CN221251631U - 自行车的变速曲柄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自行车的变速曲柄装置，装设于一自行车的一车架，包括：一太阳齿轮，有预定数量的太阳齿；复数个行星齿轮，可环绕该太阳齿轮移动；每一行星齿轮有一第一齿轮和一第二齿轮，且二者同步转动；第一齿轮有若干个第一齿，第二齿轮若干个第二齿；行星齿轮的第一齿轮啮合太阳齿轮；一曲柄件，连接于行星齿轮，受外力驱动而转动；一被动件，有预定数量的被动齿及一轨道；被动件与行星齿轮的第二齿轮啮合；当曲柄件转动时，通过行星齿轮与太阳齿轮，被动件可被带动而转动；分别设置于行星齿轮之间的复数个引导件，与行星齿轮一同环绕该太阳齿轮移动；每一引导件设有一引导部，与被动件的该轨道结合，使引导件沿轨道移动。

Description

自行车的变速曲柄装置

技术领域

本实用新型与自行车有关，特别是指一种可改变传动效率并使链条/皮带张力优化的自行车的变速曲柄装置。

背景技术

一般自行车调整速度的方式通常是借由调整前后齿盘的大小来配出不同的齿比，进而产生不同的传动比。所谓的齿比，就是前齿盘的齿数与后齿盘的齿数的比值。例如前齿盘的齿数为44，后齿盘的齿数为22，则齿比就是44/22＝2。齿比为2就代表前齿盘转动1圈，会带动后齿盘转动2圈。由于前齿盘是被曲柄带动，后齿盘则会带动后轮转动，一般在没有变速器的情况下齿比等于传动比，因此在前述例子中，可得知曲柄转动1圈，即带动后轮转动2圈。

现有曲柄装置的缺点在于，为追求高传动比则需要高齿比，然而高齿比伴随而来的是两个齿盘之间的大小差距过大，容易使链条/皮带因张力过大而变形，在维持高齿比的情况下用力踩踏的话，长期下来无论是链条/皮带或是前后齿盘都会形成严重的变形磨损。

中国台湾M343637号新型专利公开了一种自行车的中轴增速传动装置，系在一自行车的一中轴的轴向安装有一行星齿轮系统，其中该中轴连接于二曲柄及一齿盘。该行星齿轮系统包含一内齿轮、一外齿轮及复数个位于内齿轮与外齿轮之间的行星齿轮，借由该行星齿轮系统达到曲柄与齿盘的不等速运动，使该齿盘在不增大的情况下，也能达到大齿盘的增速效果。

前述的现有传动装置具有一问题：由于该中轴的轴向空间是有限的，因此该内齿轮、该行星齿轮与该外齿轮的齿数受限于空间限制势必无法相差太多，导致其增速效率有限。因此如何克服曲柄传动装置的增速效率不足并优化链条/皮带的张力是相关领域从业者亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种自行车的变速曲柄装置，其可以改善传动效率进而使链条/皮带的张力优化。

为达上述实用新型目的，本实用新型提供一种自行车的变速曲柄装置，系装设于一自行车的一车架，包含有：一太阳齿轮，具有预定数量的复数个太阳齿；该太阳齿轮固定于该车架；复数个行星齿轮，可环绕该太阳齿轮移动，且每一该行星齿轮可各自沿一轴向转动；每一该行星齿轮具有一第一齿轮以及一第二齿轮，而该第一齿轮与该第二齿轮同步转动；该第一齿轮具有预定数量的复数个第一齿，该第二齿轮具有预定数量的复数个第二齿；若干该行星齿轮的若干该第一齿轮啮合该太阳齿轮；一曲柄件，连接于若干该行星齿轮，受外力驱动而转动，借以带动若干该行星齿轮环绕该太阳齿轮移动；一被动件，具有预定数量的复数个被动齿以及一轨道；该被动件与若干该行星齿轮的若干该第二齿轮啮合；当该曲柄件转动时，通过若干该行星齿轮与该太阳齿轮，该被动件可被带动而转动；以及复数个引导件，分别设置于若干该行星齿轮之间，与若干该行星齿轮一同环绕该太阳齿轮移动；每一该引导件设有一引导部，以与该被动件的该轨道结合，使若干该引导件可沿该轨道移动。

在一实施例中，每一该引导件具有相互连接的一齿轮部与一轮部，该齿轮部的外周缘设有预定数量的复数个引导齿，该引导部形成于该齿轮部及该轮部之间。

在一实施例中，该齿轮部的直径小于该轮部。

在一实施例中，该引导部的直径大于该轮部。

在一实施例中，该引导件具有形成于该轮部的外周缘的一承靠面，在常态下承靠于该被动件相邻该轨道的一内环面。

在一实施例中，该引导件的该引导部与该被动件的该轨道分别为一凸部与一凹槽。

在一实施例中，该被动件具有一齿环，设置于该被动件的内侧面，该齿环的内侧面设有若干该被动齿。

在一实施例中，该被动件设有一内螺纹，该齿环设有一外螺纹，以与该内螺纹啮合。

在一实施例中，该被动件在设有该齿环处的厚度小于设有该轨道处的厚度。

以下即依本实用新型的目的与功效，举出较佳实施例，并配合图式详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一较佳实施例装设于自行车上的外观示意图。

图2为本实用新型的一较佳实施例的分解图。

图3为本实用新型的一较佳实施例的剖视图。

图4为本实用新型的一较佳实施例的另一视角的剖视图。

图5为本实用新型的一较佳实施例的引导件的立体图。

图6为本实用新型的一较佳实施例的局部立体图，显示引导件的引导部与被动件的轨道结合。

其中，1自行车；2车架；3车轮；4曲柄装置；5后驱动件；6传动带；10曲柄件；11基座；110第一定位部；12中轴；13曲柄；14行星架；140凸部；141轴孔；142螺丝；143柱部；15臂部；16踏板；20被动件；21齿环；211被动齿；212外螺纹；22传动齿；23内螺纹；24轨道；25内环面；30太阳齿轮；31齿环件；310太阳齿；311第二定位部；32第二轴承；40侧盖；41贯孔；42螺固件；50行星齿轮；51第一齿轮；510第一齿；52第二齿轮；520第二齿；60引导件；61齿轮部；62轮部；63引导齿；64引导部；65承靠面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参图1所示，本实用新型一较佳实施例提供一自行车1包含有一车架2、二车轮3、一曲柄装置4、一后驱动件5及一传动带6上。该二车轮3枢设于该车架2的前后两侧。该曲柄装置4枢设于该车架2，可供操作以产生一扭力。该后驱动件5设于位于该车架2后侧的该车轮3的中心位置，可与该车轮3一起转动。该传动带6连接该曲柄装置4与该后驱动件5。借此，该曲柄装置4作动产生的该扭力可借由该传动带6传递至该后驱动件5，令其产生相对应的一驱动扭力，致使该车轮3借该驱动扭力而转动，并使该自行车1前进移动。

请参阅图2至图4所示，本实用新型一较佳实施例所提供的该曲柄装置4主要包含有：一曲柄件10、一被动件20、一太阳齿轮30、一侧盖40及一行星齿轮50。其中：

该曲柄件10具有一基座11、一中轴12及一曲柄13。该基座11系固定于该车架2上，无法相对该车架2移动或转动。该基座11概呈中空管状，其一端设有一第一定位部110，该第一定位部110在本实施例中为环绕于该基座11的外壁面概呈凹凸相间的环状卡榫。该中轴12穿设于该基座11的轴向内部，其两端分别沿该基座11的两端伸出该基座11外。该中轴12与该基座11之间设有二第一轴承(图未示)，使该中轴12可相对该基座11转动。该曲柄13设于该基座11的一侧，可相对该基座11转动。该曲柄13具有一行星架14及一臂部15。该行星架14概呈圆盘状，其中心处具有一凸部140，在该凸部140的中心处更设有一轴孔141，供该中轴12的一端伸入该轴孔141，并利用一螺丝142固定该中轴12于该曲柄13，使该曲柄13与该中轴12可一起转动。该行星架14更设有复数个柱部143，沿该行星架14的垂直方向延伸，并环绕于该凸部140周围。其中，该柱部143概呈中空状，且其内壁面设有内螺纹。该臂部15系沿该行星架14的周缘向远离该行星架14的方向延伸，其远离该行星架14的一端可配置一踏板16(如图1所示)，供操作者踩踏该踏板16以带动该曲柄13相对该基座11转动。要补充的一点是，该曲柄件10一般会设置的该曲柄13的数量为二，分别设置于该基座11的两端。由于其与该基座11、该中轴12的连接关系相同，因此在本实施例中仅具体叙述其中一该曲柄13，另一该曲柄13可自行推及。

该被动件20概呈环状，位于该曲柄件10的该基座11与该曲柄13之间，并可随该曲柄13同时转动。在本实施例中，该被动件20与该后驱动件5均为一皮带轮，而该传动带6则为对应于若干该皮带轮的一皮带，形成一皮带传动系统；在另一实施例中，该被动件20与该后驱动件5均为一齿盘，而该传动带6则为对应于若干该齿盘的一链条，形成一链条传动系统。该被动件20的外侧设置有预定数量的复数个传动齿22，供与该传动带6啮合，而内侧面上设有一内螺纹23。该被动件20更具有一齿环21，其内侧设有预定数量的复数个被动齿211，而外侧具有一外螺纹212，使齿环21啮合于该被动件20的内侧面上。在另一实施例中，该齿环21为一体成形于该被动件20，换言之，也就是该被动件20上直接具有若干该被动齿211。

该太阳齿轮30固定于该基座11，令该太阳齿轮30不会相对该基座11移动。在本实施例中，该太阳齿轮30包含一齿环件31及一第二轴承32。该齿环件31具有预定数量的复数个太阳齿310，形成于该齿环件31的外周面，且在该齿环件31的轴向一侧延伸有一第二定位部311，在本实施例中该第二定位部311为一体成形于该齿环件31一侧的环形构件，其内壁面设有对应于该第一定位部110的凹凸相间的卡榫。通过该将齿环件31的该第二定位部311嵌合于该基座11的该第一定位部110，可固定该太阳齿轮30于该基座11的一端，防止该太阳齿轮30相对该基座11转动。该第二轴承32设于该齿环件31的内壁面与该凸部140的外壁面之间，使该太阳齿轮30不会受该曲柄13驱动而转动。

该侧盖40容置于该被动件20的轴向一侧并固定于该曲柄13的该行星架14，使该被动件20位于该侧盖40与该曲柄13之间。该侧盖40概呈环形，沿轴向设有复数个贯孔41，若干该贯孔41环绕于该侧盖40周围并对应于该行星架14的若干该柱部143，供复数个螺固件42穿过若干该贯孔41并啮合于若干该柱部143，使该侧盖40可锁固于该曲柄13上，借以随该曲柄13同步转动。其中，若干该柱部143的一端伸入该被动件20内，且若干该柱部143的轴向平行于该太阳齿轮30的轴向。

若干该行星齿轮50分别枢设于该行星架14的若干该柱部143上，且以该柱部143为间隔环状排列在该行星架14周围。每一该行星齿轮50具有一第一齿轮51及一第二齿轮52，该第一齿轮51具有预定数量的复数个第一齿510，形成于该第一齿轮51的外周面；该第二齿轮52具有预定数量的复数个第二齿520，形成于该第二齿轮52的外周面，且若干该第二齿520的数量大于若干该第一齿510的数量。其中，该第一齿轮51的若干该第一齿510仅啮合于该太阳齿轮30的若干该太阳齿310而不啮合该被动件20的若干该被动齿211；该第二齿轮52的若干该第二齿520仅啮合于该被动件20的若干该被动齿211而不啮合该太阳齿轮30的若干该太阳齿310。在本实施例中，该第一齿轮51与该第二齿轮52以一体成形的方式形成同轴且并排的设置。

请参阅图5与图6所示，在本实施例中，更包含复数个引导件60。若干该引导件60分别枢设于该行星架14的若干该柱部143上，与若干该行星齿轮50呈交错设置，即任二该引导件60之间具有该行星齿轮50，或任二该行星齿轮50之间具有该引导件60。每一该引导件60具有相互连接的一齿轮部61与一轮部62，其中，该齿轮部61的直径小于该轮部62，且在该齿轮部61的外周缘设有预定数量的复数个引导齿63。该引导件60具有一引导部64，形成于该齿轮部61与该轮部62之间，且该引导部64的直径大于该轮部62。对应于该引导部64的是设置于该被动件20的内侧面上的一轨道24。在本实施例中，该轨道24为设置于该被动件20的内侧面上的凹槽。借由若干该引导部64与该轨道24的结合，使若干该引导件60产生支撑引导本实用新型的变速曲柄装置的功能。其中，该引导件60具有一承靠面65，形成于该轮部62的外周缘，该承靠面65在常态下抵靠于该被动件20相邻该轨道24的一内环面25，借以使该被动件20在转动时能与该太阳齿轮30同心。

该轨道24与该内螺纹23为并排设置于该被动件20的内侧面上。该被动件20在设有该内螺纹23处的厚度小于设有该轨道24处的厚度，亦即，该被动件20在设有该齿环21处的厚度小于设有该轨道24处的厚度。在本实施例中，若干该引导件60的若干该引导齿63与该齿环21的若干该被动齿211啮合。在另一实施例中，若干该引导件的若干该引导齿亦可设计为不与该齿环的若干该被动齿啮合。

借由上述各组件结构所组合而成的本实用新型，其实际操作应用如下：

请参阅图4所示，该曲柄装置4借由该太阳齿轮30与若干该行星齿轮50使该曲柄13与该被动件20之间形成不等速运动。在本实施例中，由于该太阳齿轮30不会相对该基座11转动(可视为固定端)；该行星架14受该曲柄13驱动而转动(可视为输入端)，进而带动若干该行星齿轮50及若干该引导件60转动；而该被动件20受若干该行星齿轮50与若干该引导件60驱动而转动(可视为输出端)；因此该行星架14与该被动件20为同向增速的关系。其中，该曲柄13与该被动件20之间具有一第一传动比，该第一传动比经定义为以该曲柄13为输入端，该被动件20为输出端，所产生的该被动件20的转速与该曲柄13的转速的比值。该第一传动比系受该太阳齿轮30、该被动件20及若干该行星齿轮50的齿数所影响。当该太阳齿轮30的若干该太阳齿310的数量为a；该第一齿轮51的若干该第一齿510的数量为b，该第二齿轮52的若干该第二齿520的数量为c；该被动件20的若干该被动齿211的数量为d；则该第一传动比为(a*c)/(b*d)+1。举例而言，在一实施例中，若干该太阳齿310的数量为54齿，若干该第一齿510的数量为12齿，若干该第二齿520的数量为20齿，若干该被动齿211的数量为84齿，则该第一传动比为(54*20)/(12*84)+1＝2.03，意即当该曲柄件10的该曲柄13转动一圈，即可带动该行星架14转动一圈，若干该行星齿轮50亦环绕该太阳齿轮30公转一圈，加上若干该行星齿轮50可以该柱部143为轴向进行自转，使得该被动件20同时受若干该行星齿轮50的公转与自转的扭力驱动而转动2.03圈。由此可见该太阳齿轮30及若干该行星齿轮50确实具有增加该曲柄13与该被动件20之间的该第一传动比的功效，且与习知行星齿轮系统相比，本实用新型借由该行星齿轮50的该第一齿轮51与该第二齿轮52并排且同轴的设置，使其不受该太阳齿轮30与该被动件20之间的空间限制，而可根据需要调整齿数，以达到更高的该第一传动比，使增速效率提高。要补充的一点是，本实用新型并不局限于本实施例所揭示的各齿轮的齿数。事实上，该第一传动比其较佳的范围为2～4。

复参考图1及图2所示，本实施例进一步揭示了该曲柄装置4与该后驱动件5的关系。该后驱动件5具有预定数量的复数个第二传动齿(图未示)，形成于该后驱动件5的外周面，供该传动带6啮合并接受来自该被动件20传递的扭力。其中，该被动件20与该后驱动件5之间具有一齿比，该齿比经定义为以该被动件20为输入端，该后驱动件5为输出端，所产生的该被动件20的若干该传动齿22的数量与该后驱动件5的该第二传动齿的数量的比值。举例而言，若干该传动齿22的数量为20，若干该第二传动齿的数量为10，则该齿比为20/10＝2，即代表当该被动件20转动1圈，该后驱动件5可被该传动带6带动而转动2圈。在本实施例中该齿比的较佳范围为1～3。

另外，该曲柄装置4与该车轮3之间更具有一第二传动比。该第二传动比经定义为以该曲柄13为输入端，该车轮3为输出端，所产生的该车轮3(或该后驱动件5)的转速与该曲柄13的转速的比值。其中，该第一传动比与该齿比的乘积即为该第二传动比。举例而言，当该第一传动比为4，该齿比为2，则该第二传动比为4*2＝8，即代表当该曲柄13转动1圈，会带动该车轮3转动8圈。在本实施例中，该第二传动比的较佳范围为2～8。值得注意的是，在相同的该第二传动比的情况下，借由提升该第一传动比，可以相对减少该齿比，亦即维持该被动件20与该后驱动件5的尺寸不会相差太多。此结果也会使该传动带6的张力可以维持在可接受的范围内，不会因该齿比太大或太小而导致张力失衡。整体而言本实用新型可以借由调整该第一传动比与该齿比达到优化该传动带6的张力的功效。

综上所述，本实用新型所提供的自行车的变速曲柄装置借由该行星齿轮50的该第一齿轮51与该第二齿轮52分别啮合该太阳齿轮30与该被动件20，使该曲柄13与该被动件20的该第一传动比有效增加，借此提高该曲柄装置4整体的传动效率。进一步而言，该曲柄装置4所产生的该第一传动比可以在该被动件20与该后驱动件5维持该齿比于一预定范围内，进一步提高该曲柄13与该车轮3之间的该第二传动比。相较于习知自行车驱动系统仅能靠调整前后齿盘的齿比来控制传动比，容易遇到因齿比过大或过小而导致链条/皮带张力失衡的情况发生；本实用新型可有效改善张力问题，在维持相同的该第二传动比的情况下，控制该齿比在一预定范围内。如此不但可以优化该传动带6的张力，相对提高该传动带6的使用寿命；该被动件20与该后驱动件5也可以维持相近的尺寸，达到美观的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种自行车的变速曲柄装置，装设于一自行车的一车架，其特征在于，包含有：

一太阳齿轮，具有预定数量的复数个太阳齿；该太阳齿轮固定于该车架；

复数个行星齿轮，可环绕该太阳齿轮移动，且每一该行星齿轮可各自沿一轴向转动；每一该行星齿轮具有一第一齿轮以及一第二齿轮，且该第一齿轮与该第二齿轮同步转动；该第一齿轮具有预定数量的复数个第一齿，该第二齿轮具有预定数量的复数个第二齿；若干该行星齿轮的若干该第一齿轮啮合该太阳齿轮；

一曲柄件，连接于若干该行星齿轮，受外力驱动而转动，借以带动若干该行星齿轮环绕该太阳齿轮移动；

一被动件，具有预定数量的复数个被动齿以及一轨道；该被动件与若干该行星齿轮的若干该第二齿轮啮合；当该曲柄件转动时，通过若干该行星齿轮与该太阳齿轮，该被动件可被带动而转动；以及

复数个引导件，分别设置于若干该行星齿轮之间，与若干该行星齿轮一同环绕该太阳齿轮移动；每一该引导件设有一引导部，以与该被动件的该轨道结合，使若干该引导件可沿该轨道移动。

2.根据权利要求1所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，每一该引导件具有相互连接的一齿轮部与一轮部，该齿轮部的外周缘设有预定数量的复数个引导齿，该引导部形成于该齿轮部及该轮部之间。

3.根据权利要求2所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该齿轮部的直径小于该轮部。

4.根据权利要求2所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该引导部的直径大于该轮部。

5.根据权利要求2所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该引导件具有形成于该轮部的外周缘的一承靠面，在常态下承靠于该被动件相邻该轨道的一内环面。

6.根据权利要求1所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该引导件的该引导部与该被动件的该轨道分别为一凸部与一凹槽。

7.根据权利要求1所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该被动件具有一齿环，设置于该被动件的内侧面，该齿环的内侧面设有若干该被动齿。

8.根据权利要求7所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该被动件设有一内螺纹，该齿环设有一外螺纹，以与该内螺纹啮合。

9.根据权利要求7所述的自行车的变速曲柄装置，其特征在于，该被动件在设有该齿环处的厚度小于设有该轨道处的厚度。