TWI749764B

TWI749764B - 自行車可調式座管

Info

Publication number: TWI749764B
Application number: TW109131361A
Authority: TW
Inventors: 盛維康
Original assignee: 天心工業股份有限公司
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2021-12-11
Also published as: TW202210345A

Abstract

一種自行車可調式座管，包含一座管組件、一連接座、一伸縮缸及一控制組件。其中伸縮缸的缸筒連接座管組件的外管，伸縮缸的活塞桿連接座管組件的內管且將缸筒分為第一腔室與一第二腔室。該連接座用以連接自行車座墊，且連接座包含一馬達腔室。控制組件包含一設有一凸輪的馬達及一作動桿，其中馬達位於馬達腔室中，作動桿位於座管組件內且一端伸入馬達腔室中，凸輪抵接作動桿。當凸輪受馬達驅動而轉動時會使作動桿沿其軸向往復移動，藉以連通或阻斷第一腔室與第二腔室。第一腔室連通第二腔室時，該座管組件可被調整長度，藉以調整座墊高度。

Description

自行車可調式座管

本發明係與可調式自行車座管有關；特別是指一種無線控制的自行車可調式座管結構。

許多高級自行車的座墊會設置於可隨時調整長度的座管上，使騎乘者不需要下車手動調整座墊高度，只需藉由撥動手把上的按壓開關，即能控制升降座管調整長度。此種設計除了提升騎乘者體驗之外，使用上也更加便利快捷。

請參考圖1所示為一習知之自行車可調式座管1，習知之自行車可調式座管1係藉由一控制桿2樞接於座管3作為支點，其中段抵接於閥桿4之一端，其末段抵接凸輪塊5，以槓桿結構來驅動閥座6內的油路開通與否。

當要調整座墊的高度時，首先往下按壓啟動開關，以啟動馬達7，當馬達7被啟動時，馬達7之驅動軸8會帶動凸輪塊5轉動一預定角度，使凸輪塊5往上推頂控制桿2，接著控制桿2會產生偏擺而往上推動閥桿4，迫使閥座6內之油路呈現開通狀態，此時的騎乘者即可根據本身需求透過座桿9相對座管3的線性位移來進一步調整座墊的高度。

將座墊調整到適當的高度後，騎乘者只要釋放啟動開關，使馬達7之驅動軸8帶動凸輪塊5解除對控制桿2之推力，此時設置於閥座 6內之回復彈性件(圖未示)會往下推動閥桿4而迫使閥座6內之油路呈現關閉狀態，以完成座桿9的定位。

雖然習知技術之控制桿、閥桿與凸輪塊之間形成一省力槓桿的結構關係，卻造成閥桿的移動行程過短，閥座內之油路呈現開通狀態時的油路過小，導致在調整座管長度時容易受閥座內的流體阻力阻撓而不利於調整。此外，若希望維持適當的油路空間，則需要加大凸輪塊的尺寸，以此增加閥桿的移動行程，然而這種變更設計方式反而增加了整體座管的體積與重量，較佔空間。故，前述問題實有解決之必要。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種自行車可調式座管，具有輕量化且使用便捷的特性。

緣以達成上述目的，本發明提供的自行車可調式座管包含一座管組件、一連接座、一伸縮缸及一控制組件。該座管組件包含一外管及一外徑小於該外管內徑之內管，且該內管係至少部分設置於該外管中並可沿該外管之軸向進行移動，其中該外管係用以設置於一自行車之車架中。該連接座設置於該內管的一端且用以連接該自行車的座墊，並具有一馬達腔室及一電池腔室，且該馬達腔室連通該內管的管內空間。該伸縮缸具有一缸筒及一活塞桿，其中該缸筒連接該外管且其內部具有一流體；該活塞桿具有一桿體與一連接該桿體的活塞頭，且該桿體連接該內管，其一端伸入該缸筒中並連接該活塞頭；又，該活塞頭將該缸筒分為一第一腔室與一第二腔室。該控制組件包含一馬達、一作動桿、一凸輪、一控制電路板及一電池；該馬達設置於該馬達腔室中且具有一輸出軸；該作動桿設置於該座管組件內且其一端伸入該馬達腔室中，其軸心與該輸出軸的軸心之夾角介於80度至100度之間；該凸輪設於該輸出軸上，其周向上具有一驅動部位；該驅動部位抵接該作動桿，且驅動該作動桿沿其軸向往復移動於一第一位置與一第二位置之間；該驅動部位具有一第一部位與一第二部位，且該第一部位至該輸出軸的最短距離小於該第二部位至該輸出軸的最短距離；當該驅動部位的第一部位抵接該作動桿時，該作動桿於該第一位置，使該第一腔室不連通該第二腔室；該驅動部位的第二部位抵接該作動桿時，該作動桿於該第二位置，使該第一腔室連通該第二腔室；該控制電路板電性連接該馬達，用以控制該輸出軸旋轉；該電池設置於該電池腔室中，且電性連接該控制電路板。

本發明之效果在於，透過馬達帶動凸輪旋轉而驅動作動桿沿其軸向移動，進而阻斷或連通第一腔室與第二腔室，達到調整或固定座管組件長度的目的。其次，馬達的輸出軸軸心與作動桿軸心之間的夾角設計，有助於節省馬達輸出功率。再者，由於本發明中之凸輪與作動桿的操作關係，當該第二部位抵接該作動桿時，第一腔室與第二腔室之間的流體通道適當，有利於腔室內流體流通，調整座管組件長度時更加方便。

1:自行車可調式座管

2:控制桿

3:座管

4:閥桿

5:凸輪塊

6:閥座

7:馬達

8:驅動軸

9:座桿

100:自行車可調式座管

10:座管組件

12:外管

14:內管

16:連接座

16a:收訊口

16b:容置口

16c:貫孔

161:馬達腔室

162:電池腔室

163:第一蓋體

164:第二蓋體

165:調整座

166:固定件

20:伸縮缸

22:缸筒

24:活塞桿

242:桿體

244:活塞頭

30:控制組件

31:馬達殼體

31a:第一開口

31b:第二開口

32:馬達

321:輸出軸

33:作動桿

34:凸輪

342:凸輪本體

343:驅動部位

343a:第一部位

343b:第二部位

344:位置指示部

35:電池

36:控制電路板

361:側面

362:無線單元

362a:天線

362b:側面

362c:天線

364:光遮斷感測器

364a:感測位置

40:按壓開關

41:訊號發射器

500:自行車可調式座管

501:控制電路板

502:天線

503:第一蓋體

503a:內側面

504:馬達腔室

505:電線

506:充電部

507:第二蓋體

507a:內側面

508:電池

600:無線供電裝置

R:預定轉向

A1:第一腔室

A2:第二腔室

P1:第一位置

P2:第二位置

X1:軸線

圖1為習知之自行車升降座管作動示意圖。

圖2為本發明一較佳實施例之自行車可調式座管的應用示意圖。

圖3為上述較佳實施例之自行車可調式座管的部分剖面示意圖。

圖4為上述較佳實施例之自行車可調式座管中之控制組件的部分分解圖。

圖5為圖4之另一視角的部分分解圖。

圖6為上述較佳實施例之自行車可調式座管的俯視圖。

圖7為圖6之7-7方向的局部剖視圖。

圖8為圖6之8-8方向的剖視圖。

圖9為類同圖7的局部剖視圖，揭示凸輪的驅動部位的第二部位抵接作動桿。

圖10為類同圖8的剖視圖，揭示內管相對於外管向下移動而縮短整體座管組件的長度。

圖11為本發明另一較佳實施例之自行車可調式座管的部分分解圖。

圖12為上述較佳實施例之自行車可調式座管的部分剖面示意圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖2與圖3所示，為本發明一較佳實施例之自行車可調式座管100，其包含一座管組件10、一伸縮缸20及一控制組件30。

該座管組件10包含一外管12及一外徑小於該外管12的內徑之內管14，且該內管14以可沿該外管12之軸向移動的方式穿設於該外管12上。其中該外管12係用以連接於一自行車的車架中(圖未示)，該內管14之上端位於該外管12外並設有一連接座16，且該連接座16係用以連接該自行車的座墊(圖未示)。

該連接座16具有一馬達腔室161及一電池腔室162，且該馬達腔室161連通該內管14的管內空間及該電池腔室162，該馬達腔室161的位置介於該自行車的座墊與該內管14之間，並部分重疊於該內管14朝向該自行車的座墊方向延伸的投影區域內。其中該馬達腔室161以位於不同側的一收訊口16a及一容置口16b連通於外，該收訊口16a及該容置口16b分別位於該連接座16的兩相反方向的部位上，且該容置口16b位於該馬達腔室161與該電池腔室162的連通處。該連接座16另包含一第一蓋體163及一第二蓋體164，該第一蓋體163係用以封閉該收訊口16a，該第二蓋體164係用以封閉該容置口16b。前述之連接座16與該內管14為一體成型者，且與該外管12皆係由金屬材料所製成，以維持座管組件的剛性強度，而該第一蓋體163與該第二蓋體164則為非金屬材料所製成，如塑膠、矽膠或玻纖複合材等常見的非金屬材料。

補充說明的是，於本實施例中，實現座管組件10與自行車的座墊結合的結構包括在連接座16開設有二貫孔16c，並且設有一調整座165及二固定件166。該二貫孔16c連通該馬達腔室161，且其中一者對應該收訊口16a，另一者對應該容置口16b，各該固定件166依序穿過一個貫孔16c、該調整座165，且固定於該自行車的座墊上。藉由前述結構設計，自行車的座墊能夠依據個人需求調整角度，提升使用的靈活度。另外，前述貫孔與固定件的數量不以此為限。

該伸縮缸20具有一缸筒22及一活塞桿24。其中該缸筒22固設於該外管12內且其內部填充有一流體(圖未示)，該流體可為氣體或是液體。該活塞桿24具有一桿體242與一連接該桿體242的活塞頭244，其中該桿體242固設於該內管14，且其一端伸入該缸筒22中並連接該活塞頭244，又，該活塞頭244將該缸筒22分為一第一腔室A1與一第二腔室A2，所述之第一腔室A1與第二腔室A2連通與否將影響活塞桿24是否能相對於缸筒22移動，進而影響內管14是否能相對於外管12移動。

該控制組件30係用以控制第一腔室A1與第二腔室A2的連通或阻斷，續參照圖4至圖8，該控制組件30其包含一馬達殼體31、一馬達32、一作動桿33、一凸輪34、一電池35及一控制電路板36。其中該馬達殼體31自該容置口16b設置於該馬達腔室161中，且具有相背對的一第一開口31a與一第二開口31b，該馬達32自該第一開口31a放入該馬達殼體31的內部，且該馬達32的輸出軸321貫穿該第二開口31b。

該控制組件30的作動桿33位於該活塞桿24內且其上端伸入該馬達腔室161中。該凸輪34設於該輸出軸321上且具有彼此固定連接之一凸輪本體342與一位置指示部344，其中該凸輪本體342的周向上具有一驅動部位343。該驅動部位343抵接該作動桿33，且驅動該作動桿33沿其軸向地往復移動。該驅動部位343具有一第一部位343a與一第二部位343b，如圖7及圖9所示，該第一部位343a至該輸出軸321軸心的最短距離小於該第二部位343b至該輸出軸321軸心的最短距離。當該驅動部位343的第一部位343a抵接該作動桿33時，該作動桿33於一第一位置P1；當該驅動部位343的第二部位343b抵接該作動桿33時，該作動桿33於一第二位置P2。

該電池35自該容置口16b設置於該電池腔室162中，且電性連接該控制電路板36(圖未示)，用以供給電壓。

該控制電路板36設置於馬達殼體31的外表面且電性連接該馬達32。該控制電路板36係用以控制該馬達32的輸出軸321旋轉，且包含一無線單元362及一光遮斷感測器364。其中所述無線單元362用以訊號連接設置於自行車手把上的一按壓開關40之訊號發射器41，該訊號發射器41藉由無線傳輸的方式控制該馬達32作動。該無線單元具有一天線362a，且該無線單元362具有該天線362a的一側面362b朝向該收訊口16a，且一垂直該側面362b之軸線X1與該收訊口16a的開口方向之夾角介於0度至15度之間，於本實施例中該天線362a的軸向與該收訊口16a 的開口方向之夾角為0度，使該天線362a的收訊效果較佳。此外，該無線單元也可與該控制電路板36整合進而將天線362c設置在控制電路板36遠離馬達32的一側面361上，如圖4所示，雖然此實施例的收訊效果不若上一實施例佳，但可達到減少整體重量與佔用空間的優點。

該控制電路板36的光遮斷感測器364，其設置於該控制電路板36結合該馬達殼體31的側面上且具有一感測位置364a(參照圖7)，該凸輪34的位置指示部344可受該輸出軸321驅動而選擇性地接近或遠離該感測位置364a，藉此偵測該凸輪34的轉動狀態，並推論該驅動部位343係以哪一部位抵接該作動桿33。

配合圖7至圖10所示，當騎乘者按壓自行車手把上的按壓開關40時，按壓開關40之訊號發射器41會傳送訊號至該無線單元362，接著控制電路板36會讀取該訊號，並控制馬達32的輸出軸321朝一預定轉向R旋轉，而凸輪34的位置指示部344會朝該預定轉向R進入該感測位置364a。於此同時，該凸輪34的驅動部位343推動該作動桿33自該第一位置P1朝該第二位置P2的方向移動，直到該位置指示部344朝該預定轉向R離開該感測位置364a，該凸輪34方停止轉動。當該位置指示部344朝該預定轉向R離開該感測位置364a時，該驅動部位343的第二部位343b抵接該作動桿33，該作動桿33位於該第二位置P2，使該第一腔室A1連通該第二腔室A2，此時，活塞桿24可上下移動於缸筒22中，使第一腔室A1與第二腔室A2的容積改變，進而使內管14相對於外管12沿其軸向移動，達到調整座墊高度的目的。

當調整到適當的自行車座墊高度時，騎乘者釋放按壓開關40，凸輪34則會朝該預定轉向R的相反方向進入該感測位置364a。於此同時，該凸輪34的驅動部位343推動該作動桿33自該第二位置P2朝該第一位置P1移動，直到該位置指示部344朝該預定轉向R的相反方向離開該感測位置364a，該凸輪34方停止轉動。當該位置指示部344朝該預定轉向R的相反方向離開該感測位置364a時，該驅動部位343的第一部位343a抵接該作動桿33，該作動桿33位於該第一位置P1，使該第一腔室A1不連通該第二腔室A2，藉以固定座墊高度。於其他實際應用上，該光遮斷感測器的應用機制可依需求設計變更，且不限於以光遮斷感測器作為感測凸輪運動軌跡的構件，可為電磁感測器。

更進一步說明的是，該作動桿33的軸心與該輸出軸321的軸心之夾角介於80度至100度之間；較佳者，該作動桿33的軸心與該輸出軸321的軸心之夾角介於84度至96度之間；於本實施例中，該作動桿33的軸心與該輸出軸321的軸心之夾角為90度，如此一來，馬達32可維持於較佳的效率。此外，考慮馬達腔室161的空間設計，該作動桿33的軸心與該輸出軸321的軸心之間的最短距離介於0毫米與15毫米之間，藉此能因應不同的設計變更而做些微調整，且不影響馬達32的工作效率以及作動桿33的移動量，亦不佔據過多體積。

請參圖11及12所示，本發明另提供一較佳實施例之自行車可調式座管500，該自行車可調式座管500的無線單元(圖未示)亦係整合於控制電路板501當中，而與該無線單元電性連接的一天線502設置於第一蓋體503的內側面503a上而位於該馬達腔室504中，且該天線502以一電線505電性連接該控制電路板501，如此一來，該天線502具有更加的收訊效果。此外，該自行車可調式座管500包含一充電部506，該充電部506設置於第二蓋體507的內側面507a上。該充電部506內部設置有一接收線圈(圖未示)，充電部506可藉由該接收線圈感應外部的磁場，並將所感應到的磁場轉換為感應電壓後傳輸至電池508。

圖12揭示一種無線供電裝置600貼接於該第二蓋體507的外側面，且無線供電裝置600包含有一傳輸感應線圈(圖未示)，該無線供電裝置600的傳輸感應線圈會產生一特定的磁場，以使該充電部506的接收線圈受該磁場影響而磁化，進而將磁能轉換為電能並傳輸至電池508，達到充電的目的。其中該無線供電裝置600具有一磁鐵或是一由可磁吸的材料所製成的磁吸元件，該充電部506設置有一磁鐵或是一由可磁吸的材料所製成的磁吸元件，所述可磁吸的材料包含但不限於鎳和鈷。藉由無線供電裝置600的磁鐵或磁吸元件與該充電部506的磁鐵或磁吸元件磁性相吸，使該無線供電裝置600能夠穩固地貼接於該充電部506上。然於其他實際應用中，充電部能以公母對接的形式與一供電裝置電性連接，例如供電裝置的插頭插設於充電部的插座上並以金屬接點進行電性連接。

綜上所述，本發明之自行車可調式座管透過馬達帶動凸輪旋轉而驅動作動桿沿其軸向移動，進而阻斷或連通缸筒內的第一腔室與第二腔室，達到調整或固定座管組件長度的目的。另外，本發明中之馬達的輸出軸軸心與作動桿軸心之間的夾角設計，以及作動桿的軸心與該輸出軸的軸心之間的距離設計，有助於節省馬達的輸出功率，以及避免連接座處的材積過大。再者，由於本發明中之凸輪與作動桿之間的結構設計，當該驅動部位的第二部位抵接該作動桿時，第一腔室與第二腔室之間的流體通道適當，有利於第一腔室與第二腔室之間的流體相互流通，使調整座管組件長度時更加順暢。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。