CN1276045A - 人力车辆的自动变速系统 - Google Patents

Abstract

一种换档式自行车变速器(30),用自动感知变速器(30)的输出力矩,自动地把感知的输出力矩转变成变速器换档运动,并自动地用变速器换档运动切换变速器的档位(30)。一种可换档的自行车(10)驱动力变速器,具有一个变速器换档元件(47、49),含有一个自行车输出力矩传感器(51),和一个输出功率力矩向变速换档运动转换器(1、2、3),这个变速器换档元件(47、49)耦连在所述变换器的变速器换档运动输出装置上。

Description

人力车辆的自动变速系统

本发明涉及自行车和其它人力车辆，更具体地，涉及本文统称为“自行车”的人力车辆的自动混合变速系统。

四十年前，在许多人的眼睛里，汽车自动变速系统就象他们的老一辈眼里的汽车电动起动机一样。尽管自行车和类似车辆和汽车一样渊远流长，全世界的骑车人还没有能对他们的人力车辆有实际好处的自动变速系统。

人们提出的各种自动的自行车变速系统都没有广泛的成功。最近的一个建议在后轮上加了三个配重，以120度角分隔开，这些配重对自行车增加了空气阻力和一公斤以上的质量。还有，这些配重通过离心力或者向心力的作用对后轮的速度做出响应，自动地变换变速器的档位。实际上，响应速度的变速器换档有其缺点。例如骑车上坡时的情况。这时，骑车人要费力蹬车，以保持速度。这就当然把换档延迟到费力蹬车不再能保持速度的时候。由于这会损失速度，使骑车人必须努力上坡，即使换了档也是如此。相反，下坡和进入平地则可能由于在速度没有减下来之前不换回档而使刹车困难。

因此骑车人继续手动地响应腿上和脚上的负荷为自行车换档。这样导致不停地增加齿轮数，或者说增加制造自行车变速器时的变速器档位，尤其在制造山地车时如此。变速器的档位多了以后反过来增加骑车人怎样换档和何时换档的操作复杂性，从而使许多人打消买高级赛车或者山地自行车的念头。

这个问题可以通过一种商用八速自行车来测度，这种车的变速率或者说，传动比的变化从第一档到第二档是22％，从第二档到第三档是15％，从第三档到第四档是18％，从第四档到第五档是21％，从第五档到第六档是20％，从第六档到第七档是17％，从第七档到第八档是22％。这种采取奇异比例所出现的问题可以从一种现代十八速变速自行车的例子分析，这种自行车有前链轮控制随动器和后链轮控制随动器，合起来提供下面的众多传动比变化：从第一档到第二档是22％，从第二档到第三档是11％，从第三档到第四档是3％，从第四档到第五档是18％，从第五档到第六档不变化，由前链轮和后链轮的复合作用产生；从第六档到第七档、第十档到第十一档、第十五档到第十六档各是4％，从第七档到第八档9％，第八档到第九档各为2％，从第九档到第十档是5％；从第十一档到第十二档、第十二档到第十三档、第十四档到第十五档、第十七档到第十八档是7％；从第十三档到第十四档仅有6％；从第十六档到第十七档是13％。

平均算来，18速变速器的变换比为每档0.07166，实际值在18个档位之间分布非常不均匀。结果，操作这种变速器时更复杂、更要精神集中，这都需要骑车人自己去进行。

公知的轮毂式自行车变速器以或两个行星齿轮系统工作，但是不是自动的。

其它的问题是从许多人力驱动装置所固有的力矩变化产生的，例如在骑自行车时，每蹬一圈车力矩下降两次，这是出于角运动的车蹬轮流地通过其圆周运动的顶部和底部。这样反过来，使开发自动自行车变速器的多数努力都遇到换档时机不确定的问题，主要是由于上述的周而复始力矩变化引起的。

结果，一种较新的方法采用微处理器换档，但是，回到了1938年的老式Hudson汽车的助力手动式变速器的旧问题上了。显然需要一种新的方法，即使是电力机械技术方案。

从环境和社会经济角度上，在先技术末能解决自行车自动变速器也是令人感到可惜的，因为自行车比汽车便宜得多，而且占地少得多，对道路的压力小，不象汽车那样污染空气，运行费用便宜得多，而且用任何汽车也达不到自行车的骑车那种不断地进行有利于身体健康的运动目的。

本发明的主要目的是改进自动自行车变速器系统。

本发明在于一种移动换档的自行车变速器，含有：自动感知变速器的输出力矩，自动地把感知的输出力矩转变成变速器换档运动，并自动地用变速器运动移动可变速器的档位，以上结合在一起。

本发明还在于一种可换档的自行车驱动力变速器，具有一个变速器换档元件，含有一个自行车输出力矩传感器，和一个输出功率力矩一变速换档运动转换器，所述转换器具有一个与所述输出力矩传感器耦连的输出力矩输入装置，并且有一个变速器换档运动输出，这个变速器换档元件耦连在变换器的变速器换档运动输出装置上，以上联合使用。

通过参照附图详细说明本发明的优选实施例，可以更容易地了解本发明涉及的目的和它的各个方面，在附图中同样的标号代表相同或者相等的部件，这些附图中：

图1是代表本发明范围内的自行车、三轮车和其它人力车辆的自行车的相关部分侧视图，包括根据本发明的一个实施例的自动变速器的轮廓；

图2是根据本发明的一个实施例的自动变速器的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的自动变速器的纵剖视图；

图4是根据本发明的一个实施例的分步动作换档功能示意图；

图5是图3所示的换档机构细节的正视图，显示凸轮80和轴向从右到左的关联部件；

图6是图5细节显示根据本发明实施例的动态方式；

图7是根据本发明的实施例的换档滞后曲线；

图8和图9是一个棘轮的正视图，分别表示起作用的情况和不起作用的情况，棘轮在图3中为轴向的48。

图10为根据本发明的一个实施例的单向离合器，在图3中沿轴向从右向左看位于101处；

图11是根据本发明的一个实施例的辅助行星齿轮机构的正视图，在图3中沿轴向从右向左看位于110处；

图12是根据本发明的一个实施例的档位止动器纵剖视图，是对图3的修改。

图13是根据本发明的另一个实施例的电力机械变速器纵剖视图和方框图；和

图14是根据本发明的又一个实施例的换轨式自动变速器的示意图。

图1是代表本发明范围内的自行车、三轮车和其它人力车辆与自行车的相关部分侧视图。

图1所示为自行车架12的一部分，包括安装车座(未示)的所谓车中梁13，它支承车座(未示)，用座接管(未示)可调地安装。中梁13由座支柱14加固，借助于车链支柱16和17和一对车轮架18把座支柱14安装在后轮轴15上，从而也安装后轮。

在图1中还可见，曲轴20，在普通轴承中旋转于中梁13、下梁19和链支柱16和17交会处；和两个脚蹬21之一和两曲轴臂22，后者驱动所谓的大链轮23，从而驱动车链24，车链24转过来旋转链轮25来推进自行车10。

图1中还可见到一个卡式刹车26的一部分，作用在后轮28的轮圈27上，代表自行车或者其它人力车辆的手动刹车系统。

图1中未示的其它重要性或大或小的部件包括男车上的大梁或者女车的从中梁13伸向前叉管处的等效斜杆结构。斜杆或横梁连接着下梁19而安装着前叉管，而前叉管中安装着车把芯(未示)，以通过前轮的角运动驾驶自行车，前轮安装在从车把杆的下端伸出的所谓前叉的一对叉片之间。

图1在30处示意地画出根据本发明的一个实施例的变速器，此变速器在其余各图和以下说明中的标号都是30。

在本发明范围内可以采用前轮驱动代替图1中的后轮驱动，在三轮车的例子中也可以采用双后轮驱动。

在图1的实施例中，曲轴臂22末端带有脚蹬21，通过此脚蹬由骑车人身体包括腿和脚而人力地提供动力。在此方面，自行车和其它人力车辆也都是公知的，并包括在本发明的范围内。

可根据本发明实现自动化的手动多速变速器出现在下列专利中，在本文引作参考：

1906年10月2日颁发给J.Archer的美国专利832,442，变速转动器；

1942年11月10日颁发给W.Brown的美国专利2.301,852，周转圆变速转动器；

1962年2月20日颁发给Keizo.Shimano的美国专利3,021,728，自行车的三级变速装置；和

1948年12月15日颁发给Hans Schneeberger的瑞士专利258,751，自行车的三速变速器。

这些在先的文献包含恒星齿轮、行星齿轮和相关术语，在本文的公开和附图说明中也使用这些术语。

基本上，本发明的目的是自动地测出可换档自行车变速器的输出力矩。本发明从而避免了前面技术背景中所述速度测出自行车变速器的缺点。从而本发明有自动地对自行车变速器换档而真正地帮助骑车人，不论是骑车人需要力矩是在上坡、下坡、还是平地平稳地运行。

本发明自动地把测出的输出力矩转化成变速器换档运动，并通过自动地把这种变速器换档运动施加在可换档变速器的变速器换档元件上，不用等待速度改变，也不使骑车人过度用力。

图2是实施这些原理的本发明的一个实施例的变速器的示意图。图3和图13以实例表示本发明的两个相关实施例。

具体上说，30表示一种自动变速器，它有两个行星齿轮系统31和32，每个行星齿轮系统有一个恒星齿轮33或者34位于图1和3所示的后轮轴15上，后者象征地示于图2中。恒星齿轮33用键连接在轴15上，如图3和13所示。行星齿轮系统31和32还有行星齿轮35或36围绕着相应的恒星齿轮33或34并与之啮合。各个行星齿轮系统还有一个齿圈37或38在内部与相应的行星齿轮35或36啮合。第二或者说传感器行星齿轮系统32的齿圈38上带动着轮毂40，在轮毂上连接着后轮的辐条41，例如经放射式辐条锚定片42连接。当然，在本发明涉及的范围内，部件40可以代表人力车辆的驱动系统。

图2所示的自动变速器30包括一个第一棘轮43，它在变速器30的输入处把人力链轮25连接到第一行星齿轮系统31的内齿圈37上，但如以下所述在空转时除外。变速器30还包括一个第二棘轮44，它把两个行星齿轮系统31和32的行星齿轮35和36相互连接，在空转时除外也如下文所述。变速器30还有一个第三棘轮46，它可以由换档装置脱开，如图2中的档位1、2、3的第一位47所示，例如采取第三档。变速器30还包括一个第四棘轮48，它也可以由换档装置脱开，如图2中的档位1、2、3的第二位49所示。在啮合时，第三棘轮46把链轮25连接到第一行星齿轮系统31的行星齿轮35上。变通或补充地，如果在啮合时，第四棘轮48要么经第一棘轮43连接到链轮25上，要么把齿圈37连接到第二行星齿轮系统32的行星齿轮36上，而进行不同的换档。

在图2和图3的实施例中，第一和第二棘轮43和44机械上经第一行星齿轮系统31的内齿圈37相互连接。这是一些实施例的实际机械结构，但是，例如所述齿圈可以在第一和第四棘轮43和48的一个公共结构内部。换言之，第一和第四棘轮43和48可以直接互相连接，只要它们也连接到齿圈37上，例如在一定的档位上经第一行星齿轮系统31传输人力。在本发明的范围内，第二和第三棘轮44和46也可以有类似结构，只要它们也连接到第一行星齿轮系统31的行星齿轮35上，就可以直接互相连接。

就换档而言，第一和第二换档组件47和49的档位1示以实线轮廓，表示在自动变速器的第一档(1)上第二和第四棘轮46和48都脱啮。因此，人力链轮输入25通过棘轮43、第一行星齿轮系统31的齿圈和行星齿轮37和35、及棘轮44和第二行星齿轮系统32的行星齿轮36和齿圈38驱动轮毂40。所述第一档位(1)从而起为自行车或者其它的人力车辆提供低速运转而具有高力矩的作用。

在第一换档组件47中的档位2上，第三棘轮46还示以实线，而在第二换档组件49中的档位2上第四棘轮48示以虚线，表示在自动变速器的第二档(2)上第三棘轮46还是脱啮的，但是，第四棘轮48不是脱啮的，而是发挥作用的或者说啮合的。因此，人力链轮输入25通过第一棘轮43、直接地通过啮合的第四棘轮48或者经第一行星齿轮系统31的齿圈37、并经过第二行星齿轮系统32的行星齿轮36和齿圈38驱动轮毂40；在这个位置上，第四棘轮44空转。所述第二档位(2)从而起为自行车或者其它的人力车辆提供中速、中力矩运转的所谓直接驱动。

相反，第一和第二换档组件47和49中的档位3示以虚线轮廓，表示在自动变速器的第三档(3)上第二和第四棘轮46和48都不脱啮，或者说是啮合的或发挥作用的。因此，人力链轮输入25通过棘轮46、第一行星齿轮系统31的行星齿轮35和齿圈37、并经过棘轮48、第二行星齿轮系统32的行星齿轮36和齿圈38驱动轮毂40；在这个位置上，棘轮43和44空转。所述第三档位(3)从而起为自行车或者其它的人力车辆提供高速、低力矩运转。

依据档位不同，尽管行星齿轮系统31和32参与被驱动的链轮输入25向轮28或者说轮毂40传输力矩，第二行星齿轮系统32可认为是根据本发明优选实施例的力矩传感系统的一部分，因为，这个第二行星齿轮系统32在自动变速器30的换档功能中起的主要作用是为自动换档检测输出力矩。

因此第二行星齿轮系统32连接在一个力矩传感器51上，如与图2其余部分结合的方框图中所示，代表或者说包括任何自动测出输出力矩的装置，如箭头52所示，后者自动地把测出的输出力矩转换成变速器在相应的换档步骤中的换档运动，如图2的47和49处表示的一或者多个换档档位的1、2、3步骤。

如虚线54和56进一步指出，可换档变速器30通过换档组件以可换档变速器换档运动来自动换档，如三速变速器中的1、2、3步骤。

对于这个方面，尽管在图2中分别表示了棘轮46和48分开的换档组件47和48，但是，实际上可以为整个变速器设一个换档组件，大体上如上文所引述的专利中的手动变速器的那样。

以图3为例，变速器30可以有一个输入转子60，此转子可安装到链轮25上来把人力作用在变速器上，从而作用在驱动轮28上。此转子耦连在有偏置弹簧61的棘爪59上，偏置弹簧是第一棘轮43的一部分。第二棘轮44也有在63处以弹簧偏置的棘爪62。这种棘轮可以是常规的能在一个方向传输动力而在相反方向轮空的单向棘轮。

因此，人力驱动输入转子60经第一行星齿轮系统31的齿圈37和行星齿轮35通过第一和第二棘轮43和44、以及通过第二行星齿轮系统32的行星齿轮36和齿圈38驱动自行车10。这代表上述的低速、高力矩运转的第一档位(1)。

图3实施例中的力矩传感器51通过第二行星齿轮系统32的恒星齿轮34自动地测出变速器30的输出力矩。这个变速器有一个用键连在轴15上67处的端盖66，从而相对轮毂40和其它的运动部件静止不动。图3所示的力矩传感器的核心部件是一个力矩测量弹簧68，此弹簧通过一种环形弹簧封壳结构69固定在端盖66上。总体上看，此弹簧可以是一或多圈的钟表弹簧形式的，实际上也可以是几个卷簧组成的弹簧形式的弹簧。68处所用的弹簧或者弹簧系统可以做成适应负荷或者应用系统的，甚至可以按自行车主或者用户的个人情况定做，而使换档的舒适性最优。

通过与第二行星齿轮系统的恒星齿轮34耦连，弹簧68的内端连接到一个环面70上。所述环面和所述恒星齿轮都相对于轴15作角运动，因此，自行车骑车人不仅经齿圈38驱动自行车车轮28，也经过第二行星齿轮系统32的恒星齿轮34张紧弹簧68，从而测出力矩并且为变速器换档存储能量。

本发明自动地把测出的力矩转换成变速器换档运动，并通过自动地把变速器换档运动施加在一个变速器换档元件上，自动地对可换档变速器换档。例如，轴15可以是至少部分空心的圆柱，而变速器换档元件可以是或者包括一个在所述空心轴中的推杆72。

所述推杆包括一个骑在一凸轮74面上的推棍73并由它操纵，此推棍可以是轴向动作型的。图4所示为凸轮74的关键部分在平面上的展开图，图5所示为凸轮74的正视图，表示轴向上交替地增加或者降低高度的平整或者倾斜段75、76、77、78、79，取决于第二行星齿轮系统32的恒星齿轮34给与的旋转程度。优选地，在凸轮74上在径向与第一次所述段组75到79相反处设有相似的段组75到79，如图5所示。

测出的输出力矩张紧然后相反地放松弹簧68时，环面70使凸轮74做角运动。凸轮斜面76和78作用在推棍73上，并且转而作用在推杆72上而在几个位置之间换档，例如结合图2在1、2、3中所示的位置那样。

实际上，自动换档装置可能过度反应，以骑车人作用的力矩和所产生的换档动作互相反复连环作用(追逐或寄生振荡)，使之复杂化为讨厌的自动变速器上下不停换档。在本发明涉及的范围内，可以采用某些类型的缓冲器减轻此问题。但是本发明的优选实施例宁可采用有些滞后的方式避免自动变速器中的“追逐”问题。实际上这种滞后可以通过内装的自动变速器的换档阻尼实现。

例如，为此可以用一种换档控制轮毂或凸轮80，如图3和图5所示。这种凸轮可以与在枢轴架82上枢支的辊轮81协同，或者与其它的凸轮随动器协同，例如，骑在凸轮80周边上的随动器。例如，图3所示，可用作为容纳和支承弹簧用的固定在环结构69中的铰链销83支承这种枢轴架。一个压簧85可以作用在辊轮支臂82上，用于把辊轮81压得与凸轮80接触。

凸轮80可以是径向动作型的，其中成对凸轮突起即隆起87和88与辊轮81协同实现所要求的换档阻尼或者说达到察觉不到“追逐”啮合的目的。如图6所示，在本发明的范围内，可以用具有一对凸轮隆起87和88的单凸轮随动器81。然而，图6还可以看做是凸轮80周边区的放大，它包括同样的径向对称的边缘区。

图6表示辊轮或凸轮随动器81的动作示意图，表示凸轮80的边缘对该辊轮相对运动。在所示的实施例中，在凸轮随动器沿周向静止不动而只响应隆起87和88作径向运动时，正是这个凸轮作角运动。图6有极坐标的性质，而与之相关的图4为直角系，其中凸轮80的径向延伸和凸轮74的高度标做角运动量h和展开量d。

在图4和5中，零度角0°位于中区，例如是于图2所示档位(2)。在防止自动变速器在档位之间停滞或者说换档未完成的停滞，凸轮80的隆起87和88有效地占据着中间位置。实际上隆起87和88有效地防止推棍73停留在凸轮斜面76或凸轮斜面78上。凸轮80的隆起87和88协同可释地把推棍73停留在凸轮74的第二平面77的正负7°的范围内，这例如，代表档位(2)，

进一步举例来说，上述的第一档位(1)可以相应于凸轮74的平面75和从平面77代表的中区反时针方向30°-23°之间的角区。变速器换档装置必须克服隆起87后才能在档位(1)和(2)之间的任何一个方向移动。

反之，上述的档位(3)可以相应于凸轮74的平面79和从平面77代表的中区顺时针方向30°-23°之间的角区。变速器换档装置必须克服隆起88后才能从档位(2)向档位(3)前移，或者从档位(3)向档位(2)后移。

在此方面，本发明的优选实施例引进了所要求的滞后，例如由图7可见，图中车轮28到脚蹬22的半径R是车轮28的力矩T的函数也是传感器弹簧68的力矩S的函数。从图7可见，在中和高档(2)和(3)之间有一个滞后190，在低和中档(1)和(2)之间有另一个滞后191。可以调节压簧85和此系统的其它参数来实现种种给定目的下的最优滞后。

从而本发明的优选实施例为极舒适地和使用骑车人的人力进行换档提供了稳定准确的换档方法。

此类第一和第二棘轮43和44的空转棘轮是公知的。机械交替地啮合和脱啮棘轮也是公知的，并可以用于有驱动这种装置的换档元件72(推杆)等的自动变速器30中。

在这方面，人力推动的转子60既驱动第一棘轮43也驱动可换位的第三棘轮46。在图3中，这些棘轮都是棘爪59和64在内侧的内棘轮，也即棘爪在这些棘轮的棘齿列之内。

第一行星齿轮系统31的行星齿轮35驱动第二棘轮44，这个棘轮在图3中是一个外棘轮，即其棘爪62在这个棘轮的棘齿阵列之外。这在实际上把第四棘轮48安排在其第二棘轮44的周围。

在图3中，第四棘轮48是一个棘齿列驱动棘爪164的内棘轮，如图8和9的箭头所指，受一个棘轮换位器或者说棘爪脱啮器91的控制。如图3所示，棘爪164安排在输出转子116的槽中，转子116可以是第二或者说力矩传感行星齿轮系统32的行星齿轮36的行星齿轮架。

图8和图9举例表示第四棘轮48的局部截面图，也表示了图3中所示的第一、第二、第三棘轮的可行实施方案，例外之处是第一和第二棘轮43和44没有棘轮换位装置或说脱啮器90、91，第一和第二棘轮43和44在构形上可以说是第四棘轮的镜象，由棘爪推动棘轮，第三棘轮如上所述是一个外棘轮。

在图8和9中棘爪偏置弹簧仅表示为力矩165。各个可换位棘轮的核心是第三棘轮46的棘轮换位器90和第四棘轮48的棘轮换位器91。这些元件为棘轮46或者48轴向脱啮，如图9中对第四棘轮48所示，通过把棘爪146的活动端压离相应的棘轮齿93达到脱啮。因此在图3所示的状态中，第三和第四棘轮46和48脱啮而不能传输任何力。

反之，如图8对棘轮48所示，棘轮换位器90和91在其轴向位置，通过避开棘爪64或者164而让这些棘爪在偏置弹簧65或165的作用下旋转向棘轮46或48，直到棘轮46或者48略微旋转后这些棘爪64或164的活动端被放入与棘轮齿93接合的位置。

这种换位，例如，可以通过上述凸轮74和一个相应的偏置弹簧95相反地作用在推棍73上来实现，后者转而推移中心换位杆72并从而推动棘轮换位器90的推棍96和棘轮换位器91的推棍97。棘轮46和48的被动和主动情况分别在图3中以实线和虚线示出。这方面可参考图2的换档组件47和49以及对它们的运作说明。本发明的范围内，棘轮换位器90和91可有不同的宽度或者厚度以达到不同的换位效果，如图2中的换档组件47和49所示。

本发明的范围内，在必不可少的棘轮中可以采用不同构形的或者不同种类的棘爪，或者本文中的所述棘轮可以采用档圈型或者其它形式的离合器。

根据本发明的一个实施例，对变速器的输入力矩就是把骑车人的每只脚各耦连到自行车的一个脚蹬上。为此，把骑车人的每只脚各耦连到自行车的一个脚蹬可以与自动变速器相联接。这种脚耦连脚蹬的一个例子见于图上的99，并可代表熟悉的赛车和其它标准自行车的脚趾夹和脚趾带，及其它连接到骑车人鞋上的脚蹬。这种脚到脚蹬的耦连使熟练专注的骑车人不仅脚蹬的下向角运动中施力，而且在其它运动期间，例如上向角运动中和角运动通过蹬车循环的顶部和底部时施力。结合本发明的自动变速器，这实际上对防止自动变速器的误换档有帮助。

作为补充或者更典型的变通，本发明的一个优选实施例在自动变速器上增加了一个内部防误换档装置，它对于相应的向下行换档而更滞后向上行换档。举例来说，可以用一种如图10所示的、有力矩传感器或者在力矩传感器51中的单向离合器相对于下行换档而滞后上行换档。

例如，这种离合器100可以作用在第二或者说传感行星齿轮系统32的恒星齿轮34上。离合器可以跨在所述恒星齿轮的圆柱形外延伸上，而且本身可以构成或者包括在一个在所述圆柱形外延上旋转的辅助的恒星齿轮101上，如图3、10、11所示。

单向离合器101可以包括单向偏置的离合器元件或者说辊轮102。在图10所示的实施例中，离合器有一个内表面平行于齿轮轴并在恒星齿轮34的轴延长线上开口的带梢度空腔103。辊轮102位于这种空腔中并且由弹簧104偏压顶接在该延伸上，从而使辊轮102、恒星齿轮34的延伸和辅助恒星齿轮101在相对运动中接合起来，如图中箭头106所示。相反，受偏置的辊轮102在相对角运动107中可从接合状态中脱开。这样，单向离合器100就可以滞后在蹬车力量起伏时发生的不应该的上行换档，或者传动结构中弹簧—质量振荡引起的误动作上行换档。

离合器100或者它的恒星齿轮101可以是另一个行星齿轮机构110的一部分，如图3和11所示。因为在图11中第二恒星齿轮112包着第一恒星齿轮101。需要参考图10看第一恒星齿轮101中的离合器100。

本发明中的任何行星齿轮系统中可以用奇数也可以用偶数个行星齿轮。例如，图3和图13中所示的恒星齿轮系统31、32和110有偶数个行星齿轮。另一方面图11所示为奇数个行星齿轮，可以理解这里也可用偶数个行星齿轮。

除了这个第一恒星齿轮，齿轮机构110可以包括第二恒星齿轮112，恒星齿轮112可以用键连在轴15上达到相对静止。这种第二恒星齿轮112优选地直径大于第一恒星齿轮101的直径。优选地小直径恒星齿轮101具有行星齿轮113，优选的大直径恒星齿轮112有另外的行星齿轮114，后者各优选地小于每个行星齿轮113的直径。

行星齿轮113和114相互连接以同步旋转，并且安装在行星齿轮36和第二或者说力矩传感行星齿轮系统32的这种行星齿轮36的行星齿轮架116之间。所述行星齿轮架可以起第二和第四棘轮44和48的输出转子的作用，并且可以用于本发明不同实施例中，甚至于没有辅助齿轮机构110的实施例中。

具体上说，行星齿轮114有连接行星齿轮架116和第二行星齿轮系统32的行星齿轮36的枢轴119，用以与它们同步绕其静止的恒星齿轮112旋转。行星齿轮113连接在这些行星齿轮114上与它们同步旋转并且缓慢地在与行星齿轮架116的旋转106相反的方向107上角转动恒星齿轮101。

在所示实施例中，恒星齿轮101的节线速度与106处的速度成比例但是方向相反，由行星齿轮113和114的半径之差相乘而被行星齿轮113的半径除。根据本发明的一个优选实施例，选择辅助齿轮机构110的传动比，在各个脚蹬的每个最大力矩四分之一转期间，确保恒星齿轮101中的离合器100滞后恒星齿轮34并从而经耦连52阻止凸轮80的角运动，这样在小的力矩时自动变速器不会上行换档。

图3、10、11所示的本发明优选实施例滞后上行换档而不影响下行换档。

实际上，在骑车人经自动变速器系统施加力矩时，第二恒星齿轮34经耦连52对传感器弹簧施力矩而使之储能，并达到一个点，在该点，凸轮74和80经换位杆73和元件74向下行换档动变速器。两个这样的下行换档在图7中通过下指的箭头相继示出。尽管传感恒星齿轮34的延伸进行图10中所示的相对于辅助恒星齿轮101的顺时针角运动，从而离合器辊轮102顶着弹簧104的偏置作用而退出表面103上的任何锁定位置，但是，辅助行星齿轮机构110及其离合器100对这种下行换档没有影响。

通过测出的输出力矩，传感弹簧68储存加在它上面的能量。如果骑车人所加的力矩减少了，原先储存在传感弹簧68中的能量趋于如图10所示地那样反时针地角移动恒星齿轮34。没有离合器100时，只要骑车人施加的力矩减少，这就会通过凸轮74和80实现变速器的上行换档。

但是，只要自行车在向前走，辅助行星齿轮系统110就在箭头107的方向上转动其恒星齿轮101。由于离合器100的作用，不论是传感恒星齿轮34还是耦连52都不会在反时针方向上快于辅助恒星齿轮101。结果，经凸轮74和80的上行换档被滞后到传感弹簧68储存的能量或者所得到的能量与测出的输出力矩平衡后，这在图7中以向上的箭头相继标出，表示两个换档操作的情况。

现在讨论的本发明的优选实施例在测出的输出力矩自动转换成变速器换档运动中，计量储存在传感弹簧68中的能量，以使系统中发生的弹簧—质量振荡即使没有得到杜绝也受到阻尼，在自行车的运转中不可避免地会出现的起伏，例如在脚蹬运动在顶点时驱动力矩减少时，也不至达到对自动变速器进行误换档。

举例来说，传感弹簧68中储存的能量测量用于滞后变速器30和230中的换档装置上行换档。在这方面，可以用离合器100和辅助行星齿轮机构110测量传感弹簧68放出其能量的程度，如借助于图3、10、11在上文公开的那样。在装置方面，自行车的输出力矩传感器51可以包括一个测出的输出力矩能量存储装置68，输出动力力矩到变速器换档运动转换器70、74、80包括一个储存能量测量装置101、110。这种储存能量测量装置可以是一个单向上行换档滞后装置，如单向离合器100的形式或者包括它的形式。

根据本发明的另一个优选实施例，可以把自动变速器锁定在一个给定的档位。这可以称做手动换档锁定器123，可以做得作用在自动变速器的一部分上，例如作用在其力矩传感器51的一个元件上。

对这个方面，图12表示一个经相应的耦连元件，例如销钉125和相应的坑腔126，作用在传感器环面70上的辅助环面124。坑腔的数量可以相应于档位的数量，或者图4到6所示的平面75、77、79的数量。

这种耦连元件可以是手动操纵的。例如，在先技术用的拉线传动53可以用于顶着弹簧128的偏置作用把辅助环面124保持与传感系统环面70脱开。在释放拉线传动53时可以释放辅助环面124，弹簧128的偏置作用使销钉125啮合着坑腔126，从而传感恒星齿轮36不再能相对于静止的盖66旋转环面70了。如果想要恢复变速器30的自动换档作用时，再操作拉线传动53把换档锁定元件125拉离传感环面70。

本发明的范围内，可以电气传感力矩，也可以电气机械方式驱动自动变速器。例如，图13示一个电气式实施例。这种电气机械变速器130的机械部分例如可以包括链轮驱动的输入转子60，第一行星齿轮系统31和分别耦连着行星齿轮和齿圈35、37的棘轮43、44、46、48、棘轮换位器90和91，一个与上述的输出转子116相似，但是更直接耦连在自行车轮毂40上的输出转子216，及图3和图13共有的机械部件。

电气机械变速器130还包括一个电气部分，为了便于理解，这些部分在图1至图11的实施例中相似的部件标号上加了百位数字，当然这只是为了举例不是为了有所限制。

图13的力矩测出可包括一个电测表，例如应变计134，从轴15测出力矩，轴15是由恒星齿轮33推动着轴两端的拘束而施加力矩的。这种应变计优选地安装在轴15的相对端上，与轴15的轴线成45度角。轴的弯曲分量被取消了，人力推动的行星齿轮系统31的恒星齿轮33所施加的扭力可以加在电测力矩传感器151上，后者可包括一个应变计参考放大器，此放大器以应变传感技术界公知的方式把应变计信号转换为表示测出的人力力矩的数字信号。

这种电测力矩信号171可等于图3所示的环面70传递的力矩。与图3和图4至6所示的凸轮结构80相似，图13中的电路可包括一个常规的电路180，它只响应信号171的峰值，从而只读出峰值。例如，电路180可以包括一个力矩大小分辨器，用斯密特触发器电路之类的常规元件，把力矩信号171转换成三稳开关信号。通过只检测输出力矩的峰值信号可以避免不稳定性，并且，在电路中可以使用计数器，如151，数出上述周期性发生的力矩起伏，以防止误换档。

测出的力矩信号171由电路180处理后以一条导线173送到一个类似于图3的换档元件72的开关电路174，后者起选择性地换位第三和第四棘轮46和48的作用。为此，开关电路174通过向棘轮换位器的操纵器196和197施加开关信号，发生在173处的响应处理过的力矩信号。例如，这样的操纵器可以包括电磁铁驱动器，而开关电路174可以包括一个电磁铁驱动器选择器，它大体上可以是一个类似于图3所示的机械式换档元件72的换档元件。

在这方面，电磁铁驱动器196交替地为分开的电磁铁200和201供电，这些电磁铁之间设有第三棘轮46的棘轮换位器90。类似地，电磁铁驱动器197交替地为分开的电磁铁202和203供电，这些电磁铁之间设有第四棘轮48的棘轮换位器91。例如，电磁铁驱动器197可为高一低档驱动器，在高和低档之间换档，而电磁铁驱动器196可为中间档驱动器，在向或离中档进行换档。

因此，经驱动器196为电磁铁201供电把第三棘轮46换位并保持在脱啮状态。类似地，经驱动器197为电磁铁203供电把第四棘轮48换位并保持在脱啮状态。

相反，经驱动器196为电磁铁201供电把第三棘轮46换位并保持在啮合状态。经驱动器197为电磁铁202供电把第四棘轮48切换并保持在挂啮状态。

根据本发明的一个优选实施例，棘轮换位器90和91是或者包括永久磁铁，从而可以为电磁铁200、201、202、203供电或吸引或排斥其相应的棘轮换位器90或91。优选地，电磁铁201、202有软铁芯，从而各个棘轮换位器90或91可以保持在最后吸上去的电磁铁中，直到反向为电磁铁供电。在这种情况下，所述受供电的电磁铁不必为把切换棘轮保持在切换状态而供电，因为棘轮换位器90和91的永久磁铁可以保持住相邻电磁铁上的软铁芯。

实际上，可以把开关方框图47和49所示的开关模式实施在电磁铁驱动器选择器174和电磁铁驱动器195和197上，用于以参考图2及下列等所述方式实现换档。电磁铁驱动器选择器174可为此或者任何其它希望的开关模式编程。

有抵消作用的棘轮换位活动可以通过上述的电路180赋以双稳态性质。变通或者补充地，可以设置具有与图4到图6所示的隆起87和88之一的相似结构的弯簧205和206以加强各个棘轮换位操作的双稳态性。在这个方面，在图3所示的机械方式中，弹簧95提供持续力，移动棘轮换位器90、91至棘轮换位动作完成。在电气机械方式中，可以用弹簧205、206等提供电磁埸力延伸，用于在图8和9例中棘爪在其位置之间运动的短时间延迟中，来移动棘轮换位器90、91。

为模拟图12等所示的手动锁定器，图13的实施例可包括一个换档锁定器，如在力矩传感器151和电磁铁驱动选择器之间的开关223那样的形式。这种开关是常闭开关，或者说偏置于关闭的位置，在测出输出力矩变化时作出响应换档。

变通地，开关223用例如图12中所示的接线53或者其它的手动方式施力153开启。以此方式可中断向电磁铁驱动器提供换档信号，这时把电气机械变速器130手动地锁定在任何优势档位。可以把开关223释放在关闭的位置，则恢复变速器的自动切换。

自动变速器130可以用电池供电也可以自行车灯等用的其它发电系统供电。

图13的实施例采用了数个滚珠、滚针轴承或者其它的常规轴承。

尽管详细地说明并优选行星齿轮或者轮毂式整体化变速器，本发明和图2所示的实施例等的原理也可以用于换轨式换档变速器。

举例来说，图14表示一种自动变速器230，其中，用一个换轨式换档变速器231代替了齿轮式变速器30和130的第一行星齿轮系统31。

换轨式换档变速器是公知的并包括张紧轮和导轮(未示)，环绕后轮28的链条和在链轮25区域的空轮以及齿轮组(未示)。与图2一样，在图中链轮的输入也标为25。

力矩传感和变速器换档系统，包括第二行星齿轮系统32和力矩传感器51，也可以根据本发明的一个优选实施例设置；这时，为了(a)把换轨式换档变速器231的输出力矩施加在轮毂40上和(b)测出这种输出力矩为换轨式变速器换档，如虚线154所示。

在本发明的范围内，变速器130可以是混合的，例如既可以自动或手动两用，也可以是自动齿轮和手动换轨型并用的。

尽管本文用详细的实施例公开了本发明涉及其各个方面，但本发明既不受这些细节的限制，也不受其实施形式的限制。相反，上文的公开和说明书的以下部分提示了本发明涉及的广泛应用性和远超出本文为帮助理解所述元件的可变通性。因此“例如”一词应当认为是提出各个特定的或者数字陈述或者提示。

根据本发明涉及的一个方面，本发明通过自动地测出变速器的输出力矩、自动地把测出的力矩转换成换档运动并自动地用所述换档运动换档变速器，从而为变档的自行车变速器换档。

为达到这个目的，一个变档自行车驱动力变速器30、130、230可以有一个变速器换档元件，如72、154、174，并包括，一个自行车输出力矩传感器51、151和一个输出力矩到变速器换档运动转换器68、74、180，后者有一个耦连到输出力矩传感器的输出力矩输入，如52或者171，还有一个变速器换档运动输出73、173。换档元件72、174耦连在所述转换器的换档运动输出上。

可以机械地感知输出力矩，输出力矩传感器51可以是机械输出力矩传感器34、42、68。另外，也可以电气地感知输出力矩，如在151处采用应变计134。输出力矩传感器优选地在变速器内部传感，而且输出力矩传感器51、134、151优选地在变速器30、130、230的内部。

可以出现相应于对变速器中输出力矩的变量，输出力矩是从该变量传感的。输出力矩传感器51、151可以包括恒星齿轮34、应变计134等其它的传感相应于变速器30、130、230中输出力矩变量的装置，和一个弹簧68，应变计参考放大器151、力矩大小分辨器180和其它的从所述变量传感输出力矩的装置。

在变速器30或者230中可以包括一个行星齿轮32，并且上述变量可以从该行星齿轮得到。输出力矩传感器51可以耦连至所述行星齿轮，如图2、3、14所示的52。这种输出力矩传感器51可以耦连到所述行星齿轮系统32的恒星齿轮34上，或者上述的变量还可以从这种行星齿轮系统32的恒星齿轮34得到。

第一和第二行星齿轮系统31和32可以不同地与变速器串连，上述的变量可以从这些行星齿轮系统之一得到，例如，从行星齿轮系统32处等到。变速器可以包括不同串连的第一和第二行星齿轮系统31和32，而输出力矩传感器51耦连到这些行星齿轮系统之一，如耦连到第二行星齿轮系统32。

变速器的换档机构可以包括经第一行星齿轮系统进行传输力矩的回动，如在一个档位中从齿圈37至行星齿轮35(例如，当第三和第四棘轮46和48不受驱动时)，以及如在另一个档位中从行星齿轮35反过来再到齿圈37(例如，当第三和第四棘轮46和48以回动所述力矩传输的方式受驱动时)。

上述的变量可以对变速器中的一个元件施加应变，然后从这个应变传感输出力矩。例如，输出力矩传感器可以包括一个在变速器中一个元件上的应变计，如图13所示。这个元件可以是其上加了应变的轴15，应变计134可以安装在此轴上。

这样一个元件的另一个例子是图3中所示的弹簧68，其上加有应变，例如通过耦连52由恒星齿轮34施加的应变。输出力矩传感器51可包括一个连接到变速器30上的弹簧68。

在变速器中可以包括一个换轨式变速器231和齿轮机构32。如图14中所示。输出力矩可以从这些齿轮机构32传感。换轨式变速器可以用上述变速器换档运动来换档，如图14中的154处所示，图中示出一个换轨式变速器23 1和位于该换轨式变速器和变速器230的输出之间的齿轮机构32。输出力矩传感器51耦连在这些齿轮上，如52处的齿轮，变速器换档元件154耦连到换轨式变速器上。齿轮34、34、38可以安排在一个行星齿轮系统中。

变速器可以上和下向换档，并且可以在上、下向的换档之间自动换档上加上一段滞后190、191，如图7所示。上向和下向换档器可包括作用在换档元件72和棘轮46及48上的凸轮74、而滞后装置可包括有隆起87、88等的凸轮80。

测出的输出力矩能量可以储存，如存在机械地存入弹簧68或者电气地存在电路180中，而且，这种储存的能量可以在力矩向变速器换档运动的自动转换器中测量，这种储存的能量实际上可以测出以滞后换档变速器30、130、230的换档。例如，测出能量可以通过带有单向离合器100的辅助行星齿轮机构110来释放，此行星齿轮机构也起滞后作用。优选地相对于下行换档更滞后上行换档。例如，在把测出的输出力矩转换成变速器换档运动的同时滞后上行换档。变速器30、130可包括上行换档换位器和下行换档换位器90、91和换档滞后器87、88、100、180。

根据本发明的一个优选实施例，测出的力矩自动地转换成变速器换档运动，其步骤相应于变速器的档位，例如(1)、(2)和(3)档，而且，在所述步骤中，这种变档变速器通过自动地用所述变速器换档运动自动地换档。变速器的力矩到变速器换档运动转换器可包括一个步进转换器74、80、180，它们在73或者173处有分步的变速器换档运动输出。

本发明的范围内的这个方式和任何其它方式中，自动变速器优选地有不同的档位，例如(1)、(2)、(3)档，与不同的输出力矩相对应，而且输出力矩的转换优选地滞后到测出的力矩达到相应于变速器的不同换档点的数值时。只要测出的力矩达到与变速器的不同换档点相应的值，就自动地发出输出力矩转换，这种变档切换通过对所述变速器施加变速器换档运动自动地进行。这方面，变速器换档元件72、174有不同换档点，与施加在变速器上的不同输出力矩相对应。而且转换器可以有一个棘爪87、88，用于滞后输出力矩到变速器换档运动的转换，从而滞后变速器的换档直到测出的输出力矩达到与变速器换档元件的不同换档点相对应的值，如由电路180的实施。

变速器换档元件可以是一个位移式变速器换档元件72，而它的输出力矩的输入是一个与一个输出力矩传感器51、68耦连的旋转输出力矩输入34、52、70、74。变速器换档运动输出可以是一个与所述旋转式输出力矩输入耦连的位移式变速器换档运动输出73。位移式变速器换档72可以与位移式变速器换档运动输出73耦连。

变速器典型地有不同的高、低档位与不同的输出力矩对应，而且输出力矩的转换自动地被滞后到测出的输出力矩达到一个与所述变速器的不同档位相对应的值。只要测出的力矩达到一个与变速器的不同档位相应的值，就自动地发出输出力矩的转换。优选地，这种输出力矩的转换自动地滞后到一个延迟的时间后发出，从输出力矩来看，从一个低档位到一个高档位与从一个高档位到一个低档位具有不同的换档点，如图7所示的那样。可变档变速器就这样在不同的换档点自动切换。

从输出力矩来看，从低到高档位的换档点优选地低于从高到低档位的换档点，例如如图7所示。变速器换档元件72优选地有不同的高低档位，与分别地作用在变速器上的不同高和低输出力矩相对应，而且转换器74、80有滞留装置87、88、100，用于滞后输出力矩向变速器换档运动的转换，而使从低档到高档与从高档向低档在不同的换档点为变速器换档。

可变档自行车变速器30、130、230可以锁定在任何档位。例如可以在变速器上耦连一个手动换档锁定器123、223，如通过把换档锁定器耦连到力矩传感器51、151上等。

本文以机械和电气形式的许多例子作了广泛的公开，本领域内的普通技术人员可以在本发明及其各个方面的范围内做各种修改变动而不超出本发明的精神和范围。

Claims (58)

1.一种为自行车变档变速器换档的方法，结合起来包括：

自动测出所述变速器的输出力矩；

自动地把测出的输出力矩转换成变速器换档运动；及

自动地用所述变速器换档运动为所述变档变速器换档。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出力矩是机械地测出的。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出力矩是电气地测出的。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出力矩在所述变速器中测出。

5.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，在所述变速器中产生一个对应于所述输出力矩的变量；并且所述输出力矩是从所述变量测出。

6.权利要求5所述的方法，其特征在于，所述变量是借助于所述变速器中的一个齿轮元件产生的。

7.权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述变速器中包括一个行星齿轮机构；并且所述变量是从所述行星齿轮机构得到的。

8.权利要求7所述的方法，其特征在于，所述变量是从所述行星齿轮机构中的一个恒星齿轮得到的。

9.权利要求5所述的方法，其特征在于，第一和第二行星齿轮机构可变地在所述变速器中串连，而且所述变量从所述行星齿轮机构之一得到。

10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述换档包括经所述第一行星齿轮机构回动传输力矩。

11.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述变量是从所述第二行星齿轮机构得到的。

12.权利要求5所述的方法，其特征在于，所述变量把应变加在所述变速器中的一个元件上；而且所述输出力矩是从所述应变测出的。

13.权利要求12所述的方法，其特征在于，所述元件是一个其上施加所述应变的轴。

14.权利要求12所述的方法，其特征在于，所述元件是一个其上施加所述应变的弹簧。

15.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，在变速器中包括一个换轨式变速器和齿轮机构；所述输出力矩是从所述齿轮机构测出的；而且所述换轨式变速器用所述变速器换档运动来换档。

16.权利要求15所述的方法，其特征在于，所述齿轮机构安排在一个行星齿轮系统中。

17.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述变速器可上行换档和下行换档；并且在所述上行换档和下行换档换档之间的所述自动换档施加一个滞后。

18.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，储存所述测出的输出力矩的能量；并且在把测出的输出力矩转换成变速器换档运动的自动转换中测量所述储存能量。

19.权利要求18所述的方法，其特征在于，测量所述储存能量以滞后所述变档变速器换档中的上行换档。

20.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述变速器可上行换档和下行换档；而且所述上行换档相对于所述下行换档换档更滞后。

21.权利要求20所述的方法，其特征在于，在把所述测出力矩转换成变速器换档运动时滞后所述上行换档。

22.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，在与所述变速器的档位相应的进步骤中，所述测出力矩转自动地换成变速器换档运动；并且通过在所述步骤中用所述变速器换档运动自动换档来为所述变档变速器自动换档。

23.权利要求22所述的方法，其特征在于，所述变速器可上行换档和下行换档；而且所述上行换档相对于所述下行换档更滞后。

24.权利要求23所述的方法，其特征在于，在把所述测出力矩转换成变速器换档运动时滞后所述上行换档。

25.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述变速器有与不同的输出力矩相应的不同档位；自动地滞后所述输出力矩的转换，直到所述测出的输出力矩达到一个与所述变速器的不同档位相应的值；在所述测出的输出力矩一达到一个与所述变速器的不同档位相应的值之后，就自动地发出所述输出力矩的转换；和发出所述转换后通过向所述变速器施加一个变速器换档运动而自动地为所述变档变速器换档。

26.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述变速器有与不同的输出力矩相应的不同上行换档和下行换档档位；自动地滞后所述输出力矩的转换，直到所述测出的输出力矩达到与所述变速器的不同的档位相应的值；在所述测出的输出力矩一达到一个与所述变速器的不同档位相应的值之后，就自动地发出所述输出力矩的转换；输出力矩的转换受到滞后并按某一滞后释放，使从一个低档位向一高档位与从一高档位向一低档位在不同换档点释放输出力矩；并在不同换档点自动地为变档变速器换档。

27.权利要求26所述的方法，其特征在于，从输出力矩来看，从一个低档位到一高档位的换档点低于从一个高档位到一低档位的换档点。

28.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，所述变档自行车变速器可锁定于任一档位。

29.权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，通过把骑车人的每只脚耦连在自行车的脚蹬上来平衡施加在所述变速器上的输入力矩。

30.一种具有一个变速器换档元件的自行车驱动力变档变速器，结合起来包括：

一个自行车输出力矩传感器；和

一个输出力矩转换成变速器换档运动的转换器，具有一个耦连到所述输出力矩传感器上的输出力矩输入装置和一个变速器换档运动输出装置；所述换档元件耦连到所述转换器的所述变速器换档运动输出装置上。

31.权利要求30所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器是一个机械的输出力矩传感器。

32.权利要求30所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器是一个电气的输出力矩传感器。

33.权利要求30所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器在所述变速器中。

34.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器包括在所述变速器中测出一个对应于所述输出力矩的变量的装置；和把所述输出力矩从所述变量测出的装置。

35.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述力矩传感器包括一个在所述变速器中的齿轮元件。

36.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括一个行星齿轮机构；并且所述输出力矩传感器是与所述行星齿轮机构耦连的。

37.权利要求36所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器与所述行星齿轮机构中的一个恒星齿轮耦连。

38.权利要求36所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括可变地串连的第一和第二行星齿轮机构；而且所述输出力矩传感器与所述行星齿轮机构之一耦连。

39.权利要求38所述的变速器，其特征在于，包括经耦连在所述变速器换档元件上的所述第一行星齿轮回动输出力矩的装置。

40.权利要求38所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器耦连在所述第二行星齿轮机构上。

41.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器包括一个加在所述变速器中的一个元件上的应变计。

42.权利要求41所述的变速器，其特征在于，所述元件是一根轴；而且所述应变计装在所述轴上。

43.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述输出力矩传感器包括一个与所述变速器的一个部分耦连的弹簧。

44.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，包括一个换轨式变速器和在该换轨式变速器和所述变速器输出之间的齿轮机构，所述输出力矩传感器与所述齿轮机构耦连；而且所述换轨式变速器上耦连着变速器换档元件。

45.权利要求44所述的变速器，其特征在于，所述齿轮机构在一个行星齿轮系统中。

46.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括上行换档和下行换档换档换位器；以及在所述上行换档和下行换档换位器上施加一个滞后的装置。

47.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述自行车输出力矩传感器包括一个测出的输出力矩能量储存装置；并且输出力矩转换成变速器换档运动的转换器包括一个储存能量测量装置。

48.权权利利要求47所述的方法，其特征在于，所述储存能量测量装置是一个单向上行换档滞后装置。

49.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括上行换档和下行换档换档换位器；而且换档滞后装置选择性地与所述上行换档换位器耦连。

50.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，在把所述转换器是一个有步进的变速器换档运动输出的步进转换器。

51.权利要求50所述的变速器，其特征在于，所述变速器包括上行换档换位器和下行换档换位器；和在所述上行换档和下行换档换位器上施加一个滞后的装置。

52.权利要求50所述的方法，其特征在于，所述变速器包括上行换档换位器和下行换档换位器；而且所述换档滞后装置选择性地耦连在所述上行换档换位器上。

53.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述的变速器换档元件有与施加在所述变速器上的不同输出力矩相应的不同档位；所述转换器有一个滞留装置，适用于滞后所述输出力矩向变速器换档运动转换，直到所述测出输出力矩达到一个与所述变速器的不同档位相应的值。

54.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述变速器换档元件是一个位移换档元件；输出力矩输入装置是一个耦连到所述输出力矩传感器的旋转输出力矩输入装置；所述变速器换档运动输出装置是一个耦连到所述旋转输出力矩输入装置上的位移式变速器换档运动输出装置；而且所述位移式变速器换档元件耦连着所述位移式变速器换档运动输出装置。

55.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，所述变速器换档元件有分别与施加在所述变速器上的不同低和高输出力矩相对应的不同的低和高档位；并且所述转换器有一个滞留装置，适用于滞后输出力矩向变速器换档运动的转换，对于从一个低档位向一个高档位与从一个高档位到一个低档位按不同换档点对所述变速器进行换档。

56.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，在所述变速器上耦连一个手动档位锁定器。

57.权利要求56所述的变速器，其特征在于，包括一个把所述档位锁定器耦连到所述力矩传感器上的装置。

58.权利要求30、31、32或33所述的变速器，其特征在于，把骑车人的每只脚耦连在自行车的脚蹬上，后者连接着所述变速器。

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