自行车变速器的制造方法

自行车变速器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自行车变速器，该自行车变速器基本上包括基部构件、可移动构件、链引导件、摩擦元件和马达。该基部构件构造成安装到自行车上。可移动构件可移动地连接至基部构件。链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动。摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。
【专利说明】自行车变速器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是于2011年10月5日提交的美国专利申请N0.13/253,427的部分继续申请。美国专利申请N0.13/253,427的全部公开内容在此通过引用合并于本文。
【技术领域】
[0003]本发明总体涉及控制多种自行车操作性能。更具体地，本发明涉及一种用于控制多个自行车操作性能的设备的多个特征，特别是涉及自行车变速器。
【背景技术】
[0004]自行车具有若干个操作部件。例如，自行车传动装置可包括多个前链轮和多个后链轮，其中多个前链轮安装用于随着脚蹬而转动，而多个后链轮安装用于随着后车轮而转动。为了改变自行车传动装置的传动比，前变速器切换链以接合各个前链轮，并且后变速器切换链以接合各个后链轮。因为接合前链轮和后链轮的特定组合所需的链长度根据所选择的链轮组合而改变，该链必须足够长以接合最大的前链轮和最大的后链轮，并且一些机构必须设置用于在链接合较小链轮组合时张紧链中的松弛部。传统地，后变速器设有链引导件，该链引导件包括上部引导链轮和下部张紧链轮，并且链引导件被弹簧偏压而转动以张紧链中的松弛部。
[0005]当在崎岖地区骑行自行车时，所导致的震动和振动可克服链引导件弹簧的偏压力，链引导件可能在链变松方向上转动。这种不期望的转动增大了链从当前接合的链轮上脱离和/或被卡在相邻链轮之间的风险。为了克服这些问题，已经开发出各种用于链引导件的运动阻尼机构。例如，标题为“具有转动阻力的自行车变速器”的美国专利申请公开N0.2012/0083371公开了一种自行车变速器，该自行车变速器包括:基部构件；可移动构件，该可移动构件可移动地连接至基部构件；以及链引导件，该链引导件连接至可移动构件以绕着转动轴线转动。阻力施加元件对链引导件的转动运动施加阻力，并且阻力控制元件操作地连接至该阻力施加元件，以使得在阻力控制元件设置在相应的第一位置和第二位置时该阻力施加元件对链引导件的转动运动施加不同的第一阻力和第二阻力。
[0006]—些自行车包括前悬架元件和/或后悬架元件。前悬架元件典型地包括一对形成车轮前叉的腿部的相对部分的减震器，而后悬架元件典型地包括具有安装到车架的前部部分的一个端部和安装到枢转的后摆臂的另一端部的减震器，该枢转的后摆臂支撑后车轮。在任何情况下，该减震器通常包括外部管状悬架构件和轴向嵌套的内部管状悬架构件。活塞具有外周表面，该外周表面密封地且可滑动地接合内部管状悬架构件的内周表面，以形成压缩腔室，可压缩流体(诸如空气)设置在该压缩腔室中。活塞通过活塞杆连接至外部管状悬架构件。一些减震器包括设置在活塞的相对侧上的分开的腔室，以使得可控制其它操作参数，诸如骑行高度和行程。
[0007]一些减震器被构造为允许骑行者改变若干个操作参数以适应变化的骑行状况。这些参数包括弹簧预加载(用于使用盘簧的减震器)、压缩阻尼(用于控制减震器缩回率)、回弹阻尼(用于控制减震器延伸率)、平台阻尼(用于抑制由脚蹬作用力所导致的减震器的摆动)、缸压力、缸容积以及锁止(开和关正常的减震功能的能力)。
[0008]自行车通常还包括可调节的车座。典型的自行车车座包括安装在车座柱上的鞍座。车座柱的尺寸设定成插入到自行车车架的车座管中，夹紧部用于围绕车座柱夹紧车座管，从而将鞍座保持在期望的高度。一些自行车包括具有齿轮的电动马达，该齿轮接合车座柱上的齿轮齿，以电动调节鞍座的高度并且将鞍座保持在期望的高度。

【发明内容】

[0009]本公开总体公开了一种用于控制多个自行车操作性能的设备的各个特征。在一个方面，自行车变速器设置为包括摩擦元件，该摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。
[0010]在另一方面中，自行车操作性能的控制装置包括第一自行车部件和第二自行车部件，其中，第二自行车部件可从第一状态改变到第二状态。第一自行车部件包括:用于连接至自行车车架的基部构件；可移动构件，该可移动构件被连接用于相对于基部构件运动；以及链引导件，该链引导件连接至可移动构件，用于响应于可移动构件的运动而将链在多个链轮之间进行引导。偏压装置向链引导件提供偏压力以用于张紧链，并且转动阻力改变装置改变链引导件相对于可移动构件的转动阻力。第一自行车部件和第二自行车部件操作地连接，以使得链引导件的转动阻力随着第二自行车部件的状态改变而联合地改变。根据下列描述，附加的创造性特征将变得明显，这些特征可与上述特征相结合而提供附加的优点。
[0011]在另一方面中，自行车变速器设置为基本上包括基部构件、可移动构件、链引导件、摩擦元件和马达。基部构件构造为安装到自行车上。可移动构件可移动地连接至基部构件。链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动。摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力。马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。
[0012]根据结合所附附图所公开的自行车变速器的优选实施例的下列详细描述，所公开的自行车变速器的其他目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]现在参照所附的附图，这些附图形成本原始公开的一部分:
[0014]图1是自行车的侧面正视图，该自行车包括可调部件的特定实施例；
[0015]图2是图1中示出的自行车的车把安装部件的特定实施例的详图；
[0016]图3是图1中示出的自行车的控制机构的特定实施例的框图；
[0017]图4是人工操作的控制装置的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个其他自行车部件；
[0018]图5是人工操作的控制装置的另一实施例的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个其他自行车部件；
[0019]图6是人工操作的控制装置的示意图，该人工操作的控制装置操作地连接至图1中示出的自行车的两个或更多个其他自行车部件；[0020]图7是图1中示出的自行车后部部分的局部侧面正视图，其中后变速器处于第一(下部)操作位置；
[0021]图8是图7中示出的后变速器的前面正视图；
[0022]图9是图7和8中示出的后变速器的车架侧面正视图；
[0023]图10是图1中示出的自行车后部部分的局部侧面正视图，其中后变速器处于第二(顶部)操作位置；
[0024]图11是图10中示出的后变速器的前面正视图；
[0025]图12是图10和11中示出的后变速器的车架侧面正视图；
[0026]图13是图7到12中示出的后变速器的车架侧面透视图；
[0027]图14是图7到13中示出的后变速器的非车架侧面透视图；
[0028]图15是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的前面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件；
[0029]图16是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的前面透视图，其中摩擦元件附接至可移动构件；
[0030]图17是图7到14中示出的后变速器的一部分的局部非车架侧面正视图，其中移除了摩擦元件的罩；
[0031]图18是图7到14中示出的后变速器的该部分的局部非车架侧面透视图，其中移除了摩擦元件的罩并且切除了可移动构件的一部分；
[0032]图19是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的非车架侧面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件并且摩擦元件处于第一摩擦施加位置；
[0033]图20是图7到14中示出的后变速器的可移动构件的非车架侧面正视图，其中摩擦元件附接至可移动构件并且摩擦元件处于第二摩擦施加位置；
[0034]图21是图7到14中示出的后变速器的可移动构件和摩擦元件的横截面图；
[0035]图22是图7到14中示出的后变速器的滚柱离合器的横向横截面图；
[0036]图23是图7到14中示出的后变速器的滚柱离合器的滚柱保持器的透视图；
[0037]图24是与图7到14中示出的后变速器一起使用的可移动构件以及可替代摩擦元件的横截面图；
[0038]图25是图24中示出的可替代摩擦元件的一部分的端部视图；
[0039]图26是根据另一个实施例的后变速器的非车架侧面正视图；
[0040]图27是图26中示出的后变速器的后部透视图；以及
[0041]图28是图26和27中示出的后变速器的顶部透视图。
【具体实施方式】
[0042]现在参照这些附图来解释所选择的实施例。根据本公开，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供实施例的下列描述仅仅为了进行说明，而不是为了限制所附的权利要求及其等同方案所限定的发明。
[0043]首先参照图1，示出了一种自行车10，根据一个实施例，该自行车包括可调部件的特定实施例。图1是自行车10的侧面正视图。在该实施例中，自行车10是呈山地自行车形式的运动自行车。自行车10基本上包括:前车架部分14 ;后车架部分18，该后车架部分通过枢转轴22枢转地连接至前车架部分14 ;后悬架元件26，该后悬架元件具有通过枢转轴30枢转地连接至前车架部分14的前端部和通过枢转轴34枢转地连接至后车架部分18的后端部；前叉38，该前叉可转动地安装到前车架部分14并包括一对前悬架元件40 ;车把组件41，该车把组件安装到前叉38的上部部分；前轮42，该前轮可转动地附接至前叉38的下部部分；后轮46，该后轮可转动地附接至后车架部分18的后部；用于制动前轮42的前制动器48 ;用于制动后轮46的后制动器50 ;以及驱动机构52。
[0044]驱动机构52包括:脚蹬曲柄54，该脚蹬曲柄包括与脚蹬62附接的一对曲柄臂58 ；多个前链轮64，该多个前链轮64附接至脚蹬曲柄54 ;多个后链轮68，该多个后链轮68附接至后轮46 ;链72 ;电动控制的前变速器76，用于将链72与多个前链轮64中的选定的那些前链轮接合；以及电动控制的后变速器80，用于将链72与多个后链轮68的选定的那些后链轮接合。前变速器位置传感器78(图3)操作地连接至前变速器76，以检测前变速器76的位置，由此检测被链72当前接合的前链轮64。
[0045]后变速器80包括:基部构件80a (图3);可移动构件80b，该可移动构件可移动地连接至基部构件80a ;以及链引导件80c，该链引导件连接至可移动构件80b，用于绕着转动轴线转动。后变速器位置传感器82操作地连接至后变速器80，以检测后变速器80的位置，并由此检测被链72当前接合的后链轮68。转动阻力改变装置83操作地连接至后变速器80，以对链引导件80c相对于可移动构件80b的转动施加阻力。后变速器80的基部构件80a、可移动构件80b、链引导件80c、转动阻力改变装置83以及相关联的联动装置优选地根据上述美国专利申请公开N0.2012/0083371的教导进行构造，其中阻力施加(摩擦)元件和相应的阻力控制单元用于选择性地对链引导件相对于在此所公开的可移动构件的转动施加阻力。驱动控制单元84设置用于电动操作(例如，按压、滑动或转动)机械部件(例如，杆、凸轮或按钮)，该机械部件用于控制向链引导件80c施加的阻力以及将链引导件80c从一个链轮移动到另一个链轮。
[0046]呈鞍座86形式的自行车车座通过车座柱88而安装到前车架部分14，该车座柱伸缩地装配在前车架部分14的车座管92内。车座位置传感器96安装到车座管92，并且与车座柱88协作以检测鞍座86相对于车座管92的位置。车座位置驱动器98 (图3)安装在车座管92内并且连接至车座柱88，以调节鞍座86的高度。车座位置驱动器98可以是电动马达，诸如螺杆传动的马达，或者车座位置驱动器可以是气动马达、液压流体马达等。车座位置传感器96可包括:可变电阻(诸如安装到车座管92的接触条和安装到车座柱88的电刷);电位计，该电位计具有安装到车座管92的齿轮轴和形成于车座柱88中的齿条或安装到车座柱的齿条；光学传感器，该光学传感器包括安装到车座管的光电晶体管和安装到车座柱88的遮蔽条(shutter strip);内部安装的压力传感器(在气动马达或液压驱动马达的情况下)或一些其他适当的传感器。
[0047]如图2中所示，一对抓持部IOOa和IOOb和一对制动杆104a和104b设置在车把组件41的两个端部上。制动杆104a连接至用于制动前轮42的前轮制动器48，而制动杆104b连接至用于制动后轮46的后轮致动器50。两个指令单元108a和108b分别设置在抓持部IOOa和IOOb以及制动杆104a和104b内部。还有，自行车性能控制单元112附接至车把组件41的中心部分。
[0048]指令单元108a和108b用于切换前变速器76和后变速器80、用于控制鞍座86的高度以及用于控制后悬架26和前悬架40的工作性能。更确切的说，前调高速按钮116a、前调低速按钮116b、车座调高按钮116c和前悬架控制按钮116d设置在指令单元108a中，而后调高速按钮118a、后调低速按钮118b、车座调低按钮118c和后悬架控制按钮IlSd设置在指令单元108b中。在该实施例中，调高速按钮116a和118a将信号提供给自行车性能控制单元112,用于通过一个传动比(one gear ratio)而分别对前变速器76和后变速器80调高速，而调低速按钮116b和118b将信号提供给自行车性能控制单元112，用于通过一个传动比而分别对前变速器76和后变速器80调低速。车座调高按钮116c将信号提供给自行车性能控制单元112以升高鞍座86，而车座调低按钮118c将信号提供给自行车性能控制单元112以降低鞍座86。前悬架控制按钮116d和后悬架控制按钮118d将信号提供给自行车性能控制单元112，以分别控制前悬架40和后悬架26的许多功能。下面将更详细地描述这些功能。
[0049]如图3所示，自行车性能控制单元112通过适当的布线而电连接至与指令单元108a、108b相关联的电气部件、电连接至与后悬架26相关联的电气部件、电连接至与前悬架40相关联的电气部件、电连接至与前变速器76相关联的电气部件、电连接至与后变速器80相关联的电气部件以及电连接至与鞍座86相关联的电气部件。当然，自行车性能控制单元112也可通过适当的无线通信装置操作地连接至这些部件中的任一个。
[0050]自行车性能控制单元112是一种微计算机或控制器，其主要包括控制单元122、用于显示当前传动比和其他信息的显示单元134、动力开关136、模式开关138以及后变速器阻力控制开关140，该控制单元具有CPU126、存储器130、用于从车座位置传感器96接收车座位置信号的车座位置信号接收器131、用于从前变速器位置传感器76和后变速器位置传感器82接收齿轮位置信号的齿轮位置信号接收器132、提供控制信号以控制后悬架元件26和前悬架元件40的操作参数的悬架控制单元133以及提供控制信号以控制向链引导件80c施加的阻力的阻力控制单元135。CPU126是一种根据存储在存储器130中的信息进行操作的可编程处理器。车座位置信号接收器131和齿轮位置信号接收器132可包括适当的输入终端和缓冲器，以通过控制程序而将输入信号转换成用于使用的适当信号，它们可包括无线接收器、光学接收器等。动力开关136打开和关闭自行车性能控制单元112。模式开关138改变自行车性能控制单元112的操作模式，并且可与前悬架控制按钮116d和后悬架控制按钮118d联合使用，以选择和控制后悬架元件26和前悬架元件40的期望功能。阻力控制开关140用于控制转动阻力改变装置83的用户可控制的操作参数。
[0051]如图2中所示，自行车性能控制单元112包括箱形壳体142。显示单元134、动力开关136、模式开关138和阻力控制开关140布置在壳体142的上表面上。如图1和3中所示，自行车性能控制单元112通过连接器单元146连接至与前变速器76相关联的电气部件、连接至与后变速80相关联的电气部件、连接至与后悬架元件26相关联的电气部件以及连接至与前悬架元件40相关联的电气部件。
[0052]在该实施例中，前悬架元件40包括一对气动减震器。如图3中所示意性示出的,每个减震器包括第一构件(例如，活塞)148,该第一构件相对于第二构件(例如,缸腔室)150移动。外部调节元件设置用于低速压缩阻尼和高速压缩阻尼调节(例如，用于每种设置的驱动器控制单元154、162以及单独的由杆操作的调节旋钮158、166)、用于冲程调节(活塞冲程或燃烧室容积)(例如，驱动器控制单元170和由杆操作的调节旋钮174)、用于空气腔室压力调节(例如，驱动器控制单元178和空气阀182)、用于回弹阻尼调节(例如，驱动器控制单元186和由杆操作的调节旋钮190)、用于锁止致动调节(例如，驱动器控制单元194和由杆操作的致动旋钮198)、用于锁止作用力调节(例如，驱动器控制单元200和由杆操作的调节旋钮202)、以及用于高度调节(例如驱动器控制单元204和由杆操作的调节旋钮或阀 206)。
[0053]在该实施例中，后悬架元件26包括气动和油动联合操作的减震器,该减震器包括第一构件(例如活塞)207，该第一构件通过典型的内部弹簧(在附图中未示出)相对于第二构件(例如，缸腔室)208移动。外部调节元件设置用于弹簧预加载调节(例如，驱动器控制单元210和由杆操作的调节螺母214)、用于低速压缩阻尼和高速压缩阻尼调节(例如，用于每种设置的驱动器控制单元218、222和单独的由杆操作的旋钮226和230)、用于空气腔室压力调节(例如，驱动器控制单元234和空气压力调节阀238)、用于空气腔室容积调节(例如，驱动器控制单元242和由杆操作的调节螺钉246)、用于回弹阻尼调节(例如，驱动器控制单元250和由杆操作的调节旋钮254)、用于锁止致动(例如，驱动器控制单元258和由杆操作的致动旋钮262)、用于锁止作用力调节(例如，驱动器控制单元266和由杆操作的调节旋钮270)、用于平台(防摆动)调节(例如，驱动器控制单元274和由杆操作的致动阀278)、以及用于高度调节(例如，驱动器控制单元280和由杆操作的调节旋钮或阀282)。空气腔室压力调节和容积调节可用于调节主空气腔室的压力和容积，或者调节平台(脚蹬)阻尼。例如，这些参数调节的实例在例如由Fox和Manitou所销售的通用减震器中可找到。
[0054]用于以连续方式(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的压缩阻尼，后变速器80的转动阻力)进行调节的调节元件的驱动器控制单元可包括连续运动的马达，或者包括与位置传感器(电位计、阻力位置传感器、光学位置传感器、接触开关等)在一起的一些其他适当的马达，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。如果期望的话，每个驱动器控制单元可包括其自己的微处理器，以用于响应于由悬架控制单元133和阻力控制单元135所提供的信号而控制其相关联的马达的操作，以及用于将状态信号提供给控制单元122。类似地，用于以离散增量进行调节(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的三级冲程调节、用于后变速器80的多级阻力调节(低、中、高等))的调节元件的驱动器控制单元可包括步进马达，或者包括与位置传感器以及任何期望的附加微处理器在一起的一些其他适当马达，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。用于以开/关方式操作(例如，后悬架元件26和前悬架元件40的锁止致动，用于后变速器80阻力的开/关)的调节元件的驱动器控制单元可包括螺线管，或者包括与位置传感器以及任何期望的附加微处理器在一起的一些其他适当的驱动器，所述位置传感器指示相关联的旋钮、杆或其他调节元件的操作位置。
[0055]在该实施例中，与后悬架26相关联的电气部件、与前悬架40相关联的电气部件、与后变速器80相关联的电气部件以及与鞍座86相关联的电气部件操作地连接起来，以使得对于一个部件的改变导致了对于至少一个其他部件的状态或操作性能(例如，第一构件相对于第二构件的位置、运动、压力或容积关系)的改变。下列表格提供了当用于后变速器80的转动阻力改变装置83具有基本的开/关操作时各个部件的联合操作的实例。
[0056]
【权利要求】
1.一种自行车变速器，包括: 基部构件，所述基部构件构造为安装至自行车； 可移动构件，所述可移动构件可移动地连接至基部构件； 链引导件，所述链引导件连接至可移动构件，以相对于可移动构件绕着转动轴线转动； 摩擦元件，所述摩擦元件操作地布置在可移动构件与链引导件之间，以通过摩擦提供链引导件在第一转动方向上的转动阻力；以及 马达，所述马达操作地连接至可移动构件，以使可移动构件相对于基部构件移动。
2.如权利要求1所述的自行车变速器，其中 当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。
3.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括 第一偏压元件，所述第一偏压 元件将可移动构件和链引导件相对于基部构件朝着低速档位置偏压。
4.如权利要求3所述的自行车变速器，其中 当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。
5.如权利要求3所述的自行车变速器，其中 在马达将可移动构件相对于基部构件朝着低速档位置移动时，摩擦元件增大马达的操作能量。
6.如权利要求5所述的自行车变速器，其中 对于马达使可移动构件朝着低速档位置移动与使可移动构件朝着高速档位置移动来说，马达的操作能量基本相等。
7.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括 第二偏压元件，所述第二偏压元件绕着转动轴线在与第一转动方向相反的第二转动方向上偏压链引导件。
8.如权利要求7所述的自行车变速器，其中 当沿着转动轴线从可移动构件的非面向车架侧面看去时，第一转动方向是链引导件绕着转动轴线的逆时针转动方向。
9.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括 联动装置，所述联动装置将可移动构件可移动地连接至基部构件。
10.如权利要求1所述的自行车变速器，其中 马达安装到基部构件，并且马达具有输出轴，所述输出轴连接至联动装置，以使可移动构件在低速档位置与高速档位置之间移动。
11.如权利要求1所述的自行车变速器，还包括 转动轴，所述转动轴固定到链引导件上并且可转动地连接至可移动构件，摩擦元件围绕转动轴设置在可移动构件上。
12.如权利要求11所述的自行车变速器，还包括 单向离合器，所述单向离合器设置在摩擦元件与转动轴之间。
13.如权利要求12所述的自行车变速器，其中转动轴包括单向离合器的内圈。
14.如权利要求12所述的自行车变速器，其中摩擦元件将摩擦施加到 单向离合器的外圈的外周表面上。
【文档编号】B62M9/122GK103707994SQ201310024319
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年1月14日 优先权日:2012年10月4日
【发明者】山口壮太, 江村笃裕 申请人:株式会社岛野