CN1429732A - 有用于转换辅助机构的动力控制机构的自行车轮毂传动装置 - Google Patents

Abstract

自行车的一种轮毂传动装置包括轮毂轴；可转动地支承在轮毂轴的驱动器；可转动地支承在轮毂轴的轮毂壳体；设置在驱动器和轮毂壳体之间的动力传送机构，用于将驱动器来的转动动力通过多个动力传送路径传送给轮毂壳体；用于选择多个传送路径的转换机构；用于将驱动器来的转动动力传送给转换机构的转换辅助机构；和设置在驱动器和转换辅助机构之间并将驱动器连接到转换辅助机构，和用于控制从驱动器传给转换机构转动动力大小的动力控制机构。

Description

有用于转换辅助机构的动力控制机构的 自行车轮毂传动装置

                       技术领域

本发明涉及自行车传动装置，特别是涉及自行车的一种内部安装的多速轮毂传动装置。

                       背景技术

有时候将内部安装的多速轮毂传动装置安装在自行车的后轮，从而使骑车者可以选择不同的齿轮比来改变脚蹬的动力。一般轮毂传动装置包括安装在自行车车架的轮毂轴，可转动地支承在轮毂轴通过链轮和车链接受脚蹬力的驱动器，和可转动地支承在轮毂轴的轮毂壳体。动力传送机构设置在驱动器和轮毂壳体之间，用于将从驱动器来的转动力通过多个动力传送路径传送给轮毂壳体，其中每个动力传送路径通常产生唯一的齿轮比。动力传送机构普通包括行星齿轮机构，该机构包括围绕轮毂轴可转动地支承的一个或几个中心齿轮，围绕轮毂轴可转动地支承的圈齿轮，围绕轮毂轴可转动地支承的行星齿轮支座，和许多与中心齿轮和圈齿轮匹配的可转动地支承在行星齿轮支座的行星齿轮。通过选择不可转动地互相连接各种组件挑选许多动力传动路径和对应的齿轮比。例如，通过不可转动地将中心齿轮连接到轮毂轴可以选择一种齿轮比，通过不可转动地连接驱动器与行星齿轮支座相对应可以选择另一个齿轮比，通过不可转动地连接驱动器与圈齿轮相对应可以选择另一个齿轮比。在一般的轮毂传动装置中可以有许多这样的连接关系，从而获得数量相当多的各种可能的齿轮比。

通常装设转换机构来选择许多动力传送路径。转换机构可以包括转换套筒，它包围该轴从而使转换套筒的转动控制各种组件不可转动的连接。这样的转换套筒普通是连接到轮毂外的操纵部件，其中通过安装在车把上的转换控制装置控制操纵部件的转动，或者通过马达由骑车者电子控制操纵部件的转动。当骑车者在脚蹬上加很大的力很快加速自行车时，就将非常大的力加到轮毂的内部组件上，这样对转换操作产生很大的阻力。这样的阻力造成骑车者需要额外的手动转换力量或者在驱动操作部件的马达上造成不可接受的应变。

由本申请人在2000年3月10日提交的美国专利申请第09/522,703号公开了一种装置，该装置在很大的驱动力加到轮毂时使用轮毂本身的转动力来加速转换操作。那个装置检测什么时候转换套管受到转换操作的很大阻力。这样的阻力起动爪机构连接到转换套筒，使爪机构与形成在驱动器内周边表面上的棘轮机构接合。从而将驱动器的转动力传给转换套筒，并使转换套筒转动以便完成转换操作。由于在驱动器和转换套筒之间通过爪机构牢固的连接，如果那个组件不能完成转换操作，就有可能使轮毂中的组件受到损坏。所以，希望保证这样的损坏不会发生。

                        发明内容

本发明涉及有转换辅助功能的自行车轮毂传动装置，其中控制辅助力的大小以避免损害该轮毂。在本发明的一个实施例中，自行车的轮毂传动装置包括轮毂轴；可转动地支承在轮毂轴上的驱动器；可转动地支承在轮毂轴上的轮毂壳体；设置在驱动器和轮毂壳体之间的动力传送机构，用于将驱动器来的转动力通过许多动力传送路径传送给轮毂壳体；用于选择许多动力传送路径的转换机构；用于将驱动器来的转动力传送给转换机构的转换辅助机构；和设置在驱动器和转换辅助机构之间并将驱动器连接到转换辅助机构的动力控制机构，用于控制从驱动器传给转换机构的转动力的量。

在更加具体的实施例中，可以由轮毂轴可转动地支承致动器部件，和可以由轮毂轴可转动地支承转换控制套筒，其中转换控制套筒是可操作地连接到致动器部件，以便响应致动器部件的转动而转动。在这种情况下转换辅助机构可以将转动力从驱动器传送给转换套筒。如果需要，动力控机构可以包括第一动力控制部件，它可操作地连接到驱动器以便响应驱动器的转动而转动，和与第一动力控制部件接合的第二动力控制部件。第一动力控制部件可以与第二动力控制部件一起转动，直到第二动力控制部件显著地阻碍第一动力控制部件的转动，使第一动力控制部件随后相对第二动力控制部件转动。如果需要，第一动力控制部件可以接触第二动力控制部件，和可以设置动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

                     附图说明

图1是包括轮毂传动装置的自行车后部的侧视图；

图2是按照本发明的轮毂传动装置特定实施例的剖面图；

图3是用在轮毂传动装置中的轴和中心齿轮设备的特定实施例的分解图；

图4是行星齿轮支座特定实施例的分解图；

图5是图4中表示的连接部件的细节图；

图6是行星齿轮支座在装配状态的侧视剖面图；

图7是用于轮毂传动装置中的转换/辅助机构的部分分解图；

图8是表示转换/辅助机构的细节图，该机构包括按照本发明的在非操作状态的动力控制机构特定实施例；

图9是表示包括在操作状态的动力控制机构的转换/辅助机构的细节图；

图10是说明转换/辅助机构的偏压的示意图；

图11是按照本发明的辅助凸轮特定实施例的前视图；

图12是按照本发明的第一动力控制部件的特定实施例的前视图；

图13是按照本发明的第二动力控制部件的特定实施例的前视图；

图14是从表示转换/辅助机构在非操作状态的图8中沿线XIV-XIV取的图；

图15是从表示转换/辅助机构在操作状态的图8中沿线XIV-XIV取的图；以及

图16是从表示转换/辅助机构朝非操作状态返回的图8中沿线XIV-XIV取的图。

                         具体实施方式

图1是自行车10后部的侧视图，自行车10包括结合许多本发明特点的轮毂传动装置14的特定实施例。自行车10的后部包括车架18，它有支承鞍座24的座管22、一对常规的车链柱26、和一对常规的座柱30。由围绕轮毂传动装置14的轴36在车链柱26和座柱30的交叉点的车架终端35可转动地支承车轮34，在座管22和车链柱26的交叉点可转动地支承有脚蹬42和车链圈46的曲柄组件38。车链50与车链圈46接合并缠绕可转动地驱动轮毂传动装置14的链轮54。在下面详细描述的方式中使用Bowden型控制缆索62来改变轮毂传动装置14中的齿轮比。

图2是轮毂传动装置14特定实施例的剖面图。如图2所示，轮毂传动装置14包括轴36、可转动地支承在轴36的驱动器70、可转动地支承在轴36的包括辐条凸缘78的轮毂壳体74、设置在驱动器70和轮毂壳体74之间的动力传动机构82，它用于将转动力从驱动器70通过许多动力传送路径传送到轮毂壳体74、和转换/辅助机构90，该机构用于控制选择许多动力传送路径和应用驱动器70的转动力来帮助改变动力传送机构82中动力传送路径。

链轮54是使用卡扣圈94以在花键方式连接到驱动器70，而驱动器70是通过球轴承98和轴承内圈102可转动地支承在轴36上。由致动板104、隔离器108、垫圈112和锁定螺母114将轴承内圈102保持在位置上。

右杯120是不可转动地装配在轮毂壳体74的右侧内周边表面，和左杯124是不转动地装配在轮毂壳体74的左侧内周边表面。左杯120通过球轴承128将轮毂壳体74可转动地支承到驱动器70，通过装配在右杯120上面的密封杯132保护轮毂传动装置14右侧的内部部件免受外部的污染。左杯124通过球轴承136和内圈138可转动地支承轮毂壳体74到轴36上。内圈138由制动螺母142和锁定螺母146保持在轴36上。

如在图2和3中所示，动力传送机构82包括第一中心齿轮160、分离的第二中心齿轮164、分离的第三中心齿轮168和分离的第四中心齿轮172。第一中心齿轮160被不可转动地支承在轴36，它包括离合器凸轮部分176、形成在其外周边表面上的第一中心齿轮的许多齿178(如48个齿)、和外周边第二中心齿轮接触表面180。第二中心齿轮164是可转动地支承在轴36周围，邻近第一中心齿轮160，和如图3中更清楚地表示的那样，它包括用于可滑动地接触第一中心齿轮160上第二中心齿轮接触表面180的内周边第一中心齿轮接触表面192、形成在其内周边表面上用于与第二中心齿轮爪207接合的许多第二中心齿轮棘轮齿206(如12个齿)、用于可滑动地接触中心齿轮引导圈210的外周边表面209的内周边引导圈接触表面208、内周边第三中心齿轮接触表面200、和形成在其外周边表面上的许多第二中心齿轮齿198(如48个齿)。第三中心齿轮168是可转动地支承在轴36周围，邻近第二中心齿轮164，它包括用于可滑动地接触中心齿轮引导圈210的外周边表面209的内周边第一引导圈接触表面220、形成在其内周边表面上用于与第三中心齿轮爪226接合的许多第三中心齿轮棘轮齿224(如12个齿)、用于可滑动地接触第二中心齿轮164上第三中心齿轮接触表面200的外周边第二中心齿轮接触表面235、形成在其外周边表面上的许多第三中心齿轮齿236(如42个齿)。第四中心齿轮172包括形成在其外周边表面上的许多第四中心齿轮齿244(如36个齿)、形成在其内周边表面上用于与第四中心齿轮爪250接合的许多第四中心齿轮棘轮齿248(如12个齿)、和用于可滑动地接触引导圈258的外周边表面254的内周边引导圈接触表面252。

爪207包括可转动地坐在轴36上形成的爪接纳凹槽264内的爪座260、用于接纳安装在轴36上形成的弹簧接纳凹槽276内的弹簧272的弹簧接纳凹槽268、用于接触转换控制套筒288的爪控制壁284的内周边表面282的爪控制表面280、和用于与第二中心齿轮棘轮齿206接合的爪齿289。类似地，爪226包括可转动地坐在轴36上形成的爪接纳凹槽294内的爪座290、用于接纳安装在轴36上形成的弹簧接纳凹槽306内的弹簧302的弹簧接纳凹槽298、用于接触转换控制套筒288的爪控制壁314的内周边表面312的爪控制表面310(图2)、和用于与第三中心齿轮棘轮齿224接合的爪齿316。最后，爪250包括可转动地坐在轴36上形成的爪接纳凹槽324内的爪座320、用于接纳安装在轴36上形成的弹簧接纳凹槽336内的弹簧332的弹簧接纳凹槽328、用于接触转换控制套筒288的爪控制壁344的内周边表面342的爪控制表面340、和用于与第四中心齿轮棘轮齿248接合的爪齿346。爪207、226和250的爪齿289、316和346以众所周知的方式被它们各自的弹簧272、302和332偏压径向朝外。

在这个实施例中，中心齿轮引导圈210的一半装配在第二中心齿轮164的引导圈接触表面208和轴36之间，而中心齿轮引导圈210的另一半装配在第三中心齿轮168的第一引导圈接触表面220和轴36之间。除了外周边表面209，中心齿轮引导圈210包括用于与轴36上X轴方向上间断形成的锁定脊364接合的锁定凹槽360、用于与轴36上X轴方向上间断形成的锁定凹槽372接合的锁定突出部368、用于与轴36上X轴方向上间断形成的锁定脊380接合的锁定凹槽376、用于与轴36上X轴方向上间断形成的锁定凹槽388接合的锁定突出部389、用于与轴36上X轴方向上间断形成的锁定脊396接合的锁定凹槽392、和用于在中心齿轮引导圈210和轴36之间支承转换控制套筒288的底座套筒408的控制套筒支承表面404。

中心齿轮引导圈254装配在第四中心齿轮172的引导圈接触表面252和轴36之间。不象中心齿轮引导圈210，中心齿轮引导圈254有围绕轴36上锁定脊364、380和396装配的圆形内周边表面444。内周边表面444的一部分形成用于在中心齿轮引导圈258和轴36之间支承底座套筒408一端452的控制套筒支承表面448。底座套筒408的终端452终止在垫圈456内的凹槽454中。

转换控制套筒288的底座套筒408是可转动地装配在轴36上X轴方向上形成的控制套筒凹槽460内，和中心齿轮引导圈210和258径向朝外支承它。爪控制臂284、314和344是可滑动地分别设置在轴36上周向形成的控制臂凹槽464、468和472内。转换控制套筒288的详细结构和操作是已知的，和进一步描述在2000年3月10日提交的美国专利申请第09/522,703号内。

如图2所示，动力传送机构82还包括行星齿轮支座550、第一圈齿轮551和第二圈齿轮553，它们全都可转动地安装在轴36周围。如在图4和6中所示，行星齿轮支座550包括第一支座部件554，它有接纳轴36穿过的第一支座部件轴开孔555，许多(如三个)伸展通过第一支座部件554侧边的第一行星齿轮开孔556，它用于接纳许多第一行星齿轮579在其中，和许多(如三个)伸展通过第一支座部件554相反侧边的较大的第二行星齿轮开孔558，它用于接纳许多第二行星齿轮608在其中；分离的第二支座部件560有接纳轴36穿过的第二支座部件轴开孔561；和分离的第三支座部件562有接纳轴36穿过的第三支座部件轴开孔563。在这个实施例中，第一支座部件554由轻合金金属如铝合金建造，而第二支座部件560和第三支座部件562由较强的金属如钢构造。

装设三对第一支座销钉564用于将第一支座部件554不可转动地连接到第二支座部件560，其中每对第一支座销钉564设置在第一行星齿轮开孔556的相应对之间。类似地，装设三对第二支座销钉565用于将第一支座部件554不可转动地连接到第三支座部件562，其中每对第二支座销钉565设置在第二行星齿轮开孔558的相应对之间。在这个实施例中，每个第一行星齿轮开孔556的位置与对应的第二行星齿轮开孔558直接相反，和每对第一支座销钉564的定位与对应的一对第二支座销钉565的位置相反。第一支座销钉564和第二支座销钉565的作用是作为第一支座部件554、第二支座部件560和第三支座部件562的连接器，它们压配合进入第一支座部件554的侧边和从该侧边伸出。第一支座销钉564被压配合到第二支座部件560中形成的孔(未表示)中，和第二支座销钉565被压配合到第三支座部件562中形成的孔566中。设计第一支座部件554与第二支座部件560和第三支座部件562直接接触。为了有利于这样的连接，用槽、凹槽或其他碎屑空间567包围每个支座销钉如图5所示，用于接纳在将支座部件压在一起时由销钉或支座部件的切碎或刮削造成的任何碎屑。还有，三个引导肋557从第一支座部件554的内周边表面在每对支座销钉564径向内侧伸出，用于与第二支座部件560的内周边表面接合，和三个引导肋559从第三支座部件562外周边表面在每对孔566径向外侧伸出，用于与第一支座部件554外周边表面接合。引导肋557和559有利于装配和帮助进一步加强在第一支座部件554、第二支座部件560和第三支座部件562之间的连接。

三个铆钉568(在图4和6中仅表示一个)将第一支座部件554、第二支座部件560和第三支座部件562牢固地连接在一起。每个铆钉568穿过第二支座部件560中的孔569，穿过第一支座部件554中的孔570和穿过第三支座部件562中的孔571，从而使铆钉设置在每对第一支座销钉564和每对第二支座销钉565之间。三个衬套572(在图4和6中仅表示一个)被压配合到第一支座部件554的三个相应的孔573中，用于支承三个主要齿轮销574(在图4和6中仅表示一个)，每个包括与第二齿轮销576形成一件的第一齿轮销575。主要齿轮销574这样穿过第一支座部件554，使得每个第一齿轮销575被设置在第一行星齿轮孔556内和被支承在第二支座部件560中形成的盲孔577内，以及每个第二齿轮销576被设置在第二行星齿轮孔558内和被支承在第三支座部件562中形成的孔578内。主要齿轮销574通过止动圈581(图6)轴向固定在行星齿轮支座550内，止动圈装配在第三支座部件562的外周边表面上形成的止动圈槽582内。每个第一齿轮销575可转动地支承第一行星齿轮579，其中每个第一行星齿轮579有与第一中心齿轮160上许多第一中心齿轮齿178接合的小直径齿轮部分580(如14个齿)，和与第一圈齿轮551的第一内周边齿轮部分585(如84个齿)接合的大直径齿轮部分584(如22个齿)。类似地，每个第二齿轮销576可转动地支承第二行星齿轮608，其中每个第二行星齿轮608包括与第四中心齿轮172上许多第四中心齿轮齿244接合的大直径齿轮部分612(如29个齿)，与第三中心齿轮168上许多第三中心齿轮齿236接合的中等直径齿轮部分616(如18个齿)，和与第二中心齿轮164上许多第二中心齿轮齿198以及第二圈齿轮553的内周边齿轮部分624(如78个齿)接合的小直径齿轮部分620(如14个齿)。

第一支座部件554还包括用于轴向保持第二中心齿轮164的径向朝内伸展的壁626。第二支座部件560包括它的右侧上的许多(如12个)圆周设置的离合器接合键621，用于与在离合器圈623上形成的许多互补行星齿轮支座接合622接合。第三支座部件包括在它的外圆周表面上用于支承对应的许多圆周设置的爪908(图2)的许多(例如3个)爪接纳凹槽907。爪908被爪弹簧912径向朝外偏压，用于与左杯124右侧上形成的内周边齿轮916接合。爪908把行星齿轮支座550的向前转动传给左杯124，从而传给轮毂壳体74。

除了内周边齿轮部分585，第一圈齿轮551包括第二内周边齿轮部分586(如36个齿)，用于与安装在驱动器70的外周表面上的许多圆周设置的爪587接合。爪587被爪弹簧589径向朝外偏压，所以其功能是作为在驱动器70和第一圈齿轮551之间的单向离合器。第二圈齿轮553通过滚轮离合器形式的单向离合器628连接到右杯120，从而连接到轮毂壳体74，离合器628有例如18个滚轮和凸轮表面。

图7是安装到轴36的转换/辅助机构90各部分的分解图。图8是当离合器圈623与行星齿轮支座550连接时表示转换/辅助机构90的细节图，和图9是当离合器圈623与行星齿轮支座550脱离时表示转换/辅助机构90的细节图。如这些图中所示，转换/辅助机构90包括圈状转换键部件700、转换键部件引导器704、保存弹簧708、弹簧垫712、回复弹簧716、转换套筒720、弹簧垫724、爪支承件728、转换套筒732、和爪控制垫圈736。转换键部件700包括径向朝内伸展的凸轮跟随器740，它穿过第一中心齿轮160的离合器凸轮部分176(图8)进入到转换键部件引导器704的侧壁748中形成的轴向伸展的凹槽744中。如在图8和9中所示，第一中心齿轮160的离合器凸轮部分176包括限定第一凸轮级750和第二凸轮级751的凸轮表面749。还有，离合器圈623被离合器偏压弹簧747偏压在左边。所以，当转换键部件700是在图8中所示位置时，在离合器圈623上的行星齿轮支座接合键622与行星齿轮支座550上离合器接合键621接合，使在离合器圈623上许多圆周布置的驱动器接合键753不可转动地接合驱动器70上互补的许多离合器接合键754，从而驱动器70、离合器圈623和行星齿轮支座550作为一个单元转动。但是，当转换键部件700转动时，如在图9中所示，转换键部件700上的凸轮跟随器740移动到第一中心齿轮160上的第二凸轮级751。在这个位置在离合器圈623上的行星齿轮支座接合键622与行星齿轮支座550上离合器接合键621脱离接合，从而使行星齿轮支座550不再直接连接到驱动器70。

转换键部件引导器704还包括转换控制套筒连接开口752用于连接转换控制套管288的一端756。保存弹簧708和弹簧垫712两者都径向朝内设置在转换键部件引导器704的侧壁748之内。保存弹簧708的第一端756保持在转换键部件引导器704上形成的轴向伸展的弹簧突起边沿760上，而保存弹簧708的第二端764保持在弹簧垫圈712上形成的套筒连接突起边沿768的侧边缘。

回复弹簧716的第一端772保持在弹簧垫圈712上形成的弹簧突起边沿776，而回复弹簧716的第二端780保持在弹簧垫圈724上的弹簧突起边沿784。弹簧垫圈724包括径向朝内伸展和直径方向相对的轴接合突出部792，该突出部装配到在轴36上形成的直径方向相对的轴凹槽796内(在图7中仅表示一个这样的凹槽796)，从而使弹簧垫圈724不可转动地连接到轴36。由于不可转动地将弹簧垫圈724连接到轴36，回复弹簧716在相对弹簧垫圈724的顺时针方向偏压弹簧垫圈712。

转换套筒720上直径方向相对的左侧连接腿800不可转动地与弹簧垫圈712上套筒连接突起边沿768中的互补凹槽804接合(在图7中仅表示一个这样的套筒连接突起边沿768)，在转换套筒720上直径方向相对右侧连接腿808穿过弹簧垫圈724中的中心开孔812并不可转动地与爪支承件728中的互补转换套筒连接凹槽816接合。所以，弹簧垫圈712、转换套筒720和爪支承件728作为一个单元转动。

直径方向相对的爪820通过C型夹822可转动地安装到爪支承销824，顺序地将支承销安装到弹簧垫圈728。类似地，围绕弹簧支承销829安装爪偏压弹簧828并通过C型夹830将其保持在位置中。每个爪偏压弹簧828有一端832接合在爪支承件728上的弹簧保持突起边沿836和另一端840径向朝外在偏压爪端844。接合它们各自的爪820。爪控制垫圈736包括直径方向相对和轴向伸展的爪控制突起边沿850，它一般径向朝内压住爪820。当爪控制突起边沿850移动离开爪820时，如下面更加详细描述的那样，爪820径向朝外摆动并与辅助凸轮854的棘轮齿882接合(图9)。

在转换套筒732上直径方向相对的左侧连接腿860接触转换套筒720上直径方向相对的右侧连接腿808(如在图14中所示)，和在转换套筒732上直径方向相对的右侧连接腿868不可转动地穿过爪控制垫圈736中的连接凹槽872和轴承内圈102中的孔876，并不可转动地与致动板104中互补的转换套筒连接凹槽880接合。所以，转换套筒732、爪控制垫圈736和致动板104作为一个单元转动。但是，如下面更详细讨论那样，转换套筒732可以相对转换套筒720和爪支承件728顺时针转动。由于回复弹簧716相对弹簧垫圈724顺时针偏压弹簧垫圈712，由于弹簧垫圈712通过转换套筒720连接到爪支承件728，和由于爪支承件728通过转换套筒732连接到致动板104，因此如在图10中示意表示的那样致动板104也有净的顺时针偏压。给定致动板104开始的顺时针起动位置，就可以通过逆时针转动致动板104连续选择在动力传送机构82中的传动路径。

转换/辅助机构90还包括动力控制机构850，它控制从驱动器70传给转换控制套筒288的动力大小，以便避免在转换控制套筒288不能完成转换时损坏转换控制套筒288。如在图8和9中更清楚地表示的那样，动力控制机构850包括由环形止动板858和锁定圈862保持在位置中的环形辅助凸轮854，可操作地连接用于与驱动器70一起转动的一对环形第一动力控制部件866，可操作地连接用于与辅助凸轮854一起转动的一对环形第二动力控制部件870，和以一对波形垫圈874的形式用于朝向彼此偏压第一动力控制部件866和第二动力控制部件870的动力控制偏压装置。

如图11中所示，辅助凸轮854包括设置在内周边表面882上以下面描述的方式与爪820接合的许多棘轮齿878，和设置在外周边表面890上的许多辅助凸轮键886。如在图12中所示，每个第一动力控制部件866包括设置在外周边表面898上的许多第一动力控制部件键894。第一动力控制部件键894可滑动地与形成在驱动器70的内周边表面上的对应的许多驱动器键902接合，从而使第一动力控制部件866与驱动器70一起转动，但它能够相对驱动器70轴向移动。如在图13中所示，第二动力控制部件870包括设置在内周边表面910上的许多第二动力控制部件键906。第二动力控制部件键906可滑动地与辅助凸轮854上的许多辅助凸轮键886接合，从而使第二动力控制部件870与辅助凸轮854一起转动，但它能够相对辅助凸轮854轴向移动。第二动力控制部件870还包括许多圆周布置的孔914，这些孔可以用于保持润滑油脂。

在装配状态，第一动力控制部件866与第二动力控制部件870接界并被波形垫圈874压在一起，从而使第一动力控制部件866和第二动力控制部件870互相接触。所以，驱动器70、第一动力控制部件866、第二动力控制部件870和辅助凸轮854作为一个单元一起转动，除非辅助凸轮854和第二动力控制部件870显著地阻碍驱动器70和第一动力控制部件866的转动，随后在第一动力控制部件866和第二动力控制部件870之间的摩擦接触力被克服，和辅助凸轮854和第二动力控制部件870相对驱动器70和第一动力控制部件866转动。

现在将描述轮毂的操作。对每个速度级的各种组件的连接列在表1中，对每个速度级的动力传送路径列在表2中：

速度级	离合器圈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→爪587→第一圈齿轮551→行星齿轮支座550(行星齿轮579围绕第一中心齿轮160转动)→爪908→轮毂壳体74
2	驱动器70→爪587→第一圈齿轮551→行星齿轮支座550(行星齿轮579围绕第一中心齿轮160转动和行星齿轮608围绕第四中心齿轮172转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74
		3	驱动器70→爪587→第一圈齿轮551→行星齿轮支座550(行星齿轮579围绕第一中心齿轮160转动和行星齿轮608围绕第三中心齿轮168转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74
4	驱动器70→爪587→第一圈齿轮551→行星齿轮支座550(行星齿轮579围绕第一中心齿轮160转动和行星齿轮608围绕第二中心齿轮164转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74
		5	驱动器70→离合器圈623→行星齿轮支座550→爪908→轮毂壳体74
6	驱动器70→离合器圈623→行星齿轮支座550(行星齿轮608围绕第四中心齿轮172转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74
		7	驱动器70→离合器圈623→行星齿轮支座550(行星齿轮608围绕第三中心齿轮168转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74
8	驱动器70→离合器圈623→行星齿轮支座550(行星齿轮608围绕第二中心齿轮164转动)→第二圈齿轮553→滚轮离合器628→轮毂壳体74

                       表2

当从速度4级转换到速度5级，如当自行车加速时，给定连接机构的定时以便跟随下面的顺序：

速度级	离合器圈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

                       表3

所以，当自行车加速和骑车者从速度4级转换到速度5级时，第三中心齿轮168临时锁定，然后首先松开第二中心齿轮164以便产生与速度3级相同的状态。骑车者将感觉如脚蹬稍微加速，当加速自行车时这是所希望的。然后，离合器圈623与行星齿轮支座550接合产生与速度7级相同的状态。骑车者将感觉如脚蹬减速，当传动转换到较高齿轮比时这是所希望的。接着，松开第三中心齿轮168以便产生所需的速度4级。如果中心齿轮在接合离合器圈623之前松开，那么传动将处于与速度1级相同的状态，这将会产生非常不希望的脚蹬迅速的加速和当传动完成的速度5级的转换时明显的振动。

当自行车减速和骑车者希望从速度5级转换到速度4级时这个顺序还有特别的好处。在这种情况下，从速度5级到速度7级的临时过渡造成脚蹬减速，但这比离合器圈623首先脱离接合要好。如果离合器圈623首先脱离接合，那么传动将在与速度1级相同的状态，脚蹬迅速加速。例如在爬山时脚蹬这样迅速的加速是不希望的。接着，传动作出从速度7级到速度3级的临时过渡。这产生脚蹬的加速，但由于速度3级邻近骑车者刚好所处的速度4级，该过渡是完全可以接受的。接着，传动过渡到所需的速度4级。从速度5级到速度4级的整个转换因此避免脚蹬过度的加速或减速，其情况是，这样迅速加速或减速是最不希望。

如前所述，转换/辅助机构90还使用驱动器70的转动力来帮助改变动力传送机构82中的动力传送路径。当很大的驱动力加到链轮54并造成各种组件连接或脱离的很大阻力时这是所希望的。在正常操作时，致动板104、转换套筒732、爪控制垫圈736、爪支承件728、转换套筒720、弹簧垫圈712、转换键部件引导器704和转换控制套筒288中作为一个单元转动以便连接或脱离各种组件。因此，转换套筒732的连接腿860、爪控制垫圈736的爪控制突起边沿850、转换套筒720的爪820和连接腿808的位置如图14中所示。在这种状态下爪820与辅助凸轮854上的棘轮齿878脱离接合。但是，当很大的驱动力加到链轮54并造成转换控制套筒288操作显著的阻力时，转换控制套筒288倾向于保持静止状态而不管致动板104的转动。在这种情况下转换套筒732相对转换套筒720顺时针转动，所以使爪控制垫圈736相对爪支承件728顺时针转动，从而如图15中所示爪控制突起边沿850从爪820移动离开。结果，爪820径向朝外转动并与辅助凸轮854上的棘轮齿878接合，从而使爪支承件728与辅助凸轮854和驱动器70一起转动。这依次提供辅助的力以使转换套筒720、转换键部件引导器704和转换控制套筒288转动去完成转换操作。当克服了从转换控制套筒288来的阻力时，爪支承件728相对爪控制垫圈736顺时针转动，如图16中所示，直到完成转换操作和回到图14中所示的状态。如前所述，驱动器70、第一动力控制部件866、第二动力控制部件870和辅助凸轮854作为一个单元转动，除非辅助凸轮854和第二动力控制部件870显著阻碍驱动器70和第一动力控制部件866的转动。如果转换控制套筒288不能转动或以其他方法完成转换，那就将发生这种情况。为了避免损伤各组件，在这样过大阻力下克服第一动力控制部件866和第二动力控制部件870之间的摩擦接触力，从而使辅助凸轮854和第二动力控制部件870相对驱动器70和第一动力控制部件866转动。当骑车者减小脚蹬阻力和各组件可以正常操作时接着可以完成转换。

尽管上面描述了本发明的各个实施例，仍可以采用进一步的修改而不会背离本发明的宗旨和范畴。例如，各种组件的尺寸、形状、位置或取向可以按照需要进行改变。一个元件的功能可以由两个元件来执行，或者相反。在一个特定实施例中没有必要同时表现所有的优点。每一个与先有技术不同的独特的特点，单独或与其他特点结合在一起，都应认为是本申请人另一发明的单独描述，包括由这样的特点实施的结构和/或功能的概念。所以，本发明的范畴不应受公开的结构或显然最初注意力集中的特殊结构或特点的限制。

Claims (35)

1.一种自行车的轮毂传动装置，其包括：

轮毂轴；

可转动地支承在轮毂轴上的驱动器；

可转动地支承在轮毂轴上的轮毂壳体；

设置在驱动器和轮毂壳体之间的动力传送机构，用于将驱动器来的转动动力通过多个动力传送路径传送给轮毂壳体；

用于选择多个动力传送路径的转换机构；

用于将驱动器来的转动动力传送给转换机构的转换辅助机构；和

设置在驱动器和转换辅助机构之间并将驱动器连接到转换辅助机构的动力控制机构，用于控制从驱动器传给转换机构的转动动力量。

2.如权利要求1所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换机构包括：

由轮毂轴可转动地支承的致动器部件；和

由轮毂轴可转动地支承的转换控制套筒，其中转换控制套筒是可操作地连接到致动器部件，用于响应致动器部件的转动而转动。

3.如权利要求2所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构将转动动力从驱动器传送给转换套筒。

4.如权利要求3所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构包括：

被连接以便与致动器部件一起转动的第一转换部件；

被连接以便与转换控制套筒一起转动的第二转换部件；和

偏压装置，其将第一转换部件和第二转换部件朝向彼此偏压，从而使第一转换部件与第二转换部件一起转动，直到转换控制套筒显著阻碍致动器部件的转动，随后第一转换部件相对第二转换部件转动。

5.如权利要求4所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构还包括：

连接到第一转换部件和第二转换部件中的一个的爪，用于在接合位置和脱离接合位置之间移动，在接合位置爪与动力控制机构接合，而在脱离接合位置爪与动力控制机构脱离接合；

用于将爪偏压向接合位置的爪偏压部件；和

连接到第一转换部件和第二转换部件中的另一个的爪控制部件，用于当第一转换部件与第二转换部件一起转动时将爪保持在脱离接合位置，并且用于当第一转换部件相对第二转换部件转动时允许该爪移动到接合位置。

6.如权利要求1所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构包括：

可操作地连接到驱动器以便响应驱动器的转动而转动的第一动力控制部件；和

与第一动力控制部件接合的第二动力控制部件，从而使第一动力控制部件与第二动力控制部件一起转动，直到第二动力控制部件显著地阻碍第一动力控制部件的转动，随后第一动力控制部件相对第二动力控制部件转动。

7.如权利要求6所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件接触第二动力控制部件。

8.如权利要求7所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

9.如权利要求6所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括用于支承第二动力控制部件的辅助凸轮，其中辅助凸轮包括多个棘轮齿。

10.如权利要求9所述的轮毂传动装置，其特征在于，第二动力控制部件是轴向可移动的。

11.如权利要求10所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮有环形的形状，其中第二动力控制部件有环形的形状，其中多个棘轮齿是设置在辅助凸轮的内周边表面上，和其中辅助凸轮的外周边表面形成多个辅助凸轮键，该键与形成在第二动力控制部件的内周边表面上的对应的多个第二动力控制部件键接合。

12.如权利要求11所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮正好有10个棘轮齿。

13.如权利要求11所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件接触第二动力控制部件。

14.如权利要求13所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

15.如权利要求10所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件是轴向可移动的。

16.如权利要求15所述的轮毂传动装置，其特征在于，驱动器有环形的形状，其中第一动力控制部件有环形的形状，和其中驱动器的内周边表面形成多个驱动器键，该键与形成在第一动力控制部件的外周边表面上的对应的多个第一动力控制部件键接合。

17.如权利要求16所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮有环形的形状，其中第二动力控制部件有环形的形状，其中多个棘轮齿设置在辅助凸轮的内周边表面上，和其中辅助凸轮的外周边表面形成多个辅助凸轮键，该键与形成在第二动力控制部件内周边表面上的对应的多个第二动力控制部件键接合。

18.如权利要求17所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮正好有10个棘轮齿。

19.如权利要求17所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件接触第二动力控制部件。

20.如权利要求19所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

21.如权利要求9所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换机构包括：

由轮毂轴可转动地支承的致动器部件；和

由轮毂轴可转动地支承的转换控制套筒，其中转换控制套筒是可操作地连接到致动器部件，用于响应致动器部件的转动而转动。

22.如权利要求21所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构将从驱动器来的转动动力传送给转换套筒。

23.如权利要求22所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构包括：

被连接以便与操作部件一起转动的第一转换部件；

被连接以便与转换控制套筒一起转动的第二转换部件；和

偏压装置，其将第一转换部件和第二转换部件朝向彼此偏压，从而使第一转换部件与第二转换部件一起转动，直到转换控制套筒显著地阻碍致动器部件的转动，随后第一转换部件相对第二转换部件转动。

24.如权利要求23所述的轮毂传动装置，其特征在于，转换辅助机构还包括：

连接到第一转换部件和第二转换部件中的一个的爪，用于在接合位置和脱离接合位置之间移动，在接合位置爪与辅助凸轮的棘轮齿接合，而在接合位置爪与棘轮齿脱离接合；

用于将爪偏压向接合位置的爪偏压部件；和

连接到第一转换部件和第二转换部件中的另一个的爪控制部件，用于当第一转换部件与第二转换部件一起转动时将爪保持在脱离接合位置，并且用于当第一转换部件相对第二转换部件转动时允许该爪移动到接合位置。

25.如权利要求24所述的轮毂传动装置，其特征在于，第二动力控制部件是轴向可移动的。

26.如权利要求25所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮有环形的形状，其中第二动力控制部件有环形的形状，其中多个棘轮齿设置在辅助凸轮的内周边表面上，和其中辅助凸轮的外周边表面形成多个辅助凸轮键，该键与形成在第二动力控制部件内周边表面上的对应的多个第二动力控制部件键接合。

27.如权利要求26所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮正好有10个棘轮齿。

28.如权利要求26所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件接触第二动力控制部件。

29.如权利要求28所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

30.如权利要求25所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件是轴向可移动的。

31.如权利要求30所述的轮毂传动装置，其特征在于，驱动器有环形的形状，其中第一动力控制部件有环形的形状，和其中驱动器的内周边表面形成多个驱动器键，该键与形成在第一动力控制部件外周边表面上的对应的多个第一动力控制部件键接合。

32.如权利要求31所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮有环形的形状，其中第二动力控制部件有环形的形状，其中在辅助凸轮的内周边表面上设置多个棘轮齿，和其中辅助凸轮的外周边表面形成多个辅助凸轮键，该键与形成在第二动力控制部件内周边表面上的对应的多个第二动力控制部件键接合。

33.如权利要求32所述的轮毂传动装置，其特征在于，辅助凸轮正好有10个棘轮齿。

34.如权利要求32所述的轮毂传动装置，其特征在于，第一动力控制部件接触第二动力控制部件。

35.如权利要求34所述的轮毂传动装置，其特征在于，动力控制机构还包括动力控制偏压部件，用于将第一动力控制部件和第二动力控制部件朝向彼此偏压。

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