TWI632308B - 變速器總成 - Google Patents

Abstract

一種變速器總成，包括一固定構件、一活動構件、一第一連桿構件、一第二連桿構件、一驅動模組與一電源模組。第一連桿構件分別以一第一樞軸與一第二樞軸樞設於固定構件之一處與活動構件之一處。第二連桿構件分別以一第三樞軸與一第四樞軸樞設於固定構件之一另處與活動構件之另一處。驅動模組設置於固定構件、活動構件、第一連桿構件與第二連桿構件其中之一者。電源模組設置於第一連桿構件與第二連桿構件之其中一者，且電性連接驅動模組。

Description

變速器總成

本發明係關於一種變速器總成，特別是有關於一種具有電源模組之變速器總成。

近年來，自行車的市場蓬勃發展，無論是競賽型的高階自行車，通勤型的公路自行車，或是休閒娛樂型的自行車，皆受到消費者的喜愛。一般而言，自行車上可配置有變速器。自行車可根據地形以及使用者需求而藉由變速器將鏈條移動至不同齒數的齒盤，以配合出不同的齒輪比。變速器包括前變速器與後變速器，其中後變速器可設置在自行車的車架，以控制鏈條掛於飛輪之位置。隨著車架結構或變速線的不同，自行車可搭配使用不同的後變速器。此外，除了機械式變速器之外，許多自行車也逐漸採用電子式變速器。

因應電子式變速器，自行車上必需再加裝電池以作為變速器的電力來源，而目前具有電子式變速器的自行車都是將電池設置於車架上，例如裝設於車架外，或容置於車架架體內。在電池裝設於車架外的設計中，電池會破壞車架的幾何造型，影響整體外觀，且連接電池與變速器之間的電纜通常是沿著車架表面配置，但大範圍的電纜暴露於外，容易因外力拉扯而斷裂、脫落，或容易勾到外物而引起摔車的意外，且也很會因外界水氣、風沙的侵蝕而損壞。而在電池容置於車架架體的設計中，電池則得受限於車架的大小，且車架需要搭配複雜的機構設計以將電纜埋藏於車架中，增加設計成本。並且，上述兩種方式的電池與電子式變速器之間需要配置的電纜較長，影響電力傳輸品質。此外，在組裝後變速器時，還需將進行變速器與電纜對接的步驟，組裝流程較為複雜。因此，如何妥善配置電子式變速器之電池以解決前述的問題，為研發人員積極研究的議題之一。

有鑑於以上的問題，本發明提出一種變速器總成，藉以能妥善配置電子式變速器之電池以降低對自行車外觀設計的影響以及減少影響電力傳輸品質的變因。

本發明之一實施例提出一種變速器總成，包括一固定構件、一活動構件、一第一連桿構件、一第二連桿構件、一驅動模組與一電源模組。第一連桿構件分別以一第一樞軸與一第二樞軸樞設於固定構件之一處與活動構件之一處。第二連桿構件分別以一第三樞軸與一第四樞軸樞設於固定構件之一另處與活動構件之另一處。驅動模組設置於固定構件、活動構件、第一連桿構件與第二連桿構件其中之一者。電源模組設置於第一連桿構件與第二連桿構件之其中一者，且電性連接驅動模組。

根據本發明之一實施例之變速器總成，可藉由固定構件、活動構件、第一連桿構件及第二連桿構件之殼體連接成四連桿結構，且由於電源模組設置於第一連桿構件與第二連桿構件之一者，除了有助於降低電池對自行車之整體視覺設計的影響，還可省去將電纜埋設於車架的設計成本。並且，由於電源模組設置於變速器總成上，大幅縮短電性傳輸的長度，有助於減少影響電力傳輸品質的變因與避免因外力拉扯而斷裂、脫落，或容易勾到外物而引起摔車的意外。此外，在組裝後變速器時無需再進行變速器與電纜對接的步驟，有助於提升組裝效率。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之實施例之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本發明之實施例之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

於本說明書之所謂的示意圖中，由於用以說明而可有其尺寸、比例及角度等較為誇張的情形，但並非用以限定本發明。於未違背本發明要旨的情況下能夠有各種變更。說明中之描述之「上」可表示「懸置於上方」或「接觸於上表面」。此外，說明書中所描述之「上側」、「下側」、「上方」、「下方」等用語，為便於說明，而非用以限制本發明。說明書中所描述之「實質上」可表示容許製造時之公差所造成的偏離。

請參照圖1~5，圖1繪示依照本發明之一實施例之變速器總成之立體示意圖，圖2繪示圖1之變速器總成之另一視角之立體示意圖，圖3繪示圖2之變速器總成之立體分解示意圖，圖4繪示圖3之變速器總成之部分元件之側視示意圖，而圖5繪示圖3之變速器總成之部分元件之立體分解示意圖。如圖所示，本實施例提出一種變速器總成1，適於直接樞設於飛輪構件17以讓鏈條導引構件18導引鏈條切換於飛輪構件17之相異齒盤之間，進而切換相異齒輪比。其中，飛輪構件17可具有多個不同尺寸或齒數之齒盤，且可設置於例如自行車之車輪，車輪可藉由飛輪構件17之旋轉而旋轉。

接著，將針對變速器總成1進行說明。於本實施例中，變速器總成1可包含一固定構件11、一活動構件12、一第一連桿構件13、一第二連桿構件14、一驅動模組15、一電源模組16及一鏈條導引構件18。

固定構件11可以其鎖附部111上的鎖車架孔1111(如圖7)而直接樞設於飛輪構件17或自行車之車架。也就是說，飛輪構件17可直接樞設於固定構件11，或經由自行車之車架間接地樞設於固定構件11。

第一連桿構件13分別以第一樞軸171與第二樞軸172樞設於固定構件11之一處與活動構件12之一處。第二連桿構件14分別以第三樞軸173與第四樞軸174樞設於固定構件11之另一處與活動構件12之另一處。藉此，固定構件11、活動構件12、第一連桿構件13及第二連桿構件14構成四連桿結構。

驅動模組15可用以驅動所述的四連桿結構。但由於驅動模組15容置第二連桿構件14中而無法從外觀顯露於外，故請容後續描述之。

電源模組16設置於第二連桿構件14背向第一連桿構件13之一側，用以提供電力給驅動模組15。

如圖2，在元件的相對關係可看到，第二連桿構件14位於飛輪構件17與第一連桿構件13之間，也可以說，第二連桿構件14較第一連桿構件13靠近飛輪構件17(或自行車之車架) 。因此，在此配置下，也可以稱第二連桿構件14為內側連桿，而相對的第一連桿構件13可被稱為外側連桿。

鏈條導引構件18固設於活動構件12，用以引導自行車之鏈條。鏈條導引構件18包括第一連接片181、第二連接片182、第一導引輪183及第二導引輪184。第一導引輪183及第二導引輪184樞設於第一連接片181及第二連接片182且位於第一連接片181及第二連接片182之間。第一連接片181固設於活動構件12。第一導引輪183較第二導引輪184遠離活動構件12。

接著，請接續參閱圖6，圖6繪示圖3之變速器總成之部分元件之側視分解示意圖。

驅動模組15包括一馬達151及一傳動構件153，均容置於第二連桿構件14的容置空間142中。因此，也可以說，第二連桿構件14即為驅動模組15之殼體，因而能夠減少元件數量而能夠縮減整體變速器總成之體積，進而能夠減輕整體變速器總成之重量，具有輕量化的效果。但本發明並非以驅動模組15的位置為限，實際上，使用者可依據實際需求選擇將驅動模組設容置於固定構件11、活動構件12、第一連桿構件13與第二連桿構件14其中一者的容置空間中，同樣也具有前述減輕重量的功效。

於本實施例中，馬達151可經由傳動構件153樞轉第四樞軸174。詳細來說，馬達151連接傳動構件153，而傳動構件153連接於第四樞軸174，馬達151用以經由傳動構件153樞轉第四樞軸174而使其成為傳動軸。更詳細來說，傳動構件153包括一蝸桿1531及一蝸輪1532。蝸桿1531設置於馬達151。蝸輪1532設置於成為傳動軸之第四樞軸174。蝸桿1531嚙合於蝸輪1532，蝸桿1531用以樞轉蝸輪1532。傳動構件153可藉由調整蝸桿1531及蝸輪1532之齒輪比，而具有減速之緩衝效果。此外，傳動構件153可藉由調整蝸桿1531及蝸輪1532之齒輪角度，而具有自鎖之保護效果，即蝸桿1531可帶動蝸輪1532旋轉而蝸輪1532不帶動蝸桿1531旋轉之單向帶動效果。於第四樞軸174因非預期之外力造成非預期之旋轉時，蝸輪1532連帶因此而非預期旋轉，藉由傳動構件153之緩衝與自鎖的作用可有效阻擋外力傳回馬達151。

另外，即使蝸桿1531受到蝸輪1532之帶動而非預期地旋轉，傳動構件153之減速效果亦可緩衝蝸桿1531之非預期旋轉，以避免馬達151由於此非預期旋轉而受損。

因此，馬達151可藉由傳動構件153樞轉第四樞軸174。第四樞軸174可固定於活動構件12。但本發明並非以此前述傳動構件153為限。例如於其他實施例中，亦可省略傳動構件153，在此情況下，馬達151可直接連接於第四樞軸174以驅動第四樞軸174。

此外，第一連桿構件13與第二連桿構件14相較於固定構件11與活動構件12更好拆卸，且由於固定構件11與活動構件12可由兩個連桿相固定，故第一連桿構件13與第二連桿構件14可分別單獨地自變速器總成1上取下，例如使用者或維修人員只要將第三樞軸173與第四樞軸174取下即可將第二連桿構件14單獨地拆卸下來。因而，在本實施例中，當維修人員需要維修驅動模組15時，僅需將第二連桿構件14單獨卸下即可，相較於傳統具有馬達之後變速器，都是將馬達裝設於固定構件或活動構件，拆卸馬達的步驟繁瑣，因而本實施例之變速器總成1有助於維修人員進行驅動模組15的維修與替換。

接著，請參閱圖7，圖7繪示圖3之變速器總成之部分元件之另一立體分解示意圖。於本實施例中，第二連桿構件14具有一容置槽141，形成於第二連桿構件14背向第一連桿構件13之一側。變速器總成1還包含一電路板19容置於第二連桿構件14之容置槽141中，且電性電性連接馬達151。

於本實施例中，電源模組16包括一電源殼體161、一電池162與一保護件163。保護件163設置於電路板19上背向驅動模組15之一側，電池162設置於保護件163背向電路板19之一側，即保護件163夾設於電池162與電路板19之間，藉此，可保護件163可將電路板19表面與外界隔離，以避免電路板19受水氣、灰塵等外界因子接觸。此外，還可避免電池162之高溫影響或對電路板19造成損壞。電路板19是經由其接腳1921穿過保護件163之穿孔1631而電性連接電池162。因此，電池162可經由電路板19而電性連接馬達151。也就是說，於本實施例中，變速器總成1之電池162與馬達151之間採用無電纜的方式電性連接，可避免埋纜線的設計使得機構變的複雜，或纜線設置於外又影響外觀設計等問題。

電池162容置於電源殼體161，且電源殼體161可受第二連桿構件14之卡扣結構143扣合而固定於第二連桿構件14上。藉此，電源模組16得以可拆卸的方式組裝於第二連桿構件14上，便於日後對電池162的維修與更換，例如，使用者或維修人員只要將卡扣結構143撥開，即可將電源殼體161取下來拿取電池162。但提醒的是，本發明並非以卡扣結構143為限，只要是可將電源殼體161可拆卸地固定於連桿構件之設計均屬於本發明之範疇。另外，本發明並非以電源殼體161設置於第二連桿構件的方式為限，例如於其他實施例中，電源殼體也可以是以不可拆卸地方式固定於第二連桿構件。

此外，於本實施例中，保護件163之周緣還設置有一密封件1632，密封件1632例如是以橡膠所構成，除了有助於定位保護件163，還有助於確保電路板19的隔絕性，以避免外界水氣入侵到電路板19。但密封件1632為選用，本發明並非以此為限。

綜上所述，當驅動模組15之馬達151收到電訊號之指示時，電池162會經由電路板19傳輸電能給馬達151以令馬達151進行旋轉，使得馬達151依序經由蝸桿1531與蝸輪1532來旋轉第四樞軸174，進而讓固定於第四樞軸174之活動構件12相對於第二連桿構件14旋轉。藉由四連桿之結構，活動構件12連同其上之鏈條導引構件18可相對於固定構件11移動，以讓鏈條導引構件18導引鏈條切換於飛輪構件17之相異齒盤之間，進而切換相異齒輪比。

由於第二連桿構件14位於第一連桿構件13與飛輪構件17之間，因此，當有外物朝向變速器總成1撞擊時，第一連桿構件13可保護第二連桿構件14，以避免外物撞擊到第二連桿構件14而傷害到第二連桿構件14內的驅動模組15。也就是說，外連桿(第一連桿構件13)對內連桿(第二連桿構件14)及其內之驅動模組15具有保護的效果。

此外，如圖2可看出，電源模組16位於第二連桿構件14與飛輪構件17之間，除了可有效利用第二連桿構件14與飛輪構件17之間的空間，讓電源模組16隱密而降低對自行車外觀設計的影響，且有助於減少後變速器整體所占用的空間，同時，電源模組16還可受到第一連桿構件13與第二連桿構件14的雙重保護(內外連桿)而免於直接受外物的撞擊。

但提醒的是，雖然前述實施例中電源模組16位於第二連桿構件14與飛輪構件17之間，但本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，電源模組16也可以是位於第一連桿構件13與第二連桿構件14之間，在此情況下，電源模組16位置隱密，至少受到第一連桿構件13的保護，且仍具有前述對外觀設計影響度低且有助於減少占用空間的功效。

可推知，於其他實施例中，驅動模組15也可與電源模組16一併設置於外側的第一連桿構件13，同樣可獲得前述輕量化與有利於維修與替換的效果。

或者，如另一實施例中，可省略電路板19，將驅動模組15設置於第一連桿構件13與第二連桿構件14其中一者，而電源模組16設置於第一連桿構件13與第二連桿構件14另一者後再以電纜相連，但因驅動模組15與電源模組16都在連桿結構上，至少都有助於維修與替換作業的進行，且連桿結構的距離相近，電纜長度較短且位置隱密，不容易受到拉扯、勾到外物或因外界因子影響而損壞等問題。

綜上所述，本發明前述實施例之變速器總成，可藉由固定構件、活動構件、第一連桿構件及第二連桿構件之殼體連接成四連桿結構，且由於電源模組設置於第一連桿構件與第二連桿構件之一者，除了有助於降低電池對自行車之整體視覺設計的影響，還可省去將電纜埋設於車架的設計成本。並且，由於電源模組設置於變速器總成上，大幅縮短電性傳輸的長度，有助於減少影響電力傳輸品質的變因與避免因外力拉扯而斷裂、脫落，或容易勾到外物而引起摔車的意外。此外，在組裝後變速器時無需再進行變速器與電纜對接的步驟，有助於提升組裝效率。

另外，於本發明之一實施例中，變速器總成之電源模組與驅動模組以電路板電性連接，即採用無電纜的方式電性連接，可避免埋纜線的設計使得機構變的複雜，或纜線設置於外又影響外觀設計等問題。

其中，驅動模組之殼體即為四連桿結構之其中一者，因而能夠減少變速器總成所使用的元件數量，進而能夠縮減整體變速器總成之體積，且能夠輕量化變速器總成。

並且，於本發明之一實施例中，由於驅動模組是設置於連桿構件，且連桿構件可單獨地自變速器總成上取下，較固定構件與活動構件更便於拆裝，因此本發明之變速器總成有助於維修人員維修、替換馬達與電源模組。

另外，於本發明之一實施例中，第二連桿構件較第一連桿構件接近飛輪構件，因而第一連桿構件可保護第二連桿構件以避免外物撞擊到第二連桿構件而傷害到第二連桿構件內的元件。

再者，於本發明之一實施例中，電源模組是位於外連桿構件的內側，例如可選擇利用內外連桿構件之間的空間，或內連桿構件與飛輪構件之間的空間，讓電源模組保持隱密而降低對自行車外觀設計的影響，且有助於減少後變速器整體所占用的空間，同時電源模組還可受到連桿構件的保護而免於直接受外物的撞擊。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧變速器總成
11‧‧‧固定構件
12‧‧‧活動構件
13‧‧‧第一連桿構件
14‧‧‧第二連桿構件
15‧‧‧驅動模組
19‧‧‧電路板
16‧‧‧電源模組
17‧‧‧飛輪構件
18‧‧‧鏈條導引構件
111‧‧‧鎖附部
141‧‧‧容置槽
142‧‧‧容置空間
143‧‧‧卡扣結構
151‧‧‧馬達
153‧‧‧傳動構件
161‧‧‧電源殼體
162‧‧‧電池
163‧‧‧保護件
171‧‧‧第一樞軸
172‧‧‧第二樞軸
173‧‧‧第三樞軸
174‧‧‧第四樞軸
181‧‧‧第一連接片
182‧‧‧第二連接片
183‧‧‧第一導引輪
184‧‧‧第二導引輪
1111‧‧‧鎖車架孔
1531‧‧‧蝸桿
1532‧‧‧蝸輪
1631‧‧‧穿孔
1632‧‧‧密封件
1921‧‧‧接腳

圖1繪示依照本發明之一實施例之變速器總成之立體示意圖。 圖2繪示圖1之變速器總成之另一視角之立體示意圖。 圖3繪示圖2之變速器總成之立體分解示意圖。 圖4繪示圖3之變速器總成之部分元件之側視示意圖。 圖5繪示圖3之變速器總成之部分元件之立體分解示意圖。 圖6繪示圖3之變速器總成之部分元件之側視分解示意圖。 圖7繪示圖3之變速器總成之部分元件之另一立體分解示意圖。

Claims (10)

1. 一種變速器總成，包括：一固定構件；一活動構件；一第一連桿構件，分別以一第一樞軸與一第二樞軸樞設於該固定構件之一處與該活動構件之一處；一第二連桿構件 ，分別以一第三樞軸與一第四樞軸樞設於該固定構件之一另處與該活動構件之另一處；一驅動模組，設置於該固定構件、該活動構件、該第一連桿構件與該第二連桿構件其中之一者；以及一電源模組，設置於該第一連桿構件與該第二連桿構件之其中一者，且電性連接該驅動模組。
2. 如請求項1所述之變速器總成，其中該固定構件具有一鎖附部，用以樞設於一飛輪構件；當該固定構件之該鎖附部鎖附於該飛輪構件時，該第二連桿構件位於該飛輪構件與該第一連桿構件之間。
3. 如請求項2所述之變速器總成，其中該電源模組位於該第一連桿構件朝向該第二連桿構件之一側。
4. 如請求項2所述之變速器總成，其中該電源模組位於該第一連桿構件遠離該飛輪構件之一側。
5. 如請求項3所述之變速器總成，更包含一電路板，其中該電源模組設置於該第二連桿構件，該驅動模組與該電路板均容置於該第二連桿構件，該驅動模組經由該電路板電性連接該電源模組。
6. 如請求項5所述之變速器總成，其中該電源模組包含一電源殼體及一電池，該電源殼體可拆卸地裝設於該第二連桿構件，該電池容置於該電源殼體中且經由該電路板電性連接該驅動模組。
7. 如請求項6所述之變速器總成，其中該電源模組更包含一保護件，設置於該電池與該電路板之間。
8. 如請求項7所述之變速器總成，更包含一密封件環繞於該保護件之周緣。
9. 如請求項6所述之變速器總成，其中該第二連桿構件具有一卡扣結構，用以扣合固定該電源殼體。
10. 如請求項1所述之變速器總成，其中該驅動模組容置於該固定構件、該活動構件、該第一連桿構件與該第二連桿構件其中之一者中。