TWI593598B - 自行車偏心齒盤與曲柄的組合 - Google Patents

Description

自行車偏心齒盤與曲柄的組合

本發明係關於一種自行車的技術領域，特別是指自行車偏心齒盤與曲柄的組合。

一般車自行車所配置的齒盤多為圓形。一曲柄結合該齒盤，且該曲柄轉動可促使該齒盤及嚙合於該齒盤的鏈條轉動。由於曲柄的運動模式為轉動，而人體腿部的運動模式為上、下或前、後模式，所以在曲柄轉動的過程中，會因為運動模式不同而產生部份施力形成無作用或僅有小部份作用。

以騎車者踩踏曲柄一圈的功率而言，當曲柄在零度(正上方)至一百八十度(正下方)之間運動，所產生的功率為正值，且在有九十度時(三點鐘方向)有最大的峰值。一旦曲柄繞過一八百十度的位置(下死點)，則會出現負功率，無助於自行車前進。

目前解決或提昇踩踏功效的方式是利用橢圓形齒盤來取代圓形齒盤。例如台灣第I399322號專利案揭示一種自行車齒盤。該齒盤周緣相鄰的各點至該盤體的中心距離不同。藉此可對應使用者不同的踩踏位置產生不同的力臂，提升自行車傳動機構利用使用者踩踏力量的效率。

美國第US 7,749,117號專利揭示一種橢圓形鏈環。利用該橢 圓形鏈環所設置的定位、延長和形狀，以及其所具備的可調節性，從而適用於更多的使用者。其次該專利前案的鏈環的定位結合了向下踏動踏板時的肌肉潛力和騎車慣性，同時其延長係數和形狀特徵可仿效較小的常規鏈環的運行，藉此改善對騎車人的膝蓋的保護。

本發明的目的在於提供一種自行車偏心齒盤與曲柄的組合，其具有能夠方便調整成不同運動軌跡的效果，以及能夠提高傳動扭力及傳動功率的效果。

為達上述的目的與功效，本發明所揭示一齒盤具有圓形周緣，以及在盤面具有複數非圓形運動軌跡配接孔及複數圓形運動軌跡配接孔；一曲柄具有複數支臂，且各支臂等長。各該支臂分別配接於該非圓形運動軌跡配接孔，則該齒盤可作偏心轉動，形成非圓形運動軌跡。各該支臂分別配接於該圓形運動軌跡配接孔，則該齒盤可作圓形轉動，形成圓形運動軌跡。藉此達到方便調整不同的運動軌跡，以及能夠提高傳動扭力及傳動功率的效果。

以下即依本發明的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。

10‧‧‧齒盤

12‧‧‧圓形周緣

14‧‧‧齒

16‧‧‧齒盤圓心

18‧‧‧結合面

20‧‧‧第一非圓形運動軌跡配接孔

22‧‧‧第二非圓形運動軌跡配接孔

24‧‧‧圓形運動軌跡配接孔

30‧‧‧曲柄

32‧‧‧柄體

34‧‧‧支臂

36‧‧‧鎖配孔

38‧‧‧軸孔

39‧‧‧轉動中心

40‧‧‧鏈條

50‧‧‧圓形運動軌跡

52‧‧‧偏心圓運動軌跡

54‧‧‧橢圓運動軌跡

56‧‧‧偏心距

58‧‧‧長軸距

60‧‧‧短軸距

第1圖係本發明齒盤的平面結構示意圖。

第2圖係本發明齒盤與曲柄的分解圖。

第3圖係本發明齒盤、曲柄及鏈條的組合結構示意圖。

第4圖係本發明曲柄配接在第一非圓形運動軌跡配接孔的組合示意圖。

第5圖係本發明曲柄配接在第二非圓形運動軌跡配接孔的組合示意圖。

第6圖係本發明曲柄配接在圓形運動軌跡配接孔的組合示意圖。

第7圖係本發明圓形運動軌跡及偏心圓運動軌跡對橢圓運動軌跡的比較圖。

第8圖係本發明柄體與長軸距間較佳夾角角度的結構示意圖一。

第9圖係本發明柄體與長軸距間較佳夾角角度的結構示意圖二。

請參閱第1圖，圖中揭示一種自行車的齒盤10。該齒盤10具有一圓形周緣12，該圓形周緣12的外側具有複數齒14。各該齒14係排列成圓形。該圓形周緣12的圓心定義為一齒盤圓心16，一結合面18形成在該圓形周緣12的內側，且該結合面18鄰接該圓形周緣12。

本實施例包含複數第一非圓形運動軌跡配接孔20。各該第一非圓形運動軌跡配接孔20，形成在該結合面18。由於上述的非圓形運動軌跡為橢圓形式，所以各該第一非圓形運動軌跡配接孔20的中心點與該齒盤圓心16的連線長度至少有二條不同的長度。

本實施例更包含複數第二非圓形運動軌跡配接孔22。各該第二非圓形運動軌跡配接孔22，形成在該結合面18。由於上述的非圓形運動軌跡為橢圓形式，所以各該第二非圓形運動軌跡配接孔22的中心點與該齒盤圓心16的連線長度，至少有二條不同的長度。

本實施例再包含複數圓形運動軌跡配接孔24。各該圓形運動軌跡配接孔24，形成在該結合面18，且各該圓形運動軌跡配接孔24的中心 點與該齒盤圓心16的連線長度皆相同。

請參閱第2、3圖，本發明包含一曲柄30用以連接該齒盤10。該曲柄30係一柄體32的一端具有複數支臂34，圖中顯示該支臂34的數量為五。各該支臂34的一端皆具有一鎖配孔36。

請再參參閱第3圖，一軸孔38形成在該柄體32一端，一轉動中心39形成在該軸孔38的中心，各該鎖配孔36與該轉動中心39的距離為等距。

該曲柄30的各該支臂34配接在該齒盤10的該結合面18上。一鏈條(如虛線所示)40嚙合該齒盤10的外側的該齒14。該曲柄30的該軸孔38配接在一轉軸(未顯示)的一端。如同已知的配置方式，該轉軸的二端係各自結合一曲柄30，該曲柄30轉動可以帶動該齒盤10轉動。

請參閱第4圖，值得注意的是，各該支臂34的該鎖配孔36可與各該第一非圓形運動軌跡配接孔20結合。如此該轉動中心39與該齒盤圓心16形成錯位不重疊。換言之，該轉動中心39位在該齒盤10的偏心位置，所以該齒盤10轉動所形成的運動軌跡為一非圓形的運動軌跡。

請參閱第5圖，調整該曲柄30的角度與位置，各該支臂34的該鎖配孔36可與各該第二非圓形運動軌跡配接孔22結合。如此該轉動中心39與該齒盤圓心16形成錯位不重疊。換言之，該轉動中心39位在該齒盤10的偏心位置，所以該齒盤10轉動所形成的運動軌跡為一非圓形的運動軌跡。

比較第4圖及第5圖，由於該轉動中心39與該齒盤圓心16的連心線長度及方向不相同，所以第4圖所揭示的齒盤10的非圓形運動軌跡不同於第5圖所揭示的該齒盤10的非圓形運動軌跡。

請參閱第6圖，調整該曲柄30的角度與位置，各該支臂34的該鎖配孔36可與該圓形運動軌跡配接孔24結合。如此該轉動中心39與該齒盤圓心16形成重疊。換言之，該曲柄30帶動該齒盤10轉動，該齒盤10的運動軌跡為圓形。

據以上所述，調整該齒盤10與該曲柄30的結合位置，可以改變該齒盤10的運動軌跡，對於不同的使用者而言，可以依自身的需求進行調整。例如運動選手可以調整該齒盤10與該曲柄10的結合位置，使該齒盤10提供非圓形運動軌跡。一般的使用者，可以調整該齒盤10與該曲柄10的結合位置，使該齒盤10提供圓形的運動軌跡。是以本發明具有方便使用者自行調整安裝的功效，且具有提供不同踏功效的效果。

請參閱第7圖，圖中揭示等同於本發明結構所提供的一圓形運動軌跡50及一偏心圓運動軌跡52，並取二該運動軌跡50和52與一橢圓運動軌跡54進行比較。其中該圓形運動軌跡50位移一段偏心距56後即形成該偏心圓運動軌跡52，且該偏心圓運動軌跡52相對該圓形運動軌跡50的圓心即為一非圓形運動軌跡。藉由調整該偏心距56，可使該偏心圓運動軌跡(非圓形運動軌跡)52的一長軸距58與該橢圓運動軌跡54的最長端位置相同。是以該偏心圓運動軌跡52的長軸距58旋轉到與該橢圓運動軌跡54的最長端相同，則該偏心圓運動軌跡52可提供與該橢圓運動軌跡54相同的踩踏功效。例如，一橢圓齒盤提供如圖式揭示的該橢圓運動軌跡54，且該橢圓齒盤最長端位置是五十三齒(53T)的功率，則本實施例的該齒盤10經安裝成偏心狀後，其轉動的偏心最長位置也同樣具備五十三齒(53T)齒的功率。

由於該偏心圓運動軌跡52係該圓形運動軌跡50位移該偏心 距所形成，且該偏心圓運動軌跡52足以模擬該橢圓運動軌跡54，因此在該偏心圓運動軌跡52中也可以定義一該短軸距60，該短軸距60如同該橢圓形運動軌跡54的短軸。該短軸距60係自該轉動中心39至該偏心圓運動軌跡的最近端，其次，該長軸距58與該短軸距60的比率為1.1至1.3之間，其中優選為1.215。

請參閱第8圖，調整該曲柄30配置在該齒盤10的位置，即可以改變該柄體32與該長軸距58間的夾角，圖中所示的位置為該曲柄30相對在一點鐘方向，該柄體32與該長軸距58間的夾角可為七十八度，且該齒盤10轉動可產生一非圓運動軌跡。

請參閱第9圖，調整該曲柄30配置在該齒盤10的位置，即可以改變該柄體32與該長軸距58間的夾角，圖中所示的位置為該曲柄30相對在一點鐘方向，該柄體32與該長軸距58間的夾角可為一百一十七度，且該齒盤10轉動可產生一非圓運動軌跡。

是以藉由選用不同的該長軸距58與該短軸距60的比率選用1.1至1.3之間，以及該曲柄30與該長軸距58間的夾角選用七十五度至一百二十度間，可達到降低膝伸肌力峰值，以及有助於減少膝關節受力的效果。此外，本實施例所揭示的齒盤10係以偏心轉動的模式模擬橢圓形齒盤，且該偏心齒盤10的周緣曲率變化為漸近且和緩。是以橢圓盤會因形狀而使轉動時產生一強一弱的不穩定感，本發明則可藉由圓形偏心轉動的模式，使騎行者的踩踏可以保持穩定的感覺，同時又可以藉由偏心原理將踩踏效率平穩地達到最高點。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用 於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧齒盤

12‧‧‧圓形周緣

14‧‧‧齒

16‧‧‧齒盤圓心

18‧‧‧結合面

20‧‧‧第一非圓形運動軌跡配接孔

22‧‧‧第二非圓形運動軌跡配接孔

24‧‧‧圓形運動軌跡配接孔

Claims (4)

1. 一種自行車偏心齒盤與曲柄的組合，係用以連接一鏈條及提供踩踏扭力，其包含：一齒盤，具有一圓形周緣，該圓形周緣的圓心為一齒盤圓心，該圓形周緣的外側具有複數齒用以嚙合該鏈條，一結合面鄰接該圓形周緣；複數第一非圓形運動軌跡配接孔，各該第一非圓形運動軌跡配接孔形成在該結合面，且各該第一非圓形運動軌跡配接孔的中心點與該齒盤圓心的連線長度，至少有二條不同的長度；複數圓形運動軌跡配接孔，各該圓形運動軌跡配接孔形成在該結合面，且各該圓形運動軌跡配接孔的中心點與該齒盤圓心的連線長度皆相同；一曲柄，係一柄體的一端具有複數支臂，一軸孔形成在該柄體一端，一轉動中心形成在該軸孔的中心，各該支臂的一端皆具有一鎖配孔，各該鎖配孔與該轉動中心的距離為等距；每一該支臂的該鎖配孔分別與一該第一非圓形運動軌跡配接孔結合，該曲柄的轉動中心與該齒盤的該齒盤圓心形成相離，該曲柄帶動該齒盤產生非圓形的運動軌跡；每一該支臂的該鎖配孔分別與一該圓形運動軌跡配接孔結合，該曲柄的轉動中心與該齒盤的該齒盤圓心形成重疊，該曲柄帶動該齒盤產生圓形的運動軌跡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自行車偏心齒盤與曲柄的組合，更包含複數第二非圓形運動軌跡配接孔，各該第二非圓形運動軌跡配接孔形成在該結合面，且各該第二非圓形運動軌跡配接孔的中心點與該齒盤圓心的連線長度，至少有二條不同的長度，每一該支臂的該鎖配孔分別與一該第 二非圓形運動軌跡配接孔結合，該曲柄的轉動中心與該齒盤的該齒盤圓心形成相離，該曲柄帶動該齒盤產生非圓形的運動軌跡。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自行車偏心齒盤與曲柄的組合，其中該齒盤產生非圓形運動軌跡，自該齒盤圓心至該運動軌跡的最遠端為一長軸距，自該齒盤圓心至該運動軌跡的最近端為一短軸距，該長軸距與該短軸距的比率為1.1至1.3之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自行車偏心齒盤與曲柄的組合，其中該齒盤產生非圓形運動軌跡，自該齒盤圓心至該運動軌跡的最遠端為一長軸距，且該曲柄的該柄體位在一點鐘方向，該柄體與至該長軸距間的夾角為七十五度至一百二十度之間。