TW201514400A

TW201514400A - 二輪載具結構（一）

Info

Publication number: TW201514400A
Application number: TW102137015A
Authority: TW
Inventors: Zhi-Zong Gao
Original assignee: Chen zheng he
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: US20150102578A1

Abstract

本發明提供一種二輪載具結構(一)，包括：一車架以及一傳動變速系統。其中，車架上安裝有一把手以及二個車輪，其中至少一個車輪為一驅動輪，該車架包括：一入力軸管件，入力軸管件兩端分別安裝有一曲柄，該等曲柄上分別安裝有一踏板。傳動變速系統包括了：一變速裝置、一第二鏈輪以及一鏈條。變速裝置具有一第一鏈輪。變速裝置位於該等曲柄旋轉之中心並且安裝於入力軸管件中，第一鏈輪則位於入力軸管件外部一側並位於入力軸管件與曲柄之一之間。其中，變速系統透過一變速纜線與安裝於把手處之一變速扳桿連接。第二鏈輪係同軸心地安裝於驅動輪之輪軸上，且與第一鏈輪位於車架的同一側。鏈條套接於第一鏈輪以及第二鏈輪。其中，當曲柄轉動時，其所產生的轉動運動係經由變速裝置傳遞給第一鏈輪，再經由鏈條傳遞給第二鏈輪，使得驅動輪得以轉動。

Description

二輪載具結構(一)

本發明係關於一種二輪載具結構，特別是關於一種將二輪載具之變速裝置置於曲柄旋轉中心的二輪載具結構。

為了使二輪載具，如自行車、電動腳踏車等交通工具。能夠在不同的路況以及環境下皆能輕鬆騎乘，現今市面上的二輪載具大都安裝有傳動變速系統，使得騎乘者能夠因應不同的路況來調整變速系統的齒輪比，藉以達到省力的效果。如第1圖所示，習知的腳踏車傳動變速系統900包含有多個變速鏈輪902，一般而言，這些變速鏈輪902是以同心重疊方式設置於腳踏車後輪輪軸904上，並透過鏈條906使其與腳踏車的踏板連動轉動。騎乘者藉由選擇性地將鏈條在各變速鏈輪之間切換，可以改變後輪轉速與踏板轉速的比值，達成變速作用。此種傳動變速系統因為是由多個變速鏈輪重疊在一起而構成的，因此在軸向及徑向上的尺寸會因變速鏈輪數量的增加而變大。因此，為了避免變速系統整體尺寸過大，造成車架偏心、鏈條錯位等情形而產生機械動力傳導損失，進而影響到腳踏車操控的功能，實際應用上通常只能設置有限數量的變速鏈輪。惟，由於每一個變速鏈輪代表一種不同的轉速，因此腳踏車傳動變速系統所能達成的變速段數是依變速鏈輪的數量而定。在變速鏈輪的數量因實際設計的限制而無法大幅增加的情形下，腳踏車所能達成的變速段數亦相當有限。

另一種在自行車上常見的變速系統為內變花鼓，其係利用行星齒輪系統的原理來達到變速的效果。行星齒輪系統是機械業中常用來縮減齒輪傳動系統龐大體積的有效手段。常見的行星齒輪系統例子可參見第2圖所示，其中行星齒輪系統940包含有一太陽齒輪942及一環齒輪944，二者同心設置而於其間形成一環狀空間，數個量行星齒輪946設置於該環狀空間內，並同時嚙合於太陽齒輪942及環齒輪944，因此基本上太陽齒輪、行星齒輪、環齒輪三者是以不同速度轉動。在實際使用上，太陽齒輪、行星齒輪、以及環齒輪均可做為輸入端或輸出端，以供改變輸入端與輸出端間的轉速及扭矩。唯單一行星齒輪系統所能達成的變速效果有限，因此實際應用上常會將二組或多組行星齒輪系統沿著軸向耦接在一起，以達到更進一步的變速效果，如增加速度或增加扭矩的輸出。另外，行星齒輪、太陽齒輪及環齒輪的轉動軸線互相平行，仍會造成整體尺寸的擴大，齒輪直接受力而磨損及機械動力損失等問題。

為了解決上述問題，本案的發明人曾經提出台灣第101120752、101120748、101120934、101120938、101120940、101120943號等申請案，為一種垂直並列同軸行星變速傳動系統，在能提供大數量變速段速的同時，更有效地縮小了整體變速傳動系統的體積以及重量，使其更適合安裝在如自行車等二輪載具上使用。然而，在習知的二輪載具上，由於受限於變速系統的體積，變速系統皆是安裝於後輪的輪軸上，當騎乘者踩踏踏板時，再藉由鏈條連動帶動變速系統以及後輪轉動。在習知載具的變速傳動系統的安裝配置下，由於騎乘者並非直接對變速系統作功，騎乘者踩踏踏板旋轉的動能透過鏈條傳遞至安裝於後輪的變速系統時必定會造成能量的損失，此外，在變速時鏈條錯位等因素也會造成更多能量的損失，因而浪費了騎乘者的輸出功率。此外，由於後輪輪軸除了安裝變速系統以外，也必須承擔載具本身以及騎乘者的重量，因此也容易造成變速系統軸心的損壞。再者，由於傳統自行車的變速系統之體積會根據所需的變速段速而改變，其車架的結構也會因為變速系統之體積大小而需要做調整，車架偏心的結構也因而造成車架量產以及使用上的困難。

基於上述理由，有需要提出一種二輪載具結構，在能提供大數量的變速段數與更佳的輸出效率的同時，能夠減少傳動系統能量的損失、降低變速系統的故障率、及提供更方便的使用方法，並且使得車架在量產上更為容易。

本發明的目的在於提供一種二輪載具結構(一)，透過將載具的變速系統安裝於踏板曲柄旋轉的中心，達到在提供大數量的變數段數與更佳的輸出效率的同時，能夠減少傳動系統能量的損失、降低變速系統的故障率及提供更方便的使用方法，並且使得車架的量產更為容易之目標。

為達成前述之目的，本發明提供一種二輪載具結構(一)，包括：一車架以及一傳動變速系統。其中，車架上安裝有一把手以及二個車輪，其中至少一個車輪為一驅動輪，該車架包括：一入力軸管件，入力軸管件兩端分別安裝有一曲柄，該等曲柄上分別安裝有一踏板。傳動變速系統包括了：一變速裝置、一第二鏈輪以及一鏈條。變速裝置具有一第一鏈輪。變速裝置位於該等曲柄旋轉之中心並且安裝於入力軸管件中，第一鏈輪則位於入力軸管件外部一側並位於入力軸管件與曲柄之一之間。其中，變速系統透過一變速纜線與安裝於把手處之一變速扳桿連接。第二鏈輪係同軸心地安裝於驅動輪之輪軸上，且與第一鏈輪位於車架的同一側。鏈條套接於第一鏈輪以及第二鏈輪。

根據本發明的一實施例，變速系統包括複數個行星齒輪次系統、一耦接總成、一設定器、一設定控制器、一環齒輪、一外環筒以及一中心軸。複數個行星齒輪次系統是以同軸方式沿著一第一軸線串接疊置，其中每一行星齒輪次系統包含：一太陽齒輪，係與第一軸線同軸心設置而可選擇性繞該第一軸線轉動，以及至少一行星齒輪，其係與一垂直於第一軸線的第二軸線同軸心設置並可繞著該第二軸線轉動。耦接總成設置於每二相鄰行星齒輪次系統間，以供將二相鄰行星齒輪次系統中的前一級行星齒輪次系統的行星齒輪的轉動運動傳遞至後一級行星齒輪次系統的行星齒輪。設定器係配合每一行星齒輪次系統設置，其可選擇性地沿著第一軸線的方向移動，以供選擇性地嚙合行星齒輪次系統的太陽齒輪。設定控制器包含一中空管體，係與第一軸線呈同軸心設置而可繞該第一軸線在一預定的角度範圍內轉動；中空管體具有一圓周外表面，其上對應於每一行星齒輪次系統的設定器開設有一大致上沿著圓周方向設置的凸輪槽，可供控制該設定器沿第一軸線選擇性地移動，以供使該等設定器選擇性地嚙合該等行星齒輪次系統的太陽齒輪。環齒輪與至少一級行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合。外環筒，包覆於該等行星齒輪次系統外部。其中，外環筒的一外直徑係小於入力軸管件之一內直徑，以使外環筒可以安裝於入力軸管件內部。中心軸係與第一軸線同軸心設置，並可以相對轉動的方式插置於設定控制器的中空管體的一中心通孔內，以供中空管體繞著中心軸轉動。其中，第一鏈輪係透過一單向離合器結合至該等行星齒輪次系統上，以藉由該等曲柄之旋轉而帶動該等行星齒輪次系統轉動。

根據本發明的一實施例，變速纜線係經由車架之內部連接至入力軸管件內之變速系統。

根據本發明的一實施例，第一鏈輪與第二鏈輪之間的齒輪比為1：1。

根據本發明的一實施例，第一鏈輪與第二鏈輪之間的齒輪比大於1。

根據本發明的一實施例，第一鏈輪與第二鏈輪之間的齒輪比小於1。

100‧‧‧變速裝置

102‧‧‧行星齒輪次系統

104‧‧‧第一軸線

106‧‧‧太陽齒輪

108‧‧‧外齒輪

110‧‧‧內齒輪

112‧‧‧行星齒輪組

114‧‧‧行星齒輪

115‧‧‧轉軸

116‧‧‧第二軸線

118‧‧‧耦接總成

120‧‧‧皮帶輪

122‧‧‧皮帶

124‧‧‧設定器

126‧‧‧中空圓柱體

128‧‧‧牙齒

130‧‧‧設定控制器

132‧‧‧中空管體

133‧‧‧旋轉操控器

134‧‧‧外表面

136‧‧‧凸輪槽

138‧‧‧控制銷

140‧‧‧環座

140’‧‧‧末端環座

142‧‧‧孔

144‧‧‧外側表面

146‧‧‧軸向溝槽

148‧‧‧固定桿

150‧‧‧環齒輪

152‧‧‧牙齒

154‧‧‧外環筒

156‧‧‧外螺紋

158‧‧‧內螺紋

160‧‧‧傳動齒輪

162‧‧‧環狀壁

164‧‧‧外環壁

166‧‧‧末端連接部

168‧‧‧孔

170‧‧‧長形槽孔

172‧‧‧固定孔

174‧‧‧中心軸

176‧‧‧中心通孔

178‧‧‧平直切口

200‧‧‧單向離合器

202‧‧‧離合器殼座

204‧‧‧卡銷組

206‧‧‧外螺紋

208‧‧‧貫穿孔

210‧‧‧軸承

212‧‧‧環狀突起部

214‧‧‧第一鏈輪

216‧‧‧卡銷容置孔

218‧‧‧大直徑外部段

220‧‧‧小直徑內部段

222‧‧‧肩部

224‧‧‧外筒

226‧‧‧卡銷

228‧‧‧彈簧

230‧‧‧外側末端

232‧‧‧卡合孔

234‧‧‧變速纜線連接件

236‧‧‧內側軸銷

238‧‧‧結合孔

240‧‧‧外側軸銷

242‧‧‧變速導引件

244‧‧‧套合孔

246‧‧‧平直側壁

248‧‧‧圓弧導引槽

250‧‧‧復位彈簧

252‧‧‧末端

254‧‧‧結合孔

256‧‧‧結合孔

3‧‧‧車架

301‧‧‧前輪

302‧‧‧後輪

31‧‧‧車首管

311‧‧‧轉向管

312‧‧‧前叉

313‧‧‧把手

314‧‧‧變速扳桿

32‧‧‧立桿

321‧‧‧座墊桿

322‧‧‧座墊

33‧‧‧車體

34‧‧‧後叉

35‧‧‧入力軸管件

351‧‧‧曲柄

352‧‧‧踏板

4‧‧‧傳動變速系統

41‧‧‧第二鏈輪

42‧‧‧鏈條

900‧‧‧傳動變速系統

902‧‧‧變速鏈輪

904‧‧‧輪軸

906‧‧‧鏈條

940‧‧‧行星齒輪系統

942‧‧‧太陽齒輪

944‧‧‧環齒輪

946‧‧‧行星齒輪

第一圖為習知腳踏車傳動變速系統之示意圖；第二圖為習知行星齒輪系統之示意圖；第三圖為根據本發明第一實施例之二輪載具結構(一)之立體分解圖；第四圖為根據本發明第一實施例之二輪載具結構(一)之側視圖；第五圖為顯示根據本發明第一實施例之變速系統的一立體圖；第六A圖為顯示本發明第一實施例之變速系統的一分解圖；第六B圖為顯示本發明第一實施例之變速系統的另一分解圖；第六C圖為顯示本發明第一實施例之變速系統的一立體剖面圖，其中外環筒為拆解開的情形；第七A圖為顯示本發明第一實施例之變速系統之一立體圖，其中外環筒及各級行星齒輪次系統的環座均省略掉，以顯示內部結構；第七B圖為第七A圖之一側視圖；第七C圖為顯示本發明第一實施例之變速系統之一剖面圖，其中省略部份零件；第八A圖為顯示根據本發明一變化例之二輪載具結構(一)之側視圖；第八B圖為顯示根據本發明另一變化例之二輪載具結構(一)之側視圖。

第三圖為根據本發明第一實施例之二輪載具結構(一)之立體分解圖，第四圖為根據本發明第一實施例之二輪載具結構(一)之側視圖。如第三圖以及第四圖所示，本發明的二輪載具結構(一)，主要包括了一車架3以及一傳動變速系統4。由於車架的形狀依照二輪載具的用途有非常多不同的樣式，在本發明的實施例中，係採用自行車的車架構造為範例以進行說明，車架的組成與構造僅為示意性之目的，並非要限制車架的結構。

在第一實施例中，車架3包括了：一車首管31、一立桿32、一車體33、一後叉34以及一入力軸管件35。車首管31兩端分別安裝有一轉向管311以及一前叉312，轉向管311上安裝有一把手313，前叉312上安裝有一前輪301。立桿32頂端透過一座墊桿321安裝有一座墊322。車體33連接車首管31以及立桿32。後叉34連接立桿32並且安裝有一後輪302。入力軸管件35位於後叉34、車體33以及立桿32的交接點，並且為一中空的管件。入力軸管件35兩端分別安裝有一曲柄351，該等曲柄351上分別安裝有一踏板352。

傳動變速系統4包括了：一變速裝置100、一第二鏈輪41以及一鏈條42。變速裝置100具有一第一鏈輪214。變速裝置100位於該等曲柄351旋轉之中心且安裝於入力軸管件35中。在此，將變速裝置100安裝於入力軸管件35內的方式可以為任何習知的方法。第一鏈輪214位於入力軸管件35外部一側，並位於入力軸管件35與曲柄351之一之間。其中，變速裝置100透過一變速纜線(未顯示)與安裝於把手313處之一變速扳桿314連接。第二鏈輪41係同軸心地安裝於一驅動輪之輪軸上，且與第一鏈輪214位於車架3的同一側。在本第一實施例中，二輪載具之驅動輪為後輪302，因此，第二鏈輪41係以同軸心地方式安裝於後輪302之輪軸上。鏈條42則套接於第一鏈輪214以及第二鏈輪41。

在此，變速纜線是經由車架3內部連接至變速扳桿314。更具體而言，變速纜線是經由入力軸管件35、車體33、車首管31以及轉向管311之內部連結至位於把手313處的變速扳桿314。透過此種配線方式，車架3外部可以不必設置用以固定變速纜線的扭力環以及不必拉線至車架尾端，不但可以減輕車體本身的重量，更可以提供使用者另一種配線選擇及大大減少配線距離之行程與難度，此外，更使得車體的外觀更為乾淨簡單。

此外，在自行車的結構中，為了讓騎乘者在不踩動踏板時，鍊條可以停止轉動，一般在後輪輪軸皆設置有棘輪，使得在上述情形時驅動輪之轉動不會藉由鏈輪以及鏈條被反向傳遞至曲柄及踏板上。在習知的自行車結構中，由於變速裝置也同樣安裝於後輪輪軸，其棘輪大都是與變速裝置一起設置，因此，不但會造成變速裝置的結構複雜，也使得變速裝置的維修與拆裝變得更為困難。在本發明中，由於變速裝置100的安裝位置從後輪輪軸移到了曲柄旋轉中心，也就是入力軸管件35中，因此，提供了使用者新的配置選擇；即，使用者可以選擇將棘輪(未顯示於圖中)與變速裝置100一起移到曲柄旋轉中心，或者，使用者也可以將棘輪與變速裝置100分開設置。在分開設置的情形下，棘輪可以與第二鏈輪41一起設置於後輪302之輪軸上。如此一來，變速裝置100之構造可以簡化，使得變速裝置100的功能更為明確，其維修與拆裝更為容易。

根據本發明的第一實施例，當騎乘者踩動踏板352而轉動曲柄351時，其所產生的力矩以及轉動運動可以經由變速裝置100傳遞給第一鏈輪214，再經由鏈條42傳遞給第二鏈輪41，最後再經由第二鏈輪41將轉動運動傳遞給後輪302，使得後輪302得以轉動。在此，第一鏈輪214以及第二鏈輪41之間的齒輪比為1：1。透過上述的配置，騎乘者踩踏踏板352而轉動曲柄351時所產生的力矩，是直接輸入至變速裝置100之中，經由變速裝置100產生變速效果，再輸出至第一鏈輪214；換言之，當變速裝置的齒比設定為N：1時，代表騎乘者將曲柄旋轉一圈，則位於輸出端的第一鏈輪214則轉動N圈，即，透過此種配置，騎乘者可以在踩動踏板352旋轉相同圈數的情形下，使得載具行走更遠的距離。

本發明的二輪載具結構(一)透過將變速裝置安裝於曲柄旋轉中心的位置，即，將變速裝置安裝於載具入力軸的軸心位置，使得騎乘者可以直接對變速器做功；與習知的自行車將變速器安裝於後輪輪軸的配置不同，由於騎乘者踩踏曲柄所產生的力矩以及轉動運動不需要經由鏈條傳遞至後輪的變速器，因此，得以減少動能的損失，使得能量的傳遞更為有效率。

此外，在習知的自行車上，後輪輪軸除了安裝變速裝置以外，也必須承受載具本身以及騎乘者的重量，因此也容易造成變速裝置軸心的損壞，而導致需要維修的情形。本發明透過將變速裝置安裝於入力軸管件35中，入力軸管件35一般又被稱為五通管，可以使得變速裝置100不需要承受多餘的力，藉此減少變速裝置100損壞的情形，並且延長變速裝置軸心的使用壽命。

在本發明的一第二實施例中，除了力的傳遞方式有不同外，其餘配置皆與本發明第一實施例相同，因此，以下僅針對第二實施例與第一實施例不同處進行說明。根據本發明的第二實施例，當騎乘者踩動踏板352而轉動曲柄351時，其所產生的力矩以及轉動運動直接帶動第一鏈輪214轉動，傳遞給變速裝置100，再經由鏈條42傳遞給第二鏈輪41，最後再經由第二鏈輪41將轉動運動傳遞給後輪302，使得後輪302得以轉動。在此，第一鏈輪214以及第二鏈輪41之間的齒輪比為1：1。根據本發明第二實施例的配置，當騎乘者踩踏踏板352而轉動曲柄351一圈時，第二鏈輪41也同樣轉動一圈，然而，與本發明的第一實施例相比，騎乘者可以以較小的力氣來轉動曲柄351，換言之，根據本發明第二實施例的配置對騎乘者而言較為省力。

本發明所使用的變速裝置100，為本案發明人提出的一種垂直並列同軸行星變速傳動系統。以下，將參照第五圖、第六A圖、第六B圖、第六C圖、第七A圖、第七B圖以及第七C圖，針對變速裝置100的內部構造進行說明。

本發明所使用的變速裝置100包含有多級行星齒輪次系統102，在此，變速裝置100包含有六級的行星齒輪次系統102，以同軸方式設置而沿著由共同軸心所定義的一第一軸線104呈串接堆疊狀設置。每一級行星齒輪次系統102均包含有一太陽齒輪106，其係設置成可繞該第一軸線104轉動。太陽齒輪106包含有一外齒輪108及一內齒輪110，二者係呈同心而互相固定在一起，其中外齒輪108係一斜齒輪，位在內齒輪110的外側。

每一級行星齒輪次系統102另外包含有至少一行星齒輪組112，其中包含有一行星齒輪114，係為一斜齒輪，可嚙合太陽齒輪106的外齒輪108，該行星齒輪114係設置於一轉軸115上，而可繞著由該轉軸115之軸心所定義的一第二軸線116轉動。該第二軸線116係垂直於該第一軸線104。在此要特別提出的是，各級行星齒輪次系統102中的行星齒輪114的第二軸線116均係設置成與第一軸線104垂直，並且互相平行而呈並列配置。

為力量平衡的考量，每一級行星齒輪次系統102包含有二行星齒輪114，呈相對設置(亦即分隔開180度)，然而變速裝置100並不侷限於此，如有需要每一級行星齒輪次系統102亦可包含有三個或多個行星齒輪114，以軸心對稱方式(或非軸心對稱方式)設置。

相鄰二級的行星齒輪次系統102間是以一耦接總成118加以互相耦接在一起，以供將前一級行星齒輪次系統102的行星齒輪114的轉動運動傳遞至後一級行星齒輪次系統102的行星齒輪114。在此，耦接總成118包含有二皮帶輪120，分別固定在該相鄰二級行星齒輪次系統102的行星齒輪組112的轉軸115上，而可與該等行星齒輪組112的行星齒輪114同步轉動。一皮帶122銜接於該二皮帶輪120，以供將前一級行星齒輪次系統102的行星齒輪114的轉動運動透過轉軸115及皮帶輪120而傳遞至後一級行星齒輪次系統102的行星齒輪114。

在此要特別提到的是，除了頭端(第一級)及尾端(最後一級)的行星齒輪次系統102以外，每一級行星齒輪次系統102的每一行星齒輪114的轉軸115上均設有二皮帶輪120，分別由二條皮帶122連接至其前一級及後級的行星齒輪次系統102的皮帶輪120上。在以下的說明中，“頭端”行星齒輪次系統102是指鄰接於一鏈輪214(詳見下文說明)的第一級行星齒輪次系統102，而“尾端”行星齒輪次系統102則是指在該等多個行星齒輪次系統102之堆疊中與頭端行星齒輪次系統102相對末端處的最後一級行星齒輪次系統102。

另外，每一級的行星齒輪次系統102進一步包含有一設定器124，可選擇性地沿著第一軸線104的方向移動，以供選擇性地嚙合而固定該行星齒輪次系統102的太陽齒輪106，或脫離並釋放開該太陽齒輪106。在本例中，該設定器124係為一冠齒輪，具有一。該中空圓柱體126的一側末端上設有牙齒128，面對著太陽齒輪106的內齒輪110，並可在設定器124朝向太陽齒輪106移動時與內齒輪110相嚙合，進而固定住太陽齒輪106。當設定器124朝向遠離太陽齒輪106的方向移動時，設定器124的牙齒128即脫離內齒輪110而釋放掉太陽齒輪106，使太陽齒輪106得以自由轉動。因此藉由各級行星齒輪次系統102的太陽齒輪106是否被固定或釋放，即可造成不同的變速效果。

本發明的變速裝置100進一步包含有一設定控制器130，其係供與各行星齒輪次系統102的設定器124相連接而能選擇性地移動該等設定器124，以供使該等行星齒輪次系統102的設定器124能選擇性地嚙合或脫離其太陽齒輪106。在此，設定控制器130包含有一中空管體132，與第一軸線104呈同軸心設置而可繞該第一軸線104在一預定的角度範圍內轉動。該中空管體132具有二側末端，其中至少一側末端上可結合一旋轉操控器133，用以選擇性地將該中空管體132在該預定的角度範圍內加以轉動。該中空管體132具有一圓周外表面134，其上開設有多道大致上沿著圓周方向設置的凸輪槽136(在本例中設有六道凸輪槽136)，分別對應於前述六級行星齒輪次系統102的設定器124。每一設定器124的中空圓柱體126具有一內側圓周表面(未標號)，其上設有一控制銷138，其自由末端係插置於相對應之凸輪槽136內，並可沿該凸輪槽136而在外表面134的圓周方向上移動。因此，當設定控制器130的中空管體132被旋轉操控器133帶動而在其預定角度範圍內轉動時，所有六級行星齒輪次系統102的設定器124均因其控制銷138插置於凸輪槽136內而配合於該等凸輪槽136在第一軸線104上做軸向移動而靠近或遠離太陽齒輪106，進而在各級行星齒輪次系統102的設定器124與相對應的太陽齒輪106間形成咬合或脫離的狀態。透過各凸輪槽136的不同形狀設計，可以產生各種設定器124軸向移動的不同組合，產生多種不同的變速效果。

設定控制器130上的凸輪槽136係貫穿過中空管體132的壁厚，但亦可將凸輪槽136設計為未完全貫穿過中空管體132的壁厚。

每一行星齒輪次系統102進一步包含有一環座140，具有一環狀壁結構，與第一軸線104同軸心設置而環繞於設定器124及行星齒輪114外側。環座140上配合行星齒輪組112的轉軸115開設有一孔142，可供轉軸115貫穿之。在此，轉軸115的內側末端(位於環座140內部)及外側末端(位於環座140外部)上分別設置行星齒輪114及皮帶輪120，因此行星齒輪114位於環座140內部而皮帶輪120位於環座140外部。

頭端(第一級)及尾端(最後一級)行星齒輪次系統102的環座140具有與其餘行星齒輪次系統102之環座140不同的形式。在本例中，頭端及尾端行星齒輪次系統102的環座合稱為“末端環座”140’，而其餘的環座140則稱為“中間環座”。末端環座140’分別具有一環狀壁162及一外環壁164，其中該環狀壁162對應於中間環座140的環狀壁結構。該外環壁164以同軸心方式環繞著環狀壁162，並以二側末端連接部166加以連接在一起。每一末端環座140’的環狀壁162與中間環座140一樣設有孔142，以供行星齒輪114的轉軸115貫穿之。同樣的，在末端環座140’的外環壁164上亦設有孔168，可供轉軸115進一步延伸貫穿之，而設置在轉軸115上的傳動齒輪160即位於外環壁164外部，以供嚙合於環齒輪150的牙齒152(進一步說明於下文中)。

本發明之變速裝置100中的六級行星齒輪次系統102的環座140是互相固定在一起，無法相對轉動及軸向移動。每一中間環座140均具有二軸向末端，沿著第一軸線104的方向互相靠抵在一起，而末端環座140’則分別以其一側軸向末端抵靠於相鄰之中間環座140的軸向末端上，因此環座140間是無法互相相對沿著第一軸線104方向做軸向移動。另一方面，在每一中間環座140的外側表面144上均設有至少一軸向溝槽146，其係沿著第一軸線104的方向自環座140的一側軸向末端延伸至另一側的軸向末端。在本例中，每一中間環座140的外側表面144上設有六道軸向溝槽146。另外設有六根固定桿148，分別沿著第一軸線104方向設置而至少有一部份緊密地容置於中間環座140的軸向溝槽146內，因此該等固定桿148會沿著第一軸線104貫穿過每一中間環座140的軸向溝槽146，而使中間環座140無法相對旋轉。

末端環座140’的二側末端連接部166中面對著中間環座140的一者上設有二長形槽孔170，可供頭端或尾行星齒輪次系統102的耦接總成118的皮帶122貫穿之而繞接於相鄰之行星齒輪次系統102的皮帶輪120上。該一末端連接部166上亦設有六個固定孔172，可供接收並固定住固定桿148的末端，以此方式即可將二末端環座140’及四中間環座140固定在一起，無法相對移動或轉動。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(2)100進一步包含有至少一環齒輪150，分別嚙合於該等行星齒輪次系統102之一級的行星齒輪114相嚙合。在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(2)100包含有二環齒輪150，分別嚙合於頭端及尾端行星齒輪次系統102的行星齒輪114。在本例中，環齒輪150亦呈冠齒輪之型式，其一軸向末端上設有牙齒152，用以嚙合相對應的行星齒輪114。環齒輪150具有一外側圓周表面，結合於一外環筒154的內側圓周表面上。用以將環齒輪150結合至外環筒154的方式可為任何已知的方法。在本例中，環齒輪150的外側圓周表面上設有外螺紋156，可螺合於設於外環筒154內側圓周表面的內螺紋158，進而將環齒輪150結合至外環筒154上。在本例中，由於二環齒輪150分別嚙合於頭端及尾端行星齒輪次系統102的行星齒輪114上，因此外環筒154在其內側圓周表面靠近二側末端處分別設有內螺紋158，分別結合二環齒輪150的外螺紋156，並將其餘行星齒輪次系統102包覆於外環筒154內。

頭端及尾端行星齒輪次系統102的行星齒輪組112進一步包含有一傳動齒輪160，裝設於行星齒輪組112的每一轉軸115上，因此傳動齒輪160係與該轉軸115上的行星齒輪114同軸心(此軸心即轉軸115)設置而可同步轉動。該傳動齒輪160係與環齒輪150的牙齒152相嚙合，以構成環齒輪150與該行星齒輪次系統102間的嚙合關係。

本發明的變速裝置100可進一步包含一中心軸174，係與第一軸線104同軸心設置，並可以相對轉動的方式插置於設定控制器130的中空管體132的中心通孔176內，可供該中空管體132繞著中心軸174轉動，因此透過操作旋轉操控器133可以使得設定控制器130的中空管體132繞著中心軸174轉動，進行控制設定器124在中空管體132的外表面134上的軸向移動。

該中心軸174的二側末端可分別固定於車架3上，使得中心軸174固定於車架3上，而無法相對之移動或轉動。中心軸174的每一側末端上均形成有二相對設置的平直切口178，可供與外部相對應平直表面嚙合，防止中心軸174任意轉動，並供其他零組件固定至中心軸174上。

本發明的變速裝置100進一步包含有一單向離合器200，設置於頭端行星齒輪次系統102外側，並結合至外環筒154。在此，單向離合器200包含有一離合器殼座202及多個卡銷組204。離合器殼座202為一略呈圓柱狀構件，具有一內側軸向末端(未標號)，套置於外環筒154內，以及一外側軸向末端(未標號)，位於外環筒154外側。離合器殼座202的圓柱形構件亦具有一側向圓周表面(未標號)，其外徑約略相當於外環筒154的內徑，以供插入至外環筒154內，且該側向圓周表面上設有外螺紋206，可螺合於設置在外環筒154內側圓周表面上的內螺紋，以將單向離合器200結合至外環筒154內。外環筒154內側圓周表面上用來結合離合器殼座202的內螺紋可與用以結合環齒輪150的內螺紋158共同設置，如圖中所示，或者二組內螺紋亦可分開設置。

離合器殼座202中心設有一貫穿孔208，與第一軸線 104同軸心設置，可供以可轉動的方式容納並支撐設定控制器130的旋轉操控器133於其內。該貫穿孔208的剖面形狀可配合旋轉操控器133及結合於旋轉操控器133上之中空管體132的外形而設置，此係具有一般技藝者所可輕易知悉者，在此不予以贅述。在此要提到的是，在旋轉操控器133與貫穿孔208之間可設置軸承210或類似功能的組件，以供穩定而可轉動地支撐旋轉設定控制器130的操控器133及中空管體132。

離合器殼座202在其外側軸向末端上設有一環狀突起部212，以同軸心方式環繞貫穿孔208設置，可供以同軸心方式支撐第一鏈輪214於其上。環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在此，環狀突起部212上設有六個卡銷容置孔216，但其數量可依需要而改變。該等卡銷容置孔216最好是以等角度間隔的方式沿著圓周方向分佈於環狀突起部212上。每一卡銷容置孔216具有一大直徑外部段218及一小直徑內部段220，其間形成一肩部222。每一卡銷容置孔216內容置一卡銷組204。

每一卡銷組204包含有一中空圓柱狀外筒224及可移動地設置於外筒224內的卡銷226。一彈簧228設置於外筒224與卡銷226之間，其內側末端抵靠於肩部222上，而其外側末端則靠抵於卡銷226的一突緣上，藉以利用其彈性將卡銷226的外側末端230常態性地推壓至外筒224外部，而卡入至第一鏈輪214上所開設之相對應卡合孔232內，因之而將單向離合器200與第一鏈輪214做轉動上的結合。

彈簧228的彈性可以在卡銷226的外側末端230受內壓力量作用下，讓卡銷226縮回至外筒224內，而在此情形下，外筒224之卡銷容置孔216的小直徑內部段220即可供卡銷226的內側末端進入其內，避免發生機械性干涉。

第一鏈輪214上設有多數個卡合孔232，其等係沿著與第一軸線104同軸心的一圓做等角度間隔的分佈。每一卡合孔232在圓周方向上具有前向及後向末端(均未標號)，其後向末端具有一平直表面，可平貼靠抵卡銷226的外側末端230，進行力量的傳遞，因此當第一鏈輪214向前轉動時，卡合孔232的後向末端可帶動卡銷226移動，進而將力矩及轉動運動傳遞至變速裝置100中之該些行星齒輪次系統102。另一方面，卡合孔232的前向末端則具有傾斜狀的表面，具有凸輪般的作用，可在與卡銷226之外側末端230接觸，將卡銷226的外側末端230引導至卡合孔232外部，因此當第一鏈輪214向後轉動時，卡銷226因卡合孔232後向末端傾斜表面的作用，將無法傳遞力矩及轉動運動至該些行星齒輪次系統102。如此一來，即達成單向離合器200的單向傳動功能。

本發明的變速裝置100進一步包含有一變速纜線連接件234，其具有一內側軸銷236，插置並結合至設定控制器130之旋轉操控器133的結合孔238上。結合孔238係相對於第一軸線104呈偏心設置，因此可被變速纜線連接件234帶動而繞著第一軸線104轉動，進而驅動結合至旋轉操控器133上的中空管體132繞第一軸線104轉動，進行變速切換動作。

變速纜線連接件234可供一變速纜線(未顯示)結合至其上。此變速纜線可為一般腳踏車上所用的變速纜線，結合至腳踏車上所設置之變速扳桿314上，以供騎乘者透過扳動變速扳桿314來拉引變速纜線，進而透過變速纜線連接件234來轉動設定控制器130。

變速纜線連接件234另設有一外側軸銷240，與內側軸銷236相對設置。

一變速導引件242套設並固定於中心軸174上，特別是在變速導引件242中心開設有一套合孔244，其二側設有相對平直側壁246，可分別貼合於中心軸174的平直切口178上，使二者無法相對轉動。變速導引件242上開設有一圓弧導引槽248，與第一軸線104同軸心設置。圓弧導引槽248沿著圓周方向延伸一角度範圍，此角度範圍係對應於設定控制器130之中空管體132所能轉動的預定角度範圍。

變速纜線連接件234的外側軸銷240係插置於圓弧導引槽248內，而可沿著圓弧導引槽248移動，因此當使用者透過變速纜線拉引變速纜線連接件234時，外側軸銷240將會沿著圓弧導引槽248移動，進而達成變速的作用。在此要提出的是，圓弧導引槽248的二側末端可做為外側軸銷240移動的止擋部，避免外側軸銷240過度移動。

一復位彈簧250設置於設定控制器130的旋轉操控器133與變速導引件242之間，做為設定控制器130被變速纜線拉引進行變速後的回復力量。在此，復位彈簧250具有二側末端252，分別結合至設在旋轉操控器133上的結合孔254及設在變速導引件242上的結合孔256。

以上針對本發明所使用的變速裝置100之說明，僅為示例性之目的，熟係該領域之技術人士可以對變速裝置100進行各種改良及變化。凡是能夠與本發明所使用之變速裝置100達到同樣效果，並且能夠被安裝於二輪載具之入力軸管件35之中的等效結構，均屬於本發明之保護範疇之中。

以下將參照第八A以及第八B圖，針對本發明之一變化例以及另一變化例進行說明。第八A以及第八B圖為顯示根據本發明之變化例之二輪載具結構(一)之側視圖。在本發明之變化例中，二輪載具結構(一)之配置可以為第一實施例或第二實施例之其中之一。

如第八A圖所示，在本變化例中，第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒輪比大於1。透過此種配置，除了變速裝置100所提供的變速效果外，騎乘者可以透過第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比獲得更進一步的變速效果。更具體而言，在第一實施例的配置中，當變速裝置100的齒比設定為N：1時，透過將第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比設定為n：1，可以獲得更進一步的變速效果，如此一來，當曲柄351旋轉一圈時，第二鏈輪41可以旋轉Nxn圈；換言之，當騎乘者將曲柄351旋轉一圈時，相較於第一實施例的配置，載具可以行走更遠的距離。相同地，在第二實施例的配置中，雖然變速裝置100本身不影響載具行走的距離，但是若同時採用本變化例之配置，即，將第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比設定為n：1，如此一來，當曲柄351旋轉一圈時，第二鏈輪41即旋轉n圈，換言之，相較於第二實施例的配置，本變化例可以在達到省力效果的同時，使得載具行走更遠的距離。

如第八B圖所示，在本發明之另一變化例中，第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒輪比小於1。透過此種配置，除了變速裝置100所提供的變速效果外，騎乘者同樣可以透過第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比獲得不同的變速效果。更具體而言，在第一實施例的配置中，當變速裝置100的齒比設定為1：N時，透過將第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比設定為1：n，可以獲得更進一步的變速效果，如此一來，當曲柄351旋轉一圈時，第二鏈輪41可以旋轉1/(Nxn)圈；換言之，當將第一實施力配合此變化例實施時，騎乘者可以更輕鬆的騎乘載具爬坡。相同地，若將此變化例配合第二實施例之配置，即，將第一鏈輪214與第二鏈輪41之間的齒比設定為1：n，如此一來，當曲柄351旋轉一圈時，第二鏈輪41即旋轉1/n圈，換言之，相較於第二實施例的配置，本變化例可以在達到省力效果的同時，使得騎乘者可以輕鬆的騎乘載具爬坡。

以上所述僅係本發明的實施例及其應用範例，當不可用以限定本發明可實施的範圍，而任何熟知此技藝一般技術者根據本文內容所能完成的各種改良及變化，均應視為不脫離本發明實質內容而涵蓋於下文所申請專利範圍內者。凡是利用本文內容及所附圖式而達成的等效結構，不論是直接或間接應用於此技藝或其他相關技術領域，均應視為屬於本發明的申請專利範圍內。