TW202028052A - 人力車之可增力踩踏曲柄裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置，包括曲柄機構、滾珠及增力旋臂，曲柄機構包括曲柄、設置在曲柄之一端的軸端齒輪及設置在曲柄之另一端的踏板端齒輪，在曲柄設有與軸端齒輪和踏板端齒輪相通的容珠通道；各滾珠係彼此相互抵貼接觸，其中一部份的各滾珠係與軸端齒輪咬合傳動，另一部份的各滾珠係與踏板端齒輪咬合傳動，其餘的各滾珠則分別容置在容珠通道中；增力旋臂的一端連接在踏板端齒輪。藉此，不僅結構簡單且能夠以圓周運動方式達成穩定傳動。

Description

人力車之可增力踩踏曲柄裝置

本發明係有關一種踩踏曲柄技術，尤指一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置。

現今人們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踩踏曲柄裝置，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，本發明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，即成為本發明人改良之目標。

本發明之一目的，在於提供一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其係透過加大施力臂的長度來增加力矩，不僅結構簡單且能夠以圓周運動方式達成穩定傳動。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置，包括一曲柄機構、複數滾珠及一增力旋臂，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，在該曲柄設有與該軸端齒輪和該踏板端齒輪相通的一容珠通道；各該滾珠係彼此相互抵貼接觸，其中一部份的各該滾珠係與該軸端齒輪咬合傳動，另一部份的各該滾珠係與該踏板端齒輪咬合傳動，其餘的各該滾珠則分別容置在該容珠通道中；該增力旋臂的一端連接在該踏板端齒輪。

本發明還具有以下功效，藉助各滾珠之間的相互抵靠，不管是做正向或反向的傳動皆沒有間隙產生，更加地提昇傳動效能和定位的精準度。透過增力旋臂呈一弧形設計，可避免與前輪在轉彎過程中的碰觸。利用各套接槽和各插塊的穿接結合，藉以有效地防止增力旋臂因長時間的運作而產生彎曲變形或扳離等不良情形。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。

有關本發明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，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置，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，本發明之可增力踩踏曲柄裝置主要包括一曲柄機構10、複數滾珠20及一增力旋臂30。

曲柄機構10主要包括一曲柄11、一軸端齒輪14及一踏板端齒輪15，本實施例的曲柄11主要包括一外側殼體12和一內側殼體13，在外側殼體12的一端延伸有一圓筒柱121另一端則設有一第一接孔122，並在圓筒柱121和第一接孔122的外周緣及外側殼體12的邊側內緣設有相互連通一第一凹溝123；又，在外側殼體12的內側面設有均勻分布的複數螺柱124；再者，於圓筒柱121的內部形成有複數嵌合槽125。

內側殼體13的形狀與外側殼體12的形狀相對應，在內側殼體13的一端設有一第二接孔131，在內側殼體13的另一端設有一第三接孔132，其中第三接孔132可為一通孔或一盲孔，其是對應於前述第一接孔122配設，並在第二接孔131和第三接孔132的外周緣及內側殼體13的邊側內緣設有相互連通一第二凹溝133，第二凹溝133和前述的第一凹溝123對應配置並共同組合成一容珠通道A；又，在內側殼體13的內側面設有均勻分布的複數穿孔134，此等穿孔134是分別對應於前述的各螺柱124，以分別供一螺固元件135穿設鎖固。

軸端齒輪14為一靜齒輪(即固定不轉)，其是套接在圓筒柱121後再穿接第二接孔131，從而支承在圓筒柱121和內側殼體13之間，在軸端齒輪14對應於前述容珠通道A的位置成形有環狀複數滾珠容槽141，另在軸端齒輪14遠離各滾珠容槽141的一端設有複數嵌插條142。

踏板端齒輪15為一動齒輪(即受各滾珠的驅動而產生旋轉)，其前、後二端分別跨設在第一接孔122和第三接孔132，從而支承在外側殼體12和內側殼體13之間，在踏板端齒輪15對應於前述容珠通道A的位置成形有環狀複數滾珠容槽151；另在踏板端齒輪15的前端延伸有一凸台152，在凸台152的端面設有一第一定位孔153和一第二定位孔154，且第一定位孔153的水平軸線和第二定位孔154的水平軸線重合。其中軸端齒輪14之滾珠容槽141的數量與踏板端齒輪15之滾珠容槽151的數量比值為1:1。

各滾珠20是彼此相互抵貼接觸，其中一部份的各滾珠20是容置在軸端齒輪14的各滾珠容槽141中，藉以透過曲柄11的旋轉而咬合傳動；另一部份的各滾珠20是容置在踏板端齒輪15的各滾珠容槽151中，藉以透過各滾珠20的相互推移而咬合著踏板端齒輪15做旋轉傳動；其餘的各滾珠20則分別容置在容珠通道141中。其中本實施例的第一凹溝123是環繞在圓筒柱121和第一接孔122的外周緣，第二凹溝133是環繞在第二接孔131和第三接孔132的外周緣，從而使各滾珠20環繞在軸端齒輪14和踏板端齒輪15的外周緣做佈設。

本實施例的增力旋臂30為一平直形旋臂，在增力旋臂30的一端開設有對應前述第一定位孔153的一第一通孔31及對應前述第二定位孔154的一第二通孔32，以供一鎖固元件33分別穿設第一通孔31和第二通孔32，而鎖固在第一定位孔153和第二定位孔154中；在遠離第一通孔31和第二通孔32的一端設有供前述腳踏板84鎖固的一螺孔34。

本發明之可增力踩踏曲柄裝置還包括一固定環40，此固定環40是套接在軸端齒輪14的一端並且固定在前述中軸承接座87，此固定環40在鄰近軸端齒輪14的一端設有供前述各嵌插條142插接的複數嵌插槽41，另在遠離嵌插槽41一端的固定環40外側設有一擋塊42，此擋塊42是用以嵌入前述嵌固環86的一嵌槽861中，從而使軸端齒輪14和固定環40被嵌固環86固定而不產生轉動。

請參閱圖6至圖8所示，組合時是將固定環40套接在軸端齒輪14的一端，並令各嵌插條142與各嵌插槽41相互嵌合卡固，次將曲柄機構10的圓筒柱121對應於轉軸83做套接，並令各嵌合條831與各嵌合槽125相互嵌合卡固，透過擋塊42嵌入嵌固環86的一嵌槽861中，如此固定環40和軸端齒輪14是被嵌固環86所拘限而不產生旋轉。繼之，以一螺栓16穿入圓筒柱121內部而螺固在轉軸83，從而能夠藉助曲柄11的旋轉來帶動轉軸83做轉動。

由於從軸端齒輪14的軸心至腳踏板84的中心的一施力臂d大於曲柄11的長度，依據力矩原理(M=F*d，F:作用力，d:力臂)，因此在所施加的作用力相同情況下，力臂的長度加大將使力矩(Moment)增加。

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帶動轉軸83和鏈輪85跟隨曲柄11做轉動，在增力旋臂30從頂點位置向下旋轉時，透過各滾珠20在各滾珠容槽141、各滾珠容槽151和容珠通道A內的相互抵推作用下，將帶動踏板端齒輪15做旋轉，並使增力旋臂30與地面維持在一恆定角度或一水平狀態，本實施例為水平狀態，且腳踏板84中心點的運動軌跡所形成的圓周直徑與踏板端齒輪15中心點與中軸承接座87的運動軌跡所形成的圓周直徑相等，但兩直徑的中心位置呈一偏心型態。又，增力旋臂30的運動方向與曲柄11的運動方向相反。

請參閱圖9所示，本發明的曲柄機構除了可如前述實施例外，亦可如本實施例之型態，此曲柄機構10A的曲柄11A包括一外側殼體12和一內側殼體13，在外側殼體12的中間區域設有一第一凹溝123A，內側殼體13的中間區域設有一第一凹溝133A，由第一凹溝123A和第一凹溝133A組成一容珠通道A，其中第一凹溝123A和第二凹溝133A的二端部分別與軸端齒輪14和踏板端齒輪15的內側周緣相通；如此，可大幅度地的減少滾珠20的使用數量，進而能夠節省材料成本。

請參閱圖10及11所示，其中本實施例的增力旋臂30A為一弧形旋臂，其一端是連接在前述踏板端齒輪15的端面，並在此增力旋臂30A開設有一貫通孔35，且在遠離貫通孔35的一端設有一插塊36和一套接槽37；本發明之可增力踩踏曲柄裝置還包括一踏板連桿50，踏板連桿50的一端是連接在增力旋臂30A且形成在曲柄11和增力旋臂30A之間，踏板連桿50具有一踏板承接柱51，另在遠離踏板承接柱51的一端設有一套接槽52和插塊53，其中踏板承接柱51是穿設前述貫通孔35以供一腳踏板84連接，套接槽52和插塊53則分別對應於增力旋臂30的插塊36和套接槽37做結合。

綜上所述，本發明之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，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，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

10、10A:曲柄機構

11、11A:曲柄

12:外側殼體

121:圓筒柱

122:第一接孔

123、123A:第一凹溝

124:螺柱

125:嵌合槽

13:內側殼體

131:第二接孔

132:第三接孔

133、133A:第二凹溝

134:穿孔

135:螺固元件

14:軸端齒輪

141:滾珠容槽

142:嵌插條

15:踏板端齒輪

151:滾珠容槽

152:凸台

153:第一定位孔

154:第二定位孔

16:螺栓

20:滾珠

30、30A:增力旋臂

31:第一通孔

32:第二通孔

33:鎖固元件

34:螺孔

35:貫通孔

36:插塊

37:套接槽

40:固定環

41:嵌插槽

42:擋塊

50:踏板連桿

51:踏板承接柱

52:套接槽

53:插塊

A:容珠通道

d:施力臂

8:自行車

81:車架

83:轉軸

831:嵌合條

84:腳踏板

85:鏈輪

86:嵌固環

861:嵌槽

87:中軸承接座

圖1 係本發明可增力踩踏曲柄裝置應用於自行車的組合圖。

圖2 係本發明可增力踩踏曲柄裝置組合圖。

圖3 係本發明之曲柄機構和滾珠的分解圖。

圖4 係本發明之曲柄機構和增力旋臂的分解圖。

圖5 係本發明之曲柄與各滾珠的組合剖視圖。

圖6 係本發明之曲柄機構結合於自行車的組合剖視圖。

圖7 係本發明可增力踩踏曲柄裝置連續性操作的示意圖。

圖8 係本發明可增力踩踏曲柄裝置之使用狀態圖。

圖9 係本發明之曲柄機構另一實施例使用狀態圖。

圖10 係本發明之增力旋臂另一實施例的分解圖。

圖11 係本發明之增力旋臂另一實施例結合於曲柄機構組合圖。

10:曲柄機構

11:曲柄

12:外側殼體

121:圓筒柱

122:第一接孔

123:第一凹溝

124:螺柱

125:嵌合槽

13:內側殼體

131:第二接孔

132:第三接孔

133:第二凹溝

134:穿孔

135:螺固元件

14:軸端齒輪

141:滾珠容槽

142:嵌插條

15:踏板端齒輪

151:滾珠容槽

152:凸台

153:第一定位孔

154:第二定位孔

20:滾珠

Claims (18)

1. 一種人力車之可增力踩踏曲柄裝置，包括: 一曲柄機構，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，在該曲柄設有與該軸端齒輪和該踏板端齒輪相通的一容珠通道； 複數滾珠，各該滾珠係彼此相互抵貼接觸，其中一部份的各該滾珠係與該軸端齒輪咬合傳動，另一部份的各該滾珠係與該踏板端齒輪咬合傳動，其餘的各該滾珠則分別容置在該容珠通道中；以及 一增力旋臂，一端連接在該踏板端齒輪。
2. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該軸端齒輪為一靜齒輪，該踏板端齒輪為一動齒輪。
3. 如請求項2所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該曲柄在旋轉過程中，透過各該滾珠間的相互推擠來帶動該踏板端齒輪做旋轉，並讓該增力旋臂與地面維持在一恆定角度或一水平狀態。
4. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該軸端齒輪具有複數滾珠容槽，該踏板端齒輪亦具有複數滾珠容槽，該軸端齒輪之各該滾珠容槽的數量與該踏板端齒輪之各該滾珠容槽的數量比值為1:1。
5. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其還包括一固定環，所述人力車具有一中軸承接座，該固定環係套接在該軸端齒輪的一端並且固定在所述中軸承接座。
6. 如請求項5所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該軸端齒輪設有複數嵌插條，該固定環在鄰近該軸端齒輪的一端設有供各該嵌插條插接的複數嵌插槽。
7. 如請求項6所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該固定環在遠離各該嵌插槽一端設有一擋塊，所述人力車具有一嵌固環，所述嵌固環具有一嵌槽，該擋塊係用以嵌固在所述嵌槽中。
8. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該曲柄包括一外側殼體和對應該外側殼體組接的一內側殼體。
9. 如請求項8所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該外側殼體的一端延伸有一圓筒柱，該內側殼體的一端設有一第二接孔，該軸端齒輪係套接該圓筒柱後再穿接該第二接孔。
10. 如請求項9所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該外側殼體的另一端設有一第一接孔，該內側殼體的另一端設有一第三接孔，該踏板端齒輪的前、後二端分別跨設在該第一接孔和該第三接孔之間。
11. 如請求項10所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中在該圓筒柱和該第一接孔的外周緣及該外側殼體的邊側內緣設有相互連通一第一凹溝，在該第二接孔和該第三接孔的外周緣及該內側殼體的邊側內緣設有相互連通一第二凹溝，該第二凹溝和該第一凹溝對應配置並共同組合成該容珠通道。
12. 如請求項8所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中在該外側殼體的中間區域設有一第一凹溝，在該內側殼體的中間區域設有一第二凹溝，該第一凹溝和該第二凹溝共同組成該容珠通道，該第一凹溝和該第二凹溝的二端部分別與該軸端齒輪和該踏板端齒輪的內側周緣相通。
13. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該踏板端齒輪延伸有一凸台，在該凸台端面設有一第一定位孔和一第二定位孔，該第一定位孔的水平軸線和該第二定位孔的水平軸線重合。
14. 如請求項13所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該增力旋臂為一平直形旋臂，在該增力旋臂的一端開設有對應該第一定位孔的一第一通孔及對應該第二定位孔的一第二通孔，以供一鎖固元件分別穿設該第一通孔和該第二通，而鎖固在該第一定位孔和該第二定位孔中。
15. 如請求項14所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該增力旋臂在遠離該第一通孔的一端設有供一腳踏板鎖固的一螺孔。
16. 如請求項1所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其還包括一踏板連桿，該踏板連桿的一端係連接在該增力旋臂的另一端並且形成在該曲柄和該增力旋臂之間。
17. 如請求項16所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該增力旋臂為一弧形旋臂，該增力旋臂開設有一貫通孔，該踏板連桿設有一踏板承接柱，該踏板承接柱係穿設該貫通孔以供一腳踏板連接。
18. 如請求項17所述之人力車之可增力踩踏曲柄裝置，其中該增力旋臂在遠離該貫通孔的一端設有一插塊和一套接槽，該踏板連桿在遠離該踏板承接柱的一端設有一套接槽和插塊，各該套接槽係分別對應於各該插塊做結合。

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