一種用於單臂車架的變速器傳動機構及其應用的輪轂組件的製作方法

2023-05-28 07:10:26

本實用新型屬於自行車機械傳動技術，具體涉及一種用於單臂車架的內變速器傳動機構及其應用的輪轂組件。

背景技術：

單臂車架的自行車是指自行車車架的前叉架或後叉架採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。採用單臂車架的輪轂組件要綜合考慮車軸的傳動和支撐，如何實現輪轂傳動的方式是解決應用單臂車架自行車的難題。

如申請號為201610218309.7、實用新型名稱為電機、電機系統及充電和剎車方法的中國專利文件中公開了一種單臂車架自行車採用的輪轂傳動方案，包括離合器單元、行星齒輪系，離合器單元用於在車輪軸和行星齒輪系之間傳遞力矩，行星輪系套設在車輪軸上，能夠利用從離合器單元傳輸來的力帶動內部的電機轉子及輪轂轉動。該技術方案將行星輪系傳動機構和車輪軸結合，提供了單臂車架自行車的輪轂傳動方案，該技術方案僅僅能夠實現一種固定傳動比的傳動方案，不能夠很好地解決不同的騎行需求。

另外，隨著自行車智能化的發展，如智能鎖車、電動騎行助力，如何使單臂車架的自行車適應智能化發展也是推廣單臂車架自行車的研究重點。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題是：針對現有的單臂車架自行車存在的輪轂傳動比單一的缺陷，提供一種用於單臂車架的內變速器傳動機構及其應用的輪轂組件，能夠有效地解決單臂車架和輪轂之間的多速比傳動，並且能夠實現自行車的智能化功能設置。

本實用新型採用如下技術方案實現：

一種用於單臂車架的變速器傳動機構，採用行星齒輪傳動，包括軸部件、行星輪系，所述軸部件一端裝配在與單臂車架固定連接的固定架上，並與車架上的動力輸入端傳動連接，所述固定架和單臂車架連接的輪轂之間旋轉裝配，所述軸部件分別和固定架、輪轂之間旋轉裝配；所述軸部件的另一端通過輸入轉接座與行星輪系輸入端周向傳動裝配；所述行星輪系裝配在固定架和輪轂構成的空間內，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有鎖止中心輪轉動的可控棘爪。

進一步的，所述固定架通過安裝座分別與行星輪系、輪轂裝配；所述安裝座一端面與固定架固定連接，另一端具有凸出的圓筒安裝段，圓筒安裝段的外圈分別與行星輪系及輪轂裝配，內圈同時與軸部件旋轉裝配。

進一步的，所述行星輪系的棘爪通過棘爪座裝配在安裝座上，所述棘爪座周向定位套設在安裝座上，所述棘爪通過棘爪彈簧旋轉安裝在棘爪座外圈的棘爪安裝槽內，保持棘爪為彈起狀態；所述行星輪系的中心輪旋轉套設在棘爪座上，所述中心輪的內圈設有與彈起狀態的棘爪嵌合的棘槽。

進一步的，所述棘爪座上還旋轉套設有控制環，所述控制環的安裝孔內圈設有壓制棘爪和彈起棘爪的棘爪控制凸起，所述控制環通過傳動組件與變速控制機構連接。

進一步的，所述變速控制機構為設置在輪轂內部的電機，所述安裝座上周向定位裝配有電機安裝座，所述電機固定安裝在電機安裝座上，所述電機的輸出軸連接一主動齒輪，所述主動齒輪與控制環外圈設置的從動輪齒嚙合。

進一步的，所述控制環的外圈還設有與位置傳感器配合的定位凸起，所述位置傳感器與電機通過信號反饋連接。

進一步的，所述輪轂端面與一旋蓋密封裝配，所述旋蓋與安裝座旋轉裝配。

在本實用新型中，所述行星輪系採用雙聯行星輪，包括有兩組中心輪和兩組棘爪，所述控制環設置在行星輪系的一側，棘爪採用長條結構，從棘爪座上的棘爪安裝槽延伸至控制環一端，在棘爪對應所控制的中心輪位置設置棘齒部，對應的另一中心輪位置設置避空段，所述棘爪的端部統一設置控制凸起，同時實現兩組棘爪中最多一個為彈起狀態。

進一步的，所述行星輪系輸入端為行星架，所述輸入轉接座與行星架連接的旋轉圓周上設有相互嵌合的傳動凸起和傳動凹槽，嵌合後的輸入轉接座和行星架之間還通過軸向定位件實現軸向定位裝配。

進一步的，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裝配，所述行星架通過第二單向離合器與輪轂裝配。

作為本實用新型的一種優選方案，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裝配，所述行星架通過第二單向離合器與內齒圈裝配。

本實用新型還公開了一種用於單臂車架的輪轂組件，採用上述的變速傳動機構，所述輪轂外緣通過輪輻與輪胎固定安裝，所述輪轂組件內部還設有用於輪轂的鎖止機構，鎖止機構的技術方案可參考本申請人的2016年12月6日申請的申請號為2016111109204的實用新型申請文件。

進一步的，所述輪轂內部還設有轉速監測模塊，所述轉速監測模塊與鎖止機構的鎖止電機通過信號反饋連接。

進一步的，所述輪轂內部還設有驅動輪轂轉動的驅動電機。

本實用新型將內變速器傳動機構和單臂車架的輪轂組件結合，解決了單臂車架不能設置內變速器的缺陷，提高了採用單臂車架的自行車或電動自行車的騎行舒適性，並且採用本實用新型的輪轂組件生產成本低、組裝更方便，有利於單臂車架的自行車推廣應用。

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的變速器傳動機構的裝配示意圖。

圖2為實施例中的變速器傳動機構的分解示意圖。

圖3為實施例中的安裝座結構示意圖。

圖4為實施例中的輸入轉接座結構示意圖。

圖5為實施例中的行星架結構示意圖。

圖6為實施例中的內齒圈結構示意圖。

圖7為實施例中的第一中心輪裝配示意圖。

圖8為實施例中的棘爪座結構示意圖。

圖9為實施例中的第一棘爪和第二棘爪結構示意圖。

圖10為實施例中的控制環結構示意圖。

圖11為實施例中的電機安裝座結構示意圖。

圖12為實施例中的輪轂鎖止機構裝配示意圖。

圖中標號：

1-軸部件，11-輸入轉接座，111-輸入轉接座安裝孔，1111-限位直邊，112-傳動凹槽，113-卡環槽，12-第一軸承，13-第二軸承，14-第三軸承，15-第四軸承，16-輸入齒輪，17-軸向卡環，

2-行星輪系，21-行星架，211-行星輪安裝位，212-傳動凸起，2121-卡環槽，213-第二單向離合器安裝外圈，22-內齒圈，221-內齒，222-第二單向離合器安裝內圈，223-第一單向離合器安裝外圈，23-雙聯行星輪，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-密封圈，33-內襯

4-固定架，41-安裝座，411-軸承安裝段，4111-限位槽，412-定位安裝段，4121-定位缺口，

51-棘爪彈簧，52-控制環，521-控制環安裝孔，5211-棘爪控制部，522-從動輪齒，523-定位凸起，53-棘爪座，531-棘爪座安裝孔，5311-棘爪座限位凸起，532-棘爪安裝槽，533-棘爪彈簧安裝槽，54-棘爪，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-電機安裝座安裝內孔，5611-電機安裝座限位凸起，562-電機安裝孔，57-電機，

6-鎖止機構，61-第一鎖件，62-第二鎖件，63-開關件，64-鎖環，641-鎖槽，65-旋轉控制塊，66-鎖止電機，67-鋼絲，68-鎖件安裝板，

7-剎車器。

具體實施方式

實施例

參見圖1和圖2，圖示中的一種用於單臂車架的輪轂組件為本實用新型的優選方案，包括變速器傳動機構以及設置在輪轂上的鎖止機構6、剎車器7等。

其中變速器傳動機構包括軸部件1、行星輪系2及若干變速控制凸起件。具體的，軸部件1一端旋轉裝配在固定架4上，固定架4與單臂車架的叉架端部一體設置，同時與對應的輪轂3之間相對旋轉裝配，軸部件1靠近固定架4的一端與車架上設置的動力輸入端傳動連接，具體單臂車架的結構可參考現有技術中的單臂車架自行車。軸部件1的另一端則通過行星輪系2與單臂車架對應的輪轂3連接。由於軸部件同時作為傳動件以及輪轂和車架之間的支撐件，軸部件1兩端部分別與固定架4和輪轂3之間通過第四軸承15和第一軸承12裝配，實現軸部件1對固定架1和輪轂3之間的旋轉支撐，同時，固定架4整體固定，軸部件1和輪轂3之間可相對自由轉動，實現行星輪系的變速傳動。

本實施例中的軸部件1的端部裝配有輸入齒輪16，對應的車架動力輸入端採用齒輪軸傳動機構，與輸入齒輪16傳動連接，在實際應用中，動力輸入端還可採用皮帶傳動或鏈傳動等傳動機構。

如圖1中所示，固定架4一端與單臂車架一體固連，另一端面連接一安裝座41，通過安裝座41與軸部件1及行星輪系2裝配。安裝座41一端面通過法蘭結構與固定架4固定連接，另一端為延伸的圓筒安裝段，如圖3所示，該安裝段上分為軸承安裝段411和定位安裝段412，其中軸承安裝段411的外圈通過第三軸承14與輪轂3之間旋轉裝配，軸承安裝段411的內圈通過第二軸承13與軸部件1之間旋轉裝配，提高軸部件1作為支撐件的支撐強度。定位安裝段412則用於裝配行星輪系2，行星輪系2套裝在定位座上，並封裝在輪轂內部。

輪轂3的端面與旋蓋31通過密封圈32實現密封裝配，該旋蓋32通過第三軸承14與安裝座的軸承安裝段411的外圈旋轉裝配，本實施例中的軸承均採用密封軸承。在輪轂3的外周固定設有剎車片，在安裝座上固定設有夾器和剎車片配合，形成單臂車架的剎車器7，本實用新型的剎車器不僅限於碟片式剎車器，還可採用其他自行車輪轂上使用的已知剎車器類型。

行星輪系2包括行星架21、內齒圈22、雙聯行星輪23和兩組中心輪24，其中中心輪24套裝在軸部件1上，行星架21作為行星輪系輸入端，與軸部件1之間通過輸入轉接座11實現動力連接。如圖4所示，輸入轉接座11為一盤裝構件，其中心設有輸入轉接座安裝孔111，輸入轉接座11通過輸入轉接座安裝孔111同軸套裝在軸部件1上，在輸入轉接座安裝孔111和軸部件1的外圈之間分別設有限位直邊1111，實現軸部件1和輸入轉接座11之間的周向定位裝配。輸入轉接座11的轉動圓周上設有若干傳動凹槽112，在行星架21與輸入轉接座11接觸的轉動圓周端面設有與傳動凹槽112嵌合的傳動凸起212，如圖5中所示，輸入轉接座11和行星架21之間的傳動凹槽112和傳動凸起212嵌合，實現輸入轉接座11和行星架21之間的周向傳動裝配，將軸部件1的旋轉動力傳遞至行星架21，在嵌合後傳動凸起212和傳動凹槽112的外圓周上還分別設有能夠拼成完整圓周的卡環槽113、2121，在拼合後的卡環槽113、2121內裝配軸向卡環17，在輸入轉接座11和行星架21周向傳動裝配的同時，還通過軸向定位件實現兩者之間的軸向定位裝配。

參見圖5和圖6，本實施例中的行星架21和內齒圈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的圓周上設有若干裝配雙聯中心輪的行星輪安裝位211，行星架211的外圈上還設有用於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套設在第二單向離合器安裝外圈213上，實現旋轉動力由行星架21直接單向輸出至輪轂3。在內齒圈22的內圈設有與雙聯中心輪其中一組中心輪嚙合的內齒211，內齒圈22的外圈設有用於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內壁鑲嵌的內襯33上，實現旋轉動力由行星輪系變速後由內齒圈22單向輸出至輪轂3。

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

第一單向離合器25和第二單向離合器26均可採用棘爪式超越離合器或鋼球式超越離合器，其結構方式及安裝方式可參考現有自行車輪轂內的棘爪設置方式。

本實施例中採用雙聯行星輪23和兩組中心輪24作為變速傳動齒輪，通過兩組棘爪54分別控制中心輪的轉動和停轉，可實現三種速比的變換。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通過棘爪座53旋轉裝配在軸部件1上，其中，棘爪座53上設有棘爪座安裝孔531，棘爪座53通過棘爪座安裝孔531套裝在安裝座的定位安裝段412上，在安裝座41的定位安裝段412的圓周上設有圓弧的定位缺口4121，在棘爪座安裝孔531上設有對於對應圓弧的棘爪座限位凸起5311，相互嵌合的定位缺口4121和棘爪座限位凸起5311將棘爪座周向定位裝配在安裝座上，限定棘爪座53轉動，第一中心輪24a轉動套裝在棘爪座53上，可相對棘爪座自由轉動。在棘爪座53上設有軸向的棘爪安裝槽532，在棘爪安裝槽532內安裝第一棘爪54a，第一棘爪54a通過棘爪彈簧51固定在棘爪安裝槽532內，並保持棘爪初始為彈起狀態，第一中心輪24a套裝在第一棘爪54a所在位置的棘爪座上，在第一中心輪24a的內圈設有與第一棘爪54a單向嚙合的棘槽，第一棘爪54a彈起後，嵌入棘槽內將第一中心輪24a單向鎖止，第一棘爪54a壓下後，第一中心輪24a可自由轉動。

第二中心輪24b的結構及安裝方式與第一中心輪24a相同，不同的是，兩組中心輪同軸並排裝配，對應的兩組棘爪54的棘齒部542位置不同。如圖9所示，第一棘爪54a對應第一中心輪的棘齒部542和第二棘爪對應第二中心輪的棘齒部542相互錯開，為了降低生產成本，第一棘爪54a和第二棘爪54b採用相同長度，在棘爪座53上加工的棘爪安裝槽532的長度一致，第一棘爪54a和第二棘爪54b上依次分別設有控制凸起541、棘齒部542、彈簧安裝部543，第一棘爪54a和第二棘爪54b的背部為圓弧柱面的旋轉部544，棘爪安裝槽532的底面為對應的圓柱面槽，便於棘爪在棘爪安裝槽內旋轉擺動，第一棘爪54a和第二棘爪54b設置控制凸起541的一端延伸至行星輪系的同一端與控制環52連接，控制環52通過變速控制機構推動控制凸起541實現棘爪的棘齒部彈起和壓下，由於採用雙聯行星輪，因此在變速過程中，應當保證最多只有一個中心輪的棘爪為彈起狀態。第一棘爪54a和第二棘爪54b為採用長條結構，從棘爪座上的棘爪安裝槽延伸至控制環一端，在棘爪對應所控制的中心輪位置設置棘齒部541，對應的另一中心輪位置則設置避空段545。

如圖10所示，控制環52中心設有控制環安裝孔521，控制環52通過控制環安裝孔521旋轉套裝在棘爪座53上，在控制環安裝孔521的內圈設有分別對應兩組棘爪54的控制凸起的棘爪控制部5211，棘爪控制部5211為設置在控制環安裝孔521內圈上的凹槽，擋控制環安裝孔521的內圈與棘爪的控制凸起541接觸時，將棘爪的棘齒部542壓下，對應的中心輪處於自由轉動狀態，當棘爪控制部5211的凹槽與棘爪的控制凸起接觸時，棘爪的棘齒部在棘爪彈簧的作用下彈起，對應的中心輪為限制轉動狀態。

控制環52可通過自行車的外部的變速控制機構連接控制，如拉線控制機構，也可採用電動控制變速。如圖11所示，本實施例中在安裝座上還固定設有一電機安裝座56，該電機安裝座56通過電機安裝座安裝內孔561套裝在安裝座41的安裝定位段412上，在電機安裝座安裝內孔561的內圈設有弧形的電機安裝座限位凸起5611，採用與棘爪座相同的周向定位方式套裝在安裝座上，在電機安裝座56上設有電機安裝孔562，電機57固定安裝在電機安裝座56上，其電機輸出軸穿過電機安裝孔562連接一主動齒輪55，主動齒輪55與控制環52的外圓周上設置的從動輪齒522嚙合，帶動控制環52正反轉動。在控制環52的轉動外圈還設有與位置傳感器配合的定位凸起523，所述位置傳感器與電機通過信號反饋連接，反饋控制電機的轉動角度與控制環52的擋位轉動角度匹配，實現控制環對擋位的精準定位。具體關於位置傳感器反饋控制電機屬於常用的自動控制技術，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，但本實用新型的權利要求保護範圍不僅限於三速傳動機構。本實施例的動力傳動路線如下：動力輸入端將動力傳遞至軸部件1，軸部件1通過輸入轉接座11帶動行星架21同步旋轉，旋轉動力可通過行星架直接輸出或者通過行星輪系變速傳動後，由內齒圈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：變速控制機構通過控制環52將第一中心輪24a和第二中心輪24b處於自由轉動狀態，此時行星輪和中心輪不傳遞動力，此時軸部件1通過輸入轉接座11帶動行星架21旋轉，行星架21直接通過第二單向離合器26帶動內齒圈22旋轉，內齒圈22通過第一單向離合器25帶動輪轂3旋轉，該擋位為直接擋；

第二擋位：變速控制機構通過控制環52將第一中心輪24a固定，軸部件1通過輸入轉接座11帶動行星架21旋轉，雙聯行星輪23和第一中心輪24a傳動，帶動內齒圈22通過第一單向離合器25輸出動力至輪轂3，根據行星輪系原理，內齒圈22轉速高於行星架21，第二單向離合器26被超越，內齒圈不影響行星架轉動，該擋位為第一增速擋；

第三擋位：變速控制機構通過控制環52將第二中心輪24b固定，軸部件1通過輸入轉接座11帶動行星架21旋轉，雙聯行星輪23和第二中心輪24b傳動，帶動內齒圈22通過第一單向離合器25輸出動力至輪轂3，根據行星輪系原理，內齒圈22轉速高於行星架21，第二單向離合器26被超越，內齒圈不影響行星架轉動，該擋位為第二增速擋，第二增速擋的傳動速比高於第一增速擋。

參見圖12，本實施中的輪轂組件還可在輪轂內部設置鎖止機構6，鎖止機構6可參考本申請人的2016年12月6日申請的申請號為2016111109204的實用新型申請文件，鎖止機構6包括第一鎖件61、第二鎖件62、開關件63和鎖環64，其中鎖環64作為旋轉輸出件與輪轂3的內壁固定鑲嵌，鎖環64隨輪轂3一同旋轉，在鎖環64的旋轉圓周上設有若干鎖槽641；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上設有可嵌入鎖槽中的鎖塊，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上的鎖塊嵌入鎖槽641中；開關件63與鎖止控制系統連接，其上具有依次撥動第二鎖件62和第一鎖件61的第一解鎖結構和第二解鎖結構。

鎖環64採用一環形迴轉結構，其圓周與輪轂3的內壁鑲嵌固連，可採用花鍵連接等周向定位結構裝配在輪轂3的內壁，與輪轂3一同轉動。在鎖環64設有若干鎖槽641，鎖槽641分布在鎖環64的旋轉圓周上，包括可設置在環形結構的旋轉輸出件的外圓周、內圓周上，該鎖槽641用於與第一鎖件61和第二鎖件62構成的穩定鎖止結構配合，將鎖環64連同輪轂一同鎖定。

第一鎖件61和第二鎖件62為兩個擺杆構件，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上設有嵌入鎖槽641的鎖塊，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上的鎖塊可靠地嵌入鎖槽641中，實現對鎖環64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構實現有效抵接，在第一鎖件61的抵接位置設有鎖止角，第二鎖件62的抵接位置設有鎖止卡口，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當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係可在兩個鎖件之間調換。

第一鎖件61和第二鎖件62的解鎖通過開關件63實現。開關件63同樣為一擺杆構件，其一端鉸接設置，在非鉸接點位置上設有依次撥動第二鎖件62和第一鎖件61的解鎖結構，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，然後再撥動第一鎖件61，將第一鎖件61上的鎖塊從鎖環64上的鎖槽641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之間在同一平面內抵接鎖止，開關件63則平行於兩個鎖件抵接的平面布置。在開關件63上分別設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，對應的在第二鎖件62上設有與第一解鎖邊接觸的第一解鎖塊，在第一鎖件61上設有與第二解鎖塊接觸的第二解鎖邊。實際應用中，解鎖塊和解鎖邊的位置關係可在兩個鎖件和開關件之間調換設置，兩個鎖塊均凸出板件的表平面設置，對應的解鎖邊推動解鎖塊或者解鎖塊推動解鎖邊實現鎖件的擺動。

在第一鎖件61和第二鎖件62完成解鎖後，開關件63可對兩個鎖件的解鎖狀態進行保持，優選的，本實施例在第一鎖件61和第二鎖件62之間還設有相互勾結的鉤結構作為解鎖保持結構，具體包括設置在第一鎖件61上的第一解鎖保持鉤和設置在第二鎖件62上的第二解鎖保持鉤。在開關件63的第二解鎖塊將第一鎖件61推動至解鎖狀態後，第二鎖件62的第一解鎖塊與開關件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。解鎖保持結構的設置可避免在開關件63連接的鎖止控制系統出現故障的情況下，第一鎖件61回擺造成誤鎖止。

開關件63上還設有解鉤結構，用於分開解鎖狀態下第一鎖件61和第二鎖件62之間鉤連的鉤結構，實現對鎖止機構的鎖止操作。具體的，在開關件63上設置另一段側邊作為解鉤邊，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(若第二鎖件62上設置的是解鎖邊，則開關件上設置凸出的解鉤塊)，解除第二鎖件62通過鉤結構對第一鎖件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的鎖塊重新嵌入鎖環64的鎖槽641內，開關件持續擺動後，解鉤邊和第二鎖件62的第一解鎖塊分離，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的鎖塊兩側的鎖塊接觸邊和鎖環64的鎖槽641兩側的鎖槽接觸面之間設置成楔面接觸，可以將鎖塊和鎖槽的接觸位置加工成斜面或斜邊，也可以是鎖塊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64從哪個方向轉動，鎖槽接觸面均通過該楔面配合將鎖塊連同第一鎖件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形成約束後，則能夠可靠地將鎖塊限定在鎖槽內，旋轉輸出件實現正反兩個方向鎖止。相應的，在解鎖過程中，如第一鎖件61的鎖塊在未完全嵌入鎖槽641中時，第二鎖件62在鎖止卡口的一側設置連續保持邊，在鎖塊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上的連續保持邊滑移接觸。

上述設置的目的是為了保證本實施例的自行車車輪在高速轉動(如在騎行中)誤操作，在車輪高速轉動的過程中，帶動鎖環64高速轉動，此時控制鎖止機構進行鎖止操作，第一鎖件61的鎖塊在部分進入鎖環64的鎖槽641中後，會由轉動的鎖槽反覆將鎖塊連同第一鎖件推出，此時第一鎖件61的鎖止角在第二鎖件62的連續保持邊上往復滑移，第二鎖件62並不會對第一鎖件61形成有效的約束，此時鎖止機構會發出連續的滴答撞擊聲(鎖槽反覆推出鎖塊)提醒騎行者出現了誤鎖操作，且會給旋轉輸出件即車輪帶來阻力減速。這樣的設置不會造成鎖止機構或者輪轂內部結構因高速鎖止而損壞，有效避免騎行過程中因誤鎖出現意外事故。

本實施例中的開關件63可與第一鎖件61同軸鉸接，開關件63與鎖止控制系統連接，鎖止控制系統可採用手動控制，即通過自行車上的拉線系統實現手動控制，也可採用電動控制，通過電機66來帶動開關件63擺動。

電機66可直接與開關件63的擺動軸對接，通過電機正反轉帶動開關件往復擺動，也可如本實施例中所示，電機66的輸出端連接一旋轉控制塊65，旋轉控制塊65上設置非圓電機軸安裝孔，與電機66的輸出軸連接，驅動旋轉控制塊65做迴轉運動，在旋轉控制塊65的迴轉圓周上設置第二控制鋼絲連接孔，與鋼絲67的一端固定連接，在開關件63的非鉸接點設置第一控制鋼絲連接孔，與鋼絲67的另一端固定連接。旋轉控制塊65轉動一定角度，則通過鋼絲67帶動開關件63實現一定角度的擺動，控制鎖止電機的正反轉，則可控制開關件63的擺動方向。

鋼絲67應當具有足夠的剛性，能夠拉動和推動開關件63進行擺動。

電機66可設置信號傳輸模塊，通過有線信號或者無線信號實現對電機的自動控制，也可設置成手機APP控制模式，適用於網絡公共自行車的自動租賃。關於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，本領域技術人員可根據實際需求進行選擇設計，本實施例在此不做贅述。

本實施例中在鎖環64的鎖槽641、第一鎖件61的鎖塊以及第二鎖件62上設置機械式的防誤操作結構，在採用電動控制鎖止操作的基礎上，本實施例還採取了自動防誤操作設置。

具體的，本實施例的鎖止控制系統還包括有轉速傳感器，轉速傳感器與電機通過信號連接，本實施例中的轉速傳感器採用霍爾傳感器實現轉速測定，在鎖環64或者其連接的旋轉件的旋轉圓周固定設置一磁鋼，在將霍爾傳感器通過傳感器安裝座朝向磁鋼固定設置，鎖環64或其連接的旋轉件轉動一周，則霍爾傳感器接受到一次信號，計轉動一圈，進而計算出此時的轉速，同時在系統內設定一保護轉速，當霍爾傳感器檢測到的轉速超過保護轉速時，斷開電機與外部信號聯繫的通道，電機不執行任何操作，或保持控制信號，當速度低於保護轉速時執行操作命令，當霍爾傳感器檢測到的轉速低於保護轉速時，電機可根據外部信號進行相應的鎖止動作。這樣可從電子和機械兩個方面有效防止誤操作，提高了鎖止結構的可靠性和安全性。

轉速傳感器還可作為自行車的車速監測模塊，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64與自行車車輪的輪轂3內壁固定連接，第一鎖件61、第二鎖件62、開關件63、電機66均設置在同一鎖件安裝板68上，鎖件安裝板68則與對應輪轂組件的安裝座41固定連接，將整個鎖止機構封裝在自行車的輪轂殼體內。

本實施例的鎖止機構工作過程如下。

在鎖止狀態下，此時自行車停止，車輪轉速為零，鎖環64正反兩方向均不轉動，第一鎖件61在第一扭簧的回彈力作用下將鎖塊嵌入鎖環64的鎖槽641內，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之間形成穩定的三角支撐結構，對鎖環64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的鎖塊從鎖槽641中脫出。

解鎖時，開關件63在鎖止控制系統(本實施例的電機和控制鋼絲)驅動下逆時針擺動，開關件63上的第一解鎖邊首先與第二鎖件62上的第一解鎖塊接觸，隨著開關件63繼續擺動，第一解鎖邊推動第一解鎖塊，使第二鎖件62克服自身回彈力逆時針擺動；在擺動到一定角度後，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，此時開關件63上方設置的第二解鎖塊與第一鎖件61上方的第二解鎖邊接觸，隨著開關件的繼續擺動，第二解鎖塊推動第二解鎖邊，克服第一鎖件61自身回彈力逆時針擺動，使第一鎖件61的鎖塊從鎖槽641中脫出，實現解鎖。

在第一鎖件61的鎖塊完全從鎖槽641中脫出後，第二鎖件62的第一解鎖塊失去開關件63的約束回彈，其上設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誤嵌入鎖槽內。同時開關件可在鎖止控制系統的作用下保持位置。

在將解鎖狀態解除，將鎖止機構重新鎖止時，開關件63在鎖止控制系統驅動下順指針回擺，此時，開關件63上方設置的解鉤邊與第二鎖件62的第一解鎖塊的另一方向接觸，隨著開關件63的持續回擺，解鉤邊推動第一解鎖塊，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，分離後，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件63上的第二解鎖塊回位作用下重新向鎖環64上的鎖槽641嵌入。

如在鎖止過程中，自行車車輪處於高速轉動狀態(騎行過程中誤操作鎖止)，在第一鎖件61的鎖塊剛開始進入鎖環64的鎖槽641時，鎖槽641兩側的鎖槽接觸面與鎖塊的鎖塊接觸邊為楔面配合，同時第一鎖件61的鎖止角與第二鎖件62的保持邊接觸，此時在旋轉輸出件高速轉動的過程中，第二鎖件62來不及對第一鎖件61建立有效的約束，鎖槽641和鎖塊之間的楔面配合會將鎖塊連同第一鎖件61往復推出鎖塊進入的鎖槽，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。在車輪停止轉動後，鎖環64停止轉動，此時第一鎖件61上的鎖塊可完全嵌入其中一個鎖槽641，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，設定一保護轉速，在自行車低於該保護轉速時，電機可以控制鎖止機構進行解鎖或鎖止，在自行車高於該保護轉速時，切斷電機接受控制信號，鎖止機構處於失效狀態。實現從機械機構和自控控制兩個方面對誤鎖止操作進行保護。所述輪轂內部設置一轉速監測模塊，所述轉速監測模塊與鎖止機構的鎖止電機通過信號反饋連接，具體關於如何通過轉速控制電機為常規自動控制技術，本實施例在此不對其具體工作原理進行贅述。

在實際應用中，本實施例的輪轂組件內部還可設置直接驅動輪轂轉動的驅動電機，實現輪轂組件在電動助力自行車上的應用。

以上實施例是對本實用新型的說明，並非對本實用新型的限定，本行業的技術人員應該了解，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範圍的前提下，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範圍內，本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。