專利名稱：電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器和變速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)置在自行車輪轂內(nèi)的變速器和變速方法，更具體地說，涉及能夠適用于內(nèi)置有電動機(jī)的電動自行車或小型摩托車、普通所有腳踏裝置自行車的電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器和變速方法。
背景技術(shù)：
通常自行車是利用騎車人自己的腳踩蹬踏板使車輪旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行行駛的交通工具。這種自行車已經(jīng)發(fā)展為由用于替代人力的電動機(jī)驅(qū)動的電動式自行車。電動式自行車通過操作加速裝置調(diào)整電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)力，能對自行車的速度從低速至高速進(jìn)行控制，將這種利用加速裝置的驅(qū)動方式稱作小型摩托車式。另外，電動式自行車還具有踩蹬踏板時能夠感知該踩蹬并使電動機(jī)自動旋轉(zhuǎn)的踏板輔助式或PAS方式。將電動機(jī)內(nèi)置在輪轂內(nèi)的輪轂型電動機(jī)與普通電動機(jī)相同，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時則效率急劇下降，電動自行車或小型摩托車的驅(qū)動能力變差。因而，為了改進(jìn)低速下的驅(qū)動力，需要變速器。最近正在開發(fā)一種將變速器和電動機(jī)都內(nèi)置在輪轂內(nèi)的輪轂型電動機(jī)。這種變速器通常是僅對電動機(jī)的輸入進(jìn)行變速，而且，現(xiàn)實情況為在自行車?yán)秒妱訖C(jī)或踏板的驅(qū)動行駛期間，如果負(fù)荷施加在變速控制部，則不能進(jìn)行速度變換。如果電動機(jī)的輸入和踏板的輸入被輸入到一個變速器，則在電動機(jī)或踏板的驅(qū)動中也存在難以立刻變換到所希望的變速級的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠適用于電動自行車或小型摩托車以及普通自行車的輪轂內(nèi)置型變速器的變速器及其變速方法。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的電動機(jī)和腳踏裝置(《夕‘'J w )兼用的變速器使電動機(jī)和鏈輪的動力經(jīng)由變速裝置輸出到輪轂殼的，其特征在于，所述變速裝置具備行星輪架，其一側(cè)與所述電動機(jī)嚙合，另一側(cè)單向嵌合或嵌合結(jié)合在與所述鏈輪連接的主動輪(K，4 〃)上；齒圈，其與所述行星輪架連接并進(jìn)行變速且將速度傳遞給所述輪轂殼；一速用桿，其安裝在所述行星輪架內(nèi)并與所述齒圈直接連接；多級行星齒輪，其安裝在所述行星輪架內(nèi)并使所述齒圈增速；二速用太陽齒輪和三速用太陽齒輪，其與所述多級行星齒輪嚙合，滑動接觸地被軸支承并選擇性地被軸限制，且能夠變換速度；變速控制部， 其通過外部的變速桿操作，選擇性地控制二速用桿和三速用桿；滑環(huán)，其使主動輪的旋轉(zhuǎn)力選擇性地輸入到所述變速控制部內(nèi)。在此，電動機(jī)和行星輪架也可以利用減速行星齒輪連接以提供減速比。另外，齒圈和輪轂殼通過輸出桿連接，在輪轂殼以比齒圈更快的速度旋轉(zhuǎn)時，動力不能逆向輸入。另外，優(yōu)選所述變速控制部具備二速用桿和三速用桿，其安裝在軸上，用于選擇性地限制與所述多級行星齒輪內(nèi)側(cè)嚙合的二速用太陽齒輪和三速用太陽齒輪；桿控制環(huán)， 其以選擇性地推壓所述二速用桿和三速用桿的方式進(jìn)行控制，并通過復(fù)位彈簧與所述變速桿彈性連接；滑環(huán)，以在桿控制環(huán)的另一側(cè)突出的延長片貫穿內(nèi)側(cè)游離槽的方式配置在桿控制環(huán)的扣鎖槽的側(cè)方；強(qiáng)制復(fù)位桿，其安裝在所述主動輪的內(nèi)側(cè)面上并延長至所述桿控制環(huán)的扣鎖槽和滑環(huán)外周面，在所述桿控制環(huán)的外周面上形成有被所述強(qiáng)制復(fù)位桿限制的扣鎖槽(’ ,溝)，在扣鎖槽的前方、在所述滑環(huán)的外周面上形成有選擇性地使所述強(qiáng)制復(fù)位桿空轉(zhuǎn)的滑槽。另外，插入固定在延長片上并能與桿控制環(huán)一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)利用第二復(fù)位彈簧以與彈簧固定環(huán)彈性連接的方式配置在所述滑環(huán)的側(cè)方，利用所述變速桿傳遞旋轉(zhuǎn)力的傳遞環(huán)利用第一復(fù)位彈簧以與彈簧固定環(huán)彈性連接的方式配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)側(cè)，以使所述旋轉(zhuǎn)環(huán)和滑環(huán)僅在一個方向旋轉(zhuǎn)的方式而延伸的第二臂形成在所述傳遞環(huán)上。此時，在二速用太陽齒輪的內(nèi)側(cè)和三速用太陽齒輪的內(nèi)側(cè)形成有與裝配在軸上的桿嚙合的扣鎖齒。在二速用太陽齒輪和三速用太陽齒輪的另一側(cè)上設(shè)置有與軸側(cè)滑動旋轉(zhuǎn)被支承的接觸支承部，其一體地形成了從扣鎖齒的內(nèi)周面延伸至軸向下方的內(nèi)周面，以齒輪系不晃動的方式將齒輪系支承在軸上。另外，在軸上僅幅度寬地切削出桿能立起的卡止部和能夠組裝控制部的部分，能夠組裝的薄的延伸部的部分僅開口至能夠安裝薄的延伸部并能旋轉(zhuǎn)的程度，圓周方向上殘余部分維持圓形，圓滑地旋轉(zhuǎn)支承太陽齒輪的導(dǎo)向部。另外，所述軸如下述方式而形成，S卩、在二速用桿和三速用桿安裝在軸上時，二速用桿和三速用桿的運(yùn)動根據(jù)桿座部的形狀被限制，從而使桿在軸的桿座部從立起或倒下的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一定角度，或僅被限制在夾持旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上，不能在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上被拔出，二速用桿和三速用桿以與軸的晃動少的方式被安裝。另外，為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速方法，將電動機(jī)和變速裝置都配置在車輪的輪轂殼內(nèi)，利用內(nèi)置在所述輪轂殼內(nèi)的變速裝置，使由內(nèi)置在所述輪轂殼內(nèi)的電動機(jī)驅(qū)動的驅(qū)動力、和輸入到與輪轂殼分開并安裝在輪轂殼外側(cè)并利用搭乘者的腳踏裝置驅(qū)動的鏈輪內(nèi)的動力分別或同時進(jìn)行變速。具有強(qiáng)制復(fù)位裝置，以使在利用所述電動機(jī)或搭乘者的驅(qū)動力進(jìn)行行駛中的狀態(tài)下，也能容易地進(jìn)行變速，利用所述電動機(jī)的驅(qū)動力或搭乘者的驅(qū)動力，可控制分別或同時進(jìn)行強(qiáng)制變速。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過變速裝置將電動機(jī)和踏板的輸入動力從低速自由地轉(zhuǎn)換到尚速。另外，具有在變速器動作或不動作時，均能接受電動機(jī)側(cè)輸入或踏板側(cè)輸入的優(yōu)
點ο另外，解決了電動機(jī)側(cè)輸入和踏板側(cè)輸入被全部傳遞，在變速裝置內(nèi)產(chǎn)生負(fù)荷，不能轉(zhuǎn)換到所選擇的變速級的問題。


圖1是表示本發(fā)明小型摩托車方式的變速器的剖面圖。圖2是表示本發(fā)明PAS方式的變速器的剖面圖。圖3是詳細(xì)表示圖1所示變速器的放大圖。
圖4是詳細(xì)表示圖3所示變速控制部的放大圖。圖5是分解表示圖3所示變速控制部的立體圖。圖6是分解表示圖3所示變速控制部一部分的立體圖。圖7是表示本發(fā)明變速控制部的側(cè)視圖，是表示三速用模式狀態(tài)的圖。圖8是表示從圖7所示的三速用模式狀態(tài)強(qiáng)制復(fù)位的狀態(tài)的圖。圖9是表示從圖7所示的三速用模式狀態(tài)強(qiáng)制復(fù)位的狀態(tài)的圖。圖10是表示強(qiáng)制復(fù)位后狀態(tài)的二速用模式的視圖。圖11是表示一速用模式的圖。
具體實施例方式下文將基于附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖1是表示本發(fā)明的使用了設(shè)置有自由輪即、單向離合器132的鏈輪130的方式的變速器的剖面圖。圖2是表示在圖1中與自由輪接合部分上形成了花鍵嵌合槽并結(jié)合有普通鏈輪 130方式的變速器的剖面圖。在主動輪135上安裝了單向離合器137，以使由電動機(jī)120導(dǎo)致的行星輪架210的動作不會傳遞到鏈輪130側(cè)。在此，在圖1所示變速器100的內(nèi)部，由于利用花鍵136將主動輪135和行星輪架 210結(jié)合，因此，必須在鏈輪130上設(shè)置單向離合器132。圖1和圖2存在下述區(qū)別，即在圖1中當(dāng)行星輪架210利用電動機(jī)輸入而旋轉(zhuǎn)時， 花鍵嵌合結(jié)合在行星輪架210上的主動輪135 —起旋轉(zhuǎn)，而在圖2中，當(dāng)行星輪架210利用電動機(jī)輸入而旋轉(zhuǎn)時，利用單向離合器137方式結(jié)合的主動輪135不旋轉(zhuǎn)。從而，基于圖1 一起說明圖1和圖2。參照圖1，本發(fā)明大致具有軸110a、110b、電動機(jī)120、變速裝置200、輸出輪轂殼 140、以及利用鏈傳遞裝置輸入踏板得驅(qū)動力的鏈輪130。本發(fā)明的變速器100是軸IlOa和IlOb不旋轉(zhuǎn)被固定的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的電動機(jī)120 或鏈輪130旋轉(zhuǎn)，由此，通過變速裝置200將動力輸出到與車輪結(jié)合的輪轂殼140。因而，電動機(jī)120固定在軸IlOa上。變速裝置200的一側(cè)輸入部連接到該電動機(jī) 120的轉(zhuǎn)軸122上，主動輪135連接在變速裝置200的另一側(cè)輸入部上。另外，輪轂殼140 與變速裝置200的輸出部和軸IlOa結(jié)合。優(yōu)選軸IlOaUlOb分離為兩個，電動機(jī)120與一側(cè)的軸IlOa結(jié)合，變速裝置200 和主動輪135與另一側(cè)的軸IlOb結(jié)合。另外，輪轂殼140與一側(cè)的軸IlOa和變速裝置200
可旋轉(zhuǎn)地結(jié)合。為了詳細(xì)顯示圖1所示變速裝置，圖3是僅對軸的上側(cè)部位進(jìn)行放大顯示的剖面圖。首先，如圖3所示，變速裝置200具有與電動機(jī)120的旋轉(zhuǎn)軸122嚙合的行星輪架 210。行星輪架210是能夠輸入電動機(jī)120的動力和主動輪135的動力的部件。為了給予減速比，減速行星齒輪212可以配置在行星輪架210的電動機(jī)120側(cè)并與其連接。也就是說，依據(jù)電動機(jī)120的種類，在需要減速比的電動機(jī)的情況下，電動機(jī)120的動力從減速行星齒輪212輸入到行星輪架210，在不需要減速比的電動機(jī)的情況下，電動機(jī)120的動力可以直接輸入到行星輪架210。另外，與鏈輪130結(jié)合為一體的主動輪135利用花鍵136連接在電動機(jī)120的相反側(cè)的行星輪架210上。此時，所述圖2的變速器100-1構(gòu)成為，行星輪架210與主動輪135通過單向離合器137(動力遮斷桿)連接、動力不會從行星輪架210側(cè)傳遞到主動輪135例。也就是說， 動力遮斷桿是沿斜線方向立起安裝的部件，僅在傾斜方向受到限制，在倒下方向空轉(zhuǎn)。然后，被輸入來自電動機(jī)120側(cè)和鏈輪130的動力的行星輪架210與齒圈220連接。雖然行星輪架210與齒圈220采用三種方式連接，但是第一方式利用一速用桿230 連接，第二方式和第三方式利用多級行星齒輪240連接。一速用桿230是直接連接行星輪架210與齒圈220的部件，沒有增速比，以1 1 的比例連接。多級行星齒輪240是將齒數(shù)多的二速用行星齒輪241和齒數(shù)少的三速用行星齒輪242形成為一個行星齒輪的部件，并與齒圈220的內(nèi)周面嚙合，使動力增速的同時進(jìn)行連接。不言而喻，一速用桿230在齒圈220的內(nèi)周面受到限制，同時在齒圈220的內(nèi)周面上形成了能夠與二速用行星齒輪241或三速用行星齒輪242嚙合的內(nèi)接齒輪。在此，二速用太陽齒輪251和三速用太陽齒輪252分別與多級行星齒輪MO的二速用行星齒輪241和三速用行星齒輪242的內(nèi)側(cè)嚙合，通過選擇性地使安裝在軸IlOb上的二速用桿301和三速用桿302立起或倒下，對這種二速用太陽齒輪251和三速用太陽齒輪 252進(jìn)行限制。通常利用外部變速桿使桿控制環(huán)310旋轉(zhuǎn)而使二速用桿301和三速用桿302立起或倒下。其結(jié)果，齒圈220利用輸出桿225與輪轂殼140連接，齒圈220的旋轉(zhuǎn)力傳遞給輪轂殼140，驅(qū)動與輪轂殼140結(jié)合的車輪。此時的輸出桿225也是安裝在斜線方向上的部件，起到僅使來自齒圈220側(cè)的動力輸出到輪轂殼140且使來自輪轂殼140側(cè)的逆向輸入進(jìn)行空轉(zhuǎn)的作用。根據(jù)所述變速裝置200的結(jié)構(gòu)，來自電動機(jī)120側(cè)的動力輸入或來自鏈輪130側(cè)的動力輸入經(jīng)由行星輪架210并通過一速用桿230或多級行星齒輪240被變速，然后被輸出到齒圈220和輪轂殼140。此時，在二速用行星齒輪241或三速用行星齒輪242被連接時，由于齒圈220更快速地旋轉(zhuǎn)，因此，一速用桿230不被掛住而空轉(zhuǎn)。另外，即使二速用桿301和三速用桿302都立起被限制，由三速用桿302連接后的速度比的差即、利用三速用行星齒輪242和二速用行星齒輪，二速用太陽齒輪朝向不掛住二速用桿301的方向上旋轉(zhuǎn)，可使二速用桿301不發(fā)揮作用。這是因為僅立起三速用桿 302，或?qū)⑷儆脳U302和二速用桿301都立起，變速器均處于三速用狀態(tài)，獲得相同效果。以下將對控制二速用桿301和三速用桿302的變速控制部300進(jìn)行說明。如上所述，雖然二速用桿301和三速用桿302通過與變速桿連接而旋轉(zhuǎn)的桿控制環(huán)310控制，但是，在二速用桿301和三速用桿302牢固掛在二速用和三速用太陽齒輪內(nèi)周面上所形成的扣鎖255、256上的狀態(tài)下，出現(xiàn)二速用桿301和三速用桿302不受抑制的情形，必須考慮用于解決這個問題的特別結(jié)構(gòu)?；旧?，變速控制部300中，利用金屬絲325連接在變速桿160上的桿環(huán)(^八一 'J > )320與軸IlOb結(jié)合且以一定角度旋轉(zhuǎn)，并將該旋轉(zhuǎn)傳遞給同軸上的桿控制環(huán)310， 通過桿控制環(huán)310在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使安裝在同軸上的二速用桿301或三速用桿302立起或倒下。如果通過利用桿簧170對桿施力且桿控制環(huán)310不對桿進(jìn)行推壓，則桿能夠以掛在扣鎖255和256上的方式彈性立起。也就是說，例如，桿控制環(huán)310的基本位置為推壓二速用桿301和三速用桿302并使二速用桿301和三速用桿302處于倒下的狀態(tài)，由此，桿環(huán)320在沿一方向旋轉(zhuǎn)的同時， 桿控制環(huán)310—起旋轉(zhuǎn)，則對二速用桿301的推壓被取消，二速用桿301立起。另外，如果使桿環(huán)320沿一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，則桿控制環(huán)310繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，不僅是二速用桿301，三速用桿 302也被解除推壓并立起。 另外，雖然為了降低至一速或二速時，桿環(huán)320必須復(fù)位，但是，在桿環(huán)320和桿控制環(huán)310之間，彈簧固定環(huán)330固定結(jié)合在軸IlOb上，復(fù)位彈簧331和332分別通過桿環(huán) 320和桿控制環(huán)310連接在該彈簧固定環(huán)330兩側(cè)。也就是說，第一復(fù)位彈簧331使桿環(huán) 320復(fù)位，第二復(fù)位彈簧332使桿控制環(huán)310復(fù)位。但是，僅利用這種基本方式的結(jié)構(gòu)，在二速用桿301或三速用桿302被二速用太陽齒輪251和三速用太陽齒輪252的扣鎖255、256牢牢限制時，僅利用第二復(fù)位彈簧332的復(fù)位力，不能推壓二速用桿301和三速用桿302，出現(xiàn)妨礙變速的問題。也就是說，由于本發(fā)明不僅將電動機(jī)120的旋轉(zhuǎn)力傳遞到變速裝置200，而且也將鏈輪130的旋轉(zhuǎn)力傳遞到變速裝置200，因此，即使自行車在平地行駛時，二速用桿301和三速用桿302均能與太陽齒輪251、252牢固地嚙合，如果不用很大的力推壓二速用桿301或三速用桿302，二速用桿301或三速用桿302就不能被釋放。因而，雖然第二復(fù)位彈簧332用于使桿控制環(huán)310復(fù)位，但是在桿控制環(huán)310不能復(fù)位時，需要考慮使其強(qiáng)制復(fù)位的方案。圖4是詳細(xì)表示圖3的變速控制部的放大剖面圖。圖5是分解表示變速控制部的立體圖。圖6是表示使變速控制部局部結(jié)合的立體圖。如圖4 6所示，本發(fā)明的強(qiáng)制復(fù)位裝置的構(gòu)成為，將滑環(huán)360配置在桿控制環(huán) 310的一側(cè)，將與該滑環(huán)360和桿控制環(huán)310的外周面抵接的強(qiáng)制復(fù)位桿370安裝連接在主動輪135的內(nèi)側(cè)。也就是說，雖然主動輪135利用電動機(jī)120或鏈輪130進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是通過強(qiáng)制復(fù)位桿370將這種驅(qū)動力強(qiáng)制地傳遞到桿控制環(huán)310側(cè)。此時，桿控制環(huán)310的外周面上形成有能夠限制強(qiáng)制復(fù)位桿370的扣鎖槽315，在滑環(huán)360的外周面上形成有不限制強(qiáng)制復(fù)位桿370且平緩彎曲的滑槽365。另外，在與桿控制環(huán)310結(jié)合并一體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)350的卡止突起357以及滑環(huán)360的卡止突起367利用傳遞環(huán)340的第一控制臂341整齊地排為一列時，使滑槽365位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的前方，強(qiáng)制復(fù)位桿370不受到桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的限制，在滑槽365上滑動。因而，正常情況下，由于強(qiáng)制復(fù)位桿370首先與滑槽365接觸并在滑槽365上空轉(zhuǎn)，因此，在向二速用桿301和三速用桿302施加負(fù)荷時，滑環(huán)360僅使隔離槽361和桿控制環(huán)310在延長片312的空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時，滑槽365位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的后方位置，強(qiáng)制復(fù)位桿370被桿控制環(huán)310限制，由此，電動機(jī)的驅(qū)動力或踏板的驅(qū)動力被傳遞給桿控制環(huán)310，強(qiáng)制控制二速用桿301和三速用桿302。這樣，對如下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，即在向二速用桿301和三速用桿302施加負(fù)荷且僅利用復(fù)位彈簧的復(fù)位力使桿控制環(huán)310動作時，在感覺到通過推壓片311使桿不倒下的異常的瞬間，使位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的前方的滑環(huán)360旋轉(zhuǎn)到后方。在桿控制環(huán)310的一側(cè)面上形成有用于推壓二速用桿301和三速用桿302的推壓片311，也就是交替地形成了選擇性地推壓二速用桿301的推壓片311a和選擇性地推壓三速用桿302的推壓片311b，在桿控制環(huán)310的另一側(cè)面上形成有突出的延長片312。另外，在滑環(huán)360的內(nèi)側(cè)面上形成了凹陷的游離槽361以使延長片312具有一定程度的旋轉(zhuǎn)游離量而貫通。此時，游離槽361形成得比延長片312的寬度要寬，游離槽361 的位置為，在桿控制環(huán)310為了控制二速用桿301和三速用桿302而使桿立起，推壓片311 從桿301和302脫離旋轉(zhuǎn)方向抵接時，以使強(qiáng)制復(fù)位桿370不受桿控制環(huán)310的扣鎖槽315 限制的方式使滑環(huán)360的滑槽365位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的前方。另外，插入到延長片312的端部并實質(zhì)上使桿控制環(huán)310旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)環(huán)350設(shè)置在滑環(huán)360的側(cè)方，通過第二復(fù)位彈簧332與旋轉(zhuǎn)環(huán)350連接的固定環(huán)330設(shè)置在旋轉(zhuǎn)環(huán) 350的側(cè)方。此時，將傳遞環(huán)340安裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)350及固定環(huán)330及滑環(huán)360與內(nèi)側(cè)軸IlOb之間，傳遞環(huán)340以使桿立起以桿控制環(huán)310控制二速用桿301和三速用桿302的方式，使旋轉(zhuǎn)環(huán)350和滑環(huán)360僅在推壓片311從桿301、302脫離旋轉(zhuǎn)的方向上也就是說一個方向上旋轉(zhuǎn)。傳遞環(huán)340最好利用第一復(fù)位彈簧331連接在固定環(huán)330上，向傳遞環(huán)340的兩側(cè)突出的第一臂341和第二臂342 —體形成。因而，第一臂341與通過利用金屬絲325同變速桿連接的桿環(huán)320結(jié)合并旋轉(zhuǎn)。第二臂342以同時僅在一個方向上與在旋轉(zhuǎn)環(huán)350內(nèi)突出的卡止突部357和在滑環(huán)360內(nèi)突出的卡止突起367抵接的方式而延長。右側(cè)的軸承固定臺380固定在軸上，通過軸承與主動輪135結(jié)合并支承主動輪 135。以下對上述結(jié)構(gòu)的桿控制環(huán)310的強(qiáng)制復(fù)位作用進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明變速控制部的側(cè)視圖，是表示三速用模式狀態(tài)的圖。圖8和圖9 是表示從圖7的三速用模式狀態(tài)強(qiáng)制復(fù)位的狀態(tài)的圖。圖10是表示強(qiáng)制復(fù)位后狀態(tài)的二速用模式的圖。如圖6和7所示，在操縱變速桿并張緊金屬絲時，與金屬絲連接的桿環(huán)320旋轉(zhuǎn)， 與該桿環(huán)320嵌合結(jié)合的傳遞環(huán)340旋轉(zhuǎn)。傳遞環(huán)340的旋轉(zhuǎn)再通過第二臂342使旋轉(zhuǎn)環(huán) 350和滑環(huán)360旋轉(zhuǎn)。此時，傳遞環(huán)340旋轉(zhuǎn)的同時，第一復(fù)位彈簧331被拉伸，產(chǎn)生傳遞環(huán) 340的復(fù)位力，另外，旋轉(zhuǎn)環(huán)350旋轉(zhuǎn)的同時，第二復(fù)位彈簧332被拉伸，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)環(huán)350的復(fù)位力。這種旋轉(zhuǎn)環(huán)350的旋轉(zhuǎn)通過與旋轉(zhuǎn)環(huán)嵌合結(jié)合的延長片312使桿控制環(huán)310旋轉(zhuǎn)，形成在桿控制環(huán)310 —側(cè)的二速用推壓片311a使二速用桿301自由，二速用桿301利用桿簧170的彈力一時立起，由于二速用桿301將二速用太陽齒輪251限制在軸上，因此，從一速用模式轉(zhuǎn)換為二速用模式。如果變速桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并傳遞旋轉(zhuǎn)力，則采用與從一速用模式轉(zhuǎn)換為二速用模式方法相同的方式，桿控制環(huán)310繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至三速用桿302立起。也就是為圖7所示的狀態(tài)， 這種狀態(tài)就是變速裝置200的三速用模式。以下，由于從三速用模式轉(zhuǎn)換至二速用模式的過程與從二速用模式轉(zhuǎn)換至一速用模式的過程類似，因此，以從三速用模式轉(zhuǎn)換至二速用模式的狀態(tài)為基準(zhǔn)。如圖6和圖10所示，如果將變速桿從三速用模式操作至二速用模式時，則金屬絲變松，利用第一復(fù)位彈簧331的復(fù)位力，傳遞環(huán)340、桿環(huán)320和變速桿復(fù)位。另外，利用第二復(fù)位彈簧332的復(fù)位力，旋轉(zhuǎn)環(huán)350和桿控制環(huán)310復(fù)位的同時，推壓片311推壓二速用桿301或三速用桿302，變速至一速。也就是處于圖10所示狀態(tài)，這種狀態(tài)就是二速用模式。另一方面，如果二速用模式中的二速用桿301或三速用模式中的三速用桿302分別在被施加負(fù)荷狀態(tài)下受到二速用太陽齒輪251或三速用太陽齒輪252限制時，則僅利用第二復(fù)位彈簧332的復(fù)位力，桿控制環(huán)310的推壓片311對桿301、302的推壓力不足，不能進(jìn)行向所希望的變速級進(jìn)行變速控制(圖8中限制用推壓片311b、三速用桿302、三速用太陽齒輪的扣鎖256的相互位置)。在該瞬間，如圖8和9所示，傳遞環(huán)340的第二臂342復(fù)位至二速狀態(tài)的位置，滑環(huán) 360的卡止突起367和旋轉(zhuǎn)環(huán)350的卡止突起357變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，利用第二復(fù)位彈簧332， 三速用推壓片311b復(fù)位至被三速用桿302的推壓部掛上之前的狀態(tài)。此時，如果自行車?yán)秒妱訖C(jī)的驅(qū)動或踏板的驅(qū)動行駛中，三速用桿302的卡止部與三速用太陽齒輪252的扣鎖256牢固地嚙合，桿控制環(huán)310的三速用推壓片311b不能推壓三速用桿302，不能接著向桿控制環(huán)310的后續(xù)階段復(fù)位，但是，使滑槽365位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315前方，滑環(huán)360的卡止突起367處于自由狀態(tài)，滑槽365僅在游離槽361和延長片312的游隙范圍內(nèi)也就是利用安裝在由電動機(jī)的驅(qū)動或踏板的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的主動輪135上的強(qiáng)制復(fù)位桿370 的持續(xù)摩擦，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，位于桿控制環(huán)310的扣鎖槽315的后方，同時，強(qiáng)制復(fù)位桿370被限制在桿控制環(huán)310的扣鎖槽315內(nèi)。S卩，如圖8所示，雖然傳遞環(huán)340復(fù)位，第二臂342從旋轉(zhuǎn)環(huán)350和滑環(huán)360內(nèi)的卡止突起357、367離開，但是，由于旋轉(zhuǎn)環(huán)350嵌合在桿控制環(huán)310的延長片312上，因此， 不與桿控制環(huán)310 —起復(fù)位。而且，如圖9所示，由于滑環(huán)360的桿控制環(huán)310的延長片312被插入的游離槽 361形成得更寬，因此，僅在延長片312的寬度和游離槽361的寬度差的范圍內(nèi)復(fù)位。也就是說，由于傳遞環(huán)340的第二臂342掛在卡止突起367上，因此，強(qiáng)制復(fù)位桿370產(chǎn)生摩擦進(jìn)行空轉(zhuǎn)，但是，在沒有第二臂342的狀態(tài)下，強(qiáng)制復(fù)位桿370的摩擦力更強(qiáng)。因而，通過滑環(huán)360復(fù)位，強(qiáng)制復(fù)位桿370與桿控制環(huán)310的扣鎖槽315連接，同時電動機(jī)的驅(qū)動力或踏板的驅(qū)動力利用安裝在主動輪135上的強(qiáng)制復(fù)位桿370被傳遞到桿控制桿310，桿控制桿310強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)到所選擇的變速級。另外，如圖10所示，強(qiáng)制復(fù)位桿370使桿控制環(huán)310強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)之后，如果與被位于下一個變速級的第二臂；342限制的滑環(huán)360相遇時，則利用滑環(huán)360繼續(xù)空轉(zhuǎn)，桿控制環(huán) 310旋轉(zhuǎn)至滑環(huán)360的卡止突起367和旋轉(zhuǎn)還350的卡止突起357整齊地排列在一列上，并被第二臂342限制。此時，由于三速用桿302的推壓部從三速用推壓片311b的傾斜面脫離，位于推壓片311b的內(nèi)面，在桿控制環(huán)310的旋轉(zhuǎn)中，沒有其他另外的負(fù)荷，利用第二復(fù)位彈簧332的復(fù)位力進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。這樣，在桿控制環(huán)310的扣鎖槽315和強(qiáng)制復(fù)位桿370連接的狀態(tài)下，在圖1所示的變速器100中，由于主動輪135始終旋轉(zhuǎn)，因此，被自動地強(qiáng)制控制，在圖2所示的變速器 100-1中，由于主動輪135的旋轉(zhuǎn)表示為使鏈輪130滾動的作用，因此，此時得到強(qiáng)制復(fù)位。另一方面，如圖4所示。在二速用太陽齒輪251的另一側(cè)和三速用太陽齒輪252 的一側(cè)分別形成有接觸支承部253、254，承擔(dān)與軸滑動旋轉(zhuǎn)接觸，上下或左右不晃蕩穩(wěn)定被軸支承的作用。雖然，所述變速器具有三速，但是顯而易見，也可以為由四速、二速等低或高的變速級構(gòu)成的變速器，或來回追加相同的三速，或?qū)⒓墧?shù)不同的四速、二速混合來回簡單地追加，或無電動機(jī)的僅變速器的構(gòu)成。雖然參照附圖本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了說明，但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明請求的范圍所記載的本發(fā)明思想和領(lǐng)域范圍內(nèi)，也能夠進(jìn)行各種變更和修正。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器，該變速器使電動機(jī)(120)和鏈輪(130)的動力經(jīng)由變速裝置(200)輸出到輪轂殼(140)，其特征在于，所述變速裝置(200)具備行星輪架010)，其一側(cè)與所述電動機(jī)(120)嚙合，另一側(cè)單向結(jié)合或嵌合結(jié)合在與所述鏈輪(130)連接的主動輪(13 上；齒圈020)，其與所述行星輪架(210)連接并進(jìn)行變速且將速度傳遞給所述輪轂殼(140)；—速用桿030)，其安裝在所述行星輪架O10)內(nèi)并與所述齒圈(220)直接連接；多級行星齒輪040)，其安裝在所述行星輪架O10)內(nèi)并使所述齒圈(220)增速；二速用太陽齒輪051)和三速用太陽齒輪052)，其與所述多級行星齒輪(MO)嚙合，滑動接觸地被軸支承并選擇性地被軸限制， 且能夠變換速度；變速控制部(300)，其通過外部的變速桿操作，選擇性地控制二速用桿 (301)和三速用桿(302)；滑環(huán)(360)，其使主動輪(135)的旋轉(zhuǎn)力選擇性地輸入到所述變速控制部(300)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器，其特征在于，所述變速控制部(300)具備二速用桿(301)和三速用桿(302)，其安裝在軸(IlOb)上，用于選擇性地限制與所述多級行星齒輪(MO)內(nèi)側(cè)嚙合的二速用太陽齒輪(251)和三速用太陽齒輪052)； 桿控制環(huán)(310)，其以選擇性地推壓所述二速用桿(301)和三速用桿(302)的方式進(jìn)行控制，并通過復(fù)位彈簧與所述變速桿(160)彈性連接；滑環(huán)(360)，以在桿控制環(huán)(310)的另一側(cè)突出的延長片(312)貫穿內(nèi)側(cè)游離槽(361)的方式配置在桿控制環(huán)(310)的扣鎖槽 (315)的側(cè)方；強(qiáng)制復(fù)位桿(370)，其安裝在所述主動輪(13 的內(nèi)側(cè)面上并延長至所述桿控制環(huán)(310)的扣鎖槽(315)和滑環(huán)(360)外周面，在所述桿控制環(huán)(310)的外周面上形成有被所述強(qiáng)制復(fù)位桿(370)限制的扣鎖槽 (315)，在所述滑環(huán)(360)的外周面上形成有選擇性地使所述強(qiáng)制復(fù)位桿(370)空轉(zhuǎn)的滑槽 (365)。
3.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器，其特征在于，插入所述延長片(312)的旋轉(zhuǎn)環(huán)(350)利用第二復(fù)位彈簧(332)以與彈簧固定環(huán)(330)彈性連接的方式配置在所述滑環(huán)(360)的側(cè)方，利用所述變速桿(160)傳遞旋轉(zhuǎn)力的傳遞環(huán)(340)利用第一復(fù)位彈簧(331)以與彈簧固定環(huán)(330)彈性連接的方式配置在所述旋轉(zhuǎn)環(huán)(350)的內(nèi)側(cè)，以使所述旋轉(zhuǎn)環(huán)(350)和滑環(huán)(360)僅在一個方向旋轉(zhuǎn)的方式而延伸的第二臂(342) 形成在所述傳遞環(huán)(340)上。
4.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器，其特征在于，所述軸(IlOb) 如下述方式而形成，即、在二速用桿(301)和三速用桿(30 安裝在軸上時，二速用桿(301) 和三速用桿(30 的運(yùn)動根據(jù)桿座部的形狀被限制，從而使桿在軸(IlOb)的桿座部從立起或倒下的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一定角度，或僅被限制在夾持旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上，不能在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上被拔出，二速用桿(301)和三速用桿(302)以與軸的晃動少的方式被安裝。
5.一種電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速方法，其特征在于，將電動機(jī)(120)和變速裝置(200)都配置在車輪的輪轂殼(140)內(nèi)，利用內(nèi)置在所述輪轂殼(140)內(nèi)的變速裝置 000)，使由內(nèi)置在所述輪轂殼(140)內(nèi)的電動機(jī)(120)驅(qū)動的驅(qū)動力、和輸入到與輪轂殼 (140)分開并安裝在輪轂殼(140)外側(cè)且利用搭乘者的腳踏裝置驅(qū)動的鏈輪(130)內(nèi)的動力分別或同時進(jìn)行變速。
6.如權(quán)利要求5所述的電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速方法，其特征在于，具有強(qiáng)制復(fù)位裝置，以使在利用所述電動機(jī)(120)或搭乘者的驅(qū)動力進(jìn)行行駛中的狀態(tài)下，也能容易地進(jìn)行變速，利用所述電動機(jī)(120)的驅(qū)動力或搭乘者的驅(qū)動力，可控制分別或同時進(jìn)行強(qiáng)制變速。
全文摘要
一種電動機(jī)和腳踏裝置兼用的變速器及變速方法，其適用于電動自行車或小型摩托車以及普通自行車的輪轂內(nèi)置型變速器，使電動機(jī)或踏板的動力經(jīng)由變速裝置輸出到車輪的輪轂殼，變速裝置包括在輸入側(cè)通用作行星齒輪系的行星輪架；利用銷被結(jié)合在行星輪架上的多級行星齒輪；與各段行星齒輪嚙合且利用外部變速桿選擇性地被軸限制的太陽齒輪；與行星齒輪嚙合并將變速裝置的變速后的動力傳遞到輪轂殼的齒圈；銷被結(jié)合在行星輪架上的一速用桿；利用外部的變速桿使太陽齒輪選擇性地被軸限制的變速控制部。齒圈和輪轂殼通過輸出桿連接，在輪轂殼以比齒圈更快的速度旋轉(zhuǎn)時，動力不能逆向被輸入。
文檔編號B62M25/08GK102343967SQ20101028505
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者丁臺鎮(zhèn), 劉赫, 安圣哲 申請人:株式會社Mbi