TWI647128B - 磁力控制切換式花轂 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種磁力控制切換式花轂，主要包括心軸、輪轂、齒輪筒、棘齒盤、雙面游離齒盤、推斥盤及磁性軸向推斥構件；其中磁性軸向推斥構件包括相配合設置的第一、第二磁性環體，第一磁性環體設於雙面游離齒盤的受推面，第二磁性環體設於推斥盤的抵推面，第一、第二磁性環體的相對應面各自設有均等環列的若干N極區塊及S極區塊，當齒輪筒處於正轉帶動模式下而致雙面游離齒盤相對於推斥盤產生轉動變化時，第一、第二磁性環體之間因同極對位相斥而產生互推作用力，從而將雙面游離齒盤朝棘齒盤方向抵推，使其二環狀棘齒面相嚙合。

Description

磁力控制切換式花轂

本發明係涉及一種自行車花轂；特別是指一種具有在空轉模式時，其棘齒面係達到彼此脫開零阻力效果之創新花轂結構型態揭示者。

自行車花轂結構設計上，為了讓使用者於正踩(即向前踩)踏板時可帶動後輪向前轉動，而當使用者不踩動踏板時，後輪仍可向前轉動不受踏板影響，呈現空轉模式，通常係透過棘輪組件的配置來達到這樣的功能。

綜觀習知自行車花轂的棘輪組件結構型態，通常是透過彼此呈彈性嚙合狀態的內棘齒盤及外棘齒盤為其主要狀態切換構件，其中內棘齒盤與花轂同動，外棘齒盤則與自行車的齒輪帶動筒同動，外棘齒盤因踏板正踩而間接受動正轉時，其單斜向齒面係咬入內棘齒盤的單斜向齒面呈現嚙合帶動狀態，反之，當使用者不踩動踏板時，內棘齒盤與外棘齒盤之間的單斜向齒面會排斥互推呈現相對錯位跳動狀態，此過程中，自行車騎乘者通常可以清楚聽到所述單斜向齒面相對錯位跳動所發出的齒面摩擦聲響，而這也意謂著，習知自行車後輪處於空轉模式時，其棘輪組件中的內棘齒盤與外棘齒盤所設單斜向齒面之間雖可相互退齒，但實質上兩者之間仍舊存在相當大的摩擦阻力，且此種程度的摩擦阻力，對於現今要求速度與踩踏力輸出效率的自行車行進狀態而言，勢必產生相對較大的行車阻礙，尤其對於競技車而言，影響更為顯著。

由此可見，面對目前及未來自行車逐步輕量化的發展趨勢，其輪體於空轉模式下的花轂棘輪組件如何達到更低阻力甚至趨近於零阻力的要求，顯為相關業界不可忽視的重要技術課題。

是以，針對上述習知自行車花轂技術所存在之問題點，如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新構造，實有待相關業界再加以思索突破之目標及方向者；有鑑於此，發明人本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。

本發明之主要目的，係在提供一種磁力控制切換式花轂，其所欲解決之技術問題，係針對如何研發出一種更具理想實用性之新式花轂結構型態為目標加以思索創新突破。

本發明解決問題之技術特點，主要在於所述花轂係包括：一心軸，呈固定無法旋轉狀態；一輪轂，旋設於心軸，輪轂軸向具一受動端；一齒輪筒，旋設於心軸且位於輪轂的受動端軸向間隔處，齒輪筒外周具齒輪套設部，齒輪筒對應輪轂受動端之一端向內凹並依序形成有第一容設部及第二容設部，又齒輪筒運作上相對於輪轂係包括正轉帶動、逆轉帶動及定止未轉動等三種模式；一棘齒盤，固設於輪轂的受動端而與輪轂呈同步轉動關係，棘齒盤具第一環狀棘齒面與齒輪筒相對應，第一環狀棘齒面包括若干第一單斜向齒緣；一雙面游離齒盤，裝設於齒輪筒之第一容設部，雙面游離齒盤與齒輪筒呈同步轉動關係，且雙面游離齒盤係選擇性地受推而沿著齒輪筒的軸向位移，又雙面游離齒盤包括第二環狀棘齒面及受推面，第二環狀棘齒面包括若干第二單斜向齒緣，第二單斜向齒緣與第一環狀棘齒面之第一單斜向齒緣之間為單一轉向嚙合帶動關係；一推斥盤，裝設於齒輪筒之第二容設部，推斥盤相對於心軸為轉向及軸向位置均被定位而不可位移的狀態，且推斥盤外周與齒輪筒的第二容設部之間留有間隙而呈未連動關係，又推斥盤具一抵推面；一磁性軸向推斥構件，包括相對應配合設置的第一磁性環體及第二磁性環體，第一磁性環體設於雙面游離齒盤的受推面，第二磁性環體則設於推斥盤的抵推面，第一磁性環體及第二磁性環體的相對應面各自設有均等環列的若干N極區塊及S極區塊彼此交互排列，；當齒輪筒處於正轉帶動模式下而致雙面游離齒盤相對於推斥盤產生轉動變化時，第一磁性環體與第二磁性環體之間係因同極對位相斥而產生軸向互推的作用力，從而將雙面游離齒盤朝棘齒盤方向抵推，以使第二環狀棘齒面與第一環狀棘齒面相嚙合；反之，當齒輪筒呈定止未轉動模式時，第一磁性環體與第二磁性環體之間為異極對位相吸狀態時，係相對拉引雙面游離齒盤脫離棘齒盤，從而構成第一環狀棘齒面與第二環狀棘齒面之間呈彼此分開而零阻力之狀態。

本發明之主要效果與優點，係令花轂之齒輪筒呈定止未轉動模式時，能夠透過所述彈力撐開構件將雙面游離齒盤彈性推離棘齒盤，構成該兩者環狀棘齒面呈現彼此完全脫離分開的狀態，從而令自行車花轂在輪體空轉時，其相互嚙合帶動的棘齒面係完全脫開而能達到零阻力、無卡動摩擦之效果與實用進步性。

請參閱第1、2、3、4、5圖所示，係本發明磁力控制切換式花轂之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；

所述花轂A係包括下述構成：一心軸10，呈固定無法旋轉狀態；一輪轂20，旋設於該心軸10，該輪轂20的軸向具一受動端21；一齒輪筒30，旋設於該心軸10且位於該輪轂20的受動端21軸向間隔處，該齒輪筒30外周具一齒輪套設部33，該齒輪筒30對應該輪轂20受動端21之一端係向內凹並依序形成有一第一容設部31及一第二容設部32，又該齒輪筒30運作上相對於該輪轂20係包括正轉帶動、逆轉帶動以及定止未轉動等三種模式；一棘齒盤40，固設於該輪轂20的受動端21而與該輪轂20呈同步轉動關係，該棘齒盤40具有一第一環狀棘齒面41與該齒輪筒30相對應，該第一環狀棘齒面41包括若干第一單斜向齒緣415；一雙面游離齒盤50，裝設於該齒輪筒30之第一容設部31，該雙面游離齒盤50與該齒輪筒30呈同步轉動關係，且該雙面游離齒盤50係選擇性地受推而沿著該齒輪筒30的軸向位移，又該雙面游離齒盤50包括一第二環狀棘齒面52及一受推面51，該第二環狀棘齒面52包括若干第二單斜向齒緣525，該第二單斜向齒緣525與該第一環狀棘齒面41之第一單斜向齒緣415之間為單一轉向嚙合帶動關係；一推斥盤60，裝設於該齒輪筒30之第二容設部32，該推斥盤60相對於該心軸10為轉向及軸向位置均被定位而不可位移的狀態，且該推斥盤60外周與該齒輪筒30的第二容設部32之間留有間隙而呈未連動關係，又該推斥盤60具一抵推面61；一磁性軸向推斥構件70，包括相對應配合設置的一第一磁性環體71及一第二磁性環體72，其中該第一磁性環體71設於該雙面游離齒盤50的受推面51，該第二磁性環體72則設於該推斥盤60的抵推面61，該第一磁性環體71及第二磁性環體72的相對應面係各自設有均等環列的若干N極區塊73及S極區塊74，所述N極區塊73與S極區塊74彼此交互排列；當該齒輪筒30處於所述正轉帶動模式下而致該雙面游離齒盤50相對於該推斥盤60產生轉動變化時如第3圖所示，該第一磁性環體71與該第二磁性環體72之間係因同極相對位而產生同極對位相斥與軸向互推的作用力，從而將該雙面游離齒盤50朝該棘齒盤40方向抵推，以使該第二環狀棘齒面52與該第一環狀棘齒面41相嚙合；反之，當該齒輪筒呈定止未轉動模式時如第4圖所示，該第一磁性環體71與該第二磁性環體72之間為異極對位相吸狀態時，以相對拉引該雙面游離齒盤50脫離棘齒盤40，從而構成該第一環狀棘齒面41與該第二環狀棘齒面52之間呈彼此分開而零阻力之狀態。

如第1圖所示，本例中，該雙面游離齒盤50的外周與該齒輪筒30之第一容設部31係設有相對嚙合的環狀齒緣55、315，以令該雙面游離齒盤50與該齒輪筒30呈同步轉動關係，且如第6圖所示，令該相對嚙合的環狀齒緣55、315之間具一圓周向配合間隙W1；藉此，以利於磁極相斥狀態解除後該雙面游離齒盤50的自動旋移復位。

其中，各該N極區塊73與S極區塊74之圓周向分格角度範圍係介於8度至10度之間(如分成36格磁極)為較佳實施例。

如第1圖所示，本例中，該棘齒盤40與該雙面游離齒盤50之間更裝設有一彈力撐開構件80 (如螺旋彈簧)，用以輔助將該雙面游離齒盤50彈性推離棘齒盤40，且令該彈力撐開構件80具備的彈力，係小於該第一磁性環體71與該第二磁性環體72之間於同極對位時所產生的軸向互推作用力。

藉由上述結構組成型態與技術特徵，本發明實際應用上的使用作動情形若以上述較佳實施例而言，請參第3、4圖所示，其中第3圖所揭為其齒輪筒30呈正轉帶動模式之狀態示意，此狀態下，第一磁性環體71及第二磁性環體72的相對應面所分設的N極區塊73及S極區塊74之間係為同極相互對位而呈現相斥狀態，驅使雙面游離齒盤50朝圖中左方位移(如第3圖之箭號L1所示)，構成第二環狀棘齒面52與棘齒盤40之第一環狀棘齒面41相嚙合，從而帶動輪轂20正轉，並壓縮彈力撐開構件(本圖省略繪示)蓄積彈力，且值得一提的是：當該第二環狀棘齒面52與第一環狀棘齒面41相嚙合時，其單向嚙合型態一般而言，即可達到足夠的摩擦帶動效果，又若是進一步加上其相互嚙合的齒面具有些微的倒勾配合狀態設計(參本發明圖面所繪形狀)，則帶動時可達到更佳的摩擦力，俾可更有效避免所述第一磁性環體71與第二磁性環體72之間磁極輕易旋移變動互換而造成脫齒現象；接著如第4圖所示，為齒輪筒30呈定止未轉動模式狀態示意，即對應自行車後輪呈空轉前進未被帶動的狀態，此狀態下，前述雙面游離齒盤50被磁性軸向推斥構件70向圖中左方推擠的力量解除，故第一磁性環體71與第二磁性環體72之間異極對位相吸之引力，搭配所述相對嚙合的環狀齒緣55、315之間具一圓周向配合間隙W1之型態，使得雙面游離齒盤50易於自動旋移復位，加上彈力撐開構件80的彈力釋放輔助作用，會將雙面游離齒盤50朝圖中右方推回(如第4圖之箭號L2所示)，相對構成棘齒盤40與雙面游離齒盤50之間完全脫離分開形成脫開間隙W2 ( 如第5圖所示)，構成棘齒面零阻力狀態，從而令自行車花轂在輪體空轉時，其相互嚙合帶動的棘齒面(亦即所述第一環狀棘齒面41與第二環狀棘齒面52 )能夠完全脫開而達到零阻力、無卡動摩擦之效果者。

如第7圖所示，本例中，該棘齒盤40與該雙面游離齒盤50相對應面設有呈彼此間隔對應關係之二磁性件91、92，且該二磁性件91、92之間係以同極相對(如N極對N極或 S極對S極)而呈現彼此常態推斥關係(如箭號L3所示)，且令該二磁性件91、92之間具備的磁性推斥力，係小於該第一磁性環體71與該第二磁性環體72之間於同極對位時所產生的軸向互推作用力。

本發明之優點： 本發明所揭「磁力控制切換式花轂」主要藉由所述心軸、輪轂、齒輪筒、棘齒盤、雙面游離齒盤、推斥盤及磁性軸向推斥構件等創新獨特結構組成配置型態與技術特徵，使本發明對照[先前技術]所提習知結構而言，係令花轂之齒輪筒呈定止未轉動模式時，第一、第二磁性環體之間為N極區塊與S極區塊相對位之相吸狀態時，係相對拉引雙面游離齒盤脫離棘齒盤，從而構成第一環狀棘齒面與第二環狀棘齒面之間彼此分開，從而令自行車花轂在輪體空轉時，其相互嚙合帶動的棘齒面能夠完全脫開而能達到零阻力、無卡動摩擦之效果與實用進步性。

Ａ‧‧‧花轂

１０‧‧‧心軸

２０‧‧‧輪轂

２１‧‧‧受動端

３０‧‧‧齒輪筒

３１‧‧‧第一容設部

３１５‧‧‧環狀齒緣

３２‧‧‧第二容設部

３３‧‧‧齒輪套設部

４０‧‧‧棘齒盤

４１‧‧‧第一環狀棘齒面

４１５‧‧‧第一單斜向齒緣

５０‧‧‧雙面游離齒盤

５１‧‧‧受推面

５２‧‧‧第二環狀棘齒面

５２５‧‧‧第二單斜向齒緣

５５‧‧‧環狀齒緣

６０‧‧‧推斥盤

６１‧‧‧抵推面

７０‧‧‧磁性軸向推斥構件

７１‧‧‧第一磁性環體

７２‧‧‧第二磁性環體

７３‧‧‧N極區塊

７４‧‧‧S極區塊

８０‧‧‧彈力撐開構件

９１、９２‧‧‧磁性件

Ｗ１‧‧‧圓周向配合間隙

Ｗ２‧‧‧脫開間隙

第1圖係本發明較佳實施例之構件分解立體圖。 第2圖係本發明較佳實施例之雙面游離齒盤與推斥盤對應關係立體 圖。 第3圖係本發明較佳實施例之齒輪筒呈正轉帶動模式狀態剖示圖。第4圖係本發明較佳實施例之齒輪筒呈定止未轉動模式狀態剖示圖 。 第5圖係對應第4圖之局部放大示意圖。 第6圖係本發明之環狀齒緣間具一圓周向配合間隙之示意圖。 第7圖係本發明之棘齒盤與雙面游離齒盤相對應面設有二磁性件之 實施例圖。

Claims (5)

1. 一種磁力控制切換式花轂，所述花轂包括： 一心軸，呈固定無法旋轉狀態； 一輪轂，旋設於該心軸，該輪轂的軸向具一受動端； 一齒輪筒，旋設於該心軸且位於該輪轂的受動端軸向間隔處，該齒輪筒外周具一齒輪套設部，該齒輪筒對應該輪轂受動端之一端係向內凹並依序形成有一第一容設部及一第二容設部，又該齒輪筒運作上相對於該輪轂係包括正轉帶動、逆轉帶動以及定止未轉動等三種模式； 一棘齒盤，固設於該輪轂的受動端而與該輪轂呈同步轉動關係，該棘齒盤具有一第一環狀棘齒面與該齒輪筒相對應，該第一環狀棘齒面包括若干第一單斜向齒緣； 一雙面游離齒盤，裝設於該齒輪筒之第一容設部，該雙面游離齒盤與該齒輪筒呈同步轉動關係，且該雙面游離齒盤係選擇性地受推而沿著該齒輪筒的軸向位移，又該雙面游離齒盤包括一第二環狀棘齒面及一受推面，該第二環狀棘齒面包括若干第二單斜向齒緣，該第二單斜向齒緣與該第一環狀棘齒面之第一單斜向齒緣之間為單一轉向嚙合帶動關係； 一推斥盤，裝設於該齒輪筒之第二容設部，該推斥盤相對於該心軸為轉向及軸向位置均被定位而不可位移的狀態，且該推斥盤外周與該齒輪筒的第二容設部之間留有間隙而呈未連動關係，又該推斥盤具一抵推面； 一磁性軸向推斥構件，包括相對應配合設置的一第一磁性環體 及一第二磁性環體，其中該第一磁性環體設於該雙面游離齒盤的受推面，該第二磁性環體則設於該推斥盤的抵推面，該第一磁性環體及第二磁性環體的相對應面係各自設有均等環列的若干N極區塊及S極區塊，所述N極區塊與S極區塊彼此交互排列；當該齒輪筒處於所述正轉帶動模式下而致該雙面游離齒盤相對於該推斥盤產生轉動變化時，該第一磁性環體與該第二磁性環體之間係因同極對位相斥產生軸向互推的作用力，從而將該雙面游離齒盤朝該棘齒盤方向抵推，以使該第二環狀棘齒面與該第一環狀棘齒面相嚙合；反之，當該齒輪筒呈定止未轉動模式時，該第一磁性環體與該第二磁性環體之間為異極對位相吸狀態，係相對拉引該雙面游離齒盤脫離棘齒盤，從而構成該第一環狀棘齒面與該第二環狀棘齒面之間呈彼此分開而零阻力之狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁力控制切換式花轂，其中該雙面游離齒盤的外周與該齒輪筒之第一容設部係設有相對嚙合的環狀齒緣，以令該雙面游離齒盤與該齒輪筒呈同步轉動關係，且令該相對嚙合的環狀齒緣之間具一圓周向配合間隙。
3. 如申請專利範圍第2項所述之磁力控制切換式花轂，其中各該N極區塊與S極區塊之圓周向分格角度範圍係介於8度至10度之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之磁力控制切換式花轂，其中該棘齒盤與該雙面游離齒盤之間更裝設有一彈力撐開構件，用以輔助將該雙面游離齒盤彈性推離棘齒盤，且令該彈力撐開構件具備的彈力，係小於該第一磁性環體與該第二磁性環體之間於同極對位時所產生的軸向互推作用力。
5. 如申請專利範圍第3項所述之磁力控制切換式花轂，其中該棘齒盤與該雙面游離齒盤相對應面設有呈彼此間隔對應關係之二磁性件，且該二磁性件之間係以同極相對而呈現彼此常態推斥關係，且令該二磁性件之間具備的磁性推斥力，係小於該第一磁性環體與該第二磁性環體之間於同極對位時所產生的軸向互推作用力。