TWM546944U - 人力車之可省力踩踏曲柄裝置 - Google Patents

Description

人力車之可省力踩踏曲柄裝置

本創作係有關一種踩踏曲柄技術，尤指一種用於人力車之可省力踩踏曲柄裝置。

按，現代人為了身體的健康或為了減少有害氣體和碳的排放量，大都會善用一部分的時間來進行，如慢跑、步行或騎乘自行車等運動，其中騎乘自行車由於具備有短、中程的旅遊效果，因此更可讓騎乘者的身、心、靈獲得最佳的舒緩，且在各縣市大量且廣設的自行車專用道下，騎乘自行車顯然已成為全民最熱衷的活動項目之一。

習知自行車的曲柄為一固定長度的桿體，用以連接腳踏板與自行車的心軸，自行車在運作過程中是透過使用者踩踏腳踏板，使腳踏板以中軸為旋轉中心進行以曲柄長度為半徑的圓周運動，並帶動自行車的驅動裝置如齒盤、鏈條等元件，進而使自行車前進。

現存應用在自行車的踩踏曲柄裝置，並不能夠在腳踏板旋轉至需要施力處時，伸長其曲柄進而增加力臂的長度，因此無法達成更加省力的效果，是以現存的伸縮曲柄的設計無法規律且慣性的做圓周運動為一費力，且易導致使用者疲勞的踩踏曲柄裝置。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術的缺失，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人改良之目標。

本創作之一目的，在於提供一種人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其係利用增加施力臂長度來達成省力效果，並且藉助第二曲柄可相對於第一曲柄做旋轉擺動，從而使曲柄機構與腳踏板之間能夠順暢性及安全性地做規律的慣性圓周運動。

為了達成上述之目的，本創作係提供一種人力車之可省力踩踏曲柄裝置，包括一時規元件、一曲柄機構及一傳動元件，該時規元件具有一作動路徑；該曲柄機構包括一第一曲柄、連接該第一曲柄的一第二曲柄及固定在該第二曲柄且彼此並列配設的一第三曲柄，該第一曲柄包括對應該時規元件配設的一第一齒輪及對應該作動路徑配設的一抵頂件，該第二曲柄透過一第二齒輪與該第一曲柄連接；該傳動元件環繞並且連接在該第一齒輪和該第二齒輪之間；其中該曲柄機構在旋轉過程中，該抵頂件將沿著該作動路徑的軌跡移走，並驅動該時規元件可操作性地對應於該第一齒輪做咬合或脫離，且透過該傳動元件讓該第二曲柄和該第三曲柄能夠相對於該第一曲柄止動或做旋轉擺動。

本創作還具有以下功效，藉由移動環和彈性元件的設置，在運轉時可由第一齒輪和第二齒輪做交替性地旋轉，進而確保運轉的順暢性。利用在第二曲柄設有階梯塊及第三曲柄設有對應的階梯槽，透過凸柱穿接固結，藉以有效地防止第三曲柄因長時間的運作而產生彎曲變形或扳離等不良情形。

10‧‧‧時規元件

11‧‧‧嵌槽

12‧‧‧作動路徑

121‧‧‧第一間歇區

122‧‧‧收縮區

123‧‧‧第二間歇區

124‧‧‧伸展區

13‧‧‧第一離合齒

15‧‧‧固定座

151‧‧‧定位條

20‧‧‧曲柄機構

21‧‧‧第一曲柄

211‧‧‧外臂殼

212‧‧‧內臂殼

213‧‧‧抵頂件

214‧‧‧軸套

215‧‧‧第一齒輪

2151‧‧‧凸齒

2152‧‧‧第二離合齒

2153‧‧‧內嵌塊

2154‧‧‧逃溝

216‧‧‧移動環

217‧‧‧彈性元件

2161‧‧‧凸環

2162‧‧‧外嵌塊

218‧‧‧第二齒輪

2181‧‧‧凸齒

22‧‧‧第二曲柄

221‧‧‧階梯塊

222‧‧‧穿孔

23‧‧‧第三曲柄

231‧‧‧階梯槽

232‧‧‧穿孔

30‧‧‧傳動元件

B‧‧‧間隔槽

θ‧‧‧間隔夾角

8‧‧‧自行車

81‧‧‧車架

83‧‧‧轉軸

84‧‧‧腳踏板

85‧‧‧鏈輪

86‧‧‧嵌固環

861‧‧‧嵌塊

87‧‧‧中軸承接座

871‧‧‧嵌槽

圖1係本創作可省力踩踏曲柄裝置應用於自行車的組合圖。

圖2係本創作可省力踩踏曲柄裝置連接鏈輪的組合圖。

圖3係本創作可省力踩踏曲柄裝置的分解圖。

圖4係本創作之部分機構的分解圖。

圖5係本創作之時規元件剖視圖。

圖6係本創作之曲柄機構連續性操作的示意圖。

圖7係本創作之抵頂件在第一間歇區內之使用狀態剖視圖。

圖8係本創作之抵頂件在第一間歇區內之另一視角使用狀態剖視圖。

圖9係本創作之抵頂件在收縮區內之使用狀態剖視圖。

圖10係本創作之抵頂件在收縮區內之另一視角使用狀態剖視圖。

圖11係本創作之第二曲柄和第三曲柄另一實施例分解圖。

圖12係本創作之第二曲柄和第三曲柄另一實施例組合圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參閱圖1至圖5所示，本創作提供一種人力車之可省力踩踏曲柄裝置，本實施例是以一自行車8的鏈輪一側做說明，此自行車8具有一車架81，在車架81的中柱下方處安裝有一中軸承接座87，並在中軸承接座87的中心穿 設有一轉軸83，另自行車8還包括一對腳踏板84、一鏈輪85、一嵌固環86及其它必要裝置，本創作之可省力踩踏曲柄裝置主要包括一時規元件10、一曲柄機構20及一傳動元件30。

時規元件10透過一固定座15安裝在前述嵌固環86，嵌固環86和中軸承接座87則是透過形成在中軸承接座87的各嵌槽871和形成在嵌固環86的各嵌塊861的相互配合而維持固定不動，固定座15為一中空圓環，在其內周緣的位置成型有複數定位條151；本實施例的時規元件10為一中空圓筒體，在圓筒體朝向固定座15的一側設有供前述定位條151嵌入的一嵌槽11，以與固定座15相互卡固定位但可做軸向移動，在時規元件10的一側表面設有一作動路徑12，此作動路徑12為一環形凹凸結構，其主要包括呈圓周式排列的一第一間歇區121、一收縮區122、一第二間歇區123及一伸展區124(如圖5所示)；另在時規元件10的作動路徑12背後方則設有複數第一離合齒13。

曲柄機構20包括一第一曲柄21、一第二曲柄22及一第三曲柄23，第一曲柄21的一端是穿接前述時規元件10和固定座15；第二曲柄22連接在第一曲柄21的另一端，第三曲柄23固定在第二曲柄22遠離連接第一曲柄21的一端，且第三曲柄23與第二曲柄22彼此並列配設，第三曲柄23遠離與第二曲柄22固定的一端是供前述的腳踏板84連接。

進一步地，第一曲柄21包括一外臂殼211及對應外臂殼211接合的一內臂殼212，在外臂殼211和內臂殼212二端的相對位置分別設有相互對應的一通孔；在內臂殼212遠離第二曲柄22一端的內部設有一抵頂件213，本實施例的抵頂件213為一滾珠，但不以此種型態為限，第一曲柄21遠離第二曲柄22的一端是連接前述鏈輪85。

進一步地，在第一曲柄21連接鏈輪85的一端內部設有一軸套214及套接在軸套214外周緣的一第一齒輪215，軸套214的內孔形狀是與前述轉軸83的外緣形狀相互配接並以螺絲等螺固元件鎖固，在軸套214和外臂殼211的相對應位置分別設有相互嵌扣的嵌條和扣槽，在軸套214穿接且固定於外臂殼211後，將使軸套214跟隨外臂殼211的旋轉做轉動，另軸套214又穿接前述時規元件10和固定座15(如圖8所示)。

第一齒輪215的外周壁設有複數凸齒2151；另在第一齒輪215朝向時規元件10的一端設有對應前述第一離合齒13做離合的複數第二離合齒2152；又，在第一齒輪215的內壁設有間隔排列的複數內嵌塊2153，並在各卡塊2153頂緣且位在第一齒輪215內壁形成有一逃溝2154。

進一步地，在第一曲柄21的內部設有一移動環216及一彈性元件217(如圖8所示)，移動環216是套接在軸套214的外周緣並且容置在時規元件10和第一齒輪215內，在移動環216和軸套214的相對應位置分別設有相互嵌扣的嵌條和扣槽，從而使移動環216跟隨軸套214的旋轉而轉動並且能夠做軸向移動，移動環216的外周壁一端設有一凸環2161，另一端設有複數外嵌塊2162，其係可操作性地與前述的內嵌塊2153做嵌固傳動，或相對於第一齒輪215做旋轉運動。彈性元件217是套設在移動環216外周緣且二端彈性夾持在移動環216的凸環2161和第一齒輪215之間，以彈性推抵移動環216和時規元件10做復位。

進一步地，在第一曲柄21鄰近第二曲柄22的一端設有一第二齒輪218，第二曲柄22是透過第二齒輪218與第一曲柄21連接，第二齒輪218的直徑小於第一齒輪215的直徑，且第一齒輪215與第二齒輪218的齒數比為一整數，如：2：1，3：1，4：1等，同理在第二齒輪218的外周壁設有複數凸齒2181。

本實施例的傳動元件30具有複數直齒的一皮帶，此皮帶是環繞並且連接在第一齒輪215和第二齒輪218之間，利用前述各凸齒2151、2181來與皮帶的直齒進行囓合推送或抵止。

請參閱圖6至圖8所示，使用時係以腳掌分別對應於各腳踏板84施加作用力，在曲柄機構20以順時針方向旋轉經過上死點(12點鐘位置)時，由於第一曲柄21和第二曲柄22所連接成的施力臂大於傳統式踩踏曲柄裝置僅由單一曲柄的施力臂，依據力矩原理(M=F*d，F：作用力，d：力臂)，因此在力矩(Moment)相同情況下，本創作之可省力踩踏曲柄結構其所需施加的作用力較小，進而可得到省力的效果。

承上，第一曲柄21具有一上死點，第一間歇區121的起始點與上死點的間隔夾角θ為0~10度，其中以5度為優選，在抵頂件213沿著作動路徑12進入第一間歇區121內時，時規元件10和移動環216將被彈性元件217所彈性抵推，從而讓時規元件10朝著遠離第一齒輪215方向移開，即是第一齒輪215與時規元件10呈一釋放狀態，透過移動環216的外嵌塊2162與第一齒輪215的內嵌塊2153相互嵌固，隨著第一曲柄21繼續做順時針方向的旋轉時，第一齒輪215將跟隨第一曲柄21、軸套214及移動環216同步做順時針方向的旋轉，此時傳動元件30的直齒是抵止在各凸齒2151中而不做傳動，因此第二齒輪218係呈一靜止狀態，在第二齒輪218為靜止的同時，第二曲柄22和第三曲柄23係與第一曲柄21呈止動關係。

請參閱圖6、圖9及圖10所示，繼之，在抵頂件213沿著作動路徑12進入收縮區122內時，抵頂件213將推動時規元件10和移動環216朝著第一齒輪215方向移動，並令各第一離合齒13和各第二離合齒2152相互嵌合，且 移動環216的各外嵌塊2162脫離與各內嵌塊2153嵌固而進入逃溝2154中，第一齒輪215因為透過時規元件10、固定座15、嵌固環86以與中軸承接座87連結而呈一靜止狀態(如圖3及圖4所示)，即第一齒輪215不會隨著第一曲柄21繼續做順時針方向的旋轉，各傳動元件30將被迫推擠驅動第二齒輪218做逆時針方向的旋轉，在第二齒輪218旋轉的同時將帶動第二曲柄22和第三曲柄23相對於第一曲柄21做反向的旋轉擺動，藉由在第一曲柄21旋轉至與下死點(6點鐘位置)相距一適當位置處時，利用第二曲柄22的向上旋擺，可有效地防止因為施力臂的長度被增加所產生觸地或其它使用安全性上的問題，並且讓曲柄機構20與腳踏板84能夠順暢性地做慣性圓周運動。

進一步地，在抵頂件213沿著作動路徑12進入第二間歇區123內時，各組成元件的相互關係和作動關係與前述抵頂件213進入第一間歇區121相同；同理，在抵頂件213沿著作動路徑12進入伸展區124內時，各組成元件的相互關係和作動關係與前述抵頂件213進入收縮區122相同。

此外，第一曲柄21做順時針方向旋轉時，各相關元件將依循前述的配合關係做相應的連動，另在第一曲柄21做逆時針方向旋轉時，各相關元件則以相反的配合關係做相應的連動，藉以適用在自行車8的使用條件下。

請參閱圖11及圖12所示，第二曲柄22和第三曲柄23除了可以是一體成型外，亦可透過組接方式來進行結合，並在第二曲柄22和第三曲柄23之間形成有一間隔槽B(如圖12所示)，在第二曲柄22的一端成型有一階梯塊221，並在階梯塊221和其鄰近處分別設有一穿孔222，第三曲柄23的一端成型有一階梯槽231，並在階梯槽231和鄰近階梯槽231的一端分別設有一穿孔232，以階梯塊221對應階梯槽231接合，並透過鉚釘等固定元件對應於各穿孔232、222 做穿接固結，藉以有效地防止第三曲柄23因長時間的運作而產生彎曲變形或扳離等不良情形。

綜上所述，本創作之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合新型專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障創作人之權利。

21‧‧‧第一曲柄

22‧‧‧第二曲柄

23‧‧‧第三曲柄

83‧‧‧轉軸

84‧‧‧腳踏板

85‧‧‧鏈輪

Claims (10)

1. 一種人力車之可省力踩踏曲柄裝置，包括：一時規元件，具有一作動路徑；一曲柄機構，包括一第一曲柄、連接該第一曲柄的一第二曲柄及固定在該第二曲柄且彼此並列配設的一第三曲柄，該第一曲柄包括對應該時規元件配設的一第一齒輪及對應該作動路徑配設的一抵頂件，該第二曲柄透過一第二齒輪與該第一曲柄連接；以及一傳動元件，環繞並且連接在該第一齒輪和該第二齒輪之間；其中該曲柄機構在旋轉過程中，該抵頂件將沿著該作動路徑的軌跡移走，並驅動該時規元件可操作性地對應於該第一齒輪做咬合或脫離，且透過該傳動元件讓該第二曲柄和該第三曲柄能夠相對於該第一曲柄止動或做旋轉擺動。
2. 如請求項1所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中在該第一曲柄遠離該第二曲柄的一端設有一軸套及套接在該軸套的外周緣的一移動環，該時規元件套設在該軸套的外周緣，該第一齒輪套設在該移動環的外周緣。
3. 如請求項2所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該第一曲柄還包括一彈性元件，該移動環具有一凸環，該彈性元件係套設在該移動環外周緣且二端彈性夾持在該凸環和該第一齒輪之間。
4. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該時規元件設有複數第一離合齒，該第一齒輪設有對應各該第一離合齒做離合操作的複數第二離合齒。
5. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中在該第一齒輪的內壁設有間隔排列的複數內嵌塊，該移動環設有與各該內嵌塊做離合操作的複數外嵌塊。
6. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該作動路徑為一環形凹凸結構，主要包括呈圓周式排列的一第一間歇區、一收縮區、一第二間歇區及一伸展區。
7. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中第一曲柄包括一外臂殼及對應該外臂殼接合的一內臂殼。
8. 如請求項7所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該抵頂件係設置在該內臂殼遠離該第二曲柄的一端內部。
9. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該第二曲柄和該第三曲柄為一體成型，並在該第二曲柄和該第三曲柄之間形成有一間隔槽。
10. 如請求項3所述之人力車之可省力踩踏曲柄裝置，其中該第二曲柄的一端成型有一階梯塊，在該階梯塊設有一穿孔，該第三曲柄的一端成型有一階梯槽，在該階梯槽設有另一穿孔，該階梯塊對應該階梯槽接合，透過一固定元件穿設各該穿孔而固結，並在該第二曲柄和該第三曲柄之間形成有一間隔槽。