TWM493516U - 搖臂式扭力變速腳踏車 - Google Patents

Description

搖臂式扭力變速腳踏車

本創作係有關於搖臂式扭力變速腳踏車，特別是一種非鏈條傳動之結構設計，而是利用踩踏力道及扭力大小的變化來達到自動變速，以不同於現有腳踏車的動力形式驅動前進之搖臂式扭力變速腳踏車。

按，為響應節能減碳之環保課題，以及國人健康意識逐漸受到重視，故腳踏車運動廣為社會大眾所喜愛，無須任何燃油作為驅動動力，而是利用機械零件及輪子，透過雙腳力量踩踏前進，不僅可作為交通工具，於休閒、健身上也有極佳之效果，因此腳踏車的結構設計種類已因應不同騎乘需求而被開發出來，市面上的腳踏車產品亦琳瑯滿目，例如輕薄化設計的腳踏車、登山專用腳踏車、平路騎乘專用的腳踏車或方便攜帶的折疊式腳踏車等等。

目前，腳踏車基本結構設計係在腳踏車主體上設有驅動軸，其兩側裝設左、右踏板，藉由左、右踩踏踏板來帶動驅動軸之一側的鍊齒輪以鍊條驅動後輪轉動，進而帶動前輪轉動一併前進，此結構僅適用於平路騎乘，若需要爬坡或是競速騎乘時，必須在腳踏車龍頭加裝變速器，並搭配複雜的傳動結構及多組齒輪傳動來進行不同段速的變速操作，以達到最省力及最有效增速的目的。然而，功能需求性越多，所需的腳踏車結構設計就越複雜，不但維修更為麻煩且耗時，且製造成本也居高不下，實有待改進。

有鑑於此，本創作遂針對上述先前技術之缺失，提出一種搖臂式扭力變速腳踏車，以有效克服上述之該等問題。

本創作的主要目的在於提供一種搖臂式扭力變速腳踏車，其利用最簡單的踩踏方式達到自動變速之效果，且無須複雜的傳動結構即可同時達到平路騎乘及登山所需的傳動功效。

本創作的次要目的在於提供一種搖臂式扭力變速腳踏車，其利用踩踏有效施力範圍達到驅動目的，能夠是省力且減少膝關節的負荷，進而提高騎乘舒適度及實用性。

為達以上之目的，本創作提供一種搖臂式扭力變速腳踏車，包括一腳踏車主體、一連動組件、對稱之一第一踩踏傳動器及一第二踩踏傳動器、對稱之一第一驅動輪盤及一第二驅動輪盤及二搖臂連桿。腳踏車主體包含一車架及設於車架上之一前輪及一後輪，後輪中間的一轉軸設有二單向軸承，且每一單向軸承具有一鍊齒輪組，其中每一單向軸承置於鍊齒輪組內固定，腳踏車主體更包含設於車架上之一轉向龍頭及一座墊，轉向龍頭設有二把手，且位於前輪上方位置，座墊位於連動組件的上方位置，以供使用者坐乘，連動組件設於車架上，且位於前輪與後輪之間。第一踩踏傳動器及第二踩踏傳動器分別裝設於連動組件兩側，且第一踩踏傳動器及第二踩踏傳動器分別具有一第一彈簧，藉由連動組件旋轉連動第一彈簧之扭力復位，使第一踩踏傳動器及第二踩踏傳動器間能反相上、下踩踏作動。第一驅動輪盤及第二驅動輪盤分別設於軸承的兩端，且第一驅動輪盤及第二驅動輪盤之內側分別設有一鍊條，而外側分別設有一第二彈簧，其中，鍊條僅為第一驅動輪盤及第二驅動輪盤之輪徑的1/3曲線長度，鍊條之複數鍊齒係對應嵌掣於鍊齒輪組上。二搖臂連桿分別連接第一踩踏傳動器與第一驅動輪盤之間以及連接第二踩踏傳動器與第二驅動輪盤之間，二搖臂連桿係根據第二踩踏傳動器及第二踩踏傳動器間的反相上、下踩踏作動，連動第一驅動輪盤及第二驅動輪盤旋轉驅動鍊條以單向旋轉鍊齒輪組數圈，進而帶動後輪旋轉，此時，第一彈簧之扭力復位可連動二搖臂連桿驅動第一驅動輪盤及第二驅動輪盤旋轉而讓第二彈簧之扭力復位。

請一併參閱第1圖及第2圖，分別為本創作之結構示意圖及部分結構分解圖。首先，在此先詳述本創作之元件組成及其連接關係，使能瞭解本創作為不同現有腳踏車的驅動結構設計，利用新穎結構設計開啟新一代的腳踏車風貌。搖臂式扭力變速腳踏車包括一腳踏車主體10、一連動組件12、對稱之一第一踩踏傳動器14及一第二踩踏傳動器16、對稱之一第一驅動輪盤18及一第二驅動輪盤20及二搖臂連桿22、22’。腳踏車主體10包含一車架24及設於車架24上之一前輪26、一後輪28、座墊29及一轉向龍頭 30，座墊28位於連動組件12上方位置，以供使用者坐乘，而轉向龍頭30設有二把手302供使用者騎乘時握持之用，且位於前輪26上方位置；其中，後輪28中間的一轉軸283設有二單向軸承282、282’，二單向軸承282、282’位於轉軸283的兩端，且單向軸承282、282’分別具有一鍊齒輪組284、284’；連動組件12設於車架24上，且位於前輪26與後輪28之間。

其中，第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16分別裝設於連動組件12兩側，由於第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16的結構相同；在此設計是第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16分別具有一第一彈簧32，以作為扭力復位之用，且分別更包含有一固定支撐件34、一踏板36、一第一定位片38及一活動支撐件40。第一踩踏傳動器14的第一定位片38連接固定支撐件34及搖臂連桿22之前端，而活動支撐件40軸接連動組件12及固定支撐件34，第一彈簧32之兩端分別連接固定支撐件34及第一定位片38。同理，第二踩踏傳動器16的第一定位片38連接固定支撐件34及搖臂連桿22’之前端，而活動支撐件40軸接連動組件12及固定支撐件34，第一彈簧32之兩端分別連接固定支撐件34及第一定位片38。主要是藉由連動組件12旋轉連動第一彈簧32之扭力復位，使第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16間能反相上、下踩踏作動，容後詳述。

其中，第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20的結構相同，並對稱的分別設於單向軸承282、282’的兩端，且第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20之內側分別設有一鍊條42，而外側分別設有一第二彈簧44。值得注意的是，鍊條42僅為第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20之輪徑的1/3曲線長度，第一驅動輪盤18的鍊條42之複數鍊齒422係對應嵌掣於鍊齒輪組284 上，而第二驅動輪盤20的鍊條42之複數鍊齒422係對應嵌掣於鍊齒輪組284’上。車架24更設有二第一安裝孔286、286’，分別位於鍊齒輪組284、284’之側邊，第一驅動輪盤18中間設有一第二安裝孔182，利用一軸件52依序穿設第二安裝孔182至第一安裝孔286內固定；同理，第二驅動輪盤20中間設有一第二安裝孔202，利用一軸件52依序穿設第二安裝孔202至第一安裝孔286’內固定。如此一來，即可讓第一驅動輪盤18的鍊條42之此些鍊齒422對應嵌掣於鍊齒輪組284上，而第二驅動輪盤20的鍊條42之此些鍊齒422對應嵌掣於鍊齒輪組284’上。

其中，搖臂連桿22連接第一踩踏傳動器14與第一驅動輪盤18之間，而搖臂連桿22’連接第二踩踏傳動器16與第二驅動輪盤20之間。詳言之，第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20分別延伸有一第一樞接部46及一第二樞接部48，利用一第二定位片50之兩端分別連接第一驅動輪盤18的第一樞接部46及搖臂連桿22之末端，再將另一個第二定位片50之兩端分別連接第二驅動輪盤20的第一樞接部46及搖臂連桿22’之末端。第二彈簧44之一端分別連接搖臂連桿22之末端與第二定位片50之間，另一端連接第一驅動輪盤18的第二樞接部48；同理，第二彈簧44之一端分別連接搖臂連桿22’之末端與第二定位片50之間，另一端連接第二驅動輪盤20的第二樞接部48。

其中，當騎乘者開始對第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16進行上、下踩踏時，同時連動二搖臂連桿22、22’，此時，第二定位片50根據二搖臂連桿22、22’作動以帶動第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20旋轉作動，同時讓第二彈簧44產生扭力復位，進而驅動前輪26一併旋轉前進。詳言之，二搖臂連桿22、22’係根據第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器20 間的反相上、下踩踏作動，連動第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20旋轉驅動鍊條42以單向旋轉鍊齒輪組284、284’數圈，進而帶動後輪28旋轉，此時，第一彈簧32之扭力復位可連動二搖臂連桿22、22’驅動第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤旋轉20而讓第二彈簧44之扭力復位，據以達到後輪28透過二單向軸承282、282’進行單向旋轉且一併驅動前輪26轉動以往前前進。

瞭解上述的組成元件及其連接關係與簡單的作動關係之後，為能更強調本創作之特殊設計的傳動方式確實與現有腳踏車的技術手段具顯著不同，請同時參閱第2圖及第3A~3D圖，第3A~3D圖為創作之傳動方式示意圖。如第3A及3B圖所示，當騎乘者以左腳將第一踩踏傳動器14的踏板36往下踩踏時，使固定支撐件34帶動活動支撐件40作動，由於活動支撐件40為二支撐片402軸接構成L型活動支撐件，因此固定支撐件34向下作動而使二支撐片402間的活動裕度變大(夾角變大)並旋轉連動組件12；此時，同時帶動搖臂連桿22之前端往下作動並牽動第一定位片38將第一彈簧32彈性拉伸而產生一扭力，而搖臂連桿22之末端往上作動，連動第二定位片50旋轉第一驅動輪盤18，此時，讓連接搖臂連桿22與第二定位片50之間的第二彈簧44因作動而彈性拉伸以產生一扭力，由於活動支撐件40的活動裕度係搭配1/3曲線長度的鍊條42的旋轉範圍，因此，第一驅動輪盤18旋轉驅動鍊條42以單向旋轉鍊齒輪組284數圈，進而帶動後輪28旋轉，此時，第一彈簧32之扭力復位可連動二搖臂連桿22驅動第一驅動輪盤18旋轉而讓第二彈簧44之扭力復位，據以達到後輪28單向旋轉一併驅動前輪26轉動以往前前進。由於第一踩踏傳動器14與第二踩踏傳動器16間係以反相上、下踩踏作動，當騎乘者以左腳將第一踩踏傳動器14的踏板36往下踩踏時，如第3C及3D圖所示，騎乘者的右腳則無須任何施力，因連動組件12會因第一踩踏傳動器14往下作動，而反相旋轉將第二踩踏傳動器16往上抬升，因第二踩踏傳動器16的固定支撐件34向上作動而使二支撐片402間的活動裕度變小（夾角變小），同時帶動搖臂連桿22’之前端往上作動並牽動第一定位片38使第一彈簧32扭力復位，而搖臂連桿22’之末端往下作動，連動第二定位片50旋轉第二驅動輪盤20，讓第二彈簧44產生扭力復位。藉由上述騎乘者的雙腳反相上、下踩踏第一踩踏傳動器14及第二踩踏傳動器16的方式，確實能夠透過二搖臂連桿22、22’連動連動第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20旋轉驅動鍊條42以單向旋轉鍊齒輪組284、284’數圈，進而帶動後輪28旋轉，並同時利用第一彈簧32及第二彈簧44之扭力復位，據以達到後輪28單向旋轉一併驅動前輪26轉動以往前前進之目的，無須以繞圈方式踩踏即可達到騎乘效果。

除了上述的傳動方式可達到更省力，並以踩踏有效施力範圍達到驅動目的之外，請同時參閱第2圖及第4A～4B圖，第4A～4B圖為本創作利用踩踏產生自動變速方式之示意圖。在此可利用踩踏力道及扭力大小的變化來達到自動變速，也就是第一踩踏傳動器及第二踩踏傳動器之踩踏力道根據第一彈簧與第二彈簧的扭力力矩大小來作為腳踏車主體之變速變化。在此，以第一踩踏傳動器14作動為例說明，當騎乘者以左腳用力將第一踩踏傳動器14的踏板36往下踩踏時，使固定支撐件34帶動活動支撐件40作動，因二支撐片402間的活動裕度變的最大（也就是夾角角度呈現最大狀態）並旋轉連動組件12；此時，同時帶動搖臂連桿22之前端往下作動並牽動第一定位片38將第一彈簧32彈性拉伸至最大極限而產生一最大扭力，也就是固定支撐件34的中心軸位置與第一定位片38相距的擺動距離最大，而搖臂連桿22之末端往上作動，連動第二定位片50旋轉第一驅動輪盤18，讓第二彈簧44產生彈性拉伸而產生一最大扭力，也就是搖臂連桿22末端位置與第一驅動輪盤18的軸件52相距的擺動距離最大，由於活動支撐件40的活動裕度係搭配1/3曲線長度的鍊條42的旋轉範圍，因此，第一踩踏傳動器14踩踏力道使第一彈簧32與第二彈簧44的扭力力矩變大而讓腳踏車主體之變速產生變化，扭力力矩變大就是腳踏施力變重，單向旋轉鍊齒輪組284旋轉圈數變少；反之，扭力力矩變小就是腳踏施力變輕，單向旋轉鍊齒輪組284旋轉圈數變多，因此，讓腳踏車主體之變速產生變化就是取決於第一驅動輪盤18旋轉驅動鍊條42以單向旋轉鍊齒輪組284旋轉幾圈，進而帶動後輪28旋轉速度，且一併驅動前輪26轉動以往前前進。

其中，因為本創作是使用單向軸承282、282’，因此第一驅動輪盤18及第二驅動輪盤20旋轉驅動鍊條42時，僅會單向逆時針旋轉鍊齒輪組284、284’作動。若鍊齒輪組284、284’ 順時針旋轉，則不會對踩踏作動產生任何影響，也就是不會驅動腳踏車往前前進。

綜上所述，由於現有腳踏車結構係以繞圈式上、下踩踏二踏板進行驅動前、後輪旋轉前進，其中左、右踏板轉至上、下垂直位置時，其中右踏板或左踏板轉至起始範圍及終止範圍均為無效施力範圍，也就是右腳或左腳的有效施力範圍僅落於中段範圍，且就是左、右踏板轉至上、下垂直位置，其餘範圍均為無效施力範圍，因而浪費可出力的時間，使得因騎乘過程中有過多不必要的動作而使騎乘效率低，且耗時費力。因此，本創作使用的傳動方式係針對踩踏有效施力範圍達到驅動目的，再者，利用最簡單的踩踏方式達到自動變速之效果，無須複雜的傳動結構即可同時達到平路騎乘及登山所需的傳動功效，整體結構簡單易於大量製造，維修容易，成本低，極具市場競爭優勢。

唯以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍。故即凡依本創作申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10‧‧‧腳踏車主體
12‧‧‧連動組件
14‧‧‧第一踩踏傳動器
16‧‧‧第二踩踏傳動器
18‧‧‧第一驅動輪盤
182‧‧‧第二安裝孔
20‧‧‧第二驅動輪盤
202‧‧‧第二安裝孔
22、22’‧‧‧搖臂連桿
24‧‧‧車架
26‧‧‧前輪
28‧‧‧後輪
282、282’‧‧‧單向軸承
283‧‧‧轉軸
284、284’‧‧‧鍊齒輪組
286、286’‧‧‧第一安裝孔
29‧‧‧座墊
30‧‧‧轉向龍頭
302‧‧‧把手
32‧‧‧第一彈簧
34‧‧‧固定支撐件
36‧‧‧踏板
38‧‧‧第一定位片
40‧‧‧活動支撐件
402‧‧‧支撐片
42‧‧‧鍊條
422‧‧‧鍊齒
44‧‧‧第二彈簧
46‧‧‧第一樞接部
48‧‧‧第二樞接部
50‧‧‧第二定位片
52‧‧‧軸件

第1圖為本創作之結構示意圖。

第2圖為本創作之部分結構分解圖。

第3A~3D圖為本創作之傳動方式示意圖。

第4A~4B圖為本創作利用踩踏產生自動變速方式之示意圖。

10‧‧‧腳踏車主體

12‧‧‧連動組件

14‧‧‧第一踩踏傳動器

16‧‧‧第二踩踏傳動器

18‧‧‧第一驅動輪盤

182‧‧‧第二安裝孔

20‧‧‧第二驅動輪盤

202‧‧‧第二安裝孔

22、22’‧‧‧搖臂連桿

24‧‧‧車架

26‧‧‧前輪

28‧‧‧後輪

282、282’‧‧‧單向軸承

283‧‧‧轉軸

284、284’‧‧‧鍊齒輪組

286、286’‧‧‧第一安裝孔

32‧‧‧第一彈簧

34‧‧‧固定支撐件

36‧‧‧踏板

38‧‧‧第一定位片

40‧‧‧活動支撐件

42‧‧‧鍊條

422‧‧‧鍊齒

44‧‧‧第二彈簧

46‧‧‧第一樞接部

48‧‧‧第二樞接部

50‧‧‧第二定位片

52‧‧‧軸件

Claims (7)

1. 一種搖臂式扭力變速腳踏車，包括：一腳踏車主體，包括一車架及設於該車架上之一前輪及一後輪，該後輪中間的一轉軸設有二單向軸承，且每一該單向軸承具有鍊齒輪組；一連動組件，設於該車架上，且位於該前輪與該後輪之間；對稱之一第一踩踏傳動器及一第二踩踏傳動器，分別裝設於該連動組件兩側，且該第一踩踏傳動器及該第二踩踏傳動器分別具有一第一彈簧，藉由該連動組件旋轉連動該第一彈簧之扭力復位，使該第一踩踏傳動器及該第二踩踏傳動器間能反相上、下踩踏作動；對稱之一第一驅動輪盤及一第二驅動輪盤，分別對應設於二該單向軸承上，且該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤之內側分別設有一鍊條，而外側分別設有一第二彈簧，該鍊條僅為該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤之輪徑的1/3曲線長度，該鍊條之複數鍊齒係對應嵌掣於該鍊齒輪組上；及二搖臂連桿，分別連接該第一踩踏傳動器與該第一驅動輪盤之間以及連接該第二踩踏傳動器與該第二驅動輪盤之間，該二搖臂連桿係根據該第一踩踏傳動器及該第二踩踏傳動器間的反相上、下踩踏作動，連動該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤旋轉驅動該鍊條以單向旋轉該鍊齒輪組數圈，進而帶動該後輪旋轉，此時，該第一彈簧之扭力復位可連動該二搖臂連桿驅動該第一驅動輪盤及 該第二驅動輪盤旋轉而讓該第二彈簧之扭力復位。
2. 如請求項1所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該第一踩踏傳動器及該第二踩踏傳動器分別包含一固定支撐件、一踏板、一第一定位片及一活動支撐件，該第一定位片連接該固定支撐件及該搖臂連桿之前端，該活動支撐件軸接該連動組件及該固定支撐件，該第一彈簧之兩端分別連接該固定支撐件及該第一定位片，該固定支撐件根據該踏板運作以連動該活動支撐件帶動該連動組件旋轉，同時連動該搖臂連桿作動及該第一彈簧產生扭力復位。
3. 如請求項2所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該活動支撐件為二支撐片軸接構成L型活動支撐件，其活動裕度係搭配該1/3曲線長度的鍊條的旋轉範圍。
4. 如請求項1所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤分別延伸有一第一樞接部及一第二樞接部，利用一第二定位片之兩端分別連接該第一樞接部及該搖臂連桿之末端，該第二彈簧之兩端分別連接該搖臂連桿之末端與該第二定位片之間以及該第二樞接部，該第二定位片根據該搖臂連桿作動以帶動該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤旋轉作動，同時讓該第二彈簧產生扭力復位。
5. 如請求項1所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該第一踩踏傳動器及該第二踩踏傳動器之踩踏力道根據該第一彈簧與該第二彈簧的扭力力矩大小來作為該腳踏車主體之變速變化。
6. 如請求項1所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該車架更設有二第一安裝孔，位於該鍊齒輪組之側邊，該第一驅動輪盤及該第二驅動輪盤中間分別設有一第二安裝孔，利用一軸件依序穿設該第二安裝孔至該第一安裝孔內固定，使該鍊條之該些鍊齒對應嵌掣於該鍊齒輪組上。
7. 如請求項1所述之搖臂式扭力變速腳踏車，其中該腳踏車主體更包含設於該車架上之一座墊及一轉向龍頭，該座墊位於該連動組件上方位置，該轉向龍頭設有二把手，且位於該前輪上方位置。