CN103707994A - 自行车变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行车变速器，该自行车变速器基本上包括基部构件、可移动构件、链引导件、摩擦元件和马达。该基部构件构造成安装到自行车上。可移动构件可移动地连接至基部构件。链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动。摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。

Description

自行车变速器

相关申请的交叉引用

本申请是于2011年10月5日提交的美国专利申请No.13/253,427的部分继续申请。美国专利申请No.13/253,427的全部公开内容在此通过引用合并于本文。

技术领域

本发明总体涉及控制多种自行车操作性能。更具体地，本发明涉及一种用于控制多个自行车操作性能的设备的多个特征，特别是涉及自行车变速器。

背景技术

自行车具有若干个操作部件。例如，自行车传动装置可包括多个前链轮和多个后链轮，其中多个前链轮安装用于随着脚蹬而转动，而多个后链轮安装用于随着后车轮而转动。为了改变自行车传动装置的传动比，前变速器切换链以接合各个前链轮，并且后变速器切换链以接合各个后链轮。因为接合前链轮和后链轮的特定组合所需的链长度根据所选择的链轮组合而改变，该链必须足够长以接合最大的前链轮和最大的后链轮，并且一些机构必须设置用于在链接合较小链轮组合时张紧链中的松弛部。传统地，后变速器设有链引导件，该链引导件包括上部引导链轮和下部张紧链轮，并且链引导件被弹簧偏压而转动以张紧链中的松弛部。

当在崎岖地区骑行自行车时，所导致的震动和振动可克服链引导件弹簧的偏压力，链引导件可能在链变松方向上转动。这种不期望的转动增大了链从当前接合的链轮上脱离和/或被卡在相邻链轮之间的风险。为了克服这些问题，已经开发出各种用于链引导件的运动阻尼机构。例如，标题为“具有转动阻力的自行车变速器”的美国专利申请公开No.2012/0083371公开了一种自行车变速器，该自行车变速器包括：基部构件；可移动构件，该可移动构件可移动地连接至基部构件；以及链引导件，该链引导件连接至可移动构件以绕着转动轴线转动。阻力施加元件对链引导件的转动运动施加阻力，并且阻力控制元件操作地连接至该阻力施加元件，以使得在阻力控制元件设置在相应的第一位置和第二位置时该阻力施加元件对链引导件的转动运动施加不同的第一阻力和第二阻力。

一些自行车包括前悬架元件和/或后悬架元件。前悬架元件典型地包括一对形成车轮前叉的腿部的相对部分的减震器，而后悬架元件典型地包括具有安装到车架的前部部分的一个端部和安装到枢转的后摆臂的另一端部的减震器，该枢转的后摆臂支撑后车轮。在任何情况下，该减震器通常包括外部管状悬架构件和轴向嵌套的内部管状悬架构件。活塞具有外周表面，该外周表面密封地且可滑动地接合内部管状悬架构件的内周表面，以形成压缩腔室，可压缩流体(诸如空气)设置在该压缩腔室中。活塞通过活塞杆连接至外部管状悬架构件。一些减震器包括设置在活塞的相对侧上的分开的腔室，以使得可控制其它操作参数，诸如骑行高度和行程。

一些减震器被构造为允许骑行者改变若干个操作参数以适应变化的骑行状况。这些参数包括弹簧预加载(用于使用盘簧的减震器)、压缩阻尼(用于控制减震器缩回率)、回弹阻尼(用于控制减震器延伸率)、平台阻尼(用于抑制由脚蹬作用力所导致的减震器的摆动)、缸压力、缸容积以及锁止(开和关正常的减震功能的能力)。

自行车通常还包括可调节的车座。典型的自行车车座包括安装在车座柱上的鞍座。车座柱的尺寸设定成插入到自行车车架的车座管中，夹紧部用于围绕车座柱夹紧车座管，从而将鞍座保持在期望的高度。一些自行车包括具有齿轮的电动马达，该齿轮接合车座柱上的齿轮齿，以电动调节鞍座的高度并且将鞍座保持在期望的高度。

发明内容

本公开总体公开了一种用于控制多个自行车操作性能的设备的各个特征。在一个方面，自行车变速器设置为包括摩擦元件，该摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。

在另一方面中，自行车操作性能的控制装置包括第一自行车部件和第二自行车部件，其中，第二自行车部件可从第一状态改变到第二状态。第一自行车部件包括：用于连接至自行车车架的基部构件；可移动构件，该可移动构件被连接用于相对于基部构件运动；以及链引导件，该链引导件连接至可移动构件，用于响应于可移动构件的运动而将链在多个链轮之间进行引导。偏压装置向链引导件提供偏压力以用于张紧链，并且转动阻力改变装置改变链引导件相对于可移动构件的转动阻力。第一自行车部件和第二自行车部件操作地连接，以使得链引导件的转动阻力随着第二自行车部件的状态改变而联合地改变。根据下列描述，附加的创造性特征将变得明显，这些特征可与上述特征相结合而提供附加的优点。

在另一方面中，自行车变速器设置为基本上包括基部构件、可移动构件、链引导件、摩擦元件和马达。基部构件构造为安装到自行车上。可移动构件可移动地连接至基部构件。链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动。摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。

根据结合所附附图所公开的自行车变速器的优选实施例的下列详细描述，所公开的自行车变速器的其他目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

现在参照所附的附图，这些附图形成本原始公开的一部分：

图1是自行车的侧面正视图，该自行车包括可调部件的特定实施例；

图2是图1中示出的自行车的车把安装部件的特定实施例的详图；

图3是图1中示出的自行车的控制机构的特定实施例的框图；

图4是人工操作的控制装置的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个其他自行车部件；

图5是人工操作的控制装置的另一实施例的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个其他自行车部件；

图6是人工操作的控制装置的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个或更多个其他自行车部件；

图7是图1中示出的自行车后部部分的局部侧面正视图，其中后变速器处于第一(下部)操作位置；

图8是图7中示出的后变速器的前面正视图；

图9是图7和8中示出的后变速器的车架侧面正视图；

图10是图1中示出的自行车后部部分的局部侧面正视图，其中后变速器处于第二(顶部)操作位置；

图11是图10中示出的后变速器的前面正视图；

图12是图10和11中示出的后变速器的车架侧面正视图；

图13是图7到12中示出的后变速器的车架侧面透视图；

图14是图7到13中示出的后变速器的非车架侧面透视图；

图15是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的前面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件；

图16是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的前面透视图，其中摩擦元件附接至可移动构件；

图17是图7到14中示出的后变速器的一部分的局部非车架侧面正视图，其中移除了摩擦元件的罩；

图18是图7到14中示出的后变速器的该部分的局部非车架侧面透视图，其中移除了摩擦元件的罩并且切除了可移动构件的一部分；

图19是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的非车架侧面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件并且摩擦元件处于第一摩擦施加位置；

图20是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的非车架侧面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件并且摩擦元件处于第二摩擦施加位置；

图21是图7到14中示出的后变速器的可移动构件和摩擦元件的横截面图；

图22是图7到14中示出的后变速器的滚柱离合器的横向横截面图；

图23是图7到14中示出的后变速器的滚柱离合器的滚柱保持器的透视图；

图24是与图7到14中示出的后变速器一起使用的可移动构件以及可替代摩擦元件的横截面图；

图25是图24中示出的可替代摩擦元件的一部分的端部视图；

图26是根据另一个实施例的后变速器的非车架侧面正视图；

图27是图26中示出的后变速器的后部透视图；以及

图28是图26和27中示出的后变速器的顶部透视图。

具体实施方式

现在参照这些附图来解释所选择的实施例。根据本公开，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供实施例的下列描述仅仅为了进行说明，而不是为了限制所附的权利要求及其等同方案所限定的发明。

首先参照图1，示出了一种自行车10，根据一个实施例，该自行车包括可调部件的特定实施例。图1是自行车10的侧面正视图。在该实施例中，自行车10是呈山地自行车形式的运动自行车。自行车10基本上包括：前车架部分14；后车架部分18，该后车架部分通过枢转轴22枢转地连接至前车架部分14；后悬架元件26，该后悬架元件具有通过枢转轴30枢转地连接至前车架部分14的前端部和通过枢转轴34枢转地连接至后车架部分18的后端部；前叉38，该前叉可转动地安装到前车架部分14并包括一对前悬架元件40；车把组件41，该车把组件安装到前叉38的上部部分；前轮42，该前轮可转动地附接至前叉38的下部部分；后轮46，该后轮可转动地附接至后车架部分18的后部；用于制动前轮42的前制动器48；用于制动后轮46的后制动器50；以及驱动机构52。

驱动机构52包括：脚蹬曲柄54，该脚蹬曲柄包括与脚蹬62附接的一对曲柄臂58；多个前链轮64，该多个前链轮64附接至脚蹬曲柄54；多个后链轮68，该多个后链轮68附接至后轮46；链72；电动控制的前变速器76，用于将链72与多个前链轮64中的选定的那些前链轮接合；以及电动控制的后变速器80，用于将链72与多个后链轮68的选定的那些后链轮接合。前变速器位置传感器78(图3)操作地连接至前变速器76，以检测前变速器76的位置，由此检测被链72当前接合的前链轮64。

后变速器80包括：基部构件80a(图3)；可移动构件80b，该可移动构件可移动地连接至基部构件80a；以及链引导件80c，该链引导件连接至可移动构件80b，用于绕着转动轴线转动。后变速器位置传感器82操作地连接至后变速器80，以检测后变速器80的位置，并由此检测被链72当前接合的后链轮68。转动阻力改变装置83操作地连接至后变速器80，以对链引导件80c相对于可移动构件80b的转动施加阻力。后变速器80的基部构件80a、可移动构件80b、链引导件80c、转动阻力改变装置83以及相关联的联动装置优选地根据上述美国专利申请公开N0.2012/0083371的教导进行构造，其中阻力施加(摩擦)元件和相应的阻力控制单元用于选择性地对链引导件相对于在此所公开的可移动构件的转动施加阻力。驱动控制单元84设置用于电动操作(例如，按压、滑动或转动)机械部件(例如，杆、凸轮或按钮)，该机械部件用于控制向链引导件80c施加的阻力以及将链引导件80c从一个链轮移动到另一个链轮。

呈鞍座86形式的自行车车座通过车座柱88而安装到前车架部分14，该车座柱伸缩地装配在前车架部分14的车座管92内。车座位置传感器96安装到车座管92，并且与车座柱88协作以检测鞍座86相对于车座管92的位置。车座位置驱动器98(图3)安装在车座管92内并且连接至车座柱88，以调节鞍座86的高度。车座位置驱动器98可以是电动马达，诸如螺杆传动的马达，或者车座位置驱动器可以是气动马达、液压流体马达等。车座位置传感器96可包括：可变电阻(诸如安装到车座管92的接触条和安装到车座柱88的电刷)；电位计，该电位计具有安装到车座管92的齿轮轴和形成于车座柱88中的齿条或安装到车座柱的齿条；光学传感器，该光学传感器包括安装到车座管的光电晶体管和安装到车座柱88的遮蔽条(shutter strip)；内部安装的压力传感器(在气动马达或液压驱动马达的情况下)或一些其他适当的传感器。

如图2中所示，一对抓持部100a和100b和一对制动杆104a和104b设置在车把组件41的两个端部上。制动杆104a连接至用于制动前轮42的前轮制动器48，而制动杆104b连接至用于制动后轮46的后轮致动器50。两个指令单元108a和108b分别设置在抓持部100a和100b以及制动杆104a和104b内部。还有，自行车性能控制单元112附接至车把组件41的中心部分。

指令单元108a和108b用于切换前变速器76和后变速器80、用于控制鞍座86的高度以及用于控制后悬架26和前悬架40的工作性能。更确切的说，前调高速按钮116a、前调低速按钮116b、车座调高按钮116c和前悬架控制按钮116d设置在指令单元108a中，而后调高速按钮118a、后调低速按钮118b、车座调低按钮118c和后悬架控制按钮118d设置在指令单元108b中。在该实施例中，调高速按钮116a和118a将信号提供给自行车性能控制单元112，用于通过一个传动比(one gear ratio)而分别对前变速器76和后变速器80调高速，而调低速按钮116b和118b将信号提供给自行车性能控制单元112，用于通过一个传动比而分别对前变速器76和后变速器80调低速。车座调高按钮116c将信号提供给自行车性能控制单元112以升高鞍座86，而车座调低按钮118c将信号提供给自行车性能控制单元112以降低鞍座86。前悬架控制按钮116d和后悬架控制按钮118d将信号提供给自行车性能控制单元112，以分别控制前悬架40和后悬架26的许多功能。下面将更详细地描述这些功能。

如图3所示，自行车性能控制单元112通过适当的布线而电连接至与指令单元108a、108b相关联的电气部件、电连接至与后悬架26相关联的电气部件、电连接至与前悬架40相关联的电气部件、电连接至与前变速器76相关联的电气部件、电连接至与后变速器80相关联的电气部件以及电连接至与鞍座86相关联的电气部件。当然，自行车性能控制单元112也可通过适当的无线通信装置操作地连接至这些部件中的任一个。

自行车性能控制单元112是一种微计算机或控制器，其主要包括控制单元122、用于显示当前传动比和其他信息的显示单元134、动力开关136、模式开关138以及后变速器阻力控制开关140，该控制单元具有CPU126、存储器130、用于从车座位置传感器96接收车座位置信号的车座位置信号接收器131、用于从前变速器位置传感器76和后变速器位置传感器82接收齿轮位置信号的齿轮位置信号接收器132、提供控制信号以控制后悬架元件26和前悬架元件40的操作参数的悬架控制单元133以及提供控制信号以控制向链引导件80c施加的阻力的阻力控制单元135。CPU126是一种根据存储在存储器130中的信息进行操作的可编程处理器。车座位置信号接收器131和齿轮位置信号接收器132可包括适当的输入终端和缓冲器，以通过控制程序而将输入信号转换成用于使用的适当信号，它们可包括无线接收器、光学接收器等。动力开关136打开和关闭自行车性能控制单元112。模式开关138改变自行车性能控制单元112的操作模式，并且可与前悬架控制按钮116d和后悬架控制按钮118d联合使用，以选择和控制后悬架元件26和前悬架元件40的期望功能。阻力控制开关140用于控制转动阻力改变装置83的用户可控制的操作参数。

如图2中所示，自行车性能控制单元112包括箱形壳体142。显示单元134、动力开关136、模式开关138和阻力控制开关140布置在壳体142的上表面上。如图1和3中所示，自行车性能控制单元112通过连接器单元146连接至与前变速器76相关联的电气部件、连接至与后变速80相关联的电气部件、连接至与后悬架元件26相关联的电气部件以及连接至与前悬架元件40相关联的电气部件。

在该实施例中，前悬架元件40包括一对气动减震器。如图3中所示意性示出的，每个减震器包括第一构件(例如，活塞)148，该第一构件相对于第二构件(例如，缸腔室)150移动。外部调节元件设置用于低速压缩阻尼和高速压缩阻尼调节(例如，用于每种设置的驱动器控制单元154、162以及单独的由杆操作的调节旋钮158、166)、用于冲程调节(活塞冲程或燃烧室容积)(例如，驱动器控制单元170和由杆操作的调节旋钮174)、用于空气腔室压力调节(例如，驱动器控制单元178和空气阀182)、用于回弹阻尼调节(例如，驱动器控制单元186和由杆操作的调节旋钮190)、用于锁止致动调节(例如，驱动器控制单元194和由杆操作的致动旋钮198)、用于锁止作用力调节(例如，驱动器控制单元200和由杆操作的调节旋钮202)、以及用于高度调节(例如驱动器控制单元204和由杆操作的调节旋钮或阀206)。

在该实施例中，后悬架元件26包括气动和油动联合操作的减震器，该减震器包括第一构件(例如活塞)207，该第一构件通过典型的内部弹簧(在附图中未示出)相对于第二构件(例如，缸腔室)208移动。外部调节元件设置用于弹簧预加载调节(例如，驱动器控制单元210和由杆操作的调节螺母214)、用于低速压缩阻尼和高速压缩阻尼调节(例如，用于每种设置的驱动器控制单元218、222和单独的由杆操作的旋钮226和230)、用于空气腔室压力调节(例如，驱动器控制单元234和空气压力调节阀238)、用于空气腔室容积调节(例如，驱动器控制单元242和由杆操作的调节螺钉246)、用于回弹阻尼调节(例如，驱动器控制单元250和由杆操作的调节旋钮254)、用于锁止致动(例如，驱动器控制单元258和由杆操作的致动旋钮262)、用于锁止作用力调节(例如，驱动器控制单元266和由杆操作的调节旋钮270)、用于平台(防摆动)调节(例如，驱动器控制单元274和由杆操作的致动阀278)、以及用于高度调节(例如，驱动器控制单元280和由杆操作的调节旋钮或阀282)。空气腔室压力调节和容积调节可用于调节主空气腔室的压力和容积，或者调节平台(脚蹬)阻尼。例如，这些参数调节的实例在例如由Fox和Manitou所销售的通用减震器中可找到。

用于以连续方式(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的压缩阻尼，后变速器80的转动阻力)进行调节的调节元件的驱动器控制单元可包括连续运动的马达，或者包括与位置传感器(电位计、阻力位置传感器、光学位置传感器、接触开关等)在一起的一些其他适当的马达，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。如果期望的话，每个驱动器控制单元可包括其自己的微处理器，以用于响应于由悬架控制单元133和阻力控制单元135所提供的信号而控制其相关联的马达的操作，以及用于将状态信号提供给控制单元122。类似地，用于以离散增量进行调节(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的三级冲程调节、用于后变速器80的多级阻力调节(低、中、高等))的调节元件的驱动器控制单元可包括步进马达，或者包括与位置传感器以及任何期望的附加微处理器在一起的一些其他适当马达，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。用于以开/关方式操作(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的锁止致动，用于后变速器80阻力的开/关)的调节元件的驱动器控制单元可包括螺线管，或者包括与位置传感器以及任何期望的附加微处理器在一起的一些其他适当的驱动器，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。

在该实施例中，与后悬架26相关联的电气部件、与前悬架40相关联的电气部件、与后变速器80相关联的电气部件以及与鞍座86相关联的电气部件操作地连接起来，以使得对于一个部件的改变导致了对于至少一个其他部件的状态或操作性能(例如，第一构件相对于第二构件的位置、运动、压力或容积关系)的改变。下列表格提供了当用于后变速器80的转动阻力改变装置83具有基本的开/关操作时各个部件的联合操作的实例。

后变速器阻力	前悬架锁止
		关	开
开	关

表1

后变速器阻力	前悬架高度
		关	低
开	高

表2

后变速器阻力	后悬架锁止
		关	开
开	关

表3

后变速器阻力	后悬架平台阻尼
		关	开
开	关

表4

后变速器阻力	车座高度
		关	高
开	低

表5

下列表格提供了当用于后变速器80的转动阻力改变装置83具有多级操作时各个部件的联合操作的实例。

后变速器阻力	前悬架高度
		关	低

开-低阻力	中
		开-高阻力	高

表6

后变速器阻力	车座高度
		关	高
开-低阻力	中
		开-高阻力	低

表7

当然，如下列表格所示，可使任意数量的部件联合操作。

后悬架阻力	前悬架高度	后悬架平台阻尼	车座高度
				关	低	开	高
开	高	关	中

表8

在优选的实施例中，后变速器阻力用作基准变量。换句话说，在使用者设置期望的后变速器阻力之后，算法检查用于后变速器80的转动阻力改变装置83的状态，然后大约同时相应地调节其他部件。例如，在表格8中所示的实施例中，算法首先确定是否将后变速器阻力设置成关。如果这样的话，则前悬架40的高度设置成低，后悬架26的平台阻尼设置成开，并且鞍座86的高度设置成高。当然，任何部件的状态或操作性能可根据应用而用作基准变量，并且多于一个部件的状态和操作性能可通过适当的布尔运算而用作组合基准变量。

虽然上述是对创造性特征的各个实施例的描述，但是在没有脱离本发明的教导和范围的情况下，可采用其他变型。例如，在所描述的实施例中，对后变速器80的链引导件80c的转动施加的阻力、鞍座86的高度以及后悬架元件26和前悬架元件40的操作性能可进行电动控制，但是，在此的教导可应用于一个或多个部件的手动操作。例如，如在图4中示意性示出的，单个手动操作的控制装置300(诸如控制杆)可通过两根并联连接的鲍登线304和308而连接至转动阻力改变装置83中的手动操作的控制部件，以及连接至车座位置驱动器98中的手动操作的控制部件，其中每根鲍登线304和308的一个端部操作地连接至手动操作的控制装置300，鲍登线304的另一端部操作地连接至转动阻力改变装置83中的手动操作的控制部件，而鲍登线308的另一端部操作地连接至车座位置驱动器98中的手动操作的控制部件。

可替代地，如图5中示意性示出的，手动操作的控制装置300通过第一鲍登线312可操作地连接至转动阻力改变装置83中的手动操作的控制部件，车座位置驱动器98中的手动操作的控制元件通过第二鲍登线316操作地连接至手动操作的控制装置300，该第二鲍登线316拼接到第一鲍登线312的中间位置320。

如图6中示意性示出的，手动操作的控制装置300可通过第一鲍登线324操作连接至转动阻力改变装置83中的手动操作的控制部件，并且可选地通过鲍登线332或通过拼接的鲍登线336而操作地并联连接至车座位置驱动器98中的手动操作的控制部件，可选地通过鲍登线340或通过拼接的鲍登线344而操作地连接至前悬架元件40中的一个或多个手动操作的控制部件328，和/或可选地通过鲍登线354或通过拼接的鲍登线358而操作地连接至后悬架元件26中的一个或多个手动操作的控制部件350。当然，这些部件也可以操作地串联连接。

虽然公开了气动减震器和油操作的减震器，但是可使用任何压力操作的减震器或弹簧操作的减震器，诸如液压操作的减震器。任何数量的部件的第一构件相对于第二构件的任何操作性能(例如，压力；容积；位置；运动，诸如开/关、速度或加速度；运动阻力等)可基于一个或多个基准部件的类似操作性能进行控制。

如在此所使用的，术语减震器的“锁止”并不一定意味着第一减震构件(例如，外部管状悬架构件)相对于第二减震构件(例如，嵌套的内部管状悬架构件)完全不可移动。锁止指的是关闭正常的减震功能。在锁止状态下，由于制造和/或液压公差，第一减震构件相对于第二减震构件具有一些运动。还有，一些减震器可具有震动阈值，超过所述阈值，将允许第一减震构件相对于第二减震构件显著移动，或者乃至开启正常的减震功能，以避免在恶劣的骑行状况期间对减震器的破坏。

在所公开的实施例中，自行车部件(诸如前悬架元件40、后变速器80等)用作从属装置，这些从属装置由主控控制装置控制，该主控控制装置诸如为指令单元108a和108b。换句话说，由指令单元108a和108b控制的自行车部件并不用作直接操作其他自行车部件的主控控制装置。然而，在一些实施例中，用作从属部件的自行车部件也可用作一些其他自行车部件的主控控制装置。

现在转向图7到23，现在将更详细地论述后变速器80的一种优选构造。基部构件80a被构造为使用固定螺栓370安装到自行车10的后车架部分18上。在此，后变速器80设有用于使可移动构件80b相对于基部构件80a移动的马达372。马达372安装到基部构件80a。后变速器80还包括用于将可移动构件80b可移动地连接至基部构件80a的联动装置374。换句话说，可移动构件80b经由联动装置374可移动地连接至基部构件80a。马达372具有输出轴376，该输出轴连接至联动装置374，以使可移动构件80b相对于基部构件80a在低速档位置(图7至9)与高速档位置(图10至12)之间移动。

联动装置374优选地包括第一连杆380和第二连杆382。第一连杆380和第二连杆382具有枢转地连接至基部构件80a的第一端部，以及具有枢转地连接至可移动构件80b的第二端部，从而限定出四杆联动结构。如从图13中最好地看到的，第一偏压元件384将可移动构件80b和链引导件80c相对于基部构件80a朝着低速档位置偏压。在所示出的实施例中，第一偏压元件384是压缩弹簧，该压缩弹簧具有钩在第一连杆380上的第一端部和钩在第二连杆382上的第二端部。马达372的输出轴376通过控制连杆386连接至第一连杆380。马达372是可反转的电动马达，以使得输出轴376在一个方向上的转动将可移动构件80b和链引导件80c相对于基部构件80a朝着低速档位置移动，而输出轴376在另一方向上的转动将可移动构件80b和链引导件80c相对于基部构件80a朝着高速档位置移动。

链引导件80c是相对传统的，并且包括一对滑轮P1和P2。链引导件80c可转动地连接至可移动构件80b，以相对于可移动构件80b绕着转动轴线A转动。特别地，如在图21中看到的，转动轴390固定到链引导件80c并且可转动地连接至可移动构件80b。转动轴390的纵向中心轴线限定了转动轴线A，链引导件80c相对于可移动构件80b在该转动轴线上转动。在该示出的实施例中，转动轴390由三个部段390a、390b和390c构成，这些部段可拆卸地连接在一起，如在图21中看到的。

后变速器80还包括摩擦元件392，该摩擦元件操作地布置在可移动构件80b与链引导件80c之间，以通过摩擦提供链引导件80c在第一转动方向D1上的转动阻力。沿着转动轴线A从可移动构件80b的非面向车架侧面看去，第一转动方向D1是链引导件80c绕着转动轴线A的逆时针转动方向。马达372经由联动装置374操作地连接至可移动构件80b，以使可移动构件80b相对于基部构件80a移动，这导致了链引导件80c相对于可移动构件80b绕着转动轴线A转动。

第二偏压元件394设置在可移动构件80b与链引导件80c之间，以将链引导件80c绕着转动轴线A在第二转动方向D2上偏压，该第二转动方向与第一转动方向D1相反。因此，当沿着转动轴线A从可移动构件80b的非面向车架侧面看去，第二转动方向D2是链引导件80c绕着转动轴线A的顺时针转动方向。在该示出的实施例中，第二偏压元件394是扭簧，该扭簧具有设置在可移动构件80b中的开口内的第一端部和设置在链引导件80c中的开口内的第二端部，如在图21中看到的。

如在图17至23中看到的，摩擦元件392围绕转动轴390设置在可移动构件80b上。基本上，在马达372将可移动构件80b相对于基部构件80a朝着低速档位置移动时，摩擦元件392增大马达372的操作能量。对于可移动构件80b朝着低速档位置运动和可移动构件80b朝着高速档位置运动，马达372的操作能量基本上相等。

如在图17至23中看到的，摩擦元件392组成了阻力施加元件。在该示出的实施例中，单向离合器396设置在摩擦元件392与转动轴390之间。摩擦元件392对链引导件80c相对于可移动构件80b在第一转动方向D1上的转动运动施加阻力。特别地，摩擦元件392通过对单向离合器396的转动施加摩擦阻力而将对链引导件80c的转动运动施加摩擦阻力。保护罩398安装至可移动构件80b，以保护和封装单向离合器396和摩擦元件392远离外部环境。

如在图22中看到的，在该实施例中，转动轴390形成了单向离合器396的内圈。特别地，单向离合器396包括内圈390a(转动轴390的一部分)、外圈400、多个滚柱402和滚柱保持器404。因而，在该实施例中，单向离合器396是滚柱离合器。摩擦元件392将摩擦力施加到单向离合器396的外圈400的外周表面。

如在图23中看到的，滚柱保持器404包括弹簧组件406、上部保持器圈408，下部保持器圈410和多个保持器柱412。在图23中，示出了滚柱保持器404处于恰好在最后将弹簧组件406紧固到上部保持器圈408之前的组装状态。在该实施例中，弹簧组件406包括薄盘状顶板414和多个沿圆周设置的板簧416。顶板410装配在形状配合的凹入表面内，该凹入表面形成在上部保持器圈408的顶部处。顶板410包括中心开口，该中心开口与形成在上部保持器圈408中用于接收转动轴390的中心开口对准。由于在美国专利申请公开No.2012/0083371中详细论述了单向离合器396，在此将不再详细论述单向离合器396。

在这种结构的情况下，对于将可移动构件朝着低速档位置移动和将可移动构件朝着高速档位置移动，马达372的操作能量基本上相等。换句话说，在马达372将可移动构件80b相对于基部构件80b朝着低速档位置移动时，摩擦元件392增大马达372的操作能量。摩擦元件392通过摩擦提供链引导件80c在第一转动方向D1上的转动阻力。因此，链引导件80c朝着低速档位置的向内切换的操作能量比链引导件80c朝着高速档位置的向外切换的操作能量大。然而，由于链引导件80c通过第一偏压元件384而偏压到低速档位置，马达372向内切换的操作能量和向外切换的操作能量可被平衡以便相同(即，在正常的制造公差内是相同的)。所以，马达372的齿轮单元的减速比变小，并且变速器可更加紧凑。

参照图15至20，在该示出的实施例中，摩擦元件392可进行调节以控制由摩擦元件392施加给转动轴390和链引导件80c的阻力量。特别地，摩擦元件392包括摩擦施加构件418、初调部分420、凸轮部分422和控制杆424。初调部分420可调节地安装到可移动构件80b的壳体上。初调部分420被定位成接触摩擦元件392的一个可移动端部部分，而摩擦元件392的另一个可移动端部部分接触凸轮部分422。凸轮部分422固定到控制杆424，以使得控制杆424的转动使凸轮部分422转动。凸轮部分422的转动挤压摩擦元件392的可移动端部部分，以便在控制杆424在图19中的逆时针方向上枢转时增大转动轴390上的转动阻力。相反地，当控制杆424在图20中的顺时针方向上枢转时，减少转动轴390上的转动阻力，这是因为摩擦元件392的可移动端部部分伸展开。

如在图24中看到的，示出了可移动构件480b和可替代的摩擦元件492。可移动构件480b用于后变速器80中，从而替换后变速器80的可移动构件80b。基本上，如之前的实施例中那样地，可移动构件480b可移动地安装在链引导件80c的转动轴390上。此时，在该实施例中，摩擦元件492基本上包括单向滚柱离合器单元494、摩擦套496和调节螺栓498。滚柱离合器单元494直接设置在转动轴390上。摩擦套496设置在滚柱离合器单元494与可移动构件480b的内表面500之间。滚柱离合器单元494包括接触转动轴390的内圈494a和接触摩擦套496的内表面的外圈494b。摩擦套496是由树脂材料制成的对开式套，其具有渐缩的外表面496a。可替代地，摩擦套496的内表面可以是渐缩的。在任何情况下，调节螺钉498被旋拧到可移动构件480b中，以调节外圈494b与摩擦套496之间的摩擦量。通过这种结构，对于将可移动构件朝着低速档位置移动和将可移动构件朝着高速档位置移动，马达372的操作能量基本上相等。换句话说，在马达372将可移动构件480b相对于基部构件80b朝着低速档位置移动时，摩擦元件492增大马达372的操作能量。

摩擦元件492通过摩擦提供链引导件80c在第一转动方向D1上的转动阻力。因此，链引导件80c朝着低速档位置的向内切换的操作能量比链引导件80c朝着高速档位置的向外切换的操作能量大。然而，由于链引导件80c通过第一偏压元件384而被偏压到低速档位置，马达372向内切换的操作能量和向外切换的操作能量可被平衡以便相同(即，在正常的制造公差内是相同的)。因此，马达372的齿轮单元的减速比变小，并且变速器可更加紧凑。

参照图26至28，示出了根据另一个实施例的后变速器580。后变速器580包括：基部构件580a；可移动构件580b，该可移动构件可移动地连接至基部构件580a；以及链引导件580c，该链引导件连接至可移动构件580b，用于绕着转动轴线A转动。在此，后变速器580设有马达582，该马达用于使可移动构件580b相对于基部构件580a移动。马达582安装到基部构件580a。后变速器580还包括联动装置584，该联动装置用于将可移动构件580b可移动地连接至基部构件580a。换句话说，可移动构件580b经由联动装置584可移动地连接至基部构件580a。马达582具有输出轴(未示出)，该输出轴连接至联动装置584，以使可移动构件580b相对于基部构件580a在低速档位置与高速档位置之间移动。

联动装置584优选地包括第一连杆586和第二连杆588。第一连杆586和第二连杆588具有枢转地连接至基部构件580a的第一端部和枢转地连接至可移动构件580b的第二端部，从而限定出四杆联动结构。类似于后变速器80，第一偏压元件将可移动构件580b和链引导件580c相对于基部构件580a朝着低速档位置偏压。

在此，第一连杆586和第二连杆588被布置成使得它们的枢转轴并不是倾斜的。由此可见，相对于链引导件580c的横向运动形成“非倾斜平行四边形”，以使得在链引导件580c在低速档位置与高速档位置之间移动时，链引导件580c仅仅水平移动。换句话说，后变速器580是非倾斜的。另一方面，后变速器80是倾斜的变速器，其中，在链引导件80c在低速档位置与高速档位置之间移动时，链引导件80c既水平移动又竖直移动。

可移动构件580b和链引导件580c的构造与可移动构件80b和链引导件80c的构造是相同的。因此，将不再进一步论述可移动构件580b和链引导件580c。还有，摩擦元件592操作地布置在可移动构件580b与链引导件580c之间，以通过摩擦提供链引导件580c在第一转动方向D1上的转动阻力。摩擦元件592与如上所述的摩擦元件392是相同的。

虽然仅仅选择了所选择的实施例对本发明进行说明，但是，根据本公开，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在没有脱离如所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，在此可进行各种改变和修改。例如，各个部件的尺寸、形状、位置或者取向可根据需要和/或期望而改变，只要它们基本上发挥它们的预期功能即可。所示出的彼此直接连接或者接触的部件可使得中间结构设置在它们之间，除非另有特别说明。一个元件的功能可通过两个元件实现，反之亦然，除非另有特定说明。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。对于全部优点来说，不必同时存在于一个特定实施例中。相对于现有技术中独特的每个特征单独地或与其他特征相组合还可认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由一个或多个这样的特征所体现的结构原理和/或功能原理。因而，根据本发明的实施例的上述描述仅仅用于进行说明，而并不用于限制所附权利要求及其等同方案所限定的发明。

Claims (14)

1.一种自行车变速器，包括：

基部构件，所述基部构件构造为安装至自行车；

可移动构件，所述可移动构件可移动地连接至基部构件；

链引导件，所述链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动；

摩擦元件，所述摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力；以及

马达，所述马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。

2.如权利要求1所述的自行车变速器，其中

当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。

3.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括

第一偏压元件，所述第一偏压元件将可移动构件和链引导件相对于基部构件朝着低速档位置偏压。

4.如权利要求3所述的自行车变速器，其中

当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。

5.如权利要求3所述的自行车变速器，其中

在马达将可移动构件相对于基部构件朝着低速档位置移动时，摩擦元件增大马达的操作能量。

6.如权利要求5所述的自行车变速器，其中

对于马达使可移动构件朝着低速档位置移动与使可移动构件朝着高速档位置移动来说，马达的操作能量基本相等。

7.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括

第二偏压元件，所述第二偏压元件绕着转动轴线在与第一转动方向相反的第二转动方向上偏压链引导件。

8.如权利要求7所述的自行车变速器，其中

当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。

9.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括

联动装置，所述联动装置将可移动构件可移动地连接至基部构件。

10.如权利要求1所述的自行车变速器，其中

马达安装到基部构件，并且马达具有输出轴，所述输出轴连接至联动装置，以使可移动构件在低速档位置与高速档位置之间移动。

11.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括

转动轴，所述转动轴固定到链引导件上并且可转动地连接至可移动构件，摩擦元件围绕转动轴设置在可移动构件上。

12.如权利要求11所述的自行车变速器，还包括

单向离合器，所述单向离合器设置在摩擦元件与转动轴之间。

13.如权利要求12所述的自行车变速器，其中

转动轴包括单向离合器的内圈。

14.如权利要求12所述的自行车变速器，其中

摩擦元件将摩擦施加到单向离合器的外圈的外周表面上。

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