CN116161161A - 内双向变速器及变速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内双向变速器，并公开了一种变速控制方法，内双向变速器包括第一传递单元至第六传递单元以及变档控制机构，变档控制机构驱动第二传递单元和第五传递单元均合起，内双向变速器处于档位1，第二传递单元和第三传递单元均合起，内双向变速器处于档位2，第一传递单元和第五传递单元均合起，内双向变速器处于档位3，第一传递单元和第三传递单元均合起，内双向变速器处于档位4，第一传递单元和第四传递单元均合起，内双向变速器处于档位5，第一传递单元和第六传递单元均合起，第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，内双向变速器处于锁档位。第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，使得内双向变速器的输出端不可正转和反转。

Description

内双向变速器及变速控制方法

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，特别涉及一种内双向变速器及变速控制方法。

背景技术

越野自行车和竞技自行车大多具有变速器，变速器用于调节自行车行驶的档位，以调节骑自行车体力和车速的匹配。一般设于轮毂内的变速器也叫内变速器，内变速器一般设有行星轮系，通过行星轮系控制输出转速，实现档位的变换。现阶段的变速器，其变挡机构以及整个变速器的结构均较复杂，部件精密度高，装配要求高，可靠性较低，制作成本高，内变速器没有锁止功能，或者内变速器具有锁止前进的功能，无法锁止自行车的倒退。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种内双向变速器，可实现内双向变速器的锁止。

本发明还提出一种变速控制方法。

根据本发明第一方面实施例的内双向变速器，包括第一传递单元至第六传递单元以及变档控制机构，所述变档控制机构驱动所述第二传递单元和所述第五传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位1，所述变档控制机构驱动所述第二传递单元和所述第三传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位2，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第五传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位3，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第三传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位4，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第四传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位5，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第六传递单元均合起，所述第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于锁档位。

至少具有如下有益效果：多个传递单元的不同组合，实现了内双向变速器不同档位的变换，而第六传递单元的设置，第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，使得内双向变速器的输出端不可正转和反转，从而实现内双向变速器的彻底锁止。

根据本发明的一些实施例，还包括主轴、变挡杆以及均套设于所述主轴上的输入齿圈、输出齿圈、右离合轮和锁圈，所述主轴的左端用于与车架连接，所述主轴右端的端面开设有收纳槽，所述收纳槽与所述主轴同轴，所述主轴的侧壁上开设有多个与所述收纳槽连通的第一避让孔，多个所述第一避让孔从左往右依次分布，且多个所述第一避让孔相互错位，所述第一避让孔的内壁通过铰轴连接有棘爪，所述铰轴与所述主轴相互平行，所述第一避让孔的内壁设有第一弹性件，所述主轴供行星轮系套设，且所述行星轮系的太阳轮与所述第一避让孔一一对应设置，所述第一弹性件的一端抵在所述棘爪上以迫使所述棘爪摆动，所述棘爪的一端摆动至所述主轴外并伸进所述太阳轮的第二棘齿面，以使所述太阳轮停止转动；所述输入齿圈和所述输出齿圈分别为内双向变速器的输入端和输出端，所述输入齿圈套在所述行星轮系上且与所述行星轮系的首个行星轮配合，所述输出齿圈套在所述行星轮系上且与所述行星轮系末端的行星轮配合，所述输出齿圈上设有第三通孔，所述第三通孔的内壁设有第七齿面，所述右离合轮的外圆表面设有第八齿面，所述第八齿面可与所述第七齿面配合，所述锁圈处于所述右离合轮的右方，所述锁圈的左端面设有多个第一键槽，所述第一键槽呈环形分布在所述锁圈的左端面，所述右离合轮的右端面设有多个第二键槽，所述第二键槽呈环形分布在所述右离合轮的右端面，相邻两个所述第一键槽之间形成可伸入所述第二键槽的锁止键，当所述锁止键伸入所述第二键槽时，所述锁圈将锁定所述右离合轮；所述变挡杆的左端可转动地伸进所述收纳槽，所述变挡杆的外圆表面上沿所述变挡杆轴向方向分布有与所述第一避让孔对应的凹槽，所有所述凹槽在所述变挡杆上相互错位，所述凹槽可供所述棘爪的另一端伸进，所述变挡杆的右端设有右轴肩，所述右轴肩设于所述凹槽的右方，所述右轴肩可驱使所述右离合轮往所述锁圈方向移动，以使所述锁止键伸入所述第二键槽，所述变挡杆的右端连接有变挡驱动机构。

根据本发明的一些实施例，所述变挡杆左端的端面上设有左轴肩，所述左轴肩的左端面形成三个左台阶，三个所述左台阶依次连接形成闭环，依次为第一左台阶、第二左台阶和第三左台阶，所述第一左台阶、所述第二左台阶和所述第三左台阶的高度依次增大，所述主轴的外壁上还设有与所述收纳槽连通的第二避让孔，所述第二避让孔的长度方向和所述主轴的轴向相同，所述主轴上可滑移地套设有左离合轮，所述左离合轮用于与自行车链条传送连接，所述左离合轮通过左滑销与所述左轴肩连接，所述主轴与所述左滑销的中心线相交，所述左滑销的一端穿过所述第二避让孔并伸进所述收纳槽内，所述左滑销一端的外圆表面抵在所述左轴肩的左端面上，所述输入齿圈与所述左离合轮传动连接。

根据本发明的一些实施例，所述主轴上可滑移地套设有左离合挡环，所述左离合挡环处于所述左离合轮和所述主轴之间，所述左滑销设于左离合挡环上，所述主轴上还套设于第二弹性件，所述第二弹性件的左端抵接或连接所述主轴，第二弹性件的右端抵接或连接所述左离合轮，所述第二弹性件迫使所述左离合轮和所述左滑销往所述左轴肩的方向移动。

根据本发明的一些实施例，所述行星轮系包括行星架、太阳轮组和至少三个行星轮组，所述太阳轮组包括第一太阳轮、第二太阳轮和第三太阳轮，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮三者的模数均不同，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮均套设于所述主轴上，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮从左往右依次分布，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮分别与三个所述第一避让孔相对应，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮的中心孔内壁上均设有与所述棘爪配合的所述第二棘齿面，所述第一太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第二传递单元，所述凹槽包括从左往右依次设置的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，通过所述变挡杆的所述第一凹槽控制所述第二传递单元的开合，所述第二太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第三传递单元，通过所述变挡杆的所述第二凹槽控制所述第三传递单元的开合，所述第三太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第四传递单元，通过所述变挡杆的所述第三凹槽控制所述第四传递单元的开合，所述第一太阳轮、所述左离合轮和所述第二弹性件形成所述第一传递单元，通过所述变挡杆的所述左轴肩控制所述第一传递单元的开合，所述第三太阳轮和所述右离合轮形成所述第五传递单元，所述锁圈和所述右离合轮形成所述第六传递单元，通过所述变挡杆的所述右轴肩控制所述第六传递单元的开合。

根据本发明的一些实施例，所述输出齿圈与所述右离合轮的传动连接，最末一个所述行星轮设有第四棘齿面，所述右离合轮设有与所述第四棘齿面配合的第五棘齿面，所述主轴上还套设有第三弹性件，所述第三弹性件的右端连接或抵在所述主轴上，左端连接或抵在所述右离合轮的端面上，所述第三弹性件迫使所述右离合轮朝向最末一个所述行星轮移动。

根据本发明的一些实施例，所述右轴肩的右端面形成五个右台阶，五个所述右台阶依次连接形成闭环，依次为第一右台阶、第二右台阶、第三右台阶、第四右台阶和第五右台阶，所述第一右台阶和所述第三右台阶等高，所述第二右台阶和所述第四右台阶等高，所述第一右台阶、所述第二右台阶和所述第五右台阶的高度依次增大，所述主轴上可滑移地套设有右离合挡环，所述主轴的外壁上还设有与所述收纳槽连通的第三避让孔，所述第三避让孔的长度方向和所述主轴的轴向相同，所述右离合挡环上设有与所述主轴相互垂直的右滑销，所述主轴与所述右滑销的中心线相交，所述右滑销的一端穿过第三避让孔并伸进所述收纳槽内，所述右滑销的一端的外圆表面抵在所述右轴肩的右端面上，当变挡杆转动的时候，所述右轴肩可将所述右滑销和所述右离合挡环往所述主轴的右方驱动。

根据本发明的一些实施例，所述右离合轮设有第四通孔，所述第四通孔与所述主轴同轴向，所述右离合轮的右端设有伸进第四通孔的右凸挡部，所述右离合轮可滑移地套在右离合挡环上，所述右凸挡部抵在所述右离合挡环的右端上，所述右离合挡环可将所述右离合轮往所述主轴的右方驱动，以使所述右离合轮脱离最末的所述太阳轮。

根据本发明的一些实施例，所述主轴上还套设有挡圈和第四弹性件，所述挡圈处于所述右离合轮的右方，所述锁圈的左端面可抵在所述挡圈上，所述挡圈起到限位锁圈左移位置的作用，所述第四弹性件的一端抵在或连接在所述锁圈的右端面，所述第四弹性件的另一端抵在或所述连接在主轴上，所述第四弹性件迫使所述锁圈左移。

根据本发明第二方面实施例的变速控制方法，包括内双向变速器，通过调节变挡杆的转动角度，使得内双向变速器上不同组合的传递单元合起，完成内双向变速器的变挡和自锁。

至少具有如下有益效果：变速控制方法控制原理和方法简单，可实现内双向变速器变挡和自锁，使得自行车实现变挡骑行功能的同时，还具有锁车的功能，无需另外设置车锁。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例内双向变速器的结构示意图；

图2为图1中内双向变速器的剖视结构示意图；

图3为图2中隐藏花鼓壳后的结构示意图；

图4为图2中主轴、第二弹性件、左离合轮、太阳轮、右离合轮、第三弹性件、锁圈和第四弹性件的结构示意图；

图5为图4的爆炸结构示意图；

图6为图2中主轴的结构示意图；

图7为图2中变挡杆、第一弹性件、棘爪、左滑销和右滑销的结构示意图；

图8为图2中右离合轮的结构示意图；

图9为图2中锁圈的结构示意图；

图10为图2中变挡杆的结构示意图一；

图11为图10中A-A处的剖视结构示意图；

图12为图10中B-B处的剖视结构示意图；

图13为图10中C-C处的剖视结构示意图；

图14为图2中变挡杆的结构示意图二；

图15为图2中左离合轮和左离合挡环的结构示意图；

图16为图2中左离合轮的结构示意图；

图17为图2中行星轮系的结构示意图；

图18为图2中输入齿圈的结构示意图；

附图标号：主轴100、第一轴承110、旋转筒111、链轮120、左离合挡环130、左滑销131、第二轴承140、第三轴承150、法兰盘151、收纳槽160、连接件170、辅助轴171、第一避让孔180、棘爪181、第一弹性件182、收纳腔183、第二避让孔190、花鼓壳200、变挡杆300、第四轴承310、第一凹槽320、第二凹槽330、第三凹槽340、左轴肩350、输入齿轮360、右轴肩370、左离合轮400、第四齿面410、第一棘齿面420、第二弹性件430、左凸挡部440、行星轮系500、输入齿圈510、第二齿面511、第五齿面512、输出齿圈520、齿槽521、行星架530、太阳轮组540、第一太阳轮541、第二太阳轮542、第三太阳轮543、第二棘齿面544、第三棘齿面545、第四棘齿面546、行星轮组550、行星轮轴551、第一行星轮552、第二行星轮553、第三行星轮554、右离合轮600、第五棘齿面610、第三弹性件620、第八齿面630、第二键槽640、右离合挡环650、右滑销651、右凸挡部660、挡圈670、第四弹性件680、变挡驱动机构700、锁圈800、第一键槽810、凸起820。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，本发明公开了一种内双向变速器，包括第一传递单元至第六传递单元以及变档控制机构，变档控制机构驱动第二传递单元和第五传递单元均合起，其他传递单元分开，内双向变速器处于档位1，变档控制机构驱动第二传递单元和第三传递单元均合起，其他传递单元分开，内双向变速器处于档位2，变档控制机构驱动第一传递单元和第五传递单元均合起，其他传递单元分开，内双向变速器处于档位3，变档控制机构驱动第一传递单元和第三传递单元均合起，其他传递单元分开，内双向变速器处于档位4，变档控制机构驱动第一传递单元和第四传递单元均合起，其他传递单元分开，内双向变速器处于档位5，变档控制机构驱动第一传递单元和第六传递单元均合起，内双向变速器具有输出端，第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，其他传递单元分开，内双向变速器处于锁档位。

多个传递单元的不同组合，实现了内双向变速器不同档位的变换，而第六传递单元的设置，第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，使得内双向变速器的输出端不可正转和反转，从而实现内双向变速器的彻底锁止。

参照图1至图4，内双向变速器还包括主轴100、变挡杆300以及均套设于主轴100上的输入齿圈510、输出齿圈520、右离合轮600和锁圈800。参见图5至图7，主轴100的左端用于与车架连接，主轴100右端的端面开设有收纳槽160，收纳槽160与主轴100同轴，主轴100的侧壁上开设有多个与收纳槽160连通的第一避让孔180，多个第一避让孔180从左往右依次分布，且多个第一避让孔180相互错位，第一避让孔180的内壁通过铰轴连接有棘爪181，铰轴与主轴100相互平行，第一避让孔180的内壁设有第一弹性件182，主轴100上套设有行星轮系500，且行星轮系500的太阳轮与第一避让孔180一一对应设置，以使太阳轮停止转动。输入齿圈510和输出齿圈520分别为内双向变速器输入端和输出端，输入齿圈510套在行星轮系500上且与行星轮系500的首个行星轮配合，输出齿圈520套在行星轮系500上且与行星轮系500末端的行星轮配合。参见图8，输出齿圈520上设有第三通孔，第三通孔的内壁设有第七齿面，右离合轮600的外圆表面设有第八齿面630，第八齿面630可与第七齿面配合，参见图9，锁圈800处于右离合轮600的右方，锁圈800的左端面设有多个第一键槽810，第一键槽810呈环形分布在锁圈800的左端面，右离合轮600的右端面设有多个第二键槽640，第二键槽640呈环形分布在右离合轮600的右端面，相邻两个第一键槽810之间形成可伸入第二键槽640的锁止键，当锁止键伸入第二键槽640时，锁圈800将锁定右离合轮600。

变挡杆300的左端可转动地伸进收纳槽160，变挡杆300的外圆表面上沿变挡杆300轴向方向分布有与第一避让孔180对应的凹槽，所有凹槽在变挡杆300上相互错位，第一弹性件182的一端抵在棘爪181上以迫使棘爪181摆动，当棘爪181的一端伸进凹槽，棘爪181的另一端摆动至主轴100外并伸进太阳轮的第二棘齿面544，第二棘齿面544设于太阳轮安装孔的内壁，以使太阳轮停止转动；变挡杆300的右端设有右轴肩370，右轴肩370设于凹槽的右方，右轴肩370可驱使右离合轮600往锁圈800方向移动，以使锁止键伸入第二键槽640。变挡杆300的右端端头连接有变挡驱动机构700，变挡驱动机构700驱动变挡杆300转动，以使不同的棘爪181的一端伸进对应的凹槽以及可驱使右离合轮600往锁圈800方向移动，不同的棘爪181的另一端摆动至主轴100外并伸进不同的太阳轮的第二棘齿面544。右离合轮600和锁圈800形成第六传递单元。

外部驱动力，如链条，通过输入齿圈510传递进内双向变速器内，最后通过输出齿圈520传递到车轮上，输出齿圈520为内双向变速器的输出端。一个第一避让孔180、一个棘爪181、一个第一弹性件182和一个凹槽配合形成一个传递单元。第一弹性件182迫使棘爪181绕自身的铰轴转动，转动变挡杆300，使得凹槽与棘爪181位置对应时，棘爪181的一端可伸进凹槽，而棘爪181的另一端将摆动至主轴100并伸进对应位置的太阳轮的第二棘齿面544，迫使该太阳轮停止转动，从而完成一个传递单元的分开。内双向变速器具有多个传递单元，通过控制变挡杆300的转动角度使得不同的传递单元合起或分开，进而完成内双向变速器的变挡或换挡，操作方法简单，内双向变速器的结构简单，容易制作和装配，成本较低且可靠性好。

由于锁圈800的设置，转动变挡杆300，使得右离合轮600右移，右离合轮600的第二键槽套在锁止键上时，锁圈800将右离合轮600锁止，从而将输出齿圈520锁止，输出齿圈520不能正转和反转，最终完成锁止变速箱和自行车的前进和倒退。

参见图2，内双向变速器还包括花鼓壳200、辅助轴171、左离合轮400、左离合挡环130、左滑销131、第二弹性件430、第四弹性件680、锁圈800、右滑销651、右离合轮600、右离合挡环650和多根连接件170。行星轮系500具有三个太阳轮。

整个内双向变速器结构包括主轴100、变挡杆300、左离合轮400、行星轮系500、右离合轮600、锁圈800和变挡驱动机构700等。

参见图2，主轴100左端的端头用于与车架连接。主轴100的左端套设有第一轴承110，第一轴承110上套设有旋转筒111，旋转筒111可相对主轴100转动。旋转筒111的左端设有链轮120，链轮120用于与自行承的链条传动连接，链轮120和旋转筒111将同步转动。花鼓壳200用于与车轮的轮辐连接。花鼓壳200接近于鼓状，花鼓壳200为空心结构，且花鼓壳200的左右两端均为敞口，旋转筒111的中段套设有第二轴承140，花鼓壳200的左端套在主轴100上且与第二轴承140连接，花鼓壳200可相对主轴100、旋转筒111转动。主轴100的右端套设有第三轴承150，第三轴承150上套设有法兰盘151，法兰盘151与花鼓壳200的右端连接，法兰盘151和花鼓壳200可相对主轴100转动。

主轴100右端的端面开设有收纳槽160，收纳槽160与主轴100同轴。收纳槽160的横截面为圆形。主轴100右端的端面设有多根连接件170，多根连接件170呈环形绕着收纳槽160分布，多根连接件170连接着转接板，转接板远离链轮120的侧面设有辅助轴171，辅助轴171与主轴100同轴设置，辅助轴171用于与车架连接。辅助轴171和主轴100起到在车架上支撑起整个内双向变速器的作用。

参见图2，变挡杆300的左端伸进收纳槽160，变挡杆300上套设有第四轴承310，第四轴承310的外圈与收纳槽160的内周壁连接，变挡杆300可相对主轴100在收纳槽160内转动，变挡杆300的右端处于多根连接件170之间。主轴100或辅助轴171与变挡驱动机构700固定连接，变挡驱动机构700的输出端与变挡杆300的右端传动连接，变挡驱动机构700驱动变挡杆300转动。

参见图6和图7，主轴100右端的外壁上设有三个均与收纳槽160连通的第一避让孔180，三个第一避让孔180从左往右依次分布，且三个第一避让孔180相互错位。第一避让孔180的内壁通过铰轴连接有棘爪181，铰轴与主轴100相互平行，所有第一避让孔180的内壁均设有第一弹性件182，第一弹性件182驱使棘爪181的一端抵接变挡杆300的外壁，棘爪181的另一端可往主轴100的外侧摆动。

参见图10，变挡杆300的外圆表面上设有第一凹槽320、第二凹槽330、第三凹槽340，第一凹槽320、第二凹槽330、第三凹槽340从左往右依次分布，第一凹槽320最接近链轮120，且第一凹槽320、第二凹槽330、第三凹槽340在变挡杆300的上相互错位。三个棘爪181分别与第一凹槽320、第二凹槽330和第三凹槽340相对设置。主轴100不会转动，当变挡杆300转动时，第一个棘爪181的一端由变挡杆300的外圆周壁落入第一凹槽320，此时的第一个棘爪181的另一端往主轴100外侧摆动，第一个棘爪181的另一端摆动至主轴100外。同理的，转动变挡杆300的角度，第二个棘爪181和第三个棘爪181的另一端也可摆动至主轴100外。

参见14，变挡杆300的左端设有左轴肩350，左轴肩350的左端面形成三个左台阶，三个左台阶依次连接形成闭环，依次为第一左台阶、第二左台阶和第三左台阶，第一左台阶的高度最低，第三左台阶的高度最高，第一左台阶和第二左台阶之间圆滑过渡。

参见图4和图5，主轴100上可滑移地套设有左离合挡环130，主轴100的外壁上还设有与收纳槽160连通的第二避让孔190，第二避让孔190的长度方向和主轴100的轴向相同，第二避让孔190偏向主轴100的左端，而第一避让孔180偏向主轴100的右端。参见图5、图7和图15，左离合挡环130上设有与主轴100相互垂直的左滑销131，主轴100与左滑销131的中心线相交，左滑销131的一端穿过第二避让孔190并伸进收纳槽160内，左滑销131一端的外圆表面抵在左轴肩350的左端面上，由于左轴肩350的左端面形成三个左台阶，当变挡杆300转动的时候，左轴肩350可将左滑销131和左离合挡环130往变挡杆300的左方/主轴100的左方驱动，也就是往链轮120的方向移动。

左离合轮400可滑移地套设于主轴100上，旋转筒111套设于左离合轮400外，左离合轮400设于旋转筒111的内腔内，左离合轮400能沿主轴100的轴向方向移动，也就是左离合轮400和旋转筒111可相对移动。旋转筒111的内壁设有第三齿面，左离合轮400外壁上设有第四齿面410，第三齿面和第四齿面410相互配合。

参见图16，左离合轮400设有第二通孔，第二通孔与主轴100同轴向，左离合轮400的左端靠近链轮120，左离合轮400的左端设有伸进第二通孔的左凸挡部440，左离合轮400可滑移地套在左离合挡环130上，也就会说，左离合挡环130处于左离合轮400和主轴100之间，左凸挡部440抵在左离合挡环130的左端上，当左滑销131和左离合挡环130往远离变挡杆300方向/主轴100的左方移动时，左离合挡环130可同步将左离合轮400往主轴100的左方驱动，左离合轮400脱离第一太阳轮541。

参见图4，主轴100上还套设于第二弹性件430，第二弹性件430的左端抵接或连接旋转筒111的内壁/主轴100，第二弹性件430的右端抵接或连接左离合轮400的左端，第二弹性件430迫使左离合轮400、左离合挡环130和左滑销131往主轴100的右方/变挡杆300方向的右方移动，也就是往远离链轮120的方向移动。左离合轮400的右端端面上设有第一棘齿面420。

参见图8至图17，还包括输入齿圈510和输出齿圈520，行星轮系500包括行星架530、太阳轮组540和至少三个行星轮组550。

参见图4和图5，太阳轮组540包括第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543，第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543三者的模数均不同，第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543均套设于主轴100上，第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543从左往右依次分布，第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543分别与三个第一避让孔180相对应。第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543的中心孔内壁上均设有与棘爪181配合的第二棘齿面544，第一太阳轮541、一个棘爪181和一个第一弹性件182形成第二传递单元，通过变挡杆300的第一凹槽320控制第二传递单元的开合；第二太阳轮542、一个棘爪181和一个第一弹性件182形成第三传递单元，通过变挡杆300的第二凹槽330控制第三传递单元的开合；第三太阳轮543、一个棘爪181和一个第一弹性件182形成第四传递单元，通过变挡杆300的第三凹槽340控制第四传递单元的开合。

参见图2，行星轮组550包括行星轮轴551以及均套设于行星轮轴551上的第一行星轮552、第二行星轮553和第三行星轮554，第一行星轮552、第二行星轮553和第三行星轮554三者的模数均不同，行星轮轴551和主轴100相互平行，第一行星轮552、第二行星轮553和第三行星轮554从左往右依次分布。行星架530套设于主轴100上且罩设在太阳轮组540上，行星轮组550通过行星轮轴551设于行星架530上，且第一行星轮552、第二行星轮553和第三行星轮554分别与第一太阳轮541、第二太阳轮542和第三太阳轮543相互啮合。第一太阳轮541的左端面设有第三棘齿面545，第三棘齿面545和第一棘齿面420相互配合，第一太阳轮541、左离合轮400和第二弹性件430形成第一传递单元，通过左离合挡环130、左滑销131和变挡杆300的左轴肩350控制第一传递单元的开合。

旋转筒111的右端外表面设有第一齿面，参见图18，输入齿圈510设有第一通孔，第一通孔的内壁设有第二齿面511和第五齿面512，第一齿面和第二齿面511相互配合，从而完成旋转筒111和输入齿圈510的传动连接，输入齿圈510套在行星架530上，且第五齿面512与第一行星轮552的外齿面配合，也就是输入齿圈510与首个行星轮传动连接，完成输入齿圈510与第一行星轮552的传动连接。输入齿圈510与左离合轮400传动连接。

输出齿圈520设有第三通孔，第三通孔的内壁设有第六齿面和第七齿面，输出齿圈520套在行星架530上，且第六齿面与第三行星轮554的外齿面配合，也就是输出齿圈520与最末一个行星轮传动连接，完成输出齿圈520与第三行星轮554的传动连接。输出齿圈520的外圆表面上均匀分布有多个齿槽521，花鼓壳200内壁上设有多个与齿槽521相配合的传动齿，输出齿圈520与花鼓壳200传动连接，花鼓壳200为轮毂的部分结构。

参见图5和图8，右离合轮600可滑移地套设于主轴100上，右离合轮600的外圆表面设有第八齿面630，第八齿面630与第七齿面配合，完成输出齿圈520与右离合轮600的传动连接。

参见图5，第三太阳轮543的右端面设有第四棘齿面546，也就是第三太阳轮543朝向右离合轮600的端面设有第四棘齿面546，右离合轮600朝向第三行星轮554的端面设有第五棘齿面610，第四棘齿面546和第五棘齿面610相互配合，第三太阳轮543和右离合轮600形成第五传递单元。

参见图14，变挡杆300的右端设有右轴肩370，凹槽设于左轴肩350和右轴肩370之间，右轴肩370的右端面形成五个右台阶，五个右台阶依次连接形成闭环，依次为第一右台阶、第二右台阶、第三右台阶、第四右台阶和第五右台阶，第一右台阶和第三右台阶等高且高度最低，第五右台阶的高度最高，各个右台阶之间圆滑过渡。

参见图2和图7，主轴100上可滑移地套设有右离合挡环650，主轴100的外壁上还设有与收纳槽160连通的第三避让孔，第三避让孔的长度方向和主轴100的轴向相同。右离合挡环650上设有与主轴100相互垂直的右滑销651，主轴100与右滑销651的中心线相交，右滑销651的一端穿过第三避让孔并伸进收纳槽160内，右滑销651的一端的外圆表面抵在右轴肩370的右端面上，由于右轴肩370的右端面形成五个右台阶，当变挡杆300转动的时候，右轴肩370可将右滑销651和右离合挡环650往变挡杆300的右方/主轴100的右方驱动，也就是往远离链轮120的方向移动。

参见图8，右离合轮600设有第四通孔，第四通孔与主轴100同轴向，右离合轮600的右端设有伸进第四通孔的右凸挡部660，右离合轮600可滑移地套在右离合挡环650上，也就会说，右离合挡环650处于右离合轮600和主轴100之间，右凸挡部660抵在右离合挡环650的右端上，当右滑销651和右离合挡环650往变挡杆300的右方/主轴100的右方移动时，右离合挡环650可同步将右离合轮600往主轴100的右方驱动，右离合轮600脱离第三太阳轮543，也即是右离合轮600脱离最末的太阳轮，第五离合器分开。

参见图4和图5，主轴100上还套设有第三弹性件620，第三弹性件620的右端连接或抵在主轴100上，左端连接或抵在右离合轮600的右端面上，第三弹性件620迫使右离合轮600朝向第三太阳轮543移动。

参见图2、图4和图5，主轴100上套设有锁圈800，锁圈800处于右离合轮600的右方，锁圈800不可绕着主轴100转动。锁圈800的左端面设有多个第一键槽810，第一键槽810呈环形分布在锁圈800的左端面，参见图8，右离合轮600的右端面设有多个第二键槽640，第二键槽640呈环形分布在右离合轮600的右端面，第一键槽810与第一键槽810之间形成可伸入第二键槽640的锁止键，当锁止键伸入第二键槽640时，锁圈800将锁定右离合轮600，右离合轮600将停止转动。锁圈800和右离合轮600形成第六传递单元。

可以理解的是，当变挡杆300转动的时候，右轴肩370可将右滑销651和右离合挡环650往变挡杆300的右方/主轴100的右方驱动，从而将右离合轮600往锁圈800方向驱动，直至右离合轮600的第二键槽640套入锁止键，完成第六传递单元的合起，右离合轮600停止正转和反转，由于输出齿圈520与右离合轮600的传动连接，所以输出齿圈520将被锁止，输出齿圈520将不能正转和反转，又由于输出齿圈520与花鼓壳200传动连接，所以整个内双向变速器以及车轮将被完全锁止，不可正转和反转。

参见图4和图5，锁圈800可沿主轴100的长度方向滑移，主轴100上还套设有挡圈670和第四弹性件680，挡圈670处于右离合轮600的右方，锁圈800的左端面可抵在挡圈670上，挡圈670起到限位锁圈800左移位置的作用，第四弹性件680的一端抵在或连接在锁圈800的右端面，第四弹性件680的另一端抵在或连接在主轴100上，第四弹性件680迫使锁圈800左移。当右离合轮600右移的时候，右离合轮600抵在锁圈800上，第四弹性件680被压缩，右离合轮600继续转动直至右离合轮600的第二键槽640套入锁止键，所以第四弹性件680的作用是使得右离合轮600和锁圈800能够顺利连接在一起，完成右离合轮600的锁止，避免第六传递单元在合起的时候出现过大的冲击。

锁圈800在中轴线的区域设有第五通孔，第五通孔的内壁设有凸起820，凸起820起伸进第三避让，使得锁圈800可沿着主轴100的长度方向滑移且避免其自转/绕着主轴100转动。

如图10至图14，变挡杆300的外圆表面上设凹槽，从左往右依次为第一凹槽320、第二凹槽330、第三凹槽340，如图11，第一凹槽320的数量为两个，两个第一凹槽320所对应的圆心角度数为50°，且第二个第一凹槽320和第三个第一凹槽320之间圆滑过渡。凹槽和凹槽所对应的圆心角为：两个凹槽槽底的切线的垂直线的夹角。如图12，第二凹槽330的数量为两个，两个第二凹槽330所对应的圆心角度数为100°。如图13，第三凹槽340的数量为一个。所有凹槽的内底壁均为弧形。

如下表。

表中“0”表示对应的传递单元分开，表中“1”表示对应的传递单元合起，内双向变速器的档位包括档位1至档位5和自锁档位，档位1至档位5为有效档位，锁档位为自锁档位。

内双向变速器的控制方法为：通过调节变挡杆300的转动角度，使得内双向变速器上不同组合的传递单元合起，完成内双向变速器的变挡和自锁。内双向变速器为上述公开的内双向变速器，但不仅限于上述公开的内双向变速器。变挡杆300每转动约50°，即可完成一次相邻有效档位之间的变换，或有效档位与自锁档位之间的变换，或自锁档位与有效档位之间的变换。变挡杆300可采用每次转动50°的方式实现逐个档位的变挡，也可采用转动大于50°的方式实现跳档或变挡。

变速控制方法控制原理和方法简单，可实现内双向变速器变挡和自锁，使得自行车实现变挡骑行功能的同时，还具有锁车的功能，包括前进锁车和后退锁车无需另外设置车锁。

初始时，变挡杆300处于初始位置，内双向变速器结构处于档位1，此时的第二传递单元和第五传递单元均合起，其他传递单元分开。

变挡杆300转动50°，内双向变速器结构处于档位2，此时的第二传递单元和第三传递单元均合起，其他传递单元分开。

变挡杆300再转动50°，内双向变速器结构处于档位3，此时的第一传递单元和第五传递单元均合起，其他传递单元分开。

变挡杆300再转动50°，内双向变速器结构处于档位4，此时的第一传递单元和第三传递单元均合起，其他传递单元分开。

变挡杆300再转动50°，内双向变速器结构处于档位5，此时的第一传递单元和第四传递单元均合起，其他传递单元分开。

变挡杆300再转动50°，内双向变速器结构处于锁档位，此时的第一传递单元和第六传递单元均合起，其他传递单元分开。

参见图1，变挡杆300右端的端头伸至花鼓壳200外，且伸至法兰盘151外，变挡杆300右端的端头上设有输入齿轮360，输入齿轮360与变挡驱动机构700的输出端传动连接。变挡驱动机构700为旋转驱动机构。

第一齿面、第二齿面511、第三齿面、第四齿面410、第五齿面512、第六齿面、第七齿面和第八齿面630均为直齿面。第二弹性件430、第三弹性件620和第四弹性件680均为弹簧。第一弹性件182为簧板结构。

参见图6。第一避让孔180的侧壁上设有收纳腔183，第一弹性件182置于收纳腔183内且第一弹性件182的一端伸至第一避让孔180内，第一弹性件182的一端处于棘爪181的另一端和变挡杆300之间，以迫使棘爪181的另一端摆动至主轴100外。

棘爪181包括铰轴和均设于铰轴上的第一鳍片和第二鳍片，第一鳍片、铰轴和第二鳍片依次连接，第一鳍片、铰轴和第二鳍片依次连接形成一个弧面，弧面可与主轴100表面平齐，使得棘爪181完全收纳于第一避让孔180内。第一鳍片和第二鳍片分别为棘爪181的另一端和棘爪181的一端。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.内双向变速器，其特征在于，包括：

包括第一传递单元至第六传递单元；

以及变档控制机构，所述变档控制机构驱动所述第二传递单元和所述第五传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位1，所述变档控制机构驱动所述第二传递单元和所述第三传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位2，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第五传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位3，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第三传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位4，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第四传递单元均合起，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于档位5，所述变档控制机构驱动所述第一传递单元和所述第六传递单元均合起，所述第六传递单元锁止内双向变速器的输出端，其他传递单元分开，所述内双向变速器处于锁档位。

2.根据权利要求1所述的内双向变速器，其特征在于：还包括主轴，所述主轴的左端用于与车架连接，所述主轴右端的端面开设有收纳槽，所述收纳槽与所述主轴同轴，所述主轴的侧壁上开设有多个与所述收纳槽连通的第一避让孔，多个所述第一避让孔从左往右依次分布，且多个所述第一避让孔相互错位，所述第一避让孔的内壁通过铰轴连接有棘爪，所述铰轴与所述主轴相互平行，所述第一避让孔的内壁设有第一弹性件，所述主轴供行星轮系套设，且所述行星轮系的太阳轮与所述第一避让孔一一对应设置，所述第一弹性件的一端抵在所述棘爪上以迫使所述棘爪摆动，所述棘爪的另一端摆动至所述主轴外并伸进所述太阳轮的第二棘齿面，以使所述太阳轮停止转动；

均套设于所述主轴上的输入齿圈、输出齿圈、右离合轮和锁圈，所述输入齿圈和所述输出齿圈分别为内双向变速器输入端和输出端，所述输入齿圈套在所述行星轮系上且与所述行星轮系的首个行星轮配合，所述输出齿圈套在所述行星轮系上且与所述行星轮系末端的行星轮配合，所述输出齿圈上设有第三通孔，所述第三通孔的内壁设有第七齿面，所述右离合轮的外圆表面设有第八齿面，所述第八齿面可与所述第七齿面配合，所述锁圈处于所述右离合轮的右方，所述锁圈的左端面设有多个第一键槽，所述第一键槽呈环形分布在所述锁圈的左端面，所述右离合轮的右端面设有多个第二键槽，所述第二键槽呈环形分布在所述右离合轮的右端面，相邻两个所述第一键槽之间形成可伸入所述第二键槽的锁止键，当所述锁止键伸入所述第二键槽时，所述锁圈将锁定所述右离合轮；

变挡杆，所述变挡杆的左端可转动地伸进所述收纳槽，所述变挡杆的外圆表面上沿所述变挡杆轴向方向分布有与所述第一避让孔对应的凹槽，所有所述凹槽在所述变挡杆上相互错位，所述凹槽可供所述棘爪的一端伸进，所述变挡杆的右端设有右轴肩，所述右轴肩设于所述凹槽的右方，所述右轴肩可驱使所述右离合轮往所述锁圈方向移动，以使所述锁止键伸入所述第二键槽，所述变挡杆的右端连接有变挡驱动机构，所述变挡杆和所述变挡驱动机构为所述变档控制机构。

3.根据权利要求2所述的内双向变速器，其特征在于：所述变挡杆左端的端面上设有左轴肩，所述左轴肩的左端面形成三个左台阶，三个所述左台阶依次连接形成闭环，依次为第一左台阶、第二左台阶和第三左台阶，所述第一左台阶、所述第二左台阶和所述第三左台阶的高度依次增大，所述主轴的外壁上还设有与所述收纳槽连通的第二避让孔，所述第二避让孔的长度方向和所述主轴的轴向相同，所述主轴上可滑移地套设有左离合轮，所述左离合轮用于与自行车链条传送连接，所述左离合轮通过左滑销与所述左轴肩连接，所述主轴与所述左滑销的中心线相交，所述左滑销的一端穿过所述第二避让孔并伸进所述收纳槽内，所述左滑销一端的外圆表面抵在所述左轴肩的左端面上，所述输入齿圈与所述左离合轮传动连接。

4.根据权利要求3所述的内双向变速器，其特征在于：所述主轴上可滑移地套设有左离合挡环，所述左离合挡环处于所述左离合轮和所述主轴之间，所述左滑销设于左离合挡环上，所述主轴上还套设于第二弹性件，所述第二弹性件的左端抵接或连接所述主轴，第二弹性件的右端抵接或连接所述左离合轮，所述第二弹性件迫使所述左离合轮和所述左滑销往所述左轴肩的方向移动。

5.根据权利要求4所述的内双向变速器，其特征在于：所述行星轮系包括行星架、太阳轮组和至少三个行星轮组，所述太阳轮组包括第一太阳轮、第二太阳轮和第三太阳轮，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮三者的模数均不同，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮均套设于所述主轴上，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮从左往右依次分布，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮分别与三个所述第一避让孔相对应，所述第一太阳轮、所述第二太阳轮和所述第三太阳轮的中心孔内壁上均设有与所述棘爪配合的所述第二棘齿面，所述第一太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第二传递单元，所述凹槽包括从左往右依次设置的第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，通过所述变挡杆的所述第一凹槽控制所述第二传递单元的开合，所述第二太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第三传递单元，通过所述变挡杆的所述第二凹槽控制所述第三传递单元的开合，所述第三太阳轮、一个所述棘爪和一个所述第一弹性件形成所述第四传递单元，通过所述变挡杆的所述第三凹槽控制所述第四传递单元的开合，所述第一太阳轮、所述左离合轮和所述第二弹性件形成所述第一传递单元，通过所述变挡杆的所述左轴肩控制所述第一传递单元的开合，所述第三太阳轮和所述右离合轮形成所述第五传递单元，所述锁圈和所述右离合轮形成所述第六传递单元，通过所述变挡杆的所述右轴肩控制所述第六传递单元的开合。

6.根据权利要求2或4所述的内双向变速器，其特征在于：所述输出齿圈与所述右离合轮的传动连接，最末一个所述行星轮设有第四棘齿面，所述右离合轮设有与所述第四棘齿面配合的第五棘齿面，所述主轴上还套设有第三弹性件，所述第三弹性件的右端连接或抵在所述主轴上，左端连接或抵在所述右离合轮的端面上，所述第三弹性件迫使所述右离合轮朝向最末一个所述行星轮移动。

7.根据权利要求6所述的内双向变速器，其特征在于：所述右轴肩的右端面形成五个右台阶，五个所述右台阶依次连接形成闭环，依次为第一右台阶、第二右台阶、第三右台阶、第四右台阶和第五右台阶，所述第一右台阶和所述第三右台阶等高，所述第二右台阶和所述第四右台阶等高，所述第一右台阶、所述第二右台阶和所述第五右台阶的高度依次增大，所述主轴上可滑移地套设有右离合挡环，所述主轴的外壁上还设有与所述收纳槽连通的第三避让孔，所述第三避让孔的长度方向和所述主轴的轴向相同，所述右离合挡环上设有与所述主轴相互垂直的右滑销，所述主轴与所述右滑销的中心线相交，所述右滑销的一端穿过第三避让孔并伸进所述收纳槽内，所述右滑销的一端的外圆表面抵在所述右轴肩的右端面上，当变挡杆转动的时候，所述右轴肩可将所述右滑销和所述右离合挡环往所述主轴的右方驱动。

8.根据权利要求7所述的内双向变速器，其特征在于：所述右离合轮设有第四通孔，所述第四通孔与所述主轴同轴向，所述右离合轮的右端设有伸进第四通孔的右凸挡部，所述右离合轮可滑移地套在右离合挡环上，所述右凸挡部抵在所述右离合挡环的右端上，所述右离合挡环可将所述右离合轮往所述主轴的右方驱动，以使所述右离合轮脱离最末的所述太阳轮。

9.根据权利要求8所述的内双向变速器，其特征在于：所述主轴上还套设有挡圈和第四弹性件，所述挡圈处于所述右离合轮的右方，所述锁圈的左端面可抵在所述挡圈上，所述挡圈起到限位锁圈左移位置的作用，所述第四弹性件的一端抵在或连接在所述锁圈的右端面，所述第四弹性件的另一端抵在或所述连接在主轴上，所述第四弹性件迫使所述锁圈左移。

10.变速控制方法，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的内双向变速器，通过调节变挡杆的转动角度，使得内双向变速器上不同组合的传递单元合起，完成内双向变速器的变挡和自锁。

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