TWI807111B - 具有高精度控制的自行車換檔器和在自行車換檔器中進行換檔的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一種自行車換檔器（10；110；210），其用於執行換檔操作： - 將傳動鏈條（5）與導鏈器（20）接合， - 在導鏈器（20）上相對於齒輪組（2）在軸向方向上施加主要位移，以使傳動鏈條（5）在齒輪組（2）的鏈輪之間移動， - 同時在導鏈器（20）上相對於齒輪組（2）在徑向方向上施加輔助位移，以當傳動鏈條（5）從較大的鏈輪向較小的鏈輪移動時，使導鏈器（20）朝向齒輪組（2）移動，反之當傳動鏈條（5）從較小的鏈輪向較大的鏈輪移動時，使導鏈器（20）背離齒輪組（2）移動。 當主要位移在齒輪組的包括較大鏈輪的區域中發生時，輔助位移具有較大的量，而當主要位移在齒輪組的包括較小鏈輪的區域中發生時，輔助位移具有較小的量。

Description

具有高精度控制的自行車換檔器和在自行車換檔器中進行換檔的方法
本發明涉及一種帶有高精度控制的自行車換檔器。
術語「自行車換檔器」意指一種機械裝置，其使得傳動鏈條在不同的齒盤之間移位，為此，使得與鏈條接合的導鏈器移動。
在本專利說明書和所附的申請專利範圍的上下文中，所提到的換檔器是後換檔器，其使得傳動鏈條在與自行車的後輪相關聯的齒輪組的不同鏈輪之間移動。
通常，自行車換檔器包括鉸接的四邊形連桿（通常是鉸接的平行四邊形），其在鉸接的四邊形中具有基礎主體和與基礎主體對置的移動主體，基礎主體和移動主體藉由一對連接桿連接在一起，該一對連接桿根據藉由四個銷元件的四條鉸接軸線而鉸接到這些主體，其中基礎主體被固定到自行車的車架，移動主體被固定到導鏈器。
因此，鉸接的四邊形的變形決定了導鏈器關於車架在相對於齒輪組的軸向方向上的主要位移，並且以這種方式決定了換檔。
鉸接的四邊形的變形能夠利用手動致動實現，即藉由對控制桿的移動且經由線纜（例如Bowden型線纜）對鉸接的四邊形的傳動而實現；或者能夠利用機動致動實現，其中借助於電動機，根據由騎車者且藉由適當機構施加的合適控制，電動機使所述鉸接的四邊形的相互不同的部分移動，從而使其變形並因此移動導鏈器。
換檔器的製造商的一個恆定目標是提高致動精度，而換擋操作的容易性和可靠性都取決於致動精度。
在高級別自行車比賽中，預期使用的換檔越多，則這個要求就越重要。
為了獲得對已知自行車換檔器的高精度控制，對自行車進行初始調節，其目的是為了根據車架以及與後輪相關聯的齒輪組的構造和結構來最佳化鏈條的張緊。
特別的是，用於山地自行車的一些換檔器包括在連桿的基礎主體與車架之間的相對角度位置的初始設定介面以及被插入連桿中的鏈條張緊彈簧，這使得可在導鏈器與傳動裝置的鏈條接合時能夠決定導鏈器的構型。
在這種類型的換檔器中，所述初始調節作用於連桿的基礎主體與車架之間的相對角度位置，以及作用於被插入連桿中的彈簧，可能地對其施加預載荷，以便在不同的行進構造中維持傳動鏈條的正確張力。
對基礎主體與車架之間的相對角度位置的初始設定以及對鏈條張緊彈簧的預載荷的初始設定被執行，以便提升導鏈器以使其儘可能靠近鏈輪。
實際上，導鏈器和鏈輪之間的距離減小決定了更高的控制靈敏度，因為在這種情況下，導鏈器的平行於鏈輪軸線的位移分量對應於在鏈條上施加的足以觸發從一個鏈輪到另一鏈輪的運動的傾斜。
然而，導鏈器朝向鏈輪的提升具有由最大直徑的鏈輪決定的限制。實際上，太靠近最大直徑的鏈輪引起缺陷，諸如在最低傳動比與下一傳動比之間的生硬換擋感，以及在低傳動比和向後蹬踏的情況下在鏈條和導鏈器之間掠擦（grazing）。
然而，在最靠近鏈輪的調節構造（由最大鏈輪的尺寸施加）中，在導鏈器和較小尺寸鏈輪之間仍然存在明顯的豎直間隔，因此，高傳動比之間的換檔控制的精度低於低傳動比之間的換擋控制的精度。
為了避免這些缺陷，並且提高換檔精度，同一申請人的EP 2769907 A1描述了一種換檔器，其中移動主體被賦予複雜的運動，使得當換檔器的移動主體被移動（利用任何的換檔致動系統）從而決定導鏈器在齒輪組的軸線方向上的主要位移時，基礎主體相對於自行車的車架旋轉，以便決定導鏈器同時在相對於齒輪組軸線的徑向方向上的輔助位移。因此，即使當鏈條接合較小鏈輪中的一個鏈輪時，也能夠確保導鏈器非常靠近齒輪組。
雖然在任何情況下，該解決方案因使得導鏈器靠近齒輪組而可以提高換檔精度，但申請人已經意識到，對於某些齒輪組，尤其是越來越常見的具有非常多鏈輪（11、12個或甚至更多）的齒輪組，導鏈器和齒輪組之間的徑向距離僅在最大鏈輪處和最小鏈輪處能夠最小化，而在中間的鏈輪處，不可避免地將存在更大距離。
這種缺陷的原因在於，在具有大量鏈輪的齒輪組中，兩個相鄰的鏈輪之間的齒數差對於最小鏈輪通常等於1，對於最大鏈輪通常等於2；這些是眾所周知的情況，在本領域中通常簡要指示為跳躍1和跳躍2。這決定了齒輪組的外部輪廓（在徑向方向上看，例如相對於行進方向從後面看）偏離錐形形狀，並且具有指示性地類似於漏斗的形狀，即由置於一起且具有不同傾斜度的兩個錐形形狀決定：在較小鏈輪處的第一傾斜度（較低傾斜度，即從平行於齒輪組軸線的情況偏離較小）；在較大鏈輪處的第二傾斜度（較大傾斜度）。
因此，形成本發明基礎的問題是藉由提供一種能夠呈現更高換檔精度的自行車換檔器，來避免上述缺陷。
更具體地說，形成本發明基礎的問題在於製造一種自行車換檔器，該換檔器使得相對於從EP 2769907 A1已知的換檔器，可以減小導鏈器與中間尺寸的鏈輪之間的定位距離。
因此，本發明涉及一種如請求項1所述之自行車換檔器和如請求項13所述之執行換檔的方法；在從屬請求項中提供了自行車換檔器和方法的優選特徵。
更具體地，該自行車換檔器包括： - 鉸接的四邊形連桿，其具有基礎主體和移動主體，所述基礎主體和移動主體藉由與基礎主體和移動主體鉸接的一對連接桿連接在一起， - 固定組，其用於基礎主體到自行車車架的固定， - 安裝在移動主體上的導鏈器，所述鉸接的四邊形連桿關聯於用於致動換檔器的致動裝置，該致動裝置適於使鉸接的四邊形連桿變形，以便決定移動主體相對於基礎主體的位移，因此決定導鏈器在相對於齒輪組的軸線（A）的軸向方向上的主要位移。
固定組包括： - 銷主體，該銷主體具有軸線（C），並且用於將基礎主體固定到自行車的車架， - 改變機構，該改變機構用於根據導鏈器的主要位移來改變在鉸接的四邊形連桿的基礎主體與車架之間的相對角度位置，其中用於改變基礎主體和車架之間的相對角度位置的所述改變機構包括： - 旋轉主體，該旋轉主體連接到銷主體，使得旋轉主體的旋轉決定銷主體和基礎主體之間圍繞軸線（C）的相對旋轉； - 銷，該銷藉由用於致動換檔器的致動裝置被直接或間接地設定為旋轉， - 在銷和旋轉主體之間的傳動裝置。
根據本發明，在銷和旋轉主體之間的傳動裝置具有可變的傳動比。
在此處和下文中，術語「具有可變傳動比的傳動裝置」意指一種在兩個旋轉部件（實際中，諸如銷和旋轉主體）之間的傳動裝置，該傳動裝置的構造使得在旋轉部件自身的旋轉期間，傳動比改變。
由於可變傳動比，因此移動主體相對於銷主體並且因此相對於車架的旋轉（負責導鏈器的輔助位移）不再與銷的旋轉（涉及導鏈器的主要位移）線性地成比例。由此藉由適當地選擇該傳動裝置並適當地決定其尺寸，可以確保：相對於主要位移在齒輪組的包括較小鏈輪的區域中時的情況（其中存在跳躍1條件，即一個鏈輪與下一鏈輪之間差一個齒），當主要位移在齒輪組的包括較大鏈輪的區域中時（其中存在跳躍2條件，即一個鏈輪與下一鏈輪之間差兩個齒）時，導鏈器在主要位移處的輔助位移相對地更大。
優選地，銷和旋轉主體能夠在至少兩個相互角度位置處聯接在一起，從而能夠對換檔器賦予不同的初始校準。
優選地，在銷和旋轉主體之間的傳動裝置包括非圓形齒輪，該非圓形齒輪具有與旋轉主體作為單元旋轉的齒扇，和與銷作為單元旋轉的鏈輪，其中齒扇和鏈輪相互接合並且包括具有可變直徑的齒形部（toothing）。在此處和下文中，術語「具有可變直徑的齒形部」意指一種齒形部，其中在每個齒處，其自身的齒形部直徑設置為與相鄰的齒處的齒形部直徑不同。
因此，可以決定齒扇和鏈輪的尺寸，使得：在鏈輪的（和因此銷的）與導鏈器在軸向方向上沿著整個齒輪組的偏移相對應的旋轉時，傳動比從最小值變化到最大值。齒扇和鏈輪的角度延伸小於360°，其該角度延伸足以使其涵蓋與導鏈器的完全偏移相對應的角度；通常，對於齒扇，其在45°和90°之間是必要的，而對於鏈輪，其在90°和180°之間是必要的。就齒數而言，為了確保良好的傳動均勻性，齒扇和鏈輪優選具有相同或相差一個的不同齒數，並且該齒數至少等於4，更好地至少為5，優選在鏈輪上為7並且在齒扇上為8。
優選地，銷和鏈輪能夠在至少兩個相互角度位置中選擇性地彼此聯接，更優選藉由聯接器聯接。因此，可以藉由以不同方式調節具有可變傳動比的傳動裝置而賦予換檔器不同的校準，以便因此在軸向方向上的不同位置處獲得導鏈器（即相對於齒輪組在徑向方向上）的不同值的輔助位移；實際上，以此方式，能夠根據安裝的特定齒輪組而以不同方式校準換檔器。當存在安裝不同齒輪組的選項時，例如使自行車適於平地賽而不是陡坡爬升，這種可能性特別有用。
換句話說，傳動裝置具有最大角度偏移和有用的角度偏移；可以根據希望使用的齒輪組，在最大偏移的範圍內選擇有用偏移。
優選地，聯接器是前聯接器並且包括： - 軸向孔，該軸向孔形成在鏈輪中，並且設置有從該孔沿徑向延伸的至少兩對對置的底座， - 兩個相反的翅片，該兩個相反的翅片形成為在銷上徑向地延伸，該兩個相反的翅片以可移除方式接合在鏈輪的孔中的成對底座中的一對底座中。
這種構造確保了聯接器的明顯堅固性，所述堅固性確保最小的變形並因此確保高的致動精度。
進而更優選地，僅存在有兩對底座。實際上，通常足夠的是，在銷和鏈輪之間具有兩個相互聯接位置以確保調節的可能性，這在實踐中是綽綽有餘的。
優選地，所述成對底座彼此偏移的角度在10°和45°之間，優選等於約35°。
優選地，銷安裝在基礎主體和該兩個連接桿中的第一連接桿之間，被容納在形成於連接桿中的底座中，在底座中被鎖定以防旋轉，並且能夠相對於基礎主體旋轉。藉由這種方式，銷是確保第一連接桿到基礎主體的鉸接的相同的銷，並且因此在換檔操作期間，該銷相對於基礎主體直接以與第一連接桿也相對於基礎主體旋轉相同的角度旋轉。不存在中間元件確保了最大的操作精度。
優選地，銷包括具有多邊形截面的柄部，並且底座具有對應的多邊形截面。這種聯接確保了在角度方向上的最大精度，使得每次旋轉都被無死角（dead angle）地傳遞，而這允許在軸向方向上的位移。
可替代地，連接桿中的底座包括成形部，該成形部借助於連接桿的可拆卸部形成，並且柄部具有對應的成形截面。這種聯接以及優異的精度有助於組裝操作。
優選地，銷在底座中能夠在軸向上在其與鏈輪聯接的退回聯接位置(withdrawn coupling position)和其從鏈輪釋放的抽出解聯位置(extracted decoupling position)之間移動；設置有可移除的鎖定裝置，用於將銷保持在退回位置中以及可能地保持在抽出位置中。聯接位置顯然是正常操作的位置，而解聯位置使得銷可以相對於鏈輪旋轉而不必將其移除，以便能夠根據所使用的齒輪組，選擇哪一對底座接合所述一對翅片。
在優選實施例中，所述可移除的鎖定裝置包括： - 兩個凹部，該兩個凹部形成在銷中，並且在銷的軸線方向上對準並間隔開， - 指點器，該指點器安裝於在底座中形成的側孔中， - 側孔中的彈性元件，所述彈性元件在徑向方向上彈性地按壓指點器，以便保持指點器與該兩個凹部中的一個或另一凹部接合。
因此，藉由簡單地在軸向方向上壓迫銷，以便克服指點器在凹部中的推力，可以容易地將銷從其聯接位置移動到解聯位置，反之亦然。
在另一個優選實施例中，所述可移除的鎖定裝置包括： - 在底座上橫向敞開的狹縫， - 狹縫的側窗，該側窗相對於狹縫佈置在縱向上，並且面向第一連接桿的外部， - 螺栓，該螺栓以能夠在保持位置和釋放位置之間移動的方式安裝在狹縫中，在該保持位置中，該螺栓突出到底座的內部並將銷保持在它與鏈輪的退回聯接位置中，在該釋放位置中，該螺栓不突出在底座中，並且允許將銷置於它從鏈輪抽出的解聯位置中， - 彈性元件，該彈性元件將螺栓推入其保持位置中， - 螺栓的操縱部，該操縱部從訊窗突出，以便能夠被致動以與彈性元件相反地移動螺栓。
同樣在這種情況下，藉由簡單地在狹縫中與彈性元件的推力相反地移動螺栓，以便使得銷在軸向方向上是自由的，便能夠容易地將銷從其聯接位置移動到解聯位置，反之亦然。
優選地，存在銷的端部止動機構，以防止其從底座滑動超出抽出位置。
以這種方式，避免了風險：無意中完全退回銷，而將第一連接桿從基礎主體分離，這可能導致鉸接的四邊形的拆解。
優選地，換檔器包括銷和鏈輪之間的相互角度位置的外部指示器。
這允許用戶從外部並且在不拆卸任何部件的情況下立即辨識已經在銷和鏈輪之間設定了哪個初始校準，並且因此辨識換檔器已被配置用於哪一個齒輪組。
參考附圖，圖示整體以10 表示的自行車換檔器。
所指示的自行車換檔器10是後部換檔器，其使傳動鏈條5 在集中於齒輪組2 中的多個鏈輪之間移動，齒輪組2具有軸線A ，與自行車1 的後輪3 相關聯。
自行車換檔器10包括鉸接的四邊形連桿11 ，該鉸接的四邊形連桿11具有基礎主體12 和移動主體14 ，所述基礎主體12和移動主體14藉由一對連接桿13 、15 連接在一起，所述一對連接桿中的第一連接桿13在穿過第一銷16 的第一鉸接軸線B 處鉸接到基礎主體12，並且在穿過第二銷17 的第二鉸接軸線處鉸接到移動主體14，而第二連接桿15在穿過第三銷18 的第三鉸接軸線處鉸接到基礎主體12，並在穿過第四銷19 的第四鉸接軸線處鉸接到移動主體14。
基礎主體12用以固定到自行車1的車架4 。
在鉸接的四邊形11中，與基礎主體12相對的移動主體14承載導鏈器20 。
導鏈器20包括搖臂21 ，搖臂21承載用於中繼鏈條5的上滾輪22 和下滾輪23 。
對於在基礎主體12和車架4之間的聯接，存在用以將所述基礎主體12固定到自行車1的車架4的第一固定組30 ，該第一固定組30包括具有軸線C 的銷主體31 。
銷主體31包括圓柱形襯套31b 和封閉螺釘31a ，封閉螺釘31a設有適於抵靠基礎主體12的擴大頭部。圓柱形襯套31b和封閉螺釘31a被旋擰到彼此，從而將基礎主體12保持在它們之間，以防止基礎主體12沿軸線C的軸向移動，但允許基礎主體12旋轉。
銷主體31的封閉螺釘31a接合在車架4的固定元件40 上，固定元件40關於車架4的相對角度位置是可調節的。
為此目的，存在調節螺釘41 ，該調節螺釘41沿切向接合在固定元件40上，並且抵靠相對於車架4固定的突起42 。
因此，車架4的固定元件40和調節螺釘41構成基礎主體12與車架4之間的相對角度位置的初始設定介面。
通常在安裝期間執行的對鉸接的四邊形連桿11的基礎主體12與車架4之間的初始相對角度位置的調節的目的在於使自行車換檔器10適於不同類型的車架4和齒輪組2，從而影響能夠由導鏈器20佔據的相對於這種車架4且因此相對於齒輪組2的位置。
相對角度位置的初始設定介面40、41與中繼元件43 協調，該中繼元件43設置有一對孔44 、45 ，並且在中繼元件43上製成突起42。特別的是，固定元件40插入在第一孔44中，而第二孔45用以藉由夾緊螺釘46 固定到車架4。
抗衝擊彈簧25 優選地被同軸地安裝在銷主體31上。術語「抗衝擊彈簧」意指這樣一種彈簧，該彈簧在正常操作中是剛性的，但是在衝擊的情況下並且因此當外力超出一定極限干預時，藉由變形並吸收這些外力進行干預。
在換檔器10中，在衝擊的情況下，抗衝擊彈簧25將其作用傳遞到基礎主體12，從而允許在基礎主體12和銷主體31之間的臨時的相互旋轉，以這種方式，避免了對換檔器10且特別是對鉸接的四邊形連桿機構11的損壞。為此目的，抗衝擊彈簧25的第一端間接關聯於基礎主體12，第二端關聯於銷主體31。
對於在移動主體14和導鏈器20的搖臂21之間的旋轉聯接，存在本身一般的固定組，其在下文中不詳細例示或描述。
還提供了用於致動換檔器10的致動裝置，該致動裝置適於改型鉸接的四邊形連桿機構11的構造，以便決定在移動主體14和基礎主體12之間的相對位移，因此決定導鏈器20相對於車架4的位移。
這種致動裝置可以是本領域已知的眾多類型中的任何一種類似，可以是是手動的或機動的。僅作為實例，圖中可以看到護套底座50 ，其適於接收手動致動的Bowden線纜的端部（未示出）。
儘管圖中未突出顯示，但設有夾子，以用於將Bowden線纜的芯的端部在鉸接的四邊形連桿11中固定在相對於護套底座50的對角相對位置中，使得由護套與線纜的芯之間的相對運動施加的牽引力決定鉸接的四邊形連桿11的變形。
由護套和線纜的芯之間的相對運動施加的牽引作用被佈置在第四銷19處的復位彈簧51 抵消。
根據本發明，第一固定組30包括改變機構60 ，該改變機構60用於根據導鏈器20的主要位移來改變鉸接的四邊形連桿機構11的基礎主體12與車架4之間的相對位置，以便決定導鏈器20的構造的變化。
用於改變相對位置的改變機構60包括旋轉主體61 ，其設有：連接到銷主體31的至少一個齒扇62 ，使得旋轉主體61的旋轉決定銷主體31和基礎主體12之間圍繞銷主體31的軸線C的相對旋轉；和至少一個鏈輪63 ，其優選為截頭錐形構造，該鏈輪63與齒扇62接合，從而將命令的旋轉傳遞給齒扇區62。
齒扇62和鏈輪63不圍繞各自的軸線延伸360°，而是僅延伸小得多的但足以滿足操作要求的角度。特別是，齒扇62延伸過45°和90°之間的角度，優選約60°的角度，而鏈輪63延伸90°和180°之間的角度，優選約120°的角度。齒扇62和鏈輪63包括的齒數優選地相同或相差一個，優選至少等於四：在所示意的實例中，齒扇62具有八個齒，而鏈輪63具有7個齒。在齒扇62（從動）的角度延伸與鏈輪63（驅動）的角度延伸之間的比率等於1:2。
特別是，旋轉主體61藉由介入的抗衝擊彈簧25而約束到銷主體31的柱形襯套31b。鏈輪63以固定連接方式安裝在銷16上，所命令的旋轉被施加給銷16，使得同時決定了導鏈器20的具有至少一個軸向分量的位移。因此，齒扇62和鏈輪63一起形成齒輪傳動裝置，其構成銷16和旋轉主體61之間的傳動裝置。
藉由鉸接的四邊形連桿11的基礎主體12和第一連接桿13之間的相對旋轉，對用於改變初始相對位置的改變機構60進行致動。在基礎主體12和第一連接桿13之間的這種相對旋轉也決定了鉸接的四邊形連桿11的變形，因此決定了導鏈器20沿著軸線A的主要位移。
為了使在基礎主體12和連接桿13之間的旋轉決定鏈輪63的旋轉，鏈輪63被固定地連接到第一銷16，該第一銷16又裝配到第一連接桿13，即與第一連接桿13作為單元旋轉（例如，藉由多邊形聯接或凹槽輪廓聯接）。
以這種方式，第一連接桿13的運動引起第一銷16的運動，而第一銷16的運動又決定了鏈輪63的旋轉，因此決定了旋轉主體61的齒扇62的旋轉和銷主體31的圓柱形襯套31b的旋轉。
以這種方式，因此發生與導鏈器20的軸向位移相關的在基礎主體12和第一固定組30的銷主體31之間的相對旋轉。
如特別在圖6中可清楚看到的，由齒扇62且由鏈輪63形成的接合是非圓形齒輪，其中齒被佈置在非圓形的線上；因此，每個齒具有相對於其自身旋轉軸線的其自身的半徑，且其自身的半徑不同於相鄰的齒的自身的半徑。因此，傳動裝置具有在最小值和最大值之間的可變傳動比。
為了比較，圖7在另一方面圖示根據先前技術（例如，對應於引用文件EP 2769907 A1）的類似換檔器的齒輪62TN 、63TN ，其中傳動裝置具有固定傳動比，具有圓形的齒扇62TN和鏈輪63TN。
圖8的曲線圖示意了與先前技術的齒輪62TN、63TN的運動學特性相比，本發明的齒輪62、63的運動學特性。特別是可以看出，在先前技術中，在驅動輪（鏈輪）的旋轉角度和從動輪（齒扇）的旋轉角度之間的關係具有線性進展，而在本發明的情況下，該進展不是線性的：隨著鏈輪的旋轉角度增加，曲線的斜率增加，即傳動比增加。
特別是，在初始部分中的傳動比可以是約1:4，而在最後部分中達到1:2；為了適於具有大直徑偏移的齒輪組，例如在用於山地自行車的換檔器的情形中，它甚至能夠從1:6的初始值達到1:1.5。
圖9和圖10示意了前述不同運動學特性對導鏈器20、特別是對其上滾輪22的定位的影響。圖9圖示根據本發明的換檔器10，其中上滾輪22處於三個位置，在即最小鏈輪處（較長的速度比）、在最大鏈輪（較短速度比）處，以及在中間鏈輪處。圖10示出與換檔器10相同的換檔器10TN ，不同之處在於它包括根據先前技術的齒輪62TN、63TN，即具有恆定傳動比；在圖10中，對於單個元件，使用的元件符號與本發明的對應元件的那些相同，但添加後置TN 。因此可看出，在齒輪組的第一鏈輪和最後鏈輪處，上滾輪22相對於齒輪組2的位置與上滾輪22TN 相對於齒輪組2TN 的位置相同；不同的是，在齒輪組2、2TN的中間鏈輪處，在上滾輪22和齒輪組2之間的距離d 明顯小於滾輪22TN和齒輪組2TN的距離dTN 。
由於具有可變傳動比的傳動裝置62、63的非線性（漸進性）而使得導鏈器20更靠近齒輪組2的事實使得可以提高在齒輪組2的中間鏈輪處的換檔的精度、靈敏度和速度，而沒有因此在較大鏈輪處和較小鏈輪處導致滑動或干涉的風險。
圖11至圖19圖示根據本發明第二實施例的換檔器110 ，其允許進一步的調節可能性。根據該實施例的換檔器110與前面描述的換檔器10的不同僅在於鏈輪和銷，本文將僅描述這些元件；應該理解的是，換檔器110的其餘元件與關於換檔器10描述的一致，並且在下文和附圖中，它們將僅用相同元件符號表示。
在換檔器10中，鏈輪63裝配在銷16上，而在換檔器110中，鏈輪163 和銷116 可以藉由聯接器彼此聯接，且該聯接器使得可以將鏈輪163和銷116安裝在至少兩個不同的相互角度位置中，從而允許對於不同齒輪組的更好初始調整。
以這種方式，由鏈輪63與齒扇62一起形成的傳動裝置具有最大角度偏移和有用角度偏移；根據期望使用的齒輪組2，可以在最大偏移的限值內選擇有用偏移。
為此目的，鏈輪163包括基本圓柱形的軸向孔170 ，該軸向孔170設有在孔170中沿徑向方向且沿軸向方向延伸的兩對對置的側向底座171 、172 ；所述一對對置底座171從所述一對對置底座172成角度地偏移10°和30°之間的角度，優選約20°的角度。相應地，銷116包括兩個相反的翅片173 ，該兩個相反的翅片173在銷116上軸向地延伸並從銷116徑向地延伸。如果希望使該裝置能夠適於更多數目的齒輪組，則可以設置三對或更多對的側向底座。
元件170至173因此形成銷116和鏈輪163之間的聯接器，所述聯接器使得可以根據翅片173與成對的底座171、172中的哪一對底座接合，而將銷116和鏈輪163聯接在兩個不同的角度位置中。該特徵對於允許與不同的齒輪組（例如，騎車者必須解決的條件所選擇）的聯接的換檔器是有用的。在這種情況下，聯接器170至173使得可以賦予換檔器110不同的初始相位，從而最好地利用齒扇62和鏈輪163之間的傳動裝置的非線性，以在齒輪組的所有鏈輪處確保導鏈器的滾輪22和齒輪組2之間的最小距離。
參考圖20至圖22的曲線圖，傳動裝置的有用角度偏移，即在操作期間實際使用的角度偏移，對應於最大偏移的一部分，並且能夠藉由銷116的定位來調節。在示例情況下，鏈輪163的最大角度偏移（驅動角度）為130°，齒扇62的最大角度偏移（從動角度）為約45°，傳動比是約1:2.9。圖20以類似於圖8的方式圖示本發明的齒輪的運動學特性與先前技術的齒輪的運動學特性的比較。根據圖20中的點劃線YY，另外在圖21中以隔離且放大的方式示出的，當銷116在底座171中與鏈輪163聯接時，利用了其初始和中央部分；在這個位置中，驅動輪使用的偏移是80°，從動輪使用的偏移是約25°；傳動比是約1:3.2，對於最小鏈輪具有11個齒且最大鏈輪具有32個齒（即z11至z32）的齒輪組，該傳動比是最佳的。根據圖20中的虛線WW，另外在圖22中以隔離且放大的方式示出的（其中零角度在圖20中對應於驅動輪上的約35°和從動輪上的10°的「絕對」角度），當銷聯接在底座172中時，利用了其中央和最終部分；在這個位置中，由驅動輪使用的偏移為80°，從動輪的偏移為約30°，傳動比是約1:2.7，對於最小鏈輪具有11個齒且最大鏈輪具有36個齒（即z11至z36）的齒輪組，該傳動比是最佳的。在這種意義上，本發明的換檔器能夠被定義為「自我調整的」，因為聯接機構根據所安裝的齒輪組具有可變相位，即它使得能夠選擇沿著圖20的曲線的哪部分進行，從而在最大角度偏移內部不同地定位與傳動裝置的有用角度偏移相對應的部分（見圖20至圖22）。
銷116安裝在連接桿13中，以便能夠與連接桿13成角度地移動，但是能夠沿著軸線B軸向移動。為此目的，銷116包括具有多邊形截面的柄部174 ，而連接桿13包括沿著軸線B延伸的形狀與柄部174匹配的多邊形底座175 。
銷116可以在底座175中沿著軸線B在兩個位置之間移動：聯接位置（圖14中所示）和解聯位置（圖15中所示）。在聯接位置中，銷116退回，與翅片173一起完全插入所述成對的底座171、172中的一對底座中，因此，將鏈輪163在角度方向上約束到銷116；因此，這是換檔器110的正常操作的位置。在另一方面，在解聯位置中，銷116沿著軸線B（部分地）抽出，使得翅片173從所述成對的底座171、172脫離；因此，在該位置中，鏈輪163從銷116在角度方向上釋放。因此，可以使銷116相對於鏈輪163成角度地移動，以根據希望賦予換檔器110的初始校準，來選擇哪一對底座171或172接合翅片173。
另外，設有可移除的鎖定裝置，用以將銷116保持在其聯接位置或解聯位置。這些可移除的鎖定裝置包括在銷116的一側上形成在銷116中的兩個凹部180 、181 ，所述兩個凹部180、181沿著軸線B對準並間隔開，並且包括圓化形狀的指點器183 （實際上，小球），其安裝於在底座175中形成的側孔184 中；彈簧185 插入側孔184中，其將指點器183彈性地推靠於銷116的側面，使得指點器183被保持為接合在兩個凹部180、181中的一個或另一凹部中。指點器183的圓化形狀確保：在軸線B的方向上的壓力能夠決定指點器183從凹部180、181脫離接合。
另外，為銷116設有端部止動機構，用以避免在初始校準操作期間，銷116從其底座175完全滑出。該端部止動機構包括在銷116的側面上的凹部186 ，其中銷釘187 插入在底座175的側孔188 中，並且接合在凹部186中。
換檔器110還包括外部指示器，其指示在銷116和鏈輪163之間已設定的相互角度位置。該外部指示器包括：指示器190 ，指示器190以可旋轉方式安裝在基礎主體12上，並且與鏈輪163一起作為單元旋轉；和在基礎主體12上形成的兩個驗證凹口191 、192 ；取決於翅片173與底座171或172中的哪一個接合，指示器190指向驗證凹口191、192中的一個或另一個。以這種方式，能夠立即在外部看到哪個設定已被設定，因此看到換檔器110能夠有利地與哪個齒輪組2一起使用。
儘管圖11和圖12以隔離方式圖示鏈輪163和銷116，但圖13至圖15的截面清楚圖示鎖定裝置180-185和端部止動機構186-188。特別是，圖14的截面圖示銷116的聯接位置，而圖15的截面圖示其解聯位置。
圖16至圖19清楚地圖示兩種可能的初始校準或設定條件。特別地，在圖16和圖17中，翅片173接合在底座171中，因此指示器190指向驗證凹口191，而在圖18和圖19中，翅片173接合在底座172中，因此指示器190指向驗證凹口192。
圖23至圖31圖示根據本發明第三實施例的換檔器210 ，其允許與第二實施例相同的調節可能性。根據該實施例的換檔器210與前面描述的換檔器110的不同之處僅在於用於保持銷的可移除的鎖定裝置，這裡僅描述這些部件；應該理解的是，換檔器210的其餘元件與關於換檔器110和換檔器10描述的一致，在下文和附圖中，僅以相同的元件符號標示這些元件；因此，在例示換檔器110的運動學特性的圖20至圖22中，同樣例示了換檔器210的運動學特性。
應該注意的是，換檔器210是具有機動致動裝置（整體以250 標示）的類型，其未被詳細例示，因為它們本身與本發明的目的無關。
銷216 （如特別地在圖24、圖25、圖29和圖30中可以看到的）由兩個同軸部分216a 和216b 形成，該兩個同軸部分216a和216b聯接在一起以便能夠相對於彼此軸向滑動，同時仍然作為單元旋轉；藉由棱柱聯接（圖中不可見），獲得了這個特徵。部分216a包括翅片173，並且利用翅片173接合在底座171、172中，就像在換檔器110中那樣；部分216a還設置有成形柄部274 ，用於在連接桿13的底座175的對應的成形部277 中的鍵型聯接。成形部277借助於連接桿13的可拆卸部278 （在圖31中可見）而置於連接桿13中，並藉由兩個螺釘279 連接到連接桿13的其餘部分。
用於將銷216的部分216a保持在其聯接位置中的可移除的鎖定裝置包括：在部分216a上的凸緣280 ；和螺栓283 ，該螺栓283以可滑動方式安裝在狹縫284 中，狹縫284中連接桿13的底座175中橫向地敞開。螺栓283能夠在保持位置（圖24和圖26）和釋放位置（圖25和圖27）之間移動；在保持位置中，螺栓283突出到底座175內部，並保持銷216的部分216a的凸緣280，使得部分216a不能從鏈輪163脫離接合；在釋放位置中，螺栓283凹入到狹縫284中，並且不妨礙凸緣280，從而允許部分216a相對於部分216b軸向地滑動，從而從鏈輪163脫離接合。在狹縫284中設有彈簧285 ，其將螺栓283推向保持位置。狹縫284設有側窗282 ，側窗282相對於狹縫284縱向延伸並朝向連接桿13的外部敞開；藉由訊窗282，可以手動操縱螺栓283的操縱部281 ，以與彈簧285相對地將螺栓283推入其釋放位置中。
與換檔器110不同，換檔器210不需要端部止動機構，因為它本質上是無用的。實際上，僅銷216的部分216a軸向地滑動，在任何情況下，部分216a都被不能軸向移動的部分216b在軸向上鎖定在連接桿13的底座175內部。
在另一方面，以與換檔器110完全相似的方式，如能夠在圖28中看到的，換檔器210也設有外部指示器190至192。
根據以上描述並且根據附圖，可清楚地看到本發明的自行車換檔器的特徵和操作，正如相對優點也是清楚的。
由於在鉸接的四邊形連桿的基礎主體與第一固定組的銷主體之間的初始相對位置的改變，可以到達導鏈器和鏈輪之間的相對位置，這使得在一方面相對於先前技術的換檔器可以獲得更高的控制靈敏度，並且在另一方面，可以減少與導鏈器太靠近最大直徑鏈輪相關的缺陷。
由於帶有可變傳動比的傳動裝置的非線性，特別是，能夠確保導鏈器始終儘可能靠近與鏈條接合的鏈輪，而與該鏈輪在齒輪組的內部的軸向位置無關。
上述實施例的另外變型也是可以的，本文未明確描述這些變型，但其涵蓋在由請求項限定的保護範圍內。
例如，可以規定用於致動換檔器的致動裝置具有不同類型（例如，電動致動）或佈置為以相對於圖示方式的不同方式作用於鉸接的四邊形連桿。
1:自行車 2:齒輪組 3:後輪 4:車架 5:傳動鏈條 10:自行車換檔器 11:四邊形連桿 12:基礎主體 13:連接桿 14:移動主體 15:連接桿 16:第一銷 17:第二銷 18:第三銷 19:第四銷 20:導鏈器 21:搖臂 22:上滾輪 23:下滾輪 25:抗衝擊彈簧 30:第一固定組 31:銷主體 40:固定元件 41:調節螺釘 42:突起 43:中繼元件 44:孔 45:孔 46:夾緊螺釘 50:護套底座 60:改變機構 61:旋轉主體 62:齒扇 63:鏈輪 110:換檔器 116:銷 163:鏈輪 170:軸向孔 171:側向底座 172:側向底座 173:翅片 174:柄部 175:多邊形底座 180:凹部 181:凹部 183:指點器 184:側孔 185:彈簧 186:凹部 187:銷釘 188:側孔 190:指示器 191:驗證凹口 192:驗證凹口 210:換檔器 216:銷 250:機動致動裝置 274:成形柄部 277:成形部 278:可拆卸部 279:螺釘 280:凸緣 281:操縱部 282:側窗 283:螺栓 284:狹縫 285:彈簧 10TN:換檔器 216a:部分 216b:部分 22TN:上滾輪 2TN:齒輪組 31a:封閉螺釘 31b:圓柱形襯套 62TN:齒輪 63TN:齒輪 A:軸線 B:第一鉸接軸線 C:軸線 d:距離 dTN:距離
根據以下參考附圖對本發明一些優選實施例的詳細描述，本發明的其它特徵和優點將變得更加清楚。在這些附圖中： - 圖1是使用根據本發明的自行車換檔器的自行車的示意性頂部側視圖（這裡僅示意性示出）； - 圖2圖示關聯於自行車車架和齒輪組的根據本發明的自行車換檔器； - 圖3是根據相對於自行車（未示出）的橫向方向獲取的根據本發明的換檔器的前視圖； - 圖4是根據相對於自行車（未示出）的橫向方向獲取的圖3的換檔器的後視圖； - 圖5是根據平面V-V的圖3的換檔器的截面圖； - 圖6是圖3的換檔器的具有可變傳動比的傳動裝置的放大圖； - 圖7（以與圖6類似的方式）圖示先前技術的具有固定傳動比的傳動裝置； - 圖8是比較了圖6的具有可變傳動比的傳動裝置（本發明的換檔器）的特性與圖7的傳動裝置（先前技術的換檔器）的特性的曲線圖，圖示從動輪（齒扇）的位移角相對於驅動輪（鏈輪）的旋轉的進展； - 圖9是圖3的換檔器的頂部後示意圖，其中插入最長傳動比；還示意性圖示在插入最短傳動比的情況下和在插入中間傳動比的情況下的導鏈器的位置； - 圖10（以與圖9類似的方式）圖示先前技術的換檔器，以用於比較； - 圖11是根據本發明第二實施例的具有可變傳動比的傳動裝置的構件的放大圖； - 圖12是根據圖11的本發明實施例的具有可變傳動比的傳動裝置的另一構件的放大圖； - 圖13是根據圖11和圖12的實施例的換檔器的沿著平面XIII-XIII截取的局部截面圖； - 圖14是圖13的換檔器的沿著平面XIV-XIV截取的局部截面圖； - 圖15是在換檔器的設定操作期間的類似於圖14的視圖； - 圖16是在第一設定位置中的圖13的換檔器的一些部分的前視圖，所述一些部分與換檔器的其餘部分隔離開，以更好示出本發明的特徵； - 圖17是圖16所示的換檔器的所述部分的後視圖； - 圖18是在第二設定位置中的圖16所示的換檔器的相同部分的前視圖； - 圖19是圖18所示的換檔器的所述部分的後視圖； - 圖20的曲線圖類似於圖8的曲線圖，其比較了圖11至圖19的具有可變傳動比的傳動裝置（本發明的換檔器）的特性與圖7的傳動裝置（先前技術的換檔器）的特性，圖示從動輪（齒扇）的位移角度相對於驅動輪（鏈輪）的旋轉的進展；由於圖11至圖19的傳動裝置允許兩個不同的設定位置，所以在圖20的曲線圖中，圖示對應於該兩個設定位置的兩條曲線； - 圖21和圖22是從圖20的曲線圖匯出的曲線圖，其中僅以隔離且放大的方式示出涉及該兩個設定位置的曲線； - 圖23是本發明第三實施例的類似於圖3的視圖； - 圖24是根據圖23中指示的平面XXIV-XXIV的圖23的換檔器的截面圖； - 圖25是在換檔器的設定操作期間的類似於圖24的圖； - 圖26是如圖24中所示的換檔器沿著平面XXVI-XXVI截取的局部截面圖； - 圖27是如圖25中所示的換檔器沿著平面XXVII-XXVII截取的局部截面圖； - 圖28是圖26中所示的換檔器的所述部分的後視圖； - 圖29和圖30是根據圖23至圖28的本發明實施例的具有可變傳動比的傳動裝置的構件的放大圖； - 圖31是圖26和圖27的換檔器沿著平面XXXI-XXXI截取的截面圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
2:齒輪組
4:車架
10:自行車換檔器
22:上滾輪
A:軸線
d:距離

Claims (15)

  1. 自行車換檔器(10；110；210)，包括-鉸接的四邊形連桿(11)，該鉸接的四邊形連桿具有基礎主體(12)和移動主體(14)，該基礎主體(12)和該移動主體(14)藉由與該基礎主體(12)和該移動主體(14)鉸接的一對連接桿(13、15)連接在一起，-固定組(30)，該固定組(30)用於該基礎主體(12)到自行車車架(4)的固定，-導鏈器(20)，該導鏈器安裝在該移動主體(14)上，該鉸接的四邊形連桿(11)關聯於用於致動該換檔器(50；250)的致動裝置，該致動裝置適於使該鉸接的四邊形連桿(11)變形，以便決定該移動主體(14)相對於該基礎主體(12)的位移，因此決定該導鏈器(20)在相對於齒輪組(2)的軸線(A)的軸向方向上的主要位移；其中該固定組(30)包括-銷主體(31)，該銷主體(31)具有軸線(C)，並且用以將該基礎主體(12)固定到自行車的車架(4)，-改變機構(60)，該改變機構用於根據該導鏈器(20)的該主要位移來改變在該鉸接的四邊形連桿 (11)的該基礎主體(12)與該車架(4)之間的相對角度位置，其中用於改變該基礎主體(12)與該車架(4)之間的相對角度位置的該改變機構(60)包括：-旋轉主體(61)，該旋轉主體(61)連接到該銷主體(31)，使得該旋轉主體(61)的旋轉決定該銷主體(31)和該基礎主體(12)之間圍繞該軸線(C)的相對旋轉；-銷(16；116；216)，該銷藉由用於致動該換檔器(50；250)的該致動裝置被直接或間接地設定為旋轉，-在該銷(16；116；216)和該旋轉主體(61)之間的傳動裝置(62、63；162、163)，其特徵在於在該銷(16；116；216)和該旋轉主體(61)之間的該傳動裝置(62、63；162、163)具有可變的傳動比。
  2. 如請求項1所述之自行車換檔器(10；110；210)，其中在該銷(16；116；216)和該旋轉主體(61)之間的該傳動裝置包括非圓形齒輪，該非圓形齒輪具有與該旋轉主體(61)作為單元旋轉的齒扇(62)和與該銷(16；116；216)作為單元旋轉的 鏈輪(63；163)，其中該齒扇和該鏈輪相互接合，並且包括具有可變直徑的齒形部。
  3. 如請求項2所述之自行車換檔器(110；210)，其中該銷(116；216)和該鏈輪(163)能夠在至少兩個相互角度位置中選擇性地聯接。
  4. 如請求項3所述之自行車換檔器(110；210)，其中該聯接器是前聯接器並且包括：-軸向孔(170)，該軸向孔(170)形成在該鏈輪(163)中，並且設有從該孔(170)徑向延伸的至少兩對對置的底座(171、172)，-兩個相反的翅片(173)，該兩個相反的翅片形成為在該銷(116；216)上徑向延伸，並且該兩個相反的翅片以可移除方式接合在該鏈輪(163)的該孔(170)中的成對的底座(171、172)中的一對底座中。
  5. 如請求項1所述之自行車換檔器(110；210)，其中該銷(116；216)安裝在該基礎主體(12)與兩個該連接桿中的第一連接桿(13)之間，被容納在形成於該連接桿(13)中的底座(175)中，在該底座(175)中被鎖定以防旋轉，並且能夠相對於該基礎主體(12)旋轉。
  6. 如請求項5所述之自行車換檔器(110)， 其中該銷(116)包括具有多邊形截面的柄部(174)，並且其中該底座(175)具有對應的多邊形截面。
  7. 如請求項6所述之自行車換檔器(210)，其中該連接桿(13)中的該底座(175)包括成形部(277)，該成形部借助於該連接桿(13)的可拆卸部(278)形成，並且該柄部(274)具有對應的成形截面。
  8. 如請求項5-7中任一項所述之自行車換檔器(110；210)，其中該銷(116；216)能夠在該底座(175)中在該銷與該鏈輪(163)聯接的退回聯接位置和該銷從該鏈輪(163)解聯的抽出解聯位置之間軸向移動，其中可移除的鎖定裝置被設置用於將該銷(116；216)保持在退回位置和可能地保持在抽出位置。
  9. 如請求項8所述之自行車換檔器(110)，其中該可移除的鎖定裝置包括：-兩個凹部(180、181)，該兩個凹部形成在該銷(116)中，並且在該銷(116)的軸線(B)的方向上對準並間隔開，-指點器(183)，該指點器安裝於形成在該底座(175)中的側孔(184)中，-在該側孔(184)中的彈性元件(185)，該彈性 元件(185)在徑向方向上彈性地按壓該指點器(183)，以將該指點器保持為與該兩個凹部(180、181)中的一個或另一凹部接合。
  10. 如請求項8所述之自行車換檔器(210)，其中該可移除的鎖定裝置包括：-在該底座(175)上橫向敞開的狹縫(284)，-該狹縫(284)的側窗(282)，該側窗相對於該狹縫(284)縱向地佈置，並且面向該第一連接桿(13)的外部，-螺栓(283)，該螺栓以能夠在保持位置和釋放位置之間移動的方式安裝在該狹縫(284)中，在該保持位置中，該螺栓突出到該底座(175)的內部，並且將該銷(216)保持在該銷(216)與該鏈輪(163)的退回聯接位置，而在該釋放位置中，該螺栓不突出在該底座(175)中，並且允許將該銷(216)置於該銷(216)從該鏈輪(163)抽出的抽出解聯位置，-彈性元件(285)，該彈性元件將該螺栓(283)推入該螺栓的保持位置中，-該螺栓的操縱部(281)，該操縱部從該側窗(282)突出，以便能夠被致動以與該彈性元件(285)相反地移動該螺栓(283)。
  11. 如請求項8所述之自行車換檔器(110)， 該自行車換檔器(110)包括該銷(116)的端部止動機構(186-188)，該端部止動機構用以防止該銷從該底座(175)退回超過該抽出位置。
  12. 如請求項3所述之自行車換檔器(110；210)，該自行車換檔器(110；210)包括該銷(116；216)與該鏈輪(163)之間的相互角度位置的外部指示器(190-192)。
  13. 一種用於在自行車換檔器(10；110；210)中執行換檔的方法，包括以下步驟：-使傳動鏈條(5)與導鏈器(20)接合，-在該導鏈器(20)上施加相對於齒輪組(2)在軸向方向上的主要位移，以使該傳動鏈條(5)在該齒輪組(2)的鏈輪之間移動，-同時在該導鏈器(20)上施加相對於該齒輪組(2)在徑向方向上的輔助位移，以當該傳動鏈條(5)從較大的鏈輪向較小的鏈輪移動時，使該導鏈器(20)朝向該齒輪組(2)移動，反之當該傳動鏈條(5)從較小的鏈輪向較大的鏈輪移動時，使該導鏈器(20)背離該齒輪組(2)移動，其特徵在於當該主要位移在該齒輪組的包括最大鏈輪的區域中發生時，該輔助位移具有較大的量，而當該主要位移 在該齒輪組的包括最小鏈輪的區域中發生時，該輔助位移具有較小的量。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該輔助位移能夠根據安裝在該換檔器(110、210)中的該齒輪組(2)來調節。
  15. 如請求項14所述之方法，其中藉由該主要位移利用具有最大偏移和有用偏移的傳動裝置來獲得該輔助位移，該有用偏移僅在該最大偏移的一部分中延伸，其中該輔助位移能夠藉由在該最大偏移內選擇該傳動裝置的該有用偏移來調節。
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