TWI638953B - Built-in shifting mechanism for medical aids - Google Patents

Abstract

本發明旨在揭露一種醫療輔具之內藏式變速機構，其係包含一主軸體、一調速轉軸、一驅動軸以及一環齒輪。本發明藉由控制調速轉軸旋轉將相對應設置之複數個驅動/固定離合器處於嚙合或分離狀態，以決定該些驅動/固定離合器作用與否達到複數個檔位變換。於此，本發明之變速機構係可結合於車輪上，並且依據操控者之需求而得以於該些檔位產生不同動力傳輸路徑，以帶動車輪於各種地形環境行駛。另外，上述該些元件皆設計於一殼體(輪毂)之內部，而不易受外部環境因素影響(例如外力碰撞、灰塵沾染、環境濕氣等)，具有較長之使用壽命。

Description

醫療輔具之內藏式變速機構

本發明係有關於一種醫療輔具之內藏式變速機構，其尤指一種可結合於車輪上，並且根據使用者之需求而變換不同檔位，藉此調節車輪傳動的動力傳輸模式之變速機構。

經查，一般運用於車體傳動使用之變速機構係由複數個機械構件(控制元件、傳動元件等)、齒輪、制動器以及離合器等相關零組件所構成。而由該些零組件所組合而成，並且組裝於車體之車輪上的變速機構，係可根據操作者之騎乘需求而切換不同的檔位，俾使相關元件作動達成適切之動力傳輸，得以藉由複數個檔位變換產生多種動力傳輸方式，使操作者乘坐之車體能夠因應於各種環境下獲取最佳化運作。

變速機構發展至今，其常見的控制模式主要以平移式運動以及旋轉式運動兩種機構為主。以平移式變速機構為例，係利用一控制元件操作一具有複數個調速滑塊之軸體於一主軸之一溝槽內軸向平移，同時相對應於該些調速滑塊之零組件係採平行於溝槽之設計方式，而與調速滑塊對應之移動路徑上具有嚙合或分離關係，藉此轉換不同檔位以變化動力傳輸模式。

另外，傳統搭配平移式變速機構之離合器，大都採用齒輪式結構，其透過各齒輪間的外齒面彼此銜接嚙合，內齒面與調速滑塊卡置與否，達到旋轉或制動之效果。如此一來，為了使每一與調速滑塊嚙合之零組件(或齒輪)能夠有效作動，勢必需要增加調速滑塊之軸體的長度，或者是調速滑塊之軸體維持一定長度，而增加溝槽之長度，結果 則是造成變速機構需要增設空間，以供該些零組件容置而具有較大之體積。故，平移式變速機構所需要之軸向空間相對較大，且其習知之結構僅能侷限於八段變速以下之設計。

反觀，旋轉式變速機構則是經由控制元件旋轉操控調速滑塊方式，而於主軸之溝槽內軸向位移，同時相對應於該些調速滑塊之零組件係採徑向於溝槽之設計方式，而與調速滑塊對應之移動路徑上具有嚙合或分離關係，藉此轉換不同檔位以變化動力傳輸模式。由於旋轉式變速機構之零組件採用徑向設計方式，能夠大幅縮減變速機構所需設置之軸向空間，使得旋轉式變速機構之體積較小，而於一定空間內可設置多段變速結構，亦即有別於平移式變速機構而具有八段變速以上之設計。

職是之故，鑑於旋轉式變速機構能夠達到多段變速，同時具有較小之體積設計，本發明人茲思及發明改良之意念，著手研發旋轉式變速機構進行改良方案，冀望開出一種能夠匹配運用於醫療輔具之車輪結構，同時提升旋轉式變速機構之使用便利性，以服務社會大眾及促進此業之發展，遂經多時之構思而有本發明的醫療輔具之內藏式變速機構之產生。

本發明之一目的係提供一種醫療輔具之內藏式變速機構，其係將變速機構結合於車輪上，並且依據操作者之需求而調節變速機構之不同檔位，以利車體於各種環境下匹配運作，進而達到最適化效用。

為了達成上述之目的，本發明提供一種醫療輔具之內藏式變速機構，其係包含一主軸體，其具有一主軸孔，以及與該主軸孔連通而開設於該主軸體之一溝槽，該主軸體之一側設置一第一固定離合器，另一側設置一第二固定離合器；一調速轉軸，其穿設該主軸孔而相對位於該溝槽，該調速轉軸具有一第一導槽、一第二導槽、一第一固定凹 槽、一第二固定凹槽、一第三導槽以及一第四導槽，該第一固定凹槽對應該第一固定離合器，該第二固定凹槽對應該第二固定離合器；一驅動軸，其套設於該主軸體，該驅動軸之一側設置一第一驅動離合器，另一側設置一第二驅動離合器，該第一驅動離合器對應該第一導槽，該第二驅動離合器對應該第二導槽；以及一環齒輪，其套設於該主軸體，該環齒輪之一側設置一第三驅動離合器，另一側設置一第四驅動離合器，該第三驅動離合器對應該第三導槽，該第四驅動離合器對應該第四導槽。

1‧‧‧變速機構

10‧‧‧主軸體

100‧‧‧主軸孔

101‧‧‧溝槽

102‧‧‧承接部

103‧‧‧第一缺口

104‧‧‧第二缺口

105‧‧‧連接端

11‧‧‧調速轉軸

110‧‧‧第一導槽

111‧‧‧第二導槽

112‧‧‧第一固定凹槽

113‧‧‧第二固定凹槽

114‧‧‧第三導槽

115‧‧‧第四導槽

116‧‧‧調節端

12‧‧‧驅動軸

120‧‧‧第一溝槽

121‧‧‧第二溝槽

122‧‧‧容置室

123‧‧‧肋條

124‧‧‧輸入端

13‧‧‧太陽齒輪

130‧‧‧第一外齒面

131‧‧‧第二外齒面

132‧‧‧內齒面

14‧‧‧行星臂

140‧‧‧容置槽

141‧‧‧行星齒輪

142‧‧‧第一內齒面

143‧‧‧第二內齒面

15‧‧‧環齒輪

150‧‧‧第三溝槽

151‧‧‧第四溝槽

152‧‧‧容置室

153‧‧‧內齒面

16‧‧‧輪毂

160‧‧‧第一輪毂蓋

161‧‧‧第二輪毂蓋

162‧‧‧容置空間

163、165‧‧‧凹槽

164、166‧‧‧銷塊

17‧‧‧第一輸出棘輪

170‧‧‧內齒面

171‧‧‧凹槽

18‧‧‧第二輸出棘輪

180‧‧‧第一內齒面

181‧‧‧第二內齒面

182‧‧‧凹槽

19‧‧‧第一滑塊

190‧‧‧第一凸銷

20‧‧‧第二滑塊

200‧‧‧凸塊

201‧‧‧棘輪結構

202‧‧‧控制環

203‧‧‧第三凸銷

21‧‧‧第三滑塊

210‧‧‧第三凸銷

22‧‧‧第四滑塊

220‧‧‧第四凸銷

23‧‧‧彈性件

3‧‧‧第一驅動離合器

30‧‧‧第一驅動棘爪

300‧‧‧第一驅動樞接端

301‧‧‧第一驅動控制端

302‧‧‧第一驅動嚙齒端

303‧‧‧第一驅動溝槽

31‧‧‧第一驅動彈性件

32‧‧‧第一驅動棘輪

4‧‧‧第二驅動離合器

40‧‧‧第二驅動棘爪

400‧‧‧第二驅動樞接端

401‧‧‧第二驅動控制端

402‧‧‧第二驅動嚙齒端

403‧‧‧第二驅動溝槽

41‧‧‧第二驅動彈性件

42‧‧‧第二驅動棘輪

5‧‧‧第一固定離合器

50‧‧‧第一固定棘爪

500‧‧‧第一固定樞接端

501‧‧‧第一固定控制端

502‧‧‧第一固定嚙齒端

503‧‧‧第一固定溝槽

51‧‧‧第一固定彈性件

52‧‧‧第一固定棘輪

6‧‧‧第二固定離合器

60‧‧‧第二固定棘爪

600‧‧‧第二固定樞接端

601‧‧‧第二固定控制端

602‧‧‧第二固定嚙齒端

603‧‧‧第二固定溝槽

61‧‧‧第二固定彈性件

62‧‧‧第二固定棘輪

7‧‧‧第三驅動離合器

70‧‧‧第三驅動棘爪

700‧‧‧第三驅動樞接端

701‧‧‧第三驅動控制端

702‧‧‧第三驅動嚙齒端

703‧‧‧第三驅動溝槽

71‧‧‧第三驅動彈性件

72‧‧‧第三驅動棘輪

8‧‧‧第四驅動離合器

80‧‧‧第四驅動棘爪

800‧‧‧第四驅動樞接端

801‧‧‧第四驅動控制端

802‧‧‧第四驅動嚙齒端

803‧‧‧第四驅動溝槽

81‧‧‧第四驅動彈性件

82‧‧‧第四驅動棘輪

第一圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構分解圖一；第二圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構分解圖二；第三圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構的輪毂與第一輸出棘輪分解圖；第四圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構的輪毂與第二輸出棘輪分解圖；第五圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之棘爪與溝槽分解圖；第六圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構剖面圖一；第七圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構剖面圖二；第八圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構組合圖一；第九圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構組合圖二；第十A圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一固定離合器作動圖一； 第十B圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一固定離合器作動圖二；第十一A圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第二固定離合器作動圖一；第十一B圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第二固定離合器作動圖二；第十二A圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一驅動離合器作動圖一；第十二B圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一驅動離合器作動圖二；第十三圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一檔位作動圖；第十四圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第二檔位作動圖；第十五圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第三檔位作動圖；第十六圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第四檔位作動圖；以及第十七圖：其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之離合器作動順序圖。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：一般下肢行動不便之患者，大都選擇輪椅作為一代步工具，由於手動式輪椅需倚賴患者之手部推動輪椅之車輪前後移動，因此患者之手腕部位容易於長時間重複運動下，造成韌帶壓迫產生慢性傷害(如腕 隧道症候群)。再者，電動式輪椅雖然能夠由患者直接操控一控制器決定輪椅行動方向；然而，多數電動輪椅之構造僅為藉由改變電動馬達之轉速來提升輪椅移動速度，而無法依據實際地形環境之使用狀況，適時改變輸出轉矩來因應變換使用態樣，而有使用電力消耗較快，無法提升續航力之缺失存在。於此，本發明遂針對習知醫療輔具之待改進缺失進行改良，茲提供一種醫療輔具之內藏式變速機構(下稱變速機構)，透過本發明之變速機構安裝於車輪結構上，以期提升車體使用效能、縮減整體構造之體積以及簡化操作方式之功效。另外，更將本發明之變速機構設置於一殼體(輪毂)之內部，而不易受外部環境因素影響(例如：外力入碰撞、灰塵沾染、環境濕氣等)，具有較長之使用壽命。

參閱第一圖與第二圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構分解圖一、二。如圖所示，本發明之醫療輔具之內藏式變速機構1，其係包含一主軸體10、一調速轉軸11、一驅動軸12以及一環齒輪15。主軸體10具有一主軸孔100以及一溝槽101，主軸孔100係貫穿主軸體10而位於主軸體10之一端，溝槽101與主軸孔100連通而開設於主軸體10周緣之一側，一第一固定離合器5以及一第二固定離合器6分別設置於溝槽101之一側以及另一側。調速轉軸11穿設主軸孔100而相對位於溝槽101，調速轉軸11具有一第一導槽110、一第二導槽111、一第一固定凹槽112、一第二固定凹槽113、一第三導槽114以及一第四導槽115，第一固定凹槽112對應第一固定離合器5，第二固定凹槽113對應第二固定離合器6。驅動軸12套設於主軸體10，而位於主軸體10之前段部位，驅動軸12之一側設置一第一驅動離合器3，另一側設置一第二驅動離合器4，使第一驅動離合器3對應第一導槽110，第二驅動離合器4對應第二導槽111。環齒輪15套設於主軸體10，且位於主軸體10之後段部位，環齒輪15之一側設置一第三驅動離合器7，另一側設置一第四驅動離合器8。另外，本發明更包含一太陽齒輪13、一行星臂14、一第一滑塊19、一第二滑塊20、一第三滑塊21以及一第四滑塊22。太陽齒輪13套設於 主軸體10，且對應第一固定離合器5，行星臂14套設於主軸體10，並對應第二固定離合器6。第一滑塊19、第二滑塊20、第三滑塊21以及第四滑塊22分別套設於主軸體10，並且各自可移動地設置於第一導槽110、第二導槽111、第三導槽114以及第四導槽115。

請一併參閱第三圖以及第四圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構的輪毂與第一輸出棘輪分解圖，以及輪毂與第二輸出棘輪分解圖。如圖所示，本發明之變速機構1更包含一輪毂16、一第一輸出棘輪17以及一第二輸出棘輪18。輪毂16為一中空筒體，其包含一第一輪毂蓋160、一第二輪毂蓋161以及一容置空間162，輪毂16之中空部位為容置空間162，其係供第一輸出棘輪17、第二輸出棘輪18以及主軸體10及其連接之構件置放，以減少外部環境因素(例如外力碰撞、灰塵沾染、環境濕氣等)影響該些元件之使用壽命。第一輪毂蓋160與第二輪毂蓋161為一中空蓋體，第一輪毂蓋160蓋合於輪毂16，而位於容置空間162之一側，第二輪毂蓋161蓋合於輪毂16，而位於容置空間162之另一側。

第一輸出棘輪17套設於驅動軸12，而對應第一驅動離合器3，且位於容置空間162。第一輸出棘輪17具有一內齒面170，且其外周緣環設複數個凹槽171，第一輸出棘輪17與第一輪毂蓋160位於輪毂16一側之相同方向，輪毂16與第一輪毂蓋160連接之端面內側環設複數個凹槽163與該些凹槽171相對。當第一輸出棘輪17設置於端面內側，凹槽171係與凹槽163相對形成一槽體形狀(未圖示)，而由複數個銷塊164設置於凹槽171、163所成形之槽體中，以抵頂第一輸出棘輪17與輪毂16固定處於同心圓方向，同時第一輸出棘輪17轉動將帶動輪毂16旋轉。

第二輸出棘輪18套設於環齒輪15，而對應第三驅動離合器7與第四驅動離合器8，且位於容置空間162。第二輸出棘輪18具有一第一內齒面180與一第二內齒面181，且其外周緣環設複數個凹槽182。第二輸出棘輪18與第二輪毂蓋161位於輪毂16另一側之相同方向，容置空間162環設複數個凹槽165與該些凹槽182相對。當第二輸出棘輪18設置於 容置空間162，凹槽182係與凹槽165相對形成一槽體形狀(未圖示)，而由複數個銷塊166設置於凹槽182、165所成形之槽體中，以抵頂第二輸出棘輪18與輪毂16固定處於同心圓方向，同時第二輸出棘輪18轉動將帶動輪毂16旋轉。

復參閱第一、二圖，並請一併參閱第五圖、第六圖以及第七圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之棘爪與溝槽分解圖、醫療輔具之內藏式變速機構剖面圖一以及剖面圖二。如圖所示，驅動軸12具有至少一第一溝槽120、至少一第二溝槽121以及一容置室122，第一溝槽120對應第一驅動離合器3而設置於驅動軸12之一側，第二溝槽121對應第二驅動離合器4而設置於驅動軸12之另一側，容置室122位於驅動軸12之內部，且環設複數個肋條123。

第一驅動離合器3包含至少一第一驅動棘爪30、一第一驅動彈性件31以及一第一驅動棘輪32，第一驅動棘爪30具有一第一驅動樞接端300、一第一驅動控制端301、一第一驅動嚙齒端302以及一第一驅動溝槽303。第一驅動棘爪30可樞轉地設置於第一溝槽120，第一驅動樞接端300之一端連接第一驅動控制端301，另一端連接第一驅動嚙齒端302，以樞轉帶動第一驅動控制端301與第一驅動嚙齒端302於第一溝槽120相對移動。詳言之，第一溝槽120設置第一驅動樞接端300之部分並未與容置室122連通，而係抵接第一驅動樞接端300於一位置固定進行樞轉。第一溝槽120供第一驅動控制端301與第一驅動嚙齒端302相對移動部分，係與容置室122連通，使第一驅動控制端301與第一驅動嚙齒端302相對移動時，能夠內收於容置室122或者是外翹於驅動軸12。第一驅動溝槽303平行第一驅動控制端301與第一驅動嚙齒端302而開設於第一驅動棘爪30之一側，第一驅動彈性件31(如第六圖所示)設置於第一驅動溝槽303，以抵接第一驅動控制端301維持一固定方向。亦即維持第一驅動控制端301內收於容置室122，而第一驅動嚙齒端302維持外翹於驅動軸12與第一驅動棘輪32嚙合。第一驅動棘輪32為第一輸出棘 輪17之內齒面170，其環繞第一驅動棘爪30；其中，第一溝槽120對應第一驅動棘爪30而決定設置數量，於本實施例中，第一驅動棘爪30係設置兩個於驅動軸12之相對側，因此亦具有兩個對應第一驅動棘爪30之第一溝槽120。

第一滑塊19包含一第一凸銷190，其設置於第一滑塊19之一側，且插設於第一導槽110，第一滑塊19對應第一驅動離合器3而相對位於容置室122。調速轉軸11旋轉使第一凸銷190於第一導槽110位移，同時一併帶動第一滑塊19於容置室122移動，俾使第一滑塊19與第一驅動控制端301之間具有抵接、分離關係。

第二驅動離合器4包含至少一第二驅動棘爪40、一第二驅動彈性件41以及一第二驅動棘輪42，第二驅動棘爪40具有一第二驅動樞接端400、一第二驅動控制端401、一第二驅動嚙齒端402以及一第二驅動溝槽403。第二驅動棘爪40可樞轉地設置於第二溝槽121，第二驅動樞接端400之一端連接第二驅動控制端401，另一端連接第二驅動嚙齒端402，以樞轉帶動第二驅動控制端401與第二驅動嚙齒端402於第二溝槽121相對移動。詳言之，第二溝槽121設置第二驅動樞接端400之部分並未與容置室122連通，而係抵接第二驅動樞接端400於一位置固定進行樞轉。第二溝槽121供第二驅動控制端401與第二驅動嚙齒端402相對移動部分，係與容置室122連通，使第二驅動控制端401與第二驅動嚙齒端402相對移動時，能夠內收於容置室122或者是外翹於驅動軸12。第二驅動溝槽403平行第二驅動控制端401與第二驅動嚙齒端402而開設於第二驅動棘爪40之一側，第二驅動彈性件41(如第七圖所示)設置於第二驅動溝槽403，以抵接第二驅動控制端401維持一固定方向。亦即維持第二驅動控制端401內收於容置室122，而第二驅動嚙齒端402維持外翹於驅動軸12與第二驅動棘輪42嚙合。第二驅動棘輪42為行星臂14之一第一內齒面142，其環繞第二驅動棘爪40；其中，第二溝槽121對應第二驅動棘爪40而決定設置數量，於本實施例中，第二驅動棘爪40係 設置兩個於驅動軸12之相對側，因此亦具有兩個對應第二驅動棘爪40之第二溝槽121。

第二滑塊20包含一控制環202，其係設置於第二滑塊20之內部，並且與第二滑塊20之間保持一抵接關係，控制環202之一側設置一第二凸銷203，第二凸銷203插設於第二導槽111，第二滑塊20對應第二驅動離合器4而相對位於容置室122。第二滑塊20之周緣環設複數個凸塊200，該些凸塊200對應卡接驅動軸12之該些肋條123，因此驅動軸12轉動將帶動第二滑塊20旋轉。調速轉軸11旋轉使第二凸銷203於第二導槽111位移，同時一併帶動第二滑塊20於容置室122移動，俾使第二滑塊20與第二驅動控制端401之間具有抵接關係。另外，第一滑塊19與第二滑塊20之間更設置一彈性件23(如第六圖所示)，其係利用彈性件23本身之彈力使第一滑塊19與第二滑塊20之間保持一距離，避免第一滑塊19與第二滑塊20之間接觸產生誤動作造成干擾。

行星臂14包含複數個容置槽140以及行星齒輪141，該些容置槽140環設於行星臂14之周緣，並分別容置該些行星齒輪141。另外，行星臂14具有第一內齒面142以及一第二內齒面143，第一內齒面142作為第二驅動離合器4之第二驅動棘輪42而環繞於第二驅動棘爪40，第二內齒面143作為第二固定離合器6之第二固定棘輪62，而環繞於第二固定棘爪60。

太陽齒輪13設置於行星臂14之內部，且具有一第一外齒面130、一第二外齒面131以及一內齒面132，太陽齒輪13之第一外齒面130與第二滑塊20之一棘輪結構201對應具有嚙合或分離關係，太陽齒輪13之第二外齒面131與該些行星齒輪141嚙合，而與行星臂14之間保持一距離，太陽齒輪13之內齒面132作為第一固定離合器5之第一固定棘輪52，而環繞於第一固定棘爪50。

復參閱第一、五圖，並請一併參閱第十A圖與第十B圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一固定離合器作動圖一、二。 如圖所示，第一固定離合器5包含一第一固定棘爪50、一第一固定彈性件51以及一第一固定棘輪52，第一固定棘爪50具有一第一固定樞接端500、一第一固定控制端501、一第一固定嚙齒端502以及一第一固定溝槽503。主軸體10之溝槽101上方具有一承接部102，承接部102相對第一固定離合器5之位置具有一第一缺口103。第一固定棘爪50可樞轉地設置於第一缺口103，第一固定樞接端500之一端連接第一固定控制端501，另一端連接第一固定嚙齒端502，以樞轉帶動第一固定控制端501與第一固定嚙齒端502於第一缺口103相對移動。詳言之，承接部102設置第一固定樞接端500之部分，係用以承載第一固定樞接端500，並可於第一缺口103進行樞轉。第一缺口103供第一固定控制端501與第一固定嚙齒端502相對移動部分係與溝槽101連通，使第一固定控制端501與第一固定嚙齒端502相對移動時，能夠內收於溝槽101或者是外翹於主軸體10。第一固定溝槽503開設於第一固定控制端501之一側，第一固定彈性件51(如第十A、十B圖所示)設置於第一固定溝槽503，以抵接第一固定控制端501維持一固定方向。亦即維持第一固定控制端501內收於溝槽101，並與調速轉軸11之周緣表面接觸。第一固定棘輪52為太陽齒輪13之內齒面132，其環繞第一固定棘爪50。

復參閱第一、五圖，並請一併參閱第十一A圖與第十一B圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第二固定離合器作動圖一、二。如圖所示，第二固定離合器6包含一第二固定棘爪60、一第二固定彈性件61以及一第二固定棘輪62，第二固定棘爪60具有一第二固定樞接端600、一第二固定控制端601、一第二固定嚙齒端602以及一第二固定溝槽603。主軸體10之溝槽101上方具有承接部102，承接部102相對第二固定離合器6之位置具有一第二缺口104。第二固定棘爪60可樞轉地設置於第二缺口104，第二固定樞接端600之一端連接第二固定控制端601，另一端連接第二固定嚙齒端602，以樞轉帶動第二固定控制端601與第二固定嚙齒端602於第二缺口104相對移動。詳言之，承接部102 設置第二固定樞接端600之部分，係用以承載第二固定樞接端600，並可於第二缺口104進行樞轉。第二缺口104供第二固定控制端601與第二固定嚙齒端602相對移動部分係與溝槽101連通，使第二固定控制端601與第二固定嚙齒端602相對移動時，能夠內收於溝槽101或者是外翹於主軸體10。第二固定溝槽603開設於第二固定控制端601之一側，第二固定彈性件61(如第十一A、十一B圖所示)設置於第二固定溝槽603，以抵接第二固定控制端601維持一固定方向。亦即維持第二固定控制端601內收於溝槽101，並與調速轉軸11之周緣表面接觸。第二固定棘輪62為行星臂14之第二內齒面143，其環繞第二固定棘爪60。

復參閱第一、二、五圖，環齒輪15具有至少一第三溝槽150、至少一第四溝槽151、一容置室152以及一內齒面153，第三溝槽150對應第三驅動離合器7而設置於環齒輪15之一側，第四溝槽151對應第四驅動離合器8而設置於環齒輪15之另一側，容置室152設置於環齒輪15之內部，環齒輪15套設於行星臂14，使環齒輪15之內齒面153與行星臂14之該些行星齒輪141嚙合。

第三驅動離合器7包含至少一第三驅動棘爪70、一第三驅動彈性件71以及一第三驅動棘輪72，第三驅動棘爪70具有一第三驅動樞接端700、一第三驅動控制端701、一第三驅動嚙齒端702以及一第三驅動溝槽703。第三驅動棘爪70可樞轉地設置於第三溝槽150，第三驅動樞接端700之一端連接第三驅動控制端701，另一端連接第三驅動嚙齒端702，以樞轉帶動第三驅動控制端701與第三驅動嚙齒端702於第三溝槽150相對移動。詳言之，第三溝槽150設置第三驅動樞接端700之部分並未與容置室152連通，而係抵接第三驅動樞接端700於一位置固定進行樞轉。第三溝槽150供第三驅動控制端701與第三驅動嚙齒端702相對移動部分，係與容置室152連通，使第三驅動控制端701與第三驅動嚙齒端702相對移動時，能夠內收於容置室152或者是外翹於環齒輪15。第三驅動溝槽703平行第三驅動控制端701與第三驅動嚙齒端702而開設 於第三驅動棘爪70之一側，第三驅動彈性件71(如第六圖所示)設置於第三驅動溝槽703，以抵接第三驅動控制端701維持一固定方向。亦即維持第三驅動控制端701內收於容置室152，而第三驅動嚙齒端702維持外翹於環齒輪15與第三驅動棘輪72嚙合。第三驅動棘輪72為第二輸出棘輪18之第一內齒面180，其環繞第三驅動棘爪70；其中，第三溝槽150對應第三驅動棘爪70而決定設置數量，於本實施例中，第三驅動棘爪70係設置兩個於環齒輪15之相對側，因此亦具有兩個對應第三驅動棘爪70之第三溝槽150。

第三滑塊21包含一第三凸銷210，其設置於第三滑塊21之一側，且插設於第三導槽114，第三滑塊21對應第三驅動離合器7而相對位於容置室152。調速轉軸11旋轉使第三凸銷210於第三導槽114位移，同時一併帶動第三滑塊21於容置室152移動，俾使第三滑塊21與第三驅動控制端701之間具有抵接關係。

第四驅動離合器8包含至少一第四驅動棘爪80、一第四驅動彈性件81以及一第四驅動棘輪82，第四驅動棘爪80具有一第四驅動樞接端800、一第四驅動控制端801、一第四驅動嚙齒端802以及一第四驅動溝槽803。第四驅動棘爪80可樞轉地設置於第四溝槽151，第四驅動樞接端800之一端連接第四驅動控制端801，另一端連接第四驅動嚙齒端802，以樞轉帶動第四驅動控制端801與第四驅動嚙齒端802於第四溝槽151相對移動。詳言之，第四溝槽151設置第四驅動樞接端800之部分並未與容置室152連通，而係抵接第四驅動樞接端800於一位置固定進行樞轉。第四溝槽151供第四驅動控制端801與第四驅動嚙齒端802相對移動部分係與容置室152連通，使第四驅動控制端801與第四驅動嚙齒端802相對移動時，能夠內收於容置室152或者是外翹於環齒輪15。第四驅動溝槽803平行第四驅動控制端801與第四驅動嚙齒端802而開設於第四驅動棘爪80之一側，第四驅動彈性件81(如第七圖所示)設置於第四驅動溝槽803，以抵接第四驅動控制端801維持一固定方向。亦即維持 第四驅動控制端801內收於容置室152，而第四驅動嚙齒端802維持外翹於環齒輪15與第四驅動棘輪82嚙合。第四驅動棘輪82為第二輸出棘輪18之第二內齒面181，其環繞第四驅動棘爪80；其中，第四溝槽151對應第四驅動棘爪80而決定設置數量，於本實施例中，第四驅動棘爪80係設置兩個於環齒輪15之相對側，因此亦具有兩個對應第四驅動棘爪80之第四溝槽151。

第四滑塊22包含一第四凸銷220，其設置於第四滑塊22之一側，且插設於第四導槽115，第四滑塊22對應第四驅動離合器8而相對位於容置室152。調速轉軸11旋轉使第四凸銷220於第四導槽115位移，同時一併帶動第四滑塊22於容置室152移動，俾使第四滑塊22與第四驅動控制端801之間具有抵接關係。

復參閱第五圖，並請一併參閱第十二A、十二B圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一驅動離合器作動圖一、二。如圖所示，本發明之第一驅動離合器3、第二驅動離合器4、第三驅動離合器7以及第四驅動離合器8的結構、作動方式皆相同，差別僅在於驅動棘輪為不同構件之內齒面，以及對應匹配之滑塊、導槽不同；因此，遂以第一驅動離合器3之作動方式作一說明，而其他驅動離合器茲不再贅述。

承接前段，以第十二A圖所示，當第一凸銷190未因調速轉軸11旋轉，而帶動第一滑塊19於第一導槽110移動，並尚未處於第一驅動控制端301下方時，第一驅動棘爪30因第一驅動彈性件31(如第六圖所示)之作用力，而維持抵頂第一驅動控制端301於一方向固定(以第十二A圖為例，係為向下收合)，同時第一驅動嚙齒端302進行相對運動而於另一方向固定(以第十二A圖為例，係為向上翹起)，故第一驅動棘爪30與第一驅動棘輪32呈現嚙合狀態。反之，以第十二B圖所示，當第一凸銷190因調速轉軸11旋轉，而帶動第一滑塊19於第一導槽110移動，並處於第一驅動控制端301下方時，第一滑塊19因抵接第一驅動控制端301而造 成向上翹起，同時第一驅動嚙齒端302進行相對運動而向下收合，故第一驅動棘爪30與第一驅動棘輪32呈現未嚙合狀態。

復參閱第五圖、第十A圖以及第十B圖，如圖所示，本發明之第一固定離合器5與第二固定離合器6的結構、作動方式皆相同，差別僅在於固定棘輪為不同構件之內齒面，以及對應匹配之固定凹槽不同；因此，遂以第一固定離合器5之作動方式作一說明，而第二固定離合器6茲不再贅述。

承接前段，以第十A圖所示，當第一固定棘爪50未因調速轉軸11旋轉，而能夠卡接於調速轉軸11之第一固定凹槽112時，第一固定控制端501因第一固定彈性件51之作用力而與調速轉軸11之周緣接觸，維持向下收合，同時第一固定嚙齒端502進行相對運動而向上翹起；然而，此時第一固定棘爪50尚不足與第一固定棘輪52接觸而呈現未嚙合狀態。反之，以第十B圖所示，當第一固定棘爪50因調速轉軸11旋轉，而卡接於第一固定凹槽112時，第一固定控制端501因第一固定彈性件51之作用力以及第一固定凹槽112之結構設計，俾使第一固定控制端501更向下收合，同時第一固定嚙齒端502進行相對運動而更向上翹起，此時第一固定棘爪50得以與第一固定棘輪52接觸而呈現嚙合狀態。

復參閱第一、二、五圖，且請一併參閱第八、九圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構組合圖一、二。如圖所示，本發明之變速機構1組裝完成後，主軸體10具有一連接端105凸伸於輪毂16、第一輪毂蓋160以及驅動軸12之外，其可與一車輪結構之轉接軸(未圖示)以卡接、固接、螺接、組接方式結合，而將變速機構1固定於車輪結構(未圖示)上，利用變速機構1變換檔位以決定車輪之動力傳輸模式。另外，調速轉軸11具有一調節端116凸伸於輪毂16、第二輪毂蓋161以及主軸體10之外，其可與一控制元件(未圖示)連接，而透過控制元件旋轉調速轉軸11，操作該些驅動/固定離合器呈現嚙合或/及分離狀態。又，驅動軸12具有一輸入端124凸伸於第一輪毂蓋160，其可與一傳動元件(未圖 示)連接，而藉由傳動元件傳輸動力至驅動軸12帶動旋轉，從而將動力傳輸至相關連結元件作動。以下所述之作動狀態，將以變速機構1安裝於一手動輪椅(未圖示)之車輪結構作一詳細說明；惟，舉凡具有車輪結構之醫療輔具皆可安裝本發明之變速機構1進行結合運用，並不以本發明所揭示之實施例為限。

復參閱第一、二、五圖，並請一併參閱第十三圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第一檔位作動示意圖。如圖所示，當使用者操作控制元件旋轉調速轉軸11，使變速機構1處於第一檔位時，第一檔位係隸屬於高速檔之設計，輪毂16相對於驅動軸12作同方向加速旋轉之方式帶動車輪移動。此時，第一驅動離合器3、第三驅動離合器7以及第二固定離合器6呈現未嚙合狀態，第二驅動離合器4、第四驅動離合器8以及第一固定離合器5呈現嚙合狀態(如第十七圖所示)。傳動元件將動力傳送至驅動軸12，驅動軸12因第二驅動離合器4作用而帶動行星臂14旋轉，太陽齒輪13因第一固定離合器5嚙合而維持固定單向運轉，行星臂14之該些行星齒輪141因與環齒輪15、太陽齒輪13嚙合而一併轉動，環齒輪15因第四驅動離合器8作用，而造成第二輸出棘輪18旋轉，爾後輪毂16即同方向加速旋轉作為輸出動力源以啟動車輪運轉。於此，變速機構1之動力傳輸狀態為驅動軸12→第二驅動離合器4→行星臂14→行星齒輪141→環齒輪15→第四驅動離合器8→第二輸出棘輪18→輪毂16→車輪。

復參閱第一、二、五圖，且請一併參閱第十四圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第二檔位作動示意圖。如圖所示，當使用者操作控制元件旋轉調速轉軸11，使變速機構1處於第二檔位時，第二檔位係隸屬於直接驅動檔之設計，而可以較省力之方式帶動車輪移動。此時，第二驅動離合器4、第三驅動離合器7、第四驅動離合器8、第一固定離合器5以及第二固定離合器6呈現未嚙合狀態；第一驅動離合器3、太陽齒輪13之第一外齒面130和第二滑塊20之棘輪結構201呈現 嚙合狀態(如第十七圖所示)。傳動元件將動力傳送至驅動軸12，驅動軸12因第一驅動離合器3作用而帶動第一輸出棘輪17旋轉，同時第二滑塊20與太陽齒輪13嚙合而一併帶動行星齒輪141轉動；然而，第一固定離合器5與第二固定離合器6呈現未嚙合狀態，因此太陽齒輪13、行星臂14僅作空轉，爾後輪毂16直接銜接驅動軸12之輸入動力以啟動車輪運轉。於此，變速機構1之動力傳輸狀態為驅動軸12→第一驅動離合器3→第一輸出棘輪17→輪毂16→車輪，而太陽齒輪13、行星臂14維持空轉，並無動力輸出作用。

復參閱第一、二、五圖，並請一併參閱第十五圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第三檔位作動示意圖。如圖所示，當使用者操作控制元件旋轉調速轉軸11，使變速機構1處於第三檔位時，第三檔位係隸屬於空檔之設計，使輪毂16維持無拘束狀態，而可由輔助人員推動輪椅之車輪移動。此時，第一驅動離合器3、第二驅動離合器4、第三驅動離合器7、第四驅動離合器8、第一固定離合器5以及第二固定離合器6皆呈現未嚙合狀態，僅有太陽齒輪13之第一外齒面130和第二滑塊20之棘輪結構201呈現嚙合狀態(如第十七圖所示)。輔助人員直接推動輪椅之車輪運轉，此時第二滑塊20與太陽齒輪13維持嚙合而一併帶動行星齒輪141轉動；然而，第一固定離合器5與第二固定離合器6呈現未嚙合狀態，因此太陽齒輪13、行星臂14僅作空轉。於此，變速機構1之動力傳輸狀態為車輪自行由輔助人員推動運轉，而太陽齒輪13、行星臂14維持空轉，並無動力輸出作用。

復參閱第一、二、五圖，且請一併參閱第十六圖，其為本發明之醫療輔具之內藏式變速機構之第四檔位作動示意圖。如圖所示，當使用者操作控制元件旋轉調速轉軸11，使變速機構1處於第四檔位時，第四檔位係隸屬於倒退檔之設計，輪毂16相對於驅動軸12作反方向減速旋轉之方式帶動車輪移動。此時，第一驅動離合器3、第二驅動離合器4、第四驅動離合器8以及第一固定離合器5呈現未嚙合狀態，第三驅動 離合器7、第二固定離合器6，以及太陽齒輪13之第一外齒面130和第二滑塊20之棘輪結構201呈現嚙合狀態(如第十七圖所示)。傳動元件將動力傳送至驅動軸12，第二滑塊20之該些凸塊200因與驅動軸12之該些肋條123卡接而帶動旋轉，同時第二滑塊20與太陽齒輪13嚙合而一併帶動行星齒輪141轉動，行星齒輪141旋轉使行星臂14因第二固定離合器6作用而進行固定單向運轉，因而一併帶動環齒輪15旋轉，環齒輪15因第三驅動離合器7作用而帶動第二輸出棘輪18轉動，爾後輪毂16即反方向減速旋轉作為輸出動力源以啟動車輪運轉。於此，變速機構1之動力傳輸狀態為驅動軸12→第二滑塊20→太陽齒輪13→行星齒輪141→環齒輪15→第三驅動離合器7→第二輸出棘輪18→輪毂16→車輪。

本發明之變速機構1利用調速轉軸11切換檔位時，各檔位之間係為依序變換，即從第一檔位依序變換至第四檔位，再從第四檔位切換回第一檔位，而無法由第四檔位直接切換至第一檔位，或者是直接由第一檔位切換至第四檔位。依此結構之設計，乃為了避免使用者不甚誤動作從第一檔位(高速檔)直接切換至第四檔位(倒退檔)造成劇烈減速，抑或從第四檔位(倒退檔)直接切換至第一檔位(高速檔)造成劇烈加速，進而引發危險情事。

本發明之變速機構1結合傳動元件之操作方式，係可將傳動元件設計為一搖桿結構(未圖示)，經由使用者前後擺動搖桿以提供驅動軸12動力來源；其中，當變速機構1之檔位處於第四檔位(倒退檔)時，使用者操作搖桿之方式維持不變(亦即同樣向前推動)，然而此時由於變速機構1與車輪之連結方式，係能夠將車輪進行減速後退移動。因此，使用者毋須因變速機構1之檔位變化而對應改變搖桿之操控方式，以此改善使用者之操作姿勢，並且更容易施力，而有效解決手動式輪椅需倚賴患者之手部推動輪椅之車輪前後移動，造成韌帶壓迫產生慢性傷害(如腕隧道症候群)之情事發生。

綜上所述，本發明教示之變速機構藉由複數個檔位設計，增加車輪之使用態樣(高速、直接驅動、空檔、倒退等樣式)，而非僅有單一操作方式，並可根據使用者之需求而適時變換檔位，俾使醫療輔具之車輪結構能夠符合於各式環境下達到最佳化運作。又，採用旋轉式變速機構進行改良以取代平移式變速機構，係得以匹配各種需要較為輕、薄、小等體積設計之需求的車輪結構，因而具有輕量化、縮減使用空間之優勢。另外，將所有元件設置於輪毂內部，係可不易受外部環境因素影響，而具有較長之使用壽命。

Claims (10)

1. 一種醫療輔具之內藏式變速機構，其包含: 一主軸體，其具有一主軸孔，以及與該穿孔連通而開設於該主軸體之一溝槽，該主軸體之一側設置一第一固定離合器，另一側設置一第二固定離合器； 一調速轉軸，其穿設該主軸孔而相對位於該溝槽，該調速轉軸具有一第一導槽、一第二導槽、一第一固定凹槽、一第二固定凹槽、一第三導槽以及一第四導槽，該第一固定凹槽對應該第一固定離合器，該第二固定凹槽對應該第二固定離合器； 一驅動軸，其套設於該主軸體，該驅動軸之一側設置一第一驅動離合器，另一側設置一第二驅動離合器，該第一驅動離合器對應該第一導槽，該第二驅動離合器對應該第二導槽；以及 一環齒輪，其套設於該主軸體，該環齒輪之一側設置一第三驅動離合器，另一側設置一第四驅動離合器，該第三驅動離合器對應該第三導槽，該第四驅動離合器對應該第四導槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，更包含一第一滑塊、一第二滑塊、一第三滑塊以及一第四滑塊，該第一滑塊包含一第一凸銷，其設置於該第一滑塊，並可移動地插設於該第一導槽，該第二滑塊包含一控制環以及複數個凸塊，該控制環設置於該第二滑塊內部，並具有一第二凸銷設置於該控制環之一側，該第二凸銷可移動地插設於該第二導槽，該些凸塊環設於第二滑塊之周緣，且與該驅動軸之複數個肋條對應，該第三滑塊包含一第三凸銷，其設置於該第三滑塊，並可移動地插設於該第三導槽，該第四滑塊包含一第四凸銷，其設置於該第四滑塊，且可移動地插設於該第四導軌。
3. 如申請專利範圍第2項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，更包含一行星臂以及一太陽齒輪，該行星臂套設於該主軸體並對應該第二固定離合器，且具有複數個容置槽以及複數個行星齒輪，該些容置槽環設於該行星臂，而分別容置該些行星齒輪，該太陽齒輪套設於該主軸體並對應該第一固定離合器，且具有一第一外齒面以及一第二外齒面，該第二滑塊之一端面為一棘輪結構，其與該第一外齒面對應，該些行星齒輪與該環齒輪之一內齒面以及該第二外齒面嚙合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，更包含一輪毂、一第一輸出棘輪以及一第二輸出棘輪，該輪毂具有一第一輪毂蓋、一第二輪毂蓋以及一容置空間，該輪毂之一側連接該第一輪毂蓋，另一側連接該第二輪毂蓋，使該第一輪毂蓋與該第二輪毂蓋分別位於該容置空間之一側以及另一側，該容置空間設置於該輪毂之內部，其容置該主軸體、該第一輸出棘輪與該第二輸出棘輪，該第一輸出棘輪套設於該驅動軸而對應該第一驅動離合器，該第二輸出棘輪套設於該環齒輪而對應該第三、第四驅動離合器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第一固定離合器包含一第一固定棘爪、一第一固定彈性件以及一第一固定棘輪，該第一固定棘爪具有一第一固定樞接端、一第一固定控制端一第一固定嚙齒端以及一第一固定溝槽，該第一固定棘爪可樞轉地設置於該主軸體之一第一缺口，該第一缺口位於該溝槽上方，該第一固定樞接端之一端連接該第一固定控制端，另一端連接該第一固定嚙齒端，以樞轉帶動該第一固定控制端與該第一固定嚙齒端於該溝槽相對移動，該第一固定溝槽開設於該第一固定控制端之一側，該第一固定彈性件設置於該第一固定溝槽以抵頂該第一固定控制端，該第一固定棘輪環繞該第一固定棘爪。
6. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第二固定離合器包含一第二固定棘爪、一第二固定彈性件以及一第二固定棘輪，該第二固定棘爪具有一第二固定樞接端、一第二固定控制端、一第二固定嚙齒端以及一第二固定溝槽，該第二固定棘爪可樞轉地設置於該主軸體之一第二缺口，該第二缺口位於該溝槽上方，該第二固定樞接端之一端連接該第二固定控制端，另一端連接該第二固定嚙齒端，以樞轉帶動該第二固定控制端與該第二固定嚙齒端於該溝槽相對移動，該第二固定溝槽開設於該第二固定控制端之一側，該第二固定彈性件設置於該第二固定溝槽以抵頂該第二固定控制端，該第二固定棘輪環繞該第二固定棘爪。
7. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第一驅動離合器包含至少一第一驅動棘爪、一第一驅動彈性件以及一第一驅動棘輪，該第一驅動棘爪具有一第一驅動樞接端、一第一驅動控制端、一第一驅動嚙齒端以及一第一驅動溝槽，該第一驅動棘爪可樞轉地設置於該驅動軸之一第一溝槽，該第一驅動樞接端之一端連接該第一驅動控制端，另一端連接該第一驅動嚙齒端，以樞轉帶動該第一驅動控制端與該第一驅動嚙齒端於該第一溝槽相對移動，該第一驅動溝槽開設於該第一驅動棘爪之一側，該第一驅動彈性件設置於該第一驅動溝槽以抵頂該第一驅動控制端，該第一驅動棘輪環繞該第一驅動棘爪。
8. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第二驅動離合器包含至少一第二驅動棘爪、一第二驅動彈性件以及一第二驅動棘輪，該第二驅動棘爪具有一第二驅動樞接端、一第二驅動控制端、一第二驅動嚙齒端以及一第二驅動溝槽，該第二驅動棘爪可樞轉地設置於該驅動軸之一第二溝槽，該第二驅動樞接端之一端連接該第二驅動控制端，另一端連接該第二驅動嚙齒端，以樞轉帶動該第二驅動控制端與該第二驅動嚙齒端於該第二溝槽相對移動，該第二驅動溝槽開設於該第二驅動棘爪之一側，該第二驅動彈性件設置於該第二驅動溝槽以抵頂該第二驅動控制端，該第二驅動棘輪環繞該第二驅動棘爪。
9. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第三驅動離合器包含至少一第三驅動棘爪、一第三驅動彈性件以及一第三驅動棘輪，該第三驅動棘爪具有一第三驅動樞接端、一第三驅動控制端、一第三驅動嚙齒端以及一第三驅動溝槽，該第三驅動棘爪可樞轉地設置於該環齒輪之一第三溝槽，該第三驅動樞接端之一端連接該第三驅動控制端，另一端連接該第三驅動嚙齒端，以樞轉帶動該第三驅動控制端與該第三驅動嚙齒端於該第三溝槽相對移動，該第三驅動溝槽開設於該第三驅動棘爪之一側，該第三驅動彈性件設置於該第三驅動溝槽以抵頂該第三驅動控制端，該第三驅動棘輪環繞該第三驅動棘爪。
10. 如申請專利範圍第1項所述之醫療輔具之內藏式變速機構，其中該第四驅動離合器包含至少一第四驅動棘爪、一第四驅動彈性件以及一第四驅動棘輪，該第四驅動棘爪具有一第四驅動樞接端、一第四驅動控制端、一第四驅動嚙齒端以及一第四驅動溝槽，該第四驅動棘爪可樞轉地設置於該環齒輪之一第四溝槽，該第四驅動樞接端之一端連接該第四驅動控制端，另一端連接該第四驅動嚙齒端，以樞轉帶動該第四驅動控制端與該第四驅動嚙齒端於該第二溝槽相對移動，該第四驅動溝槽開設於該第四驅動棘爪之一側，該第四驅動彈性件設置於該第四驅動溝槽以抵頂該第四驅動控制端，該第四驅動棘輪環繞該第四驅動棘爪。