TWM567735U - Bevel gear device for drive shaft - Google Patents

Abstract

一種傳動軸的傘齒裝置，適用於連接一自行車的該傳動軸與一輪轂，且該輪轂穿套於一軸桿上，該傘齒裝置包含一傘齒單元，以及一乾式軸承單元。該傘齒單元具有一個用於嚙合該傳動軸的傘齒，以及一個用於單向傳動該輪轂轉動的單向傳動耦合組。該軸桿的直徑與該傘齒的最大外徑的比值為0.164~0.24。藉由該傘齒單元的兩端分別設置該傘齒與該單向傳動耦合組，可連結該傳動軸，以及驅動該輪轂單向轉動。該傘齒單元能與市面上的軸傳動系統元件配合通用，在維持所需速比下，能有效減少體積，也減輕重量。

Description

傳動軸的傘齒裝置

本新型是有關於一種傳動軸的傘齒裝置，特別是指一種自行車之傳動軸的傘齒裝置。

傳統自行車是以鏈條與齒盤搭配，來帶動自行車車體前進。參閱圖1，而近年來，有一種採用一傳動軸91與一齒輪92搭配之設計，該傳動軸91與齒輪92配合而驅動自行車之一輪轂93。其中，該傳動軸91具有一與該齒輪92嚙合的齒輪部911，當該傳動軸91被自行車之曲柄等傳動元件帶動而轉動時，可透過其齒輪部911與該齒輪92而驅動該輪轂93轉動，達到使自行車車體前進之目的，藉此可代替傳統的鏈條、齒盤。然而，該齒輪92一般需搭配鎖固結構才能與輪轂93配合，因此該齒輪92需有一定的體積，而體積大重量就會增加，不僅增加製造成本也增加整體重量，因此，本案針對用於與該傳動軸91搭配之齒輪92元件，進行研究改良。

因此，本新型之目的，即在提供一種能克服先前技術的至少一個缺點的傳動軸的傘齒裝置。

於是，本新型傳動軸的傘齒裝置，適用於連接一自行車的該傳動軸與一輪轂，該輪轂穿套於該自行車的一軸桿上，該傳動軸的傘齒裝置包含一個傘齒單元，以及一個乾式軸承單元。

該傘齒單元具有相反的一個第一端部與一個第二端部、一個位於該第一端部且適用於嚙合該傳動軸的傘齒，以及一個位於該第二端部並適用於單向傳動該輪轂轉動的單向傳動耦合組。該軸桿的直徑與該傘齒的最大外徑的比值為0.164~0.24。該乾式軸承單元安裝於該傘齒單元內並用於使該傘齒單元順暢轉動。

本新型之功效在於：藉由該傘齒單元的兩相反端分別設置該傘齒與該單向傳動耦合組，可連結該傳動軸，以及驅動該輪轂單向轉動。搭配該軸桿的直徑與傘齒的最大外徑之比值限定，符合所需的傳動比與傘齒結構大小，因此該傘齒單元不僅能與市面上的軸傳動系統元件配合通用，在維持所需速比下，更能有效減少體積，也減輕重量。而該乾式軸承單元使本新型不須額外設計鎖固結構或元件，就可達到安裝該傘齒單元的功能，並使該傘齒單元順暢轉動，該傘齒單元亦能順暢地驅動該輪轂轉動，使動力傳遞效能佳。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、3、4，本新型傳動軸11的傘齒裝置之一第一實施例，適用於連接一自行車的該傳動軸11與一輪轂12，該傳動軸11的一端鄰近該自行車的一曲柄(圖未示)，其另一端遠離該曲柄並具有一結合部111，該結合部111包括一個傘齒112。該輪轂12包括一本體部121與一軸部122。其中，該本體部121具有一端面123與數個棘齒124。該軸部122自該本體部121的端面123軸向延伸出。該自行車還包括一軸桿13 ，該軸桿13組裝於後車架上 ，而該輪轂12穿套於該軸桿13上並可相對該軸桿13轉動，該輪轂12的本體部121與軸部122圍繞該軸桿13。該傘齒裝置包含一個傘齒單元2、一個乾式軸承單元3，以及一個端蓋4。

該傘齒單元2適用於與該輪轂12組裝結合，並包括一個具有相反的一第一端部201與一第二端部202的套筒21、一個位於該第一端部201且適用於嚙合該傳動軸11的該結合部111的傘齒22，以及一個位於該第二端部202並適用於單向傳動該輪轂12轉動的單向傳動耦合組23。

其中，該套筒21軸向穿套於該輪轂12的軸部122，並具有一個圍繞該軸部122的內周面211。所述傘齒22的齒數與該結合部111之傘齒112的齒數配合，傘齒22的齒數較佳地為14~24個，更佳地為15~20個，此範圍的結果所產生的傘齒22大小，與可配合的齒數、模數、速比，可呈現最佳的搭配組合。藉由上述適當的傘齒22齒數可提供所須的傳動比。較佳地，該軸桿13的直徑d1與該傘齒22的最大外徑d2的比值(即d1/d2)為0.164~0.24，更佳地，該比值為0.188~0.237。藉由上述比值與傘齒22齒數設計，使該傘齒22的最大外徑比現有之組裝於該處之傘齒的最大外徑小，因此本新型之傘齒單元2整體的體積小、重量輕。

該單向傳動耦合組23具有數個形成於該套筒21的外周面上且分別界定出一凹槽230的槽面232，以及數個等角度間隔設置且分別安裝於該等槽面232的棘爪231。該等棘爪231適用於與該輪轂12的該等棘齒124嚙合，以驅動該輪轂12只能朝著使自行車前進之方向單向轉動。值得一提的是，本新型實施時，所述棘爪與棘齒位置可互換，也就是說，該輪轂12的本體部121可設有數個棘爪，而該單向傳動耦合組23具有數個成型於該套筒21的棘齒，此時該套筒21、該傘齒22與該等棘齒可連接成一整體。另一方面，所述棘齒也可以構成一元件，並組裝於套筒21上，如此該單向傳動耦合組23同樣能單向傳動該輪轂12。

值得一提的是，本第一實施例的傘齒單元2之套筒21、該傘齒22與該等槽面232連接成一整體，該等棘爪231安裝於該凹槽230內，因此該等元件之同軸性佳。

該乾式軸承單元3安裝於該傘齒單元2內，並包括環套該輪轂12之軸部122的一個第一軸承31與一個第二軸承32。該第一軸承31設置於該本體部121的該端面123與該套筒21的該內周面211處，並具有一個位於該端面123上的擋部311，該擋部311將該端面123與該傘齒單元2隔開。該第二軸承32位於該輪轂12的該軸部122與該套筒21的該內周面211間，以將該軸部122與該傘齒單元2隔開。藉由該乾式軸承單元3，使該傘齒單元2被驅動後能順暢轉動。而且採用乾式軸承而非其他種軸承(例如滾珠軸承)的優點在於，乾式軸承結構小，可與本新型之體積、外徑皆較小之傘齒單元2搭配，適用於使用在自行車此種精密、尺度小的裝置。乾式軸承具有良好的自潤性，為一種免給油軸承，使用方便。

該端蓋4結合於該傘齒單元2的第一端部201附近，並環套該輪轂12的軸部122，以定位該傘齒單元2與該輪轂12間的相對位置，使該傘齒單元2套設於該軸部122後，不會因運轉造成晃動而位移，以避免影響傳動效率。

使用時，使用者將自行車的踏板往前進的方向踩動轉動，並透過曲柄帶動該傳動軸11繞其自身中心軸線轉動，進而可透過該結合部111的該傘齒112帶動該傘齒單元2轉動，從而帶動該輪轂12轉動，達到驅動自行車前進的目的。當使用者將踏板往後退的方向踩動轉動，雖會驅動該傘齒單元2反向轉動，但因為該單向傳動耦合組23的棘爪231與該輪轂12的棘齒124之搭配，因此該傘齒單元2僅會空轉，而不會驅動該輪轂12轉動，也不會導致自行車後退。

綜上所述，藉由該傘齒單元2的兩相反端分別設置該傘齒22與該單向傳動耦合組23，一方面透過傘齒22與該傳動軸11連結，另一方面透過該單向傳動耦合組23驅動該輪轂12單向轉動，且由於該單向傳動耦合組23的棘爪231與輪轂12的棘齒124皆與一般自行車的軸傳動系統通用規格相同，使該傘齒裝置可直接裝配在市售通用的輪轂12上即可，因此不用特別開發特殊規格的輪組或其他零件。搭配該傘齒22具有適當的齒數，以及該軸桿13的直徑與傘齒22的最大外徑之比值限定，符合本新型所需的傳動比與傘齒22結構大小，使本新型在維持所需速比下，能有效減少體積，也減輕重量。而該乾式軸承單元3使本新型不須額外設計鎖固結構或元件，就可達到安裝該傘齒單元2的功能，使傘齒單元2與輪轂12穩固結合，並使傘齒單元2順暢轉動，該傘齒單元2亦能順暢地驅動該輪轂12轉動，使動力傳遞效能佳。

參閱圖5、6，本新型傳動軸的傘齒裝置之一第二實施例，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於：本第二實施例的傘齒單元2為數個元件組裝而成，並包括一個具有該第一端部201的芯軸24、一個供該芯軸24穿伸套入且具有該第二端部202的安裝座25，以及數個固定件26。該傘齒22形成於該芯軸24的第一端部201，該單向傳動耦合組23位於該安裝座25的第二端部202。其中，該安裝座25具有一個界定出一個供該芯軸24伸入之安裝空間250的圍壁251，該圍壁251具有一圍繞該芯軸24的內周面252，以及一相反於該內周面252的外周面253，且該圍壁251形成有數個自該外周面253延伸至該內周面252且連通該安裝空間250的螺孔254。該等固定件26為螺絲，並分別經由該等螺孔254鎖入，且固定件26的一端抵住該芯軸24表面，以將該芯軸24與該安裝座25固定住。

本第二實施例藉由該芯軸24與安裝座25此兩個元件組裝結合，且芯軸24與安裝座25上各自設有該傘齒22與該單向傳動耦合組23，同樣可用於連結該傳動軸11(圖2)與該輪轂12，達到與該第一實施例相同之功效。而且藉由兩件式元件具有易加工、易量產之優點，在製作時，該芯軸24可便於夾治具定位以加工形成該傘齒22。

參閱圖7，本新型傳動軸的傘齒裝置之一第三實施例，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於：本第三實施例的套筒21包括一個主體段212，以及一個自該主體段212朝前延伸且外徑小於該主體段212的芯軸段213。該主體段212具有該第二端部202，該芯軸段213具有該第一端部201。該傘齒22利用緊配合的方式固定於該套筒21的芯軸段213上。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧傳動軸

111‧‧‧結合部

112‧‧‧傘齒

12‧‧‧輪轂

121‧‧‧本體部

122‧‧‧軸部

123‧‧‧端面

124‧‧‧棘齒

13‧‧‧軸桿

2‧‧‧傘齒單元

201‧‧‧第一端部

202‧‧‧第二端部

21‧‧‧套筒

211‧‧‧內周面

212‧‧‧主體段

213‧‧‧芯軸段

22‧‧‧傘齒

23‧‧‧單向傳動耦合組

230‧‧‧凹槽

231‧‧‧棘爪

232‧‧‧槽面

24‧‧‧芯軸

25‧‧‧安裝座

250‧‧‧安裝空間

251‧‧‧圍壁

252‧‧‧內周面

253‧‧‧外周面

254‧‧‧螺孔

26‧‧‧固定件

3‧‧‧乾式軸承單元

31‧‧‧第一軸承

311‧‧‧擋部

32‧‧‧第二軸承

4‧‧‧端蓋

d1‧‧‧軸桿的直徑

d2‧‧‧傘齒的最大外徑

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體圖，說明已知的一傳動軸與一齒輪； 圖2是本新型傳動軸的傘齒裝置之一第一實施例的一立體組合圖； 圖3是該第一實施例的一立體分解圖； 圖4是該第一實施例之一不完整的剖視組合圖； 圖5是本新型傳動軸的傘齒裝置之一第二實施例的一立體分解圖； 圖6是該第二實施例之一不完整的剖視組合圖；及 圖7是本新型傳動軸的傘齒裝置之一第三實施例的部分元件的一立體分解圖。

Claims (12)

1. 一種傳動軸的傘齒裝置，適用於連接一自行車的該傳動軸與一輪轂，該輪轂穿套於該自行車的一軸桿上，該傳動軸的傘齒裝置包含： 一個傘齒單元，具有相反的一個第一端部與一個第二端部、一個位於該第一端部且適用於嚙合該傳動軸的傘齒，以及一個位於該第二端部並適用於單向傳動該輪轂轉動的單向傳動耦合組，該軸桿的直徑與該傘齒的最大外徑的比值為0.164~0.24；及 一個乾式軸承單元，安裝於該傘齒單元內並用於使該傘齒單元順暢轉動。
2. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該傘齒單元包括一個具有該第一端部與該第二端部的套筒，該單向傳動耦合組具有數個槽面或數個棘齒，該套筒、該傘齒與該等槽面連接成一整體，或者該套筒、該傘齒與該等棘齒連接成一整體。
3. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該傘齒單元包括一個具有該第一端部的芯軸，以及一個供該芯軸穿伸套入且具有該第二端部的安裝座，該傘齒形成於該芯軸上，該單向傳動耦合組位於該安裝座上。
4. 如請求項3所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該安裝座具有一個界定出一個供該芯軸伸入之安裝空間的圍壁，該圍壁具有一個圍繞該芯軸的內周面，以及一個相反於該內周面的外周面，且該圍壁形成有至少一個自該外周面延伸至該內周面且連通該安裝空間的螺孔，該傘齒單元還包括至少一個經由該至少一個螺孔鎖入以將該安裝座與該芯軸固定住的固定件。
5. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該單向傳動耦合組具有數個棘齒。
6. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該單向傳動耦合組具有數個棘爪。
7. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，還包含一個鄰近該傘齒單元的該第一端部，並用於定位該傘齒單元與該輪轂間的相對位置的端蓋。
8. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，該輪轂包括一個具有一個端面的本體部，以及一個自該本體部的端面軸向延伸出並圍繞該軸桿的軸部，其中，該傘齒單元適用於穿套在該軸部，該乾式軸承單元包括環套該軸部的一個第一軸承與一個第二軸承，該第一軸承具有一個將該端面與該傘齒單元隔開的擋部，該第二軸承將該傘齒單元與該軸部隔開。
9. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該軸桿的直徑與該傘齒的最大外徑的比值為0.188~0.237。
10. 如請求項1所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該傘齒單元的該傘齒的齒數為14~24個。
11. 如請求項9或10所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該傘齒單元的該傘齒的齒數為15~20個。
12. 如請求項2所述的傳動軸的傘齒裝置，其中，該套筒包括一個具有該第二端部的主體段，以及一個連接該主體段且外徑小於該主體段的芯軸段，該芯軸段具有該第一端部，該傘齒固定於該芯軸段。