TW201400359A

TW201400359A - 螺旋式自行車鏈輪、鏈輪系統及具鏈輪系統的自行車

Info

Publication number: TW201400359A
Application number: TW102113076A
Authority: TW
Inventors: Darcy Saccucci
Original assignee: Macneil Bikes Inc
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-01-01
Also published as: WO2013153460A3; US9234573B2; WO2013153460A2; US20130274046A1

Abstract

一種螺旋式自行車鏈輪，包含有繞著中心軸轉動且具有第一齒數的第一鏈輪部、繞著中心軸轉動且具有第二齒數的第二鏈輪部，以及位於第一鏈輪部與第二鏈輪部之間具有第三齒數的第三鏈輪部，其中第三齒數形成一螺旋錐紋將第一鏈輪部與第二鏈輪部連接。

Description

螺旋式自行車鏈輪、鏈輪系統及具鏈輪系統的自行車

本發明是一種關於自行車的技術，特別是一種關於自行車的多速鏈輪技術。

隨著自行車逐漸成為一種流行的娛樂、運動以及運輸。自行車的製造商和騎自行車的人都想將自行車變得更輕巧以及更多功能化。許多自行車已經被設計具有多速的功能，所以騎乘者可以依照不同的路況選擇性的變換主動(例如：前面)鏈輪(driving sprocket)與從動(例如：後面)鏈輪(driven sprocket)之間的齒輪比(也就是所謂的“變速”)。變速可以讓騎乘者使用較低的齒輪(例如：具有較低齒計數的鏈輪)來產生較佳的低階扭距而較易啟動，或者使用較高的齒輪(例如：具有較高齒計數的鏈輪)來產生較快的高階速度。一般來說，齒輪變換裝置被用於自行車上用來在一個較大鏈輪與一個較小鏈輪間轉移傳動鏈(driving chain)以達到“變速”的目的。例如：在美國第4,259,873號專利中所揭露且眾所皆知的自行車變速器。然而，齒輪變換裝置通常包含推拉式控制線、控制桿、彈簧、鏈條導輪，及/或其他複雜、沉重而且容易受到磨損的可移動機械零件。

的確，在競爭循環的環境裡，減少機械故障的可能性與減少自行車的重量可以讓騎乘者具有很大的競爭優勢，而這些經常比擁有變速的好處來得更具優先地位，原因在於齒輪變換裝置具有前面所提到的那些缺點。例如：在自行車場地賽中自行車會在專門修建的坡道賽道中競賽，或是在自行車越野賽中自行車會在惡劣或越野的環境中被騎乘，騎乘者經常因為可能發生在傳統變速機制的機械故障、過重及/或價格的問題而選擇單速的自行車而不選擇多速的自行車。因此，為了獲取最佳的整體效能，不得不作出妥協的決定選擇單一齒輪比的自行車，只希望選擇的齒輪比可以不要犧牲掉過多的低階扭距和高階速度。

因此，提供一種可保留多速功能性且具有最少運動部件而又能夠耐用、輕巧而且容易製造的自行車鏈輪是被高度需要的。

有鑒於先前技術所存在可能發生在傳統變速機制的機械故障、過重及/或價格的問題，本發明遂揭露一種螺旋式自行車鏈輪、螺旋式自行車鏈輪系統及具有螺旋式自行車鏈輪系統的自行車，其中：本發明所揭露的螺旋式自行車鏈輪，包含：第一鏈輪部，繞著中心軸轉動並且具有第一齒數；第二鏈輪部，同樣繞著中心軸轉動並且具有第二齒數，第二齒數大於第一齒數；及第三鏈輪部，位於第一鏈輪部與第二鏈輪部之間並且具有第三齒數；其中，第三齒數形成螺旋錐紋(conical and spiral thread)將第一鏈輪部與第二鏈輪部連接。

本發明所揭露的具有螺旋式自行車鏈輪系統的自行車，其中螺旋式自行車鏈輪系統包含：主動鏈輪，具有複數個驅動鏈輪部，每一驅動鏈輪部都具有不同的半徑；從動鏈輪；及傳動鏈，將主動鏈輪與從動鏈輪連接；其中，複數個驅動鏈輪部依照其半徑大小以遞增的順序被安排形成一連續螺旋紋(a continuous spiral thread)。

本發明所揭露具有複數個齒的螺旋式自行車鏈輪，其中複數個齒中的第一組齒被以螺旋錐方式(in a conical and spiral manner)安排形成第一鏈輪部，第一鏈輪部具有不斷增加的半徑直到到達一最終長度，而其中複數個齒中的第二組齒被以循環方式(in a circular manner)安排形成第二鏈輪部，第二鏈輪部具有與該最終長度相同的半徑。

本發明所揭露的螺旋式自行車鏈輪、螺旋式自行車鏈輪系統及具有螺旋式自行車鏈輪系統的自行車如上，與先前技術之間的差異在於本發明並未包含任何傳統齒輪變換裝置，所以一輛加上螺旋式自行車鏈輪系統的自行車相較於傳統自行車來說會更加耐用而且輕巧解決了先前技術所存在的問題，並可以達成在不需要遭受傳統齒輪變換技術所帶來的增加重量及遭遇可能的機械故障的苦難下就可以享受到多速功能的技術功效。

100‧‧‧螺旋式自行車鏈輪

110‧‧‧第一鏈輪部

115‧‧‧中心軸

120‧‧‧第二鏈輪部

130‧‧‧第三鏈輪部

第1圖為本發明實施例中所述螺旋式自行車鏈輪的側平面圖。

第2圖為第1圖中所述之螺旋式自行車鏈輪的剖面圖。

本發明的技術特徵和特點將透過實際例子的方式進行揭露，惟以下所揭露的各種特定的實施例並非是用來限定本發明的範圍。所有圖式中出現的相似元件符號用以表示對應的元件。

以下將介紹一種螺旋式自行車鏈輪，可以令騎乘者同時享受到在多速鏈輪系統中所能提供的低階扭距(low-end torque)和高階速度(high top-end speed)優點。此外，本發明所揭露實施例中的自行車鏈輪相較於傳統的多速自行車鏈輪系統來說，能在不犧牲強度和耐用度的前提下以較少的零件和較輕的重量來達成。

「第1圖」和「第2圖」說明了一種根據本發明實施例所揭露的螺旋式自行車鏈輪100。螺旋式自行車鏈輪100包含第一鏈輪部110、第二鏈輪部120以及第三鏈輪部130。螺旋式自行車鏈輪100，可以使用任何堅固、耐用而且輕量的材料來製造，例如包含：複合材料、鋁、合金、鈦或者其他適合的材料。在某些實施例中，第一鏈輪部110、第二鏈輪部120以及第三鏈輪部130被分別形成而且可以被同軸組裝(coaxially mounted)在一起用以形成螺旋式自行車鏈輪100。在其他一些實施例中，第一鏈輪部110、第二鏈輪部120以及第三鏈輪部130利用3D建構程序(3-D fabrication process)被鍛造為一體成形，然而其他適當的建構方法亦可以被使用。雖然前述的螺旋式自行車鏈輪100因為一體成形而減少了各個鏈輪部間不同組合的可能性而且可能因此增加製造的成本，但卻能使螺旋式自行車鏈輪100因為不需要組裝機制(mounting mechanism)而能夠更加輕巧而且耐用。

為了達到方便討論的目的，本發明中所述實施例均被假設實施於自行車的主動鏈輪(例如：前鏈輪)，然而熟悉該領域技藝者應能瞭解本發明所揭露之範圍也包含應用相同技術實施於從動鏈輪(例如：後鏈輪)或其他適當的居間鏈輪(intervening sprocket)。

第一鏈輪部110包含自第一鏈輪部110周圍向外延伸的第一齒數，其被定位使其可以繞著中心軸115轉動。所述的齒用來接收傳動鏈(未顯示於「第1圖」)，傳動鏈並且連接到自行車的從動鏈輪以傳遞扭距至自行車的輪子(例如：後輪)。一般來說，傳動鏈是由複數個彼此相互連接的鏈條接頭(chain connectors)所形成。每個鏈輪部上的齒是被用來接收單一的鏈條接頭。因此，鏈輪部上面的齒數數目一般會對應於以半徑為特徵的鏈輪部。根據本發明揭露的一個實施例，第一鏈輪部110具有31個齒。當然，製造商也可以依照其需求目的來選擇鏈輪部的齒數(及/或半徑)。

第二鏈輪部120包含自第二鏈輪部120周圍向外延伸的第二齒數，其被定位使其可以繞著與第一鏈輪部110相同的中心軸115轉動。根據本發明實施例，第二鏈輪部120用來作為螺旋式自行車鏈輪100的高速鏈輪部，而第一鏈輪部110用來作為螺旋式自行車鏈輪100的低速鏈輪部。因此，第二鏈輪部120具有比第一鏈輪部110更多的齒數而代表第二鏈輪部120特徵的半徑也大於代表第一鏈輪部110特徵的半徑。根據一個實施例，第二鏈輪部120具有34個齒。

第三鏈輪部130包含自第三鏈輪部130周圍向外延伸的第三齒數，其被定位介於第一鏈輪部110與第二鏈輪部120之間。根據本發明實施例，第三鏈輪部130的第三齒數被形成螺旋錐紋(conical and spiral thread)將第一鏈輪部110與第二鏈輪部120連接在一起。換句話說，形成於第三鏈輪部130之第三齒數上的螺旋錐紋具有逐漸遞增的半徑以便當螺旋式自行車鏈輪100向前轉動時(例如：自第一方向被踏下使自行車前進)，第三鏈輪部130可以引導傳動鏈逐漸從最小的鏈輪部(例如：第一鏈輪部110)前進至最大的鏈輪部(例如：第二鏈輪部120)。

值得注意的是，一旦傳動鏈到達最大的第二鏈輪部120時，只要螺旋式自行車鏈輪100不向後轉動，則傳動鏈會停留在最大的第二鏈輪部120。在一些實施例中，飛輪(freewheel)可以被包含在自行車的適當位置(例如：在從動鏈輪)，使得當螺旋式自行車鏈輪100向後轉動時(例如：自與第一方向相反的第二方向被踏下)，傳動鏈會反轉其位置至一個較小的鏈輪部上(例如：至第一鏈輪部110或第三鏈輪部130)。在一些實施例，知名的鏈條張緊器(chain tensioner)也可以被包含在自行車中用來維持適當的鏈條張力(chain tension)。

透過這種方式，一輛加上本發明螺旋式自行車鏈輪10之鏈輪系統的自行車便能在不需要例如前面及/或後面的自行車撥鏈器(bicycle derailleurs)的傳統齒輪變換裝置(conventional gear-changing apparatus)就可以達到“變速”的目的。更特別的是，本發明揭露的實施例可以讓騎乘者享受到以下事實的充分優勢，包括在競賽的環境下當為了獲得高速而到達最大的鏈輪部(或“高速齒輪”)時，在整個競賽事件中其他用於快速起步的任何較小的鏈輪部將不可能會再被選擇到或者是被佔用。因此，本發明實施例在自行車被使用在競爭賽道的環境中會特別有用，例如：在自行車場地賽或者是自行車越野賽這些非常需要一次性快速加速與高速度的競賽環境。

此外，因為螺旋式自行車鏈輪100並未包含任何傳統齒輪變換裝置，所以一輛加上螺旋式自行車鏈輪100的自行車相較於傳統自行車來說會更加耐用而且輕巧。因此，騎上應用本發明實施例之自行車的騎乘者可以在不需要遭受傳統齒輪變換技術所帶來的增加重量及遭遇可能的機械故障的苦難下就可以享受到多速功能。

根據其他實施例，一種具有螺旋式自行車鏈輪系統的自行車被揭露。所述的螺旋式自行車鏈輪系統包含：(1)具有複數個驅動鏈輪部的主動鏈輪，每一個驅動鏈輪部都具有不同的半徑；(2)從動鏈輪；以及(3)將主動鏈輪與從動鏈輪連接的傳動鏈。其中，所述的複數個驅動鏈輪部依照其半徑大小以遞增的順序被安排形成連續的螺旋紋。

在一個額外的實施例中，一種具有複數個齒的螺旋式自行車鏈輪被揭露，其中所述複數個齒中的第一組齒被以螺旋錐方式(in a conical and spiral manner)安排形成第一鏈輪部，第一鏈輪部具有不斷增加的半徑直到到達一個最終長度，而複數個齒中的第二組齒被以循環方式(in a circular manner)安排形成第二鏈輪部，第二鏈輪部具有與最終長度相同的半徑。

雖然本發明揭露及描述了特定的實施例，但是對熟悉技藝者來說，從更廣泛的面向來看本發明只要是在不背離本發明精神的前提下進行適當的改變和修改都是可以被預見的。因此，本發明所主張的申請專利範圍包含在其申請專利範圍內所有落入本發明實質精神和範圍內的任何改變和修改。

100‧‧‧螺旋式自行車鏈輪

110‧‧‧第一鏈輪部

115‧‧‧中心軸

120‧‧‧第二鏈輪部

130‧‧‧第三鏈輪部

Claims

一種螺旋式自行車鏈輪，包含：一第一鏈輪部，繞著一中心軸轉動並且具有一第一齒數；一第二鏈輪部，繞著一中心軸轉動並且具有一第二齒數，該第二齒數大於該第一齒數；及一第三鏈輪部，位於該第一鏈輪部與該第二鏈輪部之間並且具有一第三齒數；其中，該第三齒數形成一螺旋錐紋(conical and spiral thread)將該第一鏈輪部與該第二鏈輪部連接。
如申請專利範圍第1項所述之螺旋式自行車鏈輪，其中該第一鏈輪部、該第二鏈輪部及該第三鏈輪部以一體成形的方式形成。
如申請專利範圍第1項所述之螺旋式自行車鏈輪，其中該螺旋錐紋是以徑向方向(radial direction)轉動。
如申請專利範圍第1項所述之螺旋式自行車鏈輪，其中該第一齒數為31及該第二齒數為34。
一種具有螺旋式自行車鏈輪系統的自行車，其中該螺旋式自行車鏈輪系統包含：一主動鏈輪，具有複數個驅動鏈輪部，每一驅動鏈輪部都具有不同的半徑；一從動鏈輪；及一傳動鏈，將該主動鏈輪與該從動鏈輪連接；其中，所述複數個驅動鏈輪部依照其半徑大小以遞增的順序被安排形成一連續螺旋紋(a continuous spiral thread)。
如申請專利範圍第5項所述之自行車，其中該從動鏈輪更耦接至一飛輪(freewheel)。
如申請專利範圍第5項所述之自行車，其中該螺旋式自行車鏈輪系統更包含一鏈條張緊器(chain tensioner)。
一種具有複數個齒的螺旋式自行車鏈輪，其中所述複數個齒中的一第一組齒被以螺旋錐方式(in a conical and spiral manner)安排形成一第一鏈輪部，該第一鏈輪部具有不斷增加的半徑直到到達一最終長度，而其中所述複數個齒中的一第二組齒被以循環方式(in a circular manner)安排形成一第二鏈輪部，該第二鏈輪部具有與該最終長度相同的半徑。