CN1180949C - 用于自行车轮毂传动装置的多件式行星齿轮托架 - Google Patents

Abstract

用于自行车轮毂传动装置的行星齿轮托架包括一个第一托架构件，该第一托架构件包括一个用于在其中接纳轴的第一托架构件轴开口。第一托架构件包括多个置于第一托架构件的第一侧的第一行星齿轮开口，第一托架构件的第一侧的第一行星齿轮开口和多个置于第一托架构件的第二侧的第二行星齿轮开口。一个分离式的第二托架构件紧固于第一托架构件的第一侧，其中第二托架构件具有一个用于在其中接纳轴的第二托架构件轴开口。一个分离式的第三托架构件紧固于第一托架构件的第二侧，其中第三托架构件具有一个用于在其中接纳轴的第三托架构件轴开口。

Description

用于自行车轮毂传动装置的多件式行星齿轮托架

技术领域

本发明涉及自行车传动装置，更具体而言，涉及一种自行车上所用的在内部安装的多速轮毂传动装置。

背景技术

在内部安装的多速轮毂传动装置有时安装于自行车的后轮上以便使得骑车人能够选择不同的齿轮比从而改变脚蹬用力。典型的轮毂传动装置包括一安装于自行车车架上的轮轴、一可旋转地支承于轮轴上用于通过链轮和链条接收脚蹬力的驱动器、和一个可旋转地支承于轮轴上的轮毂外壳。动力传送机构置于驱动器与轮毂外壳之间以便能够通过多个动力传送路径从驱动器向轮毂外壳传送旋转动力，其中每个动力传送路径通常产生唯一的齿轮比。动力传送机构一般包括一个行星齿轮机构，该行星齿轮机构包括一个或多个可旋转地环绕在轮轴上支承着的中心齿轮、一个可旋转地环绕在轮轴上支承着的环形齿轮、一个可旋转地环绕在轮轴上而支承着的行星齿轮托架、以及多个可旋转地支承于行星齿轮托架上并与中心齿轮和环形齿轮相接合的行星齿轮。这些动力传送路径及对应的齿轮比通过按照选择使不同的组件不可旋转地相互连接起来而选定。例如，通过使一个中心齿轮不可旋转地连接于轮轴上可以选定一种齿轮比，而通过使驱动器相对于环形齿轮不可旋转地连接起来可以选定另一种齿轮比。在典型的轮毂传动装置中，通常可以形成许多这种连接关系，因此可以产生数量较多的齿轮比。

有时需要尽量增大轮毂传动装置所产生的齿轮比的数量，以便使得骑车人能够具有更大的灵活性来根据不同的地形调节速度和/或脚蹬用力。通常这就需要增加不同直径的行星齿轮，而这又会需要增大行星齿轮托架的尺寸或者甚至需要另外增加分离式的行星齿轮托架。一般地，行星齿轮托架的构造必须能够承受加速或刹车过程中产生的力。因此，常规的行星齿轮托架由经过机加工和/或经过热处理后的钢构成。这样，当可用的齿轮比的数量增多时，行星齿轮托架的重量，进而轮毂的重量，进而为容纳另加的行星齿轮而需要的机加工步骤的数量，都会太多。另外，只使用单个行星齿轮托架在损坏的情况下就会需要更换整个行星齿轮托架，并且维修行星齿轮也更加困难。

发明内容

本发明涉及一种自行车轮毂传动装置，其中行星齿轮托架由多件构成，因此不同的件可以由不同的材料制成。这样，行星齿轮托架的不会受到很大的力的部分就可以由较轻的材料构成。通过构造一种多件式行星齿轮托架，就使得能够灵活地只需更换损坏的部件，并且能够更易于维修行星齿轮。

在本发明的一个实施例中，用于自行车轮毂传动装置的行星齿轮托架包括一个第一托架构件，该第一托架构件包括一个用于在其中接纳轴的第一托架构件轴开口。第一托架构件包括多个用于接纳多个第一行星齿轮的第一行星齿轮开口。一个分离式的第二托架构件紧固于第一托架构件上，其中第二托架构件包括一个用于在其中接纳轴的第二托架构件轴开口。如果需要，第一托架构件可以包括多个用于接纳多个第二行星齿轮的第二行星齿轮开口，其中该多个第一行星齿轮开口置于第一托架构件的第一侧，而该多个第二行星齿轮开口置于第一托架构件的第二侧。在这种实施例中，还可以有一个分离式的第三托架构件紧固于第一托架构件的第二侧，该第三托架构件具有一个用于在其中接纳轴的第三托架构件轴开口。

在更为完整的结构中，一个第一小齿轮销轴可以置于该多个第一行星齿轮开口中的每一个内，并且由第一托架构件和第二托架构件中的至少一个支承着，而一个第二小齿轮销轴可以置于该多个第二行星齿轮开口中的每一个内，并且由第一托架构件和第三托架构件中的至少一个支承着。第一行星齿轮可以可旋转地支承于每个第一小齿轮销轴上，而第二行星齿轮可以可旋转地支承于每个第二小齿轮销轴上。在一些这种实施例中，第一小齿轮销轴可与第二小齿轮销轴成为一件以便形成由第一托架构件支承着的主小齿轮销轴。在那种情况下，特别是如果第一托架构件由轻合金金属形成，可能需要提供一个置于第一托架构件与主小齿轮销轴之间的轴衬以便可旋转地支承主小齿轮销轴。

附图说明

图1为包括一个轮毂传动装置的自行车的后部的侧视图；

图2为根据本发明的一种轮毂传动装置的一个特定实施例的剖视图；

图3为轮毂传动装置中所用的轴和中心齿轮设备的特定实施例的部件分解图；

图4为根据本发明的一种行星齿轮托架的一个特定实施例的部件分解图；

图5为图4中所示的连接构件的详图；

图6为处于已装配状态中的行星齿轮托架的侧剖视图；

图7为轮毂传动装置中所用的换档/辅助机构的一部分的部件分解图；

图8为包括处于非工作状态的动力控制机构的换档/辅助机构的详图；

图9为包括处于工作状态的动力控制机构的换档/辅助机构的详图；

图10为示出换档/辅助机构的偏压情况的示意图；

图11为辅助凸轮的一个特定实施例的前视图；

图12为第一动力控制构件的一个特定实施例的前视图；

图13为第二动力控制构件的一个特定实施例的前视图；

图14为沿图8中的直线XIV-XIV剖开的视图，示出了处于非工作状态的换档/辅助机构；

图15为沿图8中的直线XIV-XIV剖开的视图，示出了处于工作状态的换档/辅助机构；以及

图16为沿图8中的直线XIV-XIV剖开的视图，示出了移回至非工作状态的换档/辅助机构。

具体实施方式

图1为一辆包括一个轮毂传动装置14的特定实施例的自行车10的后部的侧视图，该特定实施例包括有许多发明特征。自行车10的后部包括一个车架18，车架18带有一根支承着鞍座24的车座管22、一对常规型链条支杆26、以及一对常规型车座支杆30。轮34环绕着轮毂传动装置14的轴36由车架端35可旋转地支承于链条支杆26和车座支杆30相交处，而具有脚蹬42和链环46的曲柄部件38可旋转地支承于车座管22和链条支杆26相交处。链条50与链环46相接合，并且环绕在可旋转地驱动轮毂传动装置14的链轮54上。Bowden型控制缆线62用于按照下文中将更加完整地进行描述的方式改变轮毂传动装置14中的齿轮比。

图2为根据轮毂传动装置14的一个特定实施例的剖视图。如图2中所示，轮毂传动装置14包括轴36、可旋转地支承于轴36上的驱动器70、可旋转地支承于轴36上并包括辐条凸缘78的轮毂外壳74、置于驱动器70与轮毂外壳74之间以便能够通过多个动力传送路径从驱动器70向轮毂外壳74传送旋转动力的动力传送机构82、和用于控制这多个动力传送路径的选择以及利用驱动器70的旋转力来帮助改变动力传送机构82中的动力传送路径的换档/辅助机构90。

链轮54利用开口环94通过花键方式连接于驱动器70上，而驱动器70通过滚珠轴承98和轴承内圈102可旋转地支承于轴36上。轴承内圈102由致动器板104、衬垫108、垫圈112和锁定螺母114保持就位。

右罩120不可旋转地安装于轮毂外壳74的右侧内周表面上，而左罩124不可旋转地安装于轮毂外壳74的左侧内周表面上。右罩120通过滚珠轴承128可旋转地将轮毂外壳74支承于驱动器70上，而位于轮毂传动装置14右侧的内部组件则由安装于右罩120外面的密封罩132保护着免受外部污物的侵入。左罩124通过滚珠轴承136和内圈138可旋转地将轮毂外壳74支承于轴36上。内圈138由止动螺母142和锁定螺母146保持于轴36上。

如图2和3中所示，动力传送机构82包括第一中心齿轮160、分离式第二中心齿轮164、分离式第三中心齿轮168和分离式第四中心齿轮172。第一中心齿轮160不可旋转地支承于轴36上，并且它包括一个离合器凸轮部分176、多个在其外周表面上形成的第一中心齿轮齿178(例如48T)、以及一个外周第二中心齿轮接触表面180。第二中心齿轮164在邻近第一中心齿轮160处可旋转地支承环绕在轴36上，并且，如图3中可以看得更加清楚，它包括一个用于可滑动地与第一中心齿轮160上的第二中心齿轮接触表面180相接触的内周第一中心齿轮接触表面192、多个在其内周表面上形成的用于与第二中心齿轮棘爪207相接合的第二中心齿轮棘轮齿206(例如12T)、一个用于可滑动地与中心齿轮导环210的外周表面209相接触的内周导环接触表面208、一个内周第三中心齿轮接触表面200、以及多个在其外周表面上形成的第二中心齿轮齿198(例如48T)。第三中心齿轮168在邻近第二中心齿轮164处可旋转地支承环绕在轴36上，并且它包括一个用于可滑动地与中心齿轮导环210的外周表面209相接触的内周第一导环接触表面220、多个在其内周表面上形成的用于与第三中心齿轮棘爪226相接合的第三中心齿轮棘轮齿224(例如12T)、一个用于可滑动地与第二中心齿轮164上的第三中心齿轮接触表面200相接触的外周第二中心齿轮接触表面235、以及多个在其外周表面上形成的第三中心齿轮齿236(例如42T)。第四中心齿轮172包括多个在其外周表面上形成的第四中心齿轮齿244(例如36T)、多个在其内周表面上形成的用于与第四中心齿轮棘爪250相接合的第四中心齿轮棘轮齿248(例如12T)、以及一个用于可滑动地与导环258的外周表面254相接触的内周导环接触表面252。

棘爪207包括一个可枢轴转动地安放在轴36中形成的棘爪接纳凹槽264中的棘爪座260、一个用于接纳安装在轴36中形成的弹簧接纳凹槽276中的弹簧272的弹簧接纳凹槽268、一个用于与换档控制衬套288的棘爪控制臂284的内周表面282相接触的棘爪控制表面280、以及一个用于与第二中心齿轮棘轮齿206相接合的棘爪齿289。同样地，棘爪226包括一个可枢轴转动地安放在轴36中形成的棘爪接纳凹槽294中的棘爪座290、一个用于接纳安装在轴36中形成的弹簧接纳凹槽306中的弹簧302的弹簧接纳凹槽298、一个用于与换档控制衬套288的棘爪控制臂314的内周表面312相接触的棘爪控制表面310(图2)、以及一个用于与第三中心齿轮棘轮齿224相接合的棘爪齿316。最后，棘爪250包括一个可枢轴转动地安放在轴36中形成的棘爪接纳凹槽324中的棘爪座320、一个用于接纳安装在轴36中形成的弹簧接纳凹槽336中的弹簧332的弹簧接纳凹槽328、一个用于与换档控制衬套288的棘爪控制臂344的内周表面342相接触的棘爪控制表面340、以及一个用于与第四中心齿轮棘轮齿248相接合的棘爪齿346。棘爪207、226和250的棘爪齿289、316和346按照众所周知的方式分别在其相应的弹簧272、302和332的作用下沿径向向外偏压。

在本实施例中，中心齿轮导环210的一半安装于第二中心齿轮164的导环接触表面208与轴36之间，而中心齿轮导环210的另一半则安装于第三中心齿轮168的第一导环接触表面220与轴36之间。除了外周表面209之外，中心齿轮导环210包括用于与轴36上沿轴线X方向间断形成的锁定凸脊364相接合的锁定凹口360、用于与轴36上沿轴线X方向间断形成的锁定凹槽372相接合的锁定凸起368、用于与轴36上沿轴线X方向间断形成的锁定凸脊380相接合的锁定凹口376、用于与轴36上沿轴线X方向间断形成的锁定凹口388相接合的锁定凸起389、用于与轴36上沿轴线X方向间断形成的锁定凸脊396相接合的锁定凹槽392、以及用于将换档控制衬套288的基座衬套408支承于中心齿轮导环210与轴36之间的控制衬套支承表面404。

中心齿轮导环254安装于第四中心齿轮172的导环接触表面252与轴36之间。与中心齿轮导环210不同，中心齿轮导环254具有一个环绕安装于轴36上的锁定凸脊364、380和396上的圆形内周表面444。圆形内周表面444的一部分形成了用于将基座衬套408的一端452支承于中心齿轮导环258与轴36之间的控制衬套支承表面448。基座衬套408的一端452终止于垫圈456中的凹槽454中。

换档控制衬套228的基座衬套408可旋转地安装于轴36上沿轴线X方向形成的控制衬套凹槽460内，而中心齿轮导环210和258则对其提供沿径向向外的支承。棘爪控制臂284、314和344可滑动地置于轴36中分别沿圆周形成的控制臂凹槽464、468和472中。换档控制衬套288的详细结构和操作情况已为所知，在2000年3月10日提交的美国专利申请书U.S.Patent Application No.09/522,703中进行了进一步的描述。

如图2中所示，动力传送机构82还包括行星齿轮托架550、第一环形齿轮551和第二环形齿轮553，它们都是可旋转地安装于轴36上。如图4和6中所示，行星齿轮托架550包括一个第一托架构件554，该第一托架构件554具有一个用于在其中接纳轴36的第一托架构件轴开口555、多个(例如三个)延伸穿过第一托架构件554的一侧以在其中接纳多个第一行星齿轮579的第一行星齿轮开口556、以及多个(例如三个)延伸穿过第一托架构件554的相对另一侧以在其中接纳多个第二行星齿轮608的较大的第二行星齿轮开口558；一个分离式的第二托架构件560，该第二托架构件560具有一个用于在其中接纳轴36的第二托架构件轴开口561；一个分离式的第三托架构件562，该第三托架构件562具有一个用于在其中接纳轴36的第三托架构件轴开口563。在本实施例中，第一托架构件554由轻合金金属如铝合金构成，而第二托架构件560和第三托架构件562由强度更大的金属如钢构成。

三对第一托架销轴564用于将第一托架构件554不可旋转地连接于第二托架构件560上，其中每对第一托架销轴564置于相应的一对第一行星齿轮开口556之间。同样，三对第二托架销轴565用于将第一托架构件554不可旋转地连接于第三托架构件562上，其中每对第二托架销轴565置于相应的一对第二行星齿轮开口558之间。在本实施例中，每个第一行星齿轮开口556的位置直接与相应的第二行星齿轮开口558相对，而每对第一托架销轴564的位置直接与相应的一对第二托架销轴565相对。第一托架销轴564和第二托架销轴565起第一托架构件554、第二托架构件560和第三托架构件562所用的连接件的作用，它们都压入配合于第一托架构件554的侧面中并从第一托架构件554的侧面延伸。第一托架销轴564压入配合于第二托架构件560中形成的孔(图中未示出)中，而第二托架销轴565压入配合于第三托架构件562中形成的孔566中。第一托架构件554按照设计直接与第二托架构件560和第三托架构件562相接触。为便于进行这样的连接，如图5中所示，凹槽、凹口或其它碎屑空间567环绕在每个托架销轴周围，以便在将托架构件压在一起时为对销轴或托架构件进行修琢或修整而产生碎屑起容器的作用。另外，三个导肋557从第一托架构件554的内周表面沿径向延伸至每对托架销轴564之内以便与第二托架构件560的内周表面相接合，而三个导肋559从第三托架构件562的外周表面沿径向延伸至每对孔566之外以便与第一托架构件554的外周表面相接合。导肋557和559有利于装配并且有助于加强第一托架构件554、第二托架构件560和第三托架构件562之间的连接。

三个铆钉568(图4和6中只示出了一个)牢牢地将第一托架构件554、第二托架构件560和第三托架构件562连接在一起。每个铆钉568延伸穿过第二托架构件560中的开口569、第一托架构件554中的开口570和第三托架构件562中的开口571以便将铆钉置于每对第一托架销轴564和每对第二托架销轴565之间。三个轴衬572(图4和6中只示出了一个)压入配合于第一托架构件554中的三个对应开口573中以便支承三个主小齿轮销轴574(图4和6中只示出了一个)，每个主小齿轮销轴574包括和第二小齿轮销轴576形成一件的第一小齿轮销轴575。主小齿轮销轴574延伸穿过第一托架构件554，以便将每个第一小齿轮销轴575置于第一行星齿轮开口556中并支承于第二托架构件560中形成的盲孔577中，而将每个第二小齿轮销轴576置于第二行星齿轮开口558中并支承于第三托架构件562中形成的开孔578中。主小齿轮销轴574通过止动环581(图6)沿轴向固定于行星齿轮托架550内，该止动环581安装于第三托架构件562的外周表面上形成的止动环凹槽582中。每个第一小齿轮销轴575可旋转地支承着第一行星齿轮579，其中每个第一行星齿轮579具有一个与第一中心齿轮160的多个第一中心齿轮齿178相接合的小直径齿轮部分580(例如14T)，以及与第一环形齿轮551的第一内周齿轮部分585(例如84T)相接合的大直径齿轮部分584(例如22T)。同样，每个第二小齿轮销轴576可旋转地支承着第二行星齿轮608，其中每个第二行星齿轮608包括一个与第四中心齿轮172的多个第四中心齿轮齿244相接合的大直径齿轮部分612(例如29T)、与第三中心齿轮168的多个第三中心齿轮齿236相接合的中直径齿轮部分616(例如18T)、以及与第二中心齿轮164的多个第二中心齿轮齿198及第二环形齿轮553的内周齿轮部分624(例如78T)相接合的小直径齿轮部分620(例如14T)。

第一托架构件554还包括一沿径向向内延伸的壁626，用于沿轴向保持第二中心齿轮164。第二托架构件560包括多个(例如12)位于其右侧的沿圆周分布的离合器接合花键621，用于与离合器环623上形成的互补的多个行星齿轮托架接合花键622相接合。第三托架构件包括多个(例如三个)位于其外周表面上的棘爪接纳凹槽907，用于支承对应的多个沿圆周分布的棘爪908(图2)。棘爪908通过棘爪弹簧912的作用而沿径向向外偏压，以便与左罩124的右侧上形成的内周齿轮916相接合。棘爪908将行星齿轮托架550的旋转向前传送至左罩124进而传送至轮毂外壳74。

除了内周齿轮部分585之外，第一环形齿轮551还包括第二内周齿轮部分586(例如36T)，用于与安装于驱动器70的外周表面上的多个沿圆周分布的棘爪587相接合。棘爪587在棘爪弹簧589的作用下沿径向向外偏压，因此在驱动器70和第一环形齿轮551之间起单向离合器的作用。第二环形齿轮553通过一个单向离合器与连接于右罩120上，从而连接于轮毂外壳74上，该单向离合器为具有例如18个滚柱和凸轮表面的滚柱离合器628的形式。

图7为安装于轴36上的换档/辅助机构90的部分的部件分解图。图8为当离合器环623连接于行星齿轮托架550上时的换档/辅助机构90的详图，而图9为当离合器环623从行星齿轮托架550上解开时的换档/辅助机构的详图。如这些图中所示，换档/辅助机构90包括环形换档键构件700、换档键构件引导器704、保存弹簧708、弹簧垫圈712、复位弹簧716、换档衬套720、弹簧垫圈724、棘爪支承器728、换档衬套732、以及一个棘爪控制垫圈736。换档键构件700包括沿径向向内延伸的凸轮随动器740，该凸轮随动器740延伸穿过第一中心齿轮160(图8)的离合器凸轮部分176而进入换档键构件引导器704的侧壁748中形成的轴向延伸凹槽744中。如图8和9中所示，第一中心齿轮160的离合器凸轮部分176包括一个限定了第一凸轮级750和第二凸轮级751的凸轮表面749。另外，离合器环623在离合器偏压弹簧747的作用下向左偏压。这样，当换档键构件700处于图8中所示的位置时，离合器环623上的行星齿轮托架接合花键622与行星齿轮托架550上的离合器接合花键621相接合，而离合器环623上的多个沿圆周分布的驱动器接合花键753与驱动器70上的互补的多个离合器接合花键754不可旋转地相接合，以便使得驱动器70、离合器环623与行星齿轮托架550作为一个整体旋转。然而，当换档键构件700旋转时，换档键构件700上的凸轮随动器740移向第一中心齿轮160上的第二凸轮级751，如图9中所示。在这个位置上，离合器环623上的行星齿轮托架接合花键622与行星齿轮托架550上的离合器接合花键621脱离接合，以便使得行星齿轮托架550不再直接连接于驱动器70上。

换档键构件引导器704还包括一个换档控制衬套连接开口752，用于连接于换档控制衬套288的一端756上。保存弹簧708和弹簧垫圈712都在换档键构件引导器704的侧壁708内沿径向向内放置，其中保存弹簧708的第一端756保持于换档键构件引导器704上形成的沿轴向延伸的弹簧凸耳760上，而保存弹簧708的第二端764保持于弹簧垫圈712上形成的衬套连接凸耳768的一个侧边缘上。

复位弹簧716的第一端772保持于弹簧垫圈712上形成的弹簧凸耳776上，而复位弹簧716的第二端780保持于弹簧垫圈724上的弹簧凸耳784上。弹簧垫圈724包括沿径向向内延伸并且沿直径相对的轴接合凸起792，该轴接合凸起792配合安装于轴36中形成的沿直径相对的轴凹槽796(图7中只示出了一个这种凹槽796)中，以便使得弹簧垫圈724不可旋转地连接于轴36上。由于弹簧垫圈724不可旋转地连接于轴36上，因此复位弹簧716就会相对于弹簧垫圈724沿顺时针方向偏压弹簧垫圈712。

换档衬套720上的沿直径相对的左侧连接腿800与弹簧垫圈712上的衬套连接凸耳768(图7中只示出了一个这种衬套连接凸耳768)中的互补的凹槽804不可旋转地相接合，换档衬套720上的沿直径相对的右侧连接腿808延伸穿过弹簧垫圈724中的中心开口812并且与棘爪支承器728中的互补的换档衬套连接凹槽816不可旋转地相接合。这样，弹簧垫圈712、换档衬套720和棘爪支承器728就作为一个整体旋转。

沿直径相对的棘爪820通过C形夹822可旋转地安装于棘爪支承器销轴824上，而棘爪支承器销轴824又安装于弹簧垫圈728上。同样地，棘爪偏压弹簧828通过C形夹830环绕安装于弹簧支承器销轴829上并保持就位。每个棘爪偏压弹簧828具有与棘爪支承器728上的弹簧保持凸耳836相接合的一端832和与其对应棘爪820相接合以便使棘爪端844沿径向向外偏压的另一端840。棘爪控制垫圈736包括沿直径相对并且沿轴向延伸的棘爪控制凸耳850，该棘爪控制凸耳850通常沿径向向内压着棘爪820。当棘爪控制凸耳850从棘爪820上移开时，下文中将对此进行详细描述，棘爪820沿径向向外摆动并且与辅助凸轮854(图9)的棘轮齿882相接合。

换档衬套732上的沿直径相对的左侧连接腿860与换档衬套720上的沿直径相对的右侧连接腿808相接触(如图14中所示)，而换档衬套732上的沿直径相对的右侧连接腿868不可旋转地延伸穿过棘爪控制垫圈736中的连接凹槽872并穿过轴承内圈102中的开口876，与致动器板104中互补的换档衬套连接凹槽880不可旋转地相接合。这样，换档衬套732、棘爪控制垫圈736和致动器板104就作为一个整体旋转。然而，换档衬套732能够相对于换档衬套720和棘爪支承器728沿顺时针方向旋转，下文中将对此进行更完整的描述。由于复位弹簧716相对于弹簧垫圈724沿顺时针方向偏压弹簧垫圈712，由于弹簧垫圈712通过换档衬套720连接于棘爪支承器728上，并且由于棘爪支承器728通过换档衬套732连接于致动器板104上，因此致动器板104也具有顺时针方向净偏压，如图10中示意性地示出。在致动器板104具有初始顺时针方向开始位置的情况下，动力传送机构82中的传送路径随后通过逆时针方向旋转致动器板104而选定。

换档/辅助机构90还包括一个动力控制机构850，该动力控制机构850控制着从驱动器70向换档控制衬套288传送的动力的数量以防止如果换档控制衬套288不能完成换档时对换档控制衬套288造成损坏。如图8和9中显示得更加清楚，动力控制机构850包括一个通过环形止动板858和锁定环862保持就位的环形辅助凸轮854、一对保持操作相连以便与驱动器70一起旋转的环形第一动力控制构件866、一对保持操作相连以便与辅助凸轮854一起旋转的环形第二动力控制构件870、以及一个用于将第一动力控制构件866和第二动力控制构件870彼此相对偏压的形式为一对波形垫圈874的动力控制偏压装置。

如图11中所示，辅助凸轮854包括多个用于按照下文中所述的方式与棘爪820相接合的置于内周表面882上的棘轮齿878，以及多个置于外周表面890上的辅助凸轮花键886。如图12中所示，每个第一动力控制构件866包括置于外周表面898上的多个第一动力控制构件花键894。第一动力控制构件花键894与驱动器70的内周表面上形成的对应的多个驱动器花键902可滑动地相接合，以便使得第一动力控制构件866能够与驱动器70一起旋转而且能够相对于驱动器70进行轴向运动。如图13中所示，第二动力控制构件870包括置于内周表面910上的多个第二动力控制构件花键906。第二动力控制构件花键906与辅助凸轮854上的这多个辅助凸轮花键886可滑动地相接合，以便使得第二动力控制构件870能够与辅助凸轮854一起旋转而且能够相对于辅助凸轮854进行轴向运动。第二动力控制构件870还包括多个沿圆周分布的开口914，能够用于保持润滑脂。

在已装配状态下，第一动力控制构件866与第二动力控制构件870相交错并且通过波形垫圈874压在一起，以便使得第一动力控制构件866与第二动力控制构件870彼此接触。这样，驱动器70、第一动力控制构件866、第二动力控制构件870和辅助凸轮854就作为一个整体一起旋转，除非辅助凸轮854和第二动力控制构件870显著地阻碍驱动器70和第一动力控制构件866的旋转，这时第一动力控制构件866与第二动力控制构件870之间的摩擦接触力被克服，而辅助凸轮854和第二动力控制构件870就会相对于驱动器70和第一动力控制构件866旋转。

现在描述轮毂的操作。每个速度级下各个组件的连接情况如表1中所示，而每个速度级的动力传送路径如表2中所示。

速度级	离合器环623	中心齿轮164	中心齿轮168	中心齿轮172	齿轮比
						1(低)	脱离接合	自由	自由	自由	0.53
2	脱离接合	自由	自由	锁定	0.64
						3	脱离接合	自由	锁定	自由	0.74
4	脱离接合	锁定	锁定	自由	0.85
						5	接合	自由	自由	自由	1.0
6	接合	自由	自由	锁定	1.22
						7	接合	自由	锁定	自由	1.42
8(高)	接合	锁定	自由	自由	1.62

                                表1

速度级	动力传送路径
		1	驱动器70→棘爪587→第一环形齿轮551→行星齿轮托架550(行星齿轮579绕第一中心齿轮160旋转)→棘爪908→轮毂外壳74
2	驱动器70→棘爪587→第一环形齿轮551→行星齿轮托架550(行星齿轮579绕第一中心齿轮160旋转而行星齿轮608绕第四中心齿轮172旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74
		3	驱动器70→棘爪587→第一环形齿轮551→行星齿轮托架550(行星齿轮579绕第一中心齿轮160旋转而行星齿轮608绕第三中心齿轮168旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74
4	驱动器70→棘爪587→第一环形齿轮551→行星齿轮托架550(行星齿轮579绕第一中心齿轮160旋转而行星齿轮608绕第二中心齿轮164旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74
		5	驱动器70→离合器环623→行星齿轮托架550→棘爪908→轮毂外壳74
6	驱动器70→离合器环623→行星齿轮托架550(行星齿轮608绕第四中心齿轮172旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74
		7	驱动器70→离合器环623→行星齿轮托架550(行星齿轮608绕第三中心齿轮168旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74
8	驱动器70→离合器环623→行星齿轮托架550(行星齿轮608绕第二中心齿轮164旋转)→第二环形齿轮553→滚柱离合器628→轮毂外壳74

                                  表2

当从速度级4换档至速度级5时，例如当自行车正在加速时，连接机构的时间先后按照以下顺序进行：

速度级	离合器环623	中心齿轮164	中心齿轮168	中心齿轮172
					4	脱离接合	锁定	锁定	自由
(同3)	脱离接合	自由	锁定	自由
					(同7)	接合	自由	锁定	自由
5	接合	自由	自由	自由

这样，当自行车正在加速并且当骑车人从速度级4换档至速度级5时，第三中心齿轮168暂时锁定，然后第二中心齿轮164首先松开以便进入与速度级3相同的状态。由于脚蹬稍微加速，骑车人将会察觉这种情况，但那正是当自行车加速行驶时所期望的情况。然后，离合器环623与行星齿轮托架550相接合以便进入与速度级7相同的状态。由于脚蹬减速，骑车人将会察觉这种情况，那正是当传动装置换档至更高的齿轮比时所期望的情况。随后，第三中心齿轮168松开以便产生所想要的速度级4。如果中心齿轮在离合器环623接合之前松开，传动装置将会处于与速度级1相同的状态，这将会在传动装置完成向速度级5的换档时使脚蹬产生非常糟糕的迅速加速并且产生显著的振动。

当自行车减速并且骑车人希望从速度级5换档至速度级4时，这种顺序还具有一个特别的优点。在这种情况下，从速度级5临时过渡至速度级7会引起脚蹬减速，但这要好过离合器环623首先脱离接合的情况。如果离合器环623首先脱离接合，传动装置就会处于与速度级1相同的状态，脚蹬迅速加速。脚蹬的这种迅速加速情况在例如爬山时将会非常糟糕。随后，传动装置从速度级7临时过渡至速度级3。这将引起脚蹬加速，但是由于速度级3邻近骑车人刚刚所处的速度级4，因此，这种过渡容易接受得多。随后，传动装置过渡至所想要的速度级4。这样，从速度级5向速度级4的整个换档过程就可以在希望尽量减少这种迅速加速或加速情况时避免脚蹬加速或减速过大。

如前文中所指出，换档/辅助机构90还利用驱动器70的旋转动力来帮助改变动力传送机构82的动力传送路径。这一点在对链轮54施加很大的驱动力从而对各个组件的连接或脱离连接造成更大阻力时尤为需要。在正常操作情况下，致动器板104、换档衬套732、棘爪控制垫圈736、棘爪支承器728、换档衬套720、弹簧垫圈712、换档键构件引导器704和换档控制衬套288作为一个整体旋转以便使各个组件形成或脱离连接。因此，换档衬套732的连接腿860、棘爪控制垫圈736的棘爪控制凸耳850、棘爪820和换档衬套720的连接腿808的位置情况如图14中所示。在这种状态下，棘爪820从辅助凸轮854上的棘轮齿878上脱离接合。然而，当链轮54受到很大的驱动力从而对换档控制衬套288的操作产生很大阻力时，尽管致动器104旋转，而换档控制衬套288仍将趋向于保持静止。在这种情况下，换档衬套732相对于换档衬套720顺时针方向旋转，因而引起棘爪控制垫圈736相对于棘爪支承器728顺时针方向旋转，从而使得棘爪控制凸耳850从棘爪820上移开，如图15中所示。因此，棘爪820就会沿径向向外旋转并与辅助凸轮854上的棘轮齿878接合，从而使得棘爪支承器728与辅助凸轮854和驱动器70一起旋转。这又会提供一个辅助的力来旋转换档衬套720、换档键构件引导器704和换档控制衬套288以完成换档操作过程。当来自换档控制衬套288的阻力得以克服时，棘爪支承器728相对于棘爪控制垫圈736顺时针方向旋转，如图16中所示，直到换档操作完成并且恢复至图14所示的状态为止。如同前文中所指出，驱动器70、第一动力控制构件866、第二动力控制构件870和辅助凸轮854作为一个整体一起旋转，除非辅助凸轮854和第二动力控制构件870显著地阻碍驱动器70和第一动力控制构件866的旋转。如果换档控制衬套288不能旋转或者以其它方式不能完成换档时，就会发生那种情况。为了避免对组件造成损坏，当出现这种阻力过大情况时，第一动力控制构件866与第二动力控制构件870之间的摩擦接触力就会被克服，以便使得辅助凸轮854和第二动力控制构件870相对于驱动器70和第一动力控制构件866旋转。然后当骑车人减小脚蹬阻力而各个组件正常操作时就能完成换档。

尽管上文对本发明的不同实施例进行了描述，但在不超出本发明的精神和范围的情况下，可以使用其它改型。例如，各个组件的尺寸、形状、位置或方位可以根据需要进行改变。一个元件的功能可以由两个来完成，反之亦然。并不要求在一个特定实施例中同时显示所有优点。独特于现有技术的每一个特征，不管是单独或与其它特征组合出现，包括这些特征所表达的结构和/或功能概念，都应当被本申请人视为对进一步的发明的独立的描述。因此，本发明的范围不应限于所公开的特定结构及对特定机构或特征的最初专注于表达的内容。

Claims (40)

1.一种用于自行车轮毂传动装置的行星齿轮托架，包括：

一第一托架构件，包括一用于在其中接纳轴的第一托架构件轴开口并且包括多个用于接纳多个第一行星齿轮的第一行星齿轮开口；

一分离式的第二托架构件，具有一用于在其中接纳轴的第二托架构件轴开口；以及

其中，第一托架构件紧固于第二托架构件上。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，还包括一用于将第一托架构件不可旋转地连接于第二托架构件上的连接器。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮托架，其特征在于，连接器包括一从第一托架构件和第二托架构件其中之一的一侧延伸入第一托架构件和第二托架构件中的另一个的一侧的托架销轴。

4.根据权利要求3所述的行星齿轮托架，其特征在于，托架销轴从第一托架构件的一侧延伸。

5.根据权利要求3所述的行星齿轮托架，其特征在于，在第一托架构件和第二托架构件之间形成一环绕着托架销轴的碎屑空间。

6.根据权利要求5所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括一形成碎屑空间的凹口。

7.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括沿径向向内延伸的壁，用于沿轴向保持住中心齿轮。

8.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，还包括

一小齿轮销轴，置于该多个第一行星齿轮开口中的每一个内并且由第一托架构件和第二托架构件中的至少一个支承着；以及

一行星齿轮，可旋转地支承于每个小齿轮销轴上。

9.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括多个用于接纳多个第二行星齿轮的第二行星齿轮开口。

10.根据权利要求9所述的行星齿轮托架，其特征在于，该多个第一行星齿轮开口置于第一托架构件的第一侧，而该多个第二行星齿轮开口置于第一托架构件的第二侧。

11.根据权利要求10所述的行星齿轮托架，其特征在于，第二托架构件紧固于第一托架构件的第一侧，并且还包括：

一分离式的第三托架构件，具有一用于在其中接纳轴的第三托架构件轴开口；以及

其中，第三托架构件紧固于第一托架构件的第二侧。

12.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，还包括：

一用于将第一托架构件不可旋转地连接于第二托架构件上的第一连接器；以及

一用于将第一托架构件不可旋转地连接于第三托架构件上的第二连接器。

13.根据权利要求12所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一连接器包括一从第一托架构件的第一侧和第二托架构件的一侧两者其中之一延伸入第一托架构件的第一侧和第二托架构件的一侧两者中的另一个的第一托架销轴，并且第二连接器包括一从第一托架构件的第二侧和第三托架构件的一侧两者其中之一延伸入第一托架构件的第二侧和第三托架构件的一侧两者中的另一个的第二托架销轴。

14.根据权利要求13所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架销轴从第一托架构件的第一侧延伸，而第二托架销轴从第一托架构件的第二侧延伸。

15.根据权利要求14所述的行星齿轮托架，其特征在于，在第一托架构件和第二托架构件之间形成一环绕着第一托架销轴的第一碎屑空间，并且在第一托架构件和第三托架构件之间形成一环绕着第二托架销轴的第二碎屑空间。

16.根据权利要求15所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括一形成第一碎屑空间的第一凹口和形成第二碎屑空间的第二凹口。

17.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，还包括：

一第一小齿轮销轴，置于该多个第一行星齿轮开口中的每一个内并且由第一托架构件和第二托架构件中的至少一个支承着；

一第一行星齿轮，可旋转地支承于每个第一小齿轮销轴上；

一第二小齿轮销轴，置于该多个第二行星齿轮开口中的每一个内并且由第一托架构件和第三托架构件中的至少一个支承着；以及

一第二行星齿轮，可旋转地支承于每个第二小齿轮销轴上。

18.根据权利要求17所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一小齿轮销轴与第二小齿轮销轴成为一件以便形成一主小齿轮销轴。

19.根据权利要求18所述的行星齿轮托架，其特征在于，主小齿轮销轴由第一托架构件支承着，并且还包括一置于第一托架构件和主小齿轮销轴之间的轴衬，用于可旋转地支承着主小齿轮销轴。

20.根据权利要求19所述的行星齿轮托架，还包括置于第一托架构件和第三托架构件中的至少一个上的止动环凹槽，用于沿轴向固定第一小齿轮销轴和第二小齿轮销轴。

21.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，还包括一紧固件，用于将第一托架构件、第二托架构件和第三托架构件紧固在一起。

22.根据权利要求21所述的行星齿轮托架，其特征在于，紧固件包括延伸穿过第一托架构件、第二托架构件和第三托架构件的铆钉。

23.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，该多个第一行星齿轮开口穿过第一托架构件的第一侧，而该多个第二行星齿轮开口穿过第一托架构件的第二侧。

24.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第三托架构件包括多个棘爪接纳凹口。

25.根据权利要求24所述的行星齿轮托架，其特征在于，该多个棘爪接纳凹口置于第三托架构件的外周表面上。

26.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件与第二托架构件和第三托架构件直接接触。

27.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括沿径向向内延伸的壁，用于沿轴向保持住中心齿轮。

28.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，该多个第一行星齿轮开口中的每个大于该多个第二行星齿轮开口中的每个。

29.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，每个第一行星齿轮开口的位置与对应的第二行星齿轮开口直接相对，并且还包括：

多对第一托架销轴，用于将第一托架构件不可旋转地连接于第二托架构件上，其中每对第一托架销轴置于对应的一对第一行星齿轮开口之间；

多对第二托架销轴，用于将第一托架构件不可旋转地连接于第三托架构件上，其中每对第二托架销轴置于对应的一对第二行星齿轮开口之间；

其中每对第一托架销轴与对应的一对第二托架销轴位置相对；

一铆钉，置于每对第一托架销轴和每对第二托架销轴之间并延伸穿过第一托架构件、第二托架构件和第三托架构件；

多个小齿轮销轴，每个小齿轮销轴延伸穿过第一托架构件进入对应的第一行星齿轮开口和第二行星齿轮开口；

一第一行星齿轮，可旋转地支承于每个第一行星齿轮开口中；以及

一第二行星齿轮，可旋转地支承于每个第二行星齿轮开口中。

30.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件的第一侧基本平行于第一托架构件的第二侧。

31.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括与第二托架构件相接合的第一导肋，并且第三托架构件包括与第一托架构件相接合的第二导肋。

32.根据权利要求11所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由与第二托架构件和第三托架构件中的至少一个不同的材料制成。

33.根据权利要求32所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由轻合金金属制成。

34.根据权利要求33所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由铝合金制成。

35.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括一小齿轮销轴开口，并且还包括一置于小齿轮销轴开口中的轴衬。

36.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由与第二托架构件不同的材料制成。

37.根据权利要求36所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由轻合金金属制成。

38.根据权利要求37所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件由铝合金制成。

39.根据权利要求1所述的行星齿轮托架，其特征在于，第一托架构件包括与第二托架构件相接合的导肋。

40.一种轮毂传动装置，包括：

一轮毂轴；

一驱动器，可旋转地支承于轮毂轴上；

一轮毂外壳，可旋转地支承于轮毂轴上；

一行星齿轮机构，置于驱动器与轮毂外壳之间以便通过多个动力传送路径从驱动器向轮毂外壳传送旋转动力，其中行星齿轮机构包括：

一第一托架构件，包括一用于在其中接纳轮毂轴的第一托架构件轴开口并且包括多个用于在其中接纳多个第一行星齿轮的第一行星齿轮开口；

一分离式的第二托架构件，具有一用于在其中接纳轮毂轴的第二托架构件轴开口；以及

其中，第一托架构件紧固于第二托架构件上。

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