专利名称：：自行车的轮毂变速器及用于变换这种轮毂变速器的方法
技术领域：
：本发明涉及如权利要求l前序部分所述的用于自行车的轮毂变速器。从例如EP1323627A2，这种轮毂变速器是已知的.本发明还涉及变换这种轮毂变速器的方法.
背景技术：
安装在内部的多档轮毂变速器形成自行车后轮的一部分，包括安装到自行车架的轮毂轴、由轮毂轴可旋转地支撑用于接收踩踏力的驱动器、以及由轮毂轴可旋转地支撑的轮毂壳。驱动器与轮毂壳之间设置有动力传递机构，用于将驱动器的旋转动力通过多个动力传递路径传递到轮毂壳。轮毂变速器还包括与动力传递机构联合变换机构，用于选择多个动力传动路径中的一个。动力传递机构通常包括行星齿轮组，该行星齿轮组包括几个中心齿轮、至少一个齿圏和行星齿轮架，各齿轮都由轮毂轴可旋转地支撑。与中心齿轮和齿團啮合的行星齿轮支架支撑有多个行星齿轮。为改变动力传递路径和相应的传动比，前述各种齿轮部件通过致动变换机构有选择地彼此不可旋转地联接在一起。根据EP1323627A2的轮毂变速器构造成提供8个速度档位，其中对于速度档位5至8，驱动器借助于离合器与行星齿轮架联接在一起，对于速度档位1至4，驱动器从行星齿轮架分离，动力传递路径在速度档位4与5之间变换时的变化会引起变换冲击方面的问题。为减轻该问题，EP1323627A2设计了机构联接的特定定时，包括变换次序。也就是说，当自行车加速并且骑车者从速度档位4换至速度档位5时，在完成换至速度档位5之前，行星齿轮机构致动成产生对应于档位3和7的传动比。因此，当变速器完成变换至速度档位5时，避免了踏板不需要的快速加速和明显的冲击。当自行车减速并且骑车者从速度档位5换至速度档位4时，在完成换至速度档位4之前，实施从速度档位5至速度档位7，然后至速度档位3的临时变化，以避免踏板的快速减速。尽管上述变换变换次序避免了当在速度档位4和5之间变换时踏板的过量加速或减速，骑车者仍感到(降低的)变换冲击仍引起不舒适的感觉。
发明内容本发明的目的是提供一种改进了关于变速器变换冲击的轮毂变速器，此外，本发明的目的是提供一种变换这种轮毂变速器的方法。根据本发明，这些目的借助于根据权利要求l的轮毂变速器和根据权利要求19的方法解决。本发明基于提供一种用于自行车的轮毂变速器的想法，所述轮毂变速器包括轮毂轴；驱动器，由所述轮毂轴可旋转地支撑；轮毂壳，由所述轮毂轴可旋转地支撑；动力传递机构，布置在所述驱动器与所述轮毂壳之间，用于通过多个动力传递路径将旋转动力从所述驱动器传递到所述轮毂壳；以及变换机构，用于选择所述多个动力传递路径中的一个。根据本发明的轮毂变速器还包括布置在所述驱动器与所述轮毂壳之间的动力传递辅助机构，用于将旋转动力从所述驱动器传递到所述轮毂壳。本发明的轮毂变速器提供了如下好处所述动力传递辅助机构允许建立动力传递辅助路径以将旋转动力从所述驱动器传递到所述轮毂壳，从而回避了所述动力传递机构。因此，所述动力传递辅助机构用作将旋转动力从所述驱动器持续传递到所述轮毂壳的旁路动力传递机构，具有使所迷动力传递机构可在空载状态下变换的效果。由于所述动力传递机构不将旋转动力从所述驱动器传递到所述轮毂壳，因此当在两个速度档位之间变换时无效，避免了不希望有的变换冲击和踏板的快速加速/减速。此外，根据本发明，无需应用复合的变换过渡次序就可获得改善的变换冲击，或者至少减少了冲击.并且，借助于比较简单和紧凑的结构就可获得所需的效果。优选地，所述动力传递辅助机构包括用于将所述驱动器联接到所述轮毂壳的动力传递单元和用于致动所述动力传递单元的离合器单元。该结构具有如下优点所述动力传递辅助机构可与所述动力传递机构的部件联接/分离，如行星齿轮架。为获得所述轮毂变速器的紧凑设计，所述动力传递辅助机构包括联接到所述驱动器的至少一个棘爪和棘爪接合装置，特别是联接到所述轮毂壳的棘齿环，其中所述棘爪与所述棘爪接合装置，特别是所述棘齿环是可接合的，以便传递旋转动力。所述棘爪由允许所述棘爪在不同位置与所述棘齿环接合/分离的所述驱动器可旋转运动地支撑。所述棘爪由所述驱动器可轴向运动地支撑。可选地，所述棘爪轴向地固定到所述驱动器上.可旋转运动棘爪的所述可轴向运动布置和轴向固定布置提供了致动所述动力传递辅助机构，特別是接合/分离所述动力传递单元与所述离合器单元的两种不同设计，优选地，所述棘齿环包括摩擦旋转体，该摩擦旋转体包括位于所述摩擦旋转体内周表面上的多个棘齿。特别地，连同连接到所述摩擦旋转体并且布置在所述摩擦旋转体与所述轮毂壳之间的摩擦簧，该实施例具有如下优点所述摩擦旋转体可与所述轮毂壳锁止/解锁，并且在所述驱动器与所述轮毂壳之间建立或中断动力传递路径。优选地，所述离合器单元包括控制环，该控制环联接到所述变换机构上，并且可运动地布置，以便与所述动力传递辅助机构联接或分离。借助于所述控制环，运动所述变换机构，能够通过所述离合器单元致动所述动力传递辅助机构。所述控制环相对于所述轮毂轴布置成可旋转地和可轴向运动地。更特別地，所述控制环由差速旋转体支撑，其中所述控制环相对于所述差速旋转体可旋转地运动。所述差速旋转体相对于所述轮毂轴可轴向地运动。因此，允许提供所述动力传递辅助机构柔性操作的所述控制环旋转和轴向运动。优选地，所述控制环轴向地固定到所述差速旋转体上。轴向固定的控制环适合于使用在所迷棘爪由所述驱动器可轴向运动地支撑的一个实施例中。因此，所述棘爪与所述控制环之间用于接合/分离功能的轴向相对运动受所述棘爪影响。可选地，所述控制环相对于所述差速旋转体可轴向地运动。轴向可运动的控制环适于与所述棘爪轴向地固定到所述驱动器的另一实施例结合。因此，所述控制环与所述棘爪之间用于接合/分离功能的轴向相对运动受所述控制环影响。为支撑所述动力传递辅助机构的分离功能，所述控制环和所述差速旋转体包括阻止所述控制环的旋转运动的旋转限制装置。所述控环被沿周向和轴向方向偏置，允许所述控制环回位到相对于所述控制环旋转和轴向运动的初始位置。优选地，所述离合器单元包括可与所述动力传递机构的行星齿轮架接合的离合器环，其中所述离合器环与所述差速旋转体是联接的并可轴向运动的。该实施例具有使所述动力传递辅助机构与所述动力传递机构可产生的各种速度档位相互关联的效果。至于本发明的方法，本发明包括如下想法选择动力传递机构的多个动力传递路径中的一个，其中在变换期间建立动力传递辅助路径，使得在所述动力传递机构的基本空栽状态下选择所述动力传递路径.现在通过实例并参考附图，对本发明进行描述，其中图l为根据本发明实施例的轮毂变速器的纵向横截面图；图2a为类似于根据图l的轮毂变速器的轮毂变速器的局部视图，其中动力传递辅助机构处于速度档位5至8的初始位置；图2b为处于根据图2a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图3a示出了根据图2a的轮毂变速器，其中动力传递辅助机构的控制环与棘爪相接触；图3b为处于根据图3a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图4a示出了根据图2a的轮毂变速器，其中动力传递辅助机构的棘爪处于侧端位置；图4b为处于根据图4a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图5a示出了其中动力传递辅助机构的棘爪处于中间位置的轮毂变速器；图5b为处于根据图5a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图5c为处于根据图5a状态中的动力传递辅助机构的平面图，其中控制环是旋转的；图6a示出了根据图2a的轮毂变速器，其中动力传递辅助机构的棘爪处于中间位置并且未接合；图6b为处于根据图6a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图7a示出了根据图2a的轮毂变速器，其中棘爪处于速度档位1至4的初始位置；图7b为处于根据图7a状态中的动力传递辅助机构的平面图；图8a至8c示出了控制环相对于动力传递辅助机构的棘爪的不同位置；图9为根据其它实施例的轮毂变速器的局部视图，其中动力传递辅助机构处于速度档位5至8的初始位置；图10示出了根据图9的轮毂变速器，其中离合器单元与动力传递单元开始接合；图11示出了根据图9的轮毂变速器，其中离合器单元处于中间位置；图12示出了根据图9的轮毂变速器，其中离合器单元处于速度档位l至4的初始位置；图13a至13c为不同旋转体的透视图；图14a至14c为控制环的透视图；以及图15a至15b为驱动器的透视图。具体实施方式图l为发明的安装在自行车后轮上的轮毂变速器实施例的纵向横截面图。轮毂变速器包括轮毂轴IO、驱动器11和轮毂壳12,各元件都由轮毂轴12可旋转地支撑。轮毂变速器还包括布置在驱动器ll与轮毂壳12之间的动力传递机构13.在操作中，动力传递机构通过可借助于变换机构14选择的多个动力传递路径将旋转动力从驱动器ll传递到轮毂壳12。作为将旋转动力从驱动器11传递到轮毂壳12的附加装置，在驱动器11与轮毂壳12之间设有动力传递辅助机构15。如将更详细描述的，动力传递辅助机构15用作旁路动力传递机构，其允许保持动力传递路径而解除动力传递机构，并能够在空载状态下从一个速度档位换至另一个速度档位。因此，显著地改善了轮毂变速顺的变换舒适性，并避免了变换冲击。旋转力借助于车链(未示出)和安装到驱动器11的链轮54传递到轮毂变速器。在驱动器ll的侧面，(右)杯不可旋转地安装到轮毂壳12的内周表面上。杯120通过滚珠轴承128在驱动器11上可旋转地支撑轮毂壳12。动力传递机构14对应于EP1323627A2中详细描迷的动力传递机构.变换机构14对应于EP1323627A2和US6607465B1其中描述的变换机构.在下文中，动力传递机构13及变换机构14的结构描述到适当理解本发明所必要的程度.动力传递机构13包括四个中心齿轮160、164、168、172。第一中心齿轮160不可旋转地连接到轮毂轴10上。第二、第三和第四中心齿轮164、168、172由轮毂轴10可旋转地支撑，并且借助于棘爪以公知的方式有选择地锁止。变换机构14适于通过EP1323627A2以及US6607465B1中详细描述的变换控制套有选择地致动棘爪。动力传递机构13还包括行星齿轮架550、第一齿團551和第二齿轮553，所有这些元件都可旋转地安装在轮毂轴10上。行星齿轮架550包括由行星齿轮架550可旋转地支撑的多个(例如，三个)主齿轮销574。各主齿轮销574支撑两个行星齿轮579、608。第一行星齿轮579具有两个不同直径的齿轮部分，一个与第一行星齿轮560啮合，另一个与第一齿圈551啮合。第二行星齿轮608具有三个不同直径部分，分别与第二、第三和第四中心齿轮164、168、172啮合。第二行星齿轮608的最小齿轮部分还与第二齿圏553啮合。行星齿轮架550借助于联接机构908连接到轮毂壳12上。第二齿團553借助于滚柱离合器628连接到轮毂壳12上.为了将旋转动力从驱动器11传递到动力传递机构13，驱动器ll与可跟行星齿轮架550远离联接机构卯8的一端啮合的离合器环28啮合，除此之外，驱动器ll还借助于环向地安装在驱动器ll外围表面的棘爪587与第一齿圏551啮合。为了接合和分离离合器环28,设置有包括径向向内延伸的凸轮随动件740的变换关键元件700。凸轮随动件740在第一中心齿轮160的离合器凸轮部分176中引导，该离合器凸轮部分176包括第一和第二凸轮级(无附图标记)。离合器凸轮部分176形成进给凸轮26的一部分。当变换关键元件700旋转时，凸轮随动件740在第一与第二凸轮级之间的进给凸轮26中运动，如图2a和3a所示。因此，离合器环28可轴向地运动以将离合器环28与行星齿轮架550分离/接合(接合状态图2a;分离状态图3a)。变换关键元件700借助于EP1323627A2中描述的变换机构14致动。对于速度档位1至4，离合器环28从行星齿轮架550分离。因此，旋转动力从驱动器11通过棘爪587传递到第一齿團551和行星齿轮架550。对于速度档位5至8，离合器环28与行星齿轮架550接合，旋转动力从驱动器11通过离合器环28传递到行星齿轮架550,在下面的表格l中示出了对于各速度档位的详细动力传递路径的概述。表格l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>下面的表格2中示出了各种部件对于各速度档位的联接,<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在速度档位5至8中，由于旋转体20与摩擦簧23的摩擦，即使棘爪18与棘齿环19接合，轮毂壳12也相对于棘齿环19转动，下面将进行详细描述'在下文中，对动力传递辅助机构15的结构进行更加详细的描述。动力传递辅助机构15包括动力传递单元16和离合器单元17。动力传递单元16将转动器11联接到轮毂壳12上。设置离合器单元17以致动动力传递单元16。动力传递单元16包括至少一个棘爪18，具体地，绕着轮毂轴10周向布置的四个棘爪.从图2b中可看到棘爪18的布置和结构。各棘爪18具有形成爪尖18a和爪尾18b的两个臂。具有爪尖18a和爪尾18b的臂相对于彼此倾斜，以便于棘爪18与相邻部件的接合，爪尾18b包括形成在棘爪18靠近驱动器ll一侧上的突起。爪尖18a形成为径向向外延伸的齿。棘爪18与沿逆时针偏置棘爪18的爪簧18d相连，使得迫使爪尖18a径向向外。爪簧18d的偏置方向由图2中相应的箭头表示。爪簧18d还产生作为棘爪18上轴向回位力的轴向偏置力。为了在驱动器11中容纳棘爪18，驱动器ll中设有棘爪接收孔lla或槽，如图15a、15b所示。棘爪接收孔lla的长度适于允许棘爪18沿着销18c的轴向运动.动力传递单元16还包括棘爪接合装置，例如，可为连接到轮毂壳12的棘齿环19(图l和图2b)。棘爪18和棘齿环19可接合地布置成在接合状态将旋转动力从驱动件传递到杯120,从而传递到轮毂壳12。棘齿环19包括摩擦旋转体20，该摩擦旋转体20包括位于在摩擦旋转体20的内周表面22上的多个棘齿21,如图l和2b中所示。摩擦旋转体20连接到布置在摩擦旋转体20与轮毂壳12之间的摩擦簧23。摩擦簧23布置于形成在摩擦旋转体20的外围表面上的弹簧接收槽内.离合器单元17包括连接到变换机构14的控制环24。控制环24相对于轮毂轴12可旋转地布置，以与动力传递辅助机构15联接。控制环24包括以可选方式布置在控制环24外围表面的多个突起24a和24b及凹槽24c'突起24a和24b沿着驱动器ll的方向轴向延伸，并且相对于由控制环24限定的垂直面倾斜成卯。的角度。轴向突起24a和24b布置在控制环24靠近驱动器11的一侧.如图14c中所示，控制环24在轴向突击24a、24b的区域内具有L形的横截面。在控制环24的内周表面上，设有至少一个，具体为三个径向向个延伸的突起24d。径向突起24d用作阻止控制环24旋转运动的旋转限制装置27a。图10a、10b和10c中最佳地示出了控制环24的结构。控制环24由布置成相对于轮毂轴10和驱动器11轴向运动的差速旋转体25可旋转地支撑。在该实施例中，控制环24轴向地固定到差速旋转体25上，意味着控制环24只能实施相对于差速旋转体25的旋转运动，而不能实施轴向运动。由于差速旋转体25可相对于轮毂轴10和驱动器ll轴向地运动，所以控制环24也可与差速旋转体一起相对于轮毂轴10和驱动器11轴向地运动。因此，允许控制环24既实施相对于轮毂轴10和驱动器11的旋转运动，也可实施相对于轮毂轴10和驱动器11的轴向运动。具体地，差速旋转体25布置成在进给凸轮26上运动。差速旋转体25借助于布置在差速旋转体25内周表面上的波形垫團25a和张紧板14不可旋转地连接到进给凸轮26的离合器凸轮部分176。差速旋转体25还包括形成在差速旋转体25外围表面上的径向突起25c，如图13a和13b中所最佳示出的。径向突起25c用作与控制环24的径向突起24d使用的旋转限制装置27b。也就是说，控制环24可在差速旋转体25上旋转，其中如果控制环24的径向突起24d与差速旋转体25的径向突起25c彼此连接，那么阻止控制环24的旋转运动.如图13a至13c及图1中进一步所示，差速旋转体25包括用于接收控制环弹簧24e—端的轴向延伸槽25d,控制环弹簧24e将控制环24沿相对于差速旋转体25的周向方向偏置，以便在控制环24在差速旋转体25上旋转之后使控制环24回复至初始位置。控制环24还借助于插在驱动器11与控制环24之间的回位弹簧24f沿轴向方向偏置。离合器单元17还包括可以公知方式与动力传递机构14的行星齿轮架550接合和分离的离合器环28，如EP1323627A2所述。离合器环28与差速旋转体25相连，使得离合器环28和差速旋转体25可在离合器凸轮部分176上运动。下面描述动力传递辅助机构15的功能和操作。图2a示出了动力传递辅助机构15，尤其是棘爪18的初始位置，如果动力传递机构13处于在速度档位5至8中，并且离合器环28与行星齿轮架550接合。在这种情形下，棘爪18轴向地移到正常位置，即移到远离驱动器ll的末端位置(最左侧位置)。棘爪18分别借助于爪簧18d移向正常位置.此外，爪簧18d沿逆时针方向偏置各自相关的棘爪。这具有棘爪18的爪尖18a与棘齿环19的棘齿21接合的效果。从图2a应当清楚，控制环24的突起24a和24b不与棘爪18的爪尾18a接触。在速度档位6至8中，轮毂壳12旋转得比棘齿环19以及摩擦旋转体20和摩擦簧23。换句话说，轮毂壳12超过了摩擦旋转体20和摩擦簧23。由于摩擦旋转体20和摩擦簧23用作单向滑动离合器，所以不会有旋转力通过动力传递辅助机构15从驱动器11传递到轮毂壳12。因此，旋转力只通过动力传递机构13传递。在速度档位5中，轮毂壳12、驱动器11和棘齿环19以相同的速度旋转。如上文所述，摩擦旋转体20和摩擦簧23避免了旋转力同时通过动力传递机构13和动力传递辅助机构15传递到轮毂壳12。本发明不限于滑动离合器，而是通常可包括其它单向离合器。例如，还可使用单向滚柱离合器或棘轮离合器来替代摩擦旋转体20和摩擦簧23。但是，由于滑动离合器导致比如果使用棘轮离合器的情形加紧凑和轻质的结构，所以本实施例是优选的.此外，滚柱离合器不能象使用摩擦旋转体20和摩擦簧23作为滑动离合器的本实施例的动力传递单元16那么快地联接。当自行车减速，骑车者希望从速度档位5变换至速度档位4(减档)时，离合器环28从行星齿轮架550分离，如图3a中所示，在EP1323627A2中对离合器环28借助于变换关键元件700的致动进行了详细的描迷。如图3a中所示，离合器环28与控制环24和差速旋转体25—起移向驱动器11，也就是移到图3a中的右侧.因此，控制环24的突起24a与棘爪18的爪尾18b接触。控制环24朝着驱动器11进一步运动，并且将棘爪18推向驱动器ll.在这种情形下，棘爪18借助于爪簧18d保持与棘齿环19的接合。图4a示出了其中棘爪18移至靠近或紧邻驱动器ll的末端位置的动力传递辅助机构15的状态。在这种情形下，离合器单元17(包括离合器环28)、控制环24和控制环弹簧24e到达相应于速度档位4的位置，如图4b中所示，棘爪18仍，棘齿环19接合。图5a、5b示出了棘爪18的中间位置。如图5b中箭头所示，棘爪18与驱动器11一起相对于控制环24旋转。因此，棘爪18的爪尾18b在突起24a、24b之间移入凹槽24c.当棘爪18与控制环24的凹槽24c接合时，棘爪18被爪簧18d施加的弹簧力推离驱动器11.因此，爪尾18b接收在控制环24的突起24a、24b之间的凹槽24c内。如图5c中进一步所示，由于棘爪18的爪尾18b与控制环24的突起24a、24b之间的凹槽24c接合，所以控制环24与驱动器11一起相对于减速旋转体25旋转，并克服控制环弹簧24e的偏置力。控制环24的旋转运动由旋转限制装置27a、27b的协合来限制，即分别由控制环24的径向突起24d与减速旋转体25的径向突起25c限制。在根据图5c的实施例中，旋转角为90。.旋转角可设定为其它值，例如120°。在旋转期间，棘爪18保持在中间位置，并且传递辅助路径保持为辅助速度档位5。在控制环24与驱动器11的旋转期间，第二中心齿轮164锁上为速度档位4。同时，传递辅助路径保持在相应的档位5。图6a、6b示出了动力传递辅助机构15处于棘爪18位于中间位置并从棘齿环19分离的状态。如图6b中所示及结合图5c所述的，控制环24停止与驱动器ll一起旋转，产生驱动器11与控制环24之间的相对运动。由于驱动器11与控制环24之间的相对运动，所以突起24a推压绕着销18c旋转的棘爪18的爪尾18b，克服爪簧18d的周向偏置力。换句话说，爪尾18b借助于控制环的突起24a过载.由于棘爪18的旋转，爪尖18a从棘齿环19分离，如图6b中所示。现在完成了从速度档位5至速度档位4的变换。如图7a和7b中所示，由于棘爪18从控制环24的凹槽24c分离，所以棘爪18借助于爪簧18d被推回正常位置(远离驱动器ll).由于控制环弹簧24e的周向偏置力，所以控制环24回到正常位置.控制环24的回位旋转由分别形成在控制环24和减速旋转体25上的径向突起24d、25c限制.控制环24的回位旋转由图7b中的箭头表示。在棘爪18的该位置中，各棘爪18的爪尾18b接触控制环24的外环表面，并且棘爪18保持在分离状态.图8a至8c示出了棘爪18相对于控制环24沿轮毂轴方向的不同位置。图8a示出了棘爪18的初始位置，其中棘爪18位于远离驱动器11的末端位置(最左侧位置).棘爪18的爪尾18b接触控制环24的外环表面。图8b示出了棘爪18的中间位置，其中棘爪18的爪尾18b接合控制环24的凹槽24c.图8c示出了棘爪18紧邻驱动器11的末端位置，其中棘爪18的爪乞求18b接触控制环24的突起24a。总地来说，当自行车慢下来，骑车者希望从速度档位5变换至速度档位4(减速)时，在控制环24的突起24a已接触棘爪18的爪尾18b之后，控制环24进一步移向驱动器11，并将棘爪18推向驱动器11。然后，在从速度档位5至速度档位4的变换完成之后，棘爪18借助于爪簧18d被推回正常位置(远离驱动器ll)。换句话说，在本实施例中，动力传递辅助机构15建立了包括可沿轮毂轴方向相对于控制环运动的至少一个棘爪的动力传递单元。本发明不限于该轴向可运动的棘爪，而是还包括允许可沿轮毂轴方向相对于棘爪运动的控制环回位的其它机构。当自行车加速，骑车者希望从速度档位4变换至档位5(加档)时，离合器环28借助于回位弹簧24f远离驱动器11,当离合器环28移到左侧(速度档位5的位置)时，离合器环28从棘爪18的爪尾18b分离。棘爪18借助于爪簧18d旋转，以便与摩擦旋转体20的棘齿环19接合。然后，实施变换到速度档位5的尝试.相应于速度档位5的动力传递辅助路径包括驱动器ll、棘爪18、摩擦旋转体20、摩擦簧23、轮毂壳12。当保持相对于速度档位5传递辅助路径时，第二中心齿轮164分离，离合器环28与行星齿轮架550^合.现在完成了从速度档位4至速度档位5的变换。图9至11示出了控制环24，与棘爪18，之间相对运动的布置与前述实施例不同的本发明的另一实施例。在下文中，只描述两个实施例之间不同的部件。根据图9至11的实施例基于允许控制环24，相对于减速旋转体25，的轴向运动以接合/分离棘爪18，的想法。由于控制环24，与棘爪18，之间的相对轴向运动通过轴向运动差速旋转体25，上的控制环24，来实施，所以棘爪18，可轴向地固定到驱动器11，。相反，根据图l的实施例的接合/分离功能通过允许棘爪18相对于驱动器11轴向运动而控制环24轴向地固定到差速旋转体25来实施。特别地，差速旋转体25，包括轴向延伸的突起25d，。差速旋转体25，的轴向突起25d，包括支撑控制环24，并允许控制环24，相对于差速旋转体25，轴向运动的轴向导向装置25e，。控制环24，的内周表面适于与轴向导向装置25e，配合，使得允许控制环24，相对于差速旋转体25，的旋转运动和轴向运动。如图9中所示，轴向突起25d，与差速旋转体25"的轴向导向装置25e"从离合器环28，间隔开。在离合器环28，与轴向突起25d，之间的空间内，设有沿相对于差速旋转体25，的轴向方向和周向方向偏置控制环24，的控制环弹簧24e，。因此，控制环弹簧24e，布置在离合器环28，与控制环24，之间。因此，控制环24e，施加在控制环24，上的轴向偏置力沿朝着驱动器ll，的方向作用。相反，根据图l实施例的控制环弹簧24e布置在控制环24的另一侧，即，布置在轴向突起25d与控制环24之间。在根据图l的实施例中，轴向突起25d用作控制环弹簧24e的固定，而根据图9实施例的轴向突起25d，包括支撑控制环24，的轴向导向装置25e，。从上面的根据图9实施例的描述中得出，轴向回位力借助于控制环弹簧24e，产生，而在根据图l的实施例中，轴向回位力由爪簧18d产生。因此，在分别根据图1和9的实施例中，当两个部件之间的相对运动及接合/分离操作完成时，其轴向可运动部件，即棘爪18(图1)和控制环24，(图9)可回到初始位置.在下文中，对根据图9实施例的动力传递辅助机构15，的功能进行描述，图9示出了示出了动力传递辅助机构15，类似于根据图2a位置的初始位置.在该初始位置中，动力传递机构13，位于速度档位5至8，离合器环28，与行星齿轮架550，接合。如前所述，棘爪18，轴向地固定到驱动器ll(应为ir)上。这意味只允许棘爪18，相对于驱动器11，的旋转运动。控制环24，处于正常位置。即，控制环弹簧24e，将控制环24，推至控制环24，距离合器环28，最远的末端位置.控制环24，远离离合器环28，的轴向运动由从差速旋转体25，面对驱动器ll，一侧上的轴向突起25d，径向延伸的止动器25f限制。如参考根据图l的实施例所描述的，旋转力借助于动力传递机构13传递到轮毂壳12。单向离合器，特别是摩擦旋转体20和摩擦簧23处于空转状态，从图10应当理解，离合器环28，与行星齿轮架550，分离，离合器环28，与差速旋转体25，一起和控制环24，移向驱动器11，。在根据图10的位置中，离合器环28，和差速旋转体25，达到相应于速度档位4的位置，靠近或紧邻驱动器ir。在该位置中，由于摩擦旋转体20与摩擦簧23将轮毂壳12联接到棘爪18，，所以动力传递辅助路径借助于动力传递辅助机构15，建立。因此，旋转力借助于具有传动比为1.0的动力传递辅助机构15，从驱动器11，传递到轮毂壳12。因此，保持了与速度档位5中相同的传动比。在图10中进一步看出，控制环24，的轴向突起24a，接触棘爪18，的爪尾18b，。由于控制环24，借助于离合器环28，移向驱动器11，，分别地变换关键元件700，所以克服控制环弹簧24e，的偏置力将控制环24，相对于差速旋转体25，朝着离合器还28，推回.图11示出了控制环24，的中间位置，其中控制环24，的突起24a，、24b，及24a，、24b，之间的凹槽24c，与棘爪18，的爪尾18b接合。由于控制环24，与棘爪18，的爪尾18b的接合，所以控制环24，通过控制环弹簧24e，的强迫，相对于差速旋转体25，移向驱动器11，(图ll中的右侧)。一旦如结合根据图1实施例的图5a和6a所详细描迷的而终止其中间位置，就实施控制环24，与棘爪18，的接合.因此，同样在该实施例中，通过突起24a，推压棘爪18，的爪尾18b，从而将棘爪18，从棘齿环19分离的效果，旋转限制装置(未示出)限制控制环24，相对于差速旋转体25，的旋转运动。在棘爪18，接合之前，动力传递机构13已经变换，特别地，第二中心齿轮164锁止，(主)动力传递机构13建立了动力传递路径。图12示出了控制环24，的突起24a，、24b，和凹槽24c，从棘爪18，的爪尾18b，分离的状态。由于控制环弹簧24e，的轴向偏置力，控制环24，相对于差速旋转体25，移向驱动器11，，控制环24，移至控制环24，被控制环弹簧24e，推靠在止动器25f上的正常初始位置。当棘爪18，的爪尾18b，接触控制环24，的外围表面时，棘爪18，保持在分离位置。动力传递机构13现在可在速度档位1至4之间变换.以与根据图1实施例的加档操作相类似的方式实施根据图9至12的轮毂变速器的加档操作和功能，反之亦然，在前述实施例中，动力传递辅助机构15、15，建立了相应于档位5(传动比l，O)的动力传递辅助路径。本发明不限于动力传递辅助机构15的该具体传动比，而是还包括允许产生动力传递辅助路径其它传动比的其它机构。此外，建立用于在空载状态变换主动力传递机构的动力传递辅助路径的原理可应用于具有与本文所迷不同的动力传递机构的轮毂变速器。例如，动力传递辅助机构可应用于只产生如6个速度档位的行星齿轮机构。本发明借助于比较简单和紧凑的结构展示了能够减少轮毂变速器变换冲击、或者至少相当大地减少冲击的优点，从而在致动轮毂变速器时显著地改善了骑车者舒适性。附图标记10轮毂轴11驱动器lla开口12轮毂壳13动力传递机构14变换机构15,15'动力传递辅助机构16动力传递单元17离合器单元18，18，棘爪18a爪尖18b，18b，爪尾18c销18d爪簧19棘齿环20摩擦旋转体21棘齿22内周表面23摩擦簧24，24,控制环24a，24b,24a，突起24c凹槽24d径向突起24e，24e，控制环弹簧24f回位弹簧25,25，差速旋转体25a波形垫團25b张紧板25c径向突起25d，25d，轴向突起25e，轴向导向装置25f止动器26进给凸轮27a，27b旋转限制装置28，28，离合器环54链轮120杯128滚珠轴承160笫一中心齿轮164第二中心齿轮168第三中心齿轮172第四中心齿轮176离合器凸轮部分550,550，行星齿轮架551第一齿國552第二齿圈574主齿轮销579第一行星齿轮587棘爪608第二行星齿轮628滚柱离合器700变换关键元件740凸轮随动件鄉联接机构权利要求1.一种用于自行车的轮毂变速器，包括；轮毂轴(10)；驱动器(11)，由所述轮毂轴(10)可旋转地支撑；轮毂壳(12)，由所述轮毂轴(10)可旋转地支撑；动力传递机构(13)，布置在所述驱动器(11)与所述轮毂壳(12)之间，用于通过多个动力传递路径将旋转动力从所述驱动器(11)传递到所述轮毂壳(12)；以及变换机构(4)，用于选择所述多个动力传递路径中的一个；其特征在于；在所述驱动器(11)与所述轮毂壳(12)之间布置有动力传递辅助机构(15)，用于将旋转动力从所述驱动器(11)传递到所述轮毂壳(12)。2.如权利要求l所述的轮毂变速器，其特征在于当致动所述动力传递机构(13)以改变所述动力传递路径时，所述动力传递辅助机构(15)适于将旋转动力从所述驱动器(11)传递到所述轮毂壳(12)。3.如权利要求1或2所述的轮毂变速器，其中所述动力传递辅助机构(15)包括用于将所述驱动器(11)联接到所述轮毂壳(12)的动力传递单元(16)和用于致动所述动力传递单元(16)的离合器单元(n)。4.如权利要求1至3中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述动力传递辅助机构(15)包括联接到所述驱动器(11)的至少一个棘爪(18)和棘爪接合装置，特别是联接到所述轮毂壳(12)的棘齿环(19)，其中所述棘爪(18)与所述棘爪接合装置，特别是所述棘齿环(l9)是可接合的，以便传递旋转动力。5.如权利要求4所述的轮毂变速器，其中所述棘爪(18)由所迷驱动器(11)可旋转运动地支撑，6.如权利要求4或5所述的轮毂变速器，其中所述棘爪(18)由所述驱动器(11)可轴向运动地支撑.7.如权利要求4或5所述的轮毂变速器，其中所述棘爪(18)轴向地固定到所迷驱动器(11)上.8.如权利要求4至7中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述棘齿环(19)包括摩擦旋转体(20)，该摩擦旋转体U0)包括位于所述摩擦旋转体(20)内周表面(22)上的多个棘齿(21).9.如权利要求8所述的轮毂变速器，其中所述摩擦旋转体(20)连接到布置在所述摩擦旋转体(20)与所述轮毂壳(12)之间的摩擦簧(23).10.如权利要求3至9中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述离合器单元(17)包括控制环(24),该控制环联接到所述变换机构(14)上，并且可运动地布置，以便与所述动力传递辅助机构(15)联接或分离。11.如权利要求10所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)相对于所迷轮毂轴(10)布置成可旋转的和可轴向运动的.12.如权利要求ll所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)由差速旋转体(25)支撑，并且所述控制环(24)相对于所述差速旋转体(25)可旋转地运动。13.如权利要求12所述的轮毂变速器，其中所述差速旋转体(25)相对于所述轮毂轴(10)可轴向地运动。14.如权利要求12或13所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)轴向地固定到所述差速旋转体(25)上.15.如权利要求12或13所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)相对于所述差速旋转体(25)可轴向地运动.16.如权利要求12至15中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)和所述差速旋转体(25)包括阻止所迷控制环(24)的旋转运动的旋转限制装置(27a，27b).17.如权利要求10至16中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述控制环(24)被沿周向和轴向方向偏置。18.如权利要求12至17中任意一项所述的轮毂变速器，其中所述离合器单元(17)包括可与所述动力传递机构(13)的行星齿轮架(550)接合的离合器环(28)，其中所述离合器环(28)与所述差速旋转体(25)是联接的并可轴向运动的。19.一种用于变换自行车轮毂变速器的方法，其中选择动力传递机构(13)的多个动力传递路径中的一个，其特征在于在变换期间建立动力传递辅助路径，使得在所述动力传递机构(13)的基本空载状态下选择所述动力传递路径。全文摘要本发明涉及一种用于自行车的轮毂变速器，包括轮毂轴(10)；驱动器(11)，由所述轮毂轴(10)可旋转地支撑；轮毂壳(12)，由所述轮毂轴(10)可旋转地支撑；动力传递机构(13)，布置在所述驱动器(11)与所述轮毂壳(12)之间，用于通过多个动力传递路径将旋转动力从所述驱动器(11)传递到所述轮毂壳(12)；以及变换机构(4)，用于选择所述多个动力传递路径中的一个。为了减少变换冲击，本发明的轮毂变速器还包括布置在所述驱动器(11)与所述轮毂壳(12)之间的动力传递辅助机构(15)，用于将旋转动力从所述驱动器(11)传递到所述轮毂壳(12)。文档编号B62M11/16GK101224783SQ20071012632公开日2008年7月23日申请日期2007年6月29日优先权日2007年1月18日发明者川村真二,福井清二申请人:株式会社岛野