機電式后撥鏈器的制作方法

文檔序號:18178191發布日期:2019-07-13 10:29
機電式后撥鏈器的制作方法

技術領域

本發明涉及自行車以及自行車撥鏈器。本發明尤其涉及用于自行車的機電式后撥鏈器。



技術實現要素:

本發明在一個方案中提供了用于自行車的機電式后撥鏈器,其包括能夠沿著安裝軸線附接至自行車的基座構件?;顒訕嫾ㄋ浇拥谋3旨芙M件。連桿機構包括基本垂直于安裝軸線取向的樞轉軸線。所述連桿機構將所述活動構件聯接至所述基座構件,該連桿機構可操作以使得所述活動構件能相對于所述基座構件沿基本平行于安裝軸線的方向移動。功率源設置有馬達,馬達電連接至所述功率源,并且變速器聯接至所述馬達并且由所述馬達致動以移動所述活動構件。

本發明的其它方案提供了一種后撥鏈器,其中,所述功率源布置在所述基座構件上或者所述基座構件中。所述連桿機構可以包括外連桿構件以及內連桿構件。所述連桿機構可以包括供所述連桿機構在其上樞轉的連桿銷,所述連桿銷限定了所述樞轉軸線。所述變速器可以包括能夠分別繞多個齒輪軸線旋轉的多個齒輪,其中,所述齒輪軸線基本平行于所述樞轉軸線。所述變速器可以布置在所述基座構件上或者所述基座構件中。所述馬達可以布置在所述基座構件上或者所述基座構件中。所述功率源可以布置在所述基座構件上或者所述基座構件中。所述連桿機構可以包括外連桿構件以及內連桿構件。所述后撥鏈器可以進一步包括所述活動構件和所述變速器之間的離合器,所述離合器響應于所述變速器的操作而移動所述活動構件。所述離合器可以包括聯接至所述變速器的驅動臂以及與所述驅動臂接觸的離合器彈簧。所述變速器可以包括輸出齒輪和聯接至輸出齒輪的驅動臂。離合器彈簧可以布置在所述內連桿構件上。所述離合器彈簧可以繞將所述內連桿構件附接至所述活動構件的所述連桿銷布置。所述馬達可以具有馬達軸,所述馬達軸的軸線垂直于所述樞轉軸線。所述連桿機構可以包括供所述連桿機構在其上樞轉的連桿銷,所述連桿銷限定了所述樞轉軸線,其中,所述樞轉軸線基本平行于所述安裝軸線,所述變速器包括能夠分別繞多個齒輪軸旋轉的多個齒輪,其中所述齒輪軸中的至少一些齒輪軸具有基本平行于所述樞轉軸線的齒輪軸軸線。

本發明在另選實施方式中還提供了一種用于自行車的機電式后撥鏈器,其包括能夠附接至自行車的基座構件?;顒訕嫾O置為附接有的保持架組件。連桿機構設置為將活動構件聯接至基座構件,并且能操作以使得所述活動構件能相對于所述基座構件移動。撥鏈器包括功率源以及電連接至所述功率源的馬達。變速器聯接至所述馬達并且由所述馬達的操作致動以移動所述活動構件,并且設置了位置檢測器,其包括借助所述變速器旋轉的磁體、感測磁體的旋轉的傳感器以及磁體引導件,該磁體引導件的尺寸及形狀設定為以引導方式接收磁體的一部分并且將磁體定位在傳感器的有效范圍內。

另選方案包括,其中,后撥鏈器包括布置在所述后撥鏈器中的磁體保持件,所述磁體由所述磁體保持件保持。所述磁體保持件可以聯接至所述變速器。后撥鏈器可以進一步包括定位在所述基座構件中的PC板,并且其中,所述傳感器布置在所述PC板的適當位置以感測磁體的運動。所述磁體引導件可以布置在所述PC板上,所述磁體從所述磁體保持件延伸。所述磁體保持件可以附接至位置檢測器齒輪。所述位置檢測器齒輪可以接觸所述變速器的輸出齒輪并且由所述變速器的輸出齒輪致動。后撥鏈器可以進一步包括位置檢測器齒輪偏置齒輪,其布置在撥鏈器中并且聯接至所述位置檢測器齒輪以減小其齒輪隙。

結合附圖通過本發明的一個或多個實施方式的以下說明,將會更完全理解本發明的這些和其它特征及優勢。

附圖說明

在附圖中:

圖1是根據本發明的安裝在自行車上的后撥鏈器。

圖1a是后撥鏈器,示出為局部致動。

圖2a、2b是撥鏈器的連桿機構分別位于其行程的外側極限和內側極限的兩個頂視圖。

圖3是沿圖2a的剖面E-E的兩個連桿機構樞轉銷位于撥鏈器的“B”轉向節的截面圖。

圖4是沿圖2a的剖面F-F的兩個連桿機構樞轉銷位于“P”轉向節的截面圖。

圖5a、5b是撥鏈器的立體圖,分別是安裝有功率源的圖(圖5a)和移除了功率源的圖(圖5b)。為了清晰,未示出保持架。

圖6a、6b、6c是功率源和撥鏈器之間的機械連接以及電連接,還通過圖2a的剖面D-D示出了用于從撥鏈器移除電池的先后過程。

圖7是撥鏈器的齒輪箱組件的分解圖。

圖7a是齒輪箱組件的頂視圖。

圖8是撥鏈器的馬達模塊的立體圖。

圖8a是馬達模塊的頂視圖。

圖8b是馬達模塊的側視圖。

圖9是沿著圖8b的剖面H-H的馬達模塊的截面圖,示出了馬達/蝸桿/蝸桿-齒輪布置。

圖10是沿著圖7a的剖面K-K的齒輪箱組件的截面圖,示出了三個(3)齒輪/軸。

圖11是沿著圖7a的剖面J-J的齒輪箱組件的截面圖,示出了與位置檢測器/磁體相關的部件。

圖12是沿著圖8a的剖面G-G的馬達模塊的截面圖,示出了用于將位置檢測器芯片相對于位置檢測器磁體定位的元件。

圖13是沿著圖1a的剖面A-A的齒輪箱組件的截面圖,示出了按鈕及其致動器組件,此外,還示出了LED以及透鏡。

圖14是沿著圖1a的剖面B-B的撥鏈器組件的截面圖,示出了下限位螺釘。

圖15a是沿著圖1a的剖面C-C的撥鏈器組件的截面圖,示出離合器處于非致動位置。

圖15b是沿著圖1a的剖面C-C的撥鏈器組件的截面圖,示出離合器處于局部致動位置。

圖15c是沿著圖1a的剖面C-C的撥鏈器組件的截面圖,示出離合器處于其完全致動位置,通過驅動臂和內連桿之間的硬止擋防止其進一步移動。

具體實施方式

此處將參考附圖描述本發明的實施例。應理解的是,此處給出的附圖和說明書設置成僅用于例示而不限制本發明,本發明由附隨的權利要求及其任何和所有等同物限定。例如,術語“第一”以及“第二”、“前”以及“后”、或者“左”以及“右”用于闡述的目的,不視為限制。而且,術語指的是通常安裝至自行車上的自行車機構,除非另有說明自行車以標準方式取向及使用。

圖1和圖1a是撥鏈器組件的概略圖。機電式后撥鏈器或者齒輪變速裝置20的基本結構包括:基座構件22,還稱為“b-轉向節”,其能夠以常規方式附接至自行車框架19;以及外連桿24以及內連桿26,它們通過例如連桿銷28a-d樞轉地附接至基座構件?;顒訕嫾蛘呓M件30還稱為“p-轉向節”,其樞轉地連接至內外連桿的與基座構件相反的端部,以允許活動組件相對于基座構件22移位。

外連桿24和內連桿26一起可以視為連桿機構32(例如平行四邊形式連桿機構)的組成部件。保持架組件34以常規方式樞轉地連接至活動組件30。自行車鏈條36可以接合常規鏈輪組件38的鏈輪,以常規方式定位在保持架組件34中,并且在安裝后通過活動組件30以及保持架組件相對于基座構件22沿橫向方向的移動能夠從一個鏈輪移到鏈輪組件中的另一鏈輪。

撥鏈器20是“直P”或者直平行四邊形型式,不同于“斜平行四邊形”型撥鏈器。直P撥鏈器(或者換句話說非斜平行四邊形撥鏈器)具有連桿機構32,銷28的樞轉軸線“PA”(見圖5b)形成了基本垂直于(即,幾度內)軸向A’方向的連桿機構接頭,軸向A’方向例如是安裝軸線(見圖2b)。安裝軸線可以由撥鏈器的安裝螺釘“B”的軸線限定,或者例如由自行車框架車叉(未示出)的掛鉤開口的軸線限定。樞轉軸線還可以考慮為平行于由鏈輪38限定的平面(圖1)。這引起活動組件30基本水平地移動。而且,樞轉軸線PA可以是垂直或者非垂直的(見圖1)。

因為撥鏈器20是直P的,所以其具有偏導輪42,這意味著導輪的旋轉軸線與保持架繞p-轉向節30的旋轉軸線不重合,即從其偏移,從而適應鏈輪38的可變直徑。撥鏈器還可以在p-轉向節處裝備有減震器組件40以及保持架鎖定件41,如一些機械撥鏈器公知的那樣。

齒輪箱44布置在b-轉向節22中和/或形成b-轉向節22的一部分或全部,齒輪箱44驅動連桿機構32和保持架組件34通過圖2a和圖2b所示的運動范圍。齒輪箱44包括變速器80。

參考圖15a(其是圖1a的剖面C-C),齒輪箱44包括輸出軸46。驅動臂48安裝在堞形幾何形狀的輸出軸46上,該堞形幾何形狀接合驅動臂上的對應堞形幾何形狀。驅動臂48和輸出軸46因而可旋轉地固定至彼此。

為了沿內側方向(即朝向較大直徑的鏈輪38)驅動連桿機構32,輸出軸46和驅動臂48借助齒輪箱44在圖15a中順時針旋轉,這會經由驅動臂以及內連桿上的突起50之間的直接接合而順時針驅動內連桿26。為了沿外側方向(即朝向較小直徑的鏈輪38)驅動連桿機構32,輸出軸46和驅動臂48在圖15a逆時針旋轉,這會經由與預加載離合器彈簧52的接合而逆時針驅動內連桿26,稍后將對預加載離合器彈簧52的位置和功能進行描述。換句話說,驅動臂48不直接推動內連桿26以沿外側方向驅動內連桿26。相反,驅動臂48推動離合器彈簧52,離合器彈簧沿外側方向驅動內連桿26。驅動臂48和離合器彈簧52被視為離合器192以從撥鏈器移動撥鏈器或者解耦變速器,如以下將更詳細解釋的。

如圖3(其是圖2a的剖面E-E)所示,偏置彈簧54布置在連桿機構樞轉銷28b之一周圍。偏置彈簧54的一個腿部54a接合外連桿24,另一腿部(未示出)接合基座構件22。偏置彈簧54可以是拉伸彈簧54’(圖2a)。偏置彈簧54的動作將連桿機構32沿外側方向推動以消除齒輪箱44以及連桿機構的反沖。

圖14(其是圖1a的剖面B-B)示出了下限位螺釘56。下限位螺釘56布置在齒輪箱組件44中,通過推進及縮回該螺釘來限制內連桿26的內側運動范圍。通過用手轉動限位螺釘56,以免工具方式調節限位螺釘56。這種免工具設計極大地降低了限位螺釘56遇到的最大轉矩,因為人手能夠施加在螺釘上的轉矩明顯低于人手在螺釘起子或其它工具輔助下所施加的轉矩,因此極大限制了由限位螺釘施加在齒輪箱44的齒輪(見圖7)上的力。這是期望的,因為齒輪上的過度力會使其斷裂。

圖7是齒輪箱組件44的分解圖。齒輪箱組件44可以形成b-轉向節22的結構部件。如圖7所示,馬達模塊60(稍后詳細描述)被接收在齒輪箱44的殼體64底部中的開口62中,并且用緊固件66(例如,六個螺釘)固定。殼體64包括被接收在齒輪箱殼體64的后壁72中的凹槽70中的彈針/密封組件68(下文詳細描述),并且用緊固件74(例如,兩個螺釘)固定。

馬達模塊60的概略圖示出于圖8。馬達76附接至馬達模塊基座78,馬達模塊基座78可以是注塑成型元件或者任何合適材料構成的元件,變速器80的主要部分置于軸82上,軸82被接收在基座78中。板104可以是沖壓金屬或者任何合適的材料,通過例如螺釘附接至基座78,并且支撐一個或多個齒輪(例如三個齒輪)的軸82的另一端部。

齒輪箱44包括位置檢測器84(見圖10、11)。與位置檢測器關聯的齒輪(下文將更詳細描述)位于馬達模塊基座78上或者靠近馬達模塊基座78。PC板86包括用于操作撥鏈器20的各種功能的電路,它們由柔性線纜88連接在一起。PC板86可以是三個剛性板或者任何合適數量的板。三個PC板86中的兩個可以螺接至基座78,另一PC板可以焊接至馬達76的背面,例如。柔性密封件90設置在基座78上以在基座組裝至馬達模塊殼體之后在基座以及馬達模塊殼體92之間進行密封。

圖9是馬達模塊60的截面圖,示出了馬達76的截面(圖8b的剖面H-H)。參考圖9,馬達76可以用兩個螺釘(該圖中不可見)附接至馬達模塊基座78。蝸桿94固定至馬達76的軸96,馬達軸的遠端部98被接收在軸承100(諸如球軸承)中,軸承100又接收在馬達模塊基座78中。蝸輪102接合蝸桿94。

圖10是齒輪箱44的截面圖,示出齒輪組件中的三個(圖7a的剖面K-K)。參考圖10,三個軸82中的每個軸的一個端部均能可旋轉地接收在馬達模塊基座78中,每個軸的另一端部接收在先前討論的金屬板104中的對應孔中。變速器80的三個齒輪組件106a-c分別可旋轉地接收在三個軸82上。圖10右側的齒輪組件106a在底部具有蝸輪102。如之前討論的,蝸輪102接合馬達軸96上的蝸桿94(見圖7a)。蝸輪102剛性附接至與其同軸的第一小齒輪108。第一小齒輪108接合正齒輪110,正齒輪110可旋轉地接收在三個軸中的中間軸82b上。該正齒輪110剛性附接至與其同軸的第二小齒輪112。第二小齒輪112接合第二正齒輪114,第二正齒輪114可旋轉地接收在圖10左側示出的軸82c上。第二正齒輪114剛性附接至與其同軸的第三小齒輪116。第三小齒輪116接合齒輪箱44的輸出齒輪118(該截面圖中不可見,見圖7a)。還應注意的是,圖10左側示出的軸82c的頂端支撐在馬達模塊殼體92中的軸承120中,這大大增加了對金屬板104的支撐量。換句話說,金屬板104由最左軸82c支撐,最左軸82c又由馬達模塊殼體92中的軸承120支撐。

圖3是撥鏈器20的截面圖,示出由b-轉向節22定位的兩個連桿機構樞轉銷28a、b的截面(圖2a的剖面E-E)。參考圖3右側,齒輪箱44的輸出齒輪118具有齒部122以及從齒部兩側突出的兩個管狀部124a、b。下管狀部124a可旋轉地接收在馬達模塊基座78中的軸承中,上管狀部124b可旋轉地接收在馬達模塊殼體92中的軸承中。下管狀部124a的端部具有接合前述驅動臂48的前述堞形幾何形狀(見圖15a)。內連桿26具有兩個臂126a、b,一個臂位于輸出齒輪118的上管狀部124b上方,另一臂位于輸出齒輪的下管狀部124a下方。內連桿臂126a、b中的孔128與輸出齒輪118中的孔130同軸,關聯的連桿銷28a被接收在這些孔中。連桿銷28a可相對于輸出齒輪118旋轉,但優選可旋轉地固定至內連桿26。

圖11是齒輪箱44的截面圖,示出位置檢測器84的截面。位置檢測器84用來通過感測變速器80(見圖8)的旋轉確定撥鏈器的位置。位置檢測器84包括呈位置檢測器芯片132形式的傳感器、位置檢測器齒輪134、位置檢測器磁體136以及任選的位置檢測器齒輪偏置齒輪138(圖7a的剖面J-J)。參考圖11,位置檢測器齒輪134可旋轉地安裝在位置檢測器軸140上,位置檢測器軸140由馬達模塊基座78支撐。位置檢測器齒輪134接合輸出齒輪118。磁體保持件142固定至位置檢測器齒輪134,位置檢測器磁體136固定至磁體保持件。因而,位置檢測器齒輪134、磁體保持件142以及磁體136都作為一個單元一起旋轉。

位置檢測器齒輪偏置齒輪軸144由馬達模塊基座78支撐。位置檢測器齒輪偏置齒輪138可旋轉地接收在位置檢測器齒輪偏置齒輪軸144上。扭轉彈簧146的一個腿部接合馬達模塊基座78,該扭轉彈簧的另一腿部接合位置檢測器齒輪偏置齒輪138。因而,扭轉彈簧146施加轉矩至位置檢測器齒輪偏置齒輪138,后者又施加轉矩至位置檢測器齒輪134,以有效消除位置檢測器齒輪和輸出齒輪118之間的任何游隙或者齒隙。

圖12是馬達模塊60的截面圖,示出了位置檢測器芯片132a借以相對于位置檢測器磁體136精確定位的裝置的剖面(圖8a的剖面G-G)。參考圖12,位置檢測器芯片132布置在三個PC板86之一上。磁體引導件148具有兩個突起150,它們可以是柱形的并且裝配入PC板86中的兩個對應孔152中。兩個緊固件(例如,螺釘)插入突起150以將磁體引導件148在PC板86上緊固就位。因而,PC板86、位置檢測器芯片132、磁體引導件148和兩個螺釘形成子組件。在組裝馬達模塊60期間,該子組件組裝至馬達模塊,使得磁體136接收在磁體引導件148中。因而,位置檢測器芯片132a的軸線精確地對準位置檢測器磁體136的軸線。

為了防止PC板86相對于馬達模塊60旋轉,PC板的另一端部中的溝槽154接合馬達模塊基座78上的凸臺156(見圖11)。再次參考圖11,螺釘158然后擰入凸臺156中的孔中,直到螺釘底部位于凸臺上。以這種方式,位置檢測器芯片132和位置檢測器磁體136之間的對準保持得非常精確。在圖11,任選的壓縮彈簧160將PC板組件86向下偏置??商鎿Q地,磁體引導件148可以具有直接位于位置檢測器芯片132上的幾何形狀,而不是位于PC板86中的兩個孔152中。

圖13是齒輪箱44的截面圖,示出了按鈕162和其致動器組件164的截面(圖1a的剖面A-A)。按鈕162可以是PC板86上的電氣部件。致動器組件164包括柱塞166、返回彈簧168、O形密封圈170以及保持夾172。當用戶壓動柱塞166時,柱塞166致動按鈕162。朝向圖13的底部還可見的是LED 174,其是PC板86上的另一部件。該LED 174通過馬達模塊基座78中的透明鏡片176(圖13也局部可見)發光。

圖5a和5b示出了具有功率源178(可以是電池)的撥鏈器20,示圖5a安裝有功率源,圖5b移除了功率源。為了清晰,這些圖中省略了保持架組件。電池可以是可充電電池,并且可以是鋰聚合物型電池。

圖6a、6b、6c(圖2a的剖面D-D)示出了電池178和撥鏈器20之間的電連接及機械連接,還示出了用于從撥鏈器移除電池的過程。參考圖6a、6b、6c和圖7,彈針組件68包括彈針基座180、彈針基座密封構件182以及兩個彈針184(僅一個可見)、兩個返回彈簧186(一個可見)以及兩個O形圈188(一個可見)。彈針組件68可以用兩個螺釘附接至馬達模塊殼體92,如圖7所示。參考圖6a、6b、6c,返回彈簧186的一個端部接觸彈針184,返回彈簧的另一端部接觸PC板86上的電觸頭墊190(圖7)。因而,當如圖6a所示安裝電池178時,電力能夠從電池流過彈針184、流過返回彈簧186而到達PC板86。功率供給178可以用扣鎖196機械地保持在撥鏈器20上。

轉至圖15a至圖15c,還有圖4,撥鏈器20裝備有分離機構或者離合器192,其在撥鏈器的碰撞或者其它側沖擊的情況下保護齒輪箱44中的變速器80的齒輪106(圖8)。圖15a、b、c示出了撥鏈器20的截面圖(圖1a的剖面C-C),離合器192處于其非致動(即正常)位置(圖15a)、其局部致動位置(圖15b)以及其完全致動位置(圖15c)。在正常騎行期間,離合器192的元件如圖15a所示布置,包括彈簧52和驅動臂48。

在碰撞或者其它側沖擊的情況下(圖15a、b、c中,力從左指向右),如果沖擊力克服扭轉型離合器彈簧52的預載荷,連桿機構32的連桿將繞它們的樞轉銷28順時針旋轉,從而偏轉彈簧的腿部52a,如圖15b所示。因而,連桿機構32能夠移動,而不會施加任何移動至齒輪箱44中的齒輪106。當沖擊力從撥鏈器20移除時,彈簧腿部52a將推動驅動臂48并且致使撥鏈器返回其正常狀態,如圖15a示出的。

在更有力的碰撞或者側沖擊的情況下,連桿機構32的連桿將繞它們的樞轉銷28一直順時針旋轉到圖15c示出的位置。在該位置,當驅動臂48和突起50相互作用時防止了連桿32的進一步順時針旋轉,施加至連桿的任何額外力將傳遞至齒輪106。

本發明的保護齒輪106的另一方案是撥鏈器20的直P布置。當自行車在粗糙地形上行駛時,撥鏈器20的p-轉向節30受到垂直方向的力。在斜P撥鏈器中,連桿銷的軸線相對于垂直方向成角度,這些力能夠傳遞通過連桿機構/平行四邊形,從而會施加不期望的力至變速器中的齒輪,這是因為連桿機構能夠沿具有基本垂直分量的方向移動。但是,本發明的連桿機構32的運動基本是橫向的而不是垂直的,這至少是由于連桿銷28的垂直取向,因此,當自行車在粗糙地形上行駛時,撥鏈器的元件相對隔離于所產生的垂直力,從而保護變速器80的齒輪106不受破壞。優選地,連桿銷28的軸線都在豎向30度內(除了垂直于軸向A’方向之外)。

射頻芯片194定位在PC板86上,使得最大化在撥鏈器20以及換擋器(或者其它控制設備)之間傳遞的射頻信號。參考圖11,射頻芯片194定位在最右PC板86的下部分上,使得其基本收納在馬達模塊基座78中,馬達模塊基座78可以由塑料、或者任何不干涉射頻信號傳輸的合適材料制成。換句話說,射頻芯片194優選不定位在PC板86的上部分,因為PC板的上部分基本收納在馬達模塊殼體92中,馬達模塊殼體92優選由鋁制成,該材料不利于傳輸射頻信號。

盡管已經通過參考具體實施方式描述了本發明,應該理解的是,在描述的發明構思的精神和范圍內能夠進行多種變化。因此,本發明不旨在限于所公開的實施方式,而是具有權利要求的語言所允許的全部范圍。

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