CN105416502B - 具有可变致动比率的自行车前拨链器 - Google Patents

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Abstract

一种具有可变致动比率的自行车前拨链器，包括：基座构件，其构造为接附到自行车车架构件；链条引导件，其可操作地连接到所述基座构件；以及致动机构，其联接到所述基座构件和所述链条引导件，用于相对于所述基座构件移动所述链条引导件；其中所述致动机构包括：第一链接件，其可枢转地联接到所述基座构件和所述链条引导件；致动臂，其联接到所述第一链接件，用于接附控制缆线；以及控制缆线路线调节件，其设置在所述致动臂上，用于调节所述控制缆线的路线，其中，所述控制缆线路线调节件包括相对于所述致动臂可移动的独立构件。

Description

具有可变致动比率的自行车前拨链器
本申请是2012年10月8日提出的第201210378016.7号中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种自行车控制装置，更具体地，涉及一种具有可变致动比率的自行车前拨链器。
背景技术
骑自行车正变成为日趋流行的一种娱乐形式，又是一种交通方式。而且，对于业余爱好者和专业人士，骑自行车已经变成非常流行的竞技运动。不管自行车用于娱乐、交通或比赛，自行车工业时常改善自行车的各种部件，尤其是用于进行变速器换挡操作的自行车控制装置。
典型地，前换挡控制装置和后换挡控制装置经由缆线机械地操作相应的前拨链器和后拨链器。在任何一种情况下，通常由骑车者的其中一个手指施加操作力以操作控制杆，且该操作力由固定到控制杆和致动机构的缆线传递到自行车拨链器的致动机构。
发明内容
本发明涉及一种自行车拨链器的各种特征。在一个实施例中，前拨链器，包括：基座构件，其构造为接附到自行车车架构件；链条引导件，其可操作地连接到所述基座构件；以及致动机构，其联接到所述基座构件和所述链条引导件，用于相对于所述基座构件移动所述链条引导件；其中所述致动机构包括：第一链接件，其可枢转地联接到所述基座构件和所述链条引导件；致动臂，其联接到所述第一链接件，用于接附控制缆线；以及控制缆线路线调节件，其设置在所述致动臂上，用于调节所述控制缆线的路线，其中，所述控制缆线路线调节件包括相对于所述致动臂可移动的独立构件。额外的创造性特征从下文的描述将变得明显，且这种特征单独或与上面的特征以及它们的等同方式相结合可以形成如权利要求书中所列举的进一步发明的基础。
附图说明
图1是装备有特定实施例的自行车控制装置的自行车的侧视图；
图2是特定实施例的前拨链器的后视图；
图3是接附到致动臂的控制缆线路线调节件的细节图；
图4是控制缆线路线调节件的前面立体图；
图5是控制缆线路线调节件的后面立体图；
图6示出了当控制缆线路线调节件处于静止位置时控制缆线的路径；
图7示出了当控制缆线路线调节件处于调节位置时控制缆线的路径；
图8是示出了当基座构件和链条引导件之间的链接件沿笛卡尔坐标系的Y轴延伸时计算致动比率的一种方法的示意性框图；
图9是示出了当基座构件和链条引导件之间的链接件不沿笛卡尔坐标系的Y轴延伸时计算致动比率的另一种方法的示意性框图；以及
图10是当前拨链器在不同的安装位置接附到自行车时致动比率随链条引导件的位置变化的曲线图。
具体实施方式
图1是装备有特定实施例的自行车控制装置的自行车10的侧视图。在此实施例中，自行车10是公路自行车，其包括菱形车架14、可旋转地安装到车架14的前叉18、安装到叉18的上部的手把组件22、可旋转地接附到叉18的下部的前轮26、可旋转地接附到车架14的后面的后轮30、链条34、前变速器38、后变速器42以及车座46。前轮制动器50提供用于制动前轮26，且后轮制动器54提供用于制动后轮30。众所周知的组合的制动/换挡控制装置58和62以常规方式设置在手把组件22的两端上。制动/换挡控制装置58(典型地位于车把组件22的左侧)的制动杆部分通过博登(Bowden)缆线66连接到前轮制动器50，用于制动前轮26，且制动/换挡控制装置62(典型地位于车把组件22的右侧)的制动杆部分通过博登缆线70连接到后轮制动器54，用于制动后轮30。
前变速器38是接附到车架14的中下部分或底部托架的机械单元，用于将由骑车者产生的驱动力经由链条34传递到后变速器42。前变速器38包括第一链轮F1、第二链轮F2和前拨链器74，其中前拨链器74通过博登缆线78联接到制动/换挡控制装置58的换挡杆部分。通过选择性地拉动和释放博登缆线78的内线80(图6)形式的控制缆线，前拨链器74选择性地切换链条34到前链轮F1和F2。前链轮F1和F2安装在齿轮曲柄82上，其中前链轮F1具有比前链轮F2少的齿和小的直径。齿轮曲柄82包括穿过车架14的曲柄轴(未示出)、右曲柄臂86和左曲柄臂90。右曲柄臂86的一端连接到曲柄轴的右侧，而且链轮F1和F2接附到右曲柄臂86。踏板94可旋转地安装到右曲柄臂86的另一端。左曲柄臂90的一端连接到曲柄轴的左侧，且踏板98可旋转地安装到左曲柄臂90的另一端。
后变速器42将由链条34传递的驱动力传递到后轮30。后变速器42包括多个后链轮R以及后拨链器102。后链轮R与后轮30的轮毂部分同心地安装。后拨链器102通过博登缆线106联接到制动/换挡控制装置62的换挡杆部分，以便通过选择性地拉动和释放博登缆线106的内线(未示出)而使后拨链器102在后链轮R之间选择性地切换链条34。
图2是前拨链器74的后视图。前拨链器74包括构造为接附到自行车车架14的座管14a的基座构件110、可移动构件114和控制可移动构件114相对于基座构件110的移动的致动机构118。链条引导件122由可移动构件114支撑，用于将链条34从前链轮F1引导到前链轮F2，反之亦然，其中链条引导件122包括内链条引导板122a和外链条引导板122b。在此实施例中，可移动构件114与内链条引导板122a一体地形成。
在此实施例中，致动机构118包括链接机构126、致动臂130和控制缆线路线调节件134。链接机构126包括外第一链接件138和内第二链接件142。第一链接件138的第一端部分138a在由第一枢转轴146限定的第一枢转位置可枢转地联接到基座构件110，且第一链接件138的第二端部分138b在由第二枢转轴150限定的第二枢转位置可枢转地联接到可移动构件114，其中第一枢转轴146和第二枢转轴150也限定了第一链接件138的枢转轴线。类似地，第二链接件142的第一端部分142a在由第三枢转轴154限定的第三枢转位置可枢转地联接到基座构件110，且第二链接件142的第二端部分142b在由第四枢转轴158限定的第四枢转位置可枢转地联接到可移动构件114，其中第三枢转轴154和第四枢转轴158也限定了第二链接件142的枢转轴线。基座构件110、可移动构件114、第一链接件138和第二链接件142形成了平行四边形连杆机构，其中平行四边形162可以由直的假想线162a、162b、162c以及162d限定。
在此实施例中，致动臂130是具有第一端部分130a的大体直的、伸长的构件，该第一端部分130a起始于第一链接件138的第一端部分138a，以使致动臂130沿与假想线162a相反的方向延伸，其中假想线162a形成了从由第一枢转轴146限定的第一枢转位置起始且延伸到由第二枢转轴150限定的第二枢转位置的直的路径。优选地，当沿着第一链接件138和第二链接件142的枢转轴线观察时，整个致动臂130设置在由平行四边形连杆机构划分的内部空间166的外侧。更优选地，整个致动臂130设置在平行四边形162的外侧。因为致动臂130联接到第一链接件138，所以致动臂130围绕第一枢转轴146的逆时针旋转导致第一链接件138围绕枢转轴146逆时针旋转。作为结果，链接机构126导致链条引导件122相对于基座构件110侧向地向外移动，以使内链条引导板122a接触链条34并从图2中的实线示出的第一位置移动到图2中的虚线示出的第二位置，以便以常规方式将链条34定位在前链轮F2上。相反地，致动臂130围绕第一枢转轴146的顺时针旋转导致第一链接件138围绕枢转轴146顺时针旋转。作为结果，链接机构126导致链条引导件122相对于基座构件110侧向地向内移动，以使外链条引导板122b接触链条34以将链条34定位在前链轮F1上。当链条引导件122位于第一位置时链条引导件122比当链条引导件122位于第二位置时位于更靠近基座构件110处。链条引导件122由回位弹簧168形式的常规偏置构件偏置向第一位置，回位弹簧168为螺旋弹簧形式。在此实施例中，第一位置对应于链条引导件122的内端位置，且第二位置对应于链条引导件122的外端位置。换句话说，链条引导件122可以在第一位置和第二位置之间的范围内移动。
在此实施例中，控制缆线路线调节件134联接到致动臂130的第二端部分130b。如图3-5中较清晰地示出，控制缆线路线调节件134包括大体环形的缆线接附部分170和从缆线接附部分170径向地向外延伸的缆线转向突出部174。缆线接附部分170和缆线转向突出部174形成了连续的整块构件。
缆线接附部分170用来将博登缆线78的内线80接附到致动臂130。在此实施例中，缆线接附部分170包括外侧表面170a、内侧表面170b、外周表面170c和内周表面170d。内周表面170d限定了开口178，用于接收以螺栓182的形式穿过其中的紧固件。螺栓182拧入到致动臂130中的螺纹开口(未示出)中，以使内侧表面170b压靠致动臂130的外侧表面130c。因此，如图6中所示，内侧表面170b将内线80夹紧到致动臂130，其中内线80在外周表面170c的缆线接合位置186离开缆线接附部分170。
在此实施例中，缆线转向突出部174包括伸长的臂形部分174a和缆线转向部分174b。臂形部分174a与缆线接附部分170的开口178大体相切地取向，且包括与缆线接附部分170的外周表面170c大体相切的直的外表面174c。缆线转向部分174b从臂形部分174a的内侧表面174d侧向地向内延伸。缆线转向部分174b的直的外表面174e邻近臂形部分174a的外表面174c但相对于外表面174c径向倾斜地设置。如下文所讨论的，缆线转向部分174b的外表面174e用作内线80的缆线转向表面。
因为控制缆线路线调节件134通过螺栓182安装到致动臂130，所以控制缆线路线调节件134可以相对于致动臂130、第一链接件138和第二链接件142从图6中所示的静止位置旋转到图7中所示的调节位置。当控制缆线路线调节件134处于图6中所示的静止位置时，控制缆线路线调节件134允许内线80具有直的路径，且缆线接合位置186设置在缆线接附部分170。但是，当控制缆线路线调节件134位于图7中所示的调节位置时，缆线转向部分174b的外表面174e弯曲内线80的路径，且缆线接合位置186a设置在缆线转向突出部174上以改变前拨链器74的致动比率。
图8是示出了当第一链接件138沿笛卡尔坐标系的Y轴延伸且枢转轴146位于坐标系的原点时计算致动比率的一种方法的示意图。致动比率是内线80的每单位位移上链条引导件垂直于座管14a或者前链轮F1和F2的平面的移动量。以A为缆线接合位置186或186a与枢转轴146之间的距离；以B为枢转轴146与枢转轴150之间的距离；以(X，Y)为内线80开始到控制缆线路线调节件134的直的路径处的坐标(例如，当内线80离开车架或者从博登缆线的外壳离开时，由离开点210表示)；以(X1，Y1)为拉动内线80之前的缆线接合位置186或186a的坐标；以L为内线从离开点210到坐标(X1，Y1)的长度；以(X1’，Y1’)为将内线80拉动长度U之后的缆线接合位置186或186a的坐标；以L’为内线从离开点210到坐标(X1’，Y1’)的长度(L’＝L–U)；以(X2，Y2)为拉动内线80之前的枢转轴150的坐标(在此实例中，X2＝0)；以(X2’，Y2’)为拉动内线80之后的枢转轴150的坐标；并且以M为枢转轴150(因此为链条引导件122)垂直于座管14a或者前链轮F1和F2的平面的移动量(视情况而定)。
当将内线80拉动长度U时，缆线接合位置186或186a(视情况而定)从(X1，Y1)移动到(X1’，Y1’)，且枢转轴150从(X2，Y2)移动到(X2’，Y2’)，从而导致致动臂130和第一链接件138转动角度θ。为了确定θ的值，可以测量X1’和Y1’中的至少一个。假设测量X1’。那么，L’2＝(X-X1)2+(Y-Y1’)2。因为X1’2+Y1’2＝A2，且因为X1’和A是已知的，所以可以确定Y1’，并且可以通过(X1，Y1)和(X1’，Y1’)相对于枢转轴146处的原点(0，0)之间的关系确定θ。然后，因为B已知，M＝B·sinθ，所以致动比率为M/U。
图9是示出了当第一链接件138不沿笛卡尔坐标系的Y轴延伸时计算致动比率的更一般的方法的示意图。在此情况下，M＝B·sinβ-B·sinα＝B·sin(θ+α)-B·sinα，其中α＝cos-1(A/B)。
图10是当前拨链器74在不同安装位置接附到座管14a时致动比率随链条引导件的位置变化的曲线图。曲线190示出了当前拨链器74安装在座管14a的最右侧上并且控制缆线路线调节件134位于静止位置时的可变致动比率。在此情况下，致动比率沿着数学上非线性的弧从当链条引导件122位于第一位置时的接近7.63平滑地变化到当链条引导件122位于第二位置时的接近0.85。曲线194示出了当前拨链器74安装在量规(gauge)车架座管14a上且控制缆线路线调节件134位于静止位置时的可变致动比率。在此情况下，致动比率沿着数学上非线性的弧从当链条引导件122位于第一位置时的接近3.14平滑地变化到当链条引导件122位于第二位置时的接近0.81。曲线198示出了当前拨链器74安装在座管14a的最右侧上且控制缆线路线调节件134位于调节位置时的可变致动比率。在此情况下，致动比率沿着数学上非线性的弧从当链条引导件122位于第一位置时的接近2.61平滑地变化到当链条引导件122位于第二位置时的接近0.81。曲线202示出了当前拨链器74安装在量规车架座管14a上且控制缆线路线调节件134位于调节位置时的可变致动比率。在此情况下，致动比率沿着数学上非线性的弧从当链条引导件122位于第一位置时的接近2.37平滑地变化到当链条引导件122位于第二位置时的接近0.78。
不像具有固定的或者不规律的致动比率的拨链器，按照本文的教导所构造的前拨链器74可以与不同类型的车架和回位弹簧一起使用，以宜于应用。例如，当回位弹簧168随着链条引导件122从第一位置移动到第二位置而快速地增加偏置力时，前拨链器74可以安装到座管14a的最右侧，而控制缆线路线调节件134位于静止位置(曲线190)。在此情况下，高的初始致动比率平稳了拉动内线80所需的感知力，同时也减小了换挡控制杆的整体旋转量。曲线194，198和202表示这样的前拨链器，其中随着链条引导件122从第一位置移动到第二位置，回位弹簧168在偏置力方面提供更均匀的增长。在这些情况下，控制缆线路线调节件134可以根据期望使用，以获得期望的更均匀地拉动内线80的作用力(effort)。
特别预料不到的好处是当骑车者的手可能处于不方便的位置时能够降低旋转换挡控制装置所需的作用力的量。例如，诸如制动/换挡控制装置58的换挡杆部分的换挡控制装置典型地安装用于容易地进行换挡杆的初始操作。但是，当骑车者推动制动/换挡控制装置58的换挡杆部分时，随着链条引导件122从第一位置移动到第二位置，为了进一步移动换挡杆，骑车者必须越来越多地把他/她的手腕从人体工学位置枢转到更加不方便的位置。本文所教导的致动臂130的构造以及控制缆线路线调节件134的提供允许前拨链器74构造为当骑车者的手符合人体工学的定位时致动比率较大，但是当骑车者的手朝向不方便的位置时致动比率较小，从而降低旋转换挡杆所需的作用力。在此实施例中，曲线190、194、198和202优选地(但不是必须地)不增长且一直减小以提供平滑的操作感觉。优选地(但不是必须地)，当链条引导件122位于第一位置时前拨链器74的致动比率大于当链条引导件122位于第二位置时的致动比率的1.5倍。优选地(但不是必须地)，当链条引导件122位于第一位置时，致动比率大于1.5但小于3.5，并且当链条引导件122位于第二位置时，致动比率小于1.0。
虽然上文是创造性特征的各种实施例的描述，但在不背离本发明的精神和范围的情况下可以采取进一步的变型。例如，致动臂130不需要是直的，且不需要与平行四边形162的假想线162a直接相反地延伸。整个致动臂130不需要设置在内部空间166或平行四边形162的外侧。缆线接附部分170和缆线转向突出部174不需要形成连续的整块构件。缆线转向突出部174可以为接附到缆线接附部分170的单独构件，且缆线转向部分174b可以为接附到臂形部分174a的单独构件。缆线转向部分174b的外表面174e可以与臂形部分174a的外表面174c对准。
各种部件的尺寸、形状、位置或者取向可以根据期望变化。示出为相互直接连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构。单独的部件可以结合，反之亦然。一个元件的功能可以由两个来进行，反之亦然。一个元件的功能可以由另一个来进行，功能可以在元件之间互换。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。在特定实施例中所有优点并非必须同时存在。从现有技术看是独特的每个特征，无论单独地或与其它特征相结合，也应当看作申请人的进一步发明的单独的说明，包括由这种特征所体现的结构性和/或功能性构思。本文所使用的诸如“大致”、“大约”和“接近”的程度术语包括了所修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不会显著变化。例如，这些术语可以包括所修饰术语的至少±5％的偏差，只要这种偏差没有否定它所修饰的词的含义。因此，本发明的范围不应该由所公开的具体结构或对特定结构或特征的明显的初始关注或强调所限制。

Claims (18)

1.一种前拨链器，包括：
基座构件，其构造为接附到自行车车架构件；
链条引导件，其可操作地连接到所述基座构件；以及
致动机构，其联接到所述基座构件和所述链条引导件，用于相对于所述基座构件移动所述链条引导件；
其中所述致动机构包括：
第一链接件，其可枢转地联接到所述基座构件和所述链条引导件；
致动臂，其联接到所述第一链接件，用于接附控制缆线；以及
控制缆线路线调节件，其设置在所述致动臂上，用于调节所述控制缆线的路线，
其中，所述控制缆线路线调节件包括在静止位置和调节位置之间相对于所述致动臂旋转的转向突出部，当所述转向突出部处于所述静止位置时，所述控制缆线路线调节件允许所述控制缆线具有直的路径，且其中当所述转向突出部处于所述调节位置时，所述转向突出部弯曲所述控制缆线的所述路径。
2.如权利要求1所述的拨链器，其中所述控制缆线路线调节件进一步包括用于将所述控制缆线接附到所述致动臂的缆线接附部分。
3.如权利要求2所述的拨链器，其中当所述转向突出部处于所述静止位置时，缆线接合位置设置在所述缆线接附部分处。
4.如权利要求3所述的拨链器，其中当所述转向突出部处于所述调节位置时，所述缆线接合位置设置在所述转向突出部上。
5.如权利要求4所述的拨链器，其中所述缆线接附部分包括大体环形构件。
6.如权利要求1所述的拨链器，其中致动机构包括可枢转地联接到所述基座构件和所述链条引导件的第二链接件，其中所述第一链接件为外链接件且所述第二链接件为内链接件，其中，所述基座构件、所述链条引导件、所述第一链接件和所述第二链接件形成平行四边形连杆机构。
7.如权利要求1所述的拨链器，其中所述第一链接件在由第一枢转轴限定的第一枢转位置可枢转地联接到所述基座构件，且所述第一链接件在由第二枢转轴限定的第二枢转位置可枢转地联接到所述链条引导件，并且所述致动臂沿与直的路径相反的方向延伸，所述直的路径起始于所述第一枢转位置且延伸到所述第二枢转位置。
8.如权利要求1所述的拨链器，其中所述致动臂是具有第一端部分和第二端部分的伸长的构件，该第一端部分起始于所述第一链接件的第一端部分，且所述控制缆线路线调节件联接到所述第二端部分。
9.如权利要求6所述的拨链器，其中所述控制缆线路线调节件包括用来接附博登缆线的内线的缆线接附部分和从所述缆线接附部分径向地向外延伸的缆线转向突出部。
10.如权利要求9所述的拨链器，其中所述控制缆线路线调节件相对于所述致动臂、所述第一链接件和所述第二链接件是可转动的。
11.如权利要求9或10所述的拨链器，其中所述缆线接附部分包括外侧表面、内侧表面、外周表面和内周表面，所述内周表面限定了开口，所述开口用于接收紧固件，以使所述内侧表面压靠所述致动臂的外侧表面。
12.如权利要求11所述的拨链器，其中所述内侧表面将内线夹紧到所述致动臂，其中内线在外周表面的缆线接合位置离开所述缆线接附部分。
13.如权利要求12所述的拨链器，其中所述缆线转向突出部包括伸长的臂形部分和缆线转向部分。
14.如权利要求13所述的拨链器，其中所述臂形部分与所述缆线接附部分的所述开口大体相切地取向，且所述臂形部分包括与所述缆线接附部分的外周表面大体相切的直的外表面。
15.如权利要求14所述的拨链器，其中所述缆线转向部分从所述臂形部分的内侧表面侧向地向内延伸，且所述缆线转向部分包括邻近所述臂形部分的所述外表面但相对于外表面径向倾斜地设置的直的外表面。
16.如权利要求15所述的拨链器，其中当控制缆线路线调节件处于静止位置时，所述控制缆线路线调节件允许内线具有直的路径，和/或当控制缆线路线调节件处于调节位置时，所述缆线转向部分的所述外表面弯曲所述内线的所述路径。
17.如权利要求16所述的拨链器，其中当所述控制缆线路线调节件处于所述静止位置时所述缆线接合位置设置在所述缆线接附部分和/或当所述转向突出部处于所述调节位置时所述缆线接合位置设置在所述缆线转向突出部上。
18.如权利要求11所述的拨链器，其中所述紧固件为穿过所述开口的螺栓的形式。
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