一种离合器控制机构、内变速器以及自行车的制作方法

本申请涉及轮毂制动设备制造技术领域，特别是涉及一种离合器控制机构、一种内变速器以及一种自行车。

背景技术：

自行车作为交通工具，主要靠人力运行，且不会对环境造成污染，符合现代人低碳出行的理念。因此，由于自行车的便利性和低碳环保性，自行车的使用较为广泛。随着自行车的广泛使用，人们对自行车的使用体验感的也求也越来越高。

其中，自行车的内变速器，主要通过离合器控制机构控制离合器和轮毂之间的离合传动，实现不同挡位的速比控制。然而，目前，手动操控离合器控制机构换挡时，手动操控的进挡和退挡的机械运行距离不一致，而导致使用者手动操控的进挡和退挡所用的力度不一致，使得换挡过程不顺畅。因此，如何解决使用者手动操控内变速器进挡和退挡所用的力度不一致，而导致换挡过程不顺畅已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供了一种离合器控制机构，解决了使用者手动操控内变速器进挡和退挡所用的力度不一致，而导致换挡过程不顺畅的问题；本发明的第二个目的在于提供一种内变速器，同样能够解决上述问题；本发明的第三个目的在于提供应用上述内变速器的一种自行车。

本发明提供的技术方案如下：

一种离合器控制机构，安装在车轮轮毂离合器控制机构中，包括：

设置在轮毂轴上且用于带动离合器沿所述轮毂离合器控制机构的轮毂轴轴向移动的控制杆；

与所述控制杆卡接且用于带动所述控制杆沿所述轮毂轴远离所述离合器移动的拉绳座；

与所述轮毂轴固定连接的安装座；

所述安装座通过压缩的第一弹性件与所述离合器连接。

优选的，还包括设置在所述离合器与所述控制杆之间的控制套，所述控制套与所述轮毂轴同轴旋转装配，且所述控制套与所述安装座通过所述第一弹性件连接。优选的，所述离合器与所述控制套间设置有第二弹性件，用于缓冲所述控制套带动所述离合器移动的动作。

优选的，还包括用于限定所述控制杆的移动方向且与所述轮毂轴固定连接的控制杆限位件。

优选的，所述安装座上沿轮毂轴轴向设置有滑槽，所述控制杆可沿所述滑槽滑动。

优选的，所述拉绳座与所述安装座转动连接。

优选的，所述拉绳座与所述控制杆之间通过卡接结构形成常结合传动状态。

优选的，所述拉绳座上设置有可用于安装拉绳的拉绳安装部。

优选的，还包括与所述轮毂轴固定套接且用于封装所述拉绳座的封装件。

优选的，所述封装件包括用于引导所述拉绳的拉绳导向板，以及将所述拉绳导向板固定封装在所述拉绳座上的封装盖。

一种内变速器，其特征在于，包括上述任意一项所述的离合器控制机构，被所述离合器控制机构所控制的所述离合器，与所述所述离合器离合配合的的变速控制组件，以及设置在所述变速控制组件和所述轮毂内壁之间的动力输出件。

优选的，所述变速控制组件包括可与所述离合器分离或接触且将动力输出至所述动力输出件的棘爪，以及可与所述离合器分离或接触且将动力输出至所述动力输出件的行星轮系。

优选的，所述离合器上设置有控制所述棘爪压下的斜坡结构。

优选的，所述行星轮系包括固定套接在所述轮毂轴上的太阳轮，可通过所述动力输出件将动力输出至所述轮毂离合器控制机构的太阳轮，与所述离合器离合配合且可通过所述动力输出件将动力输出至所述轮毂离合器控制机构的行星架，以及设置在所述行星架与所述太阳轮之间的行星轮。

优选的，所述离合器与行星架之间通过牙嵌式离合结构形成离合配合。

一种自行车，包上述任意一项所述的内变速器。

本发明提供的一种离合器控制机构，拉绳座可带动控制杆沿轮毂轴轴向移动，进而控制杆可带动离合器沿轮毂轴轴向靠近第一弹性件，实现进挡，由于第一弹性件压缩在安装座与离合器之间，因此第一弹性件的一端受到离合器对其在轴向方向的推力，另一端被安装座挡住而进一步被压缩；或者，控制杆可带动离合器沿轮毂轴轴向远离第一弹性件，实现退挡，而第一弹性件在失去离合器对其在轴向方向的推力后，第一弹性件由于进挡所发生的弹性形变也恢复，并将反向推动离合器。因此，使用者进行进挡或者退挡时，只需要克服第一弹性件发生弹性形变和恢复弹性形变的力，换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

本发明提供的一种内变速器，应用上述离合器控制机构控制离合器与变速组件之间的离合配合实现动力的变速，变速后的动力经由设置在变速控制组件和轮毂离合器控制机构内壁之间的动力输出件传递至轮毂离合器控制机构，以实现轮毂离合器控制机构的变速。由于本发明提供的内变速器应用了上述离合器控制机构，因此，内变速器的换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

本发明提供的一种自行车，应用上述内变速器，因此换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的结构示意图；

图2为图1中a部的放大示意图；

图3为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的分解图；

图4为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的其中一种实施方式的使用示意图；

图5为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的其中一种实施方式的结构示意图；

图6为图5中a部的放大示意图；

图7为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的其中一种实施方式的结构示意图；

图8为图7中a部的放大示意图；

图9为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的拉绳座的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的安装座的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的处于增速挡时的结构示意图；

图12为图11中a部的放大示意图；

图13为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的处于直接挡时的结构示意图；

图14为图13中a部的放大示意图；

图15为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的处于低速挡时的结构示意图；

图16为图15中a部的放大示意图；

图17为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的封装件的使用示意图；

图18为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的封装件的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的拉绳导向板的侧视图；

图20为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的拉绳导向板的正视图；

图21为本发明实施例提供的一种离合器控制机构的封装盖的结构示意图；

图22为本发明实施例提供的一种内变速器的结构示意图；

图23为本发明实施例提供的一种内变速器的处于增速挡时的结构示意图；

图24为本发明实施例提供的一种内变速器的处于直接挡时的结构示意图；

图25为本发明实施例提供的一种内变速器的处于低速挡时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

现有技术中的离合器控制机构，包括套接在轮毂轴上且可绕轮毂轴自由旋转的凸轮座，与凸轮座连接且沿轮毂轴轴向设置的控制杆，以及与控制杆通过控制套连接的离合器。凸轮座上沿轮毂轴轴向方向的高度沿轴向由低至高逐渐变化，因此使用者可通过拉绳带动凸轮座绕轮毂轴旋转，从而带动控制杆推动控制套向行星架靠近，进而使得离合器的凸起块与行星架上的凹槽相结合，以实现将动力传输至行星架，实现进挡。并且，为了缓冲离合器的凸起块与行星架上的凹槽的结合过程，避免离合器凸起块与行星架上的凸起块发生打齿，而无法迅速实现卡接，离合器与控制套之间装配有缓冲弹簧。并且，为了松开拉绳后，实现退挡，控制杆与轮毂轴上套接有一个回位弹簧。因此，使用者需要克服缓冲弹簧以及回位弹簧压缩的弹力，才能实现进挡；而退挡时，只需要松开拉绳，回位弹簧恢复形变所释放的弹性势能转变为离合器、控制套、控制杆匀凸轮座的机械能，可实现离合器的回位。因此，使用者手动操控的进挡和退挡的机械运行距离不一致，而导致使用者手动操控的进挡和退挡所用的力度不一致，使得换挡过程不顺畅。

本发明实施例提供的一种离合器控制机构，安装在车轮轮毂1中，包括：

设置在轮毂轴10上且用于带动离合器4沿轮毂1的轮毂轴10轴向移动的控制杆21；

与控制杆卡接且用于带动控制杆21沿轮毂轴10远离离合器4移动的拉绳座22；

与轮毂轴10固定连接的安装座23；

其中，安装座23通过压缩的第一弹性件24与离合器4连接。

具体的，如图1至图3所示，第一弹性件24是与轮毂轴10同轴旋转装配的弹簧，且弹簧压缩装配在安装座23与离合器4之间，退挡时，拉绳座22带动控制杆21沿轮毂轴10轴向朝向拉绳座22所在位置移动，进而控制杆21可带动离合器4沿轮毂轴10轴向推压弹簧，因此第一弹性件24的一端受到离合器4对其在轴向方向的推力，另一端被安装座23挡住而进一步被压缩；或者，进挡时，拉绳座22回转，带动控制杆21的力消除，弹簧在失去离合器4对其在轴向方向的推力，因此被进一步压缩后的弹簧将释放之前被压缩后得到的弹性势能而反弹，进而弹簧拉伸反向推动控制控制套25带动离合器4反向移动，在此期间，弹簧由于进挡所发生的弹性形变也得到恢复。因此，使用者进行进挡或者退挡时，都只需要克服第一弹性件24发生弹性形变和恢复弹性形变的力，换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

其中，还包括设置在离合器4与控制杆21之间的控制套25，控制套25与轮毂轴10同轴旋转装配，且控制套25与安装座23通过第一弹性件24连接。

具体的，控制杆21上设置有第一凸块211，控制套25上设置有卡接口，控制套25通过第一凸块211卡接在卡接口中与控制杆21连接，且控制套25设置在控制杆21与离合器4之间，控制套25可随控制杆21的移动而移动，进而带动离合器4沿轮毂轴10轴向移动，并且离合器4可套接在控制套25上绕控制套25周向转动，由于离合器4间接通过控制套25与控制杆21连接，因此避免了离合器4直接与控制杆21连接，而使得离合器4在周向转动时与控制杆21之间产生较大的摩擦力，而长期磨损控制杆21。

其中，离合器4与控制套25间设置有第二弹性件28，用于缓冲控制套25带动离合器4移动的动作。

具体的，如图4至图6所示，第二弹性件28是弹簧，弹簧通过垫片和卡簧压缩装配在控制套25和离合器4之间，控制套25沿轮毂轴10的轴向方向移动时，会先带动弹簧压缩，直至达到弹簧的弹力大于外界阻力后，进而开始带动离合器4沿控制套25移动方向移动；反之，控制套25失去控制杆21对其的拉力后，弹簧失去被压制的力而释放弹性势能，则弹簧反向推动控制套25，进而离合器4被控制套25推动而反向移动，直至弹簧的弹力与外界阻力相等后，离合器4的移动停止。因此，弹簧在控制套25带动离合器4移动的动作中起到了缓冲作用，避免了由于离合器4与控制套25之间传动动作卡滞，而增加轮毂外用于控制档位转换的挡位控制器的阻力。

或者，如图7至图8所示，第二弹性件28是弹簧，弹簧通过过渡件281压缩装配在控制套25和离合器4之间，控制套25沿轮毂轴10的轴向方向移动时，会先带动弹簧压缩，直至达到弹簧的弹力大于外界阻力后，才开始带动离合器4沿控制套25移动方向移动。因此，弹簧在控制套25带动离合器4移动的动作中起到了缓冲作用，避免了由于离合器4与控制套25之间传动动作卡滞，而增加了挡位控制器阻力。

更具体的，过渡件281是弯折卡件，当弹簧被控制套25进一步压缩时，弹簧的一端对弯折卡件施加弹力，弹簧的另一端对离合器4施加弹力，当弹簧对离合器4施加的弹力大于离合器4对其的阻力时，离合器4开始沿控制套25移动的方向移动。并且，弯折卡件分别与控制套25和离合器4之间存在间隙，使得弯折卡件与控制套25、或者弯折卡件与离合器4并不紧贴在一起，避免了由于离合器4随飞轮座6同步转动，而导致离合器4与控制套25在周向方向的摩擦力影响控制套25沿轴向方向移动。

其中，安装座23上沿轮毂轴10轴向设置有滑槽231，起到避空作用。

具体的，如图10所示，安装座23固定套接在轮毂轴10上，控制杆21被限定在安装座23上的滑槽231内移动，极大地节约了轮毂1内可利用的空间。

其中，还包括用于限定控制杆21的移动方向且与轮毂轴10固定连接的控制杆限位件。

具体的，控制杆限位件是与轮毂轴10固定套接的定位套筒，定位套筒上轴向设置有限定控制杆21移动方向的第一凹槽，避免了控制杆21在沿轮毂轴10轴向移动时偏移方向，进一步提高了控制杆21控制离合器4离合配合的稳定性。

或者，与控制杆21的移动方向相对应的轮毂轴10上设置有第二凹槽11，控制杆21可沿第二凹槽11所限定的方向移动，避免了控制杆21在沿轮毂轴10轴向移动时偏移方向，进一步提高了控制杆21控制离合器4离合配合的稳定性。

其中，拉绳座22与安装座23转动连接。

具体的，如图9所示，拉绳座22上固定设置有第一转轴221，安装座23上设置有第一转轴孔232，第一转轴221可穿插在第一转轴孔232中，拉绳座22通过第一转轴221穿插在第一转轴孔232中与安装座23转动连接。

或者，安装座23上固定设置有第二转轴，拉绳座22上设置有第二转轴孔，第二转轴可穿插在第二转轴孔中，拉绳座22通过第二转轴穿插在第二转轴孔中与安装座23转动连接。

更具体的，还包括支撑座27，设置在弹簧与安装座23之间，用于阻挡弹簧被控制套25推动而向右移动。

其中，拉绳座22与控制杆21之间通过卡接结构形成常结合传动状态。

具体的，拉绳座22上设置有卡接部222，卡接部222上设置有与控制杆21接触的控制面，控制杆21上设置有第二凸块212，第二凸块212上设置有与控制面接触的被控制面，拉绳座22转动时，卡接部222的控制面对第二凸块212的被控制面施加推力，使得控制杆21在被拉绳座22带动沿轮毂轴10轴向移动。

更具体的，常结合传动状态是指控制面与被控制面保持接触，且动力可恒定从卡接部222输入至第二凸块212的状态。

其中，拉绳座22上设置有可用于安装拉绳的拉绳安装部221。

具体的，拉绳座22上设置有拉绳孔223，拉绳可穿插在拉绳孔223中，由于拉绳的绳头224直径大于拉绳孔223的直径，因此，拉绳卡在拉绳孔223中，使用者通过安装在车把上的换挡动作部件转动拉动拉绳，可以带动拉绳座22转动，进而带动控制杆21移动，极大地方便了使用者在骑行的过程中变速换挡。

其中，还包括与轮毂轴10固定套接且用于封装拉绳座22的封装件26。

具体的，如图17至21所示，封装件26固定设置在轮毂轴10上并将拉绳座22覆盖，使得拉绳座22被密封在轮毂1上，因此，封装件26可保护拉绳座22与拉绳不被外力损坏，延长了拉绳座22和拉绳的使用寿命。

其中，封装件26包括用于引导拉绳的拉绳导向板261，以及将拉绳导向板261固定封装在拉绳座22上的封装盖262。

具体的，拉绳导向板261通过固定安装在轮毂轴10上，封装盖262通过螺钉固定安装在拉绳导向板261上，封装盖262与拉绳导向板261的组合将拉绳座22封装在轮毂1上，避免了拉绳座22与拉绳被外力损坏，并且拉绳从拉绳导向板261上走线，限定了拉绳的移动路线，进一步保护了拉绳，避免了在骑行的过程中拉绳来回晃动而受到损坏。

一种内变速器，其特征在于，包括上述任意一项的离合器控制机构2，被离合器控制机构2所控制的离合器4，与离合器4离合配合的的变速控制组件，以及设置在变速控制组件和轮毂1内壁之间的动力输出件。

本发明提供的一种内变速器，如图22所示，应用上述离合器控制机构2控制离合器4与变速组件之间的离合配合实现动力的变速，变速后的动力经由设置在变速控制组件和轮毂1内壁之间的动力输出件传递至轮毂1，以实现轮毂1的变速。由于本发明提供的内变速器应用了上述离合器控制机构2，因此，内变速器的换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

其中，变速控制组件包括可与离合器4分离或接触且将动力输出至动力输出件的棘爪31，以及可与离合器4分离或接触且将动力输出至动力输出件的行星轮系32。

具体的，控制杆21在拉绳座22的带动下沿轮毂轴10轴向移动，带动离合器4沿轮毂轴10轴向方向移动，按照离合器4在轮毂轴10轴向方向的位置，离合器4可以与棘爪31分离或接触，并控制棘爪31的弹起和压制，棘爪31弹起时与轮毂1内壁接触，棘爪31被压制时与轮毂1内壁分离；按照离合器4在轮毂轴10轴向方向的位置，离合器4可以与行星轮系32分离或接触，离合器4与行星轮系32的行星架323卡接时可带动行星架323同步转动。因此，通过行星轮系32、棘爪31的配合，可以改变从动力输入到动力输出件的输出转速。

其中，离合器4上设置有控制棘爪31压下的斜坡结构。

具体的，在离合器4的外圈设有沿周向设置的斜坡结构，斜坡结构的一侧的离合器4外径大于另一侧的外径，相互之间通过斜坡结构连接，在斜坡结构的两侧分别形成高位面，即对应较大的离合器4外径，和低位面，即较小的离合器4外径，该斜坡结构与棘爪31接触，可控制棘爪31从弹起状态变换为压下状态。

其中，行星轮系32包括固定套接在轮毂轴10上的太阳轮321，可通过动力输出件将动力输出至轮毂1的内齿圈322，与离合器4离合配合且可通过动力输出件将动力输出至轮毂1的行星架323，以及设置在行星架323与内齿圈322之间的行星轮324。

具体的，太阳轮321固定套接在轮毂轴10上，且棘爪31设置在内齿圈322上，离合器4分别可与行星架323和棘爪31离合配合，即离合器4分别可与行星架323和棘爪接触并分离，动力从飞轮座6出发，当离合器4与行星架323卡接时，动力经由离合器4传输至行星架323，再由内齿圈322输出至动力输出件；当离合器4与棘爪31卡接，棘爪31为弹起状态时，动力经飞轮座6输入，传递至内齿圈322，由内齿圈322带动棘爪31，从而将动力输出至轮毂1，再由与棘爪31连接的内齿圈322输出至动力输出件；当棘爪31从弹起状态变换为压下状态，内齿圈322和轮毂1分离，动力将无法经由棘爪31传出。

更具体的，棘爪31的中间位置通过销轴转动设置在内齿圈322上，棘爪31的外侧棘齿端通过扭簧弹起与轮毂1内壁的棘槽嵌合，形成单向传动，内侧则穿过内齿圈322与离合器4的外径接触，经过斜坡结构两端的高位面和低位面之间的变换，可通过杠杆作用将棘爪31的外侧压下，使得内齿圈322和轮毂1分离。

其中，离合器4与行星架323之间通过牙嵌式离合结构形成离合配合。

具体的，如图23至图25，以及如图11至图16所示，控制杆21通过控制套25带动离合器4沿轮毂轴10向右移动，可使得离合器4与行星架323之间的牙嵌式结构相分离，控制杆21通过控制套25带动离合器4沿轮毂轴10向左移动，可使得离合器4与行星架323之间的牙嵌式结构相结合。

其中，动力输出件是与行星架323连接且与轮毂1内壁配合的第二超越离合器52。其中，还包括设置在飞轮座6与变速控制组件之间的第一超越离合器51，用于将飞轮座6上所输入的动力传递至变速控制组件中。

其中，还包括设置在轮毂1与飞轮座6之间的第一密封件61，设置在飞轮座6与安装座23之间的第二密封件62，设置在轮毂1内壁与轮毂轴10的轴承11之间的第三密封件63。

本实施例以三速内变速器为例，以下结合图9至图14详细说明本实施例的三速内变速器的挡位传动状态。

如图11至图12所示，当离合器4与行星架323之间为结合状态，弹簧呈压缩常态时，即弹簧呈压缩状态设置于控制套25与支撑座27之间，此时棘爪31的内侧保持与离合器4外圈的低位面接触，棘爪31在自身扭簧作用下弹起，内齿圈322与轮毂1之间为单向动力传递状态，此时，动力由飞轮座6进入，通过离合器4传递至行星架323，行星架323将旋转动力传入行星轮系32进行增速传动，然后由内齿圈322由棘爪31输出至轮毂1，带动轮毂1连接的车轮转动，该挡位为增速挡，轮毂1及内齿圈322的转速超过飞轮座6以及行星架323的转速，第一超越离合器被超越，第二超越离合器52也被超越。

如图13至图14所示，当控制杆21推动控制套25向右侧的棘爪31靠近，控制套25将弹簧进一步压缩，此时离合器4与行星架323之间为动力分离状态，但是在离合器4向右移动的过程中，并且离合器4的斜坡结构的低位面与棘爪31的内侧接触，棘爪31的内侧没有离合器4的限制，在自身扭簧的作用下弹起，内齿圈322与轮毂1之间保持为单向动力传动状态，此时，动力由飞轮座6进入，经过第一超越离合器51带动内齿圈322同步旋转，直接通过棘爪31传递至轮毂1输出，带动与轮毂1连接的车轮转动，该挡位为直接挡，轮毂1的转速超过行星架323的转速，第二超越离合器被超越。

如图15至图16所示，当控制杆21继续向右推动，带动控制套25将弹簧进一步压缩，此时离合器4与行星架323之间仍为分离状态，离合器4的外圈与棘爪31内侧接触的位置由低位面经斜坡结构变换至高位面，并且离合器4的斜坡结构的高位面与棘爪31的内侧接触，将棘爪31控制为压下状态，使内齿圈322与轮毂1之间为动力分离状态，此时动力由飞轮座6进入，通过第一超越离合器51传递至内齿圈322，内齿圈322将旋转动力传入行星轮系32进行减速传动，然后由行星架323经第二超越离合器52输出至轮毂1，带动轮毂1连接的车轮转动，该挡位为低速挡。

反之，挡位由低速挡转换到直接挡，再从直接挡转换为增速挡时，控制杆21反向移动，从而上述挡位传动状态反向进行。

本发明提供的一种自行车，应用上述离合器控制机构2，因此换挡过程顺畅，提高了使用者的使用体验感。

本发明实施例提供的一种离合器控制机构，不仅可以广泛应用在自行车上，也可以在摩托车上使用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。