CN108974243B - 一种自动变速花鼓 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动变速花鼓，包括：花鼓壳体；作为支撑、安装结构的花鼓轴；安装在所述花鼓轴上的至少两级行星齿轮组，不同所述行星齿轮组向花鼓壳体输出不同转速；相邻所述行星齿轮组的太阳轮或行星轮或齿环之间径向方向上不嵌套；相邻所述行星齿轮组之间使用传动部连接；上述方案具有体积小、能够自动变速、易于维护、外形美观的特点。

Description

一种自动变速花鼓

技术领域

本发明属于自行车领域，特别涉及对变速花鼓的改进。

背景技术

现有的手动内三速变速花鼓系统包括内三速花鼓、变速线、变速推杆、调速转把。以公开号为CN106114747A名称为“一种自行车用三级变速驱动装置”的专利为例，其至少存在以下问题：

花鼓内设置的用于变速的多组行星齿轮组，为了上一级行星齿轮组和下一级行星齿轮组之间传动，行星齿轮组在轴向上靠近不同行星齿轮组之间的行星架与齿环之间径向嵌套；并且变速花鼓的挡位越多嵌套的层级也就越多；嵌套造成了花鼓的直径增大从而导致其整体体积变大。

同时上述变速花鼓行星齿轮组通常都在花鼓输入速度的基础上做增速，使用行星架作为动力输入端齿环作为输出端，也就意味着升档以行星齿轮组的对花鼓壳体的转速输出逐渐提高。为了做到较高的速比，需要将行星齿轮组的直径设置的较大，并且速比越高最高速的行星齿轮组的直径也就越大，造成了高速比无法与小直径的行星齿轮组兼顾的问题。

不能自动切换变速档位，需要人工调速。虽然花鼓的行星齿轮组能够进行速比转换，但行星齿轮组与花鼓之间的离合结合与分离需要人工触发；通常，在花鼓轴内设置一能够轴向滑移的推杆，该推杆轴向滑移到不同的位置即激发不同挡位的离合结合或分离，从而实现不同挡位的行星齿轮组驱动花鼓壳体。所述推杆被变速线牵引，变速线连接至调速转把上，从而可通过调速转把控制挡位。

调速转把占用车把手的手握空间，外露的变速线和调速转把影响整车美观。

花鼓内需要延时出与所述变速线配合的变速推杆等部件，导致内部构件布局不尽合理，整车装配比较繁琐，对整车安装精度要求高。

整个系统过于复杂，变速推杆和变速线由于外漏容易被损坏、变速线易老化，导致功能失效，需要定期维护。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题。本发明的目的之一、是为了解决所述现有技术中因不同行星齿轮组之间的行星架与齿环之间径向嵌套导致其花鼓直径增大的问题。为解决上述问题本发明采用的手段是在使用传动部在相邻的行星齿轮组之间传动，使得相邻行星齿轮组在轴向方向上分离，径向方向上没有嵌套。更为具体的，本发明提供一种自动变速花鼓包括：

花鼓壳体；

作为支撑、安装结构的花鼓轴；

安装在所述花鼓轴上的至少两级行星齿轮组，不同所述行星齿轮组向花鼓壳体输出不同转速；

相邻所述行星齿轮组的太阳轮或行星轮或齿环之间径向方向上不嵌套；

相邻所述行星齿轮组之间使用传动部连接。

由于所述传动部的代替行星齿轮组之间自身的零件的传动关系，使得所述相邻的行星齿轮组的行星架、齿环、太阳轮之间避免了嵌套，从而使得花鼓的直径不因行星齿轮组的直径变大而变大。

本发明的目的之二是为了提高变速花鼓的综合变速比。为了达到该目的在花鼓内部设置第一行星齿轮组和第二行星齿轮组；

第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿环通过所述传动部连接；

所述第一、第二行星齿轮组齿环或第二行星齿组的行星架用于驱动所述花鼓壳体；

离合组件，用于选择第一、第二行星齿轮组齿环或第二行星齿组的行星架驱动所述花鼓壳体。

所述第一行星齿轮组的行星架接入源动力，由于所述第二行星齿轮组的齿环与所述行星架通过传动部连接，使得第二行星齿轮组的齿环作为输入端，而第二行星齿轮组的行星架作为输出时其转速下降。在离合组件选择所述行星架驱动花鼓壳体时，花鼓壳体的转速比源动力的转速低，即在源动力的转速的基础上进一步降低了转速，相对而言综合速比得到了提高。

本发明目的之三是提供一种能够自动变速的花鼓，其是通过离心离心离合组件实现的。离心离合组件包括：设置在第一行星齿轮组的齿环上在第一踏频以上结合的第一离心离合；设置在第二行星齿轮组的齿环上在第二踏频以上结合的第二离心离合；

所述第二行星齿轮组，在踏频低于第二踏频时通过行星架驱动花鼓壳体；

所述第二行星齿轮组，在踏频高于第二踏频小于第一踏频时所述第二离心离合结合，并通过齿环驱动花鼓壳体；

所述第一行星齿轮组，在踏频高于第一踏频时第一离心离合结合，并通过齿环驱动花鼓壳体。

在第二离心离合未结合时，所述花鼓被第二行星齿轮组的行星架驱动，其处于花鼓低档模式。所述第二离心离合结合时花鼓处于中档模式，所述第一离心离合结合时花鼓处于高档模式。所述第二离心离合在高于第二踏频时结合，第一离心离合在高于第一踏频时结合其结合的过程由踏频决定不需要手动操作。

本发明目的之四是改进现有的离合结构使其能够随行星齿轮组转动自动结合或脱离。离心离合包括：离心块、离合片、棘爪和棘轮环；

棘轮环，用于与所述棘爪啮合时向花鼓壳体输出动力；

离合结合时，离心块驱动离合片径向转动释放棘爪与棘轮环啮合；

离合分离时，棘轮环的分离部转动迫使所述棘爪与棘轮环强制脱离。

可以看出离心块转动时驱动离合片释放所述棘爪，从而使得离合结合，并且棘轮环的分离部可以使得棘爪强制脱开。

在优选的实施例中，所述棘轮环的分离部为径向向内延申的突起部，离合分离时所述分离部超越并压迫所述棘爪回缩。

在优选的实施例中，棘轮环可以是独立的部件也可以是与花鼓壳体一体设置。

在优选的实施例中，所述花鼓内设置用于与棘轮环外齿啮合的固定齿环，所述固定齿环与花鼓固定连接或一体设置，所述棘轮环的棘齿在离合结合时与所述及棘爪啮合。

在优选的实施例中，所述离心块设置在所述齿环上的安装轴，离合结合时离心块绕所述安装轴转动时带动所述离合片径向转动；

所述离合片包括一棘爪收容槽，所述棘爪被部分地收容在所述棘爪收容槽；

离合片径向转动使得棘爪收容槽释放棘爪从初始位置转换到与所述花鼓壳体的驱动部啮合的位置。

在优选的实施例中，所述第二行星齿轮组的行星架通过棘爪与所述花鼓壳体啮合。

在优选的实施例中，所述传动部为套设在花鼓轴径向外围的传动套筒，所述第二行星齿轮组和第一行星齿轮组的齿环设置与所述传动套筒连接的连接部。

在优选的实施例中，所述第一行星齿轮组与第二行星齿轮组互为镜像设置。

在优选的实施例中，所述离心块通过一驱动部与所述离合片连接；所述离心块与一复位件连接，离合分离时复位件驱动离心块和离合片反向转动。所述驱动部为与所述离合片配接的驱动杆，所述离合片上设置与所述驱动杆配接的开口，所述驱动杆部分的收容在所述开口内并通过开口驱动所述离合片转动。

在优选的实施例中，所述复位件为设置在离心块安装轴上的扭簧，第一离心离合分离时踏频低于第一踏频第一离合组件的扭簧驱动离心块绕安装轴反向转动；第二离心离合分离时踏频低于第二踏频第二离合组件的扭簧驱动离心块绕安装轴反向转动。

在优选的实施例中，所述离合片包括一棘爪收容槽，所述棘爪被部分地收容在所述棘爪收容槽；离合结合时所述棘爪收容槽释放棘爪从初始位置转换到与所述花鼓壳体的驱动部啮合的位置。

在优选的实施例中，所述棘爪包括一弧形支撑部，所述弧形支撑部的背部设置有弹簧槽，一轴向固定弹簧穿过所述弹簧槽将其轴向固定在所述齿环上；所述弹簧压迫所述弧形支撑部的背部使得棘爪总是趋于远离所述棘爪收容槽；所述离合结合时，离合片转动到所述棘爪能够脱离所述收容槽的脱离位置，所述棘爪在弹簧的作用下从初始位置弹出，并与花鼓壳体的驱动部啮合。

本发明的有益技术效果至少包括以下几点：1.通过传动部在相邻行星齿轮组在轴向方向上分离避免径向嵌套减小了花鼓的直径和体积。

2.通过选择所述使用第二行星齿轮组的行星架驱动花鼓壳体，即在源动力的转速的基础上进一步降低了转速，变速花鼓的综合速比得到了提高。

3.第一、第二离心力离合在不同踏频下自动结合不需要人工操作换挡。

4.消除了原有内三速变速花鼓的指拨系统（变速线、变速推杆、调速转把），可使自行车在外观上有进一步的改善。

5.消除了变速推杆等部件结构更合理，整车装配更简单改善了后轴回转运动的稳定性，提高了使用的可靠性和安全性。

6.变速装置安装在花鼓壳内部无需变速线，经过多层密封保护避免暴露在外界，因此雨水、灰尘、油垢等均无法进入，也避免了太阳的暴晒与风雨的侵蚀，故无需定期保养，实现了免保养、精密、耐用、轻巧等优点。

附图说明

图1是自动内三速花鼓剖面结构示意图，其中行星齿轮组以及离合组件以模块的形式表示。

图2是自动内三速花鼓剖面结构示意图。

图3是自动内三速花鼓剖面结构示意图，其中省略了花鼓的壳体。

图4是离心离合的俯视结构示意图。

图5是图4中省略了离心块和离合片的俯视结构示意图。

图6是图4中离心离合离合片俯视结构示意图。

图7是离心离合的剖面结构示意图。

图8是花鼓立体结构示意图，并展示了1/4剖面。

具体实施方式

请参照图1至图8所示的自动变速花鼓示意图。其中在图1中为了简便说明技术要点变速花鼓内的行星齿轮组B被简化成一个模块。传动部T在相邻的行星齿轮组B之间传动，使得相邻行星齿轮组B在轴向方向上分离，径向方向Y上没有嵌套。更为具体的，自动变速花鼓包括：

花鼓壳体S，作为花鼓的动力输出端通过轮辐与车轮连接，花鼓壳体被行星齿轮组B驱动；

作为支撑、安装结构的花鼓轴A用于将花鼓安装在车架等固定结构上，其用于支撑车轮对花鼓的压力并将压力传递到车架上，同时花鼓轴还可以作为行星齿轮组的一部分构件，例如可在花鼓轴上一体的设置太阳轮，行星齿轮组安装在所述花鼓轴上；

安装在所述花鼓轴A上的至少两级行星齿轮组B，不同所述行星齿轮组B向花鼓壳体S输出不同转速；行星齿轮组的源动力来自飞轮，进一步来自用户的踩踏力，飞轮通过传动结构将动力传递至不同级的行星齿轮组，经过行星齿轮组的变速再将不同的转速输出到花鼓壳体上。

在图1中设置了四级行星齿轮组B，行星齿轮组之间的使用传动部T连接；显然可以设置更多或更少级数的行星齿轮组。相邻所述行星齿轮组B的太阳轮或行星轮或齿环之间径向方向上不嵌套；这里径向嵌套是指行星齿轮组之间为了传动会将其一部分结构（通常是行星架的部分结构）沿着轴向延申到相邻行星齿轮组B的内部，为了收容该延申结构不得不将相邻行星齿轮组的结构（通常是齿环）套设在所述延申结构的径向外侧造成相邻行星齿轮组的直径增大。

在图1中所述传动结构围绕花鼓轴设置，套设再花鼓轴A上；传动部T还可以是与所述轴套不接触的杆状、板状、柱状等等效替换结构。所述齿轮组也不仅限于图示中的四组，根据变速级数的需求可以设置更多的齿轮组。

由于所述传动部T的代替行星齿轮组B之间自身的零件嵌套的传动关系，使得所述相邻的行星齿轮组B的行星架、齿环、太阳轮之间避免了嵌套，也能够完成传动的要求，从而使得花鼓的直径不因行星齿轮组的直径变大而变大。

以下结合图2-8说明自动变速花鼓的具体结构以内三速自动变速花鼓，来说明自动变速花鼓的技术原理和技术进步。

内三速花鼓包括两级行星齿轮组，使用中置的行星架11、21作为驱动部件，并设置离心离合根据踏频切换不同的行星齿轮组输出,花鼓壳体61获得不同的转速，由于离心离合1、2的存在，因此整个过程是自动的。

自动内三速花鼓100包括:起到支撑安装作用的花鼓轴51；作为动力输出的花鼓壳体61；安装在所述花鼓轴51上的，第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2；所述第一行星齿轮组的行星架11(以下简称第一行星架11)作为动力输入端，第一行星架11与第二行星齿轮组的齿环(以下简称第二齿环23)通过所述传动部71连接；该传动部71为一传动轴套装置套71设在所述花鼓轴51上。所述第一、第二行星齿轮组齿环(以下简称第一、第二齿环)或第二行星齿组的行星架(以下简称第二行星架)用于驱动所述花鼓壳体61。

离合组件，用于选择第一、第二齿环13、23或第二行星架21驱动所述花鼓壳体61。第一齿环13上设置有在第一踏频以上结合的第一离心离合，第二行星齿轮组2上设置有在第二踏频以上结合的第二离心离合；所述第一或第二离心离合上包括离心块19、29、离合片17、27、棘爪15、25和棘轮环16、26，离合结合时离心块驱动离合片17、27径向转动，所述离合片17、27转动将被锁住的棘爪15、25释放，棘爪15、25与花鼓壳体由棘轮环16、26、和固定齿环18、28组成的驱动部啮合。驱动部可与花鼓壳体为一体件。

所述第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2的太阳轮10、20(以下简称第一、第二太阳轮)安装在所述花鼓轴51上，或与所述花鼓轴51一体设置，在本发明中第一行星齿轮组1的太阳轮10与花鼓轴51固定安装。其太阳轮10、20在行星齿轮101、201转动过程中始终固定在花鼓轴51上不转动。

第一行星齿轮架11包括飞轮安装部43和密封部111。所述飞轮41安装部43内部设置滚道431，该滚道431用于部分收容设置在玉押42和行星架11之间的滚球113，玉押42起到轴向固定所述行星齿轮架11的作用，亦同时固定所述花壳体61轴向位置。飞轮安装部43的外周侧与飞轮连接，骑行动力通过飞轮41传递到所述第一行星齿轮架11。

所述密封部111在径向方向Y延申，其被所述花鼓壳体61竖直方向的延伸部115包围，密封部的边缘设置有滚道112，花鼓壳体的最右侧设置有滚道环116，滚道环116与所述密封部的滚道112共同收容滚球114，所述第一行星齿轮组1通过滚球114支撑花鼓壳体。

所述密封部111的内侧安装星轮轴102(参照图8)，星轮101安装在所述星轮轴102上，第一行星架11远离所述飞轮安装部43的一端设置一传动轴套连接部114，该连接部114与套设在花鼓轴上的传动轴套连接71，两者可使用花键或固定连接的方式。

第一齿环13呈宝塔状，其包括与所述星轮101连接的啮合部12，和用于安装第一离心离合的离合安装部14，离心离合在结合时与所述离合安装部14径向外侧花鼓壳体驱动部16、18或花鼓壳体61连接。应当注意的是第一齿环13不是直接安装在所述花鼓轴51上的而是通所述离心离合安装部14径向内侧的收容腔套设在所述传动轴套上，该齿环的收容腔200和行星架上的外壁均为圆柱状，所述第一齿环13与所述传动轴套71无连接可相互自由转动。

第二行星齿轮组2与第一行星齿轮组1为互为镜像结构。第二行星架21安装在所述花鼓轴51上，该行星架的主体部设置行星轮201。第二行星架21远离所述行星轮的一端用于驱动所述花鼓壳体61，第二行星架21过棘齿233与花鼓壳体61啮合。

第二齿环23呈宝塔状，其包括与所述星201轮连接的啮合部22和用于安装第二离心离合的离合安装部24，离心离合在结合时与所述离合安装部24径向外侧花鼓壳体驱动部26、28连接。第二齿环23通过设置在离心离合安装部24径向内侧的收容腔300内壁(参照图8)作为与传动轴套71左侧端部连接的连接部；所述内壁上可设置与所述传动轴套连接的花键。

第行星架11转动时通过传动轴套71驱动第二齿环23转动，第二行星架21被第二齿环23驱动。

所述第一行星架11连接源动力，由于所述第二齿环23与所述行星架11通过传动轴套71连接，使得第二齿环作23为输入端，行星齿轮组的传动特性所致第二行星架21作为输出时其转速相对第二齿环23下降。第二行星架21与所述传动轴套71连接两者的转速相同。第一行星架11作为输入时，行星齿轮组的传动特性所致第一齿环13的转速大于行星架的转速。因此在所述第二行星架21、第二齿环23、第一齿环13分别与花鼓壳体啮合时对应的花鼓的转速分别为R1、R2、R3，并且R1<R2<R3。

申请人经过实验优化行星齿轮组的齿比，在离合组件选择所述第二行星架21驱动花鼓壳体时，花鼓壳体61的转速为所述传动轴套71转速的0.55倍，在选择所述第一齿环13驱动花鼓壳体时所述花鼓壳体的转速为传动轴套的1.36倍数，第二齿环的转速与传动轴套的转速相同即R1:R2:R3=0.55:1:1.36,其综合速比R1:R3≈2.47,相对而言不带降速功能的三速花鼓综合速比为1.69，因此综合速比具有很大的提升能带来明显不同的骑行感受。

在骑行过程中第一行星架11被所述飞轮41驱动，第二齿环21和传动轴套71与所第一行行星架11同步转动。不论骑行者的踏频如何改变，上述三个部件均保持同步转动。而第一行星齿轮组1和第二行星齿轮组2的齿环13和第二行星齿轮组的行星架的转速分别为R1、R2、R3。所述转速分别对应低档、中档和高档。

离心离合再不同踏频下切换第一13、第二齿环23和第二行星架21，与花鼓壳体61的驱动关系完成低档、中档、高档换挡。所低档、中档和高档位的对应的花鼓壳体输出的转速分别为低速R1、中速R2和高速R3。离心离合换挡的临界踏频为第二踏频、第一踏频，低于所述第二踏频花鼓处于低档低速状态，大于等于第二踏频小于第一踏频花鼓处于中档中速状态，大于等于第一踏频花鼓处于高档高速状态。

对于确定齿比的行星齿轮组所述离心离合结合时的临界转速是固定的，因此对于确定齿比的自行车牙盘和飞轮组合，所述离心离合的临界踏频也是确定的。本领域技术人员可以根据需要调整行星齿轮组的齿比或牙盘和飞轮的齿比来调整所述换档临界踏频。

花鼓自动升档过程按照不同的档位，骑行动力传输的路径也不同：

低档时，骑行者的踏频小于第二踏频骑行动力从飞轮41输入，经过第一星架11传递传动轴套71再到第二齿环13，再从第二齿环13传递至第二行星架11上，最后到达花鼓壳体61。参照图中所示的箭头标识的路径，A->B->C->D->E->G->I->J。第二行星架21上设置与花鼓壳体61的驱动部233啮合的棘爪（驱动部和棘爪在下文中详细介绍），通过该棘爪和驱动部233所述骑行动力被传递到花鼓壳体61上。由于在整个低档传动过程中，此时的踏频低于第二踏频，因此第一离心离合和第二离心离合都处于分离的状态，第一行星齿轮组1的第一齿环11和第二行星齿轮组2的第二齿环21处于无负载空转状态，因此花鼓壳61的输出的转速为R1。

中档时，骑行者的踏频大于第二踏频小于第一踏频，骑行经过传动轴套71传递到第二齿环23，通过第二轮组的行星齿离心离合到达壳体61，其动力传递的路径是A->B->C->D->E->F->G->H。由于骑行踏频大于第二踏频并小于第一踏频，所述第二离心离合结合，第二离心离合上的棘爪25与被花鼓壳体驱动部26、28啮合。第二行星齿轮组2的齿环23通过棘爪25驱动所述花鼓壳体61，花鼓壳体61的和第二行星齿轮组的齿环23同步转动，其转速为R2与所述传动轴套以及第一行星齿轮组的行星架的转速相同。此时由于花鼓壳体的转速为R2大于所述第二行星齿轮组行星架的转速，造成第二行星齿轮组行星架上的棘爪33与花鼓壳体驱动部233、234脱离，第二行星架21处于无负载空转状态。相应的踏频小于第一踏频，使得所述第一离心离合处于分离的状态，所述第一行星齿轮组1的齿环11空转，也即第一离心离合处于分离空转状态。

高档时，骑行的踏频大于第一踏频，骑行动力从飞轮41输入传递到第一星星齿轮架11，通过第一离心离合传递到花鼓壳体62，其动力传递路径为A->B->C->D->E。由于踏频大于第一踏频，因此第一齿环13上的第一离心离合结合，第一离心离合上的棘爪15与花鼓壳体驱动部16、18啮合。第一齿环13通过棘爪15驱动所述花鼓壳体61，花鼓壳体61与第一行星齿轮的齿轮环13同步转动，其转速R3大于第二行星齿环23以及第二行星架21的转速。此时第二离心离合棘爪25与花鼓壳体驱动部26、28脱离，第二行星架21棘爪与花鼓壳体61驱动部233、234也脱离，所述第二行星齿环23、第二行星架21均处于空转状态。

花鼓自动降档过程与升档动作相反，当踏频降低至低于第一踏频高于第二踏频时，第一离心离合分离，花鼓壳体61的速度下降第二离心离合结合降为中档，此时第一行星齿轮组1的齿环13和第二行星齿轮组的行星架21处于空转状态。当踏频降低至低于第二踏频，花鼓壳体的速度进一步下降第二离心离合分离第二行星架上的棘齿233与花鼓壳体啮合降为低速档，此时第一行星齿轮组1的齿环13和第二行星齿轮组2的齿环23均处于空转状态。第一离心离合分离驱动棘爪15与花鼓的驱动部16、18分离，第二离心离合分离驱动棘爪25与花鼓的驱动部26、28分离。

低于第二踏频小于第一踏频时第二离心离合未结合时，所述花鼓被第二行星齿轮组的行星架驱动。高于第二踏频小于第一踏频所述第二离心离合结合时花鼓处于中档模式。高于第一踏频第一离心离合结合时花鼓处于高档模式。同时在中档和高档换挡时能够使得其他两档驱动棘爪与花鼓分离。因此花鼓的升降党过程完全由踏频的升降过程决定，不需要手动操作。

第一离心离合和第二离心离合的工作原理完全相同，两者的区别在于第一离心离合和第二离心离合结合和分离的临界踏频不同，所述不同的踏平对应自动变速花鼓不同的档位；同时花鼓壳体的驱动部工作远离也完全相同，仅存在尺寸或齿数上的不同。因此为了简要，以第一离心离合为例，说明离心离合和花鼓驱动部的工作原理。

第一离心离合上包括离心块19、离合片17、棘爪15和棘轮环16，离心块19、离合片17、棘爪15均安装在所述第一齿环13上。所述齿环13星轮啮合部12的直径大于离合安装部14的直径，在离合安装部14径向外侧，形成一环状收容所述棘爪15、离合片17和离心块19的空间。棘轮环16作为花鼓壳体驱动部的一部分安装在花鼓壳体61上，用于与所述棘爪15啮合时向花鼓壳体61输出动力。

所述离心块19程弧形的块状结构，所述安装轴191被套设在所述弧形块状结构的尾部，离心块安装轴191直接设置在所述齿环13上，离心块19设置安装轴191上并且离心块19在离合结合时绕所述安装轴191转动，带动所述离合片17径向转动，在图4中所离心块和齿环13均逆时针转动。

所述离心块19绕安装轴191转动是由于齿环13的转动使得离心块产生离心效应造成的，同时所述齿环13也作为离合装置的动力输入部，在离合结合时其与被驱动的花鼓壳体61同步转动，显然动力输入部还可以是非行星齿轮的其他转动部件，只要其能够转动使得离心块19形成有效的离心效应即可。

所述离心块19通过一驱动部192与所述离合片17连接；该驱动部192为设置在所述离心块安装轴191一侧与所述离合片17配接的驱动杆192，该驱动杆192一端套在所述离心块19的驱动杆安装孔内，驱动杆192的另外一端与所述离合片17上设置的配接的开口173抵触，所述驱动杆192部分的收容在所述开口173内。所述驱动部还可以是除轴以外的其他驱动形式例如使用钩、齿轮、棘轮、推杆、杠杆等机械结构代替所述驱动杆。

在踏频逐渐上升到第一踏频时离心离合所述述离心块19转动因离心效应绕安装轴191转动，驱动轴192随着离心块19绕所述离心块安装轴191转动，驱动轴191通过所述离合片17上的收容槽170驱动离合片17径向转动。

所述离合片17包括一棘爪收容槽170，其包括下边缘172和上边缘171，所述棘爪15被部分地收容在所述棘爪收容槽170；离合片17转动到所述棘爪能够脱离所述收容槽170的脱离位置，所述棘爪在弹簧的作用下从初始位置弹出，并与花鼓壳体的棘轮环标号162处啮合。在啮合位置所述棘爪15未被所述棘爪收容槽170收容的部分在离合结合时与所述花鼓壳体的驱动部16啮合。

所述棘爪包括一弧形支撑部153，所述弧形支撑部的背部设置有弹簧槽154，一轴向固定弹簧151穿过所述弹簧槽将其轴向固定在所述齿环14上；所述弹簧15压迫所述弧形支撑部的背部154使得棘爪15总是趋于远离所述棘爪收容槽170；因此一旦所述收容槽170转动到脱离位置时，所述棘爪15从收容槽170中脱出，并在弹簧的作用下以弧形支撑部为支点旋转一定角度后与驱动部192啮合。

在所述齿环13上包括棘爪安装位141，离合分离时棘爪的初始位置即被所述离合片上的收容槽170保持在此安装位中。在所述齿环13上关于中心对称的位置设置多个所述棘爪15。所述棘爪15安装位141为形成在所述齿环上的内凹结构，该内凹结构的体积略大于所述棘爪15的体积，所述离合片17转动棘爪与花鼓壳体61的驱动部啮合。

所述花鼓驱动部包括棘轮环16以及与棘轮环外齿啮合的固定齿环18。所述固定齿环18与花鼓壳体61固定连接或一体设置，或者将棘轮环与固定齿环简化为一个部件与花鼓壳体一体设置。所述棘轮环16的的内部包括多组棘齿，棘齿包括一棘爪收容部160和凸起部163，离合结合时，棘爪收容部160的前端为与所述棘爪的前端152抵触的配合槽162，啮合时所述棘爪通过该配合槽162将骑行动力传递到花鼓壳体上，所述凸起部163档住所述棘爪15使之不从配合槽中脱出。

在踏频从第二踏频逐渐上升到第一踏频时第一离心离合结合，所述花鼓壳体61的转速变为高档，其转速大于所述第二行星齿轮架21的转速；所述第二行星齿轮组2上的棘轮环26随花鼓壳体61同步转动使得第二离心离合棘轮环转速超过棘爪的转速，所述的分离部(相当于图5中标号163)转动超越并压迫所述棘爪使得棘爪回缩，进而迫使所述棘爪与棘轮环强制脱离。棘爪25与所述配合槽(相当于图5中标号162)脱离从而使得第二行星齿轮组进入空转状态。

当所述踏频从高于第一踏频逐渐下降到第二踏频，此时由于惯性作用花鼓壳体61的转速大于所述第一齿环11的转速，所述棘轮环16超越棘爪15，并且位于棘爪15后方的凸起部163超越所述棘爪15，并将棘爪15推出所述收容槽160推回到所述安装位141，同时离心块19的复位力驱使离心块和离合片17反向复位转动，所述棘爪15再次进入离合片上的收容槽170中，此时由于收容槽170已经回到了初始位置因此所述棘爪被重新锁定回到安装位。而此时达到第二踏频，第二离心离合上的棘爪25与棘轮环26上的配合槽啮合，完成从高速档将为中速档的步骤。

当用户突然停止踩踏，即踏频直接降为零所述第一行星齿轮组1的齿环11和第二行星齿轮组2的齿环21停止转动，从而使得所述第一行星齿轮上的棘爪15和第二行星齿轮的棘爪25，都从所述收容槽中脱出被突起部163推回到所述安装位141，同样地所述棘爪15重新被安装槽锁定，从而完成直接从高档降为低档。

所述离心块19与一复位件连接，离心块19始终受到复位力。所述复位件为设置在所述离心块安装轴上的扭簧，当然本领域技术人员还可以使用其他任意已知的复位手段代替所述扭簧。

Claims (7)

1.一种自动变速花鼓，其特征在于，包括：花鼓壳体；作为支撑、安装结构的花鼓轴；安装在所述花鼓轴上的至少两级行星齿轮组，不同所述行星齿轮组向花鼓壳体输出不同转速；相邻所述行星齿轮组的太阳轮或行星轮或齿环之间径向方向上不嵌套；相邻所述行星齿轮组之间使用传动部连接；所述传动部为套设在花鼓轴径向外围的传动套筒，传动部在相邻的行星齿轮组之间传动，使得相邻行星齿轮组在轴向方向上分离，径向方向上没有嵌套；

所述行星齿轮组包括：第一行星齿轮组和第二行星齿轮组；第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿环通过所述传动部连接；所述第二行星齿轮组齿环或第二行星齿组的行星架用于驱动所述花鼓壳体；离合组件，用于选择第二行星齿轮组齿环或第二行星齿轮组的行星架驱动所述花鼓壳体；

所述第二行星齿轮组和第一行星齿轮组的齿环设置与所述传动套筒连接的连接部；

所述第一行星齿轮组与第二行星齿轮组互为镜像设置。

2.如权利要求1所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述离合组件包括：在第一踏频以上结合的第一离心离合；第二踏频以上结合的第二离心离合；所述第二行星齿轮组，在踏频低于第二踏频时通过行星架驱动花鼓壳体；所述第二行星齿轮组，在踏频高于第二踏频小于第一踏频时所述第二离心离合结合，并通过齿环驱动花鼓壳体；所述第一行星齿轮组，在踏频高于第一踏频时第一离心离合结合，并通过齿环驱动花鼓壳体。

3.如权利要求2所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述第一离心离合和第二离心离合包括：离心块、离合片、棘爪和棘轮环；棘轮环，用于与所述棘爪啮合时向花鼓壳体输出动力；离合结合时，离心块驱动离合片径向转动释放棘爪与棘轮环啮合；离合分离时，棘轮环的分离部转动迫使所述棘爪与棘轮环强制脱离。

4.如权利要求3所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述棘轮环的分离部为径向向内延申的突起部，离合分离时所述分离部超越并压迫所述棘爪回缩。

5.如权利要求4所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述花鼓内设置用于与棘轮环外齿啮合的固定齿环，所述固定齿环与花鼓固定连接或一体设置，所述棘轮环的棘齿在离合结合时与所述棘爪啮合。

6.如权利要求4所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述离心块设置在所述齿环上的安装轴，离合结合时离心块绕所述安装轴转动时带动所述离合片径向转动；所述离合片包括一棘爪收容槽，所述棘爪被部分地收容在所述棘爪收容槽；离合片径向转动使得棘爪收容槽释放棘爪从初始位置转换到与所述花鼓壳体的驱动部啮合的位置。

7.如权利要求2所述的一种自动变速花鼓，其特征在于，所述第二行星齿轮组的行星架通过棘爪与所述花鼓壳体啮合。