用于自行车的轮毂传动装置

摘要

本发明涉及一种用于自行车的轮毂传动装置，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)。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)啮合。

权利要求

1.一种用于自行车的轮毂传动装置，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，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)啮合的环形齿轮部分(31b)，其中架部分(31a)和环形齿轮部分(31b)不可转动地相连，该行星齿轮架接合/脱离另一个上游行星齿轮机构的行星齿轮架。

2.根据权利要求1的轮毂传动装置，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的轮毂传动装置，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的轮毂传动装置，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3的轮毂传动装置，其中

行星齿轮架(31)与第四行星齿轮机构(9)是可连接的。

6.根据权利要求5的轮毂传动装置，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)与第四行星齿轮机构(9)的行星齿轮架(33)是可连接的。

7.根据权利要求6的轮毂传动装置，其中

行星齿轮架(31)通过第一离合器(51)与轮毂壳(3)是可连接的，将转动力从行星齿轮架(31)传给轮毂壳(3)。

8.根据权利要求3的轮毂传动装置，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)可锁定的第一恒星齿轮(11)；与第一恒星齿轮(11)同轴设置的第一环形齿轮(21)；以及与第一恒星齿轮(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。

9.根据权利要求8的轮毂传动装置，其中

第一环形齿轮(21)通过第二离合器(52)与轮毂壳(3)是可连接的，将转动力从第一环形齿轮(21)传给轮毂壳(3)。

10.根据权利要求9的轮毂传动装置，其中

第二行星齿轮机构(7)包括：第二恒星齿轮(12)，由轮毂轴(1)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恒星齿轮(12)啮合。

11.根据权利要求10的轮毂传动装置，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)可锁定的第三恒星齿轮(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恒星齿轮(13)啮合。

12.根据权利要求11的轮毂传动装置，其中

第三行星齿轮机构(8)的行星齿轮(43)和第二行星齿轮机构(7)的第二行星齿轮(42)不可转动地相连，以分别形成阶梯行星齿轮(402)。

13.根据权利要求12的轮毂传动装置，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)的第四恒星齿轮(14)；与第四恒星齿轮(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)啮合第四恒星齿轮(14)和第二环形齿轮(22)。

14.根据权利要求13的轮毂传动装置，其中

第三行星齿轮架(33)接合第二行星齿轮架(32)。

15.根据权利要求13或14的轮毂传动装置，其中下游行星齿轮机构的行星齿轮架(31)是第一行星齿轮架(31)，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，将转动力从第三行星齿轮架(33)传给第一行星齿轮架(31)。

16.根据权利要求15的轮毂传动装置，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，将转动力从驱动器(2)传给第二环形齿轮(22)。

17.根据权利要求15的轮毂传动装置，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，将转动力从驱动器(2)传给第三行星齿轮架(33)。

18.根据权利要求1的轮毂传动装置，其中

架部分(31a)和环形齿轮部分(31b)一体形成。

19.根据权利要求12的轮毂传动装置，其中

第三行星齿轮机构(8)的行星齿轮(43)和第二行星齿轮机构(7)的第二行星齿轮(42)一体形成。

20.根据权利要求12的轮毂传动装置，其中

第三离合器(53)接合/脱离离合器接合部分(31c)。

说明书

用于自行车的轮毂传动装置

技术领域

[0001] 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传动装置。这种轮毂传动装置是已知的，例如见于DE102004011052A1。

背景技术

[0002] 内装多速轮毂传动装置安装于自行车后轮，允许骑车人选择不同的传动比来改变踩踏力。轮毂传动装置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传动装置。轮毂传动装置还包括轮毂壳，其同样由轮毂轴可转动地支撑。

[0003] 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。

[0004] 目前的内轮毂传动装置设计成提供10个或更多的速级。根据DE102004011052A1的轮毂传动装置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。该已知的轮毂传动装置包括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传动比为340％的总共9个速级。该轮毂传动装置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恒星齿轮；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恒星齿轮和第一环形齿轮之间并与它们啮合。

[0005] 第二行星齿轮机构包含设置在第一行星齿轮架上的第二恒星齿轮。第二行星齿轮安装在第一环形齿轮上。

[0006] 第三行星齿轮机构类似第二行星齿轮机构，包含安装在第一行星齿轮架上的第三恒星齿轮。第三恒星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。第三行星齿轮与第二环形齿轮啮合，将第三行星齿轮机构的扭矩传给第二行星齿轮机构。轮毂传动装置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个棘爪。

[0007] 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传动装置。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，并且内轮毂传动装置的直径因此增加。另外，内轮毂传动装置的堆叠式结构导致轮毂总重增加。

[0008] 如前所述，第二和第三恒星齿轮分别安装在第一行星齿轮架上。因此，第二和第三恒星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恒星齿轮转动。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棘爪，以及轮毂壳。对于8速级，第三行星齿轮围绕第三恒星齿轮转动，对于9速级，第二行星齿轮围绕第二恒星齿轮转动。

[0009] 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，特别是8、9速级的动力传递路径，因此其传动效率低。

[0010] 类似的轮毂传动装置见于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。其中公开的轮毂传动装置可保证7级变速或14级变速。14速轮毂传动装置包括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恒星齿轮。第一恒星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。

[0011] 二阶行星齿轮的大直径与可与轮毂轴或第一恒星齿轮锁定的环形齿轮啮合。

[0012] 第二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二恒星齿轮。第二行星齿轮啮合该恒星齿轮和第二环形齿轮，其中第二环形齿轮不可转动地与第一恒星齿轮连接。

[0013] 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恒星齿轮。第三行星齿轮与第三恒星齿轮啮合，第三恒星齿轮不可转动地与相应的第二行星齿轮连接。第二恒星齿轮与阶梯行星齿轮的小直径级啮合，第三恒星齿轮与阶梯行星齿轮的大直径级啮合。

[0014] 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。

[0015] 另外的14速轮毂传动装置的实施例基于前述轮毂传动装置的改型实施例，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恒星齿轮。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。

[0016] 由于需要锁定行星齿轮机构的分离部件，例如带有恒星齿轮的环形齿轮，离合器的数量增加，根据DE19720796A1的轮毂传动装置变得复杂且昂贵。

发明内容

[0017] 本发明的目的是提供一种用于自行车的轮毂传动装置，其包括多个速级并确保了重量轻和紧凑的结构。

[0018] 根据本发明，包括权利要求1的特征的用于自行车的轮毂传动装置达到了该目的。

[0019] 本发明基于该思想提供了一种用于自行车的轮毂传动装置，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。该轮毂传动装置还包括：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。

[0020] 根据本发明形成的轮毂传动装置具有多个优点。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接合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。由于本发明的轮毂传动装置的结构非常简单，因此可以以较低成本制造轮毂传动装置，该轮毂传动装置确保了较大数量的传动比。

[0021] 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11速轮毂传动装置。

[0022] 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。

[0023] 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被连接。

[0024] 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的环形齿轮部分，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，轮毂传动装置的紧凑设计得到优化。

[0025] 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。

[0026] 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。

[0027] 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。

[0028] 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恒星齿轮；与第一恒星齿轮同轴设置的第一环形齿轮；以及与第一恒星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。

[0029] 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。

[0030] 第二行星齿轮机构可包括：第二恒星齿轮，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恒星齿轮啮合。

[0031] 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恒星齿轮，其中行星齿轮由第二行星齿轮架可转动地支撑并与第三恒星齿轮啮合。

[0032] 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，以分别形成阶梯行星齿轮。

[0033] 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恒星齿轮；与第四恒星齿轮同轴设置的第二环形齿轮；和由第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恒星齿轮和第二环形齿轮。

[0034] 第三行星齿轮架可接合第二行星齿轮架。

[0035] 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。

[0036] 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。

附图说明

[0037] 现在参照附图示例性说明本发明，其中：

[0038] 图1是根据本发明实施例的轮毂传动装置的纵向横截面视图；

[0039] 图2是根据图1的轮毂传动装置在1速级下的纵向横截面视图；

[0040] 图3是根据图1的轮毂传动装置在2速级下的纵向横截面视图；

[0041] 图4是根据图1的轮毂传动装置在3速级下的纵向横截面视图；

[0042] 图5是根据图1的轮毂传动装置在4速级下的纵向横截面视图；

[0043] 图6是根据图1的轮毂传动装置在5速级下的纵向横截面视图；

[0044] 图7是根据图1的轮毂传动装置在6速级下的纵向横截面视图；

[0045] 图8是根据图1的轮毂传动装置在7速级下的纵向横截面视图；

[0046] 图9是根据图1的轮毂传动装置在8速级下的纵向横截面视图；

[0047] 图10是根据图1的轮毂传动装置在9速级下的纵向横截面视图；

[0048] 图11是根据图1的轮毂传动装置在10速级下的纵向横截面视图；以及[0049] 图12是根据图1的轮毂传动装置在11速级下的纵向横截面视图。

具体实施方式

[0050] 图1示出了可安装于自行车后轮的根据本发明的轮毂传动装置的第一实施例。该轮毂传动装置包括轮毂轴1和由轮毂轴1可转动地支撑的驱动器2。轮毂传动装置还包括由轮毂轴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。

[0051] 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。

[0052] 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。

[0053] 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。

[0054] 如图1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。

[0055] 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。

[0056] 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轴向延伸了轮毂传动装置整个长度的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1的实施例中，第二行星齿轮机构7不与行星齿轮架31啮合。

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 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一体连接，并形成比离合器接合部分31c更小的内径。环形齿轮部分31b与上游或第三行星齿轮机构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。

[0060] 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一体连接。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个或更多的第一行星齿轮41设置在第一行星齿轮机构6内。

[0061] 另外的离合器接合部分31d与架部分31a一体形成，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看和理解部件的下游或上游设置。

[0062] 下面将描述多个行星齿轮机构6、7、8、9。

[0063] 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可锁定的第一恒星齿轮11。在第一恒星齿轮11的内周表面和轮毂轴1之间，第一恒星齿轮导环61不可转动地固定于轮毂轴1。第一恒星齿轮导环61允许通过变速机构5来锁定和松开第一恒星齿轮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恒星齿轮11和第一环形齿轮21啮合。

[0064] 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恒星齿轮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。

[0065] 如上所述，第一行星齿轮机构6的环形齿轮架31沿轮毂传动装置的纵向而轴向伸出行星齿轮41，由此至少与连续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，并形成肩31e以使环形齿轮21设置在肩31e和第一行星齿轮41的大直径齿轮级之间。

[0066] 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可锁定的第二恒星齿轮12。在第二恒星齿轮12的内表面和轮毂轴1之间，第二恒星齿轮导环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由轮毂轴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。

[0067] 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可锁定的第三恒星齿轮13。在第三恒星齿轮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的第三恒星齿轮导环63。可以通过变速机构5来致动第三恒星齿轮导环63以锁定/松开恒星齿轮13。多个第三行星齿轮43与第三恒星齿轮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。

[0068] 如图1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行星齿轮402。阶梯行星齿轮402的小直径齿轮级与第二恒星齿轮12啮合，阶梯行星齿轮402的大直径齿轮级与第三恒星齿轮13啮合。另外，阶梯行星齿轮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，可以建立连接第三恒星齿轮13和第一行星齿轮架31的传动路径。

[0069] 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的第四恒星齿轮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和第四恒星齿轮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恒星齿轮14啮合。通常设置有3个或更多的第四行星齿轮44。

[0070] 第四行星齿轮44由可围绕轮毂轴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。

[0071] 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。

[0072] 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。

[0073] 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。

[0074] 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。

[0075] 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。

[0076] 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。

[0077] 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。

[0078] 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。

[0079] 根据图1的轮毂传动装置的功能参照图2-12进行了说明，其中示出了各个速级的各部件的连接以及由此实现的具体的动力传递路径。图2-12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1涉及部件的连接，表2涉及具体的动力传递路径。

[0080] 表1

[0081]速级 离合器环55(驱动器和 第一恒星 第二恒星 第三恒星 传动
第三行星齿轮架33) 齿轮11 齿轮12 齿轮13 比
1 脱离 自由 自由 自由 0.527
2 脱离 锁定 自由 自由 0.681
3 脱离 自由 自由 锁定 0.770
4 脱离 自由 锁定 自由 0.873
5 脱离 锁定 自由 锁定 0.995
6 脱离 锁定 锁定 自由 1.127
7 接合 锁定 自由 自由 1.292
8 接合 自由 自由 锁定 1.462
9 接合 自由 锁定 自由 1.656
10 接合 锁定 自由 锁定 1.888
11 接合 锁定 锁定 自由 2.139

[0082] 表2

[0083]速级 动力传递路径
1 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第三离合器53-
第一行星齿轮架31-第一离合器51-轮毂壳
2 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第三离合器53-
第一行星齿轮架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转
动)-第一环形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳
3 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架
32-(第三行星齿轮43围绕第三恒星齿轮13转动)-第一行星
齿轮架31-第一离合器51-轮毂壳
4 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架
32-(第二行星齿轮42围绕第二恒星齿轮12转动)-第一行星
齿轮架31-第一离合器51-轮毂壳
5 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架
32-(第三行星齿轮43围绕第三恒星齿轮13转动)-第一行星
齿轮架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转动)-第
一环形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳

[0084]6 驱动器-第四离合器54-第二环形齿轮22-(第四行星齿轮44围
绕第四恒星齿轮14转动)-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架
32-(第二行星齿轮42围绕第二恒星齿轮12转动)-第一行星
齿轮架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转动)-第
一环形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳
7 驱动器-第五离合器55-第三行星齿轮架33-第三离合器53-第一
行星齿轮架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转动)
-第一环形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳
8 驱动器-第五离合器55-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架32-
(第三行星齿轮43围绕第三恒星齿轮13转动)-第一行星齿轮
架31-第一离合器51-轮毂壳
9 驱动器-第五离合器55-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架32-
(第二行星齿轮42围绕第二恒星齿轮12转动)-第一行星齿轮
架31-第一离合器51-轮毂壳
10 驱动器-第五离合器55-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架32-
(第三行星齿轮43围绕第三恒星齿轮13转动)-第一行星齿轮
架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转动)-第一环
形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳
11 驱动器-第五离合器55-第三行星齿轮架33-第二行星齿轮架32-
(第二行星齿轮42围绕第二恒星齿轮12转动)-第一行星齿轮
架31-(第一行星齿轮41围绕第一恒星齿轮11转动)-第一环
形齿轮21-第二离合器52-轮毂壳

[0085] 总之，根据本发明所述实施例的轮毂传动装置允许实现11速的内轮毂传动装置，其中轮毂壳3的直径类似于目前可获得的8速轮毂传动装置。这意味着本发明的轮毂传动装置比常规轮毂传动装置提供了更多的速级而没有增加轮毂直径。另外，根据图1的轮毂传动装置提供了这种优点，即所有传动路径简单，产生了高效的动力传递。

[0086] 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(连接/脱离连接)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。

[0087] 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传动装置。

[0088] 附图标记

[0089] 1 轮毂轴

[0090] 2 驱动器

[0091] 3 轮毂壳

[0092] 4 动力传递机构

[0093] 5 变速机构

[0094] 6、7、8、9 行星齿轮机构

[0095] 11 第一恒星齿轮

[0096] 12 第二恒星齿轮

[0097] 13 第三恒星齿轮

[0098] 14 第四恒星齿轮

[0099] 21 第一环形齿轮

[0100] 22 第二环形齿轮

[0101] 22a 轴向突起

[0102] 22b 离合器接合部分

[0103] 31 第一行星齿轮架

[0104] 31a 架部分

[0105] 31b 形齿轮部分

[0106] 31c 离合器接合部分

[0107] 31d 离合器接合部分

[0108] 31e 肩

[0109] 32 第二行星齿轮架

[0110] 33 第三行星齿轮架

[0111] 33a 离合器接合部分

[0112] 41 第一行星齿轮

[0113] 41a 第一行星齿轮轴

[0114] 42 第二行星齿轮

[0115] 42a 第二行星齿轮轴

[0116] 43 第三行星齿轮

[0117] 44 第四行星齿轮

[0118] 44a 第三行星齿轮轴

[0119] 51 第一单向离合器

[0120] 52 第二单向离合器

[0121] 53 第三单向离合器

[0122] 54 第四单向离合器

[0123] 55 第五离合器

[0124] 61 第一恒星齿轮导环

[0125] 62 第二恒星齿轮导环

[0126] 63 第三恒星齿轮导环

[0127] 402 阶梯行星齿轮