CN100443367C - 自行车变速器的换档控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构简单、容易操作的自行车变速器换档控制装置，其包括安装件，适于安装到自行车上；定位部件，连接到安装件上，用于移动到多个位置；定位件，将定位部件保持在多个位置中的每个位置上；其中，定位件沿第一路径在接合位置与脱开位置之间移动，其中在接合位置定位件与定位部件接合，在脱开位置定位件与定位部件脱开，其中定位件沿不同于第一路径的第二路径移动。

Description

自行车变速器的换档控制装置
本申请是2005年3月2日提交的题为“自行车变速器的换档控制装置”的中国发明专利申请No.200510051189.8的分案申请。
技术领域
本发明涉及自行车，特别是自行车变速器的换档控制装置。
背景技术
换档控制装置用来将自行车变速器从一种齿速比变换到另一种齿速比。例如，第5,400,675号美国专利示出了一种换档控制装置，包括操纵绕线装置的第一和第二操纵杆，其中，将第一操纵杆从静止位置移动到工作位置可以将变速器控制线绕在绕线装置上，将第二操纵杆从静止位置移动到工作位置可以将控制线从绕线装置上退绕。绕线装置包括一个圆柱形的绕线件，该绕线件具有用来卷绕和退绕变速器控制线的绕线槽，沿周向布置在绕线件外圆周面上的多个驱动齿，以及同样沿周向布置在绕线件外圆周面上的多个定位齿。绕线件通过一弹簧沿线退绕方向被偏压。一个驱动爪设置在第一操纵杆上，用于响应第一操纵杆从静止位置旋转至工作位置，压靠在多个驱动齿中的一个齿上，从而使线轴部件沿线卷绕方向旋转，一个定位爪选择性地啮合一个定位齿，使线轴部件保持在所需的旋转位置。将第二操纵杆从静止位置操作到工作位置以选择性地啮合和脱离定位爪，从而允许绕线装置根据弹簧的偏压力在线退绕方向上旋转。
例如，第5,094,120号美国专利示出了另外一种换档控制装置，其也包括用来操纵绕线装置的第一和第二操纵杆，其中，绕线装置沿线的退绕方向受偏压。在此换档控制装置中，绕线装置包括一个随第一操纵杆整体旋转的绕线盘。一个变速盘(indexing plate)也随第一操纵杆整体旋转，变速盘上有一个变位槽(indexing slot)，限定了在变位槽的相对两侧交错布置的多个变位齿(indexingteeth)。第二操纵杆包含一个用来连续啮合变位槽里的一个个变位齿的变位销(indexing pin)，使绕线盘、变速盘和第一操纵杆一起被固定在与变位齿对应的多个旋转位置上。将第二操纵杆从静止位置操作到工作位置然后又回到静止位置使得变位销从一个变位齿连续移动到下一个变位齿。这进而使绕线盘、变速盘和第一操纵杆相应地移动到沿线退绕方向的多个位置。
发明内容
本发明涉及自行车变速器的换档控制装置的多种特征。在一个实施例中，自行车变速器换档控制装置包括：安装件，适于将换档控制装置安装到自行车上；第一操纵杆，可操作地连接到安装件上，使第一操纵杆停止在与自行车变速器的档位对应的多个位置上，其中，第一操纵杆在第一平面内移动；以及第二操纵杆，可操作地连接到安装件上，用于在第二平面内在静止位置与工作位置之间移动，使第二操纵杆在移动到工作位置后返回到静止位置。在该实施例中，第一平面与第二平面大致平行。
在另一个实施例中，自行车变速器换档控制装置包括：安装件，适于将换档控制装置安装到自行车上，第一操纵杆，可操作地连接到安装件上，使第一操纵杆停止在与自行车变速器的档位对应的多个位置处，以及第二操纵杆，可操作地连接到安装件上，在第二个平面内在静止位置与工作位置之间移动，从而使第二操纵杆在移动到工作位置后返回到静止位置。定位部件旋转到与自行车变速器的档位对应的多个位置，运动限制件设置在第二操纵杆上，用来在第二操纵杆操作过程中限制定位部件的运动。
在另一个实施例中，自行车变速器换档控制装置包括：安装件，适于将换档控制装置安装到自行车车把上，第一操纵杆，可操作地连接到安装件上，使第一操纵杆停止在与自行车变速器的档位对应的多个位置上，第二操纵杆，可操作地连接到安装件上，用于在静止位置和工作位置之间移动，使第二操纵杆在移动到工作位置后返回到静止位置，以及定位部件，旋转到与自行车变速器的档位对应的多个位置上。第一操纵杆和第二操纵杆连接到安装件上，从而当换档控制装置安装在车把上时，第一操纵杆和第二操纵杆可以位于自行车车把的上方。
在另一个实施例中，一种自行车控制装置包括安装件，用来将自行车控制装置安装到自行车上，定位部件，连接到安装件上，用来在多个位置之间移动，以及定位件，用来将定位部件保持在多个位置中的每个位置。定位件包括一种材料，这种材料响应作用在定位件和定位部件之间的过大的力而发生变形，以将定位部件从保持的位置释放开来。
在另一个实施例中，自行车变速器换档控制装置包括：安装件，适于将换档控制装置安装到自行车上，定位部件，连接到安装件上，用来在多个位置之间移动，第一操纵杆，在第一操纵杆方向移动，用来在第一档位方向上移动定位部件，以及第二操纵杆，在第二操纵杆方向上移动，用来在与第一档位方向相反的第二档位方向上移动定位部件，其中，第一操纵杆方向与第二操纵杆方向相同。运动允许件连接到安装元件上，以使定位部件在第二档位方向上运动，运动限制件，设置在第二操纵杆上，用于在第二方向上移动，以在第二操纵杆工作时限制定位部件在第二档位方向上的运动。
在另一个实施例中，自行车变速器换档控制装置包括：安装件，适于将换档控制装置安装到自行车车把上，操纵杆，可操作地连接到安装件上，使操纵杆停止在与自行车变速器的档位对应的多个位置上，按钮，可操作地连接到安装件上，用于在静止位置和工作位置之间的运动，从而使按钮在移动到工作位置后返回到静止位置，以及定位部件，可以旋转到与自行车变速器的档位对应的多个位置。操纵杆和按钮可操作地连接到定位部件上，使定位部件可以响应第一操纵杆的操作在第一方向上移动，也可以响应按钮的操作在与第一方向相反的第二方向上移动。
另外的发明特征通过以下说明将会很明显，这些特征单独或与上述特征一起组成权利要求和其等同方案的基础。
附图说明
图1是一自行车变速器的换档控制装置的具体实施例的正视图；
图2是换档控制装置的分解视图；
图3是换档控制装置的相关部件的俯视图，其中示出线卷绕操作情形；
图4是换档控制装置的相关部件的俯视图，其中示出拉线退绕操作情形；
图5是一自行车变速器换档控制装置的另一实施例的正视图；以及
图6是图5中所示的与第一实施例不同的换档控制装置的相关部件的俯视图。
具体实施方式
例如，图1是一种可以用于自行车变速器的换档控制装置10的一种具体实施例的正视图，图2是换档控制装置10的分解视图。换档控制装置10包括一个连接箍14，该连接箍将换档控制装置10固定到车把18上；一个安装件，如底盘22；一个卷绕操纵杆组件26，其包括一个整体形成的第一操纵杆(如卷绕操纵杆28)、一个收紧元件30和一个定位部件，如定位棘部34；一个回位弹簧38，用来沿线释放(退绕)方向偏压卷绕操纵杆组件26；一个第二操纵杆，如退绕操纵杆40；一个定位爪41(也可将其用作运动允许件)；一个爪偏压弹簧42；一个衬套44，用来可旋转地支撑卷绕操纵杆组件26；一个盖盘46；一个组装螺钉50，用来将连接箍14、底盘22、卷绕操纵杆组件26、衬套44和盖盘46固定在一起；以及一个顶盘54，其连接到盖盘46上。
连接箍14以传统的方式，使用螺钉58，穿过一个连接耳66上的开孔62然后旋入另一连接耳74上的螺纹孔70，将换档控制装置10紧固到车把18上。连接箍14还包括一个支持杆78和一个底盘固定凸缘82。支持杆78包括一个用于接收组装螺栓50的螺纹孔86，底盘固定凸缘82与底盘22上的槽90接合，用来将底盘22非旋转地固定到连接箍14上。
底盘22包括一个直立的钢丝绳引导凸缘94，其上带有钢丝绳引导开孔98，用来引入Bowden钢丝绳组件(未示出)的内部钢丝绳102(图3)。一个直立的钢丝绳卷绕挡块106，设置用来限制卷绕操纵杆组件26的逆时针旋转，一个直立的并用挡块110，设置用来限制卷绕操纵杆组件26的顺时针旋转和释放操纵杆40的逆时针旋转。一个长形开孔114，设置用来将定位爪41的安装轴118的下端容纳于其中，以及一个弹簧安装开孔122，设置用来将回位弹簧38的末端126安装到其中。一个中心开孔127，设置用来接受从中穿过的支持杆78。支持开孔127包括一对相对的凹槽127A，用来与对应的衬套44的安装耳44A接合，以将衬套44非旋转地安装到底盘22上。
如上所述，卷绕操纵杆组件26包括整体形成的卷绕操纵杆28、收紧元件30和定位棘部34。卷绕操纵杆28从收紧元件30阶梯上升，这样，当换档控制装置10安装到车把18上时，卷绕操纵杆28的手指接触部29被设置在车把18的上方。卷绕操纵杆28的相对的侧部28A和28B(如图3)分别接靠钢丝绳卷绕挡块106和并用挡块110，以限制卷绕操纵杆组件26的运动范围。在该实施例中，卷绕操纵杆28的手指接触部29在平面P1内移动(图3)。
收紧元件30是一个带有钢丝绳卷绕槽130的环形件，用来卷绕和退绕内部钢丝绳102。收紧元件30中限定了一个用来接收衬套44的中心开孔131，这样，收紧元件30可以沿径向可旋转地由衬套44支持。一个直立的指示器件138沿收紧元件30的上表面142在周向上靠近中心孔131延伸。多个档位指示标记(例如数字)设置在指示器件138的上表面143上。回位弹簧38的一个端部132被安装到收紧元件30下侧的弹簧安装开孔(未示出)处，这样，回位弹簧38在顺时针方向上偏压收紧元件30从而卷绕操纵杆组件26。
定位棘部34包括多个沿圆周间隔的定位齿134，它们从收紧元件30沿径向向外突出。定位齿134的间隔是这样的，相邻定位齿134之间的距离对应于将自行车变速器移动到相继档位所需要的内部钢丝绳102的拉动量。例如，如果自行车变速器包括一个拨链器(derailleur)，那么定位齿134的间隔就是这样的，邻近定位齿134之间的距离对应于将拨链器从一个链轮移动到下一个链轮所需要的变速内部钢丝绳102的拉动量。
图3更清楚地示出，定位爪41包括一个配置在爪体150的一端的爪齿146，和一个配置在爪体150的相对端的控制尾部158。爪齿146啮合多个定位齿134中的一个个选择性的齿，将收紧元件30进而将卷绕操纵杆28保持在与自行车变速器的档位对应的多个位置上。在爪齿146与爪体150的径向内部部分(相对于安装轴118)之间形成一个狭缝154，使爪齿146能相对于爪体150挠曲。当收紧元件30在钢丝绳退绕方向上承受过大的力时，允许爪齿146与当前啮合的定位齿134脱开，这样可避免对零件造成损害。
如上所述，定位爪41的安装轴118的下端安装在底盘22的长形开孔114内。安装轴118的上端安装在盖盘46上的类似的长形开孔(未示出)内。长形开孔的大小可以使卷绕操纵杆组件26在爪齿146开始从棘齿134上脱开之前作大约5度的旋转。当操作拨链器变速器时，该动作通常用来提供众所周知的过位换档(overshift)作用。下面将对此作用进行更详细地描述。
释放操纵杆40包括一个手指接触部162，一个挡块166，用于与底盘22上的并用挡块110接触，以限制释放操纵杆40作逆时针旋转，一个在操作过程中接收定位爪41的凹进部170，一个沿径向向内(相对于支持杆78)延伸的运动控制件174，用于在释放操纵杆40操作过程中与定位爪41的控制尾部158接触，一个沿径向向内(相对于支持杆78)延伸的运动限制件175，用于在释放操纵杆40操作过程中与多个定位齿134中的一个个选择性齿接触，一个顺时针挡块部176，用于与底盘22上的钢丝绳引导凸缘94接触，以限制释放操纵杆40的顺时针旋转，和一个释放操纵杆轴178。释放杆轴178的下部可旋转地安装到底盘22的一个开孔处(未示出)，释放操纵杆轴178的上部可旋转地安装到盖盘46的一个开孔处(未示出)。在此实施例中，释放操纵杆40的手指接触部162在平面P2(图4)内移动，该平面P2与平面P1(图3)大致平行。
如上所述，盖盘46与底盘22通过组装螺栓50连接。在连接时，外侧壳体挡块186的开孔182对准钢丝绳引导凸缘94上的钢丝绳引导开孔98，衬套44的安装耳44B与盖盘上的相应的槽(未示出)结合，收紧元件30上的指示器件138被设置在盖盘46的指示器槽190内。外侧壳体挡块186被用来作为Bowden钢丝绳组件的外侧壳体(未示出)的末端。当顶盘54连接到盖盘46的顶部时，顶盘54中的窗口194设置在指示器件138的上方，从而通过窗口194可以看到档位指示标记。举例来说，如果档位指示标记采用数字的形式，那么与当前变速器档位对应的数字就可以显示在窗口194中。
如图3示出换档控制装置10沿线卷绕方向的操作。当卷绕操纵杆28沿逆时针方向A旋转时，收紧元件30开始卷绕内部钢丝绳102，在爪齿146开始相对于定位齿134B移动之前，安装轴118从开孔114的左端(如图4所示)向开孔114的右端(如图3所示)移动。卷绕操纵杆28的进一步旋转使得定位齿134C压靠在爪齿146上，这样使定位爪41沿顺时针旋转直到爪齿146越过定位齿134C，并与定位齿134C的顺时针侧啮合。
如上所述，如果自行车变速器包括一个拨链器，那么相邻定位齿134之间的间隔足以拉动内部钢丝绳102使拨链器移动相邻链轮之间的距离。然而，在爪齿146开始移离定位齿134B之前，内部钢丝绳102已经被拉动了一段距离。因此，到爪齿146越过定位齿134C时，内部钢丝绳102已经被拉动了比将拨链器从起始的链轮移动到目标链轮所需要的距离更远的一段距离。结果，拨链器会使链条移过目标链轮一点。本领域众所周知，这有助于确保链条可靠地与目标链轮啮合。当骑者将旋转力从卷绕操纵杆28移除时，定位爪41的轴118会移回到开孔114的左端，这样使收紧元件30可以稍微退绕内部钢丝绳102，从而拨链器可以回移以使链条与目标链轮对正。
图4示出了换档控制装置10沿线退绕方向的工作过程。当释放操纵杆40沿逆时针方向B从如图3所示的静止位置向如图4所示的工作位置旋转时，运动控制件174压靠在定位爪41的控制尾部158上，从而使定位爪41顺时针旋转。当定位爪41的爪齿146越过定位齿134B的齿尖时，由于回位弹簧38的顺时针偏压力(单独或与自行车变速器的偏压力结合)，卷绕操纵杆28作顺时针旋转。而后，运动限制件175接靠在定位齿134D上以防止卷绕操纵杆28不受控制地旋转。当骑者从释放操纵杆40上移除逆时针旋转力时，运动控制件174就松开对定位爪41控制尾部158的压力，从而根据爪偏移弹簧42的逆时针偏压力，使定位爪41逆时针旋转。释放操纵杆40上的运动限制件175和定位爪41的爪齿146的结构设置成使得爪齿146在运动限制件175从定位齿134D脱离之前进入定位齿134A和134B之间的空间。结果，爪齿146接靠在定位齿134A上以防止收紧元件30在运动限制件175从定位齿134D脱离以后还继续旋转，收紧元件30定位内部钢丝绳102，以将自行车变速器置于要求的档位上。
图5为自行车变速器换档控制装置200的另一个实施例的正视图。本实施例与第一个实施例有许多特征是相同的，所以相同的零件采用相同的标号。换档控制装置200的卷绕操纵杆组件26的工作方式与第一实施例的卷绕操纵杆组件26的工作方式是一样的，所以省略掉对其的进一步描述。换档控制装置200与第一实施例的换档控制装置10的不同之处在于设置了一个用于执行线退绕操作的按钮204。按钮204可操作地连接到底盘22或沿Z轴(图6)在静止位置和工作位置之间运动的某些其它结构，从而使按钮204在移动到工作位置后返回到静止位置。按钮204的结构可以设置为沿大致的直线进行运动或被铰接以沿弧线摆动。在本实施例中，按钮204被盖盘46包围，这样当从静止位置运动到工作位置时，按钮204就被推进盖盘46。在这种情况下，Z轴基本垂直于车把(18)及卷绕操纵杆组件26的旋转轴。
如图6所示，按钮204压靠在一个爪控制杆208上，该爪控制杆由引导销212引导，引导销212被安装在底盘22上并且延伸进入爪控制杆208上的槽216中。爪控制杆208包括爪控制凸部220，该爪控制凸部从其自由端垂直向上延伸，用于控制作为定位件的定位爪224和作为运动限制件的运动限制爪228的操作。
在本实施例中，定位爪224和运动限制爪228绕一公共轴线旋转，此公共轴线由安装在底座件22上的枢轴232限定。定位爪224包括一个由枢轴232可旋转地支持的爪体236，一个设置在爪体236一端的爪齿240，以及一个设置在爪体236的相对端的控制尾部244。类似地，运动限制爪228包括一个由枢轴232可旋转地支持的爪体248，一个设置在爪体248一端的爪齿252和一个设置在爪体236的相对端的控制尾部256。一个爪弹簧的一端260与爪体236接合，爪弹簧的另一端264与爪体248接合。结果，定位爪224和运动限制爪228在逆时针方向上被偏压。
假定卷绕操纵杆组件26处于图6所示的位置，同时爪齿240接靠在定位齿134B上。当压下按钮204以进行线退绕操作时，爪控制凸部220进入定位爪224的控制尾部244和运动限制爪228的控制尾部256之间的空间。一开始，爪控制凸部220压靠在运动限制爪228的控制尾部256上，并且逆时针转动运动限制爪228，直到爪齿252被锁定在定位齿134B和134C之间的位置。然后，爪控制凸部220压靠在定位爪224的控制尾部244上，从而顺时针转动定位爪224，直到爪齿240与定位齿134B脱开。因此，定位爪224也起到运动允许件的作用，允许卷绕操纵杆组件26稍微顺时针转动直到运动限制爪228的爪齿252接靠在定位齿134B上。
当按钮204被释放时，爪控制凸部220开始从定位爪224的控制尾部244移动离开，这样就使定位爪224的爪齿240停留在定位齿134B的顶部。然后，爪控制凸部220从运动限制爪228的控制尾部256移离，以使运动限制爪228不再被锁定位置。由于运动限制爪228的爪齿252的外侧圆周表面呈曲面形状，当卷绕操纵杆组件26顺时针旋转时，定位齿134B沿爪齿252滑动并使运动限制爪228顺时针转动。然后，定位爪224的爪齿240进入定位齿134A和134B之间的空间，最后接靠在定位齿134A上，使卷绕操纵杆组件26保持在一新的位置。
与传统结构相比，前述实施例非常容易操作，而且结构简单、制造经济。特别是因为在两个实施例中，整体卷绕操纵杆组件26都提供了换档操纵杆、收紧元件和齿轮指示器这三个功能。
虽然以上对发明特征的不同实施例作了描述，但在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其作进一步的修改。例如，各种零件的大小、形状、位置、方向都可以根据需要进行改动。所示的直接连接或与其它零件接触的零件，它们之间可以设置一些中间结构。一个元件的功能可以用两个元件来完成，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以用在另一个实施例中。在一个特定的实施例中没有必要同时体现所有的优点。每个独自或与其他的特征结合与现有技术相比独一无二的特征，还应该考虑在申请人的进一步的发明中进行单独的描述，包括这些特征中体现的结构和/或功能原理。因此本发明的范围不应该受限于公开的特定结构或明显的发明初衷所集中或侧重的特定结构或特征。

Claims (20)

1.一种自行车控制装置，包括：
安装件，适于安装到自行车上；
定位部件，连接到所述安装件上，用于移动到多个位置；
定位件，将所述定位部件保持在所述多个位置中的每个位置上；
其中，所述定位件沿第一路径在接合位置与脱开位置之间移动，其中在所述接合位置所述定位件与所述定位部件接合，在所述脱开位置所述定位件与所述定位部件脱开，
其特征在于，其中所述定位件沿不同于所述第一路径的第二路径移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述定位件的安装轴安装在一长形开孔内，所述定位件沿所述第二路径的移动为在所述长形开孔中在左右两端之间的运动。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述定位部件移动到所述多个位置中的至少一个位置且与所述定位件接合时，所述定位件沿所述第二路径移动。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述定位件包括突起和开孔中的一个，其与设置在所述安装件中的相应的突起和开孔中的另一个接合。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述定位件围绕所述突起转动以在所述接合位置与所述脱开位置之间移动。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述定位件包括所述突起，其中所述开孔随所述安装件设置。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述定位部件向所述多个位置中的每一个转动。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述定位部件包括多个定位齿，所述定位件与所述多个定位齿中至少一个接合，以将所述定位部件保持在所述多个位置中的每个位置上。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述定位件包括定位爪。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述定位件的安装轴安装在一长形开孔内，所述定位爪沿所述第二路径的移动为在所述长形开孔中在左右两端之间的移动。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述定位部件包括收紧元件，用于拉紧和释放控制元件。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述收紧元件包括卷绕表面。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述卷绕表面限定有线卷绕槽。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述多个定位齿设置在所述收紧元件的外周缘表面上。
15.根据权利要求11所述的装置，其中，当所述定位部件转动到所述多个位置中的至少一个位置，并且所述定位爪处于所述接合位置时，所述定位爪沿所述第二路径移动。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括偏压件，将所述定位爪向所述接合位置偏压。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述安装轴与随所述安装件设置的开孔接合，其中，所述定位爪围绕所述安装轴转动，以沿所述第一路径在所述接合位置和所述脱开位置之间移动。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述开孔为长形开孔，其中所述安装轴在所述长形开孔内移动，以沿所述第二路径移动。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述开孔形成于所述安装件上。
20.根据权利要求18所述的装置，还包括释放控制杆，其在所述接合位置和所述脱开位置之间移动所述定位爪。
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