TWM614613U

TWM614613U - 自行車之省力型曲柄結構及總成

Info

Publication number: TWM614613U
Application number: TW110200717U
Authority: TW
Inventors: 林暄智; 李峻丞
Original assignee: 林暄智; 李峻丞
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-07-21

Abstract

本新型係關於一種自行車之省力型曲柄結構，包括曲柄機構、傳動機構及旋臂組件，曲柄機構包括曲柄、設置在曲柄的軸端齒輪及踏板端齒輪；傳動機構設置在曲柄的內部，且其包括轉軸及連接在轉軸的第一齒輪和第二齒輪，第一齒輪與軸端齒輪囓合傳動，第二齒輪與踏板端齒輪囓合傳動；旋臂組件包括第一旋臂及第二旋臂，第二旋臂的二端分別連接第一旋臂和踏板端齒輪。藉此，不僅結構簡單且能夠以圓周運動方式進行穩定傳動。

Description

自行車之省力型曲柄結構及總成

本新型係有關一種自行車之曲柄結構技術，尤指一種自行車之省力型曲柄結構及總成。

為了健康或是為了減少有害氣體和碳的排放量，人們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中心軸，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。

現存廣泛應用在自行車的曲柄裝置，並不能夠在腳踏板旋轉至需要的施力處時，伸長其曲柄進而增加力臂的長度，因此無法達成增加力矩的效果。或許有些是採用曲柄能夠伸縮的特性做設計，惟此等伸縮曲柄的設計因不符合人體工學，無法以規律且慣性的做一圓周運動，實質上為一費力設計，其不僅結構複雜且易導致使用者疲勞的踩踏曲柄裝置。

有鑑於此，本新型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，即成為本新型創作人改良之目標。

本新型之一目的，在於提供一種自行車之省力型曲柄結構及總成，其係透過旋臂組件和曲柄所組成的施力臂來達成省力效果，不僅結構簡單且能夠以圓周運動方式進行穩定傳動。

為了達成上述之目的，本新型係提供一種自行車之省力型曲柄結構，包括一曲柄機構、一傳動機構及一旋臂組件，該曲柄機構包括一曲柄、設置在該曲柄之一端的一軸端齒輪及設置在該曲柄之另一端的一踏板端齒輪；該傳動機構設置在該曲柄的內部，該傳動機構包括一轉軸及連接在該轉軸之二端的一第一齒輪和一第二齒輪，該第一齒輪係與該軸端齒輪囓合傳動，該第二齒輪則與該踏板端齒輪囓合傳動；該旋臂組件包括一第一旋臂及一第二旋臂，該第二旋臂的二端分別連接該第一旋臂的一端和該踏板端齒輪。

為了達成上述之目的，本新型係提供一種省力型曲柄總成，所述自行車具有一中軸承接座，該省力型曲柄總成包括一中軸、一組省力型曲柄結構及一組抵止構件，該中軸穿接所述中軸承接座；每一該省力型曲柄結構連接在該中軸的一端；每一該抵止構件係套接每一該軸端齒輪並且介於每一該曲柄和所述中軸承接座之間。

本新型還具有以下功效，踩踏腳踏板讓曲柄做圓周運動的過程中，完全沒有上、下死點的問題和頓挫等傳動不良情況。藉助傘形斜齒和傘形齒輪的傳動，不管曲柄是做正向或反向的旋轉皆能達成密合接觸，進而可降低噪音的產生，更能夠提昇傳動效能和定位的精準度。透過第一旋臂和第二旋臂呈一弧形設計，可避免前輪在轉彎過程中與旋臂組件的碰觸。利用各套接槽和各插塊的穿接結合，藉以有效地防止各旋臂因長時間的運作而產生彎曲變形或扳離等不良情形。

有關本新型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，並非用來對本新型加以限制者。

請參閱圖1至圖3所示，本新型提供一種自行車之省力型曲柄結構，其主要包括一曲柄機構10、一傳動機構20及一旋臂組件30。

曲柄機構10主要包括一曲柄11、一軸端齒輪12及一踏板端齒輪13，本實施例的曲柄11主要包括一外側殼體111和一內側殼體116，在外側殼體111的一端延伸有一圓筒柱112另一端則設有一第一接孔113，並在圓筒柱112和第一接孔113之間的外側殼體111內部開設有一容槽A；又，在外側殼體111的內側面周緣設有均勻分布的複數螺孔114；再者，於圓筒柱112的內部形成有一矩形錐孔115。

內側殼體116的形狀與外側殼體111的形狀相對應，在內側殼體116的一端設有一第二接孔117，在內側殼體116的另一端設有一軸套118，其是對應於前述第一接孔113配設，並在第二接孔117和軸套118之間的內側殼體116內部延伸有一凸條B，此凸條B是對應於前述容槽A嵌入固定；又，在內側殼體116的周緣設有均勻分布的複數穿孔119，各穿孔119是分別對應於前述螺孔114配置，以供一螺絲等螺固元件C穿設鎖固。

軸端齒輪12為一靜齒輪(即固定不轉)，其是套接在圓筒柱112後再穿接第二接孔117，從而使軸端齒輪12被支承在圓筒柱112和內側殼體13之間，在軸端齒輪12的一側成形有環狀佈設的複數傘形斜齒121，另在軸端齒輪12遠離各傘形斜齒121的一端設有複數嵌插條122。

踏板端齒輪13為一動齒輪(即在曲柄11旋轉運作的過程中，受到傳動機構20的驅動而產生旋轉)，其前、後二端分別延伸有一前凸柱131和一後凸柱132，前凸柱131是對應於第一接孔113穿接，後凸柱132透過一軸承14共同容置在前述軸套118中，從而使踏板端齒輪13被支承在外側殼體111和內側殼體116之間，在踏板端齒輪13的一側成形有環狀佈設的複數傘形斜齒133；另在踏板端齒輪13的前凸柱131設有一定位平面134；又，在前凸柱131的端面設有二定位孔135。

傳動機構20設置在曲柄11的內部，且其主要包括一轉軸21、一第一齒輪22及一第二齒輪23，第一齒輪22和第二齒輪23是分別連接在轉軸21的二端，且第一齒輪22和第二齒輪23皆為一傘形齒輪，其中第一齒輪22是與前述軸端齒輪12囓合傳動，第二齒輪23則與前述踏板端齒輪13囓合傳動。其中第一齒輪22和軸端齒輪12的齒輪比為1:3，第二齒輪23和踏板端齒輪13的齒輪比亦為1:3，如此可具備有優異的傳動效果；另踏板端齒輪13的齒數可為等於或小於軸端齒輪12的齒數做配設。

進一步地，傳動機構20還包括一連接軸套24、複數固定軸套25和複數定位軸套26，本實施例的轉軸21包括一第一轉軸211和一第二轉軸212，第一齒輪22是連接在第一轉軸211的一端，第二齒輪23則連接在第二轉軸212的一端，連接軸套24套接在第一轉軸211和第二轉軸212的另一端，且連接軸套24是跟隨第一轉軸211和第二轉軸212做旋轉。各固定軸套25是間隔套接在第一轉軸211和第二轉軸212，並被夾持在內側殼體116的凸條B和外側殼體111的容槽A之間；各定位軸套26是間隔套接在第一轉軸211和第二轉軸212，並且介於任二相鄰的固定軸套25之間。

旋臂組件30包括一第一旋臂31及一第二旋臂32，第一旋臂31和第二旋臂32皆為一弧形旋臂，第一旋臂31是形成在曲柄11和第二旋臂32之間，且其設有一踏板承接柱311，另在遠離踏板承接柱311的一端設有一套接槽312和一插塊313。第二旋臂32開設有一貫通孔321，且在遠離貫通孔321的一端設有一嵌入塊322和一承接槽323；其中踏板承接柱311是穿設前述貫通孔321，承接槽323和嵌入塊322則分別對應於第一旋臂31的插塊313和套接槽312做結合。

進一步地，在貫通孔321側邊的第二旋臂32內側設有一嵌槽324及形成在嵌槽324內的一卡固平面325，並在第二旋臂32開設有連通嵌槽324的二穿孔326；其中嵌槽324是供前述前凸柱131置入，第二旋臂32的卡固平面325則和前凸柱131的定位平面134相互卡掣，前凸柱131的各定位孔135則對應於各穿孔326配置，以供一螺絲等螺固元件穿設鎖固。

請參閱圖4至圖7所示，本新型還提供一種省力型曲柄總成，其主要包括一中軸4、一組省力型曲柄結構1及一組抵止構件5。

中軸4主要包括一主軸段41及自主軸段41的二端分別向外凸伸出的一延伸段42，在延伸段42設有一矩形錐柱421，以供前述的圓筒柱112，以其矩形錐孔115予以套接結合，另在延伸段42的端面設有一螺孔422，以供一螺栓43穿接鎖固。

每一抵止構件5主要包括一環體51、自環體51延伸出的一臂體52及連接在臂體52遠離環體51之一端的一抵桿53，在環體51的外周緣設有複數嵌塊511，於環體51的內周壁則設有複數嵌槽512，各嵌槽512是供前述軸端齒輪12的各嵌插條122嵌入結合。

進一步地，本新型之省力型曲柄總成還包括一鏈輪6，其是套設在軸端齒輪12的圓筒柱112且介於其中之一曲柄11和其中之一抵止構件5之間。

請參閱圖8和圖9所示，本新型之省力型曲柄總成應用在一自行車8上，此自行車8具有一車架81，在車架81的下方處安裝有一中軸承接座82，並在中軸承接座82朝著後輪方向延伸有一左叉管83和形成在左叉管83右側邊的一右叉管84，另自行車8還包括一組腳踏板85、一組嵌固環86及其它必要裝置，

組合時是將中軸4穿入中軸承接座82中，並以各嵌固環86鎖設於中軸承接座82而將中軸4拘限在中軸承接座82內，其中中軸4是可以在中軸承接座82內做旋轉運動；次將各抵止構件5對應於各嵌固環86做嵌入定位，從而使各抵止構件5分別形成在中軸承接座82的二側，將左側之抵止構件5的抵桿53抵貼在左叉管83的下緣，右側之抵止構件5的抵桿53抵貼在右叉管84的上緣；接著，將圓筒柱112矩形錐孔115對正於中軸4的矩形錐柱421做套接，同時讓軸端齒輪12的各嵌插條122對應於環體51的各嵌槽512嵌入結合；最後，再以一螺栓43穿入曲柄11的圓筒柱112中並對應於中軸4的螺孔422做鎖固，從而能夠藉助曲柄11的旋轉來帶動中軸4做轉動。

進一步說明，由於從軸端齒輪12的軸心至第一旋臂31和第二旋臂32的連接處的一施力臂大於曲柄11的長度，依據力矩原理(M=F*d，F:作用力，d:力臂)，因此在力矩相同的情況下，力臂的長度加大將使施加的作用力減少。

操作時透過對腳踏板84施加作用力，曲柄機構10通過圓筒柱121帶動中軸4和鏈輪6跟隨曲柄11做轉動，在旋臂組件30從頂點位置向下旋轉時，透過第一齒輪22被軸端齒輪12所驅動，進而帶動轉軸21和第二齒輪23產生旋轉，透過第二齒輪23帶動踏板端齒輪13旋轉，從而使旋臂組件30與地面維持在一恆定角度，且腳踏板84中心點的運動軌跡形成一近圓周運動。又，旋臂組件30的運動方向與曲柄11的運動方向相反。

綜上所述，本新型之自行車之省力型曲柄結構及總成，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，以保障新型創作人之權利。

1:省力型曲柄結構

10:曲柄機構

11:曲柄

111:外側殼體

112:圓筒柱

113:第一接孔

114:螺孔

115:矩形錐孔

116:內側殼體

117:第二接孔

118:軸套

119:穿孔

A:容槽

B:凸條

C:螺固元件

12:軸端齒輪

121:傘形斜齒

122:嵌插條

13:踏板端齒輪

131:前凸柱

132:後凸柱

133:傘形斜齒

134:定位平面

135:定位孔

14:軸承

20:傳動機構

21:轉軸

211:第一轉軸

212:第二轉軸

22:第一齒輪

23:第二齒輪

24:連接軸套

25:固定軸套

26:定位軸套

30:旋臂組件

31:第一旋臂

311:踏板承接柱

312:套接槽

313:插塊

32:第二旋臂

321:貫通孔

322:嵌入塊

323:承接槽

324:嵌槽

325:卡固平面

326:穿孔

4:中軸

41:主軸段

42:延伸段

421:矩形錐柱

422:螺孔

43:螺栓

5:抵止構件

51:環體

511:嵌塊

512:嵌槽

52:臂體

53:抵桿

6:鏈輪

8:自行車

81:車架

82:中軸承接座

83:左叉管

84:右叉管

85:腳踏板

86:嵌固環

圖1 係本新型自行車之省力型曲柄結構分解圖。

圖2 係本新型自行車之省力型曲柄結構組合剖視圖。

圖3 係本新型之旋臂組件分解圖。

圖4 係本新型省力型曲柄總成分解圖。

圖5 係本新型省力型曲柄總成組合圖。

圖6 係本新型省力型曲柄總成組合剖視圖

圖7 係本新型省力型曲柄總成與踏板和車架組合圖。

圖8 係本新型省力型曲柄總成應用於自行車的組合圖。

圖9 係本新型省力型曲柄總成使用狀態圖。