用新型之效果在于，通过第一棘齿环的第一棘齿与第二棘齿环的第二棘齿之齿数不相等设计，使得所述飞轮座可以经由所述第一棘齿环与所述第二棘齿环啮合关系，稳定地带动所述本体同步作动；此外，整体自行车轮毂的重量相较于现有的自行车轮毂轻；再者，在骑乘自行车时不会有过大的响声。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施例之自行车轮毂的立体图。

图2为上述优选实施例之自行车轮毂的部分分解图。

图3为图2的另一视角。

图4为上述优选实施例之自行车轮毂的前视图。

图5为图4之5-5方向的剖视图。

图6为图4之6-6方向的剖视图。

图7为图5之A处的局部放大图。

图8类同图6，揭示第一棘齿环脱离第二棘齿环。

图9类同图7，揭示第一棘齿环脱离第二棘齿环，且弹簧受压缩。

图10为上述优选实施例之自行车轮毂的飞轮座的立体图。

图11为另一优选实施例之自行车轮毂的第二棘齿环与飞轮座的立体图。

图12为图11中之飞轮座的右侧视图。

附图标记说明

[本实用新型]

100：自行车轮毂

10：心轴

20：本体

20a：贯孔

22：容置槽

30：飞轮座

30A：飞轮座

32：第一花键部

32A：第一花键部

32B：右旋螺纹部

40：离合单元

42：第一棘齿环

422：第一斜壁

424：第一棘齿

44：第二棘齿环

44A：第二棘齿环

442：第二花键部

442A：第二花键部

442B：螺纹段

444：第二斜壁

446：第二棘齿

46：复位件

50：轴承

P1：第一位置

P2：第二位置

X：轴向

A：长轴向

具体实施方式

为能更清楚地说明本实用新型，兹举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1至图5所示为本实用新型一优选实施例之自行车轮毂100，其包含一心轴10、一本体20、一飞轮座30及一离合单元40。

所述自行车轮毂100的心轴10系与一自行车的后叉结合(未图示)，并作为所述自行车轮毂100的转动轴心。所述本体20可转动地结合于所述心轴10上，并具有多个贯孔20a。所述自行车辐条的两端可分别连接所述多个贯孔20a与所述自行车的轮框，由此，当所述本体20转动时，所述多个自行车辐条可带动自行车的轮框转动。所述飞轮座30亦以可转动的方式结合于所述心轴10上，且用以结合所述自行车的后飞轮。在本实施例中，实现所述本体20或所述飞轮座30结合于所述心轴10上的结构包括多个轴承50，如图5所示，所述本体20通过两个轴承50间接连接所述心轴10，所述飞轮座30亦通过两个轴承50间接连接所述心轴10，如此一来，所述本体20与所述飞轮座30可相对于所述心轴10绕着所述心轴10的轴向旋转，而所述心轴10却不转动。然而，前述轴承的数量不以此为限。

所述本体20与所述飞轮座30之间系通过所述离合单元40而间接连接。所述离合单元40设置于所述本体20的一容置槽22中，且其包含一第一棘齿环42、一第二棘齿环44及一复位件46。如图2及图3所示，所述第一棘齿环42以可带动所述本体20旋转的方式结合于所述本体20，在本实施例中的第一棘齿环42系以螺纹对锁的方式锁固于本体20上，然熟习本技术领域之人亦可以其他方式，如C形环、螺丝等固定结构以使第一棘齿环42固定在本体20上，且第一棘齿环42具有一第一斜壁422。所述第一斜壁422上具有多个沿所述第一斜壁422排列之第一棘齿424。

所述第二棘齿环44在其内周面上具有多个第二花键部442，所述飞轮座30外周缘上具有多个第一花键部32，其中所述多个第一花键部32位于所述多个第二花键部442中，如此一来，所述第二棘齿环44的所述多个第二花键部442可沿所述多个第一花键部32滑动，且所述第二棘齿环44可被所述飞轮座30驱动而旋转。所述第二棘齿环44的一侧抵接所述复位件46，另一侧则具有一面朝所述第一斜壁422的第二斜壁444，且所述第二斜壁444上具有多个沿所述第二斜壁444排列之第二棘齿446，所述多个第二棘齿446可与所述多个第一棘齿424相互啮合或脱离。其中所述第二棘齿446的齿数小于所述第一棘齿424的齿数，并且任意两个相邻的第二棘齿446间的距离不小于任意两个相邻的所述第一棘齿424间的距离，以利于第一棘齿环42与第二棘齿环44稳固地结合。

所述复位件46的一端抵接所述容置槽22的槽底，另一端抵接所述第二棘齿环44，并施以所述第二棘齿环44一复位力(未图示)，所述复位力为朝所述第一棘齿环42之方向的轴向力。本实施例中之复位件46为弹簧，然而不以此为限，一般常见于自行车花毂内的弹片、磁铁等具有提供复位力的组件皆可为弹簧的替代品。

为了达到自行车的轻量化，减少离合单元的棘齿环之齿数为一种降低重量的手段，亦为本实用新型的新型内容。以本实用新型之离合单元而言，考虑到离合单元在运作的过程中，其内部第一棘齿环与第二棘齿环因反复承受扭矩，容易导致疲劳破坏，以前述内容基础新型进行测试，并在假定所述第一棘齿环的第一棘齿齿数为9的倍数之条件下，本实施例中更进一步选用第一棘齿齿数为18的倍数，并逐步增加第一棘齿齿数，以及增减所述第二棘齿环的第二棘齿齿数作测试，发现当相邻的任意两个第一棘齿之间的圆心角角度为5度时，意即第一棘齿的最少齿数为72齿，得以避免任意两个相邻的第一棘齿之间间隙过大，使得离合单元在使用时，因第一棘齿与第二棘齿间游隙而产生高响度。

在第一棘齿的最少齿数为72齿的条件下，不断减少所述第二棘齿环的第二棘齿齿数作测试，发现所述第二棘齿环的第二棘齿的最少齿数为18齿，且所述多个第一棘齿与所述多个第二棘齿之间仍可稳固地啮合，具有良好的传动效果，又可以降低第二棘齿环的重量。

其次，在不改变传动效果的条件下，视需求持续增加所述第一棘齿环的第一棘齿齿数，像是90齿、126齿或是144齿，所述第二棘齿环也会对应地提高齿数，借以避免第一棘齿环与第二棘齿环的棘齿数过于悬殊而导致咬合力不足。如所述第一棘齿环的棘齿数与第二棘齿环的棘齿数之比例可为但不限于，90：18、90：45、126：18、144：18、144：36或是144：72，相较于现有离合单元结构来说，皆能够达到轻量化的目的。

再者，在不断增加第一棘齿环的第一棘齿齿数的过程中，发现所述第一棘齿的最多齿数为180齿，方能不致使第一棘齿的尺寸过小而影响其与第二棘齿之间的啮合效果。

在此次实验中更得到以下的结论：第一棘齿环的棘齿数与第二棘齿环的棘齿数之比值为2、3、5、7或其倍数系优选的比值关系。更进一步地说，第一棘齿环的棘齿数为所述第二棘齿环的棘齿数之倍数时，所述第二棘齿环的棘齿等分地咬合所述第一棘齿环的棘齿，使力量传递较均匀，避免部分应力集中而加速疲劳现象。而本实施例中之所述第一棘齿424的棘齿数与所述第二棘齿446的棘齿数之比例为72：18，意即比值为4。

如图6至图9所示，所述第二棘齿环44可沿所述心轴10的轴向移动于一第一位置P1与一第二位置P2之间。参照图6及图7，当所述自行车的飞轮受踩踏而带动所述飞轮座30逆时针旋转时，所述第二棘齿环44在所述第一位置P1，且所述多个第二棘齿446与所述多个第一棘齿424相互啮合，所述飞轮座30经由所述第二棘齿环44及所述第一棘齿环42，带动所述本体20同步旋转，借以带动自行车的车轮前进。参照图8及图9，当所述飞轮座30受外力而顺时针旋转时，所述第二棘齿环44的所述多个第二棘齿446会顺着所述多个第一棘齿424的齿面滑动，使所述第二棘齿环44自所述第一位置P1移动至所述第二位置P2，所述多个第二棘齿446脱离所述多个第一棘齿424，所述复位件46被压缩。如此一来，所述飞轮座30将相对于所述本体20空转。于此同时，所述复位力能够让所述第二棘齿环44自所述第二位置P2回到所述第一位置P1，使所述第二棘齿环44与所述第一棘齿环42再次相互啮合。

另外，飞轮座30的所述多个第一花键部32除了如图10所揭示的沿一平行于飞轮座30的轴向X之长轴向A凸伸成型之外，参照图11及图12为本实用新型另一优选实施例之飞轮座30A及第二棘齿环44A，所述多个第一花键部32A的长轴向A与所述飞轮座30A的轴向X倾斜相交，并且所述多个第一花键部32A构成一右旋螺纹部32B，所述右旋螺纹部32B的旋向与所述飞轮座30A逆时针旋转的旋向相同。所述第二棘齿环44A则具有一对应所述右旋螺纹部32B的螺纹段442B，所述螺纹段442B的螺牙之间的间隙构成所述多个第二花键部442A。通过上述结构，在自行车的飞轮受踩踏而带动所述飞轮座30A逆时针旋转时，所述第二棘齿环44A的棘齿受所述第一棘齿环的棘齿所施加的负载，使得所述多个第二花键部442A沿着所述多个第一花键部32A之长轴向A朝所述第一棘齿环移动，进而增强所述第二棘齿环44A与所述第一棘齿环相互啮合的效果；相反地，当所述飞轮座30A受外力而顺时针旋转时，第二棘齿环44A的所述多个第二花键部442A将沿所述多个第一花键部32A之长轴向A远离第一棘齿环，有助于所述第二棘齿环44A与所述第一棘齿环相互脱离。

在其他实施例中，能以所述第二棘齿环带动所述本体旋转，所述第一棘齿环带动所述飞轮座旋转的结合方式，来达到相同的传动效果。此外，可选择地，复位件连接所述第一棘齿环，而使第一棘齿环可沿所述心轴的轴向位移，由此达成所述第一棘齿环与所述第二棘齿环之间的离合关系。

综上所述，本实用新型第一棘齿环的第一棘齿与所述第二棘齿环的第二棘齿之齿数设计，使得本实用新型中之离合单元相较于现有全咬合的离合单元而言，重量减轻。此外，通过第一棘齿齿数与第二棘齿齿数之比值设计及棘齿数量设计，第一棘齿环与所述第二棘齿环的接触面形成足够的啮合强度，所述飞轮座能稳定地带动所述本体同步作动。再者，前述比值设计能够避免现有离合单元的情形，如第一棘齿齿数与第二棘齿齿数之比值过大，而导致自行车骑乘时响度大，导致使用感受不佳。

以上所述仅为本实用新型优选可行实施例而已，举凡应用本实用新型说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本实用新型之专利范围内。

Claims (10)

1.一种自行车轮毂，其特征在于，包含：

一心轴，用以作为一自行车之轮毂的转动轴心；

一本体，可转动地结合于所述心轴上，用以结合所述自行车的车轮之辐条；

一飞轮座，可转动地结合于所述心轴上，用以结合所述自行车的后飞轮；

一离合单元，包含一第一棘齿环与一第二棘齿环，其中，所述第一棘齿环具有一第一斜壁，且所述第一斜壁具有多个沿所述第一斜壁排列之第一棘齿，其中所述第一棘齿的最少齿数为72齿；所述第二棘齿环具有一第二斜壁，且所述第二斜壁对应所述第一斜壁设置，并具有多个沿所述第二斜壁排列之第二棘齿，其中所述第二棘齿的齿数小于所述第一棘齿的齿数；

其中，所述第一棘齿环与所述第二棘齿环中的一个以可带动所述本体旋转的方式结合于所述本体，另一个以可带动所述飞轮座旋转的方式结合于所述飞轮座；所述第一棘齿环与所述第二棘齿环中的一个可沿所述心轴的轴向移动于一第一位置与一第二位置之间，其中所述第一位置是所述多个第一棘齿与所述多个第二棘齿啮合之位置，所述第二位置是所述多个第一棘齿与所述多个第二棘齿脱离之位置。

2.如权利要求1所述的自行车轮毂，其中，所述第二棘齿的齿数整除所述第一棘齿的齿数，且所述第一棘齿的齿数与所述第二棘齿的齿数之比值可为2、3、5、7或其倍数。

3.如权利要求2所述的自行车轮毂，其中，所述第一棘齿的齿数为18的倍数，而所述第二棘齿的最少齿数为18齿。

4.如权利要求1所述的自行车轮毂，其中，所述第一棘齿的最多齿数为180齿。

5.如权利要求1所述的自行车轮毂，其中，任意两个相邻的第二棘齿间的距离不小于任意两个相邻的所述第一棘齿间的距离。

6.如权利要求1所述的自行车轮毂，其中，所述第二棘齿环可沿所述心轴的轴向移动于所述第一位置与所述第二位置之间；所述离合单元包含一复位件；所述复位件连接所述第二棘齿环，且施以所述第二棘齿环一复位力，使所述第二棘齿环在所述第一位置。

7.如权利要求6所述的自行车轮毂，其中所述复位件为弹簧、磁铁或弹片中的一种。

8.如权利要求1所述的自行车轮毂，其中所述飞轮座设置有多个第一花键部，且各所述第一花键部定义有一长轴向；所述第一棘齿环或所述第二棘齿环中的一个设置有多个第二花键部；所述多个第二花键部以可沿所述多个第一花键部的长轴向位移的方式结合于所述多个第二花键部上。

9.如权利要求8所述的自行车轮毂，其中，各所述第一花键部的长轴向平行所述心轴的轴向。

10.如权利要求8所述的自行车轮毂，其中，各所述第一花键部的长轴向与所述心轴的轴向倾斜相交，且所述多个第一花键部构成一右旋螺纹部；所述右旋螺纹部的旋向与所述自行车的飞轮受踩踏而带动所述飞轮座旋转的旋向相同；所述多个第二花键部系对应所述右旋螺纹部设置。

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