TWI529091B - Vertical parallel coaxial planetary transmission system (3) - Google Patents

Description

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)

本發明係有關於變速傳動系統，特別是有關於一種可應用於腳踏車及其他交通工具或其他用途之器具的垂直並列同軸行星變速傳動系統。

機械式傳動變速系統係廣泛地應用於各種動力機械設備，用以在機械設備的輸入端及輸出端之間提供不同的轉速及扭矩的轉換。傳動變速系統一般常見的例子如腳踏車的變速裝置，其主要是由多個不同大小的鏈輪所組成，如第1圖所示，其中的腳踏車傳動變速系統900包含有多個變速鏈輪902，且這些變速鏈輪902是以同心重疊方式設置於腳踏車輪軸904上，例如腳踏車後輪輪軸，並透過鏈條906而連接至腳踏車的踏板上，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，因此在軸向上的尺寸會因變速鏈輪數量的增加而變大。因此，實際應用上通常只能設置有限數量的變速鏈輪，避免整體尺寸過大，影響到操控的功能。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。

另一種常見的傳動變速系統是動力車輛的變速器，如汽車及摩托車的變速器。如第2圖所示，此類變速器920通常是在金屬殼體922內設置多組互相嚙合的齒輪924。這些齒輪924可繞著互相分隔設置的軸轉動，並可在選擇性地在該等軸上滑移，以供在不同的齒輪924間達成不同的嚙合狀態，藉 以達成輸出軸與輸入軸間的變速及扭矩變化。這些齒輪924(以及他們的轉軸)具有相同的大小，同時亦必須提供這些齒輪間相對移動的空間，因此此類以齒輪為基礎的變速器整體的體積是相當的龐大。而與腳踏車的傳動變速系統一樣，動力車輛的變速器所能達成的變速段數亦是依其內所用之齒輪數量而定，因此在實際設計的限制下，並無法大幅增加齒輪數量，故而此類變速器所能達成的變速段數也是相當有限。

另一方面，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3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，行星齒輪與太陽齒輪的轉動軸線互相平行，仍會造成整體尺寸的擴大。

與前述之腳踏車及汽車(或摩托車)傳動變速系統一樣，軸向耦接多級的行星齒輪系統會造成整個傳動變速系統的體積加大，不利於實際的應用。

因此，有需要能提出一種傳動變速系統，以供在體積小型化的前題下達成大數量變速段數的變速傳動效能。

本發明的目的在於提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其可在較小的系統尺寸下提供較多齒比的變速效果。

本發明的另一目的在於提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中在相鄰行星齒輪系之間透過皮帶輪同軸大小之差異與次皮帶輪同軸的組合關係傳動，可有效達成傳統齒輪無法在齒比上達成的限制，因齒輪若需要達到特定齒比則截面積勢必增加因此所需要之空間也會較大，但同軸皮帶輪間的組合關係即可以容易的達到相對齒比倍數關係及利用皮帶的撓性提供換檔時速度轉換的緩衝作用，以達成平順變速效果，避免變速換檔時的加速度差異所產生的頓挫跳動情形。

本發明的再一目的在於提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其可在能裝設於腳踏車輪軸內的系統尺寸下達成遠較習用腳踏車傳動變速系統所能達成者更多的變速齒比。

本發明的再另一目的在於提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中在相鄰行星齒輪系之間透過皮帶的傳動，利用皮帶的撓性提供換檔時速度轉換的緩衝作用，以達成平順變速效果，避免變速換檔時的加速度差異所產生的頓挫跳動情形，有助於騎乘腳踏車的舒適感。

本發明的再另一目的在於提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中包含複數行星齒輪次系統，以同軸方式設置，相鄰行星齒輪次系統間並以由耦接齒輪系加以銜接而構成一種複合式行星齒輪系統，藉以提供傳動系統寬廣的齒比組合。

為達成前述之目的，本發明提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，包含有：複數個行星齒輪次系統，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，其係與一垂直於該第 一軸線的第二軸線同軸心設置並可繞著該第二軸線轉動；一耦接總成，設置於每二相鄰行星齒輪次系統間，以供將該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；一設定器，係配合每一行星齒輪次系統設置，可選擇性地沿著第一軸線的方向移動，以供選擇性地嚙合該行星齒輪次系統的太陽齒輪；一設定控制器，其包含一中空管體，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，該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該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；一環齒輪，其係與至少一級行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合，該環齒輪結合至一單向離合器；一外環筒，包覆於該等行星齒輪次系統外部，該外環筒具有一頭側末端，可供該環齒輪以可轉動方式容置於其內；一鏈輪，結合至該單向離合器上，可供結合一外部傳動系統而透過該單向離合器及該環齒輪帶動該等行星齒輪次系統轉動；以及一中心軸，係與該第一軸線同軸心設置，並可以相對轉動的方式插置於該設定控制器的該中空管體的一中心通孔內，以供該中空管體繞著該中心軸轉動。

根據本發明的一實施例，該等行星齒輪次系統的行星齒輪的第二軸線係設置成互相平行。

根據本發明的一實施例，每一行星齒輪次系統中的太陽齒輪包含有一外齒輪，係為一斜齒輪，而該行星齒輪次系統中的行星齒輪係為一斜齒輪，嚙合該太陽齒輪的外齒輪。

根據本發明的一實施例，該太陽齒輪進一步包含一內齒輪，該設定器係為一冠齒輪，可選擇性地嚙合該太陽齒輪的內齒輪。

根據本發明的一實施例，每一行星齒輪次系統中的太陽齒輪包含有一外齒輪及一內齒輪，呈同心而互相固定在一起，該外齒輪係一斜齒輪，位在該內齒輪外側，而該行星齒輪次系統中的行星齒輪係為一斜齒輪，嚙合該太陽齒輪的外齒輪，且該設定器係為一冠齒輪，可選擇性地嚙合該太陽齒輪的內齒輪。

根據本發明的一實施例，每一行星齒輪次系統包含有二行星齒輪，呈相對設置。

根據本發明的一實施例，該耦接總成包含：二皮帶輪，分別同軸心地固定在該二相鄰行星齒輪次系統的行星齒輪上，而可分別與該等行星齒輪同步轉動；以及一皮帶，銜接於該二皮帶輪之間。

根據本發明的一實施例，該中心軸具有二側末端，可分別固定於一腳踏車的車架上。

根據本發明的一實施例，該中心軸的每一側末端上均形成有二相對設置的平直切口，可供與該腳踏車車架上的相對應平直表面嚙合，以防止該中心軸相對於該車架轉動。

根據本發明的一實施例，該中空管體具有一末端，該設定控制器進一步包含有一旋轉操控器，結合至該末端上，以供選擇性地將該中空管體在該預定的角度範圍內加以轉動。

根據本發明的一實施例，該設定器包含有一中空圓柱體，其一側末端上設有牙齒，該中空圓柱體係與行星齒輪次系統的該太陽齒輪同軸心設置而可沿著該第一軸線相對於該太陽齒輪移動，以使該設定器的牙齒可選擇性地嚙合該等太陽齒輪，該中空圓柱體具有一控制銷，其自由末端係插置於該凸輪槽內，而可沿該凸輪槽移動。

根據本發明的一實施例，該環齒輪與該單向離合器間形 成一肩部，該外環筒在頭側末端處形成有一向內突出的突緣，可透過抵靠於該肩部上，以將該環齒輪以可轉動的方式容置於該外環筒的頭側末端內。

根據本發明的一實施例，該垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)進一步包含有一軸承，設置於該外環筒的該突緣與該環齒輪與該單向離合器間的肩部之間。

根據本發明的一實施例，該垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)包含有另一環齒輪，固定於該外環筒中與該頭側末端相對的尾側末端內，該環齒輪及該另一環齒輪係分別與該等複數個行星齒輪次系統中的第一及最後一行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合，且該第一及最後行星齒輪次系統進一步包含有一傳動齒輪，係同軸心地固定於該行星齒輪上而與該環齒輪相嚙合。

根據本發明的一實施例，該另一環齒輪具有一外側圓周表面，設有一外螺紋，該外環筒具有一內側圓周表面，於尾側末端處設有一內螺紋，可與該另一環齒輪的外螺紋相嚙合而將該另一環齒輪固定於該外環筒的尾側末端內。

根據本發明的一實施例，與第一行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合的該環齒輪與該單向離合器間形成一肩部，該外環筒在頭側末端處形成有一向內突出的突緣，可透過抵靠於該肩部上，以將該環齒輪以可轉動的方式容置於該外環筒的頭側末端內。

根據本發明的一實施例，該垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)進一步包含有一軸承，設置於該外環筒的該突緣與該環齒輪與該單向離合器間的肩部之間。

根據本發明的一實施例，每一行星齒輪次系統包含有一環座，具有一環狀壁結構，與該第一軸線同軸心設置而環繞於該行星齒輪次系統的設定器及行星齒輪外側，該環座開設 有一孔，可供以可轉動方式容置並支撐該行星齒輪的轉軸。

根據本發明的一實施例，該等行星齒輪次系統的環座具有二軸向末端，而該等環座的軸向末端係沿著該第一軸線方向互相靠抵在一起。

根據本發明的一實施例，該等環座每一者具有一外側表面，其上設有至少一軸向溝槽，沿著該第一軸線的方向自該環座的一側軸向末端延伸至另一側的軸向末端，以供緊密地容置一固定桿於其內，以防止該等環座間的相對轉動。

根據本發明的一實施例，該旋轉操控器係結合至一變速纜線連接件，以供連接至一變速纜線，藉由拉引該變速纜線可驅動該旋轉操控器及結合至該旋轉操控器上的該中空管體繞該第一軸線轉動。

根據本發明的一實施例，該旋轉操控器設有一結合孔，可供該變速纜線連接件的一內側軸銷插置於其內。

根據本發明的一實施例，該垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)進一步包含有一變速導引件，套設並固定於該中心軸上，該變速導引件上開設有一圓弧導引槽，與該第一軸線同軸心設置，該變速纜線連接件具有一外側軸銷，可滑動插置於該圓弧導引槽內，該圓弧導引槽沿著圓周方向延伸一角度範圍，對應於該設定控制器之該中空管體所能轉動的預定角度範圍。

根據本發明的一實施例，該變速導引件中心開設有一套合孔，其二側設有相對平直側壁，可分別貼合於該中心軸的平直切口上，使二者無法相對轉動。

根據本發明的一實施例，該單向離合器包含：一離合器殼座，與該環齒輪形成為一體而結合在一起，該離合器殼座具有一外側軸向末端，其上設有一環狀突起部，可供該鏈輪 結合至其上，該環狀突起部上設有至少一卡銷容置孔；以及至少一卡銷組，係設置於該卡銷容置孔內，並包含有一卡銷，其係常態性地受一彈簧朝外推壓而卡入該鏈輪上所開設的複數個卡合孔的一者內，並可因外力作用而退出該卡合孔。

根據本發明的一實施例，該鏈輪的該等卡合孔係沿著與該第一軸線同軸心的一圓做等角度間隔的分佈，且每一卡合孔具有一平直表面，可平貼靠抵該卡銷，以沿著一給定旋轉方向進行力量的傳遞，以及一相對的傾斜狀表面，具有凸輪般的作用，可在與該卡銷接觸，將該卡銷引導至該卡合孔外部，因此可在與該給定旋轉方向相反的方向上避免力量的傳遞。

為進一步說明本發明的技術特徵及優點，以下將配合所附圖式，並以本案的較佳實施例為例，舉例說明本發明。惟顯而易見，以下的詳細說明僅係本發明的一些較佳實施例而已，並非是本發明的所有可行的實施例，對於熟知本技藝一般技術之人士而言，其他的變化亦屬可行，而這些變化亦涵蓋於後文所附申請專利範圍內。

本發明提供一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，主要包含有多級行星齒輪次系統，以同軸方式沿著由共同軸心所界定之第一軸線串接疊置所組成，每一級行星齒輪次系統包含有一與第一軸線同軸設置而可選擇性繞該第一軸線轉動的中心太陽齒輪，以及至少一行星齒輪，其係與一垂直於該第一軸線的第二軸線同軸設置並可繞著該第二軸線轉動。各行星齒輪次系統的行星齒輪的第二軸線係設置成與第一軸線垂直，並且互相平行而呈並列配置，進而組成本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)。

相鄰二級的行星齒輪次系統間是以一耦接總成加以互相 耦接在一起，以供將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，以使得各級行星齒輪次系統的行星齒輪均能繞其第二軸線轉動。

每一級的行星齒輪次系統進一步包含有一設定器，其可選擇性地沿著第一軸線的方向移動，以供選擇性地嚙合而固定該太陽齒輪，或脫離並釋放開該太陽齒輪，因此藉由各級行星齒輪次系統中太陽齒輪是否被固定或釋放的各種組合情形，可以提供不同的變速效果。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)進一步包含有一設定控制器，其係與各行星齒輪次系統的設定器相連接而能選擇性地移動該等行星齒輪次系統的設定器，以供使該等行星齒輪次系統的設定器選擇性地嚙合或脫離各太陽齒輪。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)進一步包含有一環齒輪，其係與至少一級行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合。

據此，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)可透過第一級(即頭端)行星齒輪次系統及環齒輪分別做為輸入側及輸出側(或是互相顛倒設置)，並透過沿著第一軸線串接疊置的各級行星齒輪次系統做為複合式行星齒輪系統來達成輸入側與輸出側間的扭矩或轉速的傳動，進而達成輸入側與輸出側間的變速效果。同時透過設定控制器控制各級行星齒輪次系統的設定器嚙合或脫離其太陽齒輪，將可選擇性地改變變速效果。

本發明之垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的特點在於將多級行星齒輪次系統沿著一共同軸心(即第一軸線)串接疊置，並將各級行星齒輪次系統的行星齒輪設置成互相平行而垂直於該共同軸心，並透過耦接總成來將相鄰二級行星齒 輪次系統的行星齒輪耦接在一起，因此本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)可以大幅度地縮小整體體積，同時可供將多級行星齒輪次系統疊置並耦接在一起，組成複合式行星齒輪系統。

在本發明的一較佳實施例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)可容置於腳踏車車輪花轂內，其中環齒輪做為輸出側，結合至車輪輻條上，而第一級行星齒輪次系統則做為輸入側，其行星齒輪嚙合於一輸入齒輪上，而該輸入齒輪則結合至腳踏車的鏈輪上，因此當腳踏車使用者踩踏踏板時，其踩踏力矩則透過鏈輪傳遞至第一級行星齒輪次系統，再通過各級行星齒輪次系統而傳遞至環齒輪，進行透過輻條帶動車輪轉動。

使用者並可透過操控設定控制器來移動各級行星齒輪次系統的設定器選擇性地嚙合其太陽齒輪，進而設定不同的變速作用。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)具體實施例

以下將配第4圖、第5A圖、第5B圖、第5C圖、第6A圖及第6B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的一較佳實施例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)在圖式中是以編號100加以標示。根據本發明的較佳實施例，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此較佳實施例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本實施例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本實施例中，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。

對於具有一般技術之人而言，除了皮帶輪120及皮帶122的組合以外，亦可以其他的方式來實施耦接總成118，例如說以齒輪組來取代皮帶輪120及皮帶122的組合，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。當然，除了皮帶及皮帶輪組合、齒輪組以外，仍有多種已知的方式可用於傳遞轉動運動，而這些已知的轉動運動傳遞機構或方式，凡應用於本案的技術範圍內，均應視為本案的等效機構，而涵蓋於本案的技術範圍內。

在此要特別提出的是，在皮帶輪120及皮帶122組合而成的耦接總成118中，由於皮帶122本身是由具有可彈性變形或可撓曲之材料所製成，雖然皮帶122係緊張地拉伸於二皮帶輪120之間，但皮帶122本身能仍提供某種程度的拉伸變形，此種的拉伸變形可做為力量傳遞上的緩衝作用。換言之，皮帶122的彈性使其可以扮演“緩衝器”的角色，避免力量立即而直接的傳遞，反之力量的傳遞會因皮帶122的彈性之故而較為和緩。這在以人力為主要動力來源的應用中，例如腳踏車的變速器，具有特別有利用的作用，因為使用者不會因為速度切換而感受到加速度差異所產生的頓挫跳動的情形。因此利用皮帶及皮帶輪組合而成的耦接總成118可以提供比較平順的變速效果，減輕或避免變速換檔時的加速度差異所產生的頓挫跳動情形。

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。在本實施例中，該設定器124係為一冠齒輪，具有一中空圓柱體126，係與太陽齒輪106同軸心設置而可沿著該軸心(第一軸線104)相對於太陽齒輪 106移動。太陽齒輪106的該中空圓柱體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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本實施例中，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(在本實施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果。

在本實施例中，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。在本實施例中轉軸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。但在本實施例中，頭端(第一級)及尾端(最後一級)行星齒輪次系統102的環座140具有不同的形式，此將於下文中進一步加以說明。

本實施例之垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。每一環座140均具有二軸向末端，而每一環座140的二側軸向末端是沿著第一軸線104的方向互相靠抵在一起，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。在本實施例中，每一環座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貫穿過每一環座140的軸向溝槽146，而使環座140無法相對旋轉。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本實施例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本實施例中，環齒輪150亦呈冠齒輪之型式，其一軸向末端上設有牙齒152，而其外側圓周表面則結合於一外環筒154的內側圓周表面。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。在本實施例中，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。在本實施例中，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。

根據本發明，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。

因此，配合於傳動齒輪160的設置，在本實施例中，頭端及尾端行星齒輪次系統102的環座與其餘的行星齒輪次系統102的環座140不同。在本實施例中，為便於區別，頭端及尾端行星齒輪次系統102的環座在本文中將稱為“末端環座”，以標號140’加以標示，而其餘的環座140亦稱為“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， 並具有一軸向末端，如前所述般與相鄰之中間環座140的軸向末端靠抵。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。在本實施例中，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(3)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。

在實際應用上，該中心軸174的二側末端可分別固定於外部的固定部位上，使得該中心軸174相對於該外部固定部位無法移動或轉動。在本實施例中，該中心軸174的至少一側末端上形成有一平直切口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。

據此，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100可透過第一級(即頭端)行星齒輪次系統102及環齒輪150 (或外環筒154)分別做為輸入側及輸出側(或是互相顛倒設置)，並透過沿著第一軸線104串接疊置的各級中間行星齒輪次系統102做為複合式行星齒輪系統來達成輸入側與輸出側間的扭矩或轉速的傳動，進而達成輸入側與輸出側間的變速效果。同時透過設定控制器130控制各級行星齒輪次系統102的設定器124嚙合或脫離其太陽齒輪，將可選擇性地改變變速效果。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例一

接下來將針對本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100應用做為腳踏車傳動變速系統的例子來加以說明。

參閱第7圖、第8A圖、第8B圖、第8C圖、第9A圖及第9B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的一應用例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本例中，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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本例中，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果。

在本例中，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。在本實施例中轉軸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。

在本例中，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)。

本例之垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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(3)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(3)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。

根據本發明，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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，該中心軸174的二側末端可分別固定於腳踏車的車架上，使得該中心軸174固定於腳踏車車架上，而無法相對之移動或轉動。在本實施例中，該中心軸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。

在本例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統 (3)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。在本例中，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，如本例圖中所示，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一鏈輪214於其上。該環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在本例中，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。

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本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。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垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。如此即達成單向離合器200的單向傳動功能。

在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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上，以供使用者透過扳動扳桿來拉引變纜線，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。在本例中，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。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例二

接下來將針對本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100應用做為腳踏車傳動變速系統的另一例子來加以說明。

參閱第10圖、第11A圖、第11B圖、第11C圖、第12A圖及第12B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本例中，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，具有一中空圓柱體126，係與太陽齒輪106同軸心設置而可沿著該軸心(第一軸線104)相對於太陽齒輪106移動。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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本例中，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果。

在本例中，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。在本實施例中轉軸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。

在本例中，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)。

本例之垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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(3)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(3)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。對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪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。對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則是結合於一 單向離合器200(進一步說明於下文中)上，並於其間形成一肩部201。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，因此除了對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150係結合至設於外環筒154一側末端(尾側末端)的內螺紋158以外，對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則容置於外環筒154的另一側末端(頭側末端)，而將其餘行星齒輪次系統102包覆於外環筒154內。

在本例中，外環筒154除了尾側末端所設的內螺紋158以外，在頭側末端設有向內突出的環狀突緣300，可透過一軸承302而抵靠於行星齒輪次系統102的環齒輪150與單向離合器200間的肩部201上，藉以將各級行星齒輪次系統102固定於外環筒154內。

在本例中，頭端環齒輪150係與單向離合器200的離合器殼座202形成為一體。

根據本發明，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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，該中心軸174的二側末端可分別固定於腳踏車的車架上，使得該中心軸174固定於腳踏車車架上，而無法相對之移動或轉動。在本實施例中，該中心軸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。

在本例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100進一步包含有單向離合器200，設置於頭端行星齒輪次系統102外側，並透過軸承302及頭端環齒輪150而靠抵於外環筒154的突緣300上。在本例中，單向離合器200包含有離合器殼座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)，結合至頭端環齒輪150上而位於外環筒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鏈輪214於其上。該環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在本例中，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。

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本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。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垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。如此即達成單向離合器200的單向傳動功能。

在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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上，以供使用者透過扳動扳桿來拉引變纜線，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，其二側設有可相對平直側壁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。在本例中，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。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例三

接下來將針對本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100應用做為腳踏車傳動變速系統的再一例子來加以說明。

參閱第13圖、第14A圖、第14B圖、第14C圖、第15A圖及第15B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本例中，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，具有一中空圓柱體126，係與太陽齒輪106同軸心設置而可沿著該軸心(第一軸線104)相對於太陽齒輪106移動。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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本例中，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果。

在本例中，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。在本實施例中轉軸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。

在本例中，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”。

本例之垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，在末端連接部166上設有六個固定孔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(3)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(3)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。對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪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。對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150則是以可轉動的方式容置於外環筒154內。在本例中，由於環齒輪150係嚙合於頭端行星齒輪次系統102的行星齒輪組112上，因此外環筒154在其對應於頭端行星齒輪次系統102的末端(頭側末端)的內側圓周表面上設有內螺紋158，以供結合環齒輪150的外螺紋156。

在本例中，外環筒154在與其頭側末端相對的尾側末端，即對應於尾端行星齒輪次系統102的末端，設有向內突出的環狀突緣400，可透過一軸承402而抵靠於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150上與中間行星齒輪次系統102相對的軸向末端(未標號)，藉以配合頭端行星齒輪次系統102之環齒 輪150嚙合於外環筒154之內螺紋158上而將各級行星齒輪次系統102固定於外環筒154內。

根據本發明，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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，該中心軸174的二側末端可分別固定於腳踏車的車架上，使得該中心軸174固定於腳踏車車架上，而無法相對之移動或轉動。在本實施例中，該中心軸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。

在本例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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，並包含有一離合器殼座202及多個卡銷組204。在本例中，環齒輪150係與單向離合器200的離合器殼座202形成為一體，因此單向離合器200可透過環齒輪150的外螺紋156而結合至外環筒154的內螺紋158上。在本例中，單向離合器200的離合器殼座202為一略呈圓柱狀構件， 具有一內側軸向末端(未標號)，其上一體結合該環齒輪150而套置於外環筒154內，並透過環齒輪150的外螺紋156而與外環筒154的內螺紋158螺合，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一鏈輪214於其上。該環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在本例中，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。

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本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。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垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。如此即達成單向離合器200的單向傳動功能。

在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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上，以供使用者透過扳動扳桿來拉引變纜線，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，其二側設有可相對平直側壁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。在本例中，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。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例四

接下來將針對本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100應用做為腳踏車傳動變速系統的再另一例子來加以說明。

參閱第16圖、第17A圖、第17B圖、第17C圖、第18A圖及第18B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本例中，耦接總成118包含有二小齒輪500，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。一耦接齒盤502設置並銜接於該二小齒輪500之間，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。

在本例中，耦接齒盤502具有第一軸向末端表面及第二軸向末端表面，分別形成有一冠齒輪504，可供嚙合於相鄰二級行星齒輪次系統102的行星齒輪組112中的小齒輪500。

在本例中，耦接齒盤502的二側冠齒輪504是設置成具有不同的直徑，而與該等冠齒輪504相嚙合的小齒輪500亦是位在距離第一軸線104不同距離處。基於距離的差異，該耦接齒盤502二側的小齒輪500轉速會有所不同。在本例中，相鄰二耦接齒盤502係呈對稱設置，亦即前一耦接齒盤502的大直徑冠齒輪504是與後一耦接齒盤502的大直徑冠齒輪504對稱設置，如該二大直徑冠齒輪504是相向設置或是相背設置；同樣的，該二相鄰耦接齒盤502上的小直徑冠齒輪504亦為對稱設置，每隔一個的小齒輪500即會具有相同的轉速，因此在本例中，每二相鄰的行星齒輪次系統102可以視為一群，其中的二個行星齒輪114是不同轉速轉動。而每一群行星齒輪次系統102則具有相同運轉情形，因此在本例中六級行星齒輪次系統102共分成三群相同運轉情形的行星齒輪次系統102。

在此要特別提到的是，在本例中頭端(第一級)及尾端(最後一級)的行星齒輪次系統102中的小齒輪500是分別嚙合至二環齒輪150上(詳見下文說明)。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，具有一中空圓柱體126，係與太陽齒輪106同軸心設置而可沿著該軸心(第一軸線104)相對於太陽齒輪106移動。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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本例中，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果。

在本例中，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。在本實施例中轉軸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及小齒輪500，因此行星齒輪114位於環座140內部而小齒輪500位於環座140外部。

如前所述，在本例中，由於二相鄰的行星齒輪次系統102是組合成一群，因此二相鄰行星齒輪次系統102的環座140亦是結合成一體，如圖所示。

另外，在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100進一步包含有軸承506，環繞著相鄰二耦接齒盤502之小直徑冠齒輪504及與之相嚙合的小齒輪500，以供支撐耦接齒盤502於外環筒154的內側圓周表面上的平順轉動。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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之一級的行星齒輪組112的小齒輪500相嚙合。在本例 中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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的小齒輪500。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。對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150係透過一環狀的固定端蓋508加以固定在外環筒154內。該固定端蓋508具有一中心孔510，可供對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150可轉動地設置於其內。該固定端蓋508有一外側圓周表面，結合於一外環筒154的內側圓周表面上。用以將固定端蓋508結合至外環筒154的方式可為任何已知的方法。在本例中，固定端蓋508的外側圓周表面上設有外螺紋512，可螺合於設於外環筒154內側圓周表面的內螺紋158，進而將固定端蓋508結合至外環筒154上。對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則是結合於一單向離合器200(進一步說明於下文中)上，並於其間形成一肩部201。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的行星齒輪組112的小齒輪500上，因此除了對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150透過固定端蓋508而固定在外環筒154一側末端(尾側末端)以外，對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則容置於外環筒154的另一側末端(頭側末端)，而將其餘行星齒輪次系統102包覆於外環筒154內。

在本例中，外環筒154除了尾側末端所設的內螺紋158以外，在頭側末端設有向內突出的環狀突緣300，可透過一軸承302而抵靠於行星齒輪次系統102的環齒輪150與單向離合器200間的肩部201上，藉以將各級行星齒輪次系統102固定於外環筒154內，進而確保各小齒輪500與耦接齒盤502之冠齒輪504間的密切而確實的嚙合關係。

在本例中，頭端環齒輪150係與單向離合器200的離合器殼座202形成為一體。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，該中心軸174的二側末端可分別固定於腳踏車的車架上，使得該中心軸174固定於腳踏車車架上，而無法相對之移動或轉動。在本實施例中，該中心軸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。

在本例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100進一步包含有單向離合器200，設置於頭端行星齒輪次系統102外側，並透過軸承302及頭端環齒輪150而靠抵於外環筒154的突緣300上。在本例中，單向離合器200包含有離合器殼座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)，結合至頭端環齒輪150上而位於外環筒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鏈輪214於其上。該環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在本例中，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。

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本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。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垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。如此即達成單向離合器200的單向傳動功能。

在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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上，以供使用者透過扳動扳桿來拉引變纜線，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，其二側設有可相對平直側壁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。在本例中，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。

垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例五

接下來將針對本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100應用做為腳踏車傳動變速系統的再另一例子來加以說明。

參閱第19圖、第20A圖、第20B圖、第20C圖、第21A圖及第21B圖來進一步說明本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100包含有多級行星齒輪次系統102，在此例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，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)，然而本發明並不侷限於此，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。在本例中，耦接總成118包含有二小齒輪500，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。一耦接齒盤502設置並銜接於該二小齒輪500之間，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。

在本例中，耦接齒盤502具有第一軸向末端表面及第二軸向末端表面，分別形成有一冠齒輪504，可供嚙合於相鄰二級行星齒輪次系統102的行星齒輪組112中的小齒輪500。

在本例中，一部份耦接齒盤502的二側冠齒輪504是設置成具有不同的直徑，而與該等冠齒輪504相嚙合的小齒輪500亦是位在距離第一軸線104不同距離處。基於距離的差異，該耦接齒盤502二側的小齒輪500轉速會有所不同。另一部份的耦接齒盤502的二側冠齒輪504則設置成具有相同的直徑，因此此等耦接齒盤502二側的小齒輪500的轉速會相同。

在本例中，為便於說明，下文將二側冠齒輪504具有不同直徑的耦接齒盤502稱為第一耦接齒盤502，而具有相同直徑冠齒輪504的耦接齒盤502則稱為第二耦接齒盤502。在本例中，二個第一耦接齒盤502係呈對稱設置，而其間則設置一第二耦接齒盤502，換言之前一第一耦接齒盤502的大直徑冠齒輪504是與後一第一耦接齒盤502的大直徑冠齒輪504對稱設置，如該二大直徑冠齒輪504是相向設置或是相背設置；同樣的，該二第一耦接齒盤502上的小直徑冠齒輪504亦為對稱設置。透過以上二第一耦接齒盤502夾置一第二耦接齒盤502的設置，每三相鄰的行星齒輪次系統102可以視為一群，其中的前一個行星齒輪114與後二個行星齒輪114是不同轉速轉動，但後二個行星齒輪114則具有相同轉速。

在此要特別提到的是，在本例中頭端(第一級)及尾端(最後一級)的行星齒輪次系統102中的小齒輪500是分別嚙合至二環齒輪150上(詳見下文說明)。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，具有一中空圓柱體126，係與太陽齒輪106同軸心設置而可沿著該軸心(第一軸線104)相對於太陽齒輪106移動。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。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。在本例中，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果。

在本例中，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。在本實施例中轉軸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及小齒輪500，因此行星齒輪114位於環座140內部而小齒輪500位於環座140外部。

如前所述，在本例中，基於前述行星齒輪次系統102分群的配置方式，因此二相鄰行星齒輪次系統102的環座140可結合成一體，如圖所示。

另外，在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100進一步包含有軸承506，環繞著耦接齒盤502之小直徑冠齒輪504及與之相嚙合的小齒輪500，以供支撐耦接齒盤502於外環筒154的內側圓周表面上的平順轉動。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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之一級的行星齒輪組112的小齒輪500相嚙合。在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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的小齒輪500。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。對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150係透過一環狀的固定端蓋508加以固定在外環筒154內。該固定端蓋508具有一中心孔510，可供對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪 150可轉動地設置於其內。該固定端蓋508有一外側圓周表面，結合於一外環筒154的內側圓周表面上。用以將固定端蓋508結合至外環筒154的方式可為任何已知的方法。在本例中，固定端蓋508的外側圓周表面上設有外螺紋512，可螺合於設於外環筒154內側圓周表面的內螺紋158，進而將固定端蓋508結合至外環筒154上。對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則是結合於一單向離合器200(進一步說明於下文中)上，並於其間形成一肩部201。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的行星齒輪組112的小齒輪500上，因此除了對應於尾端行星齒輪次系統102的環齒輪150透過固定端蓋508而固定在外環筒154一側末端(尾側末端)以外，對應於頭端行星齒輪次系統102的環齒輪150則容置於外環筒154的另一側末端(頭側末端)，而將其餘行星齒輪次系統102包覆於外環筒154內。

在本例中，外環筒154除了尾側末端所設的內螺紋158以外，在頭側末端設有向內突出的環狀突緣300，可透過一軸承302而抵靠於行星齒輪次系統102的環齒輪150與單向離合器200間的肩部201上，藉以將各級行星齒輪次系統102固定於外環筒154內，進而確保各小齒輪500與耦接齒盤502之冠齒輪504間的密切而確實的嚙合關係。

在本例中，頭端環齒輪150係與單向離合器200的離合器殼座202形成為一體。

本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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。

在本例中，該中心軸174的二側末端可分別固定於腳踏車的車架上，使得該中心軸174固定於腳踏車車架上，而無法相對之移動或轉動。在本實施例中，該中心軸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。

在本例中，本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100進一步包含有單向離合器200，設置於頭端行星齒輪次系統102外側，並透過軸承302及頭端環齒輪150而靠抵於外環筒154的突緣300上。在本例中，單向離合器200包含有離合器殼座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)，結合至頭端環齒輪150上而位於外環筒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鏈輪214於其上。該環狀突起部212上設有多個卡銷容置孔216。在本例中，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。

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本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。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垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)100上。如此即達成單向離合器200的單向傳動功能。

在本例中，垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)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上，以供使用者透過扳動扳桿來拉引變纜線，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，其二側設有可相對平直側壁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。在本例中，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。

100‧‧‧垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)

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

201‧‧‧肩部

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‧‧‧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

300‧‧‧突緣

302‧‧‧軸承

400‧‧‧突緣

402‧‧‧軸承

500‧‧‧小齒輪

502‧‧‧耦接齒盤

504‧‧‧冠齒輪

506‧‧‧軸承

508‧‧‧固定端蓋

510‧‧‧中心孔

512‧‧‧外螺紋

900‧‧‧傳動變速系統

902‧‧‧變速鏈輪

904‧‧‧輪軸

960‧‧‧鏈條

920‧‧‧變速器

922‧‧‧金屬殼體

924‧‧‧齒輪

940‧‧‧行星齒輪系統

942‧‧‧太陽齒輪

944‧‧‧環齒輪

946‧‧‧行星齒輪

第1圖是習知之腳踏車傳動變速系統的示意圖。

第2圖是習知之動力車輛變速器的示意圖。

第3圖是習知之行星齒輪系統的示意圖。

第4圖是根據本發明較佳實施例的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的立體圖。

第5A圖是根據本發明較佳實施例的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的分解圖。

第5B圖是根據本發明較佳實施例的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一分解圖。

第5C圖是根據本發明較佳實施例的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的立體剖面圖，其中外環筒是拆解開的。

第6A圖是根據本發明較佳實施例的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的立體圖，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6B圖是第6A圖的側視圖。

第7圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸 行星變速傳動系統(3)的應用例。

第8A圖是一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例。

第8B圖是另一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例。

第8C圖是一立體剖面圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例，其中外環筒是拆解開的。

第9A圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例，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9B圖是第9A圖的側視圖。

第9C圖是本發明垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的應用例的剖面圖，其中部份零件省略掉。

第10圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例。

第11A圖是一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例。

第11B圖是另一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例。

第11C圖是一立體剖面圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例，其中外環筒是拆解開的。

第12A圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的另一應用例，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12B圖是第12A圖的側視圖。

第13圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例。

第14A圖是一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例。

第14B圖是另一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例。

第14C圖是一立體剖面圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例，其中外環筒是拆解開的。

第15A圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再一應用例，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15B圖是第15A圖的側視圖。

第16圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第17A圖是一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第17B圖是另一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第17C圖是一立體剖面圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒是拆解開的。

第18A圖是一側視圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒省略掉，以顯示內部結構。

第18B圖是一側視圖，顯示出根據本發明的垂直並列同 軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒省略掉，以顯示內部結構。

第19圖是一立體圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第20A圖是一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第20B圖是另一分解圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例。

第20C圖是一立體剖面圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒是拆解開的。

第21A圖是一側視圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒省略掉，以顯示內部結構。

第21B圖是一側視圖，顯示出根據本發明的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)的再另一應用例，其中外環筒省略掉，以顯示內部結構。

100‧‧‧垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)

102‧‧‧行星齒輪次系統

104‧‧‧第一軸線

106‧‧‧太陽齒輪

114‧‧‧行星齒輪

116‧‧‧第二軸線

118‧‧‧耦接總成

124‧‧‧設定器

130‧‧‧設定控制器

132‧‧‧中空管體

134‧‧‧外表面

136‧‧‧凸輪槽

150‧‧‧環齒輪

174‧‧‧中心軸

176‧‧‧中心通孔

200‧‧‧單向離合器

214‧‧‧鏈輪

300‧‧‧突緣

302‧‧‧軸承

Claims (25)

1. 一種垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，包含有：複數個行星齒輪次系統，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，其係與一垂直於該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；一耦接總成，設置於每二相鄰行星齒輪次系統間，以供將該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；一設定器，係配合每一行星齒輪次系統設置，可選擇性地沿著第一軸線的方向移動，以供選擇性地嚙合該行星齒輪次系統的太陽齒輪；一設定控制器，其包含一中空管體，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，該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該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；一環齒輪，其係與至少一級行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合，該環齒輪結合至一單向離合器；一外環筒，包覆於該等行星齒輪次系統外部，該外環筒具有一頭側末端，其中該環齒輪與該單向離合器間形成一肩部，該外環筒在該頭側末端處形成有一向內突出的突緣，可透過抵靠於該肩部上，以將該環齒輪以可轉動的方式容置於 該外環筒的頭側末端內；一鏈輪，結合至該單向離合器上，可供結合一外部傳動系統而透過該單向離合器及該環齒輪帶動該等行星齒輪次系統轉動；以及一中心軸，係與該第一軸線同軸心設置，並可以相對轉動的方式插置於該設定控制器的該中空管體的一中心通孔內，以供該中空管體繞著該中心軸轉動。
2. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該等行星齒輪次系統的行星齒輪的第二軸線係設置成互相平行。
3. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中每一行星齒輪次系統中的太陽齒輪包含有一外齒輪，係為一斜齒輪，而該行星齒輪次系統中的行星齒輪係為一斜齒輪，嚙合該太陽齒輪的外齒輪。
4. 如申請專利範圍第3項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該太陽齒輪進一步包含一內齒輪，該設定器係為一冠齒輪，可選擇性地嚙合該太陽齒輪的內齒輪。
5. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中每一行星齒輪次系統中的太陽齒輪包含有一外齒輪及一內齒輪，呈同心而互相固定在一起，該外齒輪係一斜齒輪，位在該內齒輪外側，而該行星齒輪次系統中的行星齒輪係為一斜齒輪，嚙合該太陽齒輪的外齒輪，且該設定器係為一冠齒輪，可選擇性地嚙合該太陽齒輪的內齒輪。
6. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中每一行星齒輪次系統包含有二行星齒輪，呈相對設置。
7. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系 統(3)，其中該耦接總成包含：二皮帶輪，分別同軸心地固定在該二相鄰行星齒輪次系統的行星齒輪上，而可分別與該等行星齒輪同步轉動；以及一皮帶，銜接於該二皮帶輪之間。
8. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該中心軸具有二側末端，可分別固定於一腳踏車的車架上。
9. 如申請專利範圍第8項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該中心軸的每一側末端上均形成有二相對設置的平直切口，可供與該腳踏車車架上的相對應平直表面嚙合，以防止該中心軸相對於該車架轉動。
10. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該中空管體具有一末端，該設定控制器進一步包含有一旋轉操控器，結合至該末端上，以供選擇性地將該中空管體在該預定的角度範圍內加以轉動。
11. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該設定器包含有一中空圓柱體，其一側末端上設有牙齒，該中空圓柱體係與行星齒輪次系統的該太陽齒輪同軸心設置而可沿著該第一軸線相對於該太陽齒輪移動，以使該設定器的牙齒可選擇性地嚙合該等太陽齒輪，該中空圓柱體具有一控制銷，其自由末端係插置於該凸輪槽內，而可沿該凸輪槽移動。
12. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，進一步包含有一軸承，設置於該外環筒的該突緣與該環齒輪與該單向離合器間的肩部之間。
13. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，包含有另一環齒輪，固定於該外環筒中與該頭側末 端相對的尾側末端內，該環齒輪及該另一環齒輪係分別與該等複數個行星齒輪次系統中的第一及最後一行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合，且該第一及最後行星齒輪次系統進一步包含有一傳動齒輪，係同軸心地固定於該行星齒輪上而與該環齒輪相嚙合。
14. 如申請專利範圍第13項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該另一環齒輪具有一外側圓周表面，設有一外螺紋，該外環筒具有一內側圓周表面，於尾側末端處設有一內螺紋，可與該另一環齒輪的外螺紋相嚙合而將該另一環齒輪固定於該外環筒的尾側末端內。
15. 如申請專利範圍第13項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中與第一行星齒輪次系統的行星齒輪相嚙合的該環齒輪與該單向離合器間形成一肩部，該外環筒在頭側末端處形成有一向內突出的突緣，可透過抵靠於該肩部上，以將該環齒輪以可轉動的方式容置於該外環筒的頭側末端內。
16. 如申請專利範圍第15項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，進一步包含有一軸承，設置於該外環筒的該突緣與該環齒輪與該單向離合器間的肩部之間。
17. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中每一行星齒輪次系統包含有一環座，具有一環狀壁結構，與該第一軸線同軸心設置而環繞於該行星齒輪次系統的設定器及行星齒輪外側，該環座開設有一孔，可供以可轉動方式容置並支撐該行星齒輪的轉軸。
18. 如申請專利範圍第17項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該等行星齒輪次系統的環座具有二軸向末端，而該等環座的軸向末端係沿著該第一軸線方向互相靠抵在一起。
19. 如申請專利範圍第18項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該等環座每一者具有一外側表面，其上設有至少 一軸向溝槽，沿著該第一軸線的方向自該環座的一側軸向末端延伸至另一側的軸向末端，以供緊密地容置一固定桿於其內，以防止該等環座間的相對轉動。
20. 如申請專利範圍第10項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該旋轉操控器係結合至一變速纜線連接件，以供連接至一變速纜線，藉由拉引該變速纜線可驅動該旋轉操控器及結合至該旋轉操控器上的該中空管體繞該第一軸線轉動。
21. 如申請專利範圍第20項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該旋轉操控器設有一結合孔，可供該變速纜線連接件的一內側軸銷插置於其內。
22. 如申請專利範圍第20項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，進一步包含有一變速導引件，套設並固定於該中心軸上，該變速導引件上開設有一圓弧導引槽，與該第一軸線同軸心設置，該變速纜線連接件具有一外側軸銷，可滑動插置於該圓弧導引槽內，該圓弧導引槽沿著圓周方向延伸一角度範圍，對應於該設定控制器之該中空管體所能轉動的預定角度範圍。
23. 如申請專利範圍第22項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該變速導引件中心開設有一套合孔，其二側設有相對平直側壁，可分別貼合於該中心軸的平直切口上，使二者無法相對轉動。
24. 如申請專利範圍第1項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該單向離合器包含：一離合器殼座，與該環齒輪形成為一體而結合在一起，該離合器殼座具有一外側軸向末端，其上設有一環狀突起部，可供該鏈輪結合至其上，該環狀突起部上設有至少一卡銷容置孔；以及至少一卡銷組，係設置於該卡銷容置孔內，並包含有一卡 銷，其係常態性地受一彈簧朝外推壓而卡入該鏈輪上所開設的複數個卡合孔的一者內，並可因外力作用而退出該卡合孔。
25. 如申請專利範圍第24項的垂直並列同軸行星變速傳動系統(3)，其中該鏈輪的該等卡合孔係沿著與該第一軸線同軸心的一圓做等角度間隔的分佈，且每一卡合孔具有一平直表面，可平貼靠抵該卡銷，以沿著一給定旋轉方向進行力量的傳遞，以及一相對的傾斜狀表面，具有凸輪般的作用，可在與該卡銷接觸，將該卡銷引導至該卡合孔外部，因此可在與該給定旋轉方向相反的方向上避免力量的傳遞。