CN1056577C - 自行车后拨链器 - Google Patents

Abstract

一种自行车后拨链器，将链条从一组飞轮中的一个链轮上换到另一个上。飞轮是由若干个链轮构成的，每个链轮本身有一最低齿缘。该后拨链器包括一控制机构，它经与轮毂轴平行的第一枢轴可转动地连接于车架与轮毂轴平行的第二枢轴将链导向装置可转动地连接到控制机构上。链导向装置转动支撑着上导轮和下张轮，藉弹簧沿张力方向移动，由控制机构控制，沿轮毂轴向运动。导向轮有一最高齿缘，位于每个与链条啮合的链轮的最低齿缘的前方。

Description

自行车后拨链器

本发明是一种自行车后拨链器，其作用是将链条从一组飞轮中的一个链轮上换到另一个链轮上。

正如我们熟知，自行车的拨链器的作用是使链条从飞轮中的一个链轮移到另一个链轮上。美国专利(专利号为：4,610,644)和法国专利申请FR-A 2,543,639做为例子介绍了两种典型的现有的后拨链器。

值得指出的是，在美国专利和法国专利申请中，其拨链器是由一个链导向器和一个收放式连杆装置构成的，收放式连杆装置的作用是在后轮毂轴的轴向上移动链导向器，在后轮毂轴上可转动地装有飞轮。链导向器转动支撑着一个上导轮和一个下张紧轮。收放式连杆装置包括一个底座，此底座通过第一枢轴可转动地安装在自行车架的反叉端上；内、外连杆，其分别具有底端，并通过第一和第二销子可转动地连接到底座上；及一个可移动件，通过第三和第四销子可转动地分别连接到内、外连杆的自由端。可移动件通过第二枢轴可转动地支撑着链导向器。四个销子安装在平行四边形的四个角上。

收放连杆装置的底座由安装在第一枢轴上的第一螺旋弹簧向后偏转。同样，链导向器由安装在第二个枢轴上的第二螺旋弹簧推着向后偏转。其结果，通过第一和第二螺旋弹簧将张紧轮张紧，并且链条与导向器接触，如前所述，装在拨链器上的这两个张紧弹簧具有一个双重张紧机构。

而且，收放连杆装置的四个销子中的每一个都是倾斜的，从而使其较低的一端从其内端横向向外。其结果，当收放式连杆装置产生变形以横向向内移动链导向器时，链导向器还向下运动。正是由于销子的倾斜，此机构也被称之为“倾斜式收放连杆装置”。

如果将第一和第二弹簧合理地调整到其弹性工作范围，具有倾斜式收放连杆装置和双重张紧机构的现有拨链器就会在确定的飞轮上进行有效地工作。然而，上述装置还是在如下方面存在缺陷。

由于飞轮的链轮沿轮毂轴轴向向内增大直径，在当导向轮沿着轮毂轴的轴向向内运动时，链导向器的导向轮需要向下移动，在另一方面，当链条向直径较大的链轮移动时，链条的张力将不断增加，而链条的这一张力将使整个拨链器(包括导向轮)压迫第一个弹簧，并围绕第一枢轴向上移动，这样，由于链条张力的增加，会导致导向轮不管倾斜式收放连杆装置推向飞轮大直径的链轮向外的力而主动向大直径链轮上移动，其结果是，现有的拨链器不能正常地将链条从一个较小的链轮上移到一个较大的链轮上，这一缺陷在大小轮直径差别较大时尤为突出。

虽然，上述缺陷本身可以通过第一螺旋弹簧的弹力的增加加以克服，但是，这一问题的解决可能会导致另一个问题，当链条从一个直径较大的轮上移开时，导向轮将过分地远离直径较小的链轮(这是由于在第一弹簧强弹力的作用下，导致底座向后移动)，此外，如果第一弹簧的制作时就已增加了弹性力，则链条的张力必然增加，结果，链条的正常换档受到阻碍。

而且，双重张力机构也具有一些缺陷，即两个螺旋弹簧的弹性力必须相对彼此调整，才有可相对每一个飞轮提供良好的链条换档。

因而，本发明的目的是提供一种自行车的后拨链器，它能够改善链条的换档性能。

根据本发明的一个方面，为链条通通经从一组飞轮中的一个链轮换档到另一个链轮上，提供一种自行车后拨链器，其中，这组飞轮是由若干个链轮组成的，链轮在轮毂轴径向向内上直径增加，每个链轮具一个最低的齿缘，拨链器包括：一个控制机构，这一装置是通过平行于轮毂轴的第一枢轴可转动地安装在自行车的架子上的，一个链导向装置，此装置是由第二枢轴安装在控制机构上的，而第二枢轴也与中心枢轴平行，链导向装置转动支撑着上导轮和下张紧轮，依靠一个弹簧，此链导向装置将沿着链条张力的方向产生偏移，控制机构控制链导向装置在轮毂轴的轴向上移动，该导向轮具有最高的齿缘，该齿缘位于与链条啮合的链轮的最低齿缘部分的前面；控制机构至少在一定范围内不受弹簧推力地绕着一枢轴转动。

尤为突出的是，导向轮的最高齿缘位于所述的每个与链条啮合的链轮的最低齿缘的上方，在此情形，离开导向轮的那部分与链轮啮合的链条向下延伸。

尽管控制机构的特殊结构是不被限定的，但是该控制机构可包括一个收放式连杆装置，该收放式连杆装置包括：一与第一枢轴可转动连接的底座；通过第一和第二销子将底端连接到底座上的内、外连杆；一通过第三和第四个销子分别连接内、外连杆自由端的活动件，而此活动件带着第二个区轴；此外，四外销位于平行四边形的四个角上。

根据本发明良好的实施例，第一枢轴安装在自行车架子的后叉尾部上，而且，底座具有一个上端部，该上端部与第一枢轴可转动连接，并且向下伸展，提供一低于飞轮的下端部，通过第一和第二销子，将内、外连杆的底部与底座的下端部可转动连接，内、外连件从底座的下端向上延伸，而且，当收放式连杆装置为将链导向器沿轮毂轴的轴向向内移动而变形时，导向器也向下移动。

更进一步的优点是，每一个销子都具有一个前端和后端，如前所述，这四个销子是倾斜的，从而使其前端与后端相比，前端突出向外，在当收放式连杆装置为沿轮毂轴轴向向内移动链导向器而产生变形之时，链导向器也向下运动。还有一个优点是，链导向装置的导向轮可围着第二枢轴转动地支撑。

根据本发明的另一个方面，所提供的自行车后拨链可使链条从一组飞轮中的一个链轮换档到另一个链轮上，该飞轮包括多个链轮，其直径在径向向内方向上增大，后拨链器包括：一个收放式连杆装置，其中包括：一个底座，此底座通过第一枢轴可转动地连接到自行车架上；内、外连杆，其底端分别通过第一和第二销子与底座可转动连接；一个可移动件，通过第三和第四销子，将其与内、外连杆的自由端分别连接，四个销子均位于平行四边形的四个角上；另外还有一个链导向装置，通过第二枢轴将其与收放式连杆装置的活动件装配，第二枢轴与轮毂轴平行，而且，链导向装置转动支撑着上导轮和下张紧轮，在一个弹簧的作用下，链导向轮沿张力方向偏移；底座有一顶端，其可转动轴地与第一枢轴连接，并向下延伸，提供了一低于飞轮的下端，通过第一和第二销子，将内、外连杆的底部与底座的下端连接，内、外连杆的下端从底座下端向上伸展；四个销子各自都有一个前端和后端，如前所述，这四个销子是倾斜的，从而使其前端与后端相比，前端突出向外。在当收放式连杆装置为使链导向器向轮毂轴的轴向向内移动，链导向器也向下运动。

典型的是，第一枢轴可以安装在自行车架的后叉尾部。而且，这一装置可以借助一个从后叉尾部向下延伸的托架安装在自行车架的后叉尾部。

本发明的其他目的、特征和优点通过以下对最佳的实施例及其有关附图的详细描述，将更加清楚。

在附图中：

图1是表示一个根据本发明所述的实施例自行车后拨链器的侧视图。其中链条与一个小链轮啮合在一起；

图2是一个局部剖视图，表示该拨链器。在图1中箭头II方向所见；

图3是拨链器。在图1中箭头III方向所见；

图4是拨链器在图3中箭头IV方向所见；

图5是比图1小的侧视图，但表示了链条与一个较大的链轮啮合在一起时的同一拨链器。

首先参考附图中的图1和图2，表示安装在自行车架的后叉尾部E上(后叉尾部右边)的一个自行车的后拨链器1。叉尾E支撑一个轮毂轴2，而轮毂轴2转动地支撑着一组飞轮F。飞轮F由一组链轮S1-S6组成，并沿轮毂轴2的轴向向内直径增大，当进行变速操作时，后拨链器1的作用是将链条C从一个链轮换挡到飞轮F的另一个链轮上。

朝后下方伸展的安装架3被固定在叉尾E上，并固定地带有一个平行于轮毂轴2的第一轴4。后拨链器1被安装在安装架3上相对第一轴4的转动运动。在本发明实施例中，安装架3被用于将第一枢轴4支撑于轮毂轴2的略低的后边，换句话说，叉尾E本身可以有一个向后下方伸展的整体突出部分，用以将第一轴4支撑在第一轴4上相同的位置。

后拨链器1由链导向器和控制机构8组成，控制机构用于沿轮毂轴2的轴向移动链导向器7，链导向器7可转动地支撑一个上导轮(操作轮)5和一个下张紧轮6。

根据本发明实施例，控制机构8具有底部转动式的收放式连杆装置9，特别是，收放式连杆装置9包括一个底座10，其有一个顶端，转动连接到第一轴4上，然后向上伸展，并且通过各自的销子11、12和分别具有低端支点的内、外连杆13、14连接到底座10的低端，活动件17分别通过销15、16连接到内、外连杆13、14的顶端。底座10相对于第一轴，是无弹性位移的，从而，使其灵活地围绕第一轴旋转。

用于连接元件10、13、14、17的销子11、12、15、16被固定在平行四边形的四个角上。这样，当收放式连杆装置9被扭转时，活动件17沿着第一轴4(即自行车的横向)传动，同时，也上下运动。

如图3所示，每个销子11、12、15、16是倾斜的，以便使它的前端位于它的后端后上方(见图2)。因此，当收放式连杆装置9产生变形，使活动件17朝自行车的横向移动，活动件17也向下运动(见图5)。销子11、12、15、16的倾角可以是例如30度角。

如图2所示，内连杆13总是被安装在销子11上的复位弹簧18横向向外偏压。

一个双重控制钢丝W，沿自行车架适当部位伸展(未表示)，用于连接一个被装配在把手或脚蹬上的移动杆(未表示)，钢丝W连接到收放式连杆装置上(见图1)。特别是，控制网丝W包括内线W1和包着内线的外套W2。如图4，底座10提供有一个护套紧器20，以用于连接外套W2，内连杆13提供有一个被连接到内线W1上，并伸展到外套W2的外面的驱动臂19。

一种在内线W1和外套W2之间相对纵向移动，引起收放式连杆装置9换档链条C的变形(图1)。特别是，如果内线W1被在箭头P方向拉动，收放式连杆装置9克服复位弹簧18变形，从而使活动件17横向向内移动，使链条C从一个直径较小的链轮上(例如图1中的S2)换档到一个较大的链轮上(如图5中的S6)。反之，当内线W1在箭头q的方向被拉出，收放式连杆装置9被复位弹簧18作用而变形，以致于活动件17横向向外移动使链条C从一个直径较大的链轮(图5中的S6)，换到一个直径较小的链轮上(图1中的S2)。在两种情况下，导向器7随活动件17沿轮毂轴2移动。值得赞赏的是，内、外连杆13、14的向上升起时，控制钢丝W不必在一个大的范围内弯曲，以致于控制钢丝W能被有效地操作。

如图2-4所示，活动件17有一个向前的延长部分17A，用于携带平行于轮毂轴2的第二枢轴21。链导向器7的顶端可转动地连接到第二枢轴21上。此外，一个装在弹簧盒22中的螺旋弹簧，绕着第二枢轴21安装，在图1中顺时针的链张力方向推动链导向器7。

根据本发明的实施例，第二枢轴21也作为导向轮5的支撑轴。这样，链导向器7的转同与导向轮5的转轴相同。此种型式的导向器被称为“摆锤型”导向器，并因为导向器5的运动轨迹严格遵循活动件17的轨道，使得后拨链器的设计易于实现一个理想的速度变化要求而受到欢迎。

另一方面，第二枢轴21在两轮5、6之间构成可转动地支撑导向器7。在这种情况下，第二枢轴21可位于两轮5、6之间的连线上(如在一个“直线杠杆型链导向器”)或从这条线上偏移(如在一个“三角杠杆型导向器”)。

链导向器7的两轮5、6之间的间隔可以根据后拨链器1的齿轮能力设计来选择，即后拨链器被用于的一组飞轮的尺寸和范围。通常，在两轮5、6之间的一个大间隔将可提供一较大的齿轮能力。

如图1和5所示，环形的链条C与一个未图示的链轮(前齿轮)啮合，并向后与张紧轮6的后部分啮合，然后向上，在进入与所选择的飞轮啮合之前，与导向轮5的前部啮合。这样，链条C在链条导向器上形成一个反S型。

自行车拨链器1有如上所述结构，从而具有下述功能：

由于轴可转动地支撑在第二枢轴21上的链导向器7被螺旋弹簧23弹性地向后推动(在图1、5中为顺时针)，张紧轮6在链条C上施加了一个张力，然而，由于链条C的长度总是一定的，承受了张力的链条C的部分产生了一个向上的运动，此运动驱动整个拨链器1围绕第一枢轴4向上移动。由于这一向上运动，从而，使链条导向器7的导向轮5趋于围绕第一枢轴4向上转动，其作用在于将链条C绕在与链条C处于啮合状态的一个选择了的链轮上(例如，图1中的S2或图5中的S6)。

在另一方面，在导向轮5和所选择的链轮之间延伸的那部分承受了张力的链条C(如图1中的S2或图5中的S6)产生了一个向下的运动，此运动驱动整个后拨链器向下围绕第一枢轴4转动。另外，拨链器1本身的重量也产生一个向下的运动，此运动驱动整个拨链器1围绕第一枢轴4向下运动。

正因如此，链导向器7的导向轮5处于这样一个状态，即向下运动(由链条张力和重力产生的)平衡向上的运动。在此平衡位置，导向轮5的最高齿缘位于所选择的链轮的最低齿缘(如图1的S2或图5中的S6)的前上方，从而离开导向轮5的链条C在与所选择的链轮齿合前向后下方伸展。

如前所述，底座10(即，后拨链器作整体)可自由地围绕第一枢轴4转动而没有任何弹簧偏压。这种底座10的没有弹簧偏压的运动至少由于下面的原因是优越的：

首先，无论飞轮的哪个链轮被后拨链器1选择，并使之与链条C啮合，作为整体的后拨链器1的自由转动允许导向轮5总是处于最高位置，且位于所选择的链轮的附近和前方。这里的基本思想是，当需要处于最高位置时，能使导向轮5自由运动。如果底座10通过一个弹簧(正如美国专利No.4610644中描述的)使其向后运动，产生一个偏移，将阻碍自由的转动。但该自由运动正是导向轮5得到其最高换档位置所必须的。

第二，作为一个整体的后拨链器的自由转动使得导向轮5在换档链轮C时，能使飞轮F平稳迅速地运动。特别是，由于链条C不仅在飞轮F的轴向运动(即轮毂轴2的轴向)，而且，在飞轮F径向运动，使其从目前所啮合的链轮脱开并能与下一个目的轮迅速地啮合。导向轮5也必须随链条移动而在飞轮F径向上移动。拨链器1的自由转动允许导向轮5的这种径向运动。很显然，底座10的偏压弹簧(正如美国专利No.4610644所描述的)将阻碍导向轮5沿飞轮F径向平稳移动。

第三，第二枢轴上的螺旋弹簧23，在链条上施加张力，底座10不产生任何转动弹性偏移，因此不必在两个弹簧之间进行调整。这样，有一个弹簧23的后拨链器1能在调整时在很大飞轮范围之内工作而不需重新调节弹簧的力。

第四，由于在第二枢轴21上的螺旋弹簧23产生了一个链条张力，该张力的大小能相对保持较小，从而改进链条C的换档性能。假如，装在第一枢轴4上的第二个弹簧使底座10产生一个向后转动的偏移(如美国专利No.4610644所描述的)，由于第二弹簧的扭曲，链条的张力将增加，结果阻碍了链条C的平稳换档，这一缺点可以通过使底座10围绕第一枢轴4的转动而避免。

很显然，上面所述的所有这些优点可以有助于改善链条的换档性能或后拨链器1的功能。

根据本发明的实施例，当后拨链器1的收放式连杆装置9在轮毂轴2轴向上向内移动时，导致链导向器7向后向下移动。这种收放式连杆装置至少由于下面原因是优越的：

第一，链导向器7的导向轮5能沿从轮毂轴2伸出的径向移动，而该轮毂轴位于飞轮F的中心。因此，导向轮5能对任何飞轮F的链轮S1-S6不论该导向轮带的几个飞轮F，均能使其处于相似的相对位置。结果，后拨链器1能够容易地适应飞轮的大范围。

第二，链导向器7横向向飞轮F的较大直径的链轮横向移动时，链导向器7向前运动，螺旋弹簧23(如图2)的扭曲度，在链条C被换到较大直径的链轮时为最小，结果，链条的张力增加可以尽可能地小，从而，改善了链条的换档性能。如果使链导向器7向后下方运动(如美国专利No.4610644所述)，由于链条C有一个不变的长度，螺旋弹簧23比图5所描述的扭曲更大的程度。

当基于完美的实施例描述本发明，很显然，特定的实施例不是限定例如，本发明可应用于在国际专利刊物发表的专利No.WO92/10395(相当于美国专利No.5238458)或No.WO93/18958中描述的那种形式的后拨链器，其中一个平行四边形收放式连杆装置是被安装在一个飞轮前端的链条上，当链导向器沿轮毂轴向内运动时用于移动该链条向前向下运动。值得称道的是在国际专利公报No.93/18958中所述的四边形收放式连杆装置具有一个底座，底座围绕一个枢轴克服了弹簧力向前向下转动，根据本发明，这一弹簧偏压的需要被省略。

另外，本发明也可应用于美国专利No.4610644中所述的那种后拨链器。然而在此情况下，所需进行的改进是保证链导向器的导向轮始终位于每个飞轮的最低齿缘的前方。改进的事例包括将底座可转动地安装到后叉尾部的前伸展端，延伸的内、外连杆并将链导向装置安装到收放式连杆装置的可移动件的前伸展部位。

此外，底座10围绕第一枢轴4的转动(即后拨链器为一整体)可被限制在确定的范围之内，例如底座10被阻止向上转动到链导各器7接触链条的位置。

最后，底座10由一个安装在第一枢轴4上的非常软的弹簧产生顺时针转动偏移。该软弹簧的作用并不在于使链应力加强(如美国专利No.4610644)，而仅仅在于保证后拨链器1作为一个整体向后移动，使得当更换后轮时容易移动该链条。而且，推动底座10的弹簧比安装在第二枢轴21上的螺旋弹簧的弹性系数要小。

如上所述的这些改进并不背离本发明的精神和范围，所有这些对于本领域的技术人员所显见的改进，将包括在从属权利要求中。

Claims (5)

1.一种自行车后拨链器(1)，用于将链条(C)从一组飞轮(F)中的一个链轮换到另一个链轮上，该飞轮是由若干个链轮(S1-S6)组成的，其直径在轮毂轴(2)轴向向内上不断增大，每个链轮都有一个最低的齿缘，该拨链器包括：

一控制机构(8)，通过第一枢轴(4)安装在自行车的架子上，第一枢轴(4)与轮毂轴(2)平行；

一链导向装置(7)，通过第二枢轴(21)安装在控制机构(8)上，而第二枢轴(21)也与轮毂轴(2)平行，链导向装置转动支撑着上导轮(5)和下张紧轮(6)，此链导向装置(7)在一个弹簧的作用下，沿着链条张力的方向偏移，控制机构(8)控制链导向装置(7)沿轮毂轴(2)的轴向运动，导向轮(5)具有位于每个链条啮合的链轮最低齿缘前面的最高齿缘；

控制机构(8)可自由地围绕第一枢轴(4)，至少在确定的范围内转动而不需要任何弹簧偏压，控制机构(8)包括一收放式连杆装置(9)，该连杆装置包括：一个具有一个转动连接到第一轴上的顶端的底座(10)，该底座(10)向下延伸提供一个位于飞轮之下的低端；具有通过第一和第二销子(11，12)分别转动连接到底座的低端的底座端的内、外连杆(13，14)，内、外连杆从底座的低端延伸；通过第三和第四销子(15，16)转动连接到内、外连杆的相应自由端的活动件(17)，该活动件(17)支承第二枢轴(21)；第一到第四销子(11，12，15，16)位于平行四边形的四个角上；其特征在于：

内、外连杆(13，14)从底座向上延伸，从而，当收放式连杆装置(9)变形沿轮毂轴(2)的轴向向内移动链导向装置(7)时，收放式连杆装置(9)起向前向下移动链导向装置(7)的作用。

2.根据权利要求1所述的自行车后拨链器，其特征是：导向轮(5)的最高齿缘位于所述的每一链轮的最低齿缘之上，该链轮与链条(C)啮合。

3.根据权利要求1或2所述的自行车后拨链器，其特征是：第一枢轴(4)安装在自行车架子的后叉尾部(E)。

4.根据权利要求1或2所述的自行车拨链器，其特征是：四个销子各有一个前端和后端，每个销子都是倾斜的，从而，使得销子的前端与后端相比，前端向侧外突出，在当收放式连杆装置(9)变形时，链导向器(7)沿轮毂轴(2)的轴向向内移动，链导向器(7)也向前向下运动。

5.根据权利要求1或2所述的自行车后拨链器，其特征是：链导向器(7)的导向轮(5)被支撑围绕第二枢轴(21)转动。

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