CN113195351B - 脚踏推进车辆多速齿轮系统 - Google Patents

Abstract

一种踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，包括齿轮机构(4)，该齿轮机构包括：‑主轴(5)；‑中空的第一轴(71)和中空的第二轴(72a，72b)，都轴向静止并围绕主轴(5)能旋转地布置；‑周转的第一齿轮区段(10)，围绕所述主轴(5)布置在第一轴和第二轴(71，72)之间，并且包括两个径向堆叠的载架元件(101，102)；‑第一换挡机构(30)，布置在第一轴(71)与第一齿轮区段(10)之间，并且被配置成将第一轴(71)与两个径向堆叠的载架(101，102)中的一个旋转地接合，其中，第一换挡机构(30)包括围绕主轴(5)径向堆叠的两个第一离合器(321，322)。

Description

脚踏推进车辆多速齿轮系统

技术领域

本发明涉及一种用于脚踏推进车辆的周转的内部齿轮机构。

背景技术

用于脚踏式车辆的内部齿轮机构归因于其稳固性、长使用寿命及最新技术改进而正经历人气回升。当经曝露并易于受影响、迅速劣化且需要频繁维护的外部齿轮移位时，链条会侧向弯曲且其衬套会磨损并拉伸，这使得轮齿及链环过早地磨损。

内部齿轮在这个意义上更理想，但典型的多速齿轮无法处理骑乘者及辅助电动机的高转矩。大多数内部齿轮仅借助于卡爪或在例如DE19720796的情况下利用卡爪及轴向离合器两者而移位，但US9279480提供对许多等级的改进。期望进一步优化来进行简化、降低成本并改进功能。

另一挑战为如何简化组装，例如，使得齿轮堆叠容限精确，以及如何接近齿毂，以便在给定内部齿轮堆叠的机构的情况下提供最佳齿轮堆叠宽度。传统上，毂设置有大直径锁定滚珠轴承，其为重且昂贵的装置，且毂端盖被旋拧到毂壳上或利用螺栓保持在适当位置，其中，此等解决方案均非最佳。通常，轮轴为带螺纹的，且将具有滚珠轴承座圈的螺母手动地拧紧至假定为适当配合的程度。

又一挑战涉及现代胖胎车的较宽胎体。这需要较宽的轮轴安装件及毂轴承之间的距离，从而增大了机械应力，并提高了轴承、主轴及其他部分的故障风险。内部齿轮的轮轴通常设置为轴向杆，使换挡机构环绕该轴向杆而不具有内部通道，从而造成亦不允许使用贯穿螺栓的较重的轮轴。具有内部换挡轮轴通道的轮轴具有机加工的轴向贯穿件，其沿着轮轴延伸相当大的距离以允许卡爪换挡该机构，从而降低扭转结构完整性。为了维持刚度及强度，添加了材料，从而增大重量并提高成本。

上述挑战中的一些在WO2012128639A1中已经提及，但结构及功能问题仍待解决。

发明内容

本发明的目标为克服现有技术的问题。

多速齿轮系统的功能性经改进而优于现有技术的多速齿轮系统。另外，已经减小了元件的数量，且已经简化了组装及维护。这进而使得齿轮之总成本得以降低。

附图说明

图1a示出了本发明的多速齿轮系统的实施例的示意图。主轴（5）被配置成由贯穿螺栓（7）固定至脚踏式车辆的框架端，且齿轮机构（4）转移来自第一轴（71）的转矩，而该第一轴在此情况下直接连接至链齿（8）以连接至毂壳（3）。在此实施例中，齿轮机构（4）包括由第二轴（72）互连的第一齿轮区段（10）和第二齿轮区段（20），其中，第二齿轮区段（20）为减速齿轮。第一齿轮区段（10）包括由第一内部载架、中间载架及外部载架（101，102，103）互连的第一及第二行星齿轮组（11，12）。径向操作的第一及第二换挡机构（30，40）被配置成分别在输入轴（71）与载架（101，102，103）之间及在载架（101，102，103）与第二轴（72）之间提供可释放的单向耦接件。此齿轮系统可具有总共14种不同齿轮比。在此已经添加了在真实实施例中不属于同一截面的一些元件来说明操作原理。

图1b示出了类似于图1a中所示出的系统的多速齿轮系统的实施例，其差别在于不存在减速齿轮，且第二轴（72b）直接连接至或与毂壳（3）成一体。此齿轮系统可具有总共7种不同齿轮比。

图2以立体图示出了本发明的实施例的多速齿轮系统。

图3示出了本发明的多速齿轮系统的截面的一半。

图4a、图4b及图4c示出了第一换挡机构（30）的离合器的不同位置。

在图4a中，第一内部离合器元件（351）与第一共同离合器元件（350）接合，而第一中间离合器元件及外部离合器元件（352，353）空转。转矩在此从第一轴（71）转移至第一内部载架（101）。

在图4b中，第一中间离合器元件（352）与第一共同离合器元件（350）接合，而第一外部离合器元件（353）空转且第一内部离合器元件（351）脱离。转矩在此从第一轴（71）转移至第一中间载架（102）。

在图4c中，第一外部离合器元件（353）与第一共同离合器元件（350）接合，而第一内部离合器元件及中间离合器元件（351，352）脱离。转矩在此从第一轴（71）转移至第一外部载架（103）。

图5a、图5b及图5c示出了第二换挡机构（40）的离合器的不同位置。

在图5a中，第二外部离合器元件（453）与第二共同离合器元件（450）接合，而第二内部离合器元件及中间离合器元件（451，452）空转。转矩在此从第一外部载架（103）转移至第二轴（72a）。

在图5b中，第二中间离合器元件（452）与第二共同离合器元件（450）接合，而第二内部离合器元件（451）空转且第二外部离合器元件（453）脱离。转矩在此从第一中间载架（102）转移至第二轴（72a）。

在图5c中，第二内部离合器元件（451）与第二共同离合器元件（450）接合，而第二中间离合器元件及外部离合器元件（452，453）脱离。转矩在此从第一内部载架（101）转移至第二轴（72a）。

图6a、图6b、图6c、图6d、图6e及图6f示出了与本发明的实施例的第一换挡机构（30）相关的一些元件的立体图及部分剖视图。

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e、图7f、图7g及图7h示出了与本发明的实施例的第二换挡机构（40）相关的一些元件的立体图及部分剖视图。

图8a及图8b以立体图示出了与第一太阳齿轮（111）成一体的第一内部载架（101）。

图9a及图9b以立体图示出了与第二环形齿轮（123）成一体的第一中间载架（102）。

图10a及图10b以立体图示出了与第一环形齿轮（113）成一体的第一外部载架（103）。

图11以立体图示出了本发明的实施例的分离毂壳（3）。

图12a、图12b、图12c以立体图及部分剖视图示出了布置在主轴（5）内部的换挡轮轴（2）。

图5d及图5e示出了第三换挡机构（50）的第三及第四离合器（521，522）的不同位置。

在图5d中，第三内部离合器元件（551）与第三共同离合器元件（550）接合，而第四个第一及第二离合器元件（552，553）空转。第三轴（73）在此锁定至第二外部载架（203）。

在图5e中，第三内部离合器元件（551）与第三共同离合器元件（550）脱离，而第四个第一及第二离合器元件（552，553）接合，使得第二外部载架（203）锁定至主轴（5）。

在图13a中示出了可以如何组装多速齿轮系统（1）的主元件。箭头指示它们进入到主轴（5）上的方向。从此视图中去除了与离合器及离合器的操作相关的一些元件以改进可读性并理解部件如何以浮动的方式轴向堆叠。

图13b示出了当已组装时的图13a中的元件。

图13c示出了具有轴向对准的指示的图13b的元件。

图13d示出了具有径向对准的指示的图13b的元件。

具体实施方式

在以下描述中，说明本发明的各种示例及实施例，以便为技术人员提供对本发明的更彻底理解。在各种实施例的内容背景中且参见附图所描述的特定细节并不旨在被视为限制。

下文描述的大多数实施例被索引化。另外，描述了相对于经编号的实施例而限定的从属实施例。除非另外指定，否则可与一或多个经编号的实施例组合的任一实施例也可直接与所提及的经编号的实施例中的从属实施例中的任一个组合。

齿轮区段：

在图1中所示出的实施例中，本发明为多速内部齿轮系统（1），其包括主轴（5）、可旋转安装到所述主轴（5）上的毂壳（3）、由轮齿（8）驱动且进而驱动毂壳（3）的齿轮机构（4）。主轴（5）被布置成固定至车辆的框架，而毂壳（3）被布置成固定至车辆的轮缘。

中空的、可选择性操作的、可旋转的换挡轮轴（2）径向地布置在主轴（5）内，并且在换挡轮轴（2）内中央设有通道（6），以用于接收滑动安装的贯穿螺栓（未示出），而用于将主轴（5）固定至框架。

第一轴（71）借助于主轴（5）与第一轴（71）之间的入载的第一内部轴承（81）以及第一轴（71）与毂壳（3）之间的第一外部轴承（82），而同轴地且可旋转地安装在主轴（5）与毂壳（3）之间。轮齿（8）驱动第一轴（71）。

齿轮机构（4）可包括具有级联耦接的第一及第二周转齿轮组（11，12）的第一齿轮区段（10）。

第一周转齿轮组（11）包括第一太阳齿轮、第一行星齿轮及第一环形齿轮（111，112，113），且第二周转齿轮组（11）包括第二太阳齿轮、第二行星齿轮及第二环形齿轮（121，122，123）。第一行星齿轮（112）可旋转地安装至第一行星保持器（114），且第二行星齿轮（122）可旋转地安装至第二行星保持器（124）。第一及第二行星保持器（114，124）相对于主轴（5）为同心的。

第二太阳齿轮（121）不可旋转地固定至主轴（5）。

第一齿轮区段（10）还包括三个同心的载架元件：使第一太阳齿轮（111）与第二行星保持器（124）互连的第一内部载架（101）、使第一行星保持器（114）与第二环形齿轮（123）互连的第一中间载架（102），以及连接至第一环形齿轮（113）的第一外部载架（103）。

第一环形齿轮（113）被设置为第一外部载架（103）的一部分，第二环形齿轮（123）及第一行星保持器（114）被设置为第一中间载架（102）的一部分，且第二行星保持器（124）及第一太阳齿轮（111）被设置为第一内部载架（101）的一部分。

三个同心的载架元件（101，102，103）以在其间固定的驱动比围绕主轴（5）旋转，其中，第一外部载架（103）比第一中间载架（102）更快地旋转，且第一中间载架（102）比第一内部载架（101）更快地旋转。

第二齿轮区段（20）用作减速齿轮，且包括第三周转齿轮组（23），该第三周转齿轮组包括第三太阳齿轮、第三行星齿轮及第三环形齿轮（231，232，233）。第三行星齿轮（232）可旋转地安装至第三行星保持器（234），从而不可旋转地连接至毂壳（3）、将输出转矩转移至连接至毂壳（3）的轮。第三行星保持器（234）相对于主轴（5）为同心的。

第一及第二齿轮区段（10，20）由第二轴（72a）互连、同心地包围主轴（5），且被布置成将转矩从第一内部载架、中间载架或外部载架（101，102，103）转移至第三太阳齿轮（231），而该第二轴（72a）不可旋转地连接至该第三太阳齿轮。

换挡机构：

在图1中，齿轮机构（4）由以内部的虚线部分示意性地表示的第一、第二及第三换挡机构（30，40，50）操作。

换挡轮轴（2）具有第一、第二及第三径向换挡凸轮（311，411，511），其围绕换挡轮轴（2）周向地布置，且径向地操作第一、第二及第三换挡球（312，412，512）穿过主轴（5）中的第一、第二及第三开口（313，413，513）。

第一、第二及第三径向换挡凸轮（311，411，511）的高度沿着换挡轮轴（2）的周界而变化，且凸轮因此为多级的。径向地推动换挡球（312，412，512）的距离因此取决于换挡轮轴（2）的角度位置。换挡机构（9）被布置成将换挡轮轴（2）旋转至正确位置。在图1a及图1b中，换挡机构（15）的内部并未示出，但其通常包括布置成使换挡轮轴（2）旋转的致动器。换挡轮轴（2）可具有换挡轮（9a），诸如齿形轮，如图12a中所示，与致动器的离合器臂交接。其也可由诸如链带等的其他装置而操作。

第一、第二及第三换挡机构（30，40，50）的实际实施将稍后解释，但出于说明的目的，已经在图1中针对第一换挡机构（30）示意性地示出个别的第一内部、中间及外部离合器（321，322，323）。

第一内部、中间及外部离合器（321，322，323）被配置成分别将第一轴（71）与第一、第二或第三载架元件（101，102，103）可释放地接合。第一滚珠（312）的径向位置决定第一内部、中间及外部离合器（321，322，323）中的哪一个被操作。

已针对第二换挡机构（40）以相同方式示出了个别的第二内部、中间及外部离合器（421，422，423）。

第二内部、中间及外部离合器（421，422，423）被布置成分别将第二轴（72a）与第一、第二或第三载架元件（101，102，103）可释放地接合。第二滚珠（412）的径向位置决定第二内部、中间及外部离合器（421，422，423）中的哪一个被操作。

在图1中在右边针对第三换挡机构（50）示出了第三个第一及第二离合器（521，522）。第三个第一及第二离合器（521，522）被配置成在直接驱动模式中将第三太阳齿轮（231）锁定至第三环形齿轮（233）。在减速模式中，第三太阳齿轮（231）与第三环形齿轮（233）之间的连接脱离，其中，第三环形齿轮（233）相对于主轴（5）保持静止，且第二齿轮区段（20）在第二轴（72a）与毂壳（3）之间的齿轮比减小的情况下操作。

现在将更详细地描述离合器及其操作的实际实施。

图4a示出了第一换挡机构（30）的部件。

上文已经参见图1提及了一些部件，诸如固定的主轴（5）、可旋转地围绕主轴（5）布置的第一轴（71）、及换挡轮轴（2）。另外，可见到第一内部、中间及外部载架（101，102，103）。这些载架也被布置成围绕主轴（5）旋转。

第一换挡机构（30）在入载侧上包括多级的第一入载离合器元件（350），且在出载侧上包括第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）。多级的第一入载离合器元件（350）在此径向地延伸，且与第一轴（71）成一体。第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）分别与第一内部、中间及外部载架（101，102，103）相互作用。为了理解离合器的操作，应注意，此相互作用如何起作用至关重要。

首先，第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）中的每一者旋转地固定至对应的第一内部、中间及外部载架（101，102，103）。这已经在图4a中用与载架重叠的离合器元件的上部部分示出。这意味着，离合器元件中的一个旋转，对应的载架将旋转，反之亦然。

然而，在轴向方向上，允许离合器元件相对于载架元件移动某一距离，该载架元件在轴向方向上相对于主轴（5）固定。

离合器元件因此始终旋转地固定至载架，但可轴向地移动以与入载的离合器元件（350）接合及脱离。

第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）被预张紧以由图4a中所示出的对应的第一内部、中间及外部弹性部件（381，382，383）接合。

多级的第一共同离合器元件（350）及第一内部离合器元件（351）的集合可称为构成图1中所示出的第一内部离合器（321）。类似地，多级的第一入载离合器元件（350）及第一中间离合器元件（352）的集合可称为构成第一中间离合器（322），且多级的第一入载离合器元件（350）及第一出载外部离合器元件（353）的集合可称为构成第一外部离合器（323）。

第一内部、中间及外部离合器（321，322，323）均为单向爪形离合器，且第一共同离合器元件（350）包括面朝第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）的单向的第一离合器齿（360），这些离合器元件均包括半径不相同的单向的第一内部、中间及外部离合器齿（361，362，363）。离合器齿的数量对于离合器元件而言可相同。由于该等齿为单向，所以第一内部、中间及外部离合器（321，322，323）因此可在一个旋转方向上抓持，且在处于接合的轴向位置时在相反方向上空转。

另外，第一换挡机构（30）包括轴向静止的第一辅助环（331）及可轴向移动的第一换挡环（341）。

第一辅助环及第一换挡环（331，341）都具有在轴向相对侧上与第一换挡球（312）交接的相应的第一辅助锥面及第一换挡锥面（332，342）。

多级的第一径向换挡凸轮（311）围绕换挡轮轴（2）周向地布置，且第一换挡球（312）在主轴（5）的第一开口（313）内搁置于所述第一径向换挡凸轮（311）上。

也可看出，第一内部离合器元件（351）被配置成与第一换挡环（341）在出载方向上轴向地移动，且第一出载中间离合器元件（352）被配置成与第一出载内部离合器元件（351）在相同方向上移动。第一内部离合器元件（351）及第一换挡环（341）在实施例中可设置为单个元件。

现在将参见图4a、图4b及图4c解释第一换挡机构的操作。与图4a中相同的附图标记适用于图4b及图4c。

在解释如何操作离合器之前，理解以下情况至关重要：归因于多速齿轮系统（1）的设计，第一外部载架（103）始终比第一中间载架（102）更快地旋转，该第一中间载架将比第一内部载架（101）更快地旋转。因此，此时不可能使多于一个离合器元件主动地驱动载架。

在图4a中，换挡轮轴（2）被定位成使得第一径向换挡凸轮（311）处于其内部位置，而图4b中的换挡轮轴已经旋转成使第一径向换挡凸轮（311）定位在中间位置。在图4c中，由于换挡轮轴（2）的进一步旋转，将径向换挡凸轮（311）布置在外部位置。

当径向换挡凸轮（311）处于内部位置时，如图4a中所示，第一换挡球（312）处于下部位置。这允许内部弹性元件迫使第一换挡环（341）及第一内部离合器元件（351）朝向第一入载离合器元件（350）。第一内部离合器元件（351）因此与第一共同离合器元件（350）接合，且可在此情况下限定为驱动元件，从而将转矩自第一轴（71）转移至第一内部载架（101）。

然而，也迫使第一中间及外部离合器元件（352，353）朝向第一共同离合器元件（350），但是，由于这些离合器元件比第一内部离合器元件（351）以更高速度旋转，所以它们将空转。

在图4b中，径向换挡凸轮（311）将第一换挡球（312）提升至中间位置。第一换挡球（312）将邻接辅助及换挡锥面（332，342），且迫使第一辅助及换挡环（331，341）分开。然而，由于仅第一换挡环（341）为可移动的，所以由于径向换挡凸轮（311）提升第一换挡球（312）所造成的整个轴向移动必须由第一换挡环（341）进行。

由于第一换挡环（341）与第一内部离合器元件（351）轴向地接合，所以第一内部离合器元件（351）与第一共同离合器元件（350）脱离接合而轴向地移动至脱离位置。来自换挡机构的轴向力必须克服第一内部弹性元件（381）的力。这允许最初空转的第一中间离合器元件（352）借助于第一中间弹性元件（382）而与第一共同离合器元件（350）接合，且变为驱动元件，从而将转矩从第一轴（71）转移至第一中间载架（102）。然而，第一外部离合器元件（353）将仍然空转，因为其比第一中间离合器元件（352）更快地旋转。

移至图4c，径向换挡凸轮（311）将第一换挡球（312）进一步提升至上部位置。第一换挡球（312）将迫使第一辅助及换挡环（331，341）进一步分开，如上文所解释，必须由第一换挡环（341）进行移动。

第一内部离合器元件（351）在出载方向上进一步轴向地移动，且由于第一内部离合器元件（351）与第一中间离合器元件（352）轴向地接合，所以迫使第一中间离合器元件（352）与第一共同离合器元件（350）脱离接合而到达脱离位置。来自换挡机构的轴向力必须克服第一中间弹性元件（382）的力。这允许最初空转的第一外部离合器元件（353）可借助于第一外部弹性元件（383）而与第一共同离合器元件（350）接合，且变为驱动元件，从而将转矩从第一轴（71）转移至第一外部载架（103）。

如可看出，第一出载离合器齿（361，362，363）被布置成显示形成了垂直于主轴（5）而相对延伸的轴向相对呈平面的表面。

如上文所描述，第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）具有轴向自由度，使其可由轴向移动而与轴向固定的共同离合器元件（350）接合及脱离。

为了允许此轴向移动，与第一出载离合器齿（361，362，363）相对的内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）的后侧包括第一内部、中间及外部离合器接合装置（371，372，373），其被布置成分别与第一内部、中间及外部载架（101，102，103）的对应的第一内部、中间及外部载架接合装置（101a，102a，103a）旋转地接合。在所示出的实施例中，离合器及载架接合装置为轴向引导的狭槽及耳部。已经在图4b中指示附图标记，并且在图4a、图4b及图4c中可观察到离合器及载架接合装置（371，372，373，101a，102a，103a）在操作离合器及离合器空转时如何相对于彼此轴向地滑动。

图5a示出了第二换挡机构（40）的部件。

上文已经参见图1提及了一些部件，诸如静止的主轴（5）、可旋转地围绕主轴（5）布置的第一轴（71）、及换挡轮轴（2）。另外，可见到第一内部、中间及外部载架（101，102，103）。这些载架也被布置成围绕主轴（5）旋转。

第二换挡机构（40）在入载侧上包括第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453），且在出载侧上包括多级的第二共同离合器元件（450）。多级的第二共同离合器元件（450）在此径向延伸且与第二轴（72a）成一体。第一内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）分别与第一内部、中间及外部载架（101，102，103）相互作用。为了理解离合器的操作，应注意，此相互作用如何起作用系至关重要。

首先，第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）中的每一者旋转地固定至对应的载架。这已经在图5a中由与载架重叠的离合器元件的上部部分示出。这意味着，如果离合器元件旋转，则对应的载架也将旋转，反之亦然。

然而，在轴向方向上，允许第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）相对于相应的第一内部、中间及外部载架（101，102，103）移动一定距离，这些载架在轴向方向上相对于主轴（5）为固定的。

第二换挡机构（40）的第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）因此始终旋转地固定至载架，但可轴向地移动以与第二共同离合器元件（450）接合及脱离接合。

第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）被预张紧以由图5a中所示出的对应第二内部、中间及外部弹性部件（481，482，483）接合。

多级的第二共同离合器元件（450）及第二内部离合器元件（451）的集合可称为构成图1中所示出的第二内部离合器（421）。类似地，多级的第二共同离合器元件（450）及第二中间离合器元件（452）的集合可称为构成第二中间离合器（422），且多级的第二共同离合器元件（450）及第二外部离合器元件（453）的集合可称为构成第二外部离合器（423）。

第二内部、中间及外部离合器（421，422，423）均为单向爪形离合器，且第二共同离合器元件（450）包括面朝第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）的单向的第二离合器齿（460），这些离合器元件均包括半径不相同的相同数量的对应的单向第二内部、中间及外部离合器齿（461，462，463）。由于这些齿为单向，所以第二内部、中间及外部离合器（421，422，423）可因此在一个旋转方向上抓持，且在处于接合轴向位置时在相反方向上空转。

另外，第二换挡机构（40）包括轴向静止的第二辅助环（431）及可轴向移动的第二换挡环（441）。

第二辅助及换挡环（431，441）都具有在轴向相对侧上与第二换挡球（412）交接的相应的第二辅助及换挡锥面（432，442）。

多级的第二径向换挡凸轮（411）围绕换挡轮轴（2）周向地布置，且第二换挡球（412）在主轴（5）的第二开口（413）内搁置于所述第二径向换挡凸轮（411）上。

第二外部离合器元件（453）被配置成在操作时与第二换挡环（441）一起轴向地移动远离第二共同离合器元件（450）。另外，第二中间离合器元件（452）被配置成与第二外部离合器元件（453）在相同方向上移动。第二外部离合器元件（453）及第二换挡环（441）在实施例中可设置为单个元件。

现在将参见图5a、图5b及图5c解释第二换挡机构的操作。与图5a中相同的附图标记适用于图5b及图5c，反之亦然。

在第一换挡机构（30）处于第一齿轮区段（10）的向内侧上的情况下，向内的离合器，即，第一内部、中间或外部离合器（321，322，323），驱动对应的载架。然而，在第一齿轮区段（10）的外向侧上则相反，且载架驱动第二换挡机构（40）的对应的第二内部、中间或外部离合器（421，422，423）。如上文所陈述，对于第一换挡机构，第一外部载架（103）将始终比第一中间载架（102）更快地旋转，该第一中间载架将比第一内部载架（101）更快地旋转。因此，此时不可能使多于一个载架主动地驱动离合器元件。

然而，为了获得经由第二换挡机构（40）传输的转矩，离合器与第一齿轮机构（30）不同地操作。在第一换挡机构（30）中，第一中间及外部离合器元件（352，353）在第一内部离合器元件（351）作为驱动元件时空转。在第二换挡机构（40）中，情况相反。在此，第二内部及中间离合器元件（451，452）在第二外部离合器元件（453）作为驱动元件时空转。

为了获得此效果，第二换挡机构（40）包括可轴向移动的第二换挡元件（410），其与第二外部离合器元件（453）轴向地接合，但是，相对于第二内部及中间离合器元件（451，452）自由地轴向移动，这在图5a、图5b及图5c中由虚线指示。

在图5a中，换挡轮轴（2）定位成使得第二径向换挡凸轮（411）处于其内部位置，而图5b中的换挡轮轴（2）已经旋转以使第二径向换挡凸轮（411）定位在中间位置。在图5c中，由于换挡轮轴（2）的进一步旋转，将第二径向换挡凸轮（411）布置在外部位置。

当第二径向换挡凸轮（411）处于内部位置时，如图5a中所示，第二换挡球（412）处于下部位置。这允许第二外部弹性元件（483）迫使第二外部离合器元件（453）朝向第二共同离合器元件（450）。第二外部离合器元件（453）因此与第二共同离合器元件（450）接合，且可在此情况下限定为驱动元件，从而将转矩从外部载架（103）转移至第二轴（72a）。

然而，第二中间及内部离合器元件（452，451）由其相应的第二中间及内部弹性元件（482，481）被迫使朝向第二共同离合器元件（450），但其将空转。

在图5b中，第二径向换挡凸轮（411）被旋转，且将第二换挡球（412）提升至中间位置。第二换挡球（412）将邻接第二辅助及换挡锥面（432，442），且迫使第二辅助及第二换挡环（431，441）隔开。然而，由于仅第二换挡环（441）可移动，所以由于第二径向换挡凸轮（411）提升第二换挡球（412），整个轴向移动必须由第二换挡环（441）进行。

第二换挡元件（410）可轴向移动，且与第二换挡环（441）接合。当第二换挡环（441）轴向地移动时，其将迫使第二外部离合器元件（453）与第二共同离合器元件（450）脱离接合以到达脱离位置。来自换挡机构的轴向力必须克服第二外部弹性元件（483）的力。这允许最初空转的第二中间离合器元件（452）借助于第二中间弹性元件（482）而与第二共同离合器元件（450）接合，且变为驱动元件，从而将转矩从第一中间载架（102）转移至第二轴（72a）。然而，第二内部离合器元件（451）将仍然空转。

移至图5c，第二径向换挡凸轮（411）将第二换挡球（412）进一步提升至上部位置。第二换挡球（412）将迫使第二辅助及换挡环（431，441）进一步隔开，必须如上文所解释的由第二换挡环（441）进行移动。

第二换挡元件（410）将迫使第二外部离合器元件（453）进一步脱离接合，且由于第二外部离合器元件（453）与第二中间离合器元件（452）轴向地接合，所以迫使第二中间离合器元件（452）与第二共同离合器元件（450）脱离接合以到达脱离位置。

来自换挡机构的轴向力必须克服第二中间弹性元件（482）的力。这允许最初空转的第二内部离合器元件（451）借助于第二外部弹性元件（483）而与第二共同离合器元件（450）接合，且变为驱动元件，从而将转矩从第一内部载架（101）转移至第二轴（72a）。

如上文所描述，第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）具有轴向自由度，使其可由轴向移动而与轴向固定的第二共同离合器元件（450）接合及脱离。

为了允许此轴向移动，与第二出载离合器齿（461，462，463）相对的第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）的后侧包括第二内部、中间及外部离合器接合装置（471，472，373），其被布置成分别与第一内部、中间及外部载架（101，102，103）的对应的第二内部、中间及外部载架接合装置（101b，102b，103b）旋转地接合。

在所示出的实施例中，离合器及载架接合装置为轴向引导的狭槽及耳部。已经在图5b中指示附图标记，且在图5a、图5b及图5c中可观察到在操作离合器及离合器空转时离合器及载架接合装置（471，472，473，101b，102b，103b）如何相对于彼此轴向地滑动。

使第二齿轮区段（20）移位的第三换挡机构（50）包括第三离合器（521）及第四离合器（522），如图1a中所见。第三离合器（521）可在接合与脱离状态之间操作，且第四离合器（522）为在非转矩转移方向上空转的始终接合的离合器。

以相同于对第一及第二换挡机构（30，40）的方式，第三换挡机构（50）具有操作第三换挡球（512）的第三径向换挡凸轮（511）。

在图5d及图5e中，示出了关于第三换挡机构的更多细节：先前描述了固定的主轴（5）、围绕主轴（5）可旋转地布置的第三轴（73）、换挡轮轴（2）、第三径向换挡凸轮（511）及第三换挡球（512）。第三径向换挡凸轮（511）操作第三换挡球（512）穿过主轴（5）中的第三开口（513）。

第三辅助离合器元件（550）及第三换挡离合器元件（551）的集合可称为构成第三离合器（521），且第四换挡离合器元件（553）及第四辅助离合器元件（552）的集合可称为构成图1中所示出的第四离合器（522）。

第三及第四离合器（521，522）都为单向的爪形离合器，且第三辅助离合器元件（550）包括例如图7h中所示出的面朝第三换挡离合器元件（551）的单向辅助离合器齿（560），其在实施例中包括相同数量的对应的单向第三换挡离合器齿（561）。同样，第四换挡离合器元件（553）包括面朝第四换挡离合器元件（552）的单向第四换挡离合器齿（563），其在实施例中包括相同数量的对应的单向第四换挡离合器齿（562）。由于该等齿为单向的，所以第三及第四离合器（521，522）可因此在一个旋转方向上抓持，且在处于接合位置时在相反方向上空转。

在此情况下，第三辅助离合器元件（550）与第三轴（73）及第三太阳齿轮（231）成一体，且相对于主轴（5）轴向地固定。第二外部载架（203）旋转地固定至第三环形齿轮（233），如图1中所示。第四换挡离合器元件（552）相对于主轴（5）轴向地固定。

第三换挡离合器元件（551）及第四换挡离合器元件（553）旋转地固定至第二外部载架（203）。这在图5d及图5e中示出为这些离合器元件的上部部分在说明中与第二外部载架（203）重叠。这意味着，如果第三换挡离合器元件（551）或第四换挡离合器元件（553）旋转，则第三环形齿轮（233）将连同这些换挡离合器元件旋转，反之亦然。第三换挡离合器元件（551）被配置成轴向地移动以与其对应的配对物，即第三辅助离合器元件（550）接合及脱离接合，而第四换挡离合器元件（553）被布置成与第四辅助离合器元件（552）接合或相对于该第四辅助离合器元件空转。

第三个第二离合器元件（551）及第四个第一离合器元件（552）两者被预张紧以由第三弹性元件（581）接合。

另外，第三换挡机构（50）包括轴向静止的第三辅助环（531）及可轴向移动的第三换挡环（541）。

第三辅助及换挡环（531，541）具有在轴向相对侧上与第三换挡球（512）交接的相应的第三辅助及换挡锥面（532，542）。

多级的第三径向换挡凸轮（511）围绕换挡轮轴（2）周向地布置，且第三换挡球（512）在主轴（5）的第三开口（513）内搁置于所述第三径向换挡凸轮（511）上。

现将参见图5d及图5e解释第三换挡机构的操作。与图5d中相同的附图标记适用于图5e。

在图5d中，换挡轮轴（2）被定位成使得第三径向换挡凸轮（511）处于其内部位置，而图5e中的换挡轮轴（2）已经旋转成使第三径向换挡凸轮（511）定位在外部位置。

当第三径向换挡凸轮（511）处于内部位置时，如图5d中所示，第三换挡球（512）处于下部位置。这允许第三弹性元件（581）迫使第三个第二换挡环（541）及第三个第二离合器元件（551）朝向第三个第一离合器元件（550）。第三个第二离合器元件（551）因此与第三个第一离合器元件（550）接合，且可在此情况下限定为驱动元件，从而将转矩从第三轴（73）转移至第三环形齿轮（233）。然而，在第四离合器（522）中，第四个第一离合器元件（552）也被迫使朝向第三个第二离合器元件（553），但其将空转。在此位置中，第三换挡机构（50）处于直接驱动模式。

在图5e中，第三径向换挡凸轮（511）将第三换挡球（512）提升至上部位置。第三换挡球（512）将邻接第三个第一及第二锥面（532，542），并迫使第三个第一换挡环与第三个第二换挡环（531，541）隔开。然而，由于仅第三个第二换挡环（541）可移动，所以由于第三径向换挡凸轮（511）提升第三换挡球（512）所造成的整个轴向移动必须由第三个第二换挡环（541）进行。由于第三个第二换挡环（541）与第三个第二离合器元件（551）轴向地接合，所以第三个第二离合器元件（551）与第三个第一离合器元件（550）脱离接合而轴向地移动至脱离位置。来自换挡机构的轴向力必须克服第三弹性元件（581）的力。

在此情形下，第三太阳齿轮（231）不再驱动第三外部载架（203），且第四离合器（522）将停止空转并形成接合。在此位置中，第三换挡机构（50）处于减速驱动模式。

在下文中，公开了多速齿轮系统的具有前缀标注EG的多个具体例。

在第一独立的实施例EG-1中，多速齿轮系统（1）包括齿轮机构（4），该齿轮机构包括：

- 主轴（5）；

- 中空的第一轴（71）及中空的第二轴（72a，72b），都轴向地静止且可旋转地围绕该主轴（5）布置；

- 周转的第一齿轮区段（10），围绕主轴（5）布置在第一轴与第二轴（71，72）之间，且包括两个径向堆叠的载架元件（101，102）；以及

- 第一换挡机构（30），布置在第一轴（71）与第一齿轮区段（10）之间，且被配置成使第一轴（71）与两个径向堆叠的载架（101，102）中的一个旋转地接合，其中，

第一换挡机构（30）包括围绕主轴（5）径向堆叠的两个第一离合器（321，322）。

EG-2：如EG-1的多速齿轮系统（1），其中，第一齿轮区段（10）包括第一及第二周转齿轮组（11，12）。

EG-3：如EG-2的多速齿轮系统（1），其中，第一及第二周转齿轮组（11，12）包括相应的第一及第二太阳齿轮（111，121）、行星齿轮（112，122）及环形齿轮（113，123）。

EG-4：如EG-3的多速齿轮系统（1），其中，内部载架（101）将第一太阳齿轮（111）与保持第二行星齿轮（122）的第二行星保持器（124）互连。

EG-5：如EG-3或EG-4的多速齿轮系统（1），其中，中间载架（102）将保持第一行星齿轮（112）的第一行星保持器（114）与第二环形齿轮（123）互连。

EG-6：如EG-1或EG-5中任一者的多速齿轮系统（1），其中，外部载架（103）将第一及第二外部离合器（323，423）的第二离合器构件与第一环形齿轮（113）互连。

EG-7：如EG-1或EG-6中任一者的多速齿轮系统（1），包括连接至第二轴（72a，72b）的第二齿轮区段（20）。

EG-8：如EG-1或EG-7中任一者的多速齿轮系统（1），其中，两个第一离合器（321，322）分别具有交接的第一及第二离合器构件，其中，两个第一离合器（321，322）的第一离合器构件固定至第一轴（71），且被布置成相对于主轴（5）保持轴向静止，并且，两个第一离合器（321，322）的第二离合器构件分别可旋转地连接至两个径向堆叠的载架（101，102）。

EG-9：如EG-8的多速齿轮系统（1），其中，两个第一离合器（321，322）的第一离合器构件为一体式第一共同离合器元件（350）。

EG-10：如EG-9的多速齿轮系统（1），其中，第一共同离合器元件（350）与第一轴（71）成一体。

EG-11：如EG-1至EG-10中任一者的多速齿轮系统（1），其中，多速齿轮系统（1）包括：

- 第二换挡机构（40），布置在第一齿轮区段（10）与第二轴（72a，72b）之间，被配置成使第二轴（72a，72b）与两个径向堆叠的载架（101，102）中的一个旋转地接合，其中

- 第二换挡机构（40）包括围绕主轴（5）径向堆叠的两个第二离合器（421，422）。

EG-12：如EG-11的多速齿轮系统（1），其中，两个第二离合器（421，422）分别具有交接的第一及第二离合器构件，其中，两个第二离合器（421，422）的第一离合器构件固定至第二轴（72a，72b），且被布置成相对于主轴（5）保持轴向静止，并且，两个第二离合器（421，422）的第二离合器构件分别可旋转地连接至两个径向堆叠的载架（101，102）。

EG-13：如EG-11或EG-12的多速齿轮系统（1），其中，两个第一离合器（421，422）的第一离合器构件为一体式第二共同离合器元件（450）。

EG-14：如EG-11或EG-13中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二共同离合器元件（450）与第二轴（72a，72b）成一体。

EG-15：如EG-11或EG-14中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二离合器构件与径向内部离合器构件轴向地分离，且比径向内部离合器构件在第一离合器构件的方向上延伸得更多。

EG-16：如EG-11至EG-15中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡机构（40）包括可轴向移动的第二换挡元件（410），其被配置使第二离合器构件的外部从接合位置轴向地移位至脱离位置，而不会轴向地移动内部离合器构件。

EG-17：如EG-16的多速齿轮系统（1），其中，第二共同离合器元件（450）包括穿过第一离合器构件的径向延伸的换挡开口（409），其被配置成主控第二换挡元件（410），其中，第二换挡元件（410）布置在换挡开口（409）中且在第二共同离合器元件（450）与第一离合器构件之间。

EG-18：如EG-1至EG-17中任一者的多速齿轮系统（1），其中，主轴（5）在轴向方向上为中空的。

EG-19：如EG-18的多速齿轮系统（1），其中，周转的第一齿轮区段（10）的太阳齿轮（121）与主轴（5）成一体。

EG-20：如EG-18或19的多速齿轮系统（1），其中，周转的第一齿轮区段（10）的太阳齿轮（121）的外径等于或小于主轴（5）在第一换挡机构（30）的截面中的外径。

EG-21：如EG-18至EG-20中任一者的多速齿轮系统（1），其中，主轴（5）被配置成交接脚踏推进车辆的框架的框架端，并承载来自该框架的负载。

EG-22：如EG-18至EG-21中任一者的多速齿轮系统（1），其中，多速齿轮系统（1）包括换挡轮轴（2），其布置在主轴（5）内部，且被配置成在换挡轮轴（2）相对于主轴（5）旋转时操作第一和/或第二换挡机构（30，40）。

EG-23：如EG-22的多速齿轮系统（1），其中，换挡轮轴（2）为管状的，且被配置成接收贯穿螺栓（7）。

EG-24：如EG-22至EG-23中任一者的多速齿轮系统（1），其中，主轴（5）包括轴端（5a，5b），该轴端的内径小于换挡轮轴（2）的内径，其中，换挡轮轴（2）被配置成在主轴（5）经由贯穿螺栓（7）固定至车辆框架时在主轴（5）内部旋转。

EG-25：如EG-22至EG-24中任一者的多速齿轮系统（1），其中，换挡轮轴（2）包括配置成压配合在一起的第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b）。

EG-26：如EG-22至EG-25中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b）包括相应的互锁锁定构件（2d，2e），其被布置成在第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b）在特定相对旋转位置压配合在一起时彼此旋转锁定。

EG-27：如EG-25至EG-26中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b）中的任一个包括引导区域（2c），其被配置成同心地引导第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b），且在换挡轮轴构件压配合在一起之前允许换挡轮轴构件在由该引导区域同心地引导的同时进行相对旋转。

EG-28：如EG-25至EG-27中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一及第二换挡轮轴构件（2a，2b）被配置成在主轴（5）内部压配合在一起之前进入主轴（5）的相对端中。

EG-29：如EG-22至EG-28中任一者的多速齿轮系统（1），其中，换挡轮轴（2）包括具有多个径向级的径向第一换挡凸轮（311），其中，每个级具有特定半径。

EG-30：如EG-29的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）被布置成将第一径向换挡凸轮（311）的径向运动转换成第一内部离合器（321）的第一离合器构件的轴向移动。

EG-31：如EG-29至EG-30中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡凸轮（311）具有三个凸轮级。

EG-32：如EG-29至Eg-31中任一者的多速齿轮系统（1），其中，最低的凸轮级对应于转矩经由第一内部离合器（321）的传输，中间的凸轮级对应于转矩经由第一中间离合器（322）的传输，且外部的凸轮级对应于转矩经由第一外部离合器（323）的传输。

EG-33：如EG-22至EG-32中任一者的多速齿轮系统（1），其中，换挡轮轴（2）包括具有多个级的径向第二换挡凸轮（411），其中，每个级具有特定半径。

EG-34：如EG-33的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡机构（40）被布置成将第二径向换挡凸轮（411）的径向运动转换成第一中间离合器（422）的第一离合器构件的轴向移动。

EG-35：如EG-33至EG-34中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡凸轮（411）具有三个级。

EG-36：如EG-35的多速齿轮系统（1），其中，最低的凸轮级对应于转矩经由第二外部离合器（423）的传输，中间的凸轮级对应于转矩经由第二中间离合器（422）的传输，且外部的凸轮级对应于转矩经由第二内部离合器（421）的传输。

在以下章节中，将公开与换挡机构相关的实施例。

EG-37：如EG-29至EG-32中任一者的多速齿轮系统（1），其中，主轴（5）包括第一开口（313），且多级的第一径向换挡凸轮（311）被布置成操作第一换挡机构（30）穿过第一开口（313）。

EG-38：如EG-37的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）包括布置在第一开口（313）中的第一换挡球（312），其中，多级的第一径向换挡凸轮（311）被布置成径向地操作第一换挡球（311）。

EG-39：如EG-37至EG-38中任一者的多速齿轮系统（1），第一换挡机构（30）包括布置在第一换挡球（312）的相对侧上的第一辅助环（331）及第一换挡环（341），其中，第一换挡环（341）具有朝向第一换挡球（312）的第一换挡锥面（342），且第一换挡球（312）被配置成在第一换挡球（312）径向压靠该锥面时轴向地移动第一换挡环（341）。

EG-40：如EG-37至EG-39中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡环（341）与第二离合器构件的内部交接，且被布置成在第一径向换挡凸轮（311）从较低级移动至较高级时轴向地操作第二离合器构件的内部。

EG-41：如EG-37至EG-40中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二离合器构件的内部系与第二离合器构件的外部交接，且被布置成在第一径向换挡凸轮（311）从中间级移动至外部级时将第二离合器构件的外部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

EG-42：如EG-37至EG-41中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二离合器构件的内部与第二离合器构件的外部交接，且被布置成在第一径向换挡凸轮（311）从较低级移动至较高级时将第二离合器构件的外部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

EG-43：如EG-33至EG-36中任一者的多速齿轮系统（1），其中，主轴（5）包括第二开口（413），并且，多级的第二径向换挡凸轮（411）被布置成操作第二换挡机构（40）穿过第二开口（413）。

EG-44：如EG-43的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡机构（40）包括布置在第二开口（413）中的第二换挡球（412），其中，多级的第二径向换挡凸轮（411）被布置成径向地操作第二换挡球（411）。

EG-45：如EG-44的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡机构（40）包括布置在第二换挡球（412）的相对侧上的第二辅助环（431）及第二换挡环（441），其中，第二换挡环（441）具有朝向第二换挡球（411）的第二换挡锥面（442），且第二换挡球（412）被配置成在第二换挡球（412）径向压靠第二换挡锥面（442）时轴向地移动第二换挡环（441）。

EG-46：如EG-45的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡环（441）与第二换挡元件（410）交接，被配置成在第二径向换挡凸轮（411）从内部级移动至中间级时轴向地操作第二离合器构件的外部。

EG-47：如EG-43至EG-46中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二离合器构件的外部与第二离合器构件的内部交接，且被布置成在第二径向换挡凸轮（411）从中间级移动至外部级时，将第二离合器构件的内部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

EG-48：如EG-43至EG-47中任一者的多速齿轮系统（1），其中，多级的第二径向换挡凸轮（411）被布置成操作第二换挡机构（40）穿过第二开口（413），其中，第二换挡元件（410）与第二离合器构件的外部交接，且被布置成在第二径向换挡凸轮（411）从较低级移动至较高级时将第二离合器构件的外部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

EG-49：如EG-1至EG-48中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）包括具有第一及第二离合器构件的第一外部离合器（323），其中，第一外部离合器径向地布置在第一内部及中间离合器（321，322）的外部。

EG-50：如EG-11至EG-17中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第二换挡机构（40）包括具有第一及第二离合器构件的第二外部离合器（423），其中，第二外部离合器（423）径向地布置在第二内部及中间离合器（421，422）的外部。

EG-51：如EG-1至EG-50中任一者的多速齿轮系统（1），其中，两个径向堆叠的载架元件为内部及中间载架元件（101，102），且多速齿轮系统（1）还包括径向地布置在中间载架元件（102）外部的外部载架元件（103）。

EG-52：如EG-51的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）被配置成使第一轴（71）与外部载架元件（103）可释放地旋转地接合。

EG-53：如EG-51至EG-52中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）被配置成使第二轴（72a，72b）与外部载架元件（103）可释放地旋转地接合。

EG-54：如EG-1至EG-54中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一换挡机构（30）包括可轴向移动的第一换挡元件，其被配置成将第二离合器构件中的第一个和/或中间一个从接合位置轴向地移位至脱离位置。第一换挡元件可为环形的，且在功能上类似于第二换挡元件（410）。

以下项目可以由本申请中的替代项目替换：

- 第一内部离合器（321）的第一离合器构件可为第一共同离合器元件（350）的内部径向级。

- 第一中间离合器（322）的第一离合器构件可为第一共同离合器元件（350）的中间径向级。

- 第一外部离合器（323）的第一离合器构件可为第一共同离合器元件（350）的外部径向级。

- 第二内部离合器（421）的第一离合器构件可为第二共同离合器元件（450）的内部径向级。

- 第二中间离合器（422）的第一离合器构件可为第二共同离合器元件（450）的中间径向级。

- 第二外部离合器（423）的第一离合器构件可为第二共同离合器元件（450）的外部径向级。

- 第一内部离合器（321）的第二离合器构件可为第一内部离合器元件（351）。

- 第一中间离合器（322）的第二离合器构件可为第一中间离合器元件（352）。

- 第一外部离合器（323）的第二离合器构件可为第一外部离合器元件（353）。

- 第二内部离合器（421）的第二离合器构件可为第二内部离合器元件（451）。

- 第二中间离合器（422）的第二离合器构件可为第二中间离合器元件（452）。

- 第二外部离合器（423）的第二离合器构件可为第二外部离合器元件（453）。

齿轮堆叠：

在图13a和图13b中示出了多速齿轮系统（1）的主要部件的组装与轴向及径向引导。已经省略了多个组件以便简化说明，诸如离合器及弹性部件的可移动部分。

图13a首先示出了根据上文描述的组装具有减速齿轮的多速齿轮的部件的方法的实施例。

最初，生产子组件，诸如，第一内部载架组件（110），其包括内部载架（101）、第一太阳齿轮（111）、第二行星保持器（124）、第二行星齿轮（122）、第一内部载架第一接合装置（101a）、及第二内部载架接合装置（101b）。在附图中以粗体编号子组件。

第一中间载架组件（120）包括中间载架（102）、第一行星保持器（114）、第一行星齿轮（112）、第二环形齿轮（123）、第一中间载架第一接合装置（102a）、及第二内部载架接合装置（102b）。

第一外部载架组件（130）包括第一外部载架（103）、第一环形齿轮（113）、第一外部载架接合装置（103a）、及第二外部载架接合装置（103b）。

减速内部组件（140）包括第二轴（72a）及第三环形齿轮（231）。

减速中间组件（150）包括第二中间载架（202）及第三行星齿轮（232）。

减速外部组件（160）包括第二外部载架（203）及第三环形齿轮（233）。

第一壳体子组件（170）包括第一毂部分（3a）及第一外部轴承（82），且第二壳体组件（180）包括第二毂部分（3b）及第二轴承（83）。轴承可压入毂部分中。

为了减小体积，第一太阳齿轮（121）的半径小于主轴（5）的任一侧上的外径。因此通过首先在第一太阳齿轮（121）上方插入第一内部载架（101）且然后在与第一内部载架（101）成一体的第二行星保持器（124）中安装第二行星齿轮（122）来组装第一内部载架组件（110）。由于第一太阳齿轮（121）宽于第二行星齿轮（122），所以第一内部载架组件（110）在组装过程期间具有轴向行进的一定自由度。

在下一步骤中，轴向地插入第一中间载架组件（120），使得第二环形齿轮（123）与第二行星齿轮（122）啮合，且第一太阳齿轮（111）与第一行星齿轮（112）啮合。

接下来，将第一外部载架组件（130）在第一中间载架组件（120）上方滑动，直至第一环形齿轮（113）与第一行星齿轮（112）啮合。

在添加第一轴（71）及第一壳体组件（170）之前，布置支撑第一外部载架组件（130）的推力元件（60）。可替代地，该推力元件也可为第一外部载架组件（130）的一部分。这允许第一外部离合器元件（353）及第一外部弹性元件（383）停滞于推力元件与第一外部载架（103）之间。推力元件（60）被布置成轴向且径向地旋转地支撑第一外部载架组件（130），且由第一轴（71）轴向且径向地支撑，并且由中间的第一内部及外部轴承（81，82）径向且轴向地固定在第一壳体组件（170）与主轴（5）之间。

在多速齿轮（1）的相对端上，添加减速内部组件（140），从而轴向地支撑第一内部载架组件（110）。围绕减速内部组件（140）布置有减速中间组件（150），直至第三太阳齿轮（231）与第三行星齿轮（232）恰当地啮合。

减速外部组件（160）被布置成允许第三环形齿轮（233）与第三行星齿轮（232）啮合，在其间具有第二垫片（62）。

主轴端元件（51）安装在主轴（5）的端部上，从而用作用于第二轴承（83）的支撑件，此后作为第二壳体组件（180）的一部分而安装，迫使其抵靠第一壳体组件（170）。包括分别布置在第一及第二壳体组件上的第一及第二卡扣锁定构件（171，181）的卡扣锁，确保多速齿轮机构（1）可一体地运送或转移至下一个组装阶段。第一及第二壳体组件稍后用可将制动盘（58）紧固至壳体（3）的固定螺钉（59）来紧固。第一壳体组件可用固定螺钉（59）的螺纹孔（参见虚线区域）而制备。

从上文描述，应理解，部件的组装由相对于彼此轴向及径向地引导部件而产生最终的多速齿轮系统（1）。

在图13c中示出了多速齿轮系统（1）的内部部件的轴向引导。固定的轴向支撑由双粗黑箭头指示，并且，滑动支撑（即相对旋转）由双空白箭头指示。如从附图可看出，齿轮堆叠的部件为浮动且轴向交接的相邻部件。

在第一齿轮区段（10）内部，第一内部载架组件（110）轴向地面向且滑行地支撑第一中间载架（120），该第一中间载架在其第一行星齿轮（112）的相对侧上轴向地面向且滑行地支撑第一外部载架（130）。

在图13c中的左边，第一外部轴承（82）轴向地面向且非旋转地支撑第一轴（71）。另外，当齿轮由诸如O形环之类的柔性元件安装时，此交接部被预张紧。

推力元件（60）的外部边缘相对于第一外部组件（130）轴向固定，且内部边缘轴向固定，但相对于第一轴（71）自由旋转。

在第二齿轮区段（20）中，减速内部组件（140）在第一齿轮区段（10）的方向上轴向地面向且滑动地支撑减速中间组件（150）。

在第二齿轮区段（20）的相对侧上，减速中间组件（150）轴向地面向且滑动地支撑减速外部组件（160），其间具有第一垫片（61）。

减速外部组件（160）轴向地面向且滑动地支撑第二壳体组件（180）。在此交接部中，布置有第二垫片（62）。

第一及第二齿轮区段（10，20）在第一内部载架组件（110）与减速内部组件（140）之间的旋转交接部中轴向地面向且支撑彼此。

另外，在轴承与交接部件之间且在第一与第二壳体组件（170，180）之间存在非旋转的轴向支撑。

在组装期间校准第二垫片（62）以针对齿轮堆叠得到指定的轴向间隙，从而允许齿轮堆叠部件在毂壳（3）内围绕主轴（5）自由旋转，减小间隙以为齿轮堆叠部件中的每一个给出所决定的轴向位置。

归因于可轴向移动的离合器元件，即，第一换挡机构（30）的第一内部、中间及外部离合器元件（351，352，353）、第二换挡机构（40）的第二内部、中间及外部离合器元件（451，452，453）以及第三换挡机构（50）的第三个第二离合器元件（551），离合器元件中的每一个的确切的轴向位置针对周转的齿轮堆叠（502）中的所有部件所描述的而变化。

为了实现不对离合器元件的确切轴向位置敏感的可选择离合器元件的独立操作，换挡轮轴具有径向操作的第一、第二及第三径向换挡凸轮（311，411，511）。如上文所解释，第一、第二及第三换挡球（312，412，512）被相应的第一、第二及第三径向换挡凸轮（311，411，511）径向地推动离开毂中心而穿过主轴（5）中的第一、第二及第三开口（313，413，513）。第一、第二及第三换挡球（312，412，512）挤开各对轴向浮动、可旋转锁定的换挡环，即，第一辅助及换挡环（331，341）、第二辅助及换挡环（431，441）以及第三辅助及换挡环（531，541）。

一对换挡环之间的相对距离仅取决于换挡球的径向位置，而与其轴向位置无关。

第一、第二及第三换挡球（312，412，512）由相应的非旋转换挡环轴向定位，再次由图13c中的轴向固定部件的周转的齿轮堆叠中的轴向位置确定，从而承载轴向固定的离合器部件，即，第一共同离合器元件（350）、第二共同离合器元件（450）及第三个第二离合器元件（551）。

由于此群集，第一、第二及第三换挡机构（30，40，50）以及第一、第二及第三径向换挡凸轮（311，411，511）中的每一个可轴向浮动，而不会影响成对的换挡环的分离，并因此不会影响换挡的操作。由于此群集，第一、第二及第三换挡机构（30，40，50）中的每一个。

在图13d中示出了多速齿轮系统（1）的内部部件的径向引导。除了第一、第二及第三周转齿轮组（11，12，23）的齿轮的啮合之外，还由部件之间的固定及滑动支撑来实现径向引导。在图13d中，固定的径向支撑由双粗黑箭头指示，并且滑动支撑（即，相对旋转）由双空白箭头指示。

滑动支撑（即，相对旋转移动）在第一齿轮区段（10）中由第一内部载架组件（110）及第一中间载架组件（120）的圆柱形面接配对实现，在这种情况下在第一与第二周转齿轮组（11，12）之间。另外，第一中间载架组件（120）及第一外部载架组件为第一齿轮区段（10）的相对侧上的圆柱状面接配对。圆柱形面接配对也发生在第一外部载架组件（130）与第一壳体组件（170）之间，以及旋转轴承的内部。

在第二齿轮区段（20）中，滑动支撑发生在减速内部组件（140）与减速中间组件（150）之间。

另外，固定的径向支撑（即，非旋转支撑）发生在轴承与其他部件之间的交接部中及在卡扣锁中。减速中间组件相对于第一壳体组件（170）径向地固定，从而为第二齿轮区段（20）提供径向支撑。

推力元件（60）的外部边缘相对于第一外部组件（130）径向地固定，且内部边缘由第一轴（71）滑动地支撑。

在以下段落中，将公开与堆叠相关的实施例。

EG-60：如EG-1至EG-54中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一齿轮区段（10）围绕主轴（5）轴向地浮动布置。

EG-61：如EG-60的多速齿轮系统（1），其中，第一齿轮区段（10）由毂壳（3）轴向地界定。

EG-62：如EG-61的多速齿轮系统（1），其中，毂壳（3）包括第一及第二壳体组件（170，180），其被配置成从主轴（5）的相对端进入到主轴（5）上，且进一步被配置成界定第一齿轮区段（10）距相应侧的轴向间隙。

EG-63：如EG-62的多速齿轮系统（1），其中，多速齿轮系统（1）包括第二垫片（62），其在将第一及第二壳体组件（170，180）组装在一起之前基于齿轮机构（4）的部件的经测量的与最大的轴向间隙之间的差异来选择其厚度。

EG-64：如EG-63的多速齿轮系统（1），其中，第一轴（71）轴向地布置在壳体组件（170）与第一齿轮区段（10）之间，其在一侧上被壳体组件（170）轴向地支撑，且在相对侧上轴向地支撑第一齿轮区段（10）。

EG-65：如EG-62至EG-64中任一者的多速齿轮系统（1），其中，齿轮机构（4）包括第二齿轮区段（20），其轴向地布置在第一齿轮区段（10）相对于第一轴（71）的相对侧上，该第二齿轮区段（20）在一侧上被第二壳体组件（180）轴向地支撑，且在另一侧上轴向地支撑第一齿轮区段（10）。

EG-66：如EG-62至EG-65中任一者的多速齿轮系统（1），其中，第一及第二壳体组件（170，180）包括相应的卡扣锁定构件（171，181），其被配置成在将第一及第二壳体组件（170，180）按压在一起时进入锁定。

堆叠

在独立的堆叠实施例EM-1中，本发明为一种用于组装EG-1至EG-66的脚踏拖进车辆多速齿轮系统（1）的方法。

该方法包括：

- 将第一齿轮区段（10）围绕主轴（5）轴向浮动地布置。

EM-2：如EM-1的方法，包括：

- 将毂壳（3）围绕齿轮机构（4）布置，并由毂壳（3）将第一齿轮区段（10）相对于主轴（5）轴向地固定。

EM-3：如EM-2的方法，其中，毂壳（3）包括第一及第二壳体组件（170，180），该方法包括：

- 使第一及第二壳体组件（170，180）从主轴（5）的相对端进入到主轴（5）上，并且其中，第一及第二壳体组件（170，180）界定了第一齿轮区段（10）距相应侧的轴向间隙。

EM-4：如EM-3的方法，其中，该方法包括：

- 在将第一及第二壳体组件（170，180）组装在一起之前，基于齿轮机构（4）的部件的经量测的与最大的轴向间隙之间的差异来选择第二垫片（62）。

EM-5：如EM-3或EM-4的方法，其中，该方法包括：

- 将第一轴（71）轴向地布置在壳体组件（170）与第一齿轮区段（10）之间，其中，第一轴（71）在一侧上被壳体组件（170）轴向地支撑，且在相对侧上被第一齿轮区段（10）轴向地支撑。

EM-6：如EM-5的方法，其中，该方法包括：

- 将第二齿轮区段（20）相对于第一轴（71）轴向地布置在第一齿轮区段（10）的相对侧上，其中，第二齿轮区段（20）在一侧上被第二壳体组件（180）轴向地支撑，且在另一侧上轴向地支撑第一齿轮区段（10）。

在例示性实施例中，组合地示出了各种特征及细节。关于特定实施例而描述了若干特征之事实不应被视为意指彼等特征必然必须共同包括于本发明之所有实施例中。相反地，参见不同实施例描述之特征不应被视为相互排斥。如熟悉此技艺者将易于理解，本创作人已经考虑了并有本文中所描述之特征之任何子集且并不明确地相互相依的实施例，且其为预期揭示内容之部分。然而，所有此类实施例之明确描述将不会影响对本发明之原理之理解，且因此为简单或简洁起见，已经省略了特征之一些置换。

Claims (15)

1.一种踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，包括齿轮机构(4)，所述齿轮机构包括：

-主轴(5)；

-中空的第一轴(71)和中空的第二轴(72a，72b)，都轴向静止并围绕所述主轴(5)能旋转地布置；

-周转的第一齿轮区段(10)，围绕所述主轴(5)布置在所述第一轴(71)和所述第二轴(72a，72b)之间，并且包括两个径向堆叠的载架(101，102)，

-第一换挡机构(30)，布置在所述第一轴(71)与所述第一齿轮区段(10)之间，并且被配置成将所述第一轴(71)与所述两个径向堆叠的载架(101，102)中的一个旋转地接合，其中

所述第一换挡机构(30)包括围绕所述主轴(5)径向堆叠的两个第一离合器(321，322)，

其中，所述两个第一离合器(321，322)分别具有交接的第一离合器构件和第二离合器构件，其中，所述两个第一离合器(321，322)的所述第一离合器构件固定至所述第一轴(71)且被布置成相对于所述主轴(5)保持轴向静止，并且所述两个第一离合器(321，322)的所述第二离合器构件(351，352，353)分别能旋转地连接至所述两个径向堆叠的载架(101，102)，

其中，所述两个第一离合器(321，322)的所述第一离合器构件为一体式的第一共同离合器元件(350)，并且还与所述第一轴(71)成一体。

2.根据权利要求1所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，包括：

-第二换挡机构(40)，布置在所述第一齿轮区段(10)与所述第二轴(72a，72b)之间，所述第二换挡机构被配置成使所述第二轴(72a，72b)与所述两个径向堆叠的载架(101，102)中的一个旋转地接合，其中

-所述第二换挡机构(40)包括围绕所述主轴(5)径向堆叠的两个第二离合器(421，422)。

3.根据权利要求2所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述两个第二离合器(421，422)分别具有交接的第一离合器构件和第二离合器构件，其中，所述两个第二离合器(421，422)的所述第一离合器构件固定至所述第二轴(72a，72b)且被布置成相对于所述主轴(5)保持轴向静止，并且所述两个第二离合器(421，422)的所述第二离合器构件分别能旋转地连接至所述两个径向堆叠的载架(101，102)。

4.根据权利要求3所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述两个第一离合器(321，322)的所述第一离合器构件为一体式的第二共同离合器元件(450)，并且所述第二共同离合器元件(450)与所述第二轴(72a，72b)成一体。

5.根据权利要求4所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述第二换挡机构(40)包括能轴向移动的第二换挡元件(410)，所述第二换挡元件被配置成使所述第二离合器构件的外部从接合位置轴向地移位至脱离位置，而不轴向地移动内部离合器构件。

6.根据权利要求5所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述第二共同离合器元件(450)包括穿过所述第一离合器构件的径向延伸的换挡开口(409)，所述换挡开口被布置成主控所述第二换挡元件(410)，其中，所述第二换挡元件(410)布置在换挡开口(409)中且在所述第二共同离合器元件(450)与所述第一离合器构件之间。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，包括换挡轮轴(2)，所述换挡轮轴包括具有多个径向级的第一换挡凸轮(311)，其中，每个级具有特定半径，其中，所述主轴(5)包括第一开口(313)，并且所述第一换挡凸轮(311)被布置成操作所述第一换挡机构(30)穿过所述第一开口(313)，其中，所述第二离合器构件的内部与所述第二离合器构件的外部交接，且被布置成在所述第一换挡凸轮(311)从较低级移动至较高级时将所述第二离合器构件的外部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

8.根据权利要求7所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述第二换挡机构(40)包括第二换挡元件(410)，并且所述换挡轮轴(2)包括具有多个径向级的第二换挡凸轮(411)，其中，每个级具有特定半径，其中，所述主轴(5)包括第二开口(413)，并且所述第二换挡凸轮(411)被布置成操作所述第二换挡机构(40)穿过所述第二开口(413)，其中，所述第二换挡元件(410)与所述第二离合器构件的外部交接，且被布置成在所述第二换挡凸轮(411)从较低级移动至较高级时将所述第二离合器构件的外部从接合位置轴向地操作至脱离位置。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述第一齿轮区段(10)围绕所述主轴(5)轴向地浮动布置。

10.根据权利要求9所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述第一齿轮区段(10)由毂壳(3)轴向地界定，其中，所述毂壳(3)包括第一壳体组件(170)和第二壳体组件(180)，所述第一壳体组件和所述第二壳体组件被配置成从所述主轴(5)的相对端进入到所述主轴(5)上，且进一步被配置成界定所述第一齿轮区段(10)距相应侧的轴向间隙。

11.根据权利要求10所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述多速齿轮系统(1)包括第二垫片(62)，在将所述第一壳体组件(170)和所述第二壳体组件(180)组装在一起之前基于所述齿轮机构(4)的部件的经测量的轴向间隙与最大的轴向间隙之间的差异来选择所述第二垫片的厚度，其中，所述第一轴(71)轴向地布置在所述第一壳体组件(170)与所述第一齿轮区段(10)之间，所述第一轴在一侧上被所述第一壳体组件(170)轴向地支撑且在相对侧上轴向地支撑所述第一齿轮区段(10)。

12.根据权利要求11所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)，其中，所述齿轮机构(4)包括第二齿轮区段(20)，所述第二齿轮区段轴向地布置在所述第一齿轮区段(10)相对于所述第一轴(71)的相对侧上，所述第二齿轮区段(20)在一侧上被所述第二壳体组件(180)轴向地支撑且在另一侧上轴向地支撑所述第一齿轮区段(10)。

13.一种用于组装根据前述权利要求中任一项所述的踩踏推进车辆多速齿轮系统(1)的方法，包括：

将所述第一齿轮区段(10)围绕所述主轴(5)轴向浮动地布置。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

将毂壳(3)围绕所述齿轮机构(4)布置，并由所述毂壳(3)将所述第一齿轮区段(10)相对于所述主轴(5)轴向地固定，其中，所述毂壳(3)包括第一壳体组件(170)和第二壳体组件(180)，并且所述方法包括：

使所述第一壳体组件(170)和所述第二壳体组件(180)从所述主轴(5)的相对端进入到所述主轴(5)上，并且其中，所述第一壳体组件(170)和所述第二壳体组件(180)界定了所述第一齿轮区段(10)距相应侧的轴向间隙。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括：

将所述第一轴(71)轴向地布置在所述第一壳体组件(170)与所述第一齿轮区段(10)之间，其中，所述第一轴(71)在一侧上被所述第一壳体组件(170)轴向地支撑且在相对侧上轴向地支撑所述第一齿轮区段(10)。