CN103803011B - 自行车变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车变速器，自行车变速器基本上设有基座部件、可动部件和连接结构。基座部件包括自行车安装部分。可动部分可相对于基座部件在第一位置与比第一位置离基座部件更远的第二位置之间移动。连接结构将可动部件可移动地连接到基座部件上。连接结构以一定的致动比移动可动部件，该致动比在可动部件从第一位置朝第二位置移动时先下降且然后上升。

Description

自行车变速器

技术领域

本发明大体上涉及自行车变速器。更具体而言，本发明涉及具有可操作地设置在基座部件与可动部件之间的连杆机构布置的自行车变速器，连杆机构布置调节致动比以用于使可动部件位移。

背景技术

大体上，前变速器安装到邻近于前链环的自行车车架上，以使链条在前链环之间侧向地位移。前变速器包括非可移动地固定到自行车车架上的固定部件或基座部件。前变速器还包括相对于固定部件可移动地受支承的可动部件或链条导向板，使得可动部件在至少两个侧向位移位置之间移动，以使链条在前链环之间位移。通常，连杆机构组件联接在固定部件与可动部件之间，以便可移动地支承可动部件。可动部件通常具有布置成用以有选择地在前链环之间接触和移动链条的一对笼式导板或导向板。各个变速器均具有一定的"致动比"或"位移比"，其是指致动元件例如缆索或马达的轴的移动量与可动部件的横向行进量之间的比率。

发明内容

大体上，本公开内容针对自行车变速器的致动比。在一个特征中，提供了一种自行车变速器，使得在可动部件从第一位置朝第二位置移动时致动比先下降且然后上升。

鉴于已知的技术水平，提供了一种自行车变速器，其基本上包括基座部件、可动部件和连接结构。基座部件包括自行车安装部分。可动部件可相对于基座部件在第一位置与离基座部件比第一位置更远的第二位置之间移动。连接结构将可动部件可移动地连接到基座部件上。连接结构以一定的致动比移动可动部件，致动比在可动部件从第一位置朝第二位置移动时先下降且然后上升。

所公开的自行车变速器的其它目的、特征、方面和优点将从以下详细描述中对于本领域中的技术人员变得清楚，该详细描述结合所附附图公开了自行车变速器的优选实施例。

附图说明

现在参看形成本原始公开内容的一部分的附图：

图1为根据一个实施例的配备有自行车变速器的自行车车架的局部侧透视图；

图2为图1中示出的自行车变速器的前部立面视图，其中除去了电驱动单元的壳体的覆盖物且可动部件在较低的位置(即，完全缩回的位置)中；

图3为绘出致动比相对于图1中示出的自行车变速器的可动部件的横向移动的图表，其中可动部件处于较低位置中；

图4为图1中示出的自行车变速器的前部立面视图，其中可动部件在较低位置与中间位置之间；

图5为绘出致动比相对于图1中示出的自行车变速器的可动部件的横向移动的图表，其中可动部件处于较低位置与中间位置之间；

图6为图1中示出的自行车变速器的前部立面视图，其中可动部件处于中间位置中；

图7为绘出致动比相对于图1中示出的自行车变速器的可动部件的横向移动的图表，其中可动部件处于中间位置中；

图8为图1中示出的自行车变速器的前部立面视图，其中可动部件处于中间位置与顶部位置之间；

图9为绘出致动比相对于图1中示出的自行车变速器的可动部件的横向移动的图表，其中可动部件处于中间位置与顶部位置之间；

图10为图1中示出的自行车变速器的前部立面视图，其中可动部件处于顶部位置中(即，完全延伸位置)；以及

图11为绘出致动比相对于图1中示出的自行车变速器的可动部件的横向移动的图表，其中可动部件处于顶部位置中。

具体实施方式

现在将参照附图来阐释所选的实施例。本领域的技术人员将从本公开内容中清楚的是，实施例的以下描述仅示范性地提供，而并非为了限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明。

首先参看图1和图2，示出了自行车车架10的一部分带有根据第一实施例的自行车变速器12。所示出的实施例的自行车变速器12为前变速器，前变速器通过固定到座管14上的常规钎焊悬置件16来安装到自行车车架10的座管14上。当然，可根据需要和/或期望使用其它类型的安装布置，例如，带状物型（bandtype）。

仍参看图1和图2，变速器12基本上包括基座部件20、可动部件或链条导向板22(在下文中为"链条导向板22")和连接结构24，该连接结构24将基座部件20与链条导向板22互连在一起。在图1中，连接结构24由覆盖物C部分地隐藏。在示出的实施例中，变速器12还包括其中具有如图1中所见的电动可逆马达M的电驱动单元26。通过多个扣合的连接件或通过其它适合的紧固件(如，螺钉)来将覆盖物C固定到电驱动单元26的壳体上。

电驱动单元26可操作地连接到连接结构24上，使得电驱动单元26驱动连接结构24，以便相对于基座部件20移动链条导向板22。具体而言，如图2中所见，电驱动单元26具有构成输入部件的输出轴28，输入部件连接到连接结构24上，使得电驱动单元26驱动连接结构24，以相对于基座部件20移动链条导向板22。马达M的电线29连接到电池(未示出)上和/或发电机(未示出)上。作为优选，齿轮减速单元(未示出)设在马达M与输出轴28之间。由于齿轮减速单元通常用于电动变速器中，故本文将不会论述和/或示出电驱动单元26的齿轮减速单元。尽管变速器12示为电动前变速器，但也可通过具有微小改动的缆索来操作连接结构24。换言之，电驱动单元26可由缆索操作的布置替换。

如图2中所示，基座部件20包括自行车安装部分30。自行车安装部分30具有收纳安装螺栓(未示出)的螺纹孔30a，以用于通过钎焊悬置件16以常规方式来将变速器12附接到座管14上。由于基座部件20相对于座管14固定，故基座部件20构成固定部件。

如图2、图4、图6、图8和图10中所见，链条导向板22可相对于基座部件20在如图2中所见的第一位置与如图10中所见的第二位置之间移动。链条导向板22的第二位置在相对于自行车10的垂直中心纵向平面的侧向方向上比链条导向板22的第一位置离基座部件20更远。在示出的实施例中，链条导向板22的第一位置对应于变速器12的较低位置(即，完全缩回位置)。另一方面，在示出的实施例中，链条导向板22的第二位置对应于变速器12的顶部位置(即，完全延伸位置)。变速器12设计成用以与具有三个前飞轮的自行车一起使用。因此，链条导向板22可相对于基座部件20移动到在如图7中所见的第一位置与第二位置之间的中间位置或中部位置。

链条导向板22包括内板22a和外板22b。内板22a和外板22b沿侧向间隔开，且在上端部部分和下端部部分处连接到彼此上，以限定链罩23。链条导向板22的链罩23限定其中的链条收纳槽口。在升档操作期间，内板22a将链条向上推动到较大的飞轮上。在降档操作期间，外板22b将链条向内推动到较小的飞轮上。

如上文所提到的那样，连接结构24将链条导向板22可移动地连接到在第一位置与第二位置之间的基座部件20上。这里，连接结构24基本上包括驱动连杆32、连接连杆34和从动连杆36。驱动连杆32固定地安装到输出轴28(即，输入部件)，使得驱动连杆32与输出轴28一起旋转。因此，驱动连杆32可通过输出轴28旋转地布置在基座部件20上。连接连杆34连接驱动连杆32和从动连杆36。从动连杆36可操作地联接到链条导向板22上。

作为优选，连接连杆34包括第一臂38和第二臂40。第一臂38包括第一槽口38a。第二臂40包括第一切换销40a，第一切换销40a在链条导向板22在第一位置与第二位置之间移动时有选择地接合第一槽口38a。第一臂38包括第二切换销38b，第二切换销38b在链条导向板22在第一位置与第二位置之间移动时有选择地接合驱动连杆32的第二槽口32a。第二切换销38b沿由第四枢转轴44限定的枢转轴线设置。具体而言，切换销38b为第四枢转轴44的延伸部。如以下所论述的那样，切换销38b和40a以及槽口32a和38a的该布置提供了在链条导向板22从第一位置朝第二位置移动时先下降且然后上升的致动比。

连接连杆34通过第一枢转轴41枢转地连接到驱动连杆32上，且通过第二枢转轴42进一步枢转地连接到从动连杆36上。更具体而言，第一臂38通过第一枢转轴41枢转地连接到驱动连杆32上，而第二臂40通过第二枢转轴42枢转地连接到从动连杆36上。从动连杆36通过第三枢转轴43枢转地连接到基座部件20上。第一臂38和第二臂40通过第四枢转轴44枢转地连接到彼此上。

在示出的实施例中，连接结构24还包括第一支承连杆50和第二支承连杆52。第一支承连杆50具有枢转地附接到基座部件20上的第一端部和枢转地安装到链条导向板22上的第二端部。第二支承连杆52具有枢转地附接到基座部件20上的第三端部和枢转地安装到链条导向板22上的第四端部。如在图2中所见，根据第一支承连杆50和第二支承连杆52、基座部件20及链条导向板22的这种连接，限定了四杆连杆机构56。从动连杆36固定地联接到第一支承连杆50上。然而，从动连杆36可联接到第二支承连杆52上。因此，从动连杆36联接到第一支承连杆50和第二支承连杆52中的一者上。由于第一支承连杆50比第二支承连杆52更靠近链条导向板22，故第一支承连杆50更优选为与从动连杆36固定地联接在一起。第一支承连杆50通过第三枢转轴43枢转地连接到基座部件20上。第二支承连杆52通过枢转轴54枢转地连接到基座部件20上。

如图2、图4和图6中所见，在链条导向板22从第一位置朝中间位置移动时，连接连杆34基本上具有第一有效长度L1。如图6、图8和图10中所见，在链条导向板22从中间位置朝第二位置移动时，连接连杆34具有第二有效长度L2。连接连杆34的第一有效长度L1大于连接连杆34的第二有效长度L2。

更具体而言，在链条导向板22从第一位置朝中间位置移动时，第一切换销40a与第一槽口38a接合以形成第一输出臂。第一输出臂从第一枢转轴41的中心延伸到第二枢转轴42的中心，且具有第一有效长度L1。第一切换销40a设置成比第四枢转轴44更靠近第二枢转轴42。在链条导向板22从中间位置朝第二位置移动时，第二切换销38b与第二槽口32a接合以形成第二输出臂。第二输出臂从第四枢转轴44的中心延伸到第二枢转轴42的中心，且具有第二有效长度L2。

如图3、图5、图7、图9和图11中的图表所见，利用连接结构24的这种布置，连接结构24以一定的致动比移动链条导向板22，致动比在链条导向板22从第一位置(即，完全缩回位置)朝第二位置(即，完全延伸位置)移动时先下降且然后上升。如图3中所示，在链条导向板22从第一位置(图3)朝第二位置(图11)移动时，致动比依次变为第一比率、小于第一比率的第二比率，以及大于第二比率的第三比率。以此方式，如图3、图5和图7中所见，致动比从第一比率下降到第二比率，且然后如图7中所见，从第二比率上升到第三比率。当第一切换销40a与第一槽口38a脱离且第二切换销38b与第二槽口32a接合时，致动比在第一位置(例如，"较低"位置)与第二位置(例如，"顶部"位置)之间的中间位置处从第二比率切换到第三比率。作为优选，中间位置邻近于第一位置与第二位置之间的中点，但也可处于其它的位置。最后，如图7、图9和图11中所见，在链条导向板22从第一位置朝第二位置移动时，致动比从第三比率下降到小于第三比率的第四比率。在所示出的实施例中，第一比率和第三比率为第二比率的两倍以上，且第一比率和第三比率为第四比率的两倍以上。

在执行链条位移操作中，由用户操作装置(未示出)操作马达M来转动电驱动单元26的输出轴28(即，连接结构24的输入部件)。取决于输出轴28的旋转方向，连接结构24将朝向或远离自行车10的座管14移动链条导向板22。当链条导向板22处于第一位置(例如，完全缩回位置)时，如图2、图4、图6、图8和图10中所见，输出轴28将沿顺时针方向旋转，以使链条导向板22朝第二位置移动。因此，如图2、图4、图6、图8和图10中所见，驱动连杆32也将沿顺时针方向与输出轴28一起旋转。在第一位置中，第一切换销40a与第一槽口38a接合，而第二切换销38b与第二槽口32a脱离。因此，第一臂38和第二臂40连接在一起作为刚性单元，以形成具有第一有效长度L1的第一输出臂。在第一切换销40a与第一槽口38a接合的情况下，从动连杆36及第一支承连杆50和第二支承连杆52通过连接结构24移动，其中第一输出臂作用在第一枢转轴41与第二枢转轴42之间。

然而，在输出轴28继续沿顺时针方向旋转驱动连杆32时，驱动连杆32的第二槽口32a最终将钩挂在第四枢转轴44的第二切换销38b上。在第二槽口32a钩挂在第二切换销38b上时，第一切换销40a开始与第一槽口38a脱离。这导致第二臂38和第二臂40连接在一起作为刚性单元，以形成具有第二有效长度L2的第二输出臂。换言之，连接结构24从第一输出臂切换到第二输出臂。在第二槽口32a与第二切换销38b接合的情况下，从动连杆36及第一支承连杆50和第二支承连杆52通过连接结构24移动，其中第二输出臂作用在第四枢转轴44与第二枢转轴42之间。

在理解本发明的范围时，如本文所使用的用语"包括"及其派生词旨在为开放型用语，其指定所阐述的特征、元件、构件、集合、整体和/或步骤的存在，但并未排除其它未阐述的特征、元件、构件、集合、整体和/或步骤的存在。还将理解的是，尽管本文中可使用用语第一和第二来描述各种构件，但这些构件不应由这些用语限制。这些用语仅用于将一个构件与另一个区分开。因此，例如，上文所论述的第一构件可在不脱离本发明的教导内容的情况下被称为第二构件，且反之亦然。前文还应用了具有类似意义的词语，如用语"包括"、"具有"及它们的派生词。最后，如本文所使用的程度用语，如"大致"、"大约"和"近似"意思是所修饰用语的合理偏差量，使得最终结果不会明显改变。

尽管已经仅选择了所选的实施例来示出本发明，但本领域技术人员将从本公开内容中清楚的是，可在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下制作出各种改变和改动。例如，可根据需要和/或期望改变各种构件的尺寸、形状、位置或定向，只要它们大致不改变其预期作用。除非另外具体规定，否则示为直接地连接或接触彼此的构件可具有设置在它们之间的中间结构。除非另外具体规定，否则一个元件的功能由两个来执行，且反之亦然。一个实施例的结构和功能可在另一实施例中采用。不必所有优点都同时存在于特定的实施例中。与现有技术不同的每一特征，单独地或结合其它特征，还应当认作是申请人的其它发明的单独描述，包括由这些特征所体现的结构和/或功能原理。因此，根据本发明的实施例的以上描述仅为了示范而提供，且并非为了限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明。

Claims (19)

1.一种自行车变速器，包括：

包括自行车安装部分的基座部件；

可动部件，所述可动部件相对于所述基座部件在第一位置与比所述第一位置离所述基座部件更远的第二位置之间可移动；以及

连接结构，所述连接结构将所述可动部件可移动地连接到所述基座部件上，所述连接结构以致动比移动所述可动部件，所述致动比在所述可动部件从所述第一位置朝所述第二位置移动时先下降且然后上升，其中

所述连接结构包括驱动连杆、连接连杆和从动连杆，

所述从动连杆可操作地联接到所述可动部件上，

所述连接连杆连接所述驱动连杆和所述从动连杆，所述连接连杆在所述可动部件从所述第一位置朝所述第一位置与所述第二位置之间的中间位置移动时具有第一有效长度，以及所述连接连杆在所述可动部件从所述中间位置朝所述第二位置移动时具有第二有效长度。

2.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于，

在所述可动部件从所述第一位置朝所述第二位置移动时，所述致动比依次变成第一比率、小于所述第一比率的第二比率、以及大于所述第二比率的第三比率，所述致动比从所述第一比率下降到所述第二比率，且然后从所述第二比率上升到所述第三比率。

3.根据权利要求2所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一比率和所述第三比率为所述第二比率的两倍以上。

4.根据权利要求2所述的自行车变速器，其特征在于，

在所述中间位置处，所述致动比从所述第二比率切换至所述第三比率。

5.根据权利要求4所述的自行车变速器，其特征在于，

所述中间位置邻近于所述第一位置与所述第二位置之间的中点。

6.根据权利要求2所述的自行车变速器，其特征在于，

在所述可动部件从所述第一位置朝所述第二位置移动时，所述致动比从所述第三比率进一步变成至小于所述第三比率的第四比率。

7.根据权利要求6所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一比率和所述第三比率为所述第二比率的两倍以上，以及所述第一比率和所述第三比率为所述第四比率的两倍以上。

8.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于，

所述连接连杆的第一有效长度大于所述连接连杆的第二有效长度。

9.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于，

所述驱动连杆安装到可旋转地布置在所述基座部件上的输入部件上，使得所述驱动连杆与所述输入部件一起旋转，所述连接连杆通过第一枢转轴枢转地连接到所述驱动连杆上，且通过第二枢转轴枢转地连接到所述从动连杆上，以及所述从动连杆通过第三枢转轴枢转地连接到所述基座部件上。

10.根据权利要求9所述的自行车变速器，其特征在于，

所述连接连杆包括通过所述第一枢转轴枢转地连接到所述驱动连杆上的第一臂和通过所述第二枢转轴枢转地连接到所述从动连杆上的第二臂，

所述第一臂和所述第二臂通过第四枢转轴枢转地连接到彼此上。

11.根据权利要求10所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一臂包括第一槽口，所述第二臂包括第一切换销，所述驱动连杆包括第二槽口，所述第一臂包括第二切换销，

在所述可动部件从所述第一位置朝所述中间位置移动时，所述第一切换销与所述第一槽口接合，以形成第一输出臂，以及在所述可动部件从所述中间位置朝所述第二位置移动时，所述第二切换销与所述第二槽口接合，以形成第二输出臂。

12.根据权利要求11所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一输出臂具有所述第一有效长度，所述第二输出臂具有所述第二有效长度，所述第一有效长度大于所述第二有效长度。

13.根据权利要求11所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一切换销设置成比所述第四枢转轴更靠近所述第二枢转轴。

14.根据权利要求13所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第二切换销沿由所述第四枢转轴限定的所述枢转轴线设置。

15.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于，

所述连接结构还包括第一支承连杆和第二支承连杆，

所述第一支承连杆和所述第二支承连杆具有枢转地附接到所述基座部件上的第一端部和枢转地安装到所述可动部件上的第二端部，以限定四杆连杆机构，以及所述从动连杆联接到所述第一支承连杆和所述第二支承连杆中的一者上。

16.根据权利要求15所述的自行车变速器，其特征在于，

所述第一支承连杆比所述第二支承连杆更靠近所述可动部件，且所述第一支承连杆与所述从动连杆联接。

17.根据权利要求16所述的自行车变速器，其特征在于，

所述驱动连杆安装到可旋转地布置在所述基座部件上的输入部件上，使得所述驱动连杆与所述输入部件一起旋转，所述连接连杆通过第一枢转轴枢转地连接到所述驱动连杆上，且通过第二枢转轴枢转地连接到所述从动连杆上，以及所述从动连杆通过第三枢转轴枢转地连接到所述基座部件上，

所述第一支承连杆通过所述第三枢转轴枢转地连接到所述基座部件上。

18.根据权利要求9所述的自行车变速器，其特征在于，所述自行车变速器还包括具有所述输入部件的电驱动单元。

19.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于，

所述自行车变速器还包括电驱动单元，所述电驱动单元可操作地连接到所述连接结构上，使得所述电驱动单元驱动所述连接结构，以便使所述可动部件在所述第一位置与所述第二位置之间移动。