尤其呈多档传动轮毂形式的自行车传动装置

摘要

本发明涉及尤其呈多档传动轮毂形式的自行车传动装置。对于自行车传动装置中的、至少一个力矩传递路径从输入侧(101)经此走向输出侧(202)的且对应于可相对于带有棘爪的第一部件(101)被调整的第三部件(210)的棘爪(111)，本发明提议第三部件(210)具有凸轮面(212)，该凸轮面与棘爪(111)的凸轮随动部(214)配合协作，使得当第三部件(210)从启用位置朝向无效位置运动时，该凸轮面(212)如此相对于凸轮随动部(214)运动，即，容许棘爪(111)离开该接合位置，并且当第三部件(210)从无效位置朝向启用位置运动时，通过凸轮面(210)与凸轮随动部(214)的配合协作而迫使棘爪(111)运动，以便在第三部件(210)的启用位置上处于该接合位置或者至少朝向占据该接合位置的方向被预紧。

说明书

技术领域

本发明涉及自行车传动装置，其包括：输入侧，基于蹬脚蹬的输入力矩可在该输 入侧被传入该自行车传动装置，可选择性地作为在驱动方向上作用的输入驱动力矩或 者作为在制动方向上作用的输入制动力矩；输出侧，基于输入驱动力矩的输出驱动力 矩在该输出侧被准备用于传递给自行车的可被驱动的转动轮；对应于输出侧的制动 器，制动器可根据输入制动力矩而被置入与输入制动力矩相关的制动器接合中，以便 通过输出侧提供取决于输入制动力矩的制动力矩来制动可被驱动的转动轮；传动装 置，其在输入侧和输出侧以及制动器之间提供不同增速比或减速比的多个力矩传递路 径、并且该传动装置最好包含至少一个行星齿轮传箱；其中，至少一个将该输入侧与 该输出侧相连接的力矩传递路径经过至少一个棘爪，为了经过该力矩传递路径传递力 矩，该棘爪能够被置入一个接合位置，该接合位置容许在自行车传动装置的带有棘爪 的可转动安装的第一部件和自行车传动装置的可转动安装的对应的第二部件之间传 递力矩，以便通过与第二部件的相应接合构造的接合而产生转动同步连接，并且为了 经过至少一个其它力矩传递路径传递力矩，而依据在该输入侧传入以便经过该其它力 矩传递路径进行传递的输入力矩，能够使得该棘爪离开该接合位置，以容许这两个部 件至少在经过其它力矩传递路径传递力矩时所出现的相对转动方向上相对转动。

当一定考虑其它结构时，这种自行车传动装置一般也呈多档传动轮毂形式，其具 有可转动安装在轮毂轴上的驱动装置和可转动安装在轮毂轴上的轮毂套筒。驱动装置 作为输入侧且轮毂套筒作为输出侧。于是，驱动装置可以适当地构成第一部件，传动 装置的一个传动件例如传动装置的行星齿轮系的内齿轮构成第二部件。不过，也可以 想到棘爪与一个这样的多档传动轮毂的部件的其它对应关系。例如传动装置的行星齿 轮系的内齿轮可以形成第一部件，轮毂套筒形成第二部件。

背景技术

上述类型的呈多档传动轮毂形式的自行车传动装置的许多实施方式是已知的。参 见US3,432,013、DE3819065A1(及对应的GB2207966A)、EP0383350A2、US3,608,683 和DE4142867A1。EP2327612A2示出一种自行车多档传动轮毂，其对应于上述类型 的自行车传动装置，此时在驱动装置(1)和第一传动级(I)的内齿轮(3)之间的驱动装置 空程离合器(11)以爪形空程离合器形式来实现，就像其在实践中被认为特别合适的那 样。

通常在这样的自行车传动装置中，棘爪配设有可相对于第一部件来调整的自行车 传动装置第三部件，第三部件如此与棘爪相互作用，在第三部件相对于第一部件的第 一位置上，棘爪处于接合位置或者至少朝向占据接合位置的方向被预紧，第一位置以 下被称为启用位置，并且棘爪根据第三部件从启用位置调整至相对于该第一部件的第 二位置而离开该接合位置，所述第二位置在以下被称为无效位置。

因此，根据US3,432,013，作为在此意义上的第三部件而设置了控制套，控制套 在制动时使两个驱动棘爪克服弹簧回复力地离开接合位置，从而现在可以通过制动棘 爪将力矩传递给制动器，不会出现传动装置夹紧和绝对要避免的被称为“制动锁死” 的情况，此时制动器被接通，但不能再断开，因为断开制动器所需要的向前蹬脚蹬被 位于接合位置上的抵靠对应于接合构造的驱动棘爪所阻止。这样的实施方式也由 DE3819065A1(或对应的GB2207966A)、EP0383350A2和DE4142867A1公开了。 US3,608,683也示出相关的结构。

公开了采用滚子来实现空程离合器或者说单向离合器，这些滚子为了在第一部件 和接合面和第二部件的凸轮面之间传递力矩而被夹紧，就像例如根据EP0679970B2 所实现的那样。

从DE4402344C1中知道了，利用凸轮件7使棘爪克服将棘爪预紧向其接合位置 的弹簧的力地离开接合位置。在根据DE4402344C1所已知的解决方案中，棘爪用于 将环形件与轮毂轴抗转动连接起来，并且提起棘爪的凸轮件由可与轮毂轴同轴移动的 控制盘来构成。

DE4229023C2描述了一种解决方案，其中，两个棘爪组可借助可轴向移动的控 制盘被交替启用和失效，该控制盘在第一轴向位置上将第一棘爪组的棘爪保持在其接 合位置上并容许第二棘爪组的棘爪离开接合位置，并且在第二轴向位置上将第二棘爪 组的棘爪保持在其接合位置上并容许第一棘爪组的棘爪离开接合位置。这些棘爪分别 通过棘爪弹簧朝向占据释放位置的方向被预紧，在释放位置上该棘爪不与对应的接合 构造接合。在力矩传递中出现的力起到控制棘爪的作用。控制盘可通过从外侧传入多 档轮毂的换档力利用滑块来轴向调整，以便借助两个棘爪组的所述交替启用和失效而 在多档轮毂的至少两个档之间换档。

从EP2112062A1中知道了在自行车传动装置的行星齿轮系中使用所谓的“被动预 紧棘爪”，它由固定不动的托架承载并用于可选择性地释放或者锁死中心齿轮和提供 空程功能给锁死的中心齿轮。弹簧预紧的棘爪可通过可相对于托架转动经过小的转动 角度的凸轮件在两个状态之间来切换。在第一状态中，棘爪容许中心齿轮相对于托架 任意转动，即在两个可能的转动方向上转动。在第二状态中，棘爪阻止中心齿轮在第 一转动方向上相对于托架转动，但允许中心齿轮在与第一转动方向相反的第二转动方 向上相对于托架转动。为了实现这些功能，棘爪根据凸轮件位置一方面可绕第一转动 轴转动到对应于第一状态的位置中，以及另一方面可绕第二转动轴转动，以实现对应 于第二状态的空程功能。

发明内容

本发明的任务是提供上述类型的具有所述第三部件的自行车传动装置，其中，至 少一个将输入侧和输出侧相连接的力矩传递路径所经过的所述至少一个棘爪可以根 据在输入侧传入以便经至少一个其它力矩传递路径来传递的输入力矩而运行高度可 靠地离开接合位置，而不会在传动装置内出现夹紧，或者说不会在制动情况下出现所 谓的“制动锁死”。

为了完成该任务而提出，第三部件具有凸轮面，凸轮面按下述方式与棘爪的凸轮 随动部配合协作：在第三部件从启用位置朝向无效位置运动时，该凸轮面如此相对于 凸轮随动部运动，即，容许棘爪离开接合位置，并且当第三部件从无效位置朝向启用 位置运动时，通过凸轮面与凸轮随动部的配合协作而迫使棘爪运动，以便在第三部件 的启用位置上处于该接合位置或者至少在占据该接合位置的方向被预紧。

尤其想到的是，第三部件被支承在第一部件上以便共同转动，并且第三部件可相 对于第一部件转动，最好转动经过例如由止挡限定的有限转角范围。自行车传动装置 的换档机构于是可以单纯像转动件那样发挥功能，这是有利的。可以省掉实现例如轴 向偏转的复杂机构。

优选规定，第三部件通过弹簧机构朝向启用位置被预紧。根据此改进提案，可以 有利简单地做到在经过其它力矩传递路径的力矩传递结束后该棘爪又处于其接合位 置，以便能通过经过该棘爪的力矩传递路径将驱动力矩传递至输入侧。但完全也可以 想到的是，第三部件根据在输入侧传入以便通过经过该棘爪的力矩传递路径来传递的 输入力矩被调整到启用位置，或者在将第三部件朝向启用位置预紧的弹簧机构的帮助 下。但如果第三部件可根据在输入侧传入的输入力矩从无效位置被置入启用位置，则 不一定设有弹簧机构。

对于棘爪提出以下改进，棘爪可在第三部件的启用位置上绕由凸轮随动部限定的 第一转动轴转动，并且在第三部件的无效位置上绕第二转动轴转动，第二转动轴是由 与该凸轮随动部间隔开的棘爪部限定的，大致是由与用于与接合构造接合的接合部相 反的棘爪部来限定。在此，当第三部件处于无效位置时，棘爪可绕第二转动轴转动， 当第三部件处于启用位置时，棘爪可绕第一转动轴转动。适当的是，可以设置对应于 该棘爪且作用于该棘爪的弹簧机构，在第三部件启用位置上，该弹簧机构就绕第一转 动轴朝向接合位置的转动而言预紧该棘爪，并且在第三部件的无效位置上，该弹簧机 构就绕第二转动轴朝向脱离该相应接合构造的位置的转动而言预紧该棘爪。

借助第三部件，棘爪可以有利地在作为朝向占据接合位置的方向被预紧的空程棘 爪的工作方式与作为朝向脱离该相应接合构造的一个/这个位置的方向被预紧的棘爪 的工作方式之间被切换。

通常想到的是，一个/这个作用于棘爪的弹簧机构至少在第三部件的无效位置上 在朝向占据释放位置的方向上预紧该棘爪，在该释放位置上该棘爪不与接合构造接 合。

一般还能想到的是，一个/这个作用于棘爪的弹簧机构至少在第三部件的启用位 置上在朝向占据接合位置的方向上预紧该棘爪。

可利用本发明的棘爪非常有利地实现自行车传动装置的各种重要功能。

因此人们可以规定，至少对于第三部件处于启用位置时的至少某一个瞬间传动装 置状态，棘爪能够因为经过至少一个其它力矩传递路径(以下也称为第一类型的其它 力矩传递路径)的力矩传递而依据与相应接合构造的相互作用被移动被超程位置，在 超程位置上该棘爪不与该接合构造转动关联地接合，以容许这两个部件至少在一个在 经过所述其它力矩传递路径的力矩传递时所出现的相对转动方向上相对转动。可以可 靠避免在传动装置内的夹紧。

所述其它力矩传递路径(在此也称为第一类型的其它力矩传递路径)可将该输入 侧与制动器相连，以便通过输出侧提供与输入制动力矩相关的制动力矩来制动可被驱 动的转动轮。棘爪为此可对于经过第一类型的其它力矩传递路径的力矩传递有利地根 据在输入侧被传入的输入制动力矩离开接合位置。

特别优选地提出，第三部件能够依据输入制动力矩从启用位置被调整到无效位 置，或/和第三部件能够依据在输入侧传入的输入驱动力矩从无效位置被调整到启用 位置(如上所述)。

人们还可以有利地规定，棘爪可依据在输出侧被传入自行车传动装置中的、且对 应于自行车倒行的力矩而离开接合位置。此时，第三部件可以依据在输出侧传入自行 车传动装置的、且对应于自行车倒行的力矩而从启用位置被调整到无效位置。

在以下情况下获得非常高的操作可靠性，至少在第三部件的无效位置上该棘爪与 相应接合构造的相互作用

a)因为经过其它力矩传递路径(在此也称为第一类型的其它力矩传递路径)的力矩 传递，或/和

b)因为在输出侧将对应于自行车倒行的力矩传入自行车传动装置

而就使棘爪离开接合位置而言作用于该棘爪。

人们可以规定，将输入侧与输出侧相连的所有力矩传递路径经过至少一个本发明 的棘爪，从而棘爪在所有传动装置档位处传递力矩，以便根据输入驱动力矩来提供输 出驱动力矩。但是也一定可以想到的是，在一个或多个传动装置档位处，力矩从输入 侧经过一个未经过本发明棘爪的力矩传递路径被传递至输出侧。为此，可以使用棘爪 来实现单向离合器或空程离合器。就此可以想到的是，至少在第三部件的启用位置上， 该棘爪能够因为经过至少一个其它力矩传递路径(以下也称为第二类型的其它力矩传 递路径)的力矩传递，依据与相应接合构造的相互作用而被移动到超程位置，在该超 程位置，该棘爪不与该接合构造转动关联地接合，以容许这两个部件至少在经过该其 它力矩传递路径传递力矩时所出现的相对转动方向上相对转动。

如上所述，至少一个其它力矩传递路径或者说这个其它力矩传递路径(在此也称 为第二类型的其它力矩传动路径)也可以将输入侧与输出侧连接起来，以在输出侧基 于输入驱动力矩提供输出驱动力矩。在此，该棘爪为了经过第二类型的其它力矩传递 路径的力矩传递而可依据在该输入侧传入的输入驱动力矩借助与接合构造的相互作 用而离开该接合位置。

与制动功能实现相关地尤其可以想到的是，将输出侧与制动器相连的一个力矩传 递路径(在此也称为第一类型的其它力矩传递路径)经过至少另一个棘爪，该至少另一 个棘爪为了经过该力矩传递路径传递力矩而可被置入一个容许在带有棘爪的可转动 安装的自行车传动装置第四部件与对应的可转动安装的自行车传动装置第五部件之 间传递力矩的接合位置中，以便通过与第五部件的相应接合构造的接合来产生转动同 步连接。此时，所述另一个棘爪可以通过弹簧机构朝向占据该接合位置的方向被预紧。

因为根据本发明的、将输入侧和输出侧相连的力矩传递路径所经过的且也可被相 应称为“驱动棘爪”的至少一个棘爪，可以省掉对其它棘爪(也称为“制动棘爪”)的主动 控制，因而避免了这个或这些制动棘爪在非接合状态中例如因为油脂粘附而保持附接 的危险。为此总是保证制动功能。取而代之的是，根据本发明的、将输入侧和输出侧 相连的力矩传递路径所经过的驱动棘爪为了制动而离开该接合位置，从而在此时棘爪 比如因为油脂粘附而没有回到接合位置的功能故障情况下，自行车只是不能被驱动。 这是尚可容忍的，因为功能故障马上引起骑车人注意，但不威胁到重要的制动功能， 因为所述至少一个制动棘爪(一般多个制动棘爪)还是不可控地供制动力矩传递所用。

其它棘爪(制动棘爪)因为通过经过所述至少一个棘爪的且将输入侧与输出侧相 连的力矩传递路径的力矩传递，能够依据与相应应接合构造的相互作用而被移动运动 到超程位置，在该超程位置，该棘爪不与接合构造转动关联地接合，从而容许第四和 第五部件至少在一个在经过将输入侧和输出侧相连的力矩传递路径的力矩传递时所 出现的相对转动方向上的相对转动。如果有将输入侧与输出侧相连的至少一个第二类 型的其它力矩传递路径，则相应的情况也适用于经过该其它力矩传递路径的力矩传 递。

原则上有多种实施自行车传动装置的可能性。如上所述，典型的自行车传动装置 以多档传动轮毂形式来形成，其包括可转动安装在轮毂轴上的且作为输入侧的驱动装 置和可转动安装在轮毂轴上的且作为输出侧的轮毂套筒。此时，驱动装置可以有利地 构成第一部件，而传动装置的传动件可以构成第二部件。为此具体提出，传动装置的 行星齿轮系的内齿轮构成第二部件。

还提出，如下所述的至少一个构件构成了第三部件：所述至少一个构件至少局部 沿径向设于驱动装置内、所述至少一个构件利用该驱动装置可转动地安装在轮毂轴 上、并且可相对于该驱动装置至少转动经过一个由启用位置和无效位置限定的转角范 围，并且所述至少一个构件优选呈环形件形式且理想的是关于至少一个转动方向满足 同步件功能并或许被称为同步件。此外，可以设置至少一个设于驱动装置的支承件和 该构件(或者说环形件或同步件)的支承件之间的压缩弹簧，它相对于驱动装置将该构 件预紧向启用位置。启用位置可以适当地通过在驱动装置和构件之间的止挡来限定。

还可以想到，在该传动装置的传动件和该构件中，其中之一构成第四部件，其中 的另一个构成第五部件。在此情况下，该构件可以一方面构成第四或者第五部件，而 同时另一方面构成第三部件。该传动装置的一个/这个行星齿轮系的行星齿轮架可以 适当地构成第四或第五部件。尤其可以想到的是，行星齿轮架构成第四部件，与此相 应地，该部件构成第五部件且同时构成第三部件。力矩从输入侧传递至制动器因此可 以适当地通过行星齿轮架来实现，理想的是通过传动装置的多个前后布置的行星齿轮 系的多个相互连接的、理想的是连成一体的行星齿轮架。多档传动轮毂可以有利地像 例如从EP2327617A2中知道的那样来设计。

优选规定，在构成第一部件的驱动装置与构成第三部件的构件之间实现这样的转 动间隙，即，当驱动装置向后转动时，至少一个将该输入侧(101)和该输出侧相连的 力矩传递路径所经过的棘爪因为该构件朝向无效位置的相对转动而离开或者可离开 该接合位置，最迟在启动构成第二部件的内齿轮的向后转动之时。使棘爪离开接合位 置可以通过一个/这个对应于该棘爪且作用于该棘爪的弹簧机构来实现，或/和通过可 有利地具有相应的偏转斜面的内齿轮接合构造的作用或者说协同作用。

附图说明

以下将结合实施例并参照附图来详细描述本发明。

图1示出包括新档位的本发明优选实施方式的基本传动图；

图2示出在实现该传动图的多档传动轮毂的本发明实施方式中，沿轮毂轴中心轴 线的纵截面图；

图3是图2的传动轮毂的局部放大图，在此能看到在多档轮毂的第一行星齿轮传 动级的内齿轮与驱动装置之间的本发明的驱动装置空程离合器；

图4示出驱动装置、内齿轮和驱动装置空程离合器的棘爪以及环形件的另一个纵 截面图，该环形件对应于该棘爪且借助该驱动装置可转动地安装在轮毂轴上，并且可 相对于驱动装置转动经过一转角范围，利用该环形件能够影响棘爪工作方式；

图5在呈分解图形式的立体图中示出带有多个棘爪的驱动装置、对应于棘爪的环 形件以及可由驱动装置借助包括棘爪的驱动装置空程离合器来驱动的内齿轮；

图6示出了带有棘爪的驱动装置，其处于与环形件轴向插合的状态；

图7示出了带有棘爪的驱动装置、环形件和剖切视出的内齿轮，其处于轴向插合 状态；

图8示出了处于轴向插合状态中的、图7的组件的轴向视图，其中根据垂直于中 心轴线的、对应于图7视图的剖切面剖切示出该内齿轮；

图9示出了对应于图8的整个传动轮毂的轴向剖视图，其中该驱动装置空程离合 器的棘爪因为该环形件的不同位置而处于不同于根据图7和图8的视图的工作状态 中。

具体实施方式

图1示出了可有利地采用本发明提议和改进提议的传动轮毂的一个实施方式的 原理图。现在，示意示出了在轮毂轴7上方的、包括轮毂轴7在内但不包括轮毂套筒 的半个传动轮毂。

驱动运动在驱动装置1处被输入，在这里，转动同步在前进转动运动时通过驱动 装置空程离合器11来实现，以输入到在第一内齿轮3上的第一传动级I。以下将参照 附图来描述根据一个优选实施例的驱动装置空程离合器的本发明设计结构。

在第一行星齿轮架2a上装有第一级行星齿轮5，在与(或者可与)第一行星齿轮架 相连以便共同转动的第二行星齿轮架2b上装有第二级行星齿轮6。第一级行星齿轮5 分别具有第一行星齿轮51、第二行星齿轮52和第三行星齿轮53，它们抗转动地相互 连接并且对应于第一中心齿轮71、第二中心齿轮72或第三中心齿轮73。通过对应于 这些中心齿轮的中心齿轮离合器81、82、83使得这些中心齿轮相对于轮毂轴7是抗 转动的，所述中心齿轮离合器以空程离合器形式来形成。于是，由此出现了第一传动 级I的相应增速比。因为在第一传动级I内第一内齿轮3在前进转动方向上被驱动， 所以中心齿轮离合器81、82、83必须支持这些中心齿轮相对于在倒退转动方向上的 转动。

中心齿轮离合器81、82是可操控的(可切换的)。在最大中心齿轮73上的空程离 合器83不必非要被离合切换，因为它在使这些中心齿轮71、72中的一个较小的中心 齿轮71、72的中心齿轮离合器81、82相对于轮毂轴7抗转动之时自动超速运行。在 作为减速传动级的第一传动级I中未利用1:l变速比，因而总是必然有一个传动级在 起作用并且与之相应地在所有操作转换状态中至少一个中心齿轮必须相对于轮毂轴 7是不会转动的，在所示的结构中至少是最大的中心齿轮81。

包含行星齿轮架2b、第二级行星齿轮6、中心齿轮74、75和第二内齿轮4的、 作为超速传动级的第二传动级II也具有与第一传动级相同的结构。增速比的调节通 过可操控(可切换)的中心齿轮离合器84、85来实现，它们也呈空程离合器形式，并 且各中心齿轮74、75就前进转动方向而言相对于轮毂轴7是不转动的。当其中一个 中心齿轮74、75相对于轮毂轴7抗转动之时，在第二内齿轮4上通过内齿轮空程离 合器10实现对轮毂套筒的传动。如果两个中心齿轮可自由转动，则在行星齿轮架2b 上实现从动，该行星齿轮架具有至未示出的轮毂套筒的行星齿轮架空程离合器9。

行星齿轮架2a和2b可以由一体的行星齿轮架2a、2b构成，如图1所示。行星 齿轮架2a、2b用于将倒退转动运动传递给未示出的倒轮闸。倒轮操作也与前进驱动 转动运动一样在驱动装置1上被启动。倒退接入的制动空程离合器12设置在驱动装 置1和行星齿轮架2a之间。为了在制动操作中使得比行星齿轮架更快速地倒退运转 的第一内齿轮3没有造成传动装置的锁死，在倒退转动时将驱动装置空程离合器11 断开。制动空程离合器12在制动时在倒退转动方向上带动行星齿轮架2a、2b，由此 控制该倒轮闸。倒轮闸可以按照本身已知的方式例如以滚子制动器的形式构成，其中 多个滚子在升高区域使闸瓦径向向外运动，或者以锥体制动器形式，其中可轴向运动 的锥体径向撑开闸瓦。制动操作与针对前进转动所选的总变速比无关地利用在驱动装 置上直接继续传递操纵运动来进行。

图1的原理草图示出具有倒轮闸的9档设计。此设计的最多9档是通过低速传动 级I的三个传动级变速比乘以超速传动级II的三个可能有的状态而得到的。传动级I 的三个变速换档状态是：i)确定下来的第一中心齿轮71，ii)确定下来的第二中心齿轮 72，和iii)确定下来的第三中心齿轮73；传动级II的三个变速换档状态是：i)确定下 来的第四中心齿轮74，ii)确定下来的第五中心齿轮75，和iii)中心齿轮74及中心齿 轮75都是未定的。

为进一步说明图1所示的基本结构，参见EP2327617A2，图1来自该文献。适 用于控制中心齿轮离合器的、单纯转动工作的操纵机构将变速索的纵向运动转换为操 作套的转动运动并且该纵向运动可被传递至传动轮毂内部以便作用于可控的中心齿 轮离合器的中心齿轮棘爪，这样的操纵机构在本申请人的早先申请中有描述，即在 2010年10月23日提交的德国专利申请DE102010049438.0、在2011年10月11 日提交的荷兰专利申请NL2007564以及在2011年10月24日提交的美国专利申请 US13/279,446中有描述。但是，为了控制可切换操作的中心齿轮离合器，也可以采 用其它的、本领域本身已知的操纵机构。

在所示的基本结构中，在轮毂套筒上提供所有驱动力矩的“力矩传递路径”在作为 “输入侧”的驱动装置1和作为“输出侧”的轮毂套筒之间经过该驱动装置空程离合器 11。另外，在所示的基本结构中，“其它力矩传递路径”从驱动装置1经制动空程离合 器12和行星齿轮架2a、2b来到倒轮闸。

为了额外提供1:1的变速比，该结构可如此改变，可用以在轮毂套筒上提供驱动 力矩的另一个“其它力矩传递路径”从驱动装置1经过可操作切换的第二驱动装置空 程离合器至行星齿轮架2a、2b。

也要注意的是，还有其它的结构并且可以与本发明提案和改进提案相关地想到其 它结构，其中，该力矩传递按照完全不同的方式通过多个不同的“力矩传递路径”至轮 毂套筒或者通过至少一个其它“力矩传递路径”至倒轮闸来实现。

图2示出了根据图1的传动图的本发明自行车传动轮毂的具体实施例,在这里， 实现了与传动图的驱动装置空程离合器11相关的本发明提案。以下，在图1中且在 之前对传动图的描述时所采用的附图标记被继续用于相应或相似的部件，分别加 100。现在，就结合本发明的驱动装置空程离合器来描述本发明所需要的程度而言说 明根据图2的整个结构。为此，在图2中也没有用相应的附图标记来标识在图1中用 标记标识的所有部件。对于以下所述的在图1中未示出的或者未用标记表示的部件， 采用大于200的附图标记。例如，轮毂套筒用202表示。在轮毂套筒202中，根据图 1的传动图装有两个行星齿轮系级，其中，传动级I具有内齿轮103、行星齿轮151、 152和153和中心齿轮171、172和173，而传动级II具有行星齿轮164、165和中心 齿轮174、175。所有的行星齿轮由共同的行星齿轮架102a、102b承载。多个中心齿 轮对应于中心齿轮离合器，如参照图1的传动图所描述的那样。

驱动装置101带有棘爪，该棘爪与在内齿轮103内周面上的齿状同步构造(也称 为接合构造)一起实现了驱动装置空程离合器111，并且该棘爪以下也被称为驱动棘 爪。以下也将与驱动装置空程离合器一样用标记111来提及这些棘爪。图2未示出的 其它棘爪由沿径向设于棘爪111内的行星齿轮架102a、102b部分204来承载并且构 成制动空程离合器112。制动空程离合器的棘爪(制动棘爪)以下也与制动空程离合器 一样通过附图标记112来提及。内齿轮空程离合器用标记110表示。还设有一个未详 细示出的行星齿轮架空程离合器，其用标记109表示。通过将在倒退转动方向上作用 的力矩输入该驱动装置，可以通过制动空程离合器112和行星齿轮架102a、102b来 操纵倒轮闸206。

根据图2，中心齿轮离合器利用操纵机构来操纵或者说被操作切换，在这里未对 此做进一步说明，因为原则上也可以使用截然不同的操纵机构。图2的传动轮毂的操 纵机构基本上对应于在2010年10月23日提交的德国专利申请DE102010049438.0 和在对应的荷兰申请和美国申请中描述的结构。参照这些申请的内容，其公开内容全 文被引用纳入本申请的公开范围内。

如图3所示，在径向上在装有图9所示的制动空程离合器112的制动棘爪112的 行星齿轮架端部204和装有棘爪111的驱动装置101的环形部之间设有呈环形件形式 的构件210(以下称为环形件210)，该构件在内周面上具有齿状的同步构造(也可称为 接合构造)，所述同步构造与制动棘爪112配合协作以形成制动空程离合器112。按照 本身已知的方式，这些制动棘爪112通过例如由环形弹簧构成的弹簧机构被预紧向占 据接合位置的方向，在接合位置上该制动棘爪能以同步构造接合于环形件210的内周 面上，以便将在后退转动方向由驱动装置101传递给环形件210的制动力矩传递至行 星齿轮架102a、102b的环形部204，以便继续传递给倒轮闸206。而如果驱动装置 101随着环形件210在前进转动方向转动以便通过该驱动装置空程离合器111传递驱 动力矩至内齿轮103并随后继续通过所述传动级传递给轮毂套筒202，则在环形件210 的内周面上相应构成的同步构造作用于制动棘爪112，从而棘爪克服弹簧机构的回位 力，通过各同步构造被压向一个超程位置，结果，因为如此实现的空程离合器功能， 一方面是驱动装置101连同环形件110和内齿轮103，另一方面是该行星齿轮架，能 以不同的转速绕轮毂轴107顺利转动，就像其对应于传动级I的瞬时切换状态。

如上所述，一方面对应于驱动棘爪111的且另一方面以其同步构造和制动棘爪 112构成制动空程离合器112的环形件210可与驱动装置101一起绕轮毂轴转动并为 此支承在驱动装置101上。环形件210此时可相对于驱动装置101转动，至少在启用 位置和无效位置之间，其中，在启用位置上该驱动棘爪111作为标准的由棘爪弹簧(例 如环形弹簧)或者棘爪弹簧机构朝向其接合位置被预紧以便与在内齿轮103的内周面 上的同步构造相互作用的空程离合器棘爪，以便将在前进转动方向上作用的驱动力矩 从驱动装置101传递至内齿轮103并进而通过此传动级传递至轮毂套筒202；而在无 效位置上，该驱动装置空程离合器111被断开，因为驱动棘爪111离开其接合位置并 且占据一个释放位置，在此释放位置上所述棘爪不与在内齿轮103的内周面上的同步 构造相互作用。

根据图9的视图，环形件210处于启用位置，而驱动棘爪111占据其接合位置。 现在，在前进转动方向上被传入驱动装置101的力矩可以借助驱动棘爪111和内齿轮 101的同步构造被传递给内齿轮并进而通过此传动级被进一步传递至轮毂套筒202。 这些驱动棘爪111起到标准空程棘爪的作用，它们在内齿轮103在前进转动方向上的 转动速度大于驱动装置101时可能会超程，或者说在驱动装置101相对于内齿轮103 向后转动时可能会超程。如此获得该工作方式，即，在被称为同步件的环形件210 的启用位置上，径向突出的凸轮面凸桃212在径向上位于相应棘爪111下方，并且在 径向朝内突出的凸轮随动部214处径向朝外压迫该棘爪。这些棘爪111可分别绕一个 转动轴按照对应于在凸轮随动部214和凸轮面凸桃212之间的接触区的方式转动并且 通过其棘爪弹簧或棘爪弹簧机构朝向占据其接合位置的方向被预紧。如果内齿轮103 在前进转动方向上的转动速度大于该驱动装置101，或者说如果驱动装置101相对于 内齿轮103是倒退转动的，则驱动棘爪111通过内齿轮的同步构造的齿重新从其接合 位置就由围绕在凸轮面凸桃212和凸轮随动部214之间的接触区限定的转动轴转动意 义而言被径向向内压迫，即棘爪将按照本身已知的方式超越。

而如果环形件210位于如图6、图7和图8所示的相对于驱动装置101的无效位 置上，则对应于各驱动棘爪111的凸轮面凸桃212转动离开沿径向位于各棘爪111下 方的区域，从而棘爪111因没有支承在其凸轮随动部114而如此离开其接合位置，即， 它绕一个转动轴在与用于与内齿轮同步齿接合的棘爪接合端215相对的棘爪端径向 向内转动。在环形件210的无效位置上起效的转动轴通过在驱动装置101的接纳棘爪 端部216的棘爪凹槽218与远离各棘爪111的接合端215的棘爪端部216之间的接触 区来限定。

在环形件210的无效位置上，棘爪弹簧或者棘爪弹簧机构以与在处于环形件110 的启用位置时不同的方式作用于驱动棘爪111，即朝向占据如图6、图7和图8所示 的释放位置的方向，在释放位置上该棘爪111没有从驱动装置101径向突出并且与此 相应地没有与在内齿轮103内周面上的同步齿相互作用。这些驱动棘爪111达到所述 释放位置或是通过：在环形件210从启用位置调整到无效位置时只在棘爪弹簧或者棘 爪弹簧机构的预紧力下，此时凸轮面凸桃212如此放开驱动棘爪111绕棘爪端部216 和棘爪凹槽218之间的接触区的所述转动轴的转动，即它在凸轮随动部214下转动离 开并且最后在凸轮随动部214下方离开；或是通过：驱动装置101在制动时在倒退转 动方向上相对于内齿轮103的最初转动而在内齿轮103的同步齿结构与棘爪接合端 215之间的相互作用的共同作用下，在这里，棘爪111有时先超越并接着才移动至该 释放位置，内齿轮103的同步齿先与棘爪接合端215相互作用，随后使凸轮面凸桃 212在各驱动棘爪211的凸轮随动部214下方转动离开。以下还将与设于驱动装置101 和环形件210之间的转动间隙相关地对此详加介绍。

注意，关于驱动棘爪111的功能，正好应提到环形件210相对于驱动装置101的 启用转动位置区和无效转动位置区，这是因为作用于凸轮随动部214的凸轮面凸桃 212部分具有一定的周向延伸尺寸，并且环形件210的在凸轮随动部214下方转动经 过的部分在不算凸轮面凸桃的情况下甚至具有比较大的周向延伸尺寸。适当的是，图 9所示的、“环形件210的径向突出的止挡220在此抵靠驱动装置101的止挡222”的 极限位置可以被称为环形件210的启用位置，而根据图7至图8快要达到的、“环形 件210的凸轮面凸桃212的止挡部224在此抵靠驱动装置101的止挡222的另一侧” 的极限位置被称为环形件210的无效位置，虽然实际上棘爪111现在不仅在这些极限 位置上被启用或被失效，而且按照在环形件210和驱动装置101之间可能有的相对转 角范围的相应的相对转角间隔。

如图6至图9所示，在驱动装置101的支承面和环形件210的支承面之间设有呈 螺旋弹簧形式的压缩弹簧230，其相对于驱动装置朝向占据无效位置的方向预紧环形 件并在制动过程后如此保证驱动棘爪111重新接合，即，当在倒退转动方向上作用的 力矩不再被传入该传动轮毂时，环形件210转回到该启用位置。

在图6至图9中仅示出了唯一的螺旋压缩弹簧230。最好在用标记231表示的位 置上在环形件210和驱动装置101之间有另外两个螺旋压缩弹簧230在起作用，该螺 旋压缩弹簧将环形件210预紧向环形件止挡220抵靠于内齿轮止挡222的方向，即预 紧向占据启用位置的方向。就是说，环形件通常总占据该启用位置，在启用位置上驱 动棘爪111作为标准空程离合器棘爪发挥作用。当驱动装置101在前进转动方向上转 动时，环形件210通过在220、222处的相互抵靠而在前进转动方向上被共同转动， 其中，该制动棘爪在行星齿轮架102a、102b的在前进转动方向上较慢转动的棘爪承 载部204上超过。

在图6至图9的视图中，驱动装置101和内齿轮103的前进转动、与之相比较慢 转动的行星齿轮架102a、102b的前进转动和至少以从起效的传动档产生的转速转动 的轮毂套筒202的前进转动是逆时针进行的，如在图9中由箭头V所示。

与此相比，在制动时的驱动装置101和由制动棘爪112带动的行星齿轮架102a、 102b的倒退转动和内齿轮103与之相比更快速的倒退转动在根据图6至图9的视图 中沿顺时针方向进行，如在图8中由箭头R所示。为了能在制动时将制动力矩从驱 动装置101经过被称为同步件或同步环的环形件210、制动棘爪212传递给行星齿轮 架的棘爪承载部204并且因而经过行星齿轮架102a、102b传递至倒轮闸206，以形 状配合方式通过驱动装置101带动环形件210转动，通过驱动装置止挡222抵靠于环 形件止挡224而位于环形件的无效位置。

环形件210从启用位置(图9)过渡至无效位置(图8)此时如此实现，即，在环形件 210内周面上的同步齿结构在驱动装置101开始倒退转动和造成环形件110开始倒退 转动时因弹簧230的力而以相应的同步齿就在倒退转动方向上以形状配合方式带动 转动的意义上作用于两个制动棘爪112。结果有反力作用于环形件210，该反力与螺 旋压缩弹簧230的弹簧预紧力相反并且在螺旋压缩弹簧的进一步张力下使环形件210 从根据图9的启用位置相对于驱动装置101转动向根据图8的无效位置。一旦这些止 挡224和222随即相互抵靠，则环形件210随之以形状配合方式通过驱动装置101 在后退转动方向被带动。

因为在驱动装置的倒退转动时通过制动棘爪所导致的行星齿轮架的倒退转动造 成内齿轮103比驱动装置101更快速地倒退转动，所以通过环形件210的止挡220 和224与驱动装置止挡222的配合而实现的、在驱动装置101和环形件210之间的转 动间隙对于避免“传动装置的夹紧和影响或甚至阻碍制动”是重要的。该转动间隙至少 如此大，即只有当环形件210不再以凸轮面凸桃212支持相应的凸轮随动部214并且 棘爪111因此被放开进入其释放位置以便离开时，才会出现在转动间隙因止挡222、 224抵靠而耗尽后所导致的行星齿轮架102a、102b的带动转动，这通过棘爪弹簧或 者棘爪弹簧机构来实现，或许在内齿轮内周面上的各同步齿抵靠的共同作用下，该同 步齿在此棘爪状态下起到了朝向其释放位置驱离棘爪的作用。因此避免了一方面棘爪 111还是起到标准空程离合器棘爪的作用，其可在前进转动方向上将力矩从驱动装置 101传递至内齿轮103或者相应地在倒退转动方向上将力矩从内齿轮103传递至驱动 装置101，并且另一方面，同时在倒退转动方向上将力矩传递给行星齿轮架102a、 102b，结果，内齿轮103在倒退转动方向比驱动装置101更快速地转动。

以下的驱动棘爪功能与多档传动轮毂处于操作中相关。在一般是因为骑车人前进 蹬脚蹬而使驱动装置101前进转动时，安置在驱动装置101内的驱动棘爪111以其相 应的凸轮随动部214在环形件110的各相应凸轮面凸桃112上行并由此咬入第一行星 齿轮传动级的内齿轮103的齿结构。这是在前进方向驱动时的正常状态。在驱动装置 101倒退转动以便借助倒轮闸206制动时，驱动棘爪111以其各凸轮随动部214在环 形件210的相应的凸轮面凸桃212下移，随后，在环形件210和驱动装置101之间的 预设空程末尾抵靠驱动装置且共同倒退转动之前脱离接合，如图9所示。还起作用的 且在前进转动方向上被碾过(超程)的行星齿轮架棘爪(制动棘爪)212被环形件210的 内齿结构带动向后转动，从而能完成制动功能。为了避免传动装置夹紧、实现制动且 避免所谓的“制动锁死”危险，驱动棘爪111在从启用位置过渡至无效位置时下探，在 这里，如果驱动装置101随棘爪111但还没有随内齿轮103倒退转动，则在过渡状态 中也还是可以利用驱动棘爪111的空程离合器功能，除非使凸轮面凸桃212在相应凸 轮随动部214下方转动离开。

这些驱动棘爪111为了与环形件210配合协作而也在自行车倒退时完成一项重要 功能，因为在自行车倒退时该内齿轮203也比行星齿轮架102a、102b更快速地在倒 退转动方向(图8中的箭头R)上转动，从而在环形件210的启用位置上，该内齿轮103 通过驱动棘爪111在倒退转动方向上带动驱动装置101。于是，在环形件210内周面 上的同步齿就转动同步意义上而言作用于制动棘爪112。但是，行星齿轮架102a、102b 没有同时进行该转动，因此，环形件110现在能以行星齿轮架102a、102b或者其棘 爪承载部204的相对于内齿轮103和进而驱动装置101更缓慢的转速倒退转动，结果， 使环形件210相对于驱动装置在朝向无效位置的方向上转动。驱动棘爪111通过对应 的凸轮面凸桃212在其凸轮随动部214上的支承于是被如此解除，即，在驱动装置 101和环形件210之间的朝向无效位置的相对转动使凸轮面凸桃212脱离与凸轮随动 部214的接合。这些驱动棘爪111现在通过棘爪弹簧或者说棘爪弹簧机构被转动至其 释放位置，在该释放位置上，它们不能与内齿轮103的同步齿结构相互作用。内齿轮 齿结构的偏转斜面与驱动棘爪111的接合端215的相互作用也能造成驱动棘爪111离 开接合位置或者在此时共同作用。

因此，即使在自行车倒退时，也可靠阻止自行车传动装置的夹紧。因为在环形件 210和驱动装置101之间起作用的弹簧机构，在本实施例中是因为该螺旋压缩弹簧 230，环形件210在倒退时被再次置入该启用位置并且随后又离开该启用位置，从而 驱动棘爪111在倒退时重新又占据该接合位置并随后又脱离接合。即，离开该接合位 置且驱动棘爪111重新接合的过程和此时出现的驱动装置101和环形件210之间的相 对转动一直重复，直到自行车不再倒退。

关于驱动棘爪111就其在两个工作模式之间“切换”而言的工作方式，补充参见 EP2112062A1的内容，其描述了具有两个替代转动轴的棘爪及按照截然不同的技术关 联的相应工作方式。

在所述的实施例中，本发明的驱动棘爪111容许在驱动装置转动方向掉转以及还 在自行车倒退时在倒轮闸轮毂的驱动和制动之间的切换，而不用担心传动装置夹紧或 甚至绝对要避免的所谓“制动锁死”。在根据现有技术的解决方案中，使得一般是彼此 相对的控制件(大多是两对棘爪)相互接合，在这里，相互接合在转向掉转时通过轴向 强制偏转该驱动控制件至不会接合的区域来获得，或者对于相互接合所必需的非接合 通过用套筒等摩擦控制或强制地覆盖卸载的驱动控制件来实现。本发明的提案实现了 单纯转动的机构，而无需用于轴向偏转的复杂机构，并且做到了该驱动棘爪在制动时 可靠下探并相应地这些制动棘爪总是不可控地供使用。

在其它自行车传动装置结构中，当力矩通过各种不同的力矩传递路径来传递以驱 动自行车或者制动时，也可以利用本发明的棘爪结构可靠避免传动装置的夹紧并且在 制动情况下避免所谓的“制动锁死”。

对于自行车传动装置中的棘爪(111)，其中至少一个力矩传递路径从输入侧(101) 经过该棘爪走向输出侧(202)，并且该棘爪对应于一个可相对于带有棘爪的第一部件 (101)被调整且为了启用和失效棘爪而与该棘爪相互作用的第三部件(210)，在此提议 第三部件(210)具有凸轮面(212)，凸轮面按下述方式与棘爪(111)的凸轮随动部(214)配 合协作：当第三部件(210)从启用位置朝向无效位置运动时，该凸轮面(212)如此相对 于该凸轮随动部(214)运动，即，容许棘爪(111)离开该接合位置，并且当第三部件(210) 从无效位置朝向启用位置运动时，通过凸轮面(210)与凸轮随动部(214)的配合协作而 迫使棘爪(111)运动，以便在第三部件(210)的启用位置上处于该接合位置或者至少朝 向占据该接合位置的方向被预紧。