CN103707995B - 自行车拨链器 - Google Patents

Abstract

一种自行车拨链器，包括基体构件、可动构件、马达单元、连杆机构和保护器机构。连杆机构包括第一连杆。第一连杆包括第一连结构件和第二连结构件。第一连结构件枢转地连接到可动构件。第二连结构件枢转地连接到基体构件并且附接到第一连结构件。保护器机构包括：输出构件，该输出构件由马达单元能够运动地操作；驱动连杆，该驱动连杆能够在驱动传递位置和非驱动传递位置之间运动地安装在第一连杆上，驱动传递位置是使马达的驱动力连接到第一连杆的位置，非驱动传递位置是使马达的驱动力与第一连杆断开的位置；以及偏压元件，该偏压元件将驱动连杆偏压成与输出构件接合，以将驱动连杆维持在驱动传递位置。

Description

自行车拨链器

技术领域

本发明总体上涉及一种自行车拨链器。更具体而言，本发明涉及一种具有保护器机构的电动拨链器。

背景技术

自行车通常使用链条驱动传动装置来将蹬踏力传递至后轮。自行车的链条驱动传动装置通常使用拨链器来使链条从多个链轮中的一个选择性地移动至另一个，以改变自行车的速度。通常的拨链器具有基体构件、支承导链器的可动构件以及连杆机构组件（例如运动机构），连杆机构组件联接在基体构件和可动构件之间以便导链器相对于基体构件侧向地运动。近年来，拨链器已经装备有马达单元以使变换齿轮更容易。

发明内容

总体上，本发明公开了自行车拨链器的各特征。在一个特征中，提供了一种自行车拨链器，其包括用于保护自行车拨链器的马达单元的保护器机构。

鉴于现有技术的状态，提供了一种自行车拨链器，其基本上包括基体构件、可动构件、马达单元、连杆机构和保护器机构。所述基体构件构造为安装到自行车。所述可动构件能够运动地联接到所述基体构件。所述马达单元操作性地布置以使所述可动构件相对于所述基体构件运动。所述连杆机构包括枢转地连接到所述基体构件和所述可动构件的第一连杆。所述第一连杆包括第一连结构件和第二连结构件。所述第一连结构件枢转地连接到所述可动构件。所述第二连结构件枢转地连接到所述基体构件并且附接到所述第一连结构件。所述保护器机构包括：输出构件，该输出构件由所述马达单元能够运动地操作；驱动连杆，该驱动连杆能够在驱动传递位置和非驱动传递位置之间运动地安装在所述第一连杆上，所述驱动传递位置是使所述马达的驱动力连接到所述第一连杆的位置，所述非驱动传递位置是使所述马达的驱动力与所述第一连杆断开的位置；以及偏压元件，该偏压元件将所述驱动连杆偏压成与所述输出构件接合，以将所述驱动连杆维持在所述驱动传递位置。

根据下面结合附图公开自行车拨链器的一个实施例的详细描述，本领域技术人员将清楚所公开的自行车拨链器的其他目的、特征、方面以及优点。

附图说明

现在参考附图，其形成该原始公开的一部分：

图1为自行车的后部的局部侧视图，其中自行车后拨链器处于下部操作位置；

图2为当没有接合链条时在图1中示出的后拨链器的车架侧立体图，其中后拨链器处于下部操作位置；

图3为当卸下可动构件的盖构件时的自行车的后部的局部侧视图，其中后拨链器处于下部操作位置；

图4为自行车的后部的剖视图，其中后拨链器处于下部操作位置；

图5为图1和图2的后拨链器的选定部件的车架侧立体图，其中后拨链器处于下部操作位置；

图6为图1和图2的后拨链器的选定部件的车架侧立体图，其中后拨链器从图5的下部操作位置运动到中间操作位置；

图7为图6的后拨链器的选定部件的车架侧立体图，其中保护器机构处于第一非驱动传递位置；

图8为图6的后拨链器的选定部件的车架侧立体图，其中保护器机构处于第二非驱动传递位置；

图9为图1和图2的后拨链器的选定部件的俯视平面图，示出了支承马达单元的基体构件和经由保护器机构操作性地联接到马达单元的外连杆；

图10为图1和图2的后拨链器的选定部件的俯视平面图，示出了马达单元的内部部件；

图11为图1和图5的后拨链器的选定部件的车架侧立体图，示出了马达单元和经由保护器机构操作性地联接到马达单元的外连杆；

图12为图1和图2的后拨链器的马达单元、外连杆和保护器机构的车架侧立体图，只是其中去除了驱动连杆；

图13为图1和图2的后拨链器的马达单元、外连杆和保护器机构的另一个车架侧视图，只是其中去除了驱动连杆；

图14与图13相似的图1和图2的后拨链器的马达单元、外连杆和保护器机构的车架侧视图，只是其中外连杆运动到上部操作位置；

图15为图6的后拨链器的选定部件的车架侧视图，其中保护器结构处于第一非驱动传递位置；以及

图16为图6的后拨链器的选定部件的车架侧视图，其中保护器结构处于第二非驱动传递位置。

具体实施方式

现在将参考附图对选定实施例进行说明。从本发明中本领域技术人员将会清楚，下面的实施例的描述仅提供用于例示，而不是为了对本发明进行限制，本发明由所附权利要求及其等同物限定。

首先参考图1，示出了自行车10的后部，其除了其他之外包括根据示出实施例的自行车后拨链器12。后拨链器12如下面讨论地那样以常规方式固定到自行车车架的后部。后拨链器12由作为变速致动装置的电动后变速器（未示出）操作。电动后变速器在多个变速级（齿轮）位置之间操作后拨链器12，以便链条16由后拨链器12沿着侧向方向在多个后链轮S之间移动。在图1中后拨链器12示出为处于下部变速级（齿轮）位置。当在本文中使用时，术语“下部变速级（齿轮）位置”是指后拨链器12处于与被引导到具有最多数量的齿的后链轮S上的链条16对应的操作位置。当在本文中使用时，术语“上部变速级（齿轮）位置”是指后拨链器12处于与被引导到具有最少数量的齿的后链轮S上的链条16对应的操作位置。

自行车后拨链器12基本上包括基体构件18、可动构件20和连杆机构22。马达单元24操作性地联接到连杆机构22以使可动构件20相对于基体构件18运动。因此，在示出的实施例中，后拨链器12构成电动或机动化后拨链器。保护器结构26如下面讨论的那样将马达单元24操作性地联接到连杆机构22以提供对马达单元24的保护。

在示出的实施例中，基体构件18包括第一托架构件28、第二托架构件30和托架轮轴单元32。第一托架构件28和第二托架构件30优选地由例如轻质金属（例如铝合金）等刚硬材料构成。第一托架构件28和第二托架构件30由一对螺栓34固定在一起。马达单元24利用穿过马达单元24的其中一个螺栓34支承在第一托架构件28和第二托架构件30之间，以将马达单元24固定到基体构件18。如图2所示，第一托架构件28还包括下变速级调节螺钉36a和上变速级调节螺钉36b，用于设定可动构件20相对于基体构件18的运动范围。托架轮轴单元32由螺栓38附接到第一托架构件28。托架轮轴单元32包括固定螺栓40。固定螺栓40拧到自行车车架的螺纹孔中。因此，基体构件18构造为利用固定螺栓40安装到自行车10。

如图1至图3所示，可动构件20由连杆机构22能够运动地联接到基体构件18。可动构件20包括导链器42，其由轮轴44枢转地联接到可动构件20，以绕着导链器枢转轴线P枢转，导链器枢转轴线P有时候称为后拨链器的P轴线。轮轴44由若干件（未示出）制成，以帮助组装可动构件20和将导链器42附接到可动构件20。

如图2和图3最佳所示，导链器42基本上包括一对链条笼式导板46、能够旋转地设置在链条笼式导板46之间的张紧轮48和引导轮50。在示出的实施例中，引导轮50可旋转地设置在轮轴44上，而导链器42不可旋转地安装到轮轴44。如图4所示，在可动构件20和导链器42之间设置有偏压元件52，以沿着第一旋转方向D1绕导链器枢转轴线P偏压导链器42。因此，当从可动构件20的非车架面向侧沿着导链器枢转轴线P观察时，第一旋转方向D1是导链器42绕着导链器枢转轴线P的顺时针旋转方向。在该示出实施例中，偏压元件52是扭转弹簧，具有绕着轮轴44设置的盘绕部、与可动构件20接合的第一弹簧端和与导链器42接合的第二弹簧端。

在示出的实施例中，可动构件20设置有摩擦元件54，其操作性地布置在可动构件20和导链器42之间，以沿着导链器42绕着导链器枢转轴线P的第二旋转方向D2摩擦地提供旋转阻力。优选地，摩擦元件54是可调节的，以改变由摩擦元件54提供的旋转阻力。基本上，随着马达单元24使可动构件20相对于基体构件18朝向下部变速级位置运动，摩擦元件54增大马达单元24的操作能量。摩擦元件54构成阻力施加元件。在该示出实施例中，在摩擦元件54和轮轴44之间设置有单向离合器56。摩擦元件54相对于可动构件20沿着第二旋转方向D2施加对导链器42的旋转运动的阻力。特别地，摩擦元件54通过施加对单向离合器56的旋转的摩擦阻力，来施加对导链器42的旋转运动的摩擦阻力。因为与摩擦元件54和单向离合器56相似的阻力施加元件和单向离合器在美国专利申请公开No.2012/0083371中详细地讨论，所以本文将不进一步详细地讨论摩擦元件54和单向离合器56。

连杆机构22将可动构件20操作性地连接到基体构件18。在示出的实施例中，连杆机构22包括第一连杆或外连杆60和第二连杆或内连杆62。外连杆60由马达单元24的输出轴64绕着第一枢转轴线A1枢转地连接到基体构件18。外连杆60由枢转销66绕着第二枢转轴线A2枢转地连接到可动构件20。内连杆62由枢转销68绕着第三枢转轴线A3枢转地连接到基体构件18并且由枢转销70绕着第四枢转轴线A4枢转地连接到可动构件20。因此，外连杆60和内连杆62具有枢转地连接到基体构件10的第一端和枢转地连接到可动构件20的第二端，以限定四连杆机构装置。

如图2所示，连杆机构22还包括偏压构件72，其插设在外连杆60和内连杆62之间，以将可动构件20朝向下部变速级位置和上部变速级位置中的一个偏压。在示出的实施例中，偏压构件72是将可动构件20朝向下部变速级位置偏压的螺旋张力弹簧。特别地，偏压构件72具有由第一安装元件74（例如所示的螺钉、压配合销或其他适当的安装元件）连接到外连杆60的第一端72a和由第二安装元件76（例如所示的螺钉、压配合销或其他适当的安装元件）连接到内连杆62的第二端72b。利用该布置，随着可动构件20从下部变速级位置向上部变速级位置运动，偏压构件72被拉伸。在下部变速级位置，偏压构件72被预加载（略微拉伸），以便外连杆60如图2所示接触下部变速级调节螺钉36a的尖部。

偏压构件72帮助占据马达单元24的齿轮之间的空隙或间隙以及在后拨链器12的制造中的其他制造公差。结果，当以第一旋转量从第一位置向第二位置操作马达单元24，并且然后以第二旋转量随后从第二位置向第一位置操作马达单元24时，如果没有设置偏压构件72来沿着一个方向偏压可动构件22，则第一和第二旋转量可能变成略微不同的位置。因此，偏压构件72提高后拨链器12的变速位置的稳定性。

在示出的实施例中，外连杆60包括第一连结构件80和第二连结构件82。第一连结构件80的第一端80a由马达单元24的输出轴64的第一端绕着第一枢转轴线A1枢转地连接到基体构件18。具体地，第一连结构件80的第一端80a没有固定到输出轴64，而是输出轴64能够相对于第一连结构件80的第一端80a旋转。第二连结构件82能够旋转地安装在马达单元24的输出轴64的第二端上。当组装后拨链器12时，因为外连杆60由多个部件构成，所以容易将外连杆60附接到作为外连杆60的枢转轴的马达单元24的输出轴64。第一连结构件80的第二端80b由枢转销66绕着第二枢转轴线A2枢转地连接到可动构件20。第二连结构件82的第一端82a由马达单元24的输出轴64绕着第一枢转轴线A1枢转地连接到基体构件18。具体地，第二连结构件82的第一端82a没有固定到输出轴64，而是输出轴64能够相对于第二连结构件82的第一端82a旋转。第二连结构件82的第二端82b由安装元件74固定地附接到第一连结构件80的中间部80c。

现在将更详细地讨论马达单元24。马达单元24包括马达84、齿轮减速单元86和变速级位置传感器88。马达84、齿轮减速单元86和变速级位置传感器88设置在马达壳体90内部，马达壳体90支承在基体构件18上。马达84是可反转电动马达。输出轴64沿着一个方向的旋转使可动构件20和导链器42相对于基体构件18朝向下部变速级位置运动，并且输出轴64沿着另一个方向的旋转使可动构件20和导链器42相对于基体构件18朝向上部变速级位置运动。马达单元24的输出轴64由齿轮减速单元86连接到马达84的输出轴84a。马达单元24的输出轴64如下文讨论地由保护器机构26连接到外连杆60。在示出的实施例中，变速级位置传感器88是数字位置传感器，其安装在齿轮减速单元86上以检测齿轮减速单元86的其中一个部件的运动。更具体地，示出实施例的变速级位置传感器88由位置传感器遮光轮和双通道光电断路器形成，双通道光电断路器具有设置在遮光轮的一侧上的光源或LED和设置在遮光轮的另一侧上的光电晶体管（例如光检测器）。

马达单元24的输出轴64能够旋转地安装到马达壳体90内，以从马达壳体90的相对端伸出，从而将外连杆60枢转地支承在基体构件18上。马达单元24的输出轴64具有与第一枢转轴线A1和第二枢转轴线A2平行的旋转轴线R。在该实施例中，旋转轴线R还与第三枢转轴线A3和第四枢转轴线A4平行。在示出实施例中，输出轴64的旋转轴线R和第一枢转轴线A1是同轴的。马达单元24的输出轴64驱动外连杆60，以使可动构件20相对于基体构件18运动。内连杆62响应于外连杆60的运动而运动。基本上，马达单元24的输出轴64的运动力在中间部80c处传递至外连杆60，中间部80c由保护器机构26定位在外连杆60的第一枢转轴线A1和第二枢转轴线A2之间。

现在将参考图12至图16更详细地讨论保护器机构26。保护器机构26包括输出构件94、驱动连杆96和偏压元件98。保护器机构26基本上执行两个功能。第一，保护器机构26通常将马达84的驱动力传递至外连杆60，用于使可动构件20相对于基体构件18运动。第二，保护器机构26停止马达84的驱动力向外连杆60的传递，以便即使可动构件20将不相对于基体构件18运动（例如变成被卡住），或者使可动构件20相对于基体构件18运动的力变得大于规定操作力，马达单元84也能够继续运转。以这样的方式，在某些情况下马达单元84由保护器机构26保护。

如图15至图16所示，输出构件94由马达单元24的马达84能够运动地操作。具体地，输出构件94固定在马达单元24的输出轴64上以与输出轴64一起旋转。例如，输出构件94由如图所示的花键连接固定到马达单元24的输出轴64。以这样的方式，随着马达单元24的输出轴64通过马达84的操作而转动，输出构件94转动。输出构件94的运动力（即扭矩）在第一连结构件80的中间部80c处由驱动连杆96传递至外连杆60，中间部80c位于外连杆60的第一枢转轴线A1和第二枢转轴线A2之间。更具体而言，驱动连杆96能够在驱动传递位置和非驱动传递位置之间运动地安装在外连杆60上，驱动传递位置是使马达84的驱动力连接到外连杆60的位置，非驱动传递位置是使马达84的驱动力与外连杆60断开的位置。偏压元件98在驱动连杆96上施加偏压力，以将驱动连杆96偏压成与输出构件94接触。当驱动连杆96处于驱动传递位置时，驱动连杆96接合输出构件94来一起运动。另一方面，当驱动连杆96处于非驱动传递位置时，驱动连杆96与输出构件94脱离，以提供驱动连杆96与输出构件94之间的相对运动。当在外连杆60中产生克服偏压元件98在驱动连杆96上的偏压力的规定阻力时，驱动连杆96从驱动传递位置运动到非驱动传递位置。

如图15到图16所示，偏压元件98在驱动连杆96上施加偏压力，以将驱动连杆96偏压成与输出构件94接合。因此，由于偏压元件98，使得马达单元24的输出轴64由输出构件94和驱动连杆96连结到外连杆60，以便马达84的驱动力传递至外连杆60，用于使可动构件20相对于基体构件18运动。偏压元件98在驱动连杆96上施加偏压力，以使驱动连杆96成为与输出构件94接合，从而将驱动连杆96维持在驱动传递位置。因此，输出构件94、驱动连杆96和偏压元件98的该布置提供马达单元24的输出轴64与外连杆60之间的可交叠连接，其中在使可动构件20相对于基体构件18运动所需要的力变得大于规定操作力时，马达单元24的输出轴64与外连杆60之间的连接从驱动传递位置切换到非驱动传递位置。

更具体而言，在示出的实施例中，驱动连杆96由限定枢转轴线X的枢转销100枢转地安装到第二连结构件82。驱动连杆96包括接收偏压元件98的偏压力的接触部96a、和接合输出构件94以形成驱动传递位置的输出接合部96b。输出接合部96b位于接触部96a和枢转轴线X之间，其中驱动连杆96绕枢转轴线X枢转地安装在第二连结构件82上。在示出的实施例中，马达单元24的输出轴64与外连杆60之间的可交叠连接通过对输出接合部96b和输出构件94中的一个设置凹口并对输出接合部96b和输出构件94中的另一个设置与凹口匹配以形成驱动传递位置的突出部来形成。例如，如图所示，输出构件94包括凹口94a，并且输出接合部96b是与凹口94a匹配以形成驱动传递位置的突出部。

在示出的实施例中，偏压元件98是安装在安装元件74上的螺旋弹簧，安装元件74将第二连结构件82附接到第一连结构件80。具体地，偏压元件98具有设置在安装元件74上的螺旋部98a、接触第一连结构件80的第一端部98b和接触驱动连杆96的第二端部98c。如上所述，偏压构件72的一端也连接到安装元件74。因此，安装元件74执行若干功能以便以最少数量的部件提供紧凑的布置。

图7、图8、图15和图16示出可动构件20将不相对于基体构件18运动（例如变成被卡住）、或者由于一定原因使可动构件20相对于基体构件18运动的力变得大于由偏压元件98的偏压力确定的规定操作力的情况。如果可动构件20变成被卡塞，并且马达单元24的输出轴64由马达84驱动，那么保护器机构26将允许马达单元24的输出轴64旋转。具体地，输出构件94将用作使驱动连杆96克服偏压元件98的偏压力运动的凸轮。驱动连杆96的由输出构件94克服偏压元件98的偏压力而产生的该运动导致驱动连杆96的输出接合部96b（例如突出部）被推出输出构件94的凹口94a并且被推到输出构件94的凸轮表面94b上。一旦输出接合部96b停靠在凸轮表面94b上，马达单元24的输出轴64就能够在不向外连杆60传递驱动力的情况下旋转。输出构件94的凸轮表面94b从输出构件94的凹口94a沿着两个圆周方向延伸。以这样的方式，马达84沿着两个运转方向都受到保护。

当在本文中使用时，术语“连接”或“被连接”包含元件通过将所述元件直接附连到另一个元件而直接地固定到所述另一个元件的配置；元件通过将所述元件附连到继而附连到另一个元件的中间构件而间接地固定到另一个元件的配置；一个元件与其他元件成一体即一个元件是另一个元件的整体部分的配置。例如，磁化部件可以直接固定到曲柄臂附接部件，或者可以通过中间构件间接地固定到曲柄臂附接部件，或者可以与曲柄臂附接部件成一体。该限定也可适用于具有相似含义的词语，例如，术语“附接”、“被附接”、“结合”、“被结合”、“固定”、“被固定”、“联结”、“被联结”、“联接”、“被联接”及其衍生词。

虽然仅选择了选定实施例来例示本发明，但是本领域的技术人员从本发明将会清楚，在不脱离如所附权利要求限定的本发明范围的情况下，在本文中可以作出各种改变和变更。例如，各部件的大小、形状、位置或朝向可以根据需要和/或期望改变，只要它们不显著地改变其预期功能。显示为直接互相连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构，除非另外明确声明。一个元件的功能可以由两个来执行，并且反之亦然，除非另外明确声明。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。不需要将所有优点都同时展现在具体实施例中。对于与现有技术相比独特的每个特征，单独地或与其他特征组合，也应该被认为是申请人的进一步的发明的单独描述，包括由这样的特征（或多个特征）体现的结构和/或功能概念。因此，根据本发明的实施例的前述描述仅提供用于例示，而不是为了对本发明进行限制，本发明由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种自行车拨链器，包括：

基体构件，其构造为安装到自行车；

可动构件，其能够运动地联接到所述基体构件；

马达单元，其操作性地布置以使所述可动构件相对于所述基体构件运动；

连杆机构，其包括枢转地连接到所述基体构件和所述可动构件的第一连杆，所述第一连杆包括第一连结构件和第二连结构件，所述第一连结构件枢转地连接到所述可动构件，所述第二连结构件枢转地连接到所述基体构件并且借助安装元件附接到所述第一连结构件；以及

保护器机构，其包括：输出构件，该输出构件由所述马达单元能够运动地操作；驱动连杆，该驱动连杆能够在驱动传递位置和非驱动传递位置之间运动地安装在所述第一连杆上，所述驱动传递位置是使所述马达单元的驱动力连接到所述第一连杆的位置，所述非驱动传递位置是使所述马达单元的驱动力与所述第一连杆断开的位置；以及偏压元件，该偏压元件将所述驱动连杆偏压成与所述输出构件接合，以将所述驱动连杆维持在所述驱动传递位置,

所述输出构件、所述驱动连杆、所述偏压元件均配置在所述第一连结构件和第二连结构件之间，

所述偏压元件安装在所述安装元件上。

2.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

所述偏压元件是螺旋弹簧，具有设置在所述安装元件上的螺旋部、接触所述第一连结构件的第一端部和接触所述驱动连杆的第二端部。

3.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

所述连杆机构包括第二连杆和偏压构件，该偏压构件插设在所述第一连杆和第二连杆之间，以将所述可动构件朝向下部变速级位置和上部变速级位置中的一个偏压。

4.根据权利要求3所述的自行车拨链器，其中

所述偏压元件安装在将所述第二连结构件附接到所述第一连结构件的安装元件上，所述偏压构件的一端连接到所述安装元件。

5.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

所述驱动连杆枢转地安装在所述第二连结构件上。

6.根据权利要求5所述的自行车拨链器，其中

所述驱动连杆包括接收所述偏压元件的偏压力的接触部、和接合所述输出构件以形成所述驱动传递位置的输出接合部。

7.根据权利要求6所述的自行车拨链器，其中

所述输出接合部和所述输出构件中的一个包括凹口，而所述输出接合部和所述输出构件中的另一个包括与所述凹口匹配以形成所述驱动传递位置的突出部。

8.根据权利要求6所述的自行车拨链器，其中

所述输出接合部位于所述接触部与枢转轴线之间，所述驱动连杆绕着该枢转轴线枢转地安装在所述第二连结构件上。

9.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

当在所述第一连杆中产生规定阻力时，所述驱动连杆从所述驱动传递位置运动到所述非驱动传递位置。

10.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

当所述驱动连杆处于所述驱动传递位置时，所述驱动连杆接合所述输出构件以一起运动，并且当所述驱动连杆处于所述非驱动传递位置时，所述驱动连杆与所述输出构件脱离，以提供所述驱动连杆与所述输出构件之间的相对运动。

11.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

所述第二连结构件能够旋转地安装在所述马达单元的输出轴上。

12.根据权利要求11所述的自行车拨链器，其中

所述输出构件固定在所述马达单元的输出轴上，以与所述输出轴一起旋转。

13.根据权利要求1所述的自行车拨链器，其中

所述可动构件包括导链器，该导链器绕着导链器枢转轴线枢转地联接到所述可动构件。

14.根据权利要求13所述的自行车拨链器，还包括

摩擦元件，该摩擦元件操作性地布置在所述可动构件与所述导链器之间，以沿着所述导链器的绕着所述导链器枢转轴线的旋转方向摩擦地提供旋转阻力。