CN107042869B - 自行车变速系统 - Google Patents

Abstract

自行车变速系统基本上设置有第一变速装置、第二变速装置和控制器。第一变速装置和第二变速装置中的一个被机械地操作，而第一变速装置和第二变速装置中的另一个被电气地操作。控制器被构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个操作第一变速装置和第二变速装置中的至少一个。

Description

自行车变速系统

技术领域

本发明总体上涉及自行车变速系统。更具体地说，本发明涉及控制一对变速装置的自行车变速系统。

背景技术

目前，大部分自行车变速装置由变速操作线手动操作，所述变速操作线连接在手动变速装置和被安装在车把上的手动操作的变速操作装置之间。骑行者对变速操作装置进行操作以选择性地拉动或释放变速操作线，该变速操作线接下来以所期望的方式对变速装置的拨链器进行操作。最近，一些自行车为了更顺畅且更简便地变速而设置有电动传动系。电动传动系通常具有电动致动器，所述电动致动器可以被手动或自动操作。在手动操作的电动传动系中，通常，变速控制装置上的按钮或杆被操纵，以便相应地输出换挡命令来操作马达以使自行车变速装置升挡或降挡，所述变速控制装置被安装于自行车车把。在自动操作的电动传动系中，基于自行车的各种运行条件而自动产生换挡命令。

发明内容

总体上，本申请涉及具有一对变速装置的自行车变速系统的各种特征。已经发现，当两个变速装置都被机械地操作以执行同步变速操作时，用于使用操作缆线对变速装置同时进行操作的操作力可能是非常大的。尽管该问题能够通过使用一对被电气地操作的变速装置来解决，但两个被电气地操作的变速装置的成本与使用被机械地操作的变速装置相比，会高昂相当多。

在本发明的一个特征中，自行车变速系统设置有一对变速装置，其中，一个变速装置被机械地操作而另一个变速装置被电气地操作。

鉴于已知技术的水平并且依据本申请内容的第一方面，所提供的自行车变速系统基本上包括：第一变速装置、第二变速装置和控制器。第一变速装置和第二变速装置中的一个被机械地操作，而第一变速装置和第二变速装置中的另一个被电气地操作。控制器被构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个来操作第一变速装置和第二变速装置中的至少一个。

利用根据第一方面的自行车变速系统，能够降低对第一变速装置和第二变速装置中的所述另一个的操作力。

依据本发明的第二方面，根据第一方面的自行车变速系统构造成，第一变速装置是被电气地操作的前拨链器，而第二变速装置是被机械地操作的后拨链器。

利用根据第二方面的自行车变速系统，能够降低操作前拨链器的操作力。

依据本发明的第三方面，根据第二方面的自行车变速系统还包括变速操作装置，所述变速操作装置被构造成，选择性地操作第一变速装置和第二变速装置二者。

依据本发明的第四方面，根据第三发面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括线收紧构件，所述线收紧构件被构造成由操作缆线可操作地联接至第二变速装置。

依据本发明的第五方面，根据第三或第四方面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置被布置成检测线收紧构件的位置。所述电气输入装置构造成向控制器传输线收紧位置信号。控制器基于线收紧位置信号控制第一变速装置。

依据本发明的第六方面，根据第五方面的自行车变速系统构造成，电气输入装置包括磁阻传感器和霍尔效应传感器中的一个。

依据本发明的第七方面，根据第三至第六方面中任何一项的自行车变速系统构造成，变速操作装置被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与控制器进行通信。控制器被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第一变速装置进行通信。

依据本发明的第八方面，根据第一至第七方面中任何一项的自行车变速系统构造成，控制器包括存储器，所述存储器具有至少一个预存的变速表格，所述变速表格包含所述预定升挡路径和所述预定降挡路径。

依据本发明的第九方面，根据第一至第八方面中任何一项的自行车变速系统构造成，所述预定升挡路径包括至少一个同步变速点，所述预定降挡路径包括至少一个同步变速点。

依据本发明的第十方面，根据第一方面的自行车变速系统构造成，所述第一变速装置是被机械地操作的前拨链器，所述第二变速装置是被电气地操作的后拨链器。

依据本发明的第十一方面，根据第十方面的自行车变速系统还包括变速操作装置，所述变速操作装置被构造成选择性地操作所述第一变速装置和所述第二变速装置二者。

依据本发明的第十二方面，根据第十一方面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括线收紧构件和电气输入装置。线收紧构件被构造成由操作缆线可操作地联接至第一变速装置。电气输入装置被构造成向控制器可操作地传输变速信号。

依据本发明的第十三方面，根据第十一或第十二方面的自行车变速系统构造成，电气输入装置被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与控制器进行通信。控制器被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第二变速装置进行通信。

依据本发明的第十四方面，根据第一方面的自行车变速系统构造成，第二变速装置被机械地连接至第一变速装置，而第一变速装置包括电动马达，所述电动马达机械地操作第二变速装置。

依据本发明的第十五方面，根据第十四方面的自行车变速系统构造成，第一变速装置是被电气地操作的前拨链器，而第二变速装置是被机械地操作的后拨链器。

利用根据第十五方面的自行车变速系统，因为前拨链器是被电气地操作的，所以能降低对前拨链器进行操作的操作力。

依据本发明的第十六方面，根据第十四或十五方面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置被构造成向控制器传输变速信号。

依据本发明的第十七方面，根据第十六方面的自行车变速系统构造成，电气输入装置被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与控制器进行通信。控制器被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第一变速装置进行通信。

依据本发明的第十八方面，根据第一方面的自行车变速系统构造成，第一变速装置被机械地连接至第二变速装置，而第二变速装置包括电动马达，所述电动马达机械地操作第一变速装置。

依据本发明的第十九方面，根据第十八方面的自行车变速系统构造成，第一变速装置是被机械地操作的前拨链器，而第二变速装置是被电气地操作的后拨链器。

依据本发明的第二十方面，根据第十八或十九方面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置被构造成向控制器传输变速信号。

依据本发明的第二十一方面，根据第二十方面的自行车变速系统构造成，电气输入装置被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与控制器进行通信。控制器被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第二变速装置进行通信。

依据本发明的第二十二方面，提供一种自行车变速系统，其基本上包括：第一变速装置、第二变速装置和控制器。第一变速装置和第二变速装置中的一个被机械地操作，而第一变速装置和第二变速装置中的另一个由电动马达电气地操作。电动马达被构造成机械地操作第一变速装置和第二变速装置中的所述一个。

利用根据第二十二方面的自行车变速系统，能降低对于第一变速装置和第二变速装置中的所述另一个的操作力。

依据本发明的第二十三方面，提供一种变速操作装置，其基本上包括：机械变速单元和电气变速单元。机械变速单元被构造成机械地操作第一变速装置和第二变速装置中的一个。电气变速单元被构造成电气地操作第一变速装置和第二变速装置中的另一个。

利用根据第二十三方面的变速操作装置，能降低对于第一变速装置和第二变速装置中的所述另一个的操作力。

依据本发明的第二十四方面，根据第二十三方面的变速操作装置构造成，机械变速单元包括线收紧构件，所述线收紧构件被构造成由操作缆线可操作地联接至第一变速装置和第二变速装置中的所述一个。

依据本发明的第二十五方面，根据第二十三或第二十四方面的变速操作装置构造成，电气变速单元包括电气输入装置，所述电气输入装置被构造成向控制器传输变速信号，所述控制器被构造成对第一变速装置和第二变速装置中的至少一个进行操作。

依据本发明的第二十六方面，根据第二方面的自行车变速系统还包括变速操作装置，所述变速操作装置被构造成对第二变速装置进行操作。

依据本发明的第二十七方面，根据第二十六方面的自行车变速系统构造成，变速操作装置包括线收紧构件，所述线收紧构件被构造成由操作缆线可操作地联接至第二变速装置，并且，第二变速装置包括电气输入装置，所述电气输入装置被构造成向控制器可操作地传输变速信号。

依据本发明的第二十八方面，根据第二十七方面的自行车变速系统构造成，电气输入装置被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与控制器进行通信，而控制器被构造成经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第一变速装置进行通信。

对于本领域技术人员而言，所公开的自行车变速系统的其它目的、特征、方面和优点将从下面的详细说明中变得显而易见，该详细说明与附图结合来公开自行车变速系统的各个说明性实施例。

附图说明

现在参照形成本原始申请内容的一部分的附图。

图1是装配有依据第一实施例的自行车变速系统的自行车的侧视图。

图2是第一实施例的自行车变速系统的构成图。

图3是表示自行车变速系统的整体配置的示意框图，所述自行车变速系统包括根据图1和图2所示第一实施例的自行车挡位变换机构。

图4是用于依据第一实施例的自行车变速系统的变速操作装置的部分分解立体图。

图5是第一实施例的自行车变速系统的方框构成图，其中，自行车变速系统包括变速操作装置、作为第一变速装置的被电气地操作的前拨链器和作为第二变速装置的被机械地操作的后拨链器，其中，变速操作装置对第一和第二变速装置二者进行操作。

图6是用于第一实施例的自行车变速系统的第一同步变速换挡表格，所述自行车变速系统用于具有两个前链轮和十个后链轮的自行车。

图7是用于第一实施例的自行车变速系统的第二同步变速换挡表格，所述自行车变速系统用于具有三个前链轮和十个后链轮的自行车。

图8是依据第二实施例的自行车变速系统的方框构成图，其中，自行车变速系统包括变速操作装置、作为第一变速装置的被机械地操作的前拨链器和作为第二变速装置的被电气地操作的后拨链器，其中，变速操作装置对第一和第二变速装置二者进行操作。

图9是依据第三实施例的自行车变速系统的方框构成图，其中，自行车变速系统包括变速操作装置、作为第一变速装置的被电气地操作的前拨链器和作为第二变速装置的被机械地操作的后拨链器，所述第一变速装置由变速操作装置操作，其中，变速操作装置对具有电动马达的第一变速装置进行操作，所述电动马达对被机械地操作的后拨链器进行操作。

图10是依据第四实施例的自行车变速系统的方框构成图，其中，自行车变速系统包括变速操作装置、作为第一变速装置的被机械地操作的前拨链器和作为第二变速装置的被电气地操作的后拨链器，其中，变速操作装置对具有电动马达的第二变速装置进行操作，所述电动马达对被机械地操作的前拨链器进行操作。

图11是第三同步变速换挡表格，所述第三同步变速换挡表格在所述自行车变速系统用于具有两个前链轮和十个后链轮的自行车时，被依据第三和第四实施例的自行车变速系统中的任意一个选择性地使用。

图12是第四同步变速换挡表格，所述第四同步变速换挡表格在所述自行车变速系统用于具有三个前链轮和十个后链轮的自行车时，被依据第三和第四实施例的自行车变速系统中的任意一个选择性地使用。

图13是第五同步变速换挡表格，所述第五同步变速换挡表格在所述自行车变速系统用于具有三个前链轮和十个后链轮的自行车时，被依据第三和第四实施例的自行车变速系统中的任意一个选择性地使用。

图14是依据第五实施例的自行车变速系统的方框构成图，其中，自行车变速系统包括变速操作装置、作为第一变速装置的被电气地操作的前拨链器和作为第二变速装置的被机械地操作的后拨链器，其中，后拨链器具有电气输入装置，前拨链器具有电动马达。

具体实施方式

现在，将参照附图说明选定的实施例。对于自行车领域的技术人员来说从本申请内容显而易见的是，下面的实施例的描述仅用于例示，并不用于限制本发明，本发明被所附的权利要求及其等同范围限定。

首先参照图1，图示了自行车10，所述自行车10装配有依据第一实施例的自行车变速系统12。尽管自行车10被图示为山地自行车，但自行车变速系统12不被限定用于山地自行车。例如，本发明也可以被应用于公路自行车或任何类型的自行车。如图1所示，自行车变速系统12是自行车10的电气控制系统的一部分。

如图1、图2和图4所示，自行车变速系统12基本上包括第一变速装置14、第二变速装置16和控制器18。如图1所示，自行车10具有自行车车架F和车把H。第一变速装置14和第二变速装置16被安装于自行车车架F，而控制器18被安装于车把H。自行车变速系统12还包括变速操作装置20，所述变速操作装置被构造成选择性地操作第一变速装置14和第二变速装置16这二者。变速操作装置20被安装于车把H。基本上，在第一实施例中，变速操作装置20被构造成经由控制器18电气地操作第一变速装置14，并且机械地操作第二变速装置16。

如图1和图2所示，自行车变速系统12包括向自行车变速系统12的第一变速装置14和控制器18供给电力的电池B。如果需要和/或期望，电池B也向自行车10的其他电气组件供给电力。电池B由电缆C11电气地连接至控制器18来向控制器18供给电力。电池B由电缆C12电气地连接至第一变速装置14来向第一变速装置14供给电力。在第一实施例中，电缆C11和C12还使用电力线通信（PLC）传送数据。因此，第一变速装置14和控制器18分别设置有PLC（电力线通信）电路板，来从控制器18向第一变速装置14传送变速信号和/或命令，以使第一变速装置14升挡和降挡。如后所述，控制器18基于预存的程序、行驶参数和/或使用变速操作装置20进行的第二变速装置16的变速，确定何时使第一变速装置14升挡和降挡。在此，控制器18由电缆C13电气地连接至变速操作装置20，来接收来自变速操作装置20的变速信号以反映第二变速装置16的当前换挡位置。

在第一实施例中，广义地说，第一变速装置14和第二变速装置16中的一个被机械地操作，而第一变速装置14和第二变速装置16中的另一个被电气地操作。更具体地说，在第一实施例中，第一变速装置14是被电气地操作的前拨链器，而第二变速装置16是被机械地操作的后拨链器。以下，第一变速装置14还将被称为前拨链器14，而第二变速装置16还将被称为后拨链器16。在第一实施例中，例如，前拨链器14是机动化的前拨链器，而后拨链器16是缆线操作的后拨链器。由于机动化的前拨链器和缆线操作的后拨链器在自行车领域广为人知，所以在此对被电气地操作的前拨链器14和被机械地操作的后拨链器16将不作详细讨论。

但是，从本申请内容显而易见的是，自行车变速系统12不限于与缆线操作的后拨链器一起使用。相反，后拨链器16可以是液压操作的后拨链器。换言之，在此使用的术语“机械地操作”意味着“非电气地操作”，例如，缆线操作、液压操作、气动操作等。

进一步地，自行车变速系统12的“变速装置”可以是其他类型的速度变换装置，例如，内置齿轮的变速装置和齿轮箱，但不限于此。在任何情况下，按照第一实施例的方案，因为前拨链器14被电气地操作，所以能够降低变速操作装置20对前拨链器14进行操作的操作力。具体而言，变速操作装置20的操作力被限制成仅为操作后拨链器16所需的操作力。

如图2所示，前拨链器14基本上包括基座22、导链器24和致动器单元26。基座22被构造成以常规的方式安装在自行车10的车架上。导链器24由连杆机构28可移动地联接至基座22，所述连杆机构28包括在基座22和导链器24之间形成四连杆机构的两个连杆。致动器单元26设置在基座22上。致动器单元26被可操作地连接到连杆机构28以在伸展位置和缩回位置之间移动导链器24。如图3所示，致动器单元26包括前控制器26a、马达26b、马达驱动器单元26c和位置传感器26d。如下所述，前控制器26a被构造及布置成，响应于来自变速操作装置20的操作的变速控制信号，控制马达驱动器单元26c。马达26b被构造及布置成，驱动连杆机构28以在伸展位置和缩回位置之间移动导链器24。马达驱动器单元26c被构造及布置成对马达26b进行驱动。位置传感器26d被构造及布置成，感测导链器24的换挡位置。尽管如美国专利7306531号所公开的那样，电位计可用于位置传感器26d，但位置传感器26d不限于这样的结构。

如图2所示，后拨链器16基本上包括基座32、导链器34和连杆机构36。优选为，后拨链器16还包括用于向缩回位置偏置导链器34的偏置构件38，在所述缩回位置处，导链器34与最大的后链轮对准。基座32被构造成，以常规的方式安装在自行车10的车架F上。导链器34由连杆机构36可移动地联接至基座32，所述连杆机构36包括在基座32和导链器34之间形成四连杆机构的两个连杆。后拨链器16由操作缆线40可操作地联接至变速操作装置20。操作缆线40是具有内部线40a的常规的自行车操作缆线，所述内部线40a可滑动地设置在外壳40b内。换言之，操作缆线40是鲍登型的缆线，其中，内部线40a被可滑动地容纳在外壳40b内。变速操作装置20通过选择性地拉动或释放内部线40a而对后拨链器16进行操作。按照这种方式，操作缆线40的操作使导链器34相对于基座32移动。在此，基座32具有外壳保持部32a，在外壳保持部32a中保持操作缆线40的外壳40b的端部。连杆机构36的内连杆包括线附接构件36a，内部线40a被固定于所述线附接构件36a。

现在，将主要参照图4更详细地讨论变速操作装置20。但是，由于变速操作装置20是相对常规的，所以在此将仅对变速操作装置20进行简单介绍以理解本发明。变速操作装置20包括缆线位置保持机构42，其用于选择性地拉动或释放内部线40a以建立预定的变速位置。在此，缆线位置保持机构42具有十个预定的变速位置。缆线位置保持机构42被容纳在外罩之内，所述外罩包括第一或上外罩部件44和第二或下外罩部件46。外罩部件44和46是由适当的材料构成的硬刚性构件，例如硬塑料或重量轻的金属。外罩部件44和46由三个螺纹件紧固在一起。但是，如果需要和/或期望，外罩可以具有各种构造。如图2所示，上外罩部件44以常规方式附接于车把H。

如图4所示，变速操作装置20还包括内部支承结构48，该内部支承结构48基本上支承缆线位置保持机构42的各个内部部件。特别是，变速操作装置20还包括由内部支承结构48支承的第一操作构件50和第二操作构件52。如图4所示，变速操作装置20包括线收紧构件54，所述线收紧构件54被构造成，由操作缆线40可操作地联接至第二变速装置16。在此，线收紧构件54由内部支承结构48可旋转地支承以绕操作轴线A1旋转。如图4所示，内部线40a的一端被附接至线收紧构件54，而内部线40a的另一端被附接至后拨链器16的连杆机构36。第一操作构件50被用于从外罩释放内部线40a。第一操作构件50被可移动地布置成，从第一待机位置向第一致动位置移动。第二操作构件52被用于拉动内部线40a至变速操作装置20的外罩内。第二操作构件52被可移动地布置成，从第二待机位置向第二致动位置移动。如图4所示，第一操作构件50和第二操作构件52构造为分别被朝向第一和第二待机位置偏置的触发杆。缆线位置保持机构42包括各种棘轮板和棘爪，所述棘轮板和棘爪响应于第一操作构件50和第二操作构件52的运动而被操作，以选择性地释放和拉动内部线40a。因此，如下所述，由第一操作构件50和第二操作构件52对缆线位置保持机构42进行操作，以响应于第一操作构件50和第二操作构件52的操作，从变速操作装置20的外罩释放或者拉动内部线40a。缆线位置保持机构42与第一操作构件50以及第二操作构件52一起构成了变速操作装置20的主操作单元。

由于偏置构件38将导链器34朝向导链器34与最大的后链轮对准的缩回位置偏置，所以第一操作构件50被用于从较小的后链轮移动导链器34至较大的后链轮。另一方面，第二操作构件52被用于从较大的后链轮移动导链器34至较小的后链轮。

如图4所示，变速操作装置20还包括电气输入装置60，该电气输入装置60被布置成检测线收紧构件54的位置。电气输入装置60被构造成向控制器18传输线收紧位置信号。电气输入装置60包括磁阻（MR）传感器和霍尔效应传感器中的一个。线收紧构件54设置有一个或多个磁体（未示出），使得电气输入装置60能够测量线收紧构件54上的一个或多个磁体的磁场的强度。变速操作装置20被构造成经由电缆C13与控制器18进行通信。在第一实施例中，电气输入装置60被构造成向控制器18传输变速信号，所述控制器18被构造成对第一变速装置14进行操作。更广义地说，变速操作装置20包括电气输入装置60，该电气输入装置60被构造成向控制器18传输变速信号，所述控制器18被构造成对第一变速装置14和第二变速装置16中的至少一个进行操作。以这种方式，变速操作装置20包括机械变速单元和电气变速单元。机械变速单元（即，第一实施例中的缆线位置保持机构42）被构造成，机械地操作第一变速装置14和第二变速装置16中的一个（即，第一实施例中的第二变速装置16）。电气变速单元（即，第一实施例中的缆线位置保持机构42）被构造成电气地操作第一变速装置14和第二变速装置16中的另外一个。更具体地说，机械变速单元（即，第一实施例中的缆线位置保持机构42）包括线收紧构件54，该线收紧构件54被构造成由操作缆线40可操作地联接至第二变速装置16。

通过使用电气输入装置60，控制器18检测后拨链器16（即，第二变速装置）的导链器34的当前换挡位置，而不需要在后拨链器16上设置位置传感器。替代地，位置传感器可被设置在后拨链器16上以向控制器18提供导链器34的当前换挡位置。并且，从本申请内容显而易见的是，变速操作装置20可被构造成，经由电力线通信缆线或无线通信单元与控制器18进行通信。

现在，将主要参照图3更详细地讨论控制器18。在此，在第一实施例中，控制器18是循环计算机，其除了作为信号控制器发挥作用外，还发挥着为骑行者提供自行车10的各种操作条件的功能，其中信号控制器响应于变速操作装置20的操作而输出用于变更自行车10的挡位的控制信号。尽管如图3示意性地表示的那样，控制器18被电气地连接至自行车变速系统12的其他部件，但由本申请内容显而易见的是，无线通信可以被用于可操作地联接控制器18至自行车变速系统12的其他部件以接收数据。控制器18理解并且执行各个程序和硬件的指令（数据、信号和命令），以管理自行车变速系统12的操作。尽管控制器18被以单个分离的单元的形式表示，但控制器18可以是另一组件的一部分或者可以是多个组件（例如，位于不同部件的多个控制器）的一部分。例如，控制器18可以是变速操作装置20的一部分或者前拨链器14的一部分。

如图3所示，控制器18包括用于处理来自自行车变速系统12的各个传感器和组件的各种信号的处理器62。控制器18包括存储器64，所述存储器64在其中已存储有控制第一变速装置14的运动的变速控制程序。存储器64包括只读存储（ROM）装置和随机存取存储（RAM）装置。基本上，控制器18被构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个，来操作第一变速装置14和第二变速装置16中的至少一个。在第一实施例中，第一变速装置14由控制器18基于导链器34的当前换挡位置而控制。更具体地说，在第一实施例中，控制器18基于由电气输入装置（位置传感器）60向控制器18输出的线收紧位置信号来控制第一变速装置14。

在第一实施例中，存储器64存储至少一个预存的变速表格（参照图6和图7），所述变速表格包含预定升挡路径和预定降挡路径，其被控制器18的处理器62使用以移动前拨链器14。预定升挡路径包括至少一个同步变速点。预定降挡路径包括至少一个同步变速点。

如大多数循环计算机那样，控制器18具有用于向骑行者显示挡位、速度、已行驶距离和其他信息的显示器66。并且，在说明的实施例中，控制器18还包括输入按钮68以修改自行车变速系统12的各个操作参数。控制器18还优选地包括通信端口，例如USB端口，用来附接计算机以升级软件和/或修改自行车变速系统12的各个操作参数。

在第一实施例中，控制器18具有多个预存的变速表格（参照图6和图7）。预存的变速表格被存储于存储器64，以便控制器18响应于来自电气输入装置60的信号对前拨链器14进行操作，所述电气输入装置60检测线收紧构件54的运动。图6是用于第一实施例的自行车变速系统12的第一同步变速换挡表格的一例，所述自行车变速系统12被用于具有两个前链轮和十个后链轮的自行车10。当控制器18被使用者设置成使用第一同步变速换挡表格时，前拨链器14和后拨链器16能够在同步变速模式下建立十八个速度级。图7是用于第一实施例的自行车变速系统12的第二同步变速换挡表格，所述自行车变速系统用于具有三个前链轮和十个后链轮的自行车。当控制器18被使用者设置成使用第二同步变速换挡表格时，前拨链器14和后拨链器16能够在同步变速模式下建立二十一个速度级。在本申请内容中，高传动比是指曲柄臂旋转一圈带来较高的自行车速度，而低传动比是指曲柄臂旋转一圈带来较低的自行车速度。

尽管说明了仅将两个预存的变速表格（参照图6和7）存储于存储器64中，但从本申请内容显而易见的是，可以将多于两个预存的变速表格存储在存储器64中。使用者能够基于自行车的传动系构造选择使用哪些预存的变速表格。并且，控制器18可以被编程为，基于自行车10的各种行驶条件而选择不同的、预存的、具有不同的同步变速点的变速表格，所述行驶条件由传感器检测，例如车轮转速传感器S1和曲柄转速传感器S2。以这种方式，所述控制器18能够基于自行车10的各种行驶条件，选择对于自行车的传动系构造而言最佳的存储的变速表格。当然，骑行者能够优先于该自动变速表格选择而手动设置所期望的变速表格。

在图6的第一同步变速换挡表格中，预定升挡路径包括一个同步变速点，并且预定降挡路径包括一个同步变速点。但是，自行车变速装置不限于自行车变速装置的单个同步变速点。同步变速点的位置与数量将取决于特定的传动比，所述传动比能够在特定的自行车变速装置中获得。换言之，能够改变后链轮与前链轮的齿数以改变传动比，可获得这样的传动比，使得可改变更多或更少的后链轮和/或前链轮以增加或减少能获得的速度级的数量。

骑行者通过操作第一操作构件50来升挡，其将导链器34从较大的后链轮移动至较小的后链轮。骑行者通过操作第二操作构件52来降挡，其将导链器34从较小的后链轮移动至较大的后链轮。因此，在使用图6的第一同步变速换挡表格的同步变速模式下，第一操作构件50的移动引起后拨链器16（即，第二变速装置）的导链器34的移动。

如图3所示，自行车变速系统12包括电源B。自行车变速系统12被构造成，从电源B向第一变速装置14、第二变速装置16、控制器18、变速操作装置20、车轮转速传感器S1和曲柄转速传感器S2中的至少一个供给电力。电气输入装置60被由电源B供给的电力操作。致动器单元26被由电源B供给的电力操作。电源B包括原电池、二次电池、燃料电池和发电机（例如，发电轮毂）中的至少一个。在第一实施例中，电源B独立于其他电气装置地安装于自行车车架F。但是，电源B可被嵌入第一变速装置14、第二变速装置16、控制器18和变速操作装置20的至少一个中。

参照图5，依据第一实施例说明自行车变速系统12的方框构成图。变速操作装置20被构造成，经由机械连接件MC连接至第二变速装置16，所述机械连接件MC包括操作缆线40。变速操作装置20被构造成，经由非机械连接件EC与控制器18进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。控制器18被构造成，经由非机械连接件EC与第一变速装置14进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。相应地，根据第一实施例的自行车变速系统12不限于使用图3的电力线通线缆线C11、C12和电缆C13。相反，从本申请内容显而易见的是，取代设置于第一变速装置14和控制器18的PLC（电力线通信）电路板，第一变速装置14、控制器18和变速操作装置20可以具有无线通信单元，所述无线通信单元在控制器18、第一变速装置14和变速操作装置20之间无线地传输变速信号和/或命令，以使第一变速装置14升挡或降挡。同样，可以在第一变速装置14、控制器18和变速操作装置20之间设置专用的数据信号线，以传输变速信号和/或命令，来使第一变速装置14升挡和降挡。

参照图8，依据第二实施例说明自行车变速系统112的方框构成图。在此，自行车变速系统112基本上包括第一变速装置114、第二变速装置116和控制器118。第一变速装置114是被机械地操作的前拨链器，而第二变速装置116是被电气地操作的后拨链器。自行车变速系统112还包括变速操作装置120，所述变速操作装置120被构造成，选择性地操作第一变速装置114和第二变速装置116二者。后面，第一变速装置114还将被称为前拨链器114，而第二变速装置116还将被称为后拨链器116。基本上，自行车变速系统112是上面讨论过的自行车变速系统12的变形。

变速操作装置120包括线收紧构件154和电气输入装置160。线收紧构件154被构造成由操作缆线可操作地联接至第一变速装置114，所述操作缆线被包括在机械连接件MC中。电气输入装置160被构造成，向控制器118可操作地传输变速信号，以对后拨链器116的电动马达进行操作。变速操作装置120的机械变速单元基本上与变速操作装置20的机械变速单元相同，但构造成具有较少的预定的变速位置（例如，通常两个或三个预定的变速位置）。变速操作装置120的电气输入装置160（即，电气变速单元）包括手动输入构件（例如，按钮或杆），骑行者手动操作所述手动输入构件以激活用于使后拨链器116变速的开关。

电气输入装置160被构造成经由非机械连接件EC与控制器118进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。控制器118被构造成经由非机械连接件EC与第二变速装置116进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。由于电力线通信缆线、电缆和无线通信单元都是广为人知的，所以仅大概说明这些非机械连接件。

参照图9，图9依据第三实施例说明自行车变速系统212的方框构成图。在此，自行车变速系统212基本上包括第一变速装置214、第二变速装置216和控制器218。第二变速装置216被机械地连接至第一变速装置214。第一变速装置214包括电动马达226，电动马达226机械地操作第二变速装置216。第一变速装置214是被电气地操作的前拨链器，而第二变速装置216是被机械地操作的后拨链器。后面，第一变速装置214还将被称为前拨链器214，而第二变速装置216还将被称为后拨链器216。

与第一实施例类似，控制器218包括用于处理来自自行车的变速系统212的各个传感器和组件的各个信号的处理器。控制器218还包括存储器，在所述存储器中能够存储变速控制程序。存储器包括只读存储（ROM）装置和随机存取存储（RAM）装置。控制器218基本上被构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个，对第一变速装置214和第二变速装置216进行操作。在第三实施例中，第一变速装置214由控制器218基于第二变速装置216的导链器的当先换挡位置进行控制。在第三实施例中，存储器具有预存的变速表格，例如图11至图13的同步变速换挡表格。在美国专利9151379号中更详细地讨论了图11至图13的同步变速换挡表格。这些图11至图13的同步变速换挡表格包含预定升挡路径和预定降挡路径，其被控制器218的处理器使用以移动前拨链器214和后拨链器216。图11至图13的同步变速换挡表格的预定升挡路径包括至少一个同步变速点。图11至图13的同步变速换挡表格的预定降挡路径包括至少一个同步变速点。

变速操作装置220基本上包括电气输入装置260，所述电气输入装置260被构造成向控制器218传输变速信号。更具体地说，变速操作装置220包括一个或多个手动输入构件（例如，按钮或杆），骑行者对所述手动输入构件手动进行操作，以激活用于向控制器218输出变速信号的一个或多个开关。这些变速信号被控制器218接收，所述控制器218能够被安装在前拨链器214上以选择性地操作电动马达226。电气输入装置260被构造成经由非机械连接件EC与控制器218进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。控制器218被构造成经由非机械连接件EC与第一变速装置214进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。

电动马达226通过选择性地操作电动离合器而选择性地移动前拨链器214的导链器和后拨链器216的导链器二者或其中一个。替代地，前拨链器214可设置有第一电动马达和第二电动马达，所述第一电动马达与第一实施例类似，用于选择性地移动前拨链器214的导链器，而第二电动马达用于选择性地移动后拨链器216的导链器。在任何情况下，前拨链器214的电动马达驱动被包括在机械连接件MC中的操作缆线，以移动后拨链器216的导链器。例如，在美国专利申请公开2014/0179470号中公开的“控制机构（control means）”和“操作机构（operating means）”能够被应用于在前拨链器214上设置的电动马达。

参照图10，图10依据第四实施例说明自行车变速系统312的方框构成图。在此，自行车变速系统312基本上包括第一变速装置314、第二变速装置316和控制器318。自行车变速系统312还包括变速操作装置320，所述变速操作装置320被构造成选择性地操作第一变速装置314和第二变速装置316二者。第一变速装置314被机械地连接至第二变速装置314。第二变速装置316包括电动马达326，电动马达326机械地操作第一变速装置314。第一变速装置314是被机械地操作的前拨链器，而第二变速装置316是被电气地操作的后拨链器。后面，第一变速装置314还将被称为前拨链器314，而第二变速装置316还将被称为后拨链器316。

与第一实施例类似，控制器318包括用于处理来自自行车变速系统312的各个传感器和组件的各个信号的处理器。控制器318还包括其中能够存储变速控制程序的存储器。存储器包括只读存储（ROM）装置和随机存取存储（RAM）装置。控制器318基本上被构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个对第一变速装置314和第二变速装置316进行操作。在第四实施例中，第一变速装置314由控制器318基于第二变速装置316的导链器的当前换挡位置进行控制。在第四实施例中，存储器具有预存的变速表格，例如图11至图13的同步变速换挡表格。

变速操作装置320基本上包括电气输入装置360，所述电气输入装置360被构造成向控制器318传输变速信号。更具体地说，变速操作装置320包括一个或多个手动输入构件（例如，按钮或杆），骑行者对所述手动输入构件手动进行操作，以激活用于向控制器318输出变速信号的一个或多个开关。这些变速信号被控制器318接收，所述控制器318能够被安装在后拨链器316上以选择性地操作电动马达326。第一变速装置314和第二变速装置316中的一个被机械地操作，而第一变速装置314和第二变速装置316中的另一个由电动马达电气地操作。电动马达326被构造成，机械地操作第一变速装置314和第二变速装置316中的一个。

电动马达326通过选择性地操作电动离合器而选择性地移动前拨链器314的导链器和后拨链器316的导链器二者或其中一个。替代地，后拨链器316可设置有第一电动马达和第二电动马达，所述第一马达用于选择性地移动后拨链器316的导链器，而所述第二电动马达用于选择性地移动前拨链器314的导链器。在任何情况下，后拨链器316的电动马达驱动被包括在机械连接件MC中的操作缆线，以移动前拨链器314的导链器。例如，在美国专利申请公开2014/0179470号中公开的“控制机构”和“操作机构”能够被应用于后拨链器316上设置的电动马达。

电气输入装置360被构造成经由非机械连接件EC与控制器318进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。控制器318被构造成经由非机械连接件EC与第二变速装置316进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。

在第三和第四实施例中，第一变速装置214、314和第二变速装置216、316中的一个被机械地操作，而第一变速装置214、314和第二变速装置216、316中的另一个由电动马达226、326电气地操作。电动马达226、326被构造成，机械地操作第一变速装置214和第二变速装置216中的所述一个。

参照图14，其依据第五实施例说明自行车变速系统412的方框构成图。在此，自行车变速系统412基本上包括第一变速装置414、第二变速装置416和控制器418。第一变速装置414是被电气地操作的前拨链器，而第二变速装置416是被机械地操作的后拨链器。自行车变速系统412还包括变速操作装置420，所述变速操作装置420被构造成选择性地操作第一变速装置414和第二变速装置416二者。第一变速装置414包括电动马达426。后面，第一变速装置414还将被称为前拨链器414，而第二变速装置416还将被称为后拨链器416。自行车变速系统412基本上是上面讨论过的自行车变速系统12的变形。

变速操作装置420包括线收紧构件454。线收紧构件454被构造成由操作缆线可操作地联接至第二变速装置416，所述操作缆线被包括在机械连接件MC中。第二变速装置416包括电气输入装置460。电气输入装置460被构造成向控制器418可操作地传输变速信号，以对前拨链器414的电动马达426进行操作。变速操作装置420的机械变速单元基本上与变速操作装置20的机械变速单元相同。

电气输入装置460被构造成，经由非机械连接件EC与控制器418进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。控制器418被构造成经由非机械连接件EC与第一变速装置414进行通信，所述非机械连接件EC包括电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个。由于电力线通信缆线、电缆和无线通信单元都是广为人知的，所以仅大概说明这些非机械连接件。

在理解本发明的范围时，在此使用的术语“包括”及其派生词旨在作为开放性术语，其明确所描述的特征、元件、组件、群组、整体和/或步骤的存在，但并不排除其他未描述的特征、元件、组件、群组、整体和/或步骤的存在。这一点同样适用于具有类似含义的词语，例如下述术语：“包含”、“具有”及其派生词。并且，当术语“部件”、“区段”、“部分”、“构件”或“元件”被以单数形式使用时，除非另有说明，其能够具有单个部件或多个部件的双重含义。

还应理解的是，尽管可能在此使用术语“第一”和“第二”来描述各种组件，但这些组件不应被这些术语所限制。这些术语仅用来区别一个组件与另一个组件。因此，例如，以上讨论的第一组件能够被称为第二组件，反之亦然，这并不脱离本发明的教导。在此使用的术语“被附接”或“附接”包括下述构造：通过直接附加一个元件到另一元件而将所述元件直接固定到另一个元件的构造；通过附加一个元件到中间构件并且所述中间构件接下来被附加到另一个元件而将所述元件非直接固定到另一个元件的构造；一个元件与另一个元件形成一体，即，一个元件实质上是另一个元件的一部分的构造。这一解释也适用于具有类似含义的词语，例如，“联合”、“连接”、“联接”、“安装”、“结合”、“固定”及其派生词。最后，在此使用的程度术语“基本”、“大约”和“近似”意味着被改变的术语的偏离量不至于导致最终结果被显著地变更。

尽管仅选择了选定实施例来说明本发明，但对于本领域技术人员来说，从本申请内容显而易见的是，在此能够做出各种变更和变形，而不脱离附加的权利要求所限定的本发明的范围。例如，除非另有特别说明，只要变更不会实质上影响其预期功能，则如果需要和/或期望，就可以变更各种组件的大小、形状、位置或方向。除非另有特别说明，只要变更不会实质上影响其预期功能，则所示的彼此直接连接或接触的组件可以具有在其间设置的中间结构。除非另有特别说明，一个元件的功能可由两个元件发挥，反之亦然。一个实施例的结构和功能可被应用于另一个实施例。不需要将全部优点同时在一个特定的实施例中呈现。区别于现有技术的每一个独特的特征，不论是单独还是与其它特征结合，都应该被认为是申请人的进一步的发明的单独描述，包括用这样的特征具体化的结构和/或功能概念。因此，根据本发明的实施例的前述描述仅为了说明而提供，而不是为了限制由所附权利要求及其等同范围所限定的本发明。

Claims (27)

1.一种自行车变速系统，包括：

第一变速装置和第二变速装置，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的一个被机械地操作，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的另一个被电气地操作；以及

控制器，所述控制器构造成，依据预定升挡路径和预定降挡路径中的至少一个，对所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个进行操作，

变速操作装置，所述变速操作装置构造成，选择性地操作所述第一变速装置和所述第二变速装置二者。

2.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述第一变速装置是被电气地操作的前拨链器，所述第二变速装置是被机械地操作的后拨链器。

3.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置包括线收紧构件，所述线收紧构件构造成，由操作缆线可操作地联接至所述第二变速装置。

4.根据权利要求3所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置布置成检测所述线收紧构件的位置，所述电气输入装置构造成向所述控制器传输线收紧位置信号，所述控制器基于所述线收紧位置信号控制所述第一变速装置。

5.根据权利要求4所述的自行车变速系统，其中，所述电气输入装置包括磁阻传感器和霍尔效应传感器中的一个。

6.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述控制器进行通信，并且，

所述控制器构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述第一变速装置进行通信。

7.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述控制器包括存储器，所述存储器具有至少一个预存的变速表格，所述变速表格包含所述预定升挡路径和所述预定降挡路径。

8.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述预定升挡路径包括至少一个同步变速点，所述预定降挡路径包括至少一个同步变速点。

9.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述第一变速装置是被机械地操作的前拨链器，所述第二变速装置是被电气地操作的后拨链器。

10.根据权利要求9所述的自行车变速系统，还包括变速操作装置，所述变速操作装置构造成，选择性地操作所述第一变速装置和所述第二变速装置二者。

11.根据权利要求10所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置包括：线收紧构件，构造成由操作缆线可操作地联接至所述第一变速装置；以及电气输入装置，构造成向所述控制器可操作地传输变速信号。

12.根据权利要求10所述的自行车变速系统，其中，所述电气输入装置构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述控制器进行通信，并且，

所述控制器构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述第二变速装置进行通信。

13.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述第二变速装置被机械地连接至所述第一变速装置，

所述第一变速装置包括电动马达，所述电动马达机械地操作所述第二变速装置。

14.根据权利要求13所述的自行车变速系统，其中，所述第一变速装置是被电气地操作的前拨链器，所述第二变速装置是被机械地操作的后拨链器。

15.根据权利要求14所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置构造成向所述控制器传输变速信号。

16.根据权利要求15所述的自行车变速系统，其中，所述电气输入装置造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述控制器进行通信，并且，

所述控制器构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述第一变速装置进行通信。

17.根据权利要求1所述的自行车变速系统，其中，所述第一变速装置被机械地连接至所述第二变速装置，所述第二变速装置包括电动马达，所述电动马达机械地操作所述第一变速装置。

18.根据权利要求17所述的自行车变速系统，其中，所述第一变速装置是被机械地操作的前拨链器，所述第二变速装置是被电气地操作的后拨链器。

19.根据权利要求18所述的自行车变速系统，其中，所述变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置构造成向所述控制器传输变速信号。

20.根据权利要求19所述的自行车变速系统，其中，所述电气输入装置构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述控制器进行通信，并且，

所述控制器构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与第二变速装置进行通信。

21.根据权利要求2所述的自行车变速系统，还包括变速操作装置，所述变速操作装置构造成对所述第二变速装置进行操作。

22.根据权利要求21所述的自行车变速系统，其中，

所述变速操作装置包括线收紧构件，所述线收紧构件构造成，由操作缆线可操作地联接至所述第二变速装置，并且，

所述变速操作装置包括电气输入装置，所述电气输入装置构造成向所述控制器可操作地传输变速信号。

23.根据权利要求22所述的自行车变速系统，其中，

所述电气输入装置构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述控制器进行通信，

所述控制器构造成，经由电力线通信缆线、电缆和无线通信单元中的至少一个与所述第一变速装置进行通信。

24.一种自行车变速系统，包括第一变速装置和第二变速装置，

所述第一变速装置和所述第二变速装置中的一个被机械地操作，所述第一变速装置和所述第二变速装置中的另一个由电动马达电气地操作，所述电动马达构造成，机械地操作所述第一变速装置和所述第二变速装置中的被机械地操作的一个。

25.一种变速操作装置，包括：

基座，构造成被安装于车把，

机械变速单元，构造成安装于所述基座，且构造成机械地操作第一变速装置和第二变速装置中的一个；以及

电气变速单元，构造成安装于所述基座，且构造成电气地操作第一变速装置和第二变速装置中的另一个。

26.根据权利要求25所述的变速操作装置，其中，

所述机械变速单元包括线收紧构件，所述线收紧构件构造成，由操作缆线可操作地联接至所述第一变速装置和所述第二变速装置中的所述一个。

27.根据权利要求25所述的变速操作装置，其中，

所述电气变速单元包括电气输入装置，所述电气输入装置构造成向控制器传输变速信号，所述控制器构造成对所述第一变速装置和所述第二变速装置中的至少一个进行操作。