TWI635971B - 配合花轂組件結合之棘輪環結構 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，適用於一花轂組件，該花轂組件具有一虛擬轉軸，該花轂組件沿該虛擬轉軸凹設一組接空間，該組接空間之環壁面具有一卡合齒部，其中該配合花轂組件結合之棘輪環結構包含：一棘輪環本體沿該虛擬轉軸能夠轉動地組接該組接空間內，具有一與該卡合齒部互相卡合的第一齒部、及一相反於該第一齒部的第二齒部；藉以避免在施加扭矩時使該花轂組件上產生的徑向力過大，且具有降低成本之功效。

Description

配合花轂組件結合之棘輪環結構

本發明關於一種棘輪環結構，尤其是指一種配合花轂組件結合之棘輪環結構。

騎乘自行車的族群相當的廣範，不論小孩、老年人或青年人近乎都有一台自行車，尤其許多學生，上、下學大多以自行車作為代步的工具；再加上運動休閒風行與環保意識的抬頭自行車漸漸取代家用汽、機車，且隨著使用自行車的使用者越來越多，使用者對自行車的要求已不僅止於其代步的功能，自行車的各種零組件之提升改良也使自行車產業發展的更加純熟。

自行車之花轂就是車輪中心的軸，在單車行進中，一面受到騎乘者重量的壓迫，同時又必須轉動，可以說是身兼數職的一項組件。花轂中的棘輪組件結構，為提供單向作功驅動之作用，其主要構件包括有棘輪環、棘齒、棘爪及彈性件等所組成，如圖1所示，其中該棘輪環2大多固設於花轂座1內部，於該棘齒環2內環設有若干棘齒，該棘齒環1外環設有若干螺紋。自行車行駛於多變的地形例如崎嶇路段所引起之震動會形成一徑向力作用於該棘輪環2上。所以為了防止該棘齒環2在高扭矩下被剝離，該花轂座1必須是厚實，且該若干螺紋必須非 常粗糙，但是上述該棘輪環2的螺紋與該花轂座1作動時會互相碰撞，容易產生磨損及雜音，且該花轂座1通常由鋁製成，因此該棘輪環2的若干螺紋與該花轂座內部的螺紋會越磨越薄，以致該棘輪環2的螺紋無法順暢外旋而未能與該花轂座1內部嚙合，發生脫齒情形，進而影響力量的傳到效率。但若減少該花轂座1的厚度以降低重量，易導致該花轂座1的剛性不足，而無法承受外力作用例如徑向力，造成該花轂座1損壞，影響騎車的安全及順暢度；另外一方面作動時因為該螺紋產生的壓力使得該花轂座1膨脹擴張，容易發生斷裂或彎曲變形的情形，亦會使該螺紋之旋轉動作遲鈍設置造成卡死，且維修更換作業需每整組花轂進行拆解，不僅僅費時費力外，無形間也浪費許多製造成本。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之配合花轂組件結合之棘輪環結構，以解決上述問題。

鑒於上述習知技術的缺點，因此，本發明提供一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，其主要提供提升強化結構、降低磨損程度、並能延長使用壽命之目的。

本發明另一目的在於提供一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，其主要不會向習知技術的螺紋一樣產生軸向力，且在既定扭矩下，其不會產生同樣大的徑向力。

本發明另一目的在於提供一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，其主要降低成本之目的。

於是，本發明關於一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，適用於一花轂組件，該花轂組件具有一虛擬轉軸，該花轂組件沿該虛擬轉軸凹設一組接空間，該組接空間之環壁面具有一卡合齒部，其中該配合花轂組件結合之棘輪環結構包含：一棘輪環本體。

該棘輪環本體沿該虛擬轉軸能夠轉動地組接該組接空間內，具有一與該卡合齒部互相卡合的第一齒部、及一相反於該第一齒部的第二齒部，當該第二齒部凸設複數個棘齒時，則該第一齒部凸設複數個花鍵齒，或當該第一齒部凸設複數個棘齒時，則該第二齒部凸設複數個花鍵齒，各該棘齒之間形成一對應各該花鍵齒的棘齒槽。

在本發明之配合花轂組件結合之棘環結結構，前述該卡合齒部依序設有複數個與該花鍵齒卡合的卡合齒，該花鍵齒的厚度小於等於該卡合齒的厚度的一半。

在本發明之配合花轂組件結合之棘環結結構，前述該花鍵齒具有兩相對且往該棘齒漸寬之斜面，該斜面延伸處與該虛擬轉軸往該花鍵齒中心延伸處之間形成一斜面角，該斜面角介於1度~20度。

在本發明之配合花轂組件結合之棘環結結構，前述該花轂組件為傳動座。

對照先前技術之功效：本發明提供一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，其具有以下功效。第一，該棘輪環本體的外側環面改良成花鍵齒用以與該花轂組件互相嚙和，並透過該花鍵齒彌補該棘輪環本體內側環面該棘齒間的薄弱點，不僅其嚙合結構強度較佳外，且嚙合受力較均勻，因而能降低脫齒的情況發生，達到提升強化結構、降低磨損程度之目的。第二，當該棘輪環本體作動 時，由於該斜面角小於習知技術螺紋的角度，所以在既定的扭矩下，其不會產生同樣大的徑向力，該棘輪環本體的棘齒可有效減少對棘爪產生強力撞棘齒的情形，因此可降低磨耗產生以延長使用壽命，同時可有效降低雜音產生。

〈習知〉

1‧‧‧花轂座

2‧‧‧棘輪環

〈本發明〉

10‧‧‧花轂組件

11‧‧‧虛擬轉軸

12‧‧‧組接空間

13‧‧‧卡合齒部

131‧‧‧卡合齒

14‧‧‧斜面角

20‧‧‧棘輪環本體

21‧‧‧第一齒部

22‧‧‧第二齒部

23‧‧‧花鍵齒

231‧‧‧斜面

24‧‧‧棘齒

25‧‧‧棘齒槽

30‧‧‧棘輪組件

31‧‧‧棘輪座

32‧‧‧棘爪

33‧‧‧彈性元件

圖1為習知一立體結構分解圖。

圖2為本發明配合花轂組件結合之棘輪結構之第一實施例之立體圖。

圖3為圖2之示意圖，說明本發明配合一花轂組件。

圖4為圖2之局部放大圖，說明一虛擬轉軸與一花鍵齒斜面延伸處形成一斜面角。

圖5為圖2之示意圖，說明本發明內環側面搭配一棘輪組件的態樣。

圖6為本發明之配合花轂組件結合之棘輪結構之第二實施例之剖面圖，說明本發明之第二實施例配合另一花轂組件。

有關於本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在提出詳細說明之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

如圖2、圖3所示，本發明第一實施例之配合花轂組件結合之棘輪結構，適用於一花轂組件10，該花轂組件10具有一虛擬轉軸11，該花轂組件10沿該虛擬轉軸11凹設一組接空間12，該組接空間12之環壁面具有一卡合齒部13，該 卡合齒部13依序設有複數個卡合齒131。本實施例中，該花轂組件10為花轂座；其中所述該配合花轂組件結合之棘輪環結構包含：一棘輪環本體20。

該棘輪環本體20，沿該虛擬轉軸11能夠轉動地組接該組接空間12內，具有一與該卡合齒部13互相卡合的第一齒部21、及一相反於該第一齒部21的第二齒部22。該第二齒部22依序凸設複數個棘齒24，各該棘齒24之間形成一棘齒槽25，該第一齒部21依序凸設複數個對應該棘齒槽25的花鍵齒23，透過該花鍵齒23彌補該棘輪環本體20內側環面該棘齒24間的薄弱點，以達增加結構強度之功效。另外，該複數個花鍵齒23與該複數個卡合齒131互相卡合，該花鍵齒23的圓周齒厚小於等於該卡合齒131的圓周齒厚的一半，圓周齒厚是指與齒頂連接的相對兩側之間的距離，圓周齒厚(亦稱齒厚)：齒在分度圓上之厚度，它是弧長，不是直線長度。

如圖4所示，該花鍵齒23具有兩相對且往該棘齒24漸寬之斜面231，該斜面231延伸處與該虛擬轉軸11往該花鍵齒23中心延伸處之間形成一斜面角14，本實施例中該斜面角14舉10度為例，但不此為限，該斜面角14介於1度~20度。由於習知技術的棘輪環之外環面設有若干螺紋且該螺紋的斜面角度為30度，當該斜面角30之角度越小時，其所承受的徑向力也會相對的減少，因此在徑向力減少的情況下，允許由鋁製程的外殼，例如：花轂座也會相對的減輕重量、降低扭矩的反作用力。

如5圖所示，本發明之配合花轂組件結合之棘輪結構，與一棘輪組件30互相搭配，說明該棘輪組件30作動時帶動該棘輪環本體20的態樣。該棘輪組件30包含：一棘輪座31、兩棘爪32、及兩彈性元件33，當使用者踩踏自行車的踏板，並且以順時針方向行進時，力量透過鏈條傳導到飛輪，會帶動該棘輪座31旋 轉，該彈性元件33彈扺該棘爪32接觸該棘輪環本體20的第二齒部22，此時該棘爪32會與該棘輪環本體20的棘齒24互相咬合，而使該第二齒部22進行轉動，當該棘輪環本體20轉動時，也會連帶使該花轂座進行旋轉，而使自行車向前進。當使用者以逆時今方向進行旋轉時，該棘輪座31上的棘爪32會順滑過該棘輪環本體20的棘齒24，此時該棘爪32就會敲到棘齒24發出答答聲，此時該花轂座不會帶動，此狀況即所謂的空轉。

值得一提的是，如圖6所示，為本發明之第二實施例，所提供一種配合花轂組件結合之棘輪結構，其同樣是適用於一花轂組件，本實施例中，該花轂組件為傳動座，由於其作動方式及功效同於第一實施例，故不再贅述，至於第二實施例不同之處在於：

該第一齒部21依序凸設複數個棘齒24，各該棘齒24之間形成一棘齒槽25，該第二齒部22依序凸設複數個對應該棘齒槽25的花鍵齒23，透過該花鍵齒23彌補該棘輪環本體20內側環面各該複數個棘齒24之間的薄弱點，以達增加結構強度之功效；藉由該傳動座轉動時，也會連帶使該棘輪環本體20進行旋轉。

本發明具有下述功效：

其一，提升強化結構、降低磨損程度、並能延長使用壽命。通常習知技術為了能夠讓棘輪環在花轂座的內部來回旋轉，所以大多棘齒環的外環側面設有若干第一螺紋，而花轂座的內表面則設有與該若干第一螺紋彼此相契合的第二螺紋，以帶動花轂座旋轉。但是此設計的花轂座必須相當厚實，以防止該螺紋在高扭矩下被剝離，且當自行車作動時棘齒環的第一螺紋往往無法穩定的與花鼓座的第二螺紋嚙合，產生易磨耗且降低使用壽命；另外，當棘輪環無法穩定的與花轂座嚙合時，騎乘過程中會相對的費力。因此本發明之配合花轂組件 結合之棘輪環結構改善上述缺失，該棘輪環本體20的外側環面改良成該花鍵齒23用以與該花轂組件10互相嚙和，並透過該複數個花鍵齒23彌補該棘輪環本體20內側環面各該複數個棘齒之間的薄弱點，且該花鍵齒23具有陡峭的斜面角14，當該棘輪環本體20承受到軸向力量時，該力量通常會使兩個側邊相對移位，但由於本發明側邊之嚙合穩定結構，使兩個側邊彼此鎖住，避免了側邊之相對移位，而確保嚙合效果，達到提升強化結構、降低磨損程度、並能延長使用壽命之目的。

其二，具有更佳的抗軸向力、徑向力的功效。上述所提及，本發明利用該花鍵齒23，達到穩定嚙合的效果，所以具有扭矩大、無順逆旋轉時的磨耗，並且構造簡單，回旋角度小等優點。由於該棘輪環本體20利用該花鍵齒23來彌補該棘齒24間的薄弱點，並且該花鍵齒23具有往該棘齒24漸寬之斜面231，當該棘輪環本體20作動時，該花鍵齒23不會向習知技術一樣產生軸向力。另外，該花鍵齒23的斜面231延伸處與該虛擬轉軸11往該花鍵齒23中心延伸處之間形成的該斜面角14小於習知該若干第一螺紋的斜面角，在既定的扭矩下，其不會產生同樣大的徑向力，該棘輪環本體20的棘齒24可有效減少對棘爪產生強力撞該棘齒24的情形。

其三，降低成本。習知技術的螺紋結構長期使用容易磨損，不僅容易出現脫齒之疑虞外，大幅增加維修的成本，缺乏經濟效益者，因此本發明該花鍵齒23大大強化穩固該棘輪環本體20與該花轂組件10的嚙合效果，讓該棘輪環本體20不易脫離該花轂組件10外，且該花轂組件10不需像習知技術一樣相當厚實，因此在製造該花轂組件10時大幅降低製造成本，無形間也減少製造該花轂組件10的原料，使得本發明相對於習知技術重量輕巧許多，同時具有較佳傳動性及輕量化之效果。

Claims (4)

1. 一種配合花轂組件結合之棘輪環結構，適用於一花轂組件，該花轂組件具有一虛擬轉軸，該花轂組件沿該虛擬轉軸凹設一組接空間，該組接空間之環壁面具有一卡合齒部，其中該配合花轂組件結合之棘輪環結構包含：一棘輪環本體，沿該虛擬轉軸能夠轉動地組接該組接空間內，具有一與該卡合齒部互相卡合的第一齒部、及一相反於該第一齒部的第二齒部，當該第二齒部凸設複數個棘齒時，則該第一齒部凸設複數個花鍵齒，或當該第一齒部凸設複數個棘齒時，則該第二齒部凸設複數個花鍵齒，各該棘齒之間形成一對應各該花鍵齒的棘齒槽。
2. 如請求項1所述之配合花轂組件結合之棘輪環結構，其中該花轂組件為花轂座。
3. 如請求項1所述之配合花轂組件結合之棘輪環結構，其中卡合齒部依序設有複數個與該花鍵齒卡合的卡合齒，該花鍵齒的圓周齒厚小於等於該卡合齒的圓周齒厚的一半。
4. 如請求項1所述之配合花轂組件結合之棘輪環結構，其中該花鍵齒具有兩相對且往該棘齒漸寬之斜面，該斜面延伸處與該虛擬轉軸往該花鍵齒中心延伸處之間形成一斜面角，該斜面角介於1度~20度。