CN1190342C - 自行车内变速器 - Google Patents

Abstract

一种自行车变速器，利用一平面突轮机构旋转所产生的角度变化，带动一支或一支以上控制杆的水平位移而操纵变速机构中各单向离合器的动作和两组行星齿轮系统间所设中间环的多重动力传输路径选择，构成一种结构简易、体积小、重量轻、操纵简易，却能产生优异多段速比输出的自行车内变速机构。

Description

自行车内变速器

技术领域

本发明涉及自行车内变速器。

背景技术

自行车内变速器是一种将变速机构设置于车轮毂内，藉该变速机构所设齿轮系中的齿速比安排以及速比传输路径的选择与操纵来达到变速、省时或省力的目的，完整的内变速器包含了行星齿轮系、动力输入源、单向离合器、动力切断机构以及弹簧和相关的输入、输出杆等等；利用动力源输入与动力传输路径的选择而得到至少一种以上不同的速比输出，而此种行星齿轮系的观念早在公元1880年即被提出，到了1895年融合了滑动太阳齿轮的观念产生出具有驱动机构的自行车轮毂技术，而真正商品化成功的内变速器为1896年所创造的利用一杠杆操作中空固定轴内控制杆，以控制太阳齿轮的滑动而得到不同的速比，直到目前有关的内变速器主要设计包含了三速、四速、五速、七速、十二速和将外变速器内变速器结合而成具有内三速外七速的的变速器。

由于内变速系统是将传动机构装设于车轮毂中，因此具有如下的功能：

1、内变速机构设于车轮毂中，可免于外界杂质的侵入，因此变速机构的使用寿命较长。

2、无外变速器油污弄脏骑乘者或其他使用者衣裤的缺点。

3、变速过程中噪音较外变速器小。

4、由于内变速器的变速原理在于运用行星齿轮、太阳齿轮等齿轮系的不同配合，配合离合器的使用，以达到不同的速比，因此内变速器变速过程没有如外变速器变速需考虑定位问题。

5、内变速机构主要是由行星齿轮系所组成，而行星齿轮系为一拘束运动链，故换挡动作与动力的传动较确实。

6、变速机构和车轮毂结合成一体，所以易于装置于自行车上。

因此，世界各国相关业界基于内变速机构的实用效益与预期可见的产业经济利益和发展，纷纷加以设计研发，诸如已知的：

台湾专利公告第330544号「自行车内变速机构」、公告第284734号「内装变速机」、公告第327160号「内装有离合器的轮毂」、公告第321624号「自行车用内装有变速装置的轮毂」等等。

美国专利第4842291号、第4854191号、第Re.33058号、第4947703号、第4973297号、第5011464号、第5069655号、第5078664号、第5083991号、第5236403号、第5273500号、第5273501号、第5318486号、第5322487号、第5378201号、第5399128号、第5443279号、第5445573号、第5469755号、第5527230号、第5540456号、第5556354号、第5590894号、第5769750号第5785625号、第5829563号、第5833040号等等。

然而，内变速器与外变速器相比较又发现，内变速器的重量、体积以及速比的选择范围较窄，因此不适用于竞赛用车和登山车，绝大部份适用于城市通勤用自行车、电动变速自行车以及折叠式自行车等等对象；而相关内部设计结构和复杂，元件多、重量重、体积大，速比选择范围受限等结果，均因各创作人创作思维与技术思想的不同而不同，就如上述列举的各种自行车内变速器，在技术原理上、行星齿轮系的技术运用和设计理念均大同小异，然在各创作中亦可见到不同设计所创新研发的控制机构与齿轮系的传运运用。

但直至目前所知，内变速器如何达到结构简单、操纵容易、速比变化范围大、体积小、重量轻，则仍是世界各产业界所极欲突破的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种自行车内变速器，它具有结构简单、操纵容易、速比变化范围大、体积小、重量轻的特点。

本发明的技术方案是：一种自行车内变速器，包含轮毂、动力输入驱动件、变速驱动件、固定轴、平面突轮机构、第一行星齿轮系、第一环齿轮、第二行星齿轮系、第二环齿轮、中间环主要部份，其特点是：轮毂内部中央横置有固定轴，该轮毂以此固定轴为圆心旋转，固定轴上设有两个一组的多组太阳齿轮，并在各组太阳齿轮的外围设置以固定轴为圆心旋转的第一行星齿轮系、第二行星齿轮系，并使第一行星齿轮系的行星齿轮啮合于第一组太阳齿轮，而第二行星齿轮系的行星齿轮啮合于第二组太阳齿轮，在各行星齿轮系的外围则分别设有环齿轮，且于第一行星齿轮系、第一环齿轮及第二行星齿轮系、第二环齿轮间设动力传输中间环。

在轮毂一侧设有动力输入驱动件及变速驱动件，该动力输入驱动件的输出端介于第一行星齿轮架输入端及第一环齿轮的输入端，在动力输入驱动件输出端外缘设有棘爪用以啮合第一环齿轮输入端的啮合部，驱动件输出端内缘则设有啮合部供第一行星齿轮架输入端所设棘爪啮合；该驱动件输出端内缘与第一行星齿轮架间的棘爪受一定位可水平位移于固定轴上的套筒控制，当套筒水平横移时，能带动棘爪成分离状态，即棘爪脱离驱动件的啮合部，而套筒的位移则由控制杆所连动，控制杆的另一端则以相抵而又贴合的状态，位移于平面突轮机构中多个同心环的环面上，并配合弹簧使控制杆杆端以紧密贴合的状态，位移于环面且依环面高低起伏的设计而产生水平位移；平面突轮机构由变速操纵系统的变速驱动件的旋转予以连动，实施平面突轮机构环面旋转角度的变化。

第一环齿轮以内环齿啮合于第一行星齿轮系行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮的输出端则相对于中间环的输入端外缘，两者间由单向棘爪控制；第一行星齿轮系的行星齿轮以高、低双阶齿轮面分别啮合于第一组太阳齿轮，其中小太阳齿轮受单向棘爪控制，大太阳齿轮则由单向棘爪控制，且控制大太阳齿轮的棘爪与控制小太阳齿轮的棘爪为相同顺时针方向设置；

第一行星齿轮系的齿轮架输出端外缘设有啮合部，该啮合部与中间环输入端内缘的单向棘爪相对；而中间环输入端外缘相对于环齿轮输出端间设有棘爪，该棘爪受套筒连动，而套筒受控制杆水平位移所操纵，该控制杆一端连接于套筒上，另一端则以弹簧力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构中多个同心环的环面上，依环面的高低起伏设计而作水平横向位移。

中间环输入端外缘设有棘爪组配槽，该棘爪受套筒控制结合或分离于环齿轮的输出端，而中间环内缘设棘爪组配槽使棘爪可依棘爪的分离而啮合连动于第一行星齿轮架的输出端啮合部；中间环的输出端外缘设有一可啮合连动于第二环齿轮输入端啮合部的棘爪组配槽，而输出端内缘则设一可啮合连动于第二行星齿轮架输入端棘爪的啮合部。

第二行星齿轮系的齿轮架输入端设有棘爪，该棘爪受套筒操纵，而套筒受控制杆水平位移连动，该控制杆一端连接于套筒上，另一端则以弹簧力，以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构上多个同心环的环面上，依环面的高低起伏设计而作水平横向位移，当套筒位移促使输入端的棘爪分离时，啮合部的棘爪结合，而啮合部的棘爪结合时，则输入端的棘爪分离。

第二环齿轮以内环齿啮合于第二行星齿轮系行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮的输出端设有啮合部，该啮合部与动力输出件输入端外缘的棘爪相对，该棘爪受套筒控制，套筒则连接于控制杆的一端，控制杆另一端则以弹簧力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构的多个同心环的环面上，依环面的高低起伏设计而水平位移；

第二行星齿轮系的行星齿轮以高低双阶齿轮面分别啮合于第二组太阳齿轮，其中小太阳齿轮受棘爪控制，而大太阳齿轮则由棘爪控制，且控制大太阳齿轮的棘爪与控制小太阳齿轮的棘爪为相同顺时针方向设置，而棘爪受套筒旋转角度的位移而控制，套筒藉控制杆的水平位移连动而产生旋转，该控制杆另一端以弹簧力位移于可旋转的平面突轮机构的多个同心环中的环面上，依环面的高低起伏而水平位移。

第二行星齿轮系的行星架输出端设有啮合部，该啮合部与动力输出件的棘爪相对，动力输出件输出端则啮合连动于轮毂内毂壁。

各控制杆分别定点相抵而又贴合于可旋转的平面突轮机构各预定环面上，依各环面的高低起伏设计而使相对的控制杆位移或静止，而各环面的高低起伏依设定变速段数予以均分环面。

平面突轮机构外部牵设有复位弹簧，该复位弹簧对旋转的平面突轮机构施加有使之自动复位的弹力。

控制杆设置于固定轴的外部，并作水平位移。

固定轴的外部设有至少两个棘爪沟及至少一个内凹组配沟。

套筒上设斜沟供控制杆一端勾置，藉控制杆的水平横向位移，经斜沟而使套筒旋转，使套筒一侧边小缺口可位移下压棘爪成分离状态，而套筒另侧边大缺口则使棘爪成结合状态。

套筒设斜沟供控制杆一端勾置，藉控制杆的位移连动而产生旋转，令套筒小缺口可下压或释放棘爪，而大缺口使棘爪成结合状态。

固定轴的外部设有至少两个棘爪沟及至少一个内凹组配沟，该内凹组配沟供水平位称的控制杆置放于固定轴的外围；还设有一个平面突轮机构，具有多个同心环面，每一环面供一控制杆的杆端相抵设置，每一环面上依变速段数等分设定多个高低起伏面；每一控制杆控制一套设于固定轴上的套筒水平位移或旋转，而每一套筒控制一棘爪的启闭；

第一行星齿轮系的输入端与第一环面齿轮的输入端可选择切换于动力输入驱动件的输出端；而第一行星齿轮系的输出端与第一环齿轮的输出端可选择切换于中间环的输入端；

第二行星齿轮系的输入端与第二环齿轮的输入端可选择切换于中间环的输出端；而第二行星齿轮系的输出端与第二环齿轮的输出端可选择切换于动力输出件的输入端；

一中间环，其输入端可选择连动于第一行星齿轮系的输出端或第一环齿轮的输出端；中间环的输出端可选择输出于第二行星齿轮系的输入端或第一环齿轮的输入端。

所设的第一环齿轮及第二环齿轮的输入端设有承接外来动力输入的啮合部，使环齿轮本身成为一个可直接承接外来动力输入的动力传输元件与传输通道。

所设的第一环齿轮及第二环齿轮的输入端设有承接外来动力输入的啮合部，使环齿轮本身成为一个可直接承接外来动力输入的动力传输元件与传输通道。

附图说明

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步。

图1是本发明组合剖面图。

图2是本发明固定轴。

图3是图2的a-a剖面图。

图4是图2的b-b剖面图。

图5是本发明套筒B1。

图6是图5左侧视图。

图7是本发明套筒B1与控制杆B2组合示意图。

图8是本发明套筒C1。

图9是图8的左侧视图。

图10是图8的右侧视图。

图11是本发明套筒C1与控制杆C2组合示意图。

图12是本发明套筒E1。

图13是图12的左侧视图。

图14是图12的C-C剖面图。

图15是本发明筒E1与控制杆E2组合示意图。

图16是本发明套筒H1

图17是图16的左侧视图。

图18是本发明套筒H1与控制杆H2组合图。

图19是本发明套筒J1。

图20是图19的左侧视图。

图21是图19的右侧视图。

图22是本发明套筒J1与控制杆J2组合示意图。

图23是本发明套筒L1。

图24是图23的左侧视图。

图25是图23的d-d左侧视图。

图26是本发明套筒L1与控制杆L2组合示意图。

图27是本发明平面突轮机构。

图28是图27的e-e剖面图。

图29是本发明各控制杆在平面突轮机构上分布示意图。

图30是图1的f-f剖面图。

图31是图1的g-g剖面图。

图32是本发明的中间环。

图33是图32的右侧视图。

图34是图32的后视图。

图35是图34的h-h剖视图。

图号说明：

1-轮毂                             2-动力输入驱动件

21-啮合部                          3-变速驱动件

4-固定轴                           41-棘爪沟

42-组配沟                          5-平面突轮机构

50-弹簧                            6-第一行星齿轮系

60-第一环齿轮                      601-啮合部

602-内环齿                         61-太阳齿轮

62-太阳齿轮                        6A-行星齿轮架

6A1-啮合部                         7-第二行星齿轮系

70-第二环齿轮                      701-啮合部

702-内环齿                         71-太阳齿轮

72-太阳齿轮                        7A-行星齿轮架

8-中间环                           81-组配槽

82-组配槽                          83-组配槽

84-啮合部                          9-拨叉

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-控制杆

B0、C0、E0、J0、H0、L0-环面

B3、C3、E3、J3、H3、L3-弹簧

C11-斜沟                               C12-小缺口

C13-大缺口                             J11-斜沟

J12-小缺口                             J13-大缺口

10-动力输出件

具体实施方式

本发明自行车内变速器如图1所示，包含轮毂1、动力输入驱动件2、变速驱动件3、固定轴4、平面突轮机构5、第一行星齿轮系6、第一环齿轮60、第二行星齿轮系7、第二环齿轮70、中间环8等主要部份。

其中轮毂1内部中央横置固定轴4，使轮毂1依固定轴4为圆心可旋转，于固定轴4上设有两个一组的多组太阳齿轮61、62及71、72，并在各组太阳齿轮的外围设置以固定轴4为圆心旋转的第一行星齿轮系6、第二行星齿轮系7，并使第一行星齿轮系6的行星齿轮啮合于第一组太阳齿轮61、62，而第二行星齿轮系7的行星齿轮啮合于第二组太阳齿轮71、72，在各行星齿轮系6、7的外围则分别设有环齿轮60、70，且于第一行星齿轮系6、第一环齿轮60及第二行星齿轮系7、第二环齿轮70间设动力传输中间环8。

在轮毂1一侧设有动力输入驱动件2及变速驱动件3，该动力输入驱动件2的输出端介于第一行星齿轮架6A输入端及第一环齿轮60的输入端，在动力输入驱动件2输出端外缘设有单向棘爪A用以啮合第一环齿轮60输入端的啮合部601，驱动件2输出端内缘则设有啮合部21供第一行星齿轮架6A输入端所设单向棘爪B啮合；该驱动件2输出端内缘与第一行星齿轮架6A间的棘爪B受一拨叉9所连动，而拨叉9则受一定位可水平位移于固定轴4上的套筒B1控制，当套筒B1水平横移时，拨叉9即带动棘爪B成分离状态，即棘爪B脱离驱动件2的啮合部21，而套筒B1的位移则由控制杆B2所连动(如图5～7所示)，控制杆B2的另一端则以相抵而又贴合的状态，位移于平面突轮机构5中多个同心环的环面B0上(如图29所示)，并配合弹簧B3使控制杆B2杆端以紧密贴合的状态，位移于环面B0且依环面高低起伏的设计而产生水平位移；平面突轮机构5由变速操纵系统的变速驱动件3旋转予以连动，施平面突轮机构环面旋转角度的变化。

控制杆B2设置于固定轴4的外部施水平位移者，固定轴4如图2～4所示，于固定轴4的外部设有至少两棘爪沟41及至少一个内凹组配沟42，以供所有的控制杆设置并水平位移于固定轴4的外围。

第一环齿轮60以内环齿602啮合于第一行星齿轮系6行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮60的输出端则相对于中间环8的输入端外缘，两者间由单向棘爪E控制；第一行星齿轮系6的行星齿轮以高、低双阶齿轮面分别啮合于第一组太阳齿轮61、62，其中小太阳齿轮61受单向棘爪C控制，而大太阳齿轮62则由单向棘爪D控制，由于小太阳齿轮61受棘爪C定位时，大太阳齿轮62的转速较快，且控制大太阳齿轮的棘爪D与控制小太阳轮的棘爪C为相同顺时针方向设置，因此当小太阳齿轮61的棘爪C为合时，则大太阳齿轮62的棘爪D无作用(即大太阳齿轮62为滑动状态)，因此，两太阳齿轮61、62仅要控制单只棘爪C即可达到不同速比的选择，而该控制小太阳齿轮61的棘爪C受套筒C1旋转角度的位移而控制结合或分离，利用套筒C1上斜沟C11供控制杆C2一端勾置，藉控制杆C2的水平横向位移，经斜沟C11而使套筒C1旋转，令套筒C1一侧边小缺口C12可位移下压棘爪C成分离状态，而套筒C1另侧边大缺口C13则使棘爪D成结合状态；该控制杆C2设置于固定轴4的外部施水平横向位移，控制杆C2另一端则以弹簧C3力定位以紧密贴合的状态，位移于平面突轮机构5的预定同心环面C0上，依环面C0的高低起伏而达到控制杆C2的水平位移。

第一行星齿轮系的齿轮架6A输出端外缘设有啮合部6A1，该啮合部与中间环8输入端内缘的单向棘爪F相对；而中间环8输入端外缘相对于环齿轮60输出端间，设有棘爪E，该棘爪E藉拨叉9受套筒E1连动，而套筒E1如图12～15所示受控制杆E2水平位移所操纵，该控制杆E2一端连接于套筒E1上，另一端则以弹簧E3力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构5中多个同心环的环面E0上，依环面E0的高低起伏设计而作水平横向位移。

中间环8如图32～35所示，于输入端外缘设有棘爪E组配槽81，该棘爪E受套筒E1控制施合或离于环齿轮60的输出端，而中间环内缘设棘爪F组配槽82使棘爪F可依棘爪E的离而合啮合连动于第一行星齿轮架6A的输出端啮合部6A1；中间环8的输出端外缘设有一可啮合连动于第二环齿轮70输入端啮合部701的棘爪G组配槽83，而输出端内缘则设一可啮合连动于第二行星齿轮架7A输入端棘爪H的啮合部84。

第二行星齿轮系7设于第二环齿轮70内部空间，其齿轮架7A输入端设有棘爪H，该棘爪H藉拨叉9接受套筒H1操纵，而套筒H1如图16～18所示受控制杆H2水平位移连动，该控制杆H2一端连接于套筒H1上，另一端则以弹簧H3力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构5上多个同心环的环面H0上，依环面H0的高低起伏设计而作水平横向位移，当套筒H1位移促使拨叉9令棘爪H分离时，棘爪G结合，而棘爪H结合时，则棘爪G滑移成分离状态。

第二环齿轮70以内环齿702啮合于第二行星齿轮系7行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮70的输出端设啮合部，该啮合部与动力输出件10输入端外缘的棘爪L相对，该棘爪L由配合连动的拨叉9接受套筒L1控制，套筒L1则连接于控制杆L2的一端，控制杆L2另一端则以弹簧L3力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮5的多个同心环的环面L0上，依环面L0的高低起伏设计而水平位移，此控制杆L2设置水平位移于固定轴4的外部。

第二行星齿轮系7的行星齿轮以高低双阶齿轮面分别啮合于第二组太阳齿轮71、72，其中小太阳齿轮71受棘爪J控制，而大太阳齿轮72则由棘爪K控制，由于小太阳齿轮71受棘爪J定位时，大太阳齿轮72的转速较快且棘爪K与棘爪J为相同顺时针方向设置，因此仅要控制棘爪J即可作两太阳齿轮不同的速比路径选择，而棘爪J受套筒J1旋转角度的位移而控制合或离，而套筒J1与套筒C1相同，藉套筒J1上的斜沟J11经控制杆J2的位移连动而产生套筒J1旋转，令套筒J1小缺口J11可下压或释放棘爪J，而大缺口J13使棘爪K成结合状态；控制杆J2设置于固定轴4的外部施水平横向位移，该控制杆J2另一端以弹簧J3力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构5的多个同心环中的环面J0上，依环面J0的高低起伏而水平位移。

第二行星齿轮系的行星架7A输出端设有啮合部，该啮合部与动力输出件10的棘爪M相对，动力输出件10输出端则啮合连动于轮毂1内毂壁。

请参阅图1中所示，各控制杆B2、C2、E2、H2、J2、L2分别定点相抵而又贴合于可旋转的平面突轮机构5各预定环面B0、C0、E0、H0、J0、L0上，依各环面的高低起伏设计而使相对的控制杆位移或静止，而各环面的高低起伏依设定变速段数予以均分环面，且令作内凹的低或未内凹的高，另在平面突轮机构5外部牵设有复位弹簧50以施旋转的平面突轮机构具有自动复位的弹力。

而有关各棘爪A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M及控制杆B2、C2、E2、H2、J2、L2的操纵速比变化路径，实质上为多重路径，但在下列叙述中将以最佳实施例来说明，如何以最少的控制杆位移来达到举例的13段变速输出，当然此为例举实施例，举凡运用本发明技术原理与技术范畴者，均应属本发明专利诉求保障的范围；请参阅图1所揭示的结构：

当控制杆C2及J2受平面突轮机构5旋转一设定角度而做水平位移时，第一及二组太阳齿轮组中的小太阳齿轮棘爪C及J分离，其余的棘爪B、E、H、L为结合状态，产生第1段速率输出。

当改变棘爪C与其余棘爪B、E、H、L均为结合状态，而仅棘爪J分离时，做第2段速率的输出。

当改变棘爪J与所有的棘爪B、C、E、H、L均为结合状态时，为第3段速率的输出。

棘爪E及J为分离状态，而棘爪B、C、H、L为结合状态时，产生第4段速率输出。

棘爪J与其他棘爪B、C、H、L为结合状态，而棘爪E为分离状态时，产生第5段速率输出。

改变棘爪B、J与棘爪E同为分离状态，棘爪C、H、L为结合状态时，产生第6段速率输出。

改变棘爪J与棘爪C、H、L同为结合状态，棘爪B、E维持分离状态时，产生第7段速率输出。

改变棘爪C与棘爪B、E为分离状态，棘爪J、H、L为结合状态时，则为第8段速率的输出。

改变棘爪C与J、L同为结合状态，改变棘爪H与B、E同为分离状态时，产生第9段速率输出。

再增加棘爪C与B、E、H同为分离状态，而棘爪J、L为结合状态时，产生第10段速率输出。

维持棘爪B、E、H为分离状态，改变棘爪L为离及棘爪C为结合状态，J为合，则为第11段速率的输出。

棘爪B、C、E、H、L均为分离状态，仅棘爪J结合状态时，产生第12段速率的输出。

而棘爪B、C、E、H、J、L均为分离状态时，产生第13段速率的输出。

综合上述，本发明的自行车内变速器，不但具有体积小、重量轻、结构简单、操纵便利的实质产业利用价值外，其独特定位旋转的平面突轮机构设计带动固定轴外部多支控制杆水平位移，进而分别操纵各棘爪的结合或分离，再配合介于两行星齿轮系与两环齿轮间的中间环输入和输出端棘爪的选择，能达到多重速比输出路径的作用，以及变速选择范围增加的高效率自行车内变速器，同时本发明技术能运用于各种二轮车(如：自行车、电动自行车、电动机车等等)，举凡运用本发明技术原理和结构者，均应属本发明权利保障范畴。

Claims (10)

1、一种自行车内变速器，包含有轮毂(1)、动力输入驱动件(2)、变速驱动件(3)、固定轴(4)、平面突轮机构(5)、第一行星齿轮系(6)、第一环齿轮(60)、第二行星齿轮系(7)、第二环齿轮(70)、中间环(8)主要部份，其特征在于：在轮毂内部中央横置有一固定轴，轮毂以此固定轴为圆心旋转，于固定轴上设有两个一组的多组太阳齿轮(61、62及71、72)，并在各组太阳齿轮的外围设置以固定轴为圆心旋转的第一行星齿轮系(6)、第二行星齿轮系(7)，并使第一行星齿轮系(6)的行星齿轮啮合于第一组太阳齿轮(61、62)，而第二行星齿轮系(7)的行星齿轮啮合于第二组太阳齿轮(71、72)，在各行星齿轮系(6、7)的外围则分别设有环齿轮(60、70)，且于第一行星齿轮系(6)、第一环齿轮(60)及第二行星齿轮系(7)、第二环齿轮(70)间设动力传输中间环(8)；

在轮毂(1)一侧设有动力输入驱动件(2)及变速驱动件(3)，该动力输入驱动件(2)的输出端介于第一行星齿轮架(6A)输入端及第一环齿轮(60)的输入端，在动力输入驱动件(2)输出端外缘设有棘爪(A)用以啮合第一环齿轮(60)输入端的啮合部(601)，驱动件(2)输出端内缘则设有啮合部(21)供第一行星齿轮架(6A)输入端所设棘爪(B)啮合；该驱动件(2)输出端内缘与第一行星齿轮架(6A)间的棘爪(B)受一定位可水平位移于固定轴(4)上的套筒(B1)控制，当套筒(B1)水平横移时，能带动棘爪(B)成分离状态，即棘爪(B)脱离驱动件(2)的啮合部(21)，而套筒(B1)的位移则由控制杆(B2)所连动，控制杆(B2)的另一端则以相抵而又贴合的状态，位移于平面突轮机构(5)中多个同心环的环面(B0)上，并配合弹簧(B3)使控制杆(B2)杆端以紧密贴合的状态，位移于环面(B0)且依环面高低起伏的设计而产生水平位移；平面突轮机构(5)由变速操纵系统的变速驱动件(3)的旋转予以连动，实施平面突轮机构环面旋转角度的变化；

第一环齿轮(60)以内环齿(602)啮合于第一行星齿轮系(6)行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮(60)的输出端则相对于中间环(8)的输入端外缘，两者间由单向棘爪(E)控制；第一行星齿轮系(6)的行星齿轮以高、低双阶齿轮面分别啮合于第一组太阳齿轮(61)、(62)，其中小太阳齿轮(61)受单向棘爪(C)控制，大太阳齿轮(62)则由单向棘爪(D)控制，且控制大太阳齿轮的单向棘爪(D)与控制小太阳齿轮的单向棘爪(C)为相同顺时针方向设置；

第一行星齿轮系的齿轮架(6A)输出端外缘设有啮合部(6A1)，该啮合部与中间环(8)输入端内缘的单向棘爪(F)相对；而中间环(8)输入端外缘相对于环齿轮(60)输出端间设有棘爪(E)，该棘爪(E)受套筒(E1)连动，而套筒(E1)受控制杆(E2)水平位移所操纵，该控制杆(E2)一端连接于套筒(E1)上，另一端则以弹簧(E3)力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构(5)中多个同心环的环面(E0)上，依环面(E0)的高低起伏设计而作水平横向位移；

中间环(8)输入端外缘设有棘爪(E)组配槽(81)，该棘爪(E)受套筒(E1)控制结合或分离于环齿轮(60)的输出端，而中间环内缘设棘爪(F)组配槽(82)使棘爪(F)可依棘爪(E)的分离而啮合连动于第一行星齿轮架(6A)的输出端啮合部(6A1)；中间环(8)的输出端外缘设有一可啮合连动于第二环齿轮(70)输入端啮合部(701)的棘爪(G)组配槽(83)，而输出端内缘则设一可啮合连动于第二行星齿轮架(7A)输入端棘爪(H)的啮合部(84)；

第二行星齿轮系(7)的齿轮架(7A)输入端设有棘爪(H)，该棘爪(H)受套筒(H1)操纵，而套筒(H1)受控制杆(H2)水平位移连动，该控制杆(H2)一端连接于套筒(H1)上，另一端则以弹簧(H3)力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构(5)上多个同心环的环面(H0)上，依环面(H0)的高低起伏设计而作水平横向位移，当套筒(H1)位移促使棘爪(H)分离时，棘爪(G)结合，而棘爪(H)结合时，则棘爪(G)分离；

第二环齿轮(70)以内环齿(702)啮合于第二行星齿轮系(7)行星齿轮的低阶齿轮面，而环齿轮(70)的输出端设有啮合部，该啮合部与动力输出件(10)输入端外缘的棘爪(L)相对，该棘爪(L)受套筒(L1)控制，套筒(L1)则连接于控制杆(L2)的一端，控制杆(L2)另一端则以弹簧(L3)力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构(5)的多个同心环的环面(L0)上，依环面(L0)的高低起伏设计而水平位移；

第二行星齿轮系(7)的行星齿轮以高低双阶齿轮面分别啮合于第二组太阳齿轮(71、72)，其中小太阳齿轮(71)受棘爪(J)控制，而大太阳齿轮(72)则由棘爪(K)控制，且控制大太阳齿轮的棘爪(K)与控制小太阳齿轮的棘爪(J)为相同顺时针方向设置，而棘爪(J)受套筒(J1)旋转角度的位移而控制，套筒(J1)藉控制杆(J2)的水平位移连动而产生旋转，该控制杆(J2)另端以弹簧(J3)力以紧密贴合的状态，位移于可旋转的平面突轮机构(5)的多个同心环中的环面(J0)上，依环面(J0)的高低起伏而水平位移；

第二行星齿轮系的行星架(7A)输出端设有啮合部，该啮合部与动力输出件(10)的棘爪(M)相对，动力输出件(10)输出端则啮合连动于轮毂(1)内毂壁。

2、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于各控制杆(B2、C2、E2、H2、J2、L2)分别定点相抵并贴合于可旋转的平面突轮机构(5)各预定环面(B0、C0、E0、H0、J0、L0)上，依各环面的高低起伏设计而使相对的控制杆位移或静止，而各环面的高低起伏依设定变速段数予以均分环面。

3、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于在平面突轮机构(5)外部牵设有复位弹簧(50)，该复位弹簧施加于旋转着的该平面突轮机构以自动复位的弹力。

4、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于控制杆(B2、C2、E2、H2、J2、L2)设置于固定轴(4)的外部并可作水平位移。

5、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于固定轴(4)的外部设有至少两个棘爪沟(41)及至少一个内凹组配沟(42)。

6、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于套筒(C1)上设斜沟(C11)供控制杆(C2)一端勾置，藉控制杆(C2)的水平横向位移，经斜沟(C11)而使套筒(C1)旋转，使套筒(C1)一侧边小缺口(C12)可位移下压棘爪(C)成分离状态，而套筒(C1)另侧边大缺口(C13)则使棘爪(D)成结合状态。

7、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于套筒(J1)设斜沟(J11)供控制杆(J2)一端勾置，藉控制杆的位移连动而产生旋转，使套筒(J1)小缺口(J11)可下压或释放棘爪(J)，而大缺口(J13)使棘爪(K)成结合状态。

8、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于固定轴的外部设有至少两个棘爪沟及至少一个内凹组配沟，该内凹组配沟供水平位移的控制杆置放于固定轴的外围；还设有一个平面突轮机构，具有多个同心环面，每一环面供一控制杆的杆端相抵设置，每一环面上依变速段数等分设定多个高低起伏面；每一控制杆控制一套设于固定轴上的套筒水平位移或旋转，而每一套筒控制一棘爪的启闭；

第一行星齿轮系的输入端与第一环面齿轮的输入端可选择切换于动力输入驱动件的输出端；而第一行星齿轮系的输出端与第一环齿轮的输出端可选择切换于中间环的输入端；

第二行星齿轮系的输入端与第二环齿轮的输入端可选择切换于中间环的输出端；而第二行星齿轮系的输出端与第二环齿轮的输出端可选择切换于动力输出件的输入端；

一中间环，其输入端可选择连动于第一行星齿轮系的输出端或第一环齿轮的输出端；中间环的输出端可选择输出于第二行星齿轮系的输入端或第一环齿轮的输入端。

9、根据权利要求1所述的自行车内变速器，其特征在于所设的第一环齿轮及第二环齿轮的输入端设有承接外来动力输入的啮合部，使环齿轮本身成为一个可直接承接外来动力输入的动力传输元件与传输通道。

10、根据权利要求8所述的自行车内变速器，其特征在于所设的第一环齿轮及第二环齿轮的输入端设有承接外来动力输入的啮合部，使环齿轮本身成为了一个可直接承接外来动力输入的动力传输元件与传输通道。

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