具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、顶、底、侧等，是用来说明各元件的相对关系及其设计，并非用于限制本发明的使用方法。

简单来说，本发明的一实施例中揭示了一种隐藏式自行车锁具系统(下称锁具系统)。本发明的锁具系统中包括有锁具，锁具设有上转轴及下转轴，上转轴是用于通过龙头与手把连动；而下转轴则用于嵌入前叉管后撑开并抵持于前叉管的内侧壁上以与前轮连动。锁具在上锁状态时，上转轴与下转轴为不连动，使用者无法通过转动手把来控制前轮旋转，进而达到无法正常骑乘的防窃功效。再者，通过锁具下转轴于前叉管内扩张的固定方式，锁具可在不对自行车进行破坏性改装的前提下，由使用者自行简易地完成安装。

然而，若直接将前述锁具的下转轴置入前叉管并使其扩张固定，则极有可能因安装时，前叉管和头管之间存在垂直方向的空隙而导致锁具安装后，前叉管相对于头管有垂直方向的上下位移，影响驾乘体验。据此，本发明的一例中进一步提出，在安装锁具前，利用连接件来将设于头管内的前叉管往上方迫紧，使前叉管与头管紧密结合后，再从前叉管的上开口将锁具安装于其中，即可确保锁具安装后，前叉不会相对头管上下位移晃动。

以下将说明锁具系统的细部设计，请参酌图1A及图1B，图1A及图1B分别示出了本发明的锁具系统的第一实施例中的分解状态及结合状态时的示意图。

首先，需强调的是，本说明书中所提及的自行车及其零件，例如是手把B1、龙头盖B2、螺丝B3、龙头B4、前叉管B5、车头碗组B6、头管B7、梅花片B8、前轮B9等出厂时已存于自行车的零件，仅用于辅助表达锁具系统1本身的设计及其使用方法而已，并不代表锁具系统1包括原存于自行车的任一配件。

由图1A可见，于本实施例中，锁具系统1包括了连接件10、紧固件20、锁具30、多个垫圈40及螺丝50等主要元件。而后续各图中的剖面示意图是沿图1B中的A-A剖面基准线剖设而成。

请一并参酌图2，图2示出了本发明的第一实施例中的锁具的立体示意图。锁具30用于连接自行车的龙头B4以及前叉管B5并与其连动，并通过锁具30的上锁、解锁状态的切换来调整龙头B4及前叉管B5的连动性进而达到限制使用的目的。锁具30可以选择性地为电子锁或机械锁。在第一实施例中，锁具30为电子锁。由图可见，锁具30应至少包括外壳33、上转轴31、下转轴32以及传动件34。而外壳33作为锁具本体，上转轴31及下转轴32在锁具本体中连接并分别由其上、下两侧穿出。锁具30在上锁状态时，上转轴31与下转轴32不连动，在解锁状态时，上转轴31与下转轴32连动。于一实施例中，上转轴31与下转轴32可以利用例如是锁舌使上转轴31与下转轴32连动，惟其不以此为限，上转轴31与下转轴32亦可以利用各自的阶梯状结构、齿状结构等结构配合上转轴31与下转轴32的垂直移动等方式来调整前述二者的连动性，本发明不对此多加限制。

再请参酌图2及图4D，图4D中包括了锁具内部设计的细节。由图可见，上转轴31及下转轴32均为中空柱体。下转轴32设有扩张机构；或者说，下转轴32露出外壳33的部分可以分成两个部分，按其相对位置，称为上扩张件321及下扩张件322，而上扩张件321、下扩张件322配合传动件34等元件作为扩张机构。上扩张件321及下扩张件322是分别具有中空管状的楔型结构；上扩张件321的下端面及下扩张件322的上端面分别设有倾斜面并可通过倾斜界面32A连接。前述提及的两个斜面的斜率近似。另外，此实施例中，上扩张件321内部的穿孔大于传动件34的外径。

请一并参酌图4D、图6A及图6B。由图6A及图6B中可见锁具的扩张机构在收敛及扩张时各元件的相对位置。由图可见，传动件34为长螺丝，其末端有外螺牙。传动件34同时贯穿上转轴31以及下转轴32的上扩张件321，并通过传动件34末端的外螺牙与下扩张件322中的内螺牙锁紧。上转轴31的上开口31A露出传动件34的末端，亦即，虽传动件34嵌埋在上转轴31内部，但传动件34的上端面是可通过上转轴31的上开口31A与外界连通的。藉此，在需要使扩张机构扩张时，使用者可利用工具通过上转轴31的上开口31A旋转传动件34以带动下扩张件322往上扩张件321压迫。由于上扩张件321内部的穿孔大于传动件34的外径，使下扩张件322在往上压迫时传动件34可在上扩张件321内部作一定程度的偏移或倾斜，连带允许下扩张件322沿倾斜界面32A对上扩张件321作一定程度的位移，藉以控制扩张机构的扩张并使下转轴32可于水平方向移动扩张，结果如图6B所绘述者。反之，使用者通过反向旋转传动件34，即可控制扩张机构的收敛，结果如图6A所绘述者。而除了前例提及的扩张机构的例子外，亦可以利用其他已知可以达到类似固定效果的机械或元件为之，本发明不对此多加限制。

请参酌图3，图3示出了本发明的锁具系统的第一实施例中连接件的示意图。连接件10用于使紧自行车的前叉管B5及头管B7相互紧迫，并限制二者之间的垂直位移，以避免锁具30嵌固于前叉管B5后，因头管B7及前叉管B5二者存在空隙而发生摇晃。

在第一实施例中，连接件10的整体可由例如单一片状金属材料以冲压制程制造且为一体成型(One piece formed)，亦即，连接件10各处的厚度为实质相同。惟其不以相同为限，需要时，连接件10可通过铸造或是将多片元件焊接等方式制作而成。于本实施例中，连接件10的主体轮廓呈大致的U字型设计，连接件10包括两个侧板11、基板12及两个悬臂13。两个侧板11分别呈长条矩形且相互平行设置，而两个侧板11的下端通过位于其二者共同内侧的基板12连接，而各侧板11的上端的外侧则分别设置有悬臂13，悬臂13从侧板11上端的边沿往外转折、延伸而成。前述的两个悬臂13分别呈半月型并位于同一高度且围绕有环状开口10B。而由于本实施例中的连接件10以单一金属板体冲压成型再对称扳折而成，故环状开口10B的两侧可能会存在两个缺口，惟其不影响本发明的使用。于本实施例中，两片相互平行的侧板11之间定义有通道10A，通道10A的两端分别有未被侧板11阻挡的侧向开口。而基板12上设有贯穿基板12的锁孔12A。

而本发明的连接件10不以前述设计为限，在另一具体实施例中，连接件10可省略前述设计中的其中一侧板11及其中一悬臂13并达到类似的功效，此时，悬臂13可维持为圆环状或是其他任意形状，本发明对此不多加限制。惟在单一侧板11及悬臂13的设计中，为确保其强度，连接件10的材料选用及厚度可作出对应的调整。而在需要时，悬臂13亦可作出相对应的设计变更，如图5B所绘述者，其设计将于后续说明。

紧固件20(fastener)，指一种可以将两个或多个元件以机械方式固定或粘合在一起的机械元件或套组，紧固件20可以例如是螺丝、螺杆、螺母等元件或其组合。于本具体实施例中，紧固件20为螺丝。

垫圈40为中空环状圆柱体。于本实施例中，垫圈40由金属制造，且其上、下端面相互水平且为平整面，且其内圈的轮廓略大于或等于前叉管B5上方接近末端处的外轮廓并与车头碗组B6的端面的形状相对应，以使垫圈40可套设于前叉管B5的末端外并设于车头碗组B6的上表面。

以下将说明本发明的隐藏式自行车锁具系统的安装方法。

请参酌图1A、图1B及图4A，图4A为自行车的头管、前叉管连接处的相对关系示意图。为强调各图的特征，部分元件会以虚线表示。在锁具系统开始安装时，先进行自行车准备步骤S0及锁具准备步骤S1，以分别准备自行车以及前述提及的锁具系统1。于本实施例中，锁具准备步骤S1中包括垫圈准备子步骤S11。

于本实施例中，自行车准备步骤S0中所需准备的自行车包括有车架(frame)及前叉(fork)。车架前端有中空状的头管B7(head tube)，头管B7的上端的开口嵌设有车头碗组B6(又称头碗或head parts)，车头碗组B6内设有转盘轴承，使龙头B4等外物压在其上方时，头管B7仍可有效地与所述外物相对地旋转。

另外，自行车的前叉为倒Y字型，前叉包括两根下管及一根上管。两根下管用于供前轮B9枢接，而上管用于与龙头B4连接。业界通常将前述的上管称为前叉立管或前叉竖管，以下简称为前叉管B5。前叉管B5为空心管状结构，而在前叉管B5中固定有金属制的内螺纹管状固定件，业界将所述元件称为梅花片(Star Fangled Nut)B8，梅花片B8是从前叉管B5的上开口强行敲入并固定于前叉管B5中的特定深度处。梅花片B8的中央有螺孔，可通过其螺纹来将外部元件连接并固定于前叉管B5中。

如图所示，头管B7可旋转地套设于所述前叉管B5外，且前叉管B5贯穿头管B7及其末端的车头碗组B6，并使前叉管B5的顶端从头管B7穿出并自其露出一部分以供龙头B4(stem)末端的夹状结构夹固。而龙头B4的另一端与手把B1(handlebar)固定。

龙头盖B2有穿孔，以螺丝B3贯穿龙头盖B2并与前叉管B5中的桃花片的螺牙锁固并收敛，并将龙头B4压在前叉管B5的上开口处。藉此，在固定龙头B4的同时，亦有效地覆盖了前叉管B5的上开口。在骑乘时，使用者转动手把B1，通过龙头B4带动前叉管B5连同前轮B9相对头管B7旋转，藉此完成转弯。

而在自行车及锁具系统1均准备完毕后，进行拆解步骤S3。拆解步骤S3时，先将自行车的螺丝B3从龙头盖B2上转开，使螺丝B3与前叉管B5的梅花片B8脱离后，将龙头盖B2移除；接着将龙头B4连同手把B1自前叉管B5移除，以使前叉管B5的末端露出，其结果如图4B所示。图4B示出了本发明的锁具系统的第一实施例中完成拆解步骤S3时示意图。而过程中，无需将手把B1从龙头B4分解。

接着，使用者视前叉管B5相对于头管B7的高度，进行垫圈安置步骤S4。此时，使用者视前叉管B5露出头管B7的高度，来决定将一个或多个垫圈40套设在前叉管B5的末端外，以使前叉管B5的末端高度略低于所述垫圈40顶表面的高度。亦即，使前叉管B5埋没在垫圈40的下方。此时，最下方的垫圈40的底表面与车头碗组B6连接或接触。

随后，进行连接件安置步骤S5，以将连接件10相对基板12的一端从前叉管B5的上开口嵌入前叉管B5内部，直到连接件10的各个悬臂13与垫圈40接触，此时，基板12悬吊于前叉管B5中。而连接件10的侧板11的长度略短于梅花片B8所埋的深度，以使连接件10安置完成后，连接件10的基板12与梅花片B8仍保持一定的距离。

然后，进行连接件锁固步骤S6，以利用紧固件20将连接件10以基板12锁固于前叉管B5内，如图4C所示，图4C示出了本发明的锁具系统的第一实施例中完成垫圈安置步骤S4及连接件安置步骤S5时的示意图。

更明确的说，在置入连接件10后，使用者可利用螺丝起子穿入连接件10的环状开口10B并旋转紧固件20，以使紧固件20穿过基板12上的锁孔12A并与前叉管B5内的梅花片B8的螺牙咬合。此时，再进一步旋转紧固件20，以将前叉管B5往前叉管B5的上开口方向拉提并锁紧。如此，使前叉管B5与头管B7紧密结合，并限制头管B7相对于前叉管B5于垂直方向D1的位移，并避免其二者在垂直方向的晃动。前述的垂直方向D1，可理解为垂直于头管B7的管径的方向。于本实施例中，垂直方向D1对应座标系的Z轴，而水平方向则对应X轴及Y轴。

另一方面，垫圈40虽受悬臂13的压力，但由于垫圈40和头管B7之间的车头碗组B6中包括有转盘轴承，故前叉管B5和头管B7仍可相对地进行自由度为一的单轴向旋转。

然而，在一些情况下，垫圈准备子步骤S11及垫圈安置步骤S4是可以省略的。举例来说，请参阅图5A，图5A中绘述了本发明的第二实施例的示意图，其与图4C的差异在于图5A采用了相异的连接件10设计。更明确的说，当自行车的前叉管B5及头管B7的尺吋为已知时，可将连接件10的悬臂13对应地调整、加长，并使其往下扳折，以在连接件组装步骤后使悬臂13末端直接抵持于车头碗组B6，藉此可省略垫圈40而达到类似于第一实施例中，前叉管B5及头管B7相互紧迫的效果。

又或者，当本发明应用在如图5B所示出的自行车时，由于前叉管B5顶端面低于车头碗组B6顶端面的高度，故在连接件安置步骤S5时，连接件10的悬臂13可直接抵持卡车头碗组B6的顶端，藉此省略垫圈40而达到类似于第一实施例中，前叉管B5及头管B7相互紧迫的效果。

承图4C的说明，在确保前叉管B5已与头管B7稳固地紧密连接后，可进行锁具安置步骤S7，以将锁具30的下转轴32穿过连接件10的各悬臂13之间的环状开口10B，进入前叉管B5的上开口并置入前叉管B5的内部，直到锁具30无法再往下移动为止。如图4D所述，图4D示出了本发明的锁具系统的第一实施例中完成锁具安置步骤S7时的示意图。而于应用时，锁具30的外壳33及连接件10的悬臂13之间可选择性地设置例如是黏胶或垫圈等各式元件，本发明对此未予限制。

请一并参酌图6A及图6B，由图可见锁具系统中，下转轴32、连接件10、紧固件20及前叉管B5内的梅花片B8的相对位置。另外，图6A、图6B的各元件的作动方向可参酌其X-Y-Z座标轴，以与图4D作连结。由图可见，在锁具安置步骤S7完成时，锁具30的下转轴32位于前叉管B5的内部。而连接件10的两个侧板11会相对于下转轴32覆盖所述前叉管B5的内侧壁的一部分，而前叉管B5的内侧壁对应两个侧板11之间的通道10A的两个侧向开口的另一部分尚未被覆盖。下转轴32的上扩张件321的前曲面321A及下扩张件322的后曲面322A分别面对前叉管B5中两侧对应前述侧向开口处的内侧壁；而位于上扩张件321及下扩张件322两侧的垂直截面321B、322B则分别面对连接件10的两个侧板11，并与其为实质上的相互平行。

需知悉的是，在一实施例中，连接件10为冲压而成，在冲压前，连接件10的侧板11与悬臂13为平板状结构，而冲压时，机器会将侧板11相对悬臂13进行扳折，以在侧板11及悬臂13之间形成直角的弯折处，而弯折处为直边。故此，锁具30的下转轴32对应地包括两个垂直截面321B、322B以与环状开口10B的形状相互对应以确保下转轴32可顺利进入前叉管B5中。而下转轴32的垂直截面321B的顶部设有呈阶梯状的肩部321C，锁具30通过肩部30抵持于连接件10的上方。

请一并参酌图6A及图6B，其分别示出了本发明的锁具系统的第一实施例中，锁具的部分元件在锁具锁固步骤S8开始前及完成后的立体示意图。于锁具锁固步骤S8开始时，使用者可利用工具伸入上转轴31的上开口31A来转动传动件34，使下转轴32的下扩张件322沿倾斜界面32A相对所述上扩张件321作位移并扩张，即由图6A的状态变为图6B的状态；此时，上扩张件321的前曲面321A及下扩张件322的后曲面321A分别穿出连接件10的两个侧向开口并抵持及固定于前叉管B5中未被侧板11覆盖的内侧壁上，以使下转轴32与前叉管B5连动。相反地，也可通过调整工具的转动方向，以使下扩张件322相对上扩张件321收敛，进而解除下转轴32及前叉管B5的连动状态，即由图6B的状态变回图6A的状态。

接着，进行龙头组装步骤S9。龙头组装步骤S9用于将龙头B4夹持于锁具30的上转轴31外后，再利用锁具系统1中附设的螺丝50来连接龙头盖B2及上转轴31的末端的螺牙，进而完成龙头盖B2及龙头B4的安装。而于另一实施例中，可将原龙头盖B2替换为锁具系统1中准备的另一未设有穿孔的龙头盖(未示出)，并以内建于龙头盖内侧的螺牙锁固于上转轴31末端的内螺牙上以固定龙头B4；或以胶黏贴或以其他机构卡合等方式将龙头B4固定在上转轴31的末端以达到原龙头盖B2的效果，藉此，可省略独立设置的螺丝50，进一步简化安装流程。如此，即完成本发明的隐藏式自行车锁具系统1的安装，如图1A、图1B、图4E所述，图4E示出了本发明的锁具系统的第一实施例中完成龙头组装步骤S9时的示意图。

最后，强调本发明的隐藏式自行车锁具系统及其安装方法的均等范围包括但不限于此实施的举例，本发明于前揭实施例中所揭示的构成元件及步骤，仅为举例说明，并非用来限制本申请的范围，其他等效元件及步骤的替代或变化，亦应为本申请的权利要求所涵盖。