TWI262155B - Gear assembly for a bicycle gear change - Google Patents

Description

1262155 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種腳踏車變速桿之齒輪傳動裝置，其具 有如申請專利範圍第1項所提出之特徵。 【先前技術】 本發明詳細說明用以改進一腳踏車齒輪變速桿之小直 徑齒輪與大直徑齒輪（反之亦然）間之齒輪變換。在本發明 說明與隨附申請專利範圍中，“齒輪變換”是希望表示該腳 踏車之傳動鏈條從嚙合一齒輪之情形下傳到該鏈條嚙合同 一齒輪傳動裝置中另一齒輪之情形的操作。齒輪變換時經 常需要將傳動鏈條從一較大直徑齒輪換擋至一可能相鄰或 不相鄰之較小直徑齒輪，反之亦然。在本發明說明與隨附 申請專利範圍中，“向上換檔”已用以指明齒輪變換操作是 從一較小直徑齒輪變換至一較大直徑齒輪，而“向下換檔” 指齒輪變換操作是從一較大直徑齒輪變換至一較小直徑齒 輪。 本發明之詳細說明特別關於一腳踏車變速裝置之前齒 輪傳動裝置，然而並未限於此用途，因為其亦可應用於變 速裝置之後扣鏈齒輪傳動裝置。因此在本申請案之範疇中， “齒輪”一名詞預期表示適於嚙合腳踏車鏈條之一般有齒元 件，且預期此有齒元件可具有一有齒鏈輪之型式、及當在 指變速裝置之後部時為一有齒扣鏈齒輪型式。 特別是在競速腳踏車之領域中，重要的是要能實現可 5 1262155 施行平順而沒有猛然換檔之變速操作（在向上與向下 時皆然）。曾提出各種有利於齒輪變換之結構設計，例 於齒輪齒形之型式、關於包括從該齒輪面軸向突出之 等之換擋輔助構件、或是該齒輪之往復定位。 儘管已有各種有助於換檔之習知設計，仍有改進 情形之需求以便使換檔更平順且更準確，特別是在例 受力之情形下變換時。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種可滿足上述需求之齒 動裝置的改進型式。 依據本發明，此目的可藉由具有形成申請專利範 旨之特徵的一齒輪傳動裝置而獲得。 【實施方式】 請參考第1圖，數字10表示一競速腳踏車，包括 鏈條1 6相互連接之前齒輪傳動裝置1 2與後扣鏈齒輪 裝置1 4。腳踏車1 0至少包含一前轉鏈裝置1 8以控制 輪傳動裝置1 2之齒輪變換，及一後轉鏈裝置20以控 扣鏈齒輪14之齒輪變換。前齒輪傳動裝置12至少包 右踏板曲柄2 2與一左踏板曲柄2 4。 第1圖指出作為踏板曲柄22與24之旋轉角之參 置，該位置即右踏板曲柄垂直朝上，而角度值0 °即定 位置。 換檔 如關 鉚釘 換檔 如在 輪傳 圍主 以一 傳動 前齒 制後 含一 考位 在此 6 1262155 本發明起始於本發明人之直覺，即藉由將該等齒輪之 某些扇區用於向下換檔而相同齒輪之其他扇區為向上換 檔，可使二種換檔均得以改進。同時根據進一步之直覺（經 實驗證實後），在競速時某些角位置特別適合於最佳施行向 下換檔，即從較大直徑齒輪換至較小直徑齒輪，同時相對 的是其他角位置更適合於最佳施行向上換檔，即從較小直 徑齒輪換至較大直徑齒輪。 因此在本發明中，該傳動裝置齒輪中至少之一會提供 扇區用於（或專用於）一換檔型式（向下或向上換檔）。特別 是本發明提出實現方法（於至少一齒輪），至少一扇區用於 向下換檔，且至少一扇區用於向上換檔。如以下將說明， 向下換檔扇區係設置有利於向下換檔之換檔輔助構件，而 向上換檔扇區係設置有利於向上換檔之換檔輔助構件。較 佳是會提供與靠近該踏板曲柄之軸的該齒輪區域一致的二 向下換檔扇區，及靠近與用於向下換檔互補之該齒輪區域 的二向上換槽扇區。 第2圖顯示本發明應用於一前齒輪傳動裝置12之具體 實施例，裝置1 2至少包含一設置有徑向臂2 6以固設一較 大直徑齒輪2 8與一較小直徑齒輪3 0之右踏板曲柄2 2。對 熟習此領域的人士而言，顯然此說明亦可應用於具有三齒 輪之前齒輪傳動裝置。在此情形下，當考量由較大直徑齒 輪與中間直徑齒輪形成之齒輪對時，該中間齒輪會被視為 具有較小直徑之該齒輪，同時當考量由中間直徑齒輪與較 小直徑齒輪形成之齒輪對時，該中間齒輪會被視為具有較 7 1262155 大直徑之該齒輪。再者，本發明也可應用於後扣鏈齒輪傳 動裝置1 4。 請參考第2圖，較大直徑齒輪2 8係裝設於踏板曲柄 2 2上以建立單一明確之角度關係。此可藉由將固定區域3 2 定位或成形於齒輪2 8與踏板曲柄2 2間，以界定齒輪2 8 與踏板曲柄2 2關係的單一明確組合位置。 踏板曲柄2 2具有一縱軸3 4，其連結用於連接底托架 主轴之孔的中心3 6與連接踏板之孔的中心3 8。 較大直徑齒輪2 8將分成4個彼此互補之扇區：二向下 換扇區40、42與二向上換檔扇區44、46。扇區40、42是 徑向彼此相對且均設置有利於向下換檔之換檔辅助構件， 即由較大直徑齒輪28換至較小直徑齒輪30。同時扇區44、 4 6是徑向彼此相對且均設置有利於向上換檔之換檔輔助 構件，即由較小直徑齒輪3 0換至較大直徑齒輪2 8。 踏板曲柄2 2之縱軸3 4會與二向下換檔扇區4 0、4 2 相交。二扇區40、42具有一共同中間軸，其與縱軸34之 相關角度位置係在行進方向之反向，介於5度與1 5度間。 二向上換檔扇區44、46具有一共同中間軸，其位置係在相 關之二向下換檔扇區40、42中間軸的90度處。二向下換 檔扇區40、42具有實質上相同之角度寬，最好是介於30 度至70度間，且更佳是介於35度至45度間。二向上換檔 扇區44、46具有實質上相同之角度寬，最好是介於110 度至1 5 0度間，且更佳是介於1 3 5度至1 4 5度間。如果， 如上述，踏板曲柄2 2之縱軸3 4可視為角位置之參考軸且 8 1262155 予以特定該縱軸3 4為0度，在圖内本發明一具體實施例 中，向下換檔扇區4 0從3 3 5度展開至1 5度，向上換檔扇 區44從1 5度展開至1 55度，向上換檔扇區42從1 55度展 開至1 9 5度，向上換檔扇區4 6從1 9 5度展開至3 5 5度。誠 然，此等數值純粹是代表性且在本發明其他具體實施例中 會有不同。 可看出用於向上換檔之扇區具有之角度寬比用於向下 換檔之扇區大許多。較佳是，用於向上換檔之扇區與用於 向下換檔之扇區間的展開角度比值是介於1 . 5與5間，而 更佳是介於2.5與4.5間。 該向上與向下換檔辅助構件可用任何先前技術中已知 之方式製成。本發明目的之重要因素在於，該向下換檔輔 助構件之特別作用使得當鏈條在平行齒輪之旋轉軸方向承 受推力（以將該鏈條自該齒輪移開）時，有助於該鏈條脫離 該較大直徑齒輪，同時該向上換檔輔助構件之作用使得當 鏈條在平行齒輪之旋轉軸方向承受推力（即將該鏈條拉向 該齒輪）時，有助於該鏈條嚙合該較大直徑齒輪。 換檔輔助構件之可行具體實施例係示範於第3與第4 圖中，其分別顯示較大直徑齒輪2 8面向較小直徑齒輪3 0 之該面，及較大直徑齒輪2 8背向較小直徑齒輪3 0之該面。 該向下換檔輔助構件可以斜面5 0型式形成於齒輪2 8之一 或兩面上，及/或該等齒之一或兩側上。較佳是，包括在向 下換檔扇區40、42之所有齒均設置有該斜面5 0。 再度參考第3與第4圖，該向上換檔輔助構件至少包 9 1262155 含： —形成凹槽狀之釋放切口 52，介於齒輪28面向較小 直徑齒輪之該面上二相鄰齒間， —凹穴58，形成於齒輪28面向較小直徑齒輪之該面 上，靠近該齒輪内圓周邊緣處， 一銷5 4，用於嚙合該鏈條，從齒輪2 8面向小直徑齒 輪30之該面突出且位置靠近該等凹穴，及 —斜面56，形成於齒輪28旋轉方向之各銷54前面二 齒之側邊上，及形成於該齒輪背對著面向小直徑齒輪3 0 之該面上。 該向上換檔輔助構件係位於該個別扇區44、46内側最 有利之角位置上。 第5與第6圖顯示一向下換檔操作。一開始，該鏈條 如第5圖所示嚙合較大直徑齒輪28，而後其藉由轉鏈裝置 朝小直徑齒輪3 0換檔，以致造成齒輪改變成如第6圖所示 之小直徑齒輪3 0。因此，向下換檔操作即藉由扇區40、42 而施行。實驗已顯示當此換檔由該踏板曲柄之軸發生在該 齒輪之角形扇區時，將有利於向下換檔。 第7圖顯示依據本發明之齒輪傳動裝置1 2的向上換檔 操作時，即由該較小直徑齒輪變成較大直徑齒輪2 8。將較 大直徑齒輪2 8細分成向上與向下換檔扇區，造成藉由扇區 44、46發生向上換檔。實驗已顯示當此換檔發生在與用於 向下換檔互補之該齒輪角度扇區時，將有利於向上換檔之 情況。 10 1262155 此外 誠 在 不 損及本發明 之原 理 下 ，該 細 部 結 構 與 具 體 實 施例 可 廣 泛 地 變化（至於本文 中 所 描述 與 示 範 純 粹 係 一 摩巳 例）， 而 不 脫 離 隨附申請專 利範 圍 中 界定 之 本 發 明 的 靶 疇 〇 例如 用 於 向 下換檔與各 上換 檔 之 扇區 數 a 可 與 二 個 不 同 ，可 如 三 或 四 個。 [ 圖 式簡 單 說 明 ] 本發 明 參 考 隨 附圖式以- -不作^ % , P艮 f|J 之 實 例 詳 加 說 明 其中 ： 第 1 圖係 一 腳 踏 車 之側視圖， 第 2 圖係 依 據 本 發 明之齒輪傳 動裝 置 的 前視 圖 ， 第 3 與第 4 圖 係 第 2圖中箭頭 i iv 所 指 之齒 輪 的 二 面 之 前 視 圖 第 5 與第 6 圖 顯 示 依據本發明 之齒 輪 傳 動裝 置 在 向 下 換 檔 時 之 情 形 y 第 7 圖顯 示 依 據 本 發明之齒輪 傳動 裝 置 在向 上 換 檔 時 之 情 形 〇 [ 元 件代 表 符 號 簡 單說明】 10 腳踏 車 12 前 齒 輪 傳動 裝 置 14 後扣 鏈 傳 動 裝 置 16 鏈 條 18 前轉 鏈 裝 置 20 後 轉 鏈 裝置 22 右踏 板 曲 柄 24 左 踏 板 曲柄 11 1262155 26 徑 向 臂 28 大 直 徑 齒 輪 30 小 直 徑 齒 輪 32 固 定 域 34 縱 轴 36 孔 中 心 38 孔 中 心 40 向 上 換 檔 扇 區 42 向 上 換 檔 扇 44 向 下 換 稽 扇 區 46 向 下 換 稽 扇 區 50 斜 面 52 切 V 54 銷 56 斜 面 58 凹 穴 12

Claims (1)

1262155 拾、申請專利範圍： 1 . 一種腳踏車變速桿之齒輪傳動裝置，至少包含一具有一 較大直徑之齒輪（2 8)與一具有較小直徑之齒輪（30)，該 等齒輪經指定協同一鏈條（16)而可由該等齒輪（28、30) 中之一換檔至另一齒輪，以施行一齒輪變換，其特徵在 於：該具有一較大直徑之齒輪（2 8)包含至少一用於向上 換檔之扇區（44、46)，包括換檔輔助構件（52、54、56、 5 8 )以便有利於向上換檔；及至少一用於向下換檔之扇 區（40、42)，包括換檔輔助構件（50)以便有利於向下換 才當。 2 .如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於其至少包含二彼此徑向相對之向下換檔扇區（40、 42) ° 3 .如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於其至少包含二彼此徑向相對之向上換檔扇區（44、 46) 〇 4.如申請專利範圍第2項或第3項中所述之齒輪傳動裝 置，其特徵在於該向下換檔扇區（40、42)與該向上換檔 扇區（44、46)係彼此互補。 5 .如申請專利範圍第1項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於該用於向上換檔之至少一扇區（44、46)比用於向下換 檔之及至少一扇區（40、4 2)具有一較大之展開角度。 6 .如申請專利範圍第5項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於該用於向上換檔之至少一扇區（44、4 6)與該用於向下 13 1262155 換檔之至少一扇區（40、42)間的展開角度比值是介於 1.5與5間。 7，如申請專利範圍第5項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於該用於向上換檔之至少一扇區（44、46)與該用於向下 換檔之至少一扇區（40、42)間的展開角度比值是介於 2.5 與 4.5 間。 8 .如申請專利範圍第2項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於用於向下換檔之該等扇區（40、42)具有實質上相同之 展開角度。 9.如申請專利範圍第3項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於用於向上換檔之該等扇區（44、4 6)具有實質上相同之 展開角度。 1 0.如申請專利範圍第2項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於每一個用於向下換檔之該等扇區（40、42)均具有介於 3 0度至7 0度間之展開角度。 1 1 .如申請專利範圍第2項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於每一個用於向下換檔之該等扇區（40、42)均具有介於 35度至45度間之展開角度。 1 2.如申請專利範圍第3項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於每一個用於向上換檔之該等扇區（44、4 6)均具有介於 1 1 0度至1 5 0度間之展開角度。 1 3 .如申請專利範圍第3項所述之齒輪傳動裝置，其特徵在 於每一個用於向上換檔之該等扇區（4 4、46)均具有介於 1 3 5度至1 4 5度間之展開角度。 14 1262155 :4批申請專·利縫圍第1 _ %遽之_齒輪傳動装詈装转# '在 於當裝設於該齒輪傳動裝置時：該用於向下換檔扇區 、V”、4 申至之I 一 .係4立.协經特足具育較大.罝徑之該意 輪2 8 )與一踏板」:2 2 ”之縱軸（3 4 :i相交的·-區域内： Η如由請專利範圍第1項所迷之齒輪傳動裝置其特徵在 於其至少包含一曲柄（2 2Λ -該曲柄（；2 2.)之_縱軸Π 4 )係裝 設於與該具有較大直徑之齒輪相關的一確切位置。 1 6 ,如申請專利範圍第1 5項所述之齒輪傳動裝置，其特徵 在於該用於向下換檔（40、4 2)之至少一扇區具有一相對 於該踏板（2 2)之縱轴（3 4)係成夾角設置的一中間軸。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之齒輪傳動裝置，其特徵 在於該用於向下換檔（40、4 2)之至少一扇區的一中間軸 與該踏板（2 2)之縱軸（3 4)相關之夾角介於5度至15度 間。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項所述之齒輪傳動裝置，其特徵 在於該用於向上換檔扇區（44、46)中至少之一具有的一 中間軸實質上配置於與該至少一向下換檔扇區（40、42) 之該中間軸相關的9 0度位置。 15 1262155 柒、指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為：第2圖。 (二） 、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 22 右 踏 板 曲 柄 26 徑 向 臂 28 大 直 徑 齒 輪 30 小 直 徑 齒 輪 32 固 定 域 34 縱 軸 36 孔 中 心 3 8 孔 中 心 40 向 上 換 檔 扇 區 42 向 上 換 檔 扇 44 向 下 換 槽 扇 46 向 下 換 檐 扇 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明 特徵的化學式：