本實用新型屬于自行車機械傳動技術(shù)，具體涉及一種適用單臂車架的變速輪轂組件。

背景技術(shù)：

單臂車架的自行車是指自行車車架的前叉架或后叉架采用單邊車架支撐的方式與車輪輪轂連接，其獨特的造型以及較輕的車架重量開始逐步進入到自行車市場。采用單臂車架的輪轂組件要綜合考慮車軸的傳動和支撐，如何實現(xiàn)輪轂傳動的方式是解決應(yīng)用單臂車架自行車的難題。

單臂車架的的輪轂軸同時作為車架和輪轂之間的支撐件和傳動件，需要較高的強度和加工精度，對于單臂車架自行車的成本要求過高，并且單臂車架不能夠很好地與內(nèi)變速器結(jié)合，造成單臂車架的變速傳動體驗感不高。

另外，隨著自行車智能化的發(fā)展，如智能鎖車，如何使單臂車架的自行車適應(yīng)智能化發(fā)展也是推廣單臂車架自行車的研究重點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的單臂車架存在的上述缺陷，提供一種能夠同時兼顧傳動效率和支撐結(jié)構(gòu)強度的適用單臂車架的變速輪轂組件，并且能夠與自行車的電動車鎖進行有效結(jié)合。

本實用新型采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種適用單臂車架的變速輪轂組件，包括軸部件、行星輪系以及輪轂，所述軸部件一端固定裝配在與單臂車架固定連接的固定架上，另一端與輪轂之間旋轉(zhuǎn)裝配，實現(xiàn)輪轂相對于固定架的旋轉(zhuǎn)安裝；所述軸部件上套裝有與單臂車架上的動力輸入端傳動連接的傳動套件，所述傳動套件與軸部件之間、所述傳動套件與輪轂之間分別旋轉(zhuǎn)裝配，所述傳動套件與行星輪系的輸入端周向傳動裝配；所述行星輪系裝配在軸部件和輪轂構(gòu)成的空間內(nèi)，行星輪系輸出端與輪轂之間通過單向離合器裝配，所述行星輪系的中心輪設(shè)有鎖止中心輪轉(zhuǎn)動的可控棘爪。

進一步的，所述行星輪系的棘爪通過棘爪彈簧安裝在軸部件外圈的棘爪安裝槽內(nèi)，并通過棘爪彈簧保持棘爪為彈起狀態(tài)；所述中心輪旋轉(zhuǎn)套裝在設(shè)有棘爪安裝槽的軸部件上，所述中心輪的內(nèi)圈設(shè)有與彈起狀態(tài)的棘爪嵌合的棘槽；所述軸部件上還旋轉(zhuǎn)套設(shè)有控制環(huán)，所述控制環(huán)的安裝孔內(nèi)圈設(shè)有壓制棘爪和彈起棘爪的棘爪控制部，所述控制環(huán)與變速控制機構(gòu)連接。

進一步的，所述變速控制機構(gòu)為設(shè)置在輪轂內(nèi)部的控制電機，所述軸部件上固定裝配有電機安裝座，所述控制電機固定安裝在電機安裝座上，所述控制電機的輸出軸連接一主動齒輪，所述主動齒輪與控制環(huán)外圈設(shè)置的從動輪齒嚙合；所述軸部件上設(shè)有貫穿車架和花鼓之間的過線孔，用于控制電機通過外部電源實現(xiàn)供電。

進一步的，所述輪轂端面與一旋蓋固定密封裝配，所述旋蓋與固定架之間旋轉(zhuǎn)密封裝配。

進一步的，所述行星輪系采用雙聯(lián)行星輪，包括有兩組中心輪和兩組棘爪，所述控制環(huán)設(shè)置在行星輪系的一側(cè)，棘爪采用長條結(jié)構(gòu)，從軸部件上的棘爪安裝槽延伸至控制環(huán)一端，在棘爪對應(yīng)所控制的中心輪位置設(shè)置棘齒部，對應(yīng)的另一中心輪位置設(shè)置避空段，所述棘爪的端部統(tǒng)一設(shè)置控制凸起，同時實現(xiàn)兩組棘爪中最多一個為彈起狀態(tài)。

進一步的，所述行星輪系輸入端為行星架，所述傳動套件與行星架連接的旋轉(zhuǎn)圓周上設(shè)有相互嵌合的傳動凸起和傳動凹槽。

作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述行星輪系輸出端包括外齒圈和行星架，所述外齒圈通過第一單向離合器與輪轂內(nèi)圈固定鑲嵌的襯套裝配，所述行星架通過第二單向離合器與輪轂內(nèi)圈固定鑲嵌的襯套裝配。

作為本實用新型的另一中優(yōu)選方案，所述行星輪系輸出端包括外齒圈和行星架，所述外齒圈通過第一單向離合器與輪轂內(nèi)圈固定鑲嵌的襯套裝配，所述行星架通過第二單向離合器與內(nèi)齒圈裝配。

進一步的，所述輪轂外緣通過輪輻與輪胎固定安裝，所述輪轂組件內(nèi)部還設(shè)有用于輪轂的鎖止機構(gòu)；所述鎖止機構(gòu)包括鎖環(huán)、第一鎖件、第二鎖件、開關(guān)件和鎖件安裝板；所述鎖環(huán)與輪轂內(nèi)圈固定鑲嵌，在鎖環(huán)的旋轉(zhuǎn)圓周上設(shè)有若干鎖槽；所述鎖件安裝板通過周向定位裝配在軸部件上，所述第一鎖件和第二鎖件分別彈性鉸接在鎖件安裝板的兩個鉸接點，所述第一鎖件上設(shè)有可嵌入鎖槽中的鎖塊611，所述第二鎖件與第一鎖件在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，所述第一鎖件和第二鎖件之間相互抵接，將第一鎖件上的鎖塊611嵌入鎖槽中，所述鎖塊611兩側(cè)的接觸邊和鎖槽兩側(cè)的接觸面之間呈楔面接觸；所述開關(guān)件與鎖止控制系統(tǒng)連接，其上具有依次撥動第二鎖件和第一鎖件的第一解鎖結(jié)構(gòu)和第二解鎖結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述鎖止控制系統(tǒng)包括控制開關(guān)件擺動的鎖止電機，所述鎖止電機與變速控制機構(gòu)的控制電機通過電機安裝座一同設(shè)置在鎖件安裝板上，所述鎖止電機的輸出端與作回轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)控制塊連接，所述旋轉(zhuǎn)控制塊的回轉(zhuǎn)圓周上的一點通過控制鋼絲與開關(guān)件的非鉸接點位置連接。

本實用新型將單臂車架的輪轂組件和內(nèi)變速器進行結(jié)合，其中軸部件僅作為連接固定架和輪轂之間的支撐結(jié)構(gòu)，通過傳動套件實現(xiàn)動力的傳遞，解決了單臂車架的輪轂軸同時兼顧傳動和支撐導(dǎo)致的高精度要求，降低了單臂車架適用的輪轂生產(chǎn)成本，并且結(jié)合內(nèi)變速器，提高了采用單臂車架的自行車或電動自行車的騎行舒適性，并且采用本實用新型的輪轂組件生產(chǎn)成本低、組裝更方便，將鎖止機構(gòu)和內(nèi)變速器的變速控制機構(gòu)結(jié)合，有利于單臂車架的自行車推廣應(yīng)用。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的變速輪轂組件內(nèi)部裝配示意圖。

圖2為實施例中的變速輪轂組件的分解示意圖。

圖3為實施例中的行星輪系在軸部件上的裝配示意圖。

圖4為實施例中的傳動套件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實施例中的行星架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實施例中的內(nèi)齒圈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為實施例中的軸部件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為實施例中的第一棘爪和第二棘爪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為實施例中的控制環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為實施例中的襯套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為實施例中的鎖件安裝板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為實施例中的電機安裝座結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為實施例中的鎖止機構(gòu)裝配示意圖。

圖中標(biāo)號：

1-軸部件，101-過線孔，102-周向固定安裝段，103-棘爪安裝槽，104-棘爪彈簧安裝槽，105-安裝板固定扁位，11-傳動套件，111-傳動套件安裝孔，112-傳動凹槽，113-軸承安裝位，114-卡環(huán)槽，115-輸入齒輪，12-第一軸承，13-第二軸承，14-第三軸承，15-第四軸承，17-軸向卡環(huán)，

2-行星輪系，21-行星架，211-行星輪安裝位，212-傳動凸起，213-第二單向離合器安裝外圈，22-內(nèi)齒圈，221-內(nèi)齒，222-第二單向離合器安裝內(nèi)圈，223-第一單向離合器安裝外圈，23-雙聯(lián)行星輪，24a-第一中心輪，24b-第二中心輪，25-第一單向離合器，26-第二單向離合器，

3-輪轂，31-旋蓋，32-第一密封圈，33-襯套，331-第一單向離合器安裝內(nèi)圈，332-鎖槽，34-第二密封圈，

4-固定架，

52-控制環(huán)，521-控制環(huán)安裝孔，5211-棘爪控制部，522-從動輪齒，523-定位凸起，54a-第一棘爪，54b-第二棘爪，541-控制凸起，542-棘齒部，543-彈簧安裝部，544-旋轉(zhuǎn)部，545-避空段，55-主動齒輪，56-電機安裝座，561-電機安裝座安裝內(nèi)孔，562-控制電機安裝孔，563-鎖止電機安裝孔，564-穿線孔，57-控制電機，

6-鎖止機構(gòu)，61-第一鎖件，611-鎖塊，62-第二鎖件，63-開關(guān)件，65-旋轉(zhuǎn)控制塊，66-鎖止電機，67-鋼絲，68-鎖件安裝板，681-鎖件安裝板安裝扁孔，682-第一鎖件安裝柱，683-第二鎖件安裝柱，684-電機安裝座限位孔，7-剎車器。

具體實施方式

參見圖1和圖2，圖示中的變速輪轂組件為本實用新型適用單臂車架的一種優(yōu)選實施方案，包括軸部件1、行星輪系2、輪轂3、固定架4、鎖止機構(gòu)6以及剎車器7等。

其中軸部件1作為支撐連接輪轂3和固定架4之間的支撐構(gòu)件，固定架4與單臂車架的叉架端部一體設(shè)置，軸部件1一端通過周向固定安裝段102固定裝配在固定架4上，周向固定安裝段102的設(shè)置如圖7所示，軸部件1的另一端與對應(yīng)的輪轂3之間通過第三軸承14相對旋轉(zhuǎn)裝配，軸部件1上通過第一軸承12和第二軸承13旋轉(zhuǎn)套裝有傳動套件11，傳動套件11靠近固定架4的一端與車架上設(shè)置的動力輸入端傳動連接，具體單臂車架的結(jié)構(gòu)可參考現(xiàn)有技術(shù)中的單臂車架自行車，傳動套件11的另一端延伸至輪轂3內(nèi)與行星輪系的輸入端傳動連接。本實施例中的軸部件1僅僅作為輪轂和車架之間的支撐件，相對于輪轂不做旋轉(zhuǎn)運動，通過軸部件1上轉(zhuǎn)動套裝的傳動套件11傳遞動力至行星輪系，并最終驅(qū)動輪轂3轉(zhuǎn)動，傳動套件11和輪轂3之間通過第四軸承15旋轉(zhuǎn)裝配。軸部件1的端部通過設(shè)置軸向卡環(huán)17和鎖緊螺母與固定架之間軸向定位裝配

輪轂3的端面與旋蓋31通過第一密封圈32實現(xiàn)固定密封裝配，形成封閉的輪轂殼體，該旋蓋32通過第四軸承15與傳動套件11外圈旋轉(zhuǎn)裝配，同時通過第二密封圈34與固定架之間旋轉(zhuǎn)密封裝配，保證輪轂殼體內(nèi)部的密封性能。在旋蓋31的外周固定設(shè)有剎車器7，該剎車器為抱剎，通過拉線拉緊內(nèi)部的剎車片將輪轂剎停，本實用新型的剎車器不僅限于抱剎，還可采用其他自行車輪轂上使用的已知剎車器類型。

參見圖3，行星輪系2包括行星架21、內(nèi)齒圈22、雙聯(lián)行星輪23和兩組中心輪24，其中中心輪24轉(zhuǎn)動套裝在軸部件1上，行星架21作為行星輪系的輸入端，與傳動套件11之間動力連接。如圖4所示，傳動套件11為一套筒狀構(gòu)件，外圈設(shè)有裝配第三軸承14的軸承安裝位113，并在軸承安裝位113上設(shè)置卡環(huán)槽114，用于裝配卡環(huán)進行軸向定位，傳動套件11的中心設(shè)有傳動套件安裝孔111，傳動套件11通過傳動套件安裝孔111同軸套裝在軸部件1上，其一端設(shè)置輸入齒輪，另一端圓周上設(shè)有若干傳動凹槽112，在行星架21與傳動套件11接觸的轉(zhuǎn)動圓周端面設(shè)有與傳動凹槽112嵌合的傳動凸起212，如圖5中所示，傳動套件11和行星架21之間的傳動凹槽112和傳動凸起212嵌合，實現(xiàn)傳動套件11和行星架21之間的周向傳動裝配，將傳動套件11的旋轉(zhuǎn)動力傳遞至行星架21。

本實施例中的傳動套件11的端部同軸設(shè)有輸入齒輪115，對應(yīng)的車架動力輸入端采用齒輪軸傳動機構(gòu)，與輸入齒輪115傳動連接，在實際應(yīng)用中，動力輸入端還可采用單臂車架自行車上常用的皮帶傳動或鏈傳動等傳動機構(gòu)。

參見圖5和圖6，本實施例中的行星架21和內(nèi)齒圈22均可作為行星輪系2的輸出件與輪轂3連接。在行星架21的圓周上設(shè)有若干裝配雙聯(lián)中心輪的行星輪安裝位211，行星架21的外圈上還設(shè)有用于安裝第二單向離合器的第二單向離合器安裝外圈213，第二單向離合器26套設(shè)在第二單向離合器安裝外圈213上，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動力由行星架21直接單向輸出至輪轂3。在內(nèi)齒圈22的內(nèi)圈設(shè)有與雙聯(lián)中心輪其中一組中心輪嚙合的內(nèi)齒211，內(nèi)齒圈22的外圈設(shè)有用于安裝第一單向離合器的第一單向離合器安裝外圈223，第一單向離合器25套設(shè)在第一單向離合器安裝外圈223上，第一單向離合器25的外圈嵌合在輪轂3內(nèi)壁鑲嵌的襯套33上，如圖10所示，襯套33的內(nèi)圈設(shè)置第一單向離合器安裝內(nèi)圈331，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動力由行星輪系變速后由內(nèi)齒圈22單向輸出至輪轂3。

行星架21和內(nèi)齒圈22可分別通過第二單向離合器26和第一單向離合器25與輪轂內(nèi)圈裝配，本實施例考慮到降低輪轂內(nèi)部的安裝軸向尺寸，將行星架21通過第二單向離合器26與內(nèi)齒圈22裝配，在內(nèi)齒圈22的內(nèi)圈還設(shè)有用于裝配第二單向離合器26的第二單向離合器安裝內(nèi)圈222，在行星架21作為輸出時，行星架21通過第二單向離合器26單向傳動內(nèi)齒圈22，內(nèi)齒圈22通過第一單向離合器25將旋轉(zhuǎn)動力單向輸出至輪轂3，而內(nèi)齒圈22作為輸出時，內(nèi)齒圈22的轉(zhuǎn)速會超越行星架21，第二單向離合器被超越，不會影響行星架21的正常轉(zhuǎn)動。

第一單向離合器25和第二單向離合器26均可采用棘爪式超越離合器或鋼球式超越離合器，其結(jié)構(gòu)方式及安裝方式可參考現(xiàn)有自行車輪轂內(nèi)的棘爪設(shè)置方式。

本實施例中采用雙聯(lián)行星輪23和兩組中心輪24作為變速傳動齒輪，通過兩組棘爪分別控制中心輪的轉(zhuǎn)動和停轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)三種速比的變換。以第一中心輪24a的裝配為例進行說明。如圖7和圖8所示，第一中心輪24a轉(zhuǎn)動套裝在軸部件1上，可相對軸部件1自由轉(zhuǎn)動。在軸部件1上設(shè)有軸向的棘爪安裝槽103和棘爪彈簧安裝槽104，在棘爪安裝槽103內(nèi)安裝第一棘爪a，第一棘爪a通過棘爪彈簧固定在棘爪安裝槽103內(nèi)，并保持棘爪初始為彈起狀態(tài)，第一中心輪24a套裝在第一棘爪a所在位置的軸部件1上，在第一中心輪24a的內(nèi)圈設(shè)有與第一棘爪a單向嚙合的棘槽，第一棘爪a彈起后，嵌入棘槽內(nèi)將第一中心輪24a單向鎖止，第一棘爪a壓下后，第一中心輪24a可自由轉(zhuǎn)動。

第二中心輪24b的結(jié)構(gòu)及安裝方式與第一中心輪24a相同，不同的是，兩組中心輪同軸并排裝配，對應(yīng)的兩組棘爪的棘齒部542位置不同。如圖8所示，第一棘爪a對應(yīng)第一中心輪的棘齒部542和第二棘爪對應(yīng)第二中心輪的棘齒部542相互錯開，為了降低生產(chǎn)成本，第一棘爪a和第二棘爪b采用相同長度，在軸部件1上加工的棘爪安裝槽103的長度一致，第一棘爪a和第二棘爪b上依次分別設(shè)有控制凸起541、棘齒部542、彈簧安裝部543，第一棘爪a和第二棘爪b的背部為圓弧柱面的旋轉(zhuǎn)部544，棘爪安裝槽103的底面為對應(yīng)的圓柱面槽，便于棘爪在棘爪安裝槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)擺動，第一棘爪a和第二棘爪b設(shè)置控制凸起541的一端延伸至行星輪系的同一端與控制環(huán)52連接，控制環(huán)52通過變速控制機構(gòu)推動控制凸起541實現(xiàn)棘爪的棘齒部彈起和壓下，由于采用雙聯(lián)行星輪，因此在變速過程中，應(yīng)當(dāng)保證最多只有一個中心輪的棘爪為彈起狀態(tài)。第一棘爪a和第二棘爪b為采用長條結(jié)構(gòu)，從軸部件1上的棘爪安裝槽延伸至控制環(huán)一端，在棘爪對應(yīng)所控制的中心輪位置設(shè)置棘齒部541，對應(yīng)的另一中心輪位置則設(shè)置避空段545。

如圖9所示，控制環(huán)52中心設(shè)有控制環(huán)安裝孔521，控制環(huán)52通過控制環(huán)安裝孔521旋轉(zhuǎn)套裝在設(shè)置棘爪安裝槽的軸部件1上，在控制環(huán)安裝孔521的內(nèi)圈設(shè)有分別對應(yīng)兩組棘爪的棘爪控制部5211，棘爪控制部5211為設(shè)置在控制環(huán)安裝孔521內(nèi)圈上的凹槽，擋控制環(huán)安裝孔521的內(nèi)圈與棘爪的控制部接觸時，將棘爪的棘齒部壓下，對應(yīng)的中心輪處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，當(dāng)棘爪控制部5211的凹槽與棘爪的控制部接觸時，棘爪的棘齒部在棘爪彈簧的作用下彈起，對應(yīng)的中心輪為限制轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

控制環(huán)52可通過自行車的外部的變速控制機構(gòu)連接控制，如拉線控制機構(gòu)，也可采用電動控制變速。如圖2中所示，本實施例中在軸部件1上還固定設(shè)有一電機安裝座56，該電機安裝座56通過電機安裝座安裝內(nèi)孔561套裝在軸部件1上，在電機安裝座56上設(shè)有控制電機安裝孔562，控制電機57固定安裝在電機安裝座56上，其電機輸出軸連接一主動齒輪55，主動齒輪55與控制環(huán)52的外圓周上設(shè)置的從動輪齒522嚙合，帶動控制環(huán)52正反轉(zhuǎn)動。在控制環(huán)52的轉(zhuǎn)動外圈還設(shè)有與位置傳感器配合的定位凸起523，位置傳感器與控制電機通過信號反饋連接，反饋控制控制電機的轉(zhuǎn)動角度與控制環(huán)52的擋位轉(zhuǎn)動角度匹配，實現(xiàn)控制環(huán)對擋位的精準定位。具體關(guān)于位置傳感器反饋控制電機屬于常用的自動控制技術(shù)，本實施例在此不對其具體工作原理進行贅述。

本實施例描述的是三個擋位的三速傳動機構(gòu)，但本實用新型的權(quán)利要求保護范圍不僅限于三速傳動機構(gòu)。本實施例的動力傳動路線如下：動力輸入端將動力傳遞至傳動套件11，傳動套件11帶動行星架21同步旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)動力可通過行星架直接輸出或者通過行星輪系變速傳動后，由內(nèi)齒圈22輸出至輪轂3。

以下詳細說明本實施的三個擋位傳動路線：

第一擋位：變速控制機構(gòu)通過控制環(huán)52將第一中心輪24a和第二中心輪24b處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，此時行星輪和中心輪不傳遞動力，此時傳動套件11帶動行星架21旋轉(zhuǎn)，行星架21直接通過第二單向離合器26帶動內(nèi)齒圈22旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈22通過第一單向離合器25帶動輪轂3旋轉(zhuǎn)，該擋位為直接擋；

第二擋位：變速控制機構(gòu)通過控制環(huán)52將第一中心輪24a固定，傳動套件11帶動行星架21旋轉(zhuǎn)，雙聯(lián)行星輪23和第一中心輪24a傳動，帶動內(nèi)齒圈22通過第一單向離合器25輸出動力至輪轂3，根據(jù)行星輪系原理，內(nèi)齒圈22轉(zhuǎn)速高于行星架21，第二單向離合器26被超越，內(nèi)齒圈不影響行星架轉(zhuǎn)動，該擋位為第一增速擋；

第三擋位：變速控制機構(gòu)通過控制環(huán)52將第二中心輪24b固定，傳動套件11帶動行星架21旋轉(zhuǎn)，雙聯(lián)行星輪23和第二中心輪24b傳動，帶動內(nèi)齒圈22通過第一單向離合器25輸出動力至輪轂3，根據(jù)行星輪系原理，內(nèi)齒圈22轉(zhuǎn)速高于行星架21，第二單向離合器26被超越，內(nèi)齒圈不影響行星架轉(zhuǎn)動，該擋位為第二增速擋，第二增速擋的傳動速比高于第一增速擋。

參見圖1和圖13，本實施中的輪轂組件還可在輪轂內(nèi)部設(shè)置鎖止機構(gòu)6，鎖止機構(gòu)6可參考本申請人的2016年12月6日申請的申請?zhí)枮?016111109204的實用新型申請文件，鎖止機構(gòu)6包括第一鎖件61、第二鎖件62、開關(guān)件63和鎖環(huán)，其中鎖環(huán)作為旋轉(zhuǎn)輸出件與輪轂3的內(nèi)壁固定鑲嵌，鎖環(huán)隨輪轂3一同旋轉(zhuǎn)，在鎖環(huán)的旋轉(zhuǎn)圓周上設(shè)有若干鎖槽；第一鎖件61和第二鎖件62分別彈性鉸接在兩個鉸接點，第一鎖件61上設(shè)有可嵌入鎖槽中的鎖塊611，第二鎖件62與第一鎖件61在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，將第一鎖件61上的鎖塊611嵌入鎖槽中；開關(guān)件63與鎖止控制系統(tǒng)連接，其上具有依次撥動第二鎖件62和第一鎖件61的第一解鎖結(jié)構(gòu)和第二解鎖結(jié)構(gòu)。

鎖環(huán)采用一環(huán)形回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其圓周與輪轂3的內(nèi)壁鑲嵌固連，可采用花鍵連接等周向定位結(jié)構(gòu)裝配在輪轂3的內(nèi)壁，與輪轂3一同轉(zhuǎn)動。在鎖環(huán)設(shè)有若干鎖槽，鎖槽分布在鎖環(huán)的旋轉(zhuǎn)圓周上，包括可設(shè)置在環(huán)形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)輸出件的外圓周、內(nèi)圓周上，該鎖槽用于與第一鎖件61和第二鎖件62構(gòu)成的穩(wěn)定鎖止結(jié)構(gòu)配合，將鎖環(huán)連同輪轂一同鎖定。

第一鎖件61和第二鎖件62為兩個擺桿構(gòu)件，兩個鎖件的擺動點分別彈性鉸接在兩個鉸接點，彈性鉸接是指的在第一鎖件或第二鎖件的鉸接點位置設(shè)置扭簧或者拉簧，通過彈簧的彈力使兩個鎖件分別繞鉸接點具有彈性回彈力。第一鎖件61上設(shè)有嵌入鎖槽的鎖塊611，同時第二鎖件62與第一鎖件61在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，第一鎖件61的鎖塊611嵌入鎖槽時，第二鎖件62在其彈性回彈力的作用下與第一鎖件61固定抵接，即第一鎖件61、第二鎖件62的兩個鉸接點和抵接點之間可形成一個三角形，第一鎖件61和第二鎖件62之間通過三角支撐，將第一鎖件61上的鎖塊611可靠地嵌入鎖槽中，實現(xiàn)對鎖環(huán)的可靠鎖止。

第一鎖件61和第二鎖件62之間通過相互嵌合的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有效抵接，在第一鎖件61的抵接位置設(shè)有鎖止角，第二鎖件62的抵接位置設(shè)有鎖止卡口，鎖止角與鎖止卡口在兩個鎖件抵接時可靠嵌合固定，鎖止角和鎖止卡口的角度及開口方向應(yīng)當(dāng)保證在第一鎖件和第二鎖件反向擺動時，能夠順利脫離。鎖止角和鎖止卡口的位置關(guān)系可在兩個鎖件之間調(diào)換。

第一鎖件61和第二鎖件62的解鎖通過開關(guān)件63實現(xiàn)。開關(guān)件63同樣為一擺桿構(gòu)件，其一端鉸接設(shè)置，在非鉸接點位置上設(shè)有依次撥動第二鎖件62和第一鎖件61的解鎖結(jié)構(gòu)，通過首先將第二鎖件62反向撥開，解除第二鎖件對第一鎖件的位置約束，然后再撥動第一鎖件61，將第一鎖件61上的鎖塊611從鎖環(huán)上的鎖槽中脫出，完成解鎖。

具體的，本實施例中第一鎖件61、第二鎖件62和開關(guān)件63均為板狀板件，第一鎖件61和第二鎖件62之間在同一平面內(nèi)抵接鎖止，開關(guān)件63則平行于兩個鎖件抵接的平面布置。在開關(guān)件63上分別設(shè)有在解鎖方向上撥動第二鎖件62的第一解鎖邊和撥動第一鎖件61的第二解鎖塊611，對應(yīng)的在第二鎖件62上設(shè)有與第一解鎖邊接觸的第一解鎖塊611，在第一鎖件61上設(shè)有與第二解鎖塊611接觸的第二解鎖邊。實際應(yīng)用中，解鎖塊611和解鎖邊的位置關(guān)系可在兩個鎖件和開關(guān)件之間調(diào)換設(shè)置，兩個鎖塊611均凸出板件的表平面設(shè)置，對應(yīng)的解鎖邊推動解鎖塊611或者解鎖塊611推動解鎖邊實現(xiàn)鎖件的擺動。

在第一鎖件61和第二鎖件62完成解鎖后，開關(guān)件63可對兩個鎖件的解鎖狀態(tài)進行保持，優(yōu)選的，本實施例在第一鎖件61和第二鎖件62之間還設(shè)有相互勾結(jié)的鉤結(jié)構(gòu)作為解鎖保持結(jié)構(gòu)，具體包括設(shè)置在第一鎖件61上的第一解鎖保持鉤和設(shè)置在第二鎖件62上的第二解鎖保持鉤。在開關(guān)件63的第二解鎖塊611將第一鎖件61推動至解鎖狀態(tài)后，第二鎖件62的第一解鎖塊611與開關(guān)件63的第一解鎖邊分離，第二鎖件62在自身彈性回彈力作用下回擺一定角度，此時第二鎖件62上的第二解鎖保持鉤和第一鎖件61上的第一解鎖保持鉤之間鉤搭連接，此時第二鎖件62再次對第一鎖件61形成約束，防止第一鎖件61回擺。解鎖保持結(jié)構(gòu)的設(shè)置可避免在開關(guān)件63連接的鎖止控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，第一鎖件61回擺造成誤鎖止。

開關(guān)件63上還設(shè)有解鉤結(jié)構(gòu)，用于分開解鎖狀態(tài)下第一鎖件61和第二鎖件62之間鉤連的鉤結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對鎖止機構(gòu)的鎖止操作。具體的，在開關(guān)件63上設(shè)置另一段側(cè)邊作為解鉤邊，解鉤邊與第一解鎖邊的作用相似，從另一個方向推動第二鎖件62上的第一解鎖塊611(若第二鎖件62上設(shè)置的是解鎖邊，則開關(guān)件上設(shè)置凸出的解鉤塊)，解除第二鎖件62通過鉤結(jié)構(gòu)對第一鎖件61的約束，此時第一鎖件61在自身彈性回彈力的作用下回擺，直至第二鎖件62的鎖塊611重新嵌入鎖環(huán)的鎖槽內(nèi)，開關(guān)件持續(xù)擺動后，解鉤邊和第二鎖件62的第一解鎖塊611分離，此時第二鎖件62在自身彈性回彈力的，將鎖止卡口重新與第一鎖件61的鎖止角嵌合抵接，完成鎖止動作。

本實施例將第一鎖件61的鎖塊611兩側(cè)的鎖塊611接觸邊和鎖環(huán)的鎖槽兩側(cè)的鎖槽接觸面之間設(shè)置成楔面接觸，可以將鎖塊611和鎖槽的接觸位置加工成斜面或斜邊，也可以是鎖塊611和鎖槽之間的安裝角度使兩者之間呈楔面接觸，在沒有第二鎖件62約束的情況下，無論鎖環(huán)從哪個方向轉(zhuǎn)動，鎖槽接觸面均通過該楔面配合將鎖塊611連同第一鎖件61從鎖槽中推出，而第二鎖件62通過三角支撐對第一鎖件61形成約束后，則能夠可靠地將鎖塊611限定在鎖槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)輸出件實現(xiàn)正反兩個方向鎖止。相應(yīng)的，在解鎖過程中，如第一鎖件61的鎖塊611在未完全嵌入鎖槽中時，第二鎖件62在鎖止卡口的一側(cè)設(shè)置連續(xù)保持邊，在鎖塊611從剛進入鎖槽到完全進入鎖槽的極限位置過程中，第一鎖件61的鎖止角始終與第二鎖件62上的連續(xù)保持邊滑移接觸。

上述設(shè)置的目的是為了保證本實施例的自行車車輪在高速轉(zhuǎn)動(如在騎行中)誤操作，在車輪高速轉(zhuǎn)動的過程中，帶動鎖環(huán)高速轉(zhuǎn)動，此時控制鎖止機構(gòu)進行鎖止操作，第一鎖件61的鎖塊611在部分進入鎖環(huán)的鎖槽中后，會由轉(zhuǎn)動的鎖槽反復(fù)將鎖塊611連同第一鎖件推出，此時第一鎖件61的鎖止角在第二鎖件62的連續(xù)保持邊上往復(fù)滑移，第二鎖件62并不會對第一鎖件61形成有效的約束，此時鎖止機構(gòu)會發(fā)出連續(xù)的滴答撞擊聲(鎖槽反復(fù)推出鎖塊611)提醒騎行者出現(xiàn)了誤鎖操作，且會給旋轉(zhuǎn)輸出件即車輪帶來阻力減速。這樣的設(shè)置不會造成鎖止機構(gòu)或者輪轂內(nèi)部結(jié)構(gòu)因高速鎖止而損壞，有效避免騎行過程中因誤鎖出現(xiàn)意外事故。

本實施例中的開關(guān)件63可與第一鎖件61同軸鉸接，開關(guān)件63與鎖止控制系統(tǒng)連接，鎖止控制系統(tǒng)可采用手動控制，即通過自行車上的拉線系統(tǒng)實現(xiàn)手動控制，也可采用電動控制，通過電機66來帶動開關(guān)件63擺動。

電機66可直接與開關(guān)件63的擺動軸對接，通過電機正反轉(zhuǎn)帶動開關(guān)件往復(fù)擺動，也可如本實施例中所示，電機66的輸出端連接一旋轉(zhuǎn)控制塊65，旋轉(zhuǎn)控制塊65上設(shè)置非圓電機軸安裝孔，與電機66的輸出軸連接，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)控制塊65做回轉(zhuǎn)運動，在旋轉(zhuǎn)控制塊65的回轉(zhuǎn)圓周上設(shè)置第二控制鋼絲連接孔，與鋼絲67的一端固定連接，在開關(guān)件63的非鉸接點設(shè)置第一控制鋼絲連接孔，與鋼絲67的另一端固定連接。旋轉(zhuǎn)控制塊65轉(zhuǎn)動一定角度，則通過鋼絲67帶動開關(guān)件63實現(xiàn)一定角度的擺動，控制鎖止電機的正反轉(zhuǎn)，則可控制開關(guān)件63的擺動方向。

鋼絲67應(yīng)當(dāng)具有足夠的剛性，能夠拉動和推動開關(guān)件63進行擺動。

電機66可設(shè)置信號傳輸模塊，通過有線信號或者無線信號實現(xiàn)對電機的自動控制，也可設(shè)置成手機APP控制模式，適用于網(wǎng)絡(luò)公共自行車的自動租賃。關(guān)于通過有線信號或無線信號控制電機為常用的電機控制技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際需求進行選擇設(shè)計，本實施例在此不做贅述。

本實施例中在鎖環(huán)的鎖槽、第一鎖件61的鎖塊611以及第二鎖件62上設(shè)置機械式的防誤操作結(jié)構(gòu)，在采用電動控制鎖止操作的基礎(chǔ)上，本實施例還采取了自動防誤操作設(shè)置。

具體的，本實施例的鎖止控制系統(tǒng)還包括有轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器與電機通過信號連接，本實施例中的轉(zhuǎn)速傳感器采用霍爾傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測定，在鎖環(huán)或者其連接的旋轉(zhuǎn)件的旋轉(zhuǎn)圓周固定設(shè)置一磁鋼，在將霍爾傳感器通過傳感器安裝座朝向磁鋼固定設(shè)置，鎖環(huán)或其連接的旋轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動一周，則霍爾傳感器接受到一次信號，計轉(zhuǎn)動一圈，進而計算出此時的轉(zhuǎn)速，同時在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定一保護轉(zhuǎn)速，當(dāng)霍爾傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速超過保護轉(zhuǎn)速時，斷開電機與外部信號聯(lián)系的通道，電機不執(zhí)行任何操作，或保持控制信號，當(dāng)速度低于保護轉(zhuǎn)速時執(zhí)行操作命令，當(dāng)霍爾傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速低于保護轉(zhuǎn)速時，電機可根據(jù)外部信號進行相應(yīng)的鎖止動作。這樣可從電子和機械兩個方面有效防止誤操作，提高了鎖止結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

轉(zhuǎn)速傳感器還可作為自行車的車速監(jiān)測模塊，通過移動顯示模塊實時接收顯示騎行速度。

本實施例中輪轂組件中，鎖環(huán)與自行車車輪的輪轂3內(nèi)壁固定連接，第一鎖件61、第二鎖件62、開關(guān)件63、電機66均設(shè)置在同一鎖件安裝板68上，鎖件安裝板68通過鎖件安裝板安裝扁孔681固定套裝在軸部件1的安裝板固定扁位105上，將整個鎖止機構(gòu)封裝在自行車的輪轂殼體內(nèi)，鎖件安裝板68上設(shè)有第一鎖件安裝柱681和第二鎖件安裝柱682，分別用于彈性鉸接安裝第一鎖件和第二鎖件。

為了降低輪轂組件內(nèi)部零部件數(shù)量，鎖環(huán)可與行星輪系連接的輪轂內(nèi)圈固定鑲嵌的襯套33一體加工，如圖10所示，在襯套33的內(nèi)圈設(shè)有若干鎖槽332，用于與第一鎖件61的鎖塊611嵌合。

為了使輪轂組件內(nèi)部的電機安裝結(jié)構(gòu)更緊湊，本實施例將變速控制機構(gòu)的電機安裝座56一同固定在鎖件安裝板68上，使控制電機和鎖止電機一同安裝在同一固定件上，如圖11和圖12所示，鎖件安裝板68的鎖件安裝板安裝扁孔681固定套裝在軸部件1的安裝板固定扁位105上，并軸向定位，電機安裝座56在套裝在軸部件1的同時，與鎖件安裝板68上的電機安裝座限位孔684配合，限定電機安裝座的位置，在電機安裝座56上同時設(shè)有安裝控制電機的控制電機安裝孔562和安裝鎖止電機的鎖止電機安裝孔563，軸部件1上設(shè)有軸向貫穿的過線孔101，在電機安裝座56上則設(shè)有與過線孔101對接的穿線孔564，用于實現(xiàn)外部電源對控制電機57和鎖止電機66進行供電。

本實施例的鎖止機構(gòu)工作過程如下。

在鎖止?fàn)顟B(tài)下，此時自行車停止，車輪轉(zhuǎn)速為零，鎖環(huán)(襯套33)正反兩方向均不轉(zhuǎn)動，第一鎖件61在第一扭簧的回彈力作用下將鎖塊611嵌入鎖環(huán)(襯套33)的鎖槽332內(nèi)，同時第二鎖件62在第二扭簧的回彈力作用下與第一鎖件61抵接，相互抵接處的鎖止角和鎖止卡口固定嵌合，使第一鎖件61和第二鎖件62之間形成穩(wěn)定的三角支撐結(jié)構(gòu)，對鎖環(huán)(襯套33)及其連接的車輪輪轂形成鎖止，第二鎖件62對第一鎖件61形成約束，防止第一鎖件61的鎖塊611從鎖槽332中脫出。

解鎖時，開關(guān)件63在鎖止控制系統(tǒng)(本實施例的電機和控制鋼絲)驅(qū)動下逆時針擺動，開關(guān)件63上的第一解鎖邊首先與第二鎖件62上的第一解鎖塊611接觸，隨著開關(guān)件63繼續(xù)擺動，第一解鎖邊推動第一解鎖塊611，使第二鎖件62克服自身回彈力逆時針擺動；在擺動到一定角度后，第二鎖件62和第一鎖件61之間抵接嵌合的鎖止卡口和鎖止角分離，此時開關(guān)件63上方設(shè)置的第二解鎖塊611與第一鎖件61上方的第二解鎖邊接觸，隨著開關(guān)件的繼續(xù)擺動，第二解鎖塊611推動第二解鎖邊，克服第一鎖件61自身回彈力逆時針擺動，使第一鎖件61的鎖塊611從鎖槽332中脫出，實現(xiàn)解鎖。

在第一鎖件61的鎖塊611完全從鎖槽332中脫出后，第二鎖件62的第一解鎖塊611失去開關(guān)件63的約束回彈，其上設(shè)置的第二解鎖保持鉤與第一鎖件61上的第一解鎖保持鉤鉤接，此時，第二鎖件62重新對第一鎖件61建立一個約束，防止第一鎖件61在自身回彈力的作用下將鎖塊611誤嵌入鎖槽內(nèi)。同時開關(guān)件可在鎖止控制系統(tǒng)的作用下保持位置。

在將解鎖狀態(tài)解除，將鎖止機構(gòu)重新鎖止時，開關(guān)件63在鎖止控制系統(tǒng)驅(qū)動下順指針回擺，此時，開關(guān)件63上方設(shè)置的解鉤邊與第二鎖件62的第一解鎖塊611的另一方向接觸，隨著開關(guān)件63的持續(xù)回擺，解鉤邊推動第一解鎖塊611，克服第二鎖件62自身回彈力逆時針擺動，將第二鎖件62和第一鎖件61之間鉤搭的第二解鎖保持鉤和第一解鎖保持鉤分離，分離后，第二鎖件62消除對第一鎖件61的約束，第一鎖件61在自身回彈力以及開關(guān)件63上的第二解鎖塊611回位作用下重新向鎖環(huán)(襯套33)上的鎖槽332嵌入。

如在鎖止過程中，自行車車輪處于高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)(騎行過程中誤操作鎖止)，在第一鎖件61的鎖塊611剛開始進入鎖環(huán)(襯套33)的鎖槽332時，鎖槽332兩側(cè)的鎖槽接觸面與鎖塊611的鎖塊611接觸邊為楔面配合，同時第一鎖件61的鎖止角與第二鎖件62的保持邊接觸，此時在旋轉(zhuǎn)輸出件高速轉(zhuǎn)動的過程中，第二鎖件62來不及對第一鎖件61建立有效的約束，鎖槽332和鎖塊611之間的楔面配合會將鎖塊611連同第一鎖件61往復(fù)推出鎖塊611進入的鎖槽，同時第一鎖件61的鎖止角則與第二鎖件62的保持邊來回滑動，保證自行車在騎行過程中不能夠可靠鎖止。在車輪停止轉(zhuǎn)動后，鎖環(huán)(襯套33)停止轉(zhuǎn)動，此時第一鎖件61上的鎖塊611可完全嵌入其中一個鎖槽332，此時第二鎖件62上的鎖止卡口與第一鎖件61上的鎖止角嵌合，完成可靠鎖止。

在上述控制流程中，設(shè)定一保護轉(zhuǎn)速，在自行車低于該保護轉(zhuǎn)速時，電機可以控制鎖止機構(gòu)進行解鎖或鎖止，在自行車高于該保護轉(zhuǎn)速時，切斷電機接受控制信號，鎖止機構(gòu)處于失效狀態(tài)。實現(xiàn)從機械機構(gòu)和自控控制兩個方面對誤鎖止操作進行保護。所述輪轂內(nèi)部設(shè)置一轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊，所述轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊與鎖止機構(gòu)的鎖止電機通過信號反饋連接，具體關(guān)于如何通過轉(zhuǎn)速控制電機為常規(guī)自動控制技術(shù)，本實施例在此不對其具體工作原理進行贅述。

在實際應(yīng)用中，本實施例的輪轂組件內(nèi)部還可設(shè)置直接驅(qū)動輪轂轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機，實現(xiàn)輪轂組件在電動助力自行車上的應(yīng)用。

以上實施例是對本實用新型的說明，并非對本實用新型的限定，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的具體工作原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。