CN100545031C - 自行车控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种自行车控制装置，设有操作件，其选择性地控制制动单元以及换档单元，从而当制动时可以顺利地执行换档和制动。操作件具有用户接合部件和线连接部，线连接部具有枢转地连接到用户接合部件的支撑结构以及通过万向接头可移动地连接到支撑结构的线连接件。而且，操作件可以执行制动操作而换档单元的主部件不被移动。换档单元可移动地围绕中心换档轴线设置，以提供紧凑的结构。换档单元具有位置控制机构，其被构造成操作定位件，使得在操作件的一个步进移动过程中，定位件移动通过多个预定档位中的两个。
Description
技术领域
本发明基本涉及一种自行车控制装置。具体来讲，本发明涉及执行换档和制动操作的自行车控制装置。
背景技术
自行车作为一种交通工具和休闲娱乐方式日益普及。并且也已经成了一项很受欢迎的业余和职业竞技运动。无论自行车是作为一种休闲娱乐、交通工具还是竞技运动，自行车行业一直都在改进自行车的各种部件。尤其是近年来用于制动和/或换档的控制装置被广泛地重新设计。
一般来讲，在骑自行车时，人们希望在紧握车把的同时就能够快捷方便地操控自行车的制动控制机构和档位控制机构。如美国专利申请出版物No.US2004/0005947(转让给Shimano公司)所公布的，一些自行车具有相互分开的制动杆以及换档装置。但是，另外的一些自行车控制装置已经发展成了一种同时具有制动和换档两种功能的单一部件。美国专利No.4,241,878；No.5,257,683；No.5,400,675；和No.6,073,730以及No.6,216,078公布了这种类型的控制装置的实例。为了有效地制动和变速，这些已知控制装置中的一些具有一个也可以作为档位控制杆使用的制动控制杆，该控制杆可以卷绕线收紧件，还有一个位于制动/档位控制杆后面的释放控制杆。而其它已知的控制装置则有一个用来卷绕位于制动控制杆后面的线收紧件的档位控制杆和一个位于制动控制杆侧面的释放控制杆。因此，骑车人无需变换控制杆就可以进行制动和变速操作。具有一个制动/档位控制杆的自行车控制装置的实例公布在美国专利申请出版物No.US2002/0139637(转让给Shimano公司)中。
考虑到上述情况，从以上阐述中，对本领域技术人员来说很显然，存在一种改进自行车控制装置的需求。本发明正是针对本领域的这一需求和其他需求，从本文的阐述中，对专业技术人员来说这一点很显然。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种自行车控制装置，其具有在制动和换档过程中操作简单的操作件。
本发明的另一个目的是提供一种相对紧凑的自行车控制装置，其容许骑车人执行制动和变速操作。
本发明的另一个目的是提供一种自行车控制装置，该装置制造和装配起来相对简单而且成本低廉。
本发明的上述目的可以通过提供具有自行车安装部、换档单元和操作件的换档和制动控制装置而基本实现。换档单元与自行车安装部连接，并且配置成在多个档位之间选择性地移动。操作件枢转地绕制动轴线安装以执行制动操作，并且绕换档轴线安装以执行换档操作。操作件包括用户接合部件以及相对于用户接合部件围绕枢转轴枢转地连接的制动线连接部件。
在下面的具体描述中，本发明的所有这些和其它的目标、特征、方面和优点对于本领域技术人员来讲是显而易见的。下面的具体描述与附图相结合，阐明了本发明的一个优选实施例。
附图说明
以下参照附图，这些附图作为本发明原始公开的一部分：
图1是装有根据本发明的一个具体实施例的一对控制装置(只示出一个)的自行车的侧视图；
图2是图1所示的自行车控制装置的俯视透视图，其中操作件在静止(rest)位置；
图3是图1和图2所示的自行车控制装置的俯视图，其中操作件在静止位置；
图4是图1至图3所示的自行车控制装置的前侧正视图，其中操作件在静止位置；
图5是图1至图4所示的自行车控制装置的外侧正视图，其中操作件在静止位置；
图6是自行车控制装置沿图5中的剖面线6-6剖开的局部横截面视图；
图7是自行车控制装置沿图5中的剖面线6-6剖开的局部横截面视图，但其中主操作件移向制动位置；
图8是图1至图7所示的自行车控制装置的俯视透视图，其中操作件被向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图9是图1至图8所示的自行车控制装置的前侧正视图，其中主操作件被向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图10是图1至图9所示的自行车控制装置的外侧正视图，其中主操作件被向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图11是图1至图10所示的自行车控制装置的俯视图，其中主操作件被向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图12是图1至图11所示的自行车控制装置的俯视透视图，其中主操作件被移动至制动位置，并且向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图13是图1至图12所示的自行车控制装置的前侧正视图，其中主操作件被移动至制动位置，并且向下地移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图14是图1至图13所示的自行车控制装置的外侧正视图，其中主操作件被移动至制动位置，并且向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图15是图1至图14所示的自行车控制装置的俯视图，其中主操作件被移动至制动位置，并且向下移动至换档位置，在该位置换档线被卷绕到线收紧件上；
图16是图1至图15所示的自行车控制装置的分解透视图；
图17是图1至图16所示自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，其中有选择地移去一些部件，以显示处于正常静止位置的主操作杆、第二操作(释放)杆、定位盘以及凸轮释放盘，其中后换档线缆的内部金属线完全缩回到线收紧件上；
图18是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17相类似，但其中第二(释放)杆正沿换档线释放方向移动，从而使得凸轮释放盘通过释放爪移动，以将制动件移向释放位置；
图19是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17以及图18相类似，但其中第二(释放)杆沿换档线释放方向移动后，导致制动件正沿金属线展开方向移向下一档位，然后回到静止位置；
图20是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图19相类似，但其中第二(释放)杆正沿换档线释放方向移动，从而使得凸轮释放盘通过释放爪移动，以将制动件移向释放位置；
图21是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图20相类似，但其中第二(释放)杆沿换档线释放方向移动后，导致制动件正沿金属线展开方向移向下一档位，然后回到静止位置；
图22是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图21相类似，但其中第二(释放)杆正沿换档线释放方向移动，从而使得凸轮释放盘通过释放爪移动，以将制动件移向释放位置；
图23是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图22相类似，但其中第二(释放)杆沿换档线释放方向移动后，导致制动件正沿金属线展开方向移向下一档位，然后回到静止位置；
图24是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图23相类似，但其中主操作杆正沿换档金属线卷绕方向部分地移动，从而定位盘以及凸轮释放盘通过定位爪一起移动，以将制动件移向中间位置；
图25是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图24相类似，但其中主操作杆正沿换档金属线卷绕方向完全地移动，从而定位盘以及凸轮释放盘通过定位爪一起移动，以将制动件移向下一个档位；
图26是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图25相类似，但其中主操作杆正沿换档金属线卷绕方向部分地移动，从而定位盘以及凸轮释放盘通过定位爪一起移动，以将制动件移向中间位置；
图27是自行车控制装置的档位控制机构的简化后侧正视图，与图17至图26相类似，但其中主操作杆正沿换档金属线卷绕方向完全地移动，从而定位盘以及凸轮释放盘通过定位爪一起移动，以将制动件移向下一个档位；
图28是自行车控制装置的档位控制机构的简化前侧正视图(图17至图27的相反侧)，其中有选择地移去一些部件；
图29是图28所示的档位控制机构的一些部分的简化仰视图；
图30是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构的定位盘的侧视图；
图31是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图30所示的定位盘的边缘正视图；
图32是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图30及图31所示的定位盘的透视图；
图33是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构的凸轮释放盘的侧视图；
图34是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图33所示的凸轮释放盘的边缘正视图；
图35是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图33及图34所示的凸轮释放盘的透视图；
图36是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构的制动件的侧视图；
图37是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图36所示的制动件的边缘正视图；
图38是图2至图16所示的自行车控制装置的档位控制机构中图36及图37所示的制动件的透视图。
具体实施方式
现在参照附图来解释本发明所选的实施例。从上述阐述中，对本领域技术人员来说很显然，以下对本发明的具体实施例的描述是仅作说明之用，并非像权利要求书及其等同物所限定的那样来限制本发明。
首先参照图1，其中示出了具有根据本发明的一个实施例的安装在自行车车把14上的自行车控制装置12的自行车10。自行车控制装置12是由骑车人右手操作的右手侧控制装置12。自行车控制装置12优选地通过换档控制线缆18操作性地连接于后拨链器16，并且通过后闸线22操作性地连接于后制动装置20。自行车控制装置12优选地是换档和制动控制功能组合的装置，该装置构造设置成可以只用一个操作杆完成制动和换档两种操作，如下所述。可替换地，如果需要和/或愿意的话，自行车控制装置12可以通过闸线30连接前制动装置28。
优选地，自行车10包括左手侧自行车控制装置(未示出)，除了改变了换档单元从而减少了换档齿轮的数量之外，与自行车控制装置12基本相同。优选地，左手侧自行车控制装置通过档位控制线缆26操作性地连接到前拨链器24上，也可以通过闸线30操作性地连接到前制动装置28上。可替换地，在可替换的实施例中，如果闸线30将自行车控制装置12与前制动装置28相连，则左手侧自行车控制装置就通过后闸线22操作性地连接到后制动装置20上。但是无论哪种设计，除了左手侧自行车控制装置是控制装置12的镜像，并且左右两边自行车控制装置的档位数量不同之外，左手侧自行车控制装置的构造和操作与控制装置12本质上是相同的。因此，这里只讨论和阐述控制装置12。优选地，线缆18、22、26以及30是传统的自行车线缆，其具有包住内索(内部线)的外套。例如，换档控制线缆18具有内索18a以及外套18b，而后闸线22具有内索22a以及外套22b。
由于自行车10的大多数部件都是本领域所公知的，所以除了与本发明有关的部件外，自行车10的其它部件在此不做具体讨论和阐述。换言之，本文只详细讨论和阐述与自行车控制装置12相关的部件。此外，在此未做具体讨论和阐述的各种传统的自行车部件，如制动装置、附加链轮、拨链器等，都可以结合本发明来应用。
接下来用于描述自行车控制装置12的方向术语“向前、向后、在...之上、向下、竖直、水平、在...之下、和侧向”以及其他类似的方向术语，均指的是配备了本发明的自行车的方向。相应的，这些用于描述本发明的术语均应当被认为是相对于配备了本发明的自行车控制装置12的自行车而言。
参照图2至图6，其中示出了处于静止位置的自行车控制装置12。自行车控制装置12主要包括自行车车把安装部31、制动单元32以及换档单元33。在该实施例中，制动单元32以及换档单元33一体形成在安装部31中。
如图2、图3、图6、图7以及图16最佳所示，安装部31具有夹持区31a、防护区31b、管状杆区31c以及定位控制安装区31d。优选地，安装部31由硬轻质刚性材料，例如轻质金属制成。
如图2以及图5最佳所示，安装部31的夹持区31a优选地为裂孔式夹持装置，其中孔的直径由固定螺栓以常规的方式改变。夹持区31a有着相对传统的构造，从而不再进一步进行具体的讨论和阐述。
如图2、图3、图4以及图6最佳所示，安装部31的防护区31b覆盖了换档单元33的顶部。安装部31的防护区31b为分别接收有柱式调节器(barrel type adjuster)18c和22c的换档控制线缆18和后闸线22提供安装点。
如图6、图7以及图16最佳所示，安装部31的管状杆区31c主要支撑制动单元32和换档单元33。安装部31的管状杆区31c的自由端设有内螺纹，用于将换档单元33通过螺母34固定至安装部31。如下所述，制动单元32连接至螺母34。
如图3、图6以及图7最佳所示，制动单元32主要包括主操作件36，其中制动线连接件37与主操作件36连接。主操作件36固定于安装部31，响应对主操作件36的操作，围绕主换档操作轴线A1旋转，以执行换档操作。制动线连接件37固定于主操作件36，响应对主操作件36的操作而移动，以执行制动操作。然而，制动线连接件37这样固定于主操作件36上，使得当操作主操作件36以执行换档操作时，制动线连接件37基本保持不动。
这样，主操作件36是双重功能操作件，起制动操作件和主换档操作件的作用。换句话说，当沿第一操作方向或平面枢转时，主操作件36选择性地操作制动单元32，并且当沿第二操作方向或平面枢转时，主操作件36选择性地操作换档单元33。
优选地，主操作件36包括制动线连接部件40、用户接合部件或操作杆41以及连接件42。用户接合部件或操作杆41以及连接件42固定于安装部31，以一起围绕主换档操作轴线A1旋转，而用户接合部件或操作杆41围绕主制动操作轴线A2枢转地连接于连接件42，以使制动线连接部件40和用户接合部件或操作杆41相对于连接件42枢转。
特别地，用户接合部件或操作杆41通过限定主制动操作轴线A2的枢转销43，枢转地安装于连接件42。这样，制动线连接部件40以及用户接合部件或操作杆41构造和配置成沿制动路径移动，其中制动路径由沿与枢转销43的制动操作轴线A2垂直的方向延伸的制动平面限定。换句话说，枢转销43被配置为使得枢转销43的制动操作轴线A2沿与主换档操作轴线A 1(管状杆区31c的轴线)垂直的方向延伸。用户接合部件或操作杆41以及连接件42构造和配置成在换档操作过程中一起围绕主换档操作轴线A1旋转，而制动线连接部件40在换档操作过程中大致保持稳定状态。这样，用户接合部件或操作杆41既用作制动杆又用作换档杆，其中制动操作轴线A2以及主换档操作轴线A1相对彼此成夹角，举例来说，形成由大致与制动路径的制动平面相垂直延伸的换档平面限定的换档路径。
如图6以及图7最佳所示，主操作件36通过连接件42以旋转的方式安装于安装部31的管状杆区31c。连接件42通过螺钉44以及一对轴承螺母(bearing nut)45连接于螺母34，从而连接件42相对于螺母34围绕主换档操作轴线A1旋转。
如图16最佳所示，连接件42具有旋转环区42a、操作杆安装区42b、卷绕爪安装凸缘42c以及止挡凸缘42d。基本上，旋转环区42a安装于安装部31的管状杆区31c，并且通过螺钉44固定于其上。这样，通过对用户接合部件或操作杆41的自由端施加大致向上的力或大致向下的力，连接件42可以围绕主换档操作轴线A1旋转。
用户接合部件或操作杆41通过枢转销46，枢转地连接于制动线连接部件40。枢转销46具有中心(第二)枢转轴线A3，当用户接合部件或者操作杆41处于静止位置或者非制动位置时，中心枢转轴线A3与主换档操作轴线A1重合。这样，当骑车人向上或向下移动用户接合部件或操作杆41以执行换档操作时，用户接合部件或操作杆41绕枢转销46的中心枢转轴线A3枢转，同时，由于闸线22的内索22a的拉力，制动线连接部件40基本保持不动。然而，当骑车人实施制动操作时，用户接合部件或操作杆41在枢转销43上围绕制动操作轴线A2枢转，从而由骑车人对用户接合部件或操作杆41的移动，引起用户接合部件或操作杆41以及制动线连接部件40一起相对于连接件42移动。当然，如图12至图15所示，利用这种配置既执行换档操作又执行制动操作是可行的。
如图6以及图7最佳所示，制动线连接部件40包括刚性支撑结构47，其包括支撑轴48。刚性支撑结构47枢转地安装在枢转销46上，从而制动线连接部件40可以相对于用户接合部件或操作杆41枢转。换句话说，制动线连接部件40的支撑结构47可以相对于用户接合部件或操作杆41，绕第二枢转轴线A3枢转。
支撑轴48沿其中心轴线A4，可移动地支撑制动线连接件37。支撑结构47的支撑轴48的轴线A4被设置为使得当操作件处于非制动位置时，与主操作件36的主换档操作轴线A1，同时也与主操作件36的第二枢转轴线A3形成锐角。当主操作件36被枢转至制动位置时，支撑结构47的支撑轴48的轴线A4配置成与主操作件36的主换档操作轴线A1通常平行，如图7以及图15所示。优选地，当主操作件36的用户接合部件或操作杆41处于制动位置时，支撑结构47的支撑轴48的轴线A4与主操作件36的主换档操作轴线A1重合或者基本上重合。
如图6以及图7最佳所示，制动线连接件37可移动地将闸线22的内索22a连接于制动线连接部件40的支撑结构的支撑轴48。特别地，如图6以及图7最佳所示，制动线连接件37主要包括线连接器50以及万向接头51。线连接器50连接于闸线22的内索22a，而万向接头51可移动地将线连接器50与支撑结构47的支撑轴48连接。这样，制动线连接件37通过万向接头51可滑动地且可旋转地沿支撑结构47的支撑轴48安装。
万向接头51在线连接器50以及支撑轴48之间提供至少两个角运动的角度。特别地，万向接头51构造和配置成沿支撑轴48纵向滑动，并且绕支撑轴48的中心轴线A3旋转。而且，由于万向接头51具有设置在线连接器50的部分球形(窝形)内表面中的球形(球体)外表面，万向接头51优选地与线连接器50形成球窝接合，从而线连接器50可以在万向接头51的球形外表面上沿任意方向旋转。
现在将要讨论连接于自行车安装部31并且构造成在多个档位之间选择性地移动的换档单元33。如图16最佳所示，换档单元33基本上围绕管状杆区31c的中心圆柱轴线安装，以提供紧凑结构。此外，由于这样配置，用户接合部件或操作杆41还可以用作换档单元33的主换档杆，如下所述。这样，换档单元33主要包括如上所述的主操作件36，以及线收紧件52、线收紧偏压件或弹簧54、换档线位置控制机构56和第二操作件或操作杆58。换档单元33这样的配置容许骑车人将后齿轮提速或减速而无需考虑骑车人的手在车把14上的位置。如下文所解释的，用户接合部件或操作杆41以及第二操作杆58通过换档线位置控制机构56操作性地连接于线收紧件52，以选择性地卷绕或释放内索18a。用户接合部件或操作杆41以及第二操作杆58均设置为触发式控制杆，在操作到换档位置后，弹回静止位置。
主操作件36的用户接合部件或操作杆41被构造和配置为起到卷绕杆以及释放杆的作用。换句话说，主操作杆36操作性地连接于线收紧件52，以当其从静止位置沿第一方向被移动时，执行加速操作，而当其从静止位置沿第二方向被移动时，执行减速操作。换句话说，主操作件36构造和配置成执行加速和减速操作，举例来说，拉紧(卷绕)和释放(展开)。这样，用户接合部件或操作杆41可以沿第一方向被枢转，以沿卷绕方向旋转线收紧件52，沿第二方向被枢转，以沿释放方向旋转线收紧件52。另一方面，第二操作杆58构造和配置成只起到释放杆的作用。第二操作杆58也构造和配置成沿换档路径或平面，绕与管状杆区31c的中心轴线重合或者平行的换档轴线移动，以执行换档操作。然而，第二操作杆58只构造用来释放内索18a。
如图16最佳所示，用户接合部件或操作杆41以及第二操作杆58通过杆回复装置保持在静止位置，其中，杆回复装置包括偏压件59、隔离件或者垫圈60以及推动垫圈61。偏压件59优选地为扭转弹簧，其第一端59a连接推动垫圈61的凸部61a，推动垫圈61，进而推动连接在用户接合部件或操作杆41上的连接件42。偏压件59具有第二端59b，其设置在形成于第二操作杆58中的孔中。因此，用户接合部件或操作杆41被沿与第二操作杆58相反的旋转方向偏压。间隔件或者垫圈60构造和配置成在用户接合部件或操作杆41以及第二操作杆58之间保持适当的轴向距离，从而偏压件59就不会在其间受到轴向挤压。
当将用户接合部件或操作杆41或者第二操作杆58(取决于后拨链器16的构造)沿大致向上方向移动时，可以实现减速或加速操作。当用户接合部件或操作杆41被骑车人以大致向下方向移动时，第二操作杆58随其沿大致向下的方向移动。然而，第二操作杆58被骑车人以大致向下方向移动的话，用户接合部件或操作杆41保持固定不动。
如图17至图29所示，其中示出了线展开操作，其中取决于后拨链器16的构造，减速或者加速操作得以实现。同时图17至图23示出了第二操作杆58的操作，当用户接合部件或操作杆41沿与图示中第二操作杆58相同的(线展开)方向移动时，发生相同的移动。这样，当骑车人沿基本向上方向推动或者用户接合部件或操作杆41或者第二操作杆58时，内索18a被释放从而由线收紧件52的外部圆周边缘展开。内索18a的这个内索释放运动操纵后拨链器16，以使链条相对于自行车10的中心平面沿横向运动，从而使链条从一个齿轮或者链轮移到下一个齿轮或者链轮上。第二操作杆58包括环形部58a、爪安装凸部58b以及止挡凸部58c。
另一方面，如图24至图27所示，主操作件36的用户接合部件或操作杆41基本沿向下方向被推动，以执行减速或加速操作，其取决于被操作的拨链器的构造。当骑车人沿大致向下方向推动用户接合部件或操作杆41时，内索18a被拉动以卷绕在线收紧件52的外部圆周边缘上。内索18a的这种内索拉紧运动，操纵后拨链器16，使链条相对于自行车10的中心面沿横向运动，从而链条从一个齿轮或链轮移动至下一个齿轮或链轮。
如图8最佳所示，线收紧件52是由硬质刚性塑料材料制成的整体件。线收紧件52基本上是环形构件，可旋转地安装在主圆筒(管状杆区31c)的周围，这样线收紧件52的中心枢转轴线与主圆筒(管状杆区31c)的中心圆筒轴线重合。线收紧件52优选地安装在安装部31的管状杆区31c上，并且在它们之间设置有管状垫圈53。管状垫圈53构造和配置成能够在线收紧件52、线收紧偏压件54、换档线位置控制机构56的部件以及第二操作件或操作杆58之间保持适当的轴向距离。特别地，管状垫圈53的第一端与弹簧支撑环55接触，第二端与换档线位置控制机构56的一部分接触，这样各个部件就能够在安装部31的管状杆区31c上自由地转动。
如图16最佳所示，线收紧件52具有多个环绕中心孔52b的凸起52a和位于线收紧件52外圆周表面上的线缆连接点52c。后换档线缆18的内索18a的一端固定在线缆连接点52c上，另一端连在后拨链器16上。因此，如图8至图15所示，当拉紧内索18a时，内索18a就会绕线收紧件52的外圆周卷绕，从而控制后拨链器16。
如图2、图4和图16最佳所示，线收紧偏压件54是盘绕的扭转弹簧，该扭转弹簧的一端54a连接在线收紧件52的钩上，另一端54b位于主支撑件38上形成的孔内，该主支撑件形成容器的壳体。因此，线收紧件52围绕与管状杆区31c的中心圆柱轴线重合的旋转换档轴线沿第一转动方向被偏压。如图17至图27所示，线收紧偏压件54围绕旋转换档轴线，沿逆时针方向，也就是换档线展开的方向，推动线收紧件52。当自行车控制装置12在其正常的静止位置时，线收紧件52上被预加负荷以保持档位。
仍然参照图7和图8，档位控制机构56安装在管状杆区31c的周围，用来控制线收紧件52的位置，从而通过拉紧或者释放后换档线缆18的内索18a来控制后拨链器16的档位。优选地，档位控制机构56包括档位保持机构62、档位释放机构64和档位卷绕机构66。档位释放机构64操作性地连接到档位控制机构56，从而使线收紧件52可以沿线展开方向旋转。档位卷绕机构66操作性地连接到档位控制机构56，从而使线收紧件52可以沿卷绕方向旋转。
优选地，如图16所示，档位保持机构62主要包括安装螺栓68、主操作杆保持结构69、安装/控制件或者盘70、定位制动结构71和换档定位件或盘72。
安装螺栓68固定在安装部31的定位控制安装区31d上。特别地，安装螺栓68被旋入安装部31的定位控制安装区31d的孔68a中。安装螺栓68将主操作杆保持结构69、安装/控制件或者盘以及定位制动结构71固定在安装部31的定位控制安装区31d上。
如图16所示，主操作杆保持结构69主要包括块体69a、压缩弹簧69b和控制杆接合球69c。压缩弹簧69b和位置保持球69c安装在块体69a的孔中，这样位置保持球69c就被偏压向连接件42的旋转环区42a的外围边缘。优选地，连接件42的旋转环区42a的外围边缘有槽口，当用户接合部件或操作杆41和第二操作杆58都处在其静止位置时，位置保持球69c接合该槽口。
如图16最佳所示，安装/控制件或者盘70主要包括固定环区70a、安装臂70b、释放控制杆止挡凸部70c、释放爪脱开凸部70d和卷绕爪脱开凸部70e。固定环区70a套装在管状杆区31c上，而安装臂70b则通过安装螺栓68固定在定位控制安装区31d上。安装/控制件或者盘70的安装臂70b也将定位制动结构71保持在定位控制安装区31d上。偏压件59的一端位于环形部58a的孔内，这样止挡凸部58c通常向释放控制杆止挡凸部70c偏压，从而使第二操作杆58保持在其静止位置。
仍然参照图16，定位制动结构71主要包括定位制动件73、位置保持球74和压缩弹簧75。该制动件73、位置保持球74和压缩弹簧75的构造和配置形成双稳(toggle)结构，这样制动件73就可以通过位置保持球74选择性地保持在两个不同的接合位置上(如图9和图11所示)。因此，制动件73是一个位置保持件，选择性地当位于第一接合位置时沿第一方向被偏压，当位于第二接合位置时沿第二方向被偏压。
换档定位件或盘72的旋转运动使得制动件73克服压缩弹簧75作用在位置保持球74上的力而来回摇摆(双稳)。如图28至图30最佳所示，制动件73包括带有制动销73b的控制臂73a和带有一对凸轮面的凸轮臂73c。制动件73通过枢销76可枢转地连接到定位控制安装区31d上，该枢销76保持在安装/控制件或者盘70与定位控制安装区31d之间。响应换档定位盘72的旋转运动，选择性地与位于凸轮臂73c的自由端的凸轮面相接合，使制动件73选择性地保持在两个不同的位置上(如图17和图19所示)。特别地，制动件73通过换档定位盘72的旋转运动而被枢转，而换档定位盘72则是通过档位释放机构64沿线展开方向旋转，以及通过档位卷绕机构66沿卷绕方向旋转。制动件73的这种枢转运动使得凸轮臂73c克服压缩弹簧75的作用力而移动位置保持球74。当位置保持球74从位于凸轮臂73c自由端的一个凸轮面切换到凸轮臂73c的另一个凸轮面时，位置保持球74将制动件73从两个不同位置中的一个偏压到这两个不同位置中的另一个上(如图17和图19所示)。因此，如图17至图27所示，当档位控制机构56从一个档位转至下一个档位时，制动件73来回转换。
如图30至图32最佳所示，换档定位件或盘72主要包括中心孔72a、带有多个第一(内侧)凹部72b的第一齿段、带有多个第二(外侧)凹部72c的第二齿段以及一组卷绕棘齿72d，其中，第一齿段限定了第一组档位，第二齿段限定了第二组档位。第一(内侧)凹部72b和第二(外侧)凹部72c构成位置保持凹部。换档定位件或盘72还包括外斜导引坡或面72e和内斜导引坡或面72f，这些导引坡或导引面相互成角度形成Z字形图案。也就是说，导引坡或导引面72e和72f是以一个导引坡分别与一个位置保持凹部72b和72c相邻的方式布置的，当换档定位盘72在主操作杆的控制下沿卷绕方向旋转时，用于在相邻的位置保持凹部之间引导制动销73b。
中心孔72a是一个非圆形孔，该孔与线收紧件52的凸起52a相匹配，从而使线收紧件52和换档定位盘72一起转动。在本实施例中，第一齿段的第一凹部72b和第二齿段的第二凹部72c是通过换档定位盘72上的一个制动(detent)保持槽形成的。第二齿段的第二凹部72c比第一齿段的第一凹部72b离旋转轴的径向距离更远一些。
档位释放机构64操作性地连接到主操作件36的用户接合部件或操作杆41上以及第二操作杆58上，这样，或者用户接合部件或操作杆41或者第二操作杆58，都可以用于执行换档操作。特别是，第二操作杆58构造和配置为在该第二操作杆58的运动过程中，可以独立于用户接合部件或操作杆41而操作。但是，当用户接合部件或操作杆41沿线展开方向运动时，用户接合部件或操作杆41和第二操作杆58将一起转动。
图17至图23示出了展开操作。虽然图17至图23图示了第二操作杆58在被操纵，但是当用户接合部件或操作杆41沿着与图17至图23图所示的第二操作杆58相同的方向(线展开方向)运动时，会发生同样的运动。因此，当骑车人沿大致向上方向推动或者用户接合部件或操作杆41或者第二操作杆58时，内索18a都会被释放从而将内索18a从线收紧件52的外围展开。该内索18a的内索释放运动控制后拨链器16，使其沿着相对于自行车10的中心平面的横向方向移动链条，这样链条便从一个齿轮或者链轮移到下一个齿轮或者链轮上。
优选地，如图16最佳所示，档位释放机构64主要包括凸轮释放件或者盘80、位置释放爪81、释放爪安装销82、释放爪偏压件83和保持夹84。位置释放爪81通过释放爪安装销82和保持夹84被枢转地固定到第二操作杆58上。释放爪偏压件83是个扭转弹簧，可以偏压位置释放爪81，使其选择性地与凸轮释放盘80啮合。
如图33至图35最佳所示，凸轮释放盘80主要包括中心孔80a、具有多个施力面80b的第一凸轮段、具有多个第二施力面80c的第二齿段以及一组展开棘齿80d，其中，施力面80b限定一组第一制动凸轮，第二施力面80c限定一组第二制动凸轮。凸轮释放盘80还包括展开凸部80e、卷绕凸部80f和一组卷绕棘齿80g。
在本实施例中，第一凸轮段的第一施力面80b和第二凸轮段的第二施力面80c是通过凸轮释放盘80上的单个槽形成的。第二凸轮段的第二施力面80c比第一凸轮段的第一施力面80b离旋转轴的径向距离更远一些。凸轮释放盘80上的凸部80e和80f由凸轮释放盘80的主平面垂直延伸。凸轮释放盘80上的凸部80e和80f的构造和配置容许在换档定位盘72和凸轮释放盘80之间具有有限的旋转间隙。但是，一旦凸部80e或者80f与换档定位盘72相啮合，换档定位盘72和凸轮释放盘80通常会继而绕主换档轴线一起运动。换档定位盘72和凸轮释放盘80之间的有限的旋转间隙，使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c分别与换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c重叠。换句话说，如图17至图22所示，换档定位盘72和凸轮释放金属盘80之间有限的转动，使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c中的一个接触到制动件73的制动销73b，并将制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c当中的一个推出。
位置释放爪81枢转地固定在第二操作杆58上，选择性地与凸轮释放盘80的棘齿80d啮合。当第二操作杆58处于正常的静止位置时，位置释放爪81停留在释放爪脱开凸部70d上，这样位置释放爪81就保持不会与凸轮释放盘80的棘齿80d啮合。但是，当骑车人沿线展开方向将第二操作杆58从正常的静止位置推动时，释放爪偏压件83就会偏压位置释放爪81使其与凸轮释放盘80的一个棘齿80d啮合。第二操作杆58的进一步移动使得凸轮释放盘80旋转，这样凸轮释放盘80上的凸部80e就会接触换档定位盘72。这里，换档定位盘72和凸轮释放盘80之间的有限旋转运动使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c中的一个接触到制动件73的制动销73b，并将制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c当中的一个中推出。制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c当中的一个中脱出的这种运动，使得制动件73的凸轮臂73c克服位置保持球74和压缩弹簧75所施加的偏压力而移动。制动件73的枢转运动使得凸轮臂73c从位置保持球74上越过，这样位置保持球74和压缩弹簧75对凸轮臂73c的作用力，就会从凸轮臂73c的一个凸轮面转换到另一个凸轮面上。因此，如图17至图22所示，制动件73被迫从一个档位移至下一个档位。这种设置允许沿非线卷绕方向操纵用户接合部件或操作杆41和第二操作杆58，在一次连续换档操作中能够移动至少两个相邻的预定档位。在所述实施例中，用户接合部件或操作杆41优选地具有一个移动范围，使得骑车人能够在线展开(释放)方向上每次仅移动一个档位。第二操作杆58优选地具有一个移动范围，使得骑车人在一次连续换档操作中可选择地移动一个、两个和三个档位。换句话说，换档定位盘72和凸轮释放盘80构造和配置成一起运动，从而制动件73能够在换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c中的相邻凹部之间切换，以允许骑车人能够在一次连续的换档操作中移动一个、两个或者三个档位，这取决于操作杆41或58的移动。
如图16最佳所示，档位卷绕机构66主要包括换档定位盘72的棘齿72d、位置卷绕爪91、卷绕爪安装销92、卷绕爪偏压件93和保持夹94。位置卷绕爪91通过卷绕爪安装销92和保持夹94枢转地固定在主操纵件36的连接件42上。卷绕爪偏压件93是一个扭转弹簧，用于偏压位置卷绕爪91使其选择性地与换档定位盘72的棘齿72d啮合。
当用户接合部件或操作杆41处于正常的静止位置时，位置卷绕爪91停留在卷绕爪脱开凸部70e上，这样位置卷绕爪91就可以保持与换档定位盘72的棘齿72d脱开。然而，当骑车人沿线卷绕方向将用户接合部件或操作杆41从正常的静止位置推开时，卷绕爪偏压件93偏压位置卷绕爪91，使其与换档定位盘72的一个棘齿72d和凸轮释放盘80的一个棘齿80g啮合。用户接合部件或操作杆41的进一步的移动使换档定位盘72和凸轮释放盘80一起转动。这里，换档定位盘72和凸轮释放盘80一起转动使得制动件73的制动销73b沿着换档定位盘72的一个导引面72e或72f从换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c中的一个中脱出。制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c中的一个中脱出的这种运动，使得制动件73的凸轮臂73c克服位置保持球74和压缩弹簧75所施加的偏压力而移动。制动件73的枢转运动使凸轮臂73c在位置保持球74上越过，这样，位置保持球74和压缩弹簧75的偏压力从凸轮臂73c自由端的一个凸轮面转换至凸轮臂73c的另一个凸轮面上。因此，如图19至图23所示，制动件73被迫从一个档位移至下一个档位。该配置允许沿线卷绕方向操纵用户接合部件或操作杆41，使得在一次连续的换档操作中可以移动至少两个(优选为三个)相邻的预定档位。换言之，换档定位盘72和凸轮释放盘80被构造和配置成一起运动，这样制动件73能够在换档定位盘72的第一和第二凹部72b和72c中的相邻凹部之间切换，以允许骑车人在一次连续的换档操作中能够移动一个、两个或者三个档位，这取决于用户接合部件或操作杆41的移动。
在理解本发明的范围方面，术语“包含”一词(″comprising″)及其派生词，是开放式术语，正如在此所使用地，是指明存在所述的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤，但并不排除存在其它未提及的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤。上述说明也适用于具有类似意思的词，例如术语“包括”(″including″)、“具有”(″having″)及其派生词。此外，术语“构件”(″member″)或者“元件”(″element”)被用作单数形式时，具有一个部分或者多个部分的双重含义。最后，表示程度的术语，例如本文用到的“基本地”(″substantially″)、“大约”(″about″)和“近似地”(″approximately″)表示改动项的合理偏离量，这样最终的结果不会有显著变化。这些程度术语应该被解释为对于带有改动含义的术语具有至少±5％的浮动，只要这一浮动不会否定原词的含义。
尽管这里只选择了几个实施例来说明本发明，但是从本披露中，对本领域技术人员来说很显然，在不超出所附的权利要求所限定的本发明范围的情况下，对本发明能够作各种变化和更改。此外，上述依据本发明对具体实施例所作的描述仅用作举例说明，并非像所附权利要求及其等同物一样用于限制本发明。
Claims (10)
1.一种自行车换档和制动控制装置，包括：
自行车安装部；
换档单元，连接于所述自行车安装部，并且构造成在多个档位之间选择性地移动；以及
操作件，枢转地围绕制动轴线安装，以执行制动操作，并且围绕换档轴线安装，以执行换档操作；
所述操作件包括用户接合部件以及制动线连接部件，所述制动线连接部件相对于所述用户接合部件围绕枢转轴线枢转地连接；
其中，当所述操作件处于非制动位置时，所述操作件的换档轴线基本上与所述枢转轴线重合。
2.根据权利要求1所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述制动轴线与所述换档轴线相对彼此成夹角。
3.根据权利要求1所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述制动线连接部件包括：支撑结构，围绕所述枢转轴线枢转地连接于所述用户接合部件；以及线连接件，可移动地连接于所述支撑结构。
4.根据权利要求3所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述线连接件通过万向接头连接于所述支撑结构。
5.根据权利要求4所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述线连接件沿所述支撑结构的轴可滑动地安装。
6.根据权利要求5所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述支撑结构的所述轴设置成当所述操作件处于非制动位置时，与所述操作件的所述换档轴线形成锐角，而当所述操作件处于制动位置时，与所述操作件的所述换档轴线基本平行。
7.根据权利要求1所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述换档单元包括线收紧件，围绕所述换档轴线可移动地设置。
8.根据权利要求7所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述换档单元包括线释放件，操作性地连接于所述线收紧件。
9.根据权利要求8所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述线释放件进一步操作性地连接于所述线收紧件，以在所述线释放件的单一前进移动中，当所述线释放件从静止位置部分地移动至第一释放位置时，选择性地对所述线收紧件释放一个档位，以及当所述线释放件从所述静止位置越过所述第一释放位置移动至第二释放位置时，选择性地对所述线收紧件释放两个档位。
10.根据权利要求8所述的自行车换档和制动控制装置，其中，所述操作件操作性地连接至所述线收紧件，以当其从静止位置沿第一方向被移动时，执行加速操作，而从静止位置沿第二方向被移动时，执行减速操作。
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