專利名稱：自行車內(nèi)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車內(nèi)變速器，是一種將變速機構(gòu)設(shè)置于車輪轂內(nèi)，藉該變速機構(gòu)所設(shè)齒輪系中的齒速比安排以及速比傳輸路徑的選擇與操縱來達到變速、省時或省力的目的，而完整的內(nèi)變速器包含了行星齒輪系、動力輸入源、單向離合器、動力切斷機構(gòu)以及彈簧和相關(guān)的輸入、輸出桿等等；利用動力源輸入與動力傳輸路徑的選擇而得到至少一種以上不同的速比輸出，而此種行星齒輪系的觀念早在公元1880年即被提出，到了1895年融合了滑動太陽齒輪的觀念產(chǎn)生出具有驅(qū)動機構(gòu)的自行車輪轂技術(shù)，而真正商品化成功的內(nèi)變速器為1896年所創(chuàng)造的利用一杠桿操作中空固定軸內(nèi)控制桿，以控制太陽齒輪的滑動而得到不同的速比，直到目前有關(guān)的內(nèi)變速器主要設(shè)計包含了三速、四速、五速、七速、十二速和將外變速器內(nèi)變速器結(jié)合而成具有內(nèi)三速外七速的的變速器。
由于內(nèi)變速系統(tǒng)是將傳動機構(gòu)裝設(shè)于車輪轂中，因此具有如下的功能1、內(nèi)變速機構(gòu)設(shè)于車輪轂中，可免于外界雜質(zhì)的侵入，因此變速機構(gòu)的使用壽命較長。
2、無外變速器油污弄臟騎乘者或其他使用者衣褲的缺點。
3、變速過程中噪音較外變速器小。
4、由于內(nèi)變速器的變速原理在于運用行星齒輪、太陽齒輪等齒輪系的不同配合，配合離合器的使用，以達到不同的速比，因此內(nèi)變速器變速過程沒有如外變速器變速需考慮定位問題。
5、內(nèi)變速機構(gòu)主要是由行星齒輪系所組成，而行星齒輪系為一拘束運動鏈，故換擋動作與動力的傳動較確實。
6、變速機構(gòu)和車輪轂結(jié)合成一體，所以易于裝置于自行車上。
因此，世界各國相關(guān)業(yè)界基于內(nèi)變速機構(gòu)的實用效益與預(yù)期可見的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟利益和發(fā)展，紛紛加以設(shè)計研發(fā)，諸如已知的臺灣專利公告第330544號「自行車內(nèi)變速機構(gòu)」、公告第284734號「內(nèi)裝變速機」、公告第327160號「內(nèi)裝有離合器的輪轂」、公告第321624號「自行車用內(nèi)裝有變速裝置的輪轂」等等。
美國專利第4842291號、第4854191號、第Re.33058號、第4947703號、第4973297號、第5011464號、第5069655號、第5078664號、第5083991號、第5236403號、第5273500號、第5273501號、第5318486號、第5322487號、第5378201號、第5399128號、第5443279號、第5445573號、第5469755號、第5527230號、第5540456號、第5556354號、第5590894號、第5769750號第5785625號、第5829563號、第5833040號等等。
然而，內(nèi)變速器與外變速器相比較又發(fā)現(xiàn)，內(nèi)變速器的重量、體積以及速比的選擇范圍較窄，因此不適用于競賽用車和登山車，絕大部份適用于城市通勤用自行車、電動變速自行車以及折疊式自行車等等對象；而相關(guān)內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)和復(fù)雜，元件多、重量重、體積大，速比選擇范圍受限等結(jié)果，均因各創(chuàng)作人創(chuàng)作思維與技術(shù)思想的不同而不同，就如上述列舉的各種自行車內(nèi)變速器，在技術(shù)原理上、行星齒輪系的技術(shù)運用和設(shè)計理念均大同小異，然在各創(chuàng)作中亦可見到不同設(shè)計所創(chuàng)新研發(fā)的控制機構(gòu)與齒輪系的傳運運用。
但直至目前所知，內(nèi)變速器如何達到結(jié)構(gòu)簡單、操縱容易、速比變化范圍大、體積小、重量輕，則仍是世界各產(chǎn)業(yè)界所極欲突破的技術(shù)瓶頸。
有鑒如此，本發(fā)明的目的是提供一種自行車內(nèi)變速器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、操縱容易、速比變化范圍大、體積小、重量輕的特點。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自行車內(nèi)變速器，系包含輪轂、動力輸入驅(qū)動件、變速驅(qū)動件、固定軸、平面突輪機構(gòu)、第一行星齒輪系、第一環(huán)齒輪、第二行星齒輪系、第二環(huán)齒輪、中間環(huán)主要部份，其特點是于輪轂以內(nèi)部中央橫置固定軸為圓心旋轉(zhuǎn)，于固定軸上設(shè)有兩個一組的多組太陽齒輪，并在各組太陽齒輪的外圍設(shè)置以固定軸為圓心旋轉(zhuǎn)的第一行星齒輪系、第二行星齒輪系，并使第一行星齒輪系的行星齒輪嚙合于第一組太陽齒輪，而第二行星齒輪系的行星齒輪嚙合于第二組太陽齒輪，在各行星齒輪系的外圍則分別設(shè)有環(huán)齒輪，且于第一行星齒輪系、第一環(huán)齒輪及第二行星齒輪系、第二環(huán)齒輪間設(shè)動力傳輸中間環(huán)。
在輪轂一側(cè)設(shè)有動力輸入驅(qū)動件及變速驅(qū)動件，該動力輸入驅(qū)動件的輸出端系介于第一行星齒輪架輸入端及第一環(huán)齒輪的輸入端，在動力輸入驅(qū)動件輸出端外緣設(shè)有棘爪用以嚙合第一環(huán)齒輪輸入端的嚙合部，驅(qū)動件輸出端內(nèi)緣則設(shè)有嚙合部供第一行星齒輪架輸入端所設(shè)棘爪嚙合；該驅(qū)動件輸出端內(nèi)緣與第一行星齒輪架間的棘爪系受一定位可水平位移于固定軸上的套筒控制，當(dāng)套筒水平橫移時，能帶動棘爪成離狀態(tài)，即棘爪脫離驅(qū)動件的嚙合部，而套筒的位移則由控制桿所連動，控制桿的另一端則砥貼位移于平面突輪機構(gòu)中多個同心環(huán)的環(huán)面上，并配合彈簧使控制桿桿端密貼位移于環(huán)面且依環(huán)面高低起伏的設(shè)計而產(chǎn)生水平位移；平面突輪機構(gòu)系由變速操縱系統(tǒng)的變速驅(qū)動件的旋轉(zhuǎn)予以連動，實施平面突輪機構(gòu)環(huán)面旋轉(zhuǎn)角度的變化。
第一環(huán)齒輪以內(nèi)環(huán)齒嚙合于第一行星齒輪系行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪的輸出端則相對于中間環(huán)的輸入端外緣，兩者間由單向棘爪控制；第一行星齒輪系的行星齒輪以高、低雙階齒輪面分別嚙合于第一組太陽齒輪，其中小太陽齒輪受單向棘爪控制，大太陽齒輪則由單向棘爪控制，且棘爪與棘爪為同順時針方向設(shè)置；第一行星齒輪系的齒輪架輸出端外緣設(shè)有嚙合部相對于中間環(huán)輸入端內(nèi)緣的單向棘爪；而中間環(huán)輸入端外緣相對于環(huán)齒輪輸出端間設(shè)有棘爪，該棘爪受套筒連動，而套筒受控制桿水平位移所操縱，該控制桿一端連接于套筒上，另一端則以彈簧力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)中多個同心環(huán)的環(huán)面上，依環(huán)面的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移。
中間環(huán)輸入端外緣設(shè)有棘爪組配槽，該棘爪受套筒控制施合或離于環(huán)齒輪的輸出端，而中間環(huán)內(nèi)緣設(shè)棘爪組配槽使棘爪可依棘爪的離而嚙合連動于第一行星齒輪架的輸出端嚙合部；中間環(huán)的輸出端外緣設(shè)有一可嚙合連動于第二環(huán)齒輪輸入端嚙合部的棘爪組配槽，而輸出端內(nèi)緣則設(shè)一可嚙合連動于第二行星齒輪架輸入端棘爪的嚙合部。
第二行星齒輪系的齒輪架輸入端設(shè)有棘爪，該棘爪受套筒操縱，而套筒受控制桿水平位移連動，該控制桿一端連接于套筒上，另一端則以彈簧力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)上多個同心環(huán)的環(huán)面上，依環(huán)面的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移，當(dāng)套筒位移促使棘爪離時，棘爪合，棘爪合時，則棘爪離。
第二環(huán)齒輪以內(nèi)環(huán)齒嚙合于第二行星齒輪系行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪的輸出端設(shè)有嚙合部相對于動力輸出件輸入端外緣的棘爪，該棘爪系受套筒控制，套筒則連接于控制桿的一端，控制桿另一端則以彈簧力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)的多個同心環(huán)的環(huán)面上，依環(huán)面的高低起伏設(shè)計而水平位移；第二行星齒輪系的行星齒輪以高低雙階齒輪面分別嚙合于第二組太陽齒輪，其中小太陽齒輪受棘爪控制，而大太陽齒輪則由棘爪控制，且棘爪與棘爪為相同順時針方向設(shè)置，而棘爪系受套筒旋轉(zhuǎn)角度的位移而控制，套筒藉控制桿的水平位移連動而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，該控制桿另端以彈簧力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)的多個同心環(huán)中的環(huán)面上，依環(huán)面的高低起伏而水平位移。
第二行星齒輪系的行星架輸出端設(shè)有嚙合部相對于動力輸出件的棘爪，動力輸出件輸出端則嚙合連動于輪轂內(nèi)轂壁。
各控制桿系分別定點砥貼于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)各預(yù)定環(huán)面上，依各環(huán)面的高低起伏設(shè)計而使相對的控制桿位移或靜止，而各環(huán)面的高低起伏系依設(shè)定變速段數(shù)予以均分環(huán)面。
平面突輪機構(gòu)外部牽設(shè)有復(fù)位彈簧以施旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)具有自動復(fù)位的彈力。
控制桿系設(shè)置于固定軸的外部施水平位移。
固定軸的外部設(shè)有至少兩個棘爪溝及至少一個內(nèi)凹組配溝。
套筒上設(shè)斜溝供控制桿一端勾置，藉控制桿的水平橫向位移，經(jīng)斜溝而使套筒旋轉(zhuǎn)，令套筒一側(cè)邊小缺口可位移下壓棘爪成離狀態(tài)，而套筒另側(cè)邊大缺口則使棘爪常合。
套筒設(shè)斜溝供控制桿一端勾置，藉控制桿的位移連動而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，令套筒小缺口可下壓或釋開棘爪，而大缺口使棘爪常合。
固定軸的外部設(shè)有至少兩個棘爪溝及至少一個內(nèi)凹組配溝，該內(nèi)凹組配溝系供水平位稱的控制桿置放于固定軸的外圍；一平面突輪機構(gòu)，具有多個同心環(huán)面，每一環(huán)面供一控制桿的桿端砥置，每一環(huán)面上依變速段數(shù)等分設(shè)定多個高低起伏面；每一控制桿控制一套設(shè)于固定軸上的套筒水平位移或旋轉(zhuǎn)，而每一套筒控制一棘爪的啟閉；第一行星齒輪系的輸入端與第一環(huán)面齒輪的輸入端可選擇切換于動力輸入驅(qū)動件的輸出端；而第一行星齒輪系的輸出端與第一環(huán)齒輪的輸出端可選擇切換于中間環(huán)的輸入端；第二行星齒輪系的輸入端與第二環(huán)齒輪的輸入端可選擇切換于中間環(huán)的輸出端；而第二行星齒輪系的輸出端與第二環(huán)齒輪的輸出端可選擇切換于動力輸出件的輸入端；一中間環(huán)，其輸入端可選擇連動于第一行星齒輪系的輸出端或第一環(huán)齒輪的輸出端；中間環(huán)的輸出端可選擇輸出于第二行星齒輪系的輸入端或第一環(huán)齒輪的輸入端。
所設(shè)的第一環(huán)齒輪及第二環(huán)齒輪的輸入端系設(shè)有承接外來動力輸入的嚙合部，使環(huán)齒輪本身即為一可直接承接外來動力輸入的動力傳輸元件與路徑。
所設(shè)的第一環(huán)齒輪及第二環(huán)齒輪的輸入端系設(shè)有承接外來動力輸入的嚙合部，使環(huán)齒輪本身即為一可直接承接外來動力輸入的動力傳輸元件與路徑。
下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步。


圖1是本發(fā)明組合剖面圖。
圖2是本發(fā)明固定軸。
圖3是圖2的a-a剖面圖。
圖4是圖2的b-b剖面圖。
圖5是本發(fā)明套筒B1。
圖6是圖5左側(cè)視圖。
圖7是本發(fā)明套筒B1與控制桿B2組合示意圖。
圖8是本發(fā)明套筒C1。
圖9是圖8的左側(cè)視圖。
圖10是圖8的右側(cè)視圖。
圖11是本發(fā)明套筒C1與控制桿C2組合示意圖。
圖12是本發(fā)明套筒E1。
圖13是圖12的左側(cè)視圖。
圖14是圖12的C-C剖面圖。
圖15是本發(fā)明筒E1與控制桿E2組合示意圖。
圖16是本發(fā)明套筒H1圖17是圖16的左側(cè)視圖。
圖18是本發(fā)明套筒H1與控制桿H2組合圖。
圖19是本發(fā)明套筒J1。
圖20是圖19的左側(cè)視圖。
圖21是圖19的右側(cè)視圖。
圖22是本發(fā)明套筒J1與控制桿J2組合示意圖。
圖23是本發(fā)明套筒L1。
圖24是圖23的左側(cè)視圖。
圖25是圖23的d-d側(cè)視圖。
圖26是本發(fā)明套筒L1與控制桿L2組合示意圖。
圖27是本發(fā)明平面突輪機構(gòu)。
圖28是圖27的e-e剖面圖。
圖29是本發(fā)明各控制桿在平面突輪機構(gòu)上分布示意圖。
圖30是圖1的f-f剖面圖。
圖31是圖1的g-g剖面圖。
圖32是本發(fā)明的中間環(huán)。
圖33是圖32的右側(cè)視圖。
圖34是圖32的后視圖。
圖35是圖34的h-h剖視圖。
圖號說明1—輪轂 2—動力輸入驅(qū)動件21—嚙合部3—變速驅(qū)動件4—固定軸 41—棘爪溝42—組配溝5—平面突輪機構(gòu)50—彈簧 6—第一行星齒輪系60—第一環(huán)齒輪601—嚙合部602—內(nèi)環(huán)齒 61—太陽齒輪62—太陽齒輪 6A—行星齒輪架6A1—嚙合部 7—第二行星齒輪系
70—第二環(huán)齒輪701—嚙合部702—內(nèi)環(huán)齒 71—太陽齒輪72—太陽齒輪 7A—行星齒輪架8—中間環(huán) 81—組配槽82—組配槽83—組配槽84—嚙合部9—撥叉A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M—棘爪B1、C1、E1、J1、H1、L1—套筒B2、C2、E2、J2、H2、L2—控制桿B0、C0、E0、J0、H0、L0—環(huán)面B3、C3、E3、J3、H3、L3—彈簧C11—斜溝 C12—小缺口C13—大缺口J11—斜溝J12—小缺口J13—大缺口10—動力輸出件本發(fā)明自行車內(nèi)變速器如圖1所示，系包含輪轂1、動力輸入驅(qū)動件2、變速驅(qū)動件3、固定軸4、平面突輪機構(gòu)5、第一行星齒輪系6、第一環(huán)齒輪60、第二行星齒輪系7、第二環(huán)齒輪70、中間環(huán)8等主要部份。
其中輪轂1內(nèi)部中央橫置固定軸4，使輪轂1依固定軸4為圓心可旋轉(zhuǎn)，于固定軸4上設(shè)有兩個一組的多組太陽齒輪61、62及71、72，并在各組太陽齒輪的外圍設(shè)置以固定軸4為圓心旋轉(zhuǎn)的第一行星齒輪系6、第二行星齒輪系7，并使第一行星齒輪系6的行星齒輪嚙合于第一組太陽齒輪61、62，而第二行星齒輪系7的行星齒輪嚙合于第二組太陽齒輪71、72，在各行星齒輪系6、7的外圍則分別設(shè)有環(huán)齒輪60、70，且于第一行星齒輪系6、第一環(huán)齒輪60及第二行星齒輪系7、第二環(huán)齒輪70間設(shè)動力傳輸中間環(huán)8。
在輪轂1一側(cè)設(shè)有動力輸入驅(qū)動件2及變速驅(qū)動件3，該動力輸入驅(qū)動件2的輸出端系介于第一行星齒輪架6A輸入端及第一環(huán)齒輪60的輸入端，在動力輸入驅(qū)動件2輸出端外緣設(shè)有單向棘爪A用以嚙合第一環(huán)齒輪60輸入端的嚙合部601，驅(qū)動件2輸出端內(nèi)緣則設(shè)有嚙合部21供第一行星齒輪架6A輸入端所設(shè)單向棘爪B嚙合；該驅(qū)動件2輸出端內(nèi)緣與第一行星齒輪架6A間的棘爪B系受一撥叉9所連動，而撥叉9則受一定位可水平位移于固定軸4上的套筒B1控制，當(dāng)套筒B1水平橫移時，撥叉9即帶動棘爪B成離狀態(tài)，即棘爪B脫離驅(qū)動件2的嚙合部21，而套筒B1的位移則由控制桿B2所連動(如圖5～7所示)，控制桿B2的另一端則砥貼位移于平面突輪機構(gòu)5中多個同心環(huán)的環(huán)面B0上(如圖29所示)，并配合彈簧B3使控制桿B2桿端密貼位移環(huán)面B0且依環(huán)面高低起伏的設(shè)計而產(chǎn)生水平位移；平面突輪機構(gòu)5系由變速操縱系統(tǒng)的變速驅(qū)動件3旋轉(zhuǎn)予以連動，施平面突輪機構(gòu)環(huán)面旋轉(zhuǎn)角度的變化。
控制桿B2系設(shè)置于固定軸4的外部施水平位移者，固定軸4如圖2～4所示，于固定軸4的外部設(shè)有至少兩棘爪溝41及至少一個內(nèi)凹組配溝42，以供所有的控制桿均設(shè)置水平位移于固定軸4的外圍。
第一環(huán)齒輪60以內(nèi)環(huán)齒602嚙合于第一行星齒輪系6行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪60的輸出端則相對于中間環(huán)8的輸入端外緣，兩者間由單向棘爪E控制；第一行星齒輪系6的行星齒輪以高、低雙階齒輪面分別嚙合于第一組太陽齒輪61、62，其中小太陽齒輪61受單向棘爪C控制，而大太陽齒輪62則由單向棘爪D控制，由于小太陽齒輪61受棘爪C定位時，大太陽齒輪62的轉(zhuǎn)速較快，且棘爪D與棘爪C為同順時針方向設(shè)置，因此當(dāng)小太陽齒輪61的棘爪C為合時，則大太陽齒輪62的棘爪D無作用(即大太陽齒輪62為滑動狀態(tài))，因此，兩太陽齒輪61、62僅要控制單只棘爪C即可達到不同速比的選擇，而該控制小太陽齒輪61的棘爪C系受套筒C1旋轉(zhuǎn)角度的位移而控制合或離，利用套筒C1上斜溝C11供控制桿C2一端勾置，藉控制桿C2的水平橫向位移，經(jīng)斜溝C11而使套筒C1旋轉(zhuǎn)，令套筒C1一側(cè)邊小缺口C12可位移下壓棘爪C成離狀態(tài)，而套筒C1另側(cè)邊大缺口C13則使棘爪D常合；該控制桿C2系設(shè)置于固定軸4的外部施水平橫向位移，控制桿C2另一端則以彈簧C3力定位密貼位移于平面突輪機構(gòu)5的預(yù)定同心環(huán)面C0上，依環(huán)面C0的高低起伏而達到控制桿C2的水平位移。
第一行星齒輪系的齒輪架6A輸出端外緣設(shè)有嚙合部6A1相對于中間環(huán)8輸入端內(nèi)緣的單向棘爪F；而中間環(huán)8輸入端外緣相對于環(huán)齒輪60輸出端間，設(shè)有棘爪E，該棘爪E藉撥叉9受套筒E1連動，而套筒E1如圖12～15所示受控制桿E2水平位移所操縱，該控制桿E2一端連接于套筒E1上，另一端則以彈簧E3力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)5中多個同心環(huán)的環(huán)面E0上，依環(huán)面E0的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移。
中間環(huán)8如圖32～35所示，于輸入端外緣設(shè)有棘爪E組配槽81，該棘爪E受套筒E1控制施合或離于環(huán)齒輪60的輸出端，而中間環(huán)內(nèi)緣設(shè)棘爪F組配槽82使棘爪F可依棘爪E的離而合嚙合連動于第一行星齒輪架6A的輸出端嚙合部6A1；中間環(huán)8的輸出端外緣設(shè)有一可嚙合連動于第二環(huán)齒輪70輸入端嚙合部701的棘爪G組配槽83，而輸出端內(nèi)緣則設(shè)一可嚙合連動于第二行星齒輪架7A輸入端棘爪H的嚙合部84。
第二行星齒輪系7設(shè)于第二環(huán)齒輪70內(nèi)部空間，其齒輪架7A輸入端設(shè)有棘爪H，該棘爪H藉撥叉9接受套筒H1操縱，而套筒H1如圖16～18所示受控制桿H2水平位移連動，該控制桿H2一端連接于套筒H1上，另一端則以彈簧H3力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)5上多個同心環(huán)的環(huán)面H0上，依環(huán)面H0的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移，當(dāng)套筒H1位移促使撥叉9令棘爪H離時，棘爪G合，棘爪H合時，則棘爪G滑移成離狀態(tài)。
第二環(huán)齒輪70以內(nèi)環(huán)齒702嚙合于第二行星齒輪系7行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪70的輸出端設(shè)嚙合部相對于動力輸出件10輸入端外緣的棘爪L，該棘爪L系由配合連動的撥叉9接受套筒L1控制，套筒L1則連接于控制桿L2的一端，控制桿L2另一端則以彈簧L3力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪5的多個同心環(huán)的環(huán)面L0上，依環(huán)面L0的高低起伏設(shè)計而水平位移，此控制桿L2系設(shè)置水平位移于固定軸4的外部。
第二行星齒輪系7的行星齒輪以高低雙階齒輪面分別嚙合于第二組太陽齒輪71、72，其中小太陽齒輪71受棘爪J控制，而大太陽齒輪72則由棘爪K控制，由于小太陽齒輪71受棘爪J定位時，大太陽齒輪72的轉(zhuǎn)速較快且棘爪K與棘爪J為同順時針方向設(shè)置，因此僅要控制棘爪J即可作兩太陽齒輪不同的速比路徑選擇，而棘爪J系受套筒J1旋轉(zhuǎn)角度的位移而控制合或離，而套筒J1與套筒C1相同，藉套筒J1上的斜溝J11經(jīng)控制桿J2的位移連動而產(chǎn)生套筒J1旋轉(zhuǎn)，令套筒J1小缺口J11可下壓或釋開棘爪J，而大缺口J13使棘爪K常合；控制桿J2系設(shè)置于固定軸4的外部施水平橫向位移，該控制桿J2另一端以彈簧J3力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)5的多個同心環(huán)中的環(huán)面J0上，依環(huán)面J0的高低起伏而水平位移。
第二行星齒輪系的行星架7A輸出端設(shè)有嚙合部相對于動力輸出件10的棘爪M，動力輸出件10輸出端則嚙合連動于輪轂1內(nèi)轂壁。
請參閱圖1中所示，各控制桿B2、C2、E2、H2、J2、L2系分別定點砥貼于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)5各預(yù)定環(huán)面B0、C0、E0、H0、J0、L0上，依各環(huán)面的高低起伏設(shè)計而使相對的控制桿位移或靜止，而各環(huán)面的高低起伏系依設(shè)定變速段數(shù)予以均分環(huán)面，且令作內(nèi)凹的低或未內(nèi)凹的高，另在平面突輪機構(gòu)5外部牽設(shè)有復(fù)位彈簧50以施旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)具有自動復(fù)位的彈力。
而有關(guān)各棘爪A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M及控制桿B2、C2、E2、H2、J2、L2的操縱速比變化路徑，實質(zhì)上為多重路徑，但在下列敘述中將以最佳實施例來說明，如何以最少的控制桿位移來達到舉例的13段變速輸出，當(dāng)然此為例舉實施例，舉凡運用本發(fā)明技術(shù)原理與技術(shù)范疇者，均應(yīng)屬本發(fā)明專利訴求保障的范圍；請參閱圖1所揭示的結(jié)構(gòu)當(dāng)控制桿C2及J2受平面突輪機構(gòu)5旋轉(zhuǎn)一設(shè)定角度而做水平位移時，第一及二組太陽齒輪組中的小太陽齒輪棘爪C及J離，其余的棘爪B、E、H、L為合，產(chǎn)生第1段速率輸出。
當(dāng)改變棘爪C與其余棘爪B、E、H、L均為合，而僅棘爪J離時，做第2段速率的輸出。
當(dāng)改變棘爪J與所有的棘爪B、C、E、H、L均為合時，為第3段速率的輸出。
棘爪E及J為離，而棘爪B、C、H、L為合時，產(chǎn)生第4段速率輸出。
棘爪J與其他棘爪B、C、H、L為合，而棘爪E為離時，產(chǎn)生第5段速率輸出。
改變棘爪B、J與棘爪E同為離，棘爪C、H、L為合時，產(chǎn)生第6段速率輸出。
改變棘爪J與棘爪C、H、L同為合，棘爪B、E維持離時，產(chǎn)生第7段速率輸出。
改變棘爪C與棘爪B、E為離，棘爪J、H、L為合時，則為第8段速率的輸出。
改變棘爪C與J、L同為合，改變棘爪H與B、E同為離時，產(chǎn)生第9段速率輸出。
再增加棘爪C與B、E、H同為離，而棘爪J、L為合時，產(chǎn)生第10段速率輸出。
維持棘爪B、E、H為離，改變棘爪L為離及棘爪C為合，J為合，則為第11段速率的輸出。
棘爪B、C、E、H、L均為離，僅棘爪J合時，產(chǎn)生第12段速率的輸出。
而棘爪B、C、E、H、J、L均為離時，產(chǎn)生第13段速率的輸出。
綜合上述，本發(fā)明的自行車內(nèi)變速器，不但具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操縱便利的實質(zhì)產(chǎn)業(yè)利用價值外，其獨特定位旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)設(shè)計帶動固定軸外部多支控制桿水平位移，進而分別操縱各棘爪的合或離，再配合介于兩行星齒輪系與兩環(huán)齒輪間的中間環(huán)輸入和輸出端棘爪的選擇，能達到多重速比輸出路徑的作用，以及變速選擇范圍增加的高效率自行車內(nèi)變速器，同時本發(fā)明技術(shù)能運用于各種二輪車(如自行車、電動自行車、電動機車等等)，舉凡運用本發(fā)明技術(shù)原理和結(jié)構(gòu)者，均應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利保障范疇。
權(quán)利要求
1.一種自行車內(nèi)變速器，系包含輪轂(1)、動力輸入驅(qū)動件(2)、變速驅(qū)動件(3)、固定軸(4)、平面突輪機構(gòu)(5)、第一行星齒輪系(6)、第一環(huán)齒輪(60)、第二行星齒輪系(7)、第二環(huán)齒輪(70)、中間環(huán)(8)主要部份，其特征在于輪轂以內(nèi)部中央橫置固定軸為圓心旋轉(zhuǎn)，于固定軸上設(shè)有兩個一組的多組太陽齒輪(61)、(62)及(71)、(72)，并在各組太陽齒輪的外圍設(shè)置以固定軸為圓心旋轉(zhuǎn)的第一行星齒輪系(6)、第二行星齒輪系(7)，并使第一行星齒輪系(6)的行星齒輪嚙合于第一組太陽齒輪(61)、(62)，而第二行星齒輪系(7)的行星齒輪嚙合于第二組太陽齒輪(71)、(72)，在各行星齒輪系(6)、(7)的外圍則分別設(shè)有環(huán)齒輪(60)、(70)，且于第一行星齒輪系(6)、第一環(huán)齒輪(60)及第二行星齒輪系(7)、第二環(huán)齒輪(70)間設(shè)動力傳輸中間環(huán)(8)。在輪轂(1)一側(cè)設(shè)有動力輸入驅(qū)動件(2)及變速驅(qū)動件(3)，該動力輸入驅(qū)動件(2)的輸出端系介于第一行星齒輪架(6A)輸入端及第一環(huán)齒輪(60)的輸入端，在動力輸入驅(qū)動件(2)輸出端外緣設(shè)有棘爪(A)用以嚙合第一環(huán)齒輪(60)輸入端的嚙合部(601)，驅(qū)動件(2)輸出端內(nèi)緣則設(shè)有嚙合部(21)供第一行星齒輪架(6A)輸入端所設(shè)棘爪(B)嚙合；該驅(qū)動件(2)輸出端內(nèi)緣與第一行星齒輪架(6A)間的棘爪(B)系受一定位可水平位移于固定軸(4)上的套筒(B1)控制，當(dāng)套筒(B1)水平橫移時，能帶動棘爪(B)成離狀態(tài)，即棘爪(B)脫離驅(qū)動件(2)的嚙合部(21)，而套筒(B1)的位移則由控制桿(B2)所連動，控制桿(B2)的另一端則砥貼位移于平面突輪機構(gòu)(5)中多個同心環(huán)的環(huán)面(B0)上，并配合彈簧(B3)使控制桿(B2)桿端密貼位移于環(huán)面(B0)且依環(huán)面高低起伏的設(shè)計而產(chǎn)生水平位移；平面突輪機構(gòu)(5)系由變速操縱系統(tǒng)的變速驅(qū)動件(3)的旋轉(zhuǎn)予以連動，實施平面突輪機構(gòu)環(huán)面旋轉(zhuǎn)角度的變化。第一環(huán)齒輪(60)以內(nèi)環(huán)齒(602)嚙合于第一行星齒輪系(6)行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪(60)的輸出端則相對于中間環(huán)(8)的輸入端外緣，兩者間由單向棘爪(E)控制；第一行星齒輪系(6)的行星齒輪以高、低雙階齒輪面分別嚙合于第一組太陽齒輪(61)、(62)，其中小太陽齒輪(61)受單向棘爪(C)控制，大太陽齒輪(62)則由單向棘爪(D)控制，且棘爪(D)與棘爪(C)為同順時針方向設(shè)置；第一行星齒輪系的齒輪架(6A)輸出端外緣設(shè)有嚙合部(6A1)相對于中間環(huán)(8)輸入端內(nèi)緣的單向棘爪(F)；而中間環(huán)(8)輸入端外緣相對于環(huán)齒輪(60)輸出端間設(shè)有棘爪(E)，該棘爪(E)受套筒(E1)連動，而套筒(E1)受控制桿(E2)水平位移所操縱，該控制桿(E2)一端連接于套筒(E1)上，另一端則以彈簧(E3)力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)(5)中多個同心環(huán)的環(huán)面(E0)上，依環(huán)面(E0)的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移。中間環(huán)(8)輸入端外緣設(shè)有棘爪(E)組配槽(81)，該棘爪(E)受套筒(E1)控制施合或離于環(huán)齒輪(60)的輸出端，而中間環(huán)內(nèi)緣設(shè)棘爪(F)組配槽(82)使棘爪(F)可依棘爪(E)的離而嚙合連動于第一行星齒輪架(6A)的輸出端嚙合部(6A1)；中間環(huán)(8)的輸出端外緣設(shè)有一可嚙合連動于第二環(huán)齒輪(70)輸入端嚙合部(701)的棘爪(G)組配槽(83)，而輸出端內(nèi)緣則設(shè)一可嚙合連動于第二行星齒輪架(7A)輸入端棘爪(H)的嚙合部(84)。第二行星齒輪系(7)的齒輪架(7A)輸入端設(shè)有棘爪(H)，該棘爪(H)受套筒(H1)操縱，而套筒(H1)受控制桿(H2)水平位移連動，該控制桿(H2)一端連接于套筒(H1)上，另一端則以彈簧(H3)力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)(5)上多個同心環(huán)的環(huán)面(H0)上，依環(huán)面(H0)的高低起伏設(shè)計而作水平橫向位移，當(dāng)套筒(H1)位移促使棘爪(H)離時，棘爪(G)合，棘爪(H)合時，則棘爪(G)離。第二環(huán)齒輪(70)以內(nèi)環(huán)齒(702)嚙合于第二行星齒輪系(7)行星齒輪的低階齒輪面，而環(huán)齒輪(70)的輸出端設(shè)有嚙合部相對于動力輸出件(10)輸入端外緣的棘爪(L)，該棘爪(L)系受套筒(L1)控制，套筒(L1)則連接于控制桿(L2)的一端，控制桿(L2)另一端則以彈簧(L3)力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)(5)的多個同心環(huán)的環(huán)面(L0)上，依環(huán)面(L0)的高低起伏設(shè)計而水平位移；第二行星齒輪系(7)的行星齒輪以高低雙階齒輪面分別嚙合于第二組太陽齒輪(71)、(72)，其中小太陽齒輪(71)受棘爪(J)控制，而大太陽齒輪(72)則由棘爪(K)控制，且棘爪(K)與棘爪(J)為相同順時針方向設(shè)置，而棘爪(J)系受套筒(J1)旋轉(zhuǎn)角度的位移而控制，套筒(J1)藉控制桿(J2)的水平位移連動而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，該控制桿(J2)另端以彈簧(J3)力密貼位移于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)(5)的多個同心環(huán)中的環(huán)面(J0)上，依環(huán)面(J0)的高低起伏而水平位移。第二行星齒輪系的行星架(7A)輸出端設(shè)有嚙合部相對于動力輸出件(10)的棘爪(M)，動力輸出件(10)輸出端則嚙合連動于輪轂(1)內(nèi)轂壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于各控制桿(B2)、(C2)、(E2)、(H2)、(J2)、(L2)系分別定點砥貼于可旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)(5)各預(yù)定環(huán)面(B0)、(C0)、(E0)、(H0)、(J0)、(L0)上，依各環(huán)面的高低起伏設(shè)計而使相對的控制桿位移或靜止，而各環(huán)面的高低起伏系依設(shè)定變速段數(shù)予以均分環(huán)面
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于在平面突輪機構(gòu)(5)外部牽設(shè)有復(fù)位彈簧(50)以施旋轉(zhuǎn)的平面突輪機構(gòu)具有自動復(fù)位的彈力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于控制桿(B2)、(C2)、(E2)、(H2)、(J2)、(L2)系設(shè)置于固定軸(4)的外部施水平位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于固定軸(4)的外部設(shè)有至少兩個棘爪溝(41)及至少一個內(nèi)凹組配溝(42)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于套筒(C1)上設(shè)斜溝(C11)供控制桿(C2)一端勾置，藉控制桿(C2)的水平橫向位移，經(jīng)斜溝(C11)而使套筒(C1)旋轉(zhuǎn)，令套筒(C1)一側(cè)邊小缺口(C12)可位移下壓棘爪(C)成離狀態(tài)，而套筒(C1)另側(cè)邊大缺口(C13)則使棘爪(D)常合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于套筒(J1)設(shè)斜溝(J11)供控制桿(J2)一端勾置，藉控制桿的位移連動而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，令套筒(J1)小缺口(J11)可下壓或釋開棘爪(J)，而大缺口(J13)使棘爪(K)常合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于固定軸的外部設(shè)有至少兩個棘爪溝及至少一個內(nèi)凹組配溝，該內(nèi)凹組配溝系供水平位稱的控制桿置放于固定軸的外圍；一平面突輪機構(gòu)，具有多個同心環(huán)面，每一環(huán)面供一控制桿的桿端砥置，每一環(huán)面上依變速段數(shù)等分設(shè)定多個高低起伏面；每一控制桿控制一套設(shè)于固定軸上的套筒水平位移或旋轉(zhuǎn)，而每一套筒控制一棘爪的啟閉；第一行星齒輪系的輸入端與第一環(huán)面齒輪的輸入端可選擇切換于動力輸入驅(qū)動件的輸出端；而第一行星齒輪系的輸出端與第一環(huán)齒輪的輸出端可選擇切換于中間環(huán)的輸入端；第二行星齒輪系的輸入端與第二環(huán)齒輪的輸入端可選擇切換于中間環(huán)的輸出端；而第二行星齒輪系的輸出端與第二環(huán)齒輪的輸出端可選擇切換于動力輸出件的輸入端；一中間環(huán)，其輸入端可選擇連動于第一行星齒輪系的輸出端或第一環(huán)齒輪的輸出端；中間環(huán)的輸出端可選擇輸出于第二行星齒輪系的輸入端或第一環(huán)齒輪的輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于所設(shè)的第一環(huán)齒輪及第二環(huán)齒輪的輸入端系設(shè)有承接外來動力輸入的嚙合部，使環(huán)齒輪本身即為一可直接承接外來動力輸入的動力傳輸元件與路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自行車內(nèi)變速器，其特征在于所設(shè)的第一環(huán)齒輪及第二環(huán)齒輪的輸入端系設(shè)有承接外來動力輸入的嚙合部，使環(huán)齒輪本身即為一可直接承接外來動力輸入的動力傳輸元件與路徑。
全文摘要
一種自行車變速器,利用一平面突輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的角度變化,帶動一支或一支以上控制桿的水平位移而操縱變速機構(gòu)中各單向離合器的動作和兩組行星齒輪系統(tǒng)間所設(shè)中間環(huán)的多重動力傳輸路徑選擇,構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)簡易、體積小、重量輕、操縱簡易,卻能產(chǎn)生優(yōu)異多段速比輸出的自行車內(nèi)變速機構(gòu)。
文檔編號B62M11/00GK1331037SQ0011687
公開日2002年1月16日 申請日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者劉仁熾 申請人:劉仁熾