CN101954947A - 具有行程和避震器调节的自行车悬吊 - Google Patents

具有行程和避震器调节的自行车悬吊 Download PDF

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Abstract

具有行程和避震器调节的自行车悬吊，包括行程调节单元、悬吊避震器、避震器调节单元和电子控制器。行程调节单元设置成调节自行车悬吊的行程，其被设置为在行程内伸展和收缩。悬吊避震器设置成向自行车悬吊施加避震作用力。避震器调节单元设置成调节通过悬吊避震器施加的避震作用力。电子控制器设置成控制行程调节单元和避震器调节单元。

Description

具有行程和避震器调节的自行车悬吊
技术领域
本发明涉及一种用于自行车的悬吊。
背景技术
骑自行车正在成为一种越来越流行的休闲方式和交通手段。而且，骑自行车对于业余爱好者和专业选手来说都已经成为一项非常普及的竞技体育项目。自行车工业一直在不断地改善自行车的各个部件。在过去，绝大多数自行车都具有未设置前悬吊或后悬吊的刚性车架。因此，这样的刚性车架通常都会将由崎岖的骑行路面造成的震动直接传递给骑车人。
近来，自行车，特别是山地车(MTB)和全地形自行车(ATB)，已经被装有前悬吊和/或后悬吊装置以吸收在崎岖的路面上骑行时传递给骑车人的震动。在具有悬吊的自行车中，有时希望能够根据需要和/或期望来快速地调节或锁定悬吊。因此，已经有人建议在自行车的车把上提供悬吊致动设备以使骑车人能够在骑行时根据需要或期望来调节或锁定悬吊，正如能够从美国专利6767024、美国专利公开2005/0103149和美国专利公开2005/0252330的回顾中所看到的那样。
希望能够继续对这些自行车部件的结构和功能加以改进。
发明内容
本发明的一种应用有利地提供了一种自行车悬吊(suspension)，包括行程调节单元、悬吊避震器、避震器调节单元和电子控制器。行程调节单元设置成调节自行车悬吊的行程，其被设置为在行程内伸展和收缩。悬吊避震器设置成向自行车悬吊施加避震作用力。避震器调节单元设置成调节通过悬吊避震器施加的避震作用力。电子控制器设置成控制行程调节单元和避震器调节单元。
本发明的另一种应用有利地提供了一种调节自行车悬吊的方法。用于控制自行车悬吊的该方法包括提供行程调节单元以调节自行车悬吊的行程，其被设置为在行程内伸展和收缩，并且提供避震器调节单元，其设置成调节通过悬吊避震器加至自行车的避震作用力。行程调节单元被电子控制以调节行程，而避震器调节单元被电子控制以调节避震作用力。
对于本领域普通技术人员来说，根据以下的详细说明，本发明的这些以及其他的特征、应用和优点将变得显而易见，以下的详细说明与附图相结合，公开了本发明的优选实施例。
附图说明
参照以下的详细说明，特别是在结合附图考虑时，对本发明更加完整的理解及其带来的很多优点都将变得显而易见，在附图中：
图1是根据示范性实施例具有前悬吊的自行车的前部的局部侧面前视图；
图2是根据示范性实施例的前悬吊及其电子控制系统的正面前视图；
图3是根据示范性实施例用于前悬吊的电子控制系统的方块图；
图4A和4B是图2中前悬吊的减震器单元的正面截面图，在此根据示范性实施例，图4A示出了其中设有避震器调节单元的减震器单元，而图4B示出了其中设有行程调节单元的减震器单元；
图5A和5B是图4B中减震器单元的行程调节单元的放大局部正面截面图，在此根据示范性实施例，图5A示出了处于长行程位置并被设置为移向短行程位置的行程调节单元，而图5B示出了处于短行程位置并被设置为移向长行程位置的行程调节单元；
图6A是减震器单元的行程调节单元的另一实施例的放大局部正面截面图，图6B是图6A中行程调节单元的传动单元的顶部示意图，图6C是减震器单元的行程调节单元的又一实施例的放大局部正面截面图，以及图6D是图6C中行程调节单元的传动单元的顶部示意图；
图7A和7B是图4A中减震器单元的避震器调节单元的放大局部正面截面图，在此根据示范性实施例，图7A示出了处于解锁位置的避震器调节单元，而图7B示出了处于锁定位置的避震器调节单元；
图8A是减震器单元的避震器调节单元的另一实施例的放大局部正面截面图，图8B是图8A中避震器调节单元的传动单元的顶部示意图，图8C是减震器单元的避震器调节单元的又一实施例的放大局部正面截面图，以及图8D是图8C中避震器调节单元的传动单元的顶部示意图；
图9是根据示范性实施例示出了在长行程-短行程位置(也就是在第一状态下)运行的前悬吊的电子控制的流程图；
图10是根据示范性实施例示出了在短行程-长行程位置(也就是在第二状态下)运行的前悬吊的电子控制的流程图；
图11是示出了控制两部电机用于执行图9和图10中示出的示范性方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图介绍本发明的实施例。在以下的说明中，具有大致相同功能和设置的组成元件被用相同的附图标记表示，并且只在必要时进行重复说明。对于本领域普通技术人员显而易见的是，根据本公开，本发明实施例的以下说明仅被提供用作说明而不是为了限制由所附权利要求及其等价形式确定的本发明。
首先参照图1和图2，根据本发明的实施例，示出的自行车10被装有电子控制系统300用于选择性地控制前悬吊14。电子控制系统300被设置为电子控制前悬吊14用于选择性地在第一状态(例如长行程-短行程设定位置)和第二状态(例如短行程-长行程设定位置)之间切换。
如图1和图2中所示，前悬吊14具有第一减震器单元120和第二减震器单元160，第一减震器单元120包括可滑动地容纳在第一下部伸缩套管130内的第一上部伸缩套管122，第二减震器单元160包括可滑动地容纳在第二下部伸缩套管170内的第二上部伸缩套管162。第一减震器单元120和第二减震器单元160设置成吸收和减弱在崎岖的地形上骑自行车10时的震动。上部伸缩套管122设有第一电机单元301和第一传动单元307，用于选择性地调节前悬吊14的行程长度。上部伸缩套管162设有第二电机单元302和第二传动单元308，用于选择性地锁定或解锁前悬吊14的避震器功能。开关单元304被设置在自行车10的车把16上并具有能够在至少两个位置(例如对应于长行程-短行程位置的第一状态和对应于短行程-长行程位置的第二状态)之间移动的调节杆304a，其依次致动第一电机单元301和第二电机单元302用于切换到任一状态。在图示的实施例中，调节杆304a可以在向上和向下的位置之间移动。但是，应该注意的是也可以使用包括能够被旋转的旋钮或按钮在内的其他结构以切换位置，对于本领域普通技术人员来说，以本文中阐述的公开内容为基础，这些都是显而易见的。
如图1和图2中所示，前悬吊14被装入自行车的前叉内。(应该注意本发明的悬吊能够可选地或附加地被用作自行车的后悬吊并具有设置用于每一个悬吊的致动单元)。前叉包括被枢轴连接至自行车车架的前管10a的中心管102以及将中心管102刚性地连接至第一减震器单元120和第二减震器单元160的支架(或第一连接器)104。第一减震器单元120和第二减震器单元160在其下端被连接至自行车前轮轮轴的其中一端。车把16在其中间位置被刚性连接至中心管102的上端。结构元件或支架(或第二连接器)106被设置为将第一减震器单元120的下部伸缩套管130刚性地连接至第二减震器单元160的下部伸缩套管170，目的是为前悬吊14提供结构稳定性。自行车车架的前管10a可操作地接纳上部伸缩元件122和162(它们被通过支架104互连)的中心管102，并且前轮被分别连接至第一减震器单元120和第二减震器单元160的下部伸缩套管130和170(它们被通过支架106互连)。由此，前悬吊14被设置在自行车车架和前轮之间以允许被前轮接收到的震动在到达车架之前就被吸收和减弱。
第一减震器120包括第一上部伸缩元件122，具有连接至支架104的连接支架124的上端。第一上部伸缩元件122具有被可滑动地容纳在第一减震器单元120的第一下部伸缩套管130上端内的下端。类似地，第二减震器单元160包括第二上部伸缩元件162，具有连接至支架104的连接支架164的上端，并且第二上部伸缩元件162具有被可滑动地容纳在第二减震器单元160的第二下部伸缩套管170上端内的下端。第一下部伸缩套管130和第二下部伸缩套管170的下端以任意公知的方式被连接至自行车前轮的轮轴。
基本上，电子控制系统300包括控制板303、开关单元304、电池单元305、第一电机单元301和第二电机单元302，第一电机单元301设有装入第一减震器单元120内的行程调节单元150，第二电机单元302设有装入第二减震器单元160内的避震器调节单元190。电缆或导线306设置成电连接开关单元304、电池305、第一电机单元301和第二电机单元302中的每一个和控制板303，并且优选地被设置为穿过车把16和中心管102的管腔。电池305被固定在位于车把16一端的部分管腔内，此处提供有其端帽(未示出)并被设置为可手动拆除以使得在电池耗尽或要进行维修时能够通过车把16的末端更换电池。第一电机单元301和第二电机单元302分别致动行程调节单元和避震器调节单元(在图1和图2中未示出，但是将在图4A-8D中进行更加详细的介绍)，致动行程调节单元和避震器调节单元分别被设置在上部伸缩元件122和第二上部伸缩元件162内。
图3将被用于根据示范性实施例介绍电子控制系统的主要特征。如图3中所示，电子控制系统300包括微型计算机330以及被连接至第一电机301的第一电机驱动器332和被连接至第二电机302的第二电机驱动器334。微型计算机330设置成从开关单元304接收位置信号以及从检测第一电机301状态的第一位置传感器336和检测第二电机302状态的第二位置传感器338接收位置信号。电源单元340设置成直接或间接地为微型计算机330以及电机301和302中的每一个提供动力。优选地，除开关单元304外，还设有打开/关闭式开关342，其可以按常规方式被设置在控制板303上或者控制板303附近。根据从开关单元304接收到的信号，微型计算机330运行可以被存储在微型计算机330内或另外存储在其他存储设备(未示出)内的计算机程序并依次给电机驱动器332和334发送信号以使电机被以程序设定的方式驱动，从而提供例如开/关控制、反馈控制及其组合。在这种针对每个电机单元都提供了单独的电机驱动器和传感器的结构中，微型计算机330以其交替或连续的操作方式选择性地控制两部电机。
图4A和4B将被分别用于介绍前悬吊14的第一减震器单元120和第二减震器单元160的主要特征。第一减震器单元120装有可调节的空气弹簧140，而第二减震器单元160装有避震单元180，它们(通过支架106)结合起来为前悬吊14提供弹簧特性和避震特性。第一减震器单元120还在可调节的空气弹簧140的上端装有行程调节单元150，而第二减震器单元160在避震单元180的上端装有避震器调节单元190。图4A以普通方式示出了避震器调节单元190，目的是为了简化其图示，而图7A和7B示出了避震器调节单元190放大的详细视图，且图8A、8B、8C和8D示出了避震器调节单元和与其一起使用的传动单元的可选实施例。另外，图4B以普通方式示出了行程调节单元150，目的是为了简化其图示，而图5A和5B示出了行程调节单元150放大的详细视图，且图6A、6B、6C和6D示出了行程调节单元和与其一起使用的传动单元的可选实施例。
现参照图4B，可调节的空气弹簧140包括通过行程调节单元150连接至第一上部伸缩元件122的上部密封元件142。上部密封元件142沿第一上部伸缩元件122的纵向位置可以通过行程调节单元150调节，并且该调节确定了第一减震器单元的最大总行程长度。
可调节的空气弹簧140进一步包括被通过管145刚性地连接至下部130的下端的下部密封元件144。下部密封元件144被可滑动地容纳在管143内，管143被连接至上部密封元件142(因此，下部密封元件144也可以被称作“活塞”144)，并由此在上部密封元件142和下部密封元件144之间界定出空气腔146。空气腔146用作上部伸缩元件122(通过上部密封元件142)和下部132(通过下部密封元件144)之间的空气弹簧。空气腔146内的空气量和空气压力可以由使用者通过阀/喷嘴148调节，阀/喷嘴148通过延伸穿过管145的通道被流体连通至空气腔146。可调节的空气弹簧140还可以包括卷簧149，其将下部密封元件144向上部密封元件142偏置并给可调节的空气弹簧140提供进一步的弹簧/避震特性。
如上所述，行程调节单元150能够被用于通过调节上部密封元件142沿上部伸缩元件122的纵向位置来调节第一减震器单元120的最大总行程长度。由于空气腔146内的空气量将在使用期间保持相对稳定(当然是未使用阀/喷嘴148调节时)，因此在忽略前悬吊14上的外力时，上部密封元件142和下部密封元件144之间的相对位置也会保持相对稳定。由此，调节上部密封元件142沿上部伸缩元件122的纵向位置即可具有调节下部密封元件沿相同方向的纵向位置的效果，因此这样就可以调节第一减震器单元120的最大总行程长度。例如，如果上部密封元件142被向上移动，那么下部密封元件144也会相对于上部伸缩元件122向上移动，因此第一减震器单元120的最大总行程长度即可被减小。行程调节可通过支架104和支架106被传送至第二减震器单元160。
现参照图4B，5A和5B，行程调节单元150被在第一减震器单元120的上端设有第一电机单元301和第一传动单元307。第一电机单元301被优选地通过电机壳体或支架309固定至套管124a(连接支架124的一部分)，套管124a刚性地支撑上部伸缩套管122上端的外缘。行程调节单元150包括致动器，致动器能够根据致动器的旋转位置调节行程调节单元150的纵向长度以使上部密封元件142的纵向位置得到调节。传动单元307包括设置在第一电机单元301的驱动轴上的皮带轮310，设置在行程调节单元150的致动器的驱动轴上的皮带轮312，以及有效连接两个皮带轮用于以精确控制的同步从第一电机单元310向行程调节单元150提供转矩传动的同步皮带313。
现参照图4A，避震单元10包括被刚性地连接至第二上部伸缩元件162的上部密封元件182。避震元件180进一步包括被通过管186刚性地连接至第二下部伸缩套管170的下端的下部密封元件185。下部密封元件185被可滑动地容纳在第二上部伸缩元件162的管181内(因此，下部密封元件也可以被称作“活塞”185)。流体腔184被界定在上部密封元件182和上部伸缩元件162下端的下部密封183之间。流体腔184在其中含有流体例如油，其被用于和下部密封元件185一起作为避震器使用。下部密封元件185具有多个延伸穿过其间并允许流体腔184内的流体从中流过的孔187。因此，下部密封元件185将流体腔184分为上腔188和下腔189，其中下部密封元件的孔187根据作用在上部伸缩元件162和下部170上的作用力允许流体从一个腔流动到另一个腔。由于能够流过孔187的流体量较少，因此下部密封元件185沿管181和在流体腔184内的移动就对作用在第二上部伸缩元件162和第二下部伸缩套管170上的作用力提供了避震效果。
由于管186随着空气弹簧140(以及因此避震单元相应地)收缩和伸展而移进和移出流体腔184，所以流体腔184内的压力将分别趋于增大和减小，并且第二减震器160内的总压力也将分别增大和减小。
现参照图4A，7A和7B，避震器调节单元190包括若干允许流体从流体腔流入和流出设置在上部密封元件182上方的蓄液腔166的部件。例如，管192被设置为向下延伸穿过上部密封元件182的开口，一个或多个孔193被设置在上部密封元件182内，以及一个或多个用于孔193的单向阀(例如回流挡板)被设置在上部密封元件182的下表面上以允许流入流体腔184但不允许从中流出。一个或多个上部开口196被设置在例如管192的上端，以及一个或多个用于上部开口196的单向阀被设置为允许通过开口196从流体腔184向上流动并流入蓄液腔166内，但是不允许通过管192从开口196向下流动至流体腔184。避震器调节单元190具有阀200作为致动器，其能够关闭或打开上部开口196用于控制到蓄液腔166的流动。流体腔184和蓄液腔166之间通过管192的流体循环随着流体腔在阀200被打开时的伸展和收缩而平衡了第二减震器160带来的压差。当阀200关闭开口196并由此阻止流动时，避震器调节单元190就提供了第二减震器160的锁定特征。
避震器调节单元190在第二减震器单元160的上端设有第二电机单元302和第二传动单元308。第二电机单元302被优选地通过电机壳体或支架314固定至套管164a(连接支架164的一部分)，套管164a刚性地支撑上部伸缩套管162上端的外缘。如上所述，避震器调节单元190被连接至阀200，其被设置为随着阀200被通过电机302旋转而轴向移动(将参照图7A和图7进行更详细的介绍)。第二传动单元308包括设置在第二电机302的驱动轴上的皮带轮315，设置在阀200的驱动轴上的皮带轮316，以及有效连接两个皮带轮用于以精确控制的同步从第二电机单元302向避震器调节单元190提供转矩传动的同步皮带317。
图5A和5B是根据示范性实施例的行程调节单元150的放大局部正面截面图。图5A示出了处于长行程-短行程位置的行程调节单元，而图5B示出了处于短行程-长行程位置的行程调节单元。
从中向下延伸的轴152被可旋转地安装在轴承元件220内，但是，轴152通常被禁止轴向移动(也就是向上或向下，如图所示)。轴包括被刚性地固定至皮带轮312中心的顶部155，中部153和下部154，下部154在其外表面上具有内凹部分156。如上所述，皮带轮312被设置为由第一电机单元301通过同步皮带313转动。
流动控制构件222被连接至轴承元件220的下端，而轴152被可旋转地设置在流动控制构件222内。流动控制构件222具有装入其下端内的第一流动控制部分230和第二流动控制部分240。流动控制构件222包括第一流动控制部分230上方的开口224，开口224下方以及第一流动控制部分230上方的开口225(参见图5A，与图5B中的图示相比，图5A示出了轴向旋转90度的控制构件222)，第一流动控制部分230和第二流动控制部分240之间的开口236，以及第二流动控制部分240下方的开口226。第一流动控制部分230具有从其上表面延伸至其下表面的开口232，以及在其上表面上的单向阀234，阀234优选地被向下弹簧偏置并阻止向下的流动通过第一流动控制部分230。第二流动控制部分240具有从其上表面延伸至其下表面的开口242(参见图5A，因为开口232和242关于控制结构222的轴线彼此偏离，且与图5B中的图示相比，图5A示出了轴向旋转90度的控制构件222)，以及在其下表面上的单向阀244，阀244优选地被向上弹簧偏置并阻止向上的流动通过第二流动控制部分240。轴152和流动控制构件222通常不能相对于彼此轴向滑动。
第一流动控制部分230和第二流动控制部分240被可滑动地设置在密封腔250的气缸251内。气缸251的上端被通过上部密封252密封而气缸251的下端被通过上部密封元件142密封以构成密封腔250。腔室250被装有流体，该流体可以与设置在第二减震器单元160的避震单元180内的流体相同或不同。在本实施例中，由于流动控制构件222通常不能沿其轴向移动，因此腔室250可以在第一流动控制部分230和第二流动控制部分240上轴向滑动，但是该轴向滑动要由第一流动控制部分230和第二流动控制部分240相对于轴152的相对轴向角坐标控制。第一流动控制部分230和第二流动控制部分240之间的相对轴向角坐标随着皮带轮612被第一电机单元301转动而由轴152绕其轴线的角旋转确定。如图5B中所示，腔室250的轴向滑动由积聚在腔室250内由第一流动控制部分230的上表面和上部密封252界定的空腔250a中的流体或积聚在腔室250内由第二流动控制部分240的下表面和下部密封元件142界定的空腔250b中的流体决定。由积聚的流体造成的压差促使腔室250向下或向上移动，其同时促使流体被喷入空腔210内或被从空腔210中抽出，空腔210中具有恒定的容量和一个封闭端。空腔210内的压力被通过传感器211监测以监测空腔210内的过压。通过压缩弹簧(或按压元件或偏置元件)260将腔室50向下朝着长行程位置偏置。
因此，当第一电机单元301用于长行程-短行程位置(也就是从图5A中所示的长行程位置切换到图5B中所示的短行程位置)并且外力(例如使用者在自行车车架上的体重)用于压缩或缩短第一减震器单元120的长度时，存在于腔室250内的流体随后就会如图5A中的箭头所示流过行程调节单元150，在具有封闭端的空腔210内造成流体压力。在长行程-短行程位置，内凹部分156会与开口226轴向角度对齐(这与图5B中处于短行程位置时的情况不同)以允许腔室250内的流体流入内凹部分156中，沿内凹部分165向上到达开口236(从而绕过单向阀244)，通过开口232和单向阀234，通过开口224，然后向上通过轴152的中间部分153的外表面和流动控制构件的上部管状部分的内表面之间的间隙，并随后向上通过轴152的上部部分和轴承元件220之间的间隙，并在空腔210内积聚。连续的向上流动以及由此在末端封闭的空腔210内造成的流体压力促使空腔250a伸展直到腔室250的上表面触及轴承元件220的下表面为止。
用这种方式，第一减震器单元120的行程将由于腔室250的向上移动而缩短，并且一致地第二减震器单元160的行程长度也将由于通过支架104和支架106连接至第一减震器单元120而缩短。如上所述，由于空气腔146内的空气量将在使用期间保持相对稳定(当然是未使用阀/喷嘴148调节时)，因此在忽略前悬吊14上的外力时，上部密封元件142和下部密封元件144之间的相对位置也会保持相对稳定。由此，向上调节上部密封元件142沿上部伸缩元件122的纵向位置即可具有向上调节下部密封元件144的纵向位置的效果，这样就可以缩短第一减震器单元120和第二减震器单元10的最大总行程长度。
要注意的是在第一电机单元301用于长行程-短行程位置时，用于伸展或延长第一减震器单元120的长度的作用力将不能延长行程，原因在于单向阀234可以阻止流体向下流过开口232。
当第一电机单元301用于短行程-长行程位置(也就是从图5B中所示的短行程位置切换到图5A中所示的长行程位置)时，行程调节单元150的轴152被转动，例如在本实施例中被转动90度，或者在可选实施例中被转动某些其他的可选预定量(要注意的是为了便于图示流体的流动，图5A示出的轴152处于与图5B中相同的轴向角坐标，而不是示出轴向转动方向的流动控制构件222)，并且外力被去除或反向以拉长单元120，那么反向的作用力和/或弹簧260就用于伸展或拉长第一减震器单元120的长度，并且随后行程调节单元150内的流体就会以图5B中的箭头所示的方式流动。因此，存在于腔室210内的流体就会流出并向下流过轴152的上部和轴承元件220之间的间隙，向下流过轴152的中间部分153的外表面和流动控制构件222的上部管状部分的内表面之间的间隙，通过开口224，通过开口225(其在短行程-长行程位置时与内凹部分156对齐)，沿内凹部分156向下并流入开口236内(从而绕过单向阀234)，向下通过开口242和单向阀244，并流入第二流动控制部分240下方的腔室250内的空腔中。流体在第二流动控制部分240下方的空腔250b内积聚并允许腔室250向下移动直到空腔250a被完全关闭为止。
用这种方式，第一减震器单元120的行程将由于腔室250的向下移动而延长，并且一致地第二减震器单元160的行程长度也将由于通过支架104和支架106连接至第一减震器单元120而延长。如上所述，由于空气腔146内的空气量将在使用期间保持相对稳定(当然是未使用阀/喷嘴148调节时)，因此在忽略前悬吊14上的外力时，上部密封元件142和下部密封元件144之间的相对位置也会保持相对稳定。由此，向下调节上部密封元件142沿上部伸缩元件122的纵向位置即可具有向下调节下部密封元件144的纵向位置的效果，这样就可以延长第一减震器单元120和第二减震器单元160的最大总行程长度。
要注意的是在第一电机单元301用于短行程-长行程位置时，用于压缩或缩短第一减震器单元120的长度的作用力将不能缩短行程，原因在于单向阀244可以阻止流体向上流过开口242。
图6A是减震器单元的行程调节单元750a的另一实施例的放大局部正面截面图，图6B是图6A中行程调节单元750a的传动单元的顶部示意图，图6C是减震器单元的行程调节单元的又一实施例的放大局部正面截面图，以及图6D是图6C中行程调节单元750b的传动单元的顶部示意图。
参照图6A和6B，行程调节单元750a包括轴753，在其外缘上具有加工出螺纹或凹槽的表面753e，行程调节单元750a设置为用于调节第一减震器单元120的行程的致动器。基本上，行程调节单元750a包括轴753、上部气缸751和下部气缸752，上部气缸751具有被刚性地连接至上部伸缩套管122上端的上部，而下部气缸752具有被可滑动地容纳在上部气缸751下部内的上部。轴753被上部气缸751的上部可旋转地容纳。轴753具有被刚性地连接至从动齿轮523轴向孔的上端753a。轴753具有被设置为分别靠近上部气缸751的上表面和下表面的凸缘753c和753d以使轴753不能轴向移动，但可以绕其轴线转动。轴753的下端753b被设置在上部气缸751的下部内。下部气缸752的上部具有与轴753的螺纹表面753e啮合并将下部气缸752固定在上部气缸751内部当中的滚珠元件755。密封件或垫圈754(例如O形环等)被设置在下部气缸752上部的外缘上，目的是为了密封下部气缸752和上部气缸751之间的接触面。
第一电机单元501设有第一传动单元507，其包括设置在电机驱动轴上的驱动齿轮520，中间齿轮521和设置在轴753的驱动轴上的从动齿轮523。当轴753被通过来自第一电机单元501的转矩转动时，螺纹表面753e引导滚珠元件755以使下部气缸752在上部气缸751内由密封件754引导相对向上或向下移动。
参照图6C和6D，行程调节单元750b包括不同的传动单元，其包括皮带轮524和525，以及设置用于连接两个皮带轮的同步皮带526。
依靠机械调节例如在图6A-6D示出的实施例中通过使用轴753的螺纹表面753e调节的结构，提供了调节设定行程长度的精密控制，原因在于行程的调节长度及其可调节范围可以通过电子可控的致动器的旋转量或角度精确地确定。例如，致动器轴的直径和其上方螺纹的螺距以及传动比被选择用于提供所需的调节设定，例如所需的最大和最小长度以及最大和最小长度之间所需的长度可调节程度。
图7A和图7B是第二减震器单元160的避震器调节单元190的放大局部截面图。图7A和图7B分别示出了解锁和锁定的避震器调节单元190。
避震器调节单元190的阀200被可滑动地容纳在管192的内部。如图7B中所示，当阀200被移动到最低位置时，阀200的下端204就坐向管192下端上的底座198并用底座198密封，这将通过增加避震器作用力提供了避震器调节单元190的锁定位置。当阀200处于沿管192除了最低位置以外的任意位置，并且流体腔184内的压力由于管186的向上移动或阀200的向下移动而增大时，流体即可从流体腔184向上流过管192(如果有必要的话可围绕阀200的外表面)并通过开口196和单向阀197流入蓄液腔166内，否则蓄液腔166内将没有流体或装有部分流体。相反地，当阀200处于沿管192除了最低位置以外的任意位置，并且流体腔184内的压力由于管186的向下移动或阀200的向上移动而减小时，流体即可从蓄液腔166向下流过孔193和单向阀194流入流体腔184内。当阀200处于图7B中所示的最低位置时，阀200的下端204和底座198之间的接触即可阻止流体被从流体腔184送入蓄液腔166内(还应注意单向阀194阻止流体通过孔193流入蓄液腔166内)，这样可以用作悬吊的锁定部件并且阻止或充分地阻止第一减震器单元120和第二减震器单元160的收缩或伸展，原因在于因无法平衡单元160内的压力，管186将被限制滑动且因此单元160将被限制伸展或收缩，这就可以通过支架106阻止或充分地阻止单元120的伸展或收缩。悬吊锁定部件可以被解锁以通过向上移动阀200允许第一减震器单元120和第二减震器单元160的伸展和收缩，如图7A中所示。
另外，避震器调节单元190设置成调节由第二减震器单元160内的避震器180施加的避震作用力。随着阀200被控制为从图7A中所示的上部位置向下移动至图7B中的下部位置，避震器调节单元190即可连续地增加避震单元180的避震作用力。反之随着阀200向上移动也同样成立。阀200从图7A中所示的上部位置移动至图7B中的下部位置可以连续地增加第二减震器160或者更具体地是上部伸缩元件162内的总体压力，这样可以连续地增加由避震单元180施加的避震作用力。而且，管186在缩短行程长度期间向上移动到第二上部伸缩元件162内也可以连续地增加第二上部伸缩元件162内的总体压力。另外，随着阀200在缩短行程长度期间向下移动，阀200可以在尝试平衡流体腔184和蓄液腔166之间的压力时用作对流体向上流过管192的屏障，这样也可以影响流体腔184内的压力，也就可以影响由避震单元180施加的避震作用力。
图8A是减震器单元的避震器调节单元890a的另一实施例的放大局部正面截面图，图8B是图8A中避震器调节单元890a的传动单元的顶部示意图，图8C是减震器单元的避震器调节单元890b的又一实施例的放大局部正面截面图，以及图8D是图8C中避震器调节单元890b的传动单元的顶部示意图。
基本上，如图8A和8B所示，避震器调节单元890a包括锁定致动器单元800，中心轴801以及通过密封元件882和883被刚性地安装在上部伸缩套管162内的管892，以使管892和中心轴801不会在第二上部伸缩套管162内沿纵向滑动。锁定致动器单元800包括刚性地连接至中心轴801顶部的盖帽802，具有密封元件806的中间部分805，设置在端帽802和密封元件806之间的从动皮带轮804，被刚性地容纳在从动皮带轮804的轴向孔内的气缸阀808，以及刚性地容纳在上部伸缩套管162内的下部807。气缸阀808可旋转和可滑动地容纳在其中的中心轴801内。气缸阀808具有面向管892顶部的阀件808a和靠近下部807的内表面807b的外表面808b。气缸阀808的外表面808b与下部807的内表面807b螺纹连接以使气缸阀808和从动皮带轮804随着从动皮带轮804被第二电机单元302通过同步皮带809利用从动皮带轮810转动而沿着中心轴801相对向上或向下移动。气缸阀808和从动皮带轮804的轴向移动被确定和限制在端帽802的下表面和底座元件806的上表面之间。
当气缸阀808处于图8A中所示的向上位置并且流体腔184收缩时，流体被允许从流体腔184流入中心轴801和管892之间的间隙内，沿间隙向上，然后通过管892的顶部和阀件808a之间的间隙，并通过开口896流入蓄液腔166内，如图8A中的箭头所示。
当气缸阀808处于最低位置(未示出)并阻止流体被从流体腔184送入中心轴801和管892之间的间隙时，它即可用作悬吊锁定部件并阻止或充分地阻止第一减震器单元120和第二减震器单元160的收缩或伸展，如以上参照图7A和7B介绍的内容所述。
如图8C和8D中所示，除了采用图8A和8B中示出的皮带轮802和810以及同步皮带809之外，包括多个齿轮的齿轮传动单元811也可以被用于从第二电机单元320到锁定致动器单元800的转矩传动。
如上所述，开关单元304具有长行程-短行程位置和短行程-长行程位置。在长行程-短行程位置，减震器单元120和160能够从长行程位置(或行程比在短行程位置更长的任意位置)向短行程位置移动，并且被阻止从短行程位置(或行程比在长行程位置更短的任意位置)向长行程位置移动。相反地，在短行程-长行程位置，减震器单元120和160能够从短行程位置(或行程比在长行程位置更短的任意位置)向长行程位置移动，并且被阻止从长行程位置(或行程比在短行程位置更长的任意位置)向短行程位置移动。因此，前悬吊的电子控制系统提供了调节减震器单元的电子控制以允许随着使用者操作开关单元而缩短行程或延长行程。
应该注意的是尽管行程调节单元被用于调节悬吊的行程，但是这样的调节可以提供或者也可以不提供对减震器单元的避震特性或弹簧振频的调节。无论开关单元的位置如何，减震器单元的各种弹簧和避震特性都将继续发挥作用，除非并且直到第一减震器单元120和第二减震器单元160到达短行程位置为止。在一个实施例中，当第二减震器单元160处于锁定位置而开关单元处于长行程-短行程位置时，锁定位置阻止或者充分地阻止第一减震器单元120和第二减震器单元160，由此调节悬吊避震的收缩或伸展，直到开关单元被切换至短行程-长行程位置为止，然后悬吊的锁定部件才被解锁。
行程调节单元也提供了行程调节锁定部件。例如，当开关单元处于长行程-短行程位置而减震器单元到达最短行程限制时，第一减震器单元120和第二减震器单元160即被固定，直到开关单元被切换至短行程-长行程位置为止。类似地，当开关单元处于短行程-长行程位置而减震器单元到达最长行程限制时，第一减震器单元120和第二减震器单元160即被固定，直到开关单元被切换至长行程-短行程位置为止。
因此，开关单元允许使用者将其设定在长行程-短行程位置以缩短前悬吊(同时阻止行程变长)，例如在使用者上坡并倾斜从而减小自行车车架相对于水平线的角度时，并且随后在使用者到达水平区域时即可将其设定至短行程-长行程位置以延长行程。通过减小自行车车架相对于水平线的角度，随着使用者向上和倾斜地踩踏板，使用者能够实现更为有利的自行车朝向。类似地，在电子控制系统和减震器单元被设置在自行车后悬吊上的结构中，使用者能够把开关单元设定在长行程-短行程位置以缩短后悬吊(同时阻止行程变长)，例如在使用者下坡从而减小自行车车架相对于水平线的角度时，以随着使用者的下降提供更好的使用者朝向。进而，在电子控制系统和对应的减震器单元同时被设置在自行车的前悬吊和后悬吊上的结构中，这些单元也可以被彼此结合使用以提供更大一些的自行车车架对水平线角度的调节范围。
图9和图10将被用于根据示范性实施例介绍前悬吊的控制方法，其中前悬吊被控制为在如表1中所示的两种状态之间切换。
行程 锁定 坡度 开关位置
第一状态 140mm→100mm 关→开 上坡或平地 向下→向上
第二状态 100mm→140mm 开→关 下坡或平地 向上→向下
表1
如图9中能够看出的那样，当开关在步骤901被移动到长行程-短行程位置时，长行程-短行程操作即在步骤903开始用于减小自行车车架相对于水平线的角度。在该第一状态下，行程调节单元在步骤905被致动以缩短行程，并且当在步骤907检测到目标短行程位置之后，避震器调节单元即在步骤909被致动以锁定前悬吊。应该注意的是该第一状态的操作通常从前悬吊具有长行程和解锁位置的条件开始。行程调节至短行程位置应该优选地在执行锁定之前进行。
如图10中能够看出的那样，当开关在步骤1001被移动到短行程-长行程位置时，短行程-长行程操作即在步骤1003开始用于增大自行车车架相对于水平线的角度。在该第二状态下，避震器调节单元在步骤1005被致动以解锁前悬吊，并且当在步骤1007检测到解锁前悬吊完成之后，行程调节单元即在步骤1009被致动以延长行程。应该注意的是该第二状态的操作通常从前悬吊具有短行程和锁定位置的条件开始。因此，前悬吊应该优选地在调节行程之前被解锁。
图11示出了用于控制两部电机以执行图9和图10中示出的控制方法的流程图。在例如表1内的两种设置之间切换需要两部电机(例如第一电机301和第二电机302)交替和连续的操作。另外，两部电机之间的操作顺序应该优选地根据来自开关单元的位置信号选择。图11示出了这种具有错误检测功能的控制流程的示例。
在步骤1101，由使用者选择的开关位置(例如调节杆304a的位置)，被检测和确定在“第一状态”和“第二状态”之间。如果开关位置被确定为“第一状态”，那么进程前进至步骤1103用于执行行程调节。例如，第一电机301被致动和操作直至到达目标位置例如缩短的行程长度为100mm为止。一旦第一电机在步骤1103被启动，那么在步骤1105即可启动计时器以确定是否已经超出了预定时间段(或超时)，如果计时器在到达短行程之前超时，这就表明存在问题。而且，在步骤1107，可以查询检测器以确定是否检测到有异常电流流至电机，这也会表明存在问题。如果在步骤1105或步骤1107检测到任何错误或异常电流，那么进程将在步骤1117作为异常操作而被终止，这样提供了伺服电机和被致动单元的安全操作并防止可能对其造成的进一步破坏。
如果步骤1105和1107没有检测到错误或异常操作，并且在步骤1109检测到目标位置，第一电机在步骤1113以正常方式停机。但是，如果目标位置尚未到达，那么电机将在步骤1111继续操作并循环返回步骤1105。如果目标位置已在步骤1109到达并且第一电机在步骤1113停机，那么第二电机就随后开始操作进入步骤1115用于执行避震器单元的锁定。用于第二电机操作的更多进程(未示出)可以包括如图11中所示与用于第一电机的步骤大致相同的步骤；但是，第二电机将在检测到避震器的锁定位置时停机并且用于第一状态的全部操作将停止并保持状态直到在步骤1101中检测到另一位置信号为止。如果在步骤1101中检测到“第二状态”，进程前进至操作第二电机以解锁避震器单元，那么第一电机将通过对应于步骤1103等的步骤被操作为延长行程。用这种方式，对应的电机致动方向(也就是转动方向)将在第一状态和第二状态之间被颠倒。例如，第一电机用于在第一状态中缩短行程，而第一电机用于在第二状态中延长行程。
应该注意的是本文中图示和介绍的示范性实施例阐明了本发明的优选实施例，但是并不意味着以任何方式限制关于权利要求的保护范围。根据以上教导，本发明的很多修改和变形都是可能的。因此应该理解，在所附权利要求的保护范围内，本发明可以用与本文中具体介绍的内容不同的其他方式实现。本文中所使用的术语“包括”及其衍生词应被理解为开放式的术语，表明所述特征、元件、部件、群组、数字和/或步骤的存在，但并不排除还存在其他未声明的特征、元件、部件、群组、数字和/或步骤。该定义也适用于类似含义的词语，例如术语“具有”和“包含”及其衍生词。

Claims (10)

1.一种自行车悬吊，包括：
行程调节单元，设置成调节自行车悬吊的行程，其被设置为在行程内伸展和收缩；
悬吊避震器，设置成向自行车悬吊施加避震作用力；
避震器调节单元，设置成调节通过悬吊避震器施加的避震作用力；和
电子控制器，设置成控制行程调节单元和避震器调节单元。
2.如权利要求1所述的自行车悬吊，其中控制器被设置为具有第一状态，其中避震器调节单元被控制为锁定避震作用力且其中行程调节单元被控制为提供缩短的行程长度；并且控制器被设置为具有第二状态，其中避震器调节单元被控制为解锁避震作用力且其中行程调节单元被控制为提供延长的行程长度。
3.如权利要求1所述的自行车悬吊，
其中，在第一状态，在执行锁定之前，行程调节被执行至短行程位置，并且
其中，在第二状态，在行程调节被执行至长行程位置之前，解锁自行车悬吊。
4.如权利要求1所述的自行车悬吊，进一步包括：
第一电机驱动致动器，设置成致动行程调节单元以允许行程被缩短或延长；和
第二电机驱动致动器，设置成致动避震器调节单元以允许避震作用力被增大或减小。
5.如权利要求1所述的自行车悬吊，进一步包括：
开关，设置成允许控制器在第一状态和第二状态之间切换。
6.如权利要求1所述的自行车悬吊，进一步包括：
包含行程调节单元和偏置元件的第一伸缩套管，偏置元件设置成伸展第一伸缩套管；
包含悬吊避震器和避震器调节单元的第二伸缩套管；以及
连接第一伸缩套管和第二伸缩套管的连接器，以使第二伸缩套管随着第一伸缩套管的伸展和收缩而伸展和收缩。
7.一种用于控制自行车悬吊的方法，该方法包括：
提供行程调节单元以调节自行车悬吊的行程，其被设置为在行程内伸展和收缩；
提供避震器调节单元，其设置成调节通过悬吊避震器加至自行车的避震作用力；以及
电子控制行程调节单元以调节行程以及电子控制避震器调节单元以调节避震作用力。
8.如权利要求7所述的用于控制自行车悬吊的方法，其中行程调节单元和避震器调节单元的电子控制包括：
切换至第一状态，其中避震器调节单元被控制为锁定避震作用力且其中行程调节单元被控制为提供缩短的行程长度；和
切换至第二状态，其中避震器调节单元被控制为解锁避震作用力且其中行程调节单元被控制为提供延长的行程长度。
9.一种自行车悬吊，包括：
用于调节自行车悬吊的行程的装置，其被设置为在行程内伸展和收缩；
用于向自行车悬吊施加避震作用力的装置；
用于调节避震作用力的装置；和
电子控制装置，用于电子控制所述用于调节行程的装置和所述用于调节避震作用力的装置。
10.如权利要求1所述的自行车悬吊，其中电子控制装置具有第一状态，其中所述用于调节避震作用力的装置被控制为锁定避震作用力且其中所述用于调节行程的装置被控制为提供缩短的行程长度，并且电子控制装置被设置为具有第二状态，其中所述用于调节避震作用力的装置被控制为解锁避震作用力且其中所述用于调节行程的装置被控制为提供延长的行程长度。
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