TWI646276B - 帶驅動系統及包含此系統的自行車 - Google Patents

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Abstract

一種帶驅動系統，包括：帶，具有複數個縱向隔開的帶齒，該帶進一步包括通過該等帶齒而於該帶之無端環繞方向上延伸的縱向溝槽；鏈輪，包括在該鏈輪之外周圍上的複數個鏈輪齒，該等鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且每一鏈輪齒係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；以及，第一平面翅片，從一鏈輪齒之至少一側延伸，該第一平面翅片係建構成配合地接合該縱向溝槽，該第一平面翅片於與鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸，該第一平面翅片具有不大於鏈輪溝槽寬度(W)之20%的寬度。

Description

帶驅動系統及包含此系統的自行車
本發明係有關於一種帶驅動系統，更特別地，係有關於一種包括從鏈輪齒之一側延伸的平面翅片的帶驅動系統，平面翅片係建構成配合地接合一帶之縱向溝槽，平面翅片延伸至相鄰的鏈輪齒之間的鏈輪溝槽中，其程度不大於溝槽寬度(W)之50%。
大多數摩托車和自行車利用具有傳統鏈條的驅動系統，其鏈條係將動力從第一滑輪傳送至與後輪之輪轂相連結的第二滑輪。鏈條在第一與第二滑輪之間傳送動力方面係相對有效的，但是鏈條不是沒有缺點。其缺點包括：需要定期潤滑、會因磨損而喪失效率、及鏈條會有噪音。
一個已知的以鏈條為基礎的系統之替代方案為帶驅動系統。帶驅動系統克服了上面所論述一些問題，但並不是沒有它們自己的問題。例如，帶驅動系統在其第一與第二鏈輪之間通常需要相對精確的對準。提供這樣的對準在自行車中可能是特別困難的，其中，各種製造商之曲柄組和輪轂可能在自行車組裝中混用及匹配，導致不太精確的對準。另外，在自行車的使用期間可能發生鏈輪對準變差的情況。一種解決這種未對準的已知方式是在每一鏈輪上提供徑向延伸的側凸緣，以防止帶偏離鏈輪。然而，這樣的側凸緣會使鏈輪之製造複雜化、增加重量，且使滑輪變得較寬，這些 全部會增加鏈輪的成本。關於已知的帶驅動系統之另一個問題係在鏈輪之諸多齒之間的碎屑聚集，會妨礙有效的力傳遞，以及，在極端情況下，造成帶破裂或跳離鏈輪。
已知有其它系統使用位於鏈輪之中心的單一凸緣。其凸緣在整個周圍延伸。所配合的帶包括中心溝槽，凸緣接合該中心溝槽，藉以在操作期間確保適當的對準。凸緣延伸於相鄰的鏈輪齒之間。凸緣防止帶從鏈輪側向移動及最終從鏈輪脫離。然而，中心溝槽會累積碎屑，這些碎屑因而妨礙操作。凸緣亦表示對鏈輪之增加重量。
這些缺點之每一者對於二輪車應用、特別是對於自行車應用係顯著的。
此項技藝之代表為美國專利第8,136,827號，其揭露了一種自行對準的帶驅動系統，包括具有複數個縱向隔開的內輪葉瓣之帶驅動器，而每一內輪葉瓣具有對準溝槽。此系統進一步包括至少一個滑輪，該滑輪包括建構成繞旋轉軸線旋轉且具有圓形外邊緣的架構。其邊緣之複數個周圍齒徑向且軸向地延伸，每一個齒建構成被容納在驅動帶之相鄰的內凸耳之間。對準凸緣在周圍齒之間徑向地延伸。對準凸緣建構成被容納在對準溝槽中，而且，對準凸緣從旋轉軸線之徑向延伸不超過周圍齒。周圍齒、對準凸緣及對準溝槽建構成為：以對準凸緣被容納在對準溝槽中，使得驅動帶座落在周圍齒上。
需要的是一種鏈輪，其具有從鏈輪齒之一側延伸的平面翅片，該平面翅片係建構成接合縱向的帶溝槽，平面翅片在相鄰的鏈輪齒之間延伸至鏈輪溝槽中，其程度不大於溝槽寬度(W)之 20%。本發明滿足這個需求。
本發明之主要態樣係一種鏈輪，其具有從鏈輪齒之一側延伸的平面翅片，該平面翅片係建構成接合縱向的帶溝槽，平面翅片在相鄰的鏈輪齒之間延伸至鏈輪溝槽中，其程度不大於溝槽寬度(W)之20%。
本發明之其它態樣將藉由本發明之下面敘述及所附圖式被表示出來或得以明瞭。
本發明包括一種帶驅動系統，包括：帶，具有複數個縱向隔開的帶齒，該帶進一步包括通過該等帶齒而於該帶之無端環繞方向上延伸的縱向溝槽；鏈輪，包括在該鏈輪之外周圍上的複數個鏈輪齒，該等鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且每一鏈輪齒係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；以及，第一平面翅片，從一鏈輪齒之至少一側延伸，該第一平面翅片係建構成配合地接合該縱向溝槽，該第一平面翅片於與鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸，該第一平面翅片具有不大於鏈輪溝槽寬度(W)之20%的寬度。
10‧‧‧(鏈輪)齒
11‧‧‧(齒)肩部
12‧‧‧倒角部
14‧‧‧座椅
16‧‧‧輪子；(前/後)輪
20‧‧‧(鏈輪)溝槽
21‧‧‧(鏈輪)連接盤部；(溝槽)連接盤
22‧‧‧曲柄
24‧‧‧車架
30‧‧‧構件
31‧‧‧孔
40‧‧‧(第一)(平面)翅片
40a‧‧‧(第二)(平面)翅片
50‧‧‧帶
51‧‧‧(帶)(縱向)溝槽
52‧‧‧(帶)齒
60‧‧‧鏈輪
100‧‧‧(前)鏈輪
101‧‧‧(後)鏈輪
A‧‧‧位置點
A-A‧‧‧旋轉軸線
D‧‧‧(溝槽)深度
t‧‧‧(翅片)厚度
W‧‧‧(鏈輪)溝槽寬度
w1‧‧‧(翅片)寬度
Wg‧‧‧(溝槽)寬度
θ‧‧‧帶圍包角
圖1係鏈輪之立體圖。
圖2係圖1之細部示意圖。
圖3係鏈輪之側視圖。
圖4係圖3之細部示意圖。
圖5係系統之立體圖。
圖6係系統之剖面圖。
圖7係具有本發明系統之自行車之示意圖。
圖8係替代具體例之立體圖。
所附圖式被併入且構成本說明書之一部分，例示了本發明之較佳具體例，且與說明內容一起用來解說本發明之原理。
圖1係鏈輪之立體圖。鏈輪100包括多個圍繞圓形鏈輪之外周圍而設置的齒10。每一齒10係橫向於旋轉方向而延伸，或者換個方式來說，平行於鏈輪之旋轉軸線。
構件30允許鏈輪100安裝至諸如用於自行車之曲柄組。參見圖7，緊固件(未顯示)與孔31接合，藉以將鏈輪固定至曲柄組。
溝槽20係設置在每一組相鄰的齒10之間。參見圖5，每一溝槽20配合地接合驅動帶上之齒52。
翅片40從齒10之一側於與鏈輪之旋轉軸線(A-A)正交的方向上突出。參見圖5，每一翅片係實質上平面的，且每一翅片接合驅動帶中之縱向溝槽。每一翅片與縱向溝槽之間的接合係用以在操作期間使帶與鏈輪對準。翅片40亦可以簡單地包括珠粒或突起，其任一者皆突出於齒之表面上。翅片40只需要突出至足以在操作期間控制在鏈輪上之帶之側向移動的程度。例如，翅片突出物可以從齒表面延伸近乎1mm。
在鏈輪上所使用的翅片之數目從每個鏈輪齒有一個翅片，到對於一個給定的帶圍包角(belt wrap angle)θ只有兩個翅片與帶接合的間隔，係有所不同。例如，如果帶圍包角為180°，則系統周圍每180°將包括至少兩個翅片。如果帶圍包角為160°，則系 統周圍每160°將包括至少兩個翅片，等等。翅片之構形對於一個給定的帶圍包角可以包括每兩個齒或每三個齒或每四個齒等最少有兩個翅片。例如，依照所給定的帶圍包角θ，鏈輪可包括不超過三個的平面狀翅片，以與帶接合。
圖2係圖1之一個細部。每一齒10包括一個從每一鏈輪齒之一側於鏈輪正切方向延伸的翅片40。當帶在操作期間接觸到鏈輪時，每一翅片便與帶縱向溝槽接合。即使翅片之尺寸相較於溝槽寬度(W)係相對較小，對於在鏈輪上之適當的帶對準及帶接合係足夠的。這是部分因為驅動帶在相鄰的齒之間的矩距離上之相對高的側向勁度(stiffness)，以及，在未對準狀態中施加在帶上的相對低的側向力。每一翅片之最小尺寸相比於習知技術減少了鏈輪之總重量，亦降低了碎屑落在縱向溝槽中進而因可能使帶脫離鏈輪而中斷系統之操作的機會。
在齒肩部11正下方之溝槽之頂部處之最寬位置點，測量溝槽寬度(W)。
在每個齒之間的鏈輪連接盤部(land portion)21包括有助於可能夾帶於帶中之碎屑之彈出的倒角部12。倒角部可在齒10之每一側上或僅限於一側。
在一替代具體例中，參見圖8，第二平面翅片在與第一平面翅片相對立的一側從每個齒延伸。
圖3係鏈輪之側視圖。鏈輪100具有旋轉軸線A-A。參見圖7，緊固件(未顯示)可用以通過孔31，將鏈輪附接至曲柄組。
圖4係圖3之一個細部。每一翅片40被設置在一個齒之一側上。每一翅片從齒肩部11徑向地延伸至溝槽連接盤21。當在翅片之最大寬度處測量時，每一翅片之寬度(w1)係在總溝槽寬 度(W)之近乎20%至小於50%的範圍內。除了每一端係朝向肩部11及連接盤21呈削尖狀之外，每一翅片沿著它的長度具有實質上固定的寬度(w1)。當然，每一翅片之寬度可沿著它的長度而變化，這取決於它所附接的齒輪廓而定。
每一翅片40在從它所附接的齒算起不大於溝槽20之寬度(W)的50%之位置點(A)處接合連接盤21。每一翅片之厚度(t)小於此帶中之配合的縱向溝槽之寬度。
相對於旋轉方向，每一翅片可位於齒之前引側，或相對於旋轉方向之後曳側。每一翅片係設置在每一齒之中心，以與通常被設置在帶之中心的縱向溝槽對準。然而，縱向溝槽及諸翅片可以從中心線側向地偏移至齒之一側或另一側，以便符合不同的設計需求。
本發明的帶驅動系統可以使用於自行車上。此系統係使用於曲柄組及通常是後輪的從動輪上。帶驅動系統亦可以使用於摩托車上或諸如工業及農業設備、車輛、速克達機車、割草機、聯合收割機、泵等之類的任何使用齒形帶驅動器的系統上。
圖5係此系統之立體圖。使帶50串接在鏈輪100與鏈輪60之間。帶50包括縱向的溝槽51及複數個齒52。溝槽51通過帶之所有的齒52於無端環繞方向上延伸。溝槽51具有溝槽深度(D)。每一齒52係橫向於帶無端環繞方向。每一齒52接合一個鏈輪溝槽20。縱向溝槽51沿著帶之中心線延伸，但是，在替代具體例中，可以設置到帶之中心線之一側或另一側。
帶圍包角θ對於圖5之具體例而言近乎180°。帶圍包角θ為帶與鏈輪接合的角度。對於此帶圍包角之平面翅片之最小數 目為兩個。鏈輪亦可以在每個齒10上包括一個平面翅片40。
圖6係此系統之剖面圖。每一平面翅片40接合溝槽51。溝槽51朝帶無端環繞方向切開齒52。每一翅片40具有小於溝槽51之寬度(Wg)的厚度(t)。每一翅片40與每一齒52之中點對準，或者，在一替代具體例中，可以偏移至每一齒52之一側。溝槽51之寬度(Wg)小於帶寬度之20%，但是，可以選擇高達至帶寬度之近乎75%的任何寬度。示例的帶寬度係在11mm至25mm之範圍內，然而，帶寬度沒有上限。
圖7係具有本發明系統之自行車。除了其它組件之外，自行車還包括車架24、輪子16及座椅14。本發明系統12包括了具有鏈輪100安裝至其上的曲柄22，以及，附接至後輪16而接著軸接至車架24的後鏈輪101。使帶50串接在鏈輪100與鏈輪101之間。曲柄22包括騎乘者所使用之踏板20。後輪輪轂可以包括多檔配置或單速輪轂。
圖8係一個替代具體例之立體圖。此具體例包括在每一齒10之相對立側上的第一平面翅片40及第二平面翅片40a。在此構造中，每個第二平面翅片40a係對立於一個第一平面翅片40。每個第一平面翅片及每個第二平面翅片配合地接合縱向溝槽。每個第二平面翅片40a於與鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸。每個第二平面翅片40a具有在鏈輪溝槽寬度(W)之近乎20%至不大於50%之範圍內的寬度(w1)。
在本說明書中所提供之數值係作為範例用，無意限制本發明之廣度或範圍。
雖然在此已描述本發明之形式，但是熟悉該項技藝者 將明瞭，在不脫離在此所述之本發明的精神及範圍下，可以改變零件之構造及關係。

Claims (11)

  1. 一種帶驅動系統，包括：一帶，具有複數個縱向隔開的帶齒，該帶進一步包括通過該等帶齒而於該帶之無端環繞方向上延伸的縱向溝槽；一鏈輪，包括在該鏈輪之外周圍上的複數個鏈輪齒，該等鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且每一鏈輪齒係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；以及一第一平面翅片，從一鏈輪齒之至少一側延伸，該第一平面翅片係建構成配合地接合該縱向溝槽，該第一平面翅片於與鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸，該第一平面翅片具有不大於鏈輪溝槽寬度(W)之20%的寬度。
  2. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該第一平面翅片係設置在每一鏈輪齒之中心。
  3. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該鏈輪包括不超過三個的第一平面翅片，以與該帶接合。
  4. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該第一平面翅片延伸相切於該鏈輪。
  5. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該第一平面翅片具有實質上固定的寬度(w1)。
  6. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該縱向溝槽係沿著一帶中心線而延伸。
  7. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該鏈輪在一帶圍包角θ內包括至少兩個第一平面翅片。
  8. 如請求項1之帶驅動系統，其中，該第一平面翅片寬度為鏈輪溝槽寬度(W)之近乎20%。
  9. 如請求項1之帶驅動系統，其中，進一步包括：一第二平面翅片，從該鏈輪齒延伸而與該第一平面翅片相對立，該第二平面翅片係建構成與該縱向溝槽接合；以及該第二平面翅片具有不大於鏈輪溝槽寬度(W)之近乎20%的寬度。
  10. 一種帶驅動系統，包括：一帶，具有複數個縱向隔開的帶齒，該帶進一步包括通過該等帶齒而於該帶之無端環繞方向上延伸的縱向溝槽；一鏈輪，包括在該鏈輪之外周圍上的複數個鏈輪齒，該等鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且該等鏈輪齒之每一者係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；以及一突出物，被設置在每一鏈輪齒之中心上，且從每一鏈輪齒之一側延伸，該突出物係建構成配合地接合該縱向溝槽，該突出物於與鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸，其程度小於相鄰的鏈輪齒之間的鏈輪溝槽寬度(W)的20%。
  11. 一種自行車，包括：一曲柄；一後輪；一鏈輪及帶系統，與該曲柄及該後輪操作地相連結，而該鏈輪及帶系統包括：一帶，具有複數個縱向隔開的帶齒，該帶進一步包括通過該等帶齒而於該帶之無端環繞方向上延伸的縱向溝槽；一第一鏈輪，安裝至該曲柄而包括在該第一鏈輪之外周圍上的複數個第一鏈輪齒，該等第一鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且該等第一鏈輪齒之每一者係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；一第二鏈輪，安裝至該後輪而包括在該第二鏈輪之外周圍上的複數個第二鏈輪齒，該等第二鏈輪齒之每一者係平行於旋轉軸線而延伸，且該等第二鏈輪齒之每一者係建構成被容納在相鄰的帶齒之間；以及一平面翅片，被設置在一第一鏈輪齒及一第二鏈輪齒之中心上，每一平面翅片從每一第一鏈輪齒之一側及每一第二鏈輪齒之一側延伸，每一平面翅片係建構成配合地接合該縱向溝槽，每一平面翅片於與第一鏈輪旋轉軸線正交的方向上延伸，其程度小於相鄰的鏈輪齒之間的鏈輪溝槽寬度(W)的20%。
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