TWI802387B - 自行車變速裝置 - Google Patents

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Abstract

一種自行車變速裝置，包括軸心、多個行星齒輪模組、多個單向離合器以及換檔機構。這些行星齒輪模組彼此串接並設於軸心。換檔機構包括變檔致動器以及多個控制棘爪。這些控制棘爪分別可活動地設於軸心之不同位置。變檔致動器的凹部用以控制這些控制棘爪其中之一個控制棘爪的控制端之開啟與關閉，進而控制這些行星齒輪模組對應之太陽齒輪固定於軸心。當由高速檔切換至低速檔時，變檔致動器的旋轉方向與控制棘爪關閉的旋轉方向相同。

Description

自行車變速裝置
本揭露是有關於一種自行車變速裝置。
在現有技術中已知利用行星齒輪系統來達成多種不同速比的自行車變速裝置。如歐洲公告專利EP1289827B2，其利用三個不同行星齒輪模組之串聯，且每個行星齒輪模組具有開啟或關閉之兩種速比，來達成具有8種速比，其中每個行星齒輪模組是透過開啟控制棘爪，來控制太陽齒輪固定於軸心上，以提供大於1的增速比，達到增速之效果；相反地，關閉控制棘爪，使得太陽齒輪未固定於軸心上，使得太陽齒輪能自由轉動，則是提供1：1的速比。
以二個行星齒輪模組，而提供四段變速而言，第一檔是兩個軸心棘爪均關閉，提供1：1的速比，第二檔與第三檔之間，軸心棘爪需要一個開啟、一個關閉，雖提供大於1的速比，且哪個軸心棘爪需開啟、關閉，以及同時將一個軸心棘爪開啟、一個軸心棘爪關閉，其機構的操控上比較複雜，且在軸心棘爪開啟狀態下要被關閉，較不容易控制，且容易讓機構受損。而第四檔則是兩個軸心棘爪均開啟，提供最高速的速比。更重要的是，由第三檔切換至第二檔時，控制棘爪之控制端的關閉方向與變檔致動器之旋轉方向不相同，必須逆向關閉控制棘爪。
因此，如何提供自行車變速裝置來改善上述所遭遇到的問題，將是業界所要解決之課題。
本揭露提供一種自行車變速裝置，能在高速檔切換到低速檔時，能具有省力的效果。
本揭露之一實施例提供一種自行車變速裝置，包括一軸心、至少二行星齒輪模組、至少二單向離合器以及一換檔機構。這些行星齒輪模組分別依序設於軸心。這些行星齒輪模組彼此串接。行星齒輪模組包括一行星架、一齒輪環以及一太陽齒輪，行星架內設有太陽齒輪，齒輪環與行星架內的行星齒嚙合。這些單向離合器連接對應之行星架與齒輪環。換檔機構包括一變檔致動器以及至少二控制棘爪。變檔致動器設於軸心，這些控制棘爪分別可活動地設於軸心之不同位置。控制棘爪包括一控制端，變檔致動器內包含對應這些控制端的多個凹部，變檔致動器經旋轉，根據這些行星齒輪模組的數量提供多個增速比，依據這些增速比以在一低速檔與一高速檔之間進行換檔，並於每次換檔時，這些凹部用以控制這些控制棘爪其中之一個控制棘爪的控制端之開啟與關閉，進而控制這些行星齒輪模組對應之太陽齒輪固定於軸心。當由高速檔切換至低速檔時，變檔致動器的旋轉方向與控制棘爪關閉的旋轉方向相同。
基於上述，本揭露由高速檔至低速檔時，要由轉速最快的行星齒輪模組關閉，如此遇到變檔的阻力最小，達到省力的效果。
為讓本揭露能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:自行車變速裝置
110:軸心
110A:第一棘爪
110B:第二棘爪
112:第一凹部
114:第二凹部
120:第一行星齒輪模組
122:第一行星架
122A:第一行星齒
124:第一齒輪環
124A:棘齒
126:第一太陽齒輪
1262:第一棘齒
130:第二行星齒輪模組
132:第二行星架
132A:第二行星齒
134:第二齒輪環
134A:棘齒
136:第二太陽齒輪
1362:第二棘齒
136A:本體
136B:齒部
136C:內表面
136D:凹部
140:第一單向離合器
150:第二單向離合器
160:傳動件
170:換檔機構
172:變檔致動器
172A:中空環體
172B:內表面
172C:第一凹部
172D:第二凹部
172E,172F:凸柱
174:第一控制棘爪
174A:第一棘爪本體
174B:第一固定部
174C:第一控制端
174D:第一太陽齒輪嚙合端
176:第二控制棘爪
176A:第二棘爪本體
176B:第二固定部
176C:第二控制端
176D:第二太陽齒輪嚙合端
180:花鼓殼
190:變速導輪
220:第一行星齒輪模組
222A:第一行星齒
222B:第二行星齒
224:齒輪環
236:第二太陽齒輪
236A:齒輪本體
236B:外齒輪齒
236C:內棘齒
240:單向離合器
310:內導輪
312:內導輪環體
314:第一凹部
316:第二凹部
318:栓槽
320:右側玉押
322:玉押本體
324:第一穿孔
326:第二穿孔
330:回復彈簧
340:彈簧座
410:電子變速單元
412:栓槽
L:軸心方向
P1:輸入端
P2:輸出端
第1圖為本揭露的自行車變速裝置之行星齒輪模組串聯的示意圖。
第2圖為本揭露軸心與兩個控制棘爪之***示意圖。
第3圖為本揭露換檔機構與軸心及太陽齒輪的部分***示意圖。
第4圖為本揭示換檔機構與軸心及太陽齒輪的部分組裝示意圖。
第5圖為第4圖之太陽齒輪與一個控制棘爪的示意圖。
第6圖為本揭露的自行車變速裝置一實施例的示意圖。
第7A圖為多個行星齒輪模組的局部分解圖。
第7B圖為太陽齒輪一實施例的示意圖。
第8圖為行星齒輪模組另一實施例的示意圖。
第9A圖為本揭露換檔機構的第一檔位之低速檔的示意圖。
第9B圖為本揭露換檔機構的第二檔位的示意圖。
第9C圖為本揭露換檔機構的第三檔位之高速檔的示意圖。
第10圖為自行車變速裝置一部份元件的***示意圖。
第11圖為本揭露電子變速一實施例的示意圖。
第12圖為本揭露電子變速一實施例的局部***圖。
第13圖為本揭露電子變速單元一側的示意圖。
以下結合附圖和實施例，對本揭露的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本揭露的技術方案，而不能以此限制本揭露的保護範圍。
需說明的是，在各個實施例的說明中，所謂的「第一」、「第二」、「第三」係用以描述不同的元件，這些元件並不因為此類謂辭而受到限制。此外，為了說明上的便利和明確，圖式中各元件的厚度 或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，且各元件的尺寸並未完全為其實際的尺寸，並非用以限定本揭露可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本揭露所能產生之功效及所能達成之目的下，均仍應落在本揭露所揭示之技術內容涵蓋之範圍內。
第1圖為本揭露的自行車變速裝置之行星齒輪模組串聯的示意圖。請參閱第1圖，本揭露的自行車變速裝置100包括一軸心110、第一行星齒輪模組120、第二行星齒輪模組130等至少兩個行星齒輪模組、第一單向離合器140、第二單向離合器150等至少二個單向離合器，其中單向離合器的數量與前述行星齒輪模組的數量相同。這行星齒輪模組分別依序設於軸心。
需說明的是，本揭露為了便於說明，以兩個行星齒輪模組作為舉例，並非限制本發明。第一行星齒輪模組120包括一第一行星架122、一第一齒輪環124以及一第一太陽齒輪126，第一行星架122包含第一行星齒122A，且第一行星架122內設有第一太陽齒輪126，第一齒輪環124與第一行星齒122A嚙合。第一單向離合器140連接第一行星架122與第一齒輪環124，本揭露不限制第一單向離合器140之型態。舉例而言，第一單向離合器140可為第一行星架122的棘爪，第一行星架122的棘爪能與第一齒輪環124的棘齒124A相互嚙合。
第二行星齒輪模組130的組成型態類似於第一行星齒輪模組120。第二行星齒輪模組130包括一第二行星架132、一第二齒輪環134以及一第二太陽齒輪136，第二行星架132與第一齒輪環124連接，第二行 星架132包含第二行星齒132A，且第二行星架132內設有第二太陽齒輪136，第二齒輪環134與第二行星齒132A嚙合。第二單向離合器150連接第二行星架132與第二齒輪環134，本揭露不限制第二單向離合器150之型態。舉例而言，第二單向離合器150可為第二行星架132的棘爪，第二行星架132的棘爪能與第二齒輪環134的棘齒134A相互嚙合。
第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130分別依序設於軸心110，第一太陽齒輪126之內的第一棘齒1262對應於軸心110上的第一棘爪110A，第二太陽齒輪136之內的第二棘齒1362對應於軸心110上的第二棘爪110B。此外，本揭露之第一行星齒輪模組120中的第一齒輪環124實際上即為第二行星齒輪模組130中的第二行星架132之一部分，使得第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130能彼此串接在一起，同理，可透過第二行星齒輪模組130中的第二齒輪環134，再串接第三個行星齒輪模組，以此類推，端視實際情況來串接多個行星齒輪模組。
在本實施例中，可透過控制第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136等太陽齒輪是否有被固定於軸心110上而不會轉動，達到變速的目的。動力是由行星架輸入，舉例而言，傳動件160連接第一行星齒輪模組120，動力由輸入端P1輸入，透過傳動件160傳遞動力於第一行星齒輪模組120中的第一行星架122，此時，若第一太陽齒輪126有被固定於軸心110上，此第一行星齒輪模組120會形成一增速比，並由第一齒輪環124輸出，即為1：增速比的輸入與輸出模式，其中此增速比是看齒輪齒速的配比而決定。這是由於此時第一齒輪環124會旋轉的速度比第一行星架122旋轉的速度快，使得在第一行星架122上的單向離合器140不會發揮 作用。
若此時第一太陽齒輪126有未被固定於軸心110上，此第一行星齒輪模組120便不會發揮增速比之作用，該動力會透過在第一行星架122上的單向離合器140輸出，即為1：1的輸入與輸出模式。由此可知，第一行星齒輪模組120具有1：1與1：增速比之兩段速比，同理，第二行星齒輪模組130同樣具有1：1與1：增速比之兩段速比，並由輸出端P2輸出動力。
若第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136均未被固定於軸心110，使得第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130均以1：1的輸入輸出型態，則為第一檔位之低速檔；若第一太陽齒輪126被固定於軸心110，而第二太陽齒輪136未被固定於軸心110，使得第一行星齒輪模組120具有增速比的輸入輸出型態，第二行星齒輪模組130未具有增速比的輸入輸出型態，則為第二檔位；接著，若使第一太陽齒輪126未被固定於軸心110，而轉由第二太陽齒輪126固定於軸心110，使得第二行星齒輪模組130具有增速比的輸入輸出型態，第一行星齒輪模組120未具有增速比的輸入輸出型態，則為第三檔位；最後，第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪126均固定於軸心110，使得第一行星齒輪模組120之增速比與第二行星齒輪模組130之增速比疊加之後，為第四檔位之高速檔。
Figure 111115715-A0305-02-0009-1
表一為兩個行星齒輪模組之一實施例，其中T為齒輪的齒 數。
Figure 111115715-A0305-02-0010-2
表二為兩個行星齒輪模組之四種不同的速比變化的習用態樣，其中關閉代表控制棘爪關閉，使得太陽齒輪(如第一太陽齒輪126、第二太陽齒輪136)未被固定於軸心110；開啟代表控制棘爪開啟，使得太陽齒輪(如第一太陽齒輪126、第二太陽齒輪136)被固定於軸心110。
Figure 111115715-A0305-02-0010-3
表三為本揭露以表一之兩個行星齒輪模組之三種不同的速比變化的態樣。
Figure 111115715-A0305-02-0010-6
表四為兩個行星齒輪模組之另一實施例，其中T為齒輪的齒 數，由表一與表四比較可知，增速比之範圍能夠至1.33的N次方以上，其中N為行星齒輪模組之數量。
Figure 111115715-A0305-02-0011-7
表五為本揭露以表四之兩個行星齒輪模組之三種不同的速比變化的態樣。
由此可知，兩個行星齒輪模組之兩段速比最多可以有四種不同的速比變化，然而，本揭露並非是讓兩個行星齒輪模組之兩段速比達成四段變速，反而是讓兩個行星齒輪模組之兩段速比只要達成三段變速(如表三)，且表三與表二比較可知，此三段變速最後達到的最大速比均相同，但本揭露只需要三段變速即可達成；同理，若為三個行星齒輪模組之兩段變速一般可達成八段變速，但本揭露則是讓三個行星齒輪模組之兩段速比只要達成四段變速，以此類推。以下詳細介紹換檔機構的元件、原理、作動方式以及所欲達成之功效。
第2圖為本揭露軸心與兩個控制棘爪之***示意圖。第3圖為本揭露換檔機構與軸心及太陽齒輪的部分***示意圖。第4圖為本揭示換檔機構與軸心及太陽齒輪的部分組裝示意圖。第5圖為第4圖之太陽齒輪與一個控制棘爪的示意圖。需說明的是，為了便於說明，第3圖至第5圖中軸心的控制棘爪以一個為舉例說明，而實際軸心的控制棘爪至少包含兩個以上，其端視行星齒輪模組的數量配置而調整。請參閱第2圖至第 5圖。
本揭露之換檔機構170設於軸心110，換檔機構170包括一變檔致動器172(如第3圖與第4圖)、第一控制棘爪174、第二控制棘爪176等至少二個控制棘爪，其中控制棘爪的數量、位置是與行星齒輪模組的太陽齒輪的數量、位置相對應。第一控制棘爪174、第二控制棘爪176分別可活動地設於軸心110之不同位置，且沿著軸心110之軸心方向L，第一控制棘爪174之長度不同於第二控制棘爪176之長度，其中第一控制棘爪174對應第一太陽齒輪126，第二控制棘爪176對應第二太陽齒輪136。由此可知，本揭露的控制棘爪之數量、位置是依據行星齒輪模組之內的太陽齒輪的數量、位置而決定。
如第2圖所示，第一控制棘爪174設於軸心110的第一凹部112之內，第二控制棘爪176設於軸心110之第二凹部114之內，其中第一凹部112與第二凹部114係位於軸心110之外表面上不同位置，且第一凹部112與第二凹部114分別凹陷於軸心110之外表面。
舉例而言，第一控制棘爪174包括一第一棘爪本體174A、第一固定部174B、第一控制端174C以及一第一太陽齒輪嚙合端174D，其中第一棘爪本體174A之一側連接第一固定部174B，第一棘爪本體174A之兩端連接第一控制端174C與第一太陽齒輪嚙合端174D，第一控制棘爪174之長度係為第一控制端174C與第一太陽齒輪嚙合端174D之間的距離。第一固定部174B設於軸心110的第一凹部112之內。
舉例而言，第二控制棘爪176包括一第二棘爪本體176A、第二固定部176B、第二控制端176C以及一第二太陽齒輪嚙合端176D，其中第二棘爪本體176A之一側連接第二固定部176B，第二棘爪本體 176A之兩端連接第二控制端176C與第二太陽齒輪嚙合端176D，第二控制棘爪176之長度係為第二控制端176C與第二太陽齒輪嚙合端176D之間的距離。第二固定部176B設於軸心110的第二凹部114之內。
如第3圖所示，變檔致動器172與第二太陽齒輪136分別設於軸心110，且變檔致動器172的位置與第二太陽齒輪136的位置分別對應第二控制棘爪176之第二控制端176C的位置與第二太陽齒輪嚙合端176D的位置。
舉例而言，變檔致動器172包括一中空環體172A、一內表面172B、以及第一凹部172C與第二凹部172D等多個凹部，其中凹部的數量、形狀可依據實際情況而決定。第一凹部172C與第二凹部172D設於中空環體172A之內表面172B的不同位置，且第一凹部172C與第二凹部172D係凹陷於中空環體172A之內表面172B。第二控制棘爪176之第二控制端176C與第一控制棘爪174之第一控制端174C分別位於中空環體172A之內。第一凹部172C與第二凹部172D等這些凹部用以控制第一控制棘爪174與第二控制棘爪176等其中之一個控制棘爪的控制端(如第一控制端174C或第二控制端176C)之開啟與關閉，其中控制棘爪的控制端開啟是指控制端(如第一控制端174C或第二控制端176C)位於凹部(如第一凹部172C或第二凹部172D)之內，控制棘爪的控制端關閉是指控制端(如第一控制端174C或第二控制端176C)不位於凹部(如第一凹部172C或第二凹部172D)之內。
舉例而言，第二太陽齒輪136包括一本體136A、一齒部136B、一內表面136C以及多個凹部136D，其中凹部的數量、形狀可依據實際情況而決定。凹部136D設於本體136A之內表面136C的不同位 置，且凹部136D係凹陷於本體136A之內表面136C。第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D與第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D分別位於本體136A之內。當前述控制棘爪的控制端開啟是指控制端(如第一控制端174C或第二控制端176C)位於凹部(如第一凹部172C或第二凹部172D)之內時，同時帶動第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D或第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D會位於凹部136D之內，使得第一太陽齒輪126或第二太陽齒輪136會被固定於軸心110；若當前述控制棘爪的控制端關閉是指控制端(如第一控制端174C或第二控制端176C)未位於凹部(如第一凹部172C或第二凹部172D)之內時，與此同時，第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D或第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D也未位於凹部136D之內，使得第一太陽齒輪126或第二太陽齒輪136未被固定於軸心110。由此可知，本揭露是藉由這些凹部(如第一凹部172C或第二凹部172D)控制這些控制棘爪其中之一個控制棘爪的控制端之開啟與關閉，進而控制這些行星齒輪模組(如第一行星齒輪模組120、第二行星齒輪模組130)對應之太陽齒輪(第一太陽齒輪126、第二太陽齒輪136)固定於軸心110。
第6圖為本揭露的自行車變速裝置一實施例的示意圖。第7A圖為多個行星齒輪模組的局部分解圖。第6圖為第1圖的行星齒輪模組應用在一自行車變速裝置的實施態樣。請參閱第1圖、第6圖與第7A圖。本揭露的自行車變速裝置100除了包括一軸心110、第一行星齒輪模組120、第二行星齒輪模組130等至少兩個行星齒輪模組、第一單向離合器140、第二單向離合器150等至少二個單向離合器、傳動件160以外，還包括一花鼓殼180以及一變速導輪190，其中軸心110、第一行星齒輪模 組120、第二行星齒輪模組130、第一單向離合器140、第二單向離合器150、傳動件160之連接關係與作動如前所述，不重複贅述。
在本實施例中，變速導輪190用以連接一變速把手(未繪示)之一導線(未繪示)。傳動件160設於變速導輪190與第一行星齒輪模組120之間。
在本實施例中，軸心110、傳動件160、第一行星齒輪模組120、第二行星齒輪模組130等行星齒輪模組、以及變檔致動器172等換檔機構170設於花鼓殼180之內。
在本實施例中，參考第1圖與第6圖，第一行星齒輪模組120位於傳動件160與第二行星齒輪模組130之間，也就是，相較於第一行星齒輪模組120而言，第二行星齒輪模組130是最遠離傳動件160之行星齒輪模組。本揭露由於最遠離傳動件160之行星齒輪模組(此實施例為第二行星齒輪模組130)之第二行星架132已經有配置一單向離合器150，故第二齒輪環134與花鼓殼180之間不需要再額外配置單向離合器，因此，本揭露係將最遠離傳動件160之行星齒輪模組(此實施例為第二行星齒輪模組130)中的齒輪環134固接於花鼓殼180，達成節省零件的目的。
在本實施例中，前述第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130能彼此串接在一起，如第1圖與第6圖所示，由最靠近傳動件160之行星齒輪模組(此實施例為第一行星齒輪模組120)到最遠離傳動件160之行星齒輪模組(此實施例為第二行星齒輪模組130)之間，每個行星齒輪模組之齒輪環係構成下一個行星齒輪模組之行星架。如第7A圖所示，第一行星齒輪模組120的第一齒輪環124構成第二行星齒輪模組130之第二行星架132之一部分，達到串接(串聯)的效果。
在一實施例中，第一行星齒輪模組120的第一太陽齒輪126的型態能與其他被串接在一起的太陽齒輪(如第1圖的第二行星齒輪模組130的第二太陽齒輪136的型態)一致，然，本揭露不以此為限，如第7A圖與第7B圖所示，本揭露的第二太陽齒輪236包括一齒輪本體236A、一外齒輪齒236B以及一內棘齒236C，齒輪本體236A之內設有內棘齒236C，外齒輪齒236B係由齒輪本體236A之一側形成。第二太陽齒輪236的外齒輪齒236B與內棘齒236C是錯位配置，即外齒輪齒236B與內棘齒236C是不同位置，這樣可以縮小太陽齒輪之尺寸且又能兼顧強度。在一實施例中，此第二太陽齒輪236是最遠離傳動件160的太陽齒輪。
如第1圖、第6圖的第一行星齒輪模組120、第二行星齒輪模組130為一單一型行星齒輪模組，即以一個行星架、一個齒輪環、一個行星齒與一太陽齒。本揭露不以此為限，在一實施例中，如第8圖，第一行星齒輪模組220為一複合型行星齒輪系，其包括齒輪環224、行星架之內的第一行星齒222A、第二行星齒222B等兩層以上的複合行星齒以及對應第一行星齒222A、第二行星齒222B之複合行星齒位置的第一太陽齒輪226A、第二太陽齒輪226B等複數個太陽齒輪。單向離合器240連接行星架之第二行星齒222B與齒輪環224。如此一來，可透過這兩個第一太陽齒輪226A、第二太陽齒輪226B是否被固定於軸心110，來提供兩種變速效果。
請參閱第1圖至第6圖、第9A圖至第9C圖，其中第9A圖為本揭露換檔機構的第一檔位之低速檔的示意圖，第9B圖為本揭露換檔機構的第二檔位的示意圖，第9C圖為本揭露換檔機構的第三檔位之高速檔的示意圖。於變檔時，可透過拉線，控制變檔致動器172之旋轉，變檔致 動器172經旋轉，根據這些行星齒輪模組的數量(如第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130)提供多個增速比，依據這些增速比以在一低速檔與一高速檔之間進行換檔，且每次換到相鄰檔位(如第一檔位換到第二檔位、第二檔位換到第三檔位、第三檔位換到第二檔位、第二檔位換到第一檔位)時只控制一個控制棘爪的控制端的開啟或關閉。
舉例而言，如第9A圖所示，第一控制端174C與第二控制端176C均不是位在中空環體172A的第一凹部172C與第二凹部172D等這些凹部之內，而是位在中空環體172A內表面172B，使得第一控制棘爪174與第二控制棘爪176均處在關閉狀態；與此同時，第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D與第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D也不會分別位於第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136之內的凹部，使得第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136均未被固定於軸心110，第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130均以1：1的輸入輸出型態，則為第一檔位之低速檔。
接著，旋轉變檔致動器172，如第9B圖所示，第一控制端174C不是位在中空環體172A的第一凹部172C之內，第二控制端176C位在中空環體172A的第一凹部172C與第二凹部172D等這些凹部之內，第二控制端176C仍是位在中空環體172A內表面172B，使得第一控制棘爪174處在開啟狀態，而第二控制棘爪176均處在關閉狀態；與此同時，第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D位於第一太陽齒輪126之內的凹部；第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D仍不會位於第二太陽齒輪136之內的凹部，使得第一太陽齒輪126被固定於軸心110，而第二太陽齒輪136未被固定於軸心110，使得第一行星齒輪模組120具有增 速比的輸入輸出型態，第二行星齒輪模組130未具有增速比的輸入輸出型態，則為第二檔位。由此可知，本揭露是第一檔位切換到第二檔位，是利用凹部控制這些控制棘爪其中之一個控制棘爪的控制端之開啟與關閉來達成的。
接著，再旋轉變檔致動器172，如第9C圖所示，第一控制端174C仍位在中空環體172A的第一凹部172C之內，第二控制端176C此時位在中空環體172A的第二凹部172D之內，使得第一控制棘爪174與第二控制棘爪176均處在開啟狀態；與此同時，第一控制棘爪174之第一太陽齒輪嚙合端174D與第二控制棘爪176之第二太陽齒輪嚙合端176D分別位於第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136之內的凹部，使得第一太陽齒輪126與第二太陽齒輪136均被固定於軸心110，使得第一行星齒輪模組120與第二行星齒輪模組130均具有增速比的輸入輸出型態，第一行星齒輪模組120之增速比與第二行星齒輪模組130之增速比疊加之後，則為第三檔位之高速檔。由此可知，本揭露第二檔位切換到第三檔位，也是利用凹部控制這些控制棘爪其中之一個控制棘爪的控制端之開啟與關閉來達成的。
上述由第9A圖之低速檔切換到第9C圖之高速檔，是將變檔致動器172以順時針之開啟方向來變檔，反之，若由如第9C圖之高速檔切換到第9A圖之低速檔時，則是將變檔致動器172以逆時針之關閉方向來變檔，且依序由最遠離傳動件160之行星齒輪模組如第1圖或第6圖的第二行星齒輪模組130)到最靠近傳動件160之行星齒輪模組(如第1圖或第6圖的第一行星齒輪模組120)的順序，來依序使第二控制棘爪176、第一控制棘爪174處在關閉狀態。此外，如第9C圖之高速檔切換到第9A圖之 低速檔時，變檔致動器170的旋轉方向與相對應之控制棘爪的關閉方向相同。
詳細而言，如第9C圖至第9B圖之過程，變檔致動器172以逆時針之關閉方向旋轉，使得第二控制端176C不位在中空環體172A的第一凹部172C與第二凹部172D等這些凹部之內，第一控制端174C仍位在中空環體172A的第一凹部172C之內，使得第一控制棘爪174處在開啟狀態，而第二控制棘爪176均處在關閉狀態。可以發現的是，第二控制棘爪176之第二控制端176C之關閉方向亦為逆時針方向，與變檔致動器170之逆時針之旋轉方向相同，使得較為好施力。
接著，如第9B圖至第9A圖之過程，變檔致動器172以逆時針之關閉方向再旋轉一角度，使得第二控制端176C仍不位在中空環體172A的第一凹部172C與第二凹部172D等這些凹部之內，第一控制棘爪174之第一控制端174C經逆時針旋轉而脫離中空環體172A的第一凹部172C，而是位在中空環體172A內表面172B，使得第一控制棘爪174與第二控制棘爪176均處在關閉狀態。同樣，可以發現的是，第一控制棘爪174之第一控制端174C之關閉方向亦為逆時針方向，與變檔致動器170之逆時針之旋轉方向相同，使得較為好施力。
每個行星齒輪模組的速比，最遠離傳動件160的行星齒輪模組轉速越快，在功率守恆情況下，功率為轉速與扭力二者之乘積，故最遠離傳動件160的行星齒輪模組的扭力越小。在此機構配置下，是由高速檔至低速檔時，要由轉速最快的行星齒輪模組關閉，如此遇到變檔的阻力最小，達到省力的效果。
請參閱第6圖、第10圖所示，其中第10圖為自行車變速裝置 一部份元件的***示意圖。本揭露自行車變速裝置100還包括內導輪310、右側玉押320、回復彈簧330、彈簧座340等元件。內導輪310包括內導輪環體312、第一凹部314與第二凹部316等凹部、以及多個栓槽318，其中內導輪環體312本身為一中空環形體，第一凹部314與第二凹部316分別位於內導輪環體312之內，且第一凹部314與第二凹部316凸出於內導輪環體312之內側面的不同位置，多個栓槽318位於內導輪環體312之外周緣的不同位置。右側玉押320包括玉押本體322、第一穿孔324、第二穿孔326等多個穿孔，第一穿孔324與第二穿孔326分別穿設於玉押本體322之底面。變檔致動器172包括中空環體172A、兩個凸柱172E、172F，其中兩個凸柱172E、172F分別凸出於中空環體172A之一側。變檔致動器172穿過傳動件160，兩個凸柱172E、172F分別穿過玉押本體322之第一穿孔324與第二穿孔326，並使得兩個凸柱172E、172F卡固於內導輪310之第一凹部314與第二凹部316，使得內導輪310能與變檔致動器172一同轉動，且玉押本體322之第一穿孔324與第二穿孔326具有空間，讓變檔致動器172之兩個凸柱172E、172F有旋轉空間。彈簧座340固定於軸心110上，回復彈簧330連接於變檔致動器172與彈簧座340，以提供旋轉回復的彈力。回復彈簧330例如為扭簧。
上述是以機械式方式來驅動，本揭露不以此為限，如第11圖至第13圖所示，為一電子驅動變速換檔之方式。本揭露包括一電子變速單元410與一內導輪310，其中內導輪310可參酌第10圖的內導輪310的型態。內導輪310周圍外的栓槽318卡合於電子變速單元410的一栓槽412之內。電子變速單元410例如包括馬達、電路板以及減速齒輪系統等元件，馬達連接電路板與減速齒輪系統，透過馬達驅動減速齒輪系統驅動 內導輪310轉動，進而驅動變檔致動器172一同轉動。
綜上所述，本揭露由高速檔至低速檔時，要由轉速最快的行星齒輪模組關閉，如此遇到變檔的阻力最小，達到省力的效果。
雖然本揭露的一些實施例已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:自行車變速裝置
110:軸心
110A:第一棘爪
110B:第二棘爪
120:第一行星齒輪模組
122:第一行星架
122A:第一行星齒
124:第一齒輪環
124A:棘齒
126:第一太陽齒輪
1262:第一棘齒
130:第二行星齒輪模組
132:第二行星架
132A:第二行星齒
134:第二齒輪環
134A:棘齒
136:第二太陽齒輪
1362:第二棘齒
140:第一單向離合器
150:第二單向離合器
160:傳動件
P1:輸入端
P2:輸出端

Claims (11)

  1. 一種自行車變速裝置，包括：一軸心；至少二行星齒輪模組，分別依序設於該軸心，其中該些行星齒輪模組彼此串接，該些行星齒輪模組各別包括一行星架、一齒輪環以及一太陽齒輪，該行星架內設有該太陽齒輪，該齒輪環與該行星架內的一行星齒嚙合；至少二單向離合器，連接對應之該行星架與該齒輪環；一換檔機構，包括一變檔致動器以及至少二控制棘爪，該變檔致動器設於該軸心，該些控制棘爪分別可活動地設於該軸心之不同位置，該些控制棘爪各別包括一控制端，該變檔致動器內包含對應這些控制端的多個凹部，該變檔致動器經旋轉，根據該些行星齒輪模組的數量提供多個增速比，依據該些增速比以在一低速檔與一高速檔之間進行換檔，並於每次換檔時，該些凹部用以控制該些控制棘爪其中之一個該控制棘爪的該控制端之開啟與關閉，進而控制該些行星齒輪模組對應之該太陽齒輪固定於該軸心，其中當由該高速檔切換至該低速檔時，該變檔致動器的一旋轉方向與相對應之該控制棘爪的一關閉方向相同；以及一傳動件，該變檔致動器連接於該傳動件與該些行星齒輪模組之間，其中由該高速檔切換至該低速檔時，依序由最遠離該傳動件之該行星齒輪模組到最靠近該傳動件之該行星齒輪模組的順序，藉由該些凹部來關閉對應該行星齒輪模組的位置之該控制棘爪，使該些行星齒輪模組對應之該太陽齒輪未固定於該軸心，且每次換到相鄰檔位時只控制一個該控制棘爪的該控制端的開啟或關閉。
  2. 如請求項1所述的自行車變速裝置，更包括一變速導輪，該傳動件設於該變速導輪與該些行星齒輪模組之間。
  3. 如請求項1所述的自行車變速裝置，更包括一電子變速單元以及一內導輪，該內導輪周圍外的一栓槽卡合於該電子變速單元的一栓槽之內。
  4. 如請求項3所述的自行車變速裝置，更包括一回復彈簧與一彈簧座，該彈簧座固定於該軸心上，該回復彈簧連接於該變檔致動器與該彈簧座。
  5. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中由最靠近該傳動件之該行星齒輪模組到最遠離該傳動件之該行星齒輪模組之間，每個該行星齒輪模組之該齒輪環係構成下一個該行星齒輪模組之該行星架。
  6. 如請求項1所述的自行車變速裝置，更包括一花鼓殼，該軸心、該傳動件、該些行星齒輪模組以及該換檔機構設於該花鼓殼之內，且最遠離之該行星齒輪模組之該齒輪環固接於該花鼓殼。
  7. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中該些行星齒輪模組之其中之一個該行星齒輪模組為一複合型行星齒輪系，該複合型行星齒輪系包括該行星架、該齒輪環、兩層以上的複合行星齒以及對應該些複合行星齒之位置的該複數個太陽齒輪。
  8. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中沿著該軸心之軸心方向，該些控制棘爪具有不同之長度，該些控制棘爪之長度係由對應該變檔致動器之該控制端到該些控制棘爪對應該些行星齒輪模組之該太陽齒的位置之間之距離。
  9. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中該太陽齒輪包括一齒輪本體、一外齒輪齒以及一內棘齒，該齒輪本體之內設有該內棘齒，該外齒輪齒係由該齒輪本體之一側形成。
  10. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中最遠離該傳動件的該太陽齒輪的一外齒輪齒與一內棘齒是錯位配置。
  11. 如請求項1所述的自行車變速裝置，其中該增速比之範圍能夠至1.33的N次方以上，其中N為行星齒輪模組之數量。
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