TWI611979B - 自行車電動後撥鏈器 - Google Patents

Abstract

一種自行車電動後撥鏈器，包含驅動單元、齒輪箱、固定部、以及導鏈部，齒輪箱包含彈性件、第一動力齒輪、第二動力齒輪、第一被動齒輪、以及第二被動齒輪，第一動力齒輪連接驅動單元，第一動力齒輪透過彈性件傳遞動力給第二動力齒輪，第二動力齒輪嚙合第一被動齒輪及第二被動齒輪，透過第一被動齒輪與第二被動齒輪分別帶動固定部與導鏈部相對齒輪箱轉動，藉此撥動自行車的鏈條，以切換鏈條嚙合不同的鏈輪，藉以達到換檔的目的。

Description

自行車電動後撥鏈器

本發明係關於一後撥鏈器，尤指利用於自行車中的自行車電動後撥鏈器。

全民健康運動已深植人心並實際擴散到全社會中，俗稱腳踏車的自行車就是一個很受歡迎的運動，不僅健身，又能使足跡遠觸，開闊視野以勝讀萬卷書。

自行車因應不同坡度的地形，設計出許多不同直徑的鏈輪，藉由切換鏈條嚙合於不同的鏈輪，達到換檔的目的，以適切放大扭力達到理想的動力輸出，藉以適配多種坡度的地形。

要能夠切換鏈條嚙合於不同的鏈輪，則需要撥鏈器來撥動鏈條，傳統自行車是藉由純機械的原理來撥動鏈條，近年來自行車運動不僅普及為大眾運動，還變成一種時尚，為使駕駛者享受更愉悅升級的駕馭感受，將撥鏈器升級為馬達動力是一種理想的方式。

若是採用齒輪組的概念來傳輸馬達的動力，雖然理想，但是若撥鏈器受外力撞擊或是受泥砂堆積導致旋轉關節處卡死，有可能因此導致撥鏈器內部的齒輪組件因此而產生磨損或甚至崩牙的情況產生，導致撥鏈器變位不精準、失去變位功能或甚至損害馬達等情事發生。

因此，本發明的主要目的在於提供一種利用於自行車中的電動後撥鏈器，以解決上述問題。

本發明之目的在提供一種自行車電動後撥鏈器，能分散不當突增的應力，避免齒輪損壞，堅固且輕質化，確保換檔的順暢度而大幅提升自行車的駕馭感受。

本發明係關於一種自行車電動後撥鏈器，用於撥動自行車的鏈條，以切換鏈條與複數個鏈輪中之一個鏈輪相互嚙合，該等鏈輪係同心固定於自行車的車架。自行車電動後撥鏈器係包含齒輪箱、固定部、以及導鏈部。

齒輪箱包含箱體、至少一彈性件、第一動力齒輪、第二動力齒輪、第一被動齒輪、以及第二被動齒輪。彈性件、第一動力齒輪、第二動力齒輪、第一被動齒輪、以及第二被動齒輪皆設置於箱體中，第一動力齒輪連接驅動單元。第一動力齒輪與第二動力齒輪間係可分離地以彈性件連接並藉以傳遞動力，彈性件的第一端設置於第一動力齒輪及第二動力齒輪中之一個動力齒輪，並以該彈性件之一第二端可分離地設置於另一該第一動力齒輪或該第二動力齒輪，第一動力齒輪透過彈性件傳遞動力給第二動力齒輪。

第二動力齒輪以一側嚙合於第一被動齒輪，第二動力齒輪並以另一側嚙合於第二被動齒輪。箱體並具有第一穿孔以及第二穿孔，第一穿孔對應第一被動齒輪，第二穿孔對應第二被動齒輪。

固定部固定於車架，套接並軸接於第一穿孔，能相對齒輪箱轉動，固定部具有第一軸桿連接第一被動齒輪。導鏈部係能接觸鏈條，套接並軸接於第二穿孔，能相對齒輪箱轉動，具有第二軸桿連接第二被動齒輪。

其中，導鏈部具有至少一導鏈齒輪，導鏈齒輪係鄰近鏈輪並與鏈條嚙合，導鏈齒輪的移動會帶動鏈條切換鄰近不同的鏈輪。因此，轉動固定部及導鏈部，會改變鏈條與鏈輪的相對位置，使鏈條嚙合不同的鏈輪，進而達到換檔的目的。

進一步，齒輪箱更包含馬達以及傳動機構，馬達以及傳動機構皆設置在箱體中，馬達的動力輸出軸連接傳動機構，傳動機構連接於第一動力齒輪，以使第一動力齒輪連接所述的驅動單元。

此外，第一被動齒輪與第二被動齒輪可設計為扇形齒輪，藉以減輕零件的重量。

進一步，進行關於彈性件的說明，彈性件的第一端可固定於第一動力齒輪，彈性件的第二端可分離地結合於第二動力齒輪。其中，第一動力齒輪對應所述至少一個彈性件具有至少一定位孔，第二動力齒輪包含齒輪部及連動部，齒輪部與連動部同心結合，連動部均佈具有複數個連動槽，齒輪部與第一被動齒輪與及第二被動齒輪嚙合。

彈性件可進一步包含固定部、彈性部、及卡制部，固定部就是前述的第一端，卡制部就是前述的第二端。固定部係固定於定位孔，彈性部連接並延伸自固定部，以具有多個結構轉折及較長的長度為佳，卡制部連接並延伸自彈性部，卡制部會干涉於該等連動槽中之一個連動槽。所以，當應力過度累積在齒輪箱中的第一動力齒輪或第二動力齒輪時，彈性件的卡制部會滑脫出卡制部的連動槽而卡到下一個連動槽，過度集中的應力就因此被分散了。

因此，利用本發明所提供一種自行車電動後撥鏈器，藉由彈性件連接於第一動力齒輪與第二動力齒輪間來傳遞動力，能分散不當突增的應力，避免齒輪損壞，並藉由第一被動齒輪與第二被動齒輪皆採用為扇形齒輪的設計，使整體結構堅固且輕質化，並且，藉此結構能與馬達驅動單元相結合，確保換檔的順暢度，而能大幅提升自行車的駕馭感受。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖1，圖1係本發明自行車電動後撥鏈器30與鏈輪14關係之示意圖。圖示例從自行車後方看自行車電動後撥鏈器30與鏈輪14，本發明係關於一種自行車電動後撥鏈器30，用於撥動自行車的鏈條12，以切換鏈條12與複數個鏈輪14中之一個鏈輪14相互嚙合，該等鏈輪14係同心固定於自行車的車架16。自行車電動後撥鏈器30係包含齒輪箱32、固定部34、以及導鏈部36。

齒輪箱32分別活動連接固定部34及導鏈部36，固定部34固定於車架16，圖示係固定於車架16延伸為鏈輪14動力輸出軸的另一端，導鏈部36具有至少一導鏈齒輪3602，導鏈齒輪3602係鄰近鏈輪14並與鏈條12嚙合，導鏈部36係能透過導鏈齒輪3602接觸鏈條12，圖示中設有兩個導鏈齒輪3602。

請參閱圖2，圖2係本發明自行車電動後撥鏈器30之外觀示意圖。固定部34及導鏈部36連接在齒輪箱32的兩個不同的位置，導鏈部36具有二個導鏈齒輪3602。齒輪箱32中有驅動單元以及各式相互嚙合的齒輪，可以驅動固定部34及導鏈部36，並以其活動連接齒輪箱32的位置當做軸接點來轉動，並移動導鏈齒輪3602，來撥動鏈條12改變鏈條12與多個鏈輪14的相對位置，切換鏈條12嚙合不同的鏈輪14，達到換檔的目的。

請參閱圖3A以及圖3B，圖3A係本發明齒輪箱32內部部份齒輪之示意圖。圖3B係圖3A之爆炸圖。圖3A及圖3B中顯示的齒輪，係先排除驅動單元以及與驅動單元直接相關的齒輪，在此排除條件下，齒輪箱32包含箱體40、至少一彈性件42、第一動力齒輪44、第二動力齒輪45、第一被動齒輪46、以及第二被動齒輪48。

彈性件42、第一動力齒輪44、第二動力齒輪45、第一被動齒輪46、以及第二被動齒輪48皆設置於箱體40中。第一動力齒輪44連接驅動單元，彈性件42的第一端固定於第一動力齒輪44及第二動力齒輪45中之一個動力齒輪，彈性件42的第二端彈性接觸於第一動力齒輪44及第二動力齒輪45中之另一個動力齒輪，第一動力齒輪44透過彈性件42傳遞動力給第二動力齒輪45。

第二動力齒輪45以一側嚙合於第一被動齒輪46，第二動力齒輪45並以另一側嚙合於第二被動齒輪48。自圖3B中可見，箱體40並具有第一穿孔4002h以及第二穿孔4004h，第一穿孔4002h對應第一被動齒輪46，第二穿孔4004h對應第二被動齒輪48。其中，第一被動齒輪46與第二被動齒輪48分別皆為扇形齒輪為佳，在不減低效果的狀況下，可以減輕整體的重量。

配合圖1、2所述，固定部34係固定於車架16，套接並軸接於第一穿孔4002h，相對齒輪箱32轉動，固定部34具有第一軸桿50連接第一被動齒輪46。導鏈部36係能接觸鏈條12，套接並軸接於第二穿孔4004h，亦相對齒輪箱32轉動，具有第二軸桿52連接第二被動齒輪48。

於是，當第一動力齒輪44轉動時，會透過彈性件42帶動第二動力齒輪45，彈性件42可以分散瞬間集中的應力。轉動的第二動力齒輪45會同時轉動第一被動齒輪46與第二被動齒輪48，也就會同時轉動固定部34與導鏈部36。由於固定部34固定在車架16上，所以，藉由固定部34與導鏈部36兩個不同方向分量的組合，就可以控制導鏈部36的導鏈齒輪3602撥動鏈條12到相對鏈輪14至正確的位置，達到換檔的目的。

請參閱圖4A以及圖4B，圖4A係本發明彈性件42與動力齒輪之示意圖。圖4B係本發明彈性件42與第二動力齒輪45的放大圖。第一動力齒輪44對應所述至少一個彈性件42具有至少一定位孔4402h，圖示例中具有四個彈性件4以及四個定位孔4402h，第二動力齒輪45包含齒輪部4502及連動部4504，齒輪部4502與連動部4504同心結合，連動部4504均設置有複數個連動槽4504S，齒輪部4502與第一被動齒輪46與及第二被動齒輪48嚙合。彈性件42包含固定部4202、彈性部4204、及卡制部4206，前述彈性件42的第一端為固定部4202，彈性件42的第二端為卡制部4206。此圖示例中彈性件42的以固定部4202固定於第一動力齒輪44，彈性件42以彈性部4204彈性並可分離地結合於第二動力齒輪45。

固定部4202係插入以固定於定位孔4402h，彈性部4204連接並延伸自固定部4202，卡制部4206連接並延伸自彈性部4204，圖示例中彈性部4204具有四個轉折以自固定部4202延伸到卡制部4206，因為多個轉折可具有足夠的長度，而且有充分的彈性效果。卡制部4206會設置於該等連動槽4504S中之一個連動槽4504S。當彈性件42遭受的瞬間應力大於能負荷的彈力時，卡制部4206會滑脫原本所在的連動槽4504S，順著連動部4504的外緣滑到下一個連動槽4504S，因此，突增的應力就會被釋放，減少對齒輪的傷害。

請參閱圖5，圖5係本發明驅動單元的示意圖。本發明的驅動單元為馬達60，如前述之自行車電動後撥鏈器30，其中齒輪箱32更可以進一步包含馬達60以及傳動機構62，馬達60以及傳動機構62皆設置在箱體40中，馬達60接受電力以產生動力，電力可以例如來自電池。馬達60的動力輸出軸連接傳動機構62，傳動機構62連接於第一動力齒輪44，以使第一動力齒輪44連接到驅動單元。

傳動機構62有多種實施可能，以圖例而言包含了蝸輪、蝸桿及許多齒輪，因其實施方式多樣，但不影響本案技術特徵，傳動機構62只要在小空間中可靠的將馬達60驅動單元有效的傳遞至第一動力齒輪44即可，而於此不再冗述。其中本發明之連動部4504與齒輪部4502亦可為一體成型之結構。

因此，利用本發明所提供一種自行車電動後撥鏈器30，藉由彈性件42連接於第一動力齒輪44與第二動力齒輪45間來傳遞動力，能分散不當突增的應力，避免齒輪損壞，並藉由第一被動齒輪46與第二被動齒輪48皆採用為扇形齒輪的設計，使整體結構堅固且輕質化，並且，藉此結構能與馬達60驅動單元相結合，確保換檔的順暢度，而能大幅提升自行車的駕馭感受。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

12‧‧‧鏈條
14‧‧‧鏈輪
16‧‧‧車架
30‧‧‧自行車電動後撥鏈器
32‧‧‧齒輪箱
34‧‧‧固定部
36‧‧‧導鏈部
3602‧‧‧導鏈齒輪
40‧‧‧箱體
4002h‧‧‧第一穿孔
4004h‧‧‧第二穿孔
42‧‧‧彈性件
4202‧‧‧固定部
4204‧‧‧彈性部
4206‧‧‧卡制部
44‧‧‧第一動力齒輪
4402h‧‧‧定位孔
45‧‧‧第二動力齒輪
4502‧‧‧齒輪部
4504‧‧‧連動部
4504S‧‧‧連動槽
46‧‧‧第一被動齒輪
48‧‧‧第二被動齒輪
50‧‧‧第一軸桿
52‧‧‧第二軸桿
60‧‧‧馬達
62‧‧‧傳動機構

圖1 係本發明自行車電動後撥鏈器與鏈輪關係之示意圖； 圖2 係本發明自行車電動後撥鏈器之外觀示意圖； 圖3A 係本發明齒輪箱內部部份齒輪之示意圖； 圖3B 係圖3A之爆炸圖； 圖4A 係本發明彈性件與動力齒輪之示意圖； 圖4B 係本發明彈性件與第二動力齒輪的放大圖；以及 圖5 係本發明驅動單元的示意圖。

30‧‧‧自行車電動後撥鏈器

34‧‧‧固定部

36‧‧‧導鏈部

40‧‧‧箱體

42‧‧‧彈性件

44‧‧‧第一動力齒輪

45‧‧‧第二動力齒輪

46‧‧‧第一被動齒輪

48‧‧‧第二被動齒輪

Claims (8)

1. 一種自行車電動後撥鏈器，係包含： 一固定部係固定於該車架； 一導鏈部係能接觸該鏈條； 一箱體，其包含一齒輪箱，而該齒輪箱係包含一第一動力齒輪、一第二動力齒輪、至少一彈性件、一第一被動齒輪、以及一第二被動齒輪； 其中，該第一動力齒輪與該第二動力齒輪間係可分離地以該彈性件連接並藉以傳遞動力，該彈性件之一第一端設置於該第一動力齒輪及該第二動力齒輪的其中之一，並以該彈性件之一第二端可分離地設置於另一該第一動力齒輪或該第二動力齒輪，且該第二動力齒輪分別嚙合於該第一被動齒輪與該第二被動齒輪；以及 一驅動單元，其連接至該第一動力齒輪並驅動該第一動力齒輪及該第二動力齒輪轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該驅動單元更包含一馬達以及一傳動機構，該馬達之動力輸出軸連接該傳動機構，該傳動機構連接於該第一動力齒輪，以使該第一動力齒輪作動，並使該固定部與該導鏈部相對於該箱體轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該箱體並具有一第一穿孔以及一第二穿孔，該固定部設於該第一穿孔之一側，且以一第一軸桿連接該第一被動齒輪於該第一穿孔之另一側；該導鏈部設於該第二穿孔之一側，且以一第二軸桿連接該第二被動齒輪於該第二穿孔之另一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該第一被動齒輪與該第二被動齒輪皆為一扇形齒輪。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該彈性件之該第一端固定於該第一動力齒輪，該彈性件之該第二端可分離地結合於該第二動力齒輪。
6. 如申請專利範圍第5項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該彈性件包含一固定部、一彈性部、及一卡制部，其中該第一動力齒輪對應所述至少一個彈性件具有至少一定位孔；該第二動力齒輪包含一齒輪部及一連動部，該齒輪部與該連動部同心結合，該連動部均佈具有複數個連動槽，該固定部係固定於該定位孔，該彈性部連接並延伸自該固定部，該卡制部連接並延伸自該彈性部，該卡制部可分離地卡制於該些連動槽的其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該導鏈部具有至少一導鏈齒輪，該導鏈齒輪係與該鏈條嚙合。
8. 如申請專利範圍第6項所述之自行車電動後撥鏈器，其中該連動部與該齒輪部係一體成型之結構。