自行车滑行机构制造技术

本发明专利技术涉及一力矩传输自行车飞轮滑行机构，其包含一驱动体、一被驱动体以及于滑行时支承及间隔该驱动体及该被驱动体的滚动轴承构件。该滚动构件轴承为弹性可变形的，且当施加足够大的驱动力于至该驱动体时，其产生变形以允许该驱动体及该被驱动体间的相对移动，使得一体接触另一体。该相对移动微小，且负载是由一体直接由另一体承载，而无对于滚动构件轴承的破坏。只有于力矩传输时，该驱动体及该被驱动体由驱动负载高度承载。当滑行中，弹性的滚珠或滚动体弹性回复而支承该驱动体及该被驱动体呈正常轴承态样的间隔状态。弹性滚动轴承构件并不硬，故轴承滚道可直接形成于该驱动及被驱体中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自行车滑行(coasting)或飞轮(freewheel)机构，特别涉及轻量 且低成本的滑行机构。
技术介绍
自行车使用的滑行机构有时也称作飞轮机构，其交替连接及脱离踏板的驱动力及 自行车的后轮。多年前，踏板和后轮直接连接，使得每当轮子转动时，踏板也跟着旋转。然 而，后来发现值得包含一允许自行车“滑行”的机构，亦即使得轮子转动但踏板不转动。传 统上的滑行机构可通过使用棘爪(pawl)和棘齿(ratchet teeth)达成，其由钢珠轴承以接 近同轴对准的方式握持。轴衬(bushing)曾被试过以取代滚珠轴承但不甚成功，因为其同 时需要自由转动及棘爪和棘齿的接近同轴对准以正确运行。钢滚动构件轴承允许滑行时自 由转动，但必须支承于施加驱动力时遭遇到的高力量负载。当有污染及特别是有小空隙以 维持同轴对准时，轴衬运行不良。防止污染的密封件可导入相当大的拖曳力，但不适当的密 封件随着增加的磨损及拖曳力而造成污染。经过相当时间后，滚动构件钢珠轴承被接受为 目前最佳的解决方案。钢珠轴承的缺点在于重量及成本，以及将轴承安装于可用空间的大 小限制以符合广为采用的配合件的工业标准。滑行机构仍有一自由转动的需求，如同钢珠轴承，不传送通过滚珠轴承施加驱动 力所产生的高力负荷，相反地，当无自由转动需要时，滑行机构的作动如受驱动的轴衬系统 直接传送负载。在维持耐用及可靠的前提下，仍希望滑行机构的成本及重量尽可能降低。显 然，所需的机构相较于市场现今的替代物必须有较低的成本及较轻的重量。本专利技术揭示一 滑行机构，其包含前述及其它的重要特征。
技术实现思路
本专利技术关于一自行车滑行机构或飞轮机构。该机构提供一驱动体与一被驱动体 (特别是花毂本体，其支承一自行车轮)的驱动啮合。然而，当驱动体的转动速度小于被驱 动体的转动速度时，该机构解除驱动体与被驱动体的啮合。自行车中的驱动体通常接收驱 动力，且该驱动力通过踏板通过输入至该系统，或通过链条或甚至皮带传输至驱动体。当输 入至该驱动体的驱动力使得驱动体尝试转动得较该转动中的被驱动体为快时，滑行机构的 力矩传输系统啮合驱动体及被驱动体且将力矩由驱动体传输至被驱动体。当驱动体转动没 有被驱动体快时，滑行机构的力矩传输系统解除驱动体与被驱动体的啮合，使得被驱动体 可转动的比驱动体快。当驱动力施加于驱动体时，滑行系统允许将驱动力传输至车轮，且当 驱动体不转动时，允许被驱动体转动；如此一来，当自行车滑行时，踏板无须转动。根据本专利技术，驱动体和被驱动体由专门的滚珠轴承支承成同轴关系，使得驱动体 的一接触面及被驱动体的一相邻接触面间形成一小间隙。有一棘齿及棘爪系统以将力矩由 驱动体传输至被驱动体。当施加大于一相对小的驱动力于驱动体时，滚珠轴承开始变形，且 当施加足够大的驱动力时，滚珠轴承有足够的变形，使得驱动体及被驱动体的接触面进行啮合，以支承驱动体及被驱动体呈近同轴关系。于滑行中，滚珠轴承回复为圆形，且通过滚 动及允许驱动体及被驱动体间的低摩擦力相对转动而回复作为正常的滚珠轴承。当一足够 大的驱动力施加于驱动体时，滚珠轴承再次弹性变形，使得驱动体及被驱动体的部分接触 面再次彼此接触，以于力矩传输期间支承驱动体及被驱动体的相互关系。接触面间的间隙 足够小，使得当施加足够大的驱动力时该滚珠仅有小部分的变形，而不致永久变形或破坏。 因此，当移除驱动力负载时，其再次弹性回复成正常的滚珠轴承。当大于一相对小驱动力传 输通过系统时，这些滚球的强度不足以抵抗变形。当传输一足够大的驱动力时，滚珠变形直 到驱动体和被驱动体的部分接触面啮合时。轴承滚道可设计以利用滚球的低硬度及高弹性 滚珠的性质。轴承滚道可直接加工于被驱动体及/或驱动体的轻量铝中，且仅需要一锥体 或一栓塞以完成轴承的组合。当滚珠轴承变形时产生的同轴不对准并不传导至多个驱动棘 爪的同时啮合。因此，机构使用一对宽棘爪，其交替性的地单一啮合。各单一棘爪的强度足 够传输驱动力产生的力矩。因为没有分离的轴承座圈占据机构中的空间，棘爪可为很宽而 有较高强度。棘齿可为粗糙，因为交替地啮合棘爪，使得机构运行如同拥有两倍的棘齿数目 一般。此允许一接触面位于棘齿的顶端之间。而不导致如该粗糙棘齿所预期的于啮合位置 之间的大角度间隙。一较佳实施例中，驱动体为花毂体本体，如此一来，将包含轴承插槽以供自行车轮 于车轴上的转动。花毂本体亦包含一接收轮辐的装置(例如凸缘)以支承轮圈，或其表面 可被一碟轮锁紧。花毂本体一般可选用轻量且具延展性的材质，例如铝、镁或工程塑料。滑 行机构的内轴承座圈是在花毂本体中直接加工，而滚珠轴承可于轴承滚道中滚动。而不破 坏制作花榖本体的材质。棘爪插槽亦可形成于花榖体中，且和一接触面共同作为驱动体上 的一接触面以处理高负载以及力矩传输。为求轻量化考虑，驱动体可为铝且其内可加工有 滚珠滚道，或者考虑低成本或耐用性而采用传统的钢材。两种材料可均可行，且各有优缺 点。外滑行机构轴承处理所有的侧负载且最后利用锥体，或于一其它实施例中的填充物槽 式的轴承而完成。两棘爪于实作上尽可能做宽，不过仍然配合于轴承之间，且棘爪仍由插槽 握持。两棘爪相隔180度，且以一弹性件作为枢轴而与棘齿以传统方式啮合。该滑行机构专用的滚珠轴承可利用如塑料或橡胶的弹性材料制成。尼龙或氨基钾 酸酯橡胶为适合的材料。若外滑行机构轴承最后由轮圈中有轴承滚道的锥体完成，该锥体 最好是杯形。该锥体旋入该花榖的轴承插槽，而花榖轴承轻轻压入配合该锥体。根据一可 替换实施例，外轴承座圈具有一填出物孔或槽，允许滑行机构的滚珠轴承插入。驱动体的棘齿个数为奇数个，例如15或17个，且棘齿的齿尖有一接触面，在施加 足够大的驱动力时，该接触面接触一花榖的相应接触面。对于奇数个棘齿及相隔180度的 棘爪，该棘爪交替地啮合，亦即在力矩传输期间，只有一棘爪进行啮合。在施加足够大的驱 动力于机构时，弹性的滚珠轴承将收缩，使得驱动体及被驱动体不再成同轴形式。也就是两 者将轻微不对准，且接触面将彼此支承驱动体及被驱动体。在力矩传输期间，只有单一个棘 爪完全啮合，另一个则不啮合。附图说明本专利技术将依照附图来说明，其中图1为包含本专利技术第一实施例的滑行机构的花毂的剖示图。 图。 图2为本专利技术的于滑行模式的滑行机构的剖示图。图3为包含本专利技术第二实施例的包含不同外轴承安排的滑行机构的花毂的剖示图4为本专利技术的施加实质驱动力时的滑行机构的剖示图。 其中，附图标记说明如下10花毂 12被驱动体 14间隙 17棘齿 19点21、22轴承滚道 25锥体 27栓塞 30插槽 32轴承11驱动体 13滚珠轴承 15、16接触面 18棘爪 20点23、24轴承滚道 26孔或槽 28插槽 31凸缘 34轮轴具体实施例方式参照图1，具有滑行机构的花毂10包含一驱动体11及一被驱动体12，其以同轴的 关系设置，且以滚珠轴承13间隔，以供相对转动。当驱动力不通过该花毂10传输时或仅传 送一较小的驱动力时，滚珠轴承13支承驱动体11及被驱动体12，使得被驱动体12的外接 触面15及驱动体11的内接触面16间形成一小的周围间隙16。参照图2，一力矩传输系统包含棘齿17及棘爪18。于一定的情况下，力矩传输系 统用于传送力矩自驱动体11至被驱动体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自行车滑行机构，包含：一驱动体，具有轴承座圈及一接触面；一被驱动体，具有吻合的轴承座圈及一接触面；以及弹性可变形的滚动轴承构件，设于该轴承座圈中，以于滑行时支承一位于该接触面间的间隙；其中当对该机构施加一足够大的驱动力时，该轴承构件产生足够的收缩以封闭该间隙，使得驱动力负载主要通过该接触面传输；其中当该驱动力移除时，该轴承构件弹性回复且无破坏，以于滑行时作为滚动构件轴承。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉苏克，
申请(专利权)人：威廉苏克，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]