CN215096785U - 自行车的花毂棘轮结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自行车的花毂棘轮结构，包括一棘轮组，设于一花毂座及一套筒组间，于对应该套筒组的该花毂座一侧上环设有具预设深度的若干斜置槽，各斜置槽的槽孔轴线分别与该轮轴的轴线呈非平行状态，于该承座上及花毂座间套设一棘齿环，于该棘齿环相对各斜置槽的缘面，设有具预设间距且环状排列的若干棘齿，各棘齿为凸缘状，其一预设缘面呈弧面状的一啮合弧面，于各斜置槽内分别设有一棘爪件，可分别对应部分棘齿，各棘爪件及棘齿相啮合时，该棘爪件的局部缘面将与该啮合弧面贴合，该斜置槽底部与该棘爪件间设有一弹性组，以将该棘爪件自动朝各棘齿方向线性推移，使各棘爪件及棘齿相互啮合，增进啮合切换灵敏度、缩短踩踏起步的延迟时间。

Description

自行车的花毂棘轮结构

技术领域

本实用新型有关于一种单向旋转驱动的棘轮结构，尤指一种使用于自行车的花毂棘轮结构。

背景技术

自行车的前进，主要是以脚踩踏踏板带动曲柄旋转，经链条装置传动至后车轮上的飞轮，以带动与飞轮相接的套筒组及花毂座，进而使后车轮旋转致车体向前行进。又为使不踩踏时车轮仍可依其惯性持续前进，于花毂座及套筒组之间装设有前进方向旋转作功、反向旋转则空转的棘轮组。

自行车的棘轮结构，其主要构件包括有棘齿环、棘齿、棘爪及弹性件等，其中该棘齿环多固设于花毂座内部，于该棘齿环内环设有若干棘齿，该棘爪常以多个环设枢接于套筒座的一侧端面上，并维持预设范围内的动作，再配合一弹性件提供各棘爪一弹性力，使棘爪可外旋露出其啮合端的状态，以利于和该棘齿相互啮合而进行传动。

进一步分析棘爪的技术应用，按棘爪的啮合构造可分为棘爪型及棘块型，其中棘爪型以单一元件的预设部位设有单一棘齿结构，以啮合棘齿环上一棘齿，此类结构如中国台湾第108202194号实用新型专利所公开的《离合花毂结构》；棘块型则于单一元件的预设部位设有两个以上的棘齿结构，以啮合棘齿环上两个以上的棘齿，此类结构如中国台湾第101126603号实用新型专利所公开的《自行车轮毂的离合式驱动系统》。

另外，依棘齿环的棘齿啮合部位则可区分为侧向啮合及内径啮合，其中侧向啮合指棘齿结构设于棘齿环的侧缘面上，此类结构如中国台湾第101203883号实用新型专利所公开的《自行车轮毂的盘面啮合式单向棘轮结构》；内径啮合则为棘齿结构设于棘齿环的环状内径缘上，此类结构如中国台湾第105135384号实用新型专利所公开的《后轮花毂棘轮筒组件》。

再者，棘爪其啮合运行方式可分为旋摆啮合及线性啮合，其中旋摆啮合指棘爪的啮合以旋摆位移动作产生啮合或不啮合的状态切换，旋摆啮合此类结构如中国台湾第105216628号实用新型专利所公开的《后轮花毂棘轮筒组件》；线性啮合则指棘爪的啮合以线性位移动作产生啮合或不啮合的状态切换，此类结构如中国台湾第098141871号实用新型专利所公开的《自行车花毂的棘轮结构》。

如前述粗略分析现有的自行车的轮毂技术，即能区别出多项技术上的应用差异，可见自行车的轮毂技术并非只是棘齿结构的原理应用，各构件的形状、构造、结合方式及运行方式等空间形态的变化，皆能使棘轮结构的啮合驱动产生不同的效果及经济效益。

进一步分析前述现有的棘轮结构的技术，相较于“棘块型”的结构，“棘爪型”因构造上较小且轻，且各棘爪分别以单一棘齿啮合运行，因此啮合及离开运行较为快速且灵敏，可使踩踏起步的延迟时间缩短；比对“侧向啮合”及“内径啮合”，则“内径啮合”因为棘齿环的啮合方向与车轮旋转方向同向，而“侧向啮合”其啮合方向则与车轮旋转方向呈90度，故相较于“侧向啮合”，“内径啮合”结构于驱动及旋转惯性的提升有较高的效率；另外分析“旋摆啮合”及“线性啮合”技术，棘爪于旋摆时会使移动的力量产生分力而有动力耗损情形，以致于棘齿间的离合动作较不灵敏，而相较于“旋摆啮合”方式，棘齿以“线性摆啮合”方式运行时，可使容易因离合动作不切实，使得棘齿间啮合或离开位置不到位而有相互干扰的情形，移动力量无分力地直接推移，可降低动力耗损，提升啮合及离开的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型针对前述现有技术的问题，取其较优地技术结构应用，提出一可解决现有自行车花毂棘轮结构常见问题，除了提升棘轮离合动作灵敏性、缩短踩踏起步时间、降低移动耗损及有效维持较佳旋转驱动力外，更进一步强化棘齿间力量的传递，以增进驱动力的自行车轮毂棘轮结构。

本实用新型采取的技术方案在于：

本实用新型所提供的自行车的花毂棘轮结构，其包括：一棘轮组，设于一花毂座及一套筒组间，于对应该套筒组的该花毂座一侧上环设有具预设深度的若干斜置槽，各斜置槽的槽孔轴线分别与该轮轴的轴线呈非平行状态，于该承座上及花毂座间套设一棘齿环，于该棘齿环相对各斜置槽的缘面，设有具预设间距且环状排列的若干棘齿，各棘齿为凸缘状，其一预设缘面呈弧面状的一啮合弧面，于各斜置槽内分别设有圆柱状的一棘爪件，可分别对应部分棘齿，各棘爪件及棘齿相啮合时，该棘爪件的局部缘面将与该啮合弧面贴合，于该斜置槽底部与该棘爪件间设有一弹性组，以将该棘爪件自动朝各棘齿方向线性推移，使各棘爪件及棘齿相互啮合；通过上述构件，利用该棘爪件以预设倾角的线性位移产生啮合及不啮合的切换，配合各棘爪与棘齿间呈弧面的较大面积贴合以利于力量的传导，可有效提升驱动力，增进啮合切换灵敏度、缩短踩踏起步的延迟时间，同时各棘爪件移动以无分力地直接推移，可降低动力耗损，并减少棘齿间啮合或离开位置相互干扰的情形，因此整体结构具有便利实用性。作为进一步的技术方案，当各棘爪件及棘齿相啮合时，该套筒座于预设方向旋转将带动各承座、棘齿环及花毂座同向旋转；当该套筒座反方向旋转时，各承座及棘齿环则同步反方向旋转，该棘齿环上的棘齿则不与各棘爪件相啮合呈空转状态。

作为进一步的技术方案，各棘齿为该啮合弧面及一推移斜面组成，其中当各棘爪件接触该推移斜面且朝非驱动方向旋转时，呈非啮合的空转状态，该推移斜面能够将该棘爪件朝该斜置槽内线性推移。

作为进一步的技术方案，该承座为呈多边形的柱状；该棘齿环的中央部位具有可与该承座相互套接嵌设呈多边形的一嵌设孔。

作为进一步的技术方案，该棘齿环以螺设方式接设于该套筒座一端的侧边缘。

作为进一步的技术方案，该棘齿环以一体方式接设于该套筒座一端的侧边缘。

作为进一步的技术方案，该棘爪件为一侧弧面及设于该侧弧面两侧的两端面组成，其一端面与该弹性组相贴设，另一端面则与部分该侧弧面外露于该斜置槽；当各棘爪件与棘齿相啮合时，外露于该斜置槽的该侧弧面贴合于该啮合弧面，外露于该斜置槽的该端面则贴接该推移斜面。

作为进一步的技术方案，各斜置槽的轴线设为一线性方向，且该线性方向与该推移斜面相互呈一倾角θ。

作为进一步的技术方案，该倾角θ为90˚。

作为进一步的技术方案，该弹性组可为一弹簧元件，其两端分别抵接于该棘爪件及该斜置槽底缘。

作为进一步的技术方案，该弹性组具有一磁性元件，设于对应该棘齿环的该棘爪件上；该棘齿环为金属材质；各磁性元件及该棘齿环磁性相吸，该棘爪件自动朝该棘齿方向线性位移。

作为进一步的技术方案，该弹性组具有一第一磁性元件，设于该斜置槽内预设部位；一第二磁性元件设于对应该斜置槽的该棘爪件上；各第一、第二磁性元件间磁性相斥，该棘爪件自动朝该棘齿方向线性位移。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的主要目的即在于提供一种自行车的花毂棘轮结构，其中该棘爪呈圆柱状，配合该棘齿环上的棘齿具有一啮合弧面结构，使各棘爪与棘齿间呈弧面的较大面积贴合，以利于力量的传导，提升驱动力。

本实用新型的又一目的即在于提供一种自行车的花毂棘轮结构，该棘爪件为单一棘齿啮合且以啮合移动方向线性移动，配合使该啮合移动方向与轮轴的轴线呈非平行状态的技术，可有效增进驱动力的传动效益，并使棘爪啮合及离开动作迅速准确，以提升啮合切换灵敏度，并缩短踩踏起步的延迟时间。

本实用新型的又一目的即在于提供一种自行车的花毂棘轮结构，其棘爪的线性移动啮合方式，移动力量无分力地直接推移，可降低动力耗损，并减少棘齿间啮合或离开位置相互干扰的情形。

本实用新型的又一目的即在于提供一种自行车的花毂棘轮结构，该棘齿环为内径啮合的技术，棘齿环的啮合方向与车轮旋转方向同向，有助于车轮旋转惯性的快速提升，且具有较佳的力量驱动效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型一较佳实施例的立体外观图；

图2为本实用新型一较佳实施例的立体分解图一；

图3为本实用新型一较佳实施例的立体分解图二；

图4为本实用新型一较佳实施例的平面剖视示意图一；

图5为本实用新型一较佳实施例的平面剖视示意图二；

图6为本实用新型一较佳实施例的啮合状态示意图；

图7为本实用新型一较佳实施例的非啮合状态示意图；

图8为本实用新型一较佳实施例的车轮向后转的啮合状态示意图；

图9为本实用新型第二实施例的立体分解图；

图10为本实用新型第二实施例的平面剖视示意图一；

图11为本实用新型第二实施例的平面剖视示意图二；

图12为本实用新型第三实施例的平立体分解图；

图13为本实用新型第三实施例的平面剖视示意图。

附图标记说明

10 花毂座 34 棘爪件

20 套筒组 341 侧弧面

21 套筒座 342、343 端面

22 承座 35 弹性组

30 棘轮组 351 弹簧元件

31 斜置槽 352 磁性元件

311 线性方向 353 第一磁性元件

32 棘齿环 354 第二磁性元件

321 嵌设孔 40 轮轴

33 棘齿 41 轴线

331 啮合弧面 θ 倾角

332 推移斜面。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

首先请参照图１至图５，本实用新型所提供的一种自行车的花毂棘轮结构，其主要包括：一花毂座10，以及设于该花毂座10一侧的一套筒组20、与设于各花毂座10及套筒组20内部的一棘轮组30。

该花毂座10，穿设于一轮轴40外，并可于该轮轴40上作顺畅地旋转动作。

该套筒组20，设于该花毂座10的一侧并套设于该轮轴40上，其具有一套筒座21，该套筒座21用于装设一飞轮组（图中未示）；于该套筒座21轴向对应该花毂座10的一侧则设有一承座22，该承座22为呈多边形的柱状。

该棘轮组30，设于各花毂座10及套筒组20之间；于对应该套筒组30的该花毂座10一侧上环设有具预设深度的若干斜置槽31；各斜置槽31槽孔的轴线分别与该轮轴40的轴线41呈非平行状态；各斜置槽的轴线设为一线性方向311。

于该承座22上及花毂座10间套设一棘齿环32，该棘齿环32的中央部位具有可与该承座22相互套接嵌设呈多边形的一嵌设孔321；于该棘齿环32相对各斜置槽31的缘面，设有具预设间距且环状排列的若干棘齿33，各棘齿33为凸缘状，其一预设缘面呈弧面状的一啮合弧面331；各棘齿33为该啮合弧面331及一推移斜面332所共同组成。

于各斜置槽31内分别设有圆柱状的一棘爪件34，可分别对应部分棘齿33，该棘爪件34为一侧弧面341及设于该侧弧面两侧的两端面342、343所共同组成，其一端面342位于斜置槽31内，另一端面343则与该侧弧面341外露于该斜置槽31，当各棘爪件34及棘齿33相啮合时，该棘爪件34的局部侧弧面341将与该啮合弧面331贴合；于该斜置槽31底部与该棘爪件34间设有一弹性组35，以将该棘爪件34自动朝各棘齿33方向线性推移，以使各棘爪件34及棘齿33相互啮合；该弹性组35可为一弹簧元件351，其两端分别抵接于该端面342及该斜置槽31底缘部分。

各斜置槽31的线性方向311即各棘爪件34的线性位移方向，与该推移斜面332相互呈一倾角θ；该倾角θ较佳的为90˚；当各棘爪件34与棘齿33相啮合时，外露于该斜置槽31的该侧弧面341贴合于该啮合弧面331，外露于该斜置槽31的该端面343则贴接该推移斜面332；当各棘爪件34接触该推移斜面332且朝非驱动方向旋转时，则呈非啮合的空转状态，该推移斜面332可将该棘爪件34朝该斜置槽31内方向线性推移。

通过上述构件，利用该棘爪件34以预设的该倾角θ进行线性位移产生啮合及不啮合的切换，配合各棘爪件34与棘齿33间呈弧面的较大面积贴合以利于力量的传导，可有效提升驱动力，增进啮合切换灵敏度、缩短踩踏起步的延迟时间，同时各棘爪件34移动以无分力地直接推移，可降低动力耗损，并减少棘齿间啮合或离开位置相互干扰的情形，因此整体结构具有便利实用性。

为供进一步了解本实用新型构造特征、运用技术手段及所预期达成的功效，现将本实用新型使用方式加以叙述如下：

本实用新型的啮合状态，即车轮前进时的踩踏驱动状态，请参照图６所示，各棘爪件34因该弹性组35的弹力而恒朝各棘齿33方向移动，当该套筒组20受到带动时，则各套筒组20及棘齿环32同步旋转，当该棘齿环32旋转至各棘爪件34与棘齿33呈啮合状态时，则同步带动各棘爪件34、棘轮组30及花毂座20朝车体前方旋转，而呈驱动有效状态，车轮则能朝前方旋转前进。

本实用新型的非啮合状态，即车轮前进时的不踩踏空转状态，请参照图７所示，各棘爪件34仍然因该弹性组35的弹力而恒朝各棘齿33方向移动，该套筒组20停止旋转时，则各套筒组20及棘齿环32同步停止旋转，因各棘爪件34、棘轮组30及花毂座10仍依惯性持续朝前方同步旋转，使得旋转移动中的各棘爪件34受到该推移斜面332的顶推而脱离各棘齿33呈非啮合的脱齿状态，各棘爪件34并于其一该推移斜面332推移解除后自动回弹至贴合下一个该推移斜面332，各棘爪件34及棘齿33间持续重复此一贴合及推离动作，而产生喀喀的撞击生，而呈非驱动的空转状态，此时车轮仍然朝前方旋转前进。

请参照图８，为车轮后退的传动状态，各棘爪件34在啮合于各棘齿33上时，车轮若朝后旋转，则由该花毂座10朝车体后方旋动，并同步带动各棘爪件34、棘轮组30及花毂座20朝车体后方旋转，而呈驱动有效状态，车轮则能朝车体后方旋转而后退。

本实用新型利用该棘爪件34以预设的该倾角θ进行线性位移产生啮合及不啮合的切换，配合各棘爪件34与棘齿33间呈弧面贴合的结构设计，可有效达到下列功效：

一、本实用新型的该棘爪件34呈圆柱状，配合该棘齿环32上的棘齿33具有一啮合弧面331结构，使各棘爪件34与棘齿33间呈弧面的较大面积贴合，以利于力量的传导，提升驱动力。

二、该棘爪件34为单一棘齿33啮合且以啮合移动方向线性移动，配合使啮合的该线性方向331与轮轴40的轴线41呈非平行状态的技术，可有效增进驱动力的传动效益。

三、通过该棘爪件34以线性移动产生离合状态的啮合驱动切换，可使该棘爪件34的啮合及离开动作迅速准确，以提升啮合切换灵敏度，并缩短踩踏起步的延迟时间。

四、利用该棘爪件34以线性移动产生离合状态的啮合驱动切换，移动力量无分力地直接推移，可降低动力耗损，并减少棘齿间啮合或离开位置相互干扰的情形。

五、各棘爪件34及棘齿环32以内径啮合方式，配合啮合方向呈朝车轮前进方向倾角θ的结构设计，可有助于车轮旋转惯性的快速提升，且具有较佳的力量驱动效益。

请参照图９至图11，为本实用新型第二实施例，其中该棘齿环32以螺设方式接设于该套筒座21的一端的侧边缘；该弹性组35为磁性原理的应用，其具有一磁性元件352，设于对应该棘齿环32的该棘爪件34的端面上；该棘齿环32为金属材质的应用；利用各磁性元件352及该棘齿环32的相吸磁性作用，该棘爪件34则自动朝该棘齿33方向线性位移。

本实施例主要是在各套筒座21及棘齿环32分别设有公螺纹及母螺纹，两者以螺接方式相互结合定位；配合该弹性组35以磁力相吸方式推移该棘爪件34恒朝该棘齿环32线性移动。于运行时则与第一实施例相同，当该棘爪件34与该棘齿33呈啮合状态，即该棘爪件34啮合于该啮合弧面331时，则可产生作功旋转，以带动各套筒座21及花毂座10同步朝车体前方旋动；当该棘爪件34与各棘齿33呈脱齿状态，即棘爪件34未啮合于该啮合弧面331时，则无法产生作功的空转，此时旋转中的花毂座10将持续旋动；或者于各棘爪件34及棘齿33呈啮合状态时，由该花毂座10朝车体后方旋动，并同步带动各套筒座21及花毂座10同步朝车体后方后退。

本实施例其他使用状态、组设方式、装置及构件组成、操作与运行方式及预期达到的功效，均与前述第一实施例完全相同。

请参照图12至图13，为本实用新型第三实施例，其中该棘齿环32以一体方式接设于该套筒座21的一端的侧边缘；该弹性组35为磁性原理的应用，其具有一第一磁性元件353，设于该斜置槽31内预设部位；一第二磁性元件354设于对应该斜置槽31的该棘爪件34的端面上；利用各第一、第二磁性元件353、354间相斥的磁性作用，该棘爪件34则自动朝该棘齿33方向线性位移。

本实施例主要是在于各套筒座21及棘齿环32的一体方式，可利用于该套筒座21的一侧面上直接加工设置各棘齿33，或其他使各套筒座21及棘齿环32呈一件式的实施方式；配合该弹性组35以各第一、第二磁性元件353、354间的磁力相斥方式推移该棘爪件34恒朝该棘齿环32线性移动。本实施例其他使用状态、组设方式、装置及构件组成、操作与运行方式及预期达到的功效，均与前述第一实施例完全相同。

综合上述，本实用新型所述的“自行车的花毂棘轮结构”，提供一驱动力高、啮合切换快速不干扰、且降低棘爪件动力损耗的自行车棘轮结构，其利用该棘爪件以预设倾角的线性位移产生啮合及不啮合的切换，配合各棘爪与棘齿间呈弧面的较大面积贴合以利于力量的传导，可有效提升驱动力，增进啮合切换灵敏度、缩短踩踏起步的延迟时间，同时各棘爪件移动以无分力地直接推移，可降低动力耗损，并减少棘齿间啮合或离开位置相互干扰的情形，使整体确具产业实用性及成本效益。

以上说明内容仅为本实用新型较佳实施例，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (12)

1.一种自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，其包括：

一花毂座，旋转穿设于一轮轴外；

一套筒组，设于该花毂座一侧并套设于该轮轴上，其具有一用于装设飞轮组的套筒座，该套筒座轴向对应该花毂座的一侧设有一承座；

一棘轮组，设于各花毂座及套筒组间，于对应该套筒组的该花毂座一侧上环设有具预设深度的若干斜置槽，各斜置槽的槽孔轴线分别与该轮轴的轴线呈非平行设置，于该承座上及花毂座间套设一棘齿环，于该棘齿环相对各斜置槽的缘面，设有具预设间距且环状排列的若干棘齿，各棘齿为凸缘状，各棘齿的一预设缘面为呈弧面状的啮合弧面，于各斜置槽内分别设有圆柱状的一棘爪件，分别对应部分棘齿，各棘爪件及棘齿相啮合时，该棘爪件的局部缘面与该啮合弧面贴合，于该斜置槽底部与该棘爪件间设有一弹性组，该棘爪件通过朝各棘齿方向线性推移，与棘齿相互啮合。

2.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，各棘爪件及棘齿相互啮合或不相啮合。

3.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，各棘齿为该啮合弧面及一用于能线性推移棘爪件至斜置槽内的推移斜面组成。

4.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该承座，为呈多边形的柱状；该棘齿环的中央部位具有可与该承座相互套接嵌设呈多边形的一嵌设孔。

5.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该棘齿环以螺设方式接设于该套筒座一端的侧边缘。

6.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该棘齿环以一体方式接设于该套筒座一端的侧边缘。

7.依据权利要求3所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该棘爪件为一侧弧面及设于该侧弧面两侧的两端面组成，其一端面与该弹性组相贴设，另一端面则与部分该侧弧面外露于该斜置槽；当各棘爪件与棘齿相啮合时，外露于该斜置槽的该侧弧面贴合于该啮合弧面，外露于该斜置槽的该端面则贴接该推移斜面。

8.依据权利要求3所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，各斜置槽的轴线设为一线性方向，且该线性方向与该推移斜面相互呈一倾角θ。

9.依据权利要求8所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该倾角θ为90˚。

10.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该弹性组可为一弹簧元件，其两端分别抵接于该棘爪件及该斜置槽底缘。

11.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该弹性组具有一磁性元件，设于对应该棘齿环的该棘爪件上；该棘齿环为金属材质；各磁性元件及该棘齿环磁性相吸设置。

12.依据权利要求1所述自行车的花毂棘轮结构，其特征在于，该弹性组具有一第一磁性元件，设于该斜置槽内预设部位；一第二磁性元件设于对应该斜置槽的该棘爪件上；各第一、第二磁性元件间磁性相斥设置。

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