CN112009616A - 电动前拨链变速器 - Google Patents

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Abstract

一种电动前拨链变速器基本上设置有底座、链条引导件、联动装置以及电动马达单元。所述底座被构造成安装到自行车。所述链条引导件被构造成引导链条。所述联动装置沿前后方向使所述链条引导件可移动地联接到所述底座以在所述底座安装到所述自行车的安装好状态下使所述链条引导件在缩回位置和延伸位置之间移动。所述电动马达单元支撑在所述底座上并且可操作地联接到所述联动装置以使所述链条引导件在所述缩回位置和所述延伸位置之间移动。所述电动马达单元被布置成至少部分比所述链条引导件更靠近于所述自行车。

Description

电动前拨链变速器
技术领域
本发明一般来说涉及一种电动前拨链变速器。更具体来说，本发明涉及一种具有可在缩回位置和延伸位置之间移动以在前链轮之间移动自行车链条的链条引导件的电动前拨链变速器。
背景技术
许多自行车设置有允许骑乘者改变齿轮齿数比以将动力从踏板传递到后车轮的动力传动系。通常，动力传动系使用一个或多个拨链变速器来改变齿轮齿数比。前拨链变速器相邻于前链轮安装到自行车车架以在前链轮之间侧向移位链条，而后拨链变速器相邻于后车轮的轮毂安装以在后链轮之间侧向移位链条。在任一情况下，拨链变速器通常包括不可移动地固定到自行车车架的固定构件或底座，以及链条引导件。链条引导件相对于底座可移动地支撑以在至少两个侧向移位位置之间移动。通常，联动装置组件联接在底座和链条引导件之间以便借助底座可移动地支撑链条引导件。
发明内容
通常，本公开内容涉及电动前拨链变速器的各种特征。
鉴于已知技术的状态并且根据本公开内容的第一方面，提供一种电动前拨链变速器，其基本上包括底座、链条引导件、联动装置以及电动马达单元。所述底座被构造成安装到自行车。所述链条引导件被构造成引导链条。所述联动装置沿前后方向使所述链条引导件可移动地联接到所述底座以在其中所述底座安装到所述自行车的安装好状态下使所述链条引导件在缩回位置和延伸位置之间移动。所述电动马达单元支撑在所述底座上并且可操作地联接到所述联动装置以使所述链条引导件在所述缩回位置和所述延伸位置之间移动。所述电动马达单元被布置成至少部分比所述链条引导件更靠近于所述自行车的自行车车架。
借助根据第一方面的电动前拨链变速器，可以相对于电动前拨链变速器的其他部分改善电动马达单元的布局的设计自由度。
根据本公开内容的第二方面，提供一种电动前拨链变速器，其基本上包括底座、链条引导件、联动装置以及电动马达单元。所述底座被构造成安装到自行车。所述引导件包括内导板和外导板。所述内导板和外导板沿着引导方向布置。所述联动装置使所述链条引导件可移动地联接到所述底座以使所述链条引导件在缩回位置和延伸位置之间移动。所述电动马达单元支撑在所述底座上并且可操作地联接到所述联动装置以使所述链条引导件在所述缩回位置和所述延伸位置之间移动。电动马达单元被布置成当链条引导件当沿所述引导方向观察处于所述缩回位置中时至少部分与所述链条引导件重叠。
借助根据第二方面的电动前拨链变速器，可以在链条引导件处于缩回位置中时降低电动马达单元的位置以便与所述链条引导件重叠。
根据本公开内容的第三方面，根据第二方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述联动装置被构造成在其中所述底座安装到所述自行车的安装好状态下相对于所述底座沿前后方向移动所述链条引导件。
借助根据第三方面的电动前拨链变速器，当链条引导件在缩回位置和延伸位置之间水平移动时，可以维持链条引导件的高度。
根据本公开内容的第四方面，根据第一至第三方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述电动马达单元至少部分如沿垂直于所述引导方向的方向所见布置在所述链条引导件和所述自行车之间。
借助根据第四方面的电动前拨链变速器，与常规电动前拨链变速器相比，可以减小电动前拨链变速器的整体高度。
根据本公开内容的第五方面，根据第一至第四方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述底座包括在所述安装好状态下至少部分位于电动马达单元上方的自行车安装结构。
借助根据第五方面的电动前拨链变速器，可以将电动前拨链变速器稳定地安装到自行车。
根据本公开内容的第六方面，根据第一至第四方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述底座包括自行车安装结构，并且所述电动马达单元包括马达单元壳体，所述马达单元壳体支撑在所述底座上，使得所述马达单元壳体在所述安装好状态下至少部分位于所述自行车安装结构前方。
借助根据第六方面的电动前拨链变速器，可以将电动前拨链变速器稳定地安装到自行车。
根据本公开内容的第七方面，根据第一至第五方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述电动马达单元包括支撑在所述底座上的马达单元壳体，并且所述链条引导件包括内导板和外导板，所述内导板具有当链条引导件处于所述缩回位置中时接纳所述马达单元壳体的一部分的开口。
借助根据第七方面的电动前拨链变速器，可以减小电动前拨链变速器的整体侧向宽度。
根据本公开内容的第八方面，根据第一至第七方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述电动马达单元包括电动马达，并且所述联动装置包括围绕第一枢轴枢转地连接到所述底座并且围绕第二枢轴枢转地连接到所述链条引导件的第一链节，所述第一枢轴固定地联接到所述第一链节并且可操作地连接到所述电动马达以响应于电动马达的操作直接旋转所述第一链节。
借助根据第八方面的电动前拨链变速器，可以避免使用额外构件来传输马达的输出旋转以使链条引导件移动。
根据本公开内容的第九方面，根据第八方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述底座具有包括接纳所述第一枢轴的第一底座枢转开口的第一底座支撑件以及包括接纳所述第一枢轴的第二底座枢转开口的第二底座支撑件。所述第一链节具有包括接纳所述第一枢轴的第一开口的第一链节支撑件。包括接纳所述第一枢轴的第二开口的第二链节支撑件。第一底座支撑件位于所述第一链节支撑件上方。在所述安装好状态下，第二底座支撑件位于所述第二链节支撑件上方。
借助根据第九方面的电动前拨链变速器，可以将第一链节容易且稳定地安装到底座。
根据本公开内容的第十方面，根据第八或第九方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述联动装置包括围绕第三枢轴枢转地连接到所述底座并且围绕第四枢轴枢转地连接到所述链条引导件的第二链节。
借助根据第十方面的电动前拨链变速器，可以有效且稳定地移动链条引导件。
根据本公开内容的第十一方面，根据第十方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述底座具有包括接纳所述第三枢轴的第三底座枢转开口的第三底座支撑件以及包括接纳所述第三枢轴的第四底座枢转开口的第四底座支撑件。所述第二链节具有包括接纳所述第三枢轴的第三开口的第三链节支撑件以及包括接纳所述第三枢轴的第四开口的第四链节支撑件。所述第三链节支撑件位于所述第三底座支撑件上方。在所述安装好状态下，第四链节支撑件位于所述第四底座支撑件上方。
借助根据第十一方面的电动前拨链变速器，可以将第二链节容易且稳定地安装到底座。
根据本公开内容的第十二方面，根据第十方面的电动前拨链变速器被构造成使得当沿平行于所述第一枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第一枢轴位于所述第三枢轴后方。
借助根据第十二方面的电动前拨链变速器，当链条引导件从缩回位置水平移动到延伸位置时，可以相对于自行车向前和向外移动链条引导件。
根据本公开内容的第十三方面，根据第十至第十二方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得当沿平行于所述第二枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第二轴位于所述第四枢轴后方。
借助根据第十三方面的电动前拨链变速器，当链条引导件从缩回位置水平移动到延伸位置时，可以相对于自行车向前和向外移动链条引导件。
根据本公开内容的第十四方面，根据第十至第十三方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得当沿平行于所述第四枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第四轴位于所述第一枢轴前方。
借助根据第十四方面的电动前拨链变速器，当链条引导件从缩回位置水平移动到延伸位置时，可以相对于自行车向前和向外移动链条引导件。
根据本公开内容的第十五方面，根据第八至第十四方面中的任一方面的电动前拨链变速器进一步包括可操作地安置在电动马达的输出轴和第一枢轴之间的防反输入离合器。
借助根据第十五方面的电动前拨链变速器，可以在电动马达单元的操作期间在链条引导件被轧住或卡住时保护马达单元。
根据本公开内容的第十六方面，根据第八至第十五方面中的任一方面的电动前拨链变速器进一步包括使所述电动马达可操作地联接到第一枢轴的齿轮减速动力传动系。
借助根据第十六方面的电动前拨链变速器，可以减小电动马达单元的输出速度并且增加来自电动马达单元的转矩以使链条引导件移动。
根据本公开内容的第十七方面，根据第一至第十六方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得进一步包括被配置成指示所述电动马达单元的状态的指示器。
借助根据第十七方面的电动前拨链变速器，可以容易地确定电动马达单元的状态。
根据本公开内容的第十八方面，根据第一至第十七方面中的任一方面的电动前拨链变速器进一步包括可操作地连接到所述电动马达单元以驱动所述电动马达单元的手动开关。
借助根据第十八方面的电动前拨链变速器，可以在不使用用户输入设备的情况下手动操作电动马达单元。
根据本公开内容的第十九方面，根据第一至第十八方面中的任一方面的电动前拨链变速器进一步包括可操作地连接到所述电动马达单元的无线通信器。
借助根据第十九方面的电动前拨链变速器，可以容易地操作所述电动马达单元，而无需在用户输入设备和电动前拨链变速器之间布线。
根据本公开内容的第二十方面，根据第一至第十九方面中的任一方面的电动前拨链变速器被构造成使得所述电动马达单元包括被构造成联接到其他设备的电气端口。
借助根据第二十方面的电动前拨链变速器，可以将电动前拨链变速器连接到其他设备或部件，例如后拨链变速器。
而且，根据结合附图公开电动前拨链变速器的优选实施例的以下具体实施方式，所公开电动前拨链变速器的其他目的、特征、方面和优点对所属领域的技术人员将变得显而易见。
附图说明
现在参考形成此原始公开内容的一部分的附图。
图1是根据一个所示出实施例的具有自行车动力传动系组件的自行车车架的一部分的局部侧面正视图，所述自行车动力传动系组件包括电动前拨链变速器，所述电动前拨链变速器带有用于在第一和第二链轮之间移位自行车链条的链条引导件；
图2是图1中示出的电动前拨链变速器的放大外侧正视图；
图3是图1和图2中示出的电动前拨链变速器的放大前部正视图，其显示链条引导件相对于底座处于延伸位置；
图4是图1至图3中示出的电动前拨链变速器的放大后部正视图，其显示链条引导件相对于底座处于延伸位置中；
图5是图1至图4中示出的电动前拨链变速器的放大顶视图，但是其中链条引导件相对于底座处于延伸位置中；
图6是图1至图5中示出的电动前拨链变速器的放大前部正视图，但是其中链条引导件相对于底座处于缩回位置中；
图7是图1至图6中示出的电动前拨链变速器的放大后部正视图，其中链条引导件相对于底座处于缩回位置中；
图8是图1中至图7示出的电动前拨链变速器的放大顶视图，但是其中链条引导件相对于底座处于缩回位置中；
图9是图1至图8中示出的电动前拨链变速器的放大外侧透视图；
图10是图1中至图9示出的电动前拨链变速器的放大内侧正视图；
图11是图1至图10中示出的电动前拨链变速器的放大外侧正视图，但是其中电动马达单元出于图解目的被去除；
图12是图11中示出的电动前拨链变速器的放大内侧正视图，其中电动马达单元被去除；
图13是图11和图12中示出的电动前拨链变速器的放大顶部正视图，其中电动马达单元被去除；
图14类似于图8是图1至图8中示出的电动前拨链变速器的放大内侧正视图，但是其中电动马达单元的马达单元壳体出于图解目的被去除；并且
图15是示意性地示出图1至图14中示出的电动前拨链变速器的框图。
具体实施方式
现在将参考附图解释选定实施例。根据本公开内容，自行车领域的那些熟练技术人员将显而易见，实施例的以下描述仅提供用于图解，而非用于限制如由所附权利要求书及其等效内容限定的本发明的目的。
首先参考图1，示出根据一示例性实施例的自行车B的一部分，其配备有电动前拨链变速器10。如稍后将解释，电动前拨链变速器10是侧摆式电动前拨链变速器。电动前拨链变速器10被构造成响应于换档操作在第一和第二前链轮S1和S2之间引导自行车链条CN。第一和第二前链轮S1和S2通过一对曲柄臂CA旋转，以便相对于自行车B的自行车车架F围绕旋转中心（曲柄）轴线A1旋转。第一和第二前链轮S1和S2的旋转致使链条沿链条驱动方向CD移动。第一前链轮S1相对于第二前链轮S2是较大前链轮，第二前链轮S2相对于第一前链轮S1是相邻较小前链轮。虽然自行车动力传动系组件10示出为仅具有两个前链轮，但是根据本公开内容，自行车领域的那些熟练技术人员将显而易见，如果需要和/或期望，自行车B可以包括多于两个前链轮。
基本上，电动前拨链变速器10被构造成在换档操作期间在第一和第二前链轮S1和S2之间侧向移位自行车链条CN。在示例性实施例中，如图1中所见，电动前拨链变速器10安装在自行车车架F的安装托架MB上。此处，电动前拨链变速器10安装到自行车车架F的座管。然而，根据本公开内容，自行车领域的那些熟练技术人员将显而易见，根据需要和/或期望，电动前拨链变速器10可以按任何常规方式附接到自行车B、具体来说自行车车架F。
现在主要参考图2至图10，现在将更详细地描述电动前拨链变速器10。电动前拨链变速器10包括底座12、链条引导件14、联动装置16以及电动马达单元18。基本上，在示例性实施例中，底座12被构造成按常规方式固定地联接到自行车B，例如联接到自行车车架F。链条引导件14被构造成引导链条CN。链条引导件14通过联动装置16可移动地安装到底座12。联动装置16使链条引导件14可移动地联接到底座12以使链条引导件14在缩回位置（参见图6至图8）和延伸位置（参见图2至图5）之间移动。电动马达单元18可操作地连接到联动装置16以使联动装置16移动，联动装置16又使链条引导件14移动。更具体来说，电动马达单元18支撑在底座12上并且可操作地联接到联动装置16以使链条引导件14在缩回位置和延伸位置之间移动。如图3至图8中所见，链条引导件14被定位成相对于平行于旋转中心轴线A1的轴向方向（参见图1）在延伸位置（参见图2至图5）中比在缩回位置（参见图6至图8）中离底座12更远。
底座12是由合适刚性材料（例如金属材料或塑料加强材料）制成的刚性构件。如图2至图4、图6和图7中所见，底座12被构造成安装到自行车B。特别地，底座12通过固定螺栓20安装到自行车B的安装托架MB。更具体来说，底座12包括自行车安装结构22。
优选地，如在示例性实施例中，自行车安装结构22位于链条引导件14上方。如图5、图8和图9中所见，自行车安装结构22具有弯曲安装表面22a，弯曲安装表面22a具有螺纹安装膛孔22b。如图3和图6中所见，将固定螺栓20拧入螺纹安装膛孔22b中以将底座12固定到自行车B的安装托架MB。如图9中所见，自行车安装结构22还设置有螺纹调节膛孔22c。如图2中所见，螺纹调节膛孔22c以螺纹方式接纳调节螺钉24。调节螺钉24接触安装托架MB或自行车车架F的一部分以相对于自行车B的垂直中心平面CP调节电动前拨链变速器10的角度，并且相对于自行车B支撑电动前拨链变速器10。
底座12具有第一底座支撑件12a和第二底座支撑件12b用于在第一位置处将联动装置16支撑在底座12上。底座12进一步具有第三底座支撑件12c和第四底座支撑件12d用于在第一位置前面的第二位置处将联动装置16支撑在底座12上。如下文解释，联动装置16通过第一底座支撑件12a、第二底座支撑件12b、第三底座支撑件12c和第四底座支撑件12d枢转地支撑在底座12上。
现在，将更详细地论述链条引导件14。链条引导件14是由合适刚性材料（例如金属材料或塑料加强材料）制成的刚性构件。如图2至图9中所示，链条引导件14基本上包括内导板26和外导板28。内导板26和外导板28被构造成在其间形成链条引导槽30，如图3至图6中所见。换句话说，内导板和外导板26和28的内表面面向彼此以在其间形成链条引导槽30用于接纳自行车链条CN。内导板26和外导板28沿着引导方向GD布置。引导方向GD垂直或至少大致（与之相差±5°）垂直于链条驱动方向CD。引导方向GD平行或至少大致（与之相差±5°）平行于旋转中心轴线A1（参见图1）。链条引导件14被构造成引导链条CN。特别地，在换档操作期间，链条引导件14沿着引导方向GD引导链条CN以在第一和第二前链轮S1和S2之间移位。
在示例性实施例中，链条引导件14进一步包括上游连接部分32和下游连接部分34。如本文中所使用，术语“上游”和“下游”意指在向前踩踏动作施加到第一和第二链轮S1和S2期间相对于链条引导槽30内部的自行车链条CN的链条驱动方向CD（图1）。上游连接部分32连接内导板和外导板26和28的上游端。下游连接部分34连接内导板和外导板26和28的下游端。此处，内导板和外导板26和28以及上游连接部分和下游连接部分32和34通过冲压并弯折单个金属薄板、并且然后通过紧固件36（例如，铆钉或螺钉）将上游连接部分32连接到内导板26而形成。
现在，将更详细地论述联动装置16。此处，联动装置16被构造成在其中底座12安装到自行车B的安装好状态下相对于底座12沿前后方向移动链条引导件14。基本上，联动装置16包括枢转地连接到底座12并且枢转地连接到链条引导件14的第一链节40。第一链节40是由合适刚性材料（例如金属材料或塑料加强材料）制成的刚性构件。优选地，联动装置16进一步包括枢转地连接到底座12并且枢转地连接到链条引导件14的第二链节42。第二链节42是由合适刚性材料（例如金属材料或塑料加强材料）制成的刚性构件。
具体来说，参考图10，第一链节40围绕第一枢轴44枢转地连接到底座12。更具体来说，第一链节40具有第一链节支撑件40a和第二链节支撑件40b。第一链节支撑件40a和第二链节支撑件40b固定地联接到第一枢轴44。此处，第一链节支撑件40a包括用于接纳第一枢轴44的第一开口40a1，并且第二链节支撑件40b包括用于接纳第一枢轴44的第二开口40b1。第一和第二开口40a1和40b1中的一者或两者是花键膛孔，其接合第一枢轴44上的对应花键，使得第一链节40不可旋转地固定到第一枢轴44。优选地，如在示例性实施例中，第一和第二开口40a1和40b1两者都是接合第一枢轴44上的对应花键的花键膛孔。在任何情况下，此处，第一枢轴44固定地联接到第一链节40。因此，第一链节40和第一枢轴44作为一单元相对于底座12共同枢转。
第一底座支撑件12a优选地包括用于接纳第一枢轴44的第一底座枢转开口12a1，并且第二底座支撑件12b优选地包括用于接纳第一枢轴44的第二底座枢转开口12b1。以此方式，第一枢轴44相对于底座12枢转地支撑。由于第一链节40固定到第一枢轴44，因此第一链节40和第一枢轴44作为一单元相对于底座12共同枢转。
在示例性实施例中，第一和第二底座支撑件12a和12b在安装好状态下垂直间隔开，并且第一和第二链节支撑件40a和40b在安装好状态下垂直间隔开。以此方式，在第一链节40和底座12之间作出宽枢轴连接。此处，第一底座支撑件12a在安装好状态下位于第一链节支撑件40a上方。而且，此处，第二底座支撑件12b在安装好状态下位于第二链节支撑件40b上方。
而且，参考图8，第一链节40围绕第二枢轴46枢转地连接到链条引导件14。更具体来说，第一链节40具有第三链节支撑件40c和第四链节支撑件40d。第三链节支撑件40c和第四链节支撑件40d枢转地联接到第二枢轴46。此处，第三链节支撑件40c包括用于枢转地接纳第二枢轴46的第三开口40c1，并且第四链节支撑件40d包括用于枢转地接纳第二枢轴46的第四开口40d1。内导板26具有第一支撑凸缘26a和第二支撑凸缘26b用于使链条引导件14枢转地附接到第一链节40。更具体来说，第一支撑凸缘26a包括用于枢转地接纳第二枢轴46的枢转开口26a1，并且第二支撑凸缘26b包括用于用于枢转地接纳第二枢轴46的枢转开口26b1。以此方式，链条引导件14的上游端枢转地联接到第一链节40。
在示例性实施例中，第三和第四链节支撑件40c和40d在安装好状态下垂直间隔开，并且第一和第二支撑凸缘26a和26b在安装好状态下垂直间隔开。以此方式，在第一链节40和链条引导件14之间作出宽枢轴连接。此处，第一支撑凸缘26a在安装好状态下位于第三链节支撑件40c上方。另一方面，此处，第二支撑凸缘26b在安装好状态下位于第四链节支撑件40d下方。
参考图2，第二链节42围绕第三枢轴48枢转地连接到底座12。更具体来说，第三底座支撑件12c包括用于接纳第三枢轴48的第三底座枢转开口12c1，并且第四底座支撑件12d包括用于接纳第三枢轴48的第四底座枢转开口12d1。以此方式，第三枢轴48相对于底座12枢转地支撑。第二链节42具有第三链节支撑件42a和第四链节支撑件42b。第三链节支撑件42a包括用于接纳第三枢轴48的第三开口42a1，并且第四链节支撑件42b包括用于接纳第三枢轴48的第四开口42b1。以此方式，第二链节42枢转地支撑在第三枢轴48上以相对于底座12枢转。在示例性实施例中，第三链节支撑件42a位于第三底座支撑件12c上方。类似地，第四链节支撑件42b在安装好状态下位于第四底座支撑件12d上方。如图2中所见，如平行于链条驱动方向CD观察，第三枢轴48从第一枢轴44 偏移。
参考图2，第二链节42围绕第四枢轴50枢转地连接到链条引导件14。更具体来说，第二链节42具有第五链节支撑件42c。第五链节支撑件42c枢转地联接到第四枢轴50。此处，第五链节支撑件42c包括用于枢转地接纳第四枢轴50的第五开口42c1。第四枢轴50固定到链条引导件14的下游连接部分34。以此方式，链条引导件14的下游端枢转地联接到第二链节42。如图2中所见，如平行于链条驱动方向CD观察，第四枢轴50从第二枢轴46偏移。
借助此布置，通过第一和第二链节40和42连接在底座12和链条引导件14之间限定四杆联动装置。而且，借助第一和第二链节40和42的布置，链条引导件14的移动在大致水平平面中，使得当链条引导件14相对于自行车车架F在延伸位置（参见图3和图4）和缩回位置（参见图5和图6）之间侧向摆动时，链条引导件14相对于自行车车架F沿向前和向后方向摆动。
当沿平行于第一枢轴44的枢转轴线P1的方向观察，在安装好状态下，第一枢轴44位于第三枢轴48后方。当沿平行于第二枢轴46的枢转轴线P2的方向观察，在安装好状态下，第二枢轴46位于第四枢轴50后方。当沿平行于第三枢轴48的枢转轴线P3的方向观察，在安装好状态下，第三枢轴48位于第四枢轴50前方。当沿平行于第四枢轴50的枢转轴线P4的方向观察，在安装好状态下，第四枢轴50位于第一枢轴44前方。因此，在安装好状态下，第一链节40被安置成比第二链节42更靠近于自行车车架1。而且，借助此布置，当链条引导件14在延伸位置（参见图3和图4）和缩回位置（参见图5和图6）之间移动时，第二和第四枢轴46和40沿前后方向移动，其中底座12安装到自行车车架F。
现在，将更详细地论述电动马达单元18。优选地，如在示例性实施例中，如图3、图4、图6和图7中所见，电动马达单元18被布置成至少部分比链条引导件14更靠近于自行车B的自行车车架F。具体来说，电动马达单元18被布置成至少部分比链条引导件14更靠近于自行车车架F的管部分。而且，如图3、图4、图6和图7中所见，如沿垂直于引导方向GD的方向所见，电动马达单元18至少部分布置在链条引导件14和自行车B之间。具体来说，如沿垂直于引导方向GD的方向所见，电动马达单元18至少部分布置在链条引导件14和自行车车架F的管部分之间。此外，如图2、图9和图10中所见，当沿引导方向GD观察，当链条引导件14处于缩回位置中时，电动马达单元18被布置成至少部分与链条引导件14重叠。此外，在安装好状态下，自行车安装结构22至少部分位于电动马达单元18上方。
参考图14和图15，电动马达单元18包括电动马达60。如图15中所见，电动马达60电连接到电源PS（例如，一个或多个电池）以接收电力。优选地，如在示例性实施例中，自行车安装结构22位于电动马达60上方。电动马达60是可逆电动马达，其可操作地联接到第一枢轴44以选择性地旋转第一枢轴44。特别地，第一枢轴44可操作地连接到所述电动马达以响应于电动马达60的操作直接旋转第一链节40。电动马达60沿第一操作方向操作以沿第一旋转方向旋转第一链节40和第一枢轴44以使链条引导件14从延伸位置移动到缩回位置。电动马达60沿第二操作方向操作以沿第二旋转方向旋转第一链节40和第一枢轴44以使链条引导件14从缩回位置移动到延伸位置。第一旋转方向与第二旋转方向相反。
此处，电动前拨链变速器10进一步包括使电动马达60可操作地联接到第一枢轴44的齿轮减速动力传动系62。齿轮减速动力传动系62包括多个齿轮，这些齿轮啮合在一起以减小电动马达60的输出速度并且增加来自电动马达60的转矩输出以使链条引导件14移动。由于齿轮减速动力传动系是常规的，因此本文中将不详细论述齿轮减速动力传动系62。
而且，优选地，电动前拨链变速器10进一步包括可操作地安置在电动马达60的输出轴60a和第一枢轴44之间的防反输入离合器64。此处，防反输入离合器64安置在齿轮减速动力传动系62中。防反输入离合器64具有输入轴64a和输出轴64b。防反输入离合器64被构造成使得施加到输入轴64a的旋转转矩致使输出轴64b沿与输入轴64a的旋转方向相同的方向旋转。然而，防反输入离合器64被进一步构造成使得施加到输出轴64b的旋转转矩不传输到输入轴64a。输入轴64a能够双向旋转，所述双向旋转传输到防反输入离合器64，使得防反输入离合器64可以沿两个旋转方向旋转。防反输入离合器64可以例如是转矩二极管。术语“转矩二极管”被定义为反向输入阻挡机械离合器，其将来自输入轴的旋转转矩传输到输出轴，但是并不将来自输出轴的旋转转矩传输到输入轴。反向输入阻挡机械离合器被分成两类（即，“自由旋转式”和“锁定旋转式”）。在自由旋转式中，反向输入阻挡机械离合器（转矩二极管）的输出轴自由转动，但是当旋转转矩施加到输出轴时，并不将旋转转矩传输到输入轴。另一方面，在锁定旋转式中，反向输入阻挡机械离合器（转矩二极管）的输出轴并不转动，并且当旋转转矩施加到输出轴时，并不将旋转转矩传输到输入轴。此处，防反输入离合器64优选地是自由旋转式转矩二极管。然而，防反输入离合器64可以是锁定旋转式转矩二极管。在美国专利第7,607,526号中公开合适防反输入离合器的实例。
优选地，如在示例性实施例中，电动马达单元18包括支撑在底座12上的马达单元壳体66。而且，优选地，在安装好状态下，马达单元壳体66至少部分位于自行车安装结构22前方。马达单元壳体66使用常规紧固技术固定到底座12。例如，马达单元壳体66可以结合到底座12或螺栓连接到底座12。此处，马达单元壳体66包括第一壳体部分66a和第二壳体部分66b。第一壳体部分66a和第二壳体部分66b固定在一起以形成用于容纳至少电动马达60、齿轮减速动力传动系62和防反输入离合器64的内部空间。第一壳体部分66a和第二壳体部分66b可以由合适刚性材料（例如金属材料或塑料加强材料）制成。如图7和图8中所见，内导板26具有当链条引导件14处于缩回位置中时接纳马达单元壳体66的部分66c的开口26c。
如图15中以图解方式示出，电动前拨链变速器10由用户输入设备68控制。此处，用户输入设备68与电动前拨链变速器10无线通信。无线通信信号可以是射频(RF)信号、超宽带通信信号或Bluetooth®通信或如自行车领域中所理解适于无线通信的任何其他类型的信号。然而，另一选择为，电动前拨链变速器10可以通过电线（直接或间接）连接到用户输入设备68。在此情况下，用户输入设备68可以经由专用信号线或经由电力线通信(PLC)通信。在示例性实施例中，用户输入设备68具有用户操作部分68a（例如，一个或多个按钮、一个或多个操纵杆、触摸屏等等）、无线发射器68b、天线68c和电源68d。当用户操作用户输入设备68时，无线发射器68b将无线信号发射到电动前拨链变速器10。此处，无线发射器68b可以是单向无线通信器，其仅响应于用户操作部分68a的操作发射移位信号。然而，另一选择为，无线发射器68b可以是双向无线通信器，例如接收和发射移位信号以及其他数据的收发器。
优选地，如在示例性实施例中，如图15中以图解方式所示，电动马达单元18进一步包括电子控制器70。电子控制器70优选地是微型计算机，其包括至少一个处理器72和存储器74（至少一个计算机存储设备）。电子控制器70由安装在印刷电路板76上的一个或多个半导体芯片形成。如本文中所使用，术语“电子控制器”是指执行软件程序的硬件，并且并不包括人。存储器74是任何计算机存储设备或任何非暂时性计算机可读介质，唯一的例外是暂时性传播信号。例如，存储器74可以包括非易失性存储器和易失性存储器，并且可以包括ROM（只读存储器）设备和/或RAM（随机存取存储器）设备。存储器74被配置成存储处理器72的设置、程序、数据、计算和/或结果。
优选地，如在示例性实施例中，电动前拨链变速器10进一步包括被配置成指示电动马达单元18的状态的指示器78。此处，指示器78是发光二极管(LED)，其提供在印刷电路板76上，并且透过提供到马达单元壳体66的视窗80可见。以此方式，指示器78可见以显示电动马达单元18的操作状态。例如，指示器78可以在电动马达单元18的电动马达60发生故障时闪烁，并且可以在电动马达单元18的电动马达60适当操作时稳定且连续。指示器78还可以用于其他目的，例如用于设置某些功能。
优选地，如在示例性实施例中，电动前拨链变速器10进一步包括可操作地连接到电动马达单元18以驱动电动马达单元18的手动开关82。此处，手动开关82是按压型开关，其提供在印刷电路板76上，并且凸出穿过马达单元壳体66中的开口。当用户按压手动开关82时，电子控制器70操作电动马达60以驱动电动马达60朝向缩回位置移动链条引导件14。另一选择为，电子控制器70可以被配置成使得当用户按压手动开关82时，电子控制器70操作电动马达60以驱动电动马达60朝向延伸位置移动链条引导件14。此外，电子控制器70可以被配置成使得当用户按预先确定的方式按压手动开关82时，电子控制器70控制电动前拨链变速器10的其他特征，例如链条引导件14的“高”和“低”位置的校准。
优选地，如在示例性实施例中，电动前拨链变速器10进一步包括可操作地连接到电动马达单元18的无线通信器84。此处，无线通信器84提供在印刷电路板76上。如本文中所使用，术语“无线通信器”包括接收器、发射器、收发器、发射器-接收器，并且考虑能够发射和/或接收无线通信信号（包括移位信号或控制、命令或与被控制部件的某一功能相关的其他信号）的任何一个或多个设备（单独或组合）。无线通信信号可以是射频(RF)信号、超宽带通信信号或Bluetooth®通信或如自行车领域中所理解适于无线通信的任何其他类型的信号。此处，无线通信器84可以是单向无线通信器，例如接收移位信号的接收器。然而，另一选择为，无线通信器84可以是双向无线通信器，例如接收移位信号并发送数据的收发器。
无线通信器84从用户输入设备68的无线发射器68b接收无线移位信号。响应于接收到无线移位信号，电子控制器70经由提供在印刷电路板76上的马达驱动电路90激活电动马达60。优选地，将位置传感器92提供给齿轮减速动力传动系62用于检测电动马达60的输出，使得电子控制器70可以确定链条引导件14的位置。马达（致动器）驱动电路和位置传感器在自行车领域中众所周知，并且因此，本文中将不论述马达驱动电路90和位置传感器92。
优选地，如在示例性实施例中，电动马达单元18包括被构造成联接到其他设备的电气端口94。以此方式，其他设备可以电连接到电动前拨链变速器10的电子控制器70。例如，外部设备（例如智能电话、平板计算机和膝上型个人计算机）可以经由电气端口94连接到电动前拨链变速器10以实施更新和/或校准。此外，远程自行车部件（例如，自行车B的后拨链变速器）可以经由电气端口94连接到电动前拨链变速器10，使得所述远程自行车部件可以与电动前拨链变速器10同步。此外，远程无线通信器可以经由电气端口94联接到电动马达单元18，如在美国专利第10,086,907号（代理人档案号SN-US156782/ ShimanoRef.No. B05942-US-CIP）中所公开。虽然在示例性实施例中电气端口94是USB端口，但是电气端口94可以具有其他配置，例如DIN连接器。
在理解本发明的范围时，如本文中所使用，术语“包括”及其派生词打算是开放式术语，其指定存在所述特征、元件、部件、群组、整数和/或步骤，但是并不排除存在其他未声明特征、元件、部件、群组、整数和/或步骤。前述内容还适用于具有类似含义的词语，例如术语“包括有”、“具有”及其衍生词。而且，除非另外说明，否则术语“部(part)”、“区段”、“部分(portion)”、“构件”或“元件”在以单数使用时可以具有单个部分或多个部分的双重含义。
如本文中所使用，以下方向术语“车架面向侧”、“非车架面向侧”、“向前”、“向后”、“前部”、“后部”、“沿…向上”、“沿…向下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“侧面”、“垂直”、“水平”、“垂直”和“横向”以及任何其他类似方向术语是指处于直立骑行位置并且配备有电动前拨链变速器的自行车的那些方向。因此，用于描述电动前拨链变速器的这些方向术语应该相对于在水平表面上处于直立骑行位置并且配备有电动前拨链变速器的自行车解释。术语“左”和“右”用于当从自行车后部观察时当从右侧参考时指示“右”，并且当从自行车后部观察时当从左侧参考时指示“左”。
如在本公开内容中所使用，短语“中的至少一者”意指所期望选择“中的一者或多者”。对于一个实例，如在本公开内容中所使用，如果其选择的数目为两个，则短语“中的至少一者”意指“仅单个选择”或“两个选择两者”。对于另一实例，如在本公开内容中所使用，如果其选择的数目等于或大于三个，则短语“中的至少一者”意指“仅单个选择”或“等于或大于两个选择的任何组合”。
而且，将应理解，虽然在本文中可以使用术语“第一”和“第二”来描述各种部件，但是这些部件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一部件区分开。因此，例如，上文论述的第一部件可以称为第二部件，反之亦然，而不背离本发明的教示。
如本文中所使用的术语“附接(attached)”或“附接(attaching)”包括其中通过将一元件直接粘附到另一元件而将所述元件直接紧固到所述另一元件的构造；其中通过将所述元件粘附到中间构件（所述中间构件又粘附到所述另一元件）而将所述元件间接紧固到所述另一元件的构造；以及其中一个元件与另一元件是一体的（即，一个元件实质上是另一元件的一部分）的构造。所述定义还适用于具有类似含义的词语，例如，“连结”、“连接”、“联接”、“安装”、“结合”、“固定”及其衍生词。最后，如本文中所使用的程度术语（例如“大致”、“约”和“大约”）意指所修饰术语的偏差量，使得最终结果不显著改变。
虽然仅选择了选定实施例来示出本发明，但是所属领域的技术人员根据本公开内容将显而易见，在本文中可以作出各种改变和修改，而不背离如在所附权利要求定义的本发明的范围。例如，除非另外特别说明，否则可以根据需要和/或期望改变各种部件的大小、形状、位置或取向，只要这些改变并不实质上影响其既定功能即可。除非另外特别说明，否则显示为彼此直接连接或接触的部件之间可以安置有中间结构，只要所述改变并不实质上影响其既定功能即可。除非另外特别说明，否则一个元件的功能可以由两个元件实施，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以用于另一实施例中。没有必要所有优点都同时存在于特定实施例中。相对现有技术独特的每一个特征（单独或与其他特征组合）还应该被视为申请人对其他发明的单独描述，包括由此类特征体现的结构和/或功能概念。因此，提供根据本发明的实施例的前述描述仅用于图解、而非出于限制如由所附权利要求及其等效内容定义的本发明的目的。

Claims (20)

1.一种电动前拨链变速器，其包括：
底座，所述底座被构造成安装到自行车；
链条引导件，所述链条引导件被构造成引导链条；
联动装置，所述联动装置沿前后方向使所述链条引导件可移动地联接到所述底座以在所述底座安装到所述自行车的安装好状态下使所述链条引导件在缩回位置和延伸位置之间移动；以及
电动马达单元，所述电动马达单元支撑在所述底座上并且可操作地联接到所述联动装置以使所述链条引导件在所述缩回位置和所述延伸位置之间移动，所述电动马达单元被布置成至少部分比所述链条引导件更靠近于所述自行车的自行车车架。
2.一种电动前拨链变速器，其包括：
底座，所述底座被构造成安装到自行车；
链条引导件，所述链条引导件包括内导板和外导板，所述内导板和所述外导板沿着引导方向布置；
联动装置，所述联动装置将所述链条引导件可移动地联接到所述底座以使所述链条引导件在缩回位置和延伸位置之间移动；以及
电动马达单元，所述电动马达单元支撑在所述底座上并且可操作地联接到所述联动装置以使所述链条引导件在所述缩回位置和所述延伸位置之间移动，所述电动马达单元被布置成当所述链条引导件沿所述引导方向观察处于所述缩回位置中时至少部分与所述链条引导件重叠。
3.根据权利要求2所述的电动前拨链变速器，其中
所述联动装置被构造成在所述底座安装到所述自行车的安装好状态下相对于所述底座沿前后方向移动所述链条引导件。
4.根据权利要求2所述的电动前拨链变速器，其中
所述电动马达单元至少部分如沿垂直于所述引导方向的方向所见布置在所述链条引导件和所述自行车之间。
5.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其中
所述底座包括在所述安装好状态下至少部分位于所述电动马达单元上方的自行车安装结构。
6.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其中
所述底座包括自行车安装结构，并且
所述电动马达单元包括马达单元壳体，所述马达单元壳体支撑在所述底座上，使得所述马达单元壳体在所述安装好状态下至少部分位于所述自行车安装结构前方。
7.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其中
所述电动马达单元包括支撑在所述底座上的马达单元壳体，并且
所述链条引导件包括内导板和外导板，所述内导板具有当所述链条引导件处于所述缩回位置中时接纳所述马达单元壳体的一部分的开口。
8.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其中
所述电动马达单元包括电动马达，并且
所述联动装置包括围绕第一枢轴枢转地连接到所述底座并且围绕第二枢轴枢转地连接到所述链条引导件的第一链节，所述第一枢轴固定地联接到所述第一链节并且可操作地连接到所述电动马达以响应于所述电动马达的操作直接旋转所述第一链节。
9.根据权利要求8所述的电动前拨链变速器，其中
所述底座具有包括接纳所述第一枢轴的第一底座枢转开口的第一底座支撑件以及包括接纳所述第一枢轴的第二底座枢转开口的第二底座支撑件，并且
所述第一链节具有包括接纳所述第一枢轴的第一开口的第一链节支撑件以及包括接纳所述第一枢轴的第二开口的第二链节支撑件，在所述安装好状态下，所述第一底座支撑件位于所述第一链节支撑件上方，并且所述第二底座支撑件位于所述第二链节支撑件上方。
10.根据权利要求8所述的电动前拨链变速器，其中
所述联动装置包括围绕第三枢轴枢转地连接到所述底座并且围绕第四枢轴枢转地连接到所述链条引导件的第二链节。
11.根据权利要求10所述的电动前拨链变速器，其中
所述底座具有包括接纳所述第三枢轴的第三底座枢转开口的第三底座支撑件以及包括接纳所述第三枢轴的第四底座枢转开口的第四底座支撑件，并且
所述第二链节具有包括接纳所述第三枢轴的第三开口的第三链节支撑件以及包括接纳所述第三枢轴的第四开口的第四链节支撑件，在所述安装好状态下，所述第三链节支撑件位于所述第三底座支撑件上方，并且所述第四链节支撑件位于所述第四底座支撑件上方。
12.根据权利要求10所述的电动前拨链变速器，其中
当沿平行于所述第一枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第一枢轴位于所述第三枢轴后方。
13.根据权利要求10所述的电动前拨链变速器，其中
当沿平行于所述第二枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第二枢轴位于所述第四枢轴后方。
14.根据权利要求10所述的电动前拨链变速器，其中
当沿平行于所述第四枢轴的枢转轴线的方向观察，在所述安装好状态下，所述第四枢轴位于所述第一枢轴前方。
15.根据权利要求8所述的电动前拨链变速器，其进一步包括
可操作地安置在所述电动马达的输出轴和所述第一枢轴之间的防反输入离合器。
16.根据权利要求8所述的电动前拨链变速器，其进一步包括
使所述电动马达可操作地联接到所述第一枢轴的齿轮减速动力传动系。
17.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其进一步包括
被配置成指示所述电动马达单元的状态的指示器。
18.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其进一步包括
可操作地连接到所述电动马达单元以驱动所述电动马达单元的手动开关。
19.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其进一步包括
可操作地连接到所述电动马达单元的无线通信器。
20.根据权利要求1所述的电动前拨链变速器，其中
所述电动马达单元包括被构造成联接到其他设备的电气端口。
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