TWI337151B - Gear shifting mechanism - Google Patents

Description

1337151 玖、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關一種於具有多重鍵輪可變比例動力傳動 5 裝置，致動變速機構之裝置。本發明可於單車變速機構具 體實施。 發明背景 典型變速單車有一傳動鏈，傳動鏈聯結踏板從動之曲 10 柄至從動輪。傳動鏈可有若干具有不同節距直徑之前鏈輪( 鏈環）以及若干具有不同節距直徑之後鏈輪。前鏈輪係聯結 至曲柄，以踏板來旋轉。後鏈輪係耦聯至單車之從動輪。 一鏈條搞聯前鏈輪之一至後鏈輪之一。可經由移動鍵條， 選擇不同的齒輪比例，讓鏈條耦合選定之前鏈輪至選定之 15 後鏈輪。 某些單車具有可藉鋼纜致動之前及後變速齒輪傳動機 構。單車手可操縱前變速齒輪傳動機構，而移動鏈條至選 定之前鏈輪。單車手可操縱後變速齒輪傳動機構而移動鏈 條至選定之後鏈輪。 20 有多種安裝於把手之機構，單車手可使用該等安裝於 把手之機構來操作前及後變速齒輪傳動機構，而達成期望 之齒輪比。例如某些單車於把手兩邊各安裝有一可樞轉拉 桿。一根拉桿聯結至一操作前變速齒輪傳動機構之鋼纜， 而另一拉桿聯結至可操作後變速齒輪傳動機構之鋼纜。單 1337151 車手藉由樞轉拉桿可選定期望的齒輪比。 抓握變速(GRIP SHIFT)變速機構提供一對安裝於把手 之軸環。一個軸環係安裝於單車右把手，而另一軸環係安 裝於單車左把手。軸環之一聯結至操作前變速齒輪傳動機 5 構之纜線。後軸環係聯結至操作後變速齒輪傳動機構之纜 線。單車手可相對於單車把手旋轉軸環來選用期望之齒輪 比。

Cirami之美國專利第4,201，095號描述一種單車變速器 ，其具有單一拉桿可操作前及後變速齒輪傳動機構二者來 10 獲得漸進且經過程式規劃之一系列齒輪比。Cirami之機構 有二平坦面凸輪。由拉桿之最低至最高傳動比位置以連續 增量順序獲得中間傳動比。Cirami提出一種變速類型，其 可避免導致交叉鏈條之齒輪比。

Ross之美國專利第4,279,174號揭示另一種單車變速器 15 ，其允許單車手經由操縱單一控制器來操作前及後變速齒 輪傳動機構。Ross變速器需要兩型變速齒輪傳動機構：一 藉彈簧偏轉之前變速齒輪傳動機構以及一「推挽式」後 變速齒輪傳動機構。Ross變速器經組成可提供漸進變速 類型。Ross描述一種變速類型，其中四種變化涉及同時 20 變速或移動二變速齒輪傳動機構位置，來提供一系列漸進 齒輪比。

Watarai之美國專利第5,577,969號揭示一種控制單車之 前及後變速齒輪傳動機構用之電子裝置單車手經由操作 一拉桿可讓裝置於不同齒輪間變速。 6 nx之美國專利第】，m，號說明—種 機構，該機構可控制機車之火 :位置之 器控制器及引鼙離人⑼, 即流間、消音 及引挚離合益。各個控制桿 之機構採用二圓柱形套符，一农从 刀H文。Βηχ 5内部。各個套L 相聯且設置於機車把手 旋切_構。：機車制桿之一且於其圓柱形表面具有螺 44。4車切轉把手時，輯其 而阻止另一套筒旋轉。 套同’ 槽内行ϋ於旋轉套筒的螺旋切 仃進、成相關控制桿之縱向移動。 ，其::=:，5:97_ 號說 W 構係藉旋轉,輪傳動機構之機構。該機 端。管_於其二：：㈣姻於手柄内 ^機構之峨個㈣結至—料輪從動件之職從動件。 件各自可於導軌之-滑動。當管筒旋轉時，構件 女速齒輪傳動機構峨來選擇不同的齒輪比。凸輪從 動件及從動件導件設置於把手外側，彼此位置接近。如此 導致一種大型球根狀總成於可分開旋轉之手柄内側。分開 凹陷機構將_维持對應於選定之齒輪比定位 0 Savard之 機構Θ似Cu"ami、R〇ss等機構，可組成而提供最佳變速類型 。L免非』望之几餘齒輪組合。類似Savard機構之機構 去國EGS A司以商品名同步變速器（SYNCHRO SHIFT)出 °仁同步虻速為·機構之體積龐大不合所需。其尺寸造成 與標準單車煞車桿不相容。

Socard之美國專利第5 447,475號揭示兩種分開且相當 不同之單車變速機構。二機構提供可避免交又鏈條之最佳 ‘文速型。4機構係透過鋼規致動，該鋼規朽纟士〃 6 變速機構之把手，設置二拉桿；-根拉桿於 H6輪’該凸輪於每 次變速時旋轉90度。

Wechsler之美國專利第4,53〇,678號揭示一 種單車隻速 機構，其使用圓柱形凸輪，具有凸輪從動件來控制後變速 齒輪傳動機構。凸輪係整合於後變速齒輪傳動機構，且 凸輪切槽切於其外表面。第二旋轉⑽用來控制前變^ 輪傳動機構。第二凸輪係整合於前變速齒輪傳動機構。ω —鋼纜以機械方式聯結前及後變速齒輪傳動機構，因此= 者移動時，另—者也跟著移動。Weehsk,s之前變速齒: 動機構凸輪係成形於為每次連續變速時，前變速齒心 機構介於大鏈環與小鏈環間交替。

Patterson之美國專利第4 9〇〇,291號揭示一種單車微来 機構’其具有旋轉式手柄致動器凸輪，該凸輪透過鋼= 耗合至變速齒輪傳動機構。設置分開獨立凸輪來控制 後變速齒輪傳動機構。各凸輪邊緣之凸輪面晚鄰—固^主 ° =輪面具有峰及谷’凸輪面使用鋼舰力來指標變^ 。當β輪旋轉時’凸輪係於縱向方向 ° 著於&輪。 綱纜末W糸附

Ethington之美國專利第5,68] ,234號揭示「早期單車. 自動傳動變速器」，其採用速度感測器及力感測器以及可^ 式邏輯㈣H及二舰‘㈣來㈣操錢件自動變速罩: 1337151 的傳動。Ethington揭示以上升順序使用全部齒輪之傳動類 型。多種速度改變涉及前及後變速齒輪傳動機構二者的同 時變速。

Nier之美國專利第5,803,848號揭示一種變速器系統， 5 其採用於Socard等人使用之變速類型相同的變速類型。此 種系統使用平坦徑向凸輪，凸輪鏈結且旋轉式安裝於把手 。Nier’s之系統組合一凸輪（其藉機械連桿而操作前變速齒 輪傳動機構），以及另二凸輪其具有節點，該節點可致動電 動馬達來以預定量拉扯或釋放後變速齒輪傳動機構。組合 10 使用三凸輪可獲得最佳變速類型。

Lahat之美國專利第5,865,062號揭示若干機構其控制 前及後變速齒輪傳動機構二者來達成最佳變速類型。此等 機構顯示單一工作缸有二凸輪面，以及若干雙缸而有單一 凸輪面之配置。全部情況下，凸輪及從動件係位於把手外 15 側。某些情況下，凸輪及從動件總成係架設於分開殼體内 ，而非旋轉式安裝於把手。總而言之，該等機構係針對同 步控制前及後變速齒輪傳動機構二者，來達成預定前及後 齒輪之循序組合。 儘管單車已經有長久發展歷史，且已經提出多種變速 20 機構來用於單車，但仍然需要有適合用於單車及其它踏板 動力車輛之實用的變速機構。特別需要有允許使用者可選 擇期望之齒輪比而無需分開控制兩個變速機構之變速機 構。 【發明内容】 1337151 發明概要 本發明提供比值選擇機構及相關方法。比值選擇機構 可用於單車及其它踏板動力機構。比值選擇機構也可用於 其它用途，其中齒輪比係經由控制二機構而選定。 5 本發明之一方面提供一種變速機構。該機構包含一旋 轉式手柄構件，其具有第一及第二導轨面於其鏜孔内部之 一内表面上。第一及第二從動件係組配成可分別接合第一 及第二導轨面，第一及第二鋼纜錨件分別係耦聯至第一及 第二從動件。手柄構件的旋轉可同時調整第一及第二鋼纜 10 錨件位置。 第一及第二從動件位於鏜孔之相對兩側。 第一及第二導轨面包含切槽於手柄構件表面上。一或 多切槽包含複數個凹口於其側面之一，凹口可位於凹陷位 置。凹口可方便地設置於切槽，其控制前變速齒輪傳動機 15 構之操作。另外，凹口可設置於切槽其控制後變速齒輪傳 動機構之操作；或凹口可分布於切槽間其控制前及後變速 齒輪傳動機構之操作。又另一替代例中，可提供分開凹陷 機構來維持手柄構件於對應於選定齒輪比位置。 手柄構件可旋轉式安裝於中空把手。第一及第二從動 20 件分別藉貫穿把手鏜孔之構件，而分別耦聯至第一及第二 鋼纜錨件。使用此種具體實施例，第一及第二從動件可延 伸貫穿把手之縱向設置開槽。各個從動件包含一頭部，頭 部貫穿通過對應開槽，頭部比對應開槽之頸部更寬。從動 件頸部相對於從動件頭部可為細長。各個開槽有一放大部 10 Ί337151 ，對應從動件頭部可貫穿該開槽放大部。放大部係位於從 動件正常移動範圍外側。 手柄構件包含一或多個實質上圓柱形之凸輪件。凸輪 件之内側壁可背向第一及第二導轨面。凸輪件可固定於實 5 質為管狀之外側手柄構件鏜孔内部。第一及第二導執面包 含切槽於一或多輪件表面。切槽可貫穿一或多凸輪件壁 面。 鋼纜錨件經由貫穿於把手額外設置之縱向開槽而有凸 輪件凸起。變速機構包含一托架於各個鋼纜錨件。托架之 10 寬度係大於對應額外開槽寬度。 變速機構可組合一種傳動機構使用，該傳動機構包含 :複數個前鏈輪；一鏈條；複數個後鍵輪；一鋼規致動之 前變速齒輪傳動機構，其可以選定之前鏈輪接合鏈條；一 鋼纜致動之後變速齒輪傳動機構，其可接合鏈條與複數個 15 後鏈輪之一；一第一鋼纜其聯結第一鋼纜錨件與該前變速 齒輪傳動機構；以及一第二鋼纜其聯結第二鋼纜錨件與該 後變速齒輪傳動機構。 手柄構件可旋轉式安裝於把手上，第一及第二從動件 可分別藉手柄構件而耦聯至第一及第二鋼纜錨件，該構件 20 可於把手之縱向延伸凹部滑動。 本發明之另一方面提供一種變速機構，包含：一中空 把手；一安裝成可於把手内部縱向移動之構件；一鋼纜錨 件，其係貫穿把手壁之開槽由該構件凸起；以及一致動機 構，其係耦聯而介於複數個選定位置間移動該構件。 11 1337151 本發明之另一方面提供一種單車，其包含：一車架； 一把手；複數個前鏈輪安裝於該車架；一鏈條；複數個後 鏈輪；一鋼纜致動之前變速齒輪傳動機構，其可讓該鏈條 接合選定之第一鏈輪；一鋼纜致動之後變速齒輪傳動機構 5 ，其可接合該鏈條與複數個後鏈輪之一；一第一鋼纜，其 於第一端聯結至前變速齒輪傳動機構；一第二鋼纜，其於 第一端聯結至後變速齒輪傳動機構；以及一變速機構。該 變速機構包含一手柄構件旋轉式安裝於該把手上。手柄構 件具有第一及第二導軌面於其鏜孔之實質圓柱形内面上。 10 一第一從動件接合第一導軌面，且於第二端耦聯至第一鋼 纜；以及一第二從動件接合該第二導執面，且於第二端耦 聯至第二鋼纜。手柄構件相對於把手旋轉，可同時調整前 及後變速齒輪傳動機構。 本發明之另一方面提供一種沿一縱軸控制一第一構件 15 以及一第二構件之位置之方法。該方法涉及將第一構件及 第二構件定位於一手柄之鏜孔内部分別位在以該縱軸為中 心之第一角向位置及第二角向位置。第一構件及第二構件 分別接合手柄内面之第一導軌面及第二導執面。該方法也 涉及以縱軸為中心而旋轉手柄，同時維持第一角向位置及 20 第二角向位置為實質固定。藉此方式，第一構件及第二構 件沿縱軸之位置分別係由第一導軌面及第二導轨面之形狀 決定。 該方法也包含調整第一鋼纜及第二鋼纜位置，第一鋼 纜及第二鋼纜分別係耦聯至第一構件及第二構件。 12 1337151 其它本發明之各方面之特色及特定具體實施例之說明 敘述如後。 圖式簡單說明 附圖中，舉例說明本發明之非限制性具體實施例， 5 第1圖為根據本發明之一具體實施例，安裝於單車把手 上之變速機構之等角視圖； 第2圖為第1圖之變速機構之特寫視圖； 第3圖為第]圖之變速機構之部分切除視圖；

第4圖為第1圖之變速機構之分解視圖； 10 第5及6圖為第1圖之變速機構之平面圖； 第5A圖為第1圖之變速機構於第5圖5A-5A平面之縱剖 面圖； 第6A、6B、6C及6D圖為第1圖之變速機構分別於第6 圖平面6A-6A、6B-6B、6C-6C及6D-6D之橫剖面圖； 15 第7圖為第1圖之變速機構之凸輪缸之等角視圖； 第8圖為第1圖之部分把手之等角視圖；

第8A及8B圖分別為第8圖部分於8A及8B區域之放大視 圖； 第9圖為第1圖之部分把手之放大等角視圖，凸輪從動 20 件被去除； 第9A及9B圖分別為第9圖部分於9A及9B區域之放大視 圖； 第10圖為變速機構之一具體實施例，鋼纜延伸呈手柄 旋轉角之函數之線圖； 13 1337151 第]1圖為示意圖顯示根據本發明之一具體實施例，變 速機構之操作； 第12A圖為根據本發明之一具體實施例，一變速器之導 軌面之視圖；以及第]2B圖為第12A圖之部分導軌面之放大 5 視圖， 第13圖為根據本發明之另一具體實施例，變速器之仰 視圖；以及第13A-13D圖為貫穿第13圖之變速機構之剖面圖 :以及 第I4圖為根據本發明之另一具體實施例，變速器之仰 10 視圖；以及第14A-14D圖為貫穿第14圖之變速機構之剖面 圖。 I：實施方式；1 較佳實施例之詳細說明 後文說明描述本發明之具體實施例，其可用於踏板動 15 力裝置選擇齒輪比。特別後文說明敘述一種單車，其具有 一鋼纜致動之前變速齒輪傳動機構，其可將一傳動鏈條置 於複數個前鏈輪之一選定者上；以及一鋼纜致動之後變速 齒輪傳動機構，其可將該傳動鏈條置於複數個後鏈輪之選 定者上。但本發明絕非限於此等具體實施例。 20 於此處說明，一個數目後方接著字母「F」，表示關聯 前變速齒輪傳動機構之元件。該數目後方接著字母「R」之 表示關聯後變速齒輪傳動機構的對應元件。相同數目表示 關聯前及後變速齒輪傳動機構二者之元件。 第1圖至第3圖顯示變速機構】◦安裝於單車把手12上。 14 1337151 變速機構10分別藉鋼纜14F及14R控制前及後變速齒輪傳動 機構（圖中未顯示）。變速機構10可藉旋轉手柄16操作。手柄 16係於第一角向方向旋轉，變速機構1〇以協力方式移動鋼 纜]4F及14R，因此選定遞增的齒輪比。當手柄16係於與第 5 一角向方向相反的第二角向方向旋轉時，變速機構以協 力方式移動鋼纜14F及14F，因此選擇遞減之齒輪比。 手柄16可以彈性材料覆蓋。手柄16外側之形狀可適合 抓握。例如手柄16外側可為圓柱形或概略圓柱形。手柄16 較佳具有直徑不超過約38毫米，因此方便由兒童使用者及 10 成人使用者以一般大小的手掌抓握。手柄16包括凸輪缸20 ，凸輪缸20耦聯成以手柄16相對於把手]2旋轉。凸輪缸20 可與手柄16整合一體或可包含分開零組件。 凸輪缸20有一鏜孔21，鏜孔21接納把手12之一端。凸 輪缸20之内端20’係背向一表面，防止凸輪缸20沿把手12向 15内側滑動。一對導轨面22界定於鏜孔21。於所示具體實施 例，導軌面22F及22R各自包含一切槽。 於所示具體實施例（參考第4圖），低摩擦力塑膠材料例 如德林(Delrin)製成之氣密墊23設置於凸輪20之内側端。氣 密塾23隨同凸輪20旋轉，背向殼體23A之平坦面，殼體23A 20又背向煞車柱45，煞車柱45係夾緊至把手12。氣密墊23可 防止凸輪20及殼體23A彼此摩擦部分磨耗，且提供與凸輪2〇 及殼體23A之接觸面積。 各鋼纜I4位置係由一對構件24(參考第5八圖）之一控制 ，各構件24各自包括一從動件26。從動件％各自接合導軌 15 面22之對應者。構件24相對於把手12位在固定周面位置， 但可於縱向方向自由前進。當手柄】6相對於把手丨2旋轉時 ，從動件26如箭頭27F及27R指示於縱向方向移動構件24。 於所示具體實施例，從動件26包含銷，銷凸進對應導執面 22之切槽内部。從動件％為圓柱形，從動件％之直徑係略 小於其凸入其中之切槽寬度。如第6C圖最明白顯示’從動 件26之徑向方向最外端可彎曲來隨形於導轨面22底部油度 。如此允許從動件26與導轨面22表面間之接觸面積加大。 各鋼纜14耦聯至對應構件24。於所示具體實施例中， 各構件24有一鋼纜錨件28 ’其接納鋼纜14之一。 鋼纜14藉任一種附著鋼纜之鋼纜錨件至適當裝置來附 著於鋼纜錨件28。於第8圖及第9圖之具體實施例中’各鋼 境14貫穿對應鋼境錫件28之孔D 29。鋼繞14有放大部3〇(參 考第4圖）1該放大部無法貫穿孔口29嵌合。其它裝置也町 用來將鋼纜14附著於鋼纜錨件28。例如具有放大端部之鋼 境14可通賴_件之開槽；或—機械夾具可設 置於鋼規 錨件來夾持鋼纜。 各鋼'龙係於-勒套32内部跑動。鋼境μ相對於其顆 2之位置可藉螺帽34調整，調整螺巾胃Μ係調整式接 合鋼境導管35。峨導㈣例㈣^蝴著於把知 :示具體實施例中，峨導管35未固定於把手12。 官35藉魏14維持定位，崎1错藉凸輪從動件22維持1 位。允許喊導營35略微浮動，允許變速機構⑽位、^ 此變速機構可吸收若干衝擊不會造成損傷。鋼糾之張= 維持鋼纜導管35朝向钕 ^ ^ , …、車杈45滑動嵌合。蓋36(參考第2圖） 且避免塵土及其它污染物接觸 I又置用來保護鋼纜錨件Μ， 變速機構。 特別構件24可彼此與 4係，且配成移動時不會彼此互相干擾。此項目的 =由將構件24隔開於圓周方向而達成。如圖舉例說明， 可彼此相對’或可環繞把手12之圓周較為緊密間隔 圓周間隔90度或若干其它角度 10 15 第8圖所不’構件24係位於把手12内側。從動件26 通過把手12之開槽33向外凸起。如第8塌及第则所示， 固攸動件26包含-項邹37，頭部比對應開槽33更寬；以 匕s _部38，頭部38通過對應開槽33。如具體實施例 所示，頸部38相對於頭部37可為細長。開槽33有放大部33, 頭。P37可通過該放大部。舉例說明之組配狀態碟保從動 件26几整接合導槽面22。放大部33,較佳係位在導軌面22提 仏之正長移動範圍之知·距離處，讓從動件36頭部37於正常 知作期間不會遭逢放大部33，。 鋼纜錨件28也貫穿把手12之開槽39凸起。所示具體實 靶例中，托架40安裝於各鋼纜錨件28。托架40係組配成可 接納鋼纜14之放大端。托架40比開槽39更寬，托架40可防 -〇止鋼纜錨件28沿徑向方向向内滑脫貫穿開槽39。托架40夾 持鋼纜錨件28定位，因此鋼纜14被支承，因此當變速機構 10操作時’鋼纜14不會過度摩擦調整螺絲34及鋼纜導管35 鏜孔内部表面。由於各鋼纜]4通過托架40之孔，且貫穿鋼 纜錨件28之孔，故當鋼纜14處於張緊條件下時，鋼纜14可 17 將其托架4G與鋼賴件28固定在-起。因此從動件24被偏 限成只於縱向方向移動。托架4G並非變速機制之操作所 必需。 導軌面22其視需要於縱向移動從動件26,接著移動鋼 欖Μ ’來控制前及後變速齒輪傳動機構(或其它變速機構) ’當手柄16旋轉通過其移動範圍時可切換通過-系列齒輪 比。對手柄16之指定旋轉，構件24之縱向行進係依據感興 趣該區之導軌㈣之_斜率⑽卩每_旋料位及縱向 位移）衫。若導軌面22之特定角向區係概略於圓周方向（ 亦即於相對低職斜輕）延伸，則當從動件％於該特定角 向區時’手柄16喊義造成對應構件处極少或無縱向 移動。相践，若從料26_肖向區，料導軌面辦 較大螺旋斜率’則手柄16的旋轉將造朗應構件練大的 縱向移動。前及後導軌面22通常彼此成形為不同形狀。相 反地’手柄16旋轉通過—定角度範圍，造成構件24F移動通 過與構件24R不同距離及/或於不同方向移動。 所示具體實施例中，導轨面22係成形為當手糾係於 複數個分開角向位置之任—位置時，靖Μ定位而提供對 應該角向位置的特定齒輪比。 變速機構1〇較佳包括—凹陷機構，讓手柄！6於此等分 開角向位置之-時’於任—角向方向旋轉手柄财若干阻 力。較佳具體實施例中，至少—廳14係維持於張緊條件 下，導軌㈣之對應者有iD4]位麵著導軌面之方向 。凹口 41之所在位置讓手柄16於多個分開角向位置之_時 1337151 ，從動件26接合凹口之一。凹口 41係成形為，若手柄16於 任一角向位置旋轉時，從動件26必須移動來拉扯對應鋼纜 。鋼纜14係藉彈簧或其它偏轉元件（圖中未顯示）而維持於張 緊條件下。偏轉元件可為對應前及後變速齒輪傳動機構之 5 零組件、或由鋼纜14所操作之其它變速機構之零組件。目 前利用之前及後變速齒輪傳動元件典型包括彈簧，彈簧作 為偏轉元件於變速裝置10之機構内部可存在有分開致動機 構。於本發明之具體實施例並不需要分開致動機構。 變速裝置10可製作成極為精簡短小。如第2圖所示，變 10 速機構10可足夠精簡短小，因此不會干擾典型單車煞車桿 44的使用。如第3圖所示，支承煞車桿44之柱45而整合變速 裝置10。柱45可構成標準煞車夾具之一部分。 單車理論上可使用多種不同的齒輪比。例如有3個前鏈 輪及8個後鏈輪的單車理論上應該有3x8=24種不同齒輪比 15 。使用習知變速器，典型可利用全部可能的齒輪比。但實 際上，並非全部前鏈輪與後鏈輪之組合皆期望使用。多種 可能的齒輪組合提供冗餘齒輪比，及/或導致嚴重的交叉鏈 條情況。希望能避免「交叉鏈條」。交叉鏈條例如出現於鏈 條接合於最大前鍵輪及最大後鏈輪（或最小前鏈輪及最小 20 後鏈輪）時。此外，若干不同前鏈輪與後鏈輪組合典型提供 極為類似的齒輪比。用於一組指定前鏈輪及後鏈輪，典型 有一組成對前鏈輪及後鏈輪其可提供最佳變速類型。例如 表1顯示一單車其有3個前鏈輪分別有28、38及48齒以及8個 後鏈輪分別有11、12、15 ' 17、20、23、26及30齒之齒輪 19 比。 表I齒輪比 - 後） 比值 包括 備 - 2^30 ΛτΐI ---- 0.93 Υ ---- £§^26 1.08 Υ 1.22 Υ 3 -- •^8-30 1.27 Ν 父條 28-20^ ------- 1.4 Υ 1.46 Ν 父乂 ΙΜΓ'^ ^r[*'''------ 1.6 Ν — -38-23 1.65 Υ 5 ^-- ___ 28JT 1.65 Ν - 15-26 1.85 Ν — 2^15 ^ ο —---- 1.87 Ν i^2〇 1.9 Υ 「6 ^- 48-23 —— 2.09 28-13 —--- 2.15 Ν Λ 〇 ^ : ------- 2.24 Υ 7 - 48-20 2.40 Ν 父又鍵條 〇 〇 77^—--- 2.53 Υ 8^^--- i^：l 1 4〇^pr----- 2.55 Ν 条 1〇 -1 / ^Γ〇~^~ι ——— 2.82 Υ 9^^—- 及 13 Λ 〇 ---- 2.92 Ν 條 ^ζΙΑ 3.2 Υ TF~^- 3.45 Ν 條 3.69 Υ 11 ~~—- 48-U ' -___ 4.36 Υ ΐϊ25#ί~ 如表1「包括」該欄顯示，經由刪除具有非期望之交又 鏈條之前-後鏈輪對、以及提供之齒輪比類似其它前後鏈輪 對提供之齒輪比之鏈輪對，可獲得-系縣示期望之變數 _之前·後鏈輪對。所得最佳變速類型具

。例如表1變速類型包括24種可能之前姻輪對中之H 20 1337151 導軌面成形為提供最佳變速類型，例如表丨所示變速類型， 其中於-角向方向連續旋轉手柄]6,漸進操作鋼，而循 序選擇最佳變速類型中所含括之成對鏈輪。 第ίο圖為線圖顯示對手柄ι6—相定旋轉角⑼鋼規14F 5及14R之縱向位移（x)。第10圖顯示3x7組配狀態之最佳變速 類型’其中使用21種可能之齒輪組合中之_。由第關 可知，手柄16之個別角向位置無需彼此間隔相等角度。由 第10圖也可知，導軌面22環繞手柄丨6延伸超過36〇度，因此

移動通過導軌面22所提供的完整範圍，手柄16需要旋轉超 1〇 過完整一迴轉D 轉動手柄16所需杻矩隨著鋼纜14的張力而增加，以及 對手柄16之指定旋轉角度（0 )(亦即導軌面2 2之螺旋斜率） 而言，隨著鋼瘦14被拉扯通敎位移⑻而增加。各個組成 元件間的摩擦力也影響所需扭矩。通常使用者於兩根賴 15 14皆被拉扯時，介於分開角向位置間變速所需作功較大⑽ 如當前及後變速齒輪傳動機構二者皆移動鏈條至最大鍵輪 之變速’此種變速例如為表!及第_二者顯示變速系列中 第8齒輪比與第9齒輪比間之變速，其中由38—】5鏈輪對變速 至48-1 7鏈輪對）。使用者必需施加來做出此種困難變速之扭 矩可藉成形導軌面22減少，導軌面22係成形為當進行此種 困難的變速時，手柄！ 6旋轉通過的旋轉角⑻比較少機械功 即可完成之變速時手柄16所通過的旋轉角更大。此種導軌 面22之形狀於苐10圖係以有較低相對斜率之線表示。相反 地，導轨面22可成形為當需要較少作功的變速時，手柄i6 21 可旋轉通過較小 角度。此種個別角向位置間旋轉角的變化 ，依據所需作功量決定，允許導軌面22有多種螺旋斜率由 車父為徐緩至較不徐緩的斜率。 本發明之若干具體實施例中，導軌面22係成形為當從 動件26橫過導轨面22介於毗鄰之分開角向位置中間部分時 手柄16之每次旋轉角度，從動件26與縱向方向之移動距 離不超過0.06毫米。若干具體實施例中，變速時平均每個 旋轉角度，從動件之移動不超過0.03毫米。 第11圖顯示本發明之一特定具體實施例，其中前變速 齒輪傳動機構60F係由鋼纜14F控制，以及後變速齒輪傳動 機構60R係由鋼纜14R控制。經由將前變速齒輪傳動機構 6〇F設置於其位置FD-1、FD-2、及FD-3之一對應位置，鏈 條61可接合前鏈輪FS-1、FS-2及FS-3中之選定者。同理， 後變速齒輪傳動機構60R有複數個位置RD-1至RD-7，其將 鏈條分別設置於後鏈輪RS· 1至RS-7中之對應鏈輪上。 使用者施加來旋轉手柄16之扭矩可進一步藉下述方式 控制，修改導轨面22於其控制變化部分涉及前及後變速齒 輪傳動機構位置改變之該部分導轨面22形狀加以控制。如 第12A及I 2B圖所示，導軌面22之組成於如此變速時一次只 移動一個變速齒輪傳動機構。角向位置65係對應於一次變 速，其中導軌面22F變速前變速齒輪傳動機構6〇F(參考第n 圖），以及導轨面22R變速後變速齒輪傳動機構6〇R(參考第 11圖）。由第12B圖最明白顯示，於角向部分65之第一部分 66 ’導轨面22R失角，故後變速齒輪傳動機構継變速，而 導軌面22F不具有斜率，故前變逮齒輪傳動機構嫌不會變 速於角向部分65之第二部分67，導轨面22F夾角，故前變 速齒輪傳動機構6〇F變速，而導轨面挪不具有斜率，故後 變速齒輪傳動機構60R不會變迷。 5 若干特殊變數涉及改變前及後變速齒輪傳動機構二者 的位置。例如如第H)及η圖料，第4齒輪比與第5齒輪比 間以及第8齒輪比與第9齒輪比間之變速，涉及改變前變速 齒輪傳動機構娜及後變速齒輪傳動機構60R二者的位置。 本發明之若干具體實施例中，某些多重變速齒輪傳動機構 Η)變速涉及移動-個變速齒輪傳動機構，然後再移動另一個 變速齒輪傳動機構。例如當由第*齒輪比切換至第5齒輪比 寺導軌面22R及22F可成形為讓後變速齒輪傳動機構· 先移動’故鏈條6】由第4後鏈輪(RS_4)移動至較大的扪後鍵 輪(RS-3);以及隨後前變速齒輪傳動機構娜移動，讓鍵條 b 前鏈輪(FS-丨)移動至較大的第二前鏈輪(Fs2)。當 由第5齒輪比朝向第4齒輪比向下變速時，前變速錄傳動 機構娜及後變速齒輪傳動機構峨的移動順序顛倒。其它 多重變速齒輪傳動機構變速可以類似方式實施，因此讓一 個變速齒輪傳動機構在另—機構之前移動。 20 須、了解刖述具體實施例提供單車變速器，可製作成為 精簡強勁單兀。有助於將變速機構1〇製作成精簡短小之一 項特色為鋼纜錨件28相對於煞車柱45定位於内舷側，而凸 輪缸20及從動件26相對於煞車柱45係位於外側。凸輪從動 件24係於煞車柱45之法線鏜孔内部於縱向方向移動。 23 1337151 雖然已經參照具體實施例說明本發明，但本發明並非 囿限於此處所述具體實施例。熟諳技藝人士鑑於前文揭示 顯然易知，可未悖離本發明之精髓及範圍對本發明之實施 例做出多項變化及修改。例如： 5 •根據本發明之變速機構可適合控制「推挽式」變速 齒輪傳動機構； •本發明可應用於選擇單車傳動以外之傳動比。本發 明可應用於踏板動力車輛，例如踏板動力三輪車、踏板汽 車、踏板動力水上摩托車等。本發明可應用於其它裝置選 10 擇齒輪比，其它裝置包括手柄及適當可變比例動力傳動裝 置； •變速齒輪傳動機構以外之變速機構可藉變速齒輪機 構控制。例如根據本發明之變速齒輪機構可用來於一傳動 機構選擇齒輪比，該傳動機構包括一前或後變速齒輪傳動 15 機構及於傳動輪轂内部之可變比例齒輪系； •使用額外導軌面22以及相關耦聯至第三鋼纜，根據 本發明之變速機構可用來於有三個變速機構之傳動機構中 選定齒輪比。例如，一傳動機構具有前及後變速齒輪傳動 機構以及於傳動輪轂内部之額外可變比例齒輪系； 20 •雖然附圖顯示之變速機構10係關聯右手柄，但根據 本發明之變速機構也可結合於左手柄，或未安裝於把手的 手柄； •個別齒輪選擇機構之分開角向位置數目可改變（亦 即於所示具體實施例中，前及後鏈輪數目可改變）；以及 24 •特定齒輪比之選擇對本發明而言並無特殊限制。使 用之齒輪比需可提供最佳變速類型。對任何變速齒輪傳動 系統決定最佳變速類型相當簡單，將齒輪比以上升順序排 列，選出可最小化交叉鏈條之順序。此點對熟諳技藝人士 5 而言並不困難，是任一種整合一體變速器系統顯然易知的 起點。 •構件24替代設置於把手鏜孔内部，如第13圖所示， 構件20可於把手外表面之縱切槽起始滑動。至於另一替代 例，把手12包含平坦面70A，構件24於該平坦面上滑動，如 10 第14圖所示。 •替代使用鋼纜14來控制變速齒輪傳動機構的操作， 根據本發明之變速器包含液力機構或氣壓機構，液力機構 或氣壓機構回應於從動件26的移動，來控制變速裝置例如 變速齒輪傳動機構的操作。 15 如此，本發明之範圍係由如下申請專利範圍界定。 I：圖式簡單說明3 第1圖為根據本發明之一具體實施例，安裝於單車把手 上之變速機構之等角視圖； 第2圖為第1圖之變速機構之特寫視圖； 20 第3圖為第1圖之變速機構之部分切除視圖； 第4圖為第1圖之變速機構之分解視圖； 第5及6圖為第1圖之變速機構之平面圖； 第5A圖為第1圖之變速機構於第5圖5A-5A平面之縱剖 面圖； 25 1337151 第6A、6B、6C及6D圖為第1圖之變速機構分別於第6 圖平面6A-6A、6B-6B、6C-6C及6D-6D之橫剖面圖； 第7圖為第1圖之變速機構之凸輪缸之等角視圖； 第8圖為第1圖之部分把手之等角視圖； 5 第8A及8B圖分別為第8圖部分於8A及8B區域之放大視 圖； 第9圖為第1圖之部分把手之放大等角視圖，凸輪從動 件被去除； 第9A及9B圖分別為第9圖部分於9A及9B區域之放大視 10圖； 第10圖為變速機構之一具體實施例，鋼纜延伸呈手柄 旋轉角之函數之線圖； 第11圖為示意圖顯示根據本發明之一具體實施例，變 速機構之操作； 15 第]2 A圖為根據本發明之一具體實施例，一變速器之導 轨面之視圖；以及第12B圖為第12A圖之部分導執面之放大 視圖； 第13圖為根據本發明之另一具體實施例，變速器之仰 視圖；以及第13A-13D圖為貫穿第13圖之變速機構之剖面圖 20 :以及 第14圖為根據本發明之另一具體實施例，變速器之仰 視圖；以及第14A-14D圖為貫穿第14圖之變速機構之剖面 圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 26 1337151 ίο...變速機構 12.. .單車把手 14F，14R...鋼纜 16.. .手柄 20.. .凸輪缸 20’...内端 21…鏜孔 22，22F，22R...導軌面 23.. .氣密墊 23A...殼體 24，24F，24R.··構件 26.. .從動件 27F，27R...箭頭 28.. .鋼缓錫件 29…孔口 30.. .放大部 32.. .鞘套 33.. .開槽 33’...放大部 34.. .調整螺帽 35.. .鋼纜導管 36…蓋 37.. .頭部 38.. .頸部 39…開槽 40.. .托架 41.. .凹口 44.. .煞車桿 45.. .煞車柱 60F...前變速齒輪傳動機構 60R...後變速齒輪傳動機構 61.. .鏈條 65.. .角向位置 66.. .第一部分 67.. .第二部分 70.. .縱切槽 70A...平坦化表面

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Claims (1)

1337151 尸/年 >月./ R修(更)正本 拾、申請專利範圍： 第93108693號申請案申請專利範圍修正本 99.02.01. 1. 一種變速機構，包含： 一設置於一具有一外表面之把手上之手柄構件，該 5 手柄構件係可環繞一相關於第一及第二從動件之軸旋 轉並具有一鏜孔及位於該鏜孔内部之實質上係為圓柱 形之内表面部分上之第一及第二導軌面，其中該等第一 及第二導軌面包含位於該手柄構件之該内表面之切槽； 該等第一及第二從動件係分別接合該等第一及第 10 二導執面；以及 第一及第二錨件，其分別耦聯至該等第一及第二從 動件； 其中該手柄構件的該實質上係為圓柱形之内表面 部分係環繞該把手之該外表面配接，且環繞該軸之該手 15 柄構件之旋轉可同時調整該等第一及第二錨件之位置； 其中該把手係為中空且該等第一及第二從動件係 藉由延伸貫穿該把手之一鏜孔之構件分別耦聯至該等 第一及第二錨件。 2. 如申請專利範圍第1項之變速機構，其中該等第一及第 20 二從動件係延伸貫穿該把手於縱向方向設置之開槽。 3. 如申請專利範圍第2項之變速機構，其中各個從動件包 含一較該等開槽中之對應一者寬之頭部，及一通過該對 應開槽之頸部。 4. 如申請專利範圍第3項之變速機構，其中該等從動件之 28 1337151 該等頸部係沿相關於該等從動件之該等頭部之該等開 槽延長。 5. 如申請專利範圍第3項之變速機構，其中該等開槽中之 每一者具有該對應從動件之該頭部可通過之一放大部 s 分。 6. 如申請專利範圍第2項之變速機構，其中該等錨件經由 該把手之額外縱向設置開槽自該等構件突伸。 7. 如申請專利範圍第6項之變速機構，其包含一拖架於該 等錨件中之每一者，該錨件具有一大於該對應額外開槽 10 之寬度° 8. 如申請專利範圍第6項之變速機構，其包含一安裝於該 把手之煞車柱，該煞車柱係安裝於該把手之一介於該等 從動件通過延伸之該等開槽與該等錨件通過延伸之開 槽間的位置a 15 9.如申請專利範圍第1項之變速機構，其中該等第一及第 二從動件係位於該鏜孔之相對側。 10,如申請專利範圍第1項之變速機構，其中該等第一及第 二從動件係環繞該鏜孔圓周隔開少於180度。 H. —種變速機構1包含： 20 一設置於一具有一外表面之把手之手柄構件，該手 柄構件係可環繞一相關於第一及第二從動件之軸旋轉 並具有一鏜礼及位於該鏜孔内之實質上係為圓柱形之 内表面部分的第一及第二導軌面； 該等第一及第二從動件係分別接合該等第一及第 29 二導軌面；以及 第一及第二錨件，其分別耦聯至該等第一及第二從 動件； 5 纟中該手柄構件的該實質上係為圓柱形之内表面 部分係環繞該把手之該外表面配接，且料柄構件之環 繞該軸之旋轉可同時調整該等第一及第二錫件之位置 且該等第-及第二從動件通過縱向設置於該把手之一 壁的開槽延伸。 10 α如申請專利範圍第u項之變速機構，其㈣把手係為中 ♦ 空且該等第一及第二從動件係各自藉由通過該把手之 —鐘孔延伸之構軸聯至該#第—及第二猫件。 13·如申請專職圍第12項之變速機構，其中料第_及第 ，從動件係位於安裝於該把手之一煞車柱之一外側且 s 該等第一及第二錨件係位於該煞車柱之一内側。 5⑷如中請專利制第12項之變速機構，其中各從動件包含 —較該等開槽中之對應一者寬之頭部及一通過該對應 開槽之頸部。 w # Μ·如申請專利範圍第Μ項之變速機構，其中該等從動件之 ) 該等頸部係沿相關於該等從動#之該等頭部的該等開 槽伸長。 / " 16· =申請專利制第14項之變速機構，其中該等開射之 每一者具有該對應從動件之該頭部可通過之一放大 分。 ° 门’如申請專利範圍第U項之變速機構，其中該等第—及第 30 1337151 二導轨面包含位於該手柄構件之該内表面的切槽。 18. 如申請專利範圍第17項之變速機構，其中該等第一及第 二導轨面各自具有一超過360度之角範圍。 19. 如申請專利範圍第17項之變速機構，其中該等第一及第 5 二從動件係位於一安裝於該把手之煞車柱的一外側且 該等第一及第二錨件係位於該煞車柱之一内側。 20. 如申請專利範圍第11項之變速機構，其係與一傳動機構 組合，該傳動機構包含： 複數個前鏈輪； 10 一鏈條； 複數個後鏈輪； 一前變速齒輪傳動機構，其可接合該鏈條與該等前 鏈輪中之一選定者； 一後變速齒輪傳動機構，其可接合該鏈條與該等複 15 數個後鏈輪中之一者； 一第一聯結機構，其耦聯該第一錨件至該前變速齒 輪傳動機構；以及 一第二聯結機構，其聯結該第二錨件至該後變速齒 輪傳動機構。 20 21.如申請專利範圍第20項之變速機構，其中該等錨 件包含鋼纜錨件且該等第一及第二聯結機構分別 包含： 一第一鋼纜，其係聯結該第一鋼纜錨件至該前 變速齒輪傳動機構；以及 31 1337151 一第二鋼纜，其係聯結該第二鋼纜錨件至該後變速 齒輪傳動機構。 22. 如申請專利範圍第17項之變速機構，其中該等切槽中之 至少一者包含複數個凹口於其一側，該等凹口係位於制 5 動位置。 23. —種變速機構，包含： 一設置於一具有一外表面之把手之手柄構件，該手 柄構件係可環繞一相關於第一及第二從動件之軸旋轉 並具有一鏜孔及位於該鏜孔内部之實質上係為圓柱形 10 之内表面部分上之第一及第二導轨面； 該等第一及第二從動件係分別接合該等第一及第 二導軌面；以及 第一及第二錨件，其分別柄聯至該等第一及第二從 動件； 15 其中該手柄構件的該實質上係為圓柱形之内表面 部分係環繞該把手之該外表面配接，且環繞該軸之該手 柄構件之旋轉可同時調整該等第一及第二錨件之位置； 其中該等第一及第二從動件係藉由滑動於該把手 之縱向延伸凹部之構件分別耦聯至該等第一及第二錨 20 件。 24. —種變速機構，包含： 一設置於一具有一外表面之把手之手柄構件，該手 柄構件係可環繞一相關於第一及第二從動件之軸旋轉 並具有一鏜孔及位於該鏜孔内部之實質上係為圓柱形 32 1337151 之内表面部分之第一及第二導軌面； 該等第一及第二從動件係分別接合該等第一及第 二導軌面；以及 第一及第二錨件，其分別耦聯至該等第一及第二從 5 動件； 其中該手柄構件的該實質上係為圓柱形之内表面 部分係環繞該把手之該外表面配接，且環繞該軸之該手 柄構件之旋轉可同時調整該等第一及第二錨件之位置； 其中該等第一及第二從動件係位於一安裝於該把 10 手之一煞車柱的外側且該等第一及第二錨件係位於該 煞車柱之一内側。 25. 如申請專利範圍第24項之變速機構，其中該煞車柱係藉 由一夾具安裝於該把手，一第一構件係可連結該第一從 動件及該第一錨件，一第二構件係可連結該第二從動件 15 及該第二錨件且該等第一及第二構件通過該夾具之一 孔洞。 26. 如申請專利範圍第24項之變速機構，其中該煞車柱可支 撐該可旋轉手柄構件，防止其沿該把手向内滑動。 27. 如申請專利範圍第24項之變速機構，其中該手柄構件係 20 可旋轉地安裝於該把手且該等第一及第二從動件係藉 由可滑動於該把手之該外表面的縱向延伸凹部的構件 分別耦聯於該等第一及第二錨件。 33