TWI603859B - Tooth-type hub ratchet combination structure - Google Patents

Description

密齒式之花轂棘輪組合結構

本發明係有關於一種花轂單元，尤指一種密齒式之花轂棘輪組合結構。

按，目前一種可以快速嚙合的花轂棘輪裝置，請配合參閱第9圖所示，其包含一心軸50，一花轂座60，其係可轉動地套設於該心軸50，並於一端凹設形成一棘輪槽61，於棘輪槽61的內周面等間隔形成複數個齒槽611，一棘輪筒70，其係可轉動地套設該心軸50，該棘輪筒70於朝向該花轂座60的一端設有一套入該棘輪槽61的輪狀體71，該輪狀體71係間隔設有複數個可以等分為兩組相互交錯設置的容塊槽72，各容塊槽72與相鄰兩側的距離係設計為相差一個齒距的不同間距設置形態，於各容塊槽分別嵌設有一個棘塊73及一個彈片74；當騎乘者重新向前踩踏時，俾會自動選定距離棘輪槽61最近的棘塊73作為推動，以達可快速嚙合帶動該花轂座的效果。

詳觀上述習知結構不難發覺其尚存有些許不足之處，主要原因係歸如下：上述習知的輪轂結構，其中在花轂座60內的齒槽611與棘塊73組的嚙合係為徑向嚙合，雖然可有效提供輪轂在自行車上順暢的運轉作動，但是在長期騎乘下，會因棘塊73在相對齒槽611做跳齒時，所承受的力量無法均勻分散於所有棘塊73上，並使某些棘塊73之端部受到較為集中之摩 擦力量，而容易造成棘塊73與齒槽611的齒紋加速的磨耗，且進一步導致棘塊73有脫齒的情況發生，除此之外，也造成需時常替換棘塊組，導致成本的提高。

另外，該棘輪槽61內部之齒槽611數量較少，造成各齒槽611間之距離被拉長，而且棘塊73與齒槽611間相囓合的角度也大於90度，同時也增加了棘塊73與齒槽611間確實囓合的行程，使得棘塊73及齒槽611間的摩擦阻力較大，造成運動效能被相抵消耗，進而降低花轂自轉的圈數以及自行車滑行的距離，且當騎乘者重新踩踏時，亦可能受到各齒槽611的間距拉長而無法馬上提供棘塊73達到囓合連動的狀態，而具有一踩空疑慮，實缺乏騎乘安全性者。

有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種密齒式之花轂棘輪組合結構。

一種密齒式之花轂棘輪組合結構，其包含：一輪轂座、一連動環、一套筒座以及一棘齒組，其中，一輪轂座係穿設於一軸桿外，並可於該軸桿上旋轉作動，且輪轂座一側具有一非圓孔狀之組合容室，提供一連動環嵌掣固定，一連動環外周係呈現非圓環狀，而內部依序排列設有若干連動齒牙，且該連動環之連動齒牙數量係介於145齒至155齒間，又該些連動齒牙角度係介於57度至62度間，一套筒座係配合組設於輪轂座一側，並相 對輪轂座及連動環於一端部設有一連動凸部，該連動凸部係由外環周至少設有二棘齒槽，一棘齒組係配合套筒座之棘齒槽數量設有若干棘爪件，並分別搭配一彈片組入棘齒槽內，藉此將各棘爪件設於輪轂座及套筒座間，並使各棘爪件以軸桿為圓心隨著連動凸部旋轉，而該些棘爪件受彈片抵頂而凸伸於棘齒槽外之端部皆設有嚙合齒牙，更透過嚙合齒牙與連動環之連動齒牙相囓合形成連動，且該些棘爪件與連動環嚙合連動之施力角度介於100度至110度間，又該些棘爪件之嚙合齒牙數量總合係介於20至32齒間，而單一棘爪件之嚙合齒牙齒數則視棘爪件數量均設有4至8齒，更使該些嚙合齒牙角度介於55度至60度間，藉由上述結構，俾以構成一種密齒式之花轂棘輪組合結構。

(一)、其連動環之連動齒牙係以多齒數、小齒距方式所構成，且齒數最多高達155齒，而棘齒組之各棘爪件則對應連動齒牙同樣以齒距較小的方式設置有嚙合齒牙，令嚙合齒牙於連動齒牙之齒端上滑動距離能有效被縮短，進而縮小棘齒組與連動環間囓合連動的間距，俾能快速達到囓合連動之狀態，更形成一種無間隙之踩踏效果，大幅提升騎乘踩踏之確實度，兼具安全性者。

(二)、再者，透過連動環以及棘齒組間之配置狀態，使得兩者間之齒牙相嚙合角度小於70度，且縮小行程、增加齒數，有效降低摩擦阻力進而避免運動效能的消耗，更是減少連動齒牙與嚙合齒牙間之磨耗情況，提升花轂棘輪之使用壽命，兼具實用性者。

【本創作】

10‧‧‧輪轂座

11‧‧‧軸桿

111‧‧‧軸封

12‧‧‧組合容室

20‧‧‧連動環

21‧‧‧連動齒牙

30‧‧‧套筒座

31‧‧‧連動凸部

32‧‧‧棘齒槽

321‧‧‧第一槽部

322‧‧‧第二槽部

40‧‧‧棘齒組

41‧‧‧棘爪件

42‧‧‧彈片

411‧‧‧嚙合齒牙

【習知】

50‧‧‧心軸

60‧‧‧花轂座

61‧‧‧棘輪槽

611‧‧‧齒槽

70‧‧‧棘輪筒

71‧‧‧輪狀體

72‧‧‧容塊槽

73‧‧‧棘塊

74‧‧‧彈片

第1圖：係為本發明之立體圖。

第2圖：係為本發明之分解圖。

第3圖：係為本發明之組合剖視圖暨正向踩動形成嚙合狀態示意圖。

第4圖：係為本發明之連動齒牙與棘爪件嚙合之局部放大示意圖。

第5圖：係為本發明之棘爪件與連動環嚙合連動之施力角度示意圖。

第6圖：係為本發明之另一組合狀態剖視圖。

第7圖：係為本發明之反向踩動形成脫離狀態示意圖。

第8圖：係為本發明之另一實施例。

第9圖：係為習知之示意圖。

為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後：首先，先請參閱第1、2圖配合第3、4、5圖所示，一種密齒式之花轂棘輪組合結構，其包含：一輪轂座10、一連動環20、一套筒座30以及一棘齒組40，其中，一輪轂座10係穿設於一軸桿11外，並可於該軸桿11上旋轉作動，且輪轂座10一側具有一非圓孔狀之組合容室12，提供一連動環20嵌掣固定，一連動環20外周係呈現非圓環狀，而內部依序排列設有若干連動齒牙21，且該連動環20之連動齒牙21數量係介於145齒至155齒間，其最佳配置數量為150齒，又該些連動齒牙21角度係介於57度至62度間，更以59度為佳，且各連動齒牙21間之夾角則介於55度至60度間，一套筒座30係配合組設於輪轂座10一側，並相對輪轂座10及連動環20於一端部設有一連動凸部31，該連動凸部31係由外環周至少設有二棘齒槽32，提供組入至少二棘爪件41之棘齒組 40，而最多則設有六棘齒槽32，以供配合組入有六棘爪件41之棘齒組40，又該些棘齒槽32皆具有一第一槽部321以及第二槽部322，一棘齒組40係配合套筒座30之棘齒槽32數量設有若干棘爪件41，並分別搭配一彈片42組入棘齒槽32內，藉此將各棘爪件41設於輪轂座10及套筒座30間，並使各棘爪件41以軸桿11為圓心隨著連動凸部31旋轉，而該些棘爪件41受彈片42抵頂而凸伸於棘齒槽32外之端部皆設有嚙合齒牙411，更透過嚙合齒牙411與連動環20之連動齒牙21相囓合形成連動，且該些棘爪件41與連動環20嚙合連動之施力角度介於100度至110度間，更以105度為佳，又該些棘爪件41之嚙合齒牙411數量總合係介於20至32齒間，而單一棘爪件41之嚙合齒牙411齒數則視棘爪件41數量均設有4至8齒，本實施例係具有六棘爪件41，並將各棘爪件41皆設有五嚙合齒牙411，使得囓合棘齒411數量達到30齒，更使該些嚙合齒牙411角度介於55度至60度間，而嚙合齒牙411之較佳角度則以57度為佳，且各嚙合齒牙411間之夾角則介於57度至62度間。

其結構之組成，再請參閱第1、2、3圖配合第6圖所示，該輪轂座10係由組合容室12提供一連動環20的嵌掣固定，該套筒座30係由連動凸部31之棘齒槽32依序置入棘爪件41，並透過第一、二槽部321、322提供棘爪件41及彈片42嵌入定位，使棘爪件41受彈片42抵頂後以第一槽部321為軸心向外偏擺凸伸出，再將裝設有棘爪件41之套筒座30相對組設於輪轂座10具連動環20之端部，並以連動凸部31嵌入連動環20內，使棘齒組40限制於套筒座30及輪轂座10間，更透過棘爪件41之嚙合齒牙411與連動環20之連動齒牙21相嵌掣囓合，最後再提供一軸封111配合鎖設於軸桿11端部，同時將套筒座30限制於軸桿11上，令套筒座30能透過棘齒組40與輪轂座10囓合連動，或是 脫離形成自轉狀態者，藉由上述結構，俾以完成密齒式之花轂棘輪組合結構。

其結構之另一實施例，再請參閱第8圖所示，該實施例於套筒座30之連動凸部31設有三棘齒槽32，並對應組入有三棘爪件41之棘齒組40，且該些棘爪件41均設有七嚙合齒牙411，令棘爪件41之總數達到21齒。

其結構實際使用之狀態，續請參閱第3、4、5、6圖所示，該輪轂座10係透過套筒座30配合設有飛輪組(圖未表示)，當騎乘者施力踩動踏板時，俾能透過曲柄帶動飛輪進而牽動套筒座30旋轉掣動，此時，當騎乘者係正向踩動踏板欲往前行駛時，其套筒座30透過棘齒組40與連動環20之連動齒牙21囓合連動，並透過連動環20帶動輪轂座10旋轉掣動，進而達到自行車往前行駛之狀態，且該連動環20之連動齒牙21係高達有150齒，使各連動齒牙21間之齒距較小而呈現細齒狀態，而該些棘爪件41之嚙合齒牙411亦對應連動齒牙21形成細齒狀，俾能加快棘爪件41與連動環20之連動齒牙21相囓合之速度，有效避免踩踏間隙的產生，提升騎乘時的確實度及安全性。

反之，當騎乘者反向踩動踏板時，再請參閱第7圖所示，令棘爪件41之嚙合齒牙411旋動方向與連動齒牙21之囓合方向相反，使棘爪件41於連動齒牙21端面形成滑脫狀態，並內縮至棘齒槽32，使套筒座30旋轉時不作功，進而讓輪轂座10形成空轉狀態，另於行駛過程中停止踏板的踩動時，其棘爪件41亦會於旋轉狀態中跳脫與連動環20之咬合狀態，使輪轂座10形成空轉狀態，達到自然滑行之行駛狀態者。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：(一)其連動環20之連動齒牙21係以多齒數、小齒距方式所構成，且齒數最多高達155齒， 而棘齒組40之各棘爪件41則對應連動齒牙21同樣以齒距較小的方式設置有嚙合齒牙411，令嚙合齒牙411於連動齒牙21之齒端上滑動距離能有效被縮短，進而縮小棘齒組40與連動環20間囓合連動的間距，俾能快速達到囓合連動之狀態，更形成一種無間隙之踩踏效果，大幅提升騎乘踩踏之確實度，兼具安全性者。

(二)再者，透過連動環20以及棘齒組40間之配置狀態，使得兩者間之齒牙相嚙合角度小於70度，且縮小行程、增加齒數，有效降低摩擦阻力進而避免運動效能的消耗，更是減少連動齒牙21與嚙合齒牙411間之磨耗情況，提升花轂棘輪之使用壽命，兼具實用性者。

綜上所述，本發明確實已達突破性之結構設計，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請 鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧輪轂座

11‧‧‧軸桿

111‧‧‧軸封

12‧‧‧組合容室

20‧‧‧連動環

21‧‧‧連動齒牙

30‧‧‧套筒座

31‧‧‧連動凸部

32‧‧‧棘齒槽

321‧‧‧第一槽部

322‧‧‧第二槽部

40‧‧‧棘齒組

41‧‧‧棘爪件

411‧‧‧嚙合齒牙

42‧‧‧彈片

Claims (7)

1. 一種密齒式之花轂棘輪組合結構，其包含：一輪轂座，係穿設於一軸桿外，並可於該軸桿上旋轉作動，且輪轂座一側具有一非圓孔狀之組合容室，提供一連動環嵌掣固定；一連動環，外周係呈現非圓環狀，而內部依序排列設有若干連動齒牙，且該連動環之連動齒牙數量係介於145齒至155齒間，又該些連動齒牙角度係介於57度至62度間，且各連動齒牙間之夾角則介於55度至60度間；一套筒座，係配合組設於輪轂座一側，並相對輪轂座及連動環於一端部設有一連動凸部，該連動凸部係由外環周至少設有二棘齒槽；一棘齒組，係配合套筒座之棘齒槽數量設有若干棘爪件，並分別搭配一彈片組入棘齒槽內，藉此將各棘爪件設於輪轂座及套筒座間，並使各棘爪件以軸桿為圓心隨著連動凸部旋轉，而該些棘爪件受彈片抵頂而凸伸於棘齒槽外之端部皆設有嚙合齒牙，更透過嚙合齒牙與連動環之連動齒牙相囓合形成連動，且該些棘爪件與連動環嚙合連動之施力角度介於100度至110度間，又該些棘爪件之嚙合齒牙數量總合係介於20至32齒間，而單一棘爪件之嚙合齒牙齒數則視棘爪件數量均設有4至8齒，更使該些嚙合齒牙角度介於55度至60度間，且各嚙合齒牙間之夾角則介於57度至62度間。
2. 根據申請專利範圍第1項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構，其中，套筒座之連動凸部最多設有六棘齒槽，並配合組入有六棘爪件之棘齒組。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構， 其中，該些棘齒槽皆具有一第一槽部以及第二槽部，該第一、二槽部係分別提供棘爪件及彈片嵌入定位，並使棘爪件受彈片抵頂以第一槽部為軸心向外偏擺凸伸出。
4. 根據申請專利範圍第1項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構，其中，連動環之連動齒牙最佳配置數量為150齒。
5. 根據申請專利範圍第1或4項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構，其中，連動齒牙之角度以59度為佳。
6. 根據申請專利範圍第1項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構，其中，棘爪件與連動環嚙合連動之施力角度以105度為佳。
7. 根據申請專利範圍第1或6項之所述之密齒式之花轂棘輪組合結構，其中，嚙合齒牙之角度以57度為佳。