三單向軸承的製作方法
2023-07-17 03:18:56
專利名稱：三單向軸承的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種軸承，特別涉及一種三單向軸承。
背景技術：
由於健康休閒的觀念日盛，所以腳踏車的輕便、可提供運動休閒且無汙染的特性，使其漸為普及，而可提供電力驅動的腳踏車，更可使腳踏車在面對不同地形或稍有距離的活動時更為輕鬆便利而具有使用上的彈性。
然而，以目前電動腳踏車的構造來說，人力腳踏驅動的部分雖與一般腳踏車相同，均是利用一設在腳踏車車架的五通管上的曲柄供使用者腳踏而帶動鏈盤轉動，而鏈盤帶動一鏈條以傳動位於後輪輪軸上的後齒盤，並設一單向軸承在後齒盤與後輪輪軸的中間，在曲柄反轉時，將後齒盤對後輪的傳動關係脫開，才不致反向帶動後輪而損壞後輪的軸承。另一方面，電力驅動的部分則是利用一馬達驅動鏈盤，同樣以鏈條帶動齒盤驅動後輪前進。
在正常使用狀態下，曲柄與後輪之間因設有單向裝置，可避免後齒盤強制後輪逆轉而毀損，且為避免馬達運轉時迫使曲柄旋轉，曲柄與鏈盤之間也設置有一單向軸承使馬達帶動鏈盤時曲柄不需隨著旋轉。然而，曲柄與馬達則因為鏈盤的居間運作而產生無謂的連接關係，所以當曲柄正帶動後輪前進時，使用者踩踏時不但需要致動後輪轉動，另外也需要推動無動力輸出的馬達旋轉，造成使用者騎乘的體力浪費，大幅降低踩踏的意願。
為解決上述曲柄與馬達在傳動上相互影響的缺點，其中一種方式是將人力傳動機構與電力傳動機構分開，使得其各自分別地與後輪連動(有些設計是使電力驅動機構直接傳動前輪)，但是此種作法將增加腳踏車構造的複雜性，不但製作上較困難，相對地成本將大幅增加。而另外一種方式則是在曲柄與馬達之間又再增加一第三反向鬆脫裝置，使得曲柄與馬達彼此以相反方向轉動時可脫離連接關係。但是以目前所見，其共通的弊端在構造上過於複雜而龐大，除了車架的五通管必須特別設計外，更造成安裝上的不便，不但是成本過高，也增加製作組裝上的困難，更導致腳踏車整體笨重而不討消費者歡心。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種三單向軸承，其可連接兩種不同的扭力輸入裝置，並可各自獨立地單方向輸出扭力、體積小且易安裝在現有腳踏車車架上。
本實用新型的三單向軸承包括一心軸、一套覆在所述心軸外以輸出扭力的內套筒、一套覆在所述內套筒外的外套筒、一設在所述心軸與所述內套筒中間的第一單向止逆裝置以及一設在所述內套筒與所述外套筒中間的第二單向止逆裝置，其特點是所述心軸是以一假想軸心線可轉動地受一第一扭力輸入裝置驅動；所述內套筒也是以所述假想軸心線可轉動地套覆在所述心軸外；所述外套筒是以所述假想軸心線可相對所述內套筒旋轉地套覆在所述內套筒外，而所述外套筒並受一第二扭力輸入裝置的驅動；所述第一單向止逆裝置包括一隨著所述心軸同步轉動地設在所述心軸上的第一幹涉元件，以及一與所述第一幹涉元件接觸且隨著所述內套筒同步轉動地設在所述內套筒上的第二幹涉元件；所述第二單向止逆裝置包括一隨著所述內套筒同步旋轉地設在所述內套筒上的第三幹涉元件，以及一與所述第三幹涉單元接觸且隨著所述外套筒同步轉動地設在所述外套筒上的第四幹涉元件。其中，所述第一單向止逆裝置的第一幹涉元件具有一以所述假想軸心線圍繞所述心軸外部的環形面、至少一位於所述環形面上的擋塊及一使所述擋塊彈性收縮地突出在所述環形面的彈性體，而所述第二幹涉元件則是多個相對在所述環形面位置而在所述內套筒上呈環形連續排列的棘齒，所述棘齒形成有一向所述假想軸心線方向延伸的徑向擋止面和一循轉動方向切線延伸的導斜面。所述第二單向止逆裝置的第三幹涉元件具有一以所述假想軸心線圍繞所述內套筒外部的環形面、至少一位於所述環形面上的擋塊和一使所述擋塊彈性收縮地突出在所述環形面的彈性體，而所述第四幹涉元件則是多個相對在所述環形面位置而在所述外套筒上呈環形連續排列的棘齒，所述棘齒形成有一向所述假想軸心線方向延伸的徑向擋止面和一循轉動方向切線延伸的導斜面。
為進一步說明本實用新型的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本實用新型進行詳細描述。
圖1是本實用新型的三單向軸承的一較佳實施例的組合剖視示意圖。
圖2是該較佳實施例的部分構件組裝構造示意圖，它示出了一第一單向止逆裝置和一第二單向止逆裝置應用在一心軸、一內套筒和一外套筒中間。
圖3是圖2的正視圖。
圖4是該第一單向止逆裝置的第一幹涉元件的局部剖視示意圖，它示出了其可彈性收縮的構造。
圖5是一使用該三單向軸承的腳踏車兩用致動裝置應用在一腳踏車上的外觀示意圖。
圖6是一應用該三單向軸承的腳踏車兩用致動裝置的組合剖視示意圖。
具體實施方式
參閱圖1，本實用新型的三單向軸承1是應用在同時連接兩種不同的扭力輸入裝置，並可以一特定轉動方向輸出扭力。該三單向軸承1的一較佳實施例包括一心軸11、一內套筒12、一外套筒13、一第一單向止逆裝置14及一第二單向止逆裝置15。
其中，心軸11是受其中的一扭力輸入裝置的驅動而以一假想軸心線10轉動。內套筒12套覆在心軸11外部，使內套筒也以該假想軸心線10而可相對心軸10轉動。外套筒13則是套覆在內套筒12外部，而外套筒13也以該假想軸心線10相對內套筒12旋轉。外套筒13可受另一扭力輸入裝置的驅動而轉動。
再合併參照圖2和圖3，第一單向止逆裝置14包括一設在心軸11外緣上、隨心軸11旋轉的第一幹涉元件，以及一設在內套筒12內緣面上隨內套筒12旋轉的第二幹涉元件。本例中，第一幹涉元件是在心軸11上形成沿假想軸心線10圍繞心軸11的環形面141，而環形面141上平均分布地設有四個向內凹陷的容置部1411，沿環形面141設有一通過各容置部1411的開槽1412，各容置部1411則分別供一擋塊142置放在內，而各擋塊142具有一位於容置部1411內的底部1421和一與底部1421相反方向的突部1422，而突部1422上則具有配合開槽1412走向而形成向內凹入的切槽1423。另外，設有一形成環形束簧的彈性體143，使彈性體143恰可束箍在環形面141的開槽1412內並可通過每一擋塊142的切槽1423，借彈性體143以將各擋塊142定位在對應的容置部1411內，同時彈性體143也可對各擋塊142施以一向內壓迫的力量。而如圖4所示，由於擋塊142的底部1421與容置部1411的接觸點可形成一支點(圖上黑色三角形指示處)，且彈性體143壓迫擋塊142的作用力點與突部1422恰位於支點相反的兩側，因此使得各擋塊142受壓後以支點為中心向彈性體143作用力的一側轉動後，造成擋塊142的突部1422可彈性收縮地相對突出環性面141外。另外，第二幹涉元件是多個相對在環形面141位置而在內套筒12內緣面上呈連續環形排列的棘齒144，各棘齒144一側形成有一向該假想軸心線10方向延伸的徑向擋止面1441，棘齒144的另一側則形成一概循著該特定轉動方向切線方向延伸的導斜面1442。使得擋塊142可與棘齒144相互接觸。
該第二單向止逆裝置15包括一設在內套筒12外緣上隨內套筒12旋轉的第三幹涉元件，以及一設在外套筒13內緣上隨外套筒13旋轉的第四幹涉元件。本例中，第三幹涉元件是採用與第一幹涉元件相同的構造，使得第三幹涉元件也具有一環形面151、四個擋塊152和一彈性體153，而第四幹涉元件則採用與第二幹涉元件相同的構造而形成多個環形排列的棘齒154，由於此處第三幹涉元件和第四幹涉元件除了擋塊152的突部1522凸出環形面151的延伸方向與棘齒154的徑向擋止面1541和導斜面1542方向恰與前述相反外，其餘構造以及組裝方式皆與第一幹涉元件和第二幹涉元件相同，所以在此即不再重複敘述。
請再參閱圖3，應用時，當心軸11以如圖順時針方向轉動時，第一幹涉元件的擋塊142的突部1422尖端處將抵頂第二幹涉元件的棘齒144的徑向擋止面1441，而由於擋塊142的形狀以及其移動方向的關係將與徑向擋止面1441形成互相卡滯的幹涉作用，所以心軸11可同步帶動內套筒12以順時針方向轉動。相反地，在心軸11以逆時針方向轉動時，擋塊142的突部1422將與棘齒144的導斜面1442接觸，而因擋塊142移動方向的關係，突部1422將相對受導斜面1442的壓迫而內縮接近環形面141的容置部1411內，使得擋塊142可通過每一棘齒144，因此心軸11逆時針轉動時與內套筒12並不發生連動關係。藉由第一單向止逆裝置14，可使得心軸11隻能單向地以順時針方向的特定轉動方向帶動內套筒12轉動。
此外，當外套筒13如圖3中順時針方向轉動時，第四幹涉元件的棘齒154的徑向擋止面1541將抵頂第三幹涉元件的擋塊152形成幹涉，而使外套筒13同步帶動內套筒12以順時針方向轉動。相反地，當外套筒13以逆時針方向轉動時，棘齒154的導斜面1542接觸並壓迫擋塊152向容置部1511內縮，使棘齒154可通過各擋塊152，因此使外套筒13與內套筒12相對空轉而不連動。藉由第二單向止逆裝置15，可使外套筒13隻能單向地以順時針方向的特定轉動方向帶動內套筒12轉動。
另外，當心軸11帶動內套筒12以順時針方向轉動，而外套筒13呈靜止或以逆時針方向反向轉動時，此時因外套筒13是相對內套筒12呈逆時針方向轉動，所以借第二單向止逆裝置15的作用，外套筒13與內套筒12是互為空轉現象，所以外套筒13反向轉動，對心軸11帶動內套筒12轉動的效果是沒有影響的。反面而言，當外套筒13帶動內套筒12以順時針方向轉動，而心軸11呈靜止或以逆時針方向反向轉動時，此時因心軸11是相對內套筒12呈逆時針方向轉動，所以借第一單向止逆裝置14的作用，心軸11與內套筒12也是互為空轉現象，所以心軸11反向轉動，對外套筒13帶動內套筒12轉動的效果也是沒有影響的。因此，對整體三單向軸承1而言，心軸11和外套筒13可個別受不同扭力輸入裝置的驅動而旋轉，但是只能以特定的旋轉方向帶動內套筒12轉動，而當心軸11(或外套筒13)以該特定方向帶動內套筒12旋轉時，外套筒13(或心軸11)則相對與內套筒12脫離連接關係，因此不同的扭力輸入裝置在作用時是獨立而不會相互影響。
利用上述三單向軸承1的特性可將其應用在一電動腳踏車的致動裝置上。
如圖5，腳踏車具有一車架4、一前輪5、一後輪6及一驅動後輪6轉動的傳動裝置7。傳動裝置7一般包括一鏈盤71、一位於後輪6輪軸上的齒盤72及一連動鏈盤71與齒盤72的鏈條73。其中，致動裝置包括一人力驅動單元2、一電力驅動單元3以及前述的三單向軸承。使得致動裝置定位在車架4的一五通管41上。其中，人力驅動單元2具有兩曲柄21及兩分別對應連接在曲柄21端部的踏板22，電力驅動單元3則具有一馬達31及一連動馬達31旋轉軸的齒輪組。
參閱圖6，三單向軸承1的心軸11是穿設在五通管41(見圖5)內，使得心軸11的相反兩端分別連接曲柄21的端部，所以使用者可借雙腳踩踏踏板使曲柄21帶動心軸11轉動，而內套筒12的一側則用以固接鏈盤71，使得鏈盤71可與內套筒12同步轉動，而齒輪組32則具有一固接在外套筒13外部與外套筒13同步轉動的第一齒輪321，第一齒輪321則與一尺寸較小的第二齒輪322嚙合，另外設有一與第二齒輪322同軸轉動的第一傘形齒輪323，而第一傘形齒輪323則與一連接在馬達31旋轉軸上的第二傘形齒輪324相嚙合，藉由第一齒輪321、第二齒輪322、第一傘形齒輪323和第二傘形齒輪324的配置，使得馬達31旋轉軸的方向與心軸11軸向大致呈垂直，可因此避免馬達31橫向擺置所佔用的空間，當然，齒輪組32的配置並非一定如圖所示，可視實際應用情況加以改變設計。
使用時，心軸11可由人力驅動單元2輸入扭力而在使後輪6前進的方向上單方向地帶動內套筒12轉動，再借鏈盤71帶動後輪6前進，而外套筒13則可由電力驅動單元3輸入扭力而在相同方向單方向地帶動內套筒12轉動，借鏈盤71帶動後輪6前進。而如前述，因外套筒13與心軸11逆向轉動時互不影響的特性，當電力驅動單元3驅動後輪6前進時，即使騎乘者反向踩踏踏板22導致曲柄21反轉時，也不會如一般電動腳踏車構造會降低電力驅動單元輸出的效率，而單獨踩踏時，更不會帶動馬達發電而平白浪費體力。
由於本實用新型的三單向軸承1結構相當簡化，心軸11長度只比一般腳踏車五通管的天心軸略長，因此，只要在一般腳踏車的五通管增加5mm的長度，即可輕易將本實用新型的兩用致動裝置加裝在原有車架結構上，使一般腳踏車立即可搭配電動馬達而形成具有電力驅動功能的電動腳踏車，在不需大幅改變腳踏車的結構下，本實用新型還具有容易安裝的特性，大幅降低了電動腳踏車在製作上的成本。
當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而並非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型權利要求書的範圍內。
權利要求1.一種三單向軸承，包括一心軸、一套覆在所述心軸外以輸出扭力的內套筒、一套覆在所述內套筒外的外套筒、一設在所述心軸與所述內套筒中間的第一單向止逆裝置以及一設在所述內套筒與所述外套筒中間的第二單向止逆裝置，其特徵在於所述心軸是以一假想軸心線可轉動地受一第一扭力輸入裝置驅動；所述內套筒也是以所述假想軸心線可轉動地套覆在所述心軸外；所述外套筒是以所述假想軸心線可相對所述內套筒旋轉地套覆在所述內套筒外，而所述外套筒並受一第二扭力輸入裝置的驅動；所述第一單向止逆裝置包括一隨著所述心軸同步轉動地設在所述心軸上的第一幹涉元件，以及一與所述第一幹涉元件接觸且隨著所述內套筒同步轉動地設在所述內套筒上的第二幹涉元件；所述第二單向止逆裝置包括一隨著所述內套筒同步旋轉地設在所述內套筒上的第三幹涉元件，以及一與所述第三幹涉單元接觸且隨著所述外套筒同步轉動地設在所述外套筒上的第四幹涉元件；所述第一單向止逆裝置的第一幹涉元件具有一以所述假想軸心線圍繞所述心軸外部的環形面、至少一位於所述環形面上的擋塊及一使所述擋塊彈性收縮地突出在所述環形面的彈性體，而所述第二幹涉元件則是多個相對在所述環形面位置而在所述內套筒上呈環形連續排列的棘齒，所述棘齒形成有一向所述假想軸心線方向延伸的徑向擋止面和一循轉動方向切線延伸的導斜面；所述第二單向止逆裝置的第三幹涉元件具有一以所述假想軸心線圍繞所述內套筒外部的環形面、至少一位於所述環形面上的擋塊和一使所述擋塊彈性收縮地突出在所述環形面的彈性體，而所述第四幹涉元件則是多個相對在所述環形面位置而在所述外套筒上呈環形連續排列的棘齒，所述棘齒形成有一向所述假想軸心線方向延伸的徑向擋止面和一循轉動方向切線延伸的導斜面。
2.如權利要求1所述的三單向軸承，其特徵在於所述環形面上設有至少一容納所述對應擋塊的容置部及一環繞所述環形面且通過所述容置部的開槽，而所述擋塊則具有一接觸所述容置部的底部、一與所述底部相反方向的突部以及一通過所述突部的切槽，所述彈性體則為一套設在所述環形面的開槽內且壓迫所述擋塊定位在所述對應的容置部的環形束簧。
專利摘要三單向軸承包括心軸、套在心軸外的內套筒、套在內套筒外的外套筒、分設在心軸與內套筒間及內、外套筒間的第一、第二單向止逆裝置。第一單向止逆裝置包括分設在心軸和內套筒上的第一、第二幹涉元件，第二單向止逆裝置包括分設在內、外套筒上的第三、第四幹涉元件。第一、第三幹涉元件具有一分別圍繞心軸和內套筒外部的環形面、至少一位於環形面上的擋塊及一使擋塊彈性收縮地突出在環形面的彈性體。第二、第四幹涉元件是多個相對在環形面位置而分別在內、外套筒上呈環形連續排列的棘齒，棘齒形成有徑向擋止面和導斜面。藉此可使三單向軸承連接兩種不同的扭力輸入裝置並可各自獨立地單方向輸出扭力、體積小且易安裝在現有腳踏車車架上。
文檔編號F16D41/24GK2622474SQ02231288
公開日2004年6月30日 申請日期2002年5月8日 優先權日2002年5月8日
發明者劉永泉 申請人:伯佳能源科技股份有限公司