TWI240694B - Front derailleur for bicycle with electrical motor and gear reducer - Google Patents

Description

1240694 五、發明說明（ι) 發明之領域 本發明係關於一種腳踏車之前變速器，其型式爲包括 有： -一個支持體，被固緊到腳踏車骨架； -一個前叉單元，用來使腳踏車鏈條轉換變速； -裝置，用來連接前叉單元到支持體，包含有至少一個 臂，其末端樞轉於支持體及前叉單元； -一個作動臂，含有該樞軸臂之延長部； -一個電動馬達，被連到該支持體，以控制該作動臂。 先前技術說明 上述之前變速器被顯示於第5圖所示之本申請人的美國 專利No· 5470277，以及本申請人之意大利專利申請No. T099A001023，本件在註冊日期仍守密。提供用來做快速 參考用之附圖中之第1圖，顯示上述意大利專利申請案所 示之前變速器。在此圖中，前變速器一般以符號1表示。 它包括有一個支持體2及其用來將腳踏車骨架之管子固緊 用之束帶3。符號5 —般爲已知型式之前叉單元，用來使 腳踏車之鏈條轉換變速（圖中未顯示），而使該鏈條任意地 與腳踏車中心移動相關之鏈輪（圖中未顯示）啣接。前叉單 元5由一個關節轉動之平行四邊形系統而被連到支持體 2 ’它包括有分別樞轉於8, 9,及10, 11而繞支持體2及前 叉單元5的兩個臂6, 7。配置在外側之關節臂7延伸到關 節臂12，而與關節臂7形成一個角度爲約90。之單一零 1240694 五、發明說明（2 ) 件。一個固緊到螺栓1 4上且被連到前變速器之電動馬達 1 5之蝸型螺紋元件1 3樞轉在臂1 2上。電動馬達1 5設置 有束帶1 6用來以樞轉方式將馬達體連接在變速器2之軸 17上，因爲當臂12之下列操作在支持單元2之關節上做 角度振動時，馬達必須可在軸1 7上振動。 該由本申請人提出之解決方案由於許多原因，並無法在 操作階段上完全滿足。首先，電動馬達必須有高的轉速， 以移動前叉單元在其兩個極端位置之間。其次如上述，由 於系統之幾何形狀，電動馬達1 5必須配合樞轉在軸1 7 上，並且操作上必須佔據很大的空間，以及另外可能之連 結晃動問題。最後，以第1圖所示之幾何形狀時，若尺寸 被保持很低時，無法獲得寬且不會咬住的最大行程。這在 三個鏈輪關連到中心移動時之情況中所須。 發明之扼要說明 爲了解決所有這些問題，本發明係關於一種前變速器， 其特徵已在此說明書之開頭中述及，其另外特徵爲，該電 動馬達由齒輪傳動組控制該作動臂，該齒輪傳動組包括有 第一齒輪被連到電動馬達，以及第二齒輪被連到該作動 臂。 拜此特徵之賜，電動馬達與被控制單元之間的傳動組， 其性能比第1圖所示之情況要好。再者，由該齒輪而適當 地選擇傳動比時，使變速器在行程之一端到另一端的馬達 轉速會被減到很小。同時，電動馬達可被配合成對腳踏車 1240694 五、發明說明（3 ) 骨架成固定，即它不會如第1圖般地振動。因而尺寸及連 結晃動相當地減少。最後，齒輪傳動及如上述減少之尺寸 可提供較長之變速器行程，而且亦適於三個鏈輪之傳動， 不會咬住。 本發明之第一實施例中，牢固地被固定到電動馬達軸之 該第一齒輪爲蝸形螺桿，而該第二齒輪則爲扇形齒輪，較 佳爲與該關節臂及該作動臂形成單一零件。在該形式之實 施例之變化中，連到電動馬達軸之蝸形螺桿與一個連結之 輔助扇形齒輪啣接，而隨著一個小齒輪轉動，接著與扇形 齒輪在作動臂上啣接。此變化體很明顯地在兩階段式聯接 之傳動組之情況中較常採用。 在第二種形式之實施例的情況中，第一齒輪包含有楔狀 小齒輪被連到電動馬達軸，而第二齒輪則爲一個連到作動 臂之楔狀齒輪。一種變化例之中，被連到電動馬達軸之楔 狀小齒輪與一個輔助楔狀小齒輪啣接，它與一個楔狀齒輪 啣接並隨其轉動，該楔狀齒輪與連到作動臂之扇形齒輪啣 接。而且在此情況下，可獲得兩階段之減速。 最後，可用來選擇地操作兩個不同之傳動比之一個齒輪 傳動組可被設計出來。較佳之傳動比選擇是由滑動一個連 到兩個共軸之小齒輪之單元而達成，以操作性地與一個連 到作動臂之扇形齒輪上之該小齒輪中之一啣接。該選擇可 由腳踏車騎士依照其具體需求而人工設定。 附圖之簡單說明 1240694 五、發明說明（4 ) 本發明將以非限制性實施例參照其附圖之詳細說明而更 了解之，其中： 第1圖爲一個垂直於腳踏車縱向之平面的視圖，顯示由 本申請人先前所提出之變速器； 第2圖爲本發明之此前變速器第一實施例之局部剖面立 體圖； 第3匾爲第2圖變速器在一個對腳踏車縱向成垂直之平 面上之視圖； 第4圖爲顯示第3圖之一個變化例； 第5圖爲顯示本發明之第二實施例； 第6圖爲顯示第5圖之變化例； 第7圖是顯示另外一個變化例。 本發明較佳實施例之詳細說明 第2-7圖中與第1圖共同之零件以相同符號表示。 在第2, 3圖所示之實施例中，電動馬達15牢固地被連到 支持單元2,並且由一個包含有蝸形螺桿18配合在馬達輸 出軸延長部15上之齒輪，及由扇形齒輪19控制作動臂 12,扇形齒輪19及作動臂12及關節臂7形成一個單一零 件。如第2圖所示，在所顯示之行程例子中，關節臂6表 示前叉之形成，其中心臂6a在點8樞轉於支持單元2及 兩個分支6b(僅一個在第2圖中可見）。第3圖亦局部地顯 示兩個鏈輪A，B與腳踏車之中心移動有關，用來依照前 叉單元5之操作功能而選擇地與腳踏車傳動鏈條（圖中未 1240694 五、發明說明（5 ) 顯示）啣接。再參照第3圖所示之行程，連到電動馬達軸 1 5之蝸形螺桿1 8由輥子軸承20而被連到（並且被轉動）支 持體2之上端。 第4圖顯示第3圖之變化體，僅不同於運動是從蝸形螺 桿1 8到扇形齒輪1 9。在第4圖之情況時，扇形齒輪1 9與 連到扇形齒輪22且隨之轉動的小齒輪2 1啣接。扇形齒輪 2 2與鍋形螺桿1 8嚼合’而不直接與禍形螺桿1 8 Dh合。 故，在第4圖之實施例中，傳動組包括有一個雙級減速。 更具體地，第一級包括蝸形螺桿18與輔助扇形齒輪22嚙 合，而第二級包括小齒輪2 1與扇形齒輪1 9嚙合。依此方 式下，馬達將前叉單元5從極端位置之一移到另一極端位 置所須之總轉速可額外地被減少。第5圖顯示第二實施 例，其中電動馬達軸1 5由傘形齒輪控制作動臂1 2，它包 括連到電動馬達軸1 5之楔狀小齒輪23，及牢固地連到（最 好製成單一零件）作動臂1 2之楔狀齒輪24。在此所敘述 之所有實施例中，作動臂1 2接著與變速器之關節臂7製 成單一零件。 第6圖顯示第5圖之變化體，其中楔狀齒輪24自由地在 支持體2上轉動，並且其中作動臂1 2支持著扇形齒輪 1 9，它與連到楔狀齒輪24且隨之轉動的小齒輪25啣接。 故，在第6圖所顯示之實施例中，傳動組亦達成一種雙級 減速：第一級是由楔狀小齒輪23與楔狀齒輪24之連結， 第二級是由小齒輪25-扇形齒輪19之連結而達成。 1240694 五、發明說明（6 ) 最後，第7圖顯示第6圖之變化體，其中作動臂1 2具有 兩個不同半徑之扇形齒輪1 9a，1 9b，可選擇地啣接兩個小 齒輪25a，25b，它們被牢固地固定到楔狀齒輪24且隨之轉 動。楔狀齒輪24及兩個小齒輪25a及25b形成一個單元， 它可軸向地在兩個操作位置之間對支持構造2移動，其中 小圈輪2 5 a與扇形齒輪1 9 a之嚙合，或小齒輪2 5 b與扇形 齒輪1 9b之嚙合爲主動。此軸向移動單元之運動是依照所 須傳動比以達成變速器之動作，而由腳踏車騎士人工所控 制。所有其他方面，第7圖所示之裝置構造同於第6圖所 示者。 自然地，如第7圖所示，不同之傳動比亦可在一個包含 有第4圖所示之蝸形螺桿的傳動組中被選擇。 自然地’許多改變可被引入到本發明構造之實施例中， 所示以本發明爲特徵槪念定義範圍者將由下列申請專利範 圍所界定。 1240694 五、發明說明（7) 元件之符號說明 2 支持單元 3 束帶 5 前叉單元 6 關節臂 6a 中心臂 6b 分支 7 關節臂 12 作動臂 13 蝸型螺紋元件 14 螺栓 15 馬達輸出軸延長部 18 蝸形螺桿 19 扇形齒輪 21 小齒輪 23 楔狀小齒輪 24 楔狀齒輪 25 小齒輪 A, B 鏈輪

Claims (1)

1240694 1 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 六、申請專利範圍 4·如申請專利範圍第3項之變速器，其中該扇形齒輪（ί 9} 及該作動臂（12)形成單一零件。 5·如申請專利範圍第4項之變速器，其中該扇形齒輪（19) 及該作動臂Π2)與該第一樞軸臂（7)形成單一零件。 6·如申請專利範圍第3項之變速器，其中該蝸桿（18)由 一個與該蝸桿（18)嚙合之輔助扇形齒輪（2 2)而控制該 扇形齒輪（19)，它被連結到一個小齒輪（21)且隨之轉 動，小齒輪（21)與連到該作動臂（12)之該扇形齒輪（19> 嚙合。 7 _如申請專利範圍第1項之變速器，其中該傳動機制包 括有傘形齒輪對，它包括有禊狀小齒輪（23)，它被連 到電動馬達軸（15)，以及一個楔狀扇形齒輪（24)，它 可控制該作動臂（12)。 8 _如申請專利範圍第7項之變速器，其中該楔狀扇形齒 輪《24)被連到該作動臂Π2)。 9_如申請專利範圍第8項之變速器，其中該楔狀扇形齒 輪（24)及該作動臂（1 2)形成單一零件。 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 1240694 § D8 六、申請專利範圍 1 0 如申請專利範圍第9項之變速器，其中該楔狀扇形 齒輪（24)及該作動臂（12)與該第一樞軸臂《7)形成單 一零件。 11·如申請專利範圍第7項之變速器，其中該楔狀扇形 齒輪（24)被連到小齒輪（25)，且隨小齒輪（2 5)轉動， 小齒輪（25)與連到該作動臂（12)之該扇形齒輪（19)嚙 合。 1 2 ·如申請專利範圍第1 Ί項之變速器，其中該作動臂 Π2)被連到一對具有不同直徑之扇形齒輪（193, 19 b)，以任意地與一對小齒輪（2 5a, 2 5 b)嚙合，小齒 輪（25a, 25b)被固緊且隨該楔狀扇形齒輪（24)轉動， 該小齒輪《25a, 25b)與該楔狀扇形齒輪（24)形成一個 單元而成軸向地移動於兩個操作位置之間，而與該扇 形齒輪（19a, 19b)及對應之小齒輪（25a, 25 b)中之一 個進行嚙合。 1 3 如申請專利範圍第1項之變速器，其中該傳動機制 包括一個單元而移動於兩個操作位置之間，以選擇兩 個不同之傳動比，它可由該傳動組所作動。 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -I I I I I I I ·ΙΙΙΙΙΙΙ« · (請先«讀背面之注意事項再¾寫本頁)