CN102582780A - 具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构 - Google Patents

Abstract

一种具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，在定位盘上设有扇形槽，在该扇形槽中设有与定位盘外周上的外齿相错开的呈扇形分布的内齿；在下支承板上设有枢轴，在该枢轴上设有释放拨杆、棘爪单元和棘爪单元复位扭簧，所述的释放拨杆通过大扇形孔、棘爪单元通过圆孔套在枢轴外；在所述棘爪单元的上方设有供释放拨杆上的小扇形孔绕之滑动的销轴，下方设有能分别与定位盘上的外、内齿相错啮合的外、内棘爪；所述的释放拨杆的尾部为便于操作的手柄，前部是能作用在下支承板的施力部。它的结构更合理、使用稳定、生产成本和安装成本低，并大大减少了零部件的数量和安装空间和整体的重量。

Description

具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构

【技术领域】

本发明涉及一种自行车变速机构，更特别而言，本发明涉及到一种具有多方向释放功能的自行车变速机构。

【背景技术】

拨杆式自行车变速系统主要包括一个固定在自行车把手上的固定环，一个用于卷起或释放变速拉线的卷轴，一个用于卷起（拉紧）变速拉线操作的张紧拨杆，一个用于释放（松开）变速拉线操作的释放拨杆。对于这类自行车变速控制机构而言，一部分机构采用向同一方向扳动张紧拨杆或释放拨杆来实现变速功能，一部分机构是采用向不同方向扳动张紧拨杆或释放拨杆来实现变速功能。

但是对于一些骑行者而言，希望能有同时具备两种操作方式的变速机构：既可以用拇指向同一方向推动张紧拨杆或释放拨杆达到变速功能，又可以用拇指推动张紧拨杆，用食指拉动释放拨杆达到变速功能。专利号为US7,762,157 的美国专利，披露了具有这种功能的变速换挡机构，骑行者可以使用拇指向同一方向推动张紧拨杆或释放拨杆变速；同时也可以用拇指推动张紧拨杆，用食指向相反方向拉动释放拨杆达到相同的变速功能。在该机构中，释放拨杆可以向两个相对方向运动来达到相同的变速功能。为实现这个功能，该释放机构装备了一个输入件，一个与之配合的执行件，一个具有扇形齿的定位盘，和一个与定位盘保持啮合的棘爪单元。输入件通过一个枢轴固定在支承底板上并围绕枢轴向不同方向转动，执行件通过另一个枢轴固定在支承底板上并围绕该枢轴转动，棘爪单元通过又一个枢轴固定在支承底板上并围绕该枢轴转动。当使用者向不同方向扳动输入件上的手柄时，输入件压迫执行件向同一方向转动，执行件在转动的同时压迫棘爪单元转动，使棘爪单元与定位盘上的扇形齿的啮合产生瞬间脱离，在弹簧力的作用下定位盘也会相应的转动来实现变速的功能。为实现上述功能，需要有三条枢轴才能实现，其中输入件和执行件需要围绕不同的枢轴转动，每个枢轴之间必须有足够的空间，同时需要许多部件，例如输入件，执行件，枢轴，棘爪单元等。这么多尺寸和形状要相互协调的部件不仅要求相当高的生产成本，安装成本以及相应的在变速器壳体内的安装空间；而且这么多部件在生产时的工艺要求和组装要求高，在变速过程时容易出现因部件之间动作不协调而导致实现不了变速，带来维修机率增多。由于上述原因，需要一种能克服上述技术问题的自行车变速换挡新机构。

【发明内容】

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种结构更合理、使用稳定、生产成本和安装成本低的具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，其大大减少了零部件的数量和安装空间和整体的重量。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，包括：

将变速换档机构安装到自行车上的固定环；

安装到固定环上的上、下支承板，在上、下支承板之间连接有主轴；

由钢丝卷轴、定位盘、张紧棘轮组成的整体组件，和使整体组件复位的组件复位扭簧；所述的组件复位扭簧和整体组件穿过套在主轴中部的衬套设在上、下支承板之间，在定位盘和张紧棘轮的外圆周上分别设有扇形分布的外齿；

张紧拨杆和使拨杆复位的拨杆扭簧，所述的张紧拨杆通过与主轴连接的主轴螺母安装在下支承板底部；

设在位于张紧拨杆头部的棘爪轴上的与张紧棘轮上的外齿相匹配的张紧棘爪；

其特征在于：

在定位盘上设有扇形槽，在该扇形槽中设有与定位盘外周上的外齿相错开的呈扇形分布的内齿；

在下支承板上设有枢轴，在该枢轴上设有释放拨杆、棘爪单元和棘爪单元复位扭簧，所述的释放拨杆通过大扇形孔、棘爪单元通过圆孔套在枢轴外；在所述棘爪单元的上方设有供释放拨杆上的小扇形孔绕之滑动的销轴，下方设有能分别与定位盘上的外、内齿相错啮合的外、内棘爪；所述的释放拨杆的尾部为便于操作的手柄，前部是能作用在下支承板的施力部。

在对上述具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构的改进方案中，在所述下支承板 上设有供释放拨杆前部作用在其上的凸起部分。

在对上述具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构的改进方案中，在所述棘爪单元上方的销轴是轴类或凸台类。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）、由于它是利用同一条枢轴上的释放拨杆和棘爪单元来操作退档动作，然后由棘爪单元上的外、内齿与定位盘外、内圆周上呈扇形分布并相错开的外、内棘爪之间对应地啮合和脱离啮合来实现定位盘转动后释放拉线来退档变速的，因此只需要作为输入件的释放拨杆，而省去了执行件和另外两条枢轴，也就是说节省三个部件，这可使整个变速机构设计得小巧，节省安装空间及减轻变速器的整体重量，从而降低生产成本和安装成本；2）、与此同时，省去了两条枢轴后的退档操纵方式，带来在变速过程中的动作更加协调和灵活，大大降低了维修机率，所以本发明的结构更加合理和紧凑，使用更加稳定。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述： 

【附图说明】

图1 是本发明实施例的立体示意图；

图2 是本发明实施例的组装示意图；

图3 是本发明实施例的棘爪单元与定位盘在正常状况下的啮合状态图（由底部往上看）；

图4 是本发明实施例的释放拨杆的立体示意图；

图5 是本发明实施例的棘爪单元的立体示意图；

图6 示出了当释放拨杆向顺时针（第一）方向运动时，释放拨杆与棘爪单元以及定位盘之间的运动关系；

图7示出了当释放拨杆向逆时针（第二）方向运动时，释放拨杆与棘爪单元以及定位盘之间的运动关系。

【具体实施方式】

本发明为一种具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，如图1所示，包括：

将变速换档机构安装到自行车把手上的固定环3；

通过螺钉6安装到固定环3上的上、下支承板2、14，在上、下支承板2、14之间连接有主轴1；

由钢丝卷轴8、定位盘7和张紧棘轮12不可互相转动地装在一起所组成的整体组件，以及使整体组件复位的组件复位扭簧4，所述的组件复位扭簧4和整体组件穿过套在主轴1中部的衬套5设在上、下支承板2、14之间，整体组件绕衬套5转动，在定位盘7和张紧棘轮12的外圆周上分别设有扇形分布的外齿7a、12a，定位盘7的外齿7a和张紧棘轮12的外齿12a以主轴为圆心来分布在不同位置的半圆上，在图1中，它大致分布在上、下半圆上；

张紧拨杆18和使拨杆复位的拨杆扭簧16，所述的张紧拨杆18通过与主轴1连接的主轴螺母19安装在下支承板14底部，使张紧拨杆18绕主轴螺母19转动；

设在位于张紧拨杆18头部的棘爪轴20上的与张紧棘轮12上的外齿12a相匹配的张紧棘爪10和棘爪复位扭簧（图中未示出），当使用者推动张紧拨杆18完成上档操作时，安装在张紧拨杆18上的张紧棘爪10与张紧棘轮12上的外齿12a啮合，然后推动张紧棘轮12绕主轴1旋转，由于张紧棘轮12，卷轴8和定位盘7是安装成不可互相转动的一个整体组件，因此当张紧棘轮12旋转时也相应的带动卷轴8和定位盘7随之绕主轴转动，从而使卷轴8上的变速钢线收紧，达到变速的功能。对于变速换挡机构中的张紧机构是公有技术，对于本领域的技术人员而言是显而易见的，本文不做过多的描述。

而在本发明中，在定位盘7上设有扇形槽7c，在该扇形槽7c中设有与定位盘7外周上的外齿7a相错开的呈扇形分布的内齿7b；

在下支承板14上设有枢轴17，在该枢轴17上设有释放拨杆9、棘爪单元13和棘爪单元复位扭簧15，所述的释放拨杆9通过大扇形孔9e、棘爪单元13通过圆孔13c套在枢轴17外；在所述棘爪单元13的上方设有供释放拨杆9上的小扇形孔9d绕之滑动的销轴11，下方设有能分别与定位盘7上的外、内齿7a、7b相错啮合的外、内棘爪13a、13b，其中外棘爪13a在棘爪单元复位扭簧15的作用下和定位盘7上的外齿7a保持长久啮合。当定位盘7在张紧棘爪10的带动下绕主轴1旋转时，也就是所说的上档操作时，棘爪单元13上的外棘爪13a和定位盘7上的某一指定的外齿7a啮合并保持在相应的位置，达到操作者需要的档位，同时在外棘爪13a与外圆周的外齿7a的啮合作用下，阻止定位盘7在弹簧弹力作用下回转。如图4所示，所述的释放拨杆9的尾部为便于操作的手柄9a，前部是能作用在下支承板14上的施力部9f，在本实施例中，如图6所示，在所述下支承板 14上设有供释放拨杆9前部作用在其上的凸起部分14a。

在使用时，为完成变速换挡机构的多向释放操作，下面通过图6及图7做详细的说明。在图6中，当操作者扳动释放拨杆9向箭头所示的顺时针（第一）方向运动时，释放拨杆9上较大扇形孔9e的一侧9c部分围绕枢轴17转动，同时释放拨杆上的小扇形孔9d压迫棘爪单元上的销轴11向一侧运动，从而带动棘爪单元13也围绕枢轴17同步向一侧运动，这时棘爪单元上的外棘爪13a与定位盘上外圆周上的外齿7a在力的作用下脱离啮合，但是棘爪单元上的另一个相对的内棘爪13b则与定位盘内圆周上的内齿7b随着棘爪单元的运动进入啮合。由于定位盘内排圆周上的内齿7b和外排圆周上的外齿7a的布置是相互错开的，即当外棘爪13a与外齿7a脱离啮合而内棘爪13b与内齿7b啮合时，外棘爪13a的尖点刚好离开并跃过外齿7a的最高点，当操作者松开施加在释放拨杆上的力时，在棘爪单元复位扭簧15的弹簧力作用下，释放拨杆会回到正常位置，通过释放拨杆上小扇形孔9d施加给棘爪单元上销轴11的力也随之消失，在棘爪单元复位扭簧15的扭力作用下，棘爪单元13上的内棘爪13b与定位盘上的内齿7b脱开啮合，而外棘爪13a由于跃过并离开前一啮合外齿7a的最高点，在棘爪单元复位扭簧15作用下，外棘爪13a与定位盘上外排圆周的下一个外齿7a进入啮合并保持定位盘在相应的位置，完成第一个方向即顺时针的退档操作。

在图7中，当使用操作者按箭头所示向与第一方向相反的逆时针（第二）方向推动释放拨杆时，释放拨杆9上的施力部9f先与下支承板14上的凸起部分14a接触，阻止释放拨杆围绕枢轴17的进一步转动，这时在操作者推力的作用下，释放拨杆的运动轨迹变成沿大扇形孔9e绕枢轴17滑动，当释放拨杆滑动到较大扇形孔的另一侧9b处时，释放拨杆本身也相应的向一侧移动了一个距离，因此相应的由释放拨杆上较小扇孔9d压迫棘爪单元13上的销轴11也随之移动，从而带动棘爪单元围绕枢轴17同时向一侧运动，这时棘爪单元的外棘爪13a与定位盘外圆周上的外齿7a在力的作用下脱离啮合，但是棘爪单元上的另一个相对的内棘爪13b则与定位盘扇形槽7c上的内齿7b随着棘爪单元的运动进入啮合。由于定位盘上的内齿7b和外齿7a的布置是相互错开的，即当外棘爪13a与外齿7a脱离啮合而内棘爪13b与内齿7b啮合时，外棘爪13a的尖点刚好离开并跃过外齿7a的最高点，当操作者松开施加在释放拨杆上的力时，在弹簧力的作用下，释放拨杆会回到正常位置，通过释放拨杆上的小扇形孔9d施加给棘爪单元上销轴的力也随之消失，在棘爪单元复位扭簧15的扭力作用下，棘爪单元上的内棘爪13b与定位盘上的内齿7b脱开啮合，而外棘爪13a由于跃过并离开前一啮合外齿7a的最高点，在棘爪单元复位扭簧15作用下，外棘爪13a与定位盘上外排圆周齿的下一个外齿7a进入啮合并保持定位盘在相应的位置，完成第二个方向即逆时针的退档操作。

从上可以看出，使用者可以根据自己的使用习惯用拇指顺时针或用食指逆时针操纵释放拨杆9来退档变速，所以它具有多方向释放操作变速功能。

综上所述，本发明是利用同一条枢轴17上的释放拨杆9和棘爪单元13来操作退档动作，然后由棘爪单元13上的外、内齿13a、13b与定位盘7上呈扇形分布并相错开的外、内齿7a、7b之间对应地啮合和脱离啮合来来实现定位盘转动后释放拉线来退档变速的，只需要作为输入件的释放拨杆9，而省去了专利号为US7,762,157 的美国专利中所必须的执行件和另外两条枢轴，也就是说节省三个部件，这可使整个变速机构设计得小巧，节省安装空间及减轻变速器的整体重量，从而降低生产成本和安装成本；与此同时，省去了两条枢轴后的退档操纵方式，带来在变速过程中的动作更加协调和灵活，大大降低了维修机率，所以本发明的结构更加合理和紧凑，使用更加稳定。

在本实施例中，如图1所示，在所述棘爪单元13上方的销轴11是为圆轴类，当然，它也可以是凸台类。

尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，在而不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。

Claims (3)

1.一种具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，包括：

将变速换档机构安装到自行车上的固定环（3）；

安装到固定环（3）上的上、下支承板（2、14），在上、下支承板（2、14）之间连接有主轴（1）；

由钢丝卷轴（8）、定位盘（7）、张紧棘轮（12）组成的整体组件，和使整体组件复位的组件复位扭簧（4）；所述的组件复位扭簧（4）和整体组件穿过主轴（1）后设在上、下支承板（2、14）之间，在定位盘（7）和张紧棘轮（12）的外圆周上分别设有扇形分布的外齿（7a、12a）；

张紧拨杆（18）和使拨杆复位的拨杆扭簧（16），所述的张紧拨杆（18）通过与主轴（1）连接的主轴螺母（19）安装在下支承板（14）底部；

设在位于张紧拨杆（18）头部的棘爪轴（20）上的与张紧棘轮（12）上的外齿（12a）相匹配的张紧棘爪（10）；

其特征在于：

在定位盘（7）上设有扇形槽（7c），在该扇形槽（7c）中设有与定位盘（7）外周上的外齿（7a）相错开的呈扇形分布的内齿（7b）；

在下支承板（14）上设有枢轴（17），在该枢轴（17）上设有释放拨杆（9）、棘爪单元（13）和棘爪单元复位扭簧（15），所述的释放拨杆（9）通过大扇形孔（9e）、棘爪单元（13）通过圆孔（13c）套在枢轴（17）外；在所述棘爪单元（13）的上方设有供释放拨杆（9）上的小扇形孔（9d）绕之滑动的销轴（11），下方设有能分别与定位盘（7）上的外、内齿（7a、7b）相错啮合的外、内棘爪（13a、13b）；所述的释放拨杆（9）的尾部为便于操作的手柄（9a），前部是能作用在下支承板（14）的施力部（9f）。

2.根据权利要求1所述的具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，其特征在于：在所述下支承板（ 14）上设有供释放拨杆（9）前部作用在其上的凸起部分（14a）。

3.根据权利要求1或2所述的具有多方向释放操作的自行车变速换挡机构，其特征在于：在所述棘爪单元（13）上方的销轴（11）是轴类或凸台类。

Images