CN112849331B - 自行车变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行车变速装置，包括轴心、行星齿轮组、离合器、传动件、换挡导轮、离合器压簧、换挡机构以及变速扭簧。由低速挡转换至高速挡时，换挡机构用以将旋转运动转换成直线运动，扭转变速扭簧，且凭借离合器压簧推动离合器由传动件朝行星齿轮组的方向移动；由高速挡转换至低速挡时，变速扭簧驱动换挡机构执行旋转运动转换成直线运动，使得离合器由行星齿轮组朝传动件的方向移动，并压缩离合器压簧。

Description

自行车变速装置

技术领域

本发明涉及一种自行车变速装置。

背景技术

变速自行车因为能够凭借变速器的切换，让骑乘者在低速挡与高速挡之间选择，利用上坡调整为低速挡，下坡调整为高速挡，达到上坡省力，下坡省时的目的。

现有技术中，中国台湾发明专利公告号TWI236445揭示一种自行车变速花鼓结构，其主要由轴心(axle)、驱动器(driver)、花鼓壳(hub shell)、变速用行星齿轮系、离合器(clutch)与用以操控离合器作动的换挡机构所组成。当操作者扳动控制器通过导线令旋转控制介面(rotating control)旋转的同时，可以带动与旋转动控制介面(rotatingcontrol)固接连动的换挡致动器(shift actuator)转动，此时平移套筒(followersleeve)并不会跟着旋转，而是会在轴心上的滑槽进行平移运动，进而达到推动离合器产生位移换挡的目的。但中国台湾发明专利公告号TWI236445由低速挡转换到高速挡的过程中，所承受的荷重比增加，而仅靠平移套筒滑动于轴心上的滑槽，来带动离合器产生位移，导致转换过程不顺畅，并容易增加平移套筒等构件的磨耗程度而毁损。

因此，如何改良并能提供一种自行车变速装置来避免上述所遭遇到的问题，系业界所待解决的课题。

发明内容

本发明提供一种自行车变速装置，凭借构件之间配合，可提升在不同挡位之间切换的顺畅度。

本发明的一实施例提出一种自行车变速装置，用于一变速把手进行于一高速挡与一低速挡之间换挡，变速把手连接一导线，自行车变速装置包括一轴心、一行星齿轮组、一离合器、一传动件、一换挡导轮、一离合器压簧、一换挡机构以及一变速扭簧。行星齿轮组、离合器、传动件与换挡导轮分别依序固定于轴心，其中换挡导轮用以连接导线，离合器设置于行星齿轮组与传动件之间。离合器压簧连接于离合器。换挡机构用以将一旋转运动转换成一直线运动。变速扭簧可转动地连接于换挡机构。由低速挡转换至高速挡时，变速把手用以拉紧导线，使换挡机构朝一第一转动方向转动，以驱动换挡机构执行旋转运动转换成直线运动，以扭转变速扭簧，且凭借离合器压簧推动离合器由传动件朝行星齿轮组的一第一平移方向移动；由高速挡转换至低速挡时，变速把手用以放开导线，使变速扭簧驱动换挡机构朝一第二转动方向转动并执行旋转运动转换成直线运动，使得离合器由行星齿轮组朝传动件的一第二平移方向移动，并压缩该离合器压簧其中第一转动方向与第二转动方向是旋转运动的相反方向，第一平移方向与第二平移方向是直线运动的相反方向。

在本发明的一实施例中，上述自行车变速装置还包括一单向离合器，单向离合器设置于离合器与行星齿轮组之间。

在本发明的一实施例中，上述离合器包括一凸块，行星齿轮组包括一行星架、一行星齿轮系、一离合器棘轮以及复数个棘爪，行星齿轮系连接于行星架之内，离合器棘轮设置于行星架的一侧，各棘爪可动地连接于行星架，各棘爪用以扣合离合器棘轮的对应一棘齿，且离合器的该凸块用以接合至离合器棘轮的一孔洞。

在本发明的一实施例中，上述自行车变速装置还包括一齿轮环。离合器位于齿轮环的内部，齿轮环包括一齿轮环棘爪。该齿轮环棘爪用以抵接于离合器，形成由传动件、齿轮环至行星齿轮系、行星架的低速挡对应的动力输入输出路径。齿轮环棘爪未抵接于离合器，且离合器的凸块接合至离合器棘轮的孔洞，形成传动件、离合器、行星架至齿轮环的高速挡对应的动力输入输出路径。

在本发明的一实施例中，上述换挡机构包括一滑动环以及一离合器凸轮。滑动环抵接于离合器之内，且滑动环包括一圆环本体与至少一凸块，各凸块设置于圆环本体的内侧面。离合器凸轮连接于行星齿轮组，离合器凸轮包括至少一第一定位平面与至少一第二定位平面，各第一定位平面邻近于传动件，各第二定位平面邻近行星齿轮组，滑动环可转动地设置于离合器凸轮的外表面，各凸块用以抵接相对应的第一定位平面或第二定位平面。由低速挡转换至高速挡时，换挡导轮驱动滑动环朝第一转动方向转动以执行旋转运动，使凸块由第一定位平面移动并抵接至第二定位平面，让滑动环由传动件朝行星齿轮组的第一平移方向移动以执行直线运动。由高速挡转换至低速挡时，变速扭簧驱动滑动环朝第二转动方向转动以执行旋转运动，使凸块由第二定位平面移动并抵接至第一定位平面，让滑动环由行星齿轮组朝传动件的第二平移方向移动以执行直线运动。

在本发明的一实施例中，上述换挡机构还包括一导轮转接器以及一滑动环致动器。导轮转接器连动于换挡导轮。滑动环致动器可动地位于离合器之内，且滑动环致动器连动于导轮转接器，滑动环致动器包括至少一容置槽，滑动环中的各凸块能滑动于对应的容置槽，换挡导轮带动导轮转接器转动，导轮转接器带动滑动环致动器转动。

在本发明的一实施例中，上述导轮转接器包括一本体、一第一连接柱体与一第二连接柱体，本体连接第一连接柱体与第二连接柱体之间，导轮转接器中的第一连接柱体连接换挡导轮，导轮转接器中的该第二连接柱体用以连接于滑动环致动器的一固定孔中。

在本发明的一实施例中，上述自行车变速装置还包括一轴承座。轴承座固定于轴心，且轴承座具有一弧形孔洞，第一连接柱体依序穿过弧形孔洞与换挡导轮的安装孔中。当换挡导轮转动时，导轮转接器连动于换挡导轮，且导轮转接器的第一连接柱体在弧形孔洞内移动。

基于上述，在本发明自行车变速装置中，由于换挡机构通过一旋转运动来使离合器产生直线位移运动，在低速挡转换至高速挡的过程中，可凭借一离合器压簧来让离合器产生位移以达到换挡的目的，降低因低速挡转换至高速挡过程中荷重比影响的因素；反之，在高速挡转换至低速挡的过程中，凭借一变速扭簧来反转换挡机构中对应的构件，即通过变速扭簧的力量推动离合器，来让离合器产生位移，提升在高速挡转换至低速挡的顺畅度。

为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的自行车变速装置的爆炸图。

图2为图1的自行车变速装置的部分构件的示意图。

图3A为本发明的自行车变速装置于第一挡位一视角的剖面示意图。

图3B为本发明的自行车变速装置于第一挡位另一视角的剖面示意图

图4A为本发明的自行车变速装置于第二挡位一视角的剖面示意图。

图4B为本发明的自行车变速装置于第二挡位另一视角的剖面示意图。

图5A为本发明的自行车变速装置于第三挡位一视角的剖面示意图。

图5B为本发明的自行车变速装置于第三挡位另一视角的剖面示意图。

图6为本发明的单向离合器的示意图。

附图标记说明：100-自行车变速装置；1-轴心；2-行星齿轮组；21-行星架；22-行星齿轮系；23-离合器棘轮；231-孔洞；232-棘齿；24-棘爪；25-太阳齿；3-离合器；30-离合器本体；32-顶接部；33-倾斜部；34-凸块；35-肋条；4-齿轮环；41-齿轮环棘爪；42-第一部件；43-第二部件；44-连接块；45-间距；5-传动件；6-换挡机构；62-导轮转接器；621-本体；622-第一连接柱体；623-第二连接柱体；63-滑动环致动器；631-圆盘体；632-延伸部；633-固定孔；634-底部；635-容置槽；64-滑动环；641-圆环本体；642-凸块；66-离合器凸轮；661-第一连接部；662-第二连接部；663-延伸部；664-阶梯部；71-轴承环；72-轴承座；721-弧形孔洞；8-调整器；9-固定螺帽；11-换挡导轮；12-离合器压簧；13-变速扭簧；15-花轮鼓；18-单向离合器；A1-内侧面；A2内侧面；L1-第一平移方向；L2-第二平移方向；E1、E2、E3-动力输入输出路径；G1-第一定位平面；G2-第二定位平面；G3-第三定位平面；G4、G5-斜面；R1-第一转动方向；R2-第二转动方向；P1-第一设置孔；P2-第二设置孔；S1-安装孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。

图1为本发明的自行车变速装置的爆炸图。图2为图1的自行车变速装置的部分构件的示意图。图3A为本发明的自行车变速装置于第一挡位一视角的剖面示意图。图3B为本发明的自行车变速装置于第一挡位另一视角的剖面示意图。图4A为本发明的自行车变速装置于第二挡位一视角的剖面示意图。图4B为本发明的自行车变速装置于第二挡位另一视角的剖面示意图。图5A为本发明的自行车变速装置于第三挡位一视角的剖面示意图。图5B为本发明的自行车变速装置于第三挡位另一视角的剖面示意图。图6为本发明的单向离合器的示意图。请参阅图1至图6。自行车变速装置100用于一变速把手(未绘示)进行于一高速挡与一低速挡之间换挡，变速把手连接一导线(未绘示)。自行车变速装置100至少包括一轴心1、一行星齿轮组2、一离合器3、一齿轮环4、一传动件5、一换挡机构6、一换挡导轮11、一离合器压簧(clutch compressed spring)12、一变速扭簧13(torsional spring)以及一花鼓壳15(如图3B、图4B、图5B所示)，其中轴心1、行星齿轮组2、离合器3、齿轮环4、传动件5、换挡机构6、换挡导轮11、离合器压簧12、变速扭簧13设置于花鼓壳15的内。

在本实施例中，行星齿轮组2、离合器3、传动件5与换挡导轮11分别依序固定于轴心1。换挡导轮11用以连接导线，离合器3设置于行星齿轮组2与传动件5之间。离合器压簧12连接于离合器3。变速扭簧13可转动地连接于换挡机构6。换挡机构用以将一旋转运动转换成一直线运动，借此驱动离合器3产生位移以切换复数个动力输入输出路径。举例而言，本实施例具有三个动力输入输出路径，分别为如图3A或图3B所示的第一挡位、如图4A或图4B所示的第二挡位、以及如图5A或图5B所示的第三挡位，即本实施例由换挡机构6驱动离合器3产生位移的过程中，由第一挡位、第二挡位与第三挡位之间依序切换，其中第一挡位系属低速挡，即减速挡；第三挡位系属高速挡，即增速挡，而第二挡位系属维持输入动力等于输出动力(1：1)的挡位。

在本实施例中，如图3A或图3B所示的低速挡。骑乘者若要由低速挡转换至高速挡时，通过变速把手拉紧导线，使换挡机构6朝一第一转动方向R1转动，以驱动换挡机构6执行旋转运动转换成直线运动，借此扭转变速扭簧13，变速扭簧13属于螺旋弹簧。变速扭簧13可以存储此时因扭转所产生的角能量或者通过绕簧体中产生扭矩或旋转力。与此同时，凭借离合器压簧12推动离合器3由传动件5朝行星齿轮组2的第一平移方向L1移动，使离合器3连接至行星齿轮组2，形成如图5A或图5B所示的高速挡。由于离合器压簧12是一种承受向压力的螺旋弹簧，离合器压簧12利用多个线圈对外部压力供给抵抗力量，换言之，离合器压簧12可利用回推以反抗外部压力。在低速挡转换至高速挡的过程中，可凭借离合器压簧12来让离合器3产生位移来达到低速挡转换至高速挡的目的，降低因低速挡转换至高速挡过程中荷重比影响的因素。

在本实施例中，如图5A或图5B所示的高速挡。一般而言，骑乘者若要由高速挡转换至低速挡时，由于此时离合器3连接于行星齿轮组2，若要将离合器3脱离于行星齿轮组2，势必要释放离合器3的传动力量，否则会有摩擦力产生；或者推动离合器3的推进力要大于摩擦力，否则在骑行过程中，高速挡转换至低速挡时将导致离合器3与行星齿轮组2或相关构件的磨损状况。但是，本实施例在此配置的下，通过变速把手放开导线，即骑乘者松开变速把手，导致变速扭簧13所续积的角能量或者通过绕簧体中产生扭矩或旋转力得以释放，便可将变速扭簧13所连接的构件复位，使变速扭簧13驱动换挡机构6朝一第二转动方向R2转动并执行旋转运动转换成直线运动，使得离合器3由行星齿轮组2朝传动件5的一第二平移方向L2移动，使离合器3脱离于行星齿轮组2，并压缩离合器压簧12，形成如图3A或图3B所示的低速挡。需说明的是，第一转动方向R1与第二转动方向R2是旋转运动的相反方向，第一平移方向L1与第二平移方向L2是直线运动的相反方向。

此外，由于骑乘者在踩踏过程中，会有上、下死点，无法通过链条来传递踩踏的力量，也就是此时的摩擦力相对降低，若以现有技术而言，骑行过程中骑乘者需要自行判断在此摩擦力相对低的上、下死点，来推动离合器3，以达到高速挡转换至低速挡的目的。但是，本实施例无需自行判断是否在摩擦力相对低的条件下进行，骑乘者松开变速把手，释放变速扭簧13后，来让离合器3产生位移以脱离行星齿轮组2，提升在高速挡转换至低速挡的顺畅度。更可在骑行过程中，于前述所述上、下死点，顺势凭借变速扭簧13来将离合器3脱离行星齿轮组2，更能大幅提升在高速挡转换至低速挡的顺畅度。

在本实施例中，参考图1与图6，自行车变速装置100还包括一单向离合器18，设置于离合器3与行星齿轮组2之间，单向离合器18用以限制单一方向转动。一般而言，骑行过程是由传动件5开始传递动力路径，而在倒退牵车过程中，反而是由花鼓壳15开始传递动力路径，凭借单向离合器18可避免让此时的行星齿轮组2开始传动。

在一实施例中，行星齿轮组2包括一行星架21、一行星齿轮系22、一离合器棘轮23、复数个棘爪24以及一太阳齿25。太阳齿25穿设于轴心1并位于行星架21的内。行星齿轮系22连接于行星架21，离合器棘轮23设置于行星架21的一侧，各棘爪24可动地连接于行星架21。离合器3包括至少一凸块34，离合器3的凸块34接合至离合器棘轮23的孔洞231，借此离合器3得以驱动行星架21。各棘爪24用以扣合离合器棘轮23的棘齿232。凭借棘爪24与棘齿232的配合，使得离合器3或行星架21仅能在单一方向转动。因此，在倒退牵车过程中，花鼓壳15开始传递动力路径的过程中，行星架21正转也无法传到此动力路径，避免构件受损。

在本实施例中，离合器3包括一离合器本体30、一顶接部32、一倾斜部33与至少一凸块34。离合器本体30本身为一圆柱体且系呈中空，离合器本体30的外表面具有复数个肋条35。离合器本体30的一侧连接离合器压簧12，离合器本体30的另一侧连接倾斜部33。顶接部32连接倾斜部33，且倾斜部33的口径大于离合器本体30的口径，换言之，顶接部32与倾斜部33分别系在离合器本体30的一端向外(沿着径向方向)延伸的构件，顶接部32的口径大于倾斜部33的口径，且倾斜部33由顶接部32的一侧朝离合器本体30的方向倾斜，凸块34连接于顶接部32的另一侧。

在本实施例中，离合器3位于齿轮环4的内部，且轴承环71位于齿轮环4的外侧。齿轮环4包括一齿轮环棘爪41、一第一部件42与一第二部件43，其中第一部件42与第二部件43分别具有一第一设置孔P1，齿轮环棘爪41具有一第二设置孔P2，且第一部件42与第二部件43之间具有至少一连接块44，每个连接块44之间形成一间距45，齿轮环棘爪41通过第二设置孔P2枢接至第一设置孔P1，使得齿轮环棘爪41可活动地枢接于第一部件42与第二部件43之间的间距45中。

特别的是，本实施例的换挡机构6是能够将一旋转运动转换成一直线运动的机制，本发明不对换挡机构6的具体构件加以限制。举例而言，如图1与图2，换挡机构6包括一导轮转接器62、一滑动环致动器63、一滑动环64以及一离合器凸轮66。换挡导轮11位于传动件5之外，换挡导轮11可通过导线(未绘示)来连接至把手(未绘示)。换挡导轮11设置于调整器8与轴承座72之间，调整器8设置于换挡导轮11与固定螺帽9之间，调整器8穿过轴心1，固定螺帽9锁固于轴心1上并压迫于调整器8。

导轮转接器62连动于换挡导轮11。详细而言，如图2所示，导轮转接器62包括一本体621、一第一连接柱体622与一第二连接柱体623，本体621是一中空的圆柱体，本体621连接第一连接柱体622与第二连接柱体623之间。第一连接柱体622为本体的一侧沿轴向方向上凸出的多个凸块，第二连接柱体623为本体的另一侧沿轴向方向上凸出的多个凸块，且第一连接柱体622的轴向长度大于第二连接柱体623的轴向长度。另一方面，轴承座72固定于轴心1，轴承座72具有一弧形孔洞721(如图1)，换挡导轮11具有至少一安装孔S1。第一连接柱体622依序穿过弧形孔洞721与换挡导轮11的安装孔S1中，即通过导轮转接器62中的第一连接柱体622连接换挡导轮11，使得导轮转接器62能连动于换挡导轮11。因此，当换挡导轮11转动时，导轮转接器62连动于换挡导轮11，且导轮转接器62的第一连接柱体622在弧形孔洞721内移动。

导轮转接器62中的第二连接柱体623用以连接于滑动环致动器63的一固定孔633中，使得滑动环致动器63能连动于导轮转接器62，也即，换挡导轮11转动时，导轮转接器62连动于换挡导轮11，使导轮转接器62随着换挡导轮11转动，进而带动滑动环致动器63转动。滑动环致动器63可动地位于离合器3之内，本实施例的滑动环致动器63包括一圆盘体631、一延伸部632以及一底部634，其中圆盘体631连接于延伸部632与底部634之间，且圆盘体631、延伸部632与底部634系呈中空，圆盘体631上设有固定孔633，延伸部632插设于导轮转接器62，且固定孔633供导轮转接器62中的第二连接柱体623固定，使得导轮转接器62与滑动环致动器63彼此不会相对转动。另一方面，滑动环致动器63中的底部634设有至少一容置槽635，容置槽635是由滑动环致动器63中底部634的一端沿着轴向方向开孔而成，容置槽635可供滑动环64中的凸块642滑动。

滑动环64抵接于离合器3之内，且滑动环64包括一圆环本体641与至少一凸块642，各凸块642设置于圆环本体641的内侧面A2，凸块642由圆环本体641的内侧面A2沿径向方向延伸形成。凸块642的形状、数量可配合滑动环致动器63中的容置槽635的形状、数量。滑动环64中的每个凸块642能滑动于滑动环致动器63中的对应的容置槽635。因此，当换挡导轮11转动时，换挡导轮11带动导轮转接器62转动，导轮转接器62带动滑动环致动器63转动，凭借滑动环64中的每个凸块642与滑动环致动器63中的对应的容置槽635之间的连接关系，使滑动环64跟着滑动环致动器63转动。

离合器凸轮66固定于轴心1，使得离合器凸轮66连接于行星齿轮组2，变速扭簧13的一端连接于离合器凸轮66，变速扭簧13的另一端连接于滑动环致动器63。变速扭簧13属于螺旋弹簧。变速扭簧13可以存储与释放角能量或者通过绕簧体中产生扭矩或旋转力，将连接的构件复位。如图2所示，离合器凸轮66包括复数个定位平面，复数个定位平面为一第一定位平面G1、一第二定位平面G2与一第三定位平面G3，第一定位平面G1邻近于传动件5，第二定位平面G2邻近行星齿轮组2，而第三定位平面G3位于第一定位平面G1与第二定位平面G2之间。

详细而言，离合器凸轮66包括一第一连接部661、一第二连接部662、两延伸部663以及两阶梯部664，第一连接部661连接第二连接部662，且第二连接部662的口径大于第一连接部661的口径，离合器凸轮66通过第一连接部661与第二连接部662固定于轴心1。两延伸部663是由第二连接部662沿轴向方向上延伸形成，阶梯部664是由第二连接部662沿轴向方向上延伸形成，并位于延伸部663的一侧，阶梯部664与延伸部663具有不同高度落差的凸块，其中第一定位平面G1与第三定位平面G3分别位于阶梯部664的不同高度位置，第二定位平面G2在第二连接部662的表面，且第一定位平面G1与第三定位平面G3之间形成一斜面G4，第三定位平面G3与第二定位平面G2之间形成一斜面G5。

滑动环64可转动地设置于离合器凸轮66的外表面，即滑动环64的内侧面接触于离合器凸轮66的外表面，滑动环致动器63中的底部634可转动地设置于离合器凸轮66的内部，且滑动环64中的凸块642位于滑动环致动器63中的容置槽635，使滑动环64中的凸块642可移动于两个延伸部664之间，凸块642用以抵接相对应的第一定位平面G1、第二定位平面G2或第三定位平面G3。

在上述的配置的下，换挡导轮11带动导轮转接器62转动，凭借导轮转接器62来驱动滑动环致动器63转动，与此同时，凭借滑动环64中的每个凸块642与滑动环致动器63中的对应的容置槽635之间的连接关系，使滑动环64跟着滑动环致动器63转动，以驱动滑动环64转动，使各凸块642抵接至对应至各定位平面(即第一定位平面G1、第二定位平面G2与第三定位平面G3)，让滑动环64线性移动，进而驱动离合器3产生位移，来切换多个动力输入输出路径。在本实施例中，由换挡机构6驱动离合器3产生位移的过程中，系将如图3A或图3B所示的第一挡位、如图4A或图4B所示的第二挡位、以及如图5A或图5B所示的第三挡位之间依序切换，其中第一挡位系属低速挡，即减速挡；第三挡位系属高速挡，即增速挡，而第二挡位系属维持输入动力等于输出动力(1：1)的挡位。

在本实施例中，初始挡位即如图3A或图3B所示的第一挡位(低速挡)，并配合参阅图1与图2，滑动环64中的各凸块642抵接至第一定位平面G1，滑动环64中的圆环本体641抵触于离合器3的内侧面A1，且齿轮环棘爪41抵接于离合器3中的顶接部32，形成如图3B所示由传动件5、齿轮环4、行星齿轮组2中行星齿轮系22、行星架21至花轮鼓15的第一挡位(低速挡)对应的动力输入输出路径E1。

在本实施例中，配合参阅图1与图2，由如图3A或图3B所示的第一挡位切换至如图4A或图4B所示的第二挡位的过程如下所述：变速把手用以拉紧导线，使换挡导轮11朝第一转动方向R1转动，换挡导轮11带动导轮转接器62转动，凭借导轮转接器62来驱动滑动环致动器63转动，与此同时，凭借滑动环64中的每个凸块642与滑动环致动器63中的对应的容置槽635之间的连接关系，使滑动环64跟着滑动环致动器63转动，以驱动滑动环64转动，使各凸块642由第一定位平面G1移动，并各凸块642顺着斜面G4并抵接至第三定位平面G3(如图2所示)。相较于第一定位平面G1，第三定位平面G3较靠近行星架21，故让滑动环64由传动件5朝行星齿轮组2的第一平移方向L1移动以执行直线运动，并使变速扭簧13被转动，且凭借离合器压簧12使离合器3朝行星齿轮组2移动，让离合器3的内侧面A1抵触于滑动环64中的圆环本体641，且使离合器3中的顶接部32移离齿轮环棘爪41，使离合器3中的顶接部32未抵接齿轮环棘爪41，且离合器3中的倾斜部33也未抵接齿轮环棘爪41，且离合器3也尚未啮合至行星架21，形成如图4B所示由传动件5、齿轮环4至花轮鼓15的第二挡位对应的动力输入输出路径E2。

在本实施例中，配合参阅图1与图2，由如图4A或图4B所示的第二挡位切换至如图5A或图5B所示的第三挡位的过程如下所述：再经转动换挡导轮11，换挡导轮11朝第一转动方向R1转动一角度，换挡导轮11带动导轮转接器62转动，凭借导轮转接器62来驱动滑动环致动器63转动，滑动环致动器63驱动滑动环64再转动一角度，使各凸块642由第三定位平面G3移动，且各凸块642顺着斜面G5并抵接至第二定位平面G2(如图2所示)。相较于第三定位平面G3，第二定位平面G2较靠近行星架21，故让滑动环64由传动件5朝行星齿轮组2的第一平移方向L1再移动一行程，并使变速扭簧13再被转动，离合器3中的顶接部32未抵接齿轮环棘爪41，且离合器3中的倾斜部33也未抵接齿轮环棘爪41。另一方面，凭借离合器压簧12使离合器3朝行星齿轮组2再移动一行程，使离合器3中的凸块34接合至离合器棘轮23的孔洞231，使离合器3连接至行星齿轮组2，形成如图5B所示由传动件5、离合器3、行星架21至齿轮环4的第三挡位(高速挡)对应的该动力输出路径E3。

在本实施例中，第一挡位系属低速挡，第二挡位系属维持输入动力等于输出动力(1：1)的挡位，第三挡位系属高速挡，换言之，由上述第一挡位、第二挡位至第三挡位的切换过程系属低速挡转换至高速挡。由于换挡机构6系通过一旋转运动来使离合器3产生直线位移运动，举例而言，换挡导轮11驱动滑动环64朝第一转动方向R1转动以执行旋转运动，使凸块642由第一定位平面G1移动并抵接至第二定位平面G2(如图2)，相较于第一定位平面G1，第二定位平面G2较靠近行星架21，让滑动环64由传动件5朝行星齿轮组2的第一平移方向L1移动以执行直线运动，并在低速挡转换至高速挡的过程中，可凭借离合器压簧12来让离合器3产生位移来达到低速挡转换至高速挡的目的，降低因低速挡转换至高速挡过程中荷重比影响的因素。

在本实施例中，由如图5A或图5B所示的第三挡位(高速挡)切换至如图3A或图3B所示的第一挡位(低速挡)的过程中，变速把手用以放开导线，使变速扭簧所续积的角能量或者通过绕簧体中产生扭矩或旋转力得以释放，便可将变速扭簧13所连接的构件复位，借此驱动换挡机构6执行旋转运动转换成直线运动，变速扭簧13驱动滑动环64朝第二转动方向R2转动以执行旋转运动，使凸块642由第二定位平面G2移动，并可凭借斜面G5、G4推动凸块642，使凸块642抵接至第一定位平面G1(如图2所示)。相较于第二定位平面G2，第一定位平面G1较靠近传动件5而较远离行星架21，故让滑动环64由行星齿轮组2朝传动件4的第二平移方向L2移动以执行直线运动，并压缩离合器压簧12，借此使离合器3中的凸块34移离出离合器棘轮23的孔洞231之外，使得离合器3未啮合至行星齿轮组2，形成如图3A或图3B所示的低速挡。

综上所述，在本发明自行车变速装置中，由于换挡机构系通过一旋转运动来使离合器产生直线位移运动，在低速挡转换至高速挡的过程中，可凭借一离合器压簧来让离合器产生位移以达到换挡的目的，降低因低速挡转换至高速挡过程中荷重比影响的因素；反之，在高速挡转换至低速挡的过程中，凭借一变速扭簧来反转换挡机构中对应的构件，即通过变速扭簧的力量推动离合器，来让离合器产生位移，提升在高速挡转换至低速挡的顺畅度。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自行车变速装置，用于一变速把手进行于一高速挡与一低速挡之间换挡，该变速把手连接一导线，其特征在于，该自行车变速装置包括：

一轴心；

一行星齿轮组、一离合器、一传动件以及一换挡导轮，分别依序固定于该轴心，其中该换挡导轮用以连接该导线，该离合器设置于该行星齿轮组与该传动件之间；

一离合器压簧，一端连接于该离合器，另一端连接该行星齿轮组的传动件；

一换挡机构，用以将一旋转运动转换成一直线运动，该换挡机构包括一导轮转接器、一滑动环致动器、一滑动环以及一离合器凸轮，其中：该导轮转接器连动于该换挡导轮；该滑动环抵接于该离合器之内，且该滑动环包括一圆环本体与至少一凸块，各该凸块设置于该圆环本体的内侧面；该滑动环致动器可动地位于该离合器之内，且该滑动环致动器连动于该导轮转接器，该滑动环致动器包括至少一容置槽，该滑动环中的各该凸块能滑动于对应的该容置槽，该换挡导轮带动该导轮转接器转动，该导轮转接器带动该滑动环致动器转动；该离合器凸轮连接于该行星齿轮组，该离合器凸轮包括至少一第一定位平面与至少一第二定位平面，各该第一定位平面邻近于该传动件，各该第二定位平面邻近该行星齿轮组，该滑动环可转动地设置于该离合器凸轮的外表面，各该凸块用以抵接相对应的该第一定位平面或该第二定位平面；其中，该第一定位平面与第三定位平面之间形成一斜面，该第三定位平面与第二定位平面之间形成另一斜面；以及

一变速扭簧，可转动地连接于该换挡机构，该变速扭簧的一端连接于离合器凸轮，另一端连接于滑动环致动器，其中：

由该低速挡转换至该高速挡时，该变速把手用以拉紧该导线，使该换挡机构的该换挡导轮驱动该滑动环朝一第一转动方向转动以执行该旋转运动，使该凸块由该第一定位平面移动并抵接至该第二定位平面，让该滑动环由该传动件朝该行星齿轮组的一第一平移方向移动，以驱动该换挡机构执行该旋转运动转换成该直线运动，以扭转该变速扭簧，且凭借该离合器压簧推动该离合器由该传动件朝该行星齿轮组的该第一平移方向移动；

由该高速挡转换至该低速挡时，该变速把手用以放开该导线，使该变速扭簧驱动该换挡机构的该滑动环朝一第二转动方向转动并执行该旋转运动转换成该直线运动，使该凸块由该第二定位平面移动并抵接至该第一定位平面，让该滑动环由该行星齿轮组朝该传动件的一第二平移方向移动以执行该直线运动，使得该离合器由该行星齿轮组朝该传动件的该第二平移方向移动，并压缩该离合器压簧；其中该第一转动方向与该第二转动方向是该旋转运动的相反方向，该第一平移方向与该第二平移方向是该直线运动的相反方向。

2.根据权利要求1所述的自行车变速装置，其特征在于，还包括：

一单向离合器，设置于该离合器与该行星齿轮组之间。

3.根据权利要求2所述的自行车变速装置，其特征在于，该离合器包括一凸块，该行星齿轮组包括一行星架、一行星齿轮系、一离合器棘轮以及复数个棘爪，该行星齿轮系连接于该行星架之内，该离合器棘轮设置于该行星架的一侧，各该棘爪可动地连接于该行星架，各该棘爪用以扣合该离合器棘轮的对应一棘齿，且该离合器的该凸块用以接合至该离合器棘轮的一孔洞。

4.根据权利要求3所述的自行车变速装置，其特征在于，还包括：

一齿轮环，其中该离合器位于该齿轮环的内部，该齿轮环包括一齿轮环棘爪，其中：

该齿轮环棘爪用以抵接于该离合器，形成由该传动件、该齿轮环至该行星齿轮系、该行星架的该低速挡对应的动力输入输出路径；

该齿轮环棘爪未抵接于该离合器，且该离合器的该凸块接合至该离合器棘轮的该孔洞，形成该传动件、该离合器、该行星架至该齿轮环的该高速挡对应的动力输入输出路径。

5.根据权利要求1所述的自行车变速装置，其特征在于，该导轮转接器包括一本体、一第一连接柱体与一第二连接柱体，该本体连接该第一连接柱体与该第二连接柱体之间，该导轮转接器中的该第一连接柱体连接该换挡导轮，该导轮转接器中的该第二连接柱体用以连接于该滑动环致动器的一固定孔中。

6.根据权利要求5所述的自行车变速装置，其特征在于，还包括：

一轴承座，固定于该轴心，且该轴承座具有一弧形孔洞，该第一连接柱体依序穿过该弧形孔洞与该换挡导轮的一安装孔中，当该换挡导轮转动时，该导轮转接器连动于该换挡导轮，且该导轮转接器的该第一连接柱体在该弧形孔洞内移动。

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