台湾专利TW201302542A 自行車變速操作裝置

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专利摘要:
一自行車變速操作裝置具有一基座部件、一變速單元及一位置感測裝置。該基座部件包括具有一內部空腔之一本體部分。該變速單元安置於該本體部分之該內部空腔中。該變速單元包括在複數個預定操作位置之間選擇性地移動之一可移動部分。在該基座部件附接至一自行車時，該位置感測裝置以可移除方式附接至該本體部分。該位置感測裝置包括感測該可移動部分之該操作位置之一感測器組件。
公开号:TW201302542A
申请号:TW100144672
申请日:2011-12-05
公开日:2013-01-16
发明作者:Yoshimitsu Miki；Kazutaka Fukao；Kazunori Okubo；Shinji Kawamura
申请人:Shimano Kk；
IPC主号:B62K23-00

专利说明:
自行車變速操作裝置
本發明大體而言係關於自行車變速操作裝置。更特定言之，本發明係關於具有位置感測裝置之自行車變速操作裝置，該位置感測裝置用於判定安置於自行車變速操作裝置之基座部件內的變速操作單元之操作位置。
大多數自行車具有一具有多個齒輪之驅動鏈，該驅動鏈允許騎乘者針對特定情形選擇特定齒輪。當前市場上可購得許多類型之變速配置及驅動鏈。在大多數狀況下，設置齒輪位置指示器以向騎乘者通知當前齒輪選擇。在機械變速操作裝置之狀況下，常常使用機械齒輪位置指示器以指示齒輪位置。此等機械齒輪位置指示器中的一些藉由連接至變速操作裝置之纜線來操作。通常，針對變速操作裝置中之每一者設置一單獨的齒輪位置指示器。
近來，自行車已具有用以向騎乘者通知自行車之各種行進條件之微電腦碼錶(cycle computer)。此等微電腦碼錶通常向騎乘者提供關於當前齒輪位置之資訊。當使用微電腦碼錶時，微電腦碼錶可在把手之中心位置處之單一顯示單元中顯示用於變速操作裝置中之每一者之齒輪位置。此對於騎乘者非常便利。為了使用微電腦碼錶顯示變速器之當前齒輪位置，微電腦碼錶需要接收指示變速器之齒輪位置之電信號。此裝置之一個實例揭示於頒予Campagnolo的美國專利第6,142,281號中。在此專利中，自行車速度改變裝置具有用於發送指示由速度改變裝置選擇之傳動比的電信號之傳感器裝置。傳感器裝置裝配至輔助支撐本體，當自行車速度改變裝置附接至自行車之把手時，該輔助支撐本體定位於自行車之主要支撐本體與把手之間。具有電子齒輪位置指示器之自行車速度改變裝置之另一實例揭示於美國專利申請公開案第2009/0054182號中。
本發明之一態樣提供一種自行車變速操作裝置，該自行車變速操作裝置具有在該自行車變速操作裝置附接至一自行車時可被更換的一位置感測裝置。
鑒於目前已知技術發展水平，提供一種基本上包含一基座部件、一變速單元及一位置感測裝置之自行車變速操作裝置。該基座部件包括具有一內部空腔之一本體部分。該變速單元安置於該本體部分之該內部空腔中。該變速單元包括在複數個預定操作位置之間選擇性地移動之一可移動部分。在該基座部件附接至一自行車時，該位置感測裝置以可移除方式附接至該本體部分。該位置感測裝置包括感測該可移動部分之該操作位置之一感測器組件。
本發明之各種目標、特徵、態樣及優點對於熟習此項技術者將自以下[實施方式]而變得顯而易見，[實施方式]結合所附圖式揭示自行車變速操作裝置之兩個實施例。
現參看形成本原始發明之一部分的隨附圖式。
現將參看圖式來解釋選定實施例。熟習此項技術者自本發明將顯而易見，僅出於說明而非出於限制如由附加申請專利範圍及其等效物所界定之本發明的目的來提供實施例之以下描述。
最初參看圖1，說明裝備有一對自行車變速操作裝置12及14的自行車10之一部分。根據如在圖1中所見之所說明實施例，自行車變速操作裝置12及14裝配於下降把手16上。下降把手16通常包括一四通部分(straight cross portion)16a及一對向下彎曲部分16b。四通部分16a與向下彎曲部分16b之上端連接。變速操作裝置12及14裝配至下降把手16之向下彎曲部分16b。
該自行車10亦裝備有一微電腦碼錶18。微電腦碼錶18裝配於把手柄19上(如所展示)，或裝配於把手16上以用於基於自自行車變速操作裝置12及14接收之電信號而將資訊提供給騎乘者，該資訊包括(但不限於)當前齒輪或操作位置(如下文所解釋)。在所說明之實施例中，自行車變速操作裝置12及14之當前變速或操作位置通常對應於齒輪變速裝置(例如，變速器(未圖示))之位置。因此，來自自行車變速操作裝置12及14之電信號較佳地指示齒輪變速裝置之齒輪位置。
微電腦碼錶18藉由用於接收指示自行車變速操作裝置12及14之當前操作位置之電信號的一對電線20而電連接至自行車變速操作裝置12及14。微電腦碼錶18通常連接至一或多個感測器(未圖示)，諸如，偵測自行車10之車輪中之一者之旋轉以指示自行車10之行進速度的感測器。微電腦碼錶18係相對習知的，且本文中將不予以詳細論述及/或說明。
自行車變速操作裝置12為由騎乘者之右手操作以操作第一制動裝置(未圖示)及第一齒輪變速裝置(例如，經纜線操作之後變速器)的右手側控制裝置。自行車變速操作裝置14為由騎乘者之左手操作以操作第二制動裝置(未圖示)及第二齒輪變速裝置(例如，經纜線操作之前變速器)的左手側控制裝置。第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置為用以以相對習知方式使自行車鏈條移位以改變驅動鏈之速度的習知自行車驅動系統之零件。在所說明之實施例中，自行車變速操作裝置12及14各自經由變速控制纜線21而操作性地耦接至齒輪變速裝置，且經由制動控制纜線22而操作性地耦接至制動裝置。
如圖2及圖3中所見，較佳地，控制纜線21及22為具有覆蓋內部線之外套之習知自行車操作纜線。換言之，控制纜線21及22中之每一者為基本上包括可滑動地收納於外套內之內部線的Bowden型纜線。舉例而言，如圖3中所見，變速控制纜線21具有內部線21a與覆蓋該內部線21a之外套21b，而制動控制纜線22具有內部線22a與覆蓋該內部線22a之外套22b。內部線21a構成將自行車變速操作裝置12操作性地連接至第一齒輪變速裝置以用於回應於自行車變速操作裝置12之操作而使對應齒輪變速裝置移位之連接部件。
雖然自行車變速操作裝置12及14被說明為使用Bowden型纜線將變速與制動兩者組合之自行車變速操作裝置，但自行車變速操作裝置12及14不限於使用Bowden型纜線將變速與制動兩者組合之自行車變速操作裝置。舉例而言，自行車變速操作裝置12及14可經組態以用於僅執行變速。又，自行車變速操作裝置12及14可經組態以用於使用液壓操作單元執行制動。
在此實施例中(如最佳在圖2中所見)，自行車變速操作裝置12基本上包括一托架24、一把手裝配結構26、一變速單元28、一制動/變速操作桿30(例如，第一操作桿)及一變速操作桿32(例如，第二操作桿)。自行車變速操作裝置12亦包括一位置感測裝置34。位置感測裝置34構成操作定位指示器。因此，位置感測裝置34基於變速單元28之可移動部分之當前位置而產生指示變速單元28之操作(例如，齒輪或變速)位置之電信號(如下文所論述)。在托架24附接至自行車10之把手16時，位置感測裝置34以可移除方式附接至本體部分24a。
如圖2中所見，托架24構成基本上包括一本體部分24a及一檢修蓋24b之基座部件。托架24之內空間或內部空腔36係由本體部分24a及檢修蓋24b來界定。通常，托架24之本體部分24a及檢修蓋24b係由剛性硬質塑膠材料製成。騎乘者有時在騎乘期間握持托架24且放在托架24上。需要在騎乘者正握持托架24的同時為騎乘者之手提供舒適的感覺。因此，托架24具有用軟外部彈性體握持覆蓋物38覆蓋之剛性主體。握持覆蓋物38部分覆蓋托架24，如圖3中所見。詳言之，握持覆蓋物38在托架24之握持部分上伸展。
如圖2中所見，變速單元28安置於本體部分24a之內部空腔36中。制動/變速操作桿30及變速操作桿32操作性地耦接至變速單元28以用於執行變速操作(如下文所解釋)。詳言之，制動/變速操作桿30及變速操作桿32兩者皆可相對於托架24之本體部分24a移動以操作變速單元28。在所說明之實施例中，制動/變速操作桿30及變速操作桿32為以習知方式偏置至休止位置之觸發型桿。如本文中所使用之術語「休止位置」係指零件(例如，制動/變速操作桿30及變速操作桿32)保持靜止的狀態，而不需要使用者將該零件固持於對應於休止位置之該狀態。制動/變速操作桿30及變速操作桿32為用於操作變速單元28之使用者操作之桿的實例(如下文所論述)。
如圖3及圖4中所見，制動/變速操作桿30係用以執行制動操作。圖3說明處於休止位置之制動/變速操作桿30，而圖4說明處於制動位置之制動/變速操作桿30。制動/變速操作桿30相對於托架24之本體部分24a圍繞制動(第一)樞轉軸線P1而樞轉地裝配，其垂向於托架24之橫向表面而延伸以執行制動操作。制動/變速操作桿30沿著非變速操作路徑自休止位置至制動位置之此樞轉移動牽引制動纜線22之內部線22a來操作制動裝置(未圖示)。因此，制動/變速操作桿30充當制動桿。
如圖5及圖6中所見，制動/變速操作桿30亦用以執行變速操作。圖5說明處於休止位置之制動/變速操作桿30，而圖6說明處於變速操作位置之制動/變速操作桿30。變速(第二)樞轉軸線P2相對於制動(第一)樞轉軸線P1為不同軸的。制動/變速操作桿30亦相對於托架24之本體部分24a圍繞變速(第二)樞轉軸線P2沿著垂向於制動/變速操作桿30之制動平面的平面而樞轉地裝配。特定言之，騎乘者在朝向自行車縱向中心平面之方向上圍繞變速(第二)樞轉軸線P2來樞轉制動/變速操作桿30。制動/變速操作桿30自休止位置至變速操作位置之此樞轉移動牽引變速纜線21之內部線21a。因此，制動/變速操作桿30充當纜線牽引桿。
如圖2中所見，制動/變速操作桿30具有用於將制動/變速操作桿30及變速操作桿32可移動地支撐於托架24之本體部分24a上之支撐部件40。支撐部件40藉由界定制動樞轉軸線P1之樞轉銷42而樞轉地附接至托架24之本體部分24a。樞轉銷42位於托架24之本體部分24a之樞轉附接部分之孔中。偏置元件44設置於本體部分24a與支撐部件40之間。偏置元件44經配置以用於使支撐部件40及制動/變速操作桿30偏置至休止位置，如圖2中所見。在所說明之實施例中，偏置元件44為捲曲部分安置於樞轉銷42上且第一自由端及第二自由端分別接觸本體部分24a及支撐部件40之扭轉彈簧。
仍參看圖2，制動/變速操作桿30藉由界定變速樞轉軸線P2之樞轉銷46而樞轉地附接至支撐部件40。偏置元件48設置於制動/變速操作桿30與支撐部件40之間。偏置元件48經配置以用於將制動/變速操作桿30偏置至休止位置。在所說明之實施例中，偏置元件48為捲曲部分安置於樞轉銷46上且第一自由端及第二自由端分別接觸制動/變速操作桿30及支撐部件40之扭轉彈簧。
如圖7及圖8中所見，變速操作桿32操作性地耦接至變速單元28以用於執行變速操作(亦即，纜線釋放操作)。圖7說明處於休止位置之變速操作桿32，而圖8說明處於變速操作位置之變速操作桿32。詳言之，變速操作桿32樞轉地裝配於制動/變速操作桿30上，使得變速操作桿32相對於制動/變速操作桿30圍繞變速(第三)樞轉軸線P3而在休止位置與變速位置之間樞轉。制動/變速操作桿30及變速操作桿32經配置以使得變速樞轉軸線P2與P3偏離。變速操作桿32僅執行變速操作。當制動/變速操作桿30圍繞變速(第二)樞轉軸線P2樞轉時，變速操作桿32不操作變速單元28。在所說明之實施例中，當變速操作桿32圍繞變速樞轉軸線P3朝向自行車10之中心縱向平面樞轉時，變速操作桿32將內部線21a自變速單元28釋放。因此，變速操作桿32構成為纜線釋放桿。
在所說明之實施例中，在移動制動/變速操作桿30以執行如圖4及圖6中所展示之制動操作及變速操作時，變速操作桿32隨著制動/變速操作桿30而移動。然而，制動/變速操作桿30通常在變速操作桿32之移動以執行如圖8中所見之變速操作期間保持靜止。
如圖7及圖8中所見，變速操作桿32亦藉由界定變速樞轉軸線P3之螺栓50而樞轉地裝配至制動/變速操作桿30。變速樞轉軸線P3可平行於變速樞轉軸線P2(如所說明)，或相對於變速樞轉軸線P2成角度(如在平行於制動樞轉軸線P1之方向上所檢視)。偏置元件52設置於制動/變速操作桿30與變速操作桿32之間以用於將變速操作桿32偏置至休止位置。在所說明之實施例中，偏置元件52為捲曲部分安置於樞轉銷42上且第一自由端及第二自由端分別接觸制動/變速操作桿30及變速操作桿32之扭轉彈簧。
返回參看圖1及圖3，本體部分24a具有一具有把手裝配結構26(圖2)之第一端，把手裝配結構26用於將托架24固定地裝配至下降把手16(圖1)之彎曲部分16b中之一者。在將托架24裝配至把手16時，托架24為靜止部件。由於托架24藉由把手裝配結構26而固定至下降把手16，故托架24構成相對於下降把手16之固定部件。把手裝配結構26較佳為習知帶狀夾或用於供裝配至下降式把手(諸如，下降把手16)的道路變速撥叉中之類似結構。因此，本文中將不進一步詳細論述把手裝配結構26。
現在參看圖9及圖10，檢修蓋24b藉由一對扣件54(例如，螺桿)而以可移除方式附接至托架24之本體部分24a。當然，檢修蓋24b可以其他方式(諸如，搭扣配合配置、一個扣件或三個以上扣件)而以可移除方式附接至托架24之主體。檢修蓋24b至少部分地閉合本體部分24a之插入開口56。本體部分24a之插入開口設置於本體部分24a之底部表面上以用於提供至本體部分24a之內部空腔36中之入口。然而，本體部分24a之插入開口56並不限於在本體部分24a之底部表面。實情為，本體部分24a可經重新組態以使得插入開口56在本體部分24a之橫向側上或在本體部分24a之頂部表面上。
現在參看圖9至圖13，位置感測裝置34基本上包括一支撐部分60、一印刷電路板62、一感測器組件64及一使用者操作開關66。位置感測裝置34構成操作位置指示器。因此，位置感測裝置34基於變速單元28之可移動部分之當前位置而產生指示變速單元28之操作(例如，齒輪或變速)位置之電信號(如下文所論述)。在托架24附接至自行車10之把手16時，位置感測裝置34以可移除方式附接至本體部分24a。以此方式，可在不自自行車10之把手16移除托架24的情況下維修或更換位置感測裝置34。
支撐部分60將印刷電路板62、感測器組件64及使用者操作開關66支撐於托架24之本體部分24a上。在所說明之實施例中，支撐部分60以可釋放且可重新安裝之方式藉由一對扣件68而附接至托架24之本體部分24a。當然，支撐部分60可以其他方式(諸如，搭扣配合配置、一個扣件或三個以上扣件)而以可移除方式附接至托架24之主體。扣件68之軸向方向係不同的。如上文所提及，本體部分24a具有與本體部分24a之內部空腔36連通的用於安裝變速單元28之插入開口56。此插入開口56亦用於將位置感測裝置34之一部分插入至本體部分24a之含有變速單元28的內部空腔36中及移除位置感測裝置34之一部分。詳言之，支撐部分60具有一第一部分60a及一第二部分60b。第一部分60a支撐印刷電路板62及使用者操作開關66。第一部分60a藉由扣件68而以可釋放方式附接至托架24之本體部分24a。當支撐部分60附接至本體部分24a時，第二部分60b自第一部分60a延伸至本體部分24a之內部空腔36中。因此，當支撐部分60附接至本體部分24a時，第二部分60b支撐感測器組件64之在本體部分24a之內部空腔36內部的部分。以此方式，在支撐部分60附接至本體部分24a及自本體部分24a拆卸時，位置感測裝置34之印刷電路板62及感測器組件64經由本體部分24a之插入開口56而經插入及經移除。
如下文所解釋，感測器組件64感測變速單元28之操作位置以使得可經由印刷電路板62及電線20將變速單元28之變速或操作位置發送至微電腦碼錶18。換言之，電線20將微電腦碼錶18電連接至印刷電路板62以用於自感測器組件64及使用者操作開關66接收電信號或命令。電線20為具有複數個導體之電線部件。在所說明之實施例中，電線20至少部分地安置於托架24之本體部分24a內部，且至少部分地安置於托架24之本體部分24a外部。電線20之一些導體經由印刷電路板62電連接至感測器組件64，而電線20之其他導體經由印刷電路板62電連接至使用者操作開關66。
當然，熟習自行車領域技術者將顯而易見，微電腦碼錶18可具有無線接收器，且印刷電路板62可具有用以以無線方式通信之無線傳輸器或其他無線通信裝置。舉例而言，位置感測裝置34可在印刷電路板62上具有無線傳輸器，該無線傳輸器將位置信號自感測器組件64以無線方式傳達至微電腦碼錶18之無線接收器且將使用者輸入信號自使用者操作開關66以無線方式傳達至微電腦碼錶18之無線接收器。又，印刷電路板62可包括一微處理器62a(如圖13中所展示)，以用於處理來自感測器組件64及使用者操作開關66之信號。接著，位置感測裝置34經由線20或以無線方式將經處理之信號傳輸至微電腦碼錶18。或者，可由微電腦碼錶18內之微處理器完全處理來自感測器組件64之信號。藉由向印刷電路板62提供微處理器62a，可藉由位置感測裝置34設定校準及操作模式，以使得微電腦碼錶18僅用作位置感測裝置34之遠端顯示器。
現在參看圖13，現在將更詳細地論述位置感測裝置34之感測器組件64。基本上，在所說明之實施例中，感測器組件64經組態以偵測十個預定操作位置。為了偵測十個預定操作位置，感測器組件64包括複數個感測器元件64a及一類比轉數位轉換單元64b。感測器元件64a電連接至類比轉數位轉換單元64b以形成三個霍耳效應數位感測器。類比轉數位轉換單元64b可由若干單獨的類比轉數位轉換單元形成(其中感測器元件64a中每一者對應於一個類比轉數位轉換單元)或可一起組合為如所展示之單一類比轉數位轉換單元。當然，熟習自行車領域技術者將顯而易見，感測器組件64可藉由將電連接至類比轉數位轉換單元64b的僅單一感測器元件建構以在需要時及/或必要時形成單一霍耳效應數位感測器。舉例而言，若感測器組件64將經組態以偵測僅兩個預定操作位置，則感測器組件64將較佳僅包括將電連接至類比轉數位轉換單元64b之感測器元件64a中之一者。
在任何狀況下，在所說明之實施例中，感測器元件64a直接裝配於支撐部分60之第二部分60b上，而類比轉數位轉換單元64b設置於直接裝配於支撐部分60之第一部分60a上的印刷電路板62上。在所說明之實施例中，位置感測裝置34包括由感測器元件64a及類比轉數位轉換單元64b形成的三個霍耳效應數位感測器。結合類比轉數位轉換單元64b之感測器元件64a中之每一者形成為回應於感測器元件64a附近磁場之改變而切換的積體電路之霍耳效應數位感測器。換言之，感測器元件64a中之每一者構成磁性感測部分。因此，霍耳效應數位感測器(亦即，零件64a及64b)經由本體部分24a之插入開口56而經插入，且安置於內部空腔36中以感測變速單元28之移動(如下文所論述)。
參看圖12及圖13，使用者操作開關66為安置於支撐部分60之第一部分60a上的推動式接觸開關。較佳地，使用者操作開關66安置於騎乘者可易於接取但騎乘者在正常騎乘期間將不會偶然地推動之位置。可在需要時及/或必要時經由握持覆蓋物38中之開口接取使用者操作開關66。支撐部分60之第一部分60a具有安置有使用者操作開關66之凹座60c，如圖12及圖13中所見。使用者操作開關66部分地或完全地安置於此凹座60c中以避免由騎乘者偶然按壓使用者操作開關66。換言之，藉由使使用者操作開關66自支撐部分60之第一部分60a之外表面凹進，很可能可防止使用者操作開關66之偶然操作。
在此實施例中，當支撐部分60與本體部分24a附接且托架24安裝於如圖1中所見之把手16上時，使用者操作開關66相對於自行車10之垂直中心縱向平面安置於本體部分24a之內部表面上。然而，當支撐部分60與本體部分24a附接且托架24安裝於把手16上時，使用者操作開關66可相對於自行車10之垂直中心縱向平面安置於本體部分24a之外部表面或底部表面上。
如圖13中所見，本體部分24a具有一凹座R，該凹座R構成調節支撐部分60相對於本體部分24a之位置及定向的位置調節部分。感測器組件64應精確地相對於線捲取部件72而安置以確保線捲取部件72之位置之準確偵測。換言之，在支撐部分60附接至本體部分24a的情況下，本體部分24a之位置調節部分(例如，凹座R)調節支撐部分60之位置及定向，使得感測器組件64可精確地相對於線捲取部件72而安置。本體部分24a之位置調節部分(例如，凹座R)調節在線捲取部件72之軸線方向與線捲取部件72之旋轉軸線方向兩者上調節感測器組件64之位置。
在所說明之實施例中，凹座R包括本體部分24a之形成本體部分24a之位置調節部分之若干接觸表面。詳言之，在所說明之實施例中，凹座R較佳至少包括一第一接觸表面S1、一第二接觸表面S2、一第三接觸表面S3及一第四接觸表面S4。此等接觸表面S1至S4分別接觸支撐部分60之四個配合接觸表面。第一接觸表面S1與第二接觸表面S2係平行的，且在線捲取部件72之軸線方向上間隔開。當托架24與把手16附接時，第三接觸表面S3面向下。當托架24與把手16附接時，第四接觸表面S4向內面向自行車10之中心縱向平面。第三接觸表面S3與第四接觸表面S4彼此垂直。第三接觸表面S3及第四接觸表面S4亦垂直於第一接觸表面S1及第二接觸表面S2。然而，凹座R可具有比用於形成本體部分24a之位置調節部分之此等四個接觸表面S1至S4少的接觸表面。較佳地，凹座R較佳包括與支撐部分60之至少兩個配合接觸表面接觸的至少兩個接觸表面。
如圖12中所見，當支撐部分60附接至本體部分24a時，支撐部分60之第一部分60a構成托架24之一部分。詳言之，在支撐部分60附接至本體部分24a的情況下，第一部分60a安置於本體部分24a之凹座R中，以使得第一部分60a之外表面與本體部分24a之外表面平滑地相接。換言之，本體部分24a及第一部分60a之外表面實質上以連續方式連接。又，如圖9及圖10中所見，當支撐部分60附接至本體部分24a時，第一部分60a之外表面與檢修蓋24b之外表面平滑地相接。支撐部分60可自本體部分24a拆卸，同時檢修蓋24b保持附接至本體部分24a。在支撐部分60自本體部分24a拆卸的情況下，凹座R之一部分形成連接至本體部分24a之內部空腔36之狹槽。
支撐部分60之第一部分60a安置於凹座R之狹槽中。支撐部分60安置於把手16附近。然而，本體部分24a之一部分位於支撐部分60與本體部分24a之附接至把手16之後表面之間。在此實施例中，支撐部分60之第一部分60a具有如沿著線捲取部件72之軸線方向而檢視之實質上L型組態。扣件68安置於支撐部分60之第一部分60a之相反端處。因此，第一部分60a之L形之每一端具有用於收納通過其中之扣件68中之一者的扣件孔。第一部分60a具有分別在第一部分60a之末端中環繞該等扣件孔之兩個凹座。扣件孔中之每一者構成收納扣件68中之一者之螺桿部分的第一部分。凹座中之每一者構成收納扣件68中之一者之頭部部分以使得扣件68之頭部不自支撐部分60之外表面向外突出之第二部分。
或者，握持覆蓋物38可上覆在使用者操作開關66上，以使得騎乘者推動握持覆蓋物38以壓下使用者操作開關66。使用者操作開關66較佳經配置以在騎乘者壓下使用者操作開關66時與印刷電路板62上之電接點嚙合。使用者操作開關66可用於多種功能，包括(但不限於)改變位置感測裝置34之操作模式、在微電腦碼錶上顯示模式，及校準位置感測裝置34。
返回參看圖2，現在將簡短地論述變速單元28。在所說明之實施例中，變速單元28為包括一變速單元輪軸或軸桿70、一纜線或線捲取部件或線軸72、一纜線牽引機構74、一纜線釋放機構76及一位置維持機構78(及其他零件)之纜線操作裝置。變速單元輪軸70界定變速單元28之主要樞轉軸線A。此等機構74、76及78較佳為習知機構或用於自行車變速撥叉(諸如，道路變速撥叉)中以控制線捲取部件72之移動的其他合適機構。因此，本文中將不詳細地論述變速單元28之此等機構74、76及78。實情為，僅在為理解變速單元28與位置感測裝置34之間的互動所需的程度上論述及說明變速單元28之此等機構74、76及78。
線捲取部件72構成變速單元28之在複數個預定操作位置之間選擇性地移動之可移動部分之一個實例。線捲取部件72包括複數個磁體或磁性部分80。詳言之，捲取部件72包括五個磁性部分80，使得感測器組件64可使用三個感測器元件64a偵測十個預定操作位置。在所說明之實施例中，磁性部分80中之每一者構成變速單元28之被感測組件。或者，磁性部分80可附接至以能夠指示線捲取部件72之位置之方式移動之某另一者。
線捲取部件72之磁性部分80回應於騎乘者操作操作桿30及32而圍繞變速單元28之變速單元輪軸70旋轉。位置感測裝置34(霍耳效應數位感測器)為回應於藉由磁性部分80在感測器元件64a附近之移動而產生的磁場之改變而切換的積體電路，其至少部分地環繞變速單元28之變速單元輪軸70。詳言之，感測器元件64a在圍繞變速單元28之變速單元輪軸70間隔開之位置處安置於支撐部分60之第二部分60b上。支撐部分60之第二部分60b具有騎跨變速單元28之變速單元輪軸70之U形部分。在所說明之實施例中，磁性部分80中之每一者為具有北極及南極之永久條形磁體。由於所說明之實施例之自行車變速操作裝置12僅具有十個位置，故磁性部分80包括五個條形磁體，其中每一條形磁體具有一南極S及一北極N。當然，自本發明將顯而易見，磁體之數目可在需要時及/或必要時為較大或較小的。
感測器元件64a對磁場之存在敏感以便產生類比信號。因此，在感測器元件64a位於磁性部分80中之一者之南極S的磁場中時，感測器元件64a偵測磁性部分80中之一者以產生第一類比信號，且在感測器元件64a位於磁性部分80中之一者之北極N的磁場中時，感測器元件64a偵測磁性部分80中之一者以產生第二類比信號。類比轉數位轉換單元64b經組態以將來自感測器元件64a中之每一者之類比信號轉換成數位信號以識別線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作位置中之一者。詳言之，當感測器元件64a中之一者感測磁性部分80中之一者之南極S時，類比轉數位轉換單元64b輸出指示線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作位置之第一操作(齒輪)位置的第一數位信號。當感測器元件64a中之一者感測北極N時，類比轉數位轉換單元64b輸出指示線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作位置之第二操作(齒輪)位置的第二數位信號。
當磁性部分80中之一者之南極S之磁場在感測器元件64a中之一者處接近以產生足夠強度時，位置感測裝置34通常切換至第一信號狀態，且當磁性部分80中之一者之北極之磁場在感測器元件64a中之一者處接近以產生足夠強度時，位置感測裝置34通常切換至第二信號狀態。然而，若自感測器元件64a移除磁場，則不產生輸出信號(例如，第三信號狀態)。霍耳效應數位感測器為市售的熟知裝置。因此，本文中將不詳細地論述及/或說明位置感測器裝置34。此外，雖然在所說明之實施例中位置感測裝置34產生第一電信號及第二電信號(如上文所提及)，但自本發明將顯而易見，位置感測裝置34可產生指示線捲取部件72(亦即，可移動部分)之一個操作位置之單一信號，且接著在線捲取部件72之操作位置處於線捲取部件72(亦即，可移動部分)之另一操作位置時不產生信號。
基本上，捲取部件72回應於藉由騎乘者操作操作桿30及32中之一者之機構74、76及78之操作而圍繞主要樞轉軸線A在相反旋轉方向上樞轉。捲取部件72具有變速線附接結構72a以用於將纜線21之內部線21a附接至變速線附接結構72a。通常，制動/變速操作桿30操作性地耦接至變速單元28之纜線牽引機構74以在第一操作方向R1上圍繞變速單元28之變速單元輪軸70操作變速單元28(主要地，線捲取部件72)以用於牽引纜線21之內部線21a，如圖14及圖15中所見。換言之，制動/變速操作桿30之此操作造成線捲取部件72在第一旋轉方向R1(亦即，纜線牽引方向)上旋轉。變速操作桿32操作性地耦接至變速單元28之纜線釋放機構76以在第二操作方向R2上圍繞變速單元28之變速單元輪軸70操作變速單元28(主要地，線捲取部件72)以用於釋放纜線21之內部線21a，如圖14及圖15中所見。換言之，變速操作桿32之此操作造成線捲取部件72在第二旋轉方向R2(亦即，纜線釋放方向)上旋轉。第二旋轉方向R2與第一旋轉方向R1相反，如圖14及圖15中所見。
如圖14及圖15中所見，說明用於回應於操作桿30及32之操作而控制線捲取部件72之移動的纜線牽引機構74及位置維持機構78之選定零件。纜線牽引機構74包括固定至線捲取部件72之纜線牽引棘輪74a及經配置以與纜線牽引棘輪74a選擇性地嚙合之纜線牽引掣爪74b。位置維持機構78包括固定至線捲取部件72之位置維持棘輪78a及經配置以與位置維持棘輪78a選擇性地嚙合之位置維持掣爪78b。由於位置感測裝置34並不取決於變速單元28之精確結構，故本文中將不進一步詳細地論述變速單元28之其餘零件。事實上，位置感測裝置34可應用於其他類型之變速控制單元，及/或具有一具有複數個預定操作位置之可移動部分之其他自行車組件。
現在將更詳細地論述位置感測裝置34之操作。位置感測裝置34可經組態以供具有多個不同數目個操作位置之自行車變速操作裝置使用。舉例而言，位置感測裝置34可經組態以供針對具有兩個或兩個以上前鏈輪之驅動鏈操作前變速器或針對具有兩個或兩個以上後鏈輪之驅動鏈操作後變速器之自行車變速操作裝置使用。
在自行車變速操作裝置12用以結合具有十個齒輪位置之驅動鏈操作後變速器之狀況下，線捲取部件72之位置係藉由位置感測裝置34感測以指示後變速器之十個齒輪位置中之每一者。詳言之，位置感測裝置34產生指示線捲取部件72之當前位置之十個不同的電信號。將此等電信號發送至微電腦碼錶18，在微電腦碼錶18中將後變速器之當前齒輪位置顯示給騎乘者。因此，位置感測裝置34經組態且經配置以基於變速單元28之當前操作位置而產生用以指示後變速器之當前操作(齒輪)位置之複數個電信號。
在自行車變速操作裝置12係用以結合僅具有兩個前鏈輪之驅動鏈操作前變速器之狀況下，線捲取部件72之位置係藉由位置感測裝置34感測以指示前變速器之頂部齒輪位置及下部齒輪位置。詳言之，位置感測裝置34(例如)在制動/變速操作桿30已經操作之後產生指示線捲取部件72處於經牽引位置(其對應於頂部齒輪位置)之第一電信號。將第一電信號發送至微電腦碼錶18，在微電腦碼錶18中將前變速器之頂部齒輪位置顯示給騎乘者。當線捲取部件72處於釋放位置(例如，變速操作桿32已經操作)時，產生指示線捲取部件72處於釋放位置(其對應於前變速器26之下部齒輪位置)之第二電信號。將第二電信號發送至微電腦碼錶18，在微電腦碼錶18中將前變速器26之下部齒輪位置顯示給騎乘者。當然，可在需要時及/或必要時修改位置感測裝置34以產生額外信號或不產生信號以指示前變速器之特定位置。因此，位置感測裝置34經組態且經配置以基於變速單元28之當前位置而產生用以指示前變速器之位置之一或多個電信號。
在任何狀況下，微電腦碼錶18充當經組態以基於來自位置感測裝置34之類比轉數位轉換單元64b之數位信號而識別線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作(齒輪)位置中之一者的齒輪位置識別單元。詳言之，當感測器元件64a中之一者感測磁性部分80中之一者之南極S時，微電腦碼錶18(位置識別單元)識別線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作位置之第一操作(齒輪)位置。當感測器元件64a中之一者感測磁性部分80中之一者之北極N時，微電腦碼錶18(位置識別單元)識別線捲取部件72(亦即，可移動部分)之預定操作位置之第二操作(齒輪)位置。
在上文所論述之實施例中，位置感測裝置34安裝於經纜線操作之變速操作裝置上，經纜線操作之變速操作裝置僅僅為一選定實例。換言之，位置感測裝置34不限於用於經纜線操作之變速系統中，而是位置感測裝置34可供其他類型之裝置使用。舉例而言，位置感測裝置34可供氣動操作之變速系統或液壓操作之變速系統使用。
參看圖16及圖17，說明裝配至托架24之一替代支撐部分160。支撐部分160係藉由扣件68以與支撐部分60相同的方式以可釋放方式附接至托架24之本體部分24a。在此實施例中，使用者操作開關166設置於支撐部分160之底部表面上。使用者操作開關166較佳部分或完全地安置於凹座中以避免由騎乘者偶然按壓使用者操作開關166。就圖16及圖17之此實施例而言，印刷電路板較佳由相對於安裝於把手16上之托架24處於大體水平定向而非大體垂直定向之支撐部分160支撐。
在上文所論述之實施例中，感測器組件64經組態以偵測十個預定操作位置，但感測器組件64可經組態以偵測六個、七個、八個、九個或十一個預定操作位置。雖然在上文所論述之實施例中使用者操作開關66位於支撐部分60上，但使用者操作開關66不需要安置於支撐部分60上。此外，代替使用如所說明之實施例中所展示之單一使用者操作開關，可將複數個開關安置於支撐部分60上。在上文所論述之實施例中，感測器元件64a直接裝配於支撐部分60之第二部分60b上，但感測器元件64a可直接裝配於印刷電路板上。在此狀況下，支撐部分60之第二部分60b係組態為上面有感測器元件64a之印刷電路板，或上面有感測器元件64a之印刷電路板裝配於支撐部分60之第二部分60b上。
在理解本發明之範疇時，如本文中所使用之術語「包含」及其衍生詞意欲為指定所陳述特徵、元件、組件、群組及/或整體之存在但不排除其他未經陳述之特徵、元件、組件、群組及/或整體之存在的開放式術語。前述內容亦適用於具有類似意義之詞，諸如，術語「包括」、「具有」及其衍生詞。如本文中用以描述上述實施例的以下方向術語「向前」、「在後方」、「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「向下」、「垂直」、「水平」、「內部」、「外部」及「垂向」以及任何其他類似方向術語指代在平坦水平表面上裝備有自行車變速操作裝置的自行車之彼等方向。因此，應相對於裝備有如用於平坦水平表面上之常規騎乘位置中之自行車變速操作裝置之自行車來解釋如用以描述自行車變速操作裝置之此等術語。最後，程度術語(諸如，如本文中所使用之「實質上」、「約」及「大約」)意謂所修飾之術語之合理偏差量使得最終結果並未顯著改變。
雖然僅選擇選定實施例來說明本發明，但熟習此項技術者自本發明將顯而易見，在不脫離如在附加申請專利範圍中所界定之本發明之範疇的情況下，可在本文中作出各種改變及修改。被展示為彼此直接連接或接觸之組件可具有安置於其間的中間結構。沒有必要使所有優點同時存在於一特定實施例中。來自先前技術之獨特的每一特徵(單獨地或與其他特徵組合)(包括由此(此等)特徵所體現之結構及/或功能概念)亦應被視為申請者對進一步發明的單獨描述。因此，僅出於說明而非出於限制如由隨附申請專利範圍及其等效物界定之本發明的目的來提供根據本發明之實施例之前述描述。
10．．．自行車
12．．．自行車變速操作裝置
14．．．自行車變速操作裝置
16．．．下降把手
16a．．．四通部分
16b．．．向下彎曲部分
18．．．微電腦碼錶
19．．．把手柄
20．．．電線
21．．．變速控制纜線
21a．．．內部線
21b．．．外套
22．．．制動控制纜線
22a．．．內部線
22b．．．外套
24．．．托架
24a．．．本體部分
24b．．．檢修蓋
26．．．把手裝配結構
28．．．變速單元
30．．．制動/變速操作桿
32．．．變速操作桿
34．．．位置感測裝置
36．．．內空間或內部空腔
38．．．外部彈性體握持覆蓋物
40．．．支撐部件
42．．．樞轉銷
44．．．偏置元件
46．．．樞轉銷
48．．．偏置元件
50．．．螺栓
52．．．偏置元件
54．．．扣件
56．．．插入開口
60．．．支撐部分
60a．．．第一部分
60b．．．第二部分
60c．．．凹座
62．．．印刷電路板
62a．．．微處理器
64．．．感測器組件
64a．．．感測器元件
64b．．．類比轉數位轉換單元
66．．．使用者操作開關
68．．．扣件
72．．．纜線或線捲取部件或線軸
72a．．．變速線附接結構
74．．．纜線牽引機構
74a．．．纜線牽引棘輪
74b．．．纜線牽引掣爪
76．．．纜線釋放機構
78．．．位置維持機構
78a．．．位置維持棘輪
78b．．．位置維持掣爪
80．．．磁體或磁性部分
160．．．支撐部分
166．．．使用者操作開關
A．．．主要樞轉軸線
P1．．．制動(第一)樞轉軸線
P2．．．變速(第二)樞轉軸線
P3．．．變速(第三)樞轉軸線
R．．．凹座
R1．．．第一操作方向/第一旋轉方向
R2．．．第二操作方向/第二旋轉方向
S1．．．第一接觸表面
S2．．．第二接觸表面
S3．．．第三接觸表面
S4．．．第四接觸表面
圖1為根據第一實施例的裝備有一對自行車變速操作裝置之自行車之一部分的前透視圖，該對自行車變速操作裝置在其安裝位置中耦接至下降型把手；
圖2為右手側變速操作裝置之內部正視圖，其中以橫截面展示選定零件；
圖3為圖1及圖2中所說明之右手側變速操作裝置的內部正視圖，其中制動/變速操作桿及變速(釋放)桿處於其休止位置；
圖4為圖3中所說明之右手側變速操作裝置的內部正視圖，其中制動/變速操作桿樞轉至制動位置；
圖5為圖1至圖4中所說明之右手側變速操作裝置的前視圖，其中制動/變速操作桿及變速(釋放)桿處於其休止位置；
圖6為圖5中所說明之右手側變速操作裝置的前視圖，但其中右手側變速操作裝置之制動/變速操作桿移至纜線纏繞位置；
圖7為圖1至圖6中所說明之右手側變速操作裝置的後視圖，其中制動/變速操作桿及變速(釋放)桿處於其休止位置；
圖8為圖7中所說明之右手側變速操作裝置的後視圖，但其中變速(釋放)桿移至纜線釋放位置；
圖9為托架(基座部件)及變速操作單元之側視圖，其中底部檢修蓋安裝於托架之插入開口之一部分上；
圖10為托架及變速操作單元之底部平面圖，其中底部檢修蓋安裝於托架之插入開口之一部分上；
圖11為托架及變速操作單元之側視圖，其中底部檢修蓋及變速操作單元被移除；
圖12為托架及變速操作單元之透視圖，其中底部檢修蓋及變速操作單元被移除；
圖13為右手側變速操作裝置之托架的分解透視圖；
圖14為變速操作單元之選定零件的前視圖，其中選定零件處於其休止位置；
圖15為圖14中所展示之變速操作單元之選定零件的後視圖，其中選定零件處於其休止位置；
圖16為托架(基座部件)及變速操作單元之側視圖，其中底部檢修蓋安裝於托架之插入開口之一部分上；及
圖17為托架及變速操作單元之底部平面圖，其中底部檢修蓋安裝於托架之插入開口之一部分上。
20．．．電線
24a．．．本體部分
34．．．位置感測裝置
36．．．內空間或內部空腔
56．．．插入開口
60．．．支撐部分
60a．．．第一部分
60b．．．第二部分
60c．．．凹座
62．．．印刷電路板
62a．．．微處理器
64．．．感測器組件
64a．．．感測器元件
64b．．．類比轉數位轉換單元
66．．．使用者操作開關
68．．．扣件
R．．．凹座
S1．．．第一接觸表面
S2．．．第二接觸表面
S3．．．第三接觸表面
S4．．．第四接觸表面

权利要求:
Claims (18)
[1] 一種自行車變速操作裝置，其包含：一基座部件，該基座部件包括具有一內部空腔之一本體部分；一變速單元，該變速單元安置於該本體部分之該內部空腔中，該變速單元包括在複數個預定操作位置之間選擇性地移動之一可移動部分；及一位置感測裝置，該位置感測裝置在該基座部件附接至一自行車時以可移除方式附接至該本體部分，該位置感測裝置包括感測該可移動部分之該操作位置之一感測器組件。
[2] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該基座部件進一步包括一自行車裝配結構，且該本體部分具有一開口，該開口與該本體部分之該內部空腔連通以使得該位置感測裝置經由該開口而插入及移除。
[3] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該位置感測裝置藉由一扣件而附接至該本體部分。
[4] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該可移動部分包括一被感測組件。
[5] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該變速單元之該可移動部分為一線捲取部件之一部分。
[6] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該變速單元包括可以旋轉方式裝配於一軸桿上之一線捲取部件，且該位置感測裝置部分地環繞該變速單元之該軸桿。
[7] 如請求項6之自行車變速操作裝置，其中該變速單元之該可移動部分為該線捲取部件之一部分。
[8] 如請求項6之自行車變速操作裝置，其中該位置感測裝置包括一支撐部分，且該感測器組件包括在圍繞該變速單元之該軸桿間隔開之位置處安置於該支撐部分上的之複數個感測器元件。
[9] 如請求項8之自行車變速操作裝置，其中該支撐部分藉由一扣件而附接至該本體部分。
[10] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該變速單元之該可移動部分包括至少一磁性部分。
[11] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該感測器組件包括至少一霍耳效應數位感測器。
[12] 如請求項11之自行車變速操作裝置，其中該霍耳效應數位感測器係經由該本體部分中之一開口而插入，且安置於該內部空腔中。
[13] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該位置感測裝置包括至少一磁性感測部分。
[14] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其中該位置感測裝置包括一使用者操作開關。
[15] 如請求項14之自行車變速操作裝置，其中該位置感測裝置電耦接至至少部分地安置於該基座部件外部之一電線部件。
[16] 如請求項15之自行車變速操作裝置，其中該使用者操作開關電耦接至該電線部件。
[17] 如請求項1之自行車變速操作裝置，其進一步包含圍繞一第一軸線樞轉地裝配至該本體部分以執行一制動操作的一第一操作部件，該第一操作部件亦經樞轉地配置以圍繞一第二軸線而樞轉以操作該變速單元，該第二軸線相對於該第一軸線為不同軸的。
[18] 如請求項17之自行車變速操作裝置，其進一步包含一第二操作部件，該第二操作部件操作性地耦接至該變速單元，以使得該第一操作部件之操作造成該變速單元之一線捲取部件在一第一旋轉方向上旋轉且該第二操作部件之操作造成該變速單元之該線捲取部件在一第二旋轉方向上旋轉，該第二旋轉方向與該第一旋轉方向相反。

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同族专利:

公开号 | 公开日

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法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

US13/180,606|US8869649B2|2011-07-12|2011-07-12|Bicycle shift operating device|

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