自行车的前变速装置的制作方法

1.本实用新型与自行车有关，特别是指一种提供内变速功能的自行车的前变速装置。


背景技术：

2.一般自行车调整速度的方式通常是通过调整前后齿盘的大小来配出不同的齿比，进而产生不同的传动比。所谓的齿比，就是前齿盘的齿数与后齿盘的齿数的比值。例如前齿盘的齿数为36，后齿盘的齿数为18，则齿比就是36/18＝2。齿比为2就代表前齿盘转动1圈，会带动后齿盘转动2圈。而由于前齿盘是被曲柄带动，后齿盘则会带动后轮转动，一般在没有变速器的情况下齿比等于传动比，因此在前述例子中，可得知曲柄转动1圈，即带动后轮转动2圈。
3.为了使骑士能根据不同骑车状况调整自行车的传动效率，因此大部分的自行车上配置有变速器。传统的拨链式变速器可通过本身位置的改变而带动链条移动至不同的齿盘上，由于齿盘之间的大小不同，踩踏的重量会因此改变，而达到变速的效果。
4.其中，习用的前齿盘变速器通常需要搭配复数个前齿盘作使用，通过前齿盘变速器的作动，可使链条在不同齿数的前齿盘之间移动。然而，配置多个前齿盘无形中会增加整个自行车的重量，且需要考量曲柄与车架之间的空间；另外如果是皮带驱动的话无法同时设置多个皮带轮。因此，如何开发一种可以使用于单一皮带轮/齿盘，且不会占用太多空间的变速器，是相关领域的开发者亟待解决的目标之一。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种自行车的前变速装置，其可以通过改变太阳齿轮的作动方式改变传动效率。
6.为达上述实用新型目的，本实用新型揭示一种自行车的前变速装置，包含有：一太阳齿轮组，具有一第一太阳齿轮及一第二太阳齿轮；该第一太阳齿轮与该第二太阳齿轮可各自自由转动；一被动件，可沿一轴向转动；复数个行星齿轮，设于该太阳齿轮组与该被动件之间，可环绕该太阳齿轮组公转，且每一该行星齿轮可各自沿一轴向自转；每一该行星齿轮具有一第一齿轮以及一第二齿轮，且该第一齿轮与该第二齿轮同步转动；其中，复数该第一齿轮啮合该第一太阳齿轮，复数该第二齿轮啮合该第二太阳齿轮；一第一从动件，可在一第一位置与一第二位置间移动；当该第一从动件移动至该第一位置时，该第一从动件离开该第一太阳齿轮，使该第一太阳齿轮可自由转动；当该第一从动件移动至该第二位置时，该第一从动件连接于该第一太阳齿轮，使该第一太阳齿轮无法转动；一第二从动件，可在一第三位置与一第四位置间移动；当该第二从动件移动至该第三位置时，该第二从动件离开该第二太阳齿轮，使该第二太阳齿轮可自由转动；当该第二从动件移动至该第四位置时，该第二从动件连接于该第二太阳齿轮，使该第二太阳齿轮无法转动；以及一驱动件，可移动至一第五位置与移动至一第六位置；当该驱动件移动至该第五位置时，该驱动件驱动该第一从
动件由该第一位置移动至该第二位置，且该第二从动件由该第四位置移动至该第三位置；当该驱动件移动至该第六位置时，该驱动件驱动该第二从动件由该第三位置移动至该第四位置，且该第一从动件由该第二位置移动至该第一位置。
7.在一实施例中，该驱动件具有复数个驱动凸块；该第一从动件具有复数个第一凸块，对应于该复数驱动凸块；该第二从动件具有复数个第二凸块，对应于该复数驱动凸块；当该驱动件移动至该第五位置时，该复数驱动凸块抵靠该第一从动件的该复数第一凸块并离开该复数第二凸块，使该第一从动件移动至该第二位置，该第二从动件移动至第三位置；当该驱动件移动至该第六位置时，该等驱动凸块抵靠该第二从动件的该复数第二凸块并离开该复数第一凸块，使该第二从动件移动至该第四位置，该第一从动件移动至第一位置。
8.在一实施例中，该驱动件更具有复数个容置槽；当该驱动件移动至该第五位置时，该复数第二凸块容置于该复数容置槽内；当该驱动件移动至该第六位置时，该复数第一凸块容置于该复数容置槽内。
9.在一实施例中，该驱动件是以旋转的方式移动至该第五位置与该第六位置；该复数驱动凸块以环状排列于该驱动件的一侧；该第一从动件的该复数第一凸块与该第二从动件的该复数第二凸块亦呈环状排列；该复数第一凸块排列于一第一圆周上，而该复数第二凸块排列于一第二圆周上；该第一圆周的直径不等于该第二圆周的直径。
10.在一实施例中，该复数第一凸块与该复数第二凸块形成交错设置。
11.在一实施例中，更包含一第一弹性件及一第二弹性件；该第一弹性件的两端分别顶抵于该第一太阳齿轮与该第一从动件，用以提供一第一弹力使该第一从动件产生由该第二位置往该第一位置的方向移动的趋；该第二弹性件的两端分别顶抵于该第二太阳齿轮与该第二从动件，用以提供一第二弹力使该第二从动件产生由该第四位置往该第三位置的方向移动的趋势。
12.在一实施例中，该第一从动件具有一第一结合孔；更包含一固定件，一端固定于该自行车的一车架，另一端具有延伸凸出的一承置部，对应于该第一结合孔的形状；其中，该承置部的至少一部分伸入该第一从动件的该第一结合孔，使该第一从动件无法相对该固定件转动。
13.在一实施例中，该第二从动件具有一第二结合孔，对应于该第一从动件的外周缘的形状；其中，该第一从动件的至少一部分伸入该第二从动件的该第二结合孔，使该第二从动件无法相对该第一从动件转动。
14.在一实施例中，该第一太阳齿轮设有一第一被嵌合部；该第一从动件接近该第一太阳齿轮的一侧设有对应于该复数第一被嵌合部的一第一嵌合部；令该第一从动件移动至该第二位置时，该第一嵌合部嵌合于该第一被嵌合部，使该第一太阳齿轮无法相对该第一从动件转动。
15.在一实施例中，该第二太阳齿轮设有一第二被嵌合部，该第二从动件接近该第二太阳齿轮的一侧设有对应于该第二被嵌合部的一第二嵌合部；令该第二从动件移动至该第四位置时，该第二嵌合部嵌合于该第二被嵌合部，使该第二太阳齿轮无法相对该第二从动件转动。
16.本实用新型所提供的自行车的前变速装置，通过移动该驱动件来控制该第一从动件与该第二从动件的移动，进而调整该第一太阳齿轮与该第二太阳齿轮的作动方式，以达
到多段变速的效果。相较习用前变速器需要设置复数个前齿盘，且无法使用于皮带传动的皮带轮，本实用新型可适用于单一前齿盘/前皮带轮的传动结构，节省成本并提高使用范围。
17.以下即依本实用新型的目的与功效，兹举出较佳实施例，并配合附图详细说明。
附图说明
18.图1为本实用新型一较佳实施例装设于一自行车的外观示意图。
19.图2为本实用新型一较佳实施例的分解图。
20.图3为本实用新型一较佳实施例的部分元件的分解图。
21.图4为本实用新型一较佳实施例的剖视图。
22.图5为本实用新型一较佳实施例的局部示意图，显示第一从动件位于第一位置的情况。
23.图6为本实用新型一较佳实施例的局部示意图，显示驱动件驱动第一从动件移动至第二位置的情况。
24.图7为本实用新型一较佳实施例的剖视示意图，显示第一太阳齿轮-第一齿轮-被动件的传动组态。
25.图8为本实用新型一较佳实施例的局部示意图，显示第二从动件位于第三位置的情况。
26.图9为本实用新型一较佳实施例的局部示意图，显示驱动件驱动第二从动件移动至第四位置的情况。
27.图10为本实用新型一较佳实施例的剖视示意图，显示第二太阳齿轮-第二齿轮-第一齿轮-被动件的传动组态。
具体实施方式
28.请参阅图1所示，本实用新型一较佳实施例提供一自行车1包含有一车架2、二车轮3、一曲柄装置4、一第二被动件5及一传动带6上。该二车轮3枢设于该车架2的前后两侧。该曲柄装置4枢设于该车架2，可供操作以产生一扭力。该第二被动件5设于位于该车架2后侧的该车轮3的中心位置，可与后侧的该车轮3一起转动。该传动带6连接该曲柄装置4与该第二被动件5。借此，该曲柄装置4作动产生的该扭力可通过该传动带6传递至该第二被动件5，令其产生相对应的一驱动扭力，致使该车轮3借该驱动扭力而转动，并使该自行车1前进移动。
29.请参阅图2至图4所示，本实用新型一较佳实施例所提供的该曲柄装置4主要包含有：一曲柄件10、一被动件20、一太阳齿轮组30、一侧盖40、一行星齿轮50及一变速装置60。其中：
30.该曲柄件10具有一基座11、一中轴12及一曲柄13。该基座11固定于该车架2上，无法相对该车架2移动或转动。该基座11概呈中空管状，其一端设有一第一定位部110，该第一定位部110在本实施例中为环绕于该基座11的外壁面概呈凹凸相间的环状卡榫。该中轴12穿设于该基座11的轴向内部，其两端分别沿该基座11的两端伸出该基座11外。该中轴12与该基座11之间设有二第一轴承(图未示)，使该中轴12可相对该基座11转动。该曲柄13设于
该基座11的一侧，可相对该基座11转动。该曲柄13具有一行星架14及一臂部15。该行星架14概呈圆盘状，其中心处具有一凸部140，在该凸部140的中心处更设有一轴孔141，供该中轴12的一端伸入该轴孔141，并利用一螺丝142固定该中轴12于该曲柄13，使该曲柄13与该中轴12可一起转动。该行星架14更设有复数个柱部143，沿该行星架14的垂直方向延伸，并环绕于该凸部140周围。其中，该柱部143概呈中空状，且其内壁面设有内螺纹。该臂部15沿该行星架14的周缘向远离该行星架14的方向延伸，其远离该行星架14的一端可配置一踏板16(如图1所示)，供操作者踩踏该踏板16以带动该曲柄13相对该基座11转动。要补充的一点是，该曲柄件10一般会设置的该曲柄13的数量为二，分别设置于该基座11的两端。由于其与该基座11、该中轴12的连接关系相同，因此在本实施例中仅具体叙述其中一该曲柄13，另一该曲柄13可自行推及。
31.该被动件20概呈环状，位于该曲柄件10的该基座11与该曲柄13之间，并可随该曲柄13同时转动。在本实施例中，该被动件20与该第二被动件5均为一皮带轮，而该传动带6则为对应于该等皮带轮的一皮带，形成一皮带传动系统；在另一实施例中，该被动件20与该第二被动件5均为一齿盘，而该传动带6则为对应于该复数齿盘的一链条，形成一链条传动系统。该被动件20具有预定数量的复数个被动齿21，形成于该被动件20的内壁面；及预定数量的复数个传动齿22，形成于该被动件20的外壁面，供该传动带6啮合。
32.该太阳齿轮组30设于该被动件20内，包含并排设置的一第一太阳齿轮31及一第二太阳齿轮32。该第一太阳齿轮31为一环状构件，具有预定数量的复数个第一太阳齿310形成于该第一太阳齿轮31的外周面，且在该第一太阳齿轮31的轴向一侧延伸有一第一被嵌合部311。该第二太阳齿轮32亦为一环状构件，具有预定数量的复数个第二太阳齿320形成于该第二太阳齿轮32的外周面，且在该第二太阳齿轮32的轴向一侧延伸有一第二被嵌合部321。其中，该第一太阳齿轮31相较该第二太阳齿轮32接近该行星架14，且在本实施例中，该第一太阳齿轮31的大小/齿数小于该第二太阳齿轮32。
33.该侧盖40设于该被动件20的轴向一侧，使该被动件20位于该侧盖40与该曲柄13之间。该侧盖40概呈环形，其一侧凸设有一中空的环部41，且该侧盖40在该环部周围设有复数个贯孔42，对应于该行星架14的该复数柱部143，用以供复数个螺固件43穿过该复数贯孔42并啮合于该复数柱部143，以锁固该侧盖40于该曲柄13上，借以随该曲柄13同步转动。其中，该复数柱部143的一端伸入该被动件20的轴向内部，且该复数柱部143的轴向平行于该太阳齿轮组30的轴向。
34.该复数行星齿轮50分别枢设于该行星架14的该复数柱部143上，且以该柱部143为间隔环状排列在该行星架14周围。每一该行星齿轮50具有一第一齿轮51及一第二齿轮52，该第一齿轮51具有预定数量的复数个第一齿510，形成于该第一齿轮51的外周面；该第二齿轮52具有预定数量的复数个第二齿520，形成于该第二齿轮52的外周面，且该复数第一齿510的数量大于该复数第二齿520的数量。其中，该复数第一齿轮51分别啮合于该太阳齿轮组30的该第一太阳齿轮31与该被动件20的该复数被动齿21而不啮合该第二太阳齿轮32；该复数第二齿轮52啮合于该第二太阳齿轮32而不啮合该第一太阳齿轮31与该被动件20。在本实施例中，该第一齿轮51与该第二齿轮52以一体成形的方式形成同轴且并排的设置。
35.在本实施例中，更包含复数个承载齿轮53。该复数承载齿轮53分别枢设于该行星架14的该复数柱部143上，与该复数行星齿轮50呈交错设置，即任二该承载齿轮53之间具有
该行星齿轮50，或任二该行星齿轮50之间具有该承载齿轮53。每一该承载齿轮53具有预定数量的复数个承载齿530，形成于该承载齿轮53的外周面。该复数承载齿轮53的该复数承载齿530仅啮合于该被动件20的该复数被动齿21而不啮合于该第一太阳齿轮31与该第二太阳齿轮32。该复数承载齿轮53仅用以提供该被动件20一承载力，并不影响该曲柄装置4的传动关系。
36.该变速装置60具有一固定件61、一第一从动件62、一第二从动件63、一驱动件64、一第一弹性件65及一第二弹性件66。该固定件61为一中空的管状构建，一侧具有对应于该基座11的该第一定位部110的一第二定位部610，另一侧具有一凸伸的承置部611。在本实施例中，该第二定位部610为形成于该固定件内壁面的凹凸相间的凹槽。借此，该固定件61可通过该第二定位部610嵌合于该基座11，使该固定件61无法相对该基座11转动。
37.该第一从动件62为一中空的环状构件，具有一第一结合孔620，贯穿该第一从动件62的轴向两端，其形状对应于该承置部611的形状。在本实施例中，该第一结合孔620与该承置部611的形状概呈六角形。在另一实施例中，该第一结合孔620与该承置部611的形状则可为其他非圆形的形状。借此，该固定件61的该承置部611可穿过该第一结合孔620，使该第一从动件62固定于该固定件61。由于该第一结合孔620与该承置部611的形状为六角形，因此该第一从动件62无法相对于该固定件61转动，仅能沿该固定件61的轴向在一第一位置与一第二位置间移动。其中，该第一从动件62在远离该第一太阳齿轮31的一侧设有复数个环状排列的第一凸块621，在接近该第一太阳齿轮31的一侧设有一第一嵌合部622。该第一嵌合部622对应于该第一太阳齿轮31的该第一被嵌合部311。在本实施例中，该第一被嵌合部311与该第一嵌合部622为可相互对合的齿状结构。
38.该第二从动件63为一中空的环状构件，且其外径大于该第一从动件62。该第二从动件63具有一第二结合孔630，贯穿该第二从动件63的轴向两端，其形状对应于该第一从动件62的外周缘的形状，均为非圆形。借此，该第二从动件63可穿过该第二结合孔630以固定于该第一从动件62外缘；且由于该第二结合孔630与该第一从动件62外周缘的形状为非圆形，因此该第二从动件63无法相对该第一从动件62转动，仅能沿该第一从动件62的轴向在一第三位置与一第四位置间移动。该第二从动件63在远离该第二太阳齿轮32的一侧设有复数个环状排列的第二凸块631。在本实施例中，该复数第一凸块621排列于一第一圆周(该第一从动件62的环形一侧)上，而该复数第二凸块631排列于一第二圆周(该第二从动件63的环形一侧)上，且该第一圆周的直径不等于该第二圆周的直径。当该第一从动件62连接于该第二从动件63时，该复数第一凸块621与该复数第二凸块631以交错排列，意即任二该第一凸块621之间设有该第二凸块631，或称任二该第二凸块631之间设有该第一凸块621。该第二从动件63在接近该第二太阳齿轮32的一侧设有一第二嵌合部632，对应于该第二太阳齿轮32的该第二被嵌合部321。在本实施例中，该第二被嵌合部321与该第二嵌合部632为可相互对合的齿状结构。
39.该驱动件64为一中空的环形构件，设于该侧盖40的该环部41内并套设于该固定件61外。该驱动件64在接近该第一从动件62与该第二从动件63的一侧设有复数个环状排列的驱动凸块641，该复数驱动凸块641对应于该复数第一凸块621与该复数第二凸块631。该驱动件64可受外力驱动而移动至一第五位置与一第六位置，当该驱动件64移动至该第五位置时，该复数驱动凸块641作用于该复数第一凸块621；当该驱动件64移动至该第六位置时，该
复数驱动凸块641作用于该复数第二凸块631。该驱动件64更具有复数个容置槽642，每一该容置槽642形成于相邻二该驱动凸块641之间；当该驱动件64移动至该第五位置时，该复数第二凸块631容置于该复数容置槽642内；当该驱动件64移动至该第六位置时，该复数第一凸块621容置于该复数容置槽642内。要补充的是，在本实施例中，由于该驱动件64为环状构件，因此该第五位置指的是该复数驱动凸块641可接触该复数第一凸块621的任一位置(依照凸块的数量可能产生数个第五位置)；该第六位置指的是该复数驱动凸块641可接触该复数第二凸块631的任一位置(依照凸块的数量可能产生数个第六位置)。另外，该外力可通过拉线驱动、电性驱动或其他等效的驱动方式。
40.该第一弹性件65设于该第一从动件62与该第一太阳齿轮31之间，一端顶抵于该第一太阳齿轮31，另一端顶抵于该第一从动件62。当该第一从动件62移动至该第二位置时，该第一弹性件65会受压缩而产生一弹力作用于该第一从动件62的一端，使该第一从动件62产生从该第二位置往该第一位置的方向移动的趋势。
41.该第二弹性件66设于该第二从动件63与该第二太阳齿轮32之间，一端顶抵于该第二太阳齿轮32，另一端顶抵于该第二从动件63。当该第二从动件63移动至该第四位置时，该第二弹性件66会受压缩而产生一弹力作用于该第二从动件63的一端，使该第二从动件63有从该第四位置往该第三位置的方向移动的趋势。
42.通过上述各元件结构所组合而成的本实用新型，其实际操作应用如下：
43.本实用新型的自行车的前变速装置在本实施例中提供了两种变速模式。请参阅图5及图6所示，当该驱动件64受外力驱动而移动至该第五位置时，在本实施例中可视为该驱动件64沿一旋转方向转动一第一预定角度，与此同时该驱动件64的该复数驱动凸块641亦随之同步转动。由于该复数第一凸块621与该复数第二凸块631为错位关系，此时该复数驱动凸块641仅会接触并推抵该第一从动件62的该复数第一凸块621而不推抵该第二从动件63的该复数第二凸块631。借此该第一从动件62会被该复数驱动凸块641推动而由该第一位置往该第二位置的方向移动，直到该第一从动件62的该第一嵌合部622嵌合于该第一太阳齿轮31的该第一被嵌合部311，而该第一弹性件65则因为该第一从动件62与该第一太阳齿轮31之间的距离缩短而被压缩。同时，由于该复数驱动凸块641并未作用于该复数第二凸块631，因此该第二从动件63会受到该第二弹性件66的弹力作用而从该第四位置回复到该第三位置，使该复数第二凸块631容置于该复数容置槽642中(如图8所示)。在这种状态下，该第一从动件62与该第一太阳齿轮31形成固定结构，使该第一太阳齿轮31无法被该复数行星齿轮50带动而转动；而该第二从动件63与该第二太阳齿轮32形成自由结构，使该第二太阳齿轮32则可以被该复数行星齿轮50带动而转动。借此，该曲柄装置4会以如图7所示的该第一太阳齿轮31(固定端)-该复数第一齿轮51(输入端)-该被动件20(输出端)的传动模式进行传动而形成一第一传动比，该第一传动比会受该复数第一太阳齿310、该复数第一齿510与该复数被动齿21的齿数所影响。而该第二太阳齿轮32则随该复数行星齿轮50转动而不参与传动。
44.请参阅图8及图9所示，当该驱动件64受外力驱动而移动至该第六位置时，在本实施例中可视为该驱动件64沿该旋转方向转动一第二预定角度，该驱动件64的该复数驱动凸块641亦随之转动。由于该复数第一凸块621与该复数第二凸块631为错位关系，此时该复数驱动凸块641仅会推抵该第二从动件63的该复数第二凸块631而不推抵该第一从动件62的
该复数第一凸块621。借此该第二从动件63会被该复数驱动凸块641推动而由该第三位置往该第四位置的方向移动，直到该第二从动件63的该第二嵌合部632嵌合于该第二太阳齿轮32的该第二被嵌合部321，而该第二弹性件66由于该第二从动件63与该第二太阳齿轮32之间的距离缩短被压缩。同时，由于该复数驱动凸块641并未作用于该等第一凸块621，因此该第一从动件62受到该第一弹性件65的弹力作用而从该第二位置回复到该第一位置，使该复数第一凸块621容置于该复数容置槽642中(如图5所示)。在此状态下，该第二从动件63与该第二太阳齿轮32形成固定结构，使该第二太阳齿轮32无法被该复数行星齿轮50带动而转动；而该第一从动件62与该第一太阳齿轮31形成自由结构，使该第一太阳齿轮31则可以被该复数行星齿轮带动而转动。借此，该曲柄装置4会以如图10所示的该第二太阳齿轮32(固定端)-该复数第二齿轮52(第一输入端)-该复数第一齿轮51(第二输入端)-该被动件20(输出端)的传动模式进行传动以产生一第二传动比。该第二传动比受该复数第二太阳齿320、该复数第二齿520、该复数第一齿510与该复数被动齿21的齿数所影响。其中，该第二传动比不同于该第一传动比。而该第一太阳齿轮31则随该复数行星齿轮50转动而不参与传动。
45.由前面的说明可知，通过改变该驱动件64的位置，即可改变该第一太阳齿轮31与该第二太阳齿轮32的作动方式，借此调整该曲柄装置4的传动模式。要补充的是，除了本实施例所揭示的两种变速模式外。在另一实施例中，本实用新型亦可通过增加元件数量以提供更多种变速模式：例如将每一行星齿轮上的齿轮数增加为4个、太阳齿轮增加为4个、从动件亦增加为4个；则变速模式可增加为4种。
46.综上所述，本实用新型所提供的自行车的前变速装置，通过移动该驱动件64来控制该第一从动件62与该第二从动件63的移动，进而调整该第一太阳齿轮31与该第二太阳齿轮32的作动方式，以达到多段变速的效果。相较习用前变速器需要设置复数个前齿盘，且无法使用于皮带传动的皮带轮，本实用新型可适用于单一前齿盘/前皮带轮的传动结构，节省成本并提高使用范围。
47.以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。