TWI580605B - 自行車的無段變速傳動機構及自行車輪轂 - Google Patents

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浦部宏之
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H15/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members
    • F16H15/48—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by friction between rotary members with members having orbital motion
    • F16H15/50—Gearings providing a continuous range of gear ratios
    • F16H15/503—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which two members co-operate by means of balls or rollers of uniform effective diameter, not mounted on shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H15/16—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a conical friction surface
    • F16H15/18—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a conical friction surface externally
    • F16H15/20—Gearings providing a continuous range of gear ratios in which a member A of uniform effective diameter mounted on a shaft may co-operate with different parts of a member B in which the member B has a conical friction surface externally co-operating with the outer rim of the member A, which is perpendicular or nearly perpendicular to the friction surface of the member B

Description

自行車的無段變速傳動機構及自行車輪轂
本發明概括而言相關於自行車的無段變速傳動機構(continuously variable bicycle transmission mechanism)。更明確地說，本發明相關於具有摩擦滾子(frictional roller)的自行車的無段變速傳動機構。
自行車典型上設置有包含後驅動鏈輪的鏈條驅動系統，而後驅動鏈輪係安裝於被安裝於自行車的車架的後部的後輪轂。一些自行車設置有包含用來在多個齒輪之間變位或換檔以改變來自驅動鏈輪的輸出齒輪比(output gear ratio)的內部齒輪傳動機構(internal gearing mechanism)的後輪轂。此類型的後輪轂通常被稱為內變速輪轂(internally geared hub)。一些內變速輪轂設置有無段變速傳動裝置。具有無段變速傳動裝置的內變速輪轂的一個例子被揭示在美國專利第7,762,919號中。在此公開前案的內變速輪轂中，無段變速傳動裝置使用多個球形速率調整件，其每一個具有可傾斜的旋轉軸線。球 形速率調整件繞無段變速傳動裝置的縱向軸線被分佈在一平面中。
鑑於無段變速傳動裝置的組裝或維修，所想要的是使無段變速傳動裝置具有簡單的機構。此處的揭示所呈現的一個方面為提供具有較為簡單的機構的自行車的無段變速傳動機構。
鑑於已知技術的狀態，本發明提供一種自行車的無段變速傳動機構，其包含環形滾子、至少一個錐形行星滾子、中心滾子、及托架。該至少一個錐形行星滾子與環形滾子摩擦性地接合。該至少一個錐形行星滾子可繞該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的旋轉軸線旋轉。中心滾子與該至少一個錐形行星滾子摩擦性地接合。托架可旋轉地支撐該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的兩端部。托架可與該至少一個錐形行星滾子一起沿著一軸線移動。
對於熟習此項技術者而言，本發明的其他目的、特徵、方面、及有利點從以下連同所附的圖式揭示較佳實施例的詳細敘述會顯明。
以下會參考所附的形成此原始揭示的一部份的圖式。
10‧‧‧自行車
12‧‧‧輪轂總成
14‧‧‧車架
16‧‧‧後車輪
18‧‧‧前鏈輪
20‧‧‧鏈條
21‧‧‧包登型纜線
22‧‧‧無段變速傳動單元(CVT單元)
24‧‧‧後鏈輪
26‧‧‧輪轂軸
28‧‧‧驅動件
30‧‧‧輪轂殼
32‧‧‧上游行星齒輪單元
34‧‧‧左杯體
36‧‧‧右杯體
37‧‧‧側板
38a‧‧‧軸承總成
38b‧‧‧軸承總成
38c‧‧‧軸承總成
38d‧‧‧軸承總成
40‧‧‧輻條凸緣
42‧‧‧輻條凸緣
44‧‧‧單向離合器機構
44a‧‧‧輸入環件
46‧‧‧單向離合器機構
48‧‧‧輸出環件
50‧‧‧上游中心齒輪
50a‧‧‧齒輪齒
52‧‧‧上游行星齒輪
52a‧‧‧齒輪齒
54‧‧‧上游環形齒輪
54a‧‧‧齒輪齒
56‧‧‧上游行星齒輪托架
56a‧‧‧旋轉軸
58‧‧‧環形滾子
58a‧‧‧推拔狀的內周邊表面
60‧‧‧錐形行星滾子
62‧‧‧滾子托架
62a‧‧‧滾子附接區段
62b‧‧‧中心軸套
64‧‧‧中心滾子
64a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
66‧‧‧凸緣構件
68‧‧‧軸承單元
70‧‧‧第一摩擦接合部份
70a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
72‧‧‧第二摩擦接合部份
72a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
74‧‧‧第一滾子軸
76‧‧‧第二滾子軸
77a‧‧‧內支承部份
77b‧‧‧外支承部份
77c‧‧‧滾子接收孔
78a‧‧‧內扣持環件
78b‧‧‧外扣持環件
80‧‧‧改變機構
84‧‧‧凸輪銷
86‧‧‧凸輪構件或傳動套筒
86a‧‧‧螺旋凸輪開口或槽溝
88‧‧‧致動件
90‧‧‧套筒
D1‧‧‧第一有效直徑
D2‧‧‧第二有效直徑
R1‧‧‧中心軸線
R2‧‧‧旋轉軸線
R3‧‧‧旋轉軸線
X1‧‧‧第一軸向方向
X2‧‧‧第二軸向方向
圖1為配備有根據一個實施例的具有無段變 速傳動單元的輪轂總成的自行車的一部份的側視圖。
圖2為圖1所示的具有無段變速傳動單元的輪轂總成的前視圖。
圖3為圖2所示的具有無段變速傳動單元的輪轂總成的上半體的剖面圖，顯示無段變速傳動單元的滾子托架被軸向定位於最高速檔位以建立輪轂總成的最高速齒輪比。
圖4為圖2所示的具有無段變速傳動單元的輪轂總成的上半體的剖面圖，顯示無段變速傳動單元的滾子托架被軸向定位於中速檔位以建立輪轂總成的中速齒輪比。
圖5為圖2所示的具有無段變速傳動單元的輪轂總成的上半體的剖面圖，顯示無段變速傳動單元的滾子托架被軸向定位於低速檔位以建立輪轂總成的低速齒輪比。
圖6為圖3所示的無段變速傳動單元的一部份的立體圖，其中無段變速傳動單元被組裝在輪轂總成的輪轂軸上。
圖7為圖3所示的無段變速傳動單元的一部份的立體圖，其中環形齒輪、單向離合器機構、及輸出板件從圖6所示的無段變速傳動單元被移去。
圖8為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的一部份的立體圖，其中滾子托架被安裝於輪轂總成的輪轂軸。
圖9為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的立體圖，其中滾子托架被耦接於改變機構以用於軸向移動，且滾子托架被軸向定位於最高速檔位以建立輪轂總成的最高速齒輪比。
圖10為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的前視圖，其中滾子托架被軸向定位於最高速檔位以建立輪轂總成的最高速齒輪比。
圖11為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的立體圖，其中滾子托架被軸向定位於中速檔位以建立輪轂總成的中速齒輪比。
圖12為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的前視圖，其中滾子托架被軸向定位於中速檔位以建立輪轂總成的中速齒輪比。
圖13為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的立體圖，其中滾子托架被軸向定位於低速檔位以建立輪轂總成的低速齒輪比。
圖14為圖3所示的無段變速傳動單元的滾子托架及改變機構的前視圖，其中滾子托架被軸向定位於低速檔位以建立輪轂總成的低速齒輪比。
以下參考圖式說明較佳實施例。對於熟習此項技術者而言從此揭示很明顯，以下的實施例的敘述只是被提供來舉例說明，而非要限制由附隨的申請專利範圍及 其等效物所界定的本發明。
首先參考圖1，圖中顯示配備有根據一個實施例的輪轂總成12(例如自行車輪轂)的自行車10的一部份。如圖1所示，自行車10的該部份另外包含車架14、後車輪16、前鏈輪18、及鏈條20。雖然未顯示，但是自行車10也包含上面安裝有傳統的換檔器的車把。傳統的換檔器被另外連接於包登型纜線(Bowden type cable)21(例如控制纜線)，用來操作輪轂總成12以將有效齒輪比在極大值與極小值之間改變，如以下會更詳細地敘述的。後車輪16藉著輪轂總成12而被可旋轉地支撐在車架14上。前鏈輪18被建構成接收來自騎車者的踩踏動作的旋轉動力。鏈條20被建構成以傳統方式將旋轉動力從前鏈輪18傳輸至輪轂總成12，以將後車輪16相對於車架14旋轉。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12具有在鎖緊螺母與車架14接觸之處的鎖緊螺母的外側表面之間測量的135mm(毫米)的橫過鎖緊螺母距離(over-lock-nut distance)。但是，輪轂總成12可為具有不同尺寸的輪轂總成。
如圖2所示，輪轂總成12基本上包含無段變速傳動單元22(例如無段變速傳動機構或自行車的無段變速傳動機構)(以下稱為「CVT單元22」)。輪轂總成12也包含後鏈輪24及固定的輪轂軸26(例如輪轂軸或軸件)。另外，輪轂總成12包含驅動件28及輪轂殼30。後鏈輪24及驅動件28為驅動構件的例子，而輪轂殼 30為從動構件的例子。另外，輪轂總成12包含上游行星齒輪單元32(例如行星齒輪機構)。在舉例說明的實施例中，CVT單元22被操作性地設置於被界定在後鏈輪24與輪轂殼30之間的動力傳輸路徑中。上游行星齒輪單元32被操作性地設置於在後鏈輪24與輪轂殼30之間的動力傳輸路徑中。
如圖3至5所示，後鏈輪24被可旋轉地支撐於輪轂軸26。後鏈輪24被建構成經由鏈條20而接收來自前鏈輪18的旋轉動力。輪轂軸26以傳統方式被不可旋轉地耦接於車架14。輪轂軸26具有界定輪轂總成12及後車輪16的旋轉軸線的中心軸線R1(例如輪轂軸線或一軸線)。輪轂殼30藉著左杯體34、右杯體36、側板37、及多個(在舉例說明的實施例中為四個)軸承總成38a、38b、38c、及38d而被可繞輪轂軸26旋轉地支撐。輪轂殼30界定輪轂總成12的內部空間。輪轂殼30另外包含輻條凸緣40及42。輻條凸緣40及42被建構成以傳統方式支撐後車輪16的輻條及外部輪圈。左杯體34藉著被徑向設置在左杯體34與輪轂軸26之間的軸承總成38a而被可相對於輪轂軸26旋轉地支撐。右杯體36經由輪轂殼30及側板37而被固定地耦接於左杯體34。右杯體36被壓入配合於側板37的內周邊表面。側板37以花鍵耦接或任何其他合適的方式被固定地耦接於輪轂殼30。右杯體36藉著被徑向設置在右杯體36與驅動件28之間的軸承總成38b而被可相對於驅動件28旋轉地支撐。驅動件 28概括地具有環狀錐形形狀。驅動件28藉著被徑向設置在驅動件28與輪轂軸26之間的軸承總成38c而被可繞輪轂軸26旋轉地支撐。驅動件28支撐被固定地附接於驅動件28的後鏈輪24。因為後鏈輪24被不可旋轉地附接於驅動件28，所以來自後鏈輪24的旋轉動力被直接傳遞至驅動件28。
在下文中，後鏈輪24回應騎車者的向前踩踏動作而繞中心軸線R1旋轉的旋轉方向被稱為繞中心軸線R1的「正向旋轉方向(forward rotational direction)」(亦即，圖1中繞輪轂總成12的順時針方向)。另外，與正向旋轉方向相反的旋轉方向被稱為繞中心軸線R1的「反向旋轉方向(reverse rotational direction)」(亦即，圖1中繞輪轂總成12的逆時針方向)。另外，當中心軸線R1被抓握成使得右手的拇指以外的其他手指指向繞中心軸線R1的正向旋轉方向時右手的伸出的拇指所指向的軸向方向被稱為輪轂軸26的中心軸線R1的「第一軸向方向X1」(亦即，圖3中沿著輪轂軸26的中心軸線R1的向左方向)。另外，與第一軸向方向相反的軸向方向被稱為輪轂軸26的中心軸線R1的「第二軸向方向X2」(亦即，圖3中沿著輪轂軸26的中心軸線R1的向右方向)。
如圖3至5所示，CVT單元22及上游行星齒輪單元32被設置在輪轂殼30的內部空間內。CVT單元22及上游行星齒輪單元32被操作性地設置於在驅動件28 與輪轂殼30之間的動力傳輸路徑中。特別是，上游行星齒輪單元32相對於CVT單元22被操作性地設置於動力傳輸路徑中的上游。明確地說，上游行星齒輪單元32被操作性地設置在驅動件28與CVT單元22之間。CVT單元22被操作性地設置在上游行星齒輪單元32與輪轂殼30之間。以此配置，來自驅動件28的旋轉動力經由上游行星齒輪單元32及CVT單元22被傳輸通過動力傳輸路徑而至輪轂殼30。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12包含上游的單向離合器機構44。單向離合器機構44被設置於在驅動件28與輪轂殼30之間的動力傳輸路徑中。特別是，單向離合器機構44在驅動件28與上游行星齒輪單元32之間被設置於動力傳輸路徑中。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12包含下游的單向離合器機構46。單向離合器機構46被設置於在驅動件28與輪轂殼30之間的動力傳輸路徑中。特別是，單向離合器機構46在CVT單元22與輪轂殼30之間被設置於動力傳輸路徑中。另外，輪轂總成12包含輸出環件48，而此輸出環件48係被固定地耦接於輪轂殼30且被設置在單向離合器46與輪轂殼30之間。
在舉例說明的實施例中，上游行星齒輪單元32基本上包含上游中心齒輪50(例如中心齒輪)、多個上游行星齒輪52(例如多個行星齒輪)、上游環形齒輪54(例如環形齒輪)、及上游行星齒輪托架56(例如行星齒輪托架)。明確地說，在舉例說明的實施例中，上游 行星齒輪單元32包含四個上游行星齒輪52(只有一個被顯示在圖3中)。但是，上游行星齒輪52的數目可依需要或所想要的被改變。特別是，舉例而言，上游行星齒輪52的數目可少於四個(例如三個)或多於四個(例如七個)。上游中心齒輪50、上游行星齒輪52、上游環形齒輪54、及上游行星齒輪托架56是由金屬材料例如鋼或典型上被使用於齒輪機構的任何其他合適的材料製成。另一方面，在舉例說明的實施例中，CVT單元22基本上包含環形滾子58、多個錐形行星滾子60(例如至少一個錐形行星滾子)、滾子托架62(例如托架)、及中心滾子64。明確地說，在舉例說明的實施例中，如圖6及7所示，CVT單元22包含七個錐形行星滾子60(只有一個被顯示在圖3中)。但是，錐形行星滾子60的數目可依需要或所想要的被改變。特別是，舉例而言，錐形行星滾子60的數目可少於七個(例如六個)或多於七個(例如八個)。環形滾子58、錐形行星滾子60、滾子托架62、及中心滾子64是由金屬材料例如鋼或典型上被使用於摩擦傳動機構(friction gear mechanism)的任何其他合適的材料製成。
參考圖3至5，以下詳細討論上游行星齒輪單元32的組態。在舉例說明的實施例中，上游行星齒輪單元32被操作性地設置在驅動件28與CVT單元22的中心滾子64之間，使得來自驅動件28的旋轉動力(例如驅動力)經由上游行星齒輪單元32而被傳輸至CVT單元22 的中心滾子64。在此上游行星齒輪單元32中，上游行星齒輪托架56被固持成相對於輪轂軸26固定不動。上游環形齒輪54接收來自驅動件28的於正向旋轉方向的輸入旋轉(input rotation)，而上游中心齒輪50輸出於反向旋轉方向的輸出旋轉(output rotation)至CVT單元22的中心滾子64。換句話說，上游行星齒輪單元32使來自驅動件28的輸入旋轉的旋轉方向反向。在舉例說明的實施例中，上游環形齒輪54被操作性地耦接於驅動件28，使得上游環形齒輪54從驅動件28接收旋轉動力。上游行星齒輪52與上游環形齒輪54嚙合。上游行星齒輪托架56被不可旋轉地支撐於輪轂軸26。上游行星齒輪托架56可旋轉地支撐上游行星齒輪52。上游中心齒輪50被操作性地耦接於上游行星齒輪52，使得上游中心齒輪50將旋轉動力傳輸至CVT單元22的中心滾子64。
更明確地說，在舉例說明的實施例中，上游環形齒輪54經由單向離合器機構44而被連接於驅動件28。單向離合器機構44為傳統的單向離合器機構，且將旋轉動力只於繞中心軸線R1的正向旋轉方向從驅動件28傳輸至上游環形齒輪54。在舉例說明的實施例中，驅動件28是以花鍵耦接而被不可旋轉地耦接於單向離合器機構44的輸入環件44a。輸入環件44a經由滾子而在徑向上面對上游環形齒輪54的內周邊表面。上游環形齒輪54概括地具有環狀形狀。上游環形齒輪54包含徑向向內延伸的齒輪齒54a。上游環形齒輪54可繞輪轂軸26與驅動件 28一起於繞中心軸線R1的正向旋轉方向旋轉。上游行星齒輪52被可旋轉地支撐於上游行星齒輪托架56。上游行星齒輪托架56被不可旋轉地支撐於輪轂軸26。上游行星齒輪托架56具有繞輪轂軸26在圓周上以相等的間隔被配置在上游行星齒輪托架56上的多個(在舉例說明的實施例中為四個)旋轉軸56a。上游行星齒輪52分別被可旋轉地耦接於上游行星齒輪托架56的旋轉軸56a。旋轉軸56a具有分別界定上游行星齒輪52的旋轉軸線R2的中心軸線。
上游行星齒輪52的每一個包含徑向向外延伸的齒輪齒52a。上游行星齒輪52的齒輪齒52a分別在中心軸線R1的相對於旋轉軸線R2徑向向外的位置處與上游環形齒輪54的齒輪齒54a嚙合。上游中心齒輪50具有徑向向外延伸的齒輪齒50a。齒輪齒50a分別在中心軸線R1的相對於旋轉軸線R2徑向向內的位置處與上游行星齒輪52的齒輪齒52a嚙合。另外，上游中心齒輪50以傳統方式被固定地耦接於CVT單元22的中心滾子64的內周邊表面。明確地說，在舉例說明的實施例中，形成在上游中心齒輪50的外周邊表面上的花鍵與中心滾子64的內周邊表面上的花鍵溝槽接合。在舉例說明的實施例中，上游行星齒輪52的每一個包含單一齒輪區段。但是，上游行星齒輪52可依需要或所想要的為不同類型的齒輪。明確地說，上游行星齒輪52可包含具有雙齒輪區段(亦即，較小及較大直徑齒輪區段)的塔齒輪(stepped gear)。雙 齒輪區段分別與上游中心齒輪50的齒輪齒50a及上游環形齒輪54的齒輪齒54a嚙合，以依需要或所想要的增大或減小旋轉速率。
參考圖3至8，以下詳細討論CVT單元22的組態。在舉例說明的實施例中，錐形行星滾子60與環形滾子58摩擦性地接合。錐形行星滾子60可分別繞錐形行星滾子60的旋轉軸線R3旋轉。中心滾子64與錐形行星滾子60摩擦性地接合。滾子托架62可旋轉地支撐錐形行星滾子60。滾子托架62可與錐形行星滾子60一起沿著中心軸線R1滑動。在舉例說明的實施例中，滾子托架62被固持成不能相對於輪轂軸26旋轉。滾子托架62可相對於輪轂軸26在經過中間軸向位置(顯示在圖4中)的第一軸向位置(顯示在圖3中)與第二軸向位置(顯示在圖5)之間滑動。第一軸向位置位在滾子托架62的可移動範圍的於第二軸向方向X2的一個末端處，而第二軸向位置位在滾子托架62的可移動範圍的於第一軸向方向X1的另一個末端處。換句話說，第一軸向位置係在軸向上相對於第二軸向位置位於第二軸向方向X2。中間軸向位置在軸向上位在第一軸向位置與第二軸向位置之間。中心滾子64接收來自上游行星齒輪單元32的上游中心齒輪50的於反向旋轉方向的輸入旋轉，而環形滾子58輸出於正向旋轉方向的輸出旋轉至輪轂殼30。換句話說，CVT單元22使來自上游行星齒輪單元32的上游中心齒輪50的輸入旋轉的旋轉方向反向。在舉例說明的實施例中，驅動件 28被操作性地耦接於中心滾子64，使得來自驅動件28的旋轉動力經由中心滾子64而被傳輸至錐形行星滾子60。輪轂殼30被操作性地耦接於環形滾子58，使得輪轂殼30經由環形滾子58而從錐形行星滾子60接收旋轉動力。
更明確地說，在舉例說明的實施例中，中心滾子64被操作性地支撐於輪轂軸26。特別是，中心滾子64被可旋轉地支撐於輪轂軸26。中心滾子64經由單向離合器機構44及上游行星齒輪單元32而被操作性地耦接於驅動件28。中心滾子64是以花鍵耦接或是依需要或所想要的以任何其他合適的方式而被固定地耦接於上游中心齒輪50。中心滾子64具有推拔狀的外周邊表面64a。中心滾子64的推拔狀的外周邊表面64a與錐形行星滾子60摩擦性地接合。推拔狀的外周邊表面64a被建構及配置成使得推拔狀的外周邊表面64a的外部直徑沿著輪轂軸26的第一軸向方向X1減小。推拔狀的外周邊表面64a不具有任何齒輪齒。在舉例說明的實施例中，凸緣構件66被固定地耦接於中心滾子64的軸向端部部份。凸緣構件66從中心滾子64徑向向外延伸。凸緣構件66藉著在軸向上被設置在凸緣構件66與側板37之間的軸承總成38d而被可相對旋轉地支撐於側板37。中心滾子64及凸緣構件66藉著軸承總成38d而相對於輪轂殼30及側板37被軸向地支撐。
進一步參考圖3至5，以下詳細討論錐形行星滾子60的組態。錐形行星滾子60被可旋轉地支撐於滾子 托架62。錐形行星滾子60與環形滾子58及中心滾子64摩擦性地接合。錐形行星滾子60彼此實質上相同。因此，以下為簡潔起見只會討論其中的一個(例如圖3中的錐形行星滾子60)。在舉例說明的實施例中，錐形行星滾子60具有第一及第二摩擦接合部份70及72、以及第一及第二滾子軸74及76(例如滾子軸)。第一及第二摩擦接合部份70及72以及第一及第二滾子軸74及76係沿著由第一及第二滾子軸74及76所界定的旋轉軸線R3被同心地配置。第一及第二摩擦接合部份70及72沿著旋轉軸線R3在軸向上相對於彼此被配置在軸向間隔開的位置處。第一及第二摩擦接合部份70及72分別與中心滾子64及環形滾子58摩擦性地接合。第一滾子軸74從第一摩擦接合部份70的軸向端部部份軸向延伸離開第二摩擦接合部份72。第二滾子軸76從第二摩擦接合部份72的軸向端部部份軸向延伸離開第一摩擦接合部份70。在舉例說明的實施例中，錐形行星滾子60成整體地形成為單件式的單元構件。但是，錐形行星滾子60可依需要或所想要的藉著組裝分開的部件而形成。
如圖3至5所示，第一摩擦接合部份70具有有推拔狀的外周邊表面70a的截頭錐(truncated cone)形狀(亦即，錐體的一段或圓錐台(cone frustum))。第二摩擦接合部份72具有有推拔狀的外周邊表面72a的截頭錐形狀(亦即，錐體的一段或圓錐台)。第一摩擦接合部份70的推拔狀的外周邊表面70a具有從在第一摩擦接 合部份70的軸向端部部份處的第一極小直徑隨著沿著旋轉軸線R3軸向地趨近第二摩擦接合部份72而逐漸地增大至第一極大直徑的外部直徑。第二摩擦接合部份72的推拔狀的外周邊表面72a具有從在第二摩擦接合部份72的軸向端部部份處的第二極小直徑隨著沿著旋轉軸線R3軸向地趨近第一摩擦接合部份70而逐漸地增大至第二極大直徑的外部直徑。在舉例說明的實施例中，第一摩擦接合部份70的第一極大直徑實質上相等於第二摩擦接合部份72的第二極大直徑。第一及第二摩擦接合部份70及72不具有任何齒輪齒。特別是，沒有任何的齒輪齒形成在推拔狀的外周邊表面70a及72a上。另外，如圖3至5所示，第一及第二摩擦接合部份70及72被建構成使得推拔狀的外周邊表面72a上的頂部脊線(top ridge line)係平行於推拔狀的外周邊表面70a的底部脊線(bottom ridge line)延伸，使得錐形行星滾子60在沿著中心軸線R1移動的同時連續地保持與環形滾子58及中心滾子64的接合。推拔狀的外周邊表面72a上的頂部脊線被界定成為沿著中心軸線R1的推拔狀的外周邊表面72a的徑向最外側位置的群組(group of radially outermost positions)。推拔狀的外周邊表面70a上的底部脊線被界定成為沿著中心軸線R1的推拔狀的外周邊表面70a的徑向最內側位置的群組(group of radially innermost positions)。
第一摩擦接合部份70的推拔狀的外周邊表面70a與中心滾子64的推拔狀的外周邊表面64a摩擦性地接 合。在舉例說明的實施例中，推拔狀的外周邊表面70a接觸推拔狀的外周邊表面64a，使得推拔狀的外周邊表面70a於在推拔狀的外周邊表面70a與推拔狀的外周邊表面64a之間所建立的第一接觸點處具有第一有效直徑D1。第一摩擦接合部份70被定向成使得推拔狀的外周邊表面70a與包含輪轂軸26的中心軸線R1及錐形行星滾子60的旋轉軸線R3的第一平面的交線(intersection)實質上沿著推拔狀的外周邊表面64a與此第一平面的交線延伸。第二摩擦接合部份72的推拔狀的外周邊表面72a與環形滾子58摩擦性地接合。明確地說，推拔狀的外周邊表面72a接觸環形滾子58的推拔狀的內周邊表面58a，使得推拔狀的外周邊表面72a於在推拔狀的外周邊表面72a與推拔狀的內周邊表面58a之間所建立的第二接觸點處具有第二有效直徑D2。第二摩擦接合部份72被定向成使得推拔狀的外周邊表面72a與包含輪轂軸26的中心軸線R1及錐形行星滾子60的旋轉軸線R3的第一平面的交線實質上沿著推拔狀的內周邊表面58a與此第一平面的交線延伸。
在舉例說明的實施例中，如圖3至5所示，錐形行星滾子60的每一個的第一摩擦接合部份70的第一有效直徑D1會隨著滾子托架62與錐形行星滾子60一起從第一軸向位置(顯示在圖3中)朝向第二軸向位置(顯示在圖5中)連續地移動而逐漸增大。另一方面，錐形行星滾子60的每一個的第二摩擦接合部份72的第二有效直徑D2會隨著滾子托架62與錐形行星滾子60一起從第一 軸向位置(顯示在圖3中)朝向第二軸向位置(顯示在圖5中)連續地移動而逐漸減小。因此，第二有效直徑D2相對於第一有效直徑D1的比會隨著滾子托架62與錐形行星滾子60一起從第一軸向位置(顯示在圖3中)朝向第二軸向位置(顯示在圖5中)連續地移動而逐漸減小，因而會隨著滾子托架62與錐形行星滾子60一起從第一軸向位置(顯示在圖3中)朝向第二軸向位置(顯示在圖5中)連續地移動而連續地減小CVT單元22的齒輪比。換句話說，在舉例說明的實施例中，滾子托架62在換低檔期間於第一軸向方向X1移動，而滾子托架62在換高檔期間於第二軸向方向X2移動。
參考圖3至8，以下詳細討論滾子托架62的組態。如圖6至8所示，滾子托架62為於周邊表面具有多個孔洞的杯形構件。在舉例說明的實施例中，滾子托架62具有多個(在舉例說明的實施例中為七個)滾子附接區段62a及中心軸套(center boss)62b。滾子托架62被操作性地支撐於輪轂軸26。特別是，滾子托架62被不可旋轉地安裝在輪轂軸26上，然而滾子托架62可沿著輪轂軸26滑動。在舉例說明的實施例中，滾子托架62是經由軸承單元68而被可滑動地安裝於輪轂軸26。軸承單元68被設置在輪轂軸26與滾子托架62之間，以供滾子托架62相對於輪轂軸26軸向移動。另外，滾子托架62在中心軸套62b的內表面上具有軸向花鍵溝槽。滾子托架62的花鍵溝槽與輪轂軸26上的軸向花鍵接合。以此配置， 滾子托架62被不可旋轉地且可滑動地安裝於輪轂軸26。在舉例說明的實施例中，如在圖3至5中所見的，輪轂總成12具有有多個球件的軸承單元68。但是，軸承單元68可依需要或所想要的為不同類型的軸承單元。
如圖6至8所示，滾子附接區段62a繞滾子托架62的中心軸線在圓周上以相等間隔被配置。錐形行星滾子60分別被可旋轉地支撐於滾子托架62的滾子附接區段62a。在舉例說明的實施例中，滾子托架62可旋轉地支撐錐形行星滾子60的每一個的第一及第二滾子軸74及76的兩端部。明確地說，滾子托架62可旋轉地支撐錐形行星滾子60，使得錐形行星滾子60的旋轉軸線R3的每一個相對於中心軸線R1傾斜。特別是，旋轉軸線R3的每一個係傾斜成使得旋轉軸線R3與中心軸線R1之間的距離沿著中心軸線R1的第一軸向方向X1減小。如圖3至5及圖7所示，滾子附接區段62a的每一個具有內及外支承部份77a及77b、以及滾子接收孔77c。內支承部份77a係相對於外支承部份77b被設置在相對於中心軸線R1的徑向內側。在舉例說明的實施例中，內支承部份77a具有於旋轉軸線R3延伸的通孔，而外支承部份77b具有於旋轉軸線R3延伸的具有半圓形內表面的溝槽。內及外支承部份77a及77b分別可旋轉地支撐第一及第二滾子軸74及76，使得錐形行星滾子60可繞由第一及第二滾子軸74及76所界定的旋轉軸線R3相對於滾子托架62旋轉。在舉例說明的實施例中，襯套或滾柱軸承繞第一及第二滾 子軸74及76被設置在內及外支承部份77a及77b與第一及第二滾子軸74及76之間，以使錐形行星滾子60有平滑的旋轉。另外，具有軸開口的內及外扣持環件78a及78b被附接於滾子托架62，以將第一及第二滾子軸74及76相對於內及外支承部份77a及77b加以扣持。
在舉例說明的實施例中，錐形行星滾子60也可分別沿著旋轉軸線R3相對於滾子托架62軸向滑動。特別是，錐形行星滾子60被建構成回應滾子托架62沿著中心軸線R1的軸向移動而分別沿著旋轉軸線R3滑動。明確地說，錐形行星滾子60沿著旋轉軸線R3滑動成使得在滾子托架62從第一軸向位置朝向第二軸向位置移動的情況下，錐形行星滾子60相對於中心軸線R1徑向向內移動。另一方面，錐形行星滾子60沿著旋轉軸線R3滑動成使得在滾子托架62從第二軸向位置朝向第一軸向位置移動的情況下，錐形行星滾子60相對於中心軸線R1徑向向外移動。錐形行星滾子60分別沿著旋轉軸線R3被朝向外支承部份77b偏壓。在舉例說明的實施例中，壓縮彈簧繞第一滾子軸74被設置以將錐形行星滾子60朝向外支承部份77b偏壓。或者，CVT單元22可被建構成在CVT單元22中不具有壓縮彈簧。
如圖3至5所示，環形滾子58被操作性地支撐於輪轂軸26。特別是，環形滾子58可繞輪轂軸26旋轉。環形滾子58與錐形行星滾子60摩擦性地接合。在舉例說明的實施例中，環形滾子58概括地為環形構件。環 形滾子58與錐形行星滾子60的第二摩擦接合部份72摩擦性地接合。特別是，環形滾子58的推拔狀的內周邊表面58a與推拔狀的外周邊表面72a摩擦性地接合。推拔狀的內周邊表面58a被建構及配置成使得推拔狀的內周邊表面58a的內部直徑沿著輪轂軸26的第一軸向方向X1減小。推拔狀的內周邊表面58a不具有任何齒輪齒。在舉例說明的實施例中，環形滾子58經由單向離合器機構46而被連接於輸出環件48。單向離合器機構46為傳統的單向離合器，且將旋轉動力只於繞中心軸線R1的正向旋轉方向從環形滾子58傳輸至輸出環件48。在舉例說明的實施例中，輸出環件48被不可旋轉地耦接於輪轂殼30。因此，來自環形滾子58的於繞中心軸線R1的正向旋轉方向的旋轉動力經由單向離合器機構46及輸出環件48而被傳輸至輪轂殼30。
如圖3至5所示，輪轂總成12具有改變機構80。改變機構80將繞中心軸線R1的旋轉移動轉換成沿著中心軸線R1的軸向移動，以用來改變滾子托架62的軸向位置。在舉例說明的實施例中，改變機構80被操作性地耦接於滾子托架62，使得改變機構80將滾子托架62的軸向位置沿著中心軸線R1在經過中間軸向位置(顯示在圖4中)的第一軸向位置(顯示在圖3中)與第二軸向位置(顯示在圖5中)之間改變。明確地說，改變機構80將滾子托架62的軸向位置在第一軸向位置與第二軸向位置之間連續地改變。在舉例說明的實施例中，改變機構 80包含一對凸輪銷84(只有一個被顯示在圖8中)及凸輪構件或傳動套筒86。凸輪銷84從滾子托架62徑向延伸。特別是，如在圖8中所見的，凸輪銷84分別被固定地耦接於在滾子托架62的中心軸套62b的外周邊表面的附接孔。凸輪銷84沿著滾子托架62的中心軸套62b的外周邊表面被配置成彼此隔開180度。如在圖9、11、及13中所見的，凸輪構件86被可繞中心軸線R1旋轉地設置。明確地說，凸輪構件86被可旋轉地設置在滾子托架62的中心軸套62b的外周邊表面上，然而凸輪構件86於輪轂軸26的軸向方向相對於輪轂軸26固定不動。凸輪構件86相對於滾子托架62被配置成使得滾子托架62可相對於凸輪構件86滑動。如在圖9、11、及13中所見的，在舉例說明的實施例中，凸輪構件86具有一對螺旋凸輪開口或槽溝86a。凸輪銷84被設置在螺旋凸輪開口86a中，使得凸輪銷84在凸輪構件86繞輪轂軸26旋轉的情況下沿著螺旋凸輪開口86a移動。明確地說，螺旋凸輪開口86a沿著凸輪構件86的圓筒形部份螺旋狀地延伸。特別是，螺旋凸輪開口86a從凸輪構件86的圓筒形部份上彼此隔開180度的圓周位置延伸。螺旋凸輪開口86a於繞中心軸線R1的正向旋轉方向以及沿著中心軸線R1的第一軸向方向X1二者延伸。螺旋凸輪開口86a於凸輪構件86的圓筒形部份的正向旋轉方向延伸120度。凸輪構件86可相對於滾子托架62的中心軸套62b旋轉及滑動。因此，回應凸輪構件86於繞中心軸線R1的反向旋轉方向的 旋轉移動，凸輪銷84分別被螺旋凸輪開口86a的內表面於第一軸向方向X1推壓，因此使滾子托架62於第一軸向方向X1移動。另一方面，回應凸輪構件86於繞中心軸線R1的正向旋轉方向的旋轉移動，凸輪銷84分別被螺旋凸輪開口86a的內表面於第二軸向方向X2推壓，因此使滾子托架62於第二軸向方向X2移動。
如在圖8、9、11、及13中所見的，在舉例說明的實施例中，改變機構80另外包含致動件88及套筒90。致動件88被可繞中心軸線R1旋轉地設置。明確地說，致動件88被可旋轉地設置在輪轂軸26上。致動件88係藉著纜線21而被致動。在舉例說明的實施例中，致動件88被可旋轉地耦接於輪轂軸26。致動件88是以傳統方式被操作性地耦接於被連接於換檔器的纜線21。因為致動件88與纜線21之間的耦接為傳統式，所以為簡潔起見省略其敘述。因此，回應換檔器的操作，纜線21被拉取或釋放，因而使致動件88繞中心軸線R1旋轉(亦即，於繞中心軸線R1的正向及反向旋轉方向)。套筒90被設置在致動件88與凸輪構件86之間，使得套筒90將來自致動件88的致動力傳輸至凸輪構件86。特別是，套筒90在致動件88與凸輪構件86之間軸向延伸。套筒90的一個軸向端部被不可旋轉地耦接於致動件88，而套筒90的另一個軸向端部被不可旋轉地耦接於凸輪構件86。因此，如果致動件88藉著操作換檔器而被旋轉，則凸輪構件86經由套筒90而被旋轉。套筒90繞輪轂軸26被設 置。套筒90具有在套筒90的周邊部份上的切除部份。這些切除部份於其內接收軸承總成38c的內環(inner ring)及上游行星齒輪托架56相對於輪轂軸26的附接部份。因此，在將套筒90繞中心軸線R1在預定的旋轉範圍內旋轉的情況下，可防止套筒90的周邊部份接觸軸承總成38c的內環及上游行星齒輪托架56的附接部份。
如圖9至14所示，改變機構80藉著將凸輪構件86相對於輪轂軸26旋轉而改變滾子托架62的軸向位置。在舉例說明的實施例中，凸輪構件86可繞中心軸線R1在經過中間旋轉位置(顯示在圖11及12中)的第一旋轉位置(顯示在圖9及10中)與第二旋轉位置(顯示在圖13及14中)之間的預定的旋轉範圍內旋轉。在舉例說明的實施例中，如圖9及10所示的第一旋轉位置係於繞中心軸線R1的正向旋轉方向與如圖13及14所示的第二旋轉位置隔開120度。另外，如圖9及10所示的第一旋轉位置係於繞中心軸線R1的正向旋轉方向與如圖11及12所示的中間旋轉位置隔開60度。換句話說，如圖9至14所示，凸輪構件86從第一旋轉位置於繞中心軸線R1的反向旋轉方向朝向中間及第二旋轉位置旋轉。在舉例說明的實施例中，第一旋轉位置被配置成於繞中心軸線R1的正向旋轉方向與第二旋轉位置隔開120度，且於繞中心軸線R1的正向旋轉方向與中間旋轉位置隔開60度。然而，這些數值或方向可依需要或所想要的為不同的數值及方向。
在舉例說明的實施例中，當凸輪構件86處於如圖9及10所示的第一旋轉位置時，凸輪銷84分別位在螺旋凸輪開口86a於繞中心軸線R1的反向旋轉方向的第一圓周端部處。在此情況中，滾子托架62位在如圖3所示的第一軸向位置處。當凸輪構件86處於如圖13及14所示的第二旋轉位置時，凸輪銷84分別位在螺旋凸輪開口86a於繞中心軸線R1的正向旋轉方向的第二圓周端部處。在此情況中，滾子托架62位在如圖5所示的第二軸向位置處。另外，當凸輪構件86處於如圖11及12所示的中間旋轉位置時，凸輪銷84分別位在螺旋凸輪開口86a的在第一圓周端部與第二圓周端部之間的中間圓周位置處。在此情況中，滾子托架62位在如圖4所示的中間軸向位置處。
在舉例說明的實施例中，改變機構80將致動件88的旋轉移動轉換成為滾子托架62的軸向移動。但是，輪轂總成12可包含不同類型的改變或轉換機構。舉例而言，滾子托架62可藉著推桿(push rod)及被可擺動地耦接於輪轂軸26的傳統的直角曲柄(bell crank)而被操作。在此情況中，回應騎車者的換檔動作，直角曲柄將推桿沿著中心軸線R1移動，因而使滾子托架62沿著中心軸線R1滑動。
現在參考圖3至5及圖9至14，以下詳細討論輪轂總成12的動力傳輸路徑。首先，後鏈輪24經由鏈條20而接收來自前鏈輪18的旋轉動力。旋轉動力使後鏈 輪24繞中心軸線R1於正向旋轉方向旋轉，而此也使驅動件28於正向旋轉方向旋轉。驅動件28經由單向離合器機構44而被耦接於上游行星齒輪單元32的上游環形齒輪54。上游行星齒輪單元32被配置成接收來自驅動件28的於正向旋轉方向的旋轉動力。在舉例說明的實施例中，上游行星齒輪單元32的上游環形齒輪54接收來自驅動件28的旋轉動力成為旋轉輸入(rotational input)，且將旋轉動力經由上游行星齒輪52而傳輸至上游中心齒輪50。上游行星齒輪單元32被建構成使旋轉輸入的旋轉方向反向且增大速率的速率改變齒輪。換句話說，上游行星齒輪單元32增大上游環形齒輪54的輸入旋轉速率，但是使上游環形齒輪54的輸入旋轉方向(亦即正向旋轉方向)反向。結果，上游中心齒輪50繞中心軸線R1於反向旋轉方向旋轉，而此也使CVT單元22的中心滾子64於反向旋轉方向旋轉。
CVT單元22接收來自中心滾子64的旋轉動力成為旋轉輸入，且將旋轉動力經由錐形行星滾子60而傳輸至環形滾子58。明確地說，CVT單元22接收來自中心滾子64的於繞中心軸線R1的反向旋轉方向的旋轉動力，且將旋轉動力傳輸至環形滾子58，使得環形滾子58繞中心軸線R1於正向旋轉方向旋轉。換句話說，CVT單元22使中心滾子64的輸入旋轉方向(亦即反向旋轉方向)反向。在舉例說明的實施例中，錐形行星滾子60的第一摩擦接合部份70的每一個接收來自中心滾子64的旋轉動力 成為旋轉輸入。然後，錐形行星滾子60的第二摩擦接合部份72的每一個將旋轉動力傳輸至環形滾子58。結果，環形滾子58繞中心軸線R1於正向旋轉方向旋轉，而此經由單向離合器機構46及輸出環件48而使輪轂殼30繞中心軸線R1於正向旋轉方向旋轉。
在舉例說明的實施例中，環形滾子58是以根據滾子托架62與錐形行星滾子60一起相對於中心滾子64及環形滾子58的軸向位置的旋轉速率旋轉。在舉例說明的實施例中，如圖3至5所示，改變機構80將滾子托架62的軸向位置沿著輪轂軸26的中心軸線R1在經過中間軸向位置(顯示在圖4中)的第一軸向位置(顯示在圖3中)與第二軸向位置(顯示在圖5中)之間連續地改變。
在舉例說明的實施例中，當致動件88被操作成使得凸輪構件86位於如圖9及10所示的第一旋轉位置處時，滾子托架62被定位在如圖3所示的第一軸向位置處。第一軸向位置相應於建立輪轂總成12的最高齒輪比的CVT單元22的最高速檔位。特別是，如圖3所示，當滾子托架62被定位在第一軸向位置處時，第一有效直徑D1成為最小直徑，而第二有效直徑D2成為最大直徑，此造成CVT單元22及輪轂總成12的最高齒輪比。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12的最高或最高速齒輪比被調整成1.719。當然，此最高齒輪比可藉著設計上游行星齒輪單元32及CVT單元22的組態而依需要或所想要的 被設定為不同的值。
另外，在舉例說明的實施例中，當致動件88被操作成使得凸輪構件86位於如圖11及12所示的中間旋轉位置處時，滾子托架62被定位在如圖4所示的中間軸向位置處。中間軸向位置相應於建立輪轂總成12的中間或中性(neutral)齒輪比的CVT單元22的中速檔位。特別是，如圖4所示，當滾子托架62被定位在中間軸向位置處時，第一有效直徑D1成為在最小直徑與最大直徑之間的中間直徑，而第二有效直徑D2也成為在最小直徑與最大直徑之間的中間直徑，此造成CVT單元22及輪轂總成12的中間齒輪比。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12的中間或中性齒輪比被調整成0.925。當然，此中間齒輪比可藉著設計上游行星齒輪單元32及CVT單元22的組態而依需要或所想要的被設定為不同的值。
另外，在舉例說明的實施例中，當致動件88被操作成使得凸輪構件86位於如圖13及14所示的第二旋轉位置處時，滾子托架62被定位在如圖5所示的第二軸向位置處。第二軸向位置相應於建立輪轂總成12的最低齒輪比的CVT單元22的低速檔位。特別是，如圖5所示，當滾子托架62被定位在第二軸向位置處時，第一有效直徑D1成為最大直徑，而第二有效直徑D2成為最小直徑，此造成CVT單元22及輪轂總成12的最低齒輪比。在舉例說明的實施例中，輪轂總成12的最低齒輪比被調整成0.475。當然，此最低齒輪比可藉著設計上游行 星齒輪單元32及CVT單元22的組態而依需要或所想要的被設定為不同的值。
在舉例說明的實施例中，CVT單元22被設置在輪轂殼30內。但是，CVT單元22可被設置於自行車10上的任何其他位置。特別是，CVT單元22可被容納在車架14附接有前鏈輪的圓柱形的懸架部份(hanger part)中。
在舉例說明的實施例中，上游行星齒輪單元32相對於CVT單元22被設置於動力傳輸路徑的上游。但是，上游行星齒輪單元32可被設置於動力傳輸路徑中的不同位置處。舉例而言，上游行星齒輪單元32可相對於CVT單元22被設置於下游。另外，上游行星齒輪單元32可被設置在自行車10上的任何其他位置。特別是，上游行星齒輪單元32也可被容納在車架14附接有前鏈輪的圓柱形的懸架部份中。
在舉例說明的實施例中，以上游行星齒輪單元32，上游環形齒輪54從驅動件28接收輸入旋轉，而上游中心齒輪50輸出輸出旋轉至CVT單元22。替代性地，上游中心齒輪50可從驅動件28接收輸入旋轉，而上游環形齒輪54可輸出輸出旋轉至CVT單元22。在此情況中，上游中心齒輪50可經由單向離合器機構而被連接於驅動件28。另外，上游環形齒輪54可被耦接於CVT單元22的中心滾子64。
在舉例說明的實施例中，以CVT單元22，中 心滾子64從上游行星齒輪單元32的上游中心齒輪50接收輸入旋轉，而環形滾子58輸出輸出旋轉至輪轂殼30。替代性地，環形滾子58可從上游行星齒輪單元32接收輸入旋轉，而中心滾子64輸出輸出旋轉至輪轂殼30。在此情況中，環形滾子58可被耦接於上游中心齒輪50。另外，中心滾子64可被連接於輪轂殼30。另外，如果上游環形齒輪54如上所述輸出輸出旋轉，則環形滾子58可被耦接於上游環形齒輪54，以從上游環形齒輪54接收輸入旋轉。
在瞭解本發明的範圍時，此處所用的術語「包含」及其衍生字是指明確界定所述的特徵、元件、組件、群類、整數、及/或步驟的存在但是不排除其他未述及的特徵、元件、組件、群類、整數、及/或步驟的存在的開放式術語。此也適用於具有類似意義的字眼，例如術語「包括」、「具有」、及其衍生字。並且，術語「零件」、「區段」、「部份」、「構件」、或「元件」在以單數使用時可具有單一部件或多個部件的雙重意義。
雖然只選擇較佳實施例來舉例說明本發明，但是對於熟習此項技術者而言從此揭示很明顯，在不離開如附隨的申請專利範圍中所界定的本發明的範圍下，可實施各種不同的改變及修正。另外，以上根據本發明的較佳實施例的敘述只是舉例說明用，而非以限制由附隨的申請專利範圍及其等效物所界定的本發明為目的。
12‧‧‧輪轂總成
20‧‧‧鏈條
21‧‧‧包登型纜線
22‧‧‧無段變速傳動單元(CVT單元)
24‧‧‧後鏈輪
26‧‧‧輪轂軸
28‧‧‧驅動件
30‧‧‧輪轂殼
32‧‧‧上游行星齒輪單元
34‧‧‧左杯體
36‧‧‧右杯體
37‧‧‧側板
38a‧‧‧軸承總成
38b‧‧‧軸承總成
38c‧‧‧軸承總成
38d‧‧‧軸承總成
40‧‧‧輻條凸緣
42‧‧‧輻條凸緣
44‧‧‧單向離合器機構
44a‧‧‧輸入環件
46‧‧‧單向離合器機構
48‧‧‧輸出環件
50‧‧‧上游中心齒輪
50a‧‧‧齒輪齒
52‧‧‧上游行星齒輪
52a‧‧‧齒輪齒
54‧‧‧上游環形齒輪
54a‧‧‧齒輪齒
56‧‧‧上游行星齒輪托架
56a‧‧‧旋轉軸
58‧‧‧環形滾子
58a‧‧‧推拔狀的內周邊表面
60‧‧‧錐形行星滾子
62‧‧‧滾子托架
62a‧‧‧滾子附接區段
62b‧‧‧中心軸套
64‧‧‧中心滾子
64a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
66‧‧‧凸緣構件
68‧‧‧軸承單元
70‧‧‧第一摩擦接合部份
70a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
72‧‧‧第二摩擦接合部份
72a‧‧‧推拔狀的外周邊表面
74‧‧‧第一滾子軸
76‧‧‧第二滾子軸
77a‧‧‧內支承部份
77b‧‧‧外支承部份
77c‧‧‧滾子接收孔
78a‧‧‧內扣持環件
78b‧‧‧外扣持環件
80‧‧‧改變機構
84‧‧‧凸輪銷
86‧‧‧凸輪構件或傳動套筒
86a‧‧‧螺旋凸輪開口或槽溝
88‧‧‧致動件
90‧‧‧套筒
D1‧‧‧第一有效直徑
D2‧‧‧第二有效直徑
R1‧‧‧中心軸線
R2‧‧‧旋轉軸線
R3‧‧‧旋轉軸線
X1‧‧‧第一軸向方向
X2‧‧‧第二軸向方向

Claims (51)

  1. 一種自行車的無段變速傳動機構，包含：環形滾子；至少一個錐形行星滾子，其與該環形滾子摩擦性地接合，該至少一個錐形行星滾子可繞該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的旋轉軸線旋轉；中心滾子，其與該至少一個錐形行星滾子摩擦性地接合；托架，其可旋轉地支撐該至少一個錐形行星滾子的該滾子軸的兩端部，該托架可與該至少一個錐形行星滾子一起沿著一軸線移動；及改變機構，其被操作性地耦接於該托架，使得該改變機構將該托架的軸向位置沿著該軸線在第一軸向位置與第二軸向位置之間改變，其中該改變機構包含：凸輪銷，其從該托架徑向延伸；及凸輪構件，其被可繞該軸線旋轉地設置，該凸輪構件具有螺旋凸輪開口，而該凸輪銷被設置在該螺旋凸輪開口中，使得該凸輪銷在該凸輪構件繞該軸線旋轉的情況下沿著該螺旋凸輪開口移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的自行車的無段變速傳動機構，另外包含：軸件，其界定該軸線，該托架可沿著該軸件滑動。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的自行車的無段變速傳動機構，另外包含：軸承單元，其被設置在該軸件與該托架之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的自行車的無段變速傳動機構，另外包含：驅動構件，其被操作性地耦接於該中心滾子，使得來自該驅動構件的驅動力經由該中心滾子而被傳輸至該至少一個錐形行星滾子；及從動構件，其被操作性地耦接於該環形滾子，使得該從動構件經由該環形滾子從該至少一個錐形行星滾子接收該驅動力。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該滾子軸的該旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該軸線傾斜。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可繞該軸線旋轉地設置，該致動件 係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的自行車的無段變速傳動機構，另外包含：驅動構件，其被操作性地耦接於該中心滾子，使得來自該驅動構件的驅動力經由該中心滾子而被傳輸至該至少一個錐形行星滾子；及從動構件，其被操作性地耦接於該環形滾子，使得該從動構件經由該環形滾子從該至少一個錐形行星滾子接收該驅動力。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該滾子軸的該旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該軸線傾斜。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可繞該軸線旋轉地設置，該致動件 係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該滾子軸的該旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該軸線傾斜。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可繞該軸線旋轉地設置，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的自行車的無段變速傳動機構，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可繞該軸線旋轉地設置，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及 套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  16. 一種自行車輪轂，包含：驅動構件；從動構件；單向離合器機構，其被設置於在該驅動構件與該從動構件之間的動力傳輸路徑中；無段變速傳動機構，其被設置於在該驅動構件與該從動構件之間的該動力傳輸路徑中，該無段變速傳動機構具有：環形滾子；至少一個錐形行星滾子，其與該環形滾子摩擦性地接合；中心滾子，其與該至少一個錐形行星滾子摩擦性地接合；及托架，其可旋轉地支撐該至少一個錐形行星滾子，該托架可與該至少一個錐形行星滾子一起沿著輪轂軸線移動；及改變機構，其被操作性地耦接於該托架，使得該改變機構將該托架的軸向位置沿著該輪轂軸線在第一軸向位置與第二軸向位置之間改變，其中該改變機構包含：凸輪銷，其從該托架徑向延伸；及凸輪構件，其被可旋轉地設置在界定該輪轂軸線 的該輪轂軸上，該凸輪構件具有螺旋凸輪開口，而該凸輪銷被設置在該螺旋凸輪開口中，使得該凸輪銷在該凸輪構件繞該輪轂軸旋轉的情況下沿著該螺旋凸輪開口移動。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，另外包含：輪轂軸，其界定該輪轂軸線，該托架可沿著該輪轂軸滑動。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的自行車輪轂，另外包含：軸承單元，其被設置在該輪轂軸與該托架之間。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的自行車輪轂，其中該托架可旋轉地支撐該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的兩端部，而該滾子軸界定該至少一個錐形行星滾子的旋轉軸線。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的自行車輪轂，其中該驅動構件被操作性地耦接於該中心滾子，使得來自該驅動構件的驅動力經由該中心滾子而被傳輸至該至少一個錐形行星滾子，且該從動構件被操作性地耦接於該環形滾子，使得該從動構件經由該環形滾子從該至少一個錐形行星滾子接收該驅動力。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的自行車輪轂，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該至少一個錐形行星滾子的該滾子軸的該旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二 摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的自行車輪轂，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該輪轂軸線傾斜。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的自行車輪轂，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可旋轉地設置在該輪轂軸上，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的自行車輪轂，另外包含：行星齒輪機構，其被操作性地設置在該驅動構件與該從動構件之間。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構被操作性地設置在該驅動構件與該中心滾子之間，使得來自該驅動構件的驅動力經由該行星齒輪機構而被傳輸至該中心滾子。
  26. 如申請專利範圍第25項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構包含：環形齒輪，其被操作性地耦接於該驅動構件，使得該環形齒輪接收來自該驅動構件的該驅動力；行星齒輪，其與該環形齒輪嚙合；行星齒輪托架，其被不可旋轉地支撐於界定該輪 轂軸線的該輪轂軸，該行星齒輪托架可旋轉地支撐該行星齒輪；及中心齒輪，其被操作性地耦接於該行星齒輪，使得該中心齒輪將該驅動力傳輸至該中心滾子。
  27. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，其中該托架可旋轉地支撐該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的兩端部，而該滾子軸界定該至少一個錐形行星滾子的旋轉軸線。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的自行車輪轂，其中該驅動構件被操作性地耦接於該中心滾子，使得來自該驅動構件的驅動力經由該中心滾子而被傳輸至該至少一個錐形行星滾子，且該從動構件被操作性地耦接於該環形滾子，使得該從動構件經由該環形滾子從該至少一個錐形行星滾子接收該驅動力。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的自行車輪轂，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該至少一個錐形行星滾子的該滾子軸的該旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的自行車輪轂，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該輪轂軸線傾斜。
  31. 如申請專利範圍第28項所述的自行車輪轂，其中 該改變機構另外包含：致動件，其被可旋轉地設置在該輪轂軸上，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  32. 如申請專利範圍第28項所述的自行車輪轂，另外包含：行星齒輪機構，其被操作性地設置在該驅動構件與該從動構件之間。
  33. 如申請專利範圍第32項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構被操作性地設置在該驅動構件與該中心滾子之間，使得來自該驅動構件的驅動力經由該行星齒輪機構而被傳輸至該中心滾子。
  34. 如申請專利範圍第33項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構包含：環形齒輪，其被操作性地耦接於該驅動構件，使得該環形齒輪接收來自該驅動構件的該驅動力；行星齒輪，其與該環形齒輪嚙合；行星齒輪托架，其被不可旋轉地支撐於界定該輪轂軸線的輪轂軸，該行星齒輪托架可旋轉地支撐該行星齒輪；及中心齒輪，其被操作性地耦接於該行星齒輪，使得該中心齒輪將該驅動力傳輸至該中心滾子。
  35. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，其中 該驅動構件被操作性地耦接於該中心滾子，使得來自該驅動構件的驅動力經由該中心滾子而被傳輸至該至少一個錐形行星滾子，且該從動構件被操作性地耦接於該環形滾子，使得該從動構件經由該環形滾子從該至少一個錐形行星滾子接收該驅動力。
  36. 如申請專利範圍第35項所述的自行車輪轂，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  37. 如申請專利範圍第36項所述的自行車輪轂，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該輪轂軸線傾斜。
  38. 如申請專利範圍第36項所述的自行車輪轂，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可旋轉地設置在該輪轂軸上，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  39. 如申請專利範圍第36項所述的自行車輪轂，另外包含：行星齒輪機構，其被操作性地設置在該驅動構件與該從動構件之間。
  40. 如申請專利範圍第39項所述的自行車輪轂，其中 該行星齒輪機構被操作性地設置在該驅動構件與該中心滾子之間，使得來自該驅動構件的驅動力經由該行星齒輪機構而被傳輸至該中心滾子。
  41. 如申請專利範圍第40項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構包含：環形齒輪，其被操作性地耦接於該驅動構件，使得該環形齒輪接收來自該驅動構件的該驅動力；行星齒輪，其與該環形齒輪嚙合；行星齒輪托架，其被不可旋轉地支撐於界定該輪轂軸線的輪轂軸，該行星齒輪托架可旋轉地支撐該行星齒輪；及中心齒輪，其被操作性地耦接於該行星齒輪，使得該中心齒輪將該驅動力傳輸至該中心滾子。
  42. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，其中該至少一個錐形行星滾子沿著該至少一個錐形行星滾子的滾子軸的旋轉軸線具有第一摩擦接合部份及第二摩擦接合部份，該第一摩擦接合部份及該第二摩擦接合部份分別與該中心滾子及該環形滾子摩擦性地接合。
  43. 如申請專利範圍第42項所述的自行車輪轂，其中該滾子軸的該旋轉軸線相對於該輪轂軸線傾斜。
  44. 如申請專利範圍第42項所述的自行車輪轂，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可旋轉地設置在該輪轂軸上，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及 套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  45. 如申請專利範圍第42項所述的自行車輪轂，另外包含：行星齒輪機構，其被操作性地設置在該驅動構件與該從動構件之間。
  46. 如申請專利範圍第45項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構被操作性地設置在該驅動構件與該中心滾子之間，使得來自該驅動構件的驅動力經由該行星齒輪機構而被傳輸至該中心滾子。
  47. 如申請專利範圍第46項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構包含：環形齒輪，其被操作性地耦接於該驅動構件，使得該環形齒輪接收來自該驅動構件的該驅動力；行星齒輪，其與該環形齒輪嚙合；行星齒輪托架，其被不可旋轉地支撐於界定該輪轂軸線的輪轂軸，該行星齒輪托架可旋轉地支撐該行星齒輪；及中心齒輪，其被操作性地耦接於該行星齒輪，使得該中心齒輪將該驅動力傳輸至該中心滾子。
  48. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，其中該改變機構另外包含：致動件，其被可旋轉地設置在該輪轂軸上，該致動件係藉著控制纜線而被致動；及 套筒，其被設置在該致動件與該凸輪構件之間，使得該套筒將來自該致動件的致動力傳輸至該凸輪構件。
  49. 如申請專利範圍第16項所述的自行車輪轂，另外包含：行星齒輪機構，其被操作性地設置在該驅動構件與該從動構件之間。
  50. 如申請專利範圍第49項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構被操作性地設置在該驅動構件與該中心滾子之間，使得來自該驅動構件的驅動力經由該行星齒輪機構而被傳輸至該中心滾子。
  51. 如申請專利範圍第50項所述的自行車輪轂，其中該行星齒輪機構包含：環形齒輪，其被操作性地耦接於該驅動構件，使得該環形齒輪接收來自該驅動構件的該驅動力；行星齒輪，其與該環形齒輪嚙合；行星齒輪托架，其被不可旋轉地支撐於界定該輪轂軸線的輪轂軸，該行星齒輪托架可旋轉地支撐該行星齒輪；及中心齒輪，其被操作性地耦接於該行星齒輪，使得該中心齒輪將該驅動力傳輸至該中心滾子。
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