专利名称：：用于自行车的轮毂变速器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于自行车的轮毂变速器。这种轮毂变速器是已知的，例如见于DE102004011052A1。
背景技术：
：内装多速轮毂变速器安装于自行车后轮，允许骑车人选择不同的传动比来改变踩踏力。轮毂变速器通常包括安装于自行车架的轮毂轴。轮毂轴可转动地支撑驱动器，通过链轮和链条将踩踏力传给轮毂变速器。轮毂变速器还包括轮毂壳，其同样由轮毂轴可转动地支撑。轮毂壳容纳有设置在驱动器和轮毂壳之间的动力传递机构，将转动力从驱动器传给轮毂壳。动力传递机构提供具有不同传动比的多个动力传递路径，可以通过变速机构来选择传动比，其中各个动力传递路径通常产生特定的传动比。为了建立多个动力传递路径，动力传递机构通常包括几个行星齿轮机构。目前的内轮毂变速器设计成提供10个或更多的速级。根据DE102004011052A1的轮毂变速器允许在通过多个行星齿轮机构提供的9个速级之间进行选择。该已知的轮穀变速器包括3个行星齿轮机构，其允许将3个速级与另外5个速级组合来获得具有340%传动比的总共9个速级。该轮毂变速器包含第一行星齿轮机构，第一行星齿轮机构包括不可转动地安装于轮毂轴的第一中心齿轮；由第一行星齿轮架可转动地支撑的第一行星齿轮；和第一环形齿轮。第一行星齿轮设置在第一中心齿轮和第一环形齿轮之间并与它们啮合。第二行星齿轮机构包含设置在第一行星齿轮架上的第二中心齿轮。第二行星齿轮安装在第一环形齿轮上。第三行星齿轮机构类似第二行星齿轮机构被形成，包含安装在第一行星齿轮架上的第三中心齿轮。第三中心齿轮与第三行星齿轮啮合，每个第三行星齿轮不可转动地与各自的第二行星齿轮连接。由此形成二阶行星齿轮。笫三行星齿轮与第二环形齿轮啮合，将第三行星齿轮机构的转矩传给第二行星齿轮机构。这种轮毂变速器的变速机构包括棘爪架，其允许将驱动器选择性地接合于相应的行星齿轮机构的部件来产生不同的传动比。为此棘爪架包括多个可控棘爪，即通过3个变速凸轮致动的6个l束爪。第一环形齿轮上的二阶行星齿轮与啮合二阶行星齿轮的第二环形齿轮的组合设置产生了堆叠式内轮毂变速器。由于第二环形齿轮与三个行星齿轮机构的其它部件重叠，第二环形齿轮的直径增加，并且内轮毂变速器的直径因此增加。另外，内轮毂变速器的堆叠式结构导致轮毂总重增加。如前所述，第二和第三中心齿轮分别安装在第一行星齿轮架上。因此，第二和第三中心齿轮分别与第一行星齿轮架一起围绕轮毂轴转动。具体来说，8、9速级的动力传递路径包括驱动器、第六棘爪和第一行星齿轮架，其中第一行星齿轮围绕第一中心齿轮转动。动力传递路径还包括第一环形齿轮、第二环形齿轮、第一棘爪、将动力传递装置与轮毂壳相连的,束爪，以及轮毂壳。对于8速级，第三行星齿轮围绕第三中心齿轮转动，对于9速级，第二行星齿轮围绕第二中心齿轮转动。由于这种差速转动型行星齿轮机构，动力传递路径变得复杂，尤其是8、9速级的动力传递路径，因此其传动效率低。类似的轮毂变速器见于DE19720796A1,其公开了一种多速轮毂，具有串联设置的多个行星齿轮机构。其中公开的轮毂变速器可允许7级变速或14级变速。14速轮毂变速器包括5个行星齿轮机构，可以选择性地锁定其部件来建立所需动力传递路径。第一行星齿轮机构包括由轮毂轴可转动地支撑并可与其锁定的第一中心齿轮。第一中心齿轮与由第一行星齿轮架可转动地支撑的二阶行星齿轮的较小直径啮合。第一行星齿轮架不可转动地与轮毂壳连接。二阶行星齿轮的大直径与可与轮毂轴或第一中心齿轮锁定的环形齿轮啮合。的第二中心齿轮。第二亍星齿轮啮合该口中心齿轮和第'二环形齿轮:^中第二环形齿轮不可转动地与第一中心齿轮连接。第三行星齿轮机构包括由轮毂轴可转动地支撑并与轮毂轴可锁定的第三中心齿轮。第三行星齿轮与第三中心齿轮啮合，第三中心齿轮不可转动地与相应的第二行星齿轮连接。第二中心齿轮与阶梯式行星齿轮的小直径级啮合，第三中心齿轮与阶梯式行星齿轮的大直径级啮合。第四和第五行星齿轮机构类似于第二和第三行星齿轮机构，并且被对称地形成和设置。第四和第五行星齿轮机构因此同样包括二阶行星齿轮，其中第二和第三行星齿轮机构的行星齿轮以及第四和第五行星齿轮机构的行星齿轮由共同的行星齿轮架可转动地支撑。第四和第五行星齿轮机构的阶梯式行星齿轮的小直径级与不可旋转地连接于驱动器的环形齿轮啮合。另外的14速轮毂变速器的实施例基于前述轮毂变速器的改型实施例，包括第二环形齿轮，第二环形齿轮与对称设置的阶梯式行星齿轮的两个小直径级啮合。两个分离的行星齿轮架取代了共同的行星齿轮架，其中第二和第三行星齿轮机构的行星齿轮架不可旋转地连接于第一中心齿轮。第四和第五行星齿轮机构的行星齿轮架不可旋转地连接于驱动器。由于锁定行星齿轮机构的分离部件(例如带有中心齿轮的环形齿轮)所需要的离合器的数量增加，根据DE19720796A1的轮毂变速器变得复杂且昂贵。
发明内容本发明的目的是提供一种用于自行车的轮毂变速器，其包括多个速级并确保了重量轻和紧凑的结构。根据本发明，包括权利要求1的特征的用于自行车的轮毂变速器达到了该目的。本发明基于该思想提供了一种用于自行车的轮毂变速器，其包括轮毂轴、驱动器和轮毂壳，驱动器和轮毂壳均由轮毂轴可转动地支撑。该轮毂变速器还包括:动力传递机构，设置在驱动器和轮毂壳之间，通过多个动力传递路径将转动力从驱动器传给轮毂壳；和变速机构，用于从所述多个动力传递路径中选择一个动力传递路径。动力传递机构包括多个行星齿轮机构，其中下游行星齿轮机构的行星齿轮架与上游行星齿轮机构的行星齿轮啮合，或者与连接部件啮合，该连接部件与上游行星齿轮机构的行星齿轮连接。下游行星齿轮机构的行星齿轮架与制动单元连接，将反向转动力从驱动器传给制动单元。具有一体化制动单元的轮毂变速器的结构是已知的，例如见于本申请人所有的EP06008957。但是，该已知轮毂变速器缺少下游行星齿轮架与上游行星齿轮架或者连接部件的具体连接，其中制动单元与下游行星齿轮架连接。根据本发明形成的轮毂变速器具有多个优点。由于下游行星齿轮机构的行星齿轮架与上游行星齿轮机构的行星齿轮啮合，获得了紧凑的设计，允许实现多个动力传递路径而保持小的轮毂直径。前述下游行星齿轮架与上游行星齿轮的连接还允许通过比较简单的结构实现多个动力传递路径，减小了传动部件故障的风险。由于本发明的轮穀变速器的结构非常简单，因此可以以较低成本制造轮毂变速器，该轮穀变速器确保了较大数量的传动比。本发明还具有优点，即下游行星齿轮机构的行星齿轮架可以与制动单元连接来提供具有一体化制动器的轮毂变速器。在优选实施例中，动力传递机构包括至少4个串联设置的行星齿轮机构。由此可以实现具有紧凑设计和较小轮毂直径的ll速轮毂变速器。优选下游行星齿轮机构至少包括第一行星齿轮机构，上游行星齿轮机构至少包括第二、第三和第四行星齿轮机构。第一行星齿轮机构可以包括下游行星齿轮机构的行星齿轮架。第三行星齿轮机构可以包括上游行星齿轮机构的行星齿轮。这意味着通过下游或第一行星齿轮机构与上游或第三行星齿轮啮合，第一和第三行星齿轮机构:故连接。优选下游行星齿轮机构的行星齿轮架包括架部分和与上游行星齿轮机构的行星齿轮啮合或者与连接部件啮合的环形齿轮部分，连接部件与上游行星齿轮机构的行星齿轮连接，其中架部分和环形齿轮部分不可转动地相连，尤其是一体形成。因此需要强调，下游行星齿轮机构的行星齿轮架完成两个功能，即对第一行星齿轮机构的行星齿轮的支撑功能和对上游行星齿轮机构的行星齿轮的动力传递功能。由于架部分和环形齿轮部分之间的不可转动的连接，轮毂变速器的紧凑设计得到优化。另外，可以将环形齿轮部分与上游行星齿轮机构的行星齿轮直接啮合，或可替代地，在上游行星齿轮机构与环形齿轮部分之间提供作为中间组件的连接部件，其与上游行星齿轮机构的行星齿轮连接。因此，前述实施例可以使用不同的制动离合器装置。优选下游行星齿轮机构的行星齿轮架与第四行星齿轮机构是可连接的。由此，可以实现多个另外的动力传递路径。下游行星齿轮机构的行星齿轮架与第四行星齿轮机构的连接可以通过例如一个优选实施例来实现，其中下游行星齿轮机构的行星齿轮架包括离合器接合部分，离合器接合部分与第四行星齿轮机构的行星齿轮架是可连接的。为了使转动力能够从下游行星齿轮机构的行星齿轮架传给轮毂壳，下游行星齿轮机构的行星齿轮架通过第一离合器与轮毂壳优选是可连接的。在优选实施例中，第一行星齿轮机构还包括由轮毂轴可转动地支撑并且与轮毂轴可锁定的第一中心齿轮；与第一中心齿轮同轴设置的第一环形齿轮；以及与第一中心齿轮和第一环形齿轮啮合的多个第一行星齿轮，其中第一行星齿轮由第一行星齿轮机构的行星齿轮架可转动地支撑。第一行星齿轮机构对应于下游行星齿轮机构。优选第一环形齿轮通过第二离合器与轮毂壳是可连接的，将转动力从第一环形齿轮传给轮毂壳。第二行星齿轮机构可包括第二中心齿轮，由轮毂轴可转动地支撑并与轮毂轴可锁定；第二行星齿轮架，被相对于轮毂轴可转动地支撑；和多个第二行星齿轮，由第二行星齿轮架可转动地支撑并与第二中心齿轮啮合。第三行星齿轮机构可包括由轮毂轴可转动地支撑并与轮毂轴可锁定的第三中心齿轮，其中行星齿轮由第二行星齿轮架可转动地支撑并与第三中心齿轮啮合。第三行星齿轮机构的行星齿轮和第二行星齿轮机构的第二行星齿轮可以不可转动地相连，尤其是一体形成，以分别形成阶梯式行星齿轮。在另一个优选实施例中，第四行星齿轮机构包括不可转动地固定于轮毂轴的第四中心齿轮；与第四中心齿轮同轴设置的第二环形齿轮；和由笫三行星齿轮架可转动地支撑的多个第四行星齿轮，其中第四行星齿轮啮合第四中心齿轮和第二环形齿轮。第三行星齿轮架可接合第二行星齿轮架。第三离合器可以设置在第三行星齿轮架和第一行星齿轮架尤其是离合器接合部分之间，将转动力从第三行星齿轮架传给第一行星齿轮架。第四离合器可以设置在驱动器和第二环形齿轮之间，将转动力从驱动器传给第二环形齿轮。第五离合器可以设置在驱动器和第三行星齿轮架之间，将转动力从驱动器传给第三行星齿轮架。在另一个优选实施例中，制动单元包括杯，杯不可转动地与轮毂壳相连并形成周向设置的制动表面。制动单元包括制动元件和控制元件，制动元件适于与制动表面配合来施加制动转矩，控制元件用于致动制动元件。控制元件与下游行星齿轮机构的行星齿轮架连接，以使制动元件的致动通过下游行星齿轮机构的行星齿轮架的反向转动实现。该实施例提供了一种可靠和紧凑的制动单元，其与下游行星齿轮机构的行星齿轮架连接以致动制动单元。当下游行星齿轮机构的行星齿轮架可操作地将制动单元与上游行星齿轮机构连接时，完成了反向转动力从驱动器到制动单元的优化传递。第一离合器可以设置在杯和下游行星齿轮机构的行星齿轮架之间。因此可以通过与轮穀壳不可转动地连接的杯将向前的转动力从下游行星齿轮机构的行星齿轮架传给轮毂壳。这种布置允许减小轮毂变速器的长度并改进其紧凑的设计。第一离合器可以由用于控制元件的夹持元件支撑。这种布置进一步最小化了制动单元的使用空间。在另一个实施例中，控制元件包括与多个凸轮表面配合的多个辊，多个凸轮表面设置在下游行星齿轮机构的行星齿轮架上。夹持元件包括支撑辊的辊保持架，其中辊保持架与下游行星齿轮机构的行星齿轮架接合。辊保持架与下游行星齿轮机构的行星齿轮架的接合确保了制动单元的简单和高效的致动，如果行星齿轮架反向转动且因此辊保持架也反向转动。因此，包含在辊保持架中的辊与凸轮表面配合，以使辊将制动元件推向制动表面来施加制动转矩。优选第四离合器可以设置在驱动器和第二环形齿轮之间，并包括驱动爪和制动爪，驱动爪和制动爪适于由驱动器的向前或反向转动选择性致动以向前或反向转动第二环形齿轮。现在参照附图示例性说明本发明，其中图1是不具有制动单元的轮毂变速器的纵向横截面视图，描述了适合于本发明的轮毂变速器的齿轮机构的设计原理；图2是根据图1的轮毂变速器在1速级下的纵向横截面视图；图3是根据图1的轮毂变速器在2速级下的纵向横截面视图；图4是根据图1的轮毂变速器在3速级下的纵向横截面视图；图5是根据图1的轮毂变速器在4速级下的纵向横截面视图；图6是根据图1的轮毂变速器在5速级下的纵向横截面视图；图7是根据图1的轮毂变速器在6速级下的纵向横截面视图；图8是根据图1的轮毂变速器在7速级下的纵向横截面视图；图9是根据图1的轮毂变速器在8速级下的纵向横截面视图；图IO是根据图1的轮毂变速器在9速级下的纵向横截面视图；图ll是根据图1的轮毂变速器在IO速级下的纵向横截面视图；图12是根据图1的轮毂变速器在11速级下的纵向横截面视截面一见图14是根据本发明另一个实施例的轮毂变速器的纵向横截面视图15是沿图13中的A-A线的制动单元的横截面视图16是根据图13的轮毂变速器的视图，其中示出了通过轮毂变速器的制动转矩路径；以及图17是根据图14的轮毂变速器的视图，其中示出了通过轮毂变速器的制动转矩路径。具体实施例方式图1-12涉及不具有制动单元的轮穀变速器，解释了设在轮毂变速器内的齿轮机构的设计和功能。根据图l-12的轮毂变速器在图13-17中补充了制动单元，该制动单元与最下游的行星齿轮机构连接来产生制动力，如果行星齿轮机构反向转动。图1-12所示以及下文详细解释的行星齿轮机构对应于根据图13-17的轮毂变速器的行星齿轮机构。图1示出了可安装于自行车后轮的轮毂变速器。该轮毂变速器包括轮毂轴1和由轮穀轴1可转动地支撑的驱动器2。轮毂变速器还包括由轮毂轴1可转动地支撑的轮毂壳3。动力传递机构4设置在驱动器2和轮毂壳3之间来将转动力从驱动器2通过多个动力传递路径传给轮毂壳3,根据骑车人需要，可以选择多个动力传递路径来改变传动比。为了选择多个动力传递路径中的一个，设置了变速机构5。变速机构5对应于EP1323627A2及其提及的US6607465B1中详细描述的变速机构。动力传递机构4包括含有下游行星齿轮机构和上游行星齿轮机构的多个行星齿轮机构6、7、8、9，其中上游行星齿轮机构设置成比下游行星齿轮机构更接近驱动器2。如沿转动力流向所见，下游行星齿轮机构设置在上游行星齿轮机构之后。例如，下游行星齿轮机构包括第一行星齿轮机构6,上游行星齿轮机构包括第三行星齿轮机构8。多个行星齿轮机构6、7、8、9串联设置并包括至少4个行星齿轮机构6、7、8、9。如图l所示，下游行星齿轮机构包括行星齿轮架31,上游行星齿轮机构包括行星齿轮43，其中下游或第一行星齿轮机构6的行星齿轮架31与上游或第三行星齿轮机构8的行星齿轮43啮合。一般而言，行星齿轮架31具有纵向延伸形状，该形状适于与动力传递机构4的部件重叠，动力传递机构4的这些部件设置在第一行星齿轮机构6的上游，并因此比下游行星齿轮机构6更接近驱动器2。具体来说，下游行星齿轮机构6的行星齿轮架31从下游或第一行星齿轮机构6的区域轴向延伸到上游或第三行星齿轮机构8的区域。如图1所示，行星齿轮架31轴向延伸超过轮毂变速器整个长度的1/3-1/2之多。行星齿轮架31的轴向延伸使得第二行星齿轮机构7与行星齿轮架31重叠，第二行星齿轮机构7设置在下游行星齿轮机构6和上游行星齿轮机构8之间。根据图l的实施例中，第二行星齿轮机构7不与行星齿轮架31接合。行星齿轮架31包括阶梯形状，其中后续各段的内径朝向驱动器2增加。将会结合与其关联的相应部件来更加详细地描述行星齿轮架31的阶梯形状。行星齿轮架31还包括离合器接合部分31c,离合器接合部分31c设置在行星齿轮架31邻近驱动器2的轴向端。离合器接合部分31c设置为接合/脱离离合器53(第三离合器)，将会结合第四行星齿轮机构9来对其进行更加详细的描述。行星齿轮架31还包括环形齿轮部分31b。环形齿轮部分31b与离合器接合部分31c—体连接，并形成比离合器接合部分31c更小的内径。环形齿轮部分31b与上游或笫三行星齿轮机构8的行星齿轮43啮合。环形齿轮部分31b的内径比第二行星齿轮机构7的第二行星齿轮42的外径大，以避免与其啮合或碰撞。环形齿轮部分31b与支撑第一下游行星齿轮机构6的第一行星齿轮41的架部分31a—体连接。第一行星齿轮41由第一行星齿轮轴41a可转动地支撑，第一行星齿轮轴41a设置在行星齿轮架31的架部分31a内。通常有3个或更多的笫一行星齿轮41设置在第一行星齿轮机构6内。另外的离合器接合部分31d与架部分31a—体形成，并设置为接合/脱离第一离合器51来建立/中断从行星齿轮架31到轮毂壳3的动力传递。另外的或第二离合器接合部分31d设置在行星齿轮机构6的下游。环形齿轮部分31b和(第一)离合器接合部分31c设置在行星齿轮机构6的上游。同样在动力流向上来观察和理解部件的下游或上游设置。下面将描述多个行星齿轮机构6、7、8、9。第一行星齿轮机构6设置在驱动器2最下游或距驱动器2最远处，包括由轮毂轴1可转动地支撑并与轮毂轴1可锁定的第一中心齿轮11。在第一中心齿轮11的内周表面和轮毂轴1之间，第一中心齿轮导环61不可转动地固定于轮毂轴1。第一中心齿轮导环61允许通过变速机构5来锁定和松开第一中心齿轮11。第一环形齿轮21相对于轮毂轴1同轴设置并由轮毂轴1可转动地支撑，其中前述的多个第一行星齿轮41由(第一)行星齿轮架31可转动地支撑并与第一中心齿轮11和第一环形齿轮21啮合。如图1所示，第一行星齿轮41包括2个齿轮级，其中大直径齿轮级与第一中心齿轮11啮合，小直径齿轮级与环形齿轮21啮合。第一行星齿轮41的小直径齿轮级邻近第二行星齿轮机构7设置。环形齿轮21可以通过第二(单向)离合器52与轮毂壳3连接或断开，第二离合器52设置在第一环形齿轮21和轮毂壳3之间。如上所述，第一行星齿轮机构6的环形齿轮架31沿轮毂变速器的纵向而轴向伸出行星齿轮41,由此至少与随后设置的上游第二和第三行星齿轮机构7、8重叠。第一行星齿轮架31的外轮廓适于部分容纳环形齿轮21,并形成台肩31e以使环形齿轮21设置在台肩31e和第一行星齿轮41的大直径齿轮级之间。第二行星齿轮机构7位于第一行星齿轮机构6的上游，包括由轮毂轴1可转动地支撑并与轮毂轴1可锁定的第二中心齿轮12。在第二中心齿轮12的内表面和轮毂轴1之间，第二中心齿轮导环62不可转动地固定于轮毂轴1。多个第二行星齿轮42由第二行星齿轮架32可转动地支撑，第二行星齿轮架32由轮敎轴1可转动地支撑。为此，第二行星齿轮42由第二行星齿轮轴42a可转动地支撑，第二行星齿轮轴42a由第二行星齿轮架32支撑。通常设置有3个或更多的第二行星齿轮42。第三行星齿轮机构8设置在第二行星齿轮机构7的上游，包括由轮毂轴1可转动地支撑并与轮毂轴1可锁定的第三中心齿轮13。在第三中心齿轮13的内周表面和轮毂轴1之间，设置有不可转动地固定于轮毂轴1的第三中心齿轮导环63。可以通过变速机构5来致动第三中心齿轮导环63以锁定/松开中心齿轮13。多个第三行星齿轮43与第三中心齿轮13啮合，并由第二行星齿轮架32可转动地支撑。具体来说，第三行星齿轮43设置在第二行星齿轮轴42a上，因此，第二行星齿轮轴42a是第二和第三行星齿轮42、43的共同行星齿轮轴。如图l所示，第二和第三行星齿轮不可转动地相连并一体形成阶梯式行星齿轮402。阶梯式行星齿轮402的小直径齿轮级与第二中心齿轮12啮合，阶梯式行星齿轮402的大直径齿轮级与第三中心齿轮13啮合。另外，阶梯式行星齿轮402的大直径齿轮级与下游行星齿轮架31的环形齿轮部分31b啮合。因此，可以建立连接第三中心齿轮13和第一行星齿轮架31的传动路径。第四行星齿轮机构9设置在第三行星齿轮机构8的上游，是最接近驱动器2的行星齿轮机构。第四行星齿轮机构9包括不可转动地固定于轮毂轴1的第四中心齿轮14。第二环形齿轮22与轮毂轴1同轴设置并由轮毂轴1可转动地支撑。在第二环形齿轮22和第四中心齿轮14之间设置有多个第四行星齿轮44,第四行星齿轮44形成二阶行星齿轮。行星齿轮44的大直径齿轮级与环形齿轮22啮合，第四行星齿轮44的小直径齿轮级与第四中心齿轮14啮合。通常设置有3个或更多的第四行星齿轮44。第四行星齿轮44由可围绕轮毅轴1转动的第三行星齿轮架33可转动地支撑。第三行星齿轮架33包括可转动地支撑第四行星齿轮44的第三行星齿轮轴44a。第三行星齿轮架33与第二行星齿轮架32接合，以将动力从第三行星齿轮架33传给第二行星齿轮架32。从图1可以方便地看到，第二行星齿轮轴42a和第三行星齿轮轴44a的中轴线径向隔开。第三行星齿轮轴44a的中轴线设置在这样一个柱面上，该柱面的直径比包括第二行星齿轮轴42a的中轴线的柱面的直径大。包括第一行星齿轮轴41a的中轴线的柱面对应于第三行星齿轮轴44a的中轴线的柱面。因此，分别与第一和第三行星齿轮轴41a、44a的中轴线相比，设置在第一和第四行星齿轮机构6和9之间的第二行星齿轮轴42a的中轴线更接近轮毂轴1。第四行星齿轮机构9的第三行星齿轮架33可以连接于下游行星齿轮架31。为此，上述第三离合器53设置在第三行星齿轮架33和第一行星齿轮架31之间。具体来说，第三离合器53设置在第三行星齿轮架33的远离驱动器2的一端，并接合/脱离第一行星齿轮架31下游的离合器接合部分31c。为了将动力从驱动器2传给第四行星齿轮机构9,设置了第四和第五离合器54和55。第四离合器54是设置在驱动器2和第二环形齿轮22之间的单向离合器。第二环形齿轮22包括伸向驱动器2的轴向突起22a。轴向突起22a在其内周表面上包括离合器接合部分22b,离合器接合部分22b与第四离合器54配合来使第二环形齿轮22与驱动器2锁定或松开。第四离合器54由驱动器2的轴向突起2a支撑，轴向突起2a平行于环形齿轮22的轴向突起22a延伸。对于速级1-6，第四离合器54与环形齿轮22接合来将动力从驱动器2传给环形齿轮22。对于速级7-11，第五离合器55设置在驱动器2和第三行星齿轮架33之间来将转动力从驱动器2传给第三行星齿轮架33。第五离合器55形成为离合器环，并可在轮毂轴1的纵向上轴向移动。第五离合器55包括两个接合部分55a、55b,适于接合分别设置在驱动器2和第三行星齿轮架33上的离合器接合部分2b和33a。驱动器2的离合器接合部分2b形成在轴向突起2a的内周表面上，与第五离合器55的上或径向接合部分55b接合。第三行星齿轮架33的离合器接合部分33a适于接合/脱离第五离合器55的下或轴向接合部分55a。对于速级7-11，第五离合器55的轴向接合部分55a与第三行星齿轮架33的离合器接合部分33a接合，第四离合器54未被连接。对包含第四和第五离合器54和55的前述离合器机构的更加详细的描述公开在EP1323627A2以及欧洲专利申请07001076.4中，二者均为本申请的申请人所有。根据图1的轮毂变速器的功能参照图2-12进行了说明，其中示出了标示的粗线和箭头示出了通过动力传递机构4的转动力流。下面的表1和表2示出了各部件的连接以及动力传递路径，其中表l涉及部件的连接，表2涉及具体的动力传递路径。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>总之，根据本发明所述实施例的轮毂变速器允许实现11速的内轮毂变速器，其中轮毂壳3的直径类似于目前可获得的8速轮毂变速器。这意味着本发明的轮毂变速器比常规轮毂变速器提供了更多的速级而没有增加轮毂直径。另外，根据图1的轮毂变速器提供了这种优点，即所有传动路径简单，产生了高效的动力传递。通常，下游行星齿轮机构6的行星齿轮架31具有轴向伸长的形状，适于啮合上游行星齿轮机构8的行星齿轮43。另外，行星齿轮架31的轴向伸长形状允许行星齿轮架31接合/脱离另一个上游行星齿轮机构9的行星齿轮架33。具体来说，下游行星齿轮机构6的轴向伸长的行星齿轮架31适于选择性地传递来自于上游行星齿轮机构8的行星齿轮43的转动力，并适于选择性地传递来自于另一个上游行星齿轮机构9的行星齿轮架33的转动力。下游行星齿轮架31的轴向伸长形状获得了具有高效传动路径的紧凑、小直径的自行车内轮毂变速器。例，其中轮毂变速器的齿轮机构与图l-12所示的基本相同。根据图1-12的轮毂变速器在图13-17中进行了改动，使用了允许将反向转动力从驱动器2传给与齿轮机构连接的制动单元80的离合器53a、54b。参照图13和15来说明制动单元。在根据图14的实施例中使用了相同的制动单元。制动单元80远离驱动器2设置，并且通过布置在其间的行星齿轮机构可操作地与驱动器2连接。制动单元80包括杯81,杯81不可转动地与轮毂壳3连接，并因此允许将转动力传给轮毂壳3。杯81形成周向设置的制动表面82,制动元件83可以压靠制动表面82来将反向制动转矩传给轮毂壳3。制动元件83包括多个周向设置的弓形制动蹄，其通过制动弹簧86自制动表面82被径向向内偏压。这种布置示于图13。图15示意性示出了制动元件83为一个环。制动元件83通过控制元件84被致动，控制元件84为周向设置在下游行星齿轮机构6的行星齿轮架31的轴向端31g上的辊形式。行星齿轮架31的轴向端31g在其外周表面上包括凸轮部分或者凸轮表面31f,如果行星齿轮架31反向旋转，凸轮部分或者凸轮表面31f与多个辊或控制元件84配合来在径向向外方向上移动以致动制动元件83。控制元件84或辊分别由夹持元件85保持，夹持元件85设计为支撑多个周向设置的辊的辊保持架。夹持元件85与下游行星齿轮机构6的行星齿轮架31接合。夹持元件85包括设置在制动单元80和下游行星齿轮机构6的第一行星齿轮架31之间的径向延伸突起85a。夹持元件85的突起85a形成周向支撑表面85b。在支撑表面85b上，设置有连接夹持元件85和杯81的第一离合器51。离合器51包括多个周向支撑的爪，分别安装于夹持元件85和辊保持架，并且被爪弹簧径向向外偏压以接合形成在杯81内侧上的内周齿轮81a。离合器51的爪将第一行星齿轮架31的向前转动传给杯81并因此传给轮毂壳3。为了实现行星齿轮机构6、7、8、9的反向转动以将制动转矩施加给轮毂壳3，根据图1-12的第三和第四单向离合器53、54在根据图13的实施例中被第三和第四双向离合器53b、54b替换。同样，双向离合器53a、54a设计为传递向前的驱动转矩和反向制动转矩。离合器53a、54a的设计对应于本申请人所有的EP1413509B1中公开的设计。具体来说，第四离合器54a包括多个周向设置的爪54b,爪54b与第二环形齿轮22的内周齿轮部分、特别是离合器接合部分22b接合。爪54b被爪弹簧径向向外偏压并因此用作驱动器2和第二环形齿轮22之间的单向离合器。多个(制动)爪54c周向设置，用于在向后方向驱动第二环形齿轮22。第三离合器53a设计为与第四离合器54a相对应。根据图13的实施例工作如下在具有小角度游隙的情况下，驱动器2相对于第二环形齿轮22转动。爪54b、54c由设置在驱动器2和第二环形齿轮22之间的环形弹簧以及爪控制保持架支撑。当驱动器2反向转动时，驱动器2和第二环形齿轮22之间的相对转动以小角度出现，并且同时环形弹簧与驱动器2在反向转动。环形弹簧的反向转动使爪控制保持架反向转动，这又用于降低驱动爪54b和提升制动爪54c。由于制动爪54c与第二环形齿轮22的离合器接合部分22b的内齿接合，驱动器2的反向转动力通过制动爪54c传给第二环形齿轮22。因此，第二环形齿轮22反向转动。当第四中心齿轮14啮合第四行星齿轮44时，第二环形齿轮22的反向转动力传给第三行星齿轮架33。当第三离合器53a的爪控制保持架和环形弹簧设置在第三行星齿轮架33和第一行星齿轮架31之间时，第三离合器53a的爪控制保持架和环形弹簧在游隙内与第三行星齿轮架33反向转动。第三离合器53a的爪控制保持架使驱动爪53b分离和并使制动爪53c与第一行星齿轮架31接合。因此，第一行星齿轮架31反向转动。因此，控制元件84通过凸轮表面31f被向外推动，由此对杯81并因此对轮穀壳3施加制动转矩。根据图14的另一个实施例对应于根据图13的实施例，除了第三离合器53a被包括连接部件70和单向离合器53的装置替换之外。连接部件70的功能是控制第三离合器53的驱动爪，控制连接部件70和第三行星齿轮架33之间的制动爪53c，并将制动转动(反向转动)从第三行星齿轮架33传给第一行星齿轮架31。因此，连接部件70控制用于负责第一行星齿轮架31的向前或反向转动的驱动爪和制动爪的升降。连接部件70具有环形齿轮形式，其与第三行星齿轮机构8的行星齿轮43无游隙地啮合，并与第一行星齿轮架31有游隙地连接。因此，连接部件70和第一行星齿轮架31能够在预定游隙内相对转动。对连接部件70的更加详细的描述包含在本申请人所有的EP06008957中。根据图14的实施例工作如下如果驱动器2反向或向后转动，第三行星齿轮架33也向后转动。然后，连接部件70相对于第一行星齿轮架31在间隙内反向转动。然后，驱动爪53会带动第一行星齿轮架31的内齿，产生这样的效果，使反向转动力从第三行星齿轮架33通过第三离合器53的制动爪53c传给第一行星齿轮架31。因此，在所有的速级内，反向转动力的传动路径是相同的路径，具有制动力(转矩)总是恒定的效果。对于轮毂变速器在驱动级内的向前转动，应当注意，如果驱动器2向前转动，第三行星齿轮架33也向前转动。在第一、第二和第七速级下，向前的转动力从第三行星齿轮架33通过第三离合器53的驱动爪53b传给第一行星齿轮架31。因此，第一行星齿轮架31在向前方向与连接部件70同速转动。在其它速级下，向前的转动力从第三行星齿轮架33通过第二或第三行星齿轮机构7、8和连接部件70传给第一行星齿轮架31。在这些速级下，第一行星齿轮架31在向前方向上比连接部件70转动快。在这种情况下，连接部件70在向前方向上在游隙内相对于行星齿轮架31转动。根据图13的实施例中的制动转矩路径由图16中的箭头表示并包括下列元件驱动器2-第四离合器54a的制动爪54c-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围绕第四中心齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第三离合器53a的制动爪53c-第一行星齿轮架31-控制元件(制动辊)84-制动元件(制动蹄)83-制动表面82-杯81-轮毂壳3。根据图14的实施例的制动路径(反向转动路径)包括下列元件驱动器2-第四离合器54a的制动爪54c-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围绕第四中心齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第三离合器53a的制动爪53c-连接部件70-第一行星齿轮架31-控制元件(制动辊)84-制动元件(制动蹄)83-制动表面82-杯81-轮毂壳3。附图标记1轮毂轴2驱动器3轮毂壳4动力传递才几构5变速才几构6、7、8、9行星齿轮机构11第一中心齿轮12第二中心齿轮13第三中心齿轮14第四中心齿轮21第一环形齿轮22第二环形齿轮22a轴向突起22b离合器接合部分31第一行星齿轮架31a架部分31b环形齿轮部分31c离合器接合部分31d离合器接合部分31e台肩31f凸轮部分31g轴向端32第二行星齿轮架33第三行星齿轮架33a离合器接合部分41第一行星齿轮41a第一行星齿轮轴42第二行星齿轮42a第二行星齿轮轴43第三行星齿轮44第四行星齿轮44a第三行星齿轮轴51第一单向离合器52第二单向离合器53第三单向离合器53a第三双向离合器53b、c爪54第四单向离合器54a第四双向离合器54b、c爪55第五离合器61第一中心齿轮导环62第二中心齿轮导环63第三中心齿轮导环70连接部件80制动单元81杯81a齿轮82制动表面83制动元件84控制元件85夹持元件85a突起86制动弹簧402阶梯式行星齿轮权利要求1.一种用于自行车的轮毂变速器，包括轮毂轴(1)；由轮毂轴(1)可转动地支撑的驱动器(2)；由轮毂轴(1)可转动地支撑的轮毂壳(3)；动力传递机构(4)，设置在驱动器(2)和轮毂壳(3)之间，通过多个动力传递路径将转动力从驱动器(2)传给轮毂壳(3)；和变速机构(5)，用于从多个动力传递路径中选择一个动力传递路径；其中动力传递机构(4)包括多个行星齿轮机构(6、7、8、9)，其特征在于下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)与上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)啮合或者与连接部件(70)啮合，连接部件(70)与上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)连接，其中下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)与制动单元(80)连接，用于将反向转动力从驱动器(2)传给制动单元(80)。2.根据权利要求1的轮穀变速器，其中动力传递机构(4)包括至少4个串联设置的行星齿轮机构(6、7、8、9)。3.根据权利要求1或2的轮毂变速器，其中下游行星齿轮机构至少包括第一行星齿轮机构(6),上游行星齿轮机构至少包括第二、第三和第四行星齿轮机构(7、8、9)。4.根据权利要求3的轮毂变速器，其中第一行星齿轮机构(6)包括下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31),第三行星齿轮机构(8)包括上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)。5.根据权利要求l-4之一的轮毂变速器，其中下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)包括架部分(31a)和与上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)啮合或者与连接部件(70)啮合的环形齿轮部分(31b)，连接部件(70)与上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)连接，其中架部分(31a)和环形齿轮部分(31b)不可转动地相连，尤其是一体形成。6.根据权利要求3-5之一的轮毂变速器，其中行星齿轮架(31)可与第四行星齿轮机构(9)连接。7.根据权利要求6的轮毂变速器，其中行星齿轮架(31)包括离合器接合部分(31c)，离合器接合部分(31c)可与第四行星齿轮机构(9)的行星齿轮架(33)连接。8.根据权利要求l-7之一的轮毂变速器，其中行星齿轮架(31)可通过第一离合器(51)与轮毂壳(3)连接，以将转动力从行星齿轮架(31)传给轮毂壳(3)。9.根据权利要求3-8之一的轮毂变速器，其中第一行星齿轮机构(6)包括由轮毂轴(1)可转动地支撑并与轮毂轴(1)可锁定的第一中心齿轮(11);与第一中心齿轮(11)同轴设置的第一环形齿轮(21);以及与第一中心齿轮(11)和第一环形齿轮(21)啮合的多个第一行星齿轮(41),其中第一行星齿轮(41)由第一行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(31)可转动地支撑。10.根据权利要求9的轮毂变速器，其中第一环形齿轮(21)可通过第二离合器(52)与轮毂壳(3)连接，以将转动力从第一环形齿轮(21)传给轮毂壳(3)。11.根据权利要求3-10之一的轮毂变速器，其中第二行星齿轮机构(7)包括第二中心齿轮U2)，由轮毂轴(l)可转动地支撑并与轮毂轴(1)可锁定；第二行星齿轮架(32),被相对于轮毂轴(1)可转动地支撑；和多个第二行星齿轮(42),由第二行星齿轮架(32)可转动地支撑并与第二中心齿轮(12)啮合。12.根据权利要求3-11之一的轮毂变速器，其中第三行星齿轮机构(8)包括由轮毂轴(1)可转动地支撑并与轮毂轴(1)可锁定的第三中心齿轮(13),其中行星齿轮(43)由第二行星齿轮架(32)可转动地支撑并与第三中心齿轮(13)啮合。13.根据权利要求12的轮毂变速器，其中第三行星齿轮机构(8)的行星齿轮(43)和笫二行星齿轮机构(7)的第二行星齿轮(42)不可转动地相连，尤其是一体形成，以分别形成阶梯式行星齿轮(402)。14.根据权利要求3-13之一的轮毂变速器，其中第四行星齿轮机构(9)包括不可转动地固定于轮毂轴(1)的第四中心齿轮(14);与第四中心齿轮(14)同轴设置的第二环形齿轮(22);和由第三行星齿轮架(33)可转动地支撑的多个第四行星齿轮(44),其中第四行星齿轮(44)啮合第四中心齿轮(14)和第二环形齿轮(22)。15.根据权利要求14的轮毂变速器，其中第三行星齿轮架(33)接合第二行星齿轮架(32)。16.根据权利要求14或15的轮毂变速器，其中第三离合器(53)设置在第三行星齿轮架(33)和第一行星齿轮架(31)尤其是离合器接合部分(31c)之间，以将转动力从第三行星齿轮架(33)传给第一行星齿轮架(31)。17.根据权利要求11-16之一的轮毂变速器，其中第四离合器(54)设置在驱动器(2)和第二环形齿轮(22)之间，以将转动力从驱动器(2)传给第二环形齿轮(22)。18.根据权利要求12-17之一的轮毂变速器，其中第五离合器(55)设置在驱动器(2)和第三行星齿轮架(33)之间，以将转动力从驱动器(2)传给第三行星齿轮架(33)。19.根据权利要求l-18之一的轮毂变速器，其中制动单元(80)包括杯(81)、制动元件(83)和控制元件(84),杯(81)不可转动地与轮毂壳(3)相连并形成周向设置的制动表面(82),制动元件(83)适于与制动表面(82)配合来施加制动转矩，控制元件(84)用于致动制动元件(83),其中控制元件(84)与下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)连接，以使制动元件(83)的致动通过下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)的反向转动实现。20.根据权利要求19的轮毂变速器，其中第一离合器(51)设置在杯(81)和下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)之间。21.根据权利要求19或20的轮毂变速器，其中笫一离合器(51)由用于控制元件(84)的夹持元件(85)支撑。22.根据权利要求21的轮毂变速器，其中控制元件(84)包括与多个凸轮表面(31f)配合的多个辊，多个凸轮表面(31f)设置在下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)上，并且其中夹持元件(85)包括支撑辊的辊保持架，其中辊保持架与下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)接合。23.根据权利要求17-22之一的轮毂变速器，其中设置在驱动器(2)和第二环形齿轮(22)之间的第四离合器(54)包括驱动爪和制动爪，驱动爪和制动爪适于由驱动器(2)的向前或反向转动选择性致动以向前或反向转动第二环形齿轮(22)。24.根据权利要求16-22之一的轮毂变速器，其中其中设置在第三行星齿轮架(33)和第一行星齿轮架(31)之间的第三离合器(53)包括驱动爪和制动爪，驱动爪和制动爪适于由第三行星齿轮架(33)的向前或反向转动选择性致动以向前或反向转动第一行星齿轮架(31)。25.根据权利要求16-22之一的轮毂变速器，其中设置在第三行星齿轮架(33)和第一行星齿轮架(31)之间的第三离合器(53)包括驱动爪，并且其中连接部件(70)包括制动爪，其中第三离合器(53)和连接部件(70)连接，以使第三离合器(53)的驱动爪通过第三行星齿轮架(33)的反向转动被分离，并且使连接部件(70)的制动爪通过第三行星齿轮架(33)的反向转动被接合。全文摘要本发明涉及自行车的轮毂变速器，包括轮毂轴(1)；由轮毂轴(1)可转动支撑的驱动器(2)；由轮毂轴(1)可转动支撑的轮毂壳(3)；动力传递机构(4)，设置在驱动器(2)和轮毂壳(3)之间，通过多个动力传递路径将转动力从驱动器(2)传给轮毂壳(3)；和变速机构(5)，从所述多个动力传递路径中选择一个；动力传递机构(4)包括多个行星齿轮机构(6、7、8、9)。本发明的特征在于下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)与上游行星齿轮机构的行星齿轮(43)或者与后者连接的连接部件(70)啮合，下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)与制动单元(80)连接，将反向转动力从驱动器(2)传给制动单元(80)。文档编号B62M11/16GK101348159SQ200810085248公开日2009年1月21日申请日期2008年3月10日优先权日2007年7月18日发明者樋野哲也申请人:株式会社岛野