TWI582009B

TWI582009B - Electric front derailleur

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Publication number: TWI582009B
Application number: TW105108484A
Authority: TW
Original assignee: Tien Hsin Industries Co Ltd
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-05-11
Also published as: TW201733853A

Description

電動前撥鏈器

本發明係涉及自行車之前撥鏈器，特別涉及一種能避免撥鏈件受到撞擊，力道回傳了傳動機構造成變形走位，致使變速卡死或失去精確度之電動前撥鏈器。

按自行車前撥鏈器，是裝設在自行車的車架管上，在操作變速時可通過該前撥鏈器，將自行車鏈條移到目標的鏈齒盤上，以達到變速目的，是目前自行車非常普遍的配置，特別是電動式的撥鏈器已經逐漸取代傳統以手撥控制纜線的撥動方式。

習知自行車前撥鏈器，請參閱美國專利第US6648782 B2號「用於自行車撥鏈致動驅動裝置」如圖1，其包括有一固定支撐體2、一環形的夾件3、一前叉單元5、一勾形的擺臂6及一連桿6a。該固定支撐體2藉該環形的夾件3環繞在該自行車車管4上，並利用一螺釘穿設該夾件3兩端使固定於該自行車車管4上，該固定支撐體2藉一栓軸10穿接該擺臂6與該固定支撐體2中間位置，使該擺臂6樞接於該固定支撐體2上，該擺臂6的一端向下以另一栓軸11樞接該前叉單元5，該前叉單元5係為開口朝下呈U形的一空槽，該空槽提供一鏈條穿設，該擺臂6的另一端設有呈弧形的一蝸齒31，該蝸齒31係與一蝸桿29嚙合，該蝸桿29的下方連接電動的一致動裝置12，該前叉單元5朝該致動裝置12方向具有一對第一連接部，該第一連接部與該連桿6a的下端藉栓軸9樞接，該連桿6a的上端與該固定支撐體2再藉栓軸8樞接一起。

操作時，該致動裝置12藉電力驅動該蝸桿29旋轉，該蝸桿29與該蝸齒31嚙合，可帶動該蝸齒31以該栓軸10為中心旋擺，使樞接在該擺臂6下端的前叉單元5可移動以靠近該自行車車架管4或者遠離該自行車車架管4，而帶動鏈條移動到目標的鏈齒盤A或者鏈齒盤B，達到變速目的。

惟，自行車行駛在路面上，特別是走在山區郊外難免遇到高低不平有明顯落差的路況而產生跳動，該前叉單元5、該擺臂6、連桿6a都有可能受到硬物碰撞，致使該擺臂6發生走位，會造成蝸齒31緊卡著蝸桿29，使該致動裝置12不能驅動該蝸桿29自由旋轉而毀損，造成操作變速時產生卡死失效或失去傳動精準度問題。

本發明的主要目的，在於提供一種電動前撥鏈器，可防止自行車於行走中受到碰撞或震動，使變速卡死或失去精準問題者。

為達上述目的，本發明揭露一種電動前撥鏈器，包括：一支撐件設置於一自行車之車架，其具有一第一安裝部與一第二安裝部，一驅動單元，其設置於該第一安裝部，用以驅動一蝸桿轉動，一第一傳動單元，其具有至少一傳動齒輪，受該蝸桿帶動進而傳動該傳動齒輪轉動，一第二傳動單元，其包含有一齒條、一連桿及一擺動件，該齒條係與該傳動齒輪嚙合並可移動地設置於該第二安裝部，該連桿係以其一端樞接於該齒條並以另一端樞接於該擺動件，一撥鏈件，包含一第一樞接部、一第二樞接部及一撥鏈部，該第一、第二樞接部係樞接於該擺動件，且該撥鏈部係用以撥動一鏈條移動。

其中，該擺動件具有一第一齒軸、一第二齒軸、一中間齒輪、一第一側壁以及一第二側壁，該第一齒軸固設於該支撐件並於其軸身設置複數第一環齒以供該中間齒輪嚙合，該第一側壁設一第三接合端及一第四接合端，該第二側壁設一第一接合端及一第二接合端，該第二接合端設一連接部與該第一側壁之該第四接合端連接，該第二齒軸之兩端分別固設於該第一側壁及該第二側壁，並於其軸身設置複數第二環齒以供該中間齒輪嚙合。

其中，該第一傳動單元設於該第一安裝部之一容設空間內並藉一封蓋封住該容設空間之開口。

其中，該第一傳動單元設置有一第一齒輪件、一第二齒輪件及一第五齒輪，該第一齒輪件與該蝸桿嚙合並與該第二齒輪件配合，而該第二齒輪件與該第五齒輪配合，且該第一齒輪件、該第二齒輪件及該第五齒輪共同設置於該容設空間，且該第五齒輪與該傳動齒輪共軸心。

其中，該第一傳動單元為一減速機構，該第一齒輪件包含有一第一軸心穿設一第一齒輪及一第二齒輪，該第二齒輪件包含有一第二軸心穿設一第三齒輪及一第四齒輪，該第一、第二軸心之兩端分別樞設於該第一安裝部及該封蓋，該第二齒輪設置於該第一齒輪之一側方並與該第一齒輪共軸心，該第四齒輪設置於該第三齒輪之一側方並與該第三齒輪共軸心，該第一齒輪與該蝸桿嚙合，該第三齒輪與該第二齒輪嚙合，該第四齒輪與該第五齒輪嚙合。

其中，該第二安裝部包含相對之二壁面及連接該二壁面之一連接壁，各該壁面分別相對設有沿該第二安裝部長度方向延伸之一長槽及一通孔，該齒條設於該第二安裝部內，並經一銷軸分別穿設該齒條與該長槽，使該齒條能以該長槽為軌道進行移動，該封蓋設一軸孔供該傳動齒輪軸心之一端穿設，該傳動齒輪軸心之另一端係設置於該通孔。

其中，該齒條之二端分別設有一第一開槽及一第二開槽，該第一開槽裝設有一第一輪體，該第一輪體藉一第一插銷樞設於該齒條，該第二開槽裝設有一第二輪體，該第二輪體藉一第二插銷樞設於該齒條，該第一輪體與該第二輪體係沿該第二安裝部內面滾動。

其中，該連桿之一端設一第一連接部另一端設一第二連接部，該第一連接部藉該第二插銷穿接該第二輪體與該齒條，使該連桿與該齒條樞接一起，該第二連接部藉一第三插銷穿接於該擺動件之一連動部，使該擺動件與該連桿樞接一起。

其中，該擺動件設有與該連動部連接之一第一容設部、一第二容設部，該第一、第二容設部係分別供該第一齒軸與該第二齒軸設置，該第一齒軸之外周設有一第一環齒，該第一齒軸面對該第一側壁方向之一端設有一第一嵌合部，該第二齒軸之外周設有一第二環齒，該第二齒軸面對該第一側壁方向之一端設一第二嵌合部，該中間齒輪與該第一環齒和該第二環齒相嚙合，該第一側壁設一凹緣，該凹緣內設有一第二對嵌部以與該第二嵌合部嵌合，該第二安裝部具有一延伸壁，該第一嵌合部與該延伸壁之一第一對嵌部嵌合，該中間齒輪中心設有一軸桿且其一端設有一第三嵌合部，該軸桿設置於該擺動件，並以該第三嵌合部與該連動部之一第三對嵌部嵌合。

其中，該第一齒軸面對該第二安裝部之一端設置有非圓形之一第一接合部，該第二齒軸面對該第二側壁方向設有非圓形之一第二接合部，而該第二安裝部對應該第一接合部設置有一第一對接部，該第二側壁設有一第二對接部以與該第二齒軸之該接合部相配合。

藉此，當自行車行走在路面上，若是該撥鏈件受到撞擊，撞擊力先傳予該撥鏈部，該撥鏈部藉該樞接部傳遞撞擊力予該第一、第二側壁，以達第一道緩解作用，而減低震動力；接著力道再由該第一、第二側壁傳達到該擺動件時，因該擺動件內部齒輪吸收部份撞擊力以緩解撞擊力，再將剩餘撞擊力經連桿、齒條、傳動齒輪、第一傳動件等順序衰減，到最後由蝸桿吸收剩餘微弱之衝擊力，藉此可避免自行車因行走中受到碰撞或震動，造成變速卡死或失去精準撥鏈功能問題。

(習知)

A、B‧‧‧鏈齒盤

2‧‧‧固定支撐體

3‧‧‧夾件

4‧‧‧自行車車管

5‧‧‧前叉單元

6‧‧‧擺臂

6a‧‧‧連桿

8、9、10、11‧‧‧栓軸

12‧‧‧致動裝置

29‧‧‧蝸桿

31‧‧‧蝸齒

(本發明)

a‧‧‧自行車的車架

b‧‧‧鏈條

10‧‧‧支撐件

11‧‧‧上蓋

12‧‧‧機殼

121‧‧‧空室

122‧‧‧側擋壁

123‧‧‧承板

124‧‧‧隔板

125‧‧‧第一螺釘

126‧‧‧第二螺釘

127‧‧‧第三螺釘

13‧‧‧第二安裝部

131‧‧‧座板

132‧‧‧槽體

132a、132b‧‧‧壁面

132c‧‧‧連接壁

133‧‧‧凸耳

134‧‧‧長槽

135‧‧‧通孔

136‧‧‧第一對接部

1371‧‧‧上螺孔

1372‧‧‧下螺孔

138‧‧‧延伸壁

139‧‧‧第一對嵌部

20‧‧‧驅動單元

21‧‧‧轉軸

22‧‧‧蝸桿

30‧‧‧第一傳動單元

31‧‧‧第一齒輪件

311‧‧‧第一齒輪

312‧‧‧第二齒輪

313‧‧‧第一軸心

32‧‧‧第二齒輪件

321‧‧‧第三齒輪

322‧‧‧第四齒輪

323‧‧‧第二軸心

33‧‧‧傳動齒輪

331‧‧‧第五齒輪

34‧‧‧第一安裝部

341‧‧‧容設空間

342‧‧‧凸部

343‧‧‧封蓋

344‧‧‧軸孔

40‧‧‧第二傳動單元

41‧‧‧齒條

411‧‧‧第一開槽

412‧‧‧第二開槽

413‧‧‧第一輪體

414‧‧‧第一插銷

415‧‧‧第二輪體

416‧‧‧第二插銷

417‧‧‧銷軸

42‧‧‧連桿

421‧‧‧第一連接部

422‧‧‧第二連接部

43‧‧‧擺動件

431‧‧‧連動部

432‧‧‧第一容設部

433‧‧‧第二容設部

434‧‧‧第三插銷

435‧‧‧第三對嵌部

44‧‧‧第一側壁

441‧‧‧凹緣

442‧‧‧第三接合端

443‧‧‧第四接合端

444‧‧‧第二對嵌部

45‧‧‧第二側壁

451‧‧‧第二對接部

452‧‧‧第一接合端

453‧‧‧第二接合端

454‧‧‧連接部

46‧‧‧第一齒軸

461‧‧‧第一環齒

462‧‧‧第一嵌合部

463‧‧‧第一接合部

47‧‧‧第二齒軸

471‧‧‧第二環齒

472‧‧‧第二嵌合部

473‧‧‧第二接合部

48‧‧‧中間齒輪

481‧‧‧軸桿

482‧‧‧第三嵌合部

50‧‧‧撥鏈件

51‧‧‧撥鏈部

52‧‧‧第一樞接部

53‧‧‧第二樞接部

54‧‧‧第一樞接件

55‧‧‧第二樞接件

圖1為美國專利第US6648782 B2號「用於自行車撥鏈致動驅動裝置」的平面示意圖。

圖2為本發明實施例組裝在自行車的車架的示意圖。

圖3為本發明實施例不含支撐件的立體組合圖。

圖4為本發明實施例的立體爆炸圖。

圖5A為本發明實施例另一方向的立體爆炸圖。

圖5B為圖5A第二安裝部另一方向的放大圖。

圖6為本發明實施例的部份分解圖。

圖7A為本發明實施例的動作示意圖一。

圖7B為本發明實施例的動作示意圖二。

茲有關本發明之詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱圖2~圖6，為本實施例的電動前撥鏈器，包括有一支撐件10、一驅動單元20(本實施例中為電動馬達)、一第一傳動單元30、一第二傳動單元40及一撥鏈件50。

支撐件10裝設在一自行車的車架a上，包含一上蓋11、位在上蓋11下方沿上蓋11外形而設的一機殼12及一第二安裝部13，上蓋11部分覆蓋一第一安裝部34，第二安裝部13具有一座板131，座板131設置有一槽體132及一設在槽體132側邊的凸耳133，槽體132大致呈U形並包含有相對的二壁面132a、132b及連接二壁面132a、132b的一連接壁132c，上蓋11配合機殼12封設槽體131及凸耳133，各壁面132a、132b設有沿槽體131長度方向延伸的一長槽134及一通孔135設在長槽134的一側方，槽體132鄰近機殼12方向的壁面132a設一上螺孔1371及一下螺孔1372，座板131的一側方設有一延伸壁138，延伸壁138更設置有一第一對嵌部 139。

機殼12的一側設有供驅動單元20容設的一空室121，機殼12的另一側為一開放空間供第二安裝部13組配，請參照圖2，臨近自行車之車架a方向設置有一側擋壁122其一部分可延伸至上蓋11，側擋壁122朝空室121方向延伸出與側擋壁122垂直的一承板123，承板123跨置在第二安裝部13的座板131上，機殼12中更設置有由側擋壁122一側突出的一隔板124將空室121與該開放空間界定出來，側擋壁122藉一第三螺釘127穿設，第三螺釘127再與第二安裝部13的凸耳133螺合。

驅動單元20具有一轉軸21，並藉由轉軸21輸出驅動力，轉軸21更設有一蝸桿22以藉蝸桿22將驅動力輸出。

第一傳動單元30，受蝸桿22驅動，為大小不同齒輪嚙合構成的一減速機構，用以驅動一傳動齒輪33旋轉，第一傳動單元20設有與蝸桿22嚙合的一第一齒輪件31、一第二齒輪件32與第一齒輪件31配合並共同設置在第一安裝部34內，當蝸桿22帶動第一齒輪件31轉動時，第二齒輪件32會連帶帶動傳動齒輪33旋轉。

請參照圖4，在此更進一步地描述第一齒輪件31包含有一第一軸心313、一第一齒輪311用以與蝸桿22嚙合及一第二齒輪312設置在第一齒輪311的一側方且其外徑小於第一齒輪311的外徑，第一軸心313穿設第一齒輪311與第二齒輪312的中心，藉此帶動第一齒輪311與第二齒輪312一起轉動，第二齒輪件32包含有一第二軸心323、一第三齒輪321其外徑大於第二齒輪312的外徑，第三齒輪321與第二齒輪312嚙合，第三齒輪321的一側方設有一第四齒輪322其外徑小於第三齒輪321的外徑，第二軸心323穿設第三齒輪321與第四齒輪322的中心，並藉此帶動第三齒輪321與第四齒輪322一起轉動，第四齒輪322與一外徑大於第四齒輪322的第五齒輪331相嚙合，第五齒輪331位在傳動齒輪33的一側方，並與傳動齒輪33共軸，第一安裝部34設有容設第一、第二齒輪件31、32及第五齒輪331的一容設空間341，第一安裝部34設一凸部342及一封蓋343用以封閉容設空間341的開口，上蓋11藉一第一螺釘125由外向內穿入，第一螺釘125並穿過第一安裝部34的凸部342再與第二安裝部13的上螺孔1371螺合，使第一安裝部34與第二安裝部13結合，機殼12藉一第二螺釘126穿過底部之後，再穿過隔板124並與第二安裝部13的下螺孔1372螺合。

封蓋343開設有供傳動齒輪33穿出的一軸孔344，第一、第二齒輪件31、32與第五齒輪331係設置在第一安裝部34的容設空間341，第一、第二軸心313、323的兩端分別樞設在第一安裝部34及封蓋343，傳動齒輪33之軸心的一端與第五齒輪331結合並隨第五齒輪331轉動，傳動齒輪33穿過槽體132之壁面132b，而位在槽體132的內部空間，傳動齒輪33之軸心的另一端樞設於壁面132a的通孔135。

第二傳動單元40，包含與傳動齒輪33嚙合的一齒條41、一樞接在齒條41的下端並穿過第二安裝部13的一連桿42、一樞接於連桿42的一擺動件43、一第一側壁44及一第二側壁45。在本實施例中，齒條41係設置在第二安裝部13的槽體132內，齒條41的二端分別設有一第一開槽411及一第二開槽412，第一開槽411裝設有一第一輪體413，第一輪體413藉一第一插銷414樞設在齒條41的一端，第二開槽412裝設有一第二輪體415，第二輪體415藉一第二插銷416樞設在齒條41的另一端，第一輪體413、第二輪體415係沿槽體132的連接壁132c內面滾動，齒條41的中間藉一銷軸417穿設，銷軸417的左右二端分別樞設於槽體132的二長槽134內。

連桿42的一端為一第一連接部421，連桿42的另一端為一第二連接部422，第二插銷416穿接第一連接部421、第二輪體415與齒條41，使連桿42與齒條41樞接一起，擺動件43設有相面對的二連動部431及一第一容設部432、一第二容設部433分別與二連動部431相連接，連桿42的第二連接部422藉一第三插銷434穿接二連動部431與第二連接部422，使擺動件43與連桿42樞接一起，擺動件43設置有一中間齒輪48，第二容設部433的相對兩側分別組配於第一側壁44及第二側壁45，鄰近第一側壁44的連動部431設有一第三對嵌部435。

請參考圖4及圖5A，第一容設部432內部裝設一第一齒軸46，第一齒軸46的外周設有一第一環齒461，第一齒軸46面對第一側壁44方向的外周壁設一第一嵌合部462以與第二安裝部13的第一對嵌部139嵌合，第二容設部433內部裝設一第二齒軸47，第二齒軸47的外周設有一第二環齒471，第二齒軸47面對第一側壁44方向的外周壁設一第二嵌合部472，中間齒輪48與第一環齒461和第二環齒471相嵌合，第二齒軸47的另一端與第二側壁45組配連結。

更進一步描述第一、第二齒軸46、47的連接關係如後，請參考圖4與圖5A、圖5B，第一、第二齒軸46、47面對第二側壁45方向之一端各凸設非圓形的一第一接合部463與第二接合部473，第一接合部 463與一依照其形狀對應設置在第二安裝部13上的第一對接部136接合，而第二側壁45設有對應第二接合部473形狀設置而與其相接合的一第二對接部451，第二側壁45設一第一接合端452及一第二接合端453，第二接合端453設有朝第一側壁44方向延伸管狀的一連接部454，第一側壁44設有與第二齒軸47套合的一凹緣441，凹緣441設有與第二嵌合部472嵌合的一第二對嵌部444，第一側壁44分別設有一第三接合端442及一第四接合端443，中間齒輪48的中心設置有一軸桿481，軸桿481鄰近第一側壁44方向的一端設有一第三嵌合部482，第三嵌合部482係與連動部431的第三對嵌部435嵌合，如圖5，軸桿481的另一端係樞設在鄰近第二側壁45方向的另一連動部431。

撥鏈件50，具有可選擇性撥動鏈條b的一撥鏈部51、一第一樞接部52及一第二樞接部53，第一樞接部52藉由一第一樞接件54樞接於第一側壁44的第三接合端442與第二側壁45的第一接合端452，而第二樞接部53則藉由一第二樞接件55樞接於第一側壁44的第四接合端443與第二側壁45的第二接合端453。

藉此請再一併參閱圖3、圖6及圖7A，當驅動單元20驅動轉軸21轉動時，可帶動蝸桿22旋轉，蝸桿22與第一齒輪311嚙合，並帶動第二齒輪312旋轉，第二齒輪312並與第三齒輪321嚙合進而帶動第四齒輪322旋轉，第四齒輪322再與第五齒輪331嚙合，驅動第五齒輪331旋轉並帶動與第五齒輪331同軸的傳動齒輪33轉動，傳動齒輪33與齒條41嚙合，可帶動齒條41上下位移，隨著齒條41位移使樞接於二長槽134的銷軸417可沿著長槽134上下位移。

連桿42上端的第一連接部421與齒條41下端藉第二插銷416穿設樞接一起，使齒條41上下移帶動連桿42上下升降，連桿42利用第三插銷434穿接二連動部431與連桿42的第二連接部422，使擺動件43與連桿42樞接，使擺動件43隨連桿42上下移動。

又，第一齒軸46的第一嵌合部462與第二安裝部13的第一對嵌部139嵌合，當擺動件43上提時可帶動中間齒輪48與第一齒軸46的第一環齒461嚙合被驅動旋轉，中間齒輪48與第二齒軸47的第二環齒471嚙合，再驅動第二齒軸47轉動，由於第二容設部433內的第二齒軸47藉其一端非圓形的接合部437與第二側壁45的對接部451接合，帶動第二側壁45擺動，且撥鏈件50的第一樞接部52分別樞接於第一側壁44的第三接合端442與第二側壁45的第一接合端452，第二樞接部53分別樞接於第一側壁44的第四接合端443與第二側壁45的第二接合端453，使撥鏈器50隨擺動件43移動。

如此，請再參閱圖7A，當傳動齒輪33以順時針方向旋轉驅動齒條41上移，會拉動擺動件43的連動部431往上提，第一齒軸46以第一嵌合部462嵌合於第二安裝部13的第一對嵌部139以作為擺動件43樞轉的軸心，而第二容設部433會往遠離自行車的車架a的方向移動，組配在第二容設部433內的第二齒軸47及與第二齒軸47組配的第一、第二側壁44、45一起朝向遠離自行車的車架a方向移動，使樞接在第一、第二側壁44、45的撥鏈器50得以接觸鏈條b並將其撥往遠離自行車的車架a方向移動，將鏈條b掛在一目標鏈齒盤(圖未示)上。

反之如圖7B，當傳動齒輪33以逆時針方向旋轉驅動齒條 41下移，會拉動擺動件43的連動部431下移，第二容設部433會往自行車的車架a方向移動，組配在第二容設部433內的第二齒軸47及與第二齒軸47組配的第一、第二側壁44、45一起朝向自行車的車架a方向移動，使樞接在第一、第二側壁44、45的撥鏈器50接觸鏈條b並將其撥往靠近自行車的車架a方向移動，將鏈條b掛在另一目標鏈齒盤(圖未示)上。

本發明至少具有以下之優點：

由於自行車行走在高低不平的路面上，撥鏈件50難免會受到撞擊，當撥鏈件50受力時，撞擊力傳遞至擺動件43，由擺動件43吸收部份撞擊力以緩解並減低撞擊力，接著已減低的撞擊力再由擺動件43經連桿42傳至齒條41，再經由齒條41傳遞至傳動齒輪33並經第一傳動單元30再次減緩撞擊力道，並最後將剩餘力量傳遞至蝸桿22，由蝸桿22吸收剩餘力量，因前面複數機構的力量傳遞，力量已衰退至不會損傷蝸桿22的強度可直接由蝸桿22吸收而不致影響驅動單元20甚至造成內部元件損壞，避免自行車因行走中受到碰撞或震動，造成變速卡死或失去精準撥鏈功能問題。

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，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。