TWI750794B - 自行車變速設備 - Google Patents

Abstract

本發明是一種自行車變速設備，其設置於自行車之動力軸位置，變速設備主要包括：第一鏈輪、第一齒輪、環形齒結構、複數第二齒輪及至少一第二鏈輪，其中第一鏈輪固定於動力軸且具備第一齒部，第一齒輪設置於動力軸，環形齒結構中的環齒部鄰近於第一齒輪，各第二齒輪則嚙合於第一齒輪及環齒部之間，至於第二鏈輪中的第二齒部與第一齒部的高度位置可同高、偏低或偏高，該第二鏈輪由該第一齒輪或各該第二齒輪帶動，藉由上述的變速設備使第一鏈輪及第二鏈輪在不同轉速下達到改變減速比的目的。

Description

自行車變速設備

本發明係一種變速設備，尤指一種自行車變速設備。

按，傳統自行車前位在踩踏板位置的鏈輪，使用上為了要變速而會有齒數不同的結構，因此導致鏈輪會有尺寸上的差異，如果要達到較大的減速，最尺寸的鏈輪跟最小尺寸的鏈輪落差會很大，因此導致鏈條爬升不易。

以一般常見三種尺寸的鏈輪為例，在鏈輪尺寸上由大到小的齒數依序為50齒、39齒及30齒，此種組合最大的減速比為30/50=0.6，需要經過39/50=0.78，再降一次才能達到最終0.6的減速比。

為了簡化及順暢鏈條變速過程，且同時兼顧減速比，發展出不同齒數組合，當鏈輪以兩種尺寸為例例時，其齒數組合可為34/50=0.68或36/52=0.69的組合，以34/50的組合而言，50t鏈輪的外徑為208mm，34t鏈輪的外徑為144mm，(208-144)/2=32mm，變速時，撥鏈器需讓鏈條靠摩擦爬升32mm的距離，已經是目前的極限了，所以，無法再有更低的減速比以利爬坡。

而為了達到綿密齒比，所以後輪上的變速目前可以配置到11組，而腳踏板上的鏈輪以50齒向下降，到34齒時內外盤的圓周尺寸已經有慎大的差別，爬升不易，但搭配下來的變速比仍會有多組重複的變速出現，且，無法達到接近1或是小於1的變速比。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明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，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

本發明之主要目的在於：利用變速設備中的第一齒輪、環形齒結構及複數第二齒輪，使第一鏈輪及第二鏈輪在不同轉速下達到改變減速比的目的。

為達上述目的，本發明係一種自行車變速設備，其設置於一自行車之動力軸位置，該變速設備包括：一第一鏈輪，其設置於該動力軸，且具備一第一齒部；一第一齒輪，其設置於該動力軸；一環形齒結構，其界定一鄰近於該第一齒輪之環齒部；複數第二齒輪，其嚙合於該第一齒輪及該環齒部之間；及至少一第二鏈輪，其具備一高度鄰近於該第一齒部之第二齒部，該第二鏈輪由該第一齒輪或各該第二齒輪帶動。

根據本發明之一實施例，其中該第一齒輪界定一供固定於該動力軸之固定部。

根據本發明之一實施例，其中各該第二齒輪樞接於該第二鏈輪一側面且與該第一齒輪嚙合以受該動力軸連動。

根據本發明之一實施例，其中各該第二齒輪嚙合於該環齒部且依據該第一齒輪轉動方向進行反向轉動於該環齒部並沿該環齒部方向移動。

根據本發明之一實施例，其中各該第二齒輪自轉方向與帶動的該第二鏈輪為相反方向。

根據本發明之一實施例，更包括一設置於該自行車且對應於該第二鏈輪之軸承，該軸承內界定一供設置該第一齒輪、該環形齒結構、各該第二齒輪及該動力軸之容置空間。

根據本發明之一實施例，其中該第一齒輪形成於該第一鏈輪一側面。

根據本發明之一實施例，其中該環形齒結構中的該環齒部形成於該第二鏈輪一側面。

根據本發明之一實施例，其中各該第二齒輪以螺桿結構分別樞接於該第一齒輪及該環齒部。

根據本發明之一實施例，其中該第一鏈輪於一側設置一安裝盤，且於該第一鏈輪及該安裝盤之間界定一供各該第二齒輪樞接之作動空間。

根據本發明之一實施例，其中各該第二齒輪嚙合於該環齒部且沿該環齒部方向移動。

根據本發明之一實施例，其中該第一齒輪固定於該第二鏈輪且設置一供樞接於該動力軸之樞接件。

根據本發明之一實施例，其中該第一齒輪嚙合於各該第二齒輪且供連動該第二鏈輪。

根據本發明之一實施例，更包括一可鏈結於該第一齒部或該第二齒部之鏈條。

根據本發明之一實施例，其中該第一鏈輪中的該第一齒部界定有複數第一齒體，而該第二鏈輪中的該第二齒部則界定有複數數量與各該第一齒體不同或相同的第二齒體。

根據本發明之一實施例，更包括一撥鍊器，其設置於該自行車且靠近該第一鏈輪一側。

根據本發明之一實施例，更包括一鏈條，其穿設於該撥鍊器以及由該撥鍊器選擇鏈結該第一齒部或該第二齒部。

1:自行車

10:動力軸

12:對卡部

2:變速設備

20:第一鏈輪

200:第一齒部

201:第一齒體

202:安裝盤

204:作動空間

21:第一齒輪

210:固定部

212:樞接件

22:環形齒結構

220:環齒部

222:罩體

224:卡固部

23:第二齒輪

230:傘形齒輪

24:第二鏈輪

240:第二齒部

242:第二齒體

244:簍空區

25:樞軸

3:撥鍊器

4:鏈條

5:軸承

50:容置空間

圖1 為本發明較佳實施例之立體示意圖。

圖2A 為本發明較佳實施例之立體分解示意圖。

圖2B 為本發明較佳實施例之另一角度立體分解示意圖。

圖3 為本發明較佳實施例進行減速運作之使用狀態示意圖。

圖4 為本發明第二種實施例之結構示意圖。

圖5 為圖4進行第二種減速運作之使用狀態示意圖。

圖6 為本發明第三實施例之結構示意圖。

圖7 為圖6進行第三種減速運作之使用狀態示意圖。

圖8 為本發明第四實施例之立體示意圖。

圖9A 為圖8之立體分解示意圖。

圖9B 為圖8之另一角度立體分解示意圖。

圖10 為圖8進行增速運作之使用狀態示意圖。

以下藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“一”、“兩”、“上”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而 非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

請參閱圖1、圖2A及圖2B所示，為本發明較佳實施例之立體示意圖、立體分解示意圖及另一角度立體分解示意圖。本發明為一種自行車變速設備，其設置於自行車1之動力軸10位置，變速設備2主要包括：第一鏈輪20、第一齒輪21、環形齒結構22、複數第二齒輪23及至少一第二鏈輪24，其中第一鏈輪20固定於動力軸10且具備第一齒部200，第一齒輪21設置於動力軸10，環形齒結構22中的環齒部220鄰近於第一齒輪21，各第二齒輪23則嚙合於第一齒輪21及環齒部220之間，至於第二鏈輪24中的第二齒部240與第一齒部200的高度位置可同高、偏低或偏高，第二鏈輪24由第一齒輪21或各第二齒輪23帶動。

一併參考圖3所示，為本發明較佳實施例進行減速運作之使用狀態示意圖。本實施例中的第一齒輪21界定有固定部210，由固定部210固定於動力軸10，因此動力軸10轉動時第一齒輪21會同步轉動，而各第二齒輪23主要樞接於第二鏈輪24一側面且與第一齒輪21嚙合以受動力軸10連動，當各第二齒輪23嚙合於環齒部220時，主要是依據第一齒輪21的轉動方向並做反向轉動於環齒部220，且沿環齒部220方向移動，而各第二齒輪23自轉方向與帶動的第二鏈輪24為相反方向。具體而言，當踩踏方向以順時針方向踩踏，動力軸10以順時鐘方向轉動時(參考箭頭方向)，同步轉動的第一齒輪21會帶動各第二齒輪23以逆時針方向進行自轉，由於環形齒結構22為固定設置(可固定於自行車或其他結構部位)因此環齒部220亦為固定位置，所以各第二齒輪23在自轉的同時則會沿著環齒部220轉動，值得一提的是，逆時針自轉的各第二齒輪23會在環齒部220呈現順時鐘的行徑方向，也就是說，與各第二齒輪23樞接的第二鏈輪24亦會以順時鐘方向轉動。

依據上述結構運作方式，導入具體齒數後能更清楚如何透過上述的變速設備2達到減速目的，當第一鏈輪20中的第一齒部200設定為60個第一齒體201時也就是60齒，代表自行車1踩踏第一鏈輪20一圈會轉動60齒，而第一齒輪21為30齒代表踩一圈則會轉30齒，各第二齒輪23也是30齒，而環齒部220齒數為90齒，第二鏈輪24中第二齒部240的第二齒體242設定為60個第二齒部240也就是60齒，當動力軸10轉動一圈時第一鏈輪20會轉動一圈60齒，經由上述的結構運作後，對應到第二鏈輪24外側齒輪則會轉動20齒，也就是原本的三分之一圈，由此可知，透過上述中的第一齒輪21、複數第二齒輪23、第二鏈輪24及環形齒結構22內部的齒數比例來調整第二鏈輪24的速率，由於第一鏈輪20與第二鏈輪24的轉速不同，所以即使是第一鏈輪20與第二鏈輪24的齒數相同，仍能達到變速效果。值得一提的是，第一鏈輪20與第二鏈輪24的齒數亦可設計為不相同，其主要能夠提升撥鏈條4的便利性，當需要重踩的情況下，往鏈條4稍為往下則會提升整體順暢度。

另請一併參考圖4及圖5所示，為本發明第二種實施例之結構示意圖及為圖4進行第二種減速運作之使用狀態示意圖。依照圖1及圖2中的結構，另外在自行車1上設置軸承5，軸承5對應於第二鏈輪24，軸承5內界定一供設置第一齒輪21、環形齒結構22、各第二齒輪23及動力軸10之容置空間50。也就是將第一齒輪21、環形齒結構22及各第二齒輪23結構放置於軸承5中，使得自行車1外觀上看不到任何可變速的機構，但其整體作動方式與圖1~圖3相同，此方式能有效降低受到外在使用環境影響而增加保養頻率或故障的頻率。

另請一併參考圖6及圖7所示，為本發明第三實施例之結構示意圖及圖6進行第三種減速運作之使用狀態示意圖。前述中的各第二齒輪23於此實施例中均以螺桿結構為例，且於螺桿結構兩端設計為傘形齒輪230，其中第一 齒輪21形成於第一鏈輪20一側面，環形齒結構22中的環齒部220形成於第二鏈輪24一側面，透過第二齒輪23上兩端的傘形齒輪230樞接於第一齒輪21及環齒部220。值得一提的是，第二鏈輪24於中心具有一簍空區244，簍空區244可供第一齒輪21與傘形齒輪230嚙合。

由上述結構可知，動力軸10主要與第一鏈輪20固定，當動力軸10順時鐘轉動時第一鏈輪20即同步轉動(參考箭頭方向)，此時與第一鏈輪20一側上第一齒輪21嚙合的傘形齒輪230則以逆時針轉動(參考箭頭方向)，因此各第二齒輪23均以逆時針轉動，由於第二齒輪23為螺桿結構，所以另一端的傘形齒輪230則透過環齒部220帶動環形齒結構22呈順時針旋轉，各齒數可比照前述配置，透過第一鏈輪20與第二鏈輪24的轉速不同能達到變速效果。

另請一併參考圖8、圖9A、圖9B及圖10所示，為本發明第四實施例之立體示意圖、立體分解示意圖、另一角度立體分解示意圖。及進行增速運作之使用狀態示意圖。本實施例以增速運作為例，變速設備2中的第一鏈輪20於一側設置一安裝盤202，且於第一鏈輪20及安裝盤202之間界定一供各第二齒輪23樞接之作動空間204，值得一提的是，各第二齒輪23分別樞設有樞軸25，各樞軸25兩端分別固定於第一鏈輪20及安裝盤202並位於作動空間204。而各第二齒輪23嚙合於環形齒結構22中的環齒部220且沿環齒部220方向移動，另外第一齒輪21固定於該第二鏈輪24且設置一供樞接於動力軸10之樞接件212(培林或軸承)，第一齒輪21嚙合於各第二齒輪23且供連動第二鏈輪24，另外，其中各第二齒輪23部分超出安裝盤202周緣。

當動力軸10順時針轉動時則帶動第一鏈輪20同步運轉(參考箭頭方向)，此時樞接於第一鏈輪20一側與安裝盤202間的各第二齒輪23則會對應於動力軸10公轉，由於環形齒結構22為固定設置因此各第二齒輪23則沿著環齒部 220方向採順時針移動(參考箭頭方向)，至於各第二齒輪23則以逆時針自轉(參考箭頭方向)。值得一提的是，與各第二齒輪23嚙合的第一齒輪21受到各第二齒輪23的帶動而呈現順時針轉動(參考箭頭方向)，且第一齒輪21主要固定於第二鏈輪24上，也因此讓第二鏈輪24以順時針連動，由於第一齒輪21透過樞接件212樞接於動力軸10，因此不會受到動力軸10的轉動而影響。

依據上述結構運作方式，導入具體齒數後能更清楚如何透過上述的變速設備2達到增速目的，當第一鏈輪20中的第一齒部200設定為60個第一齒體201時也就是60齒，代表自行車1踩踏第一鏈輪20一圈會轉動60齒，而第一齒輪21為90齒代表踩一圈則會轉90齒，各第二齒輪23也是90齒，而環齒部220齒數為90齒，第二鏈輪24中第二齒部240的第二齒體242設定為60個第二齒部240也就是60齒，當動力軸10轉動一圈時第一鏈輪20會轉動一圈60齒，經由上述的結構運作後，對應到第二鏈輪24外側齒輪則會轉動20齒，也就是原本的一又二分之一圈，由此可知，透過上述中的第一齒輪21、複數第二齒輪23、第二鏈輪24及環形齒結構22內部的齒數比例來調整第二鏈輪24的速率，由於第一鏈輪20與第二鏈輪24的轉速不同，所以即使是第一鏈輪20與第二鏈輪24的齒數相同，仍能達到變速效果。值得一提的是，第一鏈輪20與第二鏈輪24的齒數亦可設計為不相同，其主要能夠提升撥鏈條4的便利性，當需要重踩的情況下，往鏈條4稍為往下則會提升整體順暢度。

前述各實施例中均於自行車1且靠近動力軸10位置更設置有撥鍊器3，撥鍊器3穿設有鏈條4以及由撥鍊器3選擇鏈條4鏈結第一齒部200或第二齒部240。另外，除了第3種實施例外，其餘實施例中的環形齒結構22固定於自行車1且位於動力軸10處，且環形齒結構22更包括有罩體222，罩體222供遮蔽安裝盤202、第一齒輪21及各第二齒輪23，而罩體222設置一卡固部224，卡固部224 對應卡合於自行車1位於動力軸10位置設置的一對卡部12，至於罩體222供遮蔽安裝盤202、第一齒輪21及各第二齒輪23，主要可避免受到使用時外部髒污影響而發生故障。

上述實施例僅為例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技藝的人士均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護範圍，應如後述申請專利範圍所列。

1:自行車

10:動力軸

12:對卡部

2:變速設備

20:第一鏈輪

200:第一齒部

201:第一齒體

21:第一齒輪

210:固定部

22:環形齒結構

222:罩體

224:卡固部

23:第二齒輪

24:第二鏈輪

240:第二齒部

242:第二齒體

25:樞軸

3:撥鍊器

4:鏈條

Claims (17)

1. 一種自行車變速設備，其設置於一自行車之動力軸位置，該變速設備包括：一第一鏈輪，其設置於該動力軸，且具備一第一齒部；一第一齒輪，其設置於該動力軸；一環形齒結構，其界定一鄰近於該第一齒輪之環齒部；複數第二齒輪，其嚙合於該第一齒輪及該環齒部之間；及至少一第二鏈輪，其具備一高度鄰近於該第一齒部之第二齒部，該第二鏈輪由該第一齒輪及各該第二齒輪相互嚙合帶動。
2. 如請求項1所述之自行車變速設備，其中該第一齒輪界定一供固定於該動力軸之固定部。
3. 如請求項2所述之自行車變速設備，其中各該第二齒輪樞接於該第二鏈輪一側面且與該第一齒輪嚙合以受該動力軸連動。
4. 如請求項3所述之自行車變速設備，其中各該第二齒輪嚙合於該環齒部且依據該第一齒輪轉動方向進行反向轉動於該環齒部並沿該環齒部方向移動。
5. 如請求項4所述之自行車變速設備，其中各該第二齒輪自轉方向與帶動的該第二鏈輪為相反方向。
6. 如請求項1所述之自行車變速設備，更包括一設置於該自行車且對應於該第二鏈輪之軸承，該軸承內界定一供設置該第一齒輪、該環形齒結構、各該第二齒輪及該動力軸之容置空間。
7. 如請求項1所述之自行車變速設備，其中該第一齒輪形成於該第一鏈輪一側面。
8. 如請求項7所述之自行車變速設備，其中該環形齒結構中的該環齒部形成於該第二鏈輪一側面。
9. 如請求項8所述之自行車變速設備，其中各該第二齒輪以螺桿結構分別樞接於該第一齒輪及該環齒部。
10. 如請求項1所述之自行車變速設備，其中該第一鏈輪於一側設置一安裝盤，且於該第一鏈輪及該安裝盤之間界定一供各該第二齒輪樞接之作動空間。
11. 如請求項10所述之自行車變速設備，其中各該第二齒輪嚙合於該環齒部且沿該環齒部方向移動。
12. 如請求項11所述之自行車變速設備，其中該第一齒輪固定於該第二鏈輪且設置一供樞接於該動力軸之樞接件。
13. 如請求項12所述之自行車變速設備，其中該第一齒輪嚙合於各該第二齒輪且供連動該第二鏈輪。
14. 如請求項1所述之自行車變速設備，更包括一可鏈結於該第一齒部或該第二齒部之鏈條。
15. 如請求項1所述之自行車變速設備，其中該第一鏈輪中的該第一齒部界定有複數第一齒體，而該第二鏈輪中的該第二齒部則界定有複數數量與各該第一齒體不同或相同的第二齒體。
16. 如請求項1所述之自行車變速設備，更包括一撥鍊器，其設置於該自行車且靠近該第一鏈輪一側。
17. 如請求16所述之自行車變速設備，更包括一鏈條，其穿設於該撥鍊器以及由該撥鍊器選擇鏈結該第一齒部或該第二齒部。

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