TWI839935B - 自行車變速器 - Google Patents

Abstract

一種自行車變速器，包括固定部、導鏈部、連桿部、可動部以及樞軸。固定部適於固定於自行車架上。導鏈部適於與自行車鏈條結合，並導引自行車鏈條的傳動方向。連桿部連接於固定部與導鏈部之間。可動部樞接於連桿部和導鏈部之間，可動部包括迫緊件、基座以及楔塊離合器。迫緊件設置於可動部之遠離導鏈部的一側。基座連接導鏈部。楔塊離合器設置於迫緊件和基座之間。樞軸連接至可動部和導鏈部，且可轉動地穿設於迫緊件、楔塊離合器及基座。樞軸適於帶動導鏈部沿第一方向或第二方向相對可動部轉動。楔塊離合器適於擋止樞軸沿第二方向轉動，使樞軸沿第二方向轉動時帶動楔塊離合器轉動。迫緊件適於朝向基座壓抵楔塊離合器，以抑制樞軸帶動導鏈部沿第二方向的轉動。

Description

自行車變速器

本發明是有關一種變速器，尤其是一種自行車變速器。

自行車運動兼具觀光旅遊與健身的功能，且運動強度可隨路線選擇或自行車的種類而調整，因此在近幾年來，愈來愈多民眾從事自行車運動。大多數的自行車都會配置變速器，以便使用者根據不同路況選擇合適的檔位。一般來說，變速器會配置多個相鄰小齒輪，而連接後輪（或前輪）的鏈條會繞過其中一個小齒輪。當使用者操作換檔時，變速器能帶動自行車鏈條移動，使自行車鏈條改繞過另一個小齒輪，並同時維持自行車鏈條張緊。

然而，在騎乘自行車的過程中，難免會遇到較差的路況，尤其是在行經越野道路時，經常要騎乘自行車越過許多高低落差很大的障礙物。在此情形下，自行車會以較大的力道撞擊地面，導致變速器隨之劇烈震動，因而造成鏈條瞬間鬆弛。如此，便容易發生非預期的換檔甚至自行車鏈條脫落，嚴重甚至會造成騎乘意外。

本發明提供一種自行車變速器，以防止自行車鏈條因外力而瞬間鬆弛。

本發明所提供的自行車變速器包括固定部、導鏈部、連桿部、可動部以及樞軸。固定部適於固定於自行車架上。導鏈部適於與自行車鏈條結合，並導引自行車鏈條的傳動方向。連桿部連接於固定部與導鏈部之間。可動部樞接於連桿部和導鏈部之間，可動部包括迫緊件、基座以及楔塊離合器。迫緊件設置於可動部之遠離導鏈部的一側。基座連接導鏈部。楔塊離合器設置於迫緊件和基座之間。樞軸連接至可動部和導鏈部，且可轉動地穿設於迫緊件、楔塊離合器及基座。樞軸適於帶動導鏈部沿第一方向或第二方向相對可動部轉動。楔塊離合器適於擋止樞軸沿第二方向轉動，使樞軸沿第二方向轉動時帶動楔塊離合器轉動。迫緊件適於朝向基座壓抵楔塊離合器，以抑制樞軸帶動導鏈部沿第二方向的轉動。

在本發明的一實施例中，上述之可動部例如還包括摩擦件，摩擦件抵於楔塊離合器和基座之間。

在本發明的一實施例中，上述之摩擦件的材料例如包括非金屬材料或複合材料。

在本發明的一實施例中，上述之楔塊離合器可包括離合器本體及離合器外殼。離合器本體設置於離合器外殼內，離合器外殼適於抵於迫緊件與基座之間。摩擦件抵於離合器外殼和基座之間。離合器外殼的材料包括不鏽鋼、碳纖維或塑鋼，基座的材料包括鋁合金、碳纖維或塑鋼。

在本發明的一實施例中，上述之迫緊件例如包括碟形彈簧。可動部還可包括殼體，殼體連接至基座之靠近連桿部的一側。迫緊件和楔塊離合器設置於基座和殼體形成的內部空間。碟形彈簧適於抵於殼體和楔塊離合器之間。

在本發明的一實施例中，上述之可動部還可包括壓力調整件。殼體具有相對的頂部和底部。底部連接基座，碟形彈簧靠近頂部。壓力調整件穿設於頂部並適於經由頂部壓抵碟形彈簧。壓力調整件適於相對頂部移動，以改變頂部壓抵於碟形彈簧的壓力。

在本發明的一實施例中，上述之可動部還可包括至少一墊片。樞軸還穿設於殼體的頂部，且樞軸具有從頂部伸出的末端。墊片設置於末端。壓力調整件具有相連接的壓抵部及連接部。連接部穿設於墊片及末端，且壓抵部適於經由墊片壓抵頂部。

在本發明的一實施例中，上述之壓力調整件例如包括螺絲，且樞軸的末端具有對應螺絲的螺孔。

在本發明的一實施例中，上述之可動部還可包括第一密封件及殼體。殼體設置於基座之靠近連桿部的一側，且迫緊件和楔塊離合器設置於基座和殼體形成的內部空間。第一密封件密封於基座和殼體之間。

在本發明的一實施例中，上述之可動部還可包括第二密封件及外殼。外殼設置於殼體外，第二密封件密封於外殼與殼體之間。

在本發明的一實施例中，上述之可動部例如還包括軸密封件，軸密封件密封於樞軸和基座之間。

在本發明的自行車變速器中，可動部採用楔塊離合器限制樞軸的轉動方向，並另以迫緊件壓抵楔塊離合器。詳言之，楔塊離合器能能擋止樞軸沿第二方向轉動，其中所述第二方向例如為鏈條鬆弛方向。因此，樞軸在沿第二方向轉動時，會帶動楔塊離合器一併轉動，楔塊離合器則受到迫緊件的壓抵而無法瞬間快速地沿第二方向轉動。基於上述，本發明的自行車變速器能避免樞軸沿第二方向帶動導鏈部瞬間快速地轉動，進而能防止自行車鏈條因外力而瞬間鬆弛。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的自行車變速器的示意圖。圖2是圖1的自行車變速器的另一視角的示意圖。圖3是沿圖2的A-A剖線的剖視示意圖。圖4是圖3的可動部的放大示意圖。圖5是沿圖2的B-B剖線的剖視示意圖。須說明的是，圖1、圖2、圖3和圖5以方向X、Y及Z呈現視角關係。

請先參考圖1及圖2，自行車變速器100包括固定部110（繪於圖1）、導鏈部120、連桿部130、可動部140以及樞軸150（繪於圖3）。固定部110適於固定於自行車架（未繪示）上。導鏈部120適於與自行車鏈條C（繪於圖5）結合，並導引自行車鏈條C的傳動方向。連桿部130連接於固定部110與導鏈部120之間。請參考圖3與圖4，可動部140樞接於連桿部130和導鏈部120之間，並包括迫緊件141、基座142以及楔塊離合器143。迫緊件141設置於可動部140之遠離導鏈部120的一側。基座142連接導鏈部120。楔塊離合器143設置於迫緊件141和基座142之間。樞軸150連接至可動部140和導鏈部120，且可轉動地穿設於迫緊件141、楔塊離合器143及基座142。請一併參考圖4與圖5，樞軸150適於帶動導鏈部120沿第一方向D1或第二方向D2（皆繪於圖5）相對可動部140轉動。楔塊離合器143適於擋止樞軸150沿第二方向D2轉動，使樞軸150沿第二方向D2轉動時帶動楔塊離合器143轉動。迫緊件141適於朝向基座142壓抵楔塊離合器143，以抑制樞軸150帶動導鏈部120沿第二方向D2的轉動。

請再參考圖1，固定部110可經由螺絲（未繪示）固定於所述自行車架。在本實施例中，固定部110是鎖固於所述自行車架後下叉（chain stay）的吊耳（derailleur hanger)）處，但其他實施例不限於此。

請一併參考圖1和圖5，本實施例的導鏈部120可供自行車鏈條C穿設，以導引自行車鏈條C帶動飛輪（freewheel，未繪示）與大盤（chainring，未繪示）轉動。

如圖2所示，連桿部130的相對兩端可樞接於可動部140和固定部110。詳細來說，連桿部130在受換檔操作致動後，可帶動導鏈部120沿方向Z或相反於方向Z的方向相對固定部110移動。如此，請一併參考圖2和圖5， 導鏈部120便能導引自行車鏈條C繞過不同的小齒輪（未繪示），進而完成換檔。此外，在上述換檔的過程中，導鏈部120會沿第一方向D1或第二方向D2轉動，以維持自行車鏈條C張緊。須說明的是，在連桿部130未被換檔操作致動的情況下，若導鏈部120受其他外力作用而沿第二方向D2轉動，可能會導致自行車鏈條C瞬間鬆弛，因而造成非預期的換檔甚至自行車鏈條C脫落。因此，本實施例的可動部140能防止導鏈部120在未換檔的情形下，受其他外力作用而瞬間快速地沿第二方向D2轉動，詳見下文說明。

如圖3和圖4所示，可動部140的基座142可供樞軸150穿過，使樞軸150樞接於導鏈部120。詳言之，請繼續參考圖4，並一併參考圖5，基座142例如包括扭簧TS（標於圖4），扭簧TS能提供樞軸150預張緊力，以避免導鏈部120在換檔過程時非預期地沿第二方向D2轉動，進而維持自行車鏈條C張緊。

可動部140的楔塊離合器143可包括離合器本體1430及離合器外殼1431，其中離合器本體1430例如包括多個楔塊W；樞軸150則穿設於楔塊W之間，並受楔塊W擋止而無法沿第二方向D2的轉動。如前所述，樞軸150能在沿第二方向D2轉動時，帶動整個楔塊離合器143相對基座142一併轉動，而楔塊離合器143與基座142之間的摩擦力能抑制楔塊離合器143沿第二方向D2轉動的速度，進而防止導鏈部120瞬間快速地沿第二方向D2轉動。能理解的是，依據楔塊離合器143與基座142之間的靜摩擦力值，導鏈部120可能會沿第二方向D2緩慢轉動或靜止不動。

請再一併參考圖3和圖4，值得一提的是，可動部140例如還包括摩擦件144，摩擦件144抵於楔塊離合器143和基座142之間。如此，便能增加楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力，進而更抑制樞軸150帶動導鏈部120沿第二方向D2（繪於圖5）的轉動。更進一步說，摩擦件144的材料例如包括非金屬材料或複合材料；舉例而言，所述非金屬材料可包括橡膠、矽膠或其他摩擦係數較高成分的材料，所述複合材料則可包括玻璃纖維、碳纖維或陶瓷等材料，但本發明不對此多做限制。此外，楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力會受到材料種類的影響；例如，在本實施例中，離合器本體1430設置於離合器外殼1431內，且離合器外殼1431適於抵於迫緊件141與基座142之間。摩擦件144抵於離合器外殼1431和基座142之間。離合器外殼1431的材料可包括不鏽鋼、碳纖維或塑鋼，基座142的材料則可包括鋁合金、碳纖維或塑鋼（又稱聚甲醛，Polyoxymethylene，POM）。能理解的是，在一實施例中，楔塊離合器143和基座142可採用其他材料以改變摩擦力，而在上述摩擦力夠大的情形下，亦可省略摩擦件144的設置。

迫緊件141能調整楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力。在本實施例中，迫緊件141例如包括碟形彈簧DS（disk spring，標於圖4）。可動部140還可包括殼體S1，殼體S1連接至基座142之靠近連桿部130（繪於圖3）的一側。迫緊件141和楔塊離合器143設置於基座142和殼體S1形成的內部空間IS。碟形彈簧DS適於抵於殼體S1和楔塊離合器143之間。如此，便能經由碟形彈簧DS調整楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力。具體來說，碟形彈簧DS壓抵於楔塊離合器143的壓力愈大，楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力就愈大；反之，碟形彈簧DS壓抵於楔塊離合器143的壓力愈小，楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力就愈小。

附帶一提，可動部140還可包括外殼S2，外殼S2設置於殼體S1外。外殼S2例如是可拆卸地固定於殼體S1，以便拆卸外殼S2而調整碟形彈簧DS壓抵於楔塊離合器143的壓力。不過，在一實施例中，外殼S2可設有連接至迫緊件141的按壓件（未繪示），如此，可經由上述按壓件調整碟形彈簧DS壓抵於楔塊離合器143的壓力，進而省去拆卸外殼S2的步驟。

在本實施例中，可動部140還可包括壓力調整件145。殼體S1例如具有相對的頂部T和底部B。底部B連接基座142，碟形彈簧DS則靠近頂部T。附帶一提，本實施例的底部B例如具有開口，楔塊離合器143則可較碟形彈簧DS靠近底部B。壓力調整件145穿設於頂部T，並適於經由頂部T壓抵碟形彈簧DS。壓力調整件145適於相對頂部T移動，以改變頂部T壓抵於碟形彈簧DS的壓力，進而改變楔塊離合器143和基座142之間的摩擦力。進一步說，頂部T與底部B例如沿樞軸150的軸向A而位於樞軸150的相對兩端，其中頂部T可位於碟形彈簧DS與壓力調整件145之間。另一方面，碟形彈簧DS可沿軸向A穿設於樞軸150，並抵於楔塊離合器143及頂部T之間；壓力調整件145則可沿軸向A往返移動，並能通過頂部T壓抵於碟形彈簧DS。如此，將壓力調整件145朝向頂部T推抵便能增加碟形彈簧DS的受壓力；反之，將壓力調整件145朝向遠離頂部T的方向移動，便能減少碟形彈簧DS的受壓力。

請繼續參考圖4，更進一步說，可動部140還可包括至少一墊片146（亦標於圖3），本實施例墊片146的數量為二片。樞軸150還可穿設於殼體S1的頂部T，且樞軸150具有從頂部T伸出的末端E。墊片146設置於末端E。壓力調整件145具有相連接的壓抵部1450及連接部1451。連接部1451穿設於墊片146及末端E，且壓抵部1450適於經由墊片146壓抵頂部T。簡而言之，壓力調整件145經由墊片146壓抵殼體S1的頂部T，如此，改變壓力調整件145壓抵於墊片146的壓力，便能調整碟形彈簧DS的受壓力。附帶一提，本實施例的墊片146例如包含兩片墊片G1及G2，且墊片G1及G2分別套設於樞軸150和壓力調整件145的連接部1451，但本發明不對墊片數量多做限制。在本實施例中，壓力調整件145例如包括螺絲SC，且樞軸150的末端E具有對應螺絲SC的螺孔H。詳細來說，壓抵部1450可包括螺絲SC的頭部，連接部1451則可包括螺絲SC的牙部。不過，其他實施例不對壓力調整件145的具體結構多做限制。

可動部140還可包括第一密封件147。第一密封件147密封於基座142和殼體S1之間，以防止水氣滲入內部空間IS，進而避免零件生鏽。舉例來說，本實施例的第一密封件147可防止楔塊離合器143生鏽，但其他實施例不限於此。另，在本實施例中，可動部140還可包括第二密封件148，第二密封件148密封於外殼S2與殼體S1之間，以防止外殼S2和殼體S1之間的零件因水氣滲入而生鏽。例如，本實施例的第二密封件148可防止壓力調整件145與迫緊件141生鏽，但本發明不限於此。類似地，可動部140例如還包括軸密封件149，軸密封件149密封於樞軸150和基座142之間，以防止水氣滲入內部空間IS。舉例而言，軸密封件149可防止楔塊離合器143因水氣滲入而生鏽，但本發明不限於此。

綜上所述，在本發明的自行車變速器中，可動部採用楔塊離合器限制樞軸的轉動方向，並另以迫緊件壓抵楔塊離合器。詳言之，楔塊離合器能能擋止樞軸沿第二方向轉動，其中所述第二方向例如為鏈條鬆弛方向。因此，樞軸在沿第二方向轉動時，會帶動楔塊離合器一併轉動，楔塊離合器則受到迫緊件的壓抵而無法瞬間快速地沿第二方向轉動。基於上述，本發明的自行車變速器能避免樞軸沿第二方向帶動導鏈部瞬間快速地轉動，進而能防止自行車鏈條因外力而瞬間鬆弛。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:自行車變速器 110:固定部 120:導鏈部 130:連桿部 140:可動部 141:迫緊件 142:基座 143:楔塊離合器 144:摩擦件 145:壓力調整件 146:墊片 147:第一密封件 148:第二密封件 149:軸密封件 150:樞軸 1430:離合器本體 1431:離合器外殼 1450:壓抵部 1451:連接部 A:軸向 B:底部 C:自行車鏈條 D1:第一方向 D2:第二方向 DS:碟形彈簧 E:末端 G1、G2:墊片 H:螺孔 IS:內部空間 S1:殼體 S2:外殼 SC:螺絲 T:頂部 TS:扭簧 W:楔塊 X、Y、Z:方向

圖1是本發明一實施例的自行車變速器的示意圖。 圖2是圖1的自行車變速器的另一視角的示意圖。 圖3是沿圖2的A-A剖線的剖視示意圖。 圖4是圖3的可動部的放大示意圖。 圖5是沿圖2的B-B剖線的剖視示意圖。

120:導鏈部

130:連桿部

140:可動部

141:迫緊件

142:基座

143:楔塊離合器

144:摩擦件

145:壓力調整件

146:墊片

150:樞軸

A:軸向

B:底部

S1:殼體

S2:外殼

T:頂部

X、Y、Z:方向

Claims (11)

1. 一種自行車變速器，包括：一固定部，適於固定於一自行車架上；一導鏈部，適於與一自行車鏈條結合並導引該自行車鏈條的傳動方向；一連桿部，連接於該固定部與該導鏈部之間；一可動部，樞接於該連桿部和該導鏈部之間，該可動部包括：一迫緊件，設置於該可動部之遠離該導鏈部的一側；一基座，連接該導鏈部；以及一楔塊離合器，設置於該迫緊件和該基座之間；以及一樞軸，連接至該可動部和該導鏈部，且可轉動地穿設於該迫緊件、該楔塊離合器及該基座，該樞軸適於帶動該導鏈部沿一第一方向或一第二方向相對該可動部轉動；其中該楔塊離合器適於擋止該樞軸沿該第二方向轉動，使該樞軸沿該第二方向轉動時帶動該楔塊離合器轉動，該迫緊件適於朝向該基座壓抵該楔塊離合器，以抑制該樞軸帶動該導鏈部沿該第二方向的轉動；其中該楔塊離合器包括一離合器本體及一離合器外殼，該離合器本體設置於該離合器外殼內，該離合器外殼適於抵於該迫緊件與該基座之間；其中該離合器本體包括多個楔塊，該樞軸穿設於該些楔塊之間，並受該些楔塊擋止而無法沿該第二方向的轉動。
2. 如請求項1所述之自行車變速器，其中該可動部更包括一摩擦件，該摩擦件抵於該楔塊離合器和該基座之間。
3. 如請求項2所述之自行車變速器，其中該摩擦件的材料包括非金屬材料或複合材料。
4. 如請求項2所述之自行車變速器，其中該摩擦件抵於該離合器外殼和該基座之間，該離合器外殼的材料包括不鏽鋼、碳纖維或塑鋼，該基座的材料包括鋁合金、碳纖維或塑鋼。
5. 如請求項1所述之自行車變速器，其中該迫緊件包括一碟形彈簧，該可動部更包括一殼體，該殼體連接至該基座之靠近該連桿部的一側，該迫緊件和該楔塊離合器設置於該基座和該殼體形成的一內部空間，該碟形彈簧適於抵於該殼體和該楔塊離合器之間。
6. 如請求項5所述之自行車變速器，其中該可動部更包括一壓力調整件，該殼體具有相對的一頂部和一底部，該底部連接該基座，該碟形彈簧靠近該頂部，該壓力調整件穿設於該頂部並適於經由該頂部壓抵該碟形彈簧，該壓力調整件適於相對該頂部移動，以改變該頂部壓抵於該碟形彈簧的壓力。
7. 如請求項6所述之自行車變速器，其中該可動部更包括至少一墊片，該樞軸更穿設於該殼體的該頂部，且該樞軸具有從該頂部伸出的一末端，該墊片設置於該末端，該壓力調整件具有相連接的一壓抵部及一連接部，該連接部穿設於該墊片及該末端，且該壓抵部適於經由該墊片壓抵該頂部。
8. 如請求項7所述之自行車變速器，其中該壓力調整件包括一螺絲，且該樞軸的該末端具有對應該螺絲的一螺孔。
9. 如請求項1所述之自行車變速器，其中該可動部更包括一第一密封件及一殼體，該殼體設置於該基座之靠近該連桿部的一側，且該迫緊件和該楔塊離合器設置於該基座和該殼體形成的一內部空間，該第一密封件密封於該基座和該殼體之間。
10. 如請求項9所述之自行車變速器，其中該可動部更包括一第二密封件及一外殼，其中該外殼設置於該殼體外，該第二密封件密封於該外殼與該殼體之間。
11. 如請求項1所述之自行車變速器，其中該可動部更包括一軸密封件，密封於該樞軸和該基座之間。

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