TWI518003B - Electric front guide - Google Patents

Description

電動前導鏈器

本發明涉及一種自行車的導鏈器，特別涉及一種自行車的電動前導鏈器結構。

按，自行車的前導鏈器是固接在自行車車架上，並對應一前鏈盤位置，使圈設於該前鏈盤與一後鏈盤的鏈條，在操作變速時通過該前導鏈器將該鏈條撥到其他預定大小及齒數的目標鏈盤上，達到變速功能。

由於傳統手動式的前導鏈器，係藉由一鋼索連接到安裝在自行車把手上的一控制桿，使用者以手按壓該控制桿牽動該控制桿，使該前導鏈器產生上移及下移而操作該鏈條朝目標鏈盤嵌設，完成變速目的。

惟，自行車已逐漸提升成為高層級的代步及運動工具，手動操作的變速結構已漸漸被淘汰掉，取而代之者為電動式的變速器結構，而電動操控的自行車變速器係藉電動馬達運作，以操控該變速器移位，進而使穿接在變速器的自行車鏈條，隨著該變速器的移位一起移動到不同鏈盤上，達成變速功能。

習知技術可參閱圖1，如美國專利第US6679797B2號「自行車前導鏈器與電動減速機構」，係包含一機座2、一環形的束帶3、一連接件6、一擺件7及一導鏈器5。機座2係與束帶3樞接，束帶3係圈束在自行車的車架4上，機座2設一穿桿10，穿桿10樞接於擺件7，擺件7的一端樞接於導鏈器5，導鏈器5 具有一容槽供自行車的一鏈條穿過，擺件7的另一端為扇形的一齒盤12，齒盤12的凹凸齒部19與一螺桿18嚙合，螺桿18的一端連接一驅動電源15，又導鏈器5與連接件6的一端樞接，連接件6的另一端並與機座2樞接。

使用時，驅動電源15驅動螺桿18旋轉，螺桿18與凹凸齒部19嚙合，帶動齒盤12以穿桿10的中心旋擺，使與擺件7樞接的導鏈器5可上升及下移，連接導鏈器5與機座2的連接件6可拉動導鏈器5靠向車架4或遠離車架4，令導鏈器5帶動鏈條移動到目標的鏈齒盤的目標鏈盤A或B上，達到變速目的。

在實務上，自行車在路面行駛時常會有震動，尤其與鏈條配合的導鏈器5受到碰撞時，其撞擊力傳予擺件7、連接件6，經過齒盤12撞擊螺桿18，導致螺桿18與擺件7的凹凸齒部19失去正常對位嚙合，造成卡死及失去傳動精準度，甚至驅動電源15受震故障，致使變速時不能達到精確撥動鏈條或發生卡死問題。

爰此，本發明的主要目的，在於提供一種解決自行車因震動或碰撞產生的衝擊力，造成變速卡死及失去精確撥鏈功能之電動前導鏈器。

為達上述目的，本發明揭露一種電動前導鏈器，係安裝於一自行車車架上，使一自行車鏈條由一齒盤嵌合至另一不同尺寸之齒盤，該電動前導鏈器包括有一機座、一驅動件、一主動輪、一傳動軸、一設置於該機座上的傳動組及一導鏈元件。本發明係利用一連接座將該機座連接於該自行車車架上，該驅動件係設置於該機座上並與該主動輪嵌合，該主動輪受該驅動件驅動而旋轉並進而帶動一被動輪旋轉，該被動輪中心具有一螺孔，該 傳動軸具有一軸身與一頭部，該軸身設有螺紋用以使該傳動軸螺設於該螺孔，該傳動組係設置於該機座上並連接該傳動軸之該頭部，該導鏈元件具有連接該傳動組的一撥鏈部，該撥鏈部設一容槽，該容槽係供一鏈條穿設。

使用者當欲進行變速時，該驅動件驅動該主動輪旋轉，使該被動輪受該主動輪帶動旋轉，藉該傳動軸的該螺紋與該被動輪的該螺孔螺合，使該傳動軸產生上下升降位移，帶動該連接件同步上移或下降，進而帶動與該連接件連接的該緩衝件產生上移或下降，該緩衝件藉該第一固定軸為軸心進行樞轉並同時帶動該導鏈元件順向轉動或逆向轉動，且該鏈條穿經該導鏈元件的該容槽，可撥動該鏈條向預設的不同直徑鏈盤移動。

本發明之電動前導鏈器當受到撞擊時，衝擊力的傳導路徑依序如下：衝擊力先傳達至該導鏈元件，再自該導鏈元件依該緩衝件、該連接件、該傳動軸、該被動輪、該主動輪最後為該驅動件。但在傳導至該傳動軸並進一步要往該被動輪傳遞時，由於該傳動軸是以螺合方式結合於該被動輪的該螺孔中，因此由該傳動軸傳遞向上的力量會受到該螺孔與該傳動軸之該螺紋的緩衝而不會繼續傳導至該被動輪，使衝擊力不會傳至該主動輪甚至是該驅動件，有效避免該主動輪與該被動輪因受撞而發生走位或卡死，並且解決該主動輪因受到震動失去準度，造成該驅動件不能驅動該主動輪旋轉，導致變速卡住及操作變速不精確問題。

(習知)

2‧‧‧機座

3‧‧‧束帶

4‧‧‧車架

5‧‧‧導鏈器

6‧‧‧連接件

7‧‧‧擺件

10‧‧‧穿桿

12‧‧‧齒盤

15‧‧‧驅動電源

18‧‧‧螺桿

19‧‧‧凹凸齒部

A、B‧‧‧目標鏈盤

(本發明)

D1‧‧‧順向位移

D2‧‧‧逆向位移

20‧‧‧機座

201‧‧‧頂部

21‧‧‧主動輪

22‧‧‧被動輪

221‧‧‧螺孔

23‧‧‧穿孔

24‧‧‧本體部

241‧‧‧容置空間

242‧‧‧軸承孔

243‧‧‧通孔

244‧‧‧軸承

24a‧‧‧第一側板

24b‧‧‧第二側板

25‧‧‧導槽

26‧‧‧驅動件

261‧‧‧驅動軸

27‧‧‧連接座

28a‧‧‧第一固定孔

28b‧‧‧第二固定孔

30‧‧‧傳動軸

31‧‧‧軸身

311‧‧‧螺紋

32‧‧‧頭部

100‧‧‧傳動組

40‧‧‧連接件

41‧‧‧第一端

42‧‧‧第二端

43‧‧‧第一栓桿

44‧‧‧第二栓桿

50‧‧‧緩衝件

51‧‧‧蓋板

52‧‧‧齒輪組

521‧‧‧主齒輪

522‧‧‧從齒輪

523‧‧‧中間齒輪

53‧‧‧第一固定軸

531‧‧‧第一卡固端

54‧‧‧第二固定軸

541‧‧‧第二卡固端

55‧‧‧心軸

56a、56b‧‧‧吊耳

56‧‧‧導鏈元件

561‧‧‧壁面

562‧‧‧卡固孔

563‧‧‧撥鏈部

564‧‧‧容槽

60‧‧‧自行車車架

61‧‧‧前鏈盤組

62‧‧‧鏈條

圖1為美國專利第US6679797B2號「自行車前導鏈器與電動減速機構」的平面圖。

圖2為本發明實施例配合自行車的示意圖。

圖3為本發明實施例的放大示意圖。

圖4為本發明實施例的分解立體圖。

圖4A為本發明實施例機座另一方向立體圖。

圖5為本發明實施例另一方向的分解立體圖。

圖6為本發明實施例的部分分解示意圖。

圖7A為本發明實施例驅動件作動前的示意圖。

圖7B為本發明實施例驅動件作動後的示意圖。

請參閱圖2、圖3、圖4、圖4A及圖5。圖2為本發明實施例配合自行車的示意圖，圖3為本發明實施例的放大示意圖，圖4為本發明實施例的分解立體圖，圖5為本發明實施例另一方向的分解立體圖。

本發明所揭露的一種電動前導鏈器，其係利用一連接座27將本發明之電動前導鏈器裝設在一自行車車架60上，自行車車架60具有一前鏈盤組61其包含有至少二不同直徑的前鏈盤、一後鏈盤組(圖未示)及連接前鏈盤組61與該後鏈盤組的一鏈條62，本發明係用以使鏈條62由一齒盤嵌合至另一不同尺寸之齒盤。本發明電動前導鏈器，包含有一機座20、一驅動件26、一主動輪21、一傳動軸30、一設置於機座20上的傳動組100及一導鏈元件56，而傳動組100包含有一連接件40以及一緩衝件50。機座20具有一頂部201及一本體部24，頂部201穿設有一穿孔23，而本體部24具有相對連接的一第一側板24a及一第二側板24b。機座20面對第一側板24a的一面設有一容置空間241如圖4A，第一側板24a設有一軸承孔242及一通孔243，軸承孔242裝設有一軸承244，第一側板24a設有一第一固定孔28a，第二側板24b設有一第二固定孔28b與第一固定孔28a相 對，且第一側板24a、第二側板24b分別設有長形的一導槽25。

在本實施例中，驅動件26為一電力驅動馬達並具有一驅動軸261，第一側板24a藉連接座27固接在自行車車架60上，而驅動件26設置於頂部201，驅動軸261穿過機座20並與主動輪21樞接，主動輪21的底部設置於通孔243中。

傳動軸30具有一軸身31及一頭部32，傳動組100分別連接頭部32與導鏈元件56，傳動軸30由第一側板24a下方向上穿設，使軸身31與軸承244的中心孔配合。容置空間241裝設主動輪21與一被動輪22，於本實施例中主動輪21與被動輪22為齒輪，且主動輪21的外徑及齒數小於被動輪22的外徑及齒數，主動輪21及被動輪22只能在容置空間241中轉動而無法產生位移，主動輪21受驅動件26驅動而旋轉並與被動輪22相互嵌接傳動，此外被動輪22的中心設有一螺孔221，而傳動軸30的軸身31環設有螺紋311用以與螺孔221螺合。

連接件40具有位於相對兩端的一第一端41及一第二端42，第一端41穿設有一第一栓桿43，第一栓桿43分別穿設於頭部32與第一端41，使頭部32與第一端41得以藉第一栓桿43為軸心樞轉，連接件40的第二端42樞接一第二栓桿44，第二栓桿44的二端分別嵌合於第一側板24a與第二側板24b的二導槽25，使第二栓桿44得以二導槽25為軌道移動。

緩衝件50為一盒體，其位在第一側板24a與第二側板24b之間並與連接件40連接，緩衝件50具有一開口、一蓋板51用以封閉該開口及一吊耳56a設置於緩衝件50外周，蓋板51設有一吊耳56b以對應吊耳56a，第二栓桿44分別穿過此二吊耳56a、56b，藉此使緩衝件50與連接件40樞接一起並得以第二栓桿44為軸樞轉。緩衝件50的內部裝設一齒輪組52，齒輪組 52包括有一主齒輪521、一從齒輪522及與該主齒輪521及從齒輪522嵌接的一中間齒輪523。在本實施例中，主齒輪521係不可轉動地穿設在一第一固定軸53上，且第一固定軸53穿設緩衝件50、蓋板51、第一固定孔28a及第二固定孔28b，藉此將緩衝件50設置於本體部24，第一固定軸53的二端至少有一端具有一第一卡固端531。本實施例中以穿設於第一側板24a的一端為第一卡固端531，第一卡固端531具有非圓形的橫切面，而第一固定孔28a具有與第一卡固端531嵌合的孔型，使第一固定軸53固定於第一固定孔28a而不轉動，而緩衝件50得以第一固定軸53為軸心轉動。從齒輪522不可轉動地穿設於一第二固定軸54，而第二固定軸54的二端分別穿設於緩衝件50與蓋板51。同樣地，第二固定軸54也具有至少一端為一第二卡固端541，第二卡固端541具有非圓形的橫切面，本實施例中的第二卡固端541為穿設於緩衝件50的蓋板51之一端，而中間齒輪523藉一心軸55穿接，心軸55的兩端分別樞設於緩衝件50與蓋板51上。

導鏈元件56，設有一撥鏈部563及相對的二壁面561，此二壁面561分別設有一卡固孔562，其中至少一卡固孔562具有與第二卡固端541嵌合的孔型。在本實施例中，與蓋板51同側的卡固孔562具有與第二卡固端541嵌合的孔型，第二固定軸54分別穿接此二卡固孔562，藉由第二卡固端541與卡固孔562互相嵌合，導鏈元件56與從齒輪522的相對位置不會改變，撥鏈部563設有供自行車10鏈條12穿設的一容槽564。

請再參閱圖6、圖7A及圖7B，圖6為本發明實施例的部分分解示意圖，圖7A及圖7B為本發明實施例驅動件作動前、作動前的示意圖。本發明的驅動件26驅動主動輪21產生順向旋轉，使被動輪22被主動輪21帶動旋轉，並且主動輪21的 外徑及齒數小於被動輪22的外徑及齒數，這樣的配置可以使驅動件26驅動主動輪21進而帶動被動輪22時產生的誤差減少，並進而使整個導鏈器的精確度有顯著的提升。

而傳動軸30的螺紋311與螺孔221螺合，使傳動軸30產生上升位移，並帶動連接件40產生上升位移，因連接件40樞設於第一栓桿43，且第一栓桿43穿設於第一側板24a及第二側板24b的二導槽25中，因此連接件40受限於此二導槽25的軌道走向同步上移，此時緩衝件50因受連接件40樞設於吊耳56a、56b，故當連接件40開始移動時便會推動緩衝件50以第一固定軸53為中心旋轉，吊耳56a、56b與第二栓桿44樞接可擺動，使傳動過程中因連接件40與緩衝件50幾何結構所造成的額外阻力藉由擺動降低。緩衝件50在旋轉的過程中，因為緩衝件50與主齒輪52受第一固定軸53固定，故當緩衝件50旋轉時，緩衝件50會以第一固定軸53為軸旋轉，同時內部齒輪組52會以主齒輪521為中心進行傳動，中間齒輪523因受心軸55固定在緩衝件50上，故會隨著緩衝件50帶動而沿主齒輪521外圍旋轉，並連帶傳動從齒輪522旋轉，進而帶動導鏈元件56同步產生位移。鏈條62穿經撥鏈部563的容槽564，撥鏈部563可帶動鏈條62產生一順向位移D1，使鏈條62得以自前鏈盤組61中的較小外徑鏈盤移動至較大外徑鏈盤，達到升速目的。

相反地，請參閱圖7B，當驅動件26驅動主動輪21產生反向旋轉時，則會使前述機構產生相反地做動方向，使撥鏈部563產生一逆向位移D2，並進而帶動鏈條62自前鏈盤組61中的較大外徑鏈盤移動至較小外徑鏈盤已達到降速的目的。

本發明係藉由改變力的傳遞方向來達到保護驅動件26、主動輪21及被動輪22的功效。當本發明之導鏈元件56受 到衝擊力時，衝擊力的傳導路徑依序如下：衝擊力先傳達至導鏈元件56，再自導鏈元件56依緩衝件50、連接件40、傳動軸30、被動輪22、主動輪21最後為驅動件26。但當衝擊力傳導至傳動軸30並進一步要往被動輪22傳遞時，由於傳動軸30是以螺合方式結合於被動輪22的螺孔221中，因此傳動軸30所產生向上傳動的力量會受到螺孔221與傳動軸30之螺紋311的吸收緩衝而不會繼續傳導至被動輪22，使衝擊力不會影響主動輪21甚至是驅動件26，可有效避免主動輪21與被動輪22的齒部因受撞而發生走位或卡死，並且解決主動輪21因受到震動失去準度，造成驅動件26不能驅動主動輪21旋轉，導致導鏈器卡死及操作變速不精確問題。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧機座

24a‧‧‧第一側板

25‧‧‧導槽

27‧‧‧連接座

50‧‧‧緩衝件

56‧‧‧導鏈元件

561‧‧‧壁面

563‧‧‧撥鏈部

60‧‧‧自行車車架

61‧‧‧前鏈盤組

62‧‧‧鏈條

Claims (10)

1. 一種電動前導鏈器，其係安裝於一自行車車架上，該電動前導鏈器包括：一連接座，係用以連接一機座於該自行車車架上；一驅動件，係設置於該機座上並與一主動輪嵌合，該主動輪受該驅動件驅動而旋轉並帶動一被動輪旋轉，該被動輪中心具有一螺孔；一傳動軸，具有一軸身與一頭部，該軸身設有複數螺紋用以使該傳動軸螺設於該螺孔；一傳動組，係設置於該機座上並連接該傳動軸之該頭部；以及一導鏈元件，具有一撥鏈部連接該傳動組，該撥鏈部設一容槽，該容槽係供一鏈條穿設。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電動前導鏈器，其中該傳動組更包含有一連接件及一緩衝件，該連接件具有一第一端及一第二端，該第一端樞接於該頭部，該第二端樞接於該緩衝件，該緩衝件樞設於該機座並與該導鏈元件連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電動前導鏈器，其中該機座更包含有一頂部及一本體部，該本體部具有相對連接的一第一側板及一第二側板，該頂部與該本體部間設有一容置空間，該容置空間裝設該主動輪與該被動輪，該第一側板設一第一固定孔，該第二側板設一第二固定孔，該第二固定孔與該第一固定孔相對，該緩衝件具有一第一固定軸、一第二固定軸及一齒輪組，該第一固定軸穿設於該緩衝件並以其二端分別組設於該第一固定孔及該第二固定孔，該第二固定軸穿設於該撥鏈部及該緩衝件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電動前導鏈器，其中該第一側板及該第二側板分別設有長形的一導槽，該連接件的第一端穿設一第一栓桿，該第一栓桿穿設於該頭部與該第一端，該連接件的第二端藉一第二栓桿與該緩衝件樞接，且該第二栓桿的二端分別組配於該第一側板及該第二側板的該導槽並以其為軌道移動。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電動前導鏈器，其中該齒輪組具有一主齒輪、一從齒輪、一與該主齒輪及該從齒輪嵌接的中間齒輪，該第一固定軸穿設該主齒輪並設置於該緩衝件，該第二固定軸穿設該從齒輪並設置於該緩衝件，該中間齒輪藉一心軸穿設，該心軸與該緩衝件樞接。
6. 如申請專利範圍第3項所述之電動前導鏈器，其中該緩衝件為中空的一盒體並設置於該第一側板及該第二側板之間，該盒體並具有一開口及覆蓋於該開口的一蓋板，該齒輪組係設置於該盒體內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電動前導鏈器，其中該盒體外周設一吊耳，該蓋板設有與該吊耳對應之另一吊耳，該第二栓桿穿設該二吊耳。
8. 如申請專利範圍第3項所述之電動前導鏈器，其中該第一固定軸的至少一端具有一第一卡固端，該第一卡固端具有非圓形的橫切面，該第一固定孔具有與該第一卡固端嵌合的孔型，該第二固定軸的至少一端為一第二卡固端，該第二卡固端具有非圓形的橫切面，該第二固定孔具有與該第二卡固端嵌合的孔型。
9. 如申請專利範圍第3項所述之電動前導鏈器，其中該第一側板設一軸承孔及一通孔，該軸承孔裝設一軸承，該傳動軸的該軸身與該軸承的一中心孔配合，該主動輪設置於該通孔。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電動前導鏈器，其中該驅動件為一電力驅動馬達。