CN103661781A - 齿轮传动装置和拨链器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的传动系统，包括自行车。系统对齐链条或其它驱动手段至提供的多个链轮的每一个的中心，允许更小、更轻和更耐用的切换器/控制器，并减少各种与缆索松弛和移位相关联并发症。提供一种具有直线致动功能的拨链器以沿所期望的路径从一个位置向另一个直接转换驱动手段。

Description

齿轮传动装置和拨链器系统

技术领域

本申请涉及齿轮传动装置和拨链器系统。

此非临时专利申请是2012年1月27日提交的美国第13/360,164号专利申请的部分延续，其要求2011年5月9日提交的美国第61/484,037号临时专利申请和2011年1月28日提交的美国第61/437,565号临时专利申请的优先权，其全部公开内容作为参考并入本文。

背景技术

许多现有技术的自行车传动系统使用切换器(shifter)和拨链器(derailleur)的组合，需要通过大的缆索使切换器在拨链器上保持张力。在这些现有技术的设计中，拨链器是由来自切换器的单一缆索控制，要求拨链器结合能够反向拉动切换器的大弹簧，允许切换器动作如同它是在通常设置成称为盒式链轮组(cassette)的堆叠布置的多个齿轮之间向后和向前拉拨链器。这些现有技术设计中的切换器用来从齿轮到齿轮索引拨链器，并且包含复杂的索引组件以帮助尽可能准确对齐拨链器。这不仅造车体积庞大、笨重和昂贵的切换器，而且它还需这个附加的体积安装到考虑空气动力学性能的手柄上。

通过举例的方式，各种已知的拨链器系统，包括：Campagnolo的第7381142号美国专利、Shimano的第4437848号美国专利、White的第5688200号美国专利和Leiter的第4183255号美国专利，所有这些在此通过引用它们的全部内容被结合。

这些现有技术设计的显著问题是：缆索始终处于张紧状态，其结果是缆索具有伸展的能力和倾向。当电缆发生伸展，其是常见的，拨链器不再与链轮对齐，产生不希望的切换，降低效率，并且在许多情况下阻止拨链器完全切换至所需的齿轮。由于上述缆索松弛的问题以及用于调节拨链器准确性的现有技术的设备位于远离系统近两米以外的事实，现有技术的设计完全对齐拨链器与每个链轮也是困难的。

松弛电缆在现有技术的设计是如此的常见问题以致设计具有许多结合切换器和拨链器考虑问题的调整。此外，这些现有技术设计包含链条松弛装置，不仅效率低，还阻止拨链器在超过36齿的链轮上运行。在大于36齿链轮上，链条松弛臂太靠近轮胎与地面而不能正常运作。

发明内容

因此，存在长期的感觉和未满足的需求，需要提供齿轮传动装置和拨链器系统，以提高切换精度并减少或消除与链条松弛的并发症。进一步存在长期的感觉和未满足的需求，需要提供带有直线转换功能的拨链器系统，以提高精度和易于使用。

公开的摘要既不打算也不应该被解释为代表本公开的全部内容和范围。在发明内容以及在附图和详细说明中，本公开以不同的详细程度记载，并且本公开内容的范围没有打算通过包括或不包括这个总结中的元件、部件等限制。本公开的其它方面将从详细说明中变得更加显而易见，特别是当结合附图时。

本公开的实施例考虑了改进的齿轮传动装置和拨链器系统。为了本公开的目的，各种实施例可以被称作“内齿轮传动系统(InGear TransmissionSystem)”或“内齿轮(InGear)”。本公开提供用于自行车的传动系统，其更精确、更有效的解决现有技术设计中常见的缆索松弛问题，并提供减少或消除调整需求的拨链器系统。在各种实施例中，内齿轮传动利用使用者交互控制系统，或“袖扣(Cuff-Link)”控制器来操作拨链器轻松切换。在各种实施例中，拨链器系统可被称为“线驱动(Line Drive)”或“线驱动拨链器(LineDrive Derailleur)”。

内齿轮系统对齐链条与每个链轮的中心。袖扣控制安装至手柄并通过来回拉动线缆实现功能。这个致动动作在这里可被称作“拉-拉(Pull-Pull)”设计。袖扣控制包括不依赖于索引的滑轮或类似功能。相反，系统来回拉动缆索以从一个齿轮到另一个转换拨链器功能。当袖扣控制通过公知的缆索连接到本公开的拨链器，袖扣控制能够不需要大弹簧的情况下沿其整个轨道来回拉动拨链器。

在各种实施例中，系统进一步包括调节拨链器滑轮位置的功能，从而使拨链器滑轮能够完全对齐驱动件与链轮组的每个中心。在各种实施例中，此功能可被称为“齿轮爬升(Gear Climb)”。在一些实施例中，特别是当使用者在不完全对应于与齿盘或齿轮正对齐的位置定位袖扣控制，齿轮爬升功能配备用于拨链器系统的自动对中与对齐。术语“驱动手段”或“驱动件”在本公开中的使用涉及各种各样的设备，包括但不限于：链条、滚轴链条、自行车链条、链条传动装置、皮带、平皮带、圆皮带、V形皮带、旋转轴、万向接头、绳索等。

在各种实施例中，提供了用于在多个预定位置定位设备例如拨链器系统的中心设备或装置。预定位置可以对应于，例如，特征在于拨链器对齐驱动件或链条和多个齿盘或链轮中的一个的多个位置。在一个实施例中，机构包括具有多个第一表面特征和多个第二表面特性的第一构件。第一构件可以是直线轨道、圆柱形轨道或其变形的形式，如同将被本文描述的和将被本领域技术人员认识的。对应于第一构件的第二构件被配置并朝向偏压第一构件。第二个可以通过已知设备的变形被偏压，包括，仅通过举例的方式，螺旋弹簧。多个第一表面特征限定了空间不稳定点或用于第二构件的增加的势能，同时多个第二表面特征限定了空间不稳定点或用于第二构件的减少的势能。第一和第二表面特征可包含，例如，用于在期望位置固定拨链器组件的峰和谷、缺口、波峰和波谷、磁铁等。在各种实施例中，第一和/或第二构件可以以直线方式布置。在一个实施例中，第一和第二构件包含相对的带有迅速配置表面特征的圆柱形构件，其当匹配时限定出稳定位置。第二构件配置为与可转换设备交互的固定力传递，从而，例如当销被偏压到空间稳定或较低势能位置时系统组件例如拨链器和相关的滑轮随其转换。

附图说明

那些本领域技术人员将认识到以下描述仅仅是对本公开的原则性的说明，其可以被应用在多个不同方面以提供许多不同的可供选择的实施例。这个描述是用于说明本公开的教导的一般原则，并不意味着限制本文所公开的创造性的概念。

其被并入说明书中并构成说明书的一部分的附图阐明了本公开的实施例，并连同上面给出的本公开的一般描述和下面给出的附图的详细描述，用于解释本公开的原则。

应当理解，附图未必按比例绘制。在某些情况下，对本公开的理解没有必要的细节或者致使其它细节难以察觉可能已经被省略。当然，应当理解，本公开并不一定限于这里示出的特定实施例。

图1是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统和自行车车架的侧视图；

图2是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的后视立体图；

图3A是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的第一侧视图；

图3B是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置和拨链器系统的局部剖视图；

图4A是根据本公开的一个实施例的齿轮对中装置的一个实施例的正视图；

图4B是根据本公开的一个实施例的齿轮对中装置的一个实施例的剖视图；

图5是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统和自行车车架的后视图；

图6是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的后立体视图；

图7A是根据本公开的一个实施例的圆筒状齿轮对中装置的第一立体视图；

图7B是根据本公开的一个实施例的圆柱形齿轮对中装置的第二立体视图；

图7C是根据本公开的一个实施例的圆柱形齿轮定心装置的第三立体视图；

图8是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统和自行车车架的侧视图；

图9是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的正视图；

图10是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的后视图；

图11是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的分离视图；

图12是根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的分离视图；

图13A-13B提供了根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的局部剖视图；

图14A-14B提供了根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的局部剖视图；

图15A-15B提供了根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的局部剖视图；

图16A提供了根据本公开的一个实施例的齿轮对中装置的顶部等角视图；

图16B提供了图16A中描绘的齿轮对中装置的底部等角视图；

图16C提供了图16A中描绘的齿轮对中装置的端部视图；

图16D提供了沿着线16-16的横截面视图；

图17A提供了根据本公开的一个实施例的齿轮对中装置的顶部等角视图；

图17B提供了图17A中描绘的齿轮对中装置的底部等角视图；

图17C提供了图17A中描绘的齿轮对中装置的侧视图；

图18A提供了根据本公开的一个实施例的齿轮传动装置及拨链器系统的顶部等角视图；

图18B提供了图18A中描绘的齿轮传动装置和拨链器系统的底部等角视图；

图18C提供了图18A中描绘的齿轮传动装置和拨链器系统的端部视图；

图19A提供了图18A中描绘的齿轮传动装置和拨链器系统的侧视图；

图19B提供了图18A中描绘的齿轮传动装置和拨链器系统的第二配置的侧视图；

图20A提供了根据本公开的一个实施例的组装的切换器组件的顶部等角视图；

图20B提供了根据本公开的一个实施例的拆解的第一切换器组件的顶部等角视图；

图20C提供了根据本公开的一个实施例的拆解的第二切换器组件的顶部等角视图；

图21A提供了根据本公开的一个实施例的组装的切换器组件的顶部等角视图；

图21B提供了根据本公开的一个实施例的拆解的切换器组件的顶部等角视图；

图21C提供了图21B中描绘的拆解的切换器的顶部视图；

图22A提供了根据本公开的一个实施例的组装的切换器组件的第一顶部等角视图；

图22B提供了图22A中描绘的组装的切换器组件的第二顶部等角视图；

图22C提供了图22A中描绘的组装的切换器组件的顶部视图；

图23A提供了根据本公开的一个实施例的拆解的切换器组件的顶部等角视图；

图23B提供了图23A中描绘的拆解的切换器组件的顶部视图。

具体实施方式

本公开在较广范围的努力上具有显著优点。尽管可能会出现通过参照具体公开的例子的要求施加限制的语言，申请人的意图是，给予本说明书和所附的权利要求符合披露的本公开的范围和精神的广度。为使与本公开最紧密相关的相关技术人员理解，本文描述了演示拟实现公开的最佳模式的方法的优选实施例，并参考形成说明书的一部分的附图。示例性的方法被详细说明，而不试图描述所有可能体现本公开的各种形式和修改。因此，这里所描述的实施例是示例性的，并且同样对于本领域技术人员而言很明显，在本公开的范围和精神之内可以以很多方式进行修改，本公开通过所附的权利要求而不是说明书的细节被衡量。

虽然下面的文本给出许多不同的实施例的详细描述，但是应当理解，描`的法律范围由本公开结束部分给出的权利要求的词语限定。由于描述每个可能的实施例如果不是不可能，也是不切实际的，详细描述被解释为只是示范性的并且不能描述每种可能的实施例。使用目前的技术或本中请提交日后发展的技术，可以实施许多可替代的实施例中，这将仍然落入权利要求的范围内。

还应当理解的是，无论是明示或暗示，超出其原始或普通的意义，除非在该专利中使用句子“如本文所用，术语‘___’在此被定义为意思‘......”’或类似的句子明确定义的术语，没有意图限制这一术语的含义，并且此类术语不应被解释为限制在基于本专利中的任何句子形成的任何陈述范围内(不同于权利要求的语言)。本专利末尾的权利要求中的记载的任何术语，其在一定程度上是指在本专利中在以单一手段相一致的方式，这样做是为了清楚的缘故，以不要混淆读者，并且目的不是通过限制、通过暗示或其它方式如此声称术语至该单一手段。最后，除非权利要求元素通过记载词语“手段(means)”和不带有记载任何结构的功能而被限定，其目的不是基于35U.S.C.§112第六段的应用来解释任何权利要求元素的范围。

图1示出了本公开的一个实施例的线驱动拨链器1、袖扣控制器2、缆索壳体3和缆索4。如本文所用，本公开的拨链器可被称为“线驱动”拨链器，同时用于致动拨链器的用户控制的或可控的功能可以被称为“线驱动”控制器。为了说明的目的，缆索壳体3和缆索4描绘为短于通常被提供的长度。为适应不同大小的车辆、传动系统的布局等，本领域技术人员将认识到，缆索和相关的壳体可以被设置成任意数量的长度。

在一个实施例中，缆索壳体3沿着自行车框架50伸展，例如，以便使袖扣控制器2被安装到自行车的车把上，并操作使用者控制的手动变速器的功能。在一个实施例中，提供袖扣控制器2作为用于致动缆索的手段并关联传动功能。在可替代的实施例中，可以预期的是可以提供各种不同的用于传送使用者施加的力至传动缆索或缆线的备选功能。因此，本公开不限定于所设想的袖扣系统。本公开的功能可配置有各种不同的备选设备，如美国第6513405号专利中Sturmer等人所公开的，在此通过引用引入其全部内容。

在不同的实施例中，袖扣控制器2与缆索壳体3和缆索4配置为始于拨链器1、穿过袖扣控制器2并返回线驱动拨链器1的长缆索。一个或多个控制器滑轮8配置至控制器2内部，其允许使用者通过向配置在控制器2上的一个或多个操纵杆7施加力以前后推动缆索4。操纵杆7在不同位置直接连接到控制器滑轮8。操纵杆7的数量和位置可以变化以允许使用者改变他们个人的袖扣控制器2的感觉和外观。

操纵杆7用于前后推动滑轮8，依次前后推动缆索4。控制器2可以连接到车辆的不同位置，例如自行车的手柄或框架。在一些实施例中，不像现有的设计，控制装置2不提供索引的或额外的摩擦。相反，控制器2通过使用者在任一方向推动操纵杆7而在缆索4上施加张力。各个实施例中提供附件环9以在某位置牢固的连接控制器2。可选择的，控制器2可以包含用于将设备连接到自行车的各种公知的附接功能。

如图1中所示，提供缆索支承6以当缆索进入和退出控制器2和缆索壳体3时减轻摩擦。缆索4绕滑轮8以环形配置。即，缆索4的第一端穿过和/或缠绕滑轮并且从缆索的入口点向后约360度传送进入缆索壳体。缆索4的两部分因此平行配置在壳体3内部，并具有沿控制器2的滑轮8缠绕的缆索4的长度。缆索4可以以各种手段固定到滑轮8。缆索4，例如，可以被压入滑轮的外围凹槽，和/或在提供与控制器连接的各种紧固件的协助下夹紧。另外，缆索4可以被集中连接到控制器2，以使控制器能够来回拉缆索的任一端。在又一个实施例中，两条缆索可以在其端部连接到控制器，以使控制器可以来回移动任何一根缆索。本领域技术人员将认识到这些和其它用于固定缆索至控制器的手段。需要明确认识的是，本公开的齿轮对中功能可以设置有任何数目的移位设备(shifting device)和方法。

图2是本公开的一个实施例的立体图，其中拨链器1和相关组件包括缆索壳体3和缆索4。拨链器1，包括壳体11、驱动滑轮连接的滑块功能10(“线驱动滑块”)以及齿轮对中装置12(“齿轮爬升”)。

根据各种实施例的缆索4被配置为无端部的环状构造。即，环状缆索配置有控制器2的皮带轮8的一个端部和环绕通过拨链器的滑块部分10和导向件11的第二端部。如图2中所示，无端部环状缆索4的一部分穿过导向部件或壳体11并且缠绕滑轮组件14同时连接至滑块10，以使缆索4与滑块之间能传递力。张力应用至图2中缆索4的可见部分将沿着导向部件11、15向下转换滑块10和连接的组件，从而使车辆在传统的传动装置和/或盒式链轮组布局下降档。缆索4以无端部的环状构造和在壳体3的内部一倍其自身的配置固定到滑块10，使得缆索根据施加到控制器2的旋转方向在两个方向之一施加张力至滑块10。

在一个实施例中，壳体11在一个固定位置被安装至车辆，并且在系统操作过程中不会相对于车辆移动。壳体包含轴13、缆索滑轮14、对中设备轴15和安装板16。轴13用作滑块功能10的轴轨道系统的一部分，以及用于缆索壳体的连接点和用于缆索4进入缆索滑轮14的路径规划设备。缆索滑轮14用于从轴13的中心规划缆索的路径，其优选为空心，进入滑块10的一侧，以便允许缆索4拉动滑块10至壳体11的轴13、15以下。孔17被设置在安装板16上同时另一个孔配置在轴13上，其允许缆索4的一端退出缆索壳体3并进入滑块10的顶部，以允许缆索4拉动滑块10至壳体11的轴13、15以上。

滑块10和相关的链条松弛设备22和滑轮，在沿壳体11的轴13、15的两个方向上转换，从而在一组链轮上(如盒式链轮组)操纵链条或驱动手段。如进一步示出和描述，滑块10还负责链条松弛。滑块10在轴13、15上在任一方向被缆索4拉动，并且通过齿轮对中装置12调节其在轴13、15上的精确位置。

齿轮对中设备或“齿轮爬升”12，进一步示于图3A-3B和图4，定位滑块10使得驱动手段(未示出)与链轮或齿轮正对齐。本领域技术人员将认识到，当拨链器和驱动手段没有与齿轮正对齐，链条摩擦可能会发生，导致性能降低、多余的链条磨损和给使用者造成的不便。在一个实施例中，齿轮对中设备12包含固定螺钉18、压缩或螺旋弹簧19、轨道20和销21。固定螺钉18控制销21上的弹簧19的压力，允许对齿轮爬升功能12的力量按照使用者的偏好进行调整。弹簧19提供抵抗销21的力并且驱动销21与滑块10至合适位置。当系统的组件没有与齿轮中心正对齐，轨道20和销21从而提供了不稳定系统。销21将总是寻求较低势能位置(即在齿轮对中设备提供的齿的凹部中)，这样的位置对应于与齿轮中心对齐的驱动手段。如本文所用，较低势能涉及特征在于通过较低能量配置的系统的状态。在各种实施例中，这种状况涉及减少弹簧和/或组件与弹簧联系的势能配置。虽然本公开的功能可以利用或牵连重力的考虑，术语势能的使用并不限定于重力势能。

如图4的断面视图所示，齿轮爬升轨道20包含一组峰50和谷52，谷对齐并对应于盒式链轮组上每个链轮的中心。齿轮爬升轨道上的谷之间的距离，在一些实施例中，对应于盒式链轮组上每个链轮的中心之间的距离。此外，轴13、15共享的角度相同于或至少实质相似于通过盒式链轮组的堆叠布置从最大至最小的链轮形成的角度。

施加在控制器2的操纵杆7的力在期望的方向拉动缆索4，迫使销21爬升或克服轨道20的一个峰。当这样的力从操纵杆7移除，弹簧19偏压销进入最接近的谷，使滑块10与盒式链轮组上的最接近的链轮的中心对齐。为了便利这样的对中动作，销19优选包括尖的、圆形或锥形端部，使得销从而和滑块组件不容易产生在齿轮爬升的峰的停顿。相反，销19的尖端和几何形状的峰有助于确保销朝向谷偏压，其中拨链器与期望的链轮的中心对齐。如图4中所示，对应于具有9个齿轮的盒式链轮组，提供了9个谷52。然而，将被明确认识到的是，对应于已知的多于或少于9个齿轮的盒式链轮组可以提供更多或更少的谷52。

在各个实施例中，滑块10包含链条松弛设备22，特别是其中装置2被与链条结合用作驱动手段。链条松弛设备确保链条松弛，例如用于较大链轮所需长度的链条切换至盒式链轮组上的较小链轮导致松弛。如同将认识到的，可以提供特定长度的链条以使能够置于大链轮(即低档位)周围。即使当传送至具有更少齿和更小半径的齿盘(cog)时，相同长度链条也应该有效地运作。考虑到链条定位在如此半径更小的齿轮上所固有的松弛，提供了偏压滑轮22并且使“松弛”链条能够沿预定的路径运行，并且与盒式链轮组上的各种不同齿轮有效交流。链条松弛设备22包括偏压构件56，例如扭簧。偏压构件56施加足够的力以考虑到链条松弛而不传递过剩力量或张力至链条或驱动手段上。

在它的松弛操纵过程中，与各种现有设计中朝向自行车后部摆动或偏压链条松弛臂不同，例如本公开朝向车辆前部摆动或偏压滑轮，当设移动它的最大链轮时形成较小的整体拨链器形状。如此，系统组件保持进一步远离轮胎和脏物。链条松弛设备22还允许更小、更轻和更高效的链条。此外，本公开的链条松弛功能22有助于保持链条动量并且从而提高效率。

图5提供了根据本公开的一个实施例的传动系统的后视图。如图所示，拨链器系统1安装至自行车车架50并且大致与包含多个齿轮的盒式链轮组52对齐。拨链器系统1包含通过保持在缆索壳体3内的缆索4致动的滑块10。滑块10沿大致由轴13、15限定的路径行进，其中轴15包含带有如本文所示和所描述的轨道15的齿轮对中设备。通过在缆索4上两个方向之一施加张力驱动滑块10和相关组件(如链条松弛设备22和链条滑轮54)。滑块和相关部件从而以模拟方式(例如，非增量方式)转换。齿轮对中设备12运行以纠正状态，借此驱动手段或链条被放入不与齿轮中心对齐的位置。在各种实施方式中，设置链松弛设备22，其中链条松弛臂使用压缩弹簧或拉伸弹簧以增加链条的张力，而不是普通链条松弛设备中使用的扭簧。

为了运行系统，优选当施加力至驱动手段例如通过蹬踏自行车的曲柄臂时，使用者在控制器2上施加力。施加至控制器2上的力在缆索上的两个方向之一施加张力，沿轴13、15向上或向下滑动滑块10。当力不再施向操纵杆7或控制器2的其它组件，在齿轮对中功能的影响下滑块10自动找到最接近的链轮的中心。

图6展示了本公开的传动系统的又一实施例。如图所示，提供了圆柱形齿轮对中设备29同时滑块10由蜗轮23驱动。蜗轮23可以工作在多种方式，包括但不限于控制器和缆索、具有无线/有线控制开关的电机、液压或气动装置26。设置蜗轮23以致动滑块10和前后转换机构。

如图7A-7C中更详细的示出，提供圆柱形齿轮对中设备29，其包含对应的带齿圆柱形轨道25、26和具有关联的凸缘头30的销24。凸缘头30包括第一圆柱形轨道26，匹配对应的圆柱形轨道25的峰和谷的一系列峰和谷，其固定的联接附加组件例如齿盘36。齿盘36传输力至附加系统元件，例如用于转换拨链器滑块10的旋转蜗轮23。

图7A是圆柱形齿轮爬升或自动索引设备29的透视图。如图所示，缆索4可以被连接至与齿盘36固定联接并且对其选装有用的圆柱形轨道25。第二圆柱形轨道26偏压第一圆柱形轨道25，并且对朝向对应于齿轮的中心的一个或多个位置偏压齿盘36和相关组件的旋转位置有用。第二圆柱形轨道26，它包含一系列起伏或对应于第一圆柱形轨迹25的峰和谷，通过例如置于轴销24和关联凸缘32周围的螺旋弹簧34偏压第一轨道25。图7B以相对于图7A的反向透视图示出第二轨道26、销24和凸缘32。轨道26上的起伏对应设置在轨道25上的那些，如在图7C中提供的局部分解图所示。每当系统组件没有与单个齿轮正对齐时，圆柱体25、26上对应的齿或起伏的相互作用结合由偏压件34施加的力提供了不稳定状态。通过偏置件34促使系统进入低势能位置(即由轨道25、26起伏适当相互匹配为特征的旋转位置)，其中链条或驱动手段正对齐齿轮的中心，这种不稳定状态会自己解除。齿轮爬升12的圆柱形变化可以采用如同本文中示出和描述的各种实施例。

在各种实施例中，相对于或结合传统拨链器缆索，本公开的拨链器滑块可以通过液压或气动手段致动。例如在一个实施例中，推一拉致动的液压缆索通过一个或多个液压软管伺服操纵拨链器滑块。因此应当认识到，本公开的致动手段不限于传统的线缆索。

在各种实施例中，拨链器滑块配置在匹配的三角形壳体的内侧上。这种安置允许使用拉-拉控制器机构，例如前面描述的袖扣控制器、液压双向控制器或电动马达。容纳式设计允许系统适应自行车的各种需求，无论是山地自行车赛、公路自行车赛、山地自行车越野、旅游和甚至越野自行车。拨链器滑块纳入壳体提供了增加的保护同时提供更方便和更持久的润滑。

在各种实施例中，拨链器系统中配备液压系统以操纵或致动滑块。例如，在各种实施例中，液压流体可提供力以压缩和/或扩张拨链器壳体内包含的可折叠囊体。图8-15B提供了包含用于转换拨链器组件和驱动件的液压系统和可折叠囊体66的拨链器60的一个实施例的各种视图。液压拨链器60以这样一种方式配置，使齿轮传动装置通过“推-拉”布局而有效，据此正压力施加在其上和/或通过液压流体68致动可折叠囊体66使得囊体66膨胀和收缩并且从而转换连接的传动系统。液压流体68被与控制器64和传动缆索62组合配置。缆索62可以配置为任何期望的长度数量和布局，以满足特定车辆的需求和/或几何形状。图13A-14B提供了可折叠囊体66以收缩状态(图13B)和扩展状态(图14B)的剖视图。将认识到，囊体可以扩展至任意数量的非隔离场所和/或位置。如本文所示和描述的齿轮对中功能和设备在各个实施例中提供，以使奇数齿轮或嵌齿正对齐传动系统。图15B示出了根据一个实施例的控制器64和缆索62的剖视图。液压流体68置于其中，当力70在任一旋转方向施加在控制器64上时，流体68被操纵以控制囊体66和相关联的拨链器组件。

在各种实施例中，包括图11中所示的三角形壳体拨链器的本发明的拨链器包含配合本公开的齿轮对中功能的电子换档功能。例如，伺服电机和相应的动力源被配置为关联拨链器，以沿拨链器长度转换拨链器组件。电子组件的致动定位拨链器组件，例如轮滑轮组件，至使用者确定的位置。一旦可能的事件这样的使用者确定位置不对应于链轮的中心，本文所示出和描述的齿轮对中功能运行以自动定位、再定位和/或校正拨链器功能的位置以与链轮对齐并且允许系统有效运行。因此，本公开消除了用于在多个预定点之间移动而对电子传动系统进行校准或精确索引的需求。虽然本公开的电子拨链器可包括这样的校准，本公开的拨链器打算通过偏压齿轮对中功能实现驱动链条或驱动构件的精确和自动对齐。

现在参考图16A-D，齿轮爬升或齿轮对中设备1600的另一个例子。齿轮爬升1600可以提供类似于本文描述的其它齿轮爬升和齿轮爬升功能的功能。在一些实施例中，齿轮爬升1600对应于平行四边形类型的齿轮对中设备。齿轮爬升1600包括可滑动的彼此互连的第一部分1604和第二部分1608。更具体的，第一部分1604可以包含导轨或轨道功能1624同时第二部分1608可以包含相应的与第一部分1604的导轨或轨道功能1624对接的导轨或轨道功能1620。第一部分1604和第二部分1608可被配置成相对于彼此横向滑动或移动以便利从一个齿轮切换到另一个齿轮。

在一些实施例中，第一部分1604包含互连1612同时第二部分1608包括互连1616。第一部分1604还可以包含缆索附着件1632，使缆索或类似组件能够被与第一部分1604连接。应当理解，虽然未示出，缆索附着件1632作为替代或除了具有电缆附着件1632在第一部分1604上以外可以被配置在第二部分1608上。

在一些实施例中，互连1612、1616是齿轮爬升1600上用于连接到拨链器的其它组件的点。例如，互连1612、1616之一可以连接或固定到(例如，通过螺钉、柱、胶、焊接等)拨链器1的适当部位。

缆索附着件1632可以连接传送至齿轮切换器或控制器的缆索4。连接至缆索附着件1632的缆索4可用于施加拉力，其用于转动第二部分1608相对于第一部1604移动。在一些实施例中，缆索4可以拉开两部分1604、1608，从而使齿轮爬升1600的总长度变长。可选的，缆索4可以将两部分1604、1608拉到一起，使齿轮爬升1600的总长度变小。此外，偏压力可能被施加到部分1604、1608中的一个或两个以抵消由缆索4施加的力。

如同本文所描述的其它齿轮爬升，齿轮爬升1600可以包含一个或多个偏压构件或共同作用以向第二部件1608偏压第一部件1604的相对位置的功能的集合。具体来说，多个槽、峰和谷、棱、缺口等1628可以与偏压柱1624和/或支承1636相互作用。由于侧向力施加在缆索附着件1632上，第一部分1604相对于第二部分1608横向移动。如果两部分1604、1608的移动导致支承1636停顿在缺口1628的峰上，支承1636在连接到柱1624的弹簧的力作用下可能被迫使滚动至缺口1628的谷，从而固定部分1604、1608的相对横向位置。

采用平行四边形齿轮爬升1600的一个特别优点是偏压构件(例如，缺口1628、柱1624和/或支承1636)可以包含在相对免除灰尘、污垢和其它秽土的基本上密封的环境中。图17A-C示出了另一种用于齿轮爬升1700的替代配置，其中使用了圆形的第一和第二部分1704、1708。在本实施例中，第一部分1704可以对应于进入孔的柱或推杆或通过在较大的第二部分1708中的柱或推杆。可以用塑料密封垫、O型环或类似物密封这个孔或通过。偏压构件可以包含在密封的较大的第二部分1708内。在一些实施例中，偏压柱可以连接到第二部分1708并且可以通过内向弹簧朝推向建立在第一部分1704的外圆周上的缺口。可选择的，偏压柱可以连接到第一部分1704并且可以通过外向弹簧推向建立在第二部分1708内壁上的缺口。如图17A-C中可见，齿轮爬升1700可包含用于连接至拨链器1其它部分的互连1712、1716。

图18A-C和图19A-B示出根据本公开的实施例的拨链器1800的另一个例子。具体的，拨链器1800可以被配置有一个或多个缆索1808操作的齿轮爬升1812。齿轮爬升1812可以对应于本文所述的齿轮爬升的任何类型或组合。缆索1808可以相似于或相同于缆索4，并且它们可以从控制器(例如，在自行车的手柄上)穿过拨链器上的缆索导引1804，直到它们附着在齿轮爬升1812上的适当位置。

如图18A中可以看出，例如，缆索导引1804可以包含橄榄形、椭圆形、矩形或非圆形形状，以适应在并排方向的两条缆索1808。在一些实施例中，任何其它设置在自行车上的缆索壳体或缆索导引可以被配置为具有橄榄形、椭圆形或非圆形形状。例如，任何从控制器到拨链器(前或后)的用于携带或保持缆索1808的导引可以具有这样的非圆形形状。

图18A-C和图19A-B还示出了单一的设置机构1816，其可以控制齿轮爬升1812所允许的移动量的限制。具体而言，现有技术的拨链器提供两个设置机构，一个用于控制拨链器的起始位置(例如，相对运动的下限)同时一个用于控制终止位置(例如，相对运动的上限)。因为本公开的实施例可在拨链器处索引，所以不再需要具有两个设置机构，以控制起始和终止位置。相比较，可以提供单一设置机构1816以设置起始位置或终止位置和能够通过齿轮爬升1812被控制的相对位置。

在根据至少一些实施例，本文所描述的拨链器或齿轮爬升机构中的任何一个可能采用一个或多个弹簧以在偏压的元件中偏压一个或多个组件的运动。在一些实施例中，拨链器或齿轮爬升机构中采用一个或多个弹簧可能比在控制器/切换器组件中的任何弹簧更有力(例如，有更高的弹簧重量或施加更大的力)。更具体地，本公开的实施例考虑拨链器或齿轮爬升具有一个或多个弹簧，其施加偏压力大于或等于任何其它通过切换器组件中的弹簧和/或通过连接切换器组件与拨链器的缆索施加的全部力。

现在参考图20A-C，将根据本公开的实施例描述一个切换器组件2000。切换器组件2000可对应于被配置为集成自行车把手或手柄的把手切换器组件。在一些实施例中，切换器组件2000包含不可移动的把手部2004和可移动的把手部2008。可移动的把手部2008可以被配置为绕手柄杆旋转或转动，而不可移动的把手部2004不能。切换器组件2000还包括通过缆索入口2020进入组件壳体2012的缆索216。

图20B和20C示出了不带有壳体2012的切换器组件2000。在这些图中可以看出，缆索2016配置为部分或完全环绕手柄。特别是，缆索2016在扩展的径向部分2032与可移动的把手部2008相接。扩展的径向部分2032可以是直径大于手柄，因此，可能会导致当可移动的把手部2008旋转时缆索2016移动更大的距离。

缆索2016可以对应于单股缆索(例如，通过拨链器和切换器组件的无端部环状材料，或者材料的一股仅具有两个端部，每一个都终止于拨链器)或双股缆索(例如，两股材料，每个具有一个终止于组件2000的端部和每个具有一个终止于拨链器的端部)。在一些实施例中，缆索2016被用一个或多个紧固件2028a、2028b、2032固定或紧固到扩展的径向部分2032。在图20B描述的实施例中，单个紧固件2032可以用于固定缆索2016的单股至扩展的径向部分2032。在图20C描述的实施例中，第一和第二紧固件2028a、2028b被用于固定缆索2016的第一和第二股至扩展的径向部分2032。因此，当可移动的把手部2008被旋转时，电缆2016在拨链器和/或齿轮爬升的一个或多个组件上施加拉伸力。

图21A-C示出切换器组件2100的另一种变型，除了具有下部轮廓以外其与切换器组件2000相似。切换器组件2100还包括可移动把手部2104，但较大的壳体被替换为较小的壳体。此外，切换器组件2100包含直径仍然大于自行车的手柄但小于或等于可移动把手部2104的径向元件2108。在一些实施例中，如同具有切换器组件2000，切换器组件2100包括接收缆索并维持其在径向元件2108之内的凹槽或轨道。此外，缆索可以按类似针对切换器组件2000描述的方式被固定到径向元件2108。

图22A-C和图23A-B示出切换器组件的另一种可能的类型。不是采用手柄切换器组件，本公开的实施例可以使用按钮切换器组件2200以控制拨链器和/或齿轮爬升的运动。在一些实施例中，切换器组件2200包含通常是圆柱形的但具有锥形部2206的壳体2204。锥形部2206作为壳体2204的圆形部和缆索入口2210之间的接口。当电缆2216在从切换器组件2200的径向元件2304到壳体2204的缆索入口2210之间过渡时，锥形部2206帮助遵循或符合它的自然路径。

壳体2204还包括致动器导引2212。在一些实施例中，致动器引导2212指示或控制按钮致动器2216、2220在壳体2204内的运动。在描绘的特定实施例中，致动器导引2212使致动器2216、2220在壳体2204内运行直线路径。然而，应当理解，致动器导引2212可以便利致动器2216、2220在壳体2204内的非直线运动(例如弧形、圆形等)。此外，当致动器2216、2220可以被直接连接到径向元件2304或者用缆索、滑轮或类似物与其连接的链轮2308时，可能没有必要使用致动器导引。在这样的实施例中，致动器2216、2220的按压，可能会导致不借助中间部件的径向元件2304的移动。

在一些实施例中，切换器组件2200可包含配置为分别在第一和第二旋转方向移动缆索2216的第一和第二致动器2216、2220。在一些实施例中，当第一致动器2216推入壳体2204，致使第一卡合机构2316啮合链轮2308或连接到径向元件2308或类似物。由第一卡合机构2316施加至链轮2308的力致使链轮2308在第一方向上旋转径向元件2304，其依次在第一方向拉动缆索2216。类似地，当第二致动器2220被推入壳体2204时，导致第二卡合机构2324啮合链轮2308。由第二卡合机构2324向链轮2308施加的力致使链轮2308在第二方向上旋转径向元件2304，其依次在第二方向拉动缆索2216。

如上文所述，在一些实施例中，致动器导引2212致使致动器2216、2220在相对于壳体2204和组件2200的其它部件的基本直线路径运行。无论致动器2216、2220是否在直线或非直线路径运行，可以确定链轮2308和卡合机构2316、2324的尺寸，使得如果致动器2216、2220完全压入壳体2200，链轮2308只旋转预定量。偏压弹簧或多个施力弹簧(未示出)也可以被固定到壳体220的内部，并可以致使致动器2216、2220返回到其原始的停顿位置，在该位置卡合机构2316、2324实际上未与链轮2308啮合。偏压弹簧可以在致动器导引2212或附近或者连接器臂2312与致动器2216、2220连接，连接器臂2312连接致动器2216、2220滑动通过带有啮合机构2316、2324的导引的部分。

组件2200还可以包括一个或多个手柄连接器2208，其使组件2200能够被安装或固定至自行车的手柄。把手连接器2208可以利用任何类型的允许组件2200随意被移除和连接到自行车手柄的螺钉或压力配合设备。

本文所描述的拨链器的任何实施例可被用于与任何其它类型的自行车功能组合。然而，如本文所描述，某些功能可能特别受益于拨链器或齿轮爬升的使用。这样的自行车传动功能可能受益于本文所描述的概念的功能的一个例子是“浮动前环(Floating Front Ring)”，其被描述在2012年7月9日提交的第13/544,669号美国专利申请中，其全部内容在此并入本文以作参考。在一些实施例中，浮动前环，提供以使具有链轮或链轮组(例如，前链轮)可以水平的自由滑进和滑出(例如，实质上垂直于链轮的旋转路径)以实质上对齐链条与后部盒式链轮组上的选定链轮的能力。

作为一个非限制性的例子，自行车传动系统可配置浮动前环以及一个或多个如同公开的具有齿轮爬升的拨链器。更具体的，自行车传动系统可包括至少一个能够自我索引的后拨链器。当拨链器从一个齿轮切换到另一个时，浮动前环可水平滑动以适应新选择的齿轮。

另一种说明性的自行车传动系统可以包括浮动前环，并且运行至后拨链器(其可能或可能不具有结合在其中的齿轮爬升设备)缆索中的一个或两个可用于帮助便利浮动前环的横向移动。具体地说，缆索导引还可以配备为连接前链轮或链轮组。当后拨链器从一个齿轮切换到另一个时，缆索的横向运动可以施加力至转换至前链轮或链轮组的缆索导引。由于链轮或链轮组能够响应这样的来自缆索导引的力浮动和横向移动，链轮或链轮组可以被移动成与选定的后齿轮对齐。在一些实施例中，如果两根缆索运行至后拨链器，那么这些缆索中的一者或两者可被用来协助浮动前环的操纵/移动。

另一种说明性的自行车传动系统可利用前拨链器(带或不带齿轮爬升设备)来操纵浮动前环。可选的，或附加的，回位弹簧可用于便利浮动前环的操纵。可被用于结合浮动前环使用的拨链器的例子描述在第7341532、7442136、7527571、7651424、7666111、7712566和8057332号美国专利中，在此其中每一个都通过引用其全部内容并入本文。

虽然本公开的各个部分一般是指置于车辆后轮上的盒式链轮组的“后”拨链器系统或传动系统，应当明确认识到：如本文所示和所述的各种功能可以用于各种系统，包括“前”拨链器系统。例如，已知除连接到后轮轮毂后齿盘之外，自行车经常包括多个齿盘或链环，其直接连接一对连接踏板的曲柄臂。可以配备本公开的传动系统的各种功能以从这样的多个“前”链环传送驱动手段。已知的“前”拨链器系统典型地包含不超过三个链环，使传动设备用于在前链环之间切换驱动手段显著的简单于通常包含十个或更多齿盘的“后”系统。尽管如此，为了简单高效的在前齿盘之间传动，如本文示出和描述的功能和在现有技术上的各种改进被提供。

虽然已详细描述了本公开的各种实施例，很明显，对于本领域技术人员将会发生这些实施例的修改和变更。但是，要明确理解的是，这样的修改和改变都在本公开的范围和精神之内，如同所附权利要求中所述记载。此外，本文描述的公开能够在其它实施例中，并能够以各种方式被实践或实施。另外，应当理解，本文所用的措辞和术语是用于说明的目的，不应该被认为是限制性的。使用的“包括”、“包含”或“添加”及其变体均是意味着包括其后列出的项目及其等同物，以及附加项。

Claims (27)

1.一种用于车辆的齿轮传动系统，所述车辆配置有前轮和后轮，所述后轮被固定连接到通过驱动件驱动的一系列平行的驱动链轮，该系统包括：

与拨链器力传递交流的控制器，所述控制器位于远离所述拨链器；

所述拨链器包含用于连接所述拨链器靠近所述车辆的驱动链轮的安装件，具有第一和第二端的轴，所述安装件以基本上平行于由所述系列平行驱动链轮产生角度的角度固定支撑所述轴，和至少一个可沿所述轴响应所述控制器传送的力转换的滑轮组件；

齿轮对中设备，用于朝向特征为所述驱动件与所述驱动链轮之一对齐的位置偏压所述滑轮和所述驱动手段；

所述齿轮对中设备包含多个锥形特征限定的特征为所述驱动件与所述驱动链轮之一对齐的多个位置，和用于朝向所述多个位置之一偏压所述滑轮组的至少一个偏压件。

2.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中该齿轮对中设备配置在所述轴内。

3.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中该齿轮对中设备配置在基本上平行于所述轴的第二轴内。

4.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中所述滑轮组和所述驱动件的移动通过环形缆索引导。

5.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中所述驱动件包含滚轴链条。

6.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中用于偏压所述齿轮对中设备的所述至少一个偏压件包含互连到所述拨链器的偏压的锥形销并且沿所述多个锥形特征可转换。

7.如权利要求1所述的齿轮传动系统，其中所述拨链器包含与所述滑轮组互连的滑块组，并且其中所述滑块组包含用于与所述多个锥形特征连通的偏压的销元件。

8.如权利要求7所述的齿轮传动系统，其中所述多个锥形特征中的每个包含减少系统势能的点，其配置用于当所述销元件被置于所述减少系统势能的点之一时所述滑轮组和所述齿轮的几何对齐。

9.一种用于自行车的齿轮传动系统包含多个平行的驱动链轮，所述系统包含：

驱动件；

与拨链器力传递交流的控制器，所述控制器位于远离所述拨链器；

所述拨链器包含用于连接所述拨链器靠近所述驱动链轮的安装件和用于转换所述驱动件的手段；

导引手段，限定用于转换所述驱动件的所述手段的运行路径；

偏压手段，用于朝向特征为所述驱动件被与所述驱动链轮之一对齐的位置转换所述驱动件的所述手段；

所述偏压手段与多个锥形特征连通而限定特征为所述驱动件被与所述驱动链轮之一对齐的多个位置。

10.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段包含与所述使用者致动的控制器连通的环形缆索。

11.如权利要求10所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段进一步包含以力传递与所述环形缆索连通的滑轮组并且沿所述引导手段可转换。

12.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段包含可旋转蜗轮。

13.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段包含电动机。

14.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段包含液压线路。

15.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中该引导手段包含配置角度为基本平行于由所述驱动链轮形成角度的基本刚性的轴。

16.如权利要求14所述的齿轮传动系统，其中该引导手段包含两个或多个基本刚性的轴。

17.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中所述偏压手段包含偏压销元件。

18.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中所述多个锥形特征以基本平行于所述引导手段的直线布局布置。

19.如权利要求9所述的齿轮传动系统，其中所述多个锥形特征以径向布局布置。

20.如权利要求13所述的齿轮传动系统，其中用于转换所述驱动件的所述手段进一步包含可扩展的可折叠囊体。

21.一种用于在多个预定位置中定位设备的机构，包含：

第一构件，具有多个第一表面特征和多个第二表面特征；

第二构件，朝向第一构件偏压；

该多个第一表面特征限定了用于该第二构件的空间不稳定性的点，并且该多个第二表面特征限定了用于该第二构件的空间不稳定性的点；并且

该第二构件配置以固定力传递与可转换设备连通。

22.如权利要求21所述的机构，其中该可转换设备包含含有用于导引驱动链条的滑轮组的拨链器。

23.如权利要求21所述的机构，其中该多个预定位置包含与相似数量的堆叠齿盘对齐的多个位置。

24.如权利要求21所述的机构，其中该多个第一表面特征和该多个第二表面特征是分布在基本均匀间隔的相邻特征。

25.如权利要求21所述的机构，其中该多个第一表面特征和该多个第二表面特征包含设置为基本直线配置的相邻特征。

26.如权利要求21所述的机构，其中该第二构件包含具有锥形端的弹性偏压销元件。

27.一种用于车辆的齿轮传动系统，所述车辆配备有前轮和后轮，所述后轮被固定连接至由驱动件驱动的一系列平行驱动链轮，该系统包括：

与拨链器力传递交流的控制器，所述控制器位于远离所述拨链器；

所述拨链器包含用于连接所述拨链器靠近所述车辆的驱动链轮的安装件，所述安装件以基本上平行于由所述系列平行驱动链轮产生角度的角度固定支撑所述拨链器的至少一部分，和至少一个可沿所述轴响应所述控制器传送的力转换的滑轮组件；

齿轮对中设备包含多个锥形特征限定的多个稳定和不稳定位置，和互连至所述拨链器的沿所述多个锥形特征可转换的和朝向接近稳定位置偏压的偏压锥形销。

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