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CN102211501B - 自行车花毂结构 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种自行车花毂结构，其于该花毂内穿设一心轴，该花毂于一侧套设一棘齿环，该棘齿环内缘设有多个单向的棘齿，该心轴对应该棘齿环内侧处设有一棘轮，该棘轮外周缘设有多个内凹的棘爪窝，各棘爪窝供一棘爪固设于其中，以供与该棘齿相啮合，其中，该棘爪由一枢转部延伸一旋摆臂所形成，该枢转部供卡固于该棘爪窝，且该枢转部为至少大于180度并小于270度的圆弧面，使该旋摆臂可藉该枢转部枢转而于该棘爪窝内进行旋摆，且该棘爪具有多个啮合面供与该棘齿啮合，其中，该啮合面的切线方向与该旋摆臂的旋摆方向相一致。

Description

自行车花毂结构
技术领域
本发明关于一种自行车花毂，更详而言之，尤指一种具有高承载、高负荷的自行车花毂棘齿结构。
背景技术
按，习用的自行车花毂，如图1所示，主要于一花毂1中心穿设一心轴2，该心轴2的一侧套设一套筒3，该花毂1及该套筒3各藉由一轴承与该心轴2相连接，该花毂1内套设有一棘齿环4，该棘齿环4内缘设有多个单向的棘齿5，而该棘齿环4外侧设有一棘轮6，该棘轮6外周缘设有多个内凹的棘爪窝7，各棘爪窝7供一棘爪8固设于其中，当该套筒3正向旋转时，离心力可带动该棘爪8同向旋摆，并与该棘齿5进行啮合，以驱使该花毂1产生单向轮转。
然而，因该习用的棘爪8为单齿，其齿形大，在齿数愈少的情况下，该棘爪8必须旋摆愈大的角度才能与该棘齿5相啮合，使得该棘爪8与该棘齿5啮合所需时间长，亦即表示该棘爪8的反应速度较慢，此外，因该棘爪8于相对应该棘齿5的一端为尖角状，因此该棘爪8于与该棘齿5啮合面9的作用力方向会通过于该棘爪8的外侧面(如图1图面切线A所示)，而不会通过于该棘爪8的轴心周围处，因此该棘爪8受力负荷仅靠其本身厚度以自行承受作用力，而非藉由该棘爪窝7承载该棘爪8，但因受限于该棘爪8与该棘轮6形状与结构，故一般该棘爪8的厚度皆并不厚，因此导致故该棘爪8的负荷强度相当不足，当该棘爪8外侧面的受力强度大过于该棘爪8厚度所能负荷的力量时，该棘爪8即容易产生破裂或断裂的情形；尤其当自行车于重踩踏板或是紧急刹车时，更容易使得该棘爪8及该棘齿5因强力撞击而产生上述破裂或断裂的情形。
综合上开先前技术的缺点，大致上包括习用的自行车花毂，该棘爪的齿数少且齿形大，因此该棘爪的反应速度相当慢，再者，该棘爪于形状上的设计，使得该棘爪受力负荷强度相当不足，因此该棘爪容易产生破裂或断裂的情形；而鉴于解决上述缺点，本发明提出一种自行车花毂结构。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种自行车花毂结构，以克服上述传统技术存在的缺陷，其通过增加棘爪与棘齿间啮合的接触面积，并增加棘轮承载该棘爪的承载面积，以提升其承载强度及稳定度，藉此提高自行车骑乘的安全性。
为实现上述目的，本发明公开了一种自行车花毂结构，其于该花毂内穿设一心轴，该花毂于一侧套设一棘齿环，该棘齿环内缘设有多个单向的棘齿，该心轴对应该棘齿环内侧处设有一棘轮，该棘轮外周缘设有多个内凹的棘爪窝，各棘爪窝供一棘爪固设于其中以与该棘齿相啮合，其特征在于：
该棘爪由一枢转部延伸一旋摆臂形成，该枢转部卡固于该棘爪窝，且该枢转部为至少大于180度并小于270度的圆弧面，使该旋摆臂可藉该枢转部枢转而于该棘爪窝内进行旋摆，且该棘爪具有多个啮合面与该棘齿啮合，其中，该啮合面的切线方向与该旋摆臂的旋摆方向相一致。
其中，该二啮合面间具有一承靠面，该等棘齿具有一正棘齿面与该啮合面进行啮合，且该等棘齿具有一逆棘齿面与该承靠面相接触。
其中，该二啮合面的垂直方向通过该枢转部。
其中，该棘爪窝与该旋摆臂间设有一弹簧元件，以常态顶推该棘爪，使该棘爪与该棘齿相啮合。
其中，该棘爪底面设有一固接孔供该弹簧元件穿设固定。
通过上述结构，本发明的自行车花毂结构能实现以下技术效果：
一、通过该棘爪的齿形及齿数的设计，以增加该棘爪与该棘齿的接触面积，藉此提高该棘爪的反应速度，并加强两者啮合的稳定度。
二、该啮合面的切线方向与该旋摆臂的旋摆方向相一致，因此可使该棘爪进行啮合或脱离于该棘齿时能够更为顺畅。
三、通过该枢转部的圆弧面的设计，以提高该棘爪窝与该棘爪的接触面积，藉此除可使该枢转部得以稳固地容置于该棘爪窝内，亦可加强该棘爪窝承载该棘爪的力量。
四、该啮合面的垂直方向会通过于该枢转部，因此作用力会集中于该棘爪与该棘爪窝接触的面积，以使该棘爪窝可以较大的受力面积承载该棘爪，藉此可大为提高该棘爪窝的承载强度。
为便于说明本案于上述发明内容一栏中所表示的中心思想，兹以具体实施例表达。实施例中各种不同物件按适于说明的比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实际元件的比例予以绘制，合先叙明。且以下的说明中，类似的元件是以相同的编号来表示。
附图说明
图1为习用的自行车花毂。
图2为本发明的立体分解图。
图3为本发明的立体组合图。
图4为本发明棘齿环正转的动作示意图。
图5为本发明棘齿环逆转的动作示意图。
图6为图5的局部放大图。
具体实施方式
如图2及图3所示，本发明为一种自行车花毂结构，主要包括一花毂10、一心轴20、一套筒30。
该花毂10为两端贯通的中空体，其轴设于该心轴20上，该花毂10内设有至少一轴承21供与该心轴20相连接，使该心轴20可固定不动，而该花毂10得以旋转；该花毂10于一侧内缘套设一棘齿环11，该棘齿环11内缘设有多个单向的棘齿111，该二棘齿111间具有二正棘齿面112，而该二正棘齿112面间具有一逆棘齿面113。
该套筒30为两端贯通的中空体，其轴设于该心轴20上，以连接该花毂10，该套筒30内设有至少一轴承22供与该心轴20相连接，
该心轴20对应该棘齿环11内侧处设有一棘轮31，该棘轮31外周缘设有多个内凹的棘爪窝311，各棘爪窝311内固设一棘爪32，该棘爪32具有多个啮合面323以供与该棘齿111相啮合；该棘爪32由一枢转部321延伸一旋摆臂322所形成，该枢转部321供卡固于该棘爪窝311，且该枢转部321为至少大于180度并小于270度的圆弧面，使该旋摆臂322可藉该枢转部321枢转而于该棘爪窝311内进行旋摆；该棘爪窝311上设有一弹簧元件33。
该二啮合面323间具有一承靠面324，该等棘齿111具有一正棘齿面112以供与该啮合面323进行啮合，且该等棘齿111具有一逆棘齿面113以供与该承靠面324相接触；其中，该啮合面323的切线方向(如图6图面切线B所示)与该旋摆臂322的旋摆方向相一致，且该啮合面323的垂直方向会通过于该枢转部321；该棘爪32于底面设有一固接孔325，以供该弹簧元件33穿设固定，使该弹簧元件33常态顶推该棘爪32，使该棘爪32与该棘齿111相啮合。
明了上述结构后，以下针对本发明的动作及原理作一详细说明：
如图4所示，当使用者正向踩踏一自行车踏板时，会藉由一链条(图未示)带动该套筒30旋转，而该棘齿环11会随之转动，以藉由离心力以带动该棘爪32作动，并利用该弹簧元件33的弹性顶推该旋转臂322的力量，使该旋转臂322可藉该枢转部321枢转而于该棘爪窝311内进行旋摆，此时，该啮合面323会与该正棘齿面112进行啮合，藉以带动该棘轮31转动，进而驱动该花毂10旋转，使自行车得以前行。
如图5所示，当使用者逆向踩踏该自行车踏板时，该链条会反向带动该套筒30旋转，而该棘齿环11亦会随之逆向转动，并藉由该逆棘齿面113推抵该承靠面324，使该棘爪32朝该弹簧元件33方向下摆，以压缩该弹簧元件33，使该啮合面323脱离于该正棘齿面112，因此该棘齿环11仅能进行空转而无法带动该棘轮31与该花毂10进行轮转。
如图4至图6所示，因该棘爪32具有至少双齿，相较于上述前案，该棘爪32的齿形较小，因此该旋摆臂322仅需旋摆一半的角度即能与该棘齿111相啮合，以缩短该棘爪32与该棘齿111啮合所需时间，故该棘爪32的反应速度较快，且亦可加强两者啮合的稳定度；另，由于该啮合面323的切线方向与该旋摆臂322的旋摆方向相一致，因此可使该棘爪32进行啮合或脱离于该棘齿111时能够更为顺畅。
因该枢转部321的圆弧面为至少大于180度并小于270度，相较于上述该前案，该棘爪窝311与该棘爪32的接触面积可大为提高，藉此除可使该枢转部321得以稳固地容置于该棘爪窝311内，而不至于因旋摆作动而脱离于该棘爪窝311，亦可加强该棘爪窝311承载该棘爪32的力量。
因该啮合面323的垂直方向会通过于该枢转部321，使得该作用力的合力方向会通过于该枢转部321，因此作用力会集中于该棘爪32与该棘爪窝311接触的面积，以使该棘爪窝311可以较大的受力面积承载该棘爪32，藉此可大为提高该棘爪窝311的承载强度，使该棘爪32不至于因受到强力撞击而集中作用力于该棘爪32本体，使该棘爪32无法承受该作用力而产生破裂或断裂的情形。
综合上述所言，本发明确可藉由该棘爪窝311与该棘爪32的外轮廓形状、齿形，以及齿数上的设计，以增加该棘爪窝311与该棘爪32间接触面积，使得两者的受力面积可大为增加，以提升该棘爪窝311承载该棘爪32的承载强度；且亦可增加该棘爪32与该棘齿111的接触面积，以提高该棘爪32的反应速度，并加强两者啮合的稳定度。
虽本发明是以一个最佳实施例作说明，但精于此技艺者能在不脱离本发明精神与范畴下作各种不同形式的改变。以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本发明的范围。举凡不违本发明精神所从事的种种修改或变化，俱属本发明申请专利范围。

Claims (2)

1.一种自行车花毂结构，其于该花毂内穿设一心轴，该花毂于一侧套设一棘齿环，该棘齿环内缘设有多个单向的棘齿，该心轴对应该棘齿环内侧处设有一棘轮，该棘轮外周缘设有多个内凹的棘爪窝，各棘爪窝供一棘爪固设于其中以与该棘齿相啮合，其特征在于：
该棘爪由一枢转部延伸一旋摆臂形成，该枢转部卡固于该棘爪窝，且该枢转部为至少大于180度并小于270度的圆弧面，使该旋摆臂可藉该枢转部枢转而于该棘爪窝内进行旋摆，且该棘爪具有多个啮合面与该棘齿啮合，其中，该啮合面的切线方向与该旋摆臂的旋摆方向相一致，该啮合面的垂直方向通过该枢转部；
该棘爪窝与该旋摆臂间设有一弹簧元件，以常态顶推该棘爪，使该棘爪与该棘齿相啮合，该棘爪底面设有一固接孔供该弹簧元件穿设固定。
2.如权利要求1所述的自行车花毂结构，其特征在于，该二啮合面间具有一承靠面，该等棘齿具有一正棘齿面与该啮合面进行啮合，且该等棘齿具有一逆棘齿面与该承靠面相接触。
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