CN117416461A - 用于将踩踏转化为自行车运动的变速器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于将踩踏转化为自行车运动的变速器，所述变速器包括：多速飞轮，所述多速飞轮包括第一从动轮和第二从动轮；第一驱动轮，所述第一驱动轮连续地连接到具有第一传动比的所述第一从动轮；第二驱动轮，所述第二驱动轮连续地连接到具有第二传动比的所述第二从动轮，所述第二传动比不同于所述第一传动比；所述多速飞轮配置成使得所述第一驱动轮和所述第二驱动轮沿着非驱动方向的旋转引起在所述第一从动轮和所述第二从动轮之间的驱动接合切换。

Description

用于将踩踏转化为自行车运动的变速器

本申请是名称为“用于自行车的多速后驱”、国际申请日为2021年8月4日、国际申请号为PCT/US2021/044450、国家申请号为202180054977.X的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月10日提交的美国临时专利申请第63/063,672号的权益和优先权，出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及用于踏板驱动车辆，例如自行车的变速器。特别地，实施例涉及用于具有反冲齿轮轮毂的多速自行车的变速器。

背景技术

骑行自行车近年来日益流行，部分是由于对其效用的认可。自行车可用于长途和短途交通并且可以提供运输货物的手段。单台自行车可以在多种条件下以及在不同的环境中运行。例如，多速自行车既可以在崎岖的地形上运行，也可以在发达的道路上运行。这些自行车可以包括轮毂***以促进在不同环境之间根据需要变速。

在自行车行业中，轮毂***的生产和/或维修成本可能很高。变速器可能需要安装在车把上的指拨，所述指拨在崎岖的环境中很难维护。换挡线缆可用于将指拨连接到后拨链器和/或其他变速装置，但是这些部件可能容易损坏和/或被污染。进一步，具有反冲轮毂的变速器可能是复杂的和/或不方便的。例如，在多速自行车中，反冲轮毂变速器可以按顺序循环通过速度，而不是直接激活速度。

发明内容

一种用于自行车车轮轮毂的多速变速器可以包括布置在自行车车轮轮毂的纵向轴线上的驱动器、径向布置在该驱动器上的多个驱动齿和布置在纵向轴线上的多速飞轮。飞轮可以包括：经由第一链条连接到第一踏板驱动链轮的第一链轮；经由第二链条连接到第二踏板驱动链轮的第二链轮；多个棘爪，所述多个棘爪径向布置在第二链轮上以当踏板轴沿着非驱动方向旋转预定旋转时与驱动齿接合；多个偏压元件，所述多个偏压元件径向布置在第二链轮的内部区域内以将多个棘爪朝向驱动齿偏压；和切换环，所述切换环布置在第二链轮的内部区域内以交替地阻止棘爪与驱动齿的接合。

一种用于自行车的多速变速器可以包括：具有多个驱动齿的驱动器；径向布置在驱动器上的多个棘爪；具有第一传动比的与多个棘爪接合的第一链轮；具有高于第一传动比的第二传动比的第二链轮；多个棘爪，所述多个棘爪径向布置在第二链轮上以在逆时针移动预定旋转量之后驱动地接合驱动器的驱动齿；与第一链轮一起旋转并且在第二链轮的内部区域内延伸的环；以及多个凹口，所述多个凹口径向布置在该环上以与第二链轮的棘爪接合并且防止第二链轮的棘爪与驱动齿接合而利用第二链轮驱动自行车。当第二链轮的棘爪与驱动齿接合并且第一链轮的棘爪被超速驱动时，可以利用第二链轮驱动自行车。当第二链轮与驱动器的驱动齿接合被防止时，可以利用第一链轮驱动自行车。

一种用于自行车的多速变速器可以包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮和所述第二链轮配置成选择性地将扭矩传递至自行车的车轮，第一链轮和第二链轮的传递链轮可以通过沿着非驱动方向踩踏而切换。

附图说明

并入本文并且形成说明书一部分的附图示出了实施例，并且与描述一起进一步用于解释实施例的原理并且使相关领域的技术人员能够制造和使用实施例。

图1是根据本发明的各个方面的多速自行车的侧视图。

图2是根据本发明的各个方面的变速器的俯视图。

图3是根据本发明的各个方面的多速飞轮的分解图。

图4是根据本发明的各个方面的从第二端布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的侧视图。

图5是根据本发明的各个方面的图4中的多速飞轮的沿5-5截取的剖视图。

图6是根据本发明的各个方面的图4中的多速飞轮的沿7-7截取的剖视图。

图7是根据本发明的各个方面的从第二端布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的侧视图。

图8是根据本发明的各个方面的图7中的多速飞轮的沿8-8截取的剖视图。

图9是根据本发明的各个方面的在第一传动比下的布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的后视图。

图10是根据本发明的各个方面的图9中的多速飞轮的沿10-10截取的剖视图。

图11是根据本发明的各个方面的图9中的多速飞轮的沿11-11截取的剖视图。

图12是根据本发明的各个方面的图9中的多速飞轮的沿12-12截取的剖视图。

图13是根据本发明的各个方面的从在第一传动比下驱动地接合转变为在第二传动比下驱动地接合的布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的后视图。

图14是根据本发明的各个方面的图13中的多速飞轮的沿14-14截取的剖视图。

图15是根据本发明的各个方面的从在第一传动比下驱动地接合转变为在第二传动比下驱动地接合的布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的后视图。

图16是根据本发明的各个方面的图15中的多速飞轮的沿16-16截取的剖视图。

图17是根据本发明的各个方面的图15中的多速飞轮的沿17-17截取的剖视图。

图18是根据本发明的各个方面的在第二传动比下的布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的后视图。

图19是根据本发明的各个方面的图18中的多速飞轮的沿19-19截取的剖视图。

图20是根据本发明的各个方面的图18中的多速飞轮的沿20-20截取的剖视图。

图21是根据本发明的各个方面的图18中的多速飞轮的沿21-21截取的剖视图。

图22是根据本发明的各个方面的从在第二传动比下驱动地接合转变为在第一传动比下驱动地接合的布置在纵向轴线上的图3的多速飞轮的后视图。

图23是根据本发明的各个方面的图22中的多速飞轮的沿23-23截取的剖视图。

图24是根据本发明的各个方面的图22中的多速飞轮的沿24-24截取的剖视图。

图25是根据本发明的各个方面的图22中的多速飞轮的沿25-25截取的剖视图。

实施例的特征和优点将从下面结合附图进行的详细描述中变得更加明显，在所述附图中，相同的附图标记始终标识对应的元件。

具体实施方式

现在将参考附图中所示的本发明的实施例详细描述本发明。对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例不一定都包括特定的特征、结构、或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合其他实施例影响此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内，无论是否明确描述。

本公开的各方面提供了一种可以在各种表面上使用的多速自行车，所述各种表面包括崎岖和/或倾斜的地形以及铺砌和未铺砌的道路。自行车也可以在行驶方向上相对笔直以组装。组装可以需要易于采购的零件/和或材料，使得设计既易于获得又生产成本低廉。此外，自行车可以特别坚固，使得很少需要维护。

在一些方面中，多速自行车可以包括一个或多个链轮组以提供多个传动比，例如分别对应于低传动比和高传动比。这两个传动比可以适合穿越各种地形。链轮组可以包括踏板驱动链轮、驱动链条和传动链轮。具有专用链条的每个链轮组都易于组装和维护。包括一个或多个链轮组的飞轮可以沿着后轮轮毂的纵向轴线布置传动链轮。传动链轮可以围绕后轮轮毂自由旋转，或与驱动器接合，所述驱动器也沿着后轮轮毂的纵向轴线径向布置。驱动器可以具有可以与一个或多个传动链轮接合的径向布置的驱动齿。例如，在第一传动比下驱动自行车可以包括与第一传动链轮相关联的棘爪与驱动器和第一传动链轮的驱动齿驱动地接合，以便在第一传动比下驱动自行车。第二传动链轮可以提供第二传动比，使得与第二传动链轮相关联的棘爪与驱动器的驱动齿驱动地接合，以便在第二传动比下驱动自行车。驱动接合可以将扭矩从传动链轮传递到自行车车轮。

在一些方面中，可以容易地切换包括一个或多个链轮组的变速器，以在相应的传动比之间换挡。替代需要安装在车把上的指拨和换挡线缆，例如可以通过在非驱动方向上旋转传动部件，例如踏板轴和对应的链轮组部件来切换变速器。在一方面中，当传动部件在非驱动方向上旋转了从第一传动链轮与驱动器驱动地接合转变为第二传动链轮与驱动器驱动地接合所需的旋转量时，可以切换变速器。

切换环(例如，传递链轮)可以沿着纵向轴线布置以促进转换并且选择性地将扭矩传递至自行车车轮。切换环可以延伸到第二传动链轮的内部的部分中。随着踏板轴沿着非驱动方向旋转从在第一传动比下驱动地接合第一传动链轮转变为在第二传动比下驱动地接合第二传动链轮所需的旋转量，飞轮可以围绕纵向轴线旋转，从而允许第二传动链轮的棘爪与驱动器的驱动齿接合。随着踏板轴沿着驱动方向旋转，第二传动链轮的棘爪与驱动器的驱动齿驱动地接合，使得驱动地接合第二传动链轮并且在第二传动比下驱动自行车。在切换环延伸到第二传动链轮的内部中的其他旋转下，切换环可以阻止第二传动链轮的棘爪与驱动器的驱动齿接合。相反，第二传动链轮的棘爪可以在切换环延伸到第二传动链轮的内部中的位置处与切换环接合。随着踏板轴沿着驱动方向旋转，与第一链轮相关联的棘爪与驱动器和第一传动链轮的驱动齿驱动地接合，以便在第一传动比下驱动自行车。

现在将参考附图更详细地描述本公开的各方面。多速自行车100如图1所示。在一些方面中，自行车100可以包括前轮102、后轮104、车架106、支架构件109、后轮轮毂200和/或多速飞轮206。

车架106可以支撑前轮102和/或后轮104。后轮轮毂200可以定位在自行车100的后轴上，使得可以由后轴旋转地支撑所述后轮轮毂。后轮轮毂200可以操作地连接到后轮104的辐条和环形轮辋。多速飞轮206可以安装到后轮轮毂200上并且可以围绕后轴自由旋转。

支架构件109可以可移除地附接到车架106。支架构件109可以包括连接到车架106的多个构件并且可以是可扩展的以保持和运输各种货物。例如，支架构件109可以包括可放置货物的表面。可以附接额外的表面以增加可放置货物的面积。

在一些方面中，可以很容易地采购(例如，本地或区域性)自行车100的部件，这可以最小化组装成本。更容易地获得零件可以有助于家庭或本地维修，这也可以增加维护的可及性并最大限度地降低维修成本。这在偏远地区尤为重要。此外，所使用的材料可以使得很少需要维修。在一方面中，车架106的一些或所有部件可以由提供耐久性(例如，强度、稳定性、弹性、防锈)的材料制成或加强。在一方面中，车架106可以包括金属、塑料或复合材料和/或其组合，包括例如钢、铝、钛、碳纤维、塑料、竹子等。车架106可以特别坚固以允许支撑和输送大负载。此外，车架106的一些或所有部件可以是模块化的并且可重复使用，使得这些部件可以组装到第二自行车100或另一装置中。

现在参考图1至图2，在一些方面中，用于自行车100的变速器可以包括踏板轴毂110、第一踏板112、第二踏板114、踏板轴116、第一踏板驱动链轮118、第二踏板驱动链轮120、后轮轮毂200、第一链条202、第二链条204、多速飞轮206、第一链轮220和第二链轮234。第一踏板112和第二踏板114可用于旋转踏板轴116。

传动部件可以彼此相互作用以提供驱动(即，原动)力。在一些方面中，传动部件在一个方向上提供驱动力。在一方面中，在驱动方向(例如，提供驱动力的方向)上旋转踏板轴116可以是在观看例如图1至图2时的顺时针旋转。在一方面中，在非驱动方向(例如，不提供驱动力的方向)上旋转踏板轴116可以是在观看例如图1至图2时的逆时针旋转。

参考图2，传动部件可以彼此相互作用以提供驱动力。在一方面中，沿着驱动方向旋转踏板轴116可以沿着驱动方向旋转传动部件，例如第一踏板驱动链轮118、第一链条202、第一链轮220、第二踏板驱动链轮120、第二链条204和第二链轮234。传动部件可以提供不同的传动比以移动后轮104并且在驱动方向上推进自行车100。例如，可以通过第一链轮220与连接到后轮104的驱动器驱动地接合在第一传动比下提供驱动力。可以通过第二链轮234与连接到后轮104的驱动器驱动地接合在第二传动比下提供驱动力。当未被驱动地接合时，传动链轮可以被接合，使得所述传动链轮碰触但不提供驱动力并且可以与传动部件一起旋转。

在一些方面中，沿着非驱动方向旋转踏板轴116可以沿着非驱动方向旋转传动部件，例如第一踏板驱动链轮118、第一链条202、第一链轮220、第二踏板驱动链轮120、第二链条204和第二链轮234。一旦踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转，便例如可以通过沿着非驱动方向旋转踏板轴116将第一链轮220与驱动器208驱动地接合转变为第二链轮234与驱动器208驱动地接合所需的旋转量来切换变速器。

第一传动比可以由第一链轮220、第一踏板驱动链轮118和第一链条202提供。第二传动比可以由第二链轮234、第二踏板驱动链轮120和第二链条204提供。传动比可以由接合的踏板驱动链轮的齿数和驱动地接合的传动链轮的齿数来确定。在一些方面中，第一踏板驱动链轮118和第二踏板驱动链轮120可以包括多个齿轮齿。在一方面中，第一踏板驱动链轮118可以包括与第二踏板驱动链轮120相同数量的齿轮齿。在另一个方面中，第一踏板驱动链轮118可以包括与第二踏板驱动链轮120不同数量的齿轮齿。例如，第二踏板驱动链轮120可以包括比第一踏板驱动链轮118更多的齿轮齿。在一方面中，第一踏板驱动链轮118可以包括大约27个齿轮齿，第二踏板驱动链轮120可以包括大约44个齿轮齿。

如图2所示，自行车100可以包括一个或多个踏板驱动链轮，其操作地连接到布置在后轮轮毂200的纵向轴线201上的飞轮的一个或多个传动链轮(例如，第一链轮220或第二链轮234)。在一方面中，第一踏板驱动链轮118可以使用第一链条202驱动第一链轮220，并且第二踏板驱动链轮120可以使用第二链条204驱动第二链轮234。

在一些方面中，第一链轮220可以由第一链条202直接驱动，所述第一链条可以环绕第一链轮220和第一踏板驱动链轮118。类似地，第二链轮234可以由第二链条204直接驱动，所述第二链条可以环绕第二链轮234和第二踏板驱动链轮120。在一些方面中，第一链条202和/或第二链条204可以被笼或盖包围以保护第一链轮220、第一踏板驱动链轮118、第二链轮234和/或第二踏板驱动链轮120。在一些方面中，笼也可以围绕第一链轮220、第一踏板驱动链轮118、第二链轮234和/或第二踏板驱动链轮120的全部或部分。第一链条202和/或第二链条204可以布置成使得它们可以仅与一个链轮组接合(即，链条不在链轮之间移动)。这样，每个链轮组(第一链轮220和第一踏板驱动链轮118以及第二链轮234和第二踏板驱动链轮120)可以具有专用链条，所述专用链条可以为多速变速器创建专用换挡。第一链条202和第二链条204可以大致彼此平行地分别从第一踏板驱动链轮118和第二踏板驱动链轮120延伸至第一链轮220和第二链轮234。

踏板轴116可以是圆柱形并且可以沿着踏板轴毂110的纵向轴线117布置。在一方面中，踏板轴116可以支撑第一踏板112和第二踏板114。在一些方面中，自行车100可以包括一个或多个踏板驱动链轮。例如，第一踏板驱动链轮118和第二踏板驱动链轮120可以安装到踏板轴116上和/或沿着纵向轴线117布置在踏板轴毂110的一侧(例如，当从顶部观看图2时的左侧或右侧)。第一踏板驱动链轮118和第二踏板驱动链轮120可以在踏板轴116上轴向布置成紧邻关系。在一方面中，第一踏板驱动链轮118可以邻近踏板轴毂110布置在踏板轴116上。在一方面中，第二踏板驱动链轮120可以沿着踏板轴116的纵向轴线117定位成邻近第一踏板驱动链轮118并在其外侧。

在一些方面中，多速飞轮206可以沿着后轮轮毂200的纵向轴线201布置。第一链轮220和第二链轮234可以轴向布置成与后轮轮毂200成紧邻关系并且可以分别与第一踏板驱动链轮118和第二踏板驱动链轮120对准。

如图3所示，多速飞轮206可以包括驱动器208、密封件212、轴承214、第一棘爪偏压构件216、第一链轮220、摩擦元件222、切换环224(例如，传递链轮)、切换环224的延伸表面226、轴承230、密封件232、第二链轮234、第二棘爪偏压构件238、轴承240、轴承垫片242、轴承盖244和/或护罩246。驱动器208可以包括多个齿250(例如，驱动齿)、槽209(例如，驱动槽)和移除工具接口210。棘爪偏压构件216可以包括棘爪218(例如，第一传动比接合棘爪)和棘爪219(例如，第一传动比接合棘爪)中的一个或多个。第一链轮220可以包括多个齿248(例如，驱动齿)。切换环224可以包括具有一个或多个凹口228和端部229的延伸表面226。第二棘爪偏压构件238可以包括棘爪236(例如，第二传动比接合棘爪)和棘爪237(例如，第二传动比接合棘爪)中的一个或多个。

驱动力可以由与驱动器208驱动地接合的第一链轮220或第二链轮234中的一个提供。驱动接合可以将扭矩从例如第一链轮220或第二链轮234传递到后轮104。多速飞轮206的部件可以与一个或多个传动链轮相互作用以提供驱动接合和驱动力。在一方面中，可以通过第一链轮220与驱动器208驱动地接合来在第一传动比下提供驱动力。扭矩可以通过齿248从第一链轮220传递到驱动器208。在这个方面中，棘爪218和/或棘爪219可以与第一链轮220的齿248和槽凹部209a、209b中的分别一个接合。替代地，可以通过第二链轮234与驱动器208的齿250驱动地接合来在第二传动比下提供驱动力。在这个方面中，棘爪236和/或棘爪237可以驱动地接合到驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229。扭矩可以通过齿250从第二链轮234传递到驱动器208。

旋转踏板轴116可以旋转传动部件和多速飞轮206的部件。当未驱动地接合以向后轮104提供驱动力时，多速飞轮206的部件可以驱动地接合到其他部件。例如，当第一链轮220驱动地接合到驱动器208时，第二链轮234可以驱动地接合到切换环224，使得其没有向驱动器208提供驱动力，但可以在第二传动比下与切换环224一起旋转。类似地，多速飞轮206的部件可以接合但非驱动地接合到后轮104或多速飞轮206的部件。例如，当第二链轮234驱动地接合到驱动器208时，第一链轮220可以接合但非驱动地接合到驱动器208，使得第一链轮220可以在第一传动比下在驱动方向上旋转。在这个方面中，第一链轮220不向驱动器208提供驱动力，这是因为第一链轮220在第一传动比下的旋转比第二链轮234在第二传动比下的旋转慢。多速飞轮206的其他部件可以碰触，但不驱动地接合或接合。

在一些方面中，驱动器208可以可移除地联接到后轮轮毂200，例如通过螺纹连接。驱动器208可以沿着后轮轮毂200的纵向轴线201布置在其中央轴线上。在一方面中，第一链轮220和第二链轮234可以围绕驱动器208定位，使得驱动器208可以直接支撑第一链轮220并且间接支撑第二链轮234(例如，通过轴承230、轴承240和/或轴承垫片242)。槽209和齿250可以径向布置在驱动器208上，使得槽209与齿250轴向间隔开。

在一些方面中，密封件212、轴承214、第一棘爪偏压构件216、棘爪218和棘爪219可以沿着后轮轮毂200的纵向轴线201布置，使得密封件212、轴承214、第一棘爪偏压构件216、棘爪218和棘爪219可以围绕驱动器208的位于第一链轮220的内部区域内的部分定位。在一方面中，第一棘爪偏压构件216可以定位在槽209内，并且棘爪218和棘爪219中的至少一个可以分别定位在槽凹部209a、209b中。棘爪218和棘爪219中的至少一个可以接合第一链轮220的齿248中的一个或多个齿以接合和/或驱动地接合驱动器208。

切换环224可以包括具有端部229和凹口228的延伸表面226，以选择性地将扭矩从多速飞轮206传递到后轮104。延伸表面226可以定位在第二链轮234的内部区域内。由于切换环224可以围绕驱动器208定位，因此所述切换环也可以围绕驱动器208的齿250定位。

在一些方面中，第二棘爪偏压构件238、棘爪236、棘爪237、轴承240和密封件232可以沿着后轮轮毂200的纵向轴线201布置，使得第二棘爪偏压构件238、棘爪236、棘爪237、轴承240和密封件232可以围绕驱动器208的位于第二链轮234的内部区域内的一部分定位。

在一些方面中，摩擦元件222和切换环224可以沿着后轮轮毂200的纵向轴线201布置。摩擦元件222和切换环224可以围绕驱动器208的位于第一链轮220的内部区域内的部分定位。在一些方面中，摩擦元件222和切换环224可以径向对准，使得摩擦元件222可以定位在切换环224的外边缘中。切换环224和摩擦元件222可以围绕驱动器208的这样的部分定位，所述部分具有位于第一链轮220的内部区域内的一部分。在一方面中，切换环224和摩擦元件222可以驱动地接合到第一链轮220，使得切换环224和摩擦元件222联接到第一链轮220。在这个方面中，第二链轮234可以相对于切换环224在非驱动方向上旋转并且与驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229接合。在这个方面中，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和/或棘爪237可以与齿250和端部229驱动地接合，使得第二链轮234可以与驱动器208驱动地接合(即，扭矩被从第二链轮234传递到驱动器208)以驱动后轮104并且在驱动方向上推进自行车100。

在另一个方面中，切换环224和摩擦元件222可以接合到第一链轮220，使得切换环224和摩擦元件222不联接到第一链轮220。在一些方面中，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和棘爪237不能与齿250和端部229驱动地接合，并且第二链轮234不能与驱动器208驱动地接合以移动后轮104并且沿着驱动方向推进自行车100。在这个方面中，棘爪218和/或棘爪219可以与齿248驱动地接合，使得驱动器208驱动地接合到第一链轮220(即，扭矩被从第一链轮220传递到驱动器208)并且可以移动后轮104而且可以在第一传动比下在驱动方向上推进自行车100。

在一些方面中，轴承盖244可以可移除地固定到驱动器208(例如，轴承盖244可以拧到驱动器上)以覆盖多速飞轮206的相应部件。轴承垫片242可以围绕驱动器208定位并且比轴承盖244轴向更靠近第一链轮220。在一方面中，轴承垫片242可以比第一链轮220轴向更靠近轴承盖244。在一方面中，轴承垫片242可以固定轴承盖244并且将设定或可调节的预载(例如，轴向或径向地)施加到布置在驱动器208上的一个或多个轴承。在一些方面中，多速飞轮206可以包括一个或多个轴承垫片242。在一些方面中，护罩246可以可移除地布置成部分或全部在多速飞轮206上。

参考图4至图6，沿着驱动方向旋转踏板轴116会旋转链轮118/120和链条202/204，进而会旋转第一链轮220和第二链轮234，以为自行车100提供驱动力。在一些方面中，当踏板轴116沿着非驱动方向旋转时，多速飞轮206可以与后轮轮毂200脱离。第一链轮220或第二链轮234可以围绕驱动器208的中央轴线自由旋转。当踏板轴116和传动部件在非驱动方向上旋转从第一齿轮与驱动器208驱动地接合转变为第二齿轮与驱动器208驱动地接合所需的旋转量(例如，四分之一旋转)时切换变速器。由于当踏板轴116沿着非驱动方向旋转时多速飞轮206可以与后轮轮毂200脱离，因此仅沿着一个方向将驱动力从踏板驱动链轮转移到传动链轮(通过驱动链)。

在一方面中，摩擦元件222可以定位在切换环224的外边缘中，使得它们联接在一起。在这个方面中，旋转在摩擦元件222和切换环224之间可以被锁定。在一些方面中，轴承垫片242的布置可以使驱动器208能够支撑第一链轮220和/或第二链轮234围绕驱动器208的中央轴线的自由旋转。

在一方面中，棘爪218和棘爪219中的至少一个可以与齿248接合，所述齿可以径向布置在第一链轮220的内部区域内。在一方面中，轴承214可以为第一链轮220提供旋转支撑并且可以被密封。例如，可以提供密封件212以将润滑剂保持在轴承214中和/或防止多速飞轮206的轴承214和/或其他部件的外部污染。在一方面中，轴承214可以是滚子轴承(例如，锥形、圆柱形或针形)，所述滚子轴承可以使驱动器208能够支撑第一链轮220围绕纵向轴线201的自由旋转并解决任何剩余的***力。

在一方面中，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以定位在第二链轮234的内部区域内。第二棘爪偏压构件238以及棘爪236和棘爪237中的至少一个棘爪可以围绕驱动器208的齿250定位。在一方面中，轴承240可以为第二链轮234提供旋转支撑。在一方面中，轴承240可以是滚子轴承(例如，锥形、圆柱形或针形)，所述滚子轴承可以使驱动器208能够支撑第二链轮234围绕驱动器208的中央轴线的自由旋转并解决任何剩余的***力。在一些方面中，移除工具接口210可以与行业标准工具(例如，Park Tool FR-4)兼容并且可用于从后轮轮毂200移除多速飞轮206。在一方面中，可以提供护罩246以将润滑剂保持在轴承240中和/或防止多速飞轮206的轴承240和/或其他部件的外部污染。在其他方面中，护罩246可以保护多速飞轮206的全部或部分免受可能加重维护需求的环境影响(例如，雨、风、灰尘等)。

切换环224可以沿着纵向轴线201布置，以促进随着踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转从第一链轮220与驱动器208驱动地接合的第一传动比转变为第二链轮234与驱动器208驱动地接合的第二传动比。切换环224的延伸表面226可以定位在第二链轮234的内部区域内、在棘爪236和棘爪237中的至少一个之间。随着踏板轴116和传动部件沿着非驱动方向旋转，多速飞轮206可以围绕纵向轴线201旋转。在这个方面中，切换环224和摩擦元件222可以驱动地接合到第一链轮220。然后第二链轮234可以相对于切换环224旋转。随着踏板轴116和传动部件沿着非驱动方向旋转从第一传动比转变为第二传动比所需的量(例如，四分之一旋转)，棘爪236和/棘爪237(即，第二棘爪偏压构件238上的至少一个传动棘爪)可以与驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229接合。当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和/或棘爪237可以与齿250和端部229驱动地接合，使得可以移动后轮204并且可以沿着驱动方向在第二传动比下推进自行车100。

在这个方面中，因为第一链轮220可以提供第一链轮220的旋转比第二链轮234的旋转更慢的第一传动比，所以当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪218和棘爪219可以与第一链轮220的齿248接合但非驱动地接合。第一链轮220不提供推进自行车100的驱动力，这是因为在更快的旋转的更高传动比下驱动地接合第二链轮234。由于在第二传动比下旋转更快，棘爪218和棘爪219中的至少一个被超速驱动。在这个方面中，棘爪218和棘爪219中的至少一个可以分别在槽凹部209a、209b中枢转，并且被超速驱动。这种布置可以在在第二传动比下移动后轮104的同时保持第一链轮220的轴向对准。

在其他方面中，随着踏板轴116和传动部件在非驱动方向上旋转，该旋转可能不会提供从第一传动比到第二传动比的转变。在这个方面中，不触发第二传动比。相反，切换环224的延伸表面226阻止棘爪236和/或棘爪237与齿250和延伸表面226的端部229之间的接合。结果，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和棘爪237不能与齿250和端部229驱动地接合，并且第二链轮234不能与驱动器208驱动地接合以移动后轮104并且沿着驱动方向推进自行车100。相反，棘爪236和/或棘爪237可以与凹口228而不是驱动器208驱动地接合，并且切换环224可以与第二链轮234一起在第二传动比下沿着驱动方向旋转。在这个方面中，棘爪218和/或棘爪219可以与齿248驱动地接合，使得驱动器208驱动地接合到第一链轮220并且可以移动后轮104而且可以在第一传动比下沿着驱动方向推进自行车100。

在一些方面中，如图7至图8所示，第一链轮220的直径D1可以小于第二链轮234的直径D2，因此可以具有不同数量的齿。在一方面中，第二链轮234比第一链轮220旋转得更快，这是因为至少部分地基于D1和D2的相对尺寸的更高传动比。

在一些方面中，第一链条202和第二链条204的尺寸可以不同，以提供不同的传动比。可以选择链条和/或链轮的尺寸，使得可以同时张紧第一链条202和第二链条204。替代地，可以使用公知的链条张紧器来张紧第一链条202和/或第二链条204。

参考图9至图12，在一些方面中，可以移动后轮104并且可以在第一传动比下在驱动方向上推进自行车100。在第一传动比下，棘爪218和棘爪219中的至少一个可以与第一链轮220的齿248中的一个或多个齿驱动地接合以移动后轮104并且在驱动方向上推进自行车100。如图10所示，在一方面中，第一链轮220的齿248可以径向布置在第一链轮220上。定位在驱动器208上的槽凹部209a、209b中的棘爪218和棘爪219中的至少一个可以与第一棘爪偏压构件216接合，所述第一棘爪偏压构件可以将棘爪218和棘爪219(例如，同时或分别)朝向第一链轮220的一个或多个齿248(例如，经由金属弹簧、弹性体材料等)偏压。棘爪218和棘爪219中的至少一个可以与齿248接合，使得驱动器208接合到第一链轮220。当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪218和/或棘爪219可以与齿248驱动地接合，使得驱动器208驱动地接合到第一链轮220。在这个方面中，可以移动后轮104并且可以在第一传动比下在驱动方向上推进自行车100。在一方面中，棘爪218和棘爪219中的至少一个可以分别在槽凹部209a、209b中枢转，使得它可以是自由骑乘棘爪(free-riding pawl)并且可以轴向支撑第一链轮220。在这个方面中，棘爪218和棘爪219中的至少一个可以是活动的，使得可以移动后轮104并且可以在第一传动比下沿着驱动方向推进自行车100。

如图11所示，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以径向布置在第二链轮234内。棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与第二棘爪偏压构件238接合，所述第二棘爪偏压构件可以将棘爪236和棘爪237(例如，同时或分别)朝向驱动器208的一个或多个齿250(例如，通过金属弹簧、弹性体材料等)偏压。在第二传动比下，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以朝向齿250偏压，使得第二链轮234可以与驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229接合。当处于第一传动比时，棘爪236和棘爪237不能与齿250和延伸表面226的端部229接合。结果，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和棘爪237不能与齿250和端部229驱动地接合，并且第二链轮234不能与驱动器208驱动地接合以移动后轮104并且在驱动方向上推进自行车100。在这个方面中，棘爪218和/或棘爪219可以与齿248驱动地接合，使得驱动器208驱动地接合到第一链轮220并且可以移动后轮104而且可以在第一传动比下沿着驱动方向推进自行车100。在这个方面中，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以替代地与切换环224的凹口228接合，使得棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与切换环224驱动地接合。在第一传动比下，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以在由第二链轮234提供的第二传动比下(在第二链轮234的速度下)沿着驱动方向驱动切换环224并且可以是不活动的(即，防止与驱动器208驱动地接合)。

如图12所示，沿着驱动方向旋转踏板轴116和传动部件可以引起切换环224沿着驱动方向的旋转，这是因为棘爪236和棘爪237中的至少一个可以通过凹口228与切换环224驱动地接合。切换环224沿着驱动方向的旋转可以减小摩擦元件222的直径D3，从而减小摩擦力并且将切换环224和摩擦元件222与第一链轮220脱离联接。

参考图13至图17，多速飞轮206可以从第一链轮220与驱动器208驱动地接合的第一传动比转变为第二链轮234与驱动器208驱动地接合的第二传动比。在一些方面中，随着踏板轴116和传动部件沿着非驱动方向旋转时，多速飞轮206可以从第一传动比转变为第二传动比。在一些方面中，随着踏板轴116和传动部件沿着非驱动方向旋转，第二链轮234的棘爪236和棘爪237中的至少一个可以连续地接合和脱离切换环224的凹口228、延伸表面226的端部229和驱动器208的齿250。因此，变速器可以在第一传动比和第二传动比之间连续地切换。

如图17所示，沿着非驱动方向旋转踏板轴116和传动部件可以引起切换环224沿着非驱动方向的旋转，这是因为切换环224可以联接到第一链轮220。切换环224沿着非驱动方向的旋转可以增加摩擦元件222的直径D3，从而增加摩擦力并且将切换环224和摩擦元件222联接到第一链轮220。

棘爪236和棘爪237在第二传动比下沿着非驱动方向旋转得比联接到第一链轮220的切换环224更快，所述第一链轮在第一传动比下旋转。这可以导致棘爪236和棘爪237相对于切换环224旋转。结果，棘爪236和/或棘爪237可以远离凹口228和延伸表面226前进。棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与第二棘爪偏压构件238接合，所述第二棘爪偏压构件可以将棘爪236和棘爪237(例如，同时或分别)朝向一个或多个齿250(例如，经由金属弹簧、弹性体材料等)偏压。在预定旋转下，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以被朝向驱动器208的齿250偏压并且可以与齿250和切换环224上的延伸表面226的端部229接合。在这个方面中，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和/或棘爪237可以与齿250和端部229驱动地接合，使得第二链轮234可以与驱动器208驱动地接合以驱动后轮104并且在第二传动比下沿着驱动方向推进自行车100。

参考图18至图21，在一些方面中，可以在第二传动比下在驱动方向上推进自行车100。棘爪236和棘爪237中的至少一个在第二传动比下是活动的，使得棘爪236和棘爪237中的至少一个可以驱动后轮104并且在驱动方向上推进自行车100。如图19所示，在一方面中，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以在第二传动比下与驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229驱动地接合。

如图20所示，在一些方面中，在第二传动比下，棘爪218和219中的至少一个可以与第一链轮220的齿248接合但非驱动地接合。在第二传动比下，棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与齿250和延伸表面226的端部229驱动地接合，第二链轮234可以移动后轮104并且沿着驱动方向推进自行车100。由于第二链轮234在比第一链轮220更快的旋转的更高传动比下与驱动器208驱动地接合，因此棘爪218和/或棘爪219被超速驱动到槽凹部209a、209b中，使得棘爪218和棘爪219可以与齿248接合但非驱动地接合从而不能提供驱动力来移动后轮104并且推进自行车100。

如图21所示，沿着驱动方向旋转踏板轴116和传动部件可以引起切换环224沿着驱动方向的旋转，这是因为棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与齿250和延伸表面226的端部229驱动地接合。切换环224在驱动方向上的旋转可以减小摩擦元件222的直径D3，从而减小摩擦力并且使切换环224与第一链轮220脱离联接。

参考图22至图25，多速飞轮206可以从第二传动比转变为第一传动比。参考图22至图23，在一些方面中，随着踏板轴116在非驱动方向上旋转，第二链轮234的棘爪236和棘爪237中的至少一个可以连续地接合切换环224的凹口228、延伸表面226的端部229和驱动器208的齿250。因此，变速器可以在第一传动比和第二传动比之间连续地切换。如图24所示，位于驱动器208上的棘爪218和棘爪219中的至少一个可以保持与第一链轮220的齿248接合。

如图25所示，因为切换环224可以联接到第一链轮220，所以沿着非驱动方向旋转踏板轴116和传动部件可以引起切换环224沿着非驱动方向的旋转。切换环224沿着非驱动方向的旋转可以增加摩擦元件222的直径D3，从而增加摩擦力并且将切换环224和摩擦元件222联接到第一链轮220。

棘爪236和棘爪237在第二传动比下沿着非驱动方向旋转得比联接到第一链轮220的切换环224更快，所述第一链轮在第一传动比下旋转。这会导致棘爪236和棘爪237相对于切换环224旋转。结果，棘爪236和/或棘爪237可以远离切换环224的凹口228和延伸表面226前进。在一方面中，非驱动方向旋转未达到使得棘爪236和棘爪237中的至少一个可以朝向驱动器208的齿250偏压并且可以与齿250和切换环224的延伸表面226的端部229接合的预定旋转。结果，当踏板轴116和传动部件沿着驱动方向旋转时，棘爪236和棘爪237不能与齿250和端部229驱动地接合，第二链轮234不能与驱动器208驱动地接合以移动后轮104并且沿着驱动方向推进自行车100。在这个方面中，棘爪218和/或棘爪219可以与齿248驱动地接合，使得驱动器208驱动地接合到第一链轮220并且可以移动后轮104而且可以在第一传动比下沿着驱动方向推进自行车100。棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与切换环224的凹口228接合，使得棘爪236和棘爪237中的至少一个可以与切换环224驱动地接合。在这个方面中，切换环224可以在由第二链轮234提供的第二传动比下沿着驱动方向旋转。在这种构造中，棘爪236和棘爪237可以是不活动的(即，防止与驱动器208的齿250和延伸表面226的端部229驱动地接合)。

应当理解，具体实施方式部分而非发明内容和摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述本发明人所设想的本发明的一个或多个但不是所有示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。

以上已经借助说明特定功能及其关系的实施方式的功能构建块描述了本发明。为了描述的方便，这些功能构建块的边界在本文被任意定义。只要指定的功能及其关系得到适当执行，就可以定义替代边界。具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，以至于其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识在不背离本发明的一般概念的情况下容易地修改和/或调整此类具体实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文呈现的教导和指导，此类调整和修改旨在落入所公开实施例的等同物的含义和范围内。应当理解的是本文的用语或术语是为了描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或用语将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。本发明的广度和范围不应受限于上述示例性实施例中的任一个，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (15)

1.一种用于将踩踏转化为自行车运动的变速器，所述变速器包括：

多速飞轮，所述多速飞轮包括第一从动轮和第二从动轮；

第一驱动轮，所述第一驱动轮连续地连接到具有第一传动比的所述第一从动轮；

第二驱动轮，所述第二驱动轮连续地连接到具有第二传动比的所述第二从动轮，所述第二传动比不同于所述第一传动比；

所述多速飞轮配置成使得所述第一驱动轮和所述第二驱动轮沿着非驱动方向的旋转引起在所述第一从动轮和所述第二从动轮之间的驱动接合切换。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第一驱动轮是第一驱动链轮，并且所述第一从动轮是第一从动链轮，所述第一驱动链轮和所述第一从动链轮通过链条连续地连接。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中所述第二驱动轮是第二驱动链轮，并且所述第二从动轮是第二从动链轮，所述第二驱动链轮和所述第二从动链轮通过链条连续地连接。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中所述第一从动链轮具有第一齿数，并且所述第二从动链轮具有第二齿数，所述第一齿数大于所述第二齿数。

5.根据权利要求3所述的变速器，其中所述第一驱动链轮具有第一齿数，并且所述第二驱动链轮具有第二齿数，所述第一驱动链轮的所述第一齿数小于所述第二驱动链轮的所述第二齿数。

6.根据权利要求3所述的变速器，其中所述多速飞轮还包括与所述第一从动链轮一起旋转的切换环，所述切换环的尺寸和形状配置成选择性地接合所述第二从动链轮。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述切换环在所述第二从动链轮的内部区域内延伸。

8.根据权利要求7所述的变速器，其中所述切换环包括凹口以选择性地接合第二链轮棘爪，所述第二链轮棘爪布置在所述第二从动链轮内。

9.根据权利要求8所述的变速器，其中所述多速飞轮还包括驱动器，并且所述凹口配置成防止所述第二链轮棘爪接合所述驱动器。

10.根据权利要求9所述的变速器，其中所述切换环还包括摩擦元件。

11.根据权利要求10所述的变速器，其中所述摩擦元件还具有直径。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中当所述切换环沿着所述非驱动方向旋转时，所述摩擦元件的所述直径增大。

13.根据权利要求12所述的变速器，其中当所述切换环沿着驱动方向旋转时，所述摩擦元件的所述直径减小。

14.根据权利要求1所述的变速器，其中所述多速飞轮配置成用于安装到自行车车轮的后轮轮毂上。

15.根据权利要求1所述的变速器，其中通过所述第一从动链轮和/或所述第二从动链轮沿着所述非驱动方向的连续旋转，所述变速器在所述第一传动比和所述第二传动比之间连续地切换。