WO2018126761A1 - 内变速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种内变速器及其控制方法，采用行星轮系作为传动装置，内变速器的飞轮座（11）与行星轮系的行星架（21）之间通过离合器（4）连接，同时，所述飞轮座（11）通过超越离合组件（5）与内齿圈（22）连接；所述行星架（21）通过第二单向传动件（313）与内变速器的花鼓（31）连接，所述行星轮系的内齿圈（22）通过超越离合组件（5）与花鼓（31）连接；所述行星轮系的中心轮（23）与车轴（9）之间设有中心轮双向离合控制组件（6）；所述离合器（4）和中心轮双向离合控制组件（6）均通过内变速器的操纵机构（7）连接。所述内变速器有效简化了内变速器的结构，可将内变速器做得更加小巧，有利于装配有内变速器的自行车进一步实现轻量化，并且操作更加便利，拆装更加方便。

Description

内变速器及其控制方法

本申请要求于2017年01月04日提交中国专利局、申请号为201710005104.5、发明名称为“内变速器及其控制方法”的专利申请，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于自行车内变速器，具体涉及一种内变速器及其控制方法。

背景技术

现有的自行内变速器多是采用的两组双联行星轮系，通过两组行星轮系之间交替控制中心轮的锁止和解锁实现五个速比的组合，这种内变速器体积臃肿，结构复杂，成本较高，重量较重，传动效率低，并且操纵起来十分不便，进而导致了采用五速内变速器在自行车上的推广应用。

此外现有的内变速器都采用一体固定化设计，无法快速更换升级。骑行过程中换挡刚性太强，遇到外部阻力时某些挡位会出现换挡阻力大，影响骑行体验。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的内变速器存在的上述缺陷，提供一种新型的内变速器及其控制方法。

本发明采用如下技术方案实现：

内变速器，采用行星轮系作为传动装置，

内变速器的飞轮座与行星轮系的行星架之间通过离合器连接，同时，所述飞轮座通过超越离合组件与内齿圈连接；

所述行星架通过第二单向传动件与内变速器的花鼓连接，所述行星轮系的内齿圈通过超越离合组件与花鼓连接；

所述行星轮系的中心轮与车轴之间设有中心轮双向离合控制组件；

所述离合器和中心轮双向离合控制组件均通过内变速器的操纵机构连接。

进一步的，

所述超越离合组件包括第一单向传动件、保持架及若干滚动元件，所述保持架转动装配于内齿圈上，所述飞轮座通过第一单向传动件与保持架连接，所述滚动元件以超越离合机构的布置方式均匀设置在内齿圈和花鼓之间，所述滚动元件之间的内齿圈上设有传动凸起，所述保持架的周向上设有若干保持块，将滚动元件和传动凸起之间进行分隔。

进一步的，

所述第一单向传动件和第二单向传动件采用超越离合器。

进一步的，

所述飞轮座和行星架之间转动装配，所述离合器滑动装配在飞轮座和行星架之间，所述离合器始终周向嵌装在飞轮座上，离合器上设有若干离合凸块，对应的行星架周向位置设有嵌合离合凸块的离合凹槽。

进一步的，

所述离合器还包括第一控制旋件、第二控制旋件、旋转支撑件、离合器控制座、离合器座和弹簧；

所述第一控制旋件与操纵机构连接，并转动装配在内变速器内的车轴上，所述第二控制旋件通过旋转支撑件与第一控制旋件传动连接，所述离合器座与第二控制旋件周向定位连接，所述离合器座同时还与第一控制旋件或第二控制旋件轴向滑动装配，所述离合器控制座固定装配在内变速器内的车轴上，离合器控制座和离合器座之间通过凸轮结构连接，所述离合器座与压缩的弹簧连接，所述离合器转动装配在离合器座上，实现飞轮座和行星架之间的离合装配。

进一步的，

所述行星轮系采用双联行星轮系；

所述第一控制旋件包括沿车轴贴设的中心轮控制杆，所述中心轮控制杆穿过离合器控制座与远端的中心轮双向离合控制组件连接；

所述第二控制旋件与近端的中心轮双向离合控制组件连接。

进一步的，

所述中心轮双向离合控制机构包括第一棘爪、第二棘爪、棘爪座和棘爪控制器；所述棘爪座周向定位装配在车轴上，对应的中心轮转动装配在棘爪座上，所述第一棘爪和第二棘爪对称安装在棘爪座与中心轮的装配圆周上，通过棘爪弹簧保持两个棘爪为弹出状态，分别限定中心轮的两个转动方向，所述中心轮的内圈设有对应两个弹出棘爪嵌合的棘槽；

所述棘爪控制器转动套装在棘爪座上，其内圈具有压制棘爪的压制弧段和弹起棘爪的弹起缺槽；

所述棘爪控制器与离合器一同与操纵机构连接。

作为本发明中的优选方案，

所述操纵机构包括操纵组件、旋转传动件和两组扭簧；所述旋转传动件转动装配在车轴上，一端与操纵组件连接，所述操纵组件与转动控制机构连接，控制旋转传动件进行转动，另一端通过第一扭簧与车轴上的周向定位结构连接，同时还通过第二扭簧与离合器的旋转支撑件连接。

进一步的，

所述第二扭簧的弹力大于第一扭簧。

进一步的，

所述操纵组件包括拉线座、拉线导向板、拉线导向座和限位固定座，所述拉线座与旋转传动件周向传动连接，所述拉线导向座通过拉线导向板固定在旋转控制安装座一端的限位固定座上，所述限位固定座周向定位在车轴上，并通过轴端锁紧件轴向定位。

进一步的，

所述转动控制机构为通过拉线与操纵组件拉线座连接的指拨机构或转拨机构，或者电机控制的自动转拨机构。

在本发明的另一优选方案中，

所述操纵机构包括电控组件和旋转传动件；所述旋转传动件转动装配在车轴上，一端与电控组件连接，另一端与旋转支撑件通过控制扭簧周向传动连接；所述旋转支撑件及其连接的控制旋件与一转接件周向传动连接，所述转接件与固定在车轴上的挡位定位座之间转动装配，所述转接件和挡位定位座之间设有弹性设置的定位钢球，所述转接件或挡位定位座上周向排列有若干容纳定位钢球的钢球定位槽，所述钢球定位槽之间的角度与旋转支撑件及其连接的控制旋件控制的各个挡位之间的旋转角度相一致；

所述电控组件包括驱动旋转传动件转动的电机。

进一步的，

所述定位钢球安装在转接件内圈设置的钢球安装孔内，所述转接件的外圆周上设有压簧槽，所述压簧槽位于钢球安装孔所在的外圆周上，所述压簧槽内嵌套有至少一端固定在转接件上的压簧，所述压簧嵌入钢球安装孔内，将钢球向设置在挡位定位座上的钢球定位槽内挤压。

进一步的，

所述电控组件的电机通过齿轮副与旋转传动件连接，所述齿轮副为减速齿轮副，所述齿轮副的主动齿轮与电机轴传动连接，从动齿轮与旋转传动件周向传动连接，所述从动齿轮的同一转动圆周上分别设有传动轮齿段和定位弧段，所述传动轮齿段上设置与主动齿轮啮合的轮齿，所述定位弧段上布置有若干对应挡位位置的凸起，在从动齿轮转动圆周外侧相对车轴固定的位置传感器，对随从动齿轮转动的凸起进行转角检测。

在上述两种方案中，所述旋转传动件通过旋转控制安装座与操纵组件连接，所述旋转传动件和旋转控制安装座同轴转动套装在车轴上并周向定位连接，所述拉线座或从动齿轮通过可拆卸的周向定位结构安装在旋转控制安装座上。

本发明还公开了一种采用拉线控制操纵机构的内变速器控制方法，该内变速器的速比由高向低进行减挡的过程中，通过拉线驱动拉线座使第一扭簧及第 二扭簧蓄力，控制离合器和中心轮的离合配合关系，实现内变速器的多挡位输出。

采用本发明，可在一组双联行星轮系上，通过离合器、超越离合组件结合行星轮上的双向离合控制组件，调节五组速比的实现，超越离合组件实现了行星轮系中的行星架和内齿圈之间的动力传递方向转换，由于行星架和内齿圈的动力传递方向发生改变时，中心轮和行星轮的啮合方向也会发生改变，通过中心轮双向离合控制组件，在行星架和内齿圈之间动力传递方向改变时，对应控制中心轮锁止的方向。

同时，本发明通过同一操纵机构可同时控制离合器和中心轮的双向离合控制组件，提高了内变速器操纵的便捷性，并且操纵机构和内变速器本体之间通过可拆卸结构连接，可提高内变速器的检修和升级的方便性。

同时，在换挡时设计缓冲延时机构，在骑行外部阻力较大时也能轻松顺利换挡，骑行体验感好。

逆时针由高挡位向低挡位控制挡位变换，其中一个太阳轮的棘爪控制只需要控制其最省力的方向，无需进行正反两个方向离合控制，更省力。

由上所述，本发明采用一组双联行星轮系即可实现五速调节，较现有五速变速器有效减少了内变速器的结构，可将内变速做得更加小巧，有利于装配内变速器自行车进一步实现轻量化。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例一中的五速内变速器的总装配示意图。

图2为实施例一中的离合器和超越离合组件的示意图。

图3为实施例一中的飞轮座示意图。

图4为实施例一中的内齿圈示意图。

图5为实施例一中的保持架示意图。

图6为实施例一中的超越离合组件的一种传动状态示意图。

图7为图6中的局部放大示意图，具体表示为超越离合组件在图6的状态下的传动示意图。

图8为实施例一中的超越离合组件的另一种传动状态示意图。

图9为图8中的局部放大示意图，具体表示为超越离合组件在图8的状态下的传动示意图。

图10为实施例一中的离合器动作示意图。

图11为实施例一中的离合器及其控制机构的装配示意图。

图12为实施例一中的第一控制旋件示意图。

图13为实施例一中的第二控制旋件示意图。

图14为实施例一中的旋转支撑件示意图。

图15为实施例一中的第一控制旋件、第二控制旋件和旋转支撑件的装配示意图。

图16为实施例一中的离合器控制座示意图。

图17为实施例一中的离合器控制座装配示意图。

图18为实施例一中的离合器、飞轮座和行星架之间的周向位置示意图。

图19为实施例一中的离合器在与行星架结合状态下的示意图。

图20为实施例一中的离合器在与行星架分离状态下的示意图。

图21为实施例一中的中心轮的双向离合控制组件的装配示意图。

图22为实施例一中的棘齿在中心轮上的安装示意图。

图23为实施例一中的第一棘爪、第二棘爪的示意图。

图24为实施例一中的第三棘爪、第四棘爪的示意图。

图25为实施例一中对应第一中心轮上的第一棘爪座安装示意图(去除第一棘爪控制座)。

图26为实施例一中的第一棘爪控制座示意图。

图27为实施例一中的第一中心轮在一个方向上的锁止控制示意图。

图28为实施例一中的第一中心轮在另一个方向上的锁止控制示意图。

图29为实施例一中的第二中心轮的其中一个方向的控制示意图。

图30为实施例一中的操纵机构示意图。

图31为实施例一中的旋转传动件示意图。

图32为实施例一中的旋转传动件相对于第二珠架的装配示意图。

图33为实施例一中的第一扭簧装配示意图。

图34为实施例一中的第二扭簧装配示意图。

图35为实施例一中的操纵组件示意图。

图36为实施例二中的操纵机构示意图。

图37为实施例二中的操纵机构控制扭簧安装示意图。

图38为实施例二中的操纵机构定位钢球安装示意图。

图39为实施例二中的第二控制旋件示意图。

图40为实施例二中的操纵机构转接件示意图。

图41为实施例二中的挡位定位座示意图。

图42为实施例二中的定位钢球在换挡到位后的状态示意图。

图43为实施例二中的定位钢球在换挡过程中的状态示意图。

图44为实施例二中的电控组件示意图。

图45为实施例一和实施例二中的花鼓上的刹车安装部示意图。

图46为实施例一和实施例二中的五速内变速器在一挡时的传动路线示意图。

图47为实施例一和实施例二中的五速内变速器在二挡时的传动路线示意图。

图48为实施例一和实施例二中的五速内变速器在三挡时的传动路线示意图。

图49为实施例一和实施例二中的五速内变速器在四挡时的传动路线示意图。

图50为实施例一和实施例二中的五速内变速器在五挡时的传动路线示意图。

具体实施方式

实施例一

参见图1和图2，图示中的五速内变速器为本发明的优选实施方案，具体包括飞轮座11、行星轮系2、花鼓31、离合器4、超越离合组件5、中心轮双向离合控制组件6、操纵机构7、车轴9以及若干密封件。

本实施例采用一组双联行星轮系作为传动装置，其中双中心轮23装配在车轴9上，车轴9不转动，双中心轮23通过中心轮双向离合控制组件6实现与车轴之间的空转解锁或双向锁止，通过双联行星轮24与内齿圈22啮合，双联行星轮24通过轴转动装配在行星架21上，通过飞轮座11作为动力输入件，飞轮12传过来的旋转动力输入行星轮系，传动至花鼓31输出到车轮，飞轮座11通过离合器4与行星架21连接，同时，飞轮座11通过超越离合组件5与内齿圈22连接，行星架21与内齿圈22分别可作为行星轮系的传动输出件，行星架21通过第二单向传动件313与花鼓31内壁固定镶嵌的第二衬套312同轴装配，内齿圈22则通过超越离合组件5与花鼓31内壁固定镶嵌的第一衬套311同轴装配。双中心轮23的两组中心轮分别与车轴之间设有中心轮双向离合控制组件6，离合器4和中心轮双向离合控制组件6均通过内变速器的操纵机构7连接。

参见图2至图9，以下详细说明本实施例中的超越离合组件的具体技术方案。

结合图2至图5，超越离合组件5包括保持架51、第一单向传动件52以及若干滚动元件53，保持架51为筒体构件，转动装配于内齿圈22上，同时保持架51通过第一单向传动件52与飞轮座11上的第一单向传动件安装面1102装配。若干滚动元件53以超越离合机构的布置方式均匀设置在内齿圈22和花 鼓的第一衬套311内壁之间，在滚动元件53之间的内齿圈22上设有内齿圈传动凸起221，保持架51的端面周向上设有若干保持块511，保持块511之间依次形成两种槽体，其中一种槽体将装配后的滚动元件53形成限位保持，另一种槽体则将内齿圈传动凸起221对应，使得滚动元件53和内齿圈传动凸起221之间均通过保持块511进行分隔。

关于滚动元件53的超越离合机构布置方式，可参考超越离合器的滚动体设置方式。具体在本实施例中，在内齿圈22与花鼓的第一衬套311内壁空套连接的外周上通过斜面设置若干低位槽，滚动元件53装配在低位槽中，在内齿圈22的转速大于花鼓的转速时，滚动元件53会在斜面的作用下向上推至与花鼓内壁的楔形空间222(如图9所示)，直至将内齿圈22与花鼓的第一衬套311的内壁卡紧，形成可靠的动力传递连接，由内齿圈22带动花鼓转动，若花鼓的转速超过内齿圈22，则花鼓的第一衬套311和滚动元件53的动力传递分离失效。

结合图6到图9中所示，与飞轮座11单向传动连接的保持架51通过保持块511和内齿圈传动凸起221接触，能够将动力传递至内齿圈22上，飞轮座11与行星架21之间的离合器4分离，此时动力由飞轮座11从内齿圈22传入行星轮系，从行星架21输出动力至花鼓；若飞轮座11与行星架21之间通过离合器4接合，此时动力由飞轮座11从行星架21传入行星轮系，当固定其中一个中心轮时，由于传动比的改变，内齿圈22的转速超过连接飞轮座11的保持架51，滚动元件53形成超越离合，内齿圈22通过滚动元件53形成动力传递连接，由内齿圈22传递动力至花鼓输出，此时内齿圈22同样带动保持架51同速转动，保持架51通过第一单向传动件52超越飞轮座11。当中心轮均不固定，处于自由状态时，此时动力由飞轮座1从行星架42输出动力至花鼓51，此时为直接挡。

保持架51和滚动元件53以及内齿圈传动凸起221之间的距离设置，应当保证滚动元件53能够正常地在内齿圈22和花鼓的第一衬套311之间的楔形空 间内完成超越离合动作。当离合器与行星架分离时，保证保持块211与传动凸起411接触时，保持块211将滚动元件23推至内齿圈低位槽，与花鼓内圈完全分离；当离合器与行星架接合时，内齿圈斜面将传动元件23推至与花鼓内圈传动连接时，保持块211与传动凸起之间保留一定空间。

滚动元件53可采用圆柱件或圆球件。

本实施例中所指的第一单向传动件52及第二单向传动件313均为圆柱体作为滚动体的单向超越离合器，但还可采用其他具备单向超越功能的传动件。

在本实施例的五速内变速器中，内齿圈22和行星架21分别与花鼓的第一衬套311连接，其中内齿圈22通过超越离合组件5与花鼓的第一衬套311连接，行星架21通过第二单向传动件313与花鼓的第一衬套311连接，花鼓的内壁分别设置第一衬套311和第二衬套312分别与内齿圈22和行星架21连接。

由上所述，本实施例的五速内变速器根据与输出件的连接可初步分为行星架输出和内齿圈输出两种模式。

在行星架输出模式中，控制离合器4将飞轮座11和行星架21之间分离，此时飞轮座11的动力通过第一单向传动件52传递至保持架51，通过保持块511推动内齿圈22上的传动块221，传递动力至内齿圈22，此时保持块将传动元件推至内齿圈低位槽，与花鼓内圈分离，内齿圈无法通过传动元件将动力传递至花鼓，动力从内齿圈22进入行星轮系，通过传动后从行星架21输出，行星架21通过第二单向传动件313传递动力至花鼓的第二衬套312，保持块511将滚动元件推向内齿圈上的低位槽，滚动元件与花鼓第一衬套311分离，超越离合组件不起作用，如图6和图7所示。

在内齿圈输出模式中，控制离合器4将飞轮座11和行星架21之间接合，此时飞轮座11的动力直接传递至行星架21，动力从行星架21进入行星轮系，通过传动后从内齿圈22输出，内齿圈22的转速超过行星架的转速，此时内齿圈22和花鼓的第一衬套311之间滚动体进入楔形空间222，将内齿圈22和花鼓的第一衬套311之间顶紧连接，实现动力从花鼓输出，花鼓的转速超越行星 架21，第二单向传动件313失效。

当行星轮系中的太阳轮均处于自由状态时，飞轮座动力通过离合器，直接由行星架21，经过第二单向传动件313输出至花鼓。

在上述两种输出模式的基础上，再结合本实施例中的行星轮系2中的双联行星轮24及双中心轮23均为两组(太阳轮不是双联齿轮)，通过两个齿轮速比调整，实现在以上两种模式中的变速挡位叠加。

以下结合图10至图20，详细说明本实施例中的离合器的技术方案。

如图10和图11所示，飞轮座11作为内变速器的动力输入件与自行车的动力飞轮连接，转动安装在车轴9上，花鼓31作为内变速器的动力输出件，分别与行星轮系2的内齿圈22、行星架21连接，参见图3，在飞轮座11上分别设有设置离合器安装槽1101和第一单向传动件安装面1102，飞轮座11的离合器安装槽1101上通过装配离合器4与行星轮系2的行星架21连接，行星架21通过第二单向传动件313与花鼓的第一衬套311连接，内齿圈22通过超越离合组件5与花鼓的第一衬套311连接，同时飞轮座11上的第一单向传动件安装面1102通过装配第一单向传动件52与超越离合组件5连接。

行星架21用于安装双联行星轮24，同时通过双联行星轮24的公转实现动力的输出。本实施例中的行星架21一端直接与飞轮座11一端部分空套装配，离合器4采用圆环型构件滑动套装在车轴上，在离合器4的周向上设有若干组离合凸块401，离合凸块401嵌装在飞轮座11的离合器安装槽1101中，离合器安装槽1101沿飞轮座11和行星架21空套的端部轴向设置，离合器4可沿离合器安装槽1101轴向滑移，空套在飞轮座11上的行星架21端部沿周向设有若干对应离合凸块401的离合凹槽211，离合器4通过轴向滑移实现嵌入或脱离离合凹槽211，实现飞轮座11和行星架21之间的分离和接合。

为减小离合器4的离合凸块401嵌入行星架21上的离合凹槽211的刚性撞击，在离合凹槽211的非传动方向的侧面设置楔面，方便离合凸块401过渡嵌入及退出。

如图11所示，离合器4的轴向滑移通过离合器连接的离合机构实现，该离合机构包括第一控制旋件41、第二控制旋件42、离合器4、旋转支撑件44、离合器控制座45、离合器座46、弹簧47等部件。其中第一控制旋件41、第二控制旋件42和旋转支撑件44用于输入控制离合器的旋转运动，离合器控制座45和离合器座46用于通过凸轮传动将旋转动力转换为轴向力，进而推动离合器4轴向移动，实现离合动作。弹簧47用于离合器4的回位。

参见图12，本实施例中的第一控制旋件41为离合动力输入件，分为两段，其中一段为筒体，第一控制旋件41通过该筒体转动套装在内变速器的车轴9上，与离合动力系统连接，第一控制旋件41通过离合动力系统的驱动绕车轴转动，另一段延伸设置中心轮控制杆4102，用于同步控制内变速中行星轮系的中心轮锁止和解锁。

参见图13、图14和图15，第二控制旋件42通过旋转支撑件44与第一控制旋件41传动连接，本实施例中的第二控制旋件42和旋转支撑件44为离合动力传递至离合器的动力传动件，第二控制旋件42为筒体构件，用于将动力传递至离合器，旋转支撑件44为回转支架结构，用于支撑第二控制旋件42并传递动力。

参见图14和图15，旋转支撑件44套装在第一控制旋件2上，在第一控制旋件41的筒体端部设有对称的第一传动凹槽4101，在旋转支撑件44的内圈设有对应的第一传动凸起4404，第一传动凸起4404和第一传动凹槽4101嵌合，实现第一控制旋件41和旋转支撑件44之间的周向动力传递。

第二控制旋件42整体采用筒体结构，与旋转支撑件44同轴转动装配。

旋转支撑件44上设有若干第二控制旋件安装凸块4401，第二控制旋件安装凸块4401以旋转支撑件44的旋转轴心为圆心布置在同一圆周上，该圆周的大小与第二控制旋件42的筒体内径匹配，第二控制旋件42转动套装在第二控制旋件安装凸块4401形成的外圆周上。同时，在第二控制旋件42的端面设有对称的两个第二传动凹槽4201，在第二控制旋件安装凸块4401的外圆周外还 设置由对应的第二传动凸起4402，第二控制旋件42套装在第二控制旋件安装凸块4401所形成的外圆周的同时，第二传动凸起4402和第二传动凹槽4201相互嵌合，实现旋转支撑件44和第二控制旋件42之间的轴向动力传递。对称的两个传动凸槽和传动凸起分别设计为宽度不一，装配时只能有一种装配方式，防呆设计。

第二控制旋件42的轴向方向上设有限制离合器4轴向滑移的滑动凹槽4202。

在实际应用中，第二控制旋件42还可以通过其外圆周插装在第二控制旋件安装凸块4401形成的内圆周中，根据安装方式的不同，可在第二控制旋件安装凸块4401的内表面或外表面可设置成相应的弧面，便于与第二控制旋件42转动配合。

本实施例中的第一控制旋件41和旋转支撑件44之间以及旋转支撑件44和第二控制旋件42之间的传动凸块和传动凹槽的位置关系可相互调换。

旋转支撑件44的外径还设有第二扭簧安装凸起4403，用于安装扭簧，使第一控制旋件41、第二控制旋件42及旋转支撑件44构成的旋转动力组件转动后回位。

参见图16和图17，本实施例中的离合器控制座45固定套装在车轴9上，其上设有凸轮结构4501。离合器控制座45的内圆分为三部分，其中一部分为车轴安装弧段4502，与车轴9的外周接触，在车轴安装弧段4502的两端设有对称的周向定位凸块4504，与车轴上设置的轴向开槽对应，实现离合器控制座45与车轴9之间的周向定位安装，剩下的为中心轮控制杆穿过弧段4503，该弧段的半径大于车轴的半径，装配后与车轴外圆周形成一个弧形空间，可供控制内变速器行星轮系的中心轮锁止和解锁的中心轮控制杆穿过。

在本实施例中，中心轮控制杆4102与第一控制旋件41一体设置，中心轮控制杆4102贴设在车轴上，随第一控制旋件41的动作可绕车轴轴线转动，同步控制远端的第一中心轮的棘爪锁止和关闭，同时在第二控制旋件42的内圆 设置用于控制近端第二中心轮棘爪的第二棘爪控制器622，控制离合器的同时，分别实现对双中心轮的双向离合控制。另外，第二旋转件端部也可与中心轮锁止和解锁的转动控制结构连接，用于对采用多联行星轮系内变速器的其他中心轮进行锁止和解锁控制。

图11中的离合器座46用于装配离合器4，同时分别与第二控制旋件42和离合器控制座45连接，实现离合过程的旋转运动和轴向运动的转换。

具体的，离合器4套装在离合器座46的外圆周上，在离合器座46上设有分别对应离合器两端的轴向定位结构，限定离合器4在离合器座46上的轴向位移。本实施例中了离合器轴向定位结构分为设置在离合器座46端部的离合器限位台阶，以及设置在离合器另一端的卡簧槽，通过安装卡簧和离合器限位台阶限定离合器的两侧轴向移动，同时在离合器4的两端面均设置环形的垫片，降低离合器在结合转动过程中与离合器座轴向定位结构的摩擦。

离合器座46的内圈设有两组对称的离合限位凸块4601，离合限位凸块4601滑动嵌入第二控制旋件42上的两组轴向的滑动凹槽4202，并可沿滑动凹槽4202轴向滑动。

本实施例的第二控制旋件42上的第二传动凹槽4201和滑动凹槽4202可设置在同一槽体内，降低零件开槽的数量，提高零件强度。安装时先将离合器座46上的离合限位凸块4601装入，再将第二控制旋件42通过第二传动凹槽4201与旋转支撑件44装配。

离合器座46上的离合限位凸块4601在嵌入第二控制旋件42的滑动凹槽4202后，延伸至与离合器控制座45上的两组凸轮结构4501接触，在通过第一控制旋件41、旋转支撑件44和第二控制旋件42传递的旋转运动带动离合器座46转动的同时，离合器控制座45上的凸轮结构面推动(或者弹簧推动)离合器座46沿滑动凹槽4202进行轴向滑动，实现离合器4的轴向动作，进而完成离合动作。

弹簧47压缩设置在离合器座46和旋转支撑件44之间，将离合器座46上 的离合限位凸块4601始终压紧在离合器控制座45的凸轮结构4501上。

参见图18，本实施例中的离合器4安装在飞轮座11和内变速器内部的行星架21之间，行星架21一端直接与飞轮座11一端部分空套装配，离合器4采用圆环型构件滑动套装在车轴上，在离合器4的周向上设有若干组离合凸块401，离合凸块401嵌装在飞轮座11的离合器安装槽1101中，离合器安装槽1101沿飞轮座11和行星架21空套的端部轴向设置，离合器4可沿离合器安装槽1101轴向滑移，空套在飞轮座11上的行星架21端部沿周向设有若干对应离合凸块401的离合凹槽211，离合器4通过本实施例的离合机构轴向滑移实现嵌入或脱离离合凹槽211，实现飞轮座11和行星架21之间的分离和接合。

以下结合图19和图20详细说明本实施例的离合器动作过程。

如图19所示，操纵机构驱动旋转支撑件44转动一定角度，带动第一控制旋件41和第二控制旋件42转动相同角度，第二控制旋件42带动离合器座46转动的同时，在离合器控制座45的凸轮配合作用下，推动离合限位凸块到凸轮结构的高位，将离合器座46向右推动，将其上装配的离合器4一同向右推，实现飞轮座和行星架之间的动力分离。

如图20所示，操纵机构驱动旋转支撑件44回转相同角度，带动第一控制旋件41和第二控制旋件42回转相同角度，第二控制旋件42带动离合器座46回转，离合限位凸块在弹簧的作用下回到凸轮结构的低位，将离合器座46向左推动，将其上装配的离合器4一同向左推，实现飞轮座和行星架之间的动力接合。

以下结合图21至图29详细说明本实施例的中心轮双向离合控制组件的技术方案。

参见图21和图22，中心轮双向离合控制组件用于实现图示中的第一中心轮231、第二中心轮232在正反转的过程中，分别实现与车轴9之间的锁止和解锁。本实施例中所指的锁止是指中心轮在一个转动方向上与轴之间周向定位，在行星轮系的传动过程中，中心轮随轴一同不转动。解锁是指中心轮在与 轴之间没有周向定位，中心轮空套在轴上，在行星轮系传动过程中，中心轮可以自由转动。

如图22所示，本实施例的五速内变速器采用双中心轮，其中第一中心轮231和第二中心轮232分别设置一组中心轮双向离合控制机构，并分别通过离合器的第一控制旋件41和第二控制旋件42控制离合动作。

以第一中心轮231为例详细说明中心轮双向离合控制机构的具体方案。

第一中心轮231装配的中心轮双向离合机构包括第一棘爪61、第二棘爪62、第一棘爪座611和第一棘爪控制器612。

关于棘爪的具体结构，结合参见图23，第一棘爪61和第二棘爪62特征对称，包括安装部6101、控制部6102和棘齿部6103，另一中心轮装配的第三棘爪61’和第四棘爪62’的结构与其相似，如图24所示。

第一棘爪座611用于安装第一棘爪61和第二棘爪62，同时还用于与第一中心轮231的内圈转动装配。

结合参见图25，第一棘爪座611内圈通过周向定位凸起嵌套在车轴9上，与车轴9之间周向定位装配。第一棘爪61和第二棘爪62对称装配在第一棘爪座611用于与第一中心轮231装配的圆周上，第一棘爪座611上设有能够容纳棘爪解锁状态下的空间，对称设置的第一棘爪61和第二棘爪62通过棘爪弹簧614安装在第一棘爪座611上，保持两个棘爪的初始为弹出状态，即在没有第一棘爪控制器的约束下，第一棘爪61和第二棘爪62能够在棘爪弹簧614的作用下伸出第一棘爪座611的外圆周面，与第一中心轮231内圈对应的棘槽嵌合。关于棘爪通过棘爪弹簧装配并保持弹出状态的技术，可参照现有的自行车内变速器的中心轮棘爪控制技术，本实施例在此不做赘述。

第一棘爪61和第二棘爪62的安装部6101为部分圆柱体，圆柱部分装配在第一棘爪座611的棘爪安装槽6111中，并可实现棘爪的部分角度摆动；第一棘爪61和第二棘爪62的控制部6102则用于与第一棘爪控制器612接触，第一棘爪控制器612通过棘爪的控制部6102实现棘爪的约束限位；第一棘爪 61和第二棘爪62的棘齿部6103用于弹出后与第一中心轮231内圈的棘槽2311嵌合，分别实现对中心轮两个转动方向上的锁止。

结合参见图26至图28，第一棘爪控制器612与第一棘爪座611转动装配，其转动装配的位置位于对应安装后的棘爪控制部6102的周向区域，通过转动第一棘爪控制器612不会影响到第一棘爪座611和第一中心轮231之间的相互运动关系。

在第一棘爪控制器612与第一棘爪座611装配的内圈设有压制弧段6121和弹起缺槽6122，压制弧段6121用于约束棘爪的控制部6102，将第一棘爪61或第二棘爪62处于压制状态，弹起缺槽6122用于解除对棘爪的控制部6102的约束，将第一棘爪61或第二棘爪62处于弹起状态。

第一棘爪控制器612的另一端可转动套装在车轴9上作为支撑，同时可通过在第一棘爪控制器612的轴面安装内圈设置棘爪控制槽6124，通过棘爪控制槽6124与第一控制旋件41连接，进而通过离合旋转控制系统驱动第一棘爪控制器612转动。

第一中心轮231的内圈均匀设有若干棘槽2311，棘槽2311的两侧面分别可以与弹起状态下的第一棘爪61和第二棘爪62的棘齿部嵌合。

第一棘爪控制器612的压制弧段6121和弹起缺槽6122依次交替沿第一棘爪控制器612的内圈分布成闭环，在压制弧段6121的两端均设置过渡斜面6125用于推动棘爪的控制部，即第一棘爪控制器612在两个转动方向上均能完成对第一棘爪61和第二棘爪62的控制。

如图27中所示，第一棘爪控制器612逆时针转动，其上右侧的弹起缺槽6122将第二棘爪62设置为弹起状态，第二棘爪62上的棘齿部6103与第一中心轮231内圈的棘槽2311侧面嵌合，此时第二棘爪62限定了第一中心轮231逆时针方向转动，同时第一棘爪控制器612左侧的压制弧段6121通过棘爪的控制部6102将第一棘爪61压制在第一棘爪座611内，此时第一棘爪61不对第一中心轮231的转动形成限制。

如图28中所示，第一棘爪控制器612顺指针转动，第一棘爪控制器612上左侧的弹起缺槽6122解除对第一棘爪61的约束，使第一棘爪61为弹起状态，其上的棘齿部与第一中心轮231内圈的棘槽侧面嵌合，此时第一棘爪61限定了第一中心轮231的顺时针方向转动，同时第一棘爪控制器612右侧的压制弧段6121通过棘爪的控制部将第二棘爪62压制在第一棘爪座611内，此时第二棘爪62不对第一中心轮231的转动形成限制。

本实施例中的第一棘爪控制器612的压制弧段6121可同时将第一棘爪61和第二棘爪62处于压制状态，使第一中心轮231相对于第一棘爪座611处于空转状态。

设置在压制弧段6121两端的过渡斜面6125能够保证第一棘爪控制器612在任意一个转动方向上均能够通过棘爪的控制部6102将棘齿部6103从第一中心轮231的棘槽2311中推出，因而实现第一棘爪控制器612对第一棘爪61和第二棘爪62的连续控制。

结合图24和图29，本实施例中的第二中心轮232安装的第三棘爪61’和第四棘爪62’的结构与第一棘爪61和第二棘爪62类似，对应的第二棘爪座621、第二棘爪控制器622的设置方式与上述的第一中心轮231相同，第二棘爪控制器622通过第二控制旋件42连接至离合旋转控制系统，如图13所示，实现第二中心轮的双向离合控制。

本实施例的五速内变速器以双中心轮的行星轮系作为传动装置，分别通过两组中心轮的锁止和解锁，具备双向的两组的传动速比，在中心轮同向转动的过程中，传动方向从行星轮系的内齿圈到行星架的传动路线上具备两组速比的基础上，中心轮反向转动的时候，传动方向从行星轮系的行星架到中心轮还具备两组速比，实现了在不增加传动机构的基础上，提高行星轮系的传动速比。

参照图21，在本实施例中，双中心轮的第二中心轮232靠近控制端设置，其第二棘爪控制器622直接与第二控制旋件42周向定位连接或一体设置，通过第二控制旋件42与控制端的旋转支撑件外周连接，同时该旋转支撑件的内 端与控制第一中心轮231离合动作的第一控制旋件41连接，通过第一控制旋件41依次穿过第二棘爪座621和第一棘爪座611与第一棘爪控制器612连接。

再次参见图12和图13，第一控制旋件41分为旋转筒部4103、中心轮控制杆4102和控制块4104，旋转筒部4103转动套装在车轴9上，一端通过周向定位结构与旋转支撑件连接，中心轮控制杆4102从旋转筒部4103的筒壁沿沿轴向延伸，控制块4104设置在中心轮控制杆4102的延伸端部。在第二棘爪座621、第一棘爪座611与车轴9的安装内圈上设有一段直径大于轴径的弧段，在将棘爪座装配在轴上后，该弧段与轴之间形成一段弧形空间，可供中心轮控制杆4102和控制块4104穿过，并且中心轮控制杆4102在该弧形空间内具有一定的转动角度，足够实现控制第一棘爪控制器612的转动角度。

在第一棘爪控制器612与轴装配的轴面安装内圈6123上，设有一端与控制块4104嵌合的棘爪控制槽6124，第一控制旋件41的中心轮控制杆4102穿过第二棘爪座621和第一棘爪座611后，端部的控制块4104与第一棘爪控制器612的棘爪控制槽6124嵌合，第一棘爪控制器612通过轴面安装内圈和嵌合后的控制块4104转动装配在车轴9上，在第一控制旋件41的转动下，带动第一棘爪控制器612转动。

由于双中心轮的行星轮系特点，在控制第一中心轮231和第二中心轮232时，应当保持最多锁止其中一个中心轮，同时锁止两个中心轮会导致行星轮系锁死。

以下结合图30至图35详细说明本实施例中的操纵机构的技术方案。

参见图30，操纵机构包括第一扭簧71、第二扭簧72、旋转传动件73、第一控制旋件41、车轴9、操纵组件76等部件。

其中，旋转传动件73连接内变速器外部的操纵组件76和内变速器内部的第一控制旋件41，为操纵组件76与第一控制旋件41之间的旋转动力传递部件，通过内变速器外部的操纵组件76控制内变速器内部的第一控制旋件41转动，实现对内变速器内部的变速执行机构的控制。

参见图31，旋转传动件73与旋转控制安装座731一同转动套装在车轴9上，在旋转控制安装座731上设有用于安装操纵组件76的操纵安装段7311。

本实施例中的旋转传动件73和旋转控制安装座731的主体均为筒状结构，在旋转传动件73的一端设置与旋转控制安装座731的两组沿轴向布置的传动杆7301，对应的在旋转控制安装座731的内圈设有与传动杆7301端部对应嵌合的操纵传动凹槽7312，通过将两组传动杆7301与操纵传动凹槽7312嵌装，实现旋转传动件73和旋转控制安装座731之间的周向定位连接。

旋转传动件73的另一端设置两组操纵传动凸起7302，用于将操纵组件的旋转动力传递至第一控制旋件41。

旋转传动件73和旋转控制安装座731分别位于内变速器的第二珠架812的两侧，第二珠架812周向定位安装在车轴9上，用于转动安装连接自行车传动系统的飞轮座。

参见图32，第二珠架812内圈设有两组第二珠架周向定位凸起，与车轴9上的凹槽嵌合安装，同时，在旋转传动件73和旋转控制安装座731组成的转动组件通过套筒734转动安装在车轴9上，套筒734的端部设有凹槽，与第二珠架812的第二珠架周向定位凸起嵌合，固定套装在车轴9上。旋转传动件73的传动杆7301穿过第二珠架812内圈的安装内壁与套筒734形成两个对称的近半圆弧通道，旋转传动件73和旋转控制安装座731转动的过程中，两组控制杆301在两个半圆弧通道内转动。

在旋转传动件73上沿不同的轴向位置设有第一扭簧安装槽7303和第二扭簧安装槽7304，分别用于安装第一扭簧71和第二扭簧72。

参见图33，旋转传动件73通过第一扭簧71与车轴上的周向定位安装的固定座732连接，固定座732为圆环构件，其内圈设有固定座周向定位凸起，用于周向定位套装在车轴9的轴向定位凹槽中，在固定座的外圆周上设有若干用于连接第一扭簧的第一扭簧安装凸起7322，第一扭簧71采用螺旋簧片，其螺旋内端和外端分别设置成钩体，分别钩嵌在旋转传动件73的第一扭簧安装槽 7303和固定座732的第一扭簧安装凸起7322上。

固定座732上还同轴设有一扭簧连接座733，用于将第一扭簧71和第二扭簧72分开。在扭簧连接座733上设有内外两圈若干折弯的弧形凸起，其中内圈的第一扭簧定位凸起7331所形成的内圈用于容纳第一扭簧71的外圈，外圈的连接座周向定位凸起7332与固定座732上的第一扭簧安装凸起7322在同一圆周上，并相互交替嵌套，形成扭簧连接座733和固定座732之间的周向定位，第一扭簧71可直接钩在连接座周向定位凸起7332上，实现与固定座732之间的连接。

参见图34，旋转传动件73同时通过第二扭簧72与第一控制旋件41连接的旋转支撑件44连接，旋转支撑件44用于与第一控制旋件41周向定位连接，传递旋转传动件73传递的旋转动力，同时能够同时连接多个挡位控制旋件，实现多个变速执行机构的同时操纵。

旋转支撑件44的外圈设置有用于连接第二扭簧的第二扭簧安装凸起4403，第二扭簧72与第一扭簧相似，采用螺旋簧片，其螺旋内端和外端分别设置成钩体，分别钩嵌在旋转传动件73的第二扭簧安装槽7304和旋转支撑件44的第二扭簧安装凸起4403上。

如图14所示，旋转支撑件44的内圈设置第一传动凸起4404，第一控制旋件41主体圆筒体，其内圈直径与旋转支撑件44的内圈直径相同，其一端设有与第一传动凸起4404对应嵌合的第一传动凹槽4101，第一传动凹槽4101和第一传动凸起4404嵌合后的旋转支撑件44和第一控制旋件41一体转动套装在车轴9上，第一控制旋件41的另一端设置控制块4104并延伸至内变速器内部的第一中心轮的双向离合控制组件。在旋转支撑件44的外圆周上还设置若干圆周凸起，驱动连接至离合器和第二中心轮的双向离合控制组件。

本实施例中的第一扭簧71和第二扭簧72分别提供在换挡操作时的阻尼，同时蓄能作为旋转传动件73回位的动力。

结合参见图33至图34，其中第二扭簧72还用作带动第一控制旋件41转 动的传动件，旋转传动件73上的第二扭簧安装槽7304设置在操纵传动凸起7302的一侧，第一控制旋件41的第一传动凹槽4101与旋转支撑件44周向嵌合后，会伸出一段与旋转传动件73前端的操纵传动凸起7302嵌合，操纵传动凸起7302在第一传动凹槽4101之间具有转动空间，在操作换挡的过程中，旋转传动件73通过第二扭簧会带动旋转支撑件44并最终带动第一控制旋件41转动。第一扭簧71和第二扭簧72的扭力方向与旋转传动机构正向转动换挡的方向相反，并且第二扭簧71的弹力应当大于第一扭簧72。

换挡过程初始阶段，旋转传动件73在操纵组件的控制下，首先带动第二扭簧72发生弹性变形，接着第二扭簧72变形产生的弹性作用力会驱使旋转支撑件44及旋转传动件73一同转动，实现内变速器的挡位执行机构动作。

如果在换挡操作时，当配合的传动机构不在位时，此时挡位执行机构不能到位，但是旋转传动件73仍能够正常转动，此时对第二扭簧72和第一扭簧71做功，使其弹性变形，此时旋转传动件73及旋转支撑件44由于挡位执行机构的卡滞并不转动，当对于对应挡位的传动机构配合到位后，此时旋转传动件73及旋转支撑件44在第二扭簧72的弹性作用力下转动，控制挡位执行机构进行换挡动作。

本实施例中的第一扭簧71用于保障旋转传动件73转动换挡后的回位。通常情况下，旋转传动件73在通过第二扭簧72带动旋转支撑件44和第一控制旋件41转动换挡后，会在挡位执行机构的回位弹簧的作用下，由第一控制旋件41及旋转支撑件44反向通过第二扭簧72带动旋转传动件73回位，但是如果此时对应的挡位执行机构因为传动机构的不在位而发生卡滞，此时旋转传动件73则会因为第一控制旋件41及旋转支撑件44的卡滞而不能够正常回位，在这种情况下，本实施例的旋转传动件73可以在第一扭簧71的弹性作用下进行回位，

旋转传动件73通过第二扭簧72与第一控制旋件周向传动连接的旋转支撑件44弹性传动连接，旋转传动件73的操纵传动凸起7302位于第一控制旋件 41的第一传动凹槽4101之间(结合参见图15)，并且在第一控制旋件41的第一传动凹槽4101之间设置供操纵传动凸起7302自由转动的空转距离，该空转距离至少能够保证旋转传动件转动在第一传动凹槽4101内转动一个挡位。在旋转控制件73换挡转动时，通过第二扭簧72带动旋转支撑件44转动，在转动一个挡位的角度后，若第一控制旋件或第二控制旋件连接的换挡执行机构未发生卡滞，则第二扭簧73的弹力直接带动与旋转支撑件44周向传动连接的第一控制旋件或第二控制旋件转动，若换挡执行机构发生卡滞，则第二扭簧72的弹性变形持续保持，直到换挡执行机构的卡滞消除，第二扭簧72的弹力再带动旋转支撑件44转动换挡，提高了换挡操作的手感。

参见图35，本实施例中的操纵组件76可拆卸装配在旋转控制安装座731上，包括拉线座761、拉线导向板762、拉线导向座763和限位固定座764。

结合参见图31，在拉线座761的内圈设有周向定位凹槽，与旋转控制安装座731的操纵安装段7311的拉线座周向定位凸起7313滑动嵌合，拉线驱动拉线座761转动即可带动旋转控制安装座731及其连接的旋转传动件73转动。

拉线座761圆周上设有用于放置拉线的线槽，拉线座761的端面上有U形槽，宽度比拉线接头直径略大，拉线接头固定拉线尾端后，可轻松放入U形槽内并将拉线单方向锁紧，U形槽开口方向根据拉线方向灵活设置，从拉线座往第二珠架方向看，当拉线逆时针方向拉动拉线座时，U形槽朝右边，反之则朝左边，本实施例五速内变速器采用逆时针方向拉动拉线座；在拉线座761的端面上还可设有螺钉孔，通过安装螺钉穿过圆周线槽，限制拉线从线槽中脱出。

限位固定座764的内圆有两个对称平面，与轴上扁位紧固配合，实现周向，限位固定座764的外圆为阶梯圆，其中直径较小圆有两个对称扁位，用于与拉线导向板762周向定位装配，其上有用于安装轴向卡簧7641的卡簧圆槽。

拉线导向板762的内圆面上有两平面，与限位固定座两扁平面紧固装配，拉线导向板762的其中一个端面由限位固定座764上的轴肩限位，另一端面由轴向卡簧7641限位固定；拉线导向板762的长杆尾端有一矩形块凸起，与拉 线导向座763上的矩形槽配合，拉线导向座763上设有一供拉线穿过的孔，拉线通过接头从该孔穿过，绕拉线座761上的圆周线槽，尾端通过拉线接头固定，卡位于拉线座761的U形槽内。

安装时，先将拉线的接头紧固于拉线尾端，将拉线接头放入拉线座761的U形槽内，旋转拉线座761，将拉线导向座763的矩形槽放入拉线导向板762的矩形凸起上，简单方便。

在旋转控制安装座731的操纵安装段7311上设有定位轴肩7314，用于拉线座761的轴向定位，限位固定座764固定装配在旋转控制安装座731的外端车轴上，在车轴的端部通过螺母等轴端锁紧件可实现操纵机构以及内变速器内部结构的整体轴向定位，拉线导向座763通过拉线导向板762固定在限位固定座764上，通过轴向卡簧7641轴向固定。通过拆除限位固定座764上的轴向卡簧7641，可将拉线导向板、拉线导向座等从限位固定座764上拆下，然后将拉线座761从旋转控制安装座731上拆下，实现操纵组件整体从内变速器上拆下，而不会影响到内变速器内部的传动结构，实现快速拆装操纵组件或飞轮。

操纵组件76的拉线座761通过拉线与转动控制机构连接，本实施例中的转动控制机构可通过自行车的指拨机构或转拨机构实现，指拨机构和转拨机构为自行车常用零部件，本领域技术人员可根据实际设计要求选用，本实施例在此不随其具体技术方案进行赘述。

在操作本实施例的内变速器过程中，将内变速器的速比由高向低进行减挡的过程中，通过拉线驱动拉线座使第一扭簧及第二扭簧蓄力，控制离合器和中心轮的离合配合关系，实现内变速器的多挡位输出，这样的设置能够使减挡操作过程中更加省力。

本实施例中的飞轮座11通过第二珠架812转动装配在车轴9上，花鼓31的一端通过第一珠架811转动装配在飞轮座11上，另一端通过第三珠架813转动装配在车轴9上，将内部的双联行星轮系、离合器、中心轮双向离合控制组件及超越离合组件等封装在花鼓壳体内部。

在花鼓31和飞轮座11之间设有第一密封件801和第二密封件802，在飞轮座11和操纵机构7的操纵组件之间设有第三密封件803，在操纵组件7的旋转传动件和车轴9之间设有第四密封件804，在花鼓31和车轴9之间设有第五密封圈805，实现五速内变速器内部的密封，避免外部灰尘及水侵入内变速器内部，同时可在内变速器的内部填装润滑油，提高传动装置的传动润滑性能。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例的操纵机构采用电动控制，以下结合图36至图44详细说明本实施例中的电动操纵机构的技术方案。

参见图36，本实施例中的电动操纵机构具体包括控制扭簧74、旋转传动件73、第一控制旋件411、第二控制旋件42、车轴9、电控组件75、转接件77、挡位定位座771等部件。

其中，旋转传动件73的作用与实施例一相同，分别连接内变速器外部的电控组件75和内变速器内部的挡位控制旋件，为电控组件75与挡位控制旋件之间的旋转动力传递部件，通过内变速器外部的电控组件75控制内变速器内部的挡位控制旋件转动，实现对内变速器内部的变速执行机构的电动控制。

旋转传动件73与旋转控制安装座731一同转动套装在车轴9上，通过旋转控制安装座731与内变速器外部设置的电控组件75连接，在旋转控制安装座731上设有用于连接电控组件75的操纵安装段7311。

本实施例中的旋转传动件73和旋转控制安装座731之间的连接以及与第二珠架812及车轴9的装配与实施例一中的装配方案相同，本实施例不做赘述。

本实施例中的旋转支撑件44和第一控制旋件41与实施例一相同，本实施例不再赘述。

参见图37和图39，旋转支撑件441靠外侧的同一圆周上设有若干周向定位槽，第二控制旋件42为筒状构件，在其一端设有若干与上述周向定位槽嵌合的转接件周向定位凸起4203，转接件周向定位凸起4203实现第二控制旋件 42和旋转支撑件44的周向定位装配的同时，还用于与另外的转接件周向装配。第二控制旋件42的另一端与实施例一设有相同的与内变速器内另一组挡位执行机构配合的换挡结构。

如图37所示，本实施例套装在车轴上的旋转传动件73和旋转支撑件441之间通过螺旋形的控制扭簧74连接，控制扭簧一端同时挂接在旋转传动件73的操纵传动凸起7302和旋转支撑件441的控制扭簧安装凸起4405的同一侧，控制扭簧的另一端同时挂接在旋转传动件73的操纵传动凸起7302和旋转支撑件441的控制扭簧安装凸起4405的另一侧，控制扭簧74的安装后，旋转传动件73转动，带动控制弹簧1变形，并通过控制扭簧74变形产生的弹力带动旋转支撑件441及其连接的第一控制旋件41和第二控制旋件42转动。

本实施例中的控制扭簧74的作用与实施例一中的第二扭簧的作用相似，均作为两组控制旋件转动换挡的弹性传动，并且起到换挡卡滞时的缓冲延时的作用，不同的是，本实施例的控制扭簧74在正反两个转动方向上均能够形成旋转传动件和旋转支撑件之间的弹性传动。。

参见图38，本实施例中的第二控制旋件42在满足与旋转支撑件44周向定位连接后，同时还与转接件77同时周向传动连接，转接件77与固定在车轴9上的挡位定位座771之间转动装配，在转接件77和挡位定位座771之间设有弹性设置的定位钢球774，所述转接件77或挡位定位座771上周向排列有若干容纳定位钢球的钢球定位槽，钢球定位槽之间的角度与挡位控制旋件控制的各个挡位之间的旋转角度相一致，在挡位控制旋件控制换挡执行机构到位后，定位钢球会嵌入钢球定位槽中，实现挡位控制旋件的定位保持。

结合参见图38至图41，本实施例中的第二控制旋件42的转接件周向定位凸起4203在与旋转支撑件44周向装配后，端部伸出同时与转接件77周向连接，在转接件77的内圈设有与转接件周向定位凸起4203周向嵌合的转接件定位凹槽7701，转接件77的径向均匀布置有四组钢球安装孔7703，在转接件77的外圆周表面设有一圈压簧槽7702，压簧槽7702与所有钢球安装孔7703串联， 定位钢球774嵌装在钢球安装孔7703的内端，在压簧槽7702内嵌套有压簧773，本实施例设置两组定位钢球，另外两组钢球安装孔7703则用于压簧773的两端固定挂接，压簧773整体处于弹性张力状态，从外侧限制定位钢球774移动的同时，随时对定位钢球774有向内侧挤压的趋势。

转接件77与挡位定位座771同轴套装，挡位定位座771的内圈设有挡位定位座周向凸起7711，与车轴上的凹槽周向嵌合安装，在挡位定位座771与转接件77接触装配的外圈上设有若干组钢球定位槽7712，钢球安装孔7703内的定位钢球774在压簧的作用下向钢球定位槽7712内挤压。钢球定位槽7712的位置与内变速器的挡位位置一一对应，即内变速器中的任意挡位位置时，定位钢球774会嵌入到唯一的一个干求定位槽中。

转接件77的外圈还设有两组对称的旋转传动件限位凸起7713，用于限定旋转传动件的极限转动位置。

以下结合图42和图43详细说明本实施例的定位钢球在换挡操作中的工作原理。

如图42所示，当内变速器内的换挡执行机构处于其中任意一个挡位时，此时转接件77上装有定位钢球774的钢球安装孔与挡位定位座771上对应的钢球定位槽7712对齐，此时，定位钢球774在压簧773的作用下嵌入钢球定位槽7712中，对转接件77以及其连接的换挡控制旋件起到定位的作用，并且保证从其他挡位切换到该挡位位置的准确性。

如图43所示，当操纵机构控制挡位控制旋件转动进行换挡时，带动转接件77转动，定位钢球774随转接件77转动，定位钢球774克服压簧773的弹力，从钢球定位槽7712中滑出，沿钢球定位座81的外圆周表面移动定位至另一挡位对应的钢球定位槽中。

钢球定位槽7712的两侧面均为斜面，有利于换挡过程中定位钢球从钢球定位槽7712中滑出；另外，在钢球进入到钢球定位槽斜面的位置后，即使此时电控组件因为转动误差已经控制挡位控制旋件停止，定位钢球仍会自动沿斜 面嵌入钢球定位槽7712，使挡位控制旋件配合挡位执行机构将内变速器的挡位切换至正确位置。

参见图1和图14，本实施例中的电控组件75包括电机751、主动齿轮752、从动齿轮753、霍尔传感器754、控制座755等部件，电控组件装配在控制座755上，控制座755通过与实施例一中相似的限位固定座764固定装配内变速器外部的车轴9上，控制座755具有可拆卸的控制盖7551，便于打开对内部进行维护检修。控制座755上设有出线孔7552，用于对内部的电机进行布线。

电机751为电动操纵机构的动力部件，通过主动齿轮752和从动齿轮753构成的减速齿轮副与旋转传动件的旋转控制安装座731传动连接，主动齿轮752与电机轴同轴装配，从动齿轮753与旋转控制安装座731同轴转动，在从动齿轮753的转动圆周上设有若干对应挡位位置的磁钢7541，通过霍尔传感器754可对从动齿轮753直接进行转角控制，同时将检测到的位置信号传递到电机的控制芯片，控制电机停转，具体关于通过位置传感器控制电机启停为常用的电机自动控制技术，本实施例在此不对霍尔传感器和电机的信号连接技术方案进行赘述。

由于从动齿轮753的直径较大，在转动换挡过程中不会用到全部圆周上的轮齿，本实施例将从动齿轮753的同一圆周上分别设有传动轮齿段7531和定位弧段7532，其中传动轮齿段7531上的轮齿与主动齿轮752啮合，定位弧段7532上设置对应内变速器挡位位置的若干磁钢7541，霍尔传感器754固定设置在从动齿轮753一侧的控制座上，相对于车轴固定设置，对转动的磁钢位置进行检测。

在实际应用中，还可采用其他如接近开关、微动开关或光电传感器等其他位置传感器对从动齿轮63上的凸出结构进行位置检测，本实施例在此不对具体的结构方案进行一一赘述。

结合参见图36，本实施例电控组件75的控制座755通过限位固定座764固定装配在车轴上，限位固定座764和控制座755之间通过非圆结构滑动套装， 在限位固定座764上通过卡簧等轴向定位构件对控制座755进行轴向定位安装，限位固定座764通过车轴的轴端螺母轴向定位，从动齿轮753内圈通过周向定位凹槽周向装配在旋转控制安装座731上，如图44所示，与旋转控制安装座731上的电控周向定位凸起7313滑动装配，在旋转控制安装座731上设置定位轴肩对从动齿轮753进行轴向定位。本实施例的电动操作机构与实施例一的操作机构相同，将限位固定座上764上的卡簧拆卸后，可将电控组件的控制座755及内部的从动齿轮直接从限位固定座764和旋转控制安装座731上退出，对电控组件进行单独拆装，而不影响到内变速器内部的整体结构。

本发明中的所有部件之间实现周向定位或周向传动的周向定位结构锁采用的相互嵌合的凸起和凹槽，本领域技术人员均可根据内变速器内部实际情况进行位置的调换，并不以上述两个实施例对权利要求中涉及的周向定位结构作为限定。

如图45所述，实施例一和实施例二的花鼓31在飞轮座的另一侧设有刹车安装部314，可安装碟刹、抱刹、罗拉刹，图45中所示的为碟刹的安装法兰。

以下结合图46至图50，详细说明实施例一和实施例二中的五速内变速器的五个挡位工作状态。

参见图46，在一挡状态下，操纵机构7控制离合器4使飞轮座11和行星架21脱离，如图20所示，同时控制第一中心轮231的中心轮双向离合控制组件使第一中心轮231空转，控制第二中心轮232的中心轮双向离合控制组件使第二中心轮232其中一个方向上锁止。在一挡状态下，动力从飞轮座11通过超越离合组件5的第一单向传动件传递至保持架，保持架直接带动内齿圈22转动，此时的行星轮系通过第二中心轮232传递动力，第一中心轮231不传递动力，行星轮系将动力变速后从行星架21输出，并传递至花鼓31输出至车轮转动。

参见图47，在二挡状态下，操纵机构7控制离合器4使飞轮座11和行星架21脱离，如图20所示，同时控制第一中心轮231的中心轮双向离合控制组 件使第一中心轮231在其中一个方向上锁止，控制第二中心轮232的中心轮双向离合控制组件使第二中心轮232空转。在二挡状态下，动力从飞轮座11通过第一单向传动件传递至保持架，保持架直接带动内齿圈22转动，此时的行星轮系通过第一中心轮231传递动力，第二中心轮232不传递动力，行星轮系将动力变速后从行星架21输出，并传递至花鼓31输出至车轮转动。

一、二挡均为减速挡，即花鼓31的转速小于飞轮座11，此时超越离合组件5中的滚动元件被保持架推至内齿圈低位槽，内齿圈与花鼓分离，不进行动力传递。

参见图48，在三挡状态下，操纵机构7控制离合器4使飞轮座11和行星架21接合，如图19所示，同时控制第一中心轮231的中心轮双向离合控制组件使第一中心轮231空转，控制第二中心轮232的中心轮双向离合控制组件使第二中心轮232空转。在三挡状态下，动力从飞轮座11通过离合器4传递到行星架21，此时的行星轮系的第一中心轮231和第二中心轮232均不传递动力，动力直接通过行星架21传递至花鼓31输出至车轮转动，此时飞轮座11和花鼓31的动力为一比一输出，无变速，为直接挡。

参见图49，在四挡状态下，操纵机构7控制离合器4使飞轮座11和行星架21接合，如图19所示，同时控制第一中心轮231的中心轮双向离合控制组件使第一中心轮231在另一个方向上锁止，控制第二中心轮232的中心轮双向离合控制组件使第二中心轮232空转。在四挡状态下，动力从飞轮座11通过离合器4传递到行星架21，此时的行星轮系通过第一中心轮231传递动力，第二中心轮232不传递动力，行星轮系将动力变速后从内齿圈22输出，并传递至花鼓31输出至车轮转动。

参见图50，在五挡状态下，操纵机构7控制离合器4使飞轮座11和行星架21接合，如图19所示，同时控制第一中心轮231的中心轮双向离合控制组件使第一中心轮231空转，控制第二中心轮232的中心轮双向离合控制组件使第二中心轮232在另一个方向上锁止。在五挡状态下，动力从飞轮座11通过 离合器4传递到行星架21，此时的行星轮系通过第二中心轮232传递动力，第一中心轮231不传递动力，行星轮系将动力变速后从内齿圈22输出，并传递至花鼓31输出至车轮转动。

四、五挡均为增速挡，即花鼓31的转速大于飞轮座11，行星架上的第二单向传动件被超速。此时超越离合组件5中的滚动元件被推至高位与花鼓31接触，传递内齿圈22和花鼓31之间的动力，如图8和图9所示。

以下表一和表二为五个挡位的行星轮系动作关系和动力传递路径。

表一、五挡动作关系表

挡位	离合器和行星架	第二中心轮	第一中心轮
5	接合	锁止	空转
4	接合	空转	锁止
3	接合	空转	空转
2	脱离	空转	锁止
1	脱离	锁止	空转

表二、五挡动力传递路径表：

本发明所涉及的内容不限定于上述实施例，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围内，在其他场合对本发明所作出的各种应用，都属于本发明的保护范围。同时，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明方案做出许多可能的变动和 修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1. 一种内变速器，采用行星轮系作为传动装置，其特征在于：

   内变速器的飞轮座与行星轮系的行星架之间通过离合器连接，同时，所述飞轮座通过超越离合组件与内齿圈连接；

   所述行星架通过第二单向传动件与内变速器的花鼓连接，所述行星轮系的内齿圈通过超越离合组件与花鼓连接；

   所述行星轮系的中心轮与车轴之间设有中心轮双向离合控制组件；

   所述离合器和中心轮双向离合控制组件均通过内变速器的操纵机构连接。
2. 根据权利要求1所述的内变速器，所述超越离合组件包括第一单向传动件、保持架及若干滚动元件，所述保持架转动装配于内齿圈上，所述飞轮座通过第一单向传动件与保持架连接，所述滚动元件以超越离合机构的布置方式均匀设置在内齿圈和花鼓之间，所述滚动元件之间的内齿圈上设有传动凸起，所述保持架的周向上设有若干保持块，将滚动元件和传动凸起之间进行分隔。
3. 根据权利要求2所述的内变速器，所述第一单向传动件和第二单向传动件采用超越离合器。
4. 根据权利要求1所述的内变速器，所述飞轮座和行星架之间转动装配，所述离合器滑动装配在飞轮座和行星架之间，所述离合器始终周向嵌装在飞轮座上，离合器上设有若干离合凸块，对应的行星架周向位置设有嵌合离合凸块的离合凹槽。
5. 根据权利要求1所述的内变速器，所述离合器还包括第一控制旋件、第二控制旋件、旋转支撑件、离合器控制座、离合器座和弹簧；

   所述第一控制旋件与操纵机构连接，并转动装配在内变速器内的车轴上，所述第二控制旋件通过旋转支撑件与第一控制旋件传动连接，所述离合器座与第二控制旋件周向定位连接，所述离合器座同时还与第一控制旋件或第二控制旋件轴向滑动装配，所述离合器控制座固定装配在内变速器内的车轴上，离合 器控制座和离合器座之间通过凸轮结构连接，所述离合器座与压缩的弹簧连接，所述离合器转动装配在离合器座上，实现飞轮座和行星架之间的离合装配。
6. 根据权利要求5所述的内变速器，所述行星轮系采用双联行星轮系；

   所述第一控制旋件包括沿车轴贴设的中心轮控制杆，所述中心轮控制杆穿过离合器控制座与远端的中心轮双向离合控制组件连接；

   所述第二控制旋件与近端的中心轮双向离合控制组件连接。
7. 根据权利要求6所述的内变速器，所述中心轮双向离合控制机构包括第一棘爪、第二棘爪、棘爪座和棘爪控制器；

   所述棘爪座周向定位装配在车轴上，对应的中心轮转动装配在棘爪座上，所述第一棘爪和第二棘爪对称安装在棘爪座与中心轮的装配圆周上，通过棘爪弹簧保持两个棘爪为弹出状态，分别限定中心轮的两个转动方向，所述中心轮的内圈设有对应两个弹出棘爪嵌合的棘槽；

   所述棘爪控制器转动套装在棘爪座上，其内圈具有压制棘爪的压制弧段和弹起棘爪的弹起缺槽；

   所述棘爪控制器与离合器一同与操纵机构连接。
8. 根据权利要求5-7中任一项所述的内变速器，所述操纵机构包括操纵组件、旋转传动件和两组扭簧；

   所述旋转传动件转动装配在车轴上，一端与操纵组件连接，所述操纵组件与转动控制机构连接，控制旋转传动件进行转动，另一端通过第一扭簧与车轴上的周向定位结构连接，同时还通过第二扭簧与离合器的旋转支撑件连接。
9. 根据权利要求8所述的内变速器，所述第二扭簧的弹力大于第一扭簧。
10. 根据权利要求8所述的内变速器，所述操纵组件包括拉线座、拉线导向板、拉线导向座和限位固定座，所述拉线座与旋转传动件周向传动连接，所述拉线导向座通过拉线导向板固定在旋转控制安装座一端的限位固定座上，所 述限位固定座周向定位在车轴上，并通过轴端锁紧件轴向定位。
11. 根据权利要求8所述的内变速器，所述转动控制机构为通过拉线与操纵组件拉线座连接的指拨机构或转拨机构，或者电机控制的自动转拨机构。
12. 根据权利要求5-7中任一项所述的内变速器，所述操纵机构包括电控组件和旋转传动件；

    所述旋转传动件转动装配在车轴上，一端与电控组件连接，另一端与旋转支撑件通过控制扭簧周向传动连接；

    所述旋转支撑件及其连接的控制旋件与一转接件周向传动连接，所述转接件与固定在车轴上的挡位定位座之间转动装配，所述转接件和挡位定位座之间设有弹性设置的定位钢球，所述转接件或挡位定位座上周向排列有若干容纳定位钢球的钢球定位槽，所述钢球定位槽之间的角度与旋转支撑件及其连接的控制旋件控制的各个挡位之间的旋转角度相一致；

    所述电控组件包括驱动旋转传动件转动的电机。
13. 根据权利要求12所述的内变速器，所述定位钢球安装在转接件内圈设置的钢球安装孔内，所述转接件的外圆周上设有压簧槽，所述压簧槽位于钢球安装孔所在的外圆周上，所述压簧槽内嵌套有至少一端固定在转接件上的压簧，所述压簧嵌入钢球安装孔内，将钢球向设置在挡位定位座上的钢球定位槽内挤压。
14. 根据权利要求13所述的内变速器，所述电控组件的电机通过齿轮副与旋转传动件连接，所述齿轮副为减速齿轮副，所述齿轮副的主动齿轮与电机轴传动连接，从动齿轮与旋转传动件周向传动连接，所述从动齿轮的同一转动圆周上分别设有传动轮齿段和定位弧段，所述传动轮齿段上设置与主动齿轮啮合的轮齿，所述定位弧段上布置有若干对应挡位位置的凸起，在从动齿轮转动圆周外侧相对车轴固定的位置传感器，对随从动齿轮转动的凸起进行转角检测。
15. 根据权利要求10或14所述的内变速器，所述旋转传动件通过旋转控制安装座与操纵组件连接，所述旋转传动件和旋转控制安装座同轴转动套装在车轴上并周向定位连接，所述拉线座或从动齿轮通过可拆卸的周向定位结构安装在旋转控制安装座上。
16. 一种权利要求8-11中所述的内变速器的控制方法，其特征在于：所述内变速器的速比由高向低进行减挡的过程中，通过拉线驱动拉线座使第一扭簧及第二扭簧蓄力，控制离合器和中心轮的离合配合关系，实现内变速器的多挡位输出。

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