TW201311476A

TW201311476A - 單邊式位移之花轂棘輪結構

Info

Publication number: TW201311476A
Application number: TW100132572A
Authority: TW
Inventors: Ji-Bing Tu; Guang-Hao Bai
Original assignee: Kunshan Henry Metal Tech Co
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-16

Abstract

本發明主要係提供一種單邊式位移之花轂棘輪結構，係設於輪轂座與套筒座之間，其包含有：一驅動件，係可於該套筒座內作線性位移，其一側面軸向設有具錐面之一第一棘齒部，其係由三角形之二接面組成；一從動件，係固接於輪轂座內，其一側面軸向設有與該第一棘齒部相互嚙合之具錐面之一第二棘齒部；一復位元件，係設於套筒座與驅動件之間；藉由上述構件，該從動件可快速且便利組設固定於輪轂座內，且第一、第二棘齒部間三角形之錐面設計，可減少接觸面積、降低磨耗，使其嚙合傳動及脫齒動作更為快速、順暢，且提升棘輪結構作動之靈敏度者。

Description

單邊式位移之花轂棘輪結構

本發明係有關於單邊式位移之花轂棘輪結構，特別是可降低摩擦阻力，使嚙合及脫齒動作更為快速、順暢，有效提升傳動效益之棘輪結構。

自行車之輪轂結構主要係由輪轂座、軸桿、旋轉組、齒盤等組件所共同組成，以提供輪軸之定位及輪圈可順暢旋轉之用途，亦可依變速需求之不同，進一步添設有套筒座及變速裝置。若以傳動方式區分，輪轂結構可進一步區分為單向式及雙向式兩大類，單向式係指輪轂僅能以單一方向旋轉傳動，且其傳動方向通常為自行車前進方向，反向則呈不傳動之空轉狀態；雙向式則指輪轂正向及反向旋轉均能傳動者。而其中具有棘輪結構之單向式輪轂，其棘齒之傳動依卡制嚙合方向不同，大致可分為徑向卡制及軸向卡制，其中徑向卡制之棘輪，係指朝輪轂座之直徑方向延伸凸齒，並配合徑向卡制之棘齒塊予以傳動者，而軸向卡制之棘輪係指朝輪轂座之軸向延伸凸齒，並配合與其軸向卡制之棘齒座予以傳動者。

其中軸向卡制之單向式棘輪結構其作動時，輪轂座與棘齒座間會產生相對線性位移以脫離嚙合狀態，並產生間隙以達脫齒動作，而呈不傳動之空轉狀態，且依該輪轂座二側與輪轂座及套筒座間之線性位移作動方式，分為雙邊式線性位移及單邊式線性位移兩大類。

按，習知雙邊式線性位移之自行車輪轂棘輪結構，如國內第088117780號發明專利所揭露之「特別供腳踏車及其類似物用之輪轂」，具有：一輪轂軸桿，一輪轂殼體主要設置與該輪轂軸桿同心，至少一軸承裝置，其包含有至少二軸承且其主要設置於該輪轂軸桿與該輪轂殼體之間，以致於該輪轂殼體係裝設使其能相對於該輪轂軸桿旋轉，一轉子，其係裝設使其能相對於該輪轂軸桿旋轉且構形有至少一齒型輪能設置於該轉子上，一自由輪裝置，其裝設於該轉子與該輪轂殼體之間，且其具有二齒型碟片，該等齒型碟片之齒面藉一拉緊裝置相互推壓，該等二齒型碟片主要設置與該輪轂軸桿同心，且當該輪轂正確組裝時，至少位於停止位置時係主要設置於一與該輪轂軸桿之軸線相垂直之平面上，及該等齒型碟片被保持浮動，以致於可相對於與該輪轂軸桿之軸線相垂直之該平面傾斜，其中該等二齒型碟片係一個接著一個設置，以及藉至少一於其二外向平置側上之彈簧，而相互推壓。

另一習知單邊式線性位移之自行車輪轂棘輪結構，如國內第096219287號新型專利所揭露之「花轂棘輪裝置」，包括：一套環，係以導磁性的金屬製成，套環的環型內周壁上設有多個以軸心為圓心呈環狀排列的卡齒，各卡齒並且呈軸向延伸；一棘輪塊，係以導磁性的金屬製成具有二端面的環狀塊體，其環型外周壁與卡齒匹配呈可軸向位移，於棘輪塊其中一端面設有一側向環狀棘齒；一側向環狀棘齒，係設於一飛輪裝置的端面，且與棘輪塊之側向環狀棘齒呈單向卡合狀；一以上的永久磁鐵，係設於棘輪塊未設側向環狀棘齒該端面上。

上述結構中，前者係於輪轂本體之右部螺設有螺環，該螺環與一齒型碟片間徑向相對環設有複數齒，以供相互嚙合定位且可相對作線性位移，該轉子與另一齒型碟片間亦徑向相對環設有複數齒，以供相互嚙合定位且可相對作線性位移，形成雙邊式之線性位移方式，該二齒型碟片相接之面間設有可相互嚙合且呈斜坡狀之複數齒，該螺環與二齒型碟片及一彈簧間共同作動，形成一自由輪機構，且該齒型碟片具有雙邊可線性位移作動之效果，當向前踏動時，該二齒型碟片間之齒相互推壓以產生傳動效果，當反向向後踏動時，該等齒斜坡側相互滑動，且配合該二齒型碟片與輪轂本體及轉子間之雙邊線性位移，即可使該二齒型碟片分離，而呈空轉狀態；後者結構則係於該飛輪裝置內側端面一體設有側向環狀棘齒，且該棘輪塊朝向飛輪裝置該端設有一側向環狀棘齒，藉與飛輪裝置端面相互嚙合，以及該棘輪塊受到永久磁鐵的作用以常態位於套環內，該棘輪塊可相對於套環作線性位移，且另側飛輪裝置之側向環狀棘齒係呈固定，使棘輪塊與花轂間形成單邊式之線性位移方式，同樣可達單向嚙合傳動及反向脫齒呈空轉狀態之功效。

惟，前者二習知相嚙合之棘齒，該等齒皆係呈坡狀，各該齒表面係由一斜面與另側之一垂直面相鄰接，使該齒具有預設高度，而與另一齒間具有一定之高度差，於該齒型碟片或棘齒塊線性作動之過程中，因各該齒之斜面接觸面積大，無法產生間隙，容易造成磨耗之情形，且摩擦力過大會使該齒型碟片、棘齒塊線性移動之速度變慢，並且各該齒之垂直面與高度差，容易使得棘輪作動時不順暢，影響該齒型碟片、棘齒塊之復位嚙合動作，亦使得棘齒結構之靈敏度變差，而影響棘輪傳導效益；再者，後者單邊式線性位移之棘輪結構中，其係於該飛輪裝置一體設有側向環狀棘齒，其成形不易，且加工過程中容易影響棘齒之尺寸精度；又，該齒型碟片與彈簧及棘輪塊與永久磁鐵與輪轂本體之軸桿間具有間隙，且該彈簧或永久磁鐵於組設時僅係套設於軸桿上，其兩端未做適當定位，使各構件於作動時容易產生偏斜，長期使用下容易影響棘輪結構之順暢性，整體結構確有待改良之必要者；故本發明人，針對前述問題進一步提供一具實用創新之單邊式位移之花轂棘輪結構。

有鑑於此，本發明所揭露單邊式位移之花轂棘輪結構，其包含有：一輪轂座，其一側設有一孔，於該孔中央軸向設有一軸桿，且該孔內設有與該輪轂座軸孔平行之一第一固定部；一套筒座，其一側設有一孔，該孔內設有與該套筒座軸孔平行之一滑動槽；一驅動件，係為一環狀座體，其外周對應該滑動槽而設有複數齒，該驅動件之一側面軸向設有具錐面之一第一棘齒部，其係於徑向方向由呈三角形狀之二接面組成錐面狀，且其中一接面之表面積係小於另一接面之表面積，使該驅動件之齒與滑動槽相互嵌設，且使該驅動件於該滑動槽內作線性位移；一從動件，係為一環狀座體，其外周對應該第一固定部而設有一第二固定部，該從動件之一側面軸向設有與該第一棘齒部相互嚙合之具錐面之一第二棘齒部，使該第二固定部與該第一固定部相互組接固定；一復位元件，係設於該套筒座與該驅動件之間；藉由上述構件，該驅動件可相對於套筒座作線性位移，且該從動件係固接於輪轂座，提供單邊式線性位移效果，其構件簡單且組設便利，並藉該第一、第二棘齒部間三角形之錐面設計，可減少接觸面積、降低磨耗，使該驅動件與從動件間之線性位移以稍微脫離嚙合狀態且產生間隙，而使其嚙合傳動及脫齒動作更為快速，且提升棘輪結構作動之靈敏度者。

本發明目的之一即在提供一種單邊式位移之花轂棘輪結構，係於一驅動件與一從動件間設有可相互嚙合之第一、第二棘齒部，其係於徑向方向由三角形且呈斜面之二接面形成錐面狀，可減少接觸面積，使該驅動件與從動件間線性位移以稍微脫離嚙合狀態且產生間隙，而使棘輪結構之嚙合傳動及脫齒動作更為快速且順暢，進而提升作動之靈敏度及棘輪傳導效益，以達極佳創新實用性者。

本發明目的之二即在提供一種單邊式位移之花轂棘輪結構，於輪轂座與從動件間相對設有可相互組接固定之第一、第二固定部，使該從動件固定於輪轂座內，配合該驅動件可於套筒座內線性位移，提供單邊式位移作動效果，使位移作動時之干涉減少，且可減輕重量，並具構件簡單及組裝便利性者。

本發明目的之三即在提供一種單邊式位移之花轂棘輪結構，係於輪轂座、驅動件、從動件及套筒座之間設有一套管，可提供該驅動件、從動件與復位元件間線性作動時之導正效果，以增進棘輪結構傳動效益者。

首先請參照第一圖至第七圖，本發明所提供之一種單邊式位移之花轂棘輪結構，主要係設於一輪轂座(10)及一套筒座(20)之間，其包含有：設於該套筒座(20)內之一驅動件(30)、設於該輪轂座(10)內之一從動件(40)、及一復位元件組。

該輪轂座(10)，係為中空座體，該輪轂座(10)一側凹設有預設深度之一孔(11)，且於該孔(11)中央軸向設有一軸桿(12)，且於該孔(11)內周環設有與該輪轂座(10)軸孔平行之一第一固定部(13)，於本實施例中，該第一固定部(13)係於該孔(11)內設有內螺紋部。

該套筒座(20)，係呈中空筒狀，其一側設有一孔(21)，於該孔(21)內周環設有與套筒座(20)軸孔平行之一滑動槽(22)，其係於該孔(21)內周連續設有複數凹槽。

該驅動件(30)，係為一環狀座體，其外周對應該滑動槽(22)而連續凸設有複數齒(31)，於該驅動件(30)之一側面軸向設有一第一棘齒部(32)，其係連續環設有具錐面之複數凹部(33)或凸部，於本實施例中，該第一棘齒部(32)係設為複數凹部(33)，各該凹部(33)係於徑向方向凹設有二接面組接形成凹槽狀，其係由斜面狀之一第一接面(34)及一第二接面(35)所組成，該第一、第二接面(34)(35)表面皆呈三角形狀且相互鄰接成凹部(33)，其中該第一接面(34)之表面積係小於該第二接面(35)之表面積；該驅動件(30)遠離第一棘齒部(32)之一側面軸向延伸設有一阻擋部(36)，於本實施例中，其係於遠離該第一棘齒部(32)之一側面軸向延伸且相對位置處設有柱狀之至少二阻擋部(36)；使該驅動件(30)之齒(31)與滑動槽(22)相互嵌設，且使該第一棘齒部(32)朝輪轂座(10)方向設置，並且該驅動件(30)可於滑動槽(22)內作線性位移。

該從動件(40)，係為一環狀座體，其外周對應該第一固定部(13)而設有一第二固定部(41)，該第二固定部(41)係對應第一固定部(13)而相對設有外螺紋部；該從動件(40)之一側面軸向設有可與第一棘齒部(32)相嚙合之一第二棘齒部(42)，其係連續環設有具錐面之複數凸部(43)，各該凸部(43)係於徑向方向凸設有二接面以組接形成凸錐狀，其係由斜面狀之一第三接面(44)及一第四接面(45)所組成，該第三、第四接面(44)(45)表面皆呈三角形狀且相互鄰接成凸部(43)，其中該第三接面(44)之表面積係小於該第四接面(45)之表面積，且該凸部(43)之徑向方向具有三角形橫截面；使該從動件(40)之第二固定部(41)與第一固定部(13)相互螺接固定，且使該第二棘齒部(42)朝套筒座(20)方向設置，並與該第一棘齒部(32)相互嚙合，使該第一、第三接面(34)(44)相互抵貼，且使該第二、第四接面(35)(45)相互抵貼。

該復位元件(50)，係設於該套筒座(20)與驅動件(30)之間，該復位元件(50)係可為一磁鐵組，其具有一第一磁件(51)及一第二磁件(52)，將該第一磁件(51)設於驅動件(30)遠離第一棘齒部(32)之一側，並將該第二磁件(52)設於套筒座(20)之孔(21)內，且該第一、第二磁件(51)(52)間以相同磁性設置；藉第一、第二棘齒部(32)(42)呈相互嚙合狀態，同時配合該復位元件(50)之設置，利用該第一、第二磁件(51)(52)間磁性同性相斥之特性，可提供該驅動件(30)朝向該從動件(40)轉動之一驅動力。

該套管(60)，其管徑係大於該軸桿(12)之管徑，且小於該驅動件(30)、從動件(40)及復位元件(50)等構件之孔徑，將該套管(60)套設於輪轂座(10)與套筒座(20)間之軸桿(12)上，且位於該軸桿(12)與驅動件(30)、從動件(40)及復位元件(50)之間，以提供該驅動件(30)與復位元件(50)作線性位移時之導正效果。

當該套筒座(20)帶動驅動件(30)轉動時，其係藉由該驅動件(30)第一棘齒部(32)之第一接面(34)推頂從動件(40)第二棘齒部(42)之第三接面(44)，而傳動該輪轂座(10)作動；反之，當該套筒座(20)反向轉動時，該第一棘齒部(32)之第二接面(35)與第二棘齒部(42)之第四接面(45)間之斜面產生相對滑移，配合該驅動件(30)與套筒座(20)間相對線性位移，使該驅動件(30)與從動件(40)間稍微脫離嚙合狀態且線性位移產生一間隙(S)，以達脫齒動作且呈空轉狀態。

藉由上述構件，該驅動件(30)與復位元件(50)係同步於套筒座(20)內線性作動，形成單邊式之線性位移，且利用該第一、第二棘齒部(32)(42)間之若干錐面相互嚙合，各該第一、第二棘齒部(32)(42)係分別由二個三角形狀之接面組成錐面狀，可減少接觸面積，有效降低磨耗，使該驅動件(30)相對於從動件(40)作線性位移以稍微脫離嚙合狀態且產生間隙(S)，使嚙合動作及脫齒動作更為快速、順暢，且增進該驅動件(30)與從動件(40)之復位速度，進而提高整體棘輪結構之靈敏度及棘輪傳導效益，且該從動件(40)係穩固定位於輪轂座(10)內，其構件簡單且組裝容易，整體結構確達極佳創新實用性者。

為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述如下：本發明係將該從動件(40)之第二固定部(41)與輪轂座(10)孔(12)內之第一固定部(13)相互組接固定，使該從動件(40)固定於該孔(12)內，並將該套管(60)套設於軸桿(12)上，再接著將該驅動件(30)與復位元件(50)套設於套筒座(20)之孔(21)內，且將該套筒座(20)與套管(60)相互穿設，使該驅動件(30)與復位元件(50)套設於套管(60)上，且使該第一、第二棘齒部(32)(42)相互嚙合，即組設完成。

本發明之使用，如第五～六圖所示，該驅動件(30)之第一棘齒部(32)與從動件(40)之第二棘齒部(42)相互嚙合，配合該復位元件(50)之彈力推頂，藉由該套筒座(20)之轉動，使該第一接面(34)與第三接面(44)相互推頂，而傳動該輪轂座(10)作動，以達嚙合傳動動作；當反向轉動時，如第七圖所示，該第二接面(35)與第四接面(45)間產生斜面相對滑移，配合該驅動件(30)之齒(31)與套筒座(20)之滑動槽(22)相對線性位移，使該第一接面(34)與第三接面(44)間稍微脫離嚙合狀態且線性位移產生間隙(S)，即可達脫齒動作，接著配合該復位元件(50)之彈力推動，以將該驅動件(30)復位，且使該第一、第二棘齒部(32)(42)相互嚙合。

請參照第八～十圖所示，係為本發明之另一實施例，其中該復位元件(50)係可設為彈性件(53)，於本實施例中，該彈性件(53)係為彈簧，其係於該套筒座(20)與驅動件(30)間設有彈性件(53)，且該彈性件(53)之一側係嵌設於驅動件(30)之阻擋部(36)之間，利用該彈性件(53)彈性頂撐之特性，同樣可提供該驅動件(30)朝向從動件(40)轉動之一驅動力。

本發明之棘輪結構，該驅動件(30)與從動件(40)間具有可相互嚙合之第一、第二棘齒部(32)(42)，該第一、第二棘齒部(32)(42)間相對設置之各該凹部(33)及凸部(43)，係於徑向方向由三角形且呈斜面之二接面形成錐面狀，且各該凹部(33)及凸部(43)一側相對之一接面表面積較小，可減少接觸面積，使該驅動件(30)與從動件(40)間可呈低摩擦力狀態，當反向轉動時，能使該驅動件(30)相對於從動件(40)作線性位移以稍微脫離嚙合狀態且產生間隙(S)，並配合該復位元件(50)之設置以達復位之效果，可使棘輪結構之嚙合傳動及脫齒動作更為快速且順暢，有效降低磨耗，進而提升棘輪結構作動之靈敏度，且提升棘輪傳導效益，整體結構確達極佳創新實用性者；再者，該輪轂座(10)與從動件(40)間相對設有第一、第二固定部(13)(41)，利用該第一、第二固定部(13)(41)相互組接固定，使該從動件(40)固定於孔(11)內，配合該驅動件(30)可於套筒座(20)之孔(21)內線性位移，提供單邊式位移作動之效果，使位移作動時之干涉減少，提升棘輪傳動效益，且該輪轂座(10)與從動件(40)間之固定方式，可減輕整體結構之重量，其構件簡單，組裝容易且便利。

該輪轂座(10)、驅動件(30)、從動件(40)及套筒座(20)之間套設有套管(60)，可提供該驅動件(30)、從動件(40)與復位元件(50)間線性作動時之導正效果，可避免各構件作動時產生偏斜狀況，以增進棘輪結構傳動效益之便利實用性者。該驅動件(30)遠離第一棘齒部(32)之一側設有阻擋部(36)，可提供該復位元件(50)之組設定位功效，避免該復位元件(50)作動時產生偏斜或脫出之情事，以達穩固定位及組設便利性者。

綜合上述，本發明所揭露之「單邊式位移之花轂棘輪結構」，係提供一種低磨耗之棘輪結構，係利用具若干錐面之棘齒相互嚙合，各該棘齒係由三角形之二接面組成錐面狀，且其中一接面之表面積較小，以降低該驅動件(30)與從動件(40)間之摩擦阻力，而使其嚙合傳動及脫齒動作更為快速且順暢，進而提升棘輪結構作動之靈敏度，有效提升棘輪傳導效益，且該輪轂座(10)與從動件(40)間設有可相對組接固定之第一、第二固定部(13)(41)，使該從動件(40)可穩固定位於輪轂座(10)內，以提供單邊式位移作動之棘輪結構，其構件簡單、組裝便利，俾使整體確具產業實用性及創新效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請　鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，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，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

(10)．．．輪轂座

(11)．．．孔

(12)．．．軸桿

(13)．．．第一固定部

(20)．．．套筒座

(21)．．．孔

(22)．．．滑動槽

(30)．．．驅動件

(31)．．．齒

(32)．．．第一棘齒部

(33)．．．凹部

(34)．．．第一接面

(35)．．．第二接面

(36)．．．阻擋部

(40)．．．從動件

(41)．．．齒

(42)．．．第二棘齒部

(43)．．．凸部

(44)．．．第三接面

(45)．．．第四接面

(50)．．．復位元件

(51)．．．第一磁件

(52)．．．第二磁件

(53)．．．彈性件

(60)．．．套管

(S)．．．間隙

第一圖為本發明一較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖為本發明一較佳實施例之立體分解圖。

第三圖為本發明一較佳實施例驅動件之橫截面圖。

第四圖為本發明一較佳實施例從動件之橫截面圖。

第五圖為本發明一較佳實施例之組合剖面示意圖。

第六圖為本發明一較佳實施例之組合剖面放大圖。

第七圖為本發明一較佳實施例脫齒狀態之組合剖面放大圖。

第八圖為本發明另一實施例之立體分解圖。

第九圖為本發明另一實施例之組合剖面示意圖。

第十圖為本發明另一實施例之組合剖面放大圖。