将分离的拨链器力过载离合器重新接合的电动拨链器

摘要

拨链器包括驱动驱动构件的电机、由所述驱动构件驱动的从动构件、以及具有第一元件的离合器，当所述驱动构件与所述从动构件之间的动力传动路径上存在大的阻力时，所述第一元件从第二元件分离。用于控制所述拨链器的设备包括重新接合指令接收电路和重新接合电路，其中当所述第一元件从所述第二元件分离时，所述重新接收指令接收电路接收将所述第一元件与所述第二元件重新接合的重新接合指令信号，并且所述重新接合电路响应于所述重新接合指令信号将所述第一元件与所述第二元件重新接合。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及自行车，尤其涉及电动自行车拨链器的各种特征。

背景技术

[0002]由自行车变速器操作的拨链器通常包括与另一旋转构件(例如，自行车的前曲柄和/或后轮)一起旋转的多个链轮和用于在多个链轮之间移位链条的拨链器。传统的拨链器包括适于安装在自行车架上的基座构件、支撑车链导件的可动构件、以及连接在基座构件与可动构件之间使可动构件可相对于基座构件横向地内外移动的连杆机构。这种拨链器由手动致动器手动控制，例如附接到自行车把的杆或快转把手，其中拨链器通过鲍登线(Bowden cable)连接到致动器。

[0003]近来，发展了各种电子装置来控制拨链器的运动。这种装置有时包括用于检测自行车行进状况的行进状况检测器、用于将拨链器相对于所述多个链轮横向地内外移动的电机、以及处理器。处理器响应于检测的行进状况来控制电机，使得拨链器位于适当的位置中，以保持行进状况处在所需的范围内。

[0004]电机通常通过移动致动构件(例如，连接到连杆机构的致动臂或枢转轴)将拨链器横向向内和/或横向向外地移动。不幸的是，有时可动构件侧向运动会受到极大的阻力，尤其是当所述多个链轮静止时，并且该阻力传递至致动构件。由于在这种情形下电机可能无法移动致动构件，所以存在损坏电机的风险。另一个潜在问题是可能向可动构件施加不期望的外力。该外力可传递给致动构件，从而带来破坏电机的风险。例如，当自行车倒下时，可能向拨链器施加朝向车轮的不期望的力，或者如果拨链器钩到外物时，可能向拨链器施加指向远离车轮方向的不期望力。

[0005]为避免对拨链器的损坏，可在致动构件与链条导件之间的动力传递路径上布置离合器。该离合器可包括第一和第二元件，当所述动力传递路径内存在较大阻力时，所述第一和第二元件分离。在某些情形下，有必要由用户手动重新接合所述第一和第二元件。

发明内容

[0006]本发明涉及电动自行车拨链器的各种特征。在一个实施例中，所述拨链器包括驱动驱动构件的电机、由所述驱动构件驱动的从动构件、以及具有第一元件的离合器，当所述驱动构件与所述从动构件之间的动力传动路径上存在大的阻力时，所述第一元件从第二元件分离。用于控制所述拨链器的设备包括重新接合指令接收电路和重新接合电路，其中当所述第一元件从所述第二元件分离时，所述重新接收指令接收电路接收将所述第一元件与所述第二元件重新接合的重新接合指令信号，并且所述重新接合电路响应于所述重新接合指令信号将所述第一元件与所述第二元件重新接合。从下面的描述中可清楚其它发明特征，这些特征本身或与上面特征的组合可形成权利要求中所记载的进一步发明的基础。

附图说明

[0007]图1为包括电控自行车变速器具体实施例的自行车的侧视图；

[0008]图2为安装了电控自行车变速器组件的车把的斜视图；

[0009]图3为控制系统具体实施例的框图；

[0010]图4为图1中所示后拨链器和链轮组件的近视图；

[0011]图5为图4中所示拨链器的局部分解图；

[0012]图6为示出电机驱动机构具体实施例的后拨链器控制壳体的视图；

[0013]图7为示出驱动构件、从动构件和离合器的拨链器的连杆机构的内部侧视图；以及

[0014]图8为处于分离状态的离合器的视图。

具体实施方式

[0015]图1为包括电控自行车变速器具体实施例的自行车10的侧视图。自行车10具有车架14、可旋转地支撑在车架14的头管22内的前叉18、由前叉18可旋转地支撑的前轮26、用于将前叉18(从而前轮26)沿所需方向旋转的车把30、以及可旋转地支撑在车架14后方的后轮34。可旋转地支撑在车架14下半部分的轴46上安装有一对曲柄臂38，每个曲柄臂38都支撑一个踏板42。曲柄臂42的右侧上安装有与右侧曲柄臂38一起旋转的多个前链轮50，后轮34上安装有与后轮34一起旋转的、包括多个后链轮54a-54g(图4)的链轮单元54。链条58接合所述多个前链轮50之一和所述多个后链轮54a-54g之一。前拨链器62安装在车架14上最靠近所述多个前链轮50之处，用以将链条58在多个前链轮50之间移动，后拨链器66安装在车架14上最靠近链轮单元54之处，用以将链条58在多个后链轮54a-54g之间移动。前叉18上安装有用来制动前轮26的前制动单元70，车架14后方安装有用来制动后轮34的后制动单元74。前制动单元70连接到鲍登式控制线78上，该控制线78连接到安装在车把30右侧的制动杆组件82上，如图2中所示。类似地，后制动单元74连接到鲍登式控制线88上，该控制线88连接到安装在车把30左侧的制动杆组件92上。

[0016]如图1-3中所示，连接在车把30上的安装支架108上安装了具有LCD显示屏104的显示壳体100。车把30的右侧安装有支撑模式开关的右开关壳体190、后拨链器加档开关198、以及后拨链器减档开关202。类似地，车把30的左侧安装有支撑模式开关的左开关壳体250、前拨链器加档开关258、以及前拨链器减档开关262。右开关壳体190内布置的组件通过传递路径(例如，配线)206连接到显示壳体100的组件，左开关壳体250内布置的组件通过传递路径(communication path)(例如，配线)266连接到显示壳体100的组件。模式开关194和254可用于在手动换档模式与一个或多个自动换档模式之间转换，以改变显示屏104上显示的信息等等。拨链器控制单元310安装在车架14上，其通过中间传递路径(例如，配线)314电连接到显示壳体100内的组件上。后拨链器66上连接有后拨链器控制壳体315，其通过中间传递路径(例如，配线)316电连接到拨链器控制单元310上。类似地，前拨链器62上连接有前拨链器控制壳体317，其通过中间传递路径(例如，配线)318连接到拨链器控制单元310上。设置用于感测连接到左侧曲柄臂38的磁铁(未示出)的信号的曲柄旋转传感器343，以便以公知的方式确定曲柄臂38的转速，并设置用于感测安装到前轮26的磁铁348的信号的车轮旋转传感器345，以便以公知的方式确定自行车的速度。曲柄旋转传感器343和车轮旋转传感器345分别通过单独的传递路径346和347(图3)连接到拨链器控制单元310。

[0017]如图3中所示，显示壳体100还包括主控制单元350、手动动力开关352、手动离合器重置开关354、以及可选的自动重新接合指令电路355。主控制单元350包括CPU 356、存储器358、离合器重新接合电路359、以及信号产生单元360。CPU356为根据存储在358内的信息运行的编程处理器。信号产生单元360响应于设在右开关壳体190和左开关壳体250内的开关的输入信号，给拨链器控制单元310提供用来控制前拨链器62和后拨链器66的输出信号。动力开关352将主控制单元350打开或关闭。

[0018]如下面更全面描述的，离合器重置开关354用作重新接合指令接收电路，给离合器重新接合电路359提供重新接合指令信号，使得骑车者可手动指令主控制单元350执行后拨链器66的离合器重置操作。可选自动重新接合指令电路自动地检测离合器分离状况，并自动地给离合器重新接合电路359提供重新接合指令信号，使得主控制单元350可自动地执行后拨链器66的离合器重置操作。自动重新接合指令电路包括分离确定电路362和重新接合指令信号提供电路364。

[0019]离合器重新接合电路359包括电机驱动单元366和重新接合检测电路368。重新接合检测电路368包括计时器370、运动检测电路372、以及可选位置检测电路374。下面描述这些组件的功能。

[0020]如图4和5中所示，后拨链器控制壳体315安装在基座构件400与后拨链器66的外罩404之间。基座构件400以公知的方式可摆动地安装在车架14上，其包括用于将配套连接器403连接在中间传递路径316上的电连接器402。如图5中所示，外罩404和后拨链器控制壳体315通过螺钉408和410安装到基座构件400上。螺钉408延伸通过外罩404中的开口412、隔离管416、延伸进基座构件400中的螺纹开口424，其中隔离管延伸通过后拨链器控制壳体罩422内的开口420。螺钉410延伸通过外罩404中的开口428、后拨链器控制壳体罩422内的开口432、延伸进基座构件400的螺纹开口436。

[0021]后拨链器66还包括形式为连杆构件440和444的连杆机构，所述连杆构件440和444通过各自的枢转轴448和452可枢转地连接到后拨链器控制壳体315上。连杆构件440和444的另一端通过各自的枢转轴460和462可枢转地连接到可动构件456上。可动构件456可旋转地支撑链条导件466，该链条导件466再可旋转地支撑导轮470和张力轮474，以便以公知的方式接合链条58。如下面更详细描述的，电机480(图6)转动枢转轴452，以便使连杆构件444将可动构件456和链条导件466横向地移动，从而将链条在多个后链轮54a-54g之间移位。

[0022]图6为示出后拨链器控制壳体315移除了后拨链器控制壳体罩422的部分的视图。如图6中所示，电机480包括通过齿轮减速机构驱动枢转轴452的小齿轮驱动轴484，所述齿轮减速机构包括齿轮488、492、496、500和504，其中动力传动路径内各齿轮488、492、496和500的小直径齿轮部分驱动下一齿轮的大直径齿轮部分。齿轮504与枢转轴452一体地旋转。后拨链器控制壳体315内安装有形式为数字式动作或位置传感器508的数字信号提供机构。在该实施例中，数字式动作或位置传感器508包括与小齿轮驱动轴484一体旋转的遮光轮512、布置在遮光轮512一侧的光源(例如，LED)516、布置在遮光轮512另一侧上的光检测器(例如，光敏晶体管)520。遮光轮512与小齿轮驱动轴484的旋转使得光从LED 516至光敏晶体管520的通路间歇地被阻止，因此产生具有由遮光轮512的转速确定的周期的数字信号。

[0023]图7为示出力传递机构540的连杆机构的内部侧视图，所述力传递机构540将驱动力从枢转轴452传递到连杆构件444，以便将可动构件456相对于控制壳体罩422(和基座构件400)移动。在该实施例中，力传递机构540包括形成离合器的驱动构件550和(即，可松开的锁止机构)的从动构件554、偏压单元558、以及偏压力调整单元562。分别为驱动构件550和/或从动构件554提供可选驱动构件参数传感器563和/或可选从动构件参数传感器564，以用在下述可选离合器重置操作中。传感器563和564可包括电位计、光学传感器类的传感器508，或者适于实现下述功能的其它适当的传感器。

[0024]驱动构件550连接到枢转轴452上，使得电机480将枢转轴452与驱动构件550作为一个单元转动。例如，驱动构件550可刚性地固定到枢转轴452上。驱动构件550为具有曲形外围表面566的比较薄的板状构件。弧形表面部分570具有大致相同的曲率半径，但是包括以下述方式用作掣子的缺口574。

[0025]从动构件554通过枢转轴578可枢转地连接到连杆构件444，所述枢转轴578可为部分螺钉的形式。从动构件554包括基体部分582、从基体部分582延伸且接合驱动构件550中的掣子574的手指形式的掣子突起586、从基体部分582向可动构件456延伸的细长臂部分588、以及位于臂部分588末端的销形式的偏压构件接合构件596。在该实施例中，由于下述原因，掣子突起586的尖端截面具有与驱动构件550弧形表面570的曲率半径大致相同的曲率半径的支撑表面592。

[0026]偏压单元558包括缠绕枢转轴462的扭簧594。弹簧594具有第一端598和第二端602，其中第一端598接合(例如，接触)从动构件554上的偏压构件接合构件590。弹簧594向从动构件554施加顺时针的偏压力，使得掣子突起586压入缺口574。

[0027]偏压力调整单元562调整施加到从动构件554的偏压力，从而用作调整由掣子突起586与缺口574形成的离合器的接合力的接合力调整单元。偏压调整单元562包括形成在连杆构件444上的安装凸台606和调整螺钉610。安装凸台606包括凹槽614和螺钉保持器618，其中凹槽614的尺寸制成在其中接收弹簧594的第二端602，螺钉保持器618包括用于在其中螺纹接合地接收调整螺钉610的螺纹开口622。如图7中所示，调整螺钉610的右端接触弹簧594的第二端602。因此，将调整螺钉610向右移动，既增大了从动构件554上的顺时针偏压力，又提高了掣子突起586与凹槽574之间的接合压力，将调整螺钉610向左移动，既减小了从动构件554上的顺时针偏压力，又降低了掣子突起586与凹槽574之间的接合压力。

[0028]当需要改变传动时，依据是需要加档操作还是减档操作，电机580沿顺时针或逆时针转动轴452和驱动构件550。因为掣子突起586与缺口574之间由弹簧594使得的接合压力，所以驱动构件550、从动构件554以及连杆构件444一起绕着由轴452限定的轴线旋转，因而可动构件456相对于控制壳体罩422(及基座构件400)移动。

[0029]图8示意性地示出了当驱动构件550顺时针转动期间可动构件456经受过大运动阻力(例如，图7中可动构件456向上运动的阻力)时，驱动构件550和从动构件554的操作。当驱动构件550的旋转力超过掣子突起586与缺口574之间的接合压力时，从动构件554绕着枢转轴578逆时针枢转，并且掣子突起586从缺口574分离，如图所示。将掣子突起586从缺口574分离所需的力通过偏压力调整单元562来调整。

[0030]当可动构件456经受不期望的外力(例如，图7中向下的力)时，发生相同的操作。在这种情形下，当施加到可动构件456的不期望外力超过掣子突起586与缺口574之间的接合压力时，从动构件554绕着枢转轴578逆时针枢转，掣子突起586以与图8中所示相同的方式从缺口574分离。

[0031]当从动构件550逆时针旋转期间可动构件456经受过大运动阻力(例如，图7中可动构件456向下运动的阻力)时、以及可动构件456经受不期望的向上的外力时，也发生掣子突起586从缺口574的分离。在这种情形下，驱动构件550相对于掣子突起586逆时针运动。

[0032]如上所述，在该实施例中，掣子突起586的尖端截成形成具有与驱动构件550弧形表面570的曲率半径大致相同的曲率半径的支撑表面592。因此，当掣子突起586从缺口574分离时，掣子突起586以比掣子突起586只是简单地弧形更大的表面积接触弧形表面570。这种结构的一个益处在于，在一旦取消了过大阻力或不期望力而拨链器66可继续操作之前，掣子突起586无需重新接合缺口574。弹簧594的偏压力可设定成在支撑表面592与弧形表面570之间存在足够的摩擦力，以便在没有过大阻力或不期望外力时，允许驱动构件550、从动构件554和连杆构件444作为一个单元一起移动。换句话说，支撑表面592和弧形表面570它们本身用作离合器。

[0033]通过手动操作可动构件456，可使掣子突起586与缺口574重新接合。可选择地，通过按压离合器重置开关，可使掣子突起586与缺口574重新接合。在该实施例中，按压离合器重置开关354使得离合器重置开关给离合器重新接合电路359提供重新接合指令信号。然后，离合器重新接合电路359激活电机驱动电路366提供电机驱动信号，使得电机480沿使掣子突起586重新接合缺口574的方向移动驱动构件550。在一个实施例中，电机480简单地沿着与不成功的传动换档操作方向相反的方向转动驱动构件500。但是，在该实施例中，电机480沿着朝向驱动构件550移动范围末端的方向转动驱动构件550。更具体地，电机480沿着朝向对应于拨链器66顶部传动位置的位置的方向转动驱动构件550。如果在这段时间期间，掣子突起586重新接合缺口574，那么由连接使得的附加阻力将立刻阻止驱动构件550的转动。如果对于由计时器370确定的所选时间间隔(例如，40ms)，传感器504未检测到小齿轮驱动轴484的旋转，那么其判断离合器已经被重置，停止重置操作。否则，电机480继续将驱动构件550朝着顶部传动位置转动，然后离合器重新接合电路359激活电机驱动电路366提供电机驱动信号，使得电机480沿着相反方向移动驱动构件550。最终，掣子突起586重新接合缺口574，该重新接合被重新接合检测电路368以上述方式检测，并停止重置操作。

[0034]尽管在上面的实施例中，离合器重置操作是通过按压离合器重置开关354而手动控制的，但是可选择使用自动重新接合指令电路355来自动地给离合器重新接合电路359提供重新接合指令信号。在这种情形下，可选驱动构件参数传感器563和/或可选从动构件参数传感器564形成自动重新接合指令电路355的一部分，以确定何时驱动构件550或从动构件554中至少一个的可选参数并不对应于预期参数。例如，驱动构件参数传感器563可为指示驱动构件550何时不在当前所选传动的适当位置的位置传感器。类似地，从动构件参数传感器564可为指示从动构件554何时不在当前所选传动的适当位置的位置传感器。从动构件参数传感器564可为指示何时在驱动电机480时从动构件554并不运动的动作传感器。驱动构件参数传感器563也可为有助于进行这种确定的动作传感器。驱动构件参数传感器563和从动构件参数传感器564可都为用于确定何时驱动构件550相对于从动构件554的位置并不对应于预期位置的位置传感器。

[0035]尽管在基本的实施例中是基于小齿轮驱动轴484的停止来确定掣子突起586与缺口574的重新接合，但是也可使用其它方法。例如，可选位置检测电路374可包括驱动构件参数传感器563和从动构件参数传感器564，两个都构造为位置传感器。在这种情形下，位置检测电路374可检测驱动构件550相对于从动构件554的位置，其对应于掣子突起586与缺口574的接合。

[0036]通常，在电机480与连杆构件444之间的动力传动路径上布置有过载保护离合器。换句话说，在该实施例中，离合器可位于从小齿轮驱动轴484，通过齿轮488、492、496、500和504，通过枢转轴452，通过驱动构件550，通过从动构件554，通过枢转轴578并通过连杆构件444的动力传动路径中的某处。当然，离合器的实际位置可依据机动拨链器的特定结构来变化。

[0037]尽管上面描述了发明特征的各种实施例，但是在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可使用其它变形。虽然连杆构件444是形成为单一的构件，但是从加工的观点来看，优选将连杆构件444形成为通过螺钉、铆钉等连接在一起的两个构件，以便于弹簧594在枢转轴462上的组装、便于安装凸台606的构造、或为了其它原因。尽管缺口574是形成在驱动构件550中的凹槽，但是也可使用用作掣子或可松动的锁止装置结构的开口或其它结构，这种结构符合缺口的定义。尽管使用调整螺钉610来以连续的方式调整弹簧594的力，但也可使用其它连续调整结构。可选地，可通过将弹簧594的第二端602插入形成在安装凸台606内的开口来以不连续的步骤调整偏压力。

[0038]掣子突起586无需被截，可形成为简单的弧形或具有一些其它形状。尽管基体部分582形成大致盘状，但是基体部分582可为细长的，或者具有适合应用的其它形状。本文的教导可应用到前拨链器。弹簧594无需为螺旋弹簧，其可包括任意数量的一体的偏压构件。驱动构件和从动构件不限于驱动构件550和从动构件554。驱动构件和从动构件可分配在从小齿轮驱动轴到链条导件466的动力传动路径内的任何地方。

[0039]可根据需要改变各种组件的尺寸、形状、位置或方向。显示为彼此直接连接或接触的组件可具有布置在其间的中间结构。一个构件的功能可由两个来执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可采用在另一实施例中。所有的优点并不必需同时存在一个特定实施例中。相对于现有技术独特的每个特征(包括该特征单独或与其它特征组合所包含的结构和/或功能概念)都应当被认为是本申请人的发明的单独描述。因此，本发明的范围不应当被所公开的具体结构或者集中于特定结构或特征的初始外观所限制。