运输工具的齿轮变速装置.pdf

本发明公开了一种运输工具的齿轮变速装置(1)，其包括一对轴(20,30)，每个轴包括多个传动单元(200)，其中轴(30)的每个传动单元(200)被另一轴(20)的相应传动单元(200)旋转，其中轴(30)是致动轴。致动轴(30)包括致动装置(40)，所述致动装置(40)被配置成，通过产生可操作地连接到轴(30)的传动单元(200)的减速盘(45)和轴(30)的传动单元(200)之间的旋转速度的瞬时差，选择性地使轴(20)的传动单元(200)与致动轴(30)的传动单元(200)一起以整体方式旋转。在传动单元(200)的选定配置中，致动轴(30)的传动单元(200)相对于致动轴(30)自由旋转。

权利要求书1.  一种运输工具的齿轮变速装置(1)，包括: 一对彼此平行并彼此间隔开的轴(20,30)，每个所述轴包括多个传动单元(200), 三级轴(30)的每个传动单元(200)被另一轴(20)的相应传动单元(200)驱动而旋转，所述 轴(20)的传动单元(200)与其作为整体一起旋转；所述三级轴(30)的传动单元(200)根 据沿着所述三级轴(30)的旋转轴Z的预定顺序进行布置，所述三级轴(30)的每个传动单 元(200)绕Z轴自身旋转；所述三级轴(30)的每个传动单元(200)被轴向定位在所述轴(20) 的相应的传动单元(200)处，并啮合在一起，以在所述轴(20)和所述轴(30)之间建立预 定传动比；所述三级轴(30)的每个传动单元(200)在未选定状态和选定状态之间进行配 置，其中，在未选定状态中，其能绕所述三级轴(30)自由旋转，在选定状态中，其能与 所述三级轴(30)作为整体一起旋转； 致动装置(40)，其可操作地与所述三级轴(30)和所述三级轴(30)的传动单元(200) 相关联，用于选择性使所述三级轴(30)与所述三级轴(30)的传动单元(200)一起以整 体方式旋转；所述致动装置(40)包括多个减速盘(45)，每个所述减速盘(45)被可操作地 连接到所述三级轴(30)的相应传动单元(200)；每个所述减速盘(45)在第一位置和第二 位置之间绕所述三级轴(30)相对于相应的传动单元(200)可旋转地移动；每个所述减速 盘(45)被配置成，通过产生在所选的传动单元(200)和相应的减速盘(45)之间的旋转 速度瞬时差，从所述未选定状态到所述选定状态，选择性地使所述相应的传动单元(200) 和所述三级轴以整体的方式旋转，从而使所述减速盘从第一位置移动到第二位置； 每个所述减速盘(45)包括沿其周围边缘(45a)由至少一种可变形材料制成的部分； 所述齿轮变速装置(1)包括至少一个旋转单元(46c)，所述旋转单元(46c)朝向减速 盘(45)可操作地移动，用于使由可变形材料制成的所述部分变形，以产生瞬时速度差。 2.  如权利要求1所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述致动装置(40)还包括 绕B轴旋转的滚筒(46)，所述滚筒(46)的外表面上包括多个旋转单元(46c)，每个旋转 单元(46c)都被定位成使得其与相应的减速盘(45)相互作用，用于使由可变形材料制成 的所述部分产生所述变形。 3.  如权利要求2所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述多个旋转单元(46c) 绕所述滚筒(46)的旋转轴线B被优选对称地成角度地分开，并沿着所述旋转轴线B以间 隔距离被间隔开，所述间隔距离与所述三级轴(30)的所述减速盘(45)之间的距离相等。 4.  如权利要求2或3所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述多个旋转单元 (46c)沿着螺旋形轨迹被定位在所述滚筒(46)的外表面上，其中所述螺旋形轨迹在所述 滚筒(46)的所述旋转轴线B的方向上环绕所述滚筒(46)的所述外表面。 5.  如权利要求3或4所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，每个所述旋转单元 (46c)与所述滚筒(46)结构上是分离的，并且其中所述滚筒(46)包括沿着所述滚筒(46) 的所述外表面分布的容纳所述旋转单元(46c)的狭槽(46d)。 6.  如权利要求3至5中任一项所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述旋转单 元(46c)是圆柱形的，并相对于相应的旋转轴线T旋转，所述旋转轴线T与所述滚筒(46) 的所述旋转轴线B平行，并被定位在距离所述滚筒(46)的所述旋转轴线B一径向距离 处，使得其允许所述旋转单元(46c)从所述滚筒(46)的所述外表面突出。 7.  如权利要求2至6中任一项所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述滚筒(46) 包括运动元件(46a)，所述运动元件(46a)包括圆柱形部分，所述圆柱形部分具有沿着其 周围边缘的多个凹陷(46e)，所述凹陷(46e)的数量与容纳在所述滚筒(46)上的所述旋转 单元(46c)的数量相等，从而允许识别所述滚筒(46)所采用的角位置。 8.  如权利要求7所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述齿轮变速装置(1)还 包括微动开关(61)，用于通过所述滚筒(46)的所述运动元件(46a)的凹陷(46e)中的微动 开关(61)的一部分的相互作用，来感知所述滚筒(46)的角位置的信息，优选地，所述微 动开关(61)被连接到电动机(500)，并与所述电动机(500)相互作用。 9.  如前述任一项权利要求所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述致动装置 (40)包括耦合器，所述耦合器具有作用在三级轴(30)的传动单元(200)和三级轴本身之 间的反向连接，在其中的所述传动单元(200,33)没有被选择的配置中，具有反向连接 的所述耦合器，通过断开连接的力而被保持在断开的状态，所述断开连接的力优选为弹 性类型的力。 10.  如权利要求9所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，具有反向连接的所述耦 合器被设计成由变形力致动，所述变形力由所述减速盘(45)的所述部分上的相应的旋转 单元(46c)产生，使得在所选的所述传动单元(200)的操作状态中，所述变形力超过所述 断开连接的力。 11.  如前述任一项权利要求所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述齿轮变速 装置(1)包括初级轴(10)，二级轴(20)和三级轴(30)，其中所述初级轴(10)由作用在所 述齿轮变速装置(1)的输入端(11)上的一对外力驱动，所述二级轴(20)由所述初级轴 (10)驱动，所述三级轴(30)在旋转单元(200)和所述三级轴(30)作为整体一起旋转期间， 由所述二级轴(20)驱动并包括所述齿轮变速装置(1)的输出端(32)，其中，所述三级 轴(30)与所述三级轴重合，所述二级轴与所述轴(20)重合。 12.  如前述任一项权利要求所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，所述轴(20) 的所述传动装置(200)沿着所述轴(20)的轴线Y依据预定顺序布置；所述传动单元(200) 通过键连接而被固定在所述轴(20)上，以与所述轴(20)以整体方式持续地可旋转。 13.  如前述任一项权利要求所述的齿轮变速装置(1)，其特征在于，在选定状态下， 所述三级轴(30)的每个传动单元(200)与相应的减速盘(45)一起，绕所述Z轴旋转。 14.  一种自行车，包括: 如权利要求11所述的齿轮变速装置(1)； 用于选择传动单元(200,21,33)以改变所述自行车的速度的装置； 两个踏板曲柄，每个所述踏板曲柄被连接到所述初级轴(10)的输入端(11)，用于限 定所述一对外力。

说明书运输工具的齿轮变速装置
技术领域
本发明涉及一种运输工具的齿轮变速装置。换句话说,本发明涉及一种用于选择运 输工具的齿轮变速装置中的传动比的装置。
优选地，本发明被用在自行车上，因此，下文主要指用于自行车的齿轮变速装置。 在任何情况下，应该注意的是，所述齿轮变速装置可以用在任何运输工具上，例如机动 车辆或非机动车辆上。
更具体地，本发明涉及一种用于自行车的齿轮变速装置，所述自行车被设计成既是 为了用于城市和/或具有轻微坡度的光滑道路，也是为了用于极限运动，即，所述自行 车被设计成用于非常粗糙的地面上，例如鹅卵石，马道或泥土或草地小道上。
背景技术
在现有技术中，自行车通常带有齿轮变速装置，以使其使用更有效。存在带有第一 现有技术齿轮变速装置的自行车，其中所述第一现有技术齿轮变速装置包括一系列齿 轮，其被分成两组：一组与定位在自行车的踏板曲柄的轴线上的轴相关联，一组(通常 数量更多)与驱动轮(后轮)的轮毂相关联。机械传动链使这两组齿轮进行机械接触。
一般来说，两组齿轮通过键连接而彼此平行地固定在轮毂上，使得传动链的从一个 齿轮到另一个齿轮的横向运动确定了传动比的变化。使用者通常使传动链在一组齿轮上 或同时在两组齿轮上平移，以允许精确地增加和/或降低自行车的速度，因为踏板曲柄 的轴(驱动轴线)和驱动轮的轮毂(被动轴线)之间的传动比被改变。
上述类型的齿轮变速装置包括至少一个变速器，所述变速器可以通过机械驱动的四 边形连杆机构进行移动,例如通过柔性护套钢丝移动，使得依次移动到被选择用于设置 所选的传动比的齿轮。
在现有技术中,存在第二类齿轮变速装置，其包括一组轴，所述一组轴被分为初级 输入轴，二级和三级输出轴，这使得传动系统相对于变速系统具有更大的紧凑度。
例如在专利WO 2012/156613中所述的，这种齿轮装置具有相对于二级轴自由旋转 的二级轴的齿轮，除了在齿轮选择状态，在此状态下，所述齿轮临时和反向地啮合在二 级轴上，实现初级轴和三级轴之间的刚性机械连接。
在第二种现有技术类型的齿轮变速装置中，初级轴和二级轴之间的机械连接通常对 应于具有传动比的齿轮，所述传动比是预先确定的，并且不能被转换，因为其在设计期 间建立。传动比因此由分别属于二级轴和三级轴的一对齿轮的啮合建立。
对于这种类型的齿轮变速装置，已知二级轴的齿轮与通过键连接而固定在三级轴上 的相应齿轮的啮合利用嵌入式(snap-in)啮合系统而产生，包括，例如滑动器，也被 称为滑梭，其在内部中空的二级轴内滑动。
滑动器被定位在齿轮处，在二级轴内滑动，允许在相应轴上发生啮合，恰好通过二 级轴，保持初级轴与三级轴的机械连接。
用这种方法，以及在输入输出之间(分别是，在自行车的踏板曲柄和传动链的小齿 轮之间)已经建立了机械连接，由用户通过在相应的二级轴上啮合所选的齿轮，就建立 了预定的和定义的传动比。
通过将滑动器在二级轴的腔内滑动到新的预定位置，并因此达到新的传动比，出现 了从一个传动比到另一个新的传动比的变化。
通过使用具有更多或更少的详细和复杂的性质的机械型的传送装置，使滑动器或滑 梭在轴的腔内移动。
在一个不同的现有技术方案中，例如，在专利文献WO 2008/142219中，齿轮变速 装置总是包括彼此相互作用的三个轴，其中至少一个轴与第二个轴是共轴的，特别是， 初级轴与三级轴是共轴的，在旋转期间通过插入滚动轴承，它们是独立的。二级轴与前 两个轴平行，并被定位在前两个轴的附近。该齿轮变速装置的变体实施例，与上文所述 的类似，包括“穿梭往返”的滑动器的操作,所述滑动器在形成于二级轴中的腔内滑动， 允许进行齿轮的选择，从而在所述齿轮与轴啮合后，通过合适的传动比，允许在初级轴 (输入)和三级轴(输出)之间进行旋转运动。
根据现有技术，用于自行车的齿轮变速装置有许多缺点，使用性能和行业应用期限 都受到限制。
在变速器类型的齿轮变速装置的情况下，该系统包括四边形连杆机构，其需要精确 设置和程序调节，以及在使用一定时间和/或自行车达到一定里程数后的维护。
根据使用量(密集使用或正常使用)，变速器齿轮变速装置可能具有轻微的问题(换 档时间越来越长，齿轮变速较不精确),直到过度磨损或某些更高应力下机械零件的失 效等更严重问题的出现。有时，传动链断裂。
并且，对于良好使用自行车来说，改变变速器齿轮变速装置的传动比的时间太长了。
实际上，变速器齿轮变速装置的换挡时间构成了非常重要的限制，其常常影响使用 者的舒适度，使用者在蹬车期间被迫减少所传送的力，因此伴随有传动链的旋转以帮助 新的传动比的啮合。
在这一持续几秒钟的步骤中，使用者被迫蹬车，而不会传递所需的力(通常本来应 该施加所述力以使车以预定的速度向前移动)，从而损失了速度，并由于接下来的重新 获取(速度)步骤而增加了所花费的体力。
这种类型的齿轮变速装置的另一个缺点是其部件都暴露于大气环境(例如雨，灰尘， 泥浆和碎石)中，这能够阻碍和/或阻挡在齿轮变速装置的一些零件之间的运动。
经常，在非常苛刻的条件和自行车连续使用的情况下，上述齿轮变速装置可能具有 几乎上述所有的缺点。
第二种现有技术类型的齿轮变速装置也具有几个问题，特别是在换挡时间方面的问 题，其换挡时间与齿轮变速装置和自行车的密集使用不相适应。
这个缺点给使用者带来困难，他/她被迫大大慢下来，立即改变齿轮，然后用更大 的努力和力气去恢复损失的距离。
通常，这种齿轮变速装置在机械上更精致。实际上，所讨论的装置不能免于失效和 破损，特别是用于驱动“穿梭往返”的滑动器的系统，如果滑动器被锁在自行车的单一 传动比中，或被锁在两个选择位置之间的中部位置(其不允许任何传动比)，将使齿轮 变速装置完全无法使用。
此外，齿轮变速装置可能是笨重的。
发明内容
在这种情况下，本发明的技术目的是提供一种运输工具的齿轮变速装置来克服上述 缺点。
更具体的是，本发明的目标是提供一种运输工具的齿轮变速装置，其允许比现有技 术更快地改变传动比。
本发明的又一个目标是提供一种运输工具的齿轮变速装置，其在使用者所使用的能 量方面，与被有效地传送到自行车的驱动轮的轮毂的能量相比，具有更高的效率。
并且，本发明的另一个目标是提供一种自行车，其允许更有效地使用齿轮变速装置， 特别是存在以下情况下：陡坡，驱动转矩存在显著差异，和/或突然和频繁的传动比的 改变。
这些和其他目标基本上由如所附的一个或多个权利要求所述的运输工具的齿轮变 速装置来实现。从属权利要求对应于本发明的可能实施例。
附图说明
通过对根据本发明的运输工具的齿轮变速装置的优选的但非排他的实施例的详细 描述，使本发明的进一步的特征和优点变得更加清楚。
下面提供关于附图的说明，其也是非限制性的，并仅以示例的方式提供，其中：
图1是根据本发明的一个实施例中的齿轮变速装置的示意性透视图；
图1A是图1中的齿轮变速装置的不同的示意性透视图；
图2是图1中的齿轮变速装置的一个部件的示意性平面图，其中一些部分没有示出， 以更好地示出其他部分；
图2A是图2中的齿轮变速装置的一个部件的示意性横截面透视图；
图3是图1中的齿轮变速装置的一个不同部件的示意性横截面透视图，其中一些部 分没有示出，以更好地示出其他部分；
图4是图1中的齿轮变速装置的又一个不同部件的示意性透视图，其中一些部分没 有示出，以更好地示出其他部分；
图5是图1中的齿轮变速装置在操作状态下的示意性横截面透视图；
图6是根据本发明的一个不同实施例中的齿轮变速装置的示意性透视图。
具体实施方式
附图示出了根据本发明的发明构思的多个实施例的运输装置的整体的齿轮变速装 置。
所述齿轮变速装置，其将在下文被称为“装置”，在附图中整体用标号1标记。
根据本发明附图中示出的优选实施例，该装置1包括初级轴10，二级轴20和三级 轴30。
根据本发明的优选实施例，初级轴10具有至少一个被设计为充当输入端的端部11， 用于通过一对外力移动轴10，即，力被由或从可以不直接包括在装置1中的元件之间传 递/致动。例如，初级轴10可具有两个输入端11，自行车踏板曲柄300被固定到其上(参 照图5或图6)。
再次参照本发明的优选实施例，初级轴10包括小齿轮12，也就是齿轮，其通过键 固定到初级轴10上。小齿轮12被刚性地连接到初级轴10，以这样一种方式，使得在装 置1的操作期间，在轴10和小齿轮12之间传递一对力。初级轴10绕其自身的旋转轴 线“X”旋转。
所述装置1的二级轴20具有相对应的旋转轴线“Y”，其被定位成平行于初级轴10 旋转轴线“X”。在图1所示的例子中，旋转轴线Y与旋转轴线X间隔开。
优选地，二级轴20包括多个传动装置200，具体地，一系列齿轮21沿二级轴20 的轴线“Y”有序布置。
优选地，根据可能的实施例，例如在附图中所示的实施例，齿轮21通过键固定到 二级轴20上，以这样的方式，使得齿轮与该二级轴以整体的方式持续旋转。例如，轴 20可具有沿其外表面的纵向的槽，其允许齿轮21在组装期间轴向地装配，并且在装置 1的操作期间，在轴20和齿轮21之间传递一对力。
更具体地，齿轮21的顺序可以根据每个齿轮21的尺寸和/或齿数以增加或减少的 方式沿轴线Y排列。可替代地，齿轮21的顺序可以沿轴线Y排列的方式限定双锥体或 类似几何图形或本文未明确描述的其它形状。
优选地，二级轴20在端部22包括小齿轮23，其通过键固定到轴20上，其尺寸和 机械特性可以与相邻的多个齿轮21不同。例如，根据在图1-1A和图6所示的一个实施 例中，齿轮21的顺序可以根据每个齿轮21的尺寸和/或齿数，从小齿轮23起沿轴线Y 以增加或减少的方式排列。
更具体地，二级轴20的小齿轮23适合于与初级轴10的小齿轮12啮合。
当初级轴10例如由作用在自行车踏板曲柄300上的外力驱动时，初级轴10的小齿 轮12与二级轴20的小齿轮23啮合，能够驱动所述二级轴20移动。
根据本实施例，三级轴30具有相关的旋转轴线“Z”。优选地，轴线“Z”被定位 成平行于二级轴20的旋转轴线“Y”。在图示的实施例中，三级轴30也平行于初级轴 10。在图1所示的例子中，旋转轴线Z与旋转轴线X以及旋转轴线Y间隔开。
优选地，三级轴30在相关的端部31具有用于从装置1输出的输出小齿轮32，如图 1A和图3中所示。
优选地，输出小齿轮32可以是被设计成与传动链400啮合的齿轮，具体地，为自 行车链条400，如图1A所示，直接至自行车的驱动轮。
所述三级轴30包括多个传动单元200，具体地，是一系列沿轴30的轴线“Z”有序 排列的齿轮33。
优选地，三级轴30的齿轮33组的数量等于二级轴20上齿轮21组的数量。优选地， 二级轴20和三级轴30每组齿轮21、33的数量在最小2个轮和最多20个轮之间，更优 选地，每一组的齿轮的数量等于10个齿轮。
装置1获得的传动比的数量等于二级轴20与三级轴30对应系列的齿轮21、33的 数量。
优选地，齿轮33的有序顺序取决于齿轮的二级轴20的齿轮21的有序顺序，特别 地，齿轮33的有序顺序根据每个齿轮33的尺寸和/或齿数以增加或减少的方式形成。
换言之，参照二级轴20和三级轴30的同一侧的各自端部，如果二级轴20的齿轮 21组是增加的方式，则与其相关联的三级轴30的齿轮33组为减少的方式，或反之亦然。
可替代地，齿轮33的顺序可能不被成形为以匹配齿轮21的顺序，并具有相应的形 状，但至少有一部分齿轮33与齿轮21啮合。
在三级轴30的各齿轮33轴向定位在二级轴20的对应齿轮21处，彼此啮合，能在 二级轴20(驱动轴)与三级轴30(从动轴)之间建立预定的传动比。这个传动比在装 置1的操作配置中每次被选择性地插入，如下文所述。
参考图1，优选三级轴30的每个齿轮33，在该齿轮的非选定的配置中，可相对三 级轴自由旋转。
此外，在装置1操作配置中，二级轴20和所有相应的齿轮21以一体的方式彼此旋 转，而三级轴30仅有一个齿轮33由二级轴20的对应齿轮21驱动旋转，并且如果齿轮 33已被啮合在轴30上，则该齿轮33与对应的三级轴30整体旋转。
从而在二级轴20与三级轴30之间建立单一的预定的传动比，优选，由每对齿轮21， 33形成的传动可以选择性插入，以建立反向连接，与对应的轴20整体旋转。
该装置1包括致动装置40，其被设计用于选择分别属于所述二级轴20和三级轴30 的一对齿轮21、33，以便在输入端11及从装置输出的输出端32之间建立预定的传动比。
致动装置可以包括具有反向连接的耦合器系统，其中，使用外力，相对三级轴30 以及选定的齿轮21，33减慢移动，其与座内的夹持元件啮合，该座被设计成允许该齿 轮刚性连接到该轴上。
具有反向连接的该耦合器系统以这样的方式被配置，如果上述外力(由速度差所限 定)在轴和齿轮之间(连接到减速盘45)未致动，该齿轮通常相对于该轴在旋转的两个 方向上可自由旋转。换言之，接合元件的制动配置(configurat ion)是该接合元件的 正常状态，静止态。
例如，该接合元件被固定在该齿轮上，并且包括啮合在该轴上形成的腔的成形元件： 通常情况下，所述接合元件的制动位置是由弹性元件保持。
如果在减速盘45和对应的齿轮33之间使用减速，超过弹性元件的作用，承载设置 在该座内的成形元件的接合元件移动：在此配置中，各齿轮33和轴30彼此整体地旋转。 在没有减速盘45的减速作用时，弹性元件使其能够恢复正常的配置，其中，所述轴和 齿轮独立地旋转。
出于简单描述的目的，包括在所述轴的杆和相应的齿轮之间的这种接合系统中的轴 在下文及所附的权利要求被称为作为三级轴。
例如，专利文献WO 03/104672图示并描述了类似上文描述的具有反向连接的耦合 器系统，该文献的描述该结构及操作的这部分内容通过引用并入本文。此外，图4和 图5中图示了该具有反向连接的耦合器系统。
本发明的优选的实施方案，所述致动装置40作用在三级轴30上。换言之，图5示 出上述的三级轴30的一个实施例。
更具体地，参照图4和5，拾取元件41被连接至三级轴30的每个齿轮33。所述三 级轴30在每个齿轮33处具有空腔43，其被成形为，当三级轴30的接合元件41被接合 配置时，用于接收接合元件41上至少一部分。至少一个弹性元件42控制拾取元件41 朝向和远离三级轴30的各自成形的座43的移动。
优选地，该致动装置40还包括减速盘45，其操作性地连接到三级轴30的相应的齿 轮33。每个减速盘45相对于所述对应的齿轮33围绕三级轴30在第一位置和第二位置 之间可旋转地移动。
更具体地，每个减速盘45被配置成，利用所选定的齿轮33和对应的减速盘45之 间产生的瞬时旋转速度差，以整体的方式使三级轴30和对应的齿轮33选择性旋转， 以便将对应得减速盘45从第一位置移动到第二位置，其中，在第二位置，减速盘启动 成形件，以便使齿轮33与三级轴30一体旋转。优选地，弹性元件42被设计为保持所 述减速盘45在第一位置。
换言之，轴30的各齿轮33(因此，该三级轴30)与各自的减速盘45相关联，减 速盘45优选通过螺钉和/或中心销或类似的系统固定到相应的齿轮33。
致动装置40还包括滚筒46，其绕轴线“B”旋转，优选该轴线“B”平行于三级轴 30的旋转轴线“Z”。
优选地，滚筒46是圆柱形，并且沿着相关的旋转轴线“B”延伸的长度至少等于设 置在三级轴30上设置的齿轮33组的长度。
参照图2和2A中，滚筒46在相关的端部具有运动元件46a，其被固定到滚筒，并 被设计成使滚筒46绕其轴线“B”旋转。
优选地，滚筒46包括在其外侧表面上的多个旋转元件46c，使它们与三级轴30上 的相应的减速盘45相互作用。
优选地，旋转元件46c包括容纳在槽46d内的接触元件(也被标识为46c)，槽46d 沿滚筒46的外表面根据预定的顺序分布。
优选地，槽46d由机械加工固体材料块，然后通过螺纹固定系统固定在滚筒46上 形成。
在不同的实施方案中，槽46d是由直接在滚筒46的筒状体加工而形成在滚筒46上。
优选地，接触元件46c是圆柱形的，并且可旋转地连接到滚筒46的方式，使得其 绕平行于三级轴30的旋转轴线“Z”的旋转轴线“T”旋转，并且，根据该实施例，旋 转轴线“T”因此也平行于滚筒46的轴线“B”。
优选地，接触元件46c的旋转轴线“T”相对于滚筒46的旋转轴线“B”位于一径 向距离，使所述接触元件46c从旋转滚筒46的外表面突出的距离为其直径的百分比。 优选地，接触元件46c绕滚筒46的旋转轴线“B”成角对称分开。还更优选地，接触元 件46c沿着旋转轴线“B”按照等于三级轴30上存在的齿轮33的距离的长度间隔。
换言之，滚筒46的接触元件46c以这样的方式被容纳在其上，使得在该装置1处 于操作配置时，接触元件定位在齿轮33上。更具体地，滚筒46的每一个接触元件46c 被定位在相应减速盘45上。
优选地，每一个接触元件46c沿螺旋轨迹被定位，以便沿旋转滚筒46的外表面环 绕，例如直至在起始端与终端之间形成圆角。
在不同的实施方案中，未示出但包括在本发明的发明构思内，在圆柱外表面上的接 触元件46c的布置根据不同类型的轨迹调节，例如根据若干接触元件46c沿着旋转轴线 “B”、沿滚筒46的延伸连续重复的交变顺序。
参照上述的减速盘45，具体为图4的单个示例，每个减速盘沿其周边边缘45a为可 变形材料。
优选地，可变形材料是由塑料材料(优选橡胶)制成的、例如具有圆形截面的环形 元件45b表示。
优选地，圆盘45的周边边缘45a具有成形座45c，其被设计成容纳强制插入的上述 环形元件45b。环形元件45b可以由橡胶基材料或具有类似于橡胶(硅树脂，聚氨酯等) 的机械和物理特性的材料制成。
有利地，在装置1操作配置期间，每个减速盘45的周边边缘45a(更具体地，可变 形材料)通过与其关联的接触元件46c的滚动接触产生变形，在减速盘45以及各自的 齿轮33之间产生瞬时旋转速度差。该情况示于图5中。此外，在装置1的操作配置中， 与接触元件46c的滚动接触还产生摩擦力，在所选择并与对应盘45相关联的齿轮33与 三级轴30之间产生瞬时旋转速度差。
应当指出，在操作条件下，接触元件46c和盘45的可变形部分之间的滚动接触使 减速盘相对对应的齿轮33减速，并且将减速盘45从第一位置移动到第二位置。
该运动限定接合元件41的径向移动，该接合元件41接合在三级轴30(在座43) 内，用于产生齿轮33与第三传动轴30的整体旋转。
有利的，可变形材料制成的该环形元件45b可以避免使用作用于盘45上的摩擦制 动装置，并且，因此大大降低了灰尘的产生和该制动装置的消耗。实际上，在本发明中， 旋转单元46c使环形元件46b变形，从而得到减速，但旋转单元46c继续由盘45移动 旋转。
优选地，拾取元件41位于每个齿轮33内，弹性元件42位于减速盘45内。此外， 空腔43沿三级轴30定位在齿轮33的位置。
三级轴30上的其它齿轮33，在其处于未被选定的配置时，可以相对三级轴30自由 旋转。
优选地，齿轮33和盘45沿三级轴彼此同轴。
在使用中，装置1的传动比的变化意味着，最初，三级轴30通过已经产生的啮合 由二级轴20旋转，并由在具体的齿轮33与三级轴30之间的接合元件41所致动。
在这种条件下，在所选择的齿轮33处的接触元件46c与减速盘45的环形元件45b 滚动接触，产生并维持阻力矩，以保持接合元件41的啮合，并因此保持在齿轮33和对 应的三级轴30之间的机械连接。
在新角度位置的滚筒46随后的旋转意味着，之前插入到减速盘45上的接触元件46c 远离滚筒移动，其旋转轴线“T”的轨迹为“R”，其与滚筒46的轴线“B”相切，并且 位于垂直滚筒46的旋转轴线“B”的平面(即，图5中的平面)内。以同样的方式，新 的接触元件46c进入与属于新选定的齿轮33的减速盘45的相应的环形元件45b的滚动 接触。
在滚筒46角度的再定位期间，因为该齿轮33不再由对应的减速盘45和接触元件 46c减速，再次返回到与其本身的三级轴30的旋转解耦合的状态，而新的齿轮33被选 定(建立新的传动比)。
接触元件46c的移动方式建立新的传动比，不同于前一个，沿着它的旋转轴线“T” 的轨迹“R”，被定位为与滚筒46的旋转轴线“B”相切，朝向与新选定的齿轮33相关 联的新减速盘45移动。
沿轴线“B”旋转之后的滚筒46所采用的每个角位置，对应于相对于对应齿轮33 应用减速盘45的减速之后，二级轴20和三级轴30之间所插入的传动比。
因此，用户对装置1输出端32上传动比的选择，确定了旋转滚筒46的精确且唯一 的角位置，使得接触元件46c容许上述传动比的插入。
参照滚筒46的旋转，以及旋转滚筒46的角位置的唯一和精确的标识，所述运动元 件46a可以包括圆柱部，沿周边具有多个凹陷46e，其数量上等于包括在该三级轴30 上的齿轮33的数量，因此，数量上等于装置1获得的传动比的数目(具体参见图2和 2A)。
优选地，所述运动元件的凹陷46e被设计成与例如由连杆形成的位置传感器交互， 该连杆一端配置滚筒，并且臂连接至电子微动开关，根据预定的操作条件切换。
优选地，该运动元件46a包括齿轮，用于与例如连接至电动机轴的另一齿轮啮合， 电动机被设计用于移动和定位滚筒46。电动机可以是无刷直流电动机或步进电动机类 型。
在一个实施方案中，在附图中未示出但包括在本发明的范围内，齿轮变速装置1包 括一对轴100，每个轴包括多个传动单元200，其中轴的每个传动单元200由另一轴的 对应的传动单元200旋转。
优选地，参照以上描述以及附图示出的实施例，上述的一对轴100，其中一个轴由 二级轴20表示，另一轴为三级轴30表示。
因此，根据本实施方式，这对轴100的传动单元200分别由二级轴20的齿轮21以 及三级轴30的齿轮33表示。
根据本实施例的方案，三级轴30是包括致动装置40的三级轴。
致动装置40被配置成，利用减速盘45与选定的齿轮33之间的瞬时旋转速度差， 使二级轴20的齿轮21与三级轴30的齿轮33整体选择性旋转。
优选地，在齿轮33与对应的减速盘45为未选定配置时，三级轴30的该齿轮33相 对三级轴30自由旋转。
在不同的实施方案中，在附图中未示出但包括在本发明的范围内，具有反向连接的 耦合器系统的致动/制动通过连杆获得，使得在装置1处于操作状态时，旋转/暂停三级 轴的传动单元的整体旋转。
换言之，致动装置包括杆系统，其通过致动器(例如电气或液压式的)驱动，该系 统允许三级轴上的齿轮与与其相关联的轴上的对应的齿轮选择性插入。参考图6，优选 地，根据本发明的装置1也可以包括电动机60(例如，电动自行车的情况下)，由装置 1外部的电源供电，在装置1处用操作状态时，该电动机至少部分有助于传动装置200 的移动。
电动机60操作性地连接在二级轴20的端部，在选定一对齿轮21，33时，帮助用 户移动三级轴30。
优选地，电动机60被配置为遵循二级轴20上的驱动转矩的(因此，也是装置1上 的输入端11)恒定值，使得在自行车操作配置时，用户始终在踏板曲柄300施加相同的 力，不考虑由自行车驱动轮发送给装置1输出端32的负载(必要功率)。
优选地，电动机60为无刷型，利用电子控制系统，电动机传递的转矩以及转速可 以被即时控制。仍然更优选地，在负载(非常低)与可用功率(远远大于负载)之间显 著不平衡的装置1的某些操作条件下，电动机可以作为发电机，用于产生被发送的电能， 例如，发送给充电的电池，因此，在踏板上产生反作用力矩，以这样的方式使得用户在 踩踏期间总是以相同的方式物理踩踏。
按照本发明构思的范围，限定了包括上文描述的一个或多个特征的齿轮变速装置1 及自行车。
优选地，电动自行车还包括：用于选择所述装置1的传动单元200的选择装置，用 于改变自行车的速度。
优选地，所述选择装置包括连接到所述装置1的滚筒46的运动元件46a的机械式 驱动器。例如，装置1的传动比的选择是由带护套的金属丝型(优选为双金属丝，即， “推-拉”型的系统)的柔性连杆控制，其被固定在自行车车把上，并直接连接到滚 筒46的运动元件46a上。该系统可以包括在具有搭扣式锁定系统的手把上的一个或多 个杆，用于设置并固定连接至滚筒46(因此连接至滚筒的角位置)的金属丝的行程。附 图中未图示该方案。
根据具体传动比的选择，滚筒46的位置设定，例如通过微动开关61(图2中示出) 检测，其感知与滚筒46的运动元件46a的凹陷46e的交互的信息。
优选地，该微动开关61由电气配线连接到小的电子显示器，其位于自行车用户的 视线内，以提供此刻插入的有关传动比的信息。
此外，上述的显示单元也可以显示下列相关信息：达到测量的预定行驶速度所消耗 的能量的平均值，行驶时间以及和行驶距离(总的和局部的)等。
在自行车的选择装置的不同的实施例中，取代机械式，选择装置包括连接到滚筒46 的运动元件46a的电动驱动器。
例如，电动式的选择装置优选包括无电刷或DC或步进式电动机500，其被设计为与 滚筒46上的运动元件46a上的齿轮啮合。使用该无刷或DC或步进式电动机500移动滚 筒46，允许用电子系统实现更精确和完整的控制，该电子系统优选被设计成采用根据例 如骑自行车用户的风格的具有自调节功能的算法。
此外，用于移动滚筒46的无刷或DC或步进电动机500可以在微动开关61发生故 障时代替微动开关61。
在一个替代实施例中，上述的自行车可以是包括电池的电动类型，例如可充电型的 电池。
优选地，所述自行车包括配置有电动机60的齿轮变速装置1，如上所述，并且优选 连接至上述的电池。
在这种情况下，由微动开关61处理的信息被发送到控制系统(例如集成电路)， 并作为所设置的传动比以及自行车具体操作环境的函数，被用于控制电动机60。
有利的，根据本发明的变速装置，允许更快的更换齿轮，无需过渡阶段，从而增加 了自行车用户乘坐的舒适性。
用于插入传动比来改变自行车的速度的时间大大减少，以允许用户能够在很短的瞬 间，从最小乘值变化到最大值(反之亦然)改变比率，伴随齿轮的改变，不再需要几乎 零外力旋转自行车踏板曲柄。
根据本发明，变速时间直接正比滚筒的旋转速度和/或滚筒的尺寸。此外，接触元 件沿滚筒的角分布，也影响根据本发明的装置的变速时间：接触元件彼此间角度间隔越 小，变速时间越短，所以滚筒上的接触元件数量越多，变速时间越短。
根据本发明的装置，由于所采用的机械方案(例如致动装置)的紧凑性，因此具有 大量的齿轮。
有利的，相比于现有技术，在根据本发明的装置中的齿轮的数量越多，允许自行车 (和/或电动自行车)的用户插入的传动比越多。
有利的，装配到根据本发明的电动自行车的“无刷”型电动机，可以补偿被用户踩 踏时提供到初级轴的可用转矩(功率)与该装置输出轮毂(或自行车驱动轮的轮毂)的 必要转矩(功率)之间的瞬时不平衡，以这样一种方式，进一步增加用户的舒适性，用 户不必随齿轮变化用几乎零作用力旋转电动自行车的踏板曲柄。
有利的，使用根据本发明的电动自行车，允许补偿在较陡的斜率时所产生的过大的 力，否则用户必须独立地克服。
有利的，自行车的电力系统的控制系统和无刷电动机，允许在自行车制动时和/或 减速时回收能量的操作，以这样一种方式，给工作的电池充电，从而增加它们的持续时 间。
有利的，与现有技术相比，执行齿轮变化的滑动摩擦提供的阻力矩的产生，提供给 本发明的装置更大的机械效率，提高可靠性和机械部件的持久性。
此外，该装置的简单和合理的结构意味着，至少一些轴(初级轴，二级轴和三级轴) 可以独立的从该装置的壳体去除，从而允许相对于现有技术更快、成本更低的维护。
有利的，根据本发明的装置并不需要定期调整和/或校准对应的机构：实际上，生 产装配过程中，对这些机构建立和执行简单测试后，就不再需要执行任何校正，而在另 一方面，传统的装置是必要的，因为没有横向运动用于插入传动比。