CN101734338B - 自行车后拨链器 - Google Patents

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Abstract

一种自行车后拨链器，包括基座构件、活动构件、移动机构和角度调整装置。所述基座构件包括第一支撑部分和第一轴，所述第一支撑部分可枢转地安装在所述第一轴上。所述活动构件包括第二支撑部分、链条导向器和第二轴，所述链条导向器通过所述第二轴可枢转地安装在所述第二支撑部分上。所述移动机构连接在所述第一和第二支撑部分之间。所述角度调整装置可操作地连接成：在所述移动机构被移动使得所述活动构件的第二支撑部分相对于所述基座构件的第一支撑部分移动时相对于所述第一轴电动枢转所述第一支撑部分，或相对于所述第二支撑部分电动枢转所述链条导向器。

Description

自行车后拨链器
技术领域
本发明总体上涉及自行车后拨链器。更具体而言，本发明涉及一种在自行车后拨链器换档时调整基座构件的角位置和/或链条导向器的角位置的自行车后拨链器。
背景技术
骑自行车日益成为流行的休闲方式和运输方式。而且，对于业余爱好者和专业人员来说，骑自行车已经成为非常流行的竞技性运动项目。无论自行车是用于休闲、运输还是竞赛，自行车产业都在不断地改进自行车的各种部件。具体地，自行车变速器已经在过去的数年中显著地变化。
拨链器操作的自行车变速器通常包括多个链轮和拨链器，所述多个链轮随其它旋转构件(例如，自行车的前曲柄和/或后轮)旋转，所述拨链器用于在多个链轮之间切换链条。常规拨链器变速器由手操作的致动器(如附接到自行车把手的杆或扭转把手)手动控制，其中，拨链器通过鲍登型缆线连接到致动器。
近年来，自行车已经配备有电气部件，以使得骑车者骑驾更容易和更愉悦。一些自行车配备有电控制的换档系统。具体地，在这些电控制的换档系统中，前和后拨链器设置有马达，所述马达横向移动链条导向器，以获得各种齿轮位置。在后拨链器的情况下，在换档操作期间，基座构件相对于车架的角位置和链条导向器相对于活动构件的角位置由一对弹簧调整。虽然该设置通常工作良好，但是每个齿轮需要的调整量可以变化，使得基座构件和链条导向器的角位置对每个齿轮来说不是最佳的。
鉴于上文所述，本领域技术人员从公开内容应当清楚，仍存在对于改进自行车后拨链器的需要。本发明解决本领域中的这种需要以及其它需要，通过本公开内容，这些对于本领域技术人员将变得显而易见。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在自行车后拨链器换档时可以准确地调整基座构件的角位置和/或链条导向器的角位置的自行车后拨链器。
基本上通过提供一种包括基座构件、活动构件、移动机构和角度调整装置的自行车后拨链器来达成前述目的。所述基座构件包括第一支撑部分和第一轴，所述第一支撑部分可枢转地安装在所述第一轴上。所述活动构件包括第二支撑部分、链条导向器和第二轴，所述链条导向器通过所述第二轴可枢转地安装在所述第二支撑部分上。所述移动机构连接在所述第一和第二支撑部分之间。所述角度调整装置可操作地连接成：在所述移动机构被移动使得所述活动构件的第二支撑部分相对于所述基座构件的第一支撑部分移动时相对于所述第一轴电动枢转所述第一支撑部分，或相对于所述第二支撑部分电动枢转所述链条导向器。
通过下文的详细描述，本发明的这些和其它目的、特点、方面和优点对于本领域技术人员显而易见，下文的详细描述结合附图公开了本发明的优选实施例。
附图说明
现参看附图，附图形成本发明原始公开内容的一部分：
图1是根据一个实施例安装有自行车后拨链器的自行车的侧视图；
图2是图1所示的自行车的把手区域的透视图，其中一对控制装置安装到直式把手；
图3是示出了图1所示的自行车的前和后链轮设置的一个示例的示意图；
图4是图1所示的后拨链器处于与链条与最大后链轮接合相对应的位置的放大侧视图；
图5是图1所示的后拨链器处于与链条与最小后链轮接合相对应的位置的放大侧视图；
图6是图示了在用于具体部件组的工厂处存储在控制器存储器中的初始值的一个示例的表格；
图7是图1所示的后拨链器的基座构件的分解透视图；
图8是用于移动图1所示的后拨链器的连杆的马达单元的透视图，其中外盖被移开；
图9是基座构件的马达单元的侧视图，其中选择部分被移开以示出基座构件的马达单元的传动系统，所述马达单元用于移动图1所示的后拨链器的连杆；
图10是用于基座构件的角度调整装置的一部分的外部立视图；
图11是图10所示的用于基座构件的角度调整装置的该部分的内部侧视图；
图12是沿图11的剖面线12-12看的图10和11所示的用于基座构件的角度调整装置的该部分的剖视图；
图13是图10-12所示的用于基座构件的角度调整装置的选择部分的分解透视图；和
图14是后拨链器的前端视图，其中活动构件的部分和用于链条导向器的角度调整装置的部分以剖视图示出。
具体实施方式
将参看附图来解释本发明的选定实施例。通过本公开内容对于本领域技术人员显而易见，提供本发明的实施例的下文详细描述只是出于说明目的且不是限制本发明的目的，本发明由所附权利要求和其等同物限定。
首先参考图1，图示了配备有根据第一实施例的电子换档系统的自行车10。在图1和2中可以看出，所述电子换档系统基本上包括右手侧控制装置12、左手侧控制装置14、机动后拨链器16、机动前拨链器18和带有微计算机的电子控制器20。除了如下所述的电子换档系统之外，自行车10可以为任何类型的自行车。因而，除了有助于理解电子换档系统(具体地后拨链器16)的这些部件之外，在这里将不讨论自行车10的部件。
如图2所示，右手侧控制装置12是后电子换档器，所述后电子换档器优选设置有后拨链器降档开关12a、后拨链器升档开关12b和后拨链器模式开关12c。这些开关12a-12c是可操作地连接到电子控制器20的按钮式开关。开关12a和12b构成用于输入换档指令和标定指令的输入部分，开关12c构成用于输入模式指令的输入部分。后拨链器降档开关12a通常用于使后拨链器16降档，而后拨链器升档开关12b通常用于使后拨链器16升档。后拨链器模式开关12c用于将开关12a和12b从换档模式切换到其它模式(包括但不限于，用于标定后拨链器16的齿轮位置的标定模式)。
如图3示意性地示出的，自行车10也包括传动系统，所述传动系统具有以常规方式安装到后轮后轴上的一组后链轮R1-R7，和以常规方式安装到曲柄轴上的一组前链轮F1-F3，链条22以常规方式可操作地连接在所述后链轮R1-R7和前链轮F1-F3之间。控制装置12和14由骑车者操作，以分别控制后和前拨链器16和18相对于后链轮R1-R7和前链轮F1-F3的移动(例如，进行换档操作)。
如图4和5所示，后拨链器16安装到车架24的链拉条的后部。后拨链器16设置成使得它可以被电动控制。后拨链器16基本上包括基座构件30、第一或内连杆31、第二或外连杆32、活动构件33和链条导向器34。基座构件30、内连杆31、外连杆32、活动构件33和链条导向器34可枢转地连接在一起，以形成四点连杆(连接)机构。换句话说，连杆31和32具有可枢转地连接到基座构件30的第一端和可枢转地连接到活动构件33的第二端，用于使得链条导向器34相对于自行车10的中心纵向平面横向移动。链条导向器34具有链条保持架，所述链条保持架带有用于接收链条22的两个滑轮。链条导向器34的链条保持架也可枢转地连接到活动构件33，如下文所述。
如图7-9所示，后拨链器16设置有马达或驱动单元36，所述马达或驱动单元36具有可逆电动马达40和齿轮减速装置42。马达40通过电线以常规方式电连接到控制器20和电源(电池源或发电机)。马达40可操作地连接到连杆31和32中的至少一个，以使得活动构件33和链条导向器34相对于自行车10的中心纵向平面横向移动。在该实施例中，内连杆31在第一端44由平坦侧面46a不可旋转地固定到枢轴销46。内连杆31经由齿轮减速装置42由马达40旋转。因而，连杆31和32形成移动机构，用于使得活动构件33和链条导向器34相对于自行车10的中心纵向平面横向移动，其中，马达(驱动)单元36可操作地连接到连杆31和32中的至少一个。
齿轮减速装置42包括啮合在一起的一系列齿轮，使得输出轴(枢轴销)46的角速度与马达40的输出轴48的角速度相比减小。优选地，马达(驱动)单元36设置有位置检测装置，所述位置检测装置包括模拟位置传感器50和数字位置传感器52，以确定输出轴(枢轴销)46的位置和通过马达40引起的角移动量。
模拟位置传感器50围绕齿轮减速装置42的输出轴46安装。马达40的输出轴48设置有数字位置传感器52。位置传感器50和52电连接到控制器20，以提供位置信息来激励马达40至每个齿轮位置的恰当位置。位置检测装置(例如，位置传感器50和52)形成后拨链器位置控制机构，用于将链条导向器34的横向位置定位在后链轮R1-R7中的一个上。换句话说，位置检测装置(例如，位置传感器50和52)设置成检测由于马达40的操作引起的活动构件33相对于基座构件30的相对移动的变化。模拟位置传感器50优选是包括固定电触头50a和活动电刷50b的电位计。
模拟位置传感器50形成机械/电气位置传感装置，用于检测马达单元36的活动部分中的至少一个的定位(旋转)角度的当前绝对值。数字位置传感器52形成数字位置传感装置，用于检测马达单元36的活动部分的运动(旋转)方向和马达单元36的活动部分中的至少一个的旋转运动量。控制器20的微计算机从位置传感器50和52接收信号，以确定在标定和/或换档期间后拨链器16的齿轮位置和驱动量。
活动电刷50b安装在输出轴46上，以随输出轴46旋转，使得在输出轴46响应于马达40的操作而旋转时活动电刷50b沿固定电触头50a滑动。模拟位置传感器50输出模拟或机械信号，所述信号传送给控制器20，以指示马达单元36的传动系统的当前位置。由于输出轴46与连杆31接合，因而可以基于模拟位置传感器50的输出信号来确定链条导向器34的横向位置。
数字位置传感器52由位置传感器元件或遮光轮52a和光遮断器52b形成。光遮断器52b优选是双通道光遮断器，具有设置在遮光轮52a一侧上的光源或LED和设置在遮光轮52a另一侧上的光检测器，如光电晶体管。遮光轮52a安装在马达40的输出轴48上，使得遮光轮52a随着马达40的输出轴48旋转。由马达40引起的遮光轮52a的该旋转使得LED到光电晶体管的光通路被间歇性地阻挡，从而产生具有由遮光轮52a的旋转速率确定的周期的数字信号。因而，数字信号的形状通常具有方形或矩形锯齿形构造，其中每个脉冲表示所述输出轴48的多个角位置中的一个。由于光遮断器52b具有两个通道，所述光遮断器52b产生彼此异相的两个数字信号。因而，数字位置传感器52用作间歇性光学传感器，其可以检测马达40的传动系统的输出轴48的旋转方向和角位置两者。数字位置传感器52将表示输出轴48的角位置和旋转方向的位置信号发送给控制器20。
用作电位计的模拟位置传感器50适合于在马达40停止旋转(固定)时检测马达40的传动系统的定位角(定位)的绝对值。在另一方面，数字位置传感器52的光遮断器适合于检测旋转值和旋转方向。通过使用两种传感器50和52，可以保持后拨链器16的正确和稳定的换档位置。
控制器20与位置传感器50和52一起协作，构成自行车部件位置校正装置，其中，用作比较单元的微处理器响应于拨链器换档指令将马达单元36的传动系统(活动部分)的定位角的当前绝对值与马达单元36的传动系统(活动部分)的定位角的预先存储参考值进行比较。
回到图4和5，后拨链器16优选设置有用于使得基座构件30相对于车架24枢转的可逆电动马达60，和用于使得链条导向器34相对于活动构件33枢转的可逆电动马达62。马达60和62形成后拨链器16的角度调整装置的基本部件。马达60和62电连接到控制器20，控制器20选择性地激励马达60和62，以恰当地调整用于后拨链器16的齿轮位置的链条导向器34的位置。优选地，马达60和62与马达40同步，使得全部三个马达40，60和62同时起作用。然而，马达40，60和62可以根据需要和/或期望来按顺序操作或以各种不同的顺序操作。在任何情况下，每个马达40，60和62优选地在每次发生换档操作时操作。
如图6所示，马达60和62的操作量预先存储在控制器20的存储器中。例如，如图6所示，对于后拨链器16的每个齿轮位置，基座构件30相对于车架24具有不同的预先存储角位置，且链条导向器34相对于活动构件33具有不同的预先存储角位置。马达60和62的操作量可以各种方式设定。例如，马达60和62的操作量可以基于后链轮盒(cassette)的制造商模型设定。可选地，马达60和62的操作量可以通过输入链轮数和每个链轮的齿数来设定。马达60和62的操作和功能将在下文更详细地讨论。
现在参考图10-13，基座构件30包括第一支撑部分64和第一或B轴66。支撑部分64由B轴66紧固到车架24的链拉条的吊架部分。在该实施例中，B轴66是螺栓，螺纹连接到车架24的吊架部分。支撑部分64可枢转地安装在B轴66上，使得可以调整后拨链器16相对于车架24的相对位置。具体地，基座构件30设置有止动板68，止动板68支撑马达60与齿轮减速装置70和驱动齿轮72。马达60、齿轮减速装置70和驱动齿轮72构成马达或驱动单元。马达60电连接到控制器20，控制器20选择性地激励马达60，以使得B轴66上的支撑部分64相对于车架24转动或旋转。
具体地，如图11所示，从动齿轮74固定地安装到支撑部分64，其中，从动齿轮74的中心轴线与B轴66的中心轴线重合。当从动齿轮74被转动时，从动齿轮74和支撑部分64作为一个单元在B轴66上一起旋转。从动齿轮74的齿与驱动齿轮72的齿啮合。因而，马达60的操作经由齿轮减速装置70使得驱动齿轮72旋转，使得驱动齿轮72以合适角速度旋转。驱动齿轮72的旋转使得从动齿轮74旋转，这也引起支撑部分64围绕B轴66旋转。马达60的操作由来自于控制器20的电信号控制，控制器20选择性地激励马达60。如下文所述，支撑部分64相对于车架24的旋转运动(即，角移动量和旋转方向)优选与通过操作控制装置12(例如，推动降档开关12a或升档开关12b)来进行的换档操作同步。
最佳地见于图10和11，止动板68设计成与自行车架的常规吊架一起使用。止动板68在车架24的吊架和基座构件30的支撑部分64之间设置在B轴66上。止动板68相对于车架24保持固定。具体地，止动板68具有邻接片76和固定螺钉78。邻接片76邻接车架24的吊架的第一邻接部24a，而固定螺钉78邻接车架24的吊架的第二邻接部24b，以防止止动板68围绕B轴66作旋转运动。
如图12和13所示，采用模拟位置传感器80形式的位置检测装置设置在止动板68和从动齿轮74之间。具体地，位置检测装置确定借助于马达60操作引起的基座构件30的支撑部分64相对于车架24的角移动量。模拟位置传感器80围绕B轴66安装。位置传感器80电连接到控制器20，以提供角移动信息，用于提供动力以便激励马达60来使支撑部分64转动至每个齿轮位置的正确位置。
模拟位置传感器80优选是包括活动电触头80a和固定电刷80b的电位计。活动电触头80a安装在从动齿轮74上，以随从动齿轮74旋转，而固定电刷80b安装在止动板68上。固定电刷80b相对于止动板68悬吊并接触活动电触头80a，使得在从动齿轮74响应于马达60的操作而旋转时，固定电刷80b沿活动电触头80a滑动。模拟位置传感器80输出模拟或机械信号，所述信号传送给控制器20，以指示支撑部分64围绕B轴66的当前角位置。
如图14所示，活动构件33包括第二支撑部分84和第二或P轴86。链条导向器34通过P轴86可枢转地安装在支撑部分84上，使得可以调整链条导向器34相对于支撑部分84的相对位置。具体地，链条导向器34的链条保持架不可旋转地固定到活动构件33的P轴86的一端，使得当马达62响应于控制装置12的操作(例如，推动开关12a或开关12b)而由控制器操作时，链条导向器34和P轴86作为一个单元一起旋转。具体地，活动构件33的支撑部分84支撑马达62，马达62可操作地连接到齿轮减速机构90和驱动齿轮92。马达62、齿轮减速机构90和驱动齿轮92构成马达或驱动单元。马达62电连接到控制器20，控制器20选择性地激励马达62以使得P轴86转动或旋转，且链条导向器34可以相对于支撑部分84调整。
具体地，如图14所示，从动齿轮94固定地安装到P轴86的一端。当从动齿轮94通过马达62的操作而转动时，从动齿轮94和P轴86在支撑部分84上作为一个单元一起旋转。从动齿轮94的齿与驱动齿轮92的齿啮合。因而马达62的操作经由齿轮减速装置90使得驱动齿轮92旋转，从而驱动齿轮92以合适角速度旋转。驱动齿轮92的旋转使得从动齿轮94旋转，这也引起P轴86在支撑部分84的凹部内旋转。马达62的操作由来自于控制器20的电信号控制，控制器20选择性地激励马达62。链条导向器34相对于支撑部分84的旋转运动(即，角移动量和旋转方向)优选与通过操作控制装置12(例如，推动开关12a或开关12b)来进行的换档操作同步。
链条导向器34的马达或驱动单元也设置有模拟位置传感器96形式的位置检测装置。模拟位置传感器96设置在支撑部分84和链条导向器34的链条保持架之间。具体地，位置检测装置确定通过马达62操作引起的链条导向器34相对于支撑部分84的角移动量。模拟位置传感器96围绕P轴86安装。位置传感器96电连接到控制器20，以提供角移动信息，用于提供动力以便激励马达62，来使得链条导向器34转动至每个齿轮位置的正确位置。
模拟位置传感器96优选是包括活动电触头96a和固定电刷96b的电位计。活动电触头96a安装在链条导向器34的链条保持架上，以随链条保持架旋转，而固定电刷96b安装在支撑部分84上。固定电刷96b相对于支撑部分84悬吊并接触活动电触头96a，使得在从动齿轮94响应于马达60的操作而旋转时，固定电刷96b沿活动电触头96a滑动。模拟位置传感器96输出模拟或机械信号，所述信号传送给控制器20，以指示链条导向器34的当前角位置。
电子控制器20是处理装置，优选包括显示器、微计算机和用于使用马达40，60和62来校正链条导向器34的位置的位置校正程序。电子控制器20也可以包括其它常规部件，如输入接口电路、输出接口电路、和存储器装置(如，ROM(只读存储器)装置、RAM(随机存取存储器)装置)。电子控制器20的内置RAM存储来自于位置检测装置的各种控制数据的状态。电子控制器20的内置ROM存储用于各种换档操作的预定参数。由于电子控制器是自行车领域熟知的，因而在此不详细讨论和/或阐述电子控制器20。术语的一般解释
在理解本发明的范围时，如本文所用的术语“包括”和其派生词预期是开放式术语，其规定所陈述的特征、元件、部件、组、整体、和/或步骤的存在，但并不排除其它未陈述的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤的存在。前文的描述也适用于具有类似意义的措辞，诸如术语“包含”、“具有”和其派生词。而且，术语“部件”、“部段”、“部分”、“构件”或“元件”当以单数形式使用时可具有单个部件或多个部件的双重意义。如在本文中用于描述本发明的以下方向性术语“向前、向后、上方、向下、竖直、水平、下方和横向”以及任何其它类似的方向性术语是指配备了本发明的自行车的那些方向。因此，在用于描述本发明时，这些术语应当相对于配备了本发明的自行车在其正常骑乘位置使用时来理解。最后，如本文所用的程度术语，诸如“基本上”、“大约”和“近似”表示与所修饰术语的合理量的偏差使得最终结果没有显著变化。
虽然仅选择了选定实施例来说明本发明，但通过本公开内容对于本领域技术人员显而易见，在不偏离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明做出各种变化和修改。而且，提供根据本发明的实施例的前文的描述只是出于说明目的，而不是出于限制本发明的目的，本发明由所附权利要求和其等同物限制。

Claims (15)

1.一种自行车后拨链器，包括：
基座构件，所述基座构件包括第一支撑部分和第一轴，所述第一支撑部分可枢转地安装在所述第一轴上；
活动构件，所述活动构件包括第二支撑部分、链条导向器和第二轴，所述链条导向器通过所述第二轴可枢转地安装在所述第二支撑部分上；
移动机构，所述移动机构连接在所述第一支撑部分和第二支撑部分之间；和
角度调整装置，所述角度调整装置包括电动马达并且可操作地连接成：
在所述移动机构被移动使得所述活动构件的第二支撑部分相对于所述基座构件的第一支撑部分移动时，
相对于所述第一轴电动枢转所述第一支撑部分，或
相对于所述第二支撑部分电动枢转所述链条导向器。
2.根据权利要求1所述的自行车后拨链器，其中，
所述移动机构包括一对连杆，驱动单元可操作地连接到所述连杆中的至少一个上。
3.根据权利要求2所述的自行车后拨链器，其中，
所述驱动单元包括电动马达。
4.根据权利要求3所述的自行车后拨链器，其中，
所述驱动单元还包括位置检测装置，所述位置检测装置设置成检测由于所述驱动单元的电动马达的操作引起的所述活动构件的第二支撑部分相对于所述基座构件的第一支撑部分的相对移动的变化。
5.根据权利要求1所述的自行车后拨链器，其中，
所述电动马达可操作地连接成使得所述基座构件的第一支撑部分相对于所述第一轴枢转。
6.根据权利要求5所述的自行车后拨链器，其中，
所述角度调整装置还包括齿轮装置，所述齿轮装置带有安装在所述基座构件的第一支撑部分上的从动齿轮，以便使得所述基座构件的第一支撑部分相对于所述第一轴旋转。
7.根据权利要求5所述的自行车后拨链器，其中，
所述角度调整装置还包括位置检测装置，所述位置检测装置设置成检测由于所述角度调整装置的电动马达的操作引起的所述基座构件的第一支撑部分相对于所述基座构件的第一轴的相对移动的变化。
8.根据权利要求5所述的自行车后拨链器，其中，
所述移动机构包括一对连杆，驱动单元可操作地连接到所述连杆中的至少一个上。
9.根据权利要求8所述的自行车后拨链器，其中，
所述驱动单元包括电动马达。
10.根据权利要求1所述的自行车后拨链器，其中，
所述电动马达可操作地连接成使得所述链条导向器相对于所述活动构件的第二支撑部分枢转。
11.根据权利要求10所述的自行车后拨链器，其中，
所述链条导向器不可旋转地固定到所述活动构件的第二轴，使得所述链条导向器和所述第二轴一起旋转；且
所述角度调整装置还包括齿轮装置，所述齿轮装置带有安装在所述活动构件的第二轴上的从动齿轮，以便使得所述链条导向器相对于所述活动构件的第二支撑部分旋转。
12.根据权利要求10所述的自行车后拨链器，其中，
所述角度调整装置还包括位置检测装置，所述位置检测装置设置成检测由于所述角度调整装置的电动马达的操作引起的所述链条导向器相对于所述活动构件的第二支撑部分的相对移动的变化。
13.根据权利要求10所述的自行车后拨链器，其中，
所述移动机构包括一对连杆，驱动单元可操作地连接到所述连杆中的至少一个上。
14.根据权利要求13所述的自行车后拨链器，其中，
所述驱动单元包括电动马达。
15.根据权利要求1所述的自行车后拨链器，其中，
所述移动机构包括一对连杆，第一电动马达可操作地连接到所述连杆中的至少一个上；且
所述角度调整装置还包括第二电动马达和第三电动马达，所述第二电动马达可操作地连接成使得所述基座构件的第一支撑部分相对于所述第一轴枢转，所述第三电动马达可操作地连接成使得所述链条导向器相对于所述活动构件的第二支撑部分枢转。
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