自行车变速器的拨链器和自行车变速器的电子控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种自行车变速器的、优选地电子伺服自行车变速器的拨链器，并且涉及一种对自行车变速器进行电子控制的方法。
【背景技术】
[0002]自行车中的传动系统包括在与踏板曲柄的轴相关联的齿轮以及与后轮的轮毂相关联的齿轮之间延伸的链条。当在曲柄踏板的轴和后轮的轮毂至少其中之一处布置有包括超过一个齿轮的齿轮组件，并且因此传动系统设有变速器时，就设置前拨链器和/或后拨链器。
[0003]在高性能自行车中，并且特别是在运动竞赛中使用的自行车中，对自行车手非常重要的特征在于能够执行的变速的速度和精确度。特别是出于该原因，所谓的电子变速器，或者更特别地是电子伺服变速器已经变得普遍。
[0004]在电子伺服变速器的情况下，每个拨链器都包括:引导元件一一也称为导链器或者导板，或者在后拨链器的情况下为摇臂一一其可移动，以使链条在在多个齿轮之间位移，以便改变齿数比；和电子致动器，以使导链器位移。致动器继而通常包括:马达，其通常为电马达，且通过联动系，诸如平行四边形铰接联接导链器;齿条系或者蜗杆系；以及转子或者转子下游，向下至导链器本身的任何移动部分的位置、速度、加速度和/或旋转方向的传感器或者换能器。值得注意的是也使用与本文中使用的稍微不同的术语。
[0005]控制电子装置自动地，例如基于一个或者更多检测变量，诸如行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、被施加给踏板曲柄的扭矩、行驶地形的坡度、自行车手的心率等等改变齿数比，和/或基于自行车手通过适当的控制构件，诸如控制杆和/或按钮手动输入的命令而改变齿数比。
[0006]用于控制前拨链器的装置或单元以及用于控制后拨链器的装置或单元一或者在更简单的变速器的情况下仅两者中的其中之一被安装为易于由自行车手操纵，通常安装在车把上、靠近其手把处，刹车把也设置在该位置处，以分别控制前和后轮的刹车。允许在两个方向上驱动两个拨链器以及驱动刹车的控制装置通常被称为集成控制器。
[0007]—般已知参考命令值表的值驱动自行车变速器的拨链器，这些值每个都与其中发生链条与特定齿轮的接合或者存在该接合的拨链器位置相关联。换句话说，控制电子装置或者控制器使用命令值表，以获得拨链器的变量必须采取的值，以将链条定位为接合期望的齿轮。该值能够为关于相邻齿轮的差分值，或者该值能够为关于参考值的绝对值，例如关于参考齿轮或者关于冲程结束条件或者缺乏马达激励的条件的绝对值。
[0008]从量级观点看，命令值表的致动器命令值能够为例如作为拨链器上的参考点的移动点行进的距离、应使马达执行的步进数或者旋转数、马达的激励时间的长度、具有与电压成比例的漂移的马达的供电电压值，或者该命令值还能够为与马达相关联的传感器或者换能器发出的值、存储在寄存器中并且代表其中一个上述量的数值，等等。
[0009]特别地，致动器的马达能够被驱动若干步进或者被驱动一段激励时间，或者以适合每个升档或者降档的电压来驱动，然后自动停止，同时传感器用以向控制电子装置提供反馈信号，以便在还未到达有意位置的情况下，即在上述拨链器的变量还未采取表值的情况下，电子控制装置可能再次注意到致动器马达的致动。这可能是例如由于下列事实，即拨链器提供的、在一定程度上取决于自行车手如何踩踏板的抵抗扭矩太高，超过马达能够通过联动系传递的最大扭矩。
[0010]所述命令值表的值为在工厂中设定的额定值，其考虑(前或者后)拨链器中的齿轮数以及相应的厚度和节距。通常，这些特定值规定:在缺乏致动器驱动信号时，即在命令值为零时，链条接合具有最小直径的齿轮，但从上述示例中能够看出，该条件并不是必要的。
[0011]虽然通过电子伺服变速器，已经可能提高变速的精确性和速度，但是仍需要改进这些性能，以便能够帮助自行车手在竞赛时实现越来越好的结果，并且保护机械构件。
[0012]越有意在高水平自行车竞赛中使用变速器，这种需求的重要性显然就越高。
[0013]为了获得对已知自行车变速器的高精确度控制，执行对自行车的初始调节，以便取决于车架的构造和结构以及与踏板曲柄的轴相关联的前齿轮(皇冠齿)以及与后轮相关联的后齿轮(链轮)的齿轮的组件而最优化链条的张力。
[0014]可以修改命令值表，以便它们精确地对应于特定变速器的机电组件，特别是对应于齿轮的节距，和/或对应于作为固定参考以及作为移动参考的马达的或者联动系的元件的相互位置，以及也可能对应于马达的致动电压的发展，对应于马达的旋转速度、旋转加速度和/或旋转方向等等。
[0015]此外，初始调节通常作用在用于传动的至少一个弹簧上，可设置对该弹簧的预加负荷，以便保持传动链在不同行进构造中的正确张力。
[0016]在特别是用于公路自行车的一些变速器中，存在两个反作用的链条张紧弹簧，以确定导链器在接合传动链时的构造。这允许系统的更大的多功能性，使系统具有高弹性。另一方面，其它变速器能够提供仅一个链条张紧弹簧。
[0017]根据现有技术，链条张紧弹簧的初始预加负荷设置被执行为使得导链器径向地尽可能靠近齿轮。
[0018]实际上，导链器和齿轮之间的短距离确定了控制的更大灵敏性，因为在这些条件下，平行于齿轮的轴线的导链器位移分量对应于在链条上施加的、足以触发从一个齿轮位移至另一个齿轮的斜度。
[0019]然而，使导链器更接近齿轮具有由最大直径的齿轮所决定的限制。实际上，使导链器太靠近最大直径的齿轮是诸如下列缺点的原因，诸如使用该齿轮的齿数比和另一尺数比之间的不平顺换挡感，以及在链条接合最大直径的齿轮同时向后踩踏板时的情况下，链条和导链器之间的刮擦。在这些情况下，传动系统也可能存在令人厌烦的噪音。
[0020]为了提高变速的精确性，申请人最近已经在公布为US2014/0243129的专利申请中提出了根据导链器在齿轮组件的轴向方向上的主位移而调节链条张力弹簧的预加负荷，并且特别是使其为导链器的主位移的机械结果。以这种方式，导链器与齿轮组件的轴线的径向距离取决于在哪个齿轮上接合链条而变化;特别地，随着链条接合的齿轮的直径增大，与轴的距离将不断增大。
【发明内容】
[0021 ]本发明的基本问题在于在自行车变速器的拨链器中进一步提高变速的精确性和速度。
[0022]一方面，本发明涉及一种自行车变速器的拨链器，包括:
[0023]-支撑单元，其被构造成被安装在自行车的车架上，在变速器的同轴的齿轮的组件处，
[0024]-移动单元，其包括导链器，
[0025]-主致动装置，其被构造成使移动单元相对于支撑单元移动，以便在导链器上施加主位移，该主位移至少具有相对于齿轮组件的轴线的轴向分量，
[0026]其特征在于，拨链器还包括:
[0027]-副致动装置，其被构造成使移动单元相对于支撑单元移动，以便在导链器上施加副位移，该副位移至少具有相对于齿轮组件的轴线的径向分量，其中副致动装置能够独立于主致动装置地移动该移动单元。
[0028]由于独立于主位移的副位移，可能确保移动单兀并且特别是导链器相对于齿轮组件始终处于理想位置。通常，在变速期间，导链器将处于相对径向地接近齿轮的位置，并且在正常行驶期间，导链器将处于相对径向远离的位置。此外，径向距离(接近位置和远离位置两者中)能够根据链条接合在其上的齿轮的直径适当地选择，因而能够始终为最适合即将到来的情况的径向距离。更一般地，可能在正常行驶和/或变速期间改变径向距离。
[0029]以这种方式，可能不必提高主致动装置的马达速度地加快换挡，因为能够在变速期间保持链条尽可能地靠近齿轮。
[0030]通常，主致动装置施加的主位移也具有相对于齿轮组件的轴线的径向分量和/或周向分量。
[0031 ]副致动装置施加的副位移具有可能的周向分量，但不具有轴向分量。
[0032]优选地，该拨链器为后拨链器。
[0033]优选地:
[0034]-支撑单元包括支撑主体和用以将支撑主体安装在车架上的第一固定单元；
[0035]-移动单元包括移动主体和用以将导链器安装在移动主体上的第二固定单元；
[0036]-链条张紧弹簧被设置在第一固定单元和第二固定单元至少其中之一中，链条张紧弹簧确定导链器在接合自行车传动链时的构造；
[0037]-副致动装置包括联动系，该联动系用于调节链条张紧弹簧的预加负荷，以便确定包括导链器的副位移的导链器的构造的变化。
[0038]如上所述，链条张紧弹簧(或者多个弹簧)负责确定了导链器的构造且最终地链条的构造的动态平衡，该构造也包括导链器相对于齿轮组件的轴线的径向距离。因而，通过改变这种弹簧(或者如果存在超过一个，则为这些弹簧中的至少一个)的预加负荷，引起导链器相对于齿轮组件的轴线的位置的期望变化。
[0039]优选地，拨链器为平行四边形铰接式，具有一个固定边和与该固定边相对的一个移动边，并且移动边通过两个相同长度的连接杆与固定边连接，其中固定边由支撑主体形成，并且移动边由移动主体形成。然而，本发明也适用于具有不同构造的拨链器。
[0040]在优选实施例中:
[0041]-第一固定单元包括:
[0042]—固定地安装在车架上的枢轴，支撑主体和链条张紧弹簧可旋转地安装在枢轴上，
[0043]一可旋转地安装在枢轴上的第一环，该第一环设有用以支承在车架上的齿以及与链条张紧弹簧的第一端接合的底座；
[0044]并且此外:
[0045]-用于调节链条张紧弹簧的预加负荷的联动系包括:
[0046]一可旋转地安装在支撑主体中且在枢轴上的第二环，其设有与链条张紧弹簧的第二端接合的底座，
[0047]一在第二环上形成的齿扇，
[0048]一接合齿扇的蜗杆。
[0049]因此，在该实施例中，受用于调节预加负荷的联动系作用的链条张紧弹簧被布置在第一固定单元，并且因而被布置在支撑单元中。在这种条件下，在拨链器中用以实现本发明所必要的另外组件基本都被布置在支撑单元中，即布置在直接安装在自行车的车架上的单元中，并且受到受限的移动和变形；因此，以这种方式，存在双重优点，即基本不增大拨链器的体积，并且在自行车使用期间，副致动装置处于防止可能冲击的相对受保护位置中。
[0050]在可替选实施例中:
[0051]-第二固定单元包括:
[0052]-安装在移动主体中的枢轴，导链器和链条张紧弹簧可旋转地安装在枢轴上，
[0053]—在导链器中形成的且与弹簧的第一端接合的底座；
[0054]并且其中:
[0055]-用于调节链条张紧弹簧的预加负荷的联动系包括:
[0056]—可旋转地安装在移动主体中的环，并且该环设有与链条张紧弹簧的第二端接合的底座，
[0057]一在环上形成的齿扇，
[0058]一接合齿扇的蜗杆。
[0059]因此，在该实施例中，受用于调节预加负荷的联动系作用的链条张紧弹簧被布置在第二固定单元中，并且因而被布置在移动单元中。在这种条件下，在拨链器中实现本发明所必要的另外组件基本都被布置在移动单元中，即被布置在安装成相对于自行车的车架处于显著突出位置的单元中；因此，以这种方式，更易于获得对其接触，以调节、校准、维护、清洁等。
[0060]在优选实施例中，主致动装置包括第一电马达，并且副致动装置包括第二电马达。
[0061]使用能够对第一和第二致动装置独立驱动的单独马达允许选择最适合特定使用条件的马达时的最大自由度。特别地，可能保持主致动装置的传统构造，包括马达。也使得易于