本發(fā)明屬于自行車變速器領域，涉及一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置。

背景技術：

現(xiàn)有的自行車變速系統(tǒng)大致分為兩種，一種為在自行車后輪軸內(nèi)通過齒輪變速的內(nèi)變速系統(tǒng)，另一種為在自行車中軸上設置多級牙盤及后車輪軸上設置多級鏈輪的外變速系統(tǒng)，其中，作為結構簡單的多級可調(diào)速的外變速系統(tǒng)得到了廣泛的應用，但也存在一些不足，如：在車輛靜止時無法變速，在車輛行駛中變速時，鏈條與鏈輪容易脫落，由于變速零件暴露在外，需頻繁保養(yǎng)才能保證其正常運轉，而內(nèi)變速系統(tǒng)則解決了鏈條與鏈輪在變速時容易脫落的問題，同時因其變速傳動零件基本都封閉在殼體內(nèi)，使得其保養(yǎng)簡單、容易，但與外變速系統(tǒng)相比，其最大的不足就是其變速檔位過少，傳動力矩波動過大，特別是在一些特殊路段時，無法調(diào)整到騎行者所需要的力矩，即檔位太少，從而限制了其在自行車領域的全面應用，隨著技術的進步，一些自行車廠家相繼研制出了多檔位自行車內(nèi)變速系統(tǒng)，但從變速檔位來說還遠未達到現(xiàn)有的外變速自行車的變速檔位，且隨著檔位的增加，內(nèi)變速調(diào)速系統(tǒng)的結構復雜程度也隨之大大增加，其成本過高，體積、重量過大等因素也使得其無法在自行車行業(yè)普及應用。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題而提供本發(fā)明，其目的在于提供可按檔位的需求增加或減少行星齒輪組及行星模塊的數(shù)量，即可達到設計需求的，且重量輕、體積小，調(diào)速簡單、易維護的一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的而提供的一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置，包括設置于車架上的一種自行車內(nèi)變速器及與之配合聯(lián)動的一種調(diào)速裝置。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，包括車架、車把、腳蹬軸、牙盤等，在自行車架安裝中軸的套筒內(nèi)設有至少一組行星模塊，該行星模塊由一組在太陽輪與內(nèi)齒圈之間設有棘輪的行星齒輪組成，其中，在行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上設有軸向的凹槽，以配合調(diào)速裝置的凸起對行星齒輪內(nèi)齒圈的鎖定，行星齒輪組的行星架與作為動力輸入的腳蹬軸同軸固定，行星齒輪組的太陽輪與動力輸出軸固定連接并與腳蹬軸呈同軸圓周滑動設置，牙盤與動力輸出軸固定連作為動力輸出，通過凸起對行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上凹槽的鎖定與解鎖來達到不同的轉速輸出，從而達到變速的目的。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了擴大內(nèi)變速器的總變比，減小速比級差，在自行車架安裝中軸的套筒內(nèi)設有至少一組行星齒輪組成的前級及至少一組由行星模塊所組成的后級，其中，在前級及后級行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上均設有軸向的凹槽，以配合調(diào)速裝置的凸起的鎖定，前級行星齒輪行星架與后級行星模塊的行星架剛性連接，前級行星齒輪的太陽輪與作為動力輸入的腳蹬軸同軸固定，后級行星模塊的太陽輪與動力輸出軸固定連接并與腳蹬軸呈同軸圓周滑動設置，牙盤與動力輸出軸固定連作為動力輸出，通過凸起對前級或后級不同的行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上凹槽的鎖定與解鎖來達到不同的轉速輸出，從而達到變速的目的。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了在擴大內(nèi)變速器的總變比的同時提供更小的速比級差，在自行車架安裝中軸的套筒內(nèi)設有由多組同軸并行的不同變比的行星齒輪所組成的前級，及多組同軸串行的由不同變比的行星模塊所組成的后級，其中，在前級及后級行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上均設有軸向的凹槽，以配合調(diào)速裝置的凸起的鎖定，前級各組行星齒輪的太陽輪與作為動力輸入的腳蹬軸同軸固定，前級各組行星齒輪的行星架與后級第一組行星模塊的行星架均互相剛性連接，后級每組行星模塊的太陽輪與下一組行星模塊的行星架相連，最后一組行星模塊的太陽輪與動力輸出軸固定連接并與腳蹬軸呈同軸圓周滑動設置，牙盤與動力輸出軸固定連接作為動力輸出，由于前級多組并行的行星齒輪設定及后級多組串行的行星模塊設定，在擴大變速器的總變比的同時，還可帶來更多的變速檔位調(diào)節(jié)，通過對前級或后級不同的行星齒輪組內(nèi)齒圈的鎖定與解鎖，來達到不同的轉速輸出。

需要說明的是：所謂行星齒輪組的并行可以解釋為：各組行星齒輪組的太陽輪同軸剛性連接及行星架同軸剛性連接，所謂行星模塊的串行可以解釋為：后級前組行星模塊的太陽輪作為動力輸出與后組行星模塊作為動力輸入的行星架同軸剛性連接。

在后級行星模塊的內(nèi)齒圈解除鎖定后，行星架作為動力輸入帶動內(nèi)齒圈與太陽輪同向轉動，當太陽輪作為動力輸出時，由于棘輪的單向鎖定限制，內(nèi)齒圈只能與太陽輪同向同速轉動，此時行星模塊的內(nèi)齒圈與行星架及太陽輪同向同速轉動，相當于前級行星齒輪組的行星架與動力輸出軸直連，前級最低變比的行星齒輪組即為變速器的最低變比。

當通過凸輪框架上的凸起向下移動鎖定后級行星模塊的內(nèi)齒圈后，變速器的最高總變比等于鎖定的最高變比行星模塊的變比與前級最高變比的行星齒輪組變比的乘積，此時變速器的最高總變比=變速器的最高變比/變速器的最低變比，由此看出，隨著后級串行行星模塊的增加可極大的擴展變速器的總變比，使得其應用范圍得以擴展，且由于只有兩級齒輪傳動，使得傳動效率得以提高。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了保持在后級第一組行星模塊的內(nèi)齒圈在鎖定后，行星模塊進入工作后變速的平順性，后級的第一組級行星模塊的變比與前級第一組行星齒輪的變比乘積大于前級最后一組行星齒輪的變比。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了擴大變速器總變比，在后級行星模塊的內(nèi)齒圈解除鎖定時，棘輪處于鎖死狀態(tài)。

所述的一種調(diào)速裝置,應用于自行車內(nèi)變速器，包括：在自行車架安裝中軸的套筒上設有凸輪軸支架，在凸輪軸支架上設有可轉動的凸輪軸，在凸輪軸上固定安裝有凸輪，在凸輪外部設有可隨凸輪的轉動而上下移動的凸輪框架，在凸輪框架上設有與前級行星齒輪及后級行星模塊的內(nèi)齒圈的外圓上的凹槽相配合凸起，在凸輪框架上下移動時，使得凸起在向下移動時進入行星齒輪內(nèi)齒圈外圓的凹槽鎖定內(nèi)齒圈，或凸起在向上移動時脫離內(nèi)齒圈外圓的凹槽，解除對內(nèi)齒圈的鎖定，通過凸起對前級或后級不同的行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上凹槽的鎖定來達到動力輸出軸不同的轉速輸出，從而達到變速的目的。

所述的一種調(diào)速裝置,為了給騎行者提供更多的檔位選擇，以減小傳動力矩的波動，來更加適應騎行者的需求，在自行車架安裝中軸的套筒上對應內(nèi)變速器前級多組行星齒輪的位置設置一套調(diào)速裝置，在自行車架安裝中軸的套筒上對應內(nèi)變速器后級多組行星模塊的位置設置另一套調(diào)速裝置。

所述的一種調(diào)速裝置,為了實現(xiàn)在調(diào)速轉盤轉動時，凸輪框架上的凸起可按需求咬合相對應的行星齒輪組內(nèi)齒圈外圓的凹槽，凸輪與凸輪軸通過花鍵按不同的經(jīng)向角度安裝。

所述的一種調(diào)速裝置,為了實現(xiàn)對各組行星齒輪內(nèi)齒圈的方便控制，在凸輪軸上軸向并列安裝有與行星齒輪組數(shù)量相同的凸輪及凸輪框架，在凸輪框架與中軸套筒之間設有復位彈簧，在凸輪軸的一端設有調(diào)速轉盤，通過轉動調(diào)速轉盤帶動凸輪轉動。

所述的一種調(diào)速裝置,為了在車輛停止時也能進行變速檔位的調(diào)節(jié)，并使凸起在行星齒輪內(nèi)齒圈旋轉至圓周任意位置時均能順利進入凹槽后咬合鎖定內(nèi)齒圈，凸起與凹槽設置為相互對應的尖齒形結構，其中，尖齒受力的齒面與內(nèi)齒圈的圓周切線方向垂直。

所述的一種調(diào)速裝置,為了變速檔位調(diào)節(jié)方便，在車把的左右兩側分別設有變速檔位扳手，并通過線纜與對應前級及后級的調(diào)速裝置上的調(diào)速轉盤連接。

通過以上描述可以看出：當后級行星模塊的內(nèi)齒圈沒有鎖定時，后級行星模塊的內(nèi)齒輪、行星架、太陽輪同步鎖定，相當于剛性連接的一根軸，當鎖定前級并行的多組不同變比行星齒輪的任意一組的內(nèi)齒圈，都會有不同的轉速輸出至動力輸出軸。

需要說明的是：上述的行星齒輪組的變比是：輸出轉速/輸入轉速，前級并行的多組不同變比行星齒輪組只能鎖定其中一組，不可同時鎖定兩組以上，否則將會發(fā)生傳動鎖死現(xiàn)象，對后級多組行星模塊的鎖定無限制，可根據(jù)對后級各組行星模塊的分別鎖定組合出不同的轉速輸出。

當后級某一級行星模塊的內(nèi)齒圈鎖定時，后級行星模塊都會變?yōu)槠胀ǖ囊唤M行星齒輪進行傳動，此時前級行星齒輪組與后級行星模塊串行作為動力傳動，此時動力經(jīng)與后級行星模塊的太陽輪剛性連接的動力輸出軸輸出。

綜上所述：變速器的變比=前級鎖定的行星齒輪組的變比×后級鎖定的行星模塊組變比（在后級的行星模塊的內(nèi)齒圈鎖定時，變比=1）。

變速器的變速檔位=前級不同變比的變速行星齒輪組的組數(shù)×（后級行星模塊組數(shù)+n），其中n是：當后級各組行星模塊的內(nèi)齒圈均未鎖定狀態(tài)+后級多組中的部分行星模塊的內(nèi)齒圈被鎖定狀態(tài)+后級各組行星模塊的內(nèi)齒圈均被鎖定狀態(tài)，即：狀態(tài)數(shù)量之和。

例如：在后級為a、b、c三組行星模塊時，變速器的變速檔位=前級不同變比的行星齒輪組的組數(shù)×8，(三組行星模塊a、b、c均未鎖定+鎖定的行星模塊：a、b、c、ab、ac、bc、abc，共8種狀態(tài))。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置的優(yōu)點在于：可按檔位的需求增加或減少前級行星齒輪組及后級行星模塊的數(shù)量，設計靈活，特別適合多檔位數(shù)的自行車內(nèi)變速器系統(tǒng)，可設定更小的變速級差及更多的變速檔位來滿足騎行者的需求，如：只需7組行星齒輪即可實現(xiàn)15檔的變速輸出，實際上相當于21速外變速的自行車檔位（因外21外變速自行車的部分變速檔位重疊），當速比級差設定在1.1左右時，總變比可達4.18，本發(fā)明控制系統(tǒng)極為簡單，只需撥動設置在車把的變速扳手，帶動凸輪軸轉動，使得凸輪框架的上下移動來鎖定、解鎖相應的行星齒輪的內(nèi)齒圈即可，且只需2級齒輪副傳動，效率高，結構簡單、極大的減小了外形尺寸及重量，可完全滿足各類自行車的變速需求。

附圖說明

通過下面結合附圖對實施例的進一步描述來詳細闡述本發(fā)明的構思及應用。

圖1是本發(fā)明一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置實施方式的結構簡圖

圖2是本發(fā)明一種自行車內(nèi)變速器及其調(diào)速裝置實施方式的結構示意圖

圖3是沿圖2的a-a線剖開的示意性的剖視圖

圖4是圖2的b-b線剖開的示意性的剖視圖

圖5是圖2的a0局部放大圖

圖6是圖1的a01局部放大圖

圖7是圖1的a1局部放大圖

具體實施方式：

現(xiàn)在，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式，其示例在附圖中被示出。以下，將參照附圖描述實施例，以解釋本發(fā)明的總體構思。

如圖1至2所示，所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了在擴大內(nèi)變速器的總變比的同時帶來更多的變速檔位調(diào)節(jié)，在自行車架安裝中軸的套筒2內(nèi)設有由7組同軸并行的不同變比的行星齒輪所組成的前級，及2組同軸串行的由不同變比的行星模塊a1、a2所組成的后級，其中，行星模塊由一組在太陽輪與內(nèi)齒圈之間設有棘輪的行星齒輪組成，在前級及后級行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上均設有軸向的凹槽7，以配合調(diào)速裝置的凸起9的鎖定，前級第一組行星齒輪的太陽輪4及其余各組行星齒輪的太陽輪與作為動力輸入的腳蹬軸3同軸固定，前級第一組行星齒輪的行星架1及其余各組行星齒輪的行星架與后級第一組行星模塊的行星架18均互相剛性連接，后級第一組行星模塊a1的太陽輪14與下一組行星模塊a2的行星架13相連，第二組行星模塊的太陽輪11與動力輸出軸12固定連接并與腳蹬軸3呈同軸圓周滑動設置，牙盤25與動力輸出軸12固定連接作為動力輸出，由于前級多組并行的行星齒輪設定及后級多組串行的行星模塊設定，在擴大變速器的總變比的同時，還可帶來更多的變速檔位調(diào)節(jié)，通過對前級或后級不同的行星齒輪組內(nèi)齒圈的鎖定，來達到不同的轉速輸出。

如圖1所示，所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了保持在后級第一組行星模塊a1的內(nèi)齒圈17在鎖定后，行星模塊a1進入工作后變速的平順性，后級的第一組行星模塊a1的變比與前級第一組行星齒輪的變比乘積大于前級最后一組行星齒輪的變比。

所述的一種自行車內(nèi)變速器，為了擴大變速器總變比，在后級行星模塊的內(nèi)齒圈解除鎖定時，棘輪處于鎖死狀態(tài)。

如圖2至4所示，所述的一種調(diào)速裝置,應用于自行車內(nèi)變速器，包括：在自行車架安裝中軸的套筒2上設有凸輪軸支架21，在凸輪軸支架21上設有可轉動的凸輪軸20，在凸輪軸20上固定安裝有凸輪24，在凸輪24外部設有可隨凸輪24的轉動而上下移動的凸輪框架22，在凸輪框架22上設有與前級行星齒輪及后級行星模塊的內(nèi)齒圈的外圓上的凹槽7相配合凸起9，在凸輪框架22上下移動時，使得凸起9在向下移動時進入行星齒輪內(nèi)齒圈外圓的凹槽7鎖定內(nèi)齒圈6，或凸起9在向上移動時脫離內(nèi)齒圈外圓的凹槽7，解除對內(nèi)齒圈6的鎖定，通過凸起9對前級或后級不同的行星齒輪組的內(nèi)齒圈外圓上凹槽7的鎖定來達到動力輸出軸不同的轉速輸出，從而達到變速的目的。

如圖2所示，所述的一種調(diào)速裝置,為了給騎行者提供更多的檔位選擇，以減小傳動力矩的波動，來更加適應騎行者的需求，在自行車架安裝中軸的套筒2上對應內(nèi)變速器前級多組行星齒輪的位置設置一套調(diào)速裝置，在自行車架安裝中軸的套筒2上對應內(nèi)變速器后級多組行星模塊的位置設置另一套調(diào)速裝置。

如圖2至3所示，所述的一種調(diào)速裝置,為了實現(xiàn)在調(diào)速轉盤19轉動時，凸輪框架22上的凸起9可按需求咬合相對應的行星齒輪組內(nèi)齒圈外圓的凹槽7，凸輪24與凸輪軸20通過花鍵按不同的經(jīng)向角度安裝。

如圖2所示，所述的一種調(diào)速裝置,為了實現(xiàn)對各組行星齒輪內(nèi)齒圈的方便控制，在凸輪軸20上軸向并列安裝有與行星齒輪組數(shù)量相同的凸輪24及凸輪框架22，在凸輪框架22與中軸套筒2之間設有復位彈簧23，在凸輪軸的一端設有調(diào)速轉盤19，通過轉動調(diào)速轉盤19帶動凸輪24轉動。

如圖3所示，所述的一種調(diào)速裝置,為了在車輛停止時也能進行變速檔位的調(diào)節(jié)，并使凸起9在行星齒輪內(nèi)齒圈旋轉至圓周任意位置時均能順利進入凹槽7后咬合鎖定內(nèi)齒圈，凸起9與凹槽7設置為相互對應的尖齒形結構，其中，尖齒受力的齒面與內(nèi)齒圈的圓周切線方向垂直。

所述的一種調(diào)速裝置,為了變速檔位調(diào)節(jié)方便，在車把的左右兩側分別設有變速檔位扳手，并通過線纜與對應前級及后級的調(diào)速裝置上的調(diào)速轉盤19連接。

需要說明的是：上述實施例為了方便調(diào)速及設定更多的檔位，當前級設置成7組行星齒輪，后級2組行星模塊設置成：a1鎖定、a2鎖定、及a1a2均不鎖定的三種狀態(tài)時，所述的一種自行車內(nèi)變速器可以變化出7×3=21的速度輸出，基本可滿足大多數(shù)自行車的需要，對普通城市騎行的自行車，也可降低變速檔位，用一組前級行星齒輪與一組后級行星模塊的組合可得到三種速度檔位，如只用一組行星模塊可得到兩種速度檔位，結構也更加簡單，從以上描述可以看出，可按檔位的需求，增加或減少行星齒輪組及行星模塊的數(shù)量，即可達到設計需求，設計靈活，特別適合多檔位數(shù)的變速器系統(tǒng)，以上是對本發(fā)明實施方案的具體描述，這并非是對本發(fā)明的構思和范圍的限定，在不脫離本發(fā)明設計構思的前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內(nèi)容已經(jīng)記錄在權利要求書中。