CN100351141C - 带有设置于联动机构内的马达的自行车拨链器 - Google Patents

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Abstract

一种自行车拨链器包括：基座构件；用于支承链条导向器的可动式构件；第一连杆构件，该第一连杆构件通过相应的第一和第二连杆销可枢转地联接于基座构件和可动式构件上；第二连杆构件，该第二连杆构件通过相应的第三和第四连杆销可枢转地联接于基座构件和可动式构件上；以及具有限定了驱动轴矢量的驱动轴的马达。第一至第四连杆销限定了一假想空间的边缘，其中以不相交的方式连接着第一至第四连杆销的端部的直的连续假想线限定了假想空间的其余边缘。至少一部分主马达外壳置于假想空间内，以及驱动轴矢量指向背离包含着第二和第四连杆销的平面的方向。

Description

带有设置于联动机构内的马达的自行车拨链器
技术领域
本发明涉及自行车，尤其涉及一种机动化自行车拨链器。
背景技术
许多当前的自行车都具有电子控制的自行车部件。例如，一些自行车包括自动传动装置，其中电子机动化的前后拨链器由一微型计算机根据自行车速度来自动控制。一种类型的机动化拨链器包括一与拨链器相间隔开并且通过一常规Bowden型缆线连接于拨链器上的马达，其中马达通过牵拉和松脱Bowden型缆线的内部金属线来操纵拨链器。另一种类型的机动化拨链器将马达与拨链器集成起来以便使得由马达驱动轴直接来驱动拨链器联动机构。这种构型无需Bowden型缆线，因此使得拨链器总体机构更加紧凑。
尽管带有一集成型马达的拨链器具有许多优点，但其也具有缺点。例如，拨链器自身必须制作得更大以便容纳马达及相关部件。由于拨链器安装于自行车车架的侧面，因此较大的拨链器就会沿侧向比常规型拨链器伸出更多。而这又会产生在崎岖地区骑行时拨链器可能会受到岩石或其它障碍物撞击的危险，或者在自行车摔倒时拨链器受到损坏或破坏的危险。
一些机动化拨链器包括具有多个尺寸不同的互连齿轮的齿轮减速机构，以便可以使用较高速度、低转矩马达来精确移动拨链器联动机构。如果马达与拨链器集成起来，则齿轮减速机构也必须与拨链器集成起来。通常，齿轮减速机构包括于将拨链器安装于自行车车架上的拨链器基座构件内。在这种情况下，不同尺寸的齿轮的枢轴附连于基座构件上，并且可能还附连于拨链器联动机构和/或马达驱动轴上。因此，有时必须拆下整个拨链器以便维修马达或齿轮减速机构。而且，有时枢轴永久性地安装于基座构件上，安装于联动机构和/或马达驱动轴上，因此如果齿轮减速机构受到磨损或损坏，则必须更换整个拨链器。
发明内容
本发明的目的在于一种机动化拨链器的各种特征。在一个实施例中，一种自行车拨链器包括：用于连接到自行车上的基座构件；用于支承链条导向器的可动式构件；第一连杆构件，该第一连杆构件通过第一连杆销可枢转地联接于基座构件上并且通过第二连杆销可枢转地联接于可动式构件上；第二连杆构件，该第二连杆构件通过第三连杆销可枢转地联接于基座构件上并且通过第四连杆销可枢转地联接于可动式构件上；以及具有主马达外壳的马达，一驱动轴通过主马达外壳引出并且限定了一指向背离主马达外壳的方向的驱动轴矢量。第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销和第四连杆销限定了一假想空间的边缘，其中以不相交的方式连接着第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销和第四连杆销的端部的直的连续假想线限定了假想空间的其余边缘。至少一部分主马达外壳置于假想空间内，以及驱动轴矢量指向背离包含着第二连杆销和第四连杆销的平面的方向。其它发明特征通过以下描述将得到清楚了解，并且这些特征单独或与以上特征组合起来可形成更多发明的基础。
附图说明
图1为一种自行车的特定实施例的侧视图；
图2为后拨链器的更详细的侧视图；
图3为后拨链器的后视图；
图4为后拨链器处于高速位置时的底视图；
图5为后拨链器处于低速位置时的底视图；
图6为沿图3中的VI-VI线剖开的后拨链器的剖面图；
图7为拨链器基座构件的上视图；
图8为拨链器基座构件的前视图；
图9为拨链器基座构件的底视图，其中齿轮减速机构盖已拆除；
图10为沿图8中的X-X线剖开的拨链器基座构件的剖面图；
图11为沿图8中的XI-XI线剖开的拨链器基座构件的剖面图；
图12为置于由连杆销所限定的假想空间中的拨链器马达的示意图；
图13为从基座构件上拆除的齿轮减速机构的视图；以及
图14为齿轮减速机构的部件分解图。
具体实施方式
图1为一种自行车4的特定实施例的侧视图。自行车4包括一车架主体8，其通过按照常规双菱形构型将管子焊接在一起构造而成。一前叉12安装于车架主体8的前部以便绕着一倾斜轴线转动，而一车把组件16安装于前叉12的顶部。一鞍座18安装于车架主体8的中部上方，一驱动机构20安装于车架主体8的下部，一前轮24可转动地安装于前叉12的底部，并且一后轮28可转动地安装于车架主体8的后部。一前闸机构32用来制动前轮24，而一后闸机构36用来制动后轮28。
驱动机构20包括一脚蹬曲柄组件40、一前传动装置44以及一后传动装置50，其中脚蹬曲柄组件40可转动地安装于车架主体8的中轴上，前传动装置44包括一安装于车架主体8上的前拨链器46和多个(例如两个)安装于脚蹬曲柄组件40的右侧上的链轮48，而后传动装置50包括一安装于车架主体8的后部的后拨链器52和多个(例如八个)安装于后轮28上的后链轮54。前拨链器46按照选择将一链条60接合于多个前链轮48之一上，而后拨链器52按照选择将链条60接合于多个后链轮54之一上。
车把组件16包括一安装于前叉12顶部上的车把杆64和一安装于车把杆64顶部上的落下式车把66。已知构造的组合式制动/变速杆组件70(只示出了右侧制动/变速杆组件)安装于车把66的相对上曲线侧处。左侧制动/变速杆组件70用于通过一闸线组件72来操纵前闸机构32，而右侧制动/变速杆组件70用于通过一闸线组件74来操纵后闸机构36。制动/变速杆组件70还构造成用于通过一安装于车把66中央处的控制单元78来手动控制前传动装置44和后传动装置50。控制单元78响应于来自车轮转动传感器的信号按照已知方式通过一电缆线组件84来自动地电子控制着前拨链器46和后拨链器52的操纵，其中车轮转动传感器包括一安装于车架主体8上的簧片开关86和一安装于前轮24上的磁体88，其中来自簧片开关86的信号通过一电缆线组件90来接收。作为替代方案，控制单元78也可响应于组合式制动/变速杆组件70的手动操纵而按照已知方式电子控制着前拨链器46和后拨链器52的操纵。
图2为后拨链器52的侧视图，图3为后拨链器52的后视图，图4为后拨链器52处于高速位置时(这时链条60接合着最小的后链轮54)的底视图，而图5为后拨链器52处于低速位置时(这时链条60接合着最大的后链轮54)的底视图。如这些图中所示，后拨链器52包括一基座构件100、一可动式构件104以及第一和第二连杆构件120和124，其中基座构件100构造成将后拨链器52附连于车架主体8的后部，可动式构件104可枢轴转动地支承着一链条导向器108，而第一和第二连杆构件联接于基座构件100与可动式构件104之间以便使得可动式构件104相对于基座构件100运动。链条导向器108可转动地支承着一导轮112和一张力轮116以便引导链条60与多个后链轮54中的选定后链轮相接合。
第一连杆构件120具有一第一端126和一第二端134，其中第一端126通过一第一连杆销128可枢轴转动地联接于基座构件100上，而第二端134通过一第二连杆销138可枢轴转动地联接于可动式构件104上。类似地，第二连杆构件124具有一第一端142和一第二端150，其中第一端142通过一第三连杆销146可枢轴转动地联接于基座构件100上，而第二端150通过一第四连杆销154可枢轴转动地联接于可动式构件104上。在这个实施例中，第二连杆构件124的第一端142通过一形成于第三连杆销146上的扁平部分156(图8)而键接于第三连杆销146上，以便使得第二连杆构件124和第三连杆销146作为一个整体转动。一弹簧160(图6)置于第一连杆构件120与第二连杆构件124之间以便消除齿轮减速机构210中的游隙。在这个实施例中，弹簧160为一具有一第一端162和一第二端166的螺旋弹簧，其中第一端162大约在第一连杆销128与第二连杆销138的中间处对第一连杆构件120施加一偏压力，而第二端166在紧接第四连杆销154处对第二连杆构件124施加一偏压力。
基座构件100包括一基本为圆柱形的车架安装部分170和一驱动外壳174。车架安装部分170包括一安装螺栓孔178和一转动停止器180。一车架安装螺栓182穿过安装螺栓孔178以便将车架安装部分170可转动地安装于车架主体2上。一常规型偏压弹簧(未示出)置于安装螺栓孔178内并且围绕着车架安装螺栓182以便将停止器板183(图3)相对于车架安装部分170偏压，从而使得停止器板183上的转动停止器184(图2)按照已知方式紧靠着车架安装部分170上的转动停止器180。
驱动外壳174包括一主外壳190和一通过螺钉198附连于主外壳190上的盖194。优选地，盖194附连于主外壳190的底部以便使得水或其它污物不能进入主外壳190内部。主外壳190与车架安装部分170整体地形成为一体，并且限定了一个用于容放驱动部件如电动马达206和齿轮减速机构210的驱动部件空间202(图6)。
马达206包括主马达外壳214(图8)、一个马达驱动轴222(图10)和一个马达轴驱动齿轮230，其中主马达外壳214置于主外壳190的一基本为圆柱形的马达安装部分218内，马达驱动轴222从主马达外壳214向外延伸并且限定了一指向背离主马达外壳214的方向的驱动轴矢量V，而马达轴驱动齿轮230附连于马达驱动轴222的自由端上。在这个实施例中，驱动外壳174构造成使得整个主马达外壳214置于基座构件100内。
如图12中示意性地示出，第一连杆销128、第二连杆销138、第三连杆销146和第四连杆销154限定了一假想空间250的边缘，并且不相交地连接着第一连杆销128、第二连杆销138、第三连杆销146和第四连杆销154的端部的直连续假想线PH1-PH8限定了假想空间250的其余边缘。而且，第一连杆销128和第三连杆销146位于一平面P1内，而第二连杆销138和第四连杆销154位于一平面P2内。驱动轴矢量V指向背离平面P2的方向，优选地但并非必需地使得当在垂直于第一连杆销128、第二连杆销138、第三连杆销146和第四连杆销154的平面P3内测量时，驱动轴矢量V与平面P2之间的相对角θ处于45度至135度之间的范围内。至少一部分主马达外壳214置于假想空间250内。由于这些特征，无论单独还是组合使用，就可使得基座构件100进而后拨链器52更为紧凑。
图13为从驱动外壳174上拆除的齿轮减速机构210的视图，而图14为齿轮减速机构210的部件分解图。在这个实施例中，齿轮减速机构210为一容放于驱动外壳174的驱动组件空间202内的独立单元，以便使得齿轮减速机构210完全置于基座构件100之内并且可作为一个整体从基座构件100中拆除。如图13和14中所示，齿轮减速机构210包括一支承着齿轮减速单元298和一位置传感单元299的齿轮支架300。齿轮减速单元298包括一主支架302、一第一齿轮304、一第二齿轮310以及多个中间齿轮316、318、320和322，其中主支架302包括一主支架盖303，其都由塑料材料制成，第一齿轮304通过一枢轴306可转动地联接于主支架302上以接合马达轴驱动齿轮230，从而接收来自马达206的旋转驱动力；第二齿轮310通过一枢轴312可转动地联接于主支架302上以便接合一从动部分或部件，如与第三连杆销146和第二连杆构件124一起整体地转动的连杆驱动齿轮314(图9)；多个中间齿轮316、318、320和322联接于第一齿轮304与第二齿轮310之间以便在马达轴驱动齿轮230与连杆驱动齿轮314之间进一步减小转动速率。较小直径的中间齿轮316与第一齿轮304一起整体地形成并且接合较大直径的中间齿轮318。中间齿轮318与较小直径的中间齿轮320一起整体地形成并且通过一隔离物319与其相隔开，其中中间齿轮318和320通过一枢轴321可转动地联接于主支架302和主支架盖303上。中间齿轮320接合着较大直径的中间齿轮322，其中中间齿轮322与第二齿轮310一起整体地形成。
主支架302包括一带有一用于容放穿过其中的第三连杆销146的开口328的半圆形底部324、一主体部分332、一马达接口部分336以及一主支架盖303。主体部分332包括一用于容放第一齿轮304和中间齿轮316的齿轮腔340、一用于容放中间齿轮318和320的齿轮腔344、和一用于容放中间齿轮322的齿轮腔348。齿轮腔340包括一用于支承枢轴306的下端的枢轴孔352，齿轮腔344包括一用于支承枢轴321的下端的枢轴孔356，而齿轮腔348包括一用于支承枢轴312的下端的枢轴孔360。一枢轴孔362形成于主支架盖303中，用于支承枢轴321的上端。一衬套364置于齿轮腔348内中间齿轮322与主体部分332之间以便稳定中间齿轮322。马达接口部分336用于稳定地连接马达206与主支架302，并且包括一带有驱动轴容放孔368的驱动轴容放构件366以便容放穿过其中的驱动轴222，从而使得马达轴驱动齿轮230可以接合第一齿轮304。
位置传感单元299操作联接于第一齿轮304上，并且其包括一光学位置传感构件370、一光发送器/光接收器单元378、一较小直径的位置传感减速齿轮382、以及一较大直径的位置传感减速齿轮386，光学位置传感构件370通过一枢轴376可转动地支承于一位置传感单元支架374(其可由塑料材料制成)上，光发送器/光接收器单元378联接于位置传感单元支架374上，较小直径的位置传感减速齿轮382与位置传感构件370一起整体地转动，较大直径的位置传感减速齿轮386通过枢轴306可转动地联接于位置传感单元支架374上。位置传感单元支架374包括一用于支承枢轴312的上端的枢轴孔387、一用于支承枢轴376的上端的枢轴孔388、以及一用于支承枢轴306的上端的枢轴孔389。一衬套391置于第二齿轮310与位置传感单元支架374之间以便稳定第二齿轮310。位置传感减速齿轮386包括一带有一对键突出部394的联接轴390，键突出部394接合着位于第一齿轮304中的相应一对键开口398，以便使得位置传感减速齿轮386与第一齿轮304一起整体地转动。由于位置传感减速齿轮382和386的缘故，位置传感构件370也与第一齿轮304一起整体地转动，但是速率更快。
应当很容易地清楚了解，主支架302可转动地支承着作为一个基本上独立的单元的第一齿轮304、第二齿轮310和多个中间齿轮316、318、320和322，而位置传感单元支架374可转动地支承着作为一个基本上独立的单元的位置传感构件370、光发送器/光接收器单元378以及位置传感减速齿轮382和386。由于这种结构，齿轮减速机构210可作为一个单元从基座构件100上拆除以便更换或维修，并且齿轮减速单元298和位置传感单元299可作为基本上独立的单元互相分离，以便分离地进行更换或维修。而且，由塑料材料来形成齿轮支承部分例如主支架302、主支架盖303和位置传感单元支架374，就可以减少制造成本并且还可以减少由于操纵齿轮而产生的噪声。
尽管以上描述了本发明特征的不同实施例，但是在不超出本发明的精神和范围的情况下，可以采用进一步的改型。例如，各种部件的尺寸、形状、位置或方位可以根据需要进行改变。图中所示直接互相连接或接触的部件可以具有置于其间的中间结构。一个元件的功能可以由两个元件执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以适用于另一个实施例中。并不需要所有的优点同时出现于一个特定实施例中。每个独特于现有技术的特征，无论是单独或还是与其它特征结合，也都应当被申请人看作对更多发明的独立描述，包括通过这些特征而体现的结构和/或功能上的概念。因此，本发明的范围不应被所公开的特定结构或对一种特殊结构或特征进行的清楚的初始焦点或强调内容所限定。

Claims (11)

1.一种自行车拨链器，其包括：
用于连接到自行车上的基座构件；
用于支承链条导向器的可动式构件；
第一连杆构件，该第一连杆构件通过第一连杆销可枢转地联接于基座构件上并且通过第二连杆销可枢转地联接于可动式构件上；
第二连杆构件，该第二连杆构件通过第三连杆销可枢转地联接于基座构件上并且通过第四连杆销可枢转地联接于可动式构件上；
其中第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销和第四连杆销限定了一假想空间的边缘；
其中以不相交的方式连接着第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销和第四连杆销的端部的直的连续假想线限定了所述假想空间的其余边缘；
具有主马达外壳的马达，一驱动轴通过主马达外壳引出并且限定了一指向背离主马达外壳的方向的驱动轴矢量；
其中至少一部分主马达外壳置于所述假想空间内；以及
其中驱动轴矢量指向背离包含着第二连杆销和第四连杆销的平面的方向。
2.根据权利要求1所述的拨链器，其中当在垂直于第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销和第四连杆销的平面内测量时，驱动轴矢量与包含着第二连杆销和第四连杆销的平面之间的相对角处于45度至135度之间的范围内。
3.根据权利要求1所述的拨链器，其中联接驱动轴以便通过齿轮连接移动该可动式构件。
4.根据权利要求3所述的拨链器，其中齿轮连接包括一齿轮减速机构。
5.根据权利要求1所述的拨链器，其中至少一部分主马达外壳置于基座构件内。
6.根据权利要求1所述的拨链器，其中至少一部分驱动轴置于基座构件内。
7.根据权利要求1所述的拨链器，其中至少一部分主马达外壳置于基座构件内，并且其中至少一部分驱动轴置于基座构件内。
8.根据权利要求7所述的拨链器，其中联接驱动轴以便通过齿轮连接移动该可动式构件。
9.根据权利要求8所述的拨链器，其中齿轮连接包括一齿轮减速机构。
10.根据权利要求7所述的拨链器，其中整个主马达外壳置于基座构件内，并且其中整个驱动轴置于基座构件内。
11.根据权利要求10所述的拨链器，其中联接驱动轴以便通过齿轮连接移动该可动式构件。
CNB2004100578592A 2004-02-24 2004-08-20 带有设置于联动机构内的马达的自行车拨链器 Active CN100351141C (zh)

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