技术领域
[0001] 本
发明是关于一种倒踩多段变档内变速器，尤指一种适于装置在
自行车上，且可通过
脚踏驱动
曲柄反转来进行多段档位的变速操作的一种倒踩多段变档内变速器。
背景技术
[0002] 随着人们对于环保、乐活、健身以及天然资源耗竭的意识崛起，已有越来越多的人们以兼具无污染、不消耗天然资源以及运动健身优点的自行车来代步，以取代耗能又造成污染的汽
机车。
[0003] 目前市售的可变速自行车，大多是采用外变速器的拨杆来拨动链条
啮合于不同尺寸的齿盘，来达到变速功能。虽然，曾有人揭露一种装设于自行车
轮毂的内变速器，其可通过脚踏驱动齿盘反转来进行高、低速变档操作；然而，由于此种现有的内变速器机构通常具有只能做两段的变速，或是有机构复杂、成本高、变档操作的反应不够迅速确实等缺失，而有进一步改善的空间。
发明内容
[0004] 本发明的第一目的是在于提供一种倒踩多段变档内变速器，可凭借脚踏驱动曲柄反转来进行至少两段档位的变档操作，且兼具有机构简单、成本低、以及变档操作反应迅速确实等优点。
[0005] 为达上述的目的，本发明提供一种倒踩多段变档内变速器，其包括有：
[0006] 一
传动轴心，其结合于一动
力输入端并受该动力输入端的驱动而进行正、反转运动，于该传动轴心上设置有沿一轴心延伸的至少一容置座；
[0007] 一变速轴心，与该传动轴心平行且相隔一距离设置；
[0008] 一变速
齿轮组单元，其包括有多个传动齿轮以及多个变速齿轮；该多个传动齿轮套设于传动轴心上，且该多个变速齿轮套设于该变速轴心上且与该多个传动齿轮对应啮合；
[0009] 一变档
凸轮组单元，其包括有至少一凸轮以及至少一轴心控制元件；该至少一凸轮与该至少一轴心控制元件套设于该传动轴心上，且该至少一轴心控制元件与传动轴心连动同步旋转；该至少一轴心控制元件容纳于该至少一容置座内且受该至少一凸轮的旋转的控制而切换
位置；该至少一凸轮凭借该传动轴心的一反转运动来驱动该至少一轴心控制元件进行位置的切换进而决定该多个传动齿轮中的哪一个传动齿轮会被传动轴心于正转时所带动旋转；以及，
[0010] 一传动
基座，结合于一动力输出端与该多个传动齿轮之间，受该多个传动齿轮的带动旋转进而将正转时的旋转动力输出至该动力输出端；其中，被该传动轴心于正转时所带动旋转的该传动齿轮搭配与其所对应啮合的该多个变速齿轮中的其中之一变速齿轮能够决定该传动基座的旋转速度，因此，当被该传动轴心所带动旋转的传动齿轮改变时，该传动基座的旋转速度也会改变。
[0011] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该变档凸轮组单元更包括有一变档控制棘爪以及至少一轴心固定片，且该至少一凸轮包括有一变档
控制凸轮；该变档控制凸轮以一能够相对旋转的方式套设于传动轴心上且连动于该至少一轴心控制元件，用来控制该至少一轴心控制元件进行位置的切换。
[0012] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该变档控制棘爪的数量为一个，并且，于该变档控制凸轮的一外环部设有多个顶靠
凸块。
[0013] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，于该至少一轴心固定片上设有至少一个弧状滑槽，并且，在该变档控制凸轮上、且对应于各个弧状滑槽的位置处，则分别各设有至少一圆洞，并且于各个该圆洞中分别设置有一
钢珠。
[0014] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该至少一轴心控制元件是至少一轴心棘爪；并且，于该传动轴心上并设置有沿一轴心延伸的至少一棘爪容置座；并且，该至少一轴心棘爪分别容纳于该至少一棘爪容置座内且受该变档控制凸轮的旋转的控制而个别切换于一内缩位置与一顶起位置之间；该变档控制棘爪邻靠于该变档控制凸轮的一旁侧，且对应于传动轴心的反转运动而抵顶该变档控制凸轮，使该变档控制凸轮进行相对于该传动轴心的旋转运动进而控制该至少一轴心棘爪的位置切换操作；其中，该至少一轴心棘爪分别具有一
制动齿，且各该轴心棘爪的制动齿的位置分别对应于该多个传动齿轮中的其中之一传动齿轮；当其中一个轴心棘爪位于该顶起位置时，该顶起的轴心棘爪的制动齿将会抵顶住其所对应的传动齿轮且将会被传动轴心于正转时所带动而旋转，至于其他位于该内缩位置的轴心棘爪所对应的传动齿轮则将不会被传动轴心于正转时所直接带动。
[0015] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该多个传动齿轮包括有一第一传动齿轮及一第二传动齿轮；该第一传动齿轮结合且连动于该传动基座，因此该传动基座受该第一传动齿轮所直接带动旋转；并且，于各传动齿轮的一内环部分别各设有能够单向滑脱的多个抵靠凹座，各传动齿轮的多个抵靠凹座能够在其所对应的制动齿位于该顶起位置且于传动轴心正转时受到该制动齿的抵顶而传动；
[0016] 该多个变速齿轮包括有一第一变速齿轮及一第二变速齿轮，分别与第一及第二传动齿轮对应啮合；
[0017] 该至少一轴心固定片是包括有一第一轴心固定片；该第一轴心固定片固定于该传动轴心上并与其连动旋转；该变档控制凸轮以一能够相对滑动的方式套设于传动轴心上；于该变档控制凸轮的一外环部设有多个顶靠凸块，且于变档控制凸轮的一内环部设有多个内凹部；
[0018] 该至少一轴心棘爪包括有一第一轴心棘爪及一第二轴心棘爪；各该轴心棘爪分别具有包括该制动齿以及一切换齿，且各该轴心棘爪的制动齿与切换齿是同步切换于该内缩位置与该顶起位置之间；该第一轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第一传动齿轮的内环部，该第二轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第二传动齿轮的内环部；此外，各该轴心棘爪的切换齿的位置均是对应于该变档控制凸轮的内环部处，当该变档控制凸轮的其中一个内凹部的位置对应于其中一个轴心棘爪的切换齿的位置时，则该对应的轴心棘爪的切换齿将能够顶入其所对应的该内凹部中，进而使该对应的轴心棘爪的制动齿也同步顶起而切换至该顶起位置；相对地，当其中一个轴心棘爪的切换齿的位置并无对应到任一内凹部的位置时，则该轴心棘爪是处于该内缩位置；
[0019] 该变档控制棘爪的位置对应于该变档控制凸轮的外环部，且该变档控制棘爪能够在当传动轴心反转时抵顶住该变档控制凸轮的其中一个顶靠凸块而呈一抵顶状态、并在当传动轴心正转时与该变档控制凸轮的各该顶靠凸块呈一滑脱状态。
[0020] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该多个传动齿轮包括有一第一传动齿轮、一第二传动齿轮及一第三传动齿轮；该第一传动齿轮结合且连动于该传动基座，因此该传动基座受该第一传动齿轮所直接带动旋转；并且，于各传动齿轮的一内环部分别各设有能够单向滑脱的多个抵靠凹座，各传动齿轮的多个抵靠凹座能够在其所对应的制动齿位于该顶起位置且于传动轴心正转时受到该制动齿的抵顶而传动；
[0021] 该多个变速齿轮包括有一第一变速齿轮、一第二变速齿轮及一第三变速齿轮，分别与第一传动齿轮、第二传动齿轮及第三传动齿轮对应啮合；
[0022] 该至少一轴心固定片固定于该传动轴心上并与其连动旋转；该变档控制凸轮以一能够相对滑动的方式套设于传动轴心上；于该变档控制凸轮的一外环部设有多个顶靠凸块，且于变档控制凸轮的一内环部设有多个内凹部；
[0023] 该至少一轴心棘爪包括有一第一轴心棘爪、一第二轴心棘爪及一第三轴心棘爪；各该轴心棘爪分别具有包括该制动齿以及一切换齿，且各该轴心棘爪的制动齿与切换齿是同步切换于该内缩位置与该顶起位置之间；该第一轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第一传动齿轮的内环部，该第二轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第二传动齿轮的内环部，且该第三轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第三传动齿轮的内环部；此外，各该轴心棘爪的切换齿的位置均是对应于该变档控制凸轮的内环部处，当该变档控制凸轮的其中一个内凹部的位置对应于其中一个轴心棘爪的切换齿的位置时，则该对应的轴心棘爪的切换齿将能够顶入其所对应的该内凹部中，进而使该对应的轴心棘爪的制动齿也同步顶起而切换至该顶起位置；相对地，当其中一个轴心棘爪的切换齿的位置并无对应到任一内凹部的位置时，则该轴心棘爪是处于该内缩位置；
[0024] 该变档控制棘爪的位置对应于该变档控制凸轮的外环部，且该变档控制棘爪能够在当传动轴心反转时抵顶住该变档控制凸轮的其中一个顶靠凸块而呈抵顶状态、并在当传动轴心正转时与该变档控制凸轮的各该顶靠凸块呈滑脱状态。
[0025] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该多个传动齿轮包括有一第一传动齿轮、一第二传动齿轮及一第三传动齿轮；该第一传动齿轮结合且连动于该传动基座，因此该传动基座受该第一传动齿轮所直接带动旋转；并且，于各传动齿轮的一内环部分别各设有能够单向滑脱的多个抵靠凹座，各传动齿轮的多个抵靠凹座能够在其所对应的制动齿位于该顶起位置且于传动轴心正转时受到该制动齿的抵顶而传动；
[0026] 该多个变速齿轮包括有一第一变速齿轮、一第二变速齿轮及一第三变速齿轮，分别与第一传动齿轮、第二传动齿轮及第三传动齿轮对应啮合；
[0027] 该至少一轴心固定片是包括有一第一轴心固定片及一第二轴心固定片；该第一轴心固定片与第二轴心固定片固定于该传动轴心上并与其连动旋转；该变档控制凸轮以一能够相对滑动的方式套设于传动轴心上且夹置于该第一轴心固定片与第二轴心固定片之间；于该变档控制凸轮的一外环部设有多个顶靠凸块，且于变档控制凸轮的一内环部设有多个内凹部；
[0028] 该至少一轴心棘爪包括有一第一轴心棘爪、一第二轴心棘爪及一第三轴心棘爪；各该轴心棘爪分别具有包括该制动齿以及一切换齿，且各该轴心棘爪的制动齿与切换齿是同步切换于该内缩位置与该顶起位置之间；该第一轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第一传动齿轮的内环部，该第二轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第二传动齿轮的内环部，且该第三轴心棘爪的制动齿的位置对应于该第三传动齿轮的内环部；此外，各该轴心棘爪的切换齿的位置均是对应于该变档控制凸轮的内环部处，当该变档控制凸轮的其中一个内凹部的位置对应于其中一个轴心棘爪的切换齿的位置时，则该对应的轴心棘爪的切换齿将能够顶入其所对应的该内凹部中，进而使该对应的轴心棘爪的制动齿也同步顶起而切换至该顶起位置；相对地，当其中一个轴心棘爪的切换齿的位置并无对应到任一内凹部的位置时，则该轴心棘爪是处于该内缩位置；
[0029] 该变档控制棘爪的位置对应于该变档控制凸轮的外环部，且该变档控制棘爪能够在当传动轴心反转时抵顶住该变档控制凸轮的其中一个顶靠凸块而呈抵顶状态、并在当传动轴心正转时与该变档控制凸轮的各该顶靠凸块呈滑脱状态。
[0030] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，该第一传动齿轮、第二传动齿轮与第三传动齿轮中至少有两个传动齿轮的齿数不相同；
[0031] 该第一变速齿轮、第二变速齿轮与第三变速齿轮中至少有两个变速齿轮的齿数不相同；
[0032] 于该第一轴心固定片及第二轴心固定片上分别设有至少一个弧状滑槽，并且，在该变档控制凸轮上、且对应于各个弧状滑槽的位置处，则分别各设有至少一圆洞，并且于各个该圆洞中分别设置有一钢珠。
[0033] 所述的倒踩多段变档内变速器，其中，所述的倒踩多段变档内变速器设置于具有两曲柄以及一齿片的一自行车上，其中，该动力输入端就是该两曲柄，且该动力输出端就是该齿片；并且，该倒踩多段变档内变速器更包括有：
[0034] 一第一固定座与一第二固定座，分别位于该传动轴心的两端且是固定于该自行车的一车架，于该第一固定座与第二固定座上分别各设有一开口及一变速轴座；该变速轴心设置于该第一与第二固定座的变速轴座之间，且于该变速轴心两端对应于该第一与第二固定座的变速轴座处分别各设有一
滚针轴承，使变速轴心能够相对于第一与第二固定座转动；
[0035] 一滚珠环，容置于该第一固定座的开口中；该传动基座穿套于该滚珠环中使传动基座能够相对于第一固定座转动，且该传动基座的一端凸伸出第一固定座较远离第二固定座的一侧外；
[0036] 一齿片固定座，设置于第一固定座较远离第二固定座的一侧且结合于该传动基座并能够受其驱动旋转；其中，该齿片是固定于齿片固定座上；以及，
[0037] 至少一
支撑架，结合于第一与第二固定座之间，用以加强结构强度；
[0038] 其中，该传动轴心以能够相对旋转的方式穿套于该传动基座中；该传动轴心的一端凸伸出该第一固定座的开口外、而另一端凸伸出该第二固定座的开口外，并且，该传动轴心的两端分别结合于该两曲柄；此外，于该传动轴心对应于该第二固定座的开口处并套设有一珠碗及一玉押。
[0039] 本发明的有益效果是：当踩踏前进（传动轴心正转）时该变档控制棘爪会呈该滑脱状态无法抵顶住该变档控制凸轮外环部的顶靠凸块，而当倒踩
踏板（传动轴心反转）时该变档控制棘爪会处于该抵顶状态并因此抵顶住该变档控制凸轮的顶靠凸块。凭借脚踏驱动曲柄反转来进行至少两段档位的变档操作，兼具有机构简单、成本低、以及变档操作反应迅速确实等优点。
附图说明
[0040] 图1是本发明倒踩多段变档内变速器的一较佳
实施例于第一视
角的立体分解视图；
[0041] 图2是本发明倒踩多段变档内变速器的较佳实施例于第二视角的立体分解视图；
[0042] 图3是本发明倒踩多段变档内变速器的较佳实施例于组合状态下的右侧视图；
[0043] 图4是图3中所示的A-A剖面视图（含曲柄及齿片）；
[0044] 图5是本发明倒踩多段变档内变速器于组合状态下的立体视图（不含珠碗、玉押及第二固定座）；
[0045] 图6A、图6B与图6C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器的第一、第二与第三传动齿轮的侧视图；
[0046] 图7A、图7B与图7C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器的第一轴心固定片、变档控制凸轮与第二轴心固定片的侧视图；
[0047] 图8A、图8B与图8C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器的第一、第二与第三轴心棘爪的立体视图；
[0048] 图9为将图7A、图7B与图7C中所示的第一轴心固定片、变档控制凸轮与第二轴心固定片套设于传动轴心上时的组合视图；
[0049] 图10A至图10F分别是如图9所示的第一轴心固定片、变档控制凸轮与第二轴心固定片搭配变档控制棘爪在进行变档操作时的各操作阶段的示意图；
[0050] 图11A、图11B及图11C分别是在如图10C、图10D、及图10E所示的操作阶段时的钢珠与滑槽相对位置图。
[0051] 附图标记说明：1-本发明的倒踩多段变档内变速器；10-传动轴心；101、102、103-棘爪容置座；20-变速轴心30-变速齿轮组单元；31-第一传动齿轮；311、321、331-内环部；312、322、332-抵靠凹座；313-卡块；32-第二传动齿轮；33-第三传动齿轮；34-第一变速齿轮；35-第二变速齿轮；36-第三变速齿轮；40-变档凸轮组单元；41-第一轴心固定片；411、431-凸轮块；42-变档控制凸轮；415、435-滑槽；421-顶靠凸块；422-内凹部；
425-圆洞；426-钢珠；43-第二轴心固定片；44-第一轴心棘爪；45-第二轴心棘爪；46-第三轴心棘爪；441、451、461-制动齿；442、452、462-切换齿；47-变档控制棘爪；50-传动基座；501-卡槽；61-第一固定座；611、621-开口；612、622-变速轴座；62-第二固定座；63、
64-
滚针轴承；65-滚珠环；66-齿片固定座；67-支撑架；681-珠碗；682-玉押；91-曲柄；
92-齿片。
具体实施方式
[0052] 请参阅图1至图8C，其揭露了本发明的倒踩多段变档内变速器1的一较佳实施例。其中，图1是本发明倒踩多段变档内变速器1的一较佳实施例于第一视角的立体分解视图；
图2是本发明倒踩多段变档内变速器1的较佳实施例于第二视角的立体分解视图；图3是本发明倒踩多段变档内变速器1的较佳实施例于组合状态下的右侧视图；图4是图3中所示的A-A剖面视图（含曲柄91及齿片92）；图5是本发明倒踩多段变档内变速器1于组合状态下的立体视图（不含珠碗681、玉押682及第二固定座）；图6A、图6B与图6C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器1的第一、第二与第三传动齿轮31、32、33的侧视图；图7A、图7B与图7C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器的第一轴心固定片41、变档控制凸轮
42与第二轴心固定片43的侧视图；图8A、图8B与图8C分别是本发明的倒踩多段变档内变速器的第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46的立体视图。
[0053] 如图1至图5所示，本发明的倒踩多段变档内变速器1的一较佳实施例，可以被装设于自行车的一车架内（图中未示），尤其适合被装设于用来组设脚踏曲柄91（Crank）的
心轴的车架的五通管位置处。本发明的倒踩多段变档内变速器1可通过脚踏驱动曲柄91反转（也就是倒踩
脚踏板）来进行至少三段变速的变档操作。于本实施例中，该倒踩多段变档内变速器1包括有：一传动轴心10、一变速轴心20、一变速齿轮组单元30、一变档凸轮组单元40、一传动基座50、一第一固定座61、一第二固定座62、两滚针轴承63、64、一滚珠环65、一齿片固定座66、一支撑架67、一珠碗681以及一玉押682。
[0054] 该传动轴心10结合于一动力输入端并可受该动力输入端的驱动而进行正、反转运动。于本实施例中，该动力输入端就是自行车的两曲柄91。于该传动轴心10的外表面上并设置有沿一轴心延伸的多个棘爪容置座101、102、103，且于传动轴心10的两末端分别设置了与曲柄91结合用的方头部。于本实施例中，该多个棘爪容置座包括了一第一棘爪容置座101、一第二棘爪容置座102、及一第三棘爪容置座103。各棘爪容置座101、102、103呈轴向延伸的狭长浅沟状结构，且各棘爪容置座101、102、103大致等距相互间隔。
[0055] 该变速轴心20与该传动轴心10平行且相隔一预定距离设置。该变速齿轮组单元30包括有多个传动齿轮31、32、33以及多个变速齿轮34、35、36。该多个传动齿轮31、32、33套设于传动轴心10上，且该多个变速齿轮34、35、36套设于该变速轴心20上且分别与该多个传动齿轮31、32、33对应啮合。
[0056] 请参阅图1、图2及图4并搭配图6A、图6B及图6C。于本实施例中，该多个传动齿轮包括有一第一传动齿轮31、一第二传动齿轮32、及一第三传动齿轮33。该第一、第二、及第三传动齿轮31、32、33三者之间并非固定在一起而是可以不同步旋转的。该第一传动齿轮31凭借若干卡块313结合于该传动基座50的卡槽501中，使第一传动齿轮31与传动基座50连动，因此该传动基座50受该第一传动齿轮31所直接带动而同步旋转。并且，于各传动齿轮31、32、33的一内环部311、321、331分别各设有可单向滑脱的多个抵靠凹座312、322、332。各传动齿轮31、32、33的多个抵靠凹座312、322、332可在其所对应的制动齿441、
451、461位于顶起位置且于传动轴心10正转时受到该多个制动齿441、451、461其中之一的抵顶而传动，并在传动轴心10反转时使各制动齿441、451、461滑脱不传动。该多个变速齿轮包括有一第一变速齿轮34、一第二变速齿轮35、及一第三变速齿轮36，其分别与第一、第二、及第三传动齿轮31、32、33对应啮合。于本实施例中，该第一、第二、及第三变速齿轮34、
35、36都是与变速轴心20同步旋转。并且，该第一、第二与第三传动齿轮31、32、33中至少有两个传动齿轮的齿数不相同，且该第一、第二与第三变速齿轮34、35、36中至少有两个变速齿轮的齿数不相同。于本实施例中，该第二传动齿轮32的齿数大于第一传动齿轮31，且第一传动齿轮31的齿数又大于第三传动齿轮33的齿数；此外，该第三变速齿轮36的齿数大于第一变速齿轮34，且第一变速齿轮34的齿数又大于第二变速齿轮35的齿数。
[0057] 请参阅图1至图5，该变档凸轮组单元40包括有至少一变档控制凸轮42、两轴心固定片41、43、多个轴心棘爪44、45、46以及一变档控制棘爪47。该至少一变档控制凸轮42、两轴心固定片41、43与多个轴心棘爪44、45、46套设于该传动轴心10上，且该多个轴心棘爪44、45、46与传动轴心10连动同步旋转。该多个轴心棘爪44、45、46分别容纳于该传动轴心10上的多个棘爪容置座101、102、103内且可受该至少一变档控制凸轮42的旋转的控制而个别切换于一内缩位置与一顶起位置之间，因此也可以被称作为「轴心控制元件」，意指设置在轴心上的控制元件。于本发明中，该变档控制棘爪47的数量只有单一个且邻靠于该至少一变档控制凸轮42与两轴心固定片41、43的一旁侧。该变档控制棘爪47可对应于传动轴心10的反转运动而抵顶该变档控制凸轮42使其进行相对于该传动轴心10的旋转运动进而控制该多个轴心棘爪44、45、46的位置切换操作。其中，该多个轴心棘爪44、45、46分别具有一制动齿441、451、461，且各轴心棘爪44、45、46的制动齿441、451、461的位置恰分别对应于该多个传动齿轮31、32、33中的其中之一传动齿轮31、32、33的内环部311、321、331。当某一轴心棘爪44（或45、或46）位于该顶起位置时，该顶起的轴心棘爪44（或45、或46）的制动齿441（或451、或461）将会抵顶住其所对应的传动齿轮31（或32、或33）的内环部311（或321、或331）上的抵靠凹座312（或322、或332）且将会被传动轴心10于正转时所带动而旋转，至于其他位于该内缩位置的轴心棘爪所对应的传动齿轮则将不会被传动轴心10于正转时所直接带动，而是有可能会先经过多个变速齿轮34、35、36的传动与变速后再由第一传动齿轮31把旋转动力传送给传动基座50。
[0058] 举例来说，当第一轴心棘爪44位于该顶起位置时，此时其他两轴心棘爪45、46都会位于内缩位置；此时，传动轴心10于正转时将会直接带动第一传动齿轮31，进而将旋转动力经由传动基座50而传送给齿片固定座66，同时，其他两传动齿轮32、33会呈不传动状态。而当第二轴心棘爪45位于该顶起位置时，此时其他两轴心棘爪44、46都会位于内缩位置；此时，传动轴心10于正转时将会直接带动第二传动齿轮32，而第二传动齿轮32会将动力传送给与其啮合的第二变速齿轮35，接着通过变速轴心20将动力传给与第二变速齿轮35同步旋转的第一变速齿轮34，再将旋转动力传送给与第一变速齿轮34啮合的第一传动齿轮31，进而将旋转动力经由传动基座50而传送给齿片固定座66，同时，第三传动齿轮33会呈不传动状态。此外，当第三轴心棘爪46位于该顶起位置时，此时其他两轴心棘爪44、45都会位于内缩位置；此时，传动轴心10于正转时将会直接带动第三传动齿轮33，而第三传动齿轮33会将动力传送给与其啮合的第三变速齿轮36，接着通过变速轴心20将动力传给与第三变速齿轮36同步旋转的第一变速齿轮34，再将旋转动力传送给与第一变速齿轮34啮合的第一传动齿轮31，进而将旋转动力经由传动基座50而传送给齿片固定座66，同时，第二传动齿轮32会呈不传动状态。由此，即可达到通过传动轴心10的反转动作来控制某一轴心棘爪44、45、46切换至该顶起位置进而改变输出动力的转速的三段变速功能。
[0059] 请参阅图1、图2并搭配图7A、图7B及图7C。于本实施例中，该变档凸轮组单元40包括有一第一轴心固定片41、一变档控制凸轮42、及一第二轴心固定片43。该第一与第二轴心固定片41、43固定于该传动轴心10上并与其连动旋转，但是该第一与第二轴心固定片41、43两者皆可沿着该传动轴心10的轴心方向进行些微（通常小于0.5mm）的轴向位置偏移。于一实施例中，在第一轴心固定片41较远离变档控制凸轮42的一侧、以及在两轴心固定片43较远离变档控制凸轮42的一侧，可分别增设一复位
簧片（图中未示），该两复位簧片分别抵靠着该第一与第二轴心固定片41、43的两外侧表面，可提供一弹性压力把两轴心固定片41、43压迫向变档控制凸轮42，以便在当第一（或第二）轴心固定片41（或43）发生轴向位置偏移后将其推回原始位置也就是压回其邻靠着变档控制凸轮42的原始位置。该变档控制凸轮42以一可相对滑动的方式套设于传动轴心10上且是夹置于第一与第二轴心固定片41、43之间。于变档控制凸轮42的一外环部设有多个顶靠凸块421，且于变档控制凸轮42的一内环部设有多个内凹部422。于本发明中，该第一及第二轴心固定片41、43的外环部上并无设置任何凸轮块的结构，换句话说，第一及第二轴心固定片41、43的外环部是呈现单纯的圆形轮廓，所以该变档控制棘爪47无论在传动轴心10正、反转时都完全不会抵顶住第一及第二轴心固定片41、43的外环部。并且，变档控制凸轮42的外环部上的复数顶靠凸块421是突出于第一及第二轴心固定片41、43的外环部的外侧。于本实施例中，该变档控制凸轮42的多个顶靠凸块421的数量为六个，且任两相邻的顶靠凸块421之间设有一凹谷以供变档控制棘爪47的末端所嵌入并抵顶住顶靠凸块421的边墙，而变档控制凸轮
42的多个内凹部422的数量为两个。
[0060] 请参阅图1、图2并搭配图8A、图8B及图8C。于本实施例中，该多个轴心棘爪包括有一第一轴心棘爪44、一第二轴心棘爪45及一第三轴心棘爪46。各轴心棘爪44、45、46分别具有包括该制动齿441、451、461以及一切换齿442、452、462，且个别轴心棘爪44（或45、或46）的制动齿441（或451、或461）与切换齿442（或452、或462）两者是同步切换于该内缩位置与该顶起位置之间。该第一轴心棘爪44的制动齿441的位置对应于该第一传动齿轮31的内环部311，该第二轴心棘爪45的制动齿451的位置系对应于该第二传动齿轮32的内环部321，且该第三轴心棘爪46的制动齿461的位置对应于该第三传动齿轮33的内环部331。此外，各轴心棘爪44、45、46的切换齿442、452、462的位置均是对应于该变档控制凸轮42的内环部处，当该变档控制凸轮42内环部的某一内凹部422的位置恰对应于某轴心棘爪44（或45、或46）的切换齿442（或452、或462）的位置时，该对应的轴心棘爪44（或45、或46）的切换齿442（或452、或462）将可顶入其所对应的该内凹部422中而抬高到该顶起位置，进而使该对应的轴心棘爪44（或45、或46）的制动齿441（或451、或461）也同步顶起而切换至该顶起位置。相对地，当某轴心棘爪44（或45、或46）的切换齿442（或452、或462）的位置并无对应到任一内凹部422的位置时，则该轴心棘爪44（或
45、或46）是处于该内缩位置。该第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46上分别各设置有一弹性元件（例如扭力
弹簧等）可以使第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46在未受外力影响时会有切换至该顶起位置的趋势。
[0061] 该变档控制棘爪47可切换处于一滑脱状态以及一抵顶状态之间。该变档控制棘爪的位置对应于该变档控制凸轮42的外环部。当传动轴心10正转（也就是正向踩踏曲柄上的踏板使自行车前进）时，该变档控制棘爪47处于该滑脱状态，因此该变档控制棘爪47无法抵顶住该变档控制凸轮42外环部的任一顶靠凸块421所以也不会发生变档操作；而当传动轴心10反转（也就是倒踩曲柄而欲触发变档操作）时，该变档控制棘爪47将因轴心反转而可抵顶住该变档控制凸轮42的其中之一顶靠凸块421。于本实施例中，该变档控制棘爪47的设置位置与方向，是可以让变档控制棘爪47在当轴心正转时无法抵顶住顶靠凸块421，而只有在当轴心反转时才能抵顶住顶靠凸块421。并且，该变档控制棘爪47上设置有一弹性元件（例如扭力弹簧等）可以使变档控制棘爪47在未受外力影响时有抵靠向该变档控制凸轮42的外环部（也就是切换至该抵顶状态）的趋势。
[0062] 于本实施例中，只有在当传动轴心10反转时才会使变档控制棘爪47去抵顶到变档控制凸轮42的某一顶靠凸块421。并且，也只有在变档控制棘爪47已抵顶到变档控制凸轮42的某一顶靠凸块421、且传动轴心10又继续反转一预定角度时，该变档控制棘爪47才会去推动变档控制凸轮42相对于传动轴心10旋转，促使变档控制凸轮42内环部的某一内凹部422的位置位移到与某轴心棘爪44（或45、或46）的切换齿442（或452、或462）相对应的位置，进而达到换档、变速的操作目的。此外，各传动齿轮31、32、33内环部311、321、331所设有的多个抵靠凹座312、322、332的单向滑脱方向，则是会使传动轴心10在反转时，第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46无论其位置是在顶起位置或内缩位置都会和各传动齿轮31、32、33的各抵靠凹座312、322、332呈互相滑脱状态，只有当传动轴心10在正转时，才会使位于顶起位置的某一轴心棘爪44（或45、或46）的制动齿441（或451、或461）去抵顶到其所对应的传动齿轮31（或32、或33）的抵靠凹座312（或322、或332）。换句话说，当传动轴心10在反转时只能进行换档变速的操作，而只有传动轴心10在正转时，来自传动轴心10的输入动力才会经由与传动齿轮31相结合的传动基座50来输出。简单来说，于图7B所示的变档控制凸轮42，其内环部的内凹部422相对于传动轴心10的旋转角度位置，决定了第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46的制动齿441（或451、或461）的顶起或内缩状态。而此内凹部422的位置，则是由变档控制凸轮42的多个顶靠凸块421受到变档控制棘爪47抵顶旋转一预定角度来决定曲柄91的换档位置。此配合的相对位置，是为了达到令曲柄91于特
定位置下可具备换档操作的功能。
[0063] 请再次参阅图7A、图7B、图7C并搭配图9所示。于本发明中，第一轴心固定片41与第二轴心固定片43上分别各设有位置相对应的三个弧状滑槽415、435；并且，第一轴心固定片41的任一弧状滑槽415于一正转方向上的前端恰对应于第二轴心固定片43的相对应弧状滑槽435的尾端并与其间隔一小距离。此外，在变档控制凸轮42上、且对应于各个弧状滑槽415、435的两端位置处，则分别各设有至少一圆洞425，并且于各个该圆洞425中分别设置有一钢珠426。该钢珠426的直径相当于或略小于该圆洞425的内径。由于，于图1所示的变档凸轮组单元40在配合第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46作动的过程中，当任一轴心棘爪44、45、46从开启（顶起）到闭合（内缩）时的角度，此区段会存在不稳定区，此一不稳定区有可能会产生空档现象。为了排除此一不稳定区，本发明特别如图7A、图7B、图7C及图9所示的实施例中，凭借该多个弧状滑槽415、435以及位于该多个圆洞425中的钢珠426的配合来组构成一额外的钢珠机构。当变档控制凸轮42相对于第一与第二轴心固定片41、43滑动时，该多个钢珠426可在该多个弧状滑槽415、435内滑动，直到到达滑槽415、435尾端后，该多个钢珠426才会抵靠住第一与第二轴心固定片41、43。又则，当变档控制凸轮42继续回转，钢珠426便会由弧状滑槽415突破至滑槽435，且另一钢珠426会由弧状滑槽435突破至滑槽415，如此，将使钢珠426与滑槽415、435交互推挤作用。此交互推挤突破的过程可辅助轴心棘爪44、45、46做快速的开闭合动作。令变档控制凸轮42无法稳定在此推挤的过程之中，逃避内部的任一轴心棘爪44、45、46开启与闭合的衔接点，进而免除了切换变档过程的模糊区间。如此一来，在档位为切换的过程中便能避免棘爪发生冲突的现象，不仅在换档中不再有空档现象，且也具有使用者在换档后可以感觉倒踩时有否换档的回馈装置功能。
[0064] 如前所述，于本实施例中，该多个圆洞425位置，需相对于变档控制凸轮42内环部所设的该多个内凹部422的特征，以使第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46可在正确的角度（此角度是对应于内凹部422的位置）被顺利地执行开启或闭合的操作。并且，滑槽415、435位置则需相对于这些圆孔425的位置，使得第一、第二与第三轴心棘爪44、45、46无法定位于开启与闭合的换档过程区域。
[0065] 请参阅图10A至图10F及图11A、图11B及图11C，这些图可进一步具体说明本发明的变档凸轮组单元40在执行倒踩变档的操作时，其凸轮42（及固定片41、43）与变档控制棘爪47之间在不同操作阶段时的相互位置关系，以及位于变档控制凸轮42的圆洞425中的钢珠426如何在第一轴心固定片41的滑槽415与第二轴心固定片43的滑槽435之间进行突破的位移运动。其中，图10A至图10F分别是如图9所示的第一轴心固定片、变档控制凸轮与第二轴心固定片搭配变档控制棘爪在进行变档操作时的各操作阶段的示意图。图11A、图11B及图11C分别是在如图10C、图10D、及图10E所示的操作阶段时的钢珠与滑槽相对位置图。
[0066] 如图10A所示，当正踩曲柄91上的踏板使自行车前进（也就是传动轴心10朝着如图10A所示的逆
时针方向旋转也就是所谓的「正转」）时，第一及第二轴心固定片41、43也会连同传动轴心10一起进行逆时针方向旋转。此时，虽然变档控制凸轮42与传动轴心10两者是可以相互旋转的，但是因为第一及第二轴心固定片41、43有凭借复位簧片提供一压力来夹持着变档控制凸轮42，所以当变档控制凸轮42没有被变档控制棘爪47抵靠住顶靠凸块421时变档控制凸轮42将会因为与第一及第二轴心固定片41、43两者
接触面上的
摩擦力而被一起带动旋转。也由于变档控制凸轮42是朝逆时针旋转，所以变档控制棘爪47的设置位置如图10A所示般，将会不断地与变档控制凸轮42外环部所设置的多个顶靠凸块421持续地处于滑脱状态。换句话说，当自行车正踩前进（传动轴心10正转）时，变档控制棘爪47并不会抵顶（啮合）变档控制凸轮42的顶靠凸块421。
[0067] 如图10B所示，当倒踩曲柄91上的踏板（也就是传动轴心10朝着如图10B所示顺时针方向旋转也就是所谓的「反转」）时，第一及第二轴心固定片41、43也会连同传动轴心10一起进行顺时针方向旋转。此时，变档控制凸轮42在一开始时也会因摩擦力而被带动一起顺时针方向旋转，直到变档控制棘爪47如图10B所示般抵靠住变档控制凸轮42外环部上的任一顶靠凸块421为止。
[0068] 如图10C及图11A所示，当继续倒踩时，传动轴心10连同第一及第二轴心固定片41、43会继续顺时针旋转，但是变档控制凸轮42却因为顶靠凸块421受到变档控制棘爪47的抵顶而无法旋转。换句话说，变档控制棘爪47与第一及第二轴心固定片41、43之间将会开始相对旋转运动。此时，某一个钢珠426的位置将随着持续倒踩旋转（传动轴心10反转）的操作而会逐渐位移到第二轴心固定片43的某一滑槽435在逆时针方向上的尾端位置处，如图11A所示。而当该钢珠426位于滑槽435在逆时针方向上的尾端时，如图10C所示般，某一轴心棘爪例如第一轴心棘爪44的切换齿442的位置恰好对应于变档控制凸轮42内环部所设的某一内凹部422中，因此该第一轴心棘爪44即可切换至前述的顶起位置；而在同一时间点，其他两轴心棘爪45、46则都位于内缩（滑脱）位置。
[0069] 此外，凭借适当地设计第一及第二轴心固定片41、43上的滑槽415、435与两曲柄91延伸方向的
相位角度的相对关系，可以使得当钢珠426位于滑槽415、435在逆时针方向上的尾端时（例如图10C及图11A所示位置），该两曲柄91的延伸角度差不多刚好与自行车车架或地平面呈
水平（平行）延伸的状态为佳。换句话说，当倒踩变档的操作正要开始时，该两曲柄91差不多呈现水平延伸的状态，所以骑乘者将可很容易地踩踏施力来进行变档。
[0070] 如图10D及图11B所示，倘若再继续倒踩，则传动轴心10连同第一及第二轴心固定片41、43将会再次继续顺时针旋转，但是变档控制凸轮42却因为顶靠凸块421受到变档控制棘爪47的抵顶而依旧无法旋转。此时，如图11B所示般，钢珠426将会滑出原来所处的第二轴心固定片43的滑槽435尾端，但却尚未到达邻近的第一轴心固定片41的滑槽415的前端。由于钢珠426的直径大于变档控制凸轮42的厚度，所以此时钢珠426将会把第一及第二轴心固定片41、43些微顶离开变档控制凸轮42的两侧表面。由于位于第一及第二轴心固定片41、43外侧的复位簧片提供的弹力，将使钢珠426与第一及第二轴心固定片41、43的滑槽415、435产生交互推挤作用。此交互推挤突破的过程可辅助轴心棘爪44、45、46做快速的开闭合动作，令钢珠426无法稳定保持在如图11B所示的位置而有自动滑入邻近的第一轴心固定片41的滑槽415前端的趋势，因而逃避内部的任一轴心棘爪44、45、46开启与闭合的衔接点，进而免除了切换变档过程的模糊区间。此时，如图10D所示，第一轴心棘爪44的切换齿442的位置还是留在变档控制凸轮42的内凹部422中而使该第一轴心棘爪44仍处于该顶起位置；而在同一时间点，其他两轴心棘爪45、46则都仍位于内缩（滑脱）位置。
[0071] 如图10E及图11C所示，倘若又再继续倒踩，则传动轴心10连同第一及第二轴心固定片41、43将会又再次继续顺时针旋转，但变档控制凸轮42却因为顶靠凸块421受到变档控制棘爪47的抵顶而依旧无法旋转。此时，如图11C所示般，钢珠426将会滑入邻近的第一轴心固定片41的滑槽415的前端，且第一及第二轴心固定片41、43会因为复位簧片提供的弹力而回复其邻靠向变档控制凸轮42的两侧表面的原始位置。此时，如图10E所示，第一轴心棘爪44的切换齿442的位置因为即将离开变档控制凸轮42的内凹部422而呈现半顶起状态且即将变成内缩（滑脱）位置；而在同一时间点，第三轴心棘爪46的切换齿462则已相对滑移入变档控制凸轮42的另一内凹部422中而呈顶起状态。至于，第二轴心棘爪45则依然位于内缩（滑脱）位置。
[0072] 如图10F所示，此时，只要在持续倒踩使传动轴心10连同第一及第二轴心固定片41、43再多顺时针旋转一点点的距离，即可使第一轴心棘爪44完全位于内缩（滑脱）位置，因此完成一次倒踩变档的操作。由于其他档位的变档操作都和前述类似，所以不再赘述。
[0073] 如图1至图5所示，该传动基座50结合于一动力输出端与该多个传动齿轮31、32、33之间，可受该多个传动齿轮中的第一传动齿轮31的带动旋转进而将传动轴心10正转时的旋转动力输出至该动力输出端。于本实施例中，该动力输出端就是该齿片（或是齿盘）92。
如前所述，被该传动轴心10所带动旋转的该传动齿轮31（或32、或33）搭配与其所对应啮合的该多个变速齿轮中的其中之一变速齿轮34（或35、或36）可以决定该传动基座50的旋转速度，因此，被该传动轴心10于正转时所带动旋转的传动齿轮31、32、33改变时，该传动基座50的旋转速度也会改变，进而达到多段变速的目的。
[0074] 该第一固定座61与第二固定座62分别位于该传动轴心10的两端且是固定于该自行车的车架邻近曲柄91处。于该第一与第二固定座61、62上分别各设有一开口611、621及一变速轴座612、622。该变速轴心20设置于该第一与第二固定座61、62的两变速轴座612、622之间，且于该变速轴心20两端对应于该第一与第二固定座61、62的变速轴座612、
622处分别各设有该滚针轴承63、64，使变速轴心20可相对于第一与第二固定座61、62转动。该滚珠环65容置于该第一固定座61的开口611中。该传动基座50穿套于该滚珠环
65中使传动基座50可相对于第一固定座61转动，且该传动基座50的一端凸伸出第一固定座61较远离第二固定座62的一侧外。该齿片固定座66设置于第一固定座61较远离第二固定座62的一侧且结合于该传动基座50并可受其驱动旋转。其中，该齿片92是固定于齿片固定座66上。
[0075] 该支撑架67结合于第一与第二固定座61、62之间，用以加强结构强度。于本实施例中，支撑架67为环状结构其中间具有一容纳空间以供容置前述的传动轴心10、变速轴心20、变速齿轮组单元30、及变档凸轮组单元40等元件。该传动轴心10以可相对旋转的方式穿套于该传动基座50中。该传动轴心10的一端凸伸出该第一固定座61的开口611外、而另一端凸伸出该第二固定座62的开口621外，并且，该传动轴心10的两端分别具有一方头以供结合于该两曲柄91。此外，于该传动轴心10对应于该第二固定座62的开口621处并套设有一珠碗681及一玉押682以提供轴承及预压力的功能。
[0076] 以上所述的本发明倒踩多段变档内变速器的实施例，主要是以设置在传动轴心上所设置的容置槽内的棘爪（尤其是轴心棘爪44、45、46）来作为轴心控制元件，而可凭借棘爪的位置切换（例如顶起位置或内缩位置）来决定哪一传动齿轮会被传动轴心于正转时所带动旋转，进而达到多段变速的功能。然而，在另一实施例中，本发明的倒踩多段变档内变速器，也可以使用同样是设置在传动轴心上所设置的容置槽内的至少一「键」来取代前述的棘爪以作为轴心控制元件，同样可凭借该至少一「键」（也就是轴心控制元件）于轴向上的位置切换，来决定哪一传动齿轮会被传动轴心于正转时所带动旋转，进而同样可达到多段变速的功能。而在此一以至少一「键」来作为轴心控制元件的实施例中，本发明的变档凸轮组单元会包括有：至少一轴心固定片及一变档控制凸轮；该变档控制凸轮以一可相对旋转的方式套设于传动轴心上且连动于该至少一「键」（也就是轴心控制元件），且该变档控制凸轮上的凸轮形状的设计是可用来控制该「键」于该传动轴心上进行「轴向位移」的位置的切换。至于，于本实施例中的其他元件例如变速轴心、变速齿轮组单元、传动基座等元件则可以使用与前述实施例相同或类似的技术，所以不予赘述。
[0077] 唯以上所述的实施例不应用于限制本发明的可应用范围，本发明的保护范围应以本发明的
申请专利范围内容所界定技术精神及其均等变化所含括的范围为主者。即大凡依本发明申请专利范围所做的均等变化及修饰仍将不失本发明的要义所在亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。
