TWI671231B - 自行車曲柄總成 - Google Patents

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法加拉 帕波羅 卡瑞斯科
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西班牙商羅特技術組件公司
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Abstract

一種具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成包含：右曲柄臂(2)，其設有第五扭矩傳遞輪廓(211)；軸心(1)，其設有第二扭矩傳遞輪廓(121)以便與該第五輪廓(211)以不可轉動之方式接合；及傳動元件(3)，其係用於組接齒盤，且設有第四扭矩傳遞輪廓(301)以便與該軸心(1)之該第一扭矩傳遞輪廓(120)以不可轉動之方式接合。結合該右曲柄(2)與該軸心(1)間相互連結所提供之N2個角位置以及該傳動元件(3)與該軸心(1)間相互連結所提供之N1個角位置即可獲得該右曲柄(2)與該傳動元件(3)間之Nt個相對角位置，從而增加可能之方位，並縮小該曲柄總成連續方位間之角度間距。

Description

自行車曲柄總成
本發明大致係關於自行車曲柄總成。詳言之，本發明係關於一種包括兩曲柄臂之總成，該等曲柄臂經由軸心連接至有齒傳動元件，而該傳動元件則與鏈條或皮帶接合。所述總成設有方位調整系統，其可準確調整該等曲柄臂與該傳動元件間之相對角位置，且特別適用於採用卵形齒盤構形之傳動元件，因為其所在位置之角度變化有助於將踩踏踏板之生物力學最佳化。此外，若欲將本發明之曲柄總成安裝至自行車或從自行車卸下，僅需從該軸心之一端(對應於左曲柄之一端)加以操作即可，該軸心之另端設有兩連結系統，其中一連結系統係與對應之曲柄臂連結，另一連結系統則與該傳動元件連結。
自行車之五通管係一管狀構件，其形成車架之一部分且裝有曲柄總成，使曲柄總成得以轉動。「曲柄總成」通常包含兩曲柄臂(亦即左、右曲柄臂)，各曲柄臂之一端係與踏板連結，另端則附接於一貫穿五通管之軸心。軸心與五通管之間設有一組軸承，該組軸承係以可轉動之方式支撐軸心。此外，曲柄總成設有一或多個齒輪或齒盤(又稱傳動元件)，該一或多個傳動元件通常係附接於右曲柄臂以便驅動自行車之鏈條。
因此，在習知曲柄總成中，左曲柄臂之扭矩必由軸心加以傳遞，而位於右側之曲柄臂則將扭矩傳遞至傳動元件，後者之傳遞方式可透 過一或多個直接安裝於右曲柄臂之齒盤，或透過所謂盤爪之中間元件。盤爪可與右曲柄臂一體成型，或為一固定於右曲柄臂之獨立元件。
在本文中，「右」係對應於自行車之驅動側，亦即鏈條所在之一側，而「左」則對應於相反側或非驅動側。同樣，本文在述及元件及其不同表面相對於自行車架之位置時，「內」係對應於面向自行車架之一側、面或表面，而「外」則對應於朝向相反方向之一側、面或表面，亦即面向自行車手腿部之一側、面或表面。
為提升自行車之可靠度，並簡化與前齒盤換擋有關之問題(尤其是在登山車(MTB)及公路越野車(CX)等必須面對地貌變化嚴峻挑戰之領域)，使用單一前齒盤已是當前趨勢，換擋則由後鏈輪負責。
根據上述簡化設計，使用單一前齒盤之一大優點在於可降低自行車之重量，因為已不需設置其他前齒盤、前變速器及其驅動控制元件。
若欲進一步減重，去除盤爪(習知用於將齒盤固定於曲柄之中間元件)已成為許多自行車手所考慮之選項。去除盤爪後，齒盤與曲柄之間將改為直接連結，亦即業界所謂「直接安裝」。
然而，就使用單一齒盤之自行車而言，此齒盤必須可由使用者輕易加以更換，以便使自行車適應不同之賽道或地貌條件(可選用不同齒數之齒盤)，或更換嚴重磨損之齒盤。更換齒盤一事，在曲柄臂連結盤爪之情況下固然十分簡單，但在為了減重而去除盤爪之「直接安裝」設計中，如何透過具有快速拆裝功能之系統將齒盤直接連結至曲柄臂便成為新的技術問題。
根據現有技術，若欲將「直接安裝」總成中之曲柄連接至齒 盤，所用之系統即為原本將盤爪連接至曲柄之緊固系統。此種系統之一範例可參見Shimano文件EP0909696(1995)，該文件揭示一種可將齒盤連結至曲柄之固定手段，詳言之則係結合周緣有齒且可提供切線方向阻力之輪廓與用於軸向固定之螺帽螺絲元件。此軸向固定系統必須使用特定工具，且通常必須在工場內施作，因此不符合吾人簡化曲柄總成之初衷。
在此所需解決之一問題在於：如何設計出一種可供終端使用者在任何情況下(例如在自行車賽前)不需額外工具即可輕易、快速操作之「直接安裝」系統。
Shimano US4331043A(1979)係最接近本發明之文件，其所揭示之總成設有一獨立連結至傳動元件與曲柄之軸心，且係偏心設置，以利使用者改變軸心與曲柄間之相對位置，從而選用不同之曲柄有效長度，且上述操作不會影響傳動元件之位置。該曲柄臂及該傳動元件之內側均由軸心上之一凸部沿軸向加以固定，因此，該傳動元件之內面係貼靠於該凸部。該曲柄臂及該傳動元件之外側均由安裝於軸心一端之單一螺絲沿軸向加以固定，因此，該螺絲之頭部係頂靠於該曲柄臂之外表面。
上述適用於曲柄總成之習知方法均不容許使用者調整傳動元件(齒盤或盤爪)相對於曲柄之角位置，其原因在於，此技術需求係將卵形齒盤納入傳動元件之結果，該種傳動元件可透過角度上之調整，為使用者提供生物力學方面之助益，包括改善運動表現或減少膝關節施力，後者對於膝蓋有問題之自行車手而言幫助甚大。在該種設計中，方位參數係定義為卵形齒盤之長軸與曲柄所在平面間沿踏板踩踏方向所量得之角度。
下列屬於本案申請人之文件均揭示可供使用者選擇卵形齒 盤不同方位之調節系統：US2006211529、US2013281239及US2015000460。在該等文件中，相互連結之曲柄臂與卵形齒盤可形成不同角位置，且該等角位置之數量係逐案遞增，亦即連續方位間之角度間距係逐案遞減。為此，由盤爪與一或多個卵形齒盤所構成之傳動元件設有複數個可選固定點，以便以螺絲固定所選之角位置。但此一解決方案之多種變體在生物力學方面受到連續角方位間最小角度之限制，其原因在於元件強度；詳言之，一旦縮小角度間距，相鄰固定點(固定孔)間之重疊區域將隨之擴大。另一方面，由於必須結合齒盤、盤爪及螺絲等不同構件方能達到使用者所需之角方位，上述系統在使用上頗為複雜。
文件US9108699A亦揭示一種用以調節角方位之系統(其中，使用者可在曲柄總成組裝完成後，選擇卵形齒盤之主軸與兩曲柄臂所在平面間之角度)，其傳動元件共結合兩種不同標尺：齒盤上之主要標尺或主標尺，以及盤爪或支撐元件上之次要標尺，其中盤爪或支撐元件可相對於主標尺而轉動，因而使齒盤之不同角位置以倍數增加，同時縮小連續方位間之角度間距。以此方式結合主要標尺之刻度(取決於齒盤上之固定點)與次要標尺之刻度(取決於盤爪上之固定點)，即可讓各標尺所允許之不同角位置以倍數增加。然而，為維持固定點之所需強度及剛性功能，固定孔之間距便成為此一解決方案之結構性限制條件，使連續方位間之角度間距不得小於2°。此外，該總成之整體重量亦實質增加。
為將踏板踩踏動作之生物力學最佳化，連續方位間之上述角度間距最小值2°宜再縮小，且所用之解決方案最好能在實現下列兩目標時一併降低系統複雜度：一是在組裝及使用時，能讓使用者輕易選擇及固定 一客製化之角位置，藉以將特定踩踏動作最佳化，二是去除中間固定元件，以便儘量降低總成之整體重量。
為解決上述及其他缺點，本申請案提供一種用於曲柄總成之方位調整系統，其中曲柄總成之構件(尤其是各構件之對應連結部分)具有特定之扭矩傳遞輪廓以便進行方位調整；此外，本申請案提供一種標記於所述曲柄總成構件上之標尺，以利使用者輕易選擇客製化之角方位。
本發明之一目的係提供一種具有方位調整系統之自行車曲柄總成，其中各曲柄臂係以互斥之方式朝軸心傳遞扭矩，而軸心則負責朝傳動元件傳遞扭矩，該傳動元件係組接可驅動自行車鏈條之齒盤。根據此設計，曲柄臂與軸心間之連結係直接透過該兩者連結部分之對應扭矩傳遞輪廓而實現，傳動元件與軸心間之連結亦直接透過該兩者連結部分之對應扭矩傳遞輪廓而實現。
本發明亦關於一種具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其包含：軸心；左、右曲柄臂，該兩者分別由所述軸心之相反端加以支撐；及傳動元件，其用於組接至少一個卵形齒盤，該卵形齒盤係由所述軸心對應於該右曲柄臂之一端及其內側加以支撐。
該軸心之兩端分別包含兩連結與扭矩傳遞輪廓，以防止該兩曲柄臂與該軸心相對轉動。該軸心兩端中之一端尚包含扭矩傳遞與連結輪廓以連結所述傳動元件。較佳者，該等扭矩傳遞輪廓之構形均為圓形向外配置之圖案，且具有凹部及凸部以便與所連結之元件之對應輪廓接合。
所述曲柄臂具有長形本體，各長形本體之一端具有用以連結 踏板之連結部分，另端則具有用以連結該軸心之連結部分，其中用以連結該軸心之連結部分設有連結與扭矩傳遞輪廓，以便與該軸心之對應輪廓接合。
所述傳動元件同樣具有連結部分，且該連結部分同樣設有連結與扭矩傳遞輪廓，以便與對應之軸心輪廓接合。
在本發明之曲柄總成中，該兩曲柄臂及該傳動元件之安裝件均與所述軸心之轉軸共軸。
本發明之另一目的係利用所述軸心上向外設置之徑向凸出元件固定該傳動元件在該軸心上之軸向位置，該凸出元件可防止該傳動元件沿軸向朝自行車架移動。所述凸出元件同樣可防止該軸心本身沿軸向朝自行車架位移。上述設計形成兩道不同且相互獨立之安裝步驟：先將該軸心安裝於自行車架，再將該傳動元件安裝於該軸心。第一安裝步驟係將該軸心從自行車右側插入五通管，直到所述凸出元件抵靠於該五通管為止；一旦該左曲柄完成安裝，該軸心在軸向上便一直受到拘束。第二安裝步驟係於該軸心右側施作：先連結該傳動元件，再將該右曲柄臂直接、輕鬆地連接至該軸心，使該傳動元件在軸向上始終被限制於該軸心之凸出元件與該右曲柄臂之間。
此一構形特別有利於自行車界為減少前變速器相關問題而使用單件式傳動元件之使用模式，其中該單件式傳動元件係與齒盤整合且不設盤爪或中間元件，因此不需使用任何傳統手段(通常係以螺帽或螺絲穿過齒盤與曲柄臂之固定式固定點)即可固定傳動元件之軸向位置。
本發明之另一目的係提供一種具有方位調整系統且適用於 卵形齒盤之自行車曲柄總成，該方位調整系統可增加曲柄臂與傳動元件間可能之不同角位置，縮小連續角位置間之角度間距(較佳者係以1度為間距)，從而輕易地為自行車手提供客製化之位置。而達成此一目的之方式係將「可供傳動元件與軸心彼此連結之不同角位置」與「可供右曲柄臂與軸心彼此連結之不同角位置」相互結合。
就卵形齒盤而言，角方位可依下列方式調整：首先，依序移除右曲柄與傳動元件，然後改變傳動元件相對於軸心之連結位置(角位置)，再將右曲柄以相對於齒盤之所選角方位φ重新安裝於軸心，最後將左曲柄臂拆下，並將其對準右曲柄臂之角位置，使兩者間之夾角保持180°。
本發明之另一目的係為所述具有方位調整系統之曲柄總成提供分度裝置。為此，須在該總成之構件上標示分度標尺，以便調整右曲柄臂與卵形齒盤主軸間之相對角位置(亦即「角方位」參數φ)。
除上述特徵外，本發明具有方位調整系統之曲柄總成可減少元件數量及所需之安裝步驟，因此，該總成之重量較輕，但系統之結構強度較高。
1‧‧‧軸心
2‧‧‧右曲柄
3‧‧‧傳動元件
4‧‧‧左曲柄
5‧‧‧第一閉合元件
6‧‧‧軸向固定元件
10‧‧‧中央本體
12‧‧‧第一端部分
13‧‧‧凸出元件
14‧‧‧第二端部分
18‧‧‧自行車架
20‧‧‧曲柄端
21‧‧‧第二連結部分
30‧‧‧第一連結部分
31‧‧‧輸出連結部分
32‧‧‧固定點
33‧‧‧五通管
34‧‧‧固定手段
40‧‧‧曲柄端
41‧‧‧第三連結部分
90‧‧‧主要標記
91‧‧‧次要標記
93‧‧‧參考標記
94‧‧‧校驗標記
120‧‧‧第一扭矩傳遞輪廓
121‧‧‧第二扭矩傳遞輪廓
130‧‧‧第二軸向附接元件
131‧‧‧第一軸向附接元件
141‧‧‧第三扭矩傳遞輪廓
211‧‧‧第五扭矩傳遞輪廓
212‧‧‧側向表面
300‧‧‧第一開口
301‧‧‧第四扭矩傳遞輪廓
302‧‧‧第一側表面
303‧‧‧第二側表面
310‧‧‧卵形齒盤
411‧‧‧第六扭矩傳遞輪廓
第1圖為曲柄總成安裝於自行車架18之立體圖，其中傳動元件3之構形係一可與至少一個齒盤接合之盤爪。
第2圖為第1圖曲柄總成之分解圖，圖中揭示位於自行車架18上之五通管33、左曲柄4、軸心1、傳動元件3及右曲柄2。
第3圖為第1圖曲柄總成安裝後不含自行車架18之立體圖。
第4圖為本發明曲柄總成一實施例之立體圖，其中傳動元件3之構形係一具有固定點32之盤爪，該盤爪可於所述固定點32透過已知固定手段34而與卵形齒盤310接合。
第5圖為本發明曲柄總成一實施例之立體圖，其中右曲柄2、左曲柄4、軸心1及傳動元件3係設置為一整合卵形齒盤310之單一元件。
第6A與6B圖分別為軸心1之前視及側視立體圖，其中該軸心包含第一端部分12、第二端部分14、中央本體10，以及沿徑向向外延伸之凸出元件13，其中第一端部分12設有第一扭矩傳遞輪廓120及第二扭矩傳遞輪廓121，第二端部分14則設有第三扭矩傳遞輪廓141，該第一及第二扭矩傳遞輪廓分別具有N1及N2個凸部。
第7A與7B圖分別為第3圖較佳實施例之前視剖面圖及A-A’剖面圖，圖中揭示右曲柄2、軸心1、左曲柄4與傳動元件3之間連結部分之接觸面與扭矩傳遞輪廓。
第8A與8B圖分別繪示軸心1上之主要標記90之兩種不同實施例。第8A圖所示之第一種係所述標記之最簡單實施例，其中僅標示整數OCP位置。第8B圖所示之第二種係所述標記90較為複雜之實施例，其中進一步標示最常用之非整數OCP位置。
第9A與9B圖分別繪示傳動元件3上之標尺標記之兩種不同實施例，其中該傳動元件係與齒盤一體成型之單一元件。此兩實施例不僅繪示傳動元件3上之次要標記91，亦繪示參考標記93，該等參考標記可在使用者將右曲柄2連結至軸心時對準右曲柄2之縱軸方向。因此，第9A圖所示之較複雜實施例係對應於第8A圖，而第9B圖所示之較簡單實施例則對應於第8B圖，唯 兩種組合最終之效果相同。
第10A與10B圖分別繪示傳動元件3上之標尺標記之兩種不同實施例，其中該傳動元件包括兩不同構件，亦即齒盤及與之連結之盤爪。此兩實施例不僅繪示傳動元件3上之次要標記91，亦繪示參考標記93，該等參考標記可在使用者將右曲柄2連結至軸心時對準右曲柄2之縱軸方向。因此，第10A圖所示之較複雜實施例係對應於第8A圖，而第10B圖所示之較簡單實施例則對應於第8B圖，唯兩種組合最終之效果相同。
第11A與11B圖分別繪示校驗標記94之兩種不同實施例，其中一種係用於採用盤爪構形之傳動元件3，另一種則用於與齒盤一體成型之傳動元件3。
第12圖繪示不同OCP位置所對應之不同角方位φ，圖中之傳動元件3係與齒盤一體成型，且右曲柄2、軸心1及傳動元件3之扭矩傳遞輪廓分別以不同構形相互接合。
第13圖繪示不同OCP位置所對應之不同角方位φ，圖中之傳動元件3係一設有固定點32以便附接於卵形齒盤之盤爪，且右曲柄2、軸心1及傳動元件3之扭矩傳遞輪廓分別以不同構形相互接合。
第14圖為第13圖之曲柄總成於OCP 3+1/2位置之詳圖，清楚顯示各元件及其標記。
本發明之一較佳實施例提供一種具有方位調整系統之自行車曲柄總成，其包含連接右曲柄臂2與左曲柄臂4之軸心1，以及可將動力傳遞至自行車鏈條之傳動元件3，該傳動元件之構形係一可與一或多個齒盤(較佳者為卵形齒盤)接合(如第4圖所示)以便進一步與自行車鏈條接合 之盤爪。
傳動元件3包含輸出連結部分31，其係以不可轉動之方式連結至少一個與自行車鏈條接合之卵形齒盤310。卵形齒盤310之構形係一獨立於傳動元件3外之不同元件，且係透過已知固定手段34(通常為螺絲)附接於傳動元件3；較佳者，卵形齒盤310係以相對於傳動元件3之單一預定角位置附接於傳動元件3，期使傳動元件3之方位變化能令卵形齒盤310產生對應之方位變化。
在本發明之一較佳實施例中，該具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成包含：軸心1，其包含第一端部分12、第二端部分14，以及位於該兩端部分之間之中央本體10，中央本體10適於以可轉動之方式支撐於自行車架18之五通管33內；其中中央本體10在其沿軸向鄰近第一端部分12之部位包含沿徑向向外延伸之凸出元件13；其中第一端部分12在其沿軸向鄰近凸出元件13之部位包含第一扭矩傳遞輪廓120，且其中第一端部分12尚包含第二扭矩傳遞輪廓121；且其中第二端部分14包含第三扭矩傳遞輪廓141；傳動元件3，其係用於組接至少一個可驅動鏈條之齒盤，且包含第一連結部分30，該第一連結部分包括設有第四扭矩傳遞輪廓301之第一開口300，以便與軸心1之第一扭矩傳遞輪廓120以不可轉動之方式接合；右曲柄2，其對應於驅動側，且於一端20包含設有第五扭矩傳遞輪廓211之第二連結部分21，該第五扭矩傳遞輪廓係與軸心1之第二扭矩傳遞輪廓121以不可轉動之方式接合；及左曲柄4，其對應於非驅動側，且於一端40包含設有第六扭 矩傳遞輪廓411之第三連結部分41，該第六扭矩傳遞輪廓係與軸心1之第三扭矩傳遞輪廓141以不可轉動之方式接合；其中第一、第二、第三、第四、第五及第六扭矩傳遞輪廓120、121、141、301、211、411之幾何構形均為圓形向外配置之圖案，且該等圖案均與軸心1之轉軸共軸，其中軸心1之轉軸既與左、右曲柄4、2之轉軸重合，又與傳動元件3之轉軸重合；其中第一與第四扭矩傳遞輪廓120、301於接合時在傳動元件3與軸心1間之連結位置界定出N1個沿360°等距排列之角位置；其中第二與第五扭矩傳遞輪廓121、211於接合時在右曲柄2與軸心1間之連結位置界定出N2個沿360°等距排列之角位置；其中第三與第六扭矩傳遞輪廓141、411於接合時在左曲柄4與軸心1間之連結位置界定出N2個沿360°等距排列之角位置；其中結合右曲柄2與軸心1間相互連結所提供之N2個角位置以及傳動元件3與軸心1間相互連結所提供之N1個角位置即可獲得右曲柄臂2與傳動元件3間之Nt個相對角位置，其中Nt為N1與N2之最小公倍數(LCM)，且最好大於或等於45。
Nt可為偶數或奇數，因而產生下列兩種可能情況：
a)若Nt為偶數，則右曲柄2與傳動元件3之間可有兩種不同之相對角位置，彼此相差180°；因此，若使用對稱之卵形齒盤，則該兩種位置所對應之角方位參數φ之數值相同。也因此，不同方位之總數Nφ=Nt/2，兩連續方位之角度間距△φ=180/Nφ=360/Nt。
舉例而言，若N1=45，N2=8，則Nt=LCM(45,8)=360，其為偶數，且形成Nφ種不同方位，其中Nφ=Nt/2=360/2=180，角度間距則為△φ=180/180=1°。
b)若Nt為奇數，則右曲柄2與傳動元件3之間可有Nt種不同之相對角位置，不同方位之總數Nφ=NT，因此，兩連續方位之角度間距△φ=180/Nφ=180/Nt。
舉例而言，若N1=45，N2=7，則Nt=LCM(45,7)=315，其為奇數，且形成Nφ種不同位置，其中Nφ=315；若能使用所有可能方位，則角度間距為△φ=180/315=0.6°。在此例中，使用者之操作將十分複雜，因為該傳動元件與該右曲柄之間相對位置之連續方位可相差179.4°。由於可供使用之方位甚多，為便於操作，在一較佳實施例中僅可選用對應於相鄰相對位置之方位，因而將角度間距擴大至△φ=1.2°。
然而，在Nt=45之情況下，若能使用所有可能之角方位，則角度間距△φ=4°。在此例中，若令該傳動元件與該右曲柄間之相對方位相差176°，應為適合操作之方位。
在本發明之一較佳實施例中，為簡化操作(其理由一如前述)，對使用者顯示以供選擇之方位僅限該傳動元件與該右曲柄間相鄰相對位置之對應角方位。因此，吾人使用之角度間距操作值為△φ=360/Nt。此外，對使用者顯示之方位僅限一「中間位置」兩側約+/-10°範圍內之可能角方位，因為在先前技術中，所述中間位置係各種可使用本發明曲柄總成之自行車領域中最常用之方位。
在本發明之一較佳實施例中，Nt值大於N1且亦大於N2；較佳者，N1=45且N2=8，因此Nt=360，△φ=1°。
在本發明適用於公路騎乘之一較佳實施例中，上述中間位置(亦即被標示之位置)之數值為φ=108°。
在本發明適用於登山車(尤其是輪徑為29吋者)之一較佳實施例中，上述中間位置(亦即被標示之位置)之數值為φ=113°。至於其他構形之自行車、車架及車輪等，本發明之曲柄總成同樣適用；使用者可應用其方位調整功能，使其適用於客製化之自行車幾何形狀。
在本發明之一較佳實施例中，為便於組裝及拆解該曲柄總成，該總成之軸向固定機構尚包含以下特徵：傳動元件3尚包含第一側表面302，此第一側表面可貼靠於右曲柄2之側向表面212，以免右曲柄2沿軸向朝軸心1之第二端部分14位移。
此外，為有助於該總成之軸向固定，軸心1之凸出元件13包含第一軸向附接元件131及第二軸向附接元件130，前者限制軸心1在五通管33內沿軸向朝軸心1第二端部分14方向之位移量，後者則貼靠於傳動元件3之第二側表面303，以免該傳動元件沿軸向朝軸心1之第二端部分14位移。
在一較佳實施例中，該具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成之軸心1之第一扭矩傳遞輪廓120係由徑向凸部與凹部沿軸向設置而成，該等徑向凸部與凹部係於該軸心之周緣向外配置，以便與對應之第四扭矩傳遞輪廓301接合；該第四扭矩傳遞輪廓係設置於傳動元件3第一連結部分30之第一開口300之內緣表面。
軸心1之第二扭矩傳遞輪廓121同樣係由徑向凸部與凹部沿軸向設置而成，該等徑向凸部與凹部係於該軸心之周緣向外配置，以便與對應之第五扭矩傳遞輪廓211接合；該第五扭矩傳遞輪廓係設置於右曲柄2第二連結部分21之第二開口200之內緣表面。
軸心1之第三扭矩傳遞輪廓141同樣係由徑向凸部與凹部沿 軸向設置而成，該等徑向凸部與凹部係位於該軸心之外側及周緣，以便與對應之第六扭矩傳遞輪廓411接合；該第六扭矩傳遞輪廓係設置於左曲柄4第三連結部分41之內緣表面。
在本發明自行車曲柄總成之一較佳實施例中，軸心1之第一端部分12包含第一螺紋內緣表面，第二端部分14則包含第二螺紋內緣表面。
此外，軸向固定元件6係容置於右曲柄2之第二連結部分21，並將該曲柄臂沿軸向推抵於該軸心之第一端部分，從而固定該曲柄臂之軸向位置。軸向固定元件6具有螺紋外緣表面，其係與軸心1第一端部分12之第一螺紋內緣表面123螺合，以免軸心1沿軸向向外移動。
本發明之曲柄總成尚包含第一閉合元件5，其螺紋外緣表面係與右曲柄2之螺紋內緣表面螺合，因而將該總成以可拆解之方式閉合。
本發明之另一目的係以該曲柄總成作為分度工具。該總成之構件上標示有一分度標尺，以利使用者選擇及調整該右曲柄與一卵形齒盤之主軸間之相對角位置，亦即角方位參數φ，其中該卵形齒盤可與該傳動元件一體成型，或係連結至該傳動元件。
為此，該具有方位調整系統且可與卵形齒盤接合之自行車曲柄總成包含配置於軸心1上之主要標記90、配置於傳動元件3上之次要標記91，以及同樣配置於傳動元件3上之參考標記93。以上三種標記共同構成一角度分度系統，以利使用者界定所需之角方位φ。使用者在界定所需之角方位φ時，必須先依照所選方位之對應標示，將次要標記91對準主要標記90，從而使第一扭矩傳遞輪廓120與第四扭矩傳遞輪廓301依所選之位置接合，其次再將右曲柄2之縱軸方向對準參考標記93，從而使該右曲柄之第五扭矩 傳遞輪廓211與軸心1之第二扭矩傳遞輸廓121接合。
在一較佳實施例中，主要標記90係設置為與第一扭矩傳遞輪廓120之對應凸部相關之數字，次要標記91則設置為與第四扭矩傳遞輪廓301之凹部相關之符號，例如線條或幾何圖形。在完成該右曲柄之組裝後，該等次要標記必須對準該軸心上之主要標記90，藉以標示傳動元件3與右曲柄2間之不同相對位置。參考標記93同樣設置為符號，並且指向相對於軸心1之特定組裝位置。在將該右曲柄組裝於軸心1後，該等參考標記必須對準右曲柄2之縱軸。
在先前技術中，與踏板踩踏動作之生物力學相關之縮寫OCP意指「最佳齒盤位置」，此術語亦代表必須使用一角方位標尺。此標尺之中間數值對應於前述「中間位置」(亦即在各種可使用本發明曲柄總成之自行車領域中最常用之方位)。因此，在一具有5種可能相對方位且Δφ=4°之現有數值標尺中，OCP 3位置即所述中間位置，OCP 1為φ數值最小之角位置，OCP 5則為φ數值最大之角位置。
本發明針對此分度概念進行改良，進而提出一種新穎數值標尺，其不僅增加可能之連續方位，更將連續方位之角度間距縮小至Δφ=1°。
在一適用於公路騎乘之實例中，角方位之最佳數值介於100°與118°之間，此範圍之中間值108°則定義為OCP 3預設位置。此OCP 3預設位置係大部分使用者最常使用之位置，初次使用此系統之自行車手亦建議由此位置開始，然後視需要調整至更為客製化之位置，直到找出最佳位置為止。在此適用於公路騎乘之實例中，為建立角方位φ與本發明曲柄總成構件上之標尺之關聯性，在此提供φ與最常用踩踏位置所對應之OCP位置之換 算表如下：
使用者一旦選定右曲柄2相對於傳動元件3(其於第10圖所示 之較佳實施例中係設置為一具有爪部之盤爪)之所需角方位(可為標尺中之所需φ數值或所需OCP數值)，即可依下列步驟設定本發明之曲柄總成：首先，使用者將傳動元件3連結至曲柄1，同時將傳動元件3上所標記之對應於所選OCP位置之次要標記91對準軸心1上所標記之主要標記90之對應數字，從而使第一與第四扭矩傳遞輸廓120、301依該等輪廓組合而成之N1種可能之不同角位置其中之一相互接合。
其次，使用者將右曲柄2連結至已裝有傳動元件3之軸心1，同時調整右曲柄2之位置，使第五扭矩傳遞輪廓211與軸心1之第二扭矩傳遞輪廓121依N2種可能角位置中之對應位置接合，亦即將參考標記93對準右曲柄臂2縱軸之標記方向，如此即可使傳動元件3與右曲柄2間之方位對應於起初所需之數值。
替選實施例
本發明如第5圖所示之替選實施例係一具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中傳動元件3包含一或多個可與自行車鏈條接合之卵形齒盤310，且該一或多個卵形齒盤係與傳動元件3一體成型。
在本發明具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成之一替選實施例中，Nt之數值(其對應於右曲柄2與傳動元件3間之不同相對角位置)大於或等於45，較佳者係大於或等於90，尤佳者係大於或等於180。
在本發明之一替選實施例中，該等扭矩傳遞輪廓至少其中之一係設置為獨立於該等曲柄、軸心及傳動元件外之不同支撐元件，而非與 上述任一者一體成型；該等扭矩傳遞輪廓中之一部或全部均可採用此一構形。
因此，在另一替選實施例中，與軸心1共軸之第一支撐元件係連結至軸心1第一端部分12沿軸向鄰近凸出元件13之部位。第一支撐元件81之外緣區域設有第一扭矩傳遞輪廓120，以便透過第五扭矩傳遞輪廓211而與右曲柄2以不可轉動之方式接合。
同樣，與軸心1共軸之第二支撐元件係連結至軸心1之第一端部分12。第二支撐元件82之外緣區域設有第二扭矩傳遞輪廓121，以便透過第四扭矩傳遞輪廓301而與傳動元件3以不可轉動之方式接合。
在另一實施例中，第一與第二支撐元件81、82可設置為單一元件或兩不同元件。
因此，在另一替選實施例中，與軸心1共軸之第三支撐元件係連結至軸心1之第二端部分14。第三支撐元件83之外緣區域設有第三扭矩傳遞輪廓141，以便透過第六扭矩傳遞輪廓411而與左曲柄4以不可轉動之方式接合。
在另一替選實施例中，傳動元件3之第一連結部分30係連結至與軸心1共軸之第四支撐元件。第四支撐元件84之周緣區域設有第四扭矩傳遞輪廓301，以便透過第二扭矩傳遞輪廓121而與軸心1以不可轉動之方式接合。
在另一替選實施例中，右曲柄2之第二連結部分21係連結至與軸心1共軸之第五支撐元件。第五支撐元件85之周緣區域設有第五扭矩傳遞輪廓211，以便透過第一扭矩傳遞輪廓120而與軸心1以不可轉動之方式接 合。
在另一替選實施例中，左曲柄4之第三連結部分41係連結至與軸心1共軸之第六支撐元件。第六支撐元件86之周緣區域設有第六扭矩傳遞輪廓411，以便透過第三扭矩傳遞輪廓141而與軸心1以不可轉動之方式接合。
最後，在本發明之另一替選實施例中，傳動元件3尚包含校驗標記94。當該曲柄總成位於安裝位置時，使用者可看見該等校驗標記，因此，待所有構件接合完成後，使用者可透過校驗標記94校驗該總成組裝後之OCP角位置以及參數φ之數值。提供該等校驗標記之原因在於，該總成一旦組裝完成，某些彼此接合之構件將相互重疊，導致主要標記90、次要標記91及參考標記93被局部隱藏。
以上所述僅為本發明之若干實施例，本發明可以其他方式修改而不脫離後附申請專利範圍所界定之範圍。例如，不同構件之尺寸、形狀、位置或方位均可視需要而變更。圖式中直接相連或彼此接觸之構件可能在其間設有中間結構。某一元件之功能可由兩元件共同提供，反之亦然。因此，本發明之範圍不應受限於前述之特定實施例。

Claims (13)

  1. 一種具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，包含：軸心(1)，其包含第一端部分(12)、第二端部分(14)，以及位於該兩端部分之間之中央本體(10)，所述中央本體(10)係配置為以可轉動之方式支撐於自行車架(18)之五通管(33)內；其中所述中央本體(10)在其鄰近該第一端部分(12)之部位包含沿徑向向外延伸之凸出元件(13)；其中所述第一端部分(12)在其沿軸向鄰近所述凸出元件(13)之部位包含第一扭矩傳遞輪廓(120)；其中所述第一端部分(12)尚包含第二扭矩傳遞輪廓(121)；且其中所述第二端部分(14)包含第三扭矩傳遞輪廓(141)；傳動元件(3)，其係用於組接至少一個可驅動鏈條之齒盤，且包含第一連結部分(30)，該第一連結部分包括設有第四扭矩傳遞輪廓(301)之第一開口(300)，以便與該軸心(1)之該第一扭矩傳遞輪廓(120)以不可轉動之方式接合；右曲柄(2)，其對應於驅動側，且於一端(20)包含設有第五扭矩傳遞輪廓(211)之第二連結部分(21)，該第五扭矩傳遞輪廓係與該軸心(1)之該第二扭矩傳遞輪廓(121)以不可轉動之方式接合；及左曲柄(4)，其對應於非驅動側，且於一端(40)包含設有第六扭矩傳遞輪廓(411)之第三連結部分(41)，該第六扭矩傳遞輪廓係與該軸心(1)之該第三扭矩傳遞輪廓(141)以不可轉動之方式接合；其中該第一、第二、第三、第四、第五及第六扭矩傳遞輪廓(120、121、141、301、211、411)之幾何構形均為圓形向外配置之圖案，且該等圖案均與該軸心(1)之轉軸共軸，該轉軸既與該左、右曲柄(4、2)之轉軸重合，又與該傳動元件(3)之轉軸重合；其中該第一與第四扭矩傳遞輪廓(120、301)於接合時在該傳動元件(3)與該軸心(1)間之連結位置界定出N1個沿360°等距排列之角位置；其中該第二與第五扭矩傳遞輪廓(121、211)於接合時在該右曲柄(2)與該軸心(1)間之連結位置界定出N2個沿360°等距排列之角位置；其中該第三與第六扭矩傳遞輪廓(141、411)於接合時在該左曲柄(4)與該軸心(1)間之連結位置界定出N2個沿360°等距排列之角位置；其中結合該右曲柄(2)與該軸心(1)間相互連結所提供之該N2個角位置以及該傳動元件(3)與該軸心(1)間相互連結所提供之該N1個位置即可獲得該右曲柄(2)與該傳動元件(3)間之Nt個相對角位置，其中Nt為N1與N2之最小公倍數；且其中所述Nt之數值大於或等於45。
  2. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中Nt大於N1且亦大於N2。
  3. 如申請專利範圍第2項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中Nt大於或等於90。
  4. 如申請專利範圍第3項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中Nt大於或等於180。
  5. 如申請專利範圍第4項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中Nt等於360，且N1等於45，N2等於8。
  6. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該曲柄總成包含配置於該軸心(1)上之主要標記(90)、配置於該傳動元件(3)上之次要標記(91)，以及同樣配置於該傳動元件(3)上之參考標記(93)，結合該等標記即可產生角度分度系統，以利使用者依下列方式界定所需之角方位(φ)：首先，將該等次要標記(91)對準該所需之角方位所對應之所述主要標記(90)，從而使該第一扭矩傳遞輪廓(120)與該第四扭矩傳遞輪廓(301)於該位置接合；其次，將該右曲柄(2)之縱軸方向對準該等參考標記(93)，從而使該第五扭矩傳遞輪廓(211)與該第二扭矩傳遞輪廓(121)接合。
  7. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該傳動元件(3)尚包含第一側表面(302)，該第一側表面可貼靠於該右曲柄(2)之側向表面(212)，以免所述右曲柄(2)沿軸向朝該軸心(1)之該第二端部分(14)位移。
  8. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該軸心(1)之該凸出元件(13)包含第一軸向附接元件(131)，該第一軸向附接元件限制該軸心(1)沿軸向朝該軸心(1)之該第二端部分(14)之方向進入該五通管(33)之位移量。
  9. 如申請專利範圍第8項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該軸心(1)之該凸出元件(13)包含第二軸向附接元件(130)，該第二軸向附接元件係貼靠於該傳動元件(3)之第二側表面(303)，以免該傳動元件沿軸向朝該軸心(1)之該第二端部分(14)位移。
  10. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該軸心(1)之該第一扭矩傳遞輪廓(120)係由N1個徑向凸部與凹部沿軸向設置而成，該等徑向凸部與凹部係於該軸心之周緣向外配置，以便與對應之該第四扭矩傳遞輪廓(301)接合，該第四扭矩傳遞輪廓係設置於該傳動元件(3)之該第一連結部分(30)之該第一開口(300)之內緣表面。
  11. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該軸心(1)之該第二扭矩傳遞輪廓(121)係由N2個徑向凸部與凹部沿軸向設置而成，該等徑向凸部與凹部係於該軸心之周緣向外配置，以便與對應之該第五扭矩傳遞輪廓(211)接合，該第五扭矩傳遞輪廓係設置於該右曲柄(2)之該第二連結部分(21)之第二開口(200)之內緣表面。
  12. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該傳動元件(3)包含至少一個可與該自行車鏈條接合之卵形齒盤(310)，該卵形齒盤係設置為與所述傳動元件(3)一體成型之單一元件。
  13. 如申請專利範圍第1項之具有方位調整系統且適用於卵形齒盤之自行車曲柄總成，其中該傳動元件(3)包含輸出連結部分(31)，該輸出連結部分係以不可轉動之方式連結至少一個與該自行車鏈條接合之卵形齒盤(310)，該卵形齒盤係設置為一獨立於所述傳動元件(3)外之不同元件，且係透過固定手段(34)附接於所述傳動元件(3)。
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