TWM500693U

TWM500693U - 無彈性件之自行車棘輪結構

Info

Publication number: TWM500693U
Application number: TW103213201U
Authority: TW
Inventors: gui-xiang Peng; wen-jun Peng
Original assignee: gui-xiang Peng; wen-jun Peng
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2015-05-11

Description

無彈性件之自行車棘輪結構

本創作係有關於自行車之棘輪裝置，特別是指使用於花轂座內，不需使用任何彈性件，而可使棘爪外旋以與棘齒囓合，進而產生單向旋轉作功驅動者。

自行車主要係以踩踏踏板曲柄，經鍊條傳動後車輪上之飛輪，以帶動與飛輪相接之套筒組及花轂座，進而使後車輪旋轉致車體向前行進。又為使不踩踏時車輪仍可依其慣性持續前進，因此於花轂座及套筒組之間裝設有可單向旋轉作功之棘輪組。

自行車之棘輪結構，其主要構件包括有棘齒環、棘齒、棘爪及彈性件等所組成，其中該棘齒環多固設於花轂座內部，於該棘齒環內環設有若干棘齒，該棘爪常已數個環設樞接於套筒座之一側端面上，並維持預設範圍內之旋轉作動，再配合一彈性件提供各該棘爪一彈性力，使棘爪可恆程外旋露出其囓合端的狀態，以利於和該棘齒相互囓合而進行傳動者。

利用棘爪外旋與棘齒囓合之狀態，則可藉由踩踏經鍊條傳動飛輪、套筒座及套筒座上之棘爪旋轉，再利用棘爪傳動該棘齒環，及與棘齒環相固接之花轂座同步傳動，而形成整個旋轉作功狀態。當不踩踏時，飛輪、套筒座及套筒座上之棘爪旋轉均不旋轉，此時棘齒環及花轂座因慣性仍持續旋轉中，環設狀之棘齒則因旋轉而依續碰觸具彈性旋動之各該棘爪，使其朝套筒座內旋，又因該彈性件之彈力而外旋，故因此產生喀喀聲響之不作功空轉狀態。

由於利用棘爪旋擺產生與棘齒囓合與否之切換，以產生單向旋轉作功的傳動，因此棘爪的自動外旋而囓合的動作極為重要，其攸關與棘齒囓合是否呈適當狀態，且亦影響傳動力的效能，另一方面其經壓制內旋後之外旋復位動作的速度，亦是棘齒傳動靈敏度的展現。目前讓棘齒產生外旋復位以與棘齒囓合之技術應用，大致可分為「磁吸式」及「彈性件式」，其中「磁吸式」主要是利用磁性元件設於棘爪上，藉由金屬材質之棘齒環與棘爪間之磁性吸引力而使該棘爪恆朝套筒座外旋，進而與棘齒囓合之方式；此類技術如國內專利第100217248號新型專利所揭露之「自行車之輪轂棘輪裝置」。

「彈性件式」則係以各式各樣的彈性元件作為提供一彈力使該棘爪產生外旋狀態者；如國內第099206104號新型專利所揭露之「自行車花轂結構」，係於棘爪與其棘爪槽間預設部位設有一彈簧，以提供外推該棘爪之力。另如國內第100219245號新型專利所揭露之「自行車輪轂之單向棘輪結構」，其利用具預設形狀長度之彈片，同設於棘爪與其棘爪槽間預設部位，以提供棘爪向外旋動之力。亦有如國內第102209016號新型專利所揭露之「自行車輪轂之棘輪結構」，其則使用呈R字狀之彈片，設於棘爪與其棘爪槽間預設部位。更有如國內第102211589號新型專利所揭露之「自行車花轂棘輪」，此技術與前述較為不同者，係以簧圈狀之一彈性環共同箍設數個棘爪之徑向外緣預設部位，使各該棘爪因與該彈性環接觸受力而產生預設外旋狀態，進而與棘齒相囓合之結構。

針對上述使用「彈性件」之習知結構作分析，其主要利用各式形狀之彈片或彈簧或簧圈，以各別接設分別提供棘爪旋轉之彈力，或共同箍設以提供數個棘爪產生旋轉之彈力等為其技術應用；惟，此類以「彈性件」供彈力之技術往往會因彈性件使用一段時間後易產生彈性疲乏，以致棘爪無法順暢外旋而未能與棘齒囓合，發生脫齒情形，進而影響力量的傳導效率，踩踏時有後繼無力的感覺，脫齒嚴重時則無法傳動棘輪環及花轂座產生空轉；另一方面，彈性件多呈細線狀，容易發生斷列或彎曲變形的情形，亦會使棘爪之旋轉動作遲頓甚至造成卡死，且於彈性件之維修更換作業需每整組花轂進行拆解相當麻煩；此外，即使不踩踏不傳動作功之狀態，棘爪因彈力持續呈外旋狀態，仍依續與各該棘齒相互碰撞、磨損，因此造成棘爪之使用壽命相當短，以致維修成本提高；再者，此一磨擦、碰撞亦會影響不踩踏時花轂座之旋轉慣性，磨擦力大時，旋轉效率損耗較快，車輪因不作功空轉之可自行滾動的時間縮短，磨擦力小時，旋轉效率損耗較慢，車輪因不作功空轉之可自行滾動的時間較長，以彈性件使用之棘輪結構，往往磨擦力較大以致花轂座自旋慣性不良。

現今自行車技術發展已相當成熟，對於自行車的傳動效能需求是精益求精，尤其騎乘自行車是人體與車體力量相互傳導的運動，即使稍微將傳動效率提升，產生一點點省力的效果，均可讓騎乘者有明顯的感受。因此本案發明人針對習知以「彈性件」讓棘爪外旋復位之技術，提供一種不需使用「彈性件」之自行車輪轂棘輪結構，以解決習知使用「彈性件」之棘輪結構所產生的問題。

有鑑於此，本創作所揭露之無彈性件之自行車棘輪結構，主要於一花轂座及一套筒組間，設置一棘輪組及一延遲阻尼裝置，其中該棘輪組具有設於該花轂座內預設部位之一棘齒環，其具有環設狀之若干棘齒，至少一棘爪槽，設於該套筒座上，並於該棘爪槽內樞設有一棘爪，係於該棘爪槽內作預設角度旋轉，該棘爪徑向旋轉而外露該棘爪槽時，可有效與該棘齒相互囓合並傳動；該延遲阻尼裝置其具有套設各該軸桿及花轂座間具有預設阻尼值之一延遲座及一傳動導引組，為提供該棘爪旋轉動作之旋向導引及傳動該延遲座產生旋轉，該延遲座於傳動力大於阻尼值時方與各該套筒座及棘輪組同步旋轉，而與各該套筒座及棘輪組產生延遲旋動之時間差；藉此，利用具有預設阻尼之該延遲座，使其產生延遲旋轉之預設時間差內，以該傳動導引組擋止牽制棘爪而產生外旋狀態，故不需使用任何彈性件，同時於不踩踏作功時，棘爪不會自動外旋，故可減少摩擦力，提升不踩踏時花轂座之自旋慣性，同時可降低空轉時的噪音，增加棘爪之使用壽命，為極具實用性及高經濟價值者。

本創作之主要目的即在提供一種無彈性件之自行車棘輪結構，係具有延遲阻尼裝置，其具有傳動導引及延緩旋轉之作用，藉由具有預設阻尼之一延遲座，使其產生延遲旋轉之預設時間差內，以一傳動導引組導引牽制棘爪而產生外旋狀態，故不需使用任何彈性件。

本創作之次一目的即在提供一種無彈性件之自行車棘輪結構，於不踩踏作功時，棘爪不會自動外旋，故可減少摩擦力，提升不踩踏時花轂座之自旋慣性，同時可降低空轉時的噪音。

本創作之再一目的即在提供一種無彈性件之自行車棘輪結構，係利用延遲阻尼裝置使棘爪產生外旋動作，進而與棘齒囓合而傳動作功，以取代彈性件之使用，故無因彈性件所產生的彈性疲乏或彎曲斷裂的問題，可有效降低棘輪組之維修成本。

本創作之再一目的即在提供一種無彈性件之自行車棘輪結構，其棘爪於不踩踏作功時，棘爪為棘齒推入棘齒槽內則不會自動外旋，因此降低空轉時棘爪受到的磨耗，可增加棘爪之使用壽命。

[本創作]

(10)‧‧‧花轂座

(11)‧‧‧軸桿

(20)‧‧‧套筒組

(21)‧‧‧套筒座

(22)‧‧‧承座

(30)‧‧‧棘輪組

(31)‧‧‧棘齒環

(32)‧‧‧棘齒

(33)‧‧‧棘爪槽

(34)‧‧‧棘爪

(40)‧‧‧延遲阻尼裝置

(41)‧‧‧延遲座

(42)‧‧‧O形環

(43)‧‧‧傳動導引組

(431)‧‧‧第一限位件

(432)‧‧‧第二限位件

(44)‧‧‧油槽

(45)‧‧‧抵環

(46)‧‧‧第一軸承

(47)‧‧‧第二軸承

第一圖為本創作一較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖為本創作一較佳實施例之立體分解圖。

第三圖為本創作一較佳實施例之組設示意圖。

第四圖為本創作一較佳實施例之局部放大示意圖。

第五圖為本創作一較佳實施例其一剖切斷面之組設示意圖。

第六圖為本創作一較佳實施例另一剖切斷面之組設示意圖。

第七圖為本創作一較佳實施例之踩踏狀態示意圖。

第八圖為本創作一較佳實施例之不踩踏狀態示意圖一。

第九圖為本創作一較佳實施例之不踩踏狀態示意圖二。

第十圖為本創作第二實施例之立體分解圖。

第十一圖為本創作第二實施例之組設示意圖。

第十二圖為本創作第二實施例之局部放大示意圖。

第十三圖為本創作第三實施例之立體分解圖。

第十四圖為本創作第三實施例之組設示意圖。

第十五圖為本創作第三實施例之局部放大示意圖。

首先請參照第一~六圖，本創作所提供之一種無彈性件之自行車棘輪結構，其包含有：一花轂座(10)，以及設於該花轂座(10)上之一套筒組(20)、一棘輪組(30)以及一延遲阻尼裝置(40)。

該該花轂座(10)，係穿設於一軸桿(11)外，並可於該軸桿(11)上作順暢地旋轉作動；該花轂座(10)以若干輪輻與一輪圈組相接設。

該套筒組(20)，設於該花轂座(10)之一側，其具有一套筒座(21)，為提供一飛輪組裝設之部位，於相對於該套筒座(21)之軸向另側則設有一承座(22)。

該棘輪組(30)，係設於各該花轂座及套筒組間，其具有設於該花轂座(10)內預設部位之一棘齒環(31)；於該棘齒環(31)內部具有環設狀之若干棘齒(32)；若干棘爪槽(33)，為環設於該承座(22)預設部位之凹槽狀；該棘爪槽(33)內樞設有一棘爪(34)，其係以該承座(22)之徑向於該棘爪槽(33)內作預設角度旋轉，並使該棘爪(34)以該承座(22)徑向旋轉而外露該棘爪槽(33)於預設狀態時，則可有效與其一之各該棘齒(32)相互囓合並傳動。

該延遲阻尼裝置(40)，係設於各該棘爪(34)及承座(22)之一側，其具有套設各該軸桿(11)及花轂座(10)間之一延遲座(41)，並使各該軸桿(11)及延遲座(41)兩者相互套設之部位具有預設阻尼值；各該軸桿(11)及延遲座(41)兩者間設有一O形環(42)，以產生預設阻尼值；一傳動導引組(43)，為提供該棘爪(34)旋轉動作之旋向導引及傳動該延遲座(41)產生旋轉，並使該延遲座(41)於傳動力大於阻尼值時方與各該套筒座(21)及棘輪組(30)同步旋轉，而與各該套筒座(21)及棘輪組(30)產生延遲旋動之時間差；該傳動導引組(43)具有設於該延遲座(41)上預設部位之一第一限位件(431)；該套筒組(20)以該棘輪組(30)作功方向旋轉作動時，該延遲片(41)因具阻尼而暫時不動，該棘爪(34)一端因樞接於該套筒座(21)而與之同步旋轉，直至該棘爪(34)外緣預設部位抵接該第一限位件(431)後因受到該第一限位件(431)擋止而逐漸朝該棘爪槽(33)外旋，至與該棘齒(32)相囓合，於該套筒組(20)不傳動即不踩踏時，各該花轂座(10)及棘輪組(30)仍持續轉動，即由該棘齒環(31)上之棘齒(32)依序推頂該棘爪(34)後使內旋至該棘爪槽(33)內；該傳動導引組(43)具有一第二限位件(432)，係與該第一限位件(431)呈預設間距，於該棘爪(34)內旋至預設位置時，該第二限位件(432)可抵接於該棘爪(34)外緣預設部位，並將該棘爪(34)推移至該棘爪槽(33)內。

藉由上述構件，利用具有預設阻尼之該延遲座(41)，使其產生延遲旋轉之預設時間差內，以該傳動導引組(43)擋止牽制各該棘爪(34)而產生外旋狀態，故不需使用任何彈性件，同時於不踩踏作功時，各該棘爪(34)不會自動外旋，故可減少摩擦力，提升不踩踏時花轂座之自旋慣性，同時可降低空轉時的噪音，增加棘爪之使用壽命，為極具實用性及高經濟價值者。

為供進一步瞭解本創作構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本創作使用方式加以敘述如下：

本創作之組設，係預先將各該棘齒(32)以一體方式環設於該棘齒環(31)內緣，各該承座(22)及套筒座(21)係以一體方式形成，並將該棘爪槽(33)以一體方式形成於該承座(22)，各該第一限位件(431)及第二限位黯(432)亦以一體方式方別形成於該延遲座(41)上；組設時則將該軸桿(11)組設於該花轂座(10)內，接著將各該延遲座(41)及O形環(42)組設於該軸桿(11)上，此時該O形環(42)位於各該軸桿(11)及延遲座(41)之間；然後將該棘齒環(32)固設於該花轂座(10)內；再將各該棘爪(34)以其樞接端分別樞設於各該棘爪槽(33)內，並使該棘爪(34)位於各該第一、第二限位件(431)(432)之間距範圍內；最後將組設狀態之各該套筒座(21)、承座(22)及棘爪(34)，組裝套設於該軸桿(11)上，再以一定位件固定於該軸桿(11)之端緣上以迫緊該套筒座(21)定位，此時該棘爪於二預設部位分別抵接各該第一、第二限位件(431)(432)，即組設完成。

本創作於騎乘之踩踏作功傳動時，需使該棘爪(34)外旋於該棘爪槽(33)以與該棘齒(32)相囓合，其作動方式請參照第六圖及第七圖，當該棘爪(34)位於該棘爪槽(33)內而欲使該棘爪(34)外旋時，以該套筒座(21)朝作功方向旋轉，各該承座(22)及樞接於該棘爪槽(33)上之各該棘爪(34)均受該套筒座(21)之傳動而同向旋轉，然而各該棘爪(34)之旋動端因卡設於該延遲座(41)上之第一限位件(431)，加上該延遲片(41)因磨擦力而具有阻尼狀態而未旋轉，以致對該第一限位件(431)及棘爪(34)產生牽制力，因此該棘爪(34)之樞接端一方面隨該套筒座(21)，另端旋動端則因受該第一限位件(431)擋止而逐漸朝該棘爪槽外旋動，至與該棘齒(32)囓合卡制後，則開始帶動各該花轂座(10)及棘齒環(32)同步旋轉，經持續踩踏施力，即為傳動作功狀態；另一方面，當來自該棘爪(34)之傳動力大於該延遲座(41)之阻尼值時，該延遲座(41)亦會同步開始旋動，因此各該套筒座(21)與延遲座(41)兩者間之旋轉作動具有一前一後預設時間差之延遲狀態。

本創作於騎乘不踩踏時，需使該棘爪(34)內旋於該棘爪槽(33)內以解除與該棘齒(32)相囓合之狀態，其作動方式請參照第八圖及第九圖，該套筒組(21)及其上之各該承座(22)及棘爪(34)因未踩踏施力則不轉動，各該花轂座(10)及棘齒環(32)因慣性仍持續旋轉，此時各該棘齒(32)依序碰撞施力於各該棘爪之旋動末端，並間接將該第一限位件(431)施力，該棘爪(34)因此逐漸朝該棘爪槽(33)內移動，於持續向該第一限位件(431)間接施力時則該延遲座亦開始旋轉，該第二限位件亦進行相對位置位移進而由該棘爪外緣預設部位抵接，使該棘爪完全進入該棘爪槽內；當各該棘爪(34)之旋動末端不會碰狀到各該棘齒(32)，此時則成空轉之不作功狀態。

本創作主要係利用該延遲座(41)因具有阻尼而需較大傳動力的特性，使該套筒座(21)與該延遲座(41)兩者間無法同步旋轉產生一前一後旋動的延遲時間差，藉由該時間差內使各該棘爪(34)外旋並與該棘齒(32)囓合，以進行旋轉作功傳動；另一方面，該棘爪(34)其一端樞設於該承座(22)會隨同該套筒座(21)旋轉，另端則因該延遲座(41)暫時不旋動之牽制力，迫使該棘爪(34)藉由該傳動導引組(43)之限位擋止而朝預設之另一方向旋動，而使該棘爪(34)產生外旋狀態；藉由此一技術來替代習知使用彈性件，亦同樣可使各該棘爪(34)產生外旋而與各該棘齒(32)囓合，故本創作之該棘輪組(30)可完全不需要使用彈性件，解決習知使用彈性件所產生的問題。

本創作於不踩踏時，各該棘爪(34)於初期受旋轉中之各該棘齒(32)依序碰撞而內旋至該棘爪槽(33)內後，則將不會再與各該棘齒(32)產生碰觸，此時該棘爪(34)不會自動外旋，且各該花轂座(10)及棘齒環(31)空轉時不會有噪音產生，而具有降噪之效果。再者，因空轉時各該棘爪(34)及棘齒(32)不碰撞，即無磨擦力產生，各該花轂座(10)及棘齒環(31)之自動旋轉效率損耗較低，車輪因不作功空轉之可自行滾動的時間較長，而具有較優之自旋慣性。

本創作利用該延遲組尼裝置(40)替代習知彈性件之方式，同樣可使各該棘爪(34)產生外旋之動作，進而與該棘齒(32)囓合而傳動作功。於該棘輪組(30)中完全未使用任何彈性件，故無因彈性件所產生的彈性疲乏或彎曲斷裂的問題，可有效降低棘輪組之維修成本。

本創作於不踩踏即各該花轂座(10)及棘齒環(31)進行自旋轉動時，因各該棘爪(34)被推進該棘爪槽(33)內後，則不會自動旋出，因此不會與各該棘齒(32)產生接觸或碰撞，亦無磨耗產生，而大大降低各該棘爪(34)之損壞，以增加使用壽命。

請參照第十圖至第十二圖，為本創作之第二實施例，其中該延遲組尼裝置(40)之阻尼位置設於各該花轂座(10)及延遲座(41)之間，即該O形環(42)設於該延遲座(41)之外徑緣而與該花轂座(10)之內徑緣相抵接而產生預設阻尼值。此一實施方式主要係以該延遲座(41)之另一位置產生阻尼進而延遲產生旋動，同樣可與該套筒座(21)產生旋轉動作之時間差，藉該第一限位件(431)牽制擋止該棘爪(34)之旋動端以產生外旋動作。本實施例其他組設方式、作動狀態及預期達到之功效，均與前述實施例完全相同。

請參照第十三圖至第十五圖，為本創作之第三實施例，其中該延遲組尼裝置(40)具有套設於該軸桿(11)上之一抵環(45)；該延遲座(41)套設該抵環(45)外徑緣；各該延遲座(41)及抵環(45)間形成一油槽(44)，並於該油槽(44)內填充阻尼液油。此一實施方式主要係利用固定套設於該軸桿(11)上之該抵環(45)，與該延遲座(41)外徑緣間共同形成該油槽(44)，並於該油槽(44)內填充阻尼液油，以使該延遲座(41)延遲產生旋動，則同樣可與該套筒座(21)產生旋轉動作之時間差內，藉該第一限位件(431)擋止該棘爪(34)，使該棘爪因其樞接端與該套筒座同步旋轉，另端旋動端因受擋止而朝該棘爪槽外產生外旋動作。

另一方面，該抵環(45)兩側可分別設接設有一第一軸承(46)及一第二軸承(47)，該第一軸承(46)之外徑緣係固設於該花轂座(10)內預設部位；該第二軸承(47)之外徑緣係固設於該套筒座(21)內預設部位；即可利用該抵環(45)兩側面抵接於各該第一、第二軸承(46)(47)之內徑框體而予以定位，係使各該第一、第二軸承(46)(47)之轉動更為順暢，故本創作之該抵環(45)又具有定位各該第一、第二軸承(46)(47)之功效。本實施例其他組設方式、作動狀態及預期達到之功效，均與前述實施例完全相同。

綜合上述，本創作所揭露之「自行車把手立管結構」，係提供一種無需使用彈性件之棘輪結構，其利用該延遲阻尼裝置之該延遲座因具有阻尼而產生延遲旋動之時間差，一方面配合該傳動導引組牽制擋止該棘爪之旋動端，且同時導引該棘爪朝預設方向旋動而外旋至與該棘齒囓合，藉此而可達到降低各該棘爪及棘齒之磨耗，且因無磨擦力產生而使該花轂座具有較優之自旋慣性，同時可延長棘輪組之使用壽命及降低維修成本，而獲致一穩固結合及組裝便利性高之自行車棘輪結構，俾使整體確具產業實用性及成本效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合新型專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本創作之具體實施例及所運用之技術原理，若依本創作之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本創作之範圍內，合予陳明。