TWI576273B - 剎車儲能裝置及具該裝置的腳踏車 - Google Patents

Description

剎車儲能裝置及具該裝置的腳踏車

本發明是有關一種剎車儲能裝置及具該裝置的腳踏車，尤其是可供儲存在腳踏車剎車停止前之動能的剎車儲能裝置及具該裝置的腳踏車。

腳踏車是一種以人力踩踏腳踏板驅動的車輛，利用腳施力於腳踏車的踏板，進而使鏈條跟著轉動，鏈條又帶動了小鏈輪，使連動的車輪也開始轉動，即可向前行駛。

但是以往的腳踏車在剎車時，車輛仍受慣性運動的驅使而向前，在剎車沒有完全鎖死的情況下，腳踏車的車輪仍會持續轉動直到車輛完全停止，當駕駛再次踩踏腳踏板時，停止的車輛才可再繼續向前，然而，在剎車時，車輛停止前持續轉動的車輪是屬於不被需要的動能浪費，另方面，欲將停止的腳踏車再次踩踏腳踏板以行進的這一瞬間，卻是腳踏車行駛過程中屬於較為費力的動作。

因此，本案所著重的問題，將會是如何使剎車時續轉動的車輪動能進行儲存，以及如何降低將停止的腳踏車再次踩踏行駛時所產生的負擔。

本發明之一目的在提供一種可供儲存在腳踏車剎車停止前之動能的剎車儲能裝置。

本發明之另一目的在提供一種可將儲存的剎車動能提供至停止的腳踏車使其行進的剎車儲能裝置。

本發明之又一目的在提供一種採用上述的剎車儲能裝置的腳踏車。

本發明之一實施例提出一種剎車儲能裝置，是供設置在一腳踏車，腳踏車是受一動能驅使前進，且腳踏車主要包括一車輪組及一煞車裝置，車輪組是受動能驅使轉動，煞車裝置是供停止腳踏車前進，其中剎車儲能裝置主要包括一第一齒輪、第二齒輪、一第三齒輪、一第四齒輪、一橫桿、一旋轉鎖定組件及一彈性復位模組，第一齒輪是當煞車裝置被驅動時，受旋轉中的車輪組連動旋轉，當旋轉中的第一齒輪接觸第二齒輪，第二齒輪受旋轉中的第一齒輪連動旋轉，橫桿是裝設在第二齒輪的轉軸中心，與第二齒輪同步旋轉，其中橫桿的表面形成有朝橫桿兩端延伸的一螺紋，以及形成有在螺紋延伸的其中一末端的一平滑面，第三齒輪是將轉軸中心設置在橫桿朝向第二齒輪的另一端，與橫桿同步旋轉，旋轉鎖定件是供限制橫桿的旋轉方向，當旋轉鎖定件解除鎖定時，解除橫桿的旋轉方向限制，彈性復位模組包括一導引件、一移動件及一彈性件，導引件是朝橫桿兩端方向延伸，移動件具有一限位部，且移動件形成有一穿孔，穿孔是供移動件套設橫桿，且穿孔的表面形成有一螺牙，螺牙是咬合橫桿的螺紋，限位部是受導引件的導引，使移動件朝橫桿兩端方向移動，並限制移動件旋轉，以及受旋轉的橫桿的螺紋旋 動螺牙，使移動件從橫桿的一端朝向平滑面位移，彈性件的一端被限位在一預定位置，另一端是受移動件位移干涉，使彈性件在該預定位置及移動件之間產生形變並維持，當橫桿的旋轉方向限制被解除時，解除對彈性件的形變維持，迫使移動件遠離平滑面並回歸至原本位置，並使橫桿的螺紋受移動件的螺牙旋動而連動橫桿旋轉，第四齒輪是當橫桿受移動件旋動而旋轉時，受旋轉中的第三齒輪而連動旋轉，並由旋轉的第四齒輪帶動車輪組。

本發明之另一實施例提出一腳踏車主要包括如前所述的車輪組、煞車裝置及剎車儲能裝置。

本發明是利用腳踏車的剎車尚未被完全鎖死，且車輪仍持續轉動直到車輛完全停止前，利用車輪轉動的動能改變彈性件的原本形狀，使得車輪持續轉動的動能被加被加以儲存，再藉由彈性件恢復原來形狀時所產生的彈力，釋放被儲存的動能，並迫使停止的車輛向前，使得駕駛欲再次行進時，可無需再次踩踏，以降低駕駛的負擔。

1‧‧‧車輪組

2‧‧‧煞車裝置

3‧‧‧剎車儲能裝置

31‧‧‧第一齒輪

32‧‧‧第二齒輪

33‧‧‧第三齒輪

34‧‧‧第四齒輪

35‧‧‧橫桿

350‧‧‧螺紋

351‧‧‧平滑面

36‧‧‧旋轉鎖定組件

361‧‧‧楔型限制部

362‧‧‧檔止輪

37‧‧‧彈性復位模組

371‧‧‧導引件

372‧‧‧移動件

373、373’、373”‧‧‧彈性件

374‧‧‧本體

375‧‧‧導引槽

376‧‧‧螺牙

377‧‧‧穿孔

378‧‧‧擋止件

378’‧‧‧固定件

370‧‧‧卡榫

375’‧‧‧導引卡榫

370’‧‧‧凹槽

30‧‧‧殼體

圖1是本發明一實施例之具有剎車儲能裝置的腳踏車的示意圖；圖2是圖1之剎車儲能裝置的正面剖視圖；圖3是圖2之剎車儲能裝置的檔止輪及楔型限制部的側截面圖；圖4是圖2之剎車儲能裝置的移動件套設橫桿的側截面圖； 圖5是本發明另一實施例之剎車儲能裝置的正面剖視圖；圖6是圖5之剎車儲能裝置的移動件套設橫桿的側截面圖；圖7是本發明再一實施例之剎車儲能裝置的正面剖視圖；及圖8是本發明又一實施例之剎車儲能裝置的正面剖視圖。

圖1是繪示依照本發明一實施例的剎車儲能裝置，剎車儲能裝置是供設置在一腳踏車上，其中腳踏車可受駕駛者施加腳踏動能至踏板的動能而被驅使前進，腳踏車主要包括車輪組1、煞車裝置2及所述的剎車儲能裝置3，其中車輪組1是受駕駛者施加腳踏的動能而驅使轉動，煞車裝置2則是供停止腳踏車前進，剎車儲能裝置3在本例中則包括第一齒輪31、第二齒輪32、第三齒輪33、第四齒輪34、橫桿35、旋轉鎖定組件36及彈性復位模組37，其中第一齒輪31在本例中是受煞車裝置驅動，例如以煞車線連動第一齒輪31，因此，當煞車裝置被驅動時，可令第一齒輪31朝向第二齒輪32突伸，此時車輪組1受減速的腳踏車而持續轉動，使得第一齒輪31受旋轉中的車輪組1連動旋轉。

而旋轉中的第一齒輪31接觸第二齒輪32時，將使得第二齒輪32受旋轉中的第一齒輪31連動旋轉，橫桿35則是裝設在第二齒輪32的轉軸中心處，並與第二齒輪32同步旋轉，且在橫桿35的表面形成有朝橫桿35兩端方向延伸 的螺紋350，以及形成有在螺紋350延伸的其中一末端的一平滑面351，第三齒輪33則是將轉軸中心處設置在橫桿35朝向第二齒輪32的另一端，並與橫桿35同步旋轉，一併參考圖2所示，旋轉鎖定組件36在本例中包括檔止輪362及楔型限制部361，一併參考圖3所示，其中檔止輪362是與橫桿35連動旋轉，而楔型限制部361的斜邊處是供接觸檔止輪362的輪面，而檔止輪362受限於楔型限制部361的接觸程度不同，使檔止輪362不同的旋轉方向分別具有不同的磨擦系數，令檔止輪362的旋轉方向被限制，僅只能朝磨擦系數較低的單一方向旋轉。

彈性復位模組37包括導引件371、移動件372及彈性件373，其中導引件371是朝橫桿35兩端方向延伸，一併參考圖4所示，移動件372具有一限位部，並於移動件372的中心處形成有一穿孔377，穿孔377是供移動件372套設橫桿35，且在穿孔377的表面形成有一螺牙376，並由該螺牙376咬合橫桿35的螺紋350，在本例中，導引件371包括一本體374，其中本體374可例示為剎車儲能裝置3的殼體30，並於本體374朝向橫桿35方向的表面形成有導引槽375，且導引槽375是朝橫桿35兩端方向延伸，而移動件372則具有一限位部，在本例中限位部包括有一卡榫370，卡榫370是供嵌入至導引槽375，使移動372件受卡榫370依據導引槽375的導引方向移動，當橫桿35在旋轉時，與橫桿35旋接的移動件372會受到導引件371的限制，使移動件372僅能朝橫桿35的兩端方向移動，並限制移動件372的旋轉，由於當橫桿35在旋轉的同時，橫桿35的螺紋350將旋動螺牙376，從而使被限制旋轉的移動件372為配合螺紋350的旋動，迫 使移動件372從橫桿35的一端朝向另一端位移，直到移動件372移動至平滑段351，移動件372的螺牙376不再受螺紋350的旋動，使移動件372停止位移。

在本例中，彈性件373是例為一彈簧，且具有兩端，一端被限位在一預定位置，另一端則是受移動件372位移干涉，在本例中，預定位置是在殼體30內靠近第三齒輪33的位置，且彈性復位模組37更包括一擋止件378，是配置在預定位置，並供彈性件373受移動件372位移干涉的另一端設置，當彈簧受移動件372位移壓迫時，提供一反向作用力迫使彈性件373在擋止件378及移動件372之間被壓縮形變，由於旋轉鎖定組件36限制了橫桿35的旋轉方向，將使得移動件372被維持在橫桿35的平滑段351處。

當駕駛者準備再向前，便可觸發楔型限制部361解除對檔止輪362的接觸時，例如再次以腳踏踏板時連動觸發，或解除煞車時連動觸發，即可同時解除檔止輪362的旋轉方向限制，令與檔止輪362連動的橫桿35亦同時被解除旋轉方向限制，使彈性件373解除被壓縮形變的維持，回彈的力量將推抵移動件373朝擋止件378的另一方向移動，並迫使移動件372回歸至原本位置，回歸的同時，橫桿35的螺紋350受移動件372的螺牙376旋動而連動橫桿35朝另一方向旋轉，第四齒輪34受同步旋轉的第三齒輪33而連動旋轉，其中第四齒輪34可設計為例如再次以腳踏踏板時連動觸發，或解除煞車時連動觸發，令被觸發的第四齒輪34接觸旋轉中的第三齒輪33，使第四齒輪34被連動旋轉，同時由第四齒輪34帶動車輪組1，令車輪組1受第四齒輪34的帶動而旋轉，使腳踏車受到非駕駛者施加腳踏的動能而被驅使向前。

當然，亦可設計成第四齒輪34是僅有單向旋轉方能驅使車輪組1，因此，第四齒輪34可持續與第三齒輪33接觸並旋動，僅只在橫桿35朝另一方向旋轉時，連動第四齒輪34旋轉的方向，才可帶動車輪組1，且第四齒輪34帶動車輪組1的方式，亦可透過直接旋動被鏈條所牽動的腳踏車前齒輪或後齒輪，再間接影響車輪組1，使腳踏車向前。

另方面，對於所屬之技術領域者而言，亦可將預定位置定義為在殼體30內靠近第二齒輪32的位置，同時改變移動件372移動的方向，同樣可達到迫使彈性件373在擋止件378及移動件372之間被壓縮形變之目的。

圖5及圖6是是繪示依照本發明另一實施例的剎車儲能裝置，在本例中，彈性復位模組37更包括一固定件378’，並配置在一預定位置，而本例之預定位置是靠近第二齒輪32，固定件378’是供彈性件373的一端設置，當彈性件373的另一端受移動件372位移拉動時，提供一反向作用力迫使彈性件在固定件378’及移動件372之間被延展形變，當駕駛者準備再向前，橫桿35同時被解除旋轉方向限制時，使彈性件373解除被延展形變的維持，而拉回的力量將提拉移動件373朝固定件378’的方向移動。

此外，本例之導引件371於本體374’朝橫桿35方向現成有一導引卡榫375’，並朝向橫桿35的兩端方向延伸，而移動件372具有的限位部則形成有一凹槽370’，並供該導引卡榫375’嵌入，使移動件372受凹槽370’依據導引卡榫375’的導引方向移動，並限制移動件372的旋轉。

另方面，對於所屬之技術領域者而言，亦可將預定位置定義為在殼體30內靠近第三齒輪33的位置，同時改 變移動件372移動的方向，同樣可達到迫使彈性件373在固定件378’及移動件372之間被延展形變之目的。

而本案之剎車儲能裝置之彈性復位模組的彈性件，亦可如圖7所述，在本例中，彈性件373’是例示為一具有彈性的彈弓，其弓的一端設置在移動件372，弦的一端設置在固定件378’，並利用彈弓被延展形變後拉回的力量將提拉移動件372朝固定件378’的方向移動。又或者，可如圖8所示，彈性件373”亦可例示為一具有彈性的彈性線圈，並將彈性線圈的本體端設置在固定件378’，線圈端則設置在移動件372，並同樣可利用彈性線圈拉回的力量將提拉移動件372朝固定件378’的方向移動。

對於所屬之技術領域者而言，前述的彈弓的弓的一端亦可改為設置在固定件378’，弦的一端改為設置在移動件372，而前述的彈性線圈的本體端亦可改為設置在移動件372，線圈端則設置在固定件378’，均可達到相同之目的。

本發明是利用腳踏車的剎車尚未被完全鎖死，且車輪仍持續轉動直到車輛完全停止前，利用車輪轉動的動能驅動剎車儲能裝置，使剎車儲能裝置的彈性件被迫改變形狀，藉以儲存原本車輪持續轉動時的虛耗動能，當駕駛欲再次向前時，則可解除對彈性件的形變限制，釋放被儲存的動能，迫使停止轉動的車輪再次轉動，因此，當駕駛欲再次行進時，便可無需再次踩踏，以降低駕駛的負擔。

31‧‧‧第一齒輪

32‧‧‧第二齒輪

33‧‧‧第三齒輪

34‧‧‧第四齒輪

35‧‧‧橫桿

350‧‧‧螺紋

351‧‧‧平滑面

36‧‧‧旋轉鎖定組件

361‧‧‧楔型限制部

362‧‧‧檔止輪

37‧‧‧彈性復位模組

371‧‧‧導引件

372‧‧‧移動件

373‧‧‧彈性件

374‧‧‧本體

375‧‧‧導引槽

378‧‧‧擋止件

370‧‧‧卡榫

30‧‧‧殼體

Claims (10)

1. 一種剎車儲能裝置，係供設置在一腳踏車，該腳踏車係受一動能驅使前進，且該腳踏車主要包括一車輪組及一煞車裝置，該車輪組係受該動能驅使轉動，該煞車裝置係供停止該腳踏車前進，其中該剎車儲能裝置主要包括：一第一齒輪，該第一齒輪係當該煞車裝置被驅動時，受旋轉中的該車輪組連動旋轉；一第二齒輪，當該旋轉中的該第一齒輪接觸該第二齒輪時，該第二齒輪受旋轉中的該第一齒輪連動旋轉；一橫桿，該橫桿係裝設在該第二齒輪的轉軸中心，與該第二齒輪同步旋轉，其中該橫桿的表面形成有朝該橫桿兩端延伸的一螺紋，以及形成有在該螺紋延伸的其中一末端的一平滑面；一第三齒輪，該第三齒輪係將轉軸中心設置在該橫桿朝向該第二齒輪的另一端，與該橫桿同步旋轉；一旋轉鎖定組件，該旋轉鎖定件係供限制該橫桿的旋轉方向，當該旋轉鎖定件解除鎖定時，解除該橫桿的旋轉方向限制；一彈性復位模組，該彈性復位模組包括：一導引件，係朝該橫桿兩端方向延伸；一移動件，該移動件具有一限位部，且該移動件形成有一穿孔，該穿孔係供該移動件套設該橫桿，且該穿孔的表面形成有一螺牙，該螺牙係咬合該橫桿的該螺紋，該限位部係受該導引件的導引，使該移動件朝該橫桿兩端方向移動，並限制該移動件旋轉，以及受旋轉的該橫桿的 螺紋旋動該螺牙，使該移動件從該橫桿的一端朝向該平滑面位移；及一彈性件，該彈性件的一端被限位在一預定位置，另一端係受該移動件位移干涉，使該彈性件在該預定位置及該移動件之間產生形變並維持，當該橫桿的旋轉方向限制被解除時，解除對該彈性件的形變維持，迫使該移動件遠離該平滑面並回歸至原本位置，並使該橫桿的該螺紋受該移動件的該螺牙旋動而連動該橫桿旋轉；及一第四齒輪，該第四齒輪係當該橫桿受該移動件旋動而旋轉時，受旋轉中的該第三齒輪而連動旋轉，並由旋轉的該第四齒輪帶動該車輪組。
2. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該旋轉鎖定組件包括：一檔止輪，該檔止輪係與該橫桿連動旋轉；及一楔型限制部，係供接觸該檔止輪，使該檔止輪的旋轉方向被限制，當該楔型限制部解除對該檔止輪的接觸時，解除該檔止輪的旋轉方向限制。
3. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該彈性復位模組更包括一擋止件，係配置在該預定位置，該擋止件係供該彈性件的一端設置，當該彈性件的另一端受該移動件位移壓迫時，提供一反向作用力迫使該彈性件在該擋止件及該移動件之間被壓縮形變，以及當解除該彈性件維持的形變時，推抵該移動件朝該擋止件的另一方向移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該彈性復位模組更包括一固定件，係配置在該預定位置，該固定件係供該彈性件的一端設置，當該彈性件的另一端受該移動件位移拉動時，提供一反向作用力迫使該彈性件在該固定件及該移動件之間被延展形變，以及當解除該彈性件維持的形變時，提拉該移動件朝該固定件的方向移動。
5. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該導引件包括一本體，形成有一導引槽，該導引槽係朝該橫桿兩端方向延伸，該限位部包括一卡榫，該卡榫係供嵌入至該導引槽，使該移動件受該卡榫依據該導引槽的導引方向移動，並限制該移動件的旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該導引件包括一本體，形成有一導引卡榫，該導引槽係朝該橫桿兩端方向延伸，該限位部形成有一凹槽，該凹槽係供該導引卡榫嵌入，使該移動件受該凹槽依據該導引卡榫的導引方向移動，並限制該移動件的旋轉。
7. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該彈性件係一組彈簧。
8. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該彈性件係一組彈性弓。
9. 如申請專利範圍第1項所述的剎車儲能裝置，其中該彈性件 係一組彈性線圈。
10. 一種具剎車儲能裝置的腳踏車，該腳踏車係受一動能驅使前進，該腳踏車主要包括：一車輪組，該車輪組係受該動能驅使轉動；一煞車裝置，該煞車裝置係供停止該腳踏車前進；一剎車儲能裝置，包括一第一齒輪，該第一齒輪係當該煞車裝置被驅動時，受旋轉中的該車輪組連動旋轉；一第二齒輪，當該旋轉中的該第一齒輪接觸該第二齒輪時，該第二齒輪受旋轉中的該第一齒輪連動旋轉；一橫桿，該橫桿係裝設在該第二齒輪的轉軸中心，與該第二齒輪同步旋轉，其中該橫桿的表面形成有朝該橫桿兩端延伸的一螺紋，以及形成有在該螺紋延伸的其中一末端的一平滑面；一第三齒輪，該第三齒輪係將轉軸中心設置在該橫桿朝向該第二齒輪的另一端，與該橫桿同步旋轉；一旋轉鎖定組件，該旋轉鎖定件係供限制該橫桿的旋轉方向，當該旋轉鎖定件解除鎖定時，解除該橫桿的旋轉方向限制；一彈性復位模組，該彈性復位模組包括：一導引件，係朝該橫桿兩端方向延伸；一移動件，該移動件具有一限位部，且該移動件形成有一穿孔，該穿孔係供該移動件套設該橫桿，且該穿孔的表面形成有一螺牙，該螺牙係咬合該橫桿的該螺紋，該限位部係受該導引件的導引，使該移動 件朝該橫桿兩端方向移動，並限制該移動件旋轉，以及受旋轉的該橫桿的螺紋旋動該螺牙，使該移動件從該橫桿的一端朝向另一端位移；及一彈性件，該彈性件的一端被限位一預定位置，另一端係受該移動件位移干涉，使該彈性件在該預定位置及該移動件之間產生形變並維持，當該橫桿的旋轉方向限制被解除時，解除對該彈性件的形變維持，迫使該移動件遠離該平滑面並回歸至原本位置，並使該橫桿的該螺紋受該移動件的該螺牙旋動而連動該橫桿旋轉；及一第四齒輪，該第四齒輪係當該橫桿受該移動件旋動而旋轉時，受旋轉中的該第三齒輪而連動旋轉，並由旋轉的該第四齒輪帶動該車輪組。