TWI714517B

TWI714517B - 滑移式花鼓及其操作方式

Info

Publication number: TWI714517B
Application number: TW109126034A
Authority: TW
Inventors: 李永森
Original assignee: 永輪工業股份有限公司
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2020-12-21
Also published as: TW202206302A

Abstract

本發明一種滑移式花鼓及其操作方式，透過調整組件的控制下拉動連控件，使該連控件帶動掣動塊之掣動齒塊解除與限制齒塊之間的咬合，且該掣動塊的移動會推抵各棘塊樞擺並解除與卡齒排之間的咬合，如此一來即可以在空檔的狀態下進行換檔變速之調整，不需要再爬坡過程中才能夠變速換檔之操作，而操作的步驟為撥轉步驟、組件脫離步驟、檔位選用步驟、及復位咬合步驟。

Description

滑移式花鼓及其操作方式

本發明一種滑移式花鼓及其操作方式，尤指應用於電動自行車領域之技術，主要技術在於提供奠定自行車於空檔狀態下亦可調整變速，而不需要在耗費電力催油門的情況下才可進行換檔，增加騎乘者的便利性，即為一種實用性極佳之發明。

現今人們出門在外除了以大眾交通運輸工具進行移動外，還有些人會以自行車取代大眾交通運輸工具，而自行車又可以分成齒輪式及電動式兩種，齒輪式的自行車就像是市面上常見的具有齒輪盤、鍊條等相關零件，例如：淑女車、登山車等，而電動式自行車俗稱電動車或電瓶車、又稱電動自行車、電動單車，是一種以蓄電池為主要能源的輕便交通工具，外觀與單車或摩托車相似，屬摩托化單車的一種，部分車種還帶有腳踏板、鏈條，可以用人力作為輔助動力（稱為電動輔助單車），一般都採用鉛酸蓄電池，電壓大多為48V，也有少部分採用36V，並利用霍爾傳感器來控制電機轉速，一般具備無級調速、欠壓保護、過流保護等功能，而主要驅動方式採用直流無刷電動機/永磁同步電動機驅動系統和無刷直流電機驅動系統，亦有少部分採用交流異步電機驅動系統，開關磁阻電機驅動系統等，所以說電動式自行車並不一定要透過踩踏才可行進，但在電動式自行車遇到坡度較陡的路段時，其爬坡力量也是不足夠，因此也必須透過換檔方式才可順利的爬坡，與齒輪式自行車的換檔方式相同。

然而，齒輪式自行在換檔的操作上具有的缺失在於，如果遇到地形較為平緩時，騎乘者可以感覺當下所踩踏之力道是否輕盈，如果輕盈好踩踏前進的話，即可維持該段速，倘若遇到爬坡類高起伏的地形時，騎乘者就必須透過變速配件的控制，並於騎乘當下進行調整，以便於省力爬坡，可是此種方式所達到的跳齒變速卻存在著一大問題，騎乘者在騎乘自行車爬坡的當下，初期一定處於最費力的狀態，而必須經過不斷的變速切換才可於最後達到所需之檔位，在這期間鏈條非常容易與齒盤之間無法準確的咬合，造成掉鏈的問題發生，甚至還會發生鏈條與齒盤的軸心處咬死，導致鏈條、齒盤的壞損進而讓整台自行車必須進行維修等問題。另外，還有一問題在於非騎乘狀態下無法進行變速調整，一般所謂變速調整是在騎乘的當下，騎乘者透過變速裝置的切換，將檔位依照順序降檔、升檔調整，鏈條與齒盤的配合可以按照齒盤的配置而慢慢跳齒，但是在未騎乘時，齒盤根本不會進行旋轉，以致鏈條根本無法與所要的齒盤進行咬合。故，一般的變速方式在爬坡上並不合適。

同上述問題也發生在電動式自行車的換檔操作，電動自行車在爬坡上也容易發生驅動力不足的問題導致無法順利地爬上陡峭路段，最後只能下車用牽的方式爬上坡，這對於騎乘者來說實在是非常不方便，如果騎乘者強硬催動油門爬坡的話，更容易造成電動式自行車內部的驅動元件過熱而受損等問題，因此相關業者對於電動式自行車在爬坡上所產生的缺失，必須再審慎的思考該如何改善，才可符合大眾的需求。

本發明主要目的之針對電動式自行車在爬坡前就已經完成換檔的操作，以方便騎乘者可以於爬坡路段的騎乘上更加順暢、順利，其改善習知的電動自行車與到爬坡路段時，必須再騎乘的過程中才可以切換合適爬坡之檔位，但在未切換前騎乘者在驅動電動式自行車上並不容易爬上坡段，導致騎乘者初期並不能夠順利的爬上坡段，進而必須下車牽引才可讓電動式自行車爬上坡段，卻又造成騎乘者體力及時間上的消耗等問題。為此，本發明人極力達成前述發明之目的與功效，本發明一種調整滑移式花鼓，其裝設於自行車後端並與後車輪、一調整組件相組合，其包括：一外筒，其由一端至另一端貫穿一組合孔，並於該組合孔內孔壁環設複數卡掣塊，各卡掣塊相互連結環設於組合孔內壁並靠近其中組合孔的任一孔口；一棘筒組，其以一端插入設於外筒一端並相反於複數卡掣塊所設位置，而該棘筒組的另一端則外露於外筒，又該棘筒組插入組合孔內的一端進一步凹設一組裝槽，且該組裝槽內壁面環設一卡齒排；一連結件，其設置在組合孔內且一端插入於棘筒組的組裝槽，而該連結件插入組裝槽的一端之外周面係環凹一凹槽，並於該凹槽內樞設複數棘塊，各棘塊係可樞擺並與卡齒排相互咬合，另外該連結件的另一端則向內凹設一容置槽，並於該容置槽內壁環設一咬合齒靠近槽口；一齒動組件，其裝設於組合孔並位於連結件設有容置槽的一端，該齒動組件包含一卡接段對應組合孔的各卡掣塊、一限位段係與卡接段呈間距設置，而該卡接段與限位段之間以複數柱條相互連結，另外該卡接段與限位段之間的間距內設有複數相互咬合之齒輪，且各齒輪之局部會凸出於卡接段、限位段，且各齒輪凸出的部位會與連結件朝由限位段朝卡接段位移時咬合咬合齒，另外該限位段對應容置槽的一端進一步環設一限制齒塊，而另設有一掣動塊位於容置槽內，且該掣動塊對應限制齒塊的一端係設有一掣動齒塊咬合、脫離限位齒塊；及一螺桿組，其包含一螺桿及一連控件，該螺桿係貫穿外筒、棘筒組、連結件、齒動組件及掣動塊，又該螺桿係由一端至另一端貫穿一長孔，而該連控件的一端插入長孔內另一端則與調整組件相互連結，又該螺桿對應掣動塊所在之位置係設有二剖溝連通長孔，而該連控件以一端插入長孔並朝該二剖溝位置凸設相對應之銷柱，各銷柱係穿出該二剖溝並固定連結件；其中，透過調整組件的控制下拉動連控件，使該連控件帶動掣動塊之掣動齒塊解除與限制齒塊之間的咬合，且該掣動塊的移動會推抵各棘塊樞擺並解除與卡齒排之間的咬合，如此一來即可以在空檔的狀態下進行換檔變速之調整，不需要再爬坡過程中才能夠變速換檔之操作。

而根據滑移式花鼓的結構特徵下，其操作方法至少包括下列步驟：撥轉步驟:騎乘者觸發位於一自行車車頭處之調整組件的一控制件，而該控制件係與螺桿組的連控件相互連結；組件脫離步驟:騎乘者於自行車靜止時，撥動控制件而使其拉動連控件，又該連控件受到拉動後即可帶動掣動塊朝向拉動方向位移，又該掣動塊的拉動進一步推抵各棘塊樞擺並解除於卡齒排之間的咬合而形成一空轉狀態；檔位選用步驟:撥動位於自行車車頭處的一變速組件之一換位檔至所需之檔位，接著驅動自行車的一驅柄組進行旋轉，使其一鏈條能夠跳齒至所選擇之檔位；及復位咬合步驟:確認該鏈條跳齒完成後再次觸發控制件，藉以解除掣動塊的位移限制，並讓各棘爪可與卡齒排形成一咬合狀態，如此一來騎乘者即可於未爬坡且靜止的狀態下進行換檔之操作，方便爬坡的第一時間達到省力之功效。

綜合上述對於本發明所描述的技術特徵下，其優點在於可以清楚了解騎乘者可於自行車靜止狀態下，先以控制件控制掣動塊進行位移，且該掣動塊的位移讓各棘塊與卡齒排形成脫齒狀態，此時的棘筒組與連結件、齒動組件形成空轉狀態，然後控制變速組件進行變檔，再操作驅柄組進行旋轉而調整鏈條的位置，最後再次操作控制件而解除對掣動塊的位移使其復位，而各棘塊因掣動塊的位移而再次與卡齒排形成咬合狀態，如此一來騎乘者就可以直接在預備爬坡的狀態下先行調整完成合適的檔位，減少爬坡騎乘後變速上的吃力，以及所會發生之掉齒情況發生。因此，本發明誠可謂一種相當具有實用性及進步性之發明，值得產業界大力推廣，並公諸於社會大眾。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。以下係以較佳實施型態說明，且並非對本發明作任何形式上之限制，參閱第一圖至第九圖所示，本發明一種滑移式花鼓，其裝設於自行車10後端並與後車輪20、一調整組件30相組合，其包括：一外筒1，其由一端至另一端貫穿一組合孔11，並於該組合孔11內孔壁環設複數卡掣塊12，各卡掣塊12相互連結環設於組合孔11內壁並靠近其中組合孔11的任一孔口；一棘筒組2，其以一端插入設於外筒1一端並相反於複數卡掣塊12所設位置，而該棘筒組2的另一端則外露於外筒1，又該棘筒組2插入組合孔11內的一端進一步凹設一組裝槽21，且該組裝槽21內壁面環設一卡齒排22；一連結件3，其設置在組合孔11內且一端插入於棘筒組2的組裝槽21，而該連結件3插入組裝槽21的一端之外周面係環凹一凹槽31，並於該凹槽31內樞設複數棘塊32，各棘塊32係可樞擺並與卡齒排22相互咬合，另外該連結件3的另一端則向內凹設一容置槽33，並於該容置槽33內壁環設一咬合齒34靠近槽口；一齒動組件4，其裝設於組合孔11並位於連結件3設有容置槽33的一端，該齒動組件4包含一卡接段41對應組合孔11的各卡掣塊12、一限位段42係與卡接段41呈間距設置，而該卡接段41與限位段42之間以複數柱條43相互連結，另外該卡接段41與限位段42之間的間距內設有複數相互咬合之齒輪5，且各齒輪5之局部會凸出於卡接段41、限位段42，且各齒輪5凸出的部位會與連結件3由限位段42朝卡接段41位移時咬合咬合齒34，另外該限位段42對應容置槽33的一端進一步環設一限制齒塊421，而另設有一掣動塊6位於容置槽33內，且該掣動塊6對應限制齒塊421的一端係設有一掣動齒塊61咬合、脫離限制齒塊421；及一螺桿組7，其包含一螺桿71及一連控件72，該螺桿71係貫穿外筒1、棘筒組2、連結件3、齒動組件4及掣動塊6，又該螺桿71係由一端至另一端貫穿一長孔711，而該連控件72的一端插入長孔711內另一端則與調整組件30相互連結，又該螺桿71對應掣動塊6所在之位置係設有二剖溝712連通長孔711，而該連控件72以一端插入長孔711並朝該二剖溝712位置凸設相對應之銷柱713，各銷柱713係穿出該二剖溝712並固定連結件3；其中，透過調整組件30的控制下拉動連控件72，使該連控件72帶動掣動塊6之掣動齒塊61解除與限制齒塊421之間的咬合，且該掣動塊6的移動會推抵各棘塊32樞擺並解除與卡齒排22之間的咬合，如此一來即可以在空檔的狀態下進行換檔變速之調整，不需要再爬坡過程中才能夠變速換檔之操作。

根據上述之說明下，當騎乘者在騎乘過程中遇到了坡度較陡的路段時，騎乘者可以先行停止騎乘後，透過調整組件30控制切換下得以拉動連控件72，又該連控件72的拉動會帶動掣動塊6的位移，使該掣動塊6從原本咬合齒動組件4的限制齒塊421轉變為脫離狀態，而該掣動塊6的位移同時會推抵各棘塊32進行樞擺，使各棘塊32解除於棘筒組2之卡齒排22的咬合，如此一來該棘筒組2則會與連結件3、齒動組件4之間形成空轉狀態，接著即可進行換檔變速之調整，待調整完成後再次控制調整組件30回復原狀，如此一來就可以透過換檔完成後的檔位騎上較陡的路段，而不用再騎乘的過程中吃力的踩踏換檔操作，既省時又省，請參閱第四圖至第九圖所示。

根據上述對於本發明所界定之技術下，其操作方式如下步驟所述，並請參閱第二圖所示並配合第五圖至第九圖為輔助：撥轉步驟S1:騎乘者觸發位於一自行車10車頭處之調整組件30的一控制件301，而該控制件301係與螺桿組7的連控件72相互連結；組件脫離步驟S2:騎乘者於自行車10靜止時，撥動控制件301而使其拉動連控件72，又該連控件72受到拉動後即可帶動掣動塊6朝向拉動方向位移，又該掣動塊6的拉動進一步推抵各棘塊32樞擺並解除於卡齒排22之間的咬合而形成一空轉狀態；檔位選用步驟S3:撥動位於自行車10車頭處的一變速組件40之一換位檔401至所需之檔位，接著驅動自行車10的一驅柄組50進行旋轉，使其一鏈條60能夠跳齒至所選擇之檔位；及復位咬合步驟S4:確認該鏈條60跳齒完成後再次觸發控制件301，藉以解除掣動塊6的位移限制，並讓各棘塊32可與卡齒排22形成一咬合狀態，如此一來騎乘者即可於未爬坡且靜止的狀態下進行換檔之操作，方便爬坡的第一時間達到省力之功效。

根據上述對於本發明所描述的結構特徵及操作方式下，更進一步的細述其他的技術特徵，為了提供騎乘者在調整完檔位後可以順暢的回覆原本狀況，因此另設有一彈簧8裝設於容置槽33內，且該彈簧8的兩端分別會彈抵容置槽33槽底及掣動塊6，參考第三至七圖所示時，其動作方式在於該彈簧8在連控件72帶動掣動塊6位移時會受到壓縮而產生彈性蓄力，直到騎乘者解除了連控件72的拉動後透過彈簧8的彈力將掣動塊6彈抵復位，讓該掣動塊6的掣動齒塊61可以與限制齒塊421相互咬合，藉此讓騎乘者可以再次的順暢騎乘。另外，對於本發明的棘塊設計上，為了讓該掣動塊6在位移作動上可以確實的推抵各棘塊32進行樞擺而解除與卡齒排22的咬合，因此該連結件3的凹槽31且對應各棘塊32所樞設處進一步於槽底貫穿複數穿孔321，而該連結件3由一端至另一端貫穿一透孔35，各穿孔321係與透孔35為相互連通設置，因此當該掣動塊6由原本和限制齒塊421相互咬合狀態轉變為脫離狀態時，該掣動塊6會推抵各棘塊32，使各棘塊32樞擺而解除與卡齒排22之間的咬合，請參閱第三圖至第七圖所示。

接續上述之說明，除了該掣動塊6可以受到彈簧8的彈抵而復位外，各棘塊32的復位對於騎乘者來說也是非常重要，因各棘塊32是連結棘筒組2與連結件3之間的橋樑，所以各棘塊32與卡齒排22的咬合就顯得重要，故進一步設有複數簧件9裝設於各穿孔321，且各簧件9的數量對應各棘塊32設置數量，又各簧件9係彈性夾抵各棘塊32並常態彈抵各棘塊32與卡齒排22相互咬合，而當該掣動塊6位移並推抵各棘塊32樞擺而解除與卡齒排22的咬合時，各簧件9受到壓縮而產生彈性蓄力，直到該掣動塊6復位後各簧件9則彈抵各棘塊32樞擺復位，所以說透過各簧件9的裝設下可確實的帶動各棘塊32的復位，同樣使騎乘者可以在騎乘上較為順暢與確實，請參閱第三至七圖所示。總結上述對於本發明所描述的特徵，主要技術重點在於騎乘者可於自行車10靜止不動的時候進行換檔的切換，切換完成後再進行坡度較陡之路段騎乘，不僅省時又省力，更不會造成零件的壞損、掉鏈之狀況發生，其改善習知電動自行車在爬坡上力量不足，初始就無法爬上陡坡外，在騎乘的過程中變速、換檔更容易造成掉鏈、零件磨損等問題，顯見本發明比起習知電動自行車來說更符合大眾所用，因此更具有實質上的進步性與實用性。

S1:撥轉步驟 S2:組件脫離步驟 S3:檔位選用步驟 S4:復位咬合步驟 10:自行車 20:後車輪 30:調整組件 301:控制件 40:變速組件 401:換位檔 50:驅柄組 60:鏈條 1:外筒 11:組合孔 12:卡掣塊 2:棘筒組 21:組裝槽 22:卡齒排 3:連結件 31:凹槽 32:棘塊 321:穿孔 33:容置槽 34:咬合齒 35:透孔 4:齒動組件 41:卡接段 42:限位段 421:限制齒塊 43:柱條 5:齒輪 6:掣動塊 61:掣動齒塊 7:螺桿組 71:螺桿 711:長孔 712:剖溝 713:銷柱 72:連控件 8:彈簧 9:簧件

第一圖為本發明立體示意圖。第二圖為本發明操作步驟流程示意圖。第三圖為本發明應用於自行車之使用狀態示意圖。第四圖為第三圖之局部放大示意圖。第五圖為本發明初始狀態剖面示意圖。第六圖為本發明初始狀態之另一剖面示意圖。第七圖為本發明控制件拉動後，掣動塊位移之剖面動作示意圖。第八圖為本發明控制件拉動後，掣動塊推抵各棘塊樞擺之剖面動作示意圖。第九圖為本發明選擇檔位，使鏈條跳齒之動作示意圖。

1:外筒

2:棘筒組

7:螺桿組

71:螺桿

72:連控件

Claims

一種滑移式花鼓，其裝設於自行車後端並與後車輪、一調整組件相組合，其包括：一外筒，其由一端至另一端貫穿一組合孔，並於該組合孔內孔壁環設複數卡掣塊，各卡掣塊相互連結環設於組合孔內壁並靠近其中組合孔的任一孔口；一棘筒組，其以一端插入設於外筒一端並相反於複數卡掣塊所設位置，而該棘筒組的另一端則外露於外筒，又該棘筒組插入組合孔內的一端進一步凹設一組裝槽，且該組裝槽內壁面環設一卡齒排；一連結件，其設置在組合孔內且一端插入於棘筒組的組裝槽，而該連結件插入組裝槽的一端之外周面係環凹一凹槽，並於該凹槽內樞設複數棘塊，各棘塊係可樞擺並與卡齒排相互咬合，另外該連結件的另一端則向內凹設一容置槽，並於該容置槽內壁環設一咬合齒靠近槽口；一齒動組件，其裝設於組合孔並位於連結件設有容置槽的一端，該齒動組件包含一卡接段對應組合孔的各卡掣塊、一限位段係與卡接段呈間距設置，而該卡接段與限位段之間以複數柱條相互連結，另外該卡接段與限位段之間的間距內設有複數相互咬合之齒輪，且各齒輪之局部會凸出於卡接段、限位段，且各齒輪凸出的部位會與連結件朝由限位段朝卡接段位移時咬合咬合齒，另外該限位段對應容置槽的一端進一步環設一限制齒塊，而另設有一掣動塊位於容置槽內，且該掣動塊對應限制齒塊的一端係設有一掣動齒塊咬合、脫離限位齒塊；及一螺桿組，其包含一螺桿及一連控件，該螺桿係貫穿外筒、棘筒組、連結件、齒動組件及掣動塊，又該螺桿係由一端至另一端貫穿一長孔，而該連控件的一端插入長孔內另一端則與調整組件相互連結，又該螺桿對應掣動塊所在之位置係設有二剖溝連通長孔，而該連控件以一端插入長孔並朝該二剖溝位置凸設相對應之銷柱，各銷柱係穿出該二剖溝並固定連結件；其中，透過調整組件的控制下拉動連控件，使該連控件帶動掣動塊之掣動齒塊解除與限制齒塊之間的咬合，且該掣動塊的移動會推抵各棘塊樞擺並解除與卡齒排之間的咬合，如此一來即可以在空檔的狀態下進行換檔變速之調整，不需要再爬坡過程中才能夠變速換檔之操作。
如請求項1所述之滑移式花鼓，其中進一步設有一彈簧裝設於容置槽內，該彈簧的兩端分別彈抵容置槽槽底及掣動塊。
如請求項2所述之滑移式花鼓，其中該連結件的凹槽對應各棘塊所樞設處進一步於槽底貫穿複數穿孔，又該連結件由一端至另一端貫穿一透孔，各穿孔係與該透孔相連通，又該掣動塊由齒動組件朝連結件位移時會推抵各棘塊，而各棘塊受掣動塊的推抵而樞擺並解除與卡齒排之間的咬合。
如請求項3所述之滑移式滑鼓，其中，進一步設有複數簧件裝設於各穿孔，各簧件之數量對應各棘塊，且各簧件係彈性夾抵各棘塊並常態使其與卡齒排相互咬合，又該掣動塊的位移推抵各棘塊樞擺而解除與卡齒排的咬合時，各簧件受到壓縮而產生彈性蓄力，直到該掣動塊復位後各簧件則彈抵各棘塊樞擺復位。
一種應用於請求項第1項所記載之滑移式花鼓的操作方法，至少包括下列步驟：撥轉步驟：騎乘者觸發位於一自行車車頭處之調整組件的一控制件，而該控制件係與螺桿組的連控件相互連結；組件脫離步驟：騎乘者於自行車靜止時，撥動控制件而使其拉動連控件，又該連控件受到拉動後即可帶動掣動塊朝向拉動方向位移，又該掣動塊的拉動進一步推抵各棘塊樞擺並解除於卡齒排之間的咬合而形成一空轉狀態；檔位選用步驟：撥動位於自行車車頭處的一變速組件之一換位檔至所需之檔位，接著驅動自行車的一驅柄組進行旋轉，使其一鏈條能夠跳齒至所選擇之檔位；及復位咬合步驟：確認該鏈條跳齒完成後再次觸發控制件，藉以解除掣動塊的位移限制，並讓各棘爪可與卡齒排形成一咬合狀態，如此一來騎乘者即可於未爬坡且靜止的狀態下進行換檔之操作，方便爬坡的第一時間達到省力之功效。