TWI542481B - 花轂 - Google Patents

Description

花轂

本發明是關於一種花毂，且特別是關於一種設計構造簡單，且又可以在空轉的狀態下，不會讓棘爪與內齒環產生『卡咂、卡咂』碰撞聲響及不會帶動踏板的花毂。

本發明是關於一種自行車，且特別是關於一種表演用的自行車。在1970年代時，美國興起了一種自行車越野(bicycle motocross)運動，用於此種運動的自行車被稱為BMX自行車。BMX自行車的車型比較小、輪胎比較粗，且比賽的場地也和越野摩托車所用的場地十分相似。這項運動很快在青年人中流行起來，然而到了1980年代中期，大多數年輕人深受滑板文化的影響，覺得只在場地裏比賽太過單一，因此當時一個叫BOBHARO的年輕人在前後車輪安裝了踏板，玩家們就可以借助這幾個踏板做出許多新的花式。於是，人們開始把BMX自行車拿到平地，滑板的場地裏玩，而且玩的花式比滑板更多，跳得更高，更刺激了，而此種自行車的名字也從BMX自行車變成了BMX freestyle自行車。

請參照圖1，圖1所繪示為一種市面上之BMX freestyle自行車。此自行車10包括車架11、後車輪14、前車輪14’與傳動系統15，其中前車輪14’與後車輪14是分別組裝於車架11之前懸吊架12 與後懸吊架13上。傳動系統15包括一踏板16、一第一鏈輪17、一鏈條18、與一花轂100，使用者藉由踩動踏板16而帶動第一鏈輪17旋轉，第一鏈輪17的旋轉會帶動鏈條18轉動，而鏈條18的轉動則讓花轂本體120帶動後車輪14旋轉，使自行車10向前推進。此外，踏板19與踏板19’則分別套設於後車輪14與前車輪14’上，供使用者進行花式表演用。

圖2所繪示為一種用於BMX freestyle自行車的花轂，此花轂100主要由心軸110、花轂本體120、棘輪130、內齒環140、與多個軸承(bearing)150所構成。花轂本體120與棘輪130是套設在心軸110上，且花轂本體120與棘輪130皆是利用軸承150而與心軸110進行滾動連接。接著，請同時參照圖2與圖3，圖3所繪示為棘輪與內齒環的側視圖。棘輪130包括一第二鏈輪132、多個棘爪134、與一彈簧136，棘爪134例如是以環繞的方式且等間隔地裝設在在棘輪130的棘爪溝138上，並利用彈簧136進行固定。此外，請參照圖4，圖4所繪示為花轂本體與內齒環的立體圖。內齒環140上設有第一右旋螺紋142，而花轂本體120的內表面則設有第二右旋螺紋122，第一右旋螺紋142與第二右旋螺紋122彼此相契合，以順時針的方向將內齒環140旋入，可使內齒環140固定在花轂本體120中。

由圖3與圖4可知，當鏈條18(如圖1)拉動第二鏈輪132(如圖2)以順時針方向進行旋轉時，會帶動棘輪130旋轉，此時棘爪134會與內齒環140之內齒144相咬合，而使內齒環140進行轉動，當內齒環140轉動時，也會連帶使花轂本體120進行旋轉，而使自行車10向前進。當鏈條18拉動第二鏈輪132以逆時針方向進行旋轉時 ，棘輪130上的棘爪134會順滑過內齒環140之內齒144，此時花轂本體120不會被帶動，此狀況即所謂的「空轉」。在空轉的狀態下，當棘爪134順滑過內齒環140之內齒144時，棘爪134與內齒144間會產生『卡咂、卡咂』的碰撞聲響。

有時，表演者於自行車10上做表演時，會讓自行車10做直立的動作，同時讓前車輪14’接觸地面並使後車輪14單獨地作空轉的動作。請參照圖3，當後車輪14往前空轉時，亦即內齒環140會沿著順時針的方向轉動，內齒環140之內齒144會順滑過棘爪134，而當後車輪14往後空轉時，亦即內齒環140會沿著逆時針的方向轉動，內齒環140之內齒144會與棘爪134相咬合，而帶動棘輪130往後作旋轉，而棘輪130會拉動鏈條18而讓第二鏈輪132帶動踏板16作轉動。然而，踏板16的轉動可能會打傷表演者。

中華民國專利公開號TW201113167提出一種常閉式自行車後花轂結構(free coaster hub)，可使後車輪往後作空轉時不會帶動踏板。該常閉式自行車後花轂結構，其包括：一齒盤套係於棘齒座之環狀周緣處凹設有複數個控制槽，一棘齒件係套設於棘齒座，並對應控制槽而開設有容設室，該容設室中皆樞設有棘齒及滾動件，並以滾動件限位於控制槽與棘齒之間，又該棘齒件於軸向凸設有凸塊，一阻尼件係以內凹之卡槽與棘齒件之凸塊形成結合，一花轂殼係形成有一容置空間，並以容置空間套蓋該棘齒件與阻尼件，又該容置空間內結合有斜齒環，且由斜齒環設置於棘齒之外端而呈可齒合狀，藉由上述結構，其滾動件能以滾動方式配合控制槽產生向外頂撐之效果，藉此令棘齒之旋擺動作更為順暢，並減少使用上所造成之磨損，俾以增加其耐用性者。

而且，在TW201113167中，由於棘齒於容設室內受到滾動件與阻尼件之限位，並藉由阻尼件之阻力而達到開啟與閉合之作動，因此，能保持常態下皆能處於閉合狀態，即能使其具有無聲連動之效果者，且可使後車輪往後作空轉時不會帶動踏板。然而，習知技術TW201113167雖然能夠達到上述的目的，但是由於設計複雜，且連動構件多，這將使得自行車花毂的開發成本提高，進而導致自行車整體成本的上升。

本發明的主要目的在於提供一種花毂，其設計構造簡單，且又可以在空轉的狀態下，不會讓棘爪與內齒環產生『卡咂、卡咂』碰撞聲響及不會帶動踏板的花毂。

根據上述目的與其他目的，本發明提供一種花毂，其裝設於一自行車上，花轂包括一心軸、一棘輪、一內齒環、一花轂本體、一離合塊及一第二彈簧，其中棘輪是套設於心軸上，棘輪包括至少一鏈輪、一溝槽、多個棘爪及多個第一彈簧。鏈輪是設於棘輪的其中一側，而溝槽是設於棘輪的另外一側，溝槽具一第一次溝槽與一第二次溝槽，且第一次溝槽與第二次溝槽的形狀為圓弧型，且第一次溝槽與第二次溝槽之間具有一底面。此外，棘爪具有一第一端與一第二端，棘爪的第一端裝設於第一次溝槽內以及多個第一彈簧，此第一彈簧具有一第一端與一第二端，第一彈簧的第一端裝設於第二次溝槽內，且第一彈簧的第二端施加一彈力於棘爪上。

上述的內齒環圍繞著這些棘爪，而內齒環的內表面設有多個內齒，且內齒適於讓棘爪的第二端進行抵接，此外花轂本體是套 設於心軸上，而離合塊具有一軸孔，離合塊藉由軸孔而套設於心軸上，且離合塊具有一凸輪，凸輪具有多個凸塊，其中凸塊是與棘爪相對應以及第二彈簧是套設於心軸上，第二彈簧的其中一端施一彈力於離合塊上，以使離合塊緊貼棘輪。其中，當棘輪相對離合塊沿著一第一方向進行轉動時，凸輪的凸塊與棘爪相抵接，而使棘爪的第二端凸出於溝槽外，而當棘輪相對離合塊沿著一第二方向進行轉動時，凸輪的凸塊與棘爪相分離，而使棘爪因第一彈簧所施加的彈力而收納於溝槽內，其中第一方向是相反於第二方向。

於上述之花毂中，第一次溝槽與第二次溝槽彼此相對稱。

於上述之花毂中，棘爪包括一第一爪片、一第二爪片、及一連接面，連接面連接於第一爪片及第二爪片之間，而第一彈簧的第二端抵壓著連接面，當棘輪相對離合塊沿著第二方向進行轉動時，凸輪的凸塊與棘爪相分離，而使棘爪因第一彈簧所施加的彈力而收納於溝槽內並與底面貼合。

於上述之花毂中，更包括一套環，此套環的材質為金屬，其中套環是鑲嵌於離合塊之軸孔，並套設於心軸中。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點更能明顯易懂，下文將以實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。需注意的是，所附圖式中的各元件僅是示意，並未按照各元件的實際比例進行繪示。

10‧‧‧自行車

11‧‧‧車架

12‧‧‧前懸吊架

13‧‧‧後懸吊架

14‧‧‧後車輪

14’‧‧‧前車輪

15‧‧‧傳動系統

16‧‧‧踏板

17‧‧‧第一鏈輪

18‧‧‧鏈條

19、19’‧‧‧踏板

100‧‧‧花轂

110‧‧‧心軸

120‧‧‧花轂本體

122‧‧‧第二右旋螺紋

130‧‧‧棘輪

132‧‧‧第二鏈輪

134‧‧‧棘爪

136‧‧‧彈簧

140‧‧‧內齒環

142‧‧‧第一右旋螺紋

144‧‧‧內齒

150‧‧‧軸承

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

200‧‧‧花轂

210‧‧‧心軸

220‧‧‧花轂本體

230‧‧‧棘輪

232‧‧‧鏈輪

234‧‧‧溝槽

234a‧‧‧第一次溝槽

234b‧‧‧第二次溝槽

234c‧‧‧底面

236‧‧‧棘爪

236a‧‧‧第一端

236b‧‧‧第二端

236c‧‧‧第一爪片

236d‧‧‧第二爪片

236e‧‧‧連接面

238、338‧‧‧第一彈簧

240‧‧‧內齒環

242‧‧‧內齒

250‧‧‧離合塊

252‧‧‧軸孔

254‧‧‧凸輪

256‧‧‧凸塊

260‧‧‧第二彈簧

270‧‧‧套環

圖1所繪示為一種市面上之BMX freestyle自行車。

圖2所繪示為一種用於圖1之BMX freestyle自行車的花轂。

圖3所繪示為圖2之棘輪與內齒環的側視圖。

圖4所繪示為圖2之花轂本體與內齒環的立體圖。

圖5所繪示為本實施例之一花轂之***圖。

圖6A所繪示為本實施例之一棘輪示意圖。

圖6B所繪示為本實施例之一棘爪示意圖。

圖7所繪示為本實施例之一離合塊示意圖。

圖8所繪示為本實施例之一棘輪與離合塊作動示意圖。

圖9所繪示為本實施例之一第一彈簧與棘爪的作動示意圖。

請參照圖5及圖6A，圖5所繪示為本實施例之一花轂之***圖，而圖6A所繪示為本實施例之一棘輪示意圖。一種花轂200，裝設於自行車10上，花轂200包括：一心軸210、一花轂本體220、一棘輪230、一內齒環240、一離合塊250、及一第二彈簧260，其中花轂本體220套設於心軸210上。棘輪230套設於心軸210上，此棘輪230包括一鏈輪232、多個溝槽234、多個棘爪236、與多個第一彈簧238，其中鏈輪232設於棘輪230的另外一側，而溝槽234則具有一第一次溝槽234a與一第二次溝槽234b，且第一次溝槽234a與第二次溝槽234b的形狀為圓弧型。在本實施例中，第一次溝槽234a與第二次溝槽234b彼此相對稱，且第一次溝槽234a與第二次溝槽234b之間具有一底面234c。

上述的多個棘爪236皆具有一第一端236a與一第二端236b，而棘爪236的第二端236b裝設於第一次溝槽234a內，而上述的多個第一彈簧238皆具有一第一端238a與一第二端238b，而第一彈簧238的第一端238a裝設於第二次溝槽234b內，且第一彈簧238的第二端238b施加一彈力於一棘爪236上。此外，內齒環240套設於心軸210上且圍繞著上述之棘爪236，內齒環240的內表面凸設有多個內齒242，且內齒242適於讓棘爪236的第一端236a進行抵接。請參閱圖6B，圖6B所繪示為本實施例之一棘爪示意圖，棘爪236例如包括一第一爪片236c、一第二爪片236d及一連接面236e，連接面236e連接於第一爪片236c及第二爪片236d之間，而第一彈簧238的第二端238b抵壓著連接面236e。

請參閱圖5及圖7，圖7所繪示為本實施例之一離合塊示意圖，上述的離合塊250具有一軸孔252，此離合塊250藉由軸孔252而套設於心軸210上，且離合塊250具有一凸輪254，此凸輪254具有多個凸塊256，其中這些凸塊256是與棘爪236相對應。此外，花轂200還包括一第二彈簧260，該第二彈簧260也是套設於心軸210上，此第二彈簧260的其中一端施一彈力於離合塊250上，以使離合塊250緊貼於棘輪230。在本實施例中，花轂200更包括一套環270，而此套環270的材質例如是金屬，套環270鑲嵌於離合塊250之軸孔252，並套設於心軸210中。請參閱圖8，圖8所繪示為本實施例之一棘輪與離合塊作動示意圖。當棘輪230相對離合塊250沿著一第一方向A進行轉動時，凸輪254的凸塊256與棘爪236相抵接，而使棘爪236的第一端236a凸出於溝槽234外，而當棘輪236相對離合塊250沿著一第二方向B進行 轉動時，凸輪254的凸塊256與棘爪236相分離，而使棘爪236因第一彈簧238所施加的彈力而收納於溝槽234內並與底面236c貼合，其中第一方向A是相反於第二方向B。

當自行車10上的鏈條18(如圖1所示)拉動第二鏈輪232以順時針方向(本實施例所述第一方向A)進行旋轉時，棘輪230將相對離合塊250沿著第一方向A進行轉動，此時凸輪254的凸塊256與棘爪236相抵接，而使棘爪236的第二端236b凸出於溝槽234外，並抵接著內齒242之一側，進而帶動內齒環240進行旋轉。當內齒環240轉動時，連帶使花轂本體220進行旋轉，而使自行車10向前進。

然而，當鏈條18拉動第二鏈輪232以逆時針方向(本實施例所述第二方向B)進行旋轉時，將使得棘輪236相對離合塊250沿著一第二方向B進行轉動時，凸輪254的凸塊256與棘爪236將相分離，而使棘爪236因第一彈簧238所施加的彈力而收納於溝槽234內並與底面236c相貼合。由於棘爪236是收納在溝槽234內，因此不會與內齒環240上之內齒242相接觸，故不會產生『卡咂、卡咂』的碰撞聲響。

此外，請同時參照圖1，當後車輪14往後空轉並帶動內齒環240沿著逆時針的方向轉動時，由於棘爪236已收納在溝槽234內，故內齒環240上之內齒242不會與棘爪236相接觸，故此時棘輪230及鏈條18將不會被帶動，亦不會帶動踏板16，故無需擔心踏板16的轉動可能會打傷表演者。而且，相較於習知技術TW201113167，由於本發明的花毂構造簡單，將會使得本發明之自行車花毂製造容易，且具價格競爭力。

在上述的實施例中，花轂200雖為一種常閉式自行車後花轂結構，但藉由將第一彈簧238分別替換成如圖9所示的第一彈簧338，即可將花轂200從常閉式自行車後花轂結構轉變成非常閉式自行車後花轂結構(normal cassette hub)。而且，第一彈簧338與第一彈簧238的差別在於：在圖6中，是藉由第一彈簧238的彈力而將棘爪236收納在溝槽234內，，而在圖9中則是藉由第一彈簧338的彈力而將棘爪236的其中一端頂出於溝槽234外。由於只要更換第一彈簧的種類，便可讓花轂200在常閉式自行車後花轂結構與非常閉式自行車後花轂結構間進行變換，如此一來可增加在製造上的彈性。

本發明以實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

200‧‧‧花

210‧‧‧心軸

220‧‧‧花轂本體

230‧‧‧棘輪

232‧‧‧鏈輪

234‧‧‧溝槽

236‧‧‧棘爪

238‧‧‧第一彈簧

240‧‧‧內齒環

242‧‧‧內齒

250‧‧‧離合塊

252‧‧‧軸孔

260‧‧‧第二彈簧

270‧‧‧套環

Claims (8)

1. 一種花轂，裝設於一自行車上，該花轂包括：一心軸；一棘輪，套設於該心軸上，該棘輪包括：至少一鏈輪，設於該棘輪的其中一側；多個溝槽，設於該棘輪的另外一側，該溝槽具一第一次溝槽與一第二次溝槽，且該第一次溝槽與該第二次溝槽的形狀為圓弧型，且該第一次溝槽與該第二次溝槽之間具有一底面；多個棘爪，該棘爪具有一第一端與一第二端，該棘爪的第一端裝設於該第一次溝槽內，且棘爪的側面並未設有任何凸起結構；及多個第一彈簧，該第一彈簧具有一第一端與一第二端，該第一彈簧的第一端裝設於該第二次溝槽內，且該第一彈簧的第二端施加一彈力於該棘爪上；一內齒環，圍繞著這些棘爪，該內齒環的內表面設有多個內齒，且該內齒適於讓該棘爪的第二端進行抵接；一花轂本體，套設於該心軸上；一離合塊，具有一軸孔，該離合塊藉由該軸孔而套設於該心軸上，且該離合塊具有一凸輪，該凸輪具有多個凸塊，其中該凸塊是與該棘爪相對應；及一第二彈簧，套設於該心軸上，該第二彈簧的其中一端施一彈力於該離合塊上，以使該離合塊緊貼該棘輪；其中，當該棘輪相對該離合塊沿著一第一方向進行轉動時， 該凸輪的該凸塊與該棘爪之底面相抵接，而使該棘爪的第二端凸出於該溝槽外，而當該棘輪相對該離合塊沿著一第二方向進行轉動時，該凸輪的該凸塊與該棘爪相分離，而使該棘爪因該第一彈簧所施加的彈力而收納於該溝槽內，其中該第一方向是相反於該第二方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之花轂，其中該第一次溝槽與該第二次溝槽彼此相對稱。
3. 如申請專利範圍第1項所述之花轂，其中該棘爪包括一第一爪片、一第二爪片、及一連接面，該連接面連接於該第一爪片及該第二爪片之間，而該第一彈簧的第二端抵壓著該連接面，當該棘輪相對該離合塊沿著該第二方向進行轉動時，該凸輪的該凸塊與該棘爪相分離，而使該棘爪因該第一彈簧所施加的彈力而收納於該溝槽內並與該底面貼合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之花轂，更包括一套環，其中該套環鑲嵌於該離合塊之該軸孔，並套設於該心軸中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之花轂，其中該套環的材質為金屬。
6. 一種棘輪，裝設於一自行車的一花轂中，該花轂包括一離合塊與一第二彈簧，該離合塊套設於該心軸上，且該離合塊具有一凸輪，該凸輪具有多個凸塊，該第二彈簧套設於該心軸上且施一彈力於該離合塊上，該棘輪包括：至少一鏈輪，設於該棘輪的其中一側；多個溝槽，設於該棘輪的另外一側，該溝槽具第一次溝槽與第二次溝槽，且該第一次溝槽與該第二次溝槽的形狀為圓弧型，且該第一次溝槽與該第二次溝槽之間具有一底面； 多個棘爪，該棘爪具有一第一端與一第二端，該棘爪的第一端裝設於該第一次溝槽內，而該棘爪的第二端則外露在該溝槽外，且棘爪的側面並未設有任何凸起結構；及多個第一彈簧，該第一彈簧具有一第一端與一第二端，該第一彈簧的第一端裝設於該第二次溝槽內，且該第一彈簧的第二端施加一彈力於該棘爪上；其中，於該離合塊上的該凸塊是與該棘爪相對應，當該棘輪相對該離合塊沿著一第一方向進行轉動時，該凸輪的該凸塊與該棘爪之底面相抵接，而使該棘爪的第二端凸出於該溝槽外，而當該棘輪相對該離合塊沿著一第二方向進行轉動時，該凸輪的該凸塊與該棘爪相分離，而使該棘爪因該第一彈簧所施加的彈力而收納於該溝槽內，其中該第一方向是相反於該第二方向。
7. 如申請專利範圍第6項所述之棘輪，其中該第一次溝槽與第二次溝槽彼此相對稱。
8. 如申請專利範圍第6項所述之棘輪，其中該棘爪包括一第一爪片、一第二爪片及一連接面，該連接面連接於該第一爪片及該第二爪片之間，而該第一彈簧的第二端抵壓著該連接面，當該棘輪相對該離合塊沿著該第二方向進行轉動時，該凸輪的該凸塊與該棘爪相分離，而使該棘爪因該第一彈簧所施加的彈力而收納於該溝槽內並與該底面貼合。