TWI391289B - 倒踩變檔內變速器 - Google Patents

Description

倒踩變檔內變速器

本發明是關於一種倒踩變檔內變速器，尤指一種適於裝置在自行車上，且可藉由腳踏驅動齒盤反轉來進行高、低速變檔或是煞車操作的一種倒踩變檔內變速器。

隨著人們對於環保、樂活、健身以及天然資源耗竭的意識崛起，已有越來越多的人們以兼具無污染、不消耗天然資源以及運動健身優點的自行車來代步，以取代耗能又造成污染的汽機車。

目前市售的可變速自行車，大多是採用外變速器之撥桿來撥動鏈條嚙合於不同尺寸的齒盤，來達到變速功能。並且，也大多是採用手按壓煞車握把來制動一外煞車機構之煞車片來壓迫與摩擦輪胎，以達到煞車功能。雖然，曾有人揭露一種裝設於自行車輪轂之內變速器，其可藉由腳踏驅動齒盤反轉來進行高、低速變檔操作；然而，由於此種習知的內變速器機構通常具有機構複雜、成本高、以及變檔操作之反應不夠迅速確實等缺失，而有進一步改善之空間。

本發明的第一目的是在於提供一種倒踩變檔內變速器，可藉由腳踏驅動齒盤反轉來進行高、低速變檔以及煞車操作，且兼具有機構簡單、成本低、以及變檔操作反應迅速確實等優點。

為達上述之目的，本發明之倒踩變檔內變速器的一較佳實施例係包括有：一行星齒輪組，其包括有：一太陽齒輪固定於一長心軸上、一外齒輪環套設於太陽齒輪之外圍、若干行星齒輪嚙合於太陽齒輪與外齒輪環之間、以及一行星架套設於外齒輪環與長心軸之間且係用來支撐與樞設該若干行星齒輪；該行星架之一端係結合於一動力輸入源，用來驅動行星架旋轉；於外齒輪環上設置有與其連動旋轉之一變速凸輪環，且該變速凸輪環上設置有至少一變速凸輪塊；一環狀之棘爪座，設置於行星齒輪組之一側且套合於該變速凸輪環；於棘爪座上設置有至少一可擺動之高速檔棘爪，使該高速檔棘爪之一外環端可以擺動於一放下位置以及一頂起位置之間；並且，該高速檔棘爪之一內環端係依據其抵靠於該變速凸輪塊之位置來決定該外環端是位於該放下位置或是該頂起位置；一煞車凸輪環，設置於該棘爪座之一側且結合於該行星架並舉行星架連動旋轉；於該煞車凸輪環上並設有至少一煞車凸輪塊；一環狀之滾子保持器，設置於該棘爪座之一側且套合於該煞車凸輪環；於該滾子保持器設置有若干滾子以及至少一低速檔棘爪；該低速檔棘爪於未受外力時係位於一突伸位置，但可受外力而被壓下至一下壓位置；各滾子係可沿一徑向進行有限度位移於一內縮位置以及一外張位置之間；並且，該若干滾子係依據其抵靠於該煞車凸輪塊之位置來決定該若干滾子是位於該內縮位置或是該外張位置；一煞車塊，套設於該滾子保持器外圍；當該若干滾子是位於該外張位置時，該煞車塊會受該若干滾子之抵頂而向外擴張；以及一花鼓殼，用以容置前述之行星齒輪組、棘爪座、煞車凸輪環、滾子保持器與煞車塊於其內；至少一棘齒環結合於花鼓殼內，且其位置係對應於該高速檔棘爪與該低速檔棘爪；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪之外環端是位於該頂起位置時，棘齒環係受高速檔棘爪之外環端所推動，而使花鼓殼和棘爪座、變速凸輪環以及外齒輪環連動旋轉；此時，花鼓殼的旋轉速度是大於滾子保持器的旋轉速度，因而使低速檔棘爪受到棘齒環之壓迫而位移到該下壓位置；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪之外環端是位於該放下位置、且同時該低速檔棘爪係位於該突伸位置時，棘齒環係受低速檔棘爪所推動，而使花鼓殼和滾子保持器、煞車凸輪環以及行星架連動旋轉；其中，當該行星架係旋轉於一反向、且反向旋轉達到一預設之第一角度時，該變速凸輪環上所設置之該至少一變速凸輪塊恰可推抵該內環端，進而促使該高速檔棘爪之外環端進行在該頂起位置或是該放下位置之間的切換運動；其中，當該行星架係旋轉於一反向、且反向旋轉達到一預設之第二角度以上時，該煞車凸輪環上所設置之該至少一煞車凸輪塊將會推抵該若干滾子至該外張位置，進而促使煞車塊向外擴張而進行一煞車操作。

於一較佳實施例中，該倒踩變檔內變速器更包括有一左側滾珠環其套設且固定於花鼓殼內；於該左側滾珠環之一內側表面上設置有一摩擦區其位置恰對應於該煞車塊；並且，該至少一棘齒環係設於該左側滾珠環內側表面上；此外，該煞車塊係包括有兩片半圓環形煞車片以及一彈性圈套設於該兩半圓環形煞車片上，該彈性圈係可提供一內縮之彈力促使兩半圓環形煞車片在未受外力時是呈現一內縮且無煞車之狀態。

於一較佳實施例中，該倒踩變檔內變速器更包括有：一驅動器其固定於該行星架上、以及一齒盤固定於該驅動器上；其中，該動力輸入源係可驅動該齒盤進行正向或是反向旋轉運動。

於一較佳實施例中，該倒踩變檔內變速器更包括有：一防塵蓋、至少一固定環、一第一螺帽、一玉押以及一右側滾珠環設置於花鼓殼較接近齒盤之側；並且，該倒踩變檔內變速器並更包括有：一壓碗、一煞車臂、以及至少一第二螺帽設置於花鼓殼較接近煞車塊之側。

於一較佳實施例中，各變速凸輪塊分別具有一第一波浪體及一第二波浪體；該第一波浪體之一第一前緣係構成一陡壁面而於一徑向上具有一第一高點以及一第一低點，該第一波浪體係以相對較小的角度逐漸朝向長心軸的方向傾斜，直到第一波浪體之一第一後緣係連接至該第二波浪體之一第二前緣；該第二波浪的第二前緣於徑向上也具有一第二高點以及一第二低點，該第二低點就是與第一後緣相連接之位置處，且該第二低點於徑向上之高度係高於第一低點；並且，第二波浪係以相對較大的角度逐漸朝向長心軸的方向傾斜，直到第二波浪之一第二後緣係連接到另一變速凸輪塊之第一波浪體的第一低點；其中，當該高速檔棘爪之內環端是位於該變速凸輪塊之第一低點時，該高速檔棘爪之外環端是位於該頂起位置；並且，當該高速檔棘爪之內環端是位於該變速凸輪塊之第二低點時，該高速檔棘爪之外環端是位於該放下位置。

於一較佳實施例中，該變速凸輪塊的數量有四個，且高速檔棘爪的數量可以是一個、兩個或四個，且該煞車凸輪塊與滾子的數量都是五個；並且，該行星齒輪組之外齒輪環舉行星架之轉速比為1.38：1；其中，該第一角度是小於33度、且該第二角度約是48度。

為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明如後：請參閱圖一至圖六，其揭露了本發明之倒踩變檔內變速器的一較佳實施例。其中，圖一是本發明倒踩變檔內變速器之一較佳實施例於組合狀態下之外觀立體視圖；圖二是圖一之左側視圖；圖三是圖一所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例的立體爆炸視圖；圖四是圖三中所示之變速總成於第一視角放大顯示的立體爆炸視圖；圖五是圖三中所示之變速總成於第二視角放大顯示的立體爆炸視圖；圖六是圖二中所示之A-A剖面視圖。

如圖一至圖六所示，本發明之倒踩變檔內變速器1的一較佳實施例，係可以被裝設於自行車之輪轂，且可藉由腳踏驅動齒盤反轉(也就是倒踩腳踏板)來進行高、低速變檔以及煞車操作。於本實施例中，該倒踩變檔內變速器1包括有：一花鼓殼11、一變速總成3、一左側滾珠環12(含滾珠圈120)、一驅動器13、一齒盤14、一防塵蓋15、至少一固定環161、162、一第一螺帽17、一玉押18、一右側滾珠環19(含滾珠圈190)、一壓碗20、一煞車臂21、以及至少一第二螺帽221、222。其中，該防塵蓋15、固定環161、162、第一螺帽17、玉押18以及右側滾珠環19是設置於花鼓殼11較接近齒盤14之側；並且，該壓碗20、煞車臂21、以及第二螺帽221、222是設置於花鼓殼11較接近煞車塊之側。此外，於本實施例中，該變速總成3更包括有：一行星齒輪組30、一環狀之棘爪座40、一煞車凸輪環50、一環狀之滾子保持器60、一煞車塊70、一定位環81以及一扣片82。

該花鼓殼11係用以容置前述之行星齒輪組30、棘爪座40、煞車凸輪環50、滾子保持器60與煞車塊70於其內，且具有多數個固定孔110用以固定自行車輪胎的輪輻線(圖中未示)。

該行星齒輪組30更包括有：一太陽齒輪31、一外齒輪環32、若干行星齒輪33、以及一行星架34。該太陽齒輪31是固定於一長心軸310上且其兩者間無法相對旋轉運動。於本實施例中，該太陽齒輪31是以一體成型的方式直接形成於長心軸310上為較佳，但其也可以是鑲套裝配於長心軸310上的獨立元件。長心軸310是沿左右橫向(軸向)貫穿於花鼓殼11中心，且長心軸310的左右兩末端是突出於花鼓殼11外側以供結合於自行車的車架(圖中未示)而為一不旋轉的元件。

該外齒輪環32係套設於太陽齒輪31之外圍且具有一中央貫孔321。外齒輪環32的內面設有複數內環齒322，於外齒輪環32較遠離的齒盤14之側則設置有與外齒輪環32連動同步旋轉之一變速凸輪環323，並且，於該變速凸輪環323上設置有至少一變速凸輪塊324。其中，如圖四所示，各變速凸輪塊324分別具有一第一波浪體3241及一第二波浪體3242。該第一波浪體3241之一第一前緣係構成一陡壁面而於一徑向上具有一第一高點3243以及一第一低點3244。該第一波浪體3241係自該第一高點3243起以相對較小的角度逐漸且滑順地朝向長心軸310的方向傾斜，直到第一波浪體3241之一第一後緣係連接至該第二波浪體3242之一第二前緣。該第二波浪3242的第二前緣於徑向上也具有一第二高點3245以及一第二低點3246。該第二低點3246就是與第一後緣相連接之位置處，且該第二低點3246於徑向上之高度係高於第一低點3244。並且，第二波浪3242係以相對較大的角度逐漸且滑順地朝向長心軸310的方向傾斜，直到第二波浪3242之一第二後緣係連接到另一變速凸輪塊之第一波浪體的第一低點。第一波浪體3241之第一前緣、以及第二前緣都呈現一接近垂直的陡壁面狀態。

該若干行星齒輪33是以等距間隔的方式環繞於太陽齒輪31周圍。於本實施例中，行星齒輪33的數量是三個為較佳，但也可以是其他數量。該若干行星齒輪33均是嚙合於太陽齒輪31與外齒輪環32之複數內環齒322之間，且係藉由若干樞軸35樞設於行星架34上。

該行星架34係套設於外齒輪環32與長心軸310之間，且係用來支撐與樞設該若干行星齒輪33。該行星架34之一側係結合於一動力輸入源，用來驅動行星架34旋轉。行星架34之另一側則設置有凸伸一預定長度的一傳動套341，該傳動套341係以可相對滑動旋轉的方式穿過外齒輪環32之中央貫孔321且凸伸出外齒輪環32之左側。於本實施例中，行星架34的右端係與該驅動器13相結合固定且同步旋轉連動，而該驅動器13則又與該齒盤14結合固定且同步旋轉連動。因此，當自行車騎乘者踩踏腳踏板並經由鏈條來帶動齒盤14進行正向(正踩)或是反向(倒踩)旋轉運動時，其踩踏之動力(也就是動力輸入源)將可驅動該齒盤14連同驅動器13及行星架34一併進行正向或是反向旋轉運動。

該環狀之棘爪座40係設置於行星齒輪組30較遠離齒盤14之一側且係套合於該變速凸輪環323上。於棘爪座40上以樞設的方式設置有至少一可適量擺動之高速檔棘爪41，使該高速檔棘爪41之一外環端411可以擺動於一放下位置以及一頂起位置之間。並且，該高速檔棘爪41之一內環端412係依據其抵靠於該變速凸輪環323之變速凸輪塊324上的位置來決定該外環端411是位於該放下位置或是該頂起位置。於本實施例中，當該高速檔棘爪41之內環端412是位於該變速凸輪塊324之第一低點3244時，該高速檔棘爪41之外環端411是位於該頂起位置；並且，當該高速檔棘爪41之內環端412是位於該變速凸輪塊324之第二低點3246時，該高速檔棘爪41之外環端411是位於該放下位置。

當欲進行本發明之倒踩變檔內變速器1的高速檔與低速檔之間的變檔操作時，則必須倒踩自行車之腳踏板，使齒盤14反向旋轉。當齒盤14帶動該行星架34旋轉於一反向、且該反向旋轉達到一預設之第一角度時，該變速凸輪環323上所設置之該至少一變速凸輪塊324恰可推抵該內環端412，並使該內環端412自第一低點3244位移至第二低點3246、或是自第二低點3246位移至第一低點3244，進而促使該高速檔棘爪41之外環端411進行在該頂起位置或是該放下位置之間的切換運動；如此，便可達到高速檔與低速檔之間的變檔操作。相對地，當齒盤14帶動行星架34旋轉於正向時，高速檔棘爪41之內環端412將會保留在其原有的位置(無論是位於第一低點3244或第二低點3246)不會變動；此乃因為第一波浪體3241之第一前緣以及第二前緣都呈現一接近垂直的陡壁面狀態，因此，當變速凸輪環323正向旋轉時，高速檔棘爪41之內環端412將會抵靠在該陡壁面上而被推動同步旋轉，無法越過第一前緣或第二前緣之陡壁面而切換至變速凸輪塊324上的另一位置。

該煞車凸輪環50是設置於該棘爪座40較遠離齒盤14之一側，且是藉由卡合結構結合於該行星架34之傳動套341上並舉行星架34連動旋轉。於本實施例中，該卡合結構可以是但不侷限於是在煞車凸輪環50之一中心孔內表面與傳動套34之外表面之間設置可相互搭配嵌合且沿軸向延伸的凹凸肋51、3411結構。於該煞車凸輪環50上(由左至右)並設有：至少一煞車凸輪塊52、若干卡塊53、以及一扁環體54。各煞車凸輪塊52均呈一上表面有弧度之鋸齒結構其具有一相對高點以及自該相對高點朝徑向逐漸下傾至一相對低點的圓滑斜背，且各煞車凸輪塊52之相對低點均緊鄰靠另一煞車凸輪塊的相對高點。該若干卡塊53則是用來抵頂與推動位於滾子保持器60內表面之頂塊，使滾子保持器60可被煞車凸輪環50之卡塊53所帶動而旋轉。

該環狀之滾子保持器60係設置於該棘爪座40較遠離齒盤14之一側且是套合於該煞車凸輪環50；並且，該煞車凸輪環50之扁環體54係夾置於滾子保持器60與棘爪座40之間以避免煞車凸輪環50沿軸向滑動。於該滾子保持器60並設置有若干滾子62以及至少一低速檔棘爪63。該低速檔棘爪63係為可擺動之單向棘爪，其於未受外力時係位於一突伸位置，但可在受外力時被壓下至一下壓位置。各滾子62係可沿一徑向進行有限度位移於一內縮位置以及一外張位置之間。並且，該若干滾子62係依據其抵靠於該煞車凸輪塊52之位置來決定該若干滾子62是位於該內縮位置或是該外張位置。於本實施例中，當滾子62是位於煞車凸輪塊52之鋸齒結構的相對高點處時該滾子62是位於該外張位置，而當滾子62是位於煞車凸輪塊52之鋸齒結構的相對低點處時該滾子62則是位於該內縮位置。

該煞車塊70係套設於該滾子保持器60外圍與花鼓殼11之間。當該若干滾子62是位於該外張位置時，該煞車塊70會受該若干滾子62之抵頂而向外擴張。於本實施例中，該煞車塊70係包括有兩片半圓環形煞車片71以及一彈性圈(圖中未示)套設於該兩半圓環形煞車片71之凹溝711上，該彈性圈係可提供一內縮之彈力促使兩半圓環形煞車片71在未受外力時是呈現一內縮且無煞車之狀態。

該左側滾珠環12係套設且固定於花鼓殼11內較接近煞車塊70之側。於該左側滾珠環12之一內側表面上係設置有一至少一棘齒環121以及一摩擦區122。該至少一棘齒環121之位置係對應於該高速檔棘爪41與該低速檔棘爪63。該摩擦區122的位置恰對應於該煞車塊70，藉由煞車塊70之外張而與摩擦區122相互緊迫接觸發生摩擦，進而達到煞車的效果。

請參閱圖七至圖九，其揭露了本發明倒踩變檔內變速器1實施例於高速變檔、低速變檔、以及煞車等操作狀態的示意。其中，圖七是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於高速檔動力路徑之示意圖；圖八是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於低速檔動力路徑之示意圖；圖九是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於倒踩煞車動力路徑之示意圖。

如圖七所示之高速檔動力路徑，當該行星架34係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪41之外環端411是位於該頂起位置時，高速檔棘爪41可與棘齒環121相嵌合傳動；所以，棘齒環121係受高速檔棘爪41之外環端411所推動，而使花鼓殼11和棘爪座40、變速凸輪環323以及外齒輪環32連動旋轉。換句話說，來自動力輸入源之動力，將可依序經由齒盤14、驅動器13、行星齒輪33、外齒輪環32、棘爪座40、左側滾珠環12之棘齒環121而傳動至花鼓殼11，進而帶動輪胎轉動。此時，由於花鼓殼11的旋轉速度等於外齒輪環32之轉速且是大於滾子保持器60的旋轉速度(因滾子保持器60的轉速等於行星架34轉速)，因而使低速檔棘爪63會受到正向旋轉較快之棘齒環121之壓迫而位移到該下壓位置。

如圖八所示之低速檔動力路徑，當該行星架34係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪41之外環端411是位於該放下位置、且同時該低速檔棘爪63係位於該突伸位置時，高速檔棘爪41不會和棘齒環121相嵌合所以無法傳動。然而，此時該低速檔棘爪63則因無受外力之故而保持於該突伸位置並與棘齒環121相嵌合傳動。所以，棘齒環121將受到低速檔棘爪63所推動，而使花鼓殼11和滾子保持器60、煞車凸輪環50以及行星架34連動旋轉。換句話說，來自動力輸入源之動力，將可依序經由齒盤14、驅動器13、行星架34、煞車凸輪環50、滾子保持器60之低速檔棘爪63、左側滾珠環12之棘齒環121而傳動至花鼓殼11，進而帶動輪胎轉動。此時，由於高速檔棘爪41之外環端411此時是位於該放下位置，所以棘爪座40與棘齒環121之間係呈現空轉狀態不相互帶動。

如圖九所示之倒踩煞車動力路徑，當該行星架34係旋轉於一反向、且反向旋轉達到一預設之第二角度以上時，該煞車凸輪環50上所設置之該至少一煞車凸輪塊52將會推抵該若干滾子62至該外張位置，進而促使煞車塊70向外擴張而進行一煞車操作。

然而，值得一提的是，滾子保持器60並非永遠被煞車凸輪環50所同步帶動旋轉，相對地，由於卡塊53與頂塊61的尺寸都相對較小並非完全相互卡死，各卡塊53在相鄰兩頂塊61之間可自由活動一預定的距離。

請參閱圖十與圖十一所示，其中，圖十是當煞車凸輪環正向旋轉時(亦即如圖十所示之逆時針方向)其滾子保持器的未煞車狀態示意圖；圖十一則是當煞車凸輪環反向旋轉時(亦即如圖十一所示之順時針方向)其滾子保持器進行煞車操作狀態的示意圖，因此，當煞車凸輪環50正向旋轉時，滾子保持器60並不一定會立即同步旋轉，而只有當卡塊53正向旋轉一定角度以上直到抵頂到一頂塊61後，才會帶動滾子保持器60朝正向繼續旋轉；此時，如圖十所示，該滾子62的位置將恰好位在內縮位置(也就是煞車凸輪塊52之相對低點處)，所以即使繼續正向旋轉也絕不會有煞車發生。另一方面，當煞車凸輪環50反向旋轉時，如圖十一所示，將會使煞車凸輪塊52頂起滾子62而產生煞車作用。於實務設計上，並不會讓卡塊在反向旋轉時到達會頂到頂塊61的程度，因為在那之前，該滾子62的位置已位在外張位置(也就是煞車凸輪塊52之相對高點處)，且煞車力也到達極限且應已無法再繼續旋轉。這樣的獨特設計，可確保本發明之倒踩變檔內變速器1在正向旋轉時，滾子保持器60內之各滾子62的位置恰可位在一內縮位置而不至於造成煞車操作，而只有在反向旋轉時才會產生並且也持續進行煞車操作。

於本發明之倒踩變檔內變速器1的一較佳實施例中，該變速凸輪塊324的數量有四個，且高速檔棘爪41的數量可以是一個、兩個或四個，且該煞車凸輪塊52與滾子62的數量以不少於五個為較佳，但於本實施例中煞車凸輪塊52與滾子62的數量都是五個。並且，該行星齒輪組30之外齒輪環32舉行星架34之轉速比為1.38：1為較佳，但也可以是其他速比。在此情況下，用來驅動執行變檔操作的該第一角度將會是小於33度、且用來驅動煞車操作的該第二角度約是48度，其計算方式如下：第一角度=圓周(360度)除以環速凸輪塊的數量(4個)再除以2(因為只要移動半個變速凸輪塊便可由第一低點位移到第二低點)再除以外齒輪環舉行星架之轉速比(1.38)=360/4/2/1.38=32.608度。

理論上，第二角度最大值=圓周(360度)除以煞車凸輪塊的數量(5個)=360度/5=72度；但是為了便於操作，讓第一角度＜第二角度＜兩倍第一角度是比較佳的配置，因為這可以讓使用者倒踩踏板在煞車前可進行變檔，又不至於若不小心倒踩過頭而導致變了兩次檔又變回原本檔位，因為在到達第二次變檔角度前就已經觸動煞車了。

於本實施例中，煞車凸輪塊52的凸輪曲線設計，是會在2/3凸輪的位置處便能產生相當力道的煞車力來停止旋轉；因此，第二角度=圓周(360度)除以煞車凸輪塊的數量(5個)再乘以2/3=(360/5)*(2/3)=48度。

因此，於本實施例中，第一角度(32.608度)<第二角度(48度)<兩倍第一角度(65.216度)。

以上所述之第一角度(32.608度)與第二角度(48度)的值是理論上的值，實際操作時將因開始反向倒踩時的凸輪塊位置而導致實際所需旋轉的角度可能小於此值。當然，以上所述僅為本發明之其中之一實施例，藉由改變外齒輪環舉行星架之轉速比、或是變速凸輪塊或煞車凸輪塊的數量、或是變更變速凸輪塊之形狀設計等，都將會變更第一角度與第二角度的值。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

1．．．本發明之倒踩變檔內變速器

11．．．花鼓殼

110．．．固定孔

12．．．左側滾珠環

120．．．滾珠圈

121．．．棘齒環

122．．．摩擦區

13．．．驅動器

14．．．齒盤

15．．．防塵蓋

161、162．．．固定環

17．．．第一螺帽

18．．．玉押

19．．．右側滾珠環

190．．．含滾珠圈

20．．．壓碗

21．．．煞車臂

221、222．．．第二螺帽

3．．．變速總成

30．．．行星齒輪組

31．．．太陽齒輪

310．．．長心軸

32．．．外齒輪環

321．．．中央貫孔

322．．．內環齒

323．．．變速凸輪環

324．．．變速凸輪塊

3241．．．第一波浪體

3242．．．第二波浪體

3243．．．第一高點

3244．．．第一低點

3245．．．第二高點

3246．．．第二低點

33．．．行星齒輪

34．．．行星架

341．．．傳動套

35．．．樞軸

40．．．棘爪座

41．．．高速檔棘爪

411．．．外環端

412．．．內環端

50．．．煞車凸輪環

51、3411．．．凹凸肋

52．．．煞車凸輪塊

53．．．卡塊

54．．．扁環體

60．．．滾子保持器

61．．．頂塊

62．．．滾子

63．．．低速檔棘爪

70．．．煞車塊

71．．．煞車片

711．．．凹溝

81．．．定位環

82．．．扣片

圖一是本發明倒踩變檔內變速器之一較佳實施例於組合狀態下之外觀立體視圖。

圖二是圖一之左側視圖。

圖三是圖一所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例的立體爆炸視圖。

圖四是圖三中所示之變速總成於第一視角放大顯示的立體爆炸視圖。

圖五是圖三中所示之變速總成於第二視角放大顯示的立體爆炸視圖。

圖六是圖二中所示之A-A剖面視圖。

圖七是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於高速檔動力路徑之示意圖。

圖八是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於低速檔動力路徑之示意圖。

圖九是圖六所示之本發明倒踩變檔內變速器實施例於倒踩煞車動力路徑之示意圖。

圖十是當煞車凸輪環正向旋轉時其滾子保持器的未煞車狀態示意圖。

圖十一是當煞車凸輪環反向旋轉時其滾子保持器進行煞車操作狀態的示意圖。

1．．．本發明之倒踩變檔內變速器

11．．．花鼓殼

110．．．固定孔

12．．．左側滾珠環

120．．．滾珠圈

121．．．棘齒環

122．．．摩擦區

13．．．驅動器

14．．．齒盤

15．．．防塵蓋

161、162．．．固定環

17．．．第一螺帽

18．．．玉押

19．．．右側滾珠環

190．．．含滾珠圈

20．．．壓碗

21．．．煞車臂

221、222．．．第二螺帽

3．．．變速總成

30．．．行星齒輪組

310．．．長心軸

70．．．煞車塊

Claims (9)

1. 一種倒踩變檔內變速器，包括有：一行星齒輪組，其包括有：一太陽齒輪固定於一長心軸上、一外齒輪環套設於太陽齒輪之外圍、若干行星齒輪嚙合於太陽齒輪與外齒輪環之間、以及一行星架套設於外齒輪環與長心軸之間且係用來支撐與樞設該若干行星齒輪；該行星架之一端係結合於一動力輸入源，用來驅動行星架旋轉；於外齒輪環上設置有與其連動旋轉之一變速凸輪環，且該變速凸輪環上設置有至少一變速凸輪塊；一環狀之棘爪座，設置於行星齒輪組之一側且套合於該變速凸輪環；於棘爪座上設置有至少一可擺動之高速檔棘爪，使該高速檔棘爪之一外環端可以擺動於一放下位置以及一頂起位置之間；並且，該高速檔棘爪之一內環端係依據其抵靠於該變速凸輪塊之位置來決定該外環端是位於該放下位置或是該頂起位置；一煞車凸輪環，設置於該棘爪座之一側且結合於該行星架並舉行星架連動旋轉；於該煞車凸輪環上並設有至少一煞車凸輪塊；一環狀之滾子保持器，設置於該棘爪座之一側且套合於該煞車凸輪環；於該滾子保持器設置有若干滾子以及至少一低速檔棘爪；該低速檔棘爪於未受外力時係位於一突伸位置，但可受外力而被壓下至一下壓位置；各滾子係可沿一徑向進行有限度位移於一內縮位置以及一外張位置之間；並且，該若干滾子係依據其抵靠於該煞車凸輪塊之位置來決定該若干滾子是位於該內縮位置或是該外張位置；一煞車塊，套設於該滾子保持器外圍；當該若干滾子是位於該外張位置時，該煞車塊會受該若干滾子之抵頂而向外擴張；一花鼓殼，用以容置前述之行星齒輪組、棘爪座、煞車凸輪環、滾子保持器與煞車塊於其內；以及至少一棘齒環結合於花鼓殼內，且其位置係對應於該高速檔棘爪與該低速檔棘爪；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪之外環端是位於該頂起位置時，棘齒環係受高速檔棘爪之外環端所推動，而使花鼓殼和棘爪座、變速凸輪環以及外齒輪環連動旋轉；此時，花鼓殼的旋轉速度是大於滾子保持器的旋轉速度，因而使低速檔棘爪受到棘齒環之壓迫而位移到該下壓位置；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪之外環端是位於該放下位置、且同時該低速檔棘爪係位於該突伸位置時，棘齒環係受低速檔棘爪所推動，而使花鼓殼和滾子保持器、煞車凸輪環以及行星架連動旋轉；其中，當該行星架係旋轉於一反向、且反向旋轉達到一預設之第一角度時，該變速凸輪環上所設置之該至少一變速凸輪塊恰可推抵該內環端，進而促使該高速檔棘爪之外環端進行在該頂起位置或是該放下位置之間的切換運動；其中，當該行星架係旋轉於一反向、且反向旋轉達到一預設之第二角度以上時，該煞車凸輪環上所設置之該至少一煞車凸輪塊將會推抵該若干滾子至該外張位置，進而促使煞車塊向外擴張而進行一煞車操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之倒踩變檔內變速器，其更包括有一左側滾珠環其套設且固定於花鼓殼內；於該左側滾珠環之一內側表面上設置有一摩擦區其位置恰對應於該煞車塊；並且，該至少一棘齒環係設於該左側滾珠環內側表面上；此外，該煞車塊係包括有兩片半圓環形煞車片以及一彈性圈套設於該兩半圓環形煞車片上，該彈性圈係可提供一內縮之彈力促使兩半圓環形煞車片在未受外力時是呈現一內縮且無煞車之狀態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之倒踩變檔內變速器，其更包括有：一驅動器其固定於該行星架上、以及一齒盤固定於該驅動器上；其中，該動力輸入源係可驅動該齒盤進行正向或是反向旋轉運動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之倒踩變檔內變速器，其更包括有：一防塵蓋、至少一固定環、一第一螺帽、一玉押以及一右側滾珠環設置於花鼓殼較接近齒盤之側；並且，該倒踩變檔內變速器並更包括有：一壓碗、一煞車臂、以及至少一第二螺帽設置於花鼓殼較接近煞車塊之側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之倒踩變檔內變速器，其中，各變速凸輪塊分別具有一第一波浪體及一第二波浪體；該第一波浪體之一第一前緣係構成一陡壁面而於一徑向上具有一第一高點以及一第一低點，該第一波浪體係以相對較小的角度逐漸朝向長心軸的方向傾斜，直到第一波浪體之一第一後緣係連接至該第二波浪體之一第二前緣；該第二波浪的第二前緣於徑向上也具有一第二高點以及一第二低點，該第二低點就是與第一後緣相連接之位置處，且該第二低點於徑向上之高度係高於第一低點；並且，第二波浪係以相對較大的角度逐漸朝向長心軸的方向傾斜，直到第二波浪之一第二後緣係連接到另一變速凸輪塊之第一波浪體的第一低點；其中，當該高速檔棘爪之內環端是位於該變速凸輪塊之第一低點時，該高速檔棘爪之外環端是位於該頂起位置；並且，當該高速檔棘爪之內環端是位於該變速凸輪塊之第二低點時，該高速檔棘爪之外環端是位於該放下位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之倒踩變檔內變速器，其中，該煞車凸輪塊與滾子的數量都是不少於五個；其中，該第二角度小於72度；並且，第一角度＜第二角度＜兩倍第一角度。
7. 如申請專利範圍第5項所述之倒踩變檔內變速器，其中，該變速凸輪塊的數量有四個，且高速檔棘爪的數量可以是一個、兩個或四個，且該煞車凸輪塊與滾子的數量都是五個；並且，該行星齒輪組之外齒輪環與行星架之轉速比為1.38：1；其中，該第一角度是小於33度、且該第二角度約是48度；並且，第一角度<第二角度<兩倍第一角度。
8. 一種倒踩變檔內變速器，包括有：一行星齒輪組，其包括有：一太陽齒輪固定於一長心軸上、一外齒輪環套設於太陽齒輪之外圍、若干行星齒輪嚙合於太陽齒輪與外齒輪環之間、以及一行星架套設於外齒輪環與長心軸之間且係用來支撐與樞設該若干行星齒輪；該行星架之一端係結合於一動力輸入源，用來驅動行星架旋轉於一正向或是一反向；於外齒輪環上並設置有與其連動旋轉之一變速凸輪環；一棘爪座，套合於該變速凸輪環；於棘爪座上設置有至少一高速檔棘爪其可擺動於一放下位置以及一頂起位置之間；並且，當行星架旋轉於該反向達一第一角度時，該高速檔棘爪係受該變速凸輪環所驅動而在該放下位置以及頂起位置之間進行交替切換；而且，當行星架旋轉於該正向時，高速檔棘爪之位置將不會變動且會被變速凸輪環所推動而旋轉；一煞車凸輪環，結合於該行星架並舉行星架連動旋轉；一滾子保持器，套合於該煞車凸輪環；於該滾子保持器設置有若干滾子以及至少一低速檔棘爪；該低速檔棘爪於未受外力時係位於一突伸位置，但可受外力而被壓下至一下壓位置；並且，當行星架旋轉於該反向達一第二角度時，該若干滾子係受該煞車凸輪環所驅動而切換至一外張位置；而且，當行星架旋轉於該正向時，該若干滾子係保持於一內縮位置；一煞車塊，套設於該滾子保持器外圍；當該若干滾子是位於該外張位置時，該煞車塊會受該若干滾子之抵頂而向外擴張而進行一煞車操作；以及至少一棘齒環，且其位置係對應於該高速檔棘爪與該低速檔棘爪；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪是位於該頂起位置時，棘齒環係受高速檔棘爪所推動而旋轉，且棘齒環之旋轉速度是大於滾子保持器的旋轉速度；而當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪是位於該放下位置時，棘齒環係受低速檔棘爪所推動而旋轉。
9. 一種倒踩變檔內變速器，包括有：一行星齒輪組，其包括有：一太陽齒輪固定於一長心軸上、一外齒輪環套設於太陽齒輪之外圍、若干行星齒輪嚙合於太陽齒輪與外齒輪環之間、以及一行星架套設於外齒輪環與長心軸之間且係用來支撐與樞設該若干行星齒輪；該行星架之一端係結合於一動力輸入源，用來驅動行星架旋轉於一正向或是一反向；於外齒輪環上並設置有與其連動旋轉之一變速凸輪環；一棘爪座，套合於該變速凸輪環；於棘爪座上設置有至少一高速檔棘爪其可擺動於一放下位置以及一頂起位置之間；並且，當行星架旋轉於該反向達一第一角度時，該高速檔棘爪係受該變速凸輪環所驅動而在該放下位置以及頂起位置之間進行交替切換；而且，當行星架旋轉於該正向時，高速檔棘爪之位置將不會變動且會被變速凸輪環所推動而旋轉；一保持器，連動於行星架並與行星架連動旋轉；於該保持器設置有至少一低速檔棘爪；該低速檔棘爪於未受外力時係位於一突伸位置，但可受外力而被壓下至一下壓位置；以及至少一棘齒環，且其位置係對應於該高速檔棘爪與該低速檔棘爪；其中，當高速檔棘爪位於該頂起位置時可與棘齒環相嵌合傳動、且當高速檔棘爪位於該放下位置時則不會和棘齒環相嵌合；並且，當低速檔棘爪位於該突伸位置時可與棘齒環相嵌合傳動；其中，當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪是位於該頂起位置時，棘齒環係受高速檔棘爪所推動而旋轉，且棘齒環之旋轉速度是大於滾子保持器的旋轉速度；而當該行星架係旋轉於一正向、且該高速檔棘爪是位於該放下位置時，棘齒環係受低速檔棘爪所推動而旋轉。