本发明涉及自行车，更具体而言，本发明涉及用于自行车电气部件的防水装置。

因为各种目的，自行车上可以安装很多电子装置。例如，自行车上可以安装简单车载电脑，用于显示骑行参数和其它参数。可以安装更先进的车载电脑，用于控制自行车各部件的操作。例如，自行车的变速系统或避震系统可通过手动或自动操作进行电气控制。在变速或避震手动调节中，骑车人操作操纵杆式或按钮式开关，将自行车变速系统调至所需的齿轮齿数比(传动比)，或将避震系统调至所需的刚度。在自行车变速自动操作中，车轮转速或曲柄转速被测量，自行车变速系统被自动调节至所需的齿轮齿数比，将车轮转速或曲柄转速保持在所需的范围之内。在避震系统的自动操作中，避震刚度基于车轮转速来调整，车轮转速提高时，避震刚度通常增加。
由于车载电脑执行的功能增加，自行车上必须连接的电子部件数目也相应增加。例如，控制按钮和控制杆等手动输入装置必须安装在把手或其它部位，以便于骑车人使用。用于测量不同操作参数的传感器必须安装到输入装置以及车轮、曲柄、变速系统、避震系统，等等的上面。电机、螺线管和其它驱动装置必须安装到变速系统、避震系统和其它受控装置上，以将该受控装置移动至合适的操作位置。还必须在合适的位置安装控制电子单元和电源。
当然，所有这些不同部件必须通过合适的配线连接到一起。通常，这些部件都是被制成通过配线永久地连接在一起的。预先配线部件的缺点在于不能提供不同市场所需的不同功能。例如，系统中预先连接的输入装置、传感器和控制装置预先确定了该系统的能力。随后的时间里不能增加另外的性能，一个部件出现故障常常使整个系统不能发挥作用。预先配线部件同时还不能有效地适应大量不同的自行车车架结构。在有些情况下，或者因为部件不能置于理想的部位，或者因为必须捆扎起来并随意地绑缚到车架上的电线太多，因而导致外观难看。
增加适应性的一个方法是使用可分离的连接器，使各个部件可以可分离地连接到一起。这样，就可以更换故障部件，调整电线长度以适应车架的结构，并可根据需要增加或去除部件。通常，每个部件都有自己独特的连接器。这样，每个部件都会有一个或多个凸形或凹形的连接器，因此生产部件时必须牢记要有匹配的连接器。结果，连接器的总数可能会很多，不同厂家生产的部件经常不能一起使用，即使是一个厂家生产的部件，也会受到所选结构的限制。而且，大量的连接器还会增加水或其他污物进入连接器或部件的风险。

本发明涉及自行车用防水装置的各种特征。在一个实施例中，防水装置包括第一箱体件和构造成与第一箱体件相连的第二箱体件。第一箱体件和第二箱体件中至少之一构造成设置在靠近电气部件附近。第一箱体件和第二箱体件中的一个具有覆盖部分，当所述装置安装于自行车上时，所述覆盖部分覆盖所述第一箱体件与所述第二箱体件中的另一个，并且外部自由端向下。其它的发明特征将在下面的说明中变得明显，这些特征本身或与上述特征结合，构成权利要求及其等同特征所述的其他发明的基础。
附图说明
图1是包含有电子控制部件特定实施例的自行车的侧视图；图2是把手安装部件的特定实施例的详细视图；图3是控制系统的特定实施例的方框图；图4是图1所示组合单元的更详细视图；图5是移除电池单元后的组合单元的视图；图6是沿图5中线VI-VI截取的视图；图7是电池单元的底端斜视图；图8是电池单元主舱室的侧面斜视图；图9是电池单元顶盖的底端斜视图；图10是组合单元的后端斜视图；图11是移除控制单元盖罩后的组合单元的后端斜视图；图12是连接器单元更详细的视图；以及图13是端子插头的侧面视图。

图1是包含有电子控制部件特定实施例的自行车的侧视图。自行车1是山地自行车，包括车架2，可旋转地安装到车架2上的前叉3，安装到前叉3上部的把手组件4，可旋转地连接到前叉3下部的前轮5，可旋转地连接到车架2后部的后轮6，连接到车架2中下部的前变速系统8，连接到车架2后面下部的后变速系统9，连接于前变速系统8和后变速系统9之间的链条7，以及车座11。前轮制动器16用于制动前轮5，后轮制动器17用于制动后轮6。
前变速系统8将骑车人产生的驱动力通过链条7传送至后变速系统9。前变速系统8包括两个不同大小的链轮37和前拨链器33。两个链轮37安装在齿轮曲柄31上，在骑车人推动踏板32a和32b时齿轮曲柄31转动。齿轮曲柄31包括水平且可旋转地穿过车架2中央下部的曲柄轴34，右曲柄35和左曲柄36。右曲柄35的一端连接到曲柄轴34的右侧，两个链轮37连接到右曲柄35上。左曲柄36的一端连接到曲柄轴34的左侧。右曲柄35和左曲柄36的另一端分别可旋转地支承踏板32a和32b。前拨链器33通过两个链轮37中的一个与链条7啮合，可由电机(图中未示出)移动，电机由安装在把手组件4上的变速控制单元15和安装在车架2下部中间的组合单元28控制。变速控制单元15和组合单元28在下面详细说明。前拨链器位置传感器(图中未示出)探测前拨链器33的位置，从而探测前变速系统8的当前档位。
后变速系统9将从链条7接受的驱动力传送至后轮6。后变速系统9包括后链轮组41和后拨链器42。在本实施例中，后链轮组41包括七个不同大小的链轮43，与后轮6的毂部同心安装。后拨链器42通过七个链轮43中的一个与链条7啮合，可由电机(图中未示出)移动，电机由变速控制单元15和组合单元28控制。后拨链器位置传感器(图中未示出)探测后拨链器42的位置，从而探测后变速系统9的当前档位。
如图2所示，各个把手12a、12b和制动杆13a、13b设置于把手组件4的两端。制动杆13b连接到前轮制动器16，用于控制前轮5的制动，制动杆13a连接到后轮制动器17，用于控制后轮6的制动。换档控制单元(shift command unit)14a、14b分别位于把手12a、12b和制动杆13a、13b的向内位置。变速控制单元15连接到把手组件4的中央部分，与换档控制单元14a、14b相连。换档控制单元14a、14b用于对前变速系统8和后变速系统9手动换档。后加速按钮18a和后减速按钮19a设于换档控制单元14a中，前加速按钮18b和前减速按钮19b设于换档控制单元14b中。在本实施例中，加速按钮18a和18b提供信号使前变速系统8和后变速系统9提高一个档位。类似地，减速按钮19a和19b提供信号使前变速系统8和后变速系统9降一级速度。
在本实施例中，变速控制单元15根据换档控制单元14a和14b提供的信号控制前变速系统8和后变速系统9。当然，在其他实施例中，变速控制单元15可根据车轮转速或曲柄每分钟转速(RPM)，以本领域公知的多种方法，自动控制前变速8和后变速9。如图3所示，变速控制单元15包括具有CPU 21和存储器22的控制单元23，用于显示当前变速档位和其他所需信息的显示单元24，电源开关25，以及模式转换器26。CPU 21是编程器件，处理储存在存储器22中的数据和从其他所连接的装置接收到的信号。模式转换器26改变变速控制单元15的操作模式。变速控制单元15通过多个信号线形式的连通路径30与组合单元28电连接。如图2所示，变速控制单元15包括壳体27，而显示单元24、电源开关25和模式转换器26都排列在壳体27的上表面上。
组合单元28通过连通路径38和39分别电连接到用于前拨链器33和后拨链器42的电气部件，其中，各个连通路径38和39都包括多个信号线。组合单元28包括电池单元50，由CPU和其他电子电路形成的辅助控制单元54，以及连接器单元58。调节开关62和发声器66连接到辅助控制单元54，原因在下面说明。
如图4所示，组合单元28物理地安装至安装单元70，其中电池单元50安装在安装单元70的上部，辅助控制单元54安装在电池单元50的下方，而连接器单元58安装在辅助控制单元54的下方。在本实施例中，辅助控制单元54直接安装在电池单元50的紧邻处，而连接器单元58安装在辅助控制单元54的紧邻处。
图5是组合单元28的视图，其中电池单元50被移除，以便更清楚地示出安装单元70的结构。安装单元70包括安装架74和止挡组件78。安装架74包括大致的平面部分79，形成垂直伸长凹部81的后向弯曲部分80，和一对安装凸缘82和84。安装凸缘82和84包括安装孔86和90，安装螺栓94和98分别从相应的安装孔中穿过，使安装单元70可以如图4所示，大致垂直地连接到车架本体2上。
止挡组件78用于将电池单元50保持在安装架74上，包括止挡件100、锁定组件102、穿过锁定螺母108与止挡件100相连接的导向螺栓104、连接到导向螺栓104底部的导向板112、以及环绕导向螺栓104并位于导向板112和安装架74的弯曲部分80的顶壁120之间的止挡件弹簧116。导向板112包括一对相对的导向凸起124(图5中仅示出一个导向凸起124)，该导向凸起与对应的一对导向槽128(图5中仅示出一个导向槽)滑动接合。这种结构使止挡件100被向下偏压。
如图5和图6所示，锁定组件102包括锁定件132和锁定件弹簧136。锁定件132采用大致呈倒L型的锁定爪的形式，通过枢轴140可枢转地安装到安装架74的弯曲部分80。锁定件132的爪齿144与止挡件100中的凹槽148啮合，以防止止挡件100向上移动。锁定件弹簧136将锁定件132朝着与止挡件100接合的顺时针方向偏压。但是，简单地用手指或拇指就可以使锁定件132沿反时针方向转动，以使锁定件132与止挡件100脱离，这样，止挡件100就可以向上移动。
图7是电池单元50的底端斜视图，图8是电池单元50的主舱室152的侧面斜视图，而图9是电池单元50的顶盖156的底端斜视图。电池单元50通常为加长的椭圆形，带有加长的弓形配合突起160。在将电池单元50安装到安装单元70时，该配合突起与安装架74的凹槽81配合。如图7和图8所示，主舱室152包括具有开口166(该开口部分容纳可移除的电池168)的加长卵形箱体件164、配合突起160从箱体件164后部延伸的部分160a、一对安装耳172，卵形覆盖壁184，以及卵形被覆盖壁188。其中，安装耳具有相应的安装孔176，用于容纳安装螺钉180从中穿过。在本实施例中，覆盖壁184为连续的卵形壁，形成内部空间192以容纳一对电池端子196和198以及分隔槽200。覆盖壁184包括内部周围表面185和外部端面186，其中内部周围表面185从内部端面187处延伸。被覆盖壁188是连续但不规则形状的壁(因为该壁形成配合突起160a的一部分)，从箱体件164的外表面向内凹陷。被覆盖壁188包括外部周围表面189和端面190，其中外部周围表面189从内部端面191处延伸。
如图7和图9所示，顶盖156包括具有开口208用于容纳电池168剩余部分的长椭圆形箱体件204、从箱体件204的后部延伸的配合突起160的一部分160b、具有对应的带螺纹安装孔216以便利用螺纹来接收安装螺钉180的一对安装耳212、连续不规则形状的覆盖壁220、以及卵形顶壁224。顶壁224包括凹部228，在电池单元50安装到安装架74上时，凹部与止挡组件78的止挡件100接合。覆盖壁220包括内部周围表面221和外部端面222，其中内部周围表面221由内部端面223延伸。当将顶盖156安装到主舱室152上时，覆盖壁220套在箱体164的被覆盖壁188上，从而当电池单元50安装到安装架74上并且安装架74安装到车架2上时，覆盖壁220的内部周围表面221朝向被覆盖壁188的外部周围表面189，覆盖壁220的外部端面222向下朝向箱体件164的内部端面191，并且箱体件204的内部端面223朝向被覆盖壁188的外部端面190。由于这种覆盖结构，当在多雨条件下骑行时，水只能沿着向上盘旋的路径，才能进入箱体件164中的开口166和箱体件204中的开口208。
如图5、图10和图11所示，辅助控制单元54物理地包括箱体件240，安装座242(图11)，底座件244，输入单元248和发声单元252。箱体件240包括具有相应的安装孔260用于接收安装螺钉264从中穿过的安装耳256(图10)，卵形覆盖壁268，以及具有顶面276的卵形被覆盖壁272(图5)。在本实施例中，覆盖壁268具有与电池单元50的主舱室152中覆盖壁184基本相同的防水结构，这里不再详述。被覆盖壁272为连续的卵形壁，从箱体件240的外表面向内凹进。被覆盖壁272包括外部周围表面280和外部端面282，该外部端面形成顶面276的一部分，其中外部周围表面280从内部端面284延伸。因此，在将电池单元50安装到辅助控制单元54，以便电池单元50主舱室152的覆盖壁184套在辅助控制单元54的箱体件240内的被覆盖壁272上时，使覆盖壁184的内部周围表面185朝向被覆盖壁272的外部周围表面280，覆盖壁184的外部端面186向下朝向箱体件240的内部端面284，并使箱体件164的内部端面187朝向被覆盖壁272的外部端面282。这种覆盖结构也使在多雨条件下骑行时，水只有沿向上盘旋的路径才能进入电池单元50的内部空间192。
如图11所示，底座件244以边缘安装在安装座242上，并支撑输入单元248和发声单元252，以及处理器和/或用来控制由辅助控制单元54执行的任何功能的其它电子装置。底座件244可包括印刷电路板，电路板上具有用于输入单元248和发声单元252的合适电子部件和导电迹线。电源端子288和290(图5)为扁形端子，从底座件244的上边缘延伸并穿过被覆盖壁272的顶面276，使电源端子288和290在电池单元50安装到辅助控制单元54的顶部时，可与电池端子196和198接合。分隔凸起294形成于顶面276上，在将电池单元50安装到辅助控制单元54顶部时，与电池单元50中的分隔槽200接合，以进一步将电池端子196和电源端子288与电池端子198和电源端子290分隔开，并降低潮湿使端子短路或影响电能在电池单元50和辅助控制单元54间传输的风险。
输入单元248可用来利用合适的输入机构以设定模式，和/或输入特殊功能所需的任何参数。在本实施例中，输入单元248用于进入和退出微调后拨链器42位置的调节处理模式。为了实现此目的，设置调节开关62，将调节开关62按住达到预定时间(如，两秒)或更长时间，可进入和退出调节处理模式。发声单元252可包括蜂鸣器等，用于发出信号通知用户已进入所需模式，指示后拨链器42调节成功，或用于其它通知目的。通过将输入单元248定位在车架2的中下部，远离把手组件4上的变速控制单元15，就降低了骑车人无意中触发调节处理模式的可能性。
如图5所示，连接器单元58包括箱体件300和多个被箱体件300容纳的电接触点308。端子插头304a和304b分别接在连通路径38和39的末端，在图中被插入连接器单元58中。另一个端子插头(未示出)被用来接在连通路径30的末端，被插入图5所示曝露区域。图13更详细地示出与连接器单元58脱离的端子插头304b。其它端子插头具有相同构架(当然，除了端接有信号线路之外)。端子插头304b的结构在下面说明。
如图11所示，箱体件300包括安装耳312和不完整的卵形被覆盖壁320。安装耳具有对应安装孔316，用于接收安装螺钉264从中穿过。尽管被覆盖壁320是不完整壁，但支撑辅助控制单元54的安装座242，使其在辅助控制单元54的箱体件240就位时，以与所述被覆盖壁相类似的方式对其它部件起作用。被覆盖壁320包括外部周围表面324和外部端面328，其中外部周围表面324由内部端面332处延伸。因此，在连接器单元58安装到辅助控制单元54上时，箱体件240的覆盖壁268与被覆盖壁324和安装座242接合，以与上文所描述相同的方法形成防水结构。
图12更详细地示出连接有端子插头304a和304b的连接器单元58。同样，端子插头304b的侧盖被去掉，以露出其中的部件。通常，连接器单元58的结构使特定信号线路或端子插头能连接到多个位置。更具体地，箱体件300包括侧壁340和344，以及底壁348。多个端子或接触条308a-308e中的每一个都从侧壁340延伸至侧壁344，绝缘壁352a-352d置于多个接触条308a-308e中相邻接触条之间，从而使多个接触条308a-308e彼此电隔离。在本实施例中，接触条308a被设计用来传送来自电池单元50的正信号，接触条308b被设计用来传送信号以致动后拨链器42，接触条308c被设计用来传送信号以致动前拨链器33，接触条308d被设计用来传送来自前拨链器33和后拨链器42的档位信号和来自调节开关62的信号，而接触条308e被设计用来传送来自电池单元50的负信号或接地信号。每个接触条308a-208e都可以被看作是端子排，每个端子插头304a和304b所占区域(以及图5和图12中所示曝露区域)可被看作是端子列。这样，对应端子插头304a或304b(或曝露区域)下方的特定接触条308a-308e部分可以看作是5×3的矩阵单元，其中，在由一个接触条308a-308e形成的端子排中水平间隔开的多个电接触点308，电耦合所施加的信号。而另一方面，施加到端子列中多个电触点308的信号没有被电耦合。
图12和图13示出端子插头304b的结构。在本实施例中，端子插头304b呈梳形，包括L形顶壁355，包括多个段356a-356e的波浪形不连续底壁356，以及一对梳形侧盖357(图13中仅示出一个侧盖357，而图12中未示出)。侧盖357利用螺钉358和359固定到顶壁355和底壁356，螺钉分别延伸穿过顶壁355中的带螺纹孔360和底壁356中的带螺纹孔361。所形成的结构产生多个齿362，由U形凹部363a-363i分隔开。凹部363b、363d、363f和363h基本是空的，在将端子插头304b插入连接器单元58时可接收各绝缘条352a-352d。而另一方面，各凹部363a、363c、363e、363g和363i可用来将信号线分别耦合至多个接触条308a-308e中相应的接触条。在本实施例中，每个凹部363a、363c、363e、363g和363i分别包含基本呈W形的导电卡锁，即金属弹簧触点350a-350e。各弹簧触点350a-350e都具有基本呈Ω形的中间部分，分别以捏夹(pinch)的方式与各接触条308a-308e接触，从而将信号线中的一个与对应接触条308a-308e电耦合。如果不使用某一条信号线，那么可从相应的凹部363a、363c、363e、363g或363i中省去弹簧触点。
最后，可提供波浪形绝缘条364(图中示出一侧移去并翻转的状态)，以起到空白端子插头(blank terminal plug)的作用，进一步保护和绝缘各个未使用触点列中的部件。绝缘条364包括绝缘条体368和多个接触盖376a-376e，绝缘条体限定多个绝缘壁凹部372a-372d，各绝缘壁凹部对应各绝缘壁352a-352d，各接触盖与各段接触条308a-308e对应。
很明显，连接器单元58可用作接线盒或配电箱。利用接触条进行上述分配，连通路径30，38和39就有可能具有表1所示端子插头结构。
表1
由于上述结构，任一连通路径30、38或39的端子插头都可以与任意列触点连接。用户无需考虑端子插头在列中的位置。同一个端子插头可用于所有单元。所需要做的就是将信号线连接到端子插头中适当的弹簧触点350a-350e。上述防水结构使电子部件的保护很容易做到，无需单独的密封件。电池单元50的安装结构使电池单元50可以固定到自行车，同时还可以方便地移除。另外，电池单元50与辅助控制单元54以及与连接器单元58相结合，因此结构紧凑，配线减少。由于提供了辅助控制单元54，因此骑车人还可以方便地使用一些功能，而不会无意中误操作该单元。
尽管上文描述了创造性特征的多种实施例，但在不偏离本发明精神与范围的前提下还可以做出进一步的修改。例如，上文说明的一排中的多个电触点不需要都结合在一起，一列中的多个电触点相互之间不需要都分隔开。尽管创造性特征是针对山地车说明的，但这里所介绍的原理还可用于公路赛车或其他类型的自行车，可用于任何种类的电气部件。各个部件的大小、形状、位置或方向都可以按照需要改变。说明中相互连接或接触的部件可以在其中设置中间结构。一个元件的功能可由两个来完成，反之亦然。一个实施例中的结构和功能可用于另一个实施例中。在一个实施例中不需要同时呈现所有优点。所有与现有技术不同的特征，不论是独自还是与其它特征结合，还应当看作是申请人的进一步发明的单独说明，包括由该特征实现的结构和/或功能概念。因此，本发明的范围不限于所公开的具体结构，或者最初对某个结构或特征的明显关注或强调。