CN101062711A - 配有轮制动装置的多档轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动机构配置，其用于配有倒闸机构的多档轮毂，特别是用于自行车，所述传动机构配置配备至少一个第一和一个第二行星齿轮机构以及一个设置在第二行星齿轮机构输出侧的制动机构。此外，还配置了一个离合器机构，它设置在第一行星齿轮机构的输出侧，并可与之耦联，所述离合器机构适于既可根据所选择的档位传递和继续传送一个由骑车人沿驱动方向所施加的驱动力矩，也与所选择的档位无关地经过一个线路将一个由骑车人沿制动方向所施加的制动力矩加以传递并继续传送到制动机构，从而使产生的制动效果与所选择的档位无关地基本上是相同的。已证明特别有利的是：改进了制动过程，制动过程更安全了。以及能够设计出一种紧凑的、细长的传动机构配置及多档轮毂。

Description

配有轮制动装置的多档轮毂

技术领域

本发明涉及一种用于多档轮毂例如用于自行车的传动机构配置，特别涉及一种传动机构配置，它配有至少一个第一和一个第二行星齿轮机构以及一个倒闸机构。

背景技术

一种用于三档轮毂的配有一个行星齿轮机构和一个倒闸机构的自行车传动系统例如已在EP 795 461 B1中公开了。由这一专利文献已知的配置基本上包括一个固定的轴、一个驱动部分、一个轮毂套筒、一个倒闸单元、以及一个用来将驱动力矩从驱动部分传递到轮毂套筒上的机构。该传递机构特别包括一个行星齿轮机构和一个可纵向移动地操纵的离合器装置，该离合器装置前置于行星齿轮机构。一方面可以借助对离合器装置的控制将一个驱动力矩以三个不同档位加以传递。另一方面可以传递一个由骑车人所施加的制动力矩，其中所产生的制动力不会明显受到所接通的档位的影响。离合器机构、行星齿轮机构和倒闸单元的联接是为一种三档轮毂设计的。

例如在EP-0 383 350中公开了用于五档轮毂的配有倒闸机构的一种自行车传动机构。该自行车传动机构主要包括：一个固定的轴、一个驱动部分、一个轮毂套筒、一个倒闸制动单元以及一个用来将驱动力矩从驱动部分传递到轮毂套筒上的机构。该传递机构特别包括一个可利用太阳轮离合器进行控制的行星齿轮机构和一个复杂的离合器装置，后者前置于行星齿轮机构，其中由此可将一个驱动力矩按不同档位从驱动部分传递到轮毂套筒上。然而其缺点在于：由骑车人所施加的制动力矩产生的制动效应取决于在制动时刻所转接的档位。因此，所产生的制动效应可能大于或小于骑车人所想要的效果。

发明内容

本发明的任务在于改进一种用于多档轮毂的配有倒闸机构的传动机构配置。特别是制动过程对骑车人可更安全和更舒适地予以实现，并提供一种简单的、紧凑的、具有细长结构的传动机构配置，而且在运转中仍然是可靠的。

此外，对于骑车人可更舒适地实现换档，从而在换档过程中可改善行驶感受。

上述任务是通过如独立权利要求1中所述的一种传动机构配置加以解决的，有利的实施方式由项从属权利要求的特征描述。

所设有的一种传动机构配置是用于一种配有倒闸机构的多档轮毂的，特别是用于自行车的，该传动机构配置主要包括至少一个第一行星齿轮机构和一个第二行星齿轮机构以及一个倒闸机构。此外还提供了一种离合器机构，该离合器机构可以从第一行星齿轮机构的输出侧与其相联，并且适于：一方面根据所选择的档位传递一个由骑车人沿驱动方向所施加的驱动力矩并将其继续传送出去；另一方面与所选择的档位无关地经过一个唯一的线路(BP1)而传递一个由骑车人沿制动方向所施加的制动力矩，并将其继续传送到制动机构，从而使所产生的制动效应与所选择的档位无关地基本上是相同的。

正如本领域普通技术人员所已知的那样，行星齿轮机构主要地但不是受限地包括：至少一个围绕一多档轮毂的一个固定轴所设置的太阳轮；与该至少一个太阳轮相啮合的行星齿轮；一个承载着这些行星齿轮的行星齿轮托架；通常还有一个与这些行星齿轮相啮合的环形齿轮以及可选择地至少一个设置在至少一个太阳轮和固定轴之间的太阳轮离合器，该太阳轮离合器是如此布置和设计的，使得它可以利用一个控制装置进行操纵。本发明提出的传动机构配置可以包括在一种多档轮毂中，这种多档轮毂主要地但不受局限地具有前述的固定轴、一个驱动器和一个轮毂套筒，后两者可旋转地支撑在固定的轴上。

根据一项有利的设计方案，传动机构配置具有两个行星齿轮机构，这两个行星齿轮机构是沿轴向彼此间隔距离的。在此，第一行星齿轮机构是两级的，其中驱动侧的行星齿轮比输出侧的行星齿轮具有更大的直径。

离合器机构最好包括一种配有一个驱动侧的齿环的环形齿轮，该齿环位于环形齿轮的一个内圆周面上，并适合于与第一行星齿轮机构的至少一个输出侧的行星齿轮相啮合，该环形齿轮还配有一个输出侧的齿环机构，该齿环机构包括两个沿轴向错开的齿环，这两个齿环都位于环形齿轮的一个内圆周面上。

此外，离合器机构还包括一个管状的耦合元件，该耦合元件可以实现与第二行星齿轮机构的有效连接。耦合元件具有一个第一齿环，该第一齿环位于耦合元件的驱动侧端部的一个外圆周面上，并适合于同环形齿轮的齿环机构的一个第一齿环相啮合。此外，耦合元件还有一个第二齿环，该第二齿环位于耦合元件的驱动侧端部上的一个内圆周面上。

此外，离合器机构还包括第一行星齿轮机构的一个行星齿轮托架的一个输出侧的部分，该部分适合于利用至少一个驱动棘爪和/或至少一个制动棘爪而与耦合元件的第二齿环实现有选择性的力矩传递连接。

优选至少一个驱动棘爪和至少一个制动棘爪逆向地位于第一行星齿轮机构的行星齿轮托架的输出侧部分上的外围的凹穴中，并沿径向向耦合元件的第二齿环拉紧。按照本发明的一种有利的设计方案，至少一个驱动棘爪和至少一个制动棘爪都各自可以包括一个陡面，该陡面适合于与耦合元件的第二齿环相啮合；还可包括一个削平的面，它不会处于力矩传递啮合之中。

此外优选地提供一个环形弹簧，使得第一行星齿轮机构的行星齿轮托架的输出侧的部分可以利用该环形弹簧与环形齿轮实现有效连接。环形弹簧位于环形齿轮的一个内圆周槽中。

优选第一行星齿轮机构的行星齿轮托架的驱动侧的部分适合于起驱动部分的作用。

按照本发明的一种有利的设计方案，环形齿轮的齿环机构的第一齿环在圆周方向上的凹穴大于耦合元件的第一齿环的啮合到这些凹穴中的突出部，从而产生一个间隙。因此，可使这些元件彼此相对地沿圆周方向活动。

环形齿轮，尤其是环形齿轮的齿环机构的第二齿环适合于可根据旋转方向相对于耦合元件特别是相对于耦合元件的第二齿环进行旋转，从而可实现这两个元件的定位。

环形齿轮的齿环机构的第二齿环具有突出部，这些突出部适合于将至少一个制动棘爪去激励，其中它们是如此布置、配合和可定位的，使得至少一个制动棘爪不致在经过线路P2进行驱动力矩传递时与耦合元件的第二齿环实现力矩传递啮合，其中在经过线路P1进行制动力矩传递时可实现至少一个制动棘爪与耦合元件的第二齿环的啮合。

用来对至少一个制动棘爪去激励的突出部是如此布置、如此配合和可定位的，使得在经过线路P1进行驱动力矩传递或制动力矩传递时，至少一个驱动棘爪和/或至少一个制动棘爪能够与耦合元件的第二齿环实现力矩传递啮合。

前面所述的环形弹簧利用一个钩可与该凹穴相互啮合，该钩有间隙地设置在第一行星齿轮机构的行星齿轮托架的输出侧的部分上的一个外围的凹穴中。根据一种优选的实施方式，环形弹簧适合于根据一个旋转方向有选择性进行扩张或者说扩大或进行收缩或者说缩紧，从而可加大或缩小环形弹簧和环形齿轮之间的摩擦。这样可以实现环形齿轮与耦合元件的定位过程，特别可以实现环形齿轮的齿环机构的第二齿环与耦合元件的第二齿环机构的定位。

此外，该传动机构配置还具有一个输出选择机构，该输出选择机构利用一个控制装置可沿纵向移动地进行操纵，从而或者经过一个第一输出离合器或者经过一个第二输出离合器实现输出。

在第二行星齿轮机构的输出侧，制动部分都与一个滚动外壳相连，在制动过程中这些制动部分沿径向被向外压。

此外，在行星齿轮机构的行星齿轮和固定轴之间可对应设置一个太阳轮离合器，最好在固定轴和第一行星齿轮机构的各太阳轮之间对应设置一个太阳轮离合器。

耦合元件适于使至少两个行星齿轮机构彼此相耦联，或者说在至少两个行星齿轮机构之间实现一种有效连接，从而在至少两个行星齿轮机构之间达到一种永久性的同步。

可以如此地操纵控制装置，使得最好通过对第一行星齿轮机构上的两个太阳轮离合器和对输出选择机构的控制而提供多个档以供使用。

根据一种有利的设计方案，第一行星齿轮机构是两级的；第二行星齿轮机构是单级的，所以可获得一种五档传动装置。

一个制动力矩传输线路最好基本上对应于第一挡位的传输线路，当然不会经过第二输出离合器而通向轮毂套筒，而是经过制动机构。

本领域普通技术人员可从后面的详细说明中看出本发明的其它任务、优点和有用的特征，在此公开本发明的一个结合附图所优选的实施方式。

附图说明

图1是按照本发明的、安装在自行车的多档轮毂中的传动机构配置的局部纵剖面图，该传动机构配置具有一个倒闸机构；

图2是按照本发明的传动机构配置的一个环形齿轮的透视图；

图3是按照本发明的传动机构配置的环形齿轮的俯视图；

图4是按照本发明的传动机构配置的一个耦合元件的透视图；

图5是按照本发明的传动机构配置的耦合元件的前视图；

图6是按照本发明的传动机构配置的耦合元件的侧视图；

图7是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时处于第一档位；

图8是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时从第一档位出发施加一个制动力矩；

图9是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时从第一档位出发施加一个制动力矩；

图10是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时从第一档位出发施加一个制动力矩；

图11是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时处于第二、第三、第四或第五档位；

图12是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面的示意图，此时从第二、第三、第四或第五档位出发施加一个制动力矩。

图13是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面示意图，此时从第二、第三、第四或第五档位出发施加一个制动力矩。

图14是按照本发明的传动机构配置的离合器机构的横截面示意图，此时从第二、第三、第四或第五档位出发施加一个制动力矩。

图15是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的第一档位的驱动力矩传输线路；

图16是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的第二档位的驱动力矩传输线路；

图17是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的第三档位的驱动力矩传输线路；

图18是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的第四档位的驱动力矩传输线路；

图19是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的第五档位的驱动力矩传输线路；

图20是按照本发明的传动机构配置的局部纵剖面图，所述传动机构配置具有所示的制动力矩传输线路。

具体实施方式

下面将参见图1至20详细地说明本发明的一个优选的实施例。

图1示出一种按照本发明的、适用于自行车的多档轮毂，其具有一个传动机构配置和一个倒闸机构。所示的结构主要地、但不限制地包括：一个固定在自行车框架上的固定轴1，一个可旋转的驱动部分2，一个可旋转的轮毂套筒3，一个第一输出离合器26，一个第二输出离合器28，一个输出选择机构27，一个链轮35，一个第一行星齿轮机构4，一个第二行星齿轮机构5以及一个耦合元件60。

所述第一行星齿轮机构4包括一个优选整体式设计的行星齿轮托架，该行星齿轮托架包括一个驱动侧的部分4a和一个输出侧的部分4b。在本实施例中，行星齿轮托架4a、4b的驱动侧的部分4a起着驱动部分2的作用。第一行星齿轮机构4具有一个第一太阳轮23和一个第二太阳轮24，这两个太阳轮依纵何不能移动地支在在固定的轴1上。第一太阳轮23可以同至少一个第一行星齿轮51相啮合；第二太阳轮24可以同至少一个第二行星齿轮52相啮合，于此，第一行星齿轮51所具有的直径大于第二行星齿轮52的直径。在太阳轮23和24与固定轴1之间分别设置了一个太阳轮离合器21和22。太阳轮离合器21和22可以有选择地同固定轴1如此地相啮合，使得驱动力矩可以被传递或不被传递。太阳轮离合器21和22以及第一行星齿轮机构4可以利用一个控制装置8如此地进行操纵，使之能由此获得多个挡位。行星齿轮机构4是设计成两挡位的，这就是说，它具有行星齿轮对，该行星齿轮对具有不同直径的行星齿轮51、52。

第二行星齿轮机构5具有至少一个行星齿轮55和一个行星齿轮托架，该行星齿轮托架包括一个驱动侧的部分5a和一个输出侧的部分5b。第二行星齿轮机构5是单级的，也就是它不具有不同直径的行星齿轮。此外，它不能借助于一个太阳轮离合器进行控制。在第二行星齿轮机构5的行星齿轮托架5a、5b的输出侧的部分5b和轮毂套筒3之间设置一个滚动外壳81，该滚动外壳与一个可设计成单侧作用的输出离合器28和制动部分82相连。根据行星齿轮托架5a、5b的转动方向，或者输出离合器28是主动的，这就是说，一个驱动力矩被传递；或者制动部分82是主动的，这就是说，一个制动力矩被传递，其中制动部分82在径向朝外压，从而开始一个制动过程。第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b以及第二行星齿轮机构5的行星齿轮托架5a、5b优选是整体式的。

此外，还配置了一个离合器机构，该离合器机构在输出侧与第一行星齿轮机构4耦合，并适于达到下述目的：一方面传递和继续传送根据所选择的挡位由骑车人在驱动方向上所施加的驱动力矩；另一方面，与所选择的挡位无关地经过线路P1或者说BP1传递由骑车人沿制动方向所施加的一个制动力矩，并将之继续传送至制动机构，从而使所产生的制动效应与所选择的挡位无关地基本上相同。

离合器机构包括一个环形齿轮10，该环形齿轮详细地在图2和3中示出一个驱动侧的齿环9，该齿环位于环形齿轮10的一个内圆周面上并适于与第一行星齿轮机构4的至少一个输出侧的行星齿轮52相啮合；所述环形齿轮还具有一个输出侧的齿环机构11a、11b，该齿环机构包括两个在轴向上错开的齿环11a、11b，这两个齿环位于环形齿轮10的一个内圆周面上。第一齿环11a位于环形齿轮10的输出侧的端部上，而第二齿环11b在驱动侧与所述第一齿环相邻。例如在图2中示出的那样，环形齿轮10的齿环11a、11b和9的突出部或者说齿和凹入部或者说凹穴分别基本上均匀地沿着圆周方向布置。

此外，所述离合器机构包括管状的、优选整体式的耦合元件60，该耦合元件可以实现与第二行星齿轮机构5的有效连接或者说可实现相对于离合器机构在输出侧所设置的传动机构部件的有效连接。在图4、5和6中详细示出的耦合元件60具有一个第一齿环12a，该第一齿环位于耦合元件60的驱动侧的端部上的一个外圆周面上，并适于与环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第一齿环11a相啮合。此外，耦合元件60还具有一个第二齿环12b，该第二齿环位于耦合元件60的驱动侧的端部上的一个内圆周面上。如在例如图4中示出的那样，耦合元件60的齿环12a和12b的突出部或者说齿和凹入部或者说凹穴分别基本上均匀地沿圆周方向布置。

离合器机构还包括第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b，该部分借助于一个离合器19与耦合元件60的第二齿环12b处于可选择的力矩传递连接中。离合器19包括至少一个驱动棘爪DP和/或至少一个制动棘爪BP。附图标记19a表示一个驱动棘爪DP和一个制动棘爪BP，而附图标记19b仅表示一个制动棘爪BP。换言之，驱动棘爪DP是单棘爪的，而制动棘爪BP是双棘爪的，优选是整体式的。制动棘爪BP的部分19b与环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第二齿环11b处于有效连接中；而另一部分则与耦合元件60的第二齿环12b处于有效连接中。

驱动棘爪DP和制动棘爪BP是彼此逆向有效地和沿径向地向着耦合元件60的第二齿环12b张紧。如在图7中所示的那样，驱动棘爪DP具有一个陡面来在驱动力矩传递时与耦合元件60的第二齿环12b相啮合。制动棘爪BP也具有一个陡面来在制动力矩传递时与耦合元件60的第二齿环12b相啮合。

在行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b沿驱动方向转动时，也就是在经过线路P1进行驱动力矩传递时，驱动棘爪DP的陡面与耦合元件60的第二齿环12b处于力矩传递啮合中；而制动棘爪BP的一个削平的面在耦合元件60的第二齿环12b上滑移(参见图7)。反过来，在行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b沿制动方向旋转时，制动棘爪BP的陡面与耦合元件60的第二齿环12b处于力矩传递啮合中；而驱动棘爪DP的一个削平的面经过耦合元件60的第二齿环12b滑移(参见图10)。驱动棘爪DP和制动棘爪BP沿圆周方向彼此间隔距离，并处于第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b的输出部分4b中的相应凹穴里。这样最终能获得一种紧凑的和细长的结构。

线路P1从驱动部分2引向行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4a，并从该处经过离合器19引向耦合元件60。线路P2从驱动部分2引向行星齿轮机构4，并在包括行星齿轮51、52的情况下引向环形齿轮10，并由此引向耦合元件60。

环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第一齿环11a的凹入部30在圆周方向上大于耦合元件60的第一齿环12a的啮合到该凹入部30中的突出部31，因而存在一个间隙d1，如例如在图7中所示的那样。因此，环形齿轮10能够相对于耦合元件60沿圆周方向运动。从而特别是齿环机构11a、11b的第二齿环11b能相对于耦合元件60的第二齿环12b运动并相应地对准。

环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第二齿环11b具有突出部45，这些突出部适于阻止驱动棘爪DP和/或制动棘爪BP运动。布置、配合这些突出部45并且可使得这些突出部45沿圆周方向定位，使得驱动棘爪DP和/或制动棘爪BP不致在经过线路P2进行驱动力矩传递时与耦合元件60的第二齿环12b处于力矩传递啮合中，其中在经过线路P1进行制动力矩传递时则可以使制动棘爪BP与耦合元件60的第二齿环12b实现啮合，从而可将制动力矩继续传送到制动机构8。

此外，用于去激励的突出部45是如此设置、配合和可沿圆周方向定位的，使得在经过线路P1进行驱动力矩传递或制动力矩传递时，驱动棘爪DP或制动棘爪BP能够与耦合元件60的第二齿环12b实现啮合，从而可继续传送驱动力矩或制动力矩。

此外，在环形齿轮10上的一个内圆周槽中嵌入一个环形弹簧40。环形弹簧40借助于一个钩41与凹穴42相互啮合，其中该钩有间隙地设置在第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b上的一个外围的凹穴42中。钩41从环形弹簧40的一端沿径向朝内延伸。借助根据旋转方向实现的扩展或者说扩张，环形弹簧40与环形齿轮10可以利用一个可在其间形成和卸除的摩擦或者说摩擦力矩处于有选择性的作用连接之中。环形齿轮10可利用形成于环形齿轮10和环形弹簧40之间的摩擦力矩而相对于耦合元件60旋转。环形弹簧40由于设置在凹穴42中的钩41而随同第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b的驱动性的输出侧的部分4b一起旋转。

从原理上讲，环形弹簧40是按照如下的方式工作的，其中环形弹簧40的功能也可以参考图14至19得知。

当行星齿轮托架4a、4b沿驱动方向旋转时，环形弹簧40也沿驱动方向旋转。于是，环形齿轮10利用环形弹簧40沿驱动方向相对于耦合元件60旋转。在此情况下，环形弹簧40朝向齿轮10扩张，其中环形弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦变得更大。

当第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b沿着一个与驱动方向相反的制动方向旋转时，环形弹簧40也沿着制动方向旋转。然后环形齿轮10利用环形弹簧40沿着制动方向相对于耦合元件60旋转。由于在此情况下，环形弹簧40收紧或收缩，在环行弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦与驱动时的情况相比就变得小了。

根据上述的结构，环形齿轮10的第二齿环11b可相对于耦合元件60的第二齿环12b旋转或者说可沿圆周方向定位。例如当环形齿轮10的第二齿环11b沿逆时针方向相对于耦合元件60的第二齿环12b旋转或已旋转时，制动棘爪BP可以与耦合元件60的第二齿环12b实现力矩传递啮合。因此，环形齿轮10可以借助于摩擦或者说借助于一个可在环形齿轮10和环形弹簧40之间形成的摩擦力矩相对于耦合元件60旋转。

耦合元件60在两边与处在其驱动侧端部和输出侧端部之间的一个第一输出离合器26的一个柄部相啮合。第一输出离合器26的一端是有效的，因此它可以设置在一个处在耦合元件60上的外围凹穴或者说开口61中，如在图4和6中所示。与第一输出离合器26相邻接的有一个棘爪外壳29。该棘爪外壳29被设置在第一输出离合器26的输出侧，并与轮毂套筒3的一个内齿环、第一输出离合器26和耦合元件60的输出侧端部处于有效连接之中。在制动过程中，棘爪外壳29与轮毂套筒3的相应内齿环相啮合，并随同轮毂套筒3旋转。对于本领域普通技术人员来说，这种棘爪外壳29的作用原理是很熟悉的。

此外，耦合元件60包括在其输出侧端部上的一个齿环12C，该齿环位于耦合元件60的一个内圆周面上，并与第二行星齿轮机构5的行星齿轮55相啮合。耦合元件60将第一行星齿轮机构4如此地与第二行星齿轮机构5或者说与处于第一行星齿轮机构4的输出侧的离合器机构相耦合，使得在两个行星齿轮机构4、5之间达到一种永久性的同步。在本实施例中，耦合元件60包括两个不同的外径R1、R2，这两个不同外径是由于一个斜的梯面或斜的偏移造成的，其中驱动侧的外径R1大于输出侧的外径R2。本领域普通技术人员可以看出：一个大的外径相应于一个大的内径，一个小的外径相应于一个小的内径。

此外，传动机构配置具有一个输出选择机构27，该输出选择机构利用一个控制装置可纵向移动地进行操纵，从而或者经过第一输出离合器26或者经过第二输出离合器28实现输出。控制装置8可从外面例如利用拉绳进行操纵，该拉绳最好从一个驱动侧的端部区域一直延伸到输出选择机构27，借助该控制装置8的相应旋转运动，输出选择机构27便可沿固定轴1的纵向方向加以操纵，见图1中的箭头A1所示。

下面将参见图7至14对离合器机构的作用原理进行说明。

图7至10示意地示出离合器机构所涉及的部件，从有关第一档位的驱动力矩传递出发直到制动力矩传递。图7至10是沿图1中A-A线的几个横截面。

图7示出的离合器机构处于第一档位的驱动力矩传递的状态中。行星齿轮托架4a、4b的驱动性的输出侧的部分4b沿箭头A方向旋转。驱动棘爪DP的陡面与耦合元件60的第二齿环12b相啮合；而制动棘爪BP以它的削平的面经过耦合元件60的第二齿环12b滑移，这就是说，驱动棘爪DP是主动的，而制动棘爪BP是不主动的。环形弹簧40的钩41与凹穴42的一个左壁相啮合。因此当环形弹簧40旋转时，它便向环形齿轮10扩展或者说朝环形齿轮10扩张。环形齿轮10利用摩擦或者说利用在环形齿轮10和环形弹簧40之间的摩擦力矩实现旋转。耦合元件60的第一齿环12a的突出部31偏左地处在环形齿轮10的第一齿环11a的凹穴30中。由于耦合元件60的第一齿环12a的突出部31沿圆周方向小于环形齿轮10的第一齿环11a的凹穴30，从而分别在它们之间获得一个间隙d1。

图8示出离合器机构，其中从第一档位的一种驱动力矩传递的状态出发，也就是从图7出发，由骑车人施加一个制动力矩。行星齿轮托架4a、4b的驱动性的输出侧的部分4b这时按一个与驱动方向相反的制动方向旋转，如箭头A所示。驱动棘爪DP与耦合元件60的第二齿环12b脱离啮合。环形弹簧40的钩41与凹穴42的一个右壁相啮合。环形弹簧40随同行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b一起旋转。由于环形弹簧40收紧或收缩，环形弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦或者说摩擦力矩减小了。但摩擦仍然足以旋动环形齿轮10。在此状态中，制动棘爪BP仍不处于一种制动力矩传递啮合中。

图9示出处于如图8中所示状态的一种状态中的离合器机构。环形齿轮10利用环形弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦而相对于耦合元件60旋转。耦合元件60的突出部31处在第一齿环机构11a的凹穴30中的一个中间位置上，这就是说它们不与凹穴30的壁相接触。

图10示出处于如图9中所示状态的一种状态中的离合器机构。由于环形齿轮10以及其齿环机构11a、11b的第二齿环11b已相对于耦合元件60或者说已相对于耦合元件60的第二齿环12b旋转和定位，所以制动棘爪BP此时能与耦合元件60的第二齿环12b相啮合，而驱动棘爪DP则以它们的削平的面在耦合元件60的第二齿环12b上滑移，这就是说，制动棘爪是主动的，而驱动棘爪是不主动的。耦合元件60的第一齿环12a的突出部31这时偏右地处于凹穴30中。由于突出部31沿圆周方向小于凹穴30，所以获得一个相当于其量级d1的相应的间隙d2。

图11至14示意地示出与离合器机构相关的部件，从有关第二、第三、第四或第五档位的驱动力矩传递出发一直到制动力矩传递。图11至14是沿图1中A-A线的几个横截面。

图11示出处于一种驱动力矩传递的状态中的离合器机构。这种状态相当于第二、第三、第四或第五档位的驱动力矩传递。驱动性的环形齿轮10沿箭头A的方向旋转，当然快于行星齿轮托架4a、4b的输出部分4b的旋转速度。如在图1中通过线路P2所示的那样，或者如在图16至19中所示的那样，有关第二至第五挡位的驱动力矩从驱动部分2或者说从行星齿轮托架4a、4b的驱动侧的部分4a经过第一行星齿轮机构4借助第二行星齿轮52而到达环形齿轮10。环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第一齿环11a偏左地与耦合元件60的第一齿环12a处于驱动力矩传递啮合之中。由于如上所述的那样，耦合元件60的第一齿环12a的突出部31沿圆周方向小于环形齿轮10的第一齿环11a的凹穴30，所以在这里也可获得一个间隙d1。在此，环形弹簧40的钩41与凹穴42的右壁相啮合。无论是驱动棘爪DP还是制动棘BP都不与耦合元件60的第二齿环12b处于力矩传递连接，这就是说，驱动棘爪DP和制动棘爪BP都不是主动的。

图12示出处于有关第二、第三、第四或第五档的一种驱动力矩传递的状态中的离合器机构，也就是从图11出发，由骑车人施加一个制动力矩。行星齿轮托架4a、4b的驱动性的输出侧的部分4b沿制动方向旋动，该制动方向以箭头A表示。环形齿轮10的旋转快于行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b。环形弹簧40的钩41与凹穴42的左壁相啮合，这是因为行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b在图12中沿逆时针方向旋转。这时，环形弹簧40随同行星齿轮托架4a、4b的输出部分4b旋转。由于环形弹簧40收紧或收缩，环形弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦或者说摩擦力矩减小了。但摩擦仍足以转动环形齿轮10。耦合元件60的第一齿环12a的突出部31在环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第一齿环11a的凹穴30中处于一个中间位置上，这就是说，它们不再与凹穴30的壁相接触。在此状态中，无论是驱动棘爪DP还是制动棘爪BP都不与耦合元件60的第二齿环机构12b处于力矩传递啮合。

图13示出的离合器机构处于一种如图12中所示的状态中。环形齿轮10利用环形弹簧40和环形齿轮10之间的摩擦沿逆时针方向相对于耦合元件60旋转。制动棘爪BP开始与耦合元件60的第二齿环12b相啮合。驱动棘爪DP以它们的削平的面在耦合元件60的第二齿环12b上滑移，而不与该第二齿环进入驱动力矩传递。耦合元件60的突出部31总是仍处于环形齿轮10的凹穴30中的一个中间位置上。

图14示出的离合器机构处于紧接着如图13中所示状态的状态中。由于环形齿轮10的旋转快于行星齿轮托架4a、4b的输出侧的部分4b，所以耦合元件60的突出部31就与环形齿轮的凹穴30的右壁相接触。环形齿轮10随同环行弹簧40旋转。环形齿轮10相对于耦合元件60旋转，所以环形齿轮10的齿环机构11a、11b的第二齿环11b相对于耦合元件60的第二齿环12b旋转。制动棘爪BP这时如此地与耦合元件60的第二齿环12b相啮合，使得制动力矩可以利用耦合元件60继续被导引。驱动棘爪DP在耦合元件60的第二齿环12b上滑移，而不与该第二齿环进入力矩传递啮合之中。

如在图15至19中所示的那样，由驱动部分2或者说由第一行星齿轮机构4的行星齿轮托架4a、4b的驱动侧的部分4a所引入的驱动力矩经过不同线路被传递到轮毂套筒3。在图15至19中只有主要的构件相应配用了附图标记。

图15中的线路DP1表示有关第一档位的驱动力矩从链轮35经过传动机构配置到轮毂3的传输线路。

图16中的线路DP2表示有关第二档位的驱动力矩从链轮35经过传动机构配置到轮毂3的传输线路。

图17中的线路DP3表示有关第三档位的驱动力矩从链轮35经过传动机构配置到轮毂3的传输线路。

图18中的线路DP4表示有关第四档位的驱动力矩从链轮35经过传动机构配置到轮毂3的传输线路。

图19中的线路DP5表示有关第五档位的驱动力矩从链轮35经过传动机构配置到轮毂3的传输线路。

在下面的表1中以符号“-”表示一种状态，在该状态中离合器都不是处在工作位置上，也就是说，没有驱动力矩被传递。以符号“0”表示一种状态，在该状态中离合器都处在工作位置上，也就是说，一个驱动力矩被传递。如参见图15至19并结合线路DP1至DP5可以看出的那样，当驱动力矩采取经过第二行星齿轮机构5的线路时，第二输出离合器28总会传递一个驱动力矩。符号“X”表示这样一种状态，在该状态中第二输出离合器28传递驱动力矩；相反符号“n”表示这样一种状态，在该状态中第二输出离合器28不传递驱动力矩。

离合器/档位	21	22	驱动棘爪DP(19)	26	28
						1	-	-	0	-	X
2	0	-	-	-	X
						3	-	0	-	-	X
4	0	-	-	0	n
						5	-	0	-	0	n

                         表1

离合器机构能够实现：与所选择的挡位无关，总可将制动力矩经过同一线路P1或者说BP1传递到制动机构8。所得到的制动效应也不受挡位的影响，从该挡位出发，骑车人施加一个制动力矩。因此，制动过程对骑车人来说是较舒适的，同时也是较安全的。

在图20中示出从链轮35到制动机构8的整个制动力矩传输线路BP1。在本实施例中，制动力矩传输线路BP1基本上相当于第一挡位的力矩传输线路，但不是经过第二输出离合器28通到轮毂套筒3，而是经过制动机构8。

此外，上述结构还可实现下述目的：第一行星齿轮机构4和第二行星齿轮机构5或者说与行星齿轮机构5处于有效连接的离合器机构可以彼此耦联，从而可在这两者之间达到永久性的同步。因此，换档对于骑车人来说是比较轻松的，从而同时可以改善换档过程中的骑车感受。还有一个优点是，第二行星齿轮机构5不很复杂地可利用一种机构加以控制，这种机构通常由根据一种控制装置加以控制的太阳轮离合器或一个处于该行星齿轮机构驱动侧的复杂的离合器机构组成。所有这一切都是可能的，虽然所述结构简单、紧凑、细长，但在运行中仍是可靠的。

只对本发明的一种优选的实施方式进行了说明和图示，但对本领域普通技术人员来说了解该公开文本就能明白，可以进行各种改进、修改、改善和变形，而不会偏离如在权利要求书中所限定的本发明的保护范畴。

上面所述的实施例包括两个行星齿轮机构。本领域普通技术人员应可看出：本发明并不局限于两个行星齿轮机构，而是也可应用于三个或更多的行星齿轮机构。此外，本发明也并不局限于一个第一双级的行星齿轮机构和一个第二单级的行星齿轮机构。更确切地说，行星齿轮机构的数目、挡位以及定位都能适配有关的要求，例如挡位数、升速-/降速、变速，等等。因此，制动力矩线路也可以是一种有别于第一挡位的线路的线路。此外，如果有必要的话，优选作为单件式所介绍的构件也可是多部件式的。

Claims (20)

1.用于配有倒闸机构的多档轮毂特别是用于自行车的传动机构配置，包括：

第一行星齿轮机构(4)和至少一个第二行星齿轮机构(5)，它们可以彼此耦合；

制动机构(8)，它是对立于第一行星齿轮机构(4)设置的；

离合器机构，它在输出侧可以与第一行星齿轮机构(4)相耦联，并适于与所选档位相关地传递和继续传送一个由骑车人沿驱动方向所施加的驱动力矩，或者与所选择的档位无关地经过线路(BP1)传递一个由骑车人沿制动方向所施加的制动力矩，并将其继续传送到制动机构(8)，从而使产生的制动效应与所选择的档位无关地基本上是相同的。

2.按权利要求1所述的传动机构配置，其中所述离合器机构包括具有驱动侧齿环(9)的环形齿轮(10)，它适于与第一行星齿轮机构(4)的至少一个行星齿轮(52)相啮合，并具有一个输出侧的沿轴向偏置的齿环机构(11a，11b)。

3.按权利要求1或2所述的传动机构配置，其中所述离合器机构包括一个耦合元件(60)，该耦合元件可以与第二行星齿轮机构(5)处于有效连接，并在驱动侧具有一个第一齿环(12a)和一个第二齿环(12b)，其中所述第一齿环(12a)适合于与环形齿轮(10)的齿环机构(11a，11b)的一个第一齿环(11a)相啮合。

4.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述离合器机构包括第一行星齿轮机构(4)的一个行星齿轮托架(4a，4b)的一个输出侧的部分(4b)，该部分利用至少一个驱动棘爪(DP)和/或至少一个制动棘爪(BP)可以有选择地与耦合元件(60)的第二齿环(12b)处于力矩传递连接。

5.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述至少一个驱动棘爪(DP)和至少一个制动棘爪(BP)彼此逆向地位于第一行星齿轮机构(4)的行星齿轮托架(4a，4b)的输出侧的部分(4b)上的相应外围的凹穴中，并且沿径向向耦合元件的第二齿环(12b)拉紧。

6.按前述权利要求中任一项所述的传动机构装置，其中所述第一行星齿轮机构(4)的行星齿轮托架(4a，4b)的输出侧的部分(4b)可以利用一个环形弹簧(40)与环形齿轮(10)沿圆周方向处于有效连接。

7.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述第一行星齿轮机构(4)的行星齿轮托架(4a，4b)的驱动侧的部分(4a)适于作为驱动部分(2)起作用。

8.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述环形齿轮(10)的齿环机构(11a，11b)的第一齿环(11a)的凹穴(30)沿圆周方向大于耦合元件(60)的第一齿环(12a)的啮合到那些凹穴(30)中的突出部(31)，从而获得一个间隙(d1)。

9.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述环形齿轮(10)适合于根据旋转方向与耦合元件(60)相对地定位。

10.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述环形齿轮(10)的齿环机构(11a，11b)的第二齿环(11b)包括突出部(45)，这些突出部适合于将至少一个制动棘爪(BP)去激励，并且是如此设置、配合和可以定位的，使得至少一个制动棘爪(BP)在驱动力矩传递经过线路P2时不致与耦合元件(60)的第二齿环(12b)处于力矩传递连接；其中在制动力矩传递过程中至少一个制动棘爪(BP)是可以与耦合元件(60)的第二齿环(12b)啮合的。

11.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述用于至少一个制动棘爪(BP)去激励的突出部(45)是如此设置、配合的和可以定位的，使得在经过线路P1进行驱动力矩传递或制动力矩传递时，至少一个驱动棘爪(DP)和/或至少一个制动棘爪(BP)可以与耦合元件(60)的第二齿环(12b)相啮合。

12.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述环形弹簧(40)利用一个钩(41)与凹穴(42)相互啮合，该钩有间隙地设置在第一行星齿轮机构(4)的行星齿轮托架(4a，4b)的输出侧的部分(4b)上的一个外围的凹穴(42)中。

13.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述环形弹簧(40)嵌置在环形齿轮(10)的一个内圆周槽中。

14.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中配置了一个输出选择机构(27)，该输出选择机构利用一个控制装置(8)可以沿纵向移动地操纵，使得至一个轮毂套筒(3)的输出既可经过一个第一输出离合器(26)也可经过一个第二输出离合器(28)实现。

15.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述制动部分(82)与滚动外壳(81)相连，在制动运动中沿径向朝外压。

16.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中在第一行星齿轮机构(4)的至少一个太阳轮(23，24)和一个固定轴(1)之间设置了至少一个可以利用控制装置(8)进行控制的太阳轮离合器(21，22)。

17.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述耦合元件(60)适合于将两个行星齿轮机构(4，5)耦联，使得在行星齿轮机构(4，5)之间达到一种永久性的同步。

18.按前述权利要求中任一项所述的传动机构装置，其中可以操纵所述控制装置(8)，使得借助对至少一个太阳轮离合器(21，22)和输出选择机构(27)的控制便可获得多个档位。

19.按前述权利要求中任一项所述的传动机构配置，其中所述第一行星齿轮机构(4)是双级的，第二行星齿轮机构(5)是单级的，从而可得到一种五档传动机构。

20.按前述权利要求中任一项所述的传动机构装置，其中一个制动力矩传输线路(BP1)基本上相当于第一档位的传输线路(DP1)，当然不是经过第二输出离合器(28)而是经过制动机构(8)通往到轮毂外壳(3)的。

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