TWI498252B

TWI498252B - 飛輪結構

Info

Publication number: TWI498252B
Application number: TW099116763A
Authority: TW
Inventors: Min Sheng Kao; Ming Chih Tsai
Original assignee: Sun Race Sturmey Archer Inc
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2015-09-01
Also published as: TW201141754A

Description

飛輪結構

本發明是關於一種飛輪結構，尤指一種藉由一固定座來結合與支撐複數齒盤，且適用於自行車飛輪組的一種飛輪結構。

隨著人們對於環保、樂活、健身以及天然資源耗竭的意識崛起，已有越來越多的人們以兼具無污染、不消耗天然資源以及運動健身優點的自行車來代步，以取代耗能又造成污染的汽機車。相對地，人們對於自行車性能的要求也越來越高，也因此，對於可變速自行車的變速齒盤尤其是飛輪組齒盤的數量，也逐漸自過去的5至6片擴增至現在的7至10片。而在飛輪組空間有限的情況下，如何設計出一個簡單、省空間、易於組裝、成本低廉、且又兼具結構強度的固定結構來裝配如此多數的齒盤，對於現今自行車飛輪組的設計來說，已成為一個很重要的課題。

美國專利號US 5,194,051案曾揭露一種自行車飛輪組的齒盤固定結構，其主要是在一中空環體上延伸出複數支撐臂，且每一支撐臂上均設置有呈階梯狀由高而低排列的複數個階梯面。其中，每一個階梯面均可用來鎖固一片齒盤，藉此可將大小不等的多數個齒盤鎖固在同一中空環體上。然而，此種習知技術有幾個重大缺點。首先，由於各個齒盤都是被鎖固在支撐臂較遠離自行車輪輻線之側，換句話說，支撐臂的最旁側表面將會比飛輪組最大片齒盤「更貼近於」自行車輪輻線。如前所述，在一個齒盤數量高達7至10片的飛輪組來說，其對於空間的要求是非常高的。此種支撐臂比飛輪組最大片齒盤「更貼近於」自行車輪輻線的設計，將會導致支撐臂很容易和輪輻線發生阻礙或摩擦的嚴重後果，或者，自行車設計者將被迫減少飛輪組齒盤的數量而降低變速功能與市場競爭力。其次，此種習知技術需要在同一中空環體的複數支撐臂上均設置多數個階梯面來裝置多數個齒盤；所以，為了避免因公差的累積效應，每個階梯面的表面都需被精密的加工來嚴格控制其表面平整度及尺寸精度，進而造成生產成本的提高與市場競爭力的降低。

美國專利號US 6,102,821案曾揭露一種自行車的齒盤組結構，其主要是在一蜘蛛狀的齒盤支撐座上延伸出複數支撐臂，且每一支撐臂末端的前、後兩面可分別結合一齒盤；藉此，可將兩齒盤結合在單一齒盤支撐座之支撐臂的前、後兩側面上。此種作法雖然克服了支撐臂容易和輪輻線發生阻礙或摩擦的缺點，然而，卻因為支撐臂末端的前、後兩面都需要與齒盤結合固定，所以支撐臂的前、後兩面都需要被精密加工，而導致技術困難度與製造成本的提高，而仍有進一步改良的空間。

本發明的第一目的是在於提供一種適用於自行車的飛輪結構，可藉由一固定座來結合與支撐複數齒盤，不僅整體結構簡單、省空間、易於組裝、兼具結構強度，同時亦不會與輪輻線發生阻礙或摩擦、且更僅需單面的精密加工而成本低廉。

為達上述之目的，本發明之飛輪結構的一較佳實施例中，該飛輪結構係定義有一軸心方向以及與該軸心方向垂直之一徑向，且包括有：一第一齒盤；一第二齒盤，位於該第一齒盤之一旁側，且該第二齒盤的直徑係小於第一齒盤；以及，一固定座，位於該第二齒盤較遠離第一齒盤之側，且其朝向第二齒盤之側係稱為一第一側；該固定座包括有一環形本體以及自環形本體沿該徑向朝外延伸之複數支持爪；並且，於各支持爪於該第一側的表面上並分別設有一第一結合區及一第二結合區；其中，該第一齒盤與第二齒盤均是位於該固定座之該第一側，且該第一齒盤是固定於該第一結合區、且第二齒盤是固定於該第二結合區，使得該第一齒盤、該第二齒盤及該固定座可以被結合固定成一體。

於一較佳實施例中，該固定座較遠離第二齒盤之側係稱為一第二側且該第二側的表面是一平面；並且，該飛輪結構更包括有一第三齒盤，其係貼靠於但並未固定於該固定座之該第二側的表面上，且該第三齒盤的直徑係小於第二齒盤；其中，該第一結合區於該軸心方向上的一第一厚度決定了第一齒盤與第三齒盤之間的間隔距離，而該第二結合區於該軸心方向上的一第二厚度則決定了第二齒盤與第三齒盤之間的間隔距離；此外，該固定座之該第一側的任何部分於該軸心方向上均不超出第一齒盤較遠離第二齒盤之側的表面。

於一較佳實施例中，於該第一齒盤與該第二齒盤上分別設有複數第一鉚孔與複數第二鉚孔，並且，於固定座之複數支持爪上的第一結合區上分別設有與該複數第一鉚孔相對應之複數第一座孔，且於固定座之複數支持爪上的第二結合區上分別設有與該複數第二鉚孔相對應之複數第二座孔；藉由複數個第一鉚釘分別鉚合於複數第一鉚孔與複數第一座孔之間、以及藉由複數個第二鉚釘分別鉚合於複數第二鉚孔與複數第二座孔之間，達到將該第一與第二齒盤分別固定於該固定座之複數支持爪上的第一與第二結合區。

於一較佳實施例中，該第一結合區是位於支持爪相對較遠離環形本體的區域、而該第二結合區是位於支持爪相對較接近環形本體的區域；該第一結合區於該軸心方向上的一第一厚度是大於該第二結合區於該軸心方向上的一第二厚度，並且，於該第二齒盤相對應各第一結合區的位置處係分別設有一開口，使各支持爪之第一結合區可穿過所對應之該開口而與該第一齒盤相貼靠，進而以該第一鉚釘加以鉚合。

於一較佳實施例中，該第一結合區是位於支持爪相對較接近環形本體的區域、而該第二結合區是位於支持爪相對較遠離環形本體的區域；該第一結合區於該軸心方向上的一第一厚度是大於該第二結合區於該軸心方向上的一第二厚度。

為達上述之目的，本發明之飛輪結構的另一較佳實施例中，該飛輪結構係定義有一軸心方向以及與該軸心方向垂直之一徑向，且包括有：一第一齒盤，其上設有複數第一鉚孔；一第二齒盤，位於該第一齒盤之一旁側，其上設有複數第二鉚孔，且該第二齒盤的直徑係小於第一齒盤；一固定座，位於該第二齒盤較遠離第一齒盤之側，且其朝向第二齒盤之側係稱為一第一側；該固定座包括有：一環形本體以及自環形本體沿該徑向朝外延伸之複數支持爪；並且，於各支持爪於該第一側的表面上並分別設有至少一結合區，於各結合區上分別設有一座孔；複數中空套環，位於第一與第二齒盤之間且分別對應於該複數支持爪上之該結合區上的座孔；以及，複數鉚釘；其中，該第一齒盤與第二齒盤均是位於該固定座之該第一側，藉由複數鉚釘於該軸心方向上分別穿過該第一齒盤之複數第一鉚孔、複數中空套環、第二齒盤之複數第二鉚孔、及複數支持爪上之座孔，而將第一齒盤、複數中空套環、第二齒盤、以及固定座結合固定成一體。

為能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的介紹，茲配合圖式詳細說明如後：請參閱圖一至圖四，其揭露了本發明之飛輪結構20的一第一實施例。其中，圖一是本發明之飛輪結構20第一實施例於組合狀態的剖面示意圖；圖二是本發明之飛輪結構20第一實施例的立體部分爆炸圖；圖三是本發明之飛輪結構20第一實施例中的第一、第二齒盤21、22與固定座40的立體爆炸圖；圖四是本發明之飛輪結構20第一實施例於組裝在自行車後輪之輪軸13上時的立體示意圖。

如圖一、圖二及圖三所示，於本發明之飛輪結構20的第一實施例中，該飛輪結構20係定義有一軸心方向101以及與該軸心方向101垂直之一徑向102，並且，該飛輪結構20由最接近輪輻線14之側起沿該軸心方向101自左向右係包括有：一第一齒盤21、一第二齒盤22、一固定座40、一第三齒盤23、一第一定位環61、一第四齒盤24、一第二定位環62、一第五齒盤25、一第三定位環63、一第六齒盤26、一第四定位環64、一第七齒盤27、一第八齒盤28、一第九齒盤29、一第十齒盤30、以及一蓋體12。前述各元件中，該第一齒盤21與第二齒盤22係先被固定於固定座40之複數支持爪42上後，再將固定座40(連同其上之第一齒盤21與第二齒盤22)、第三齒盤23、第一定位環61、第四齒盤24、第二定位環62、第五齒盤25、第三定位環63、第六齒盤26、第四定位環64、第七齒盤27、第八齒盤28、第九齒盤29、第十齒盤30、以及蓋體12依序套合於一輪轂殼11上，進而如圖四所示般被裝設於自行車後輪之輪軸13上。

各個齒盤21~30均包含有定義一中空空間的一齒盤內緣(未編號)以及具有複數齒之一齒盤外緣(未編號)，並且，各齒盤21~30的直徑尺寸是和其齒盤21~30的齒數多寡成正比。於本實施例中，各齒盤21~30之齒數與尺寸，是由最接近輪輻線14之側起沿該軸心方向101自左向右逐漸遞減的。也就是說，第一齒盤21外緣211的齒數與尺寸大於第二齒盤22外緣221的齒數與尺寸、第二齒盤22又大於第三齒盤23、第三齒盤23又大於第四齒盤24...等等。如圖二所示，第三至第十齒盤23~30以及第一至第四定位環61~64的內緣均設有一環狀凹凸肋結構(未編號)，用以和輪轂殼11上所設置的環狀凹凸肋結構(圖中未示)相對應嵌合，使得在組裝後這些齒盤23~30與定位環61~64可以和輪轂殼11同步旋轉。而該蓋體12則具有螺牙(未編號)可供鎖合於輪轂殼11末端以避免固定座40連同其上之第一齒盤21與第二齒盤22、第三至第十齒盤23~30與各定位環61~64掉出輪轂殼11。

於本發明之該飛輪結構20中，該第一齒盤21是位於最接近輪輻線14之側。而第二齒盤22則是位於該第一齒盤21較遠離輪輻線14之一旁側(也就是右側)，且該第二齒盤22的直徑係小於第一齒盤21。該固定座40是位於該第二齒盤22較遠離第一齒盤21之側(也就是右側)，並且於以下說明中，固定座40朝向第二齒盤22之側(也就是左側)係簡稱為第一側401，而固定座40較遠離第二齒盤22之側(也就是右側)係簡稱為第二側402，且該第二側402的表面是一平面。於本實施例中，該固定座40係包括有一中空的環形本體41、以及自該環形本體41沿徑向朝外延伸之複數支持爪42。於該環形本體41的內緣同樣設有類似於第三至第十齒盤23~30與各定位環61~64內緣的環狀凹凸肋結構411，以供嵌合於輪轂殼11上。並且，各支持爪42於該第一側401的表面上並分別設有一第一結合區421及一第二結合區422。

於本實施例中，該第一齒盤21與第二齒盤22均是位於該固定座40之該第一側401，且固定座40是位在第二齒盤22與第三齒盤23之間。其中，該第一齒盤21是固定於該第一結合區421、且第二齒盤22是固定於該第二結合區422，使得該第一齒盤21、該第二齒盤22及該固定座40可以被結合固定成一體。此外，該固定座40之該第一側401的任何部分於該軸心方向101上均不超出第一齒盤21較遠離第二齒盤22之側的表面。如此一來，本發明之飛輪結構20即使是使用於具有高達10片或更多齒盤的飛輪組上時，其固定座40與支持爪42也完全不會有與輪輻線14發生阻礙或摩擦的狀況發生。此外，也由於第一齒盤21與第二齒盤22均是位於該固定座40之同一側(亦即第一側401)，所以於製造上僅需針對位於固定座40第一側401的第一與第二結合區421、422進行精密加工即可，至於固定座40第二側402的表面則不需那麼高精度的加工程序，可因此降低生產成本。由此可知，本發明之飛輪結構20相對於各習知技術，確實具有整體結構簡單、省空間、易於組裝、兼具結構強度，同時亦不會與輪輻線發生阻礙或摩擦、且更僅需單面的精密加工而成本低廉的功效。

於本實施例中，於該第一齒盤21與該第二齒盤22上分別設有複數第一鉚孔212與複數第二鉚孔222，並且，於固定座40之複數支持爪42上的第一結合區421上分別設有與該複數第一鉚孔212相對應之複數第一座孔431，且於固定座40之複數支持爪42上的第二結合區422上分別設有與該複數第二鉚孔222相對應之複數第二座孔432。藉由複數個第一鉚釘51分別鉚合於複數第一鉚孔212與複數第一座孔431之間、以及藉由複數個第二鉚釘52分別鉚合於複數第二鉚孔222與複數第二座孔432之間，達到將該第一與第二齒盤21、22分別固定於該固定座40之複數支持爪42上的第一與第二結合區421、422的目的。至於，該第三齒盤23係貼靠於但並未固定於該固定座40之該第二側402的表面上，且該第三齒盤23的直徑係小於第二齒盤22。由圖一與圖三可知，該第一結合區421於該軸心方向101上的一第一厚度T1決定了第一齒盤21與第三齒盤23之間的間隔距離，而該第二結合區422於該軸心方向101上的一第二厚度T2則決定了第二齒盤22與第三齒盤23之間的間隔距離。於本發明中，該固定座40之環形本體41的厚度T3約略等於第一厚度T1與第二厚度T2中較厚的那個值為較佳；於本第一實施例中，T3約略等於T1。

請繼續參閱圖一至圖三所示，於本發明之飛輪結構20的第一實施例中，該第一結合區421是位於支持爪42相對較遠離環形本體41的區域、而該第二結合區422是位於支持爪42相對較接近環形本體41的區域。該第一結合區421於該軸心方向101上的第一厚度T1是大於該第二結合區422於該軸心方向101上的第二厚度T2。並且，於該第二齒盤22相對應各第一結合區421的位置處係分別設有一開口223，使各支持爪42之第一結合區421可穿過所對應之該開口223而與該第一齒盤21的表面相貼靠，進而以該第一鉚釘51加以鉚合。於本第一實施例中，由於該第一結合區421是位於支持爪42相對較遠離環形本體41的區域，因此，具有較大直徑與較多齒數之該第一齒盤21上所設置的複數第一鉚孔212位置可以更接近於第一齒盤21的外緣211。如此一來，不僅較大片之第一齒盤21可以具有較高的剛性與強度、且其內緣空間亦更加大而有兼具省料輕巧的優點。

以下所述之本發明的其他實施例中，由於大部分元件與結構均類同於前述之實施例，因此，相同或類似的元件將給予相同的名稱與編號，而僅在原編號後增加一英文字母以資區別，且不再贅述其詳細構成。

請參閱圖五及圖六，分別為本發明之飛輪結構之第二實施例中的第一齒盤21a與第二齒盤22a及固定座40a的立體組合圖與立體爆炸圖。由於本發明之飛輪結構第二實施例的其他元件例如但不侷限於：第三至第十齒盤、第一至第四定位環、以及蓋體等等，都可以和前述第一實施例的結構與組裝方式相同，故於此不再繪製於圖示中也不贅述其構成。

於圖五及圖六所示之本發明之飛輪結構之第二實施例中，該飛輪結構同樣定義有一軸心方向101以及與該軸心方向101垂直之一徑向102，該第一齒盤21a同樣是位在最接近輪輻線之側且同樣設有複數第一鉚孔212a；並且，該第二齒盤22a同樣位在第一齒盤21a之右側且同樣設有複數第二鉚孔222a；此外，該第一齒盤21a與第二齒盤22a均是位於該固定座40a之該第一側401a。該固定座40a同樣係包括有一中空的環形本體41a、以及自該環形本體41a沿徑向102朝外延伸之複數支持爪42a。於該環形本體41a的內緣同樣設有環狀凹凸肋結構411a以供嵌合於輪轂殼上。並且，各支持爪42a於該第一側401a的表面上並分別設有一第一結合區421a及一第二結合區422a，且於第一與第二結合區421a、422a上亦分別設有第一座孔431a與第二座孔432a。同樣地，該第一齒盤21a是固定於該第一結合區421a、且第二齒盤22a是固定於該第二結合區422a，使得該第一齒盤21a、該第二齒盤22a及該固定座40a可以被結合固定成一體。此外，該固定座40a之該第一側401a的任何部分於該軸心方向101上均不超出第一齒盤21a較遠離第二齒盤22a之側的表面。至於，本第二實施例與前述第一實施例的不同點主要在於，於圖五及圖六所示之本發明之飛輪結構之第二實施例中，該第一結合區421a是位於支持爪42a相對較接近環形本體41a的區域、而該第二結合區422a是位於支持爪42a相對較遠離環形本體41a的區域；並且，該第一結合區421a於該軸心方向101上的一第一厚度T1是大於該第二結合區422a於該軸心方向101上的一第二厚度T2。如此一來，設置於第一齒盤21a上的複數第一鉚孔212a必須位於較接近軸心方向101的位置，以配合所對應之第一結合區421a上的第一座孔431a的位置。此種設計雖然會使第一齒盤21a的材料增加，但相對地也可以使第二齒盤22a的結構更為簡單與省料。

請參閱圖七、圖八及圖九，分別為本發明之飛輪結構之第三實施例中的第一齒盤21b、第二齒盤22b及固定座40b的立體組合圖、立體爆炸圖、以及圖七中之A-A剖面圖。由於本發明之飛輪結構第三實施例的其他元件例如但不侷限於：第三至第十齒盤、第一至第四定位環、以及蓋體等等，都可以和前述第一或第二實施例的結構與組裝方式相同，故於此不再繪製於圖示中也不贅述其構成。

於圖七、圖八及圖九所示之本發明之飛輪結構之第三實施例中，該飛輪結構同樣定義有一軸心方向101以及與該軸心方向垂直之一徑向102，該第一齒盤21b同樣是位在最接近輪輻線之側且同樣設有複數第一鉚孔212b；並且，該第二齒盤22b同樣位在第一齒盤21b之右側且同樣設有複數第二鉚孔222b，且該第二齒盤22b的直徑係小於第一齒盤21b；此外，該固定座40b同樣位於該第二齒盤22b較遠離第一齒盤21b之側，且其朝向第二齒盤22b之側係稱為一第一側401b。該固定座40b同樣係包括有一中空的環形本體41b、以及自該環形本體41b沿徑向102朝外延伸之複數支持爪42b。於該環形本體41b的內緣同樣設有環狀凹凸肋結構411b以供嵌合於輪轂殼上。並且，於各支持爪42b於該第一側401b的表面上並分別設有至少一結合區，於各結合區上分別設有一座孔。至於，本第三實施例與前述第一與第二實施例的不同點主要在於，於圖七及圖八所示之本發明之飛輪結構之第三實施例中，於各支持爪42b於該第一側401b的表面上分別僅設有一第一結合區421b，且各第一結合區421b上分別僅設有一第一座孔431b。此外，該飛輪結構更包括有複數中空套環44，位於第一齒盤21b與第二齒盤22b之間且分別對應於該複數支持爪42b上之該第一結合區421b上的第一座孔431b。藉由複數鉚釘51b於該軸心方向101上分別穿過該第一齒盤21b之複數第一鉚孔212b、複數中空套環44、第二齒盤22b之複數第二鉚孔222b、及複數支持爪42b上之座孔431b，而將第一齒盤21b、複數中空套環44、第二齒盤22b、以及固定座40b結合固定成一體。由於中空套環44的結構相對於固定座40b來說，具有結構簡單、加工容易與成本低之優勢，且更因中空套環44的使用而使固定座40b不需設計成不同厚度的階梯狀結構而更易製作。因此，本發明之第三實施例，同樣可達到固定座40b不會與輪輻線發生阻礙或摩擦、整體結構簡單、省空間、易於組裝、兼具結構強度，且固定座更僅需單面的精密加工而成本低廉的功效。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

101．．．軸心方向

102．．．徑向

11．．．輪轂殼

12．．．蓋體

13．．．輪軸

14．．．輪輻線

20．．．飛輪結構

21、21a、21b．．．第一齒盤

211．．．外緣

212、212a、212b．．．第一鉚孔

22、22a、22b．．．第二齒盤

221．．．外緣

222、222a、222b．．．第二鉚孔

223．．．開口

23．．．第三齒盤

24．．．第四齒盤

25．．．第五齒盤

26．．．第六齒盤

27．．．第七齒盤

28．．．第八齒盤

29．．．第九齒盤

30．．．第十齒盤

40、40a、40b．．．固定座

401、401a、401b．．．第一側

402．．．第二側

41、41a、41b．．．環形本體

411、411a、411b．．．凹凸肋結構

42、42a、42b．．．支持爪

421、421a、421b．．．第一結合區

422、422a．．．第二結合區

431、431a、431b．．．第一座孔

432、432a．．．第二座孔

44．．．套環

51、51a、51b．．．第一鉚釘

52、52a．．．第二鉚釘

61．．．第一定位環

62．．．第二定位環

63．．．第三定位環

64．．．第四定位環

T1、T2、T3．．．厚度

圖一是本發明之飛輪結構第一實施例於組合狀態的剖面示意圖。

圖二是本發明之飛輪結構第一實施例的立體部分爆炸圖。

圖三是本發明之飛輪結構第一實施例中的第一、第二齒盤與固定座的立體爆炸圖。

圖四是本發明之飛輪結構第一實施例於組裝在自行車後輪之輪軸上時的立體示意圖。

圖五是本發明之飛輪結構之第二實施例中的第一與第二齒盤及固定座的立體組合圖。

圖六是本發明之飛輪結構之第二實施例中的第一與第二齒盤及固定座的立體爆炸圖。

圖七是本發明之飛輪結構之第三實施例中的第一與第二齒盤及固定座的立體組合圖。

圖八是本發明之飛輪結構之第三實施例中的第一與第二齒盤及固定座的立體爆炸圖。

圖九是圖七中所示之A-A剖面圖。