單樞軸前變速器及雙側擋鏈器的制造方法
【專利說明】單樞軸前變速器及雙側擋鏈器
[0001]相關串請案的交叉參考
[0002]本非臨時專利申請案主張2013年3月15日提出申請的標題為“單樞軸前變速器及雙側擋鏈器(SINGLE PIVOT FRONT DERAILEUR AND DUAL-SIDED CHAIN CATCHER) ” 的第61/788，063號美國臨時專利申請案的申請的權益及優(yōu)先權，所述美國臨時專利申請案的內容如同完全陳述一般以引用方式并入本文中。
技術領域
[0003]本發(fā)明一般來說涉及自行車組件。更特定來說，本發(fā)明涉及自行車傳動系統(tǒng)組件。另外更特定來說，本發(fā)明涉及一種單樞軸前變速器及一種可與任何前變速器一起使用的任選雙側擋鏈器。
【背景技術】
[0004]大多數(shù)自行車具有多個齒輪，所述多個齒輪具有前及后變速器以改變齒輪。前變速器用于使自行車鏈條在齒盤的兩個或兩個以上鏈環(huán)之間換擋。齒盤通常包含兩個曲柄臂，所述兩個曲柄臂在一端以旋轉方式連接到底部托架主軸，且在相對端具有踏板。鏈環(huán)在直徑上不同，每一鏈環(huán)具有用于與自行車鏈條嚙合的不同數(shù)目個齒。轉換齒盤所需的力部分由自行車鏈條所嚙合的特定鏈環(huán)的大小來決定。鏈環(huán)的大小還可決定齒盤為了行進特定距離將需要的轉數(shù)。通過改變從一個大小的鏈環(huán)到另一鏈環(huán)的鏈條嚙合，騎車者可在戰(zhàn)略上挑選將需要把多少力施加到齒盤，以及為行進相對距離所述齒盤將進行多少轉。
[0005]常規(guī)自行車架經配置具有在一端處接合到具有底部托架凸緣或殼的下管的座管。所述底部托架凸緣支撐底部托架，所述底部托架通常由經配置以與齒盤耦合且允許齒盤旋轉的底部托架主軸、軸承、座圈、密封環(huán)、間隔件等等組成。座管的相對端照慣例支撐座桿及騎車者的車座。前變速器通常安裝于自行車架的座管上及鏈環(huán)附近。并非所有自行車架具有完整座管。舉例來說，一些全避震山地自行車具有短座管接頭，所述短座管接頭用于安裝前變速器，服務于用于安裝前變速器的車架結構部件的目的。出于論述的簡單性，將假設術語座管表示完全常規(guī)的座管或用于安裝前變速器的一些其它車架部件，例如，短座管接頭。
[0006]齒盤附接到底部托架主軸的相對端。齒盤的一個臂僅為具有經設計以按旋轉方式嚙合底部托架主軸的踏板的曲柄臂。齒盤的另一臂可包含支撐于第二踏板所附接的曲柄臂齒輪架(spider)上的多達3個鏈環(huán)。前變速器有必要使鏈條在鏈環(huán)之間換擋。所述鏈環(huán)通常經布置以便彼此同軸及平行。最小鏈環(huán)通常最靠近于自行車架，其中隨著鏈環(huán)距腳踏車車架越來越遠，鏈環(huán)的直徑逐漸增加。常規(guī)前變速器的目的是推動自行車鏈條橫向遠離當前嚙合的鏈環(huán)且使其朝向騎車者通過以下操作所選擇的鏈環(huán):借助于適當連接的換擋裝置(也稱為換擋器)的手段，通常使用彈簧張力下的變速器纜線。各種設計的前變速器已用于執(zhí)行此功能且大多數(shù)前變速器具有類似特征。
[0007]頒予長野(Nagano)的美國專利第4，734，083號中描述了常規(guī)前變速器的構造及操作。長野前變速器包含用于將前變速器固定到自行車的部件、用以實現(xiàn)兩個導板部件的伸縮類型的移動的四銷連桿機構，所述導板部件通常設計為內導板部件及外導板部件。當激活組合件以遠離自行車架且朝向較大鏈環(huán)移動時，內導板推動自行車鏈條橫向遠離腳踏車車架直到自行車鏈條離開當前嚙合的鏈環(huán)且嚙合下一鏈環(huán)為止。將自行車鏈條推動到較大鏈環(huán)上的動作通常涉及抵靠較大鏈環(huán)的側按壓自行車鏈條的步驟。通過抵靠鏈環(huán)按壓自行車鏈條，摩擦力與鏈環(huán)的圓形運動組合以上拉自行車鏈條且將其上拉于鏈環(huán)上。當激活組合件以朝向自行車架且朝向較小鏈環(huán)移動時，外導板以類似方式推動自行車鏈條，其中外導板將自行車鏈條按壓出較大鏈環(huán)，且然后允許自行車鏈條掉落在較小鏈環(huán)上。
[0008]所述內導板及外導板以比自行車鏈條的寬度寬的寬度(通常是自行車鏈條的1.5倍或2倍)間隔開。此允許自行車鏈條在不接觸導板的情況下在所述導板之間運行，同時還允許自行車鏈條的橫向移動，所述橫向移動在后鏈輪組(也稱為盒或組)上的后變速器將自行車鏈條從一個齒輪改變?yōu)榱硪积X輪時發(fā)生。所述內導板及外導板通常各自包括實質上平坦的細長表面。所述導板實質上彼此平行放置且借助前鏈節(jié)及后鏈節(jié)連接在一起。通常稱為籠架的細長空間溝道因此由內導板及外導板以及前鏈節(jié)及后鏈節(jié)界定。在正常操作期間自行車鏈條則在不觸碰內導板及外導板或前鏈節(jié)及后鏈節(jié)的情況下通過籠架。在任一給定時間在由籠架或鏈條導板界定的空間區(qū)內通常存在多個鏈條鏈節(jié)。
[0009]自行車鏈條可能換擋超過最小內鏈環(huán)，尤其在內鏈環(huán)極小的情況下。此甚至可發(fā)生于專業(yè)賽車機械工調整的腳踏車上。此內鏈條脫軌可導致鏈條不給后輪遞送力量，或可陷入或糾纏于移動部件之間，任一情形是受挫的且可能危險的。因此，稱為防掉鏈器的小型售后市場附加產品存在以幫助防止此類內脫軌發(fā)生。這些常規(guī)防掉鏈器中的一些常規(guī)防掉鏈器夾在座管周圍、變速器下方，且至少一者附接到前變速器座架。然而，此類常規(guī)防掉鏈器并不防范將允許鏈條掉落在最大鏈環(huán)外側或越過最大鏈環(huán)的過換擋。
[0010]常規(guī)前變速器的組件可由任何適合材料構造，例如，鋁合金、鋼、塑料或碳纖維復合物。移動機構的鏈節(jié)中所使用的樞轉點通常為通常需要潤滑的襯套。
[0011]存在可與常規(guī)前變速器的換擋機構一起用來達成鏈條導板的移動的各種纜線拉動類型或配置。下拉類型通常用于公路腳踏車及旅行腳踏車。下拉類型的變速器是通過相對于前變速器的位置向下拉動纜線而激活。下拉配置的纜線通常在纜線導板上跨越底部托架殼頂部或沿其底部路由，纜線導板將纜線重新引導于自行車架下管的下部邊緣上。全避震山地自行車通常具有下拉布線，這是因為后避震架阻礙或防止經由自行車架的頂管的布線。
[0012]上拉纜線配置較常見于不具有后避震架的山地自行車上。前變速器是通過相對于前變速器向上拉動纜線而激活的，所述纜線通常沿著自行車架頂管路由，使用纜線停止件及短長度的外殼來改變纜線的方向。此上拉配置保持纜線遠離在越野時經受泥土及污垢的底部托架及下管的底側。最后，存在能夠上拉或下拉及因此可用于任一應用中的一些前變速器。
[0013]常規(guī)前變速器還能夠取決于鏈條導板相對于連桿或移動機構所安裝的位置而實現(xiàn)一對不同擺動類型。在下擺配置中，變速器鏈條導板安裝到載運鏈條導板的連桿機構的底部，例如四鏈節(jié)機構。或者，前變速器可經配置具有其中鏈條導板安裝到移動機構的頂部的上擺配置。上擺配置經形成作為使變速器的車架夾具較靠近于底部托架以能夠脫離較大避震組件且允許不同車架形狀的方式。上擺變速器的緊湊構造可致使其比其下擺變速器較不穩(wěn)健。上擺前變速器通常僅用于其中下擺變速器將不適合的應用中。且替代解決方案將是使用根本不夾在座管周圍的E型前變速器(下文進一步所論述)。
[0014]已發(fā)明用以將前變速器緊固到自行車架部件的各種方法。絕大多數(shù)前變速器由車架座管周圍的夾具或其結構等效件而安裝到車架。前變速器在經設計以適合不同類型的車架管的數(shù)個不同夾具直徑下可用。最近，已存在以下趨勢:制作僅具有一個直徑的夾具的前變速器且然后提供數(shù)組填片來間隔夾具直徑直到車架管的適當大小。
[0015]夾具安裝機構的替代方案是耳掛式(braze-on)變速器吊耳，其中通過銅焊、焊接或其它手段通過將前變速器上的突片螺栓連接到固定到自行車架座管的對應突片而安裝前變速器。此耳掛式安裝技術避免任何夾具大小問題，但需要具有適當耳掛的車架或模擬耳掛式變速器突片的適配器夾具。
[0016]夾具及耳掛式安裝機構的替代方案包含E形及直接安裝變速器(DMD)安裝機構。E型前變速器并不夾在車架座管周圍，而是通過安裝于傳動側底部托架罩下方的板及螺旋到座管上的凸臺中的螺釘而附接到車架。此類E型前變速器安裝機構通常發(fā)現(xiàn)于具有不允許供正常前變速器夾具在座管周圍經過的空間的后避震組件的山地自行車上。
[0017]由閃電牌(Specialized)自行車首先引入的DMD安裝機構采用直接螺栓連接到自行車架的鏈柱上的凸臺的前變速器。DMD配置通常用于雙避震山地自行車上，其中避震架移動在其進入前變速器籠架中時導致鏈條角度改變。通過利用DMD系統(tǒng)，鏈條及變速器在避震架行進期間一起移動，從而允許在避震架作用時的較好換擋。
[0018]常規(guī)鏈條導板或前變速器籠架采用環(huán)繞自行車鏈條且在換擋期間橫向地推動鏈條的兩個平行(內及外)板。標準雙籠架類型打算與具有兩個鏈環(huán)的齒盤一起使用。當從自行車的側觀看時，雙籠架類型的內板及外板大致上具有相同輪廓?；蛘?，高山或三籠架類型與經設計以與具有三個鏈環(huán)的三個齒盤或與大小(直徑)極為不同的兩個鏈環(huán)一起使用的前變速器一起使用。高山或三籠架類型的鏈條導板采用朝向底部托架的旋轉中心進一步延伸的較長內板(相對于外板)。此較長內板幫助將鏈條從最小鏈環(huán)換擋到中間鏈環(huán)上，此比借助標準雙籠架更容易。在前變速器籠架設計的另一方法中，頒予克里斯多夫(Christopher)、Α.威克利夫(Wickliffe)兩人的美國專利第6，454，671號及第7，025，698號揭示了環(huán)形鏈條導板。
[0019]在前變速器的演進中，借助手動變速桿控制的在彈簧張力下的常規(guī)纜線已由電子換擋齒輪換擋系統(tǒng)替換。電子換擋齒輪換擋系統(tǒng)使得騎車者能夠借助電子開關而非使用常規(guī)控制桿來換擋。所述開關通過電線或以無線方式連接到電池組及傳動變速器籠架的小電子馬達。然而，此類電子換擋齒輪換擋系統(tǒng)通常采用大多數(shù)非電子換擋機構的相同四鏈節(jié)移動機構。
[0020]在換擋時許多常規(guī)前變速器在遠離或朝向自行車架的基本橫向的移動中移動常規(guī)鏈條導板或變速器籠架。在經適當調整的前變速器上，在換擋期間自行車鏈條將僅觸碰鏈條導板。鏈條導板由移動機構定位，最常使用四鏈節(jié)平行四邊形機構來實施所述移動機構以在換擋期間在鏈條導板來回擺動時保持鏈條導板相對于鏈環(huán)與鏈條適當對準。通常存在控制所允許的橫向行進的限制的兩個調整螺釘。注意以下內容是重要的:常規(guī)四鏈節(jié)平行四邊形機構將在鏈環(huán)之間“橫向地”(即，左到右且反之亦然)移動鏈條導板。
[0021]用于前變速器的常規(guī)四鏈節(jié)移動機構的替代方案是已知的。舉例來說，頒予克里斯多夫、A.威克利夫兩人的美國專利第6，454，671號及第7，025，698號中已揭示采用前變速器鏈條