TWI282769B - Actuator for a bicycle gear-shift - Google Patents

Description

1282769 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域： 本發明係指一種白 ^ 條在不同齒輪之間位移，丁 動裝置’亦即-種使鏈 位移的機械裝置。 便使泠引鏈條本身的脫軌器亦 本文及申請專利範圍 在與自行車後輪相關 兴韬了以疋讓鏈條 或是讓鏈條在與踏板曲柄間位移的後換標器， 換_哭。 反曲柄相關之各種不同齒輪關位移的前 先前技術： 通4 ，換檔引動裝置包括一種活節式 般屬於活節式平行四邊开nA / 迻形执構（一 奸鑪鉍％ ώ Γ )，该四邊形設有四支依照四條 = 支插銷元件接合的連桿，其中第-連桿被固 二第一 if 2上/产二連桿（在活節式四邊形機構中係設 ; 扣對面）係被固定到換檔脫軌器支座上。活節式 :邊形的變形決定脫軌器的位移，連帶也決定齒輪的變 =節式四邊形的前述變形可用人工，透過控制桿經由 ^ owden)式纜線傳送給引動器的動作，或利用在經自 行手下達適當指令與透過適當機構後，即讓活節式四邊 形的各不同部件彼此位移，使其變形，因而讓脫軌器位 的電馬達等方式達成。 換檔器製造廠商長久追求的目標就是改良引動的精確 陘，以便讓換檔器易於操作及性能可靠。當換檔器在高級 !282769

行車競賽中用得越來越多時，這種需求也變得越來越強 $ °採用電馬達組件後，因為變形作用十分直接，完全不 需博登（Bowden)纜線的居中協調，以致這需求變得f 烈。 又 發明内 因 括：— 四支插 架上， 面並被 個依傳 作動而 變形； 作動之 所 於插銷 以 對角線 連帶確 在 讓傳動 距離變 更 容： 此，本發明係指一 活節式四 鎖元件接 苐二連桿 固定到換 動軸而定 使該等元 該引動裝 二個插銷 稱「實質 元件的直 此方式， 產生。此 邊形機構 合的連桿 在活節式 檔脫執器 的可變長 件彼此移 置的特徵 元件的插 相交」係 徑。 變形作用 舉確保用 保脫軌器控制第二 所舉的一項可讓變 轴與至少 4亍才圣小， 佳的作法 一支傳動 只包括機 是讓傳動 種自行車 ，設有四 ，其中第 四邊形機 支座上； 度，並在 近或移開 在於傳動 銷軸實質 指傳動軸 實質係沿 以控制變 連桿之動 形獲得更 軸正交， 械加工的 軸與傳動 換檔引動裝置 支依照四條插 ’其包 銷車由而由 一連桿被固定到自行車 構中係設於第 一馬達構件， 二支對向插銷 ，以致讓活節 軸係與傳動構 相交。 與插銷軸之間 一連桿對 其具有一 元件之間 式四邊形 件在其間 的距離小 者活節式四邊形的一條 形的最佳條件 作的最佳條件 佳控制的實施 此舉表示該等 典型公差而已。 構件在其間作動之二個 因而也 例中，係 軸之間的

1282769 五、發明說明（3) 插銷元件的插銷軸正交。如此一來，作/ 活節式四邊形的一條對角線產生。，變形作用即確切沿著 活節式四邊形宜為一種活節 相對於自行車架，宜使脫執器平移订四邊形。事實上， 的應用可能建議對脫勤m、，1 ,、動°然而’某些特殊 乙不排除 3 ^ ° (可供採 “牛戶斤+ ：：；ί 、二 Ρ的 :的寬 丨。就這 件適當 的負 件的軸 和二個 際上就

第8頁 五、發明說明（4) =這螺帽而言，第二插銷元件宜另包括二支相對的插 插銷係被***在第二插銷元件及螺帽之插銷部處 桿所形成的接合孔内。這作法使插銷元件及連桿 一 達舆活節式四邊形之間宜具有某種自由度， :’:、這！自二：=:=少容許(甚或適度的)相‘運 力。丨件在形狀或叙配上的輕微偏差而造成異常的應 個可讓i i U;U方=達成’其中-種方法是由- =所；供。另-方法是由螺桿與馬：=== 供。苐-種方法明顯較便宜（4 ? j向接頭提 則較有效，但卻昂貴。 二 ^ )，苐一種方法 螺巾目的官狀本體宜一端、^ 限，況之期間可供容置螺桿：長J在=件處於極 封閉在裝有引動器之自行 =:狀本體的這種 之間的螺紋接合不合典用Z月間，確保螺桿與螺帽 引動裝置宜包二個 =:;質的侵襲。 構之聯結器中的機械；動70件與活節式四邊形機 於馬達及活節式之；；「機械式引信」係指位 其具有一種低於所有复2運動鏈條的一個機械元件， 用此法1動器==或預定應力阻 自行車倒下而造成 的強大應力時（例如因 之才里擊所產生者）’機械式引信，而非 1282769 五、發明說明（5) 對其它元件就會 機械式引信 依據一較佳實 托架之 定應力 達會由 損。 依 紋並與 具已校 k事相 向縮回 依 接頭和 的聯結 以四邊 茲 詳予說 施間並具有 時始可從 其托架轴 據另一較 馬達螺桿 干擾的聯 對軸向運，所以四 據再一較 馬達及螺 器。如發 形能自由 舉實施例 明於後， 屈服，以致 可用種種方 例，機械式 已校干擾的 事相對軸向 向縮回，所 佳實施例， 旋合之襯套 結器，以致 動。如發生 邊形能自由 佳實施例， 紋螺桿其中 生撞擊時， 變形，不致 並配合圖式 其中： 保護了其它元件。 式予以實現。 引信包括一個設於電馬達與其 聯結器，以致僅在超出預定固 位移。如發生撞擊時，因為馬 以四邊形能自由變形，不致受 機械式引信包括一個設於具螺 #口螺帽管狀元件容置座之間並 僅在超出預定固定應力時始可 才里擊時，因為襯套會由螺帽軸 變形，不致受損。 機械式引信包括一個設於萬向 至v 一個之間並具有已校干擾 因為萬向接頭會軸向縮回，所 受損。 ’將本發明的其它特徵和優點 實施方式： # 一乡阅弟 3、4及5圖，所示者即為以參照號碼10 ::的自行車換檔引動裝置! 0。由於換檔器甚或自行車均 非本發明的一部份，所以未予顯示。 引動裝置10包括由四支連桿組成的一種活節式四邊形

第10頁 1282769 五、發明說明（6) 機構11 :固定到自行車架上的第一連桿21，在活節式四邊 幵> 機構11中係a又於第一連桿2 1對面並被固定到換檔脫執器 支座上的第二連桿22，以及第三連桿23和第四連桿24。這 四支連桿21、22、23、24係依照四條平支插銷軸3丨、32、 3 3、3 4而由四支對應的插銷元件4丨、4 2、4 3、4 4接合，以 便形成前述的活節式四邊形機構丨i。 應注意的是（第3圖），這四支連桿21、22、23、24朝 插銷軸31、3 2、3 3、3 4的方闩目女 ^ ± 4扪万向具有一個相當大的寬度。由 於這寬度，便在活節式四邊形機構u的四支連桿2i、22、 23、24以及插銷元件41、4?、d η >日日兩 以、43、44之間界定出一個内部 至間。 連桿2 1、2 2 略為複雜一 二連桿22， 處扁平狀的 二支以一橋 圖所示，插 的結構則較 W動裝置10 相等··插銷 竣離’同樣 、33之間的 較精密的活 定到自行車 些的任何形狀。例 都具有較厚實的組 組態，而第四連桿2 4 座243接合的平行支 銷元件43、44的結構 複雜。 中’插銷軸3 1、3 2、 軸3 1、3 3之間的距離 地，插銷軸3 1、3 4之 距離。此舉表示這個 節式平行四邊形。因 架的固定情況下，此 另應注意的是，四支 件41、42、43、44可採用 如，第一連桿2 1就如同第 態。第三連桿2 3則具有實 係由整體結構構成並設有 臂241、242。同樣地，如 簡單，而插銷元件4 1、4 2 至於尺寸，在所示的 3 3、3 4之間的距離係成對 等於插銷軸3 2和3 4之間的 間的距離則等於插銷軸3 2 活節式四邊形機構11是個 此’若在第一連桿21被固

苐11頁 1282769 五、發明說明（7) 1即式四邊形機構11如變形即表示第二連桿22沿著第三連 桿23和第四連桿24所界定的一條圓形路徑而平移移行。如 果四邊形機構11不是平行四邊形，那麼第二連桿22的移動 =但要有個平移組件，也要有個旋轉組件。此情況—般來 兒並不α寸吾’但在某些條件下卻有助於換權脫軌器畜 些特定的移動。 爭系 引動裝置1 0也包括一個沿著傳動軸丨3具有可變I 傳動構件1 2。該傳動構件1 2又包括一個安裝在第一插銷元 1 ΐ的開式托架5 1。具體言之，托架5 1是由整體結構製 、’设有二個以一橋座243連接的側構件51 2、513。it / 们側構件5 1 2、5 1 3又分別設有彼此相對與對齊的小孔5 一、515，以便能容置習用的鎖定器，例如螺栓（圖中未 採=所述的方式’就可將托架51裝配到播錦元件 上。第一連桿21具有二個圍繞第四連桿24 的翼部m、212，而該等支臂241、242 = 二側：件…513。插銷元件41係由二支插銷41 i二而】 邱？11 1插鎖411、412沿著插銷軸31***分別設於元件置 相1、212、支臂241、242、側構件512、513的孔翼 達52傳ΪίΓ*2另包括—具容置及固定在托架51中的電€ ί二 設有一支由螺桿53構成的輸出軸，i: 插：=:走合並被安裝在活節式四邊形機構11中虚第 =牛：對的第二插銷元件42上。螺桿5動：― 決疋螺帽54在螺桿53本身上的滑動， U用以

第12頁 1282769 五、發明說明（8) ' ----- 件12的長度變化，亦即固定到第一插銷元件41的電馬達“ 和固定到對向第二插銷元件4 2的螺帽5 4之間所要考慮的長 度。傳動構件1 2的這種長度變化又轉而決定活節式四邊 機構11的對應變形。 螺帽54包括一個設有内螺紋並與螺桿53旋合的管狀本 體541，和二個彼此相對並與管狀本體541保持垂直的插銷 部542、543。管狀本體541的一端544封閉，並順著傳動軸 1 3延伸，以致在傳動構件1 2處於極限縮回狀況時（參閱第2 圖），能容置整個螺桿5 3。 /

y採用如後所述的方式就可將螺帽54裝配到活節式四邊 形機構11中。第二連桿22設有二個圍住第四連桿24支臂 241 242的翼部221、222，該等支臂241、242又轉而圍住 螺帽54的二個插銷部542、543。第二插銷元件42係由二支 插銷4 21 4 2 2構成，該等插銷4 2 1、4 2 2各被***元件翼部 221、222、支臂241、242、插銷部542、543中分別沿著插 銷轴32而形成的孔口内。

依據本發明，傳動軸13實質係與插銷軸31、32相交， 此舉，示傳動轴13與插銷軸31之間的距離小於插銷元件42 的直徑。另外，在所舉的一實施例中，傳動軸丨3係與插銷 轴31、32或二者正交，此舉表示該等軸之間的距離變得極 小，只包括機械加工的典型公差而已。 電馬達52與活節式四邊形機構11之間的聯結具有某種 自由度’亦即電馬達5 2與活節式四邊形機構11之間至少容 許（甚或適度的）相對運動。在第1到5圖所示的實施例中，

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達成這 二個插 之間留 移動。 式顯示 置。在 螺桿53 軸13。 間輕微 械應力 種自由度的方e 銷部⑷、543 )^/ f帽54(具體的說，是於它的 第四連桿24的二個支臂241、242 、古門隙^隙’以致螺帽54能朝著插銷軸32的方向 ^螺巾14田4和5的放大圖式中可清楚看出，該二圖 ，自'因為前述間隙而可能出現的二種不同位 、土 η“兄明的另一實施例中，可將自由度設成使 运^轴丨3和經由一個萬向接頭而連接到這傳動 不娜那種情形，前述的自由度都能防止各部件之 的偏差不致造成可能發生故障甚或事故的傷害性機 杂a第6、7及8圖所不者係自行車換檔引動裝置丨〇〇的另一 與第卜2、3、4及5圖所示的引動裝置1〇類 但增5又一機械式引信（mechanical fuse)。相對於引 3f置10，為求簡明，僅就引動裝置1〇〇中不同（或增設） 件予以說明，#與引動裝置1〇對應的部件及元件均以 无刖所用的相同參照號碼表示。 螺帽54的管狀本體541未設内螺紋，而是另設一個具 有内螺紋並與電馬達5 2之螺桿5 3旋合的管狀襯套5 4 5，該 襯套5 4 5係被強制***管狀本體5 4 1内所設的軸向容置座 546。襯套545的外徑與容置座54β的内徑係經仔細選擇， 以便彳之谷置座546拔出襯套545的力量具有一預定值。不論 如何’為確保襯套545在容置座546内不能轉動，可在至少 一個接觸面上刻出軸向刻痕（該刻痕僅在第8圖中顯示 出）。 ^

第14頁 1282769 五、發明說明（ίο) 第6、7圖顯示出，若依箭頭u撞擊時（裝有引動裝置 1〇〇之自由車倒下時的典型撞擊），襯套545係如何從容置 座546縮目’以致吸收撞擊力，因而保護住電馬達52和引 ^裝置:〇0之其它組件的情形。於是，在襯套545與容置座 5二間具有已校干擾的前述聯結構成機械式引信。應注 思的疋’只要將襯套545裝回容置座546内 復置 正確的操作條件。 在未以圖例說明的另—^ ui ju Μ 士 + $ w ^ β例中，機械式引信可由〆 個在電馬達5 2與其托架5 1之問_ι_七 ^ ^ ^ ^ , ”有已校干擾的聯結構成。 二：需增的機件(例如前述實施例中的襯套 545)，但從另一方面來說，它备兩 構造公差加以控制，而這在一护f …馬達5 2外尺寸的 各 ^ ^ 知情況下則不需要。 若是經由萬向接頭達到自由户 _ 另-實施例中，是在傳動軸! 3或螺浐 以圖:列°兒明的 供具有已校干擾的聯結而達成。”干卩一側對該接頭提 按，以上所述，僅為本發明 發明之特徵並不偈限於此Μ壬何佳具體貫施例，惟本 領域内，τ輕易思及之變化或d:技藝者在本發明 明之申請專利範圍中。 4，皆應涵蓋在以下本發 1282769 圖式簡單說明 圖式說明： 第1及2圖係依本發明第一實施例構成之引 二個f同操作位置的部份剖面圖； 於 圖係第1及2圖所示裝置處於另一操作 Λ示者的中間），且朝箭頭111之方向載取的部ί σ面圖（有些部件被移除掉一部份）； ，4圖係第3圖中某一細部的放大圖； 圖·第5圖係第4圖中同一細部處於不同操作狀況下的放大 二個；6二7 ΐ係依本發明第二實施例構成之引動裝置處於 ^同知作位置的部份剖面圖；和 某一=8邻圖^第6及7圖所示裝置朝箭頭ν 111之方向載取的 。卩的部份剖面放大圖。 主要部分之代表符號： 10 、 100 四邊形機構11 21 第二連桿 22 23 第四連桿 24 31 、 32 、 33 、 34 橋座 243 41 M2 ^ 43 > 44 支臂 241 、242 13 傳動構件 12 512 、 513 托架 51 411 、 412 、 421 、 4 2 2小孔 514 ^ 515 211 > 212 > 221 ^ 2 22螺桿 53 引動裝置 第一連桿 第三連g 插銷軸 插銷元件 傳動轴 側構件 插鎖 翼部

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Claims (1)

1282769 第號專利案？年/兰隻正., —__一— \ ·~95Γ1^Γ2ΐ~L/t ^六、申請專利範圍 ：1 '…Ί」 1、一種自行車換檔弓Γϋ置，其包括： 一活節式四邊形機構，設有四支依照四條插 銷軸而由四支插銷元件接合的連桿，其中一第一 連桿被固定到一自行車架上，一第二連桿在該活 節式四邊形機構中係設於該第一連桿對面並被固 定到一換檐脫軌器支座上； 一傳動構件，其具有一個依一傳動軸而定的 可變長度，並在二支對向插銷元件之間作動而使 該等元件彼此移近或移開，以致讓該活節式四邊 形機構變形； 該引動裝置的特徵在於： 該傳動軸實質係與該傳動構件在其間作動之 二個插銷元件的該些插銷軸相交。 2、 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中 該傳動軸係與該傳動構件在其間作動之二個插銷 元件的至少一支插鎖軸正交。 3、 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中 該傳動構件包括一具容置在一第一插銷元件所安 裝之一托架上的電馬達，一支沿著該傳動軸之軸 向配置並由該電馬達使其轉動的螺桿，和一與該 螺桿旋合並被固定到位在該第一插銷元件對面之 一第二插銷元件處的一螺帽，其中該傳動軸係與 該第二插銷元件的該插銷軸正交。 4、 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中 該些連桿朝著該些插銷軸的方向具有一個相當寬 的寬度，並以這寬度界定出該活節式四邊形機構 的一内部空間，其中該傳動構件係被設於該内部 空間中。 5、 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中 ·*丁 丨丨_丨_丨___丨_师11111* __令# f月Η曰修(果)正替換頁 六、 申請專利範圍 該 螺 帽 包括 一 設有内 螺紋的管 狀 本 體 和 二 個 彼 此 相 對 並與 該 管狀本 體保持垂 直 的 插 銷 部 〇 6 、如申請專利範圍第5項 所 述 之 裝 置 J 其 中 該 第 二 插銷 元 件亦包 括二支相 對 的 插 銷 ， 各 該 插 銷 係 被 *** 在 該第二 插銷元件 及 該 螺 帽 之 該 jtb 插 銷 部 處 會聚 的 該些連 桿所形成 的 接 合 孔 内 〇 7 、如申請專利範圍第3項 所 述 之 裝 置 其 中 該 些 連 桿朝 著 該些插 銷軸方向 具 有 —一 個 相 當 長 的 延 伸 部 ，並 以 這延伸 部界定該 活 /r/c 即 式 四 邊 形 機 構 的 -— 内 部空 間 ，其中 該傳動構 件 係 設 於 該 内 部 空 間 之 外 〇 8 、如11 _請專利範圍第3項 所 述 之 裝 置 其 中 在 該 電 馬達 與 該活節 式四邊形 機 構 之 間 提 供 - 由 度 〇 9 、如1 _請專利範圍第8項 所 述 之 裝 置 > 其 中 該 白 由 度是 由 一個可 讓該螺帽 朝 著 該 第 二 插 銷 元 件 之 該 插銷 轴 方向小 幅移動的 一 間 隙 所 提 供 Ο Η }、如 中 請專利 範圍第8項 所 述 之 裝 置 其 中 該 白 由度 是 由該螺 桿與該電 馬 達 之 間 的 一 萬 向 接 頭 提 供。 1 1 、如 中 請專利 範圍第5項 所 述 之 裝 置 其 中 該 螺 帽之 該 管狀本 體的一端 封 閉 並 具 有 在 該 傳 動 構 件處 於 極限縮 回狀況之 期 間 可 供 容 置 該 螺 桿 的 一 長度 〇 !、如 中 請專利 範圍第1 項 所 述 之 裝 置 J 其 包 括 一 個設 於 該傳動 構件與該 活 Λ-/Γ 即 式 四 邊 形 機 構 之 聯 結 器中 的 機械式 引信。 1S ί、如 中 請專利 範圍第3項 所 述 之 裝 置 其 包 括 一 個設 於 該傳動 構件與該 活 Λ-/Γ 即 式 四 邊 形 機 構 第19頁 1282769 「 I _作年1 .日修(痴正智攻'1_六、申請專利範圍 之聯結器中的機械式引信，且該機械式引信包括 一個設於該電馬達與其托架之間並具有已校干擾 的聯結器，以致僅在超出一預定固定應力時始可 從事相對轴向運動。 1 4、如申請專利範圍第3項所述之裝置，其 包括一個設於該傳動構件與該活節式四邊形機構 之聯結器中的機械式引信，且該機械式引信包括 一個具螺紋的聯結器，該聯結器設於與該電馬達 之該螺桿旋合之管狀襯套和該螺帽管狀本體之一 容置座之間並具已校干擾，以致僅在超出預定固 定應力時始可從事相對軸向運動。 1 5、如申請專利範圍第1 0項所述之裝置，其 包括一個設於傳動構件與活節式四邊形機構之聯 結器中的機械式引信，且該機械式引信包括一個 設於萬向接頭，和該電馬達及該螺紋螺桿其中一 個之間並具有已校干擾的聯結器。 1 6、如申請專利範圍第1項所述之裝置，其 中該傳動軸係與該傳動構件在其間作動之二個插 銷元件的該些插銷軸正交。 1 7、如申請專利範圍第1項所述之裝置，其 中該活節式四邊形機構係為一活節式平行四邊 形0 第20頁