帶有設置於聯動機構內的馬達的自行車撥鏈器的製作方法
2023-08-04 13:01:11
專利名稱：帶有設置於聯動機構內的馬達的自行車撥鏈器的製作方法
技術領域：
本發明涉及自行車，尤其涉及一種機動化自行車撥鏈器。
背景技術：
許多當前的自行車都具有電子控制的自行車部件。例如，一些自行車包括自動傳動裝置，其中電子機動化的前後撥鏈器由一微型計算機根據自行車速度來自動控制。一種類型的機動化撥鏈器包括一與撥鏈器相間隔開並且通過一常規Bowden型纜線連接於撥鏈器上的馬達，其中馬達通過牽拉和鬆脫Bowden型纜線的內部金屬線來操縱撥鏈器。另一種類型的機動化撥鏈器將馬達與撥鏈器集成起來以便使得由馬達驅動軸直接來驅動撥鏈器聯動機構。這種構型無需Bowden型纜線，因此使得撥鏈器總體機構更加緊湊。
儘管帶有一集成型馬達的撥鏈器具有許多優點，但其也具有缺點。例如，撥鏈器自身必須製作得更大以便容納馬達及相關部件。由於撥鏈器安裝於自行車車架的側面，因此較大的撥鏈器就會沿側向比常規型撥鏈器伸出更多。而這又會產生在崎嶇地區騎行時撥鏈器可能會受到巖石或其它障礙物撞擊的危險，或者在自行車摔倒時撥鏈器受到損壞或破壞的危險。
一些機動化撥鏈器包括具有多個尺寸不同的互連齒輪的齒輪減速機構，以便可以使用較高速度、低轉矩馬達來精確移動撥鏈器聯動機構。如果馬達與撥鏈器集成起來，則齒輪減速機構也必須與撥鏈器集成起來。通常，齒輪減速機構包括於將撥鏈器安裝於自行車車架上的撥鏈器基座構件內。在這種情況下，不同尺寸的齒輪的樞軸附連於基座構件上，並且可能還附連於撥鏈器聯動機構和/或馬達驅動軸上。因此，有時必須拆下整個撥鏈器以便維修馬達或齒輪減速機構。而且，有時樞軸永久性地安裝於基座構件上，安裝於聯動機構和/或馬達驅動軸上，因此如果齒輪減速機構受到磨損或損壞，則必須更換整個撥鏈器。
發明內容
本發明的目的在於一種機動化撥鏈器的各種特徵。在一個實施例中，一種自行車撥鏈器包括用於連接到自行車上的基座構件；用於支承鏈條導向器的可動式構件；第一連杆構件，該第一連杆構件通過第一連杆銷可樞轉地聯接於基座構件上並且通過第二連杆銷可樞轉地聯接於可動式構件上；第二連杆構件，該第二連杆構件通過第三連杆銷可樞轉地聯接於基座構件上並且通過第四連杆銷可樞轉地聯接於可動式構件上；以及具有主馬達外殼的馬達，一驅動軸通過主馬達外殼引出並且限定了一指向背離主馬達外殼的方向的驅動軸矢量。第一連杆銷、第二連杆銷、第三連杆銷和第四連杆銷限定了一假想空間的邊緣，其中以不相交的方式連接著第一連杆銷、第二連杆銷、第三連杆銷和第四連杆銷的端部的直的連續假想線限定了假想空間的其餘邊緣。至少一部分主馬達外殼置於假想空間內，以及驅動軸矢量指向背離包含著第二連杆銷和第四連杆銷的平面的方向。其它發明特徵通過以下描述將得到清楚了解，並且這些特徵單獨或與以上特徵組合起來可形成更多發明的基礎，如權利要求及其等價內容中所述。
圖1為一種自行車的特定實施例的側視圖；圖2為後撥鏈器的更詳細的側視圖；圖3為後撥鏈器的後視圖；圖4為後撥鏈器處於高速位置時的底視圖；圖5為後撥鏈器處於低速位置時的底視圖；圖6為沿圖3中的VI-VI線剖開的後撥鏈器的剖面圖；圖7為撥鏈器基座構件的上視圖；圖8為撥鏈器基座構件的前視圖；圖9為撥鏈器基座構件的底視圖，其中齒輪減速機構蓋已拆除；圖10為沿圖8中的X-X線剖開的撥鏈器基座構件的剖面圖；圖11為沿圖8中的XI-XI線剖開的撥鏈器基座構件的剖面圖；圖12為置於由連杆銷所限定的假想空間中的撥鏈器馬達的示意圖；圖13為從基座構件上拆除的齒輪減速機構的視圖；以及圖14為齒輪減速機構的部件分解圖。
具體實施例方式
圖1為一種自行車4的特定實施例的側視圖。自行車4包括一車架主體8，其通過按照常規雙菱形構型將管子焊接在一起構造而成。一前叉12安裝於車架主體8的前部以便繞著一傾斜軸線轉動，而一車把組件16安裝於前叉12的頂部。一鞍座18安裝於車架主體8的中部上方，一驅動機構20安裝於車架主體8的下部，一前輪24可轉動地安裝於前叉12的底部，並且一後輪28可轉動地安裝於車架主體8的後部。一前閘機構32用來制動前輪24，而一後閘機構36用來制動後輪28。
驅動機構20包括一腳蹬曲柄組件40、一前傳動裝置44以及一後傳動裝置50，其中腳蹬曲柄組件40可轉動地安裝於車架主體8的中軸上，前傳動裝置44包括一安裝於車架主體8上的前撥鏈器46和多個(例如兩個)安裝於腳蹬曲柄組件40的右側上的鏈輪48，而後傳動裝置50包括一安裝於車架主體8的後部的後撥鏈器52和多個(例如八個)安裝於後輪28上的後鏈輪54。前撥鏈器46按照選擇將一鏈條60接合於多個前鏈輪48之一上，而後撥鏈器52按照選擇將鏈條60接合於多個後鏈輪54之一上。
車把組件16包括一安裝於前叉12頂部上的車把杆64和一安裝於車把杆64頂部上的落下式車把66。已知構造的組合式制動/變速杆組件70(只示出了右側制動/變速杆組件)安裝於車把66的相對上曲線側處。左側制動/變速杆組件70用於通過一閘線組件72來操縱前閘機構32，而右側制動/變速杆組件70用於通過一閘線組件74來操縱後閘機構36。制動/變速杆組件70還構造成用於通過一安裝於車把66中央處的控制單元78來手動控制前傳動裝置44和後傳動裝置50。控制單元78響應於來自車輪轉動傳感器的信號按照已知方式通過一電纜線組件84來自動地電子控制著前撥鏈器46和後撥鏈器52的操縱，其中車輪轉動傳感器包括一安裝於車架主體8上的簧片開關86和一安裝於前輪24上的磁體88，其中來自簧片開關86的信號通過一電纜線組件90來接收。作為替代方案，控制單元78也可響應於組合式制動/變速杆組件70的手動操縱而按照已知方式電子控制著前撥鏈器46和後撥鏈器52的操縱。
圖2為後撥鏈器52的側視圖，圖3為後撥鏈器52的後視圖，圖4為後撥鏈器52處於高速位置時(這時鏈條60接合著最小的後鏈輪54)的底視圖，而圖5為後撥鏈器52處於低速位置時(這時鏈條60接合著最大的後鏈輪54)的底視圖。如這些圖中所示，後撥鏈器52包括一基座構件100、一可動式構件104以及第一和第二連杆構件120和124，其中基座構件100構造成將後撥鏈器52附連於車架主體8的後部，可動式構件104可樞軸轉動地支承著一鏈條導向器108，而第一和第二連杆構件聯接於基座構件100與可動式構件104之間以便使得可動式構件104相對於基座構件100運動。鏈條導向器108可轉動地支承著一導輪112和一張力輪116以便引導鏈條60與多個後鏈輪54中的選定後鏈輪相接合。
第一連杆構件120具有一第一端126和一第二端134，其中第一端126通過一第一連杆銷128可樞軸轉動地聯接於基座構件100上，而第二端134通過一第二連杆銷138可樞軸轉動地聯接於可動式構件104上。類似地，第二連杆構件124具有一第一端142和一第二端150，其中第一端142通過一第三連杆銷146可樞軸轉動地聯接於基座構件100上，而第二端150通過一第四連杆銷154可樞軸轉動地聯接於可動式構件104上。在這個實施例中，第二連杆構件124的第一端142通過一形成於第三連杆銷146上的扁平部分156(圖8)而鍵接於第三連杆銷146上，以便使得第二連杆構件124和第三連杆銷146作為一個整體轉動。一彈簧160(圖6)置於第一連杆構件120與第二連杆構件124之間以便消除齒輪減速機構210中的遊隙。在這個實施例中，彈簧160為一具有一第一端162和一第二端166的螺旋彈簧，其中第一端162大約在第一連杆銷128與第二連杆銷138的中間處對第一連杆構件120施加一偏壓力，而第二端166在緊接第四連杆銷154處對第二連杆構件124施加一偏壓力。
基座構件100包括一基本為圓柱形的車架安裝部分170和一驅動外殼174。車架安裝部分170包括一安裝螺栓孔178和一轉動停止器180。一車架安裝螺栓182穿過安裝螺栓孔178以便將車架安裝部分170可轉動地安裝於車架主體2上。一常規型偏壓彈簧(未示出)置於安裝螺栓孔178內並且圍繞著車架安裝螺栓182以便將停止器板183(圖3)相對於車架安裝部分170偏壓，從而使得停止器板183上的轉動停止器184(圖2)按照已知方式緊靠著車架安裝部分170上的轉動停止器180。
驅動外殼174包括一主外殼190和一通過螺釘198附連於主外殼190上的蓋194。優選地，蓋194附連於主外殼190的底部以便使得水或其它汙物不能進入主外殼190內部。主外殼190與車架安裝部分170整體地形成為一體，並且限定了一個用於容放驅動部件如電動馬達206和齒輪減速機構210的驅動部件空間202(圖6)。
馬達206包括主馬達外殼214(圖8)、一個馬達驅動軸222(圖10)和一個馬達軸驅動齒輪230，其中主馬達外殼214置於主外殼190的一基本為圓柱形的馬達安裝部分218內，馬達驅動軸222從主馬達外殼214向外延伸並且限定了一指向背離主馬達外殼214的方向的驅動軸矢量V，而馬達軸驅動齒輪230附連於馬達驅動軸222的自由端上。在這個實施例中，驅動外殼174構造成使得整個主馬達外殼214置於基座構件100內。
如圖12中示意性地示出，第一連杆銷128、第二連杆銷138、第三連杆銷146和第四連杆銷154限定了一假想空間250的邊緣，並且不相交地連接著第一連杆銷128、第二連杆銷138、第三連杆銷146和第四連杆銷154的端部的直連續假想線PH1-PH8限定了假想空間250的其餘邊緣。而且，第一連杆銷128和第三連杆銷146位於一平面P1內，而第二連杆銷138和第四連杆銷154位於一平面P2內。驅動軸矢量V指向背離平面P2的方向，優選地但並非必需地使得當在垂直於第一連杆銷128、第二連杆銷138、第三連杆銷146和第四連杆銷154的平面P3內測量時，驅動軸矢量V與平面P2之間的相對角θ處於45度至135度之間的範圍內。至少一部分主馬達外殼214置於假想空間250內。由於這些特徵，無論單獨還是組合使用，就可使得基座構件100進而後撥鏈器52更為緊湊。
圖13為從驅動外殼174上拆除的齒輪減速機構210的視圖，而圖14為齒輪減速機構210的部件分解圖。在這個實施例中，齒輪減速機構210為一容放於驅動外殼174的驅動組件空間202內的獨立單元，以便使得齒輪減速機構210完全置於基座構件100之內並且可作為一個整體從基座構件100中拆除。如圖13和14中所示，齒輪減速機構210包括一支承著齒輪減速單元298和一位置傳感單元299的齒輪支架300。齒輪減速單元298包括一主支架302、一第一齒輪304、一第二齒輪310以及多個中間齒輪316、318、320和322，其中主支架302包括一主支架蓋303，其都由塑料材料製成，第一齒輪304通過一樞軸306可轉動地聯接於主支架302上以接合馬達軸驅動齒輪230，從而接收來自馬達206的旋轉驅動力；第二齒輪310通過一樞軸312可轉動地聯接於主支架302上以便接合一從動部分或部件，如與第三連杆銷146和第二連杆構件124一起整體地轉動的連杆驅動齒輪314(圖9)；多個中間齒輪316、318、320和322聯接於第一齒輪304與第二齒輪310之間以便在馬達軸驅動齒輪230與連杆驅動齒輪314之間進一步減小轉動速率。較小直徑的中間齒輪316與第一齒輪304一起整體地形成並且接合較大直徑的中間齒輪318。中間齒輪318與較小直徑的中間齒輪320一起整體地形成並且通過一隔離物319與其相隔開，其中中間齒輪318和320通過一樞軸321可轉動地聯接於主支架302和主支架蓋303上。中間齒輪320接合著較大直徑的中間齒輪322，其中中間齒輪322與第二齒輪310一起整體地形成。
主支架302包括一帶有一用於容放穿過其中的第三連杆銷146的開口328的半圓形底部324、一主體部分332、一馬達接口部分336以及一主支架蓋303。主體部分332包括一用於容放第一齒輪304和中間齒輪316的齒輪腔340、一用於容放中間齒輪318和320的齒輪腔344、和一用於容放中間齒輪322的齒輪腔348。齒輪腔340包括一用於支承樞軸306的下端的樞軸孔352，齒輪腔344包括一用於支承樞軸321的下端的樞軸孔356，而齒輪腔348包括一用於支承樞軸312的下端的樞軸孔360。一樞軸孔362形成於主支架蓋362中，用於支承樞軸321的上端。一襯套364置於齒輪腔348內中間齒輪322與主體部分332之間以便穩定中間齒輪322。馬達接口部分336用於穩定地連接馬達206與主支架302，並且包括一帶有驅動軸容放孔374的驅動軸容放構件370以便容放穿過其中的驅動軸222，從而使得馬達軸驅動齒輪230可以接合第一齒輪304。
位置傳感單元299操作聯接於第一齒輪304上，並且其包括一光學位置傳感構件370、一光發送器/光接收器單元378、一較小直徑的位置傳感減速齒輪382、以及一較大直徑的位置傳感減速齒輪386，光學位置傳感構件370通過一樞軸376可轉動地支承於一位置傳感單元支架374(其可由塑料材料製成)上，光發送器/光接收器單元378聯接於位置傳感單元支架374上，較小直徑的位置傳感減速齒輪382與位置傳感構件370一起整體地轉動，較大直徑的位置傳感減速齒輪386通過樞軸306可轉動地聯接於位置傳感單元支架374上。位置傳感單元支架374包括一用於支承樞軸312的上端的樞軸孔387、一用於支承樞軸376的上端的樞軸孔388、以及一用於支承樞軸306的上端的樞軸孔389。一襯套391置於第二齒輪310與位置傳感單元支架374之間以便穩定第二齒輪310。位置傳感減速齒輪386包括一帶有一對鍵突出部394的聯接軸390，鍵突出部394接合著位於第一齒輪304中的相應一對鍵開口398，以便使得位置傳感減速齒輪386與第一齒輪304一起整體地轉動。由於位置傳感減速齒輪382和386的緣故，位置傳感構件370也與第一齒輪304一起整體地轉動，但是速率更快。
應當很容易地清楚了解，主支架302可轉動地支承著作為一個基本上獨立的單元的第一齒輪304、第二齒輪310和多個中間齒輪316、318、320和322，而位置傳感單元支架374可轉動地支承著作為一個基本上獨立的單元的位置傳感構件370、光發送器/光接收器單元378以及位置傳感減速齒輪382和386。由於這種結構，齒輪減速機構210可作為一個單元從基座構件100上拆除以便更換或維修，並且齒輪減速單元298和位置傳感單元299可作為基本上獨立的單元互相分離，以便分離地進行更換或維修。而且，由塑料材料來形成齒輪支承部分例如主支架302、主支架蓋303和位置傳感單元支架374，就可以減少製造成本並且還可以減少由於操縱齒輪而產生的噪聲。
儘管以上描述了本發明特徵的不同實施例，但是在不超出本發明的精神和範圍的情況下，可以採用進一步的改型。例如，各種部件的尺寸、形狀、位置或方位可以根據需要進行改變。圖中所示直接互相連接或接觸的部件可以具有置於其間的中間結構。一個元件的功能可以由兩個元件執行，反之亦然。一個實施例的結構和功能可以適用於另一個實施側中。並不需要所有的優點同時出現於一個特定實施例中。每個獨特於現有技術的特徵，無論是單獨或還是與其它特徵結合，也都應當被申請人看作對更多發明的獨立描述，包括通過這些特徵而體現的結構和/或功能上的概念。因此，本發明的範圍不應被所公開的特定結構或對一種特殊結構或特徵進行的清楚的初始焦點或強調內容所限定。
權利要求
1.一種自行車撥鏈器，其包括用於連接到自行車上的基座構件；用於支承鏈條導向器的可動式構件；第一連杆構件，該第一連杆構件通過第一連杆銷可樞轉地聯接於基座構件上並且通過第二連杆銷可樞轉地聯接於可動式構件上；第二連杆構件，該第二連杆構件通過第三連杆銷可樞轉地聯接於基座構件上並且通過第四連杆銷可樞轉地聯接於可動式構件上；其中第一連杆銷、第二連杆銷、第三連杆銷和第四連杆銷限定了一假想空間的邊緣；其中以不相交的方式連接著第一連杆銷、第二連杆銷、第三連杆銷和第四連杆銷的端部的直的連續假想線限定了假想空間的其餘邊緣；具有主馬達外殼的馬達，一驅動軸通過主馬達外殼引出並且限定了一指向背離主馬達外殼的方向的驅動軸矢量；其中至少一部分主馬達外殼置於假想空間內；以及其中驅動軸矢量指向背離包含著第二連杆銷和第四連杆銷的平面的方向。
2.根據權利要求1所述的撥鏈器，其中當在垂直於第一連杆銷、第二連杆銷、第三連杆銷和第四連杆銷的平面內測量時，驅動軸矢量與包含著第二連杆銷和第四連杆銷的平面之間的相對角處於45度至135度之間的範圍內。
3.根據權利要求1所述的撥鏈器，其中聯接驅動軸以便通過齒輪連接移動該可動式構件。
4.根據權利要求3所述的撥鏈器，其中齒輪連接包括一齒輪減速機構。
5.根據權利要求1所述的撥鏈器，其中至少一部分主馬達外殼置於基座構件內。
6.根據權利要求1所述的撥鏈器，其中至少一部分驅動軸置於基座構件內。
7.根據權利要求1所述的撥鏈器，其中至少一部分主馬達外殼置於基座構件內，並且其中至少一部分驅動軸置於基座構件內。
8.根據權利要求7所述的撥鏈器，其中聯接驅動軸以便通過齒輪連接移動該可動式構件。
9.根據權利要求8所述的撥鏈器，其中齒輪連接包括一齒輪減速機構。
10.根據權利要求7所述的撥鏈器，其中整個主馬達外殼置於基座構件內，並且其中整個驅動軸置於基座構件內。
11.根據權利要求10所述的撥鏈器，其中聯接驅動軸以便通過齒輪連接移動該可動式構件。
全文摘要
一種自行車撥鏈器包括基座構件；用於支承鏈條導向器的可動式構件；第一連杆構件，該第一連杆構件通過相應的第一和第二連杆銷可樞轉地聯接於基座構件和可動式構件上；第二連杆構件，該第二連杆構件通過相應的第三和第四連杆銷可樞轉地聯接於基座構件和可動式構件上；以及具有限定了驅動軸矢量的驅動軸的馬達。第一至第四連杆銷限定了一假想空間的邊緣，其中以不相交的方式連接著第一至第四連杆銷的端部的直的連續假想線限定了假想空間的其餘邊緣。至少一部分主馬達外殼置於假想空間內，以及驅動軸矢量指向背離包含著第二和第四連杆銷的平面的方向。
文檔編號B62M25/08GK1660655SQ200410057859
公開日2005年8月31日 申請日期2004年8月20日 優先權日2004年2月24日
發明者福田雅彥 申請人:株式會社島野