用于自行车变速器的运动抵抗装置的制作方法

专利名称：用于自行车变速器的运动抵抗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车变速器，更具体地涉及用于自行车变速器的
运动抵抗装置。
背景技术：
传统的自行车变速器包括连接至自行车车架的基座件(base member);净皮连4妻以相对于基座件运动的可活动件；以及连4妾至可 活动件以用于在多个链轮之间引导链条的链条导板(chain guide )。 在后变速器中，链条导板支撑上部导轮和下部张紧轮，且链条导板 通过枢转轴可枢转地安装到可活动件上。弹簧安装在可活动件与链 条导玲反之间，以沿顺时4十方向偏压链条导一反。
当将后变速器安装到自行车上时，导轮位于安装在后轮上的多 个后链轮的下方。连接于前链轮组件的自行车链条与多个后链轮的 其中一个的顶部和后部啮合，并与导轮的前部啮合，进而与张紧轮 的后部啮合，接着再回到前链轮组件。在骑行过程中，链条从当前 所啮合的前链轮运动到张紧轮，进而到导轮，随后到所选择的后链 轮。由于链条长度被设定成使得链条能啮合最大的前链轮和最大的 后链轮，因此不管是链条与较小的前链轮和/或较小的后链轮啮合， 链条都会发生松弛。当这种情况发生时，弹簧偏压件(spring bias) 使链条导板转动，从而张紧轮消除链条上的松弛并且防止链条从链 轮上掉落。例如，山地自行车通常在崎岖的地形中高速行驶。结果，自行 车经常会经历剧烈的振动。这样的振动会卩1起链条导板逆时针转 动，从而恢复链条的松弛而造成链条故障。为了避免这样的故障，
一些后变速器包括了抵抗链条导板顺时针运动的单向(one-way ) 摩擦离合器，以及一些后变速器包含了抵抗链条导板的突然运动的
液压减震器。

发明内容
本发明致力于自行车变速控制装置的各种特征。在一个实施方 式中，自行车变速器装置包括连接至自行车车架的基座件；被连 接以相对于基座件运动的可活动件；连接至可活动件的链条导板， 用于响应于可活动4牛的运动在多个《连4仑之间引导链条；以及偏压元 件，为链条导板提供偏压力以张紧链条。运动抵抗装置具有用于施 加信号的控制件，该信号使得运动抵抗装置改变链条导板运动的抵 抗力。另外的发明特征将在下文的说明中变得显而易见，这些特征
所述的更进一 步的发明的基础。


图l是自行车的具体实施方式
的侧视图2是包括了电动运动抵抗装置的自行车变速器装置的具体实 施方式的原理冲匡图3是连接到把手上的变速控制装置的具体实施方式
的俯视
图4是变速控制装置的主视图；图5是包括运动抵抗装置的后变速器的具体实施方式
的侧视 图；以及
图6是后变速器局部横截面主视图。
具体实施例方式
图1是自行车1的具体实施方式
的侧视图。自行车l是一辆山 地自行车，包括菱形车架2、可转动地安装于车架2的前叉3、 安装于前叉3的上部的把手4、可4争动;也连"l妄于前叉3的下部的前 轮5、可转动地连接于车架2的后部的后寿仑6、以及驱动单元7。设 置前l仑闸8以用于制动前4仑5， i殳置后4仑间9以用于制动后4仑6。
驱动单元7包括链条23;前链轮组件19a(包括多个前链轮)， 与具有^^反的^t才反曲柄单元10同轴i也安装；前变速器17，连接至 车架2的座管2b;后链轮组件19b (包括多个后链轮)，与后轮6 同轴地安装；以及后变速器18,安装于车架2的链拉条(chain stay ) 2c的后端。在本实施方式中，前链轮组件19a包括与曲柄单元10 同轴地安装的三个链轮，后链轮组件19b包括与后轮6同轴地安装 的九个链4仑。前变速器17运动到三个才喿作位置以在三个前链轮中 的所选链轮之间切换链条23，而后变速器18运动到九个才喿作位置 以在九个后链轮中的所选的链轮之间切换链条23。
前变速器17和后变速器18分别通过前变速线25和后变速线 26连接至前变速控制装置15和后变速控制装置16。前变速控制装 置15和后变速控制装置16安装至刹车片干11和12的内部并4娄近上 述刹车杆，上述刹车杆安装在把手4上。前变速控制装置15和后 变速控制装置16具有对称的结构，并且上述变速控制装置的每一 个除了变速级数以外，构造和操作在实质上是相同的。图2是可应用于自行车1的自行车变速器装置30的具体实施 方式的原理框图。自行车变速器装置30包括后变速控制装置16; 后变速器18;可4喿作地连接至后变速控制装置16的4氏抗控制装置 42;以及可操作地连接至后变速器18的运动抵抗装置46。在本实 施方式中，前变速器17和后变速器18是机械运作的，但是此处所 描述的也能应用于电动自行车，例如，在美国专利No. 6,741,045中 公开的，该专利的全部公开内容结合于此作为参考。因而，根据美 国专利No. 6,741,045中的描述而构造的可选的控制单元50 #1示出 以说明将此处所描述的内容应用到那样的自行车上。根据应用，电 源52可以纟喿作性地连4姿于4氏抗控制装置42、连4姿于运动4氏抗装置 46、和/或连接于控制单元50，如果有提供的话。电源52可以是电 池、从发电器产生的电能、太阳能或任何适当的能量源。
图3是连接至把手4的后变速装置16的具体实施方式
的俯视 图，图4是后变速控制装置16的主^L图。变速控制装置16是为拉 紧和放松鲍登型(Bowden-type )的变速控制线26而构造的，它包 括具有环形安装套54a的安装支架54，该环形安装套围绕4巴手4装 配以通过已知方式将支架54固定到4巴手4上。如图4所示，采用 具有手指接触面56a的加速按钮56形式的第一操作元件被布置在 安装支架54中且位于4巴手4下方，而采用具有手指接触面58a的 减速杆58形式的第二才喿作元件也在4巴手4下方延伸。因此，用#爪 住把手4的手的拇指对两个操作单元进行操作是可能的。后变速控 制装置16可以根据美国专利No. 6，450，060 (其全部公开内容结合 于此作为参考)所描述的内容构造，并按在此所教述的内容进行改 良。
采用加速抵抗控制按钮开关62形式的加速抵抗控制装置接合 于加速按钮56上，采用减速抵抗控制按4丑开关66形式的减速抵抗 控制装置4妾合于减速杆58。更具体地，在本实施方式中，加速4氐抗控制按钮开关62 (其可以是一般情况下关闭着的接触开关)安装于 加速按钮56的手指接触面56a,而减速4氐抗控制按4丑开关66 (其 可以是一般情况下关闭着的接触开关)安装于减速杆58的手指接 触面58a。来自加速抵抗控制按4丑开关62和减速抗性控制按4丑开关 66的信号在通信^各径70上传送。当然，来自加速4氐抗控制按4丑开 关62和减速抵抗控制按钮开关66的信号在有些实施方式中可以无 线传送。来自可选的电源52 (其可^皮安装在自行车的任何部位)的 能量也可以在通信^各径70上传送。然而，出于下文讨i仑的原因， 在本实施方式中不需要电源。
图5是后变速器18的具体实施方式
的侧视图，而图6是后变 速器18的局部横截面主视图。后变速器18包括用于连接至车架 2的链拉条2c后端的基座件74;可活动件78,被连接用于通过联 动才几构(linkage mechanism ) 82才目只十基座l牛74运动；以及连4妾至 可活动件78的链条导^反86，用于响应于可活动4牛78的运动而在后 链轮组件19b的多个链轮之间引导链条23。联动机构82包括外连 杆(link ) 82a和内连杆82b,并且外连杆82a和内连杆82b均具有 可枢转地连4妄于基座件74的第一端和可枢转地连4妄于可活动件78 的第二端。回复弹簧90通过惯常的方法接合在基座件74与可活动 件78之间，以横向向外地偏压链条导板86。链条导板86包括一对 支撑板86a和86b,它们可转动地支撑上部导轮94和下部张紧轮 98。
如图6中所示，可活动件78包括圆柱形的第一安装凸台102 和圓柱形的第二安装凸台104。链条导板装配螺栓114可转动地支 撑导l仑94并将支撑4反86a和86b固定到由第一安装凸台102可枢 转地支撑的枢轴118上。在本实施方式中，枢轴118延伸通过第一 安装凸台102，且链条导板控制齿轮122被安装到枢轴118的外端， 以使枢轴118和链条导板控制齿4仑122作为一个单元转动。第一安装凸台102包括用以支撑扭转弹簧IIO形式的偏压装置 的盲孔106。弹簧110的一端安装至第一安装凸台102,而弹簧IIO 的另 一端则安装至支撑板86a。弹簧110对链条导板86施加顺时针 的偏压力(如图3所示)，从而用惯常的方法张紧链条23。
电机离合器130被安装于第二安装凸台104。电机离合器130 包括输出轴134,并且离合器控制齿轮138安装于输出轴134,从 而输出轴134和离合器控制齿轮138作为一个单元转动。离合器控 制齿轮138与链条导板控制齿轮122啮合。为了接收来自加速抵抗 控制按钮开关62以及减速抵抗控制按钮开关66的信号，将电机离 合器130连接至传递通道70。在本实施方式中，电机离合器130、 离合器控制齿轮138以及链条导板控制齿轮122组成了图2中所示 的运动抵抗装置46，其抵抗链条导板86的运动以帮助维持链条的 张紧度。
电机离合器130是在一般情况下处于啮合状态(具有抗性的或 锁定的)的离合器，该电机离合器抵抗或阻止离合器控制齿轮122 (因而阻止链条导板控制齿轮122和链条导板86)的转动，除非有 合适的信号从加速抵抗控制按钮开关62或减速抵抗控制按钮开关 66提供。换言之，链条导板86的角位一般情况下是维持不变的。 然而，当骑行者按下加速按4丑56或推动减速杆58时，骑行者会同 时按下加速抵抗控制按钮开关62或减速抵抗控制按4丑开关66。加 速4氐抗控制按4丑开关62或减速4氐抗控制按4丑开关66所纟是供的信号 使电机离合器130进入脱离状态，从而离合器控制齿轮138、链条 导板控制齿轮122、枢轴118以及链条导板86自由地转动。这使链 条导板86快速转动以针对目标齿轮来设置链条23的适当张紧度， 而不存在如现有技术中的离合器和减震机构引起的不期望的抵抗 力和速度下降。当骑行者将手指从加速按钮56或减速杆58上移走 时，相应的加速4氐抗控制4姿4丑开关62或减速4氐抗控制4姿4丑开关66提供使离合器130重新回到啮合状态的信号。因此，当齿轮变速发 生时链条导板86自由地转动，但此后，链条导板86被阻止沿顺时 针方向和逆时针方向这两者的转动，并且即使在最严苛的骑行条件 下，链条23上的适当张紧度仍能得到保持。
在本实施方式中，电4几离合器130是带有采用输入(控制)终 端140和144形式的两个控制件的电动直流电机。电机离合器130 如这冲羊运作当l俞入终端140和144打开时，电才几轴134相对自由 地转动。然而当l叙入终端140和144净皮短路时，电才几枢轴130上就 具有产生自直流电机内的磁场的显著抵抗力。因此，当与串联在输 入终端140和144之间的、正常情况下关闭着的加速抵抗控制按钮 开关62和正常情况下关闭着的减速抵抗控制按钮开关66结合时， 电机离合器130的输入终端140和144通常处于短路的第一操作状 况(例如，输入终端140和144没有接收到抵抗力或接收到小到足 够在电机枢轴134处产生可操作抵抗力的抵抗力)，电机离合器130 通常处于啮合状态，该状态抵抗离合器控制齿轮122 (因而抵抗链 条导板控制只轮122和链条导板86 )的转动。当加速抵抗控制按钮 开关62或减速抵抗控制按钮开关66被按压时，则连贯性被打破了 (例如，输入终端140和144接收到无限大的抵抗力或接收到大到 足够使电机枢轴134自由转动的抵抗力)，从而电机离合器130的 输入终端140和144就处于打开的第二"t喿作状况，并且离合器控制 齿轮138、链条导板控制齿轮122、枢轴118和链条导板86自由转 动。
尽管上文是对各种实施方式的创造性特征的描述，在不违背本 发明的精神和范围的情况下可以采用进一步的改进。例如，尽管电 机离合器130阻止链条导板86顺时针方向和逆时针方向的转动， 但也可以采用单向的离合器。同样的，电4几离合器130可以由电动 磁流变减震器、电磁离合器、或其他一些电磁驱动的抵抗装置替代。
12在一些应用中，通信路径70可以包括光纤。因此，用在这里的词 "电动的"可以应用于主要通过电信号(当然包含抵抗信号)、主 要通过磁信号、通过转化成电脉沖的光信号以及等效信号来操作的 装置。当链条导板86的转动被抵抗时，这种运动抵抗装置可以抵 抗或阻止其他的4连条*>动运动，而不管这样的运动是否包括链条导 板86在多个链轮之间引导链条23的运动。尽管加速抵抗控制按钮 开关62或减速^氏抗控制按^丑开关66是分别#1直4妄安装到加速4安4丑 56或减速杆58上的，但这种抵抗控制装置也可以被安装到别处。 例如，抵抗控制装置可以被安装成为变速控制开关的一部分(诸如 在美国专利No. 6,216,078或6,698,567中所/>开的变速控制开 关)。抵抗控制装置可以通过控制线23、罩54内的部件或者变速器 18处的部件启动。尽管批露了分离的抵抗控制开关，但这样的开关 也可以结合到单个开关中。并且，电枳4几身本身或电才几的一些其他 结构件可以被认为是输入。当电机连接到自行车车架上时，在电冲几 罩具有作为电路接地端的功能的情况下，这是经常的情况。电信号 输入可以被机械信号输入替换。同样的，输入信号的值并不一定限 于打开或关闭的抵抗信号。信号可以是使得链条导板86的运动抵 抗力'除当改变的^f壬^H直。
各种部件的大小、形状、位置或是方位都可以随需要变化。被 显示相互直4妄连4妾或4妄触的部件可以具有i殳置于它们之间的中间 结构。分离的部4牛可以净皮合并，反之亦然。 一个元4牛的功能可以由 两个元件来#^亍，反之亦然。 一个元件的功能可以由另一个元件来 才丸4亍，而且功能可以在元4牛间互4奐。 一个实施方式的结构和功能可 以在另一个实施方式中采用。所有的有利条件不需在某一具体的实 施方式中同时出现。每一个区别于现有技术的特征，其自身或与其 他特征相结合，也应被认为是申请人的又一发明的单独说明，包括 通过这些特征体现的结构和/或功能和克念。在此所用到的如"实质 上"、"大约，，和"大概，，这样的程度术语包括了被修正的术语合理的偏差量，以^吏最后结果不会显著i也改变。例如，这些术语可以包
括被修正的术语的至少士 5%的偏差，只要这样的偏差不会否定它修 正的术语意义。因此，本发明的范围不应4又限于7>开的特定结构或 明显的初始关注点(initial focus )或只于某一特定结构或特4正的强调。
权利要求
1.一种自行车变速器装置，包括基座件，用于连接至自行车车架；可活动件，被连接以相对所述基座件运动；链条导板，连接至所述可活动件，用于响应所述可活动件的运动在多个链轮之间引导链条；偏压装置，对所述链条导板施加偏压力以张紧所述链条；以及运动抵抗装置，具有控制件，所述控制件用于施加使得所述运动抵抗装置改变所述链条导板运动的抵抗力的信号。
2. 才艮据权利要求1所述的装置，其中，所述运动4氐抗装置是电动 运动抵抗装置。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述运动4氐抗装置包括运 动阻止装置，所述运动阻止装置阻止所述链条导板的运动而不 是阻止所述链条导板在所述多个链轮之间引导所述链条的运动。
4. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括控制所述运动4氏抗装 置的操作的抵抗控制装置。
5. 根据权利要求4所述的装置，其中，所述抵抗控制装置包括开 关。
6. 根据权利要求4所述的装置，进一步包括用于控制所述链条导 板在所述多个链轮之间的运动的变速控制装置，其中所述抵抗 控制装置紧密地接近于所述变速控制装置而安装。
7. 根据权利要求6所述的装置，其中，所述抵抗控制装置连接至 所述变速控制装置。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中，所述变速控制装置包括操 作元件，并且其中所述抵抗控制装置连接至所述操作元件。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述抵抗控制装置在所述 才乘作元件的才喿作过禾呈中运动。
10. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述抵抗控制装置在所述 操作元件的操作过程中操作所述运动抵抗装置。
11. 根据权利要求10所述的装置，其中，所述抵抗控制装置在所 述4喿作元件的才喿作过程中与所述才喿作元件一起运动。
12. 才艮据权利要求11所述的装置，其中，所述"t氐抗控制装置包括 开关，所述开关在所述操作元件的操作过程中被操作。
13. 根据权利要求12所述的装置，其中，所述开关安装于所述操 作元件的手动4喿作部分。
14. 根据权利要求13所述的装置，其中，所述开关安装于所述操 作元件的表面，所述开关^皮手动按压以纟喿作所述才喿作元件。
15. 根据权利要求14所述的装置，其中，所述开关包括按钮。
16. 根据权利要求14所述的装置，其中，所述操作元件包括杆。
17. 根据权利要求14所述的装置，其中，所述操作元件包括按钮。
18. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述链条导板可转动地连 接至所述可活动件，其中所述偏置装置偏压所述链条导板，以 使所述链条导板沿第 一转动方向转动，并且其中所述运动抵抗 装置抵抗所述链条导板沿与所述第一转动方向相反的第二转 动方向的4争动。
19. 根据权利要求18所述的装置，其中，所述运动抵抗装置抵抗 所述链条导板沿所述第 一转动方向及所述第二转动方向的转动。
20. 根据权利要求19所述的装置，进一步包括抵抗控制装置，控制所述运动抵抗装置的操作；以及变速控制装置，包括用于控制所述链条导板在所述多个 纟连4仑之间的运动的手动4喿作的才喿作元件，其中，所述抵抗控制装置包括安装于所述操作元件的表 面的开关，所述开关被按压以操作所述操作元件。
21. 根据权利要求20所述的装置，其中，所述开关包括按钮。
22. —种自行车变速器装置，包括基座件，用于连接至自行车车架；可活动件，故连4妄以相对于所述基座件运动；4连条导纟反，连4妄至所述可活动件，用于响应所述可活动 件的运动在多个链轮之间引导链条；偏压装置，对所述链条导板施加偏压力以张紧所述链条；以及运动抵抗装置，可操作地连接至所述链条导板，使得当 所述运动4氏抗装置在第 一，乘作状况与第二，喿作状况之间变化 时，所述运动抵抗装置改变所述链条导板沿第 一转动方向和沿 第二專争动方向运动的4氐净元力。
全文摘要
本发明涉及一种自行车变速器装置，其包括基座件，用于连接至自行车车架；可活动件，被连接以相对于基座件运动；链条导板，连接至可活动件以用于响应可活动件的运动在多个链轮之间引导链条；偏压装置，对链条导板施加偏压力以张紧链条。运动抵抗装置具有控制件，该控制件用于施加使得运动抵抗装置改变链条导板运动的抵抗力的信号。
文档编号B62M25/00GK101590897SQ20081017194
公开日2009年12月2日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年5月26日
发明者石川记尉, 高地毅 申请人:株式会社岛野