TWI604990B - 自行車零件控制裝置 - Google Patents

Description

自行車零件控制裝置

本發明一般係關於自行車零件控制裝置，更具體的是本發明係關於自行車零件控制裝置，其使用一電致動器液壓控制自行車零件。

傳統上，大部分自行車零件都由一控制纜線傳遞騎士操作一控制設備所產生的力量來操作。近年來，已提出使用來自例如空氣、水、油等等流體的流體壓力操作之自行車零件。液壓操作自行車零件的大部分控制設備都包含移動液壓缸內活塞的一操作構件，如此以流體方式(fluidly)操作該液壓操作的自行車零件。這種液壓操作自行車零件的一個範例揭示於第8,056,467號美國專利(讓與給Shimano Inc.)當中。

一般而言，本發明指向一自行車零件控制裝置的許多特徵。從已知技術狀態來看，一目的在於提供一種自行車零件控制裝置，可輕鬆並精準調整液壓操作自行車零件的操作狀態或位置。

根據本發明的第一態樣，一自行車零件控制裝置配置成控制至少一個自行車零件。該自行車零件控制裝置基本上包含一使用者操作設備、一電致動單元以及一液壓單元。該電致動單元受控制，以回應該使用者操作設備的操作。該液壓單元用流體連接到至少一個自行車零件，如此 以流體方式控制該至少一個自行車零件，來回應該電致動單元的致動。

根據本發明的第二態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該使用者操作構件利用電線電連接至該電致動單元。

根據本發明的第三態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該使用者操作設備利用電無線連接方式電連接至該電致動單元。

根據本發明的第四態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該液壓單元包含一主動活塞，該主動活塞移動以回應該電致動單元的致動。

根據本發明的第五態樣，依照該第四態樣的該自行車零件控制裝置另包含一從動活塞，該從動活塞移動以回應該主動活塞的動作。

根據本發明的第六態樣，配置依照該第五態樣的該自行車零件控制裝置，如此該從動活塞配置在該至少一個自行車零件上。

根據本發明的第七態樣，配置依照該第五態樣的該自行車零件控制裝置，如此該電致動單元包含具有一輸出轉軸的一電動馬達，並且該液壓單元的該主動活塞連接至該輸出轉軸，如此該主動活塞移動以回應該輸出轉軸的旋轉。

根據本發明的第八態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此至少一個自行車零件包含複數個自行車零件，並且另包含一閥門單元，其選擇性將該等自行車零件連接至該液壓單元。

根據本發明的第九態樣，配置依照該第八態樣的該自行車零件控制裝置，如此該閥門單元配置成受電控制。

根據本發明的第十態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該等複數個自行車零件包含一前變速設備、一後變速設備以及一自行車懸吊設備。

根據本發明的第十一態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該至少一個自行車零件包含一前變速設備。

根據本發明的第十二態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該至少一個自行車零件包含一後變速設備。

根據本發明的第十三態樣，配置依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置，如此該至少一個自行車零件包含一自行車懸吊設備。

根據本發明的第十四態樣，依照該第一態樣的該自行車零件控制裝置另包含一感應元件，該感應元件設置成偵測該自行車零件的目前位置。

根據本發明的第十五態樣，依照該第十四態樣的該自行車零件控制裝置另包含一顯示器，其操作性地耦合至該感應元件，來接收該感應元件的偵測信號，並且配置成顯示該至少一自行車零件的目前位置。

從以下詳細說明結合附圖，揭示該自行車控制裝置的較佳具體實施例，精通技術人士可迅速了解所揭示自行車控制裝置的其他目的、特色、態樣以及優點。

10‧‧‧自行車零件控制裝置

12、12’‧‧‧使用者操作設備

14、14’‧‧‧電致動單元

16、16’‧‧‧液壓單元

16a‧‧‧出口

18‧‧‧前變速設備

20‧‧‧後變速設備

22‧‧‧自行車懸吊設備

24‧‧‧閥門單元

26‧‧‧電控制單元

26a‧‧‧使用者輸入部

26b‧‧‧顯示器

30‧‧‧外殼

34‧‧‧活塞

36‧‧‧電磁致動器

40‧‧‧入口

41‧‧‧第一出口

42‧‧‧第二出口

43‧‧‧第三出口

44‧‧‧液壓軟管

46‧‧‧液壓軟管

48‧‧‧液壓軟管

50‧‧‧手把桿

51‧‧‧第一操作槓桿

52‧‧‧第二操作槓桿

53‧‧‧外殼

54‧‧‧電線

60‧‧‧電動馬達

62‧‧‧輸出轉軸

64‧‧‧正齒輪

66‧‧‧齒條

70‧‧‧外殼

72‧‧‧主動活塞

74、74’‧‧‧液壓油壺

76‧‧‧從動缸筒

76a‧‧‧從動活塞

78‧‧‧從動缸筒

78a‧‧‧從動活塞

80‧‧‧從動缸筒

80a‧‧‧從動活塞

110‧‧‧自行車零件控制裝置

210‧‧‧無線自行車零件控制裝置

S1‧‧‧第一感應元件

S2‧‧‧第二感應元件

S3‧‧‧第三感應元件

T/R‧‧‧無線通訊單元

此時請參閱附圖，這些附圖形成本發明的一部分：第一圖為根據第一具體實施例，具有單一控制設備用於操作一電致動單元，致動一液壓單元來選擇性操作一電控制閥門內使用之三個液壓操作 零件的一自行車零件控制裝置示意圖；第二圖為一電控制三向輸出閥門在第一零件操作位置內，允許第一個液壓操作零件選擇性調整(例如在第一例示具體實施例中的該前變速設備)的簡化截面圖；第三圖為一電控制三向輸出閥門在第二零件操作位置內，允許第二個液壓操作零件的選擇性調整(例如在第一例示具體實施例中的該後變速設備)的簡化截面圖；第四圖為一電控制三向輸出閥門在第三零件操作位置內，允許第三個液壓操作零件的選擇性調整(例如在第一例示具體實施例內中該後避震器)的簡化截面圖；第五圖為具有一顯示器，將自行車零件控制裝置的許多狀態資訊顯示給一騎士的自行車碼錶放大俯視圖；第六圖為根據第二具體實施例，例示兩個分離控制設備，每一設備都操作一液壓單元來選擇性操作單一液壓操作零件之示意圖；以及第七圖為根據第三具體實施例，具有單一控制設備用於操作一電致動單元，致動一液壓單元來選擇性操作一電控制閥門內使用之三個液壓操作零件的一無線自行車零件控制裝置示意圖。

此時將參考該等圖式來解釋選取的具體實施例。精通技術人士從以下該等具體實施例的描述中可了解，以下本發明的具體實施例描述僅供例示，並不用於限制本發明，本發明係由附帶的申請專利範圍及其均等物所界定。

一開始請參閱第一圖，例示根據第一具體實施例的一自行車零件控制裝置10。自行車零件控制裝置10配置成控制至少一個自行車零件，如稍後所解釋。在第一具體實施例中，自行車零件控制裝置10基本上包含一使用者操作設備12、一電致動單元14以及一液壓單元16。基本上，電致動單元14受控制以回應使用者操作設備12，藉以操作液壓單元16，而該液壓單元16接著操作該至少一個自行車零件。在第一具體實施例中，自行車零件控制裝置10的該至少一個自行車零件包含複數個自行車零件。該等複數個自行車零件包含一前變速設備18、一後變速設備20以及一自行車懸吊設備22(例如後避震器)。

前變速設備18、後變速設備20以及自行車懸吊設備22為可用電致動器14和液壓單元16控制來回應使用者操作設備12操作之三個液壓控制自行車零件範例。前變速設備18、後變速設備20和自行車懸吊設備22都以流體方式連接至液壓單元16並且以流體方式受控制，來回應電致動單元14對於液壓單元16的動作。

因為該等三個液壓控制自行車零件(即是前變速設備18、後變速設備20和自行車懸吊設備22)由單一使用者操作設備12控制，所以較佳為自行車零件控制裝置10另包含一閥門單元24，選擇性將該等自行車零件連接至液壓單元16。若只有一個自行車零件受到控制，則可移除閥門單元24。閥門單元24較佳為配置成受電控制，如稍後所解釋。例如：自行車零件控制裝置10另包含一電控制單元26(例如一自行車碼錶(cycle computer))，電控制單元26可由騎士操作來選擇前變速設備18、後變速設備20和自行車懸吊設備22其中之一者，受到使用者操作設備12的控制。電控 制單元26包含一微處理器、記憶體以及一傳統自行車碼錶的其他傳統結構。因為自行車碼錶為已知的傳統設備，除非已修改成操作自行車零件控制裝置10，否則本說明書內將不討論及/或例示電控制單元26。尤其是，電控制單元26利用電線或纜線電連接至電致動單元14以及閥門單元24。電控制單元26接收來自電致動單元14的許多操作與狀態資料。電控制單元26具有使用者輸入部26a，用於操作閥門單元24來改變該控制或零件操作位置，如底下所解釋。

較佳為如第一圖中所見，自行車零件控制裝置10另包含一第一感應元件S1、一第二感應元件S2以及一第三感應元件S3。第一感應元件S1設置成偵測前變速設備18(該等自行車零件其中之一者)的目前位置(例如目前的檔位)。該第二感應元件S2設置成偵測後變速設備20(該等自行車零件其中之一者)的目前位置(例如目前的檔位)。該第三感應元件S3設置成偵測自行車懸吊設備22(該等自行車零件其中之一者)的目前位置(例如目前的硬度位置)。

如第一圖和第五圖所見，自行車零件控制裝置10另包含一顯示器26b，其為該例示具體實施例中電控制單元26的一部分。當然，從本揭露事項當中將可了解，顯示器26b可依需求及/或所要求為與電控制單元26分離的構件。顯示器26b電性與操作性地耦合至感應元件S1、S2和S3，以接收感應元件S1、S2和S3的偵測信號。如第五圖所見，顯示器26b配置成顯示該至少一個自行車零件的目前位置。例如：顯示器26b可用圖形顯示具有不同橢圓尺寸的前與後齒輪(例如例示三個前齒輪與十個後齒輪)，指出前變速設備18與後變速設備20的目前位置。顯示器26b可顯示自行車懸吊設備22的 許多不同硬度設定(例如例示的硬尾、堅硬與柔軟)。再者，顯示器26b可顯示閥門單元24的目前零件操作位置(例如FD代表前變速設備18，RD代表後變速設備20並且RS代表自行車懸吊設備22)。

如第二圖至第四圖所見，在第一具體實施例中，閥門單元24為一三向閥門，具有一外殼30、一活塞34和一電磁致動器36。電磁致動器36將活塞34移動至三個不同控制或零件操作位置。如第二圖至第四圖中所見，閥門單元24具有一入口40，以流體方式連接至液壓單元16的出口16a，如底下所解釋。閥門單元24具有一第一出口41、一第二出口42和一第三出口43。第一出口41利用液壓軟管44以流體方式連接至前變速設備18，用於選擇性供應液壓流體(例如礦物油)至前變速設備18。第二出口42利用液壓軟管46以流體方式連接至後變速設備20，用於選擇性供應液壓流體至後變速設備20。第三出口43利用液壓軟管48以流體方式連接至自行車懸吊設備22，用於選擇性供應液壓流體至自行車懸吊設備22。

如第二圖所見，活塞34在第一零件操作位置內，入口40以流體方式連接至第一出口41，允許第一個液壓操作零件的選擇性調整(例如在第一例示具體實施例中的前變速設備18)。如第三圖所見，活塞34在第二零件操作位置內，入口40以流體方式連接至第二出口42，允許第二個液壓操作零件的選擇性調整(例如在第一例示具體實施例中的後變速設備20)。如第四圖所見，活塞34在第三零件操作位置內，入口40以流體方式連接至第三出口43，允許第三個液壓操作零件的選擇性調整(例如在第一例示具體實施例中的自行車懸吊設備22)。

如第一圖所見，在第一具體實施例中，使用者操作設備12 可固定在手把桿50上，如第一圖所見，或自行車的任何其他合適位置上。 在此具體實施例中，使用者操作設備12用於選擇性操作前變速設備18、後變速設備20和自行車懸吊裝置22。使用者操作裝置12可具有許多組態。在此第一圖的第一具體實施例中，使用者操作設備12包括一第一操作槓桿51和一第二操作槓桿52，都用可移動方式固定至外殼53。第一操作槓桿51為一觸發槓桿，能繞著一樞軸P往第一方向D1轉動來輸出一第一控制信號。第二操作槓桿52為一觸發槓桿，能繞著一樞軸P往第二方向D2轉動來輸出一第二控制信號。另外當然，從本說明書中將了解，使用者操作設備12可為一或多個按鈕或單一槓桿，用於操作電致動單元14。使用者操作設備12利用電線54電連接至電致動單元14，將該第一和第二控制信號傳送給電致動單元14。本說明書中使用的「控制信號」一詞代表由微電腦或類似裝置接收的命令，或僅代表電流。例如：第一和第二操作槓桿51和52可僅操作一開關，打開與關閉供應電力至電致動單元14的電路。

在第一圖的第一具體實施例中，電致動單元14包含具有一輸「」出轉軸62的電動馬達60。電致動單元14較佳為包括一微處理器、記憶體、一馬達驅動器以及其他傳統結構，以控制電動馬達60的操作來獲得所要的輸出轉軸62旋轉量，以便適當調整該自行車零件(即是前變速設備18、後變速設備20或自行車懸吊設備22)。電動馬達60為一可逆轉電動馬達。

操作第一操作槓桿51從原來位置至操作位置時，電動馬達60往第一旋轉方向旋轉輸出轉軸62。操作第二操作槓桿52從原來位置至操作位置時，電動馬達60往第二旋轉方向，此方向與該第一旋轉方向相反，旋轉輸出轉軸62。如此，電致動單元14受控制，以回應使用者操作設備12對 於第一和第二操作槓桿51和52(即是使用者操作構件)的操作。

電致動單元14也具有驅動系統，將輸出轉軸62的旋轉動作轉換成直線動作來操作液壓單元16。在本說明書中，該驅動系統具有小齒輪或正齒輪64以及齒條66。正齒輪64固定至輸出轉軸62隨之旋轉，正齒輪64的齒與齒條66的齒嚙合，該齒條66以可滑動方式安裝至電致動單元14的外殼結構。如此，輸出轉軸62與正齒輪64一起旋轉，以直線方式移動齒條66。

如第一圖示意性例示，液壓單元16具有一外殼70，外殼70與電致動單元14一體成形。液壓單元16包含一主動活塞72，主動活塞72移動以回應電致動單元14的致動。主動活塞72固定至齒條66，隨齒條66移動。如此，液壓單元16的主動活塞72透過正齒輪64和齒條66連接至輸出轉軸62，如此主動活塞72移動以回應輸出轉軸62的旋轉。主動活塞72的移動量將決定自行車零件(即是所例示具體實施例中的前變速設備18、後變速設備20或自行車懸吊設備22)的操作量。液壓單元16的主動活塞72可由電致動單元14操作，在至少兩個不同位置之間移動。液壓單元16設有一液壓油壺74，運用傳統方式將液壓油供應給主動缸筒。液壓油壺74可與外殼70一體成形，或可為個別的單元，用液壓軟管以流體方式連接在一起。

從動活塞會隨主動活塞72的動作移動。尤其是，每一自行車零件(即是前變速設備18、後變速設備20或自行車懸吊設備22)較佳為分別設有具有從動活塞76a、78a或80a的從動缸筒76、78或80。從動缸筒76和從動活塞76a設置在前變速設備18上(至少一個自行車零件)，以傳統方式用液壓操作前變速設備18。從動缸筒78和從動活塞78a設置在後變速設備20上，以傳統方式用液壓操作後變速設備20。從動缸筒80和從動活塞80a設置在自行 車懸吊設備22上(自行車零件其中之一者)，以傳統方式用液壓操作自行車懸吊設備22。

每一自行車零件都配置成藉由使用一偏向構件(未顯示)，維持一移動構件(例如前變速設備18與後變速設備20的鏈條導引器)的初始位置。主動活塞72朝向收縮位置移動時，這與主動缸筒的出口16a相反，該移動構件朝向該初始位置移動，然後流體從對應的從動活塞朝向主動缸筒流動。

此時請參閱第六圖，將解釋根據第二具體實施例的一自行車零件控制裝置110。在自行車零件控制裝置110內，基本上已移除自行車懸吊設備22和閥門單元24，液壓單元16直接連接至前變速設備18，並且已加入一使用者操作設備12'、一電致動單元14'以及一液壓單元16'來操作後變速設備20。使用者操作設備12'、電致動單元14'和液壓單元16'大體上與上面討論的使用者操作設備12、電致動單元14和液壓單元16相同。液壓單元16'設有一液壓油壺74'，液壓油壺74'運用傳統方式將液壓油供應給主動缸筒。

從前述的第一和第二具體實施例之間的相似程度來說，第二具體實施例與第一具體實施例相同的部分將被賦予和第一具體實施例該部分一樣的元件符號。再者，為了簡化起見，所以省略了第二具體實施例與第一具體實施例相同部分之描述。

此時請參閱第七圖，為將解釋根據第三具體實施例的一無線自行車零件控制裝置210之示意圖。在此，每一零件都設有一無線通訊單元T/R，無線通訊單元T/R包括一無線發射器與一無線接收器。如此，使用者操作設備12利用電無線連接方式電連接至電致動單元14。同樣地，電控制 單元26利用電無線連接方式電連接至電致動單元14、閥門單元24以及感應元件S1、S2和S3。

從前述的第一和第三具體實施例之間的相似程度來說，第三具體實施例與第一具體實施例相同的部分將被賦予和第一具體實施例該部分一樣的元件符號。再者，為了簡化起見，可省略第三具體實施例與第一具體實施例相同部分之描述。

在瞭解本發明範疇時，本說明書中使用的「包含」及其變化為開放式用語，指定所陳述的特徵、元件、組件、群組、整數和/或步驟存在，但是不排除其他未陳述特徵、元件、組件、整數和/或步驟存在。另外吾人將瞭解，雖然此處使用「第一」和「第二」等詞來描述許多組件，這些組件不應受限於這些詞。這些詞只用於分辨組件。如此，例如在不背離本發明技術之下，上面討論的第一組件可稱呼為第二組件。前述也適用於具有類似意義的文字，例如「包括」、「具有」及其變化等用語。另外，以單數型態使用「零件」、「區段」、「部分」、「構件」或「元件」等詞時，可具有單數與複數雙重用意。最後，程度用語，例如本說明書內所使用的「大體上」、「大約」以及「約略」表示修改用語的偏移量，如此結果未顯著改變。

雖然只有選取的具體實施例選擇來例示本發明，不過從此揭露事項讓精通技術人士了解，在不背離隨附申請專利範圍所界定之本發明範疇下可進行許多變更與修改。例如：許多組件的尺寸、形狀、位置或方位可依需求及/或所要求來改變，即使並非其所要功能。彼此直接連接或接觸的組件可在其間安插中間結構，而不需特別聲明。一個元件的功能可由 兩個元件來執行，而除非有特別聲明，否則反之亦然。一個具體實施例的結構與功能可在另一具體實施例中採用。並不需要所有優點同時呈現在一特定具體實施例中。由申請人另外提出之發明說明也應該考慮獨立於先前技術、單獨或與其他特色結合的每一特色，包括由這種特色具體實施的結構及/或功能概念。如此，前述根據本發明的具體實施例之描述僅供例示，並不用於限制本發明，本發明係由附帶的申請專利範圍及其均等物所界定。

10‧‧‧自行車零件控制裝置

12‧‧‧使用者操作設備

14‧‧‧電致動單元

16‧‧‧液壓單元

16a‧‧‧出口

18‧‧‧前變速設備

20‧‧‧後變速設備

22‧‧‧自行車懸吊設備

24‧‧‧閥門單元

26‧‧‧電控制單元

26a‧‧‧使用者輸入部

26b‧‧‧顯示器

44‧‧‧液壓軟管

46‧‧‧液壓軟管

48‧‧‧液壓軟管

50‧‧‧手把桿

51‧‧‧第一操作槓桿

52‧‧‧第二操作槓桿

53‧‧‧外殼

54‧‧‧電線

60‧‧‧電動馬達

62‧‧‧輸出轉軸

64‧‧‧正齒輪

66‧‧‧齒條

70‧‧‧外殼

72‧‧‧主動活塞

74‧‧‧液壓油壺

76‧‧‧被動缸筒

76a‧‧‧被動活塞

78‧‧‧被動缸筒

78a‧‧‧被動活塞

80‧‧‧被動缸筒

80a‧‧‧被動活塞

S1‧‧‧第一感應元件

S2‧‧‧第二感應元件

S3‧‧‧第三感應元件

Claims (14)

1. 一種用於控制複數個自行車零件的自行車零件控制裝置，該自行車零件控制裝置包含：一使用者操作設備；一電致動單元，其受控制以回應該使用者操作設備的操作；一液壓單元，其以流體方式連接到該複數個自行車零件，如此以流體方式控制該複數個自行車零件，來回應該電致動單元的致動；及一閥門單元，其選擇性將該等自行車零件連接至該液壓單元。
2. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該使用者操作設備利用一電線電連接至該電致動單元。
3. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該使用者操作設備利用一電無線連接方式電連接至該電致動單元。
4. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該液壓單元包含一主動活塞，該主動活塞移動以回應該電致動單元的致動。
5. 如申請專利範圍第4項之自行車零件控制裝置，另包含：一從動活塞，其移動以回應該主動活塞的動作。
6. 如申請專利範圍第5項之自行車零件控制裝置，其中：該從動活塞配置在該至少一個自行車零件上。
7. 如申請專利範圍第5項之自行車零件控制裝置，其中：該電致動單元包含具有一輸出轉軸的一電動馬達，以及該液壓單元的該主動活塞連接至該輸出轉軸，如此該主動活塞移動 以回應該輸出轉軸的旋轉。
8. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該閥門單元設置成受電控制。
9. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該等複數個自行車零件包含一前變速設備、一後變速設備以及一自行車懸吊設備。
10. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該至少一個自行車零件包含一前變速設備。
11. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該至少一個自行車零件包含一後變速設備。
12. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，其中：該至少一個自行車零件包含一自行車懸吊設備。
13. 如申請專利範圍第1項之自行車零件控制裝置，另包含：一感應元件，其設置成偵測該自行車零件的一目前位置。
14. 如申請專利範圍第13項之自行車零件控制裝置，另包含：一顯示器，其操作性地耦合至該感應元件，來接收該感應元件的一偵測信號，並且設置成顯示該至少一個自行車零件的該目前位置。