CN108622307A - 一种自行车指拨式变速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种自行车指拨式变速器及其控制方法，属于自行车配件领域，针对现有指拨式变速器操作繁琐、使用不便的问题，采用技术方案如下：一种自行车指拨式变速器，包括起支撑作用的主轴，以及套设在主轴上并绕主轴转动的：用于固定控制线的线轮，与线轮同步转动且上下布置的退档片和进档片，以及可自动回位的控制扳手；所述控制扳手通过可自动回位的止退爪和进棘爪连动退档片和进档片，所述控制扳手逆时针或顺时针转动时，退档片、进档片和线轮与控制扳手同向转动，完成进档或退档。本发明的自行车指拨式变速器具有结构简单、操作简便快捷的优点。该自行车指拨式变速器的控制方法涉及进档步骤和退档步骤，其具有易操控的特点。

Description

一种自行车指拨式变速器及其控制方法

技术领域

本发明属于自行车配件领域，特别涉及一种自行车指拨式变速器及其控制方法。

背景技术

自行车变速系统通常使用变速控制器调节变速件(如控制线)来完成变速，基本过程为：变速控制器带动控制线调节前后拨链器的档位位置，引导链条移动到对应齿盘，进而调节前后轮转速比，达到变速效果。变速控制器的基本操作为：升档或降档操作时拉动或放松控制线，使控制线调整至合适长度后固定其位置。

现有的变速控制器通常使用指拨式变速器，其具有的结构及其配合关系大致为：用于固定并引导变速线的线轮，其通过固定弹簧进行复位，线轮与配合档位进退的档位齿片固定连接，其中，档位齿片上设有固定齿片和定位齿片，与退档扳手连动的止退爪限位在固定齿片上，与进档扳手连动的进棘爪限位在定位齿片上，退档扳手带动止退爪沿顺时针方向在固定齿片的齿片间依次滑动完成退档，进档扳手带动进棘爪沿逆时针方向在固定齿片的齿片间依次滑动完成进档。退档扳手退档时，仅有止退爪与固定齿片卡接，进档扳手进档时，进棘爪与定位齿片卡接，止退爪与固定齿片卡接。

上述指拨式变速器的主要问题为：通过拨动进档扳手或退档扳手完成变速，虽然两个转动扳手转动的方向相反，但学习使用时总会因为混淆两个扳手的功能而操作失误，因此适应操作的时间长，使用不方便。

发明内容

针对现有指拨式变速器操作繁琐、使用不便，本发明提供一种操作简单、使用方便的自行车指拨式变速器，并提供其控制方法。

本发明采用技术方案如下：一种自行车指拨式变速器，包括起支撑作用的主轴，以及套设在主轴上并绕主轴转动的：用于固定控制线的线轮，与线轮同步转动且上下布置的退档片和进档片，以及可自动回位的控制扳手；所述控制扳手通过可自动回位的止退爪和进棘爪连动退档片和进档片，所述控制扳手逆时针或顺时针转动时，退档片、进档片和线轮与控制扳手同向转动，完成进档或退档。

本发明的自行车指拨式变速器仅通过操控一个控制扳手逆时针或顺时针转动连动其他部件转动来实现进档或退档，具有结构简单的特点，各零部件之间配合稳定可靠，同时易于调整，具有操作简便快捷的优点。

进一步地，所述止退爪包括可自动回位且处于上下位置的上止退爪和下止退爪，所述上止退爪可被下止退爪限位，所述退档片和进档片上分别设有多个退档齿片和进档齿片，其中，上止退爪与退档齿片连动，下止退爪与进档齿片连动；控制扳手未受力时，上止退爪限位在退档齿片的根部，下止退爪与进棘爪限位在进档齿片外部；控制扳手逆时针转动时，上止退爪和进棘爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动，完成进档；控制扳手顺时针转动时，上止退爪和下止退爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动，完成退档。这一设置能够保证进档片和退档片在转动过程中始终被限位，并确保每次进档或退档时仅转过一个齿片，使自行车指拨式变速器具有较好的稳定性和可控性；且上止退爪和下止退爪可自动回位才能连续操控进档和退档。

进一步地，所述自行车指拨式变速器还包括限位在主轴上并起固定支撑作用的支架，该支架包括位于线轮上方的顶部支架，以及位于进档片与控制扳手之间的主支架，顶部支架与主支架之间设有第一支轴，所述上止退爪和下止退爪均套设在第一支轴上，分别通过套设在第一支轴上的第一扭簧和第二扭簧实现回位。上止退爪和下止退爪可绕第一支轴转动后回位，确保可连续调档；顶部支架、主支架和第一支轴将线轮、退档片和进档片围在其中，能够确保结构的稳定性。

进一步地，所述控制扳手和主支架之间限位一可自动回位的支撑架，所述支撑架上设有第二支轴，所述进棘爪套设在第二支轴上且可绕第二支轴转动，并通过套设在第二支轴上的第三扭簧实现回位。这一设置可实现进棘爪的自动回位，以辅助自行车指拨式变速器实现连续调档。

进一步地，所述支撑架与控制扳手的连接处设有复位拉簧和限位凸起，所述复位拉簧用于辅助控制扳手复位，所述限位凸起用于限位控制扳手；所述控制扳手设有分置于主轴两侧的推动部以及用于受力的手柄部，所述复位拉簧限位于推动部和支撑架之间，进档时，控制扳手被限位凸起限位，使支撑架转动并跟随支撑架回位，退档时，支撑架不动，控制扳手通过摆动脱离限位凸起的限位，使推动部推动下止退爪，并在复位拉簧作用下回位。在进档时仅有限位凸起与控制扳手彼此限位，在退档时仅有复位拉簧对控制扳手限位，这一结构使得复位拉簧和限位凸起分别对控制扳手单向限位，有利于仅通过操作控制扳手实现进档和退档。

进一步地，所述下止退爪开有用于限位上止退爪的开口，进档时，下止退爪不动，上止退爪在退档片拨动下向外摆动，脱离开口的限位，并在第一扭簧作用下在退档齿片之间依次滑动；退档时，控制扳手推动下止退爪，此时上止退爪限位在开口处并被下止退爪带动，使上止退爪和下止退爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动。由于进档或退档时，上止退爪均在第一扭簧作用下在退档齿片之间依次滑动，而下止退爪仅在退档时移动，两者并不同时移动，因此需要下止退爪对上止退爪单向限位，下止退爪上开设的开口能够满足这一要求。

进一步地，一线轮圈簧限位于线轮与顶部支架之间，用于辅助线轮回位；一支撑架圈簧限位于支撑架和主支架之间，用于辅助支撑架回位。线轮圈簧和支撑架圈簧提供周向的扭力，使线轮和支撑架在外力作用下转动后可自动回位；且线轮圈簧和支撑架圈簧具有较为稳定的结构并能够提供方向较为稳定的扭力，可保证整体结构的稳定性。

进一步地，所述主支架上还设有位于主支架下表面上的限位凸缘以及位于主支架上表面的阻档凸缘，所述限位凸缘用于限位支撑架，用于防止支撑架过度回位，所述阻档凸缘用于限位下止退爪，用于防止下止退爪过度回位。限位凸缘用于防止支撑架在惯性下过度回位，并使支撑架快速回位到初始状态；阻档凸缘用于防止下止退爪在惯性作用下被甩出，并使下止退爪快速回位到初始状态。

上述自行车指拨式变速器的控制方法，包括进档步骤和退档步骤：

进档步骤包括：

A.操作控制扳手逆时针转动，使进棘爪转动后卡在一位于进档片上的进档齿片根部，使进档片与控制扳手同步转动一个进档齿片的距离，此时，与进档片相对固定的退档片和线轮同时转动，限位在线轮上的控制线跟随线轮移动；

B.位于退档片上的退档齿片拨动上止退爪，使上止退爪从退档齿片的根部向顶部滑动，上止退爪在第一扭簧的作用下滑进相邻退档齿片的根部；

C.松开控制扳手，控制扳手自动回位，进棘爪在第三扭簧的作用下回位至进档片外侧，完成一次进档；

退档步骤包括：

a.操作控制扳手顺时针转动，使下止退爪转动后卡住一位于进档片上的进档齿片，同时下止退爪在转动过程中推动上止退爪转动，使上止退爪从退档齿片的根部滑动至顶部，此时退档片顺时针转动半个退档齿片的距离，与退档片相对固定的进档片和线轮跟随转动，限位在线轮上的控制线跟随移动；

b.松开控制扳手，控制扳手自动回位，下止退爪的限位被解除，下止退爪在第二扭簧作用下回位至进档齿片的外侧，下止退爪对上止退爪的限位同时被解除，上止退爪在第一扭簧作用下从退档齿片的顶部滑动至相邻退档齿片的根部，此时退档片顺时针转动半个退档齿片的距离，完成一次退档。

本发明还涉及自行车指拨式变速器的控制方法，与现有控制方法区别在于，仅通过拨动控制扳手逆时针转动或顺时针转动，并配合各零部件即可实现进档或退档，因而本控制方法可操控性强、调整时间短的特点。

进一步地，线轮的转动角大于0°且小于180°。为防止线轮过度转动无法自动回位，线轮不能转动过大，同时也可保证结构的稳定。

本发明具有的有益效果：与现有技术相比，本发明的自行车指拨式变速器仅通过操控一个控制扳手逆时针或顺时针转动连动其他部件转动来实现进档或退档，具有结构简单的特点，各零部件之间配合稳定可靠，同时易于调整，具有操作简便快捷的优点；本发明的自行车指拨式变速器的控制方法可操控性强、调整时间短，操作便捷。

附图说明

图1为自行车指拨式变速器的整体结构示意图；

图2为自行车指拨式变速器爆炸结构示意图；

图3为自行车指拨式变速器底部结构示意图；

图中：1-主轴；2-线轮；21-控制线；22-线轮圈簧；3-退档片；31-退档齿片；4-进档片；41-进档齿片；5-控制扳手；51-推动部；52-手柄部；6-上止退爪；7-下止退爪；71-开口；8-进棘爪；9-顶部支架；10-主支架；101-第一支轴；102-第一扭簧；103-第二扭簧；104-限位凸缘；105-阻档凸缘；11-支撑架；111-第二支轴；112-第三扭簧；113-支撑架圈簧；12-复位拉簧；13-限位凸起。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本实施例的自行车指拨式变速器，如图1至图3所示，包括起支撑作用的主轴1，以及套设在主轴1上并绕主轴1转动的：用于固定控制线21的线轮2，与线轮2同步转动且上下布置的退档片3和进档片4，以及可自动回位的控制扳手5；所述控制扳手5通过可自动回位的止退爪和进棘爪8连动退档片3和进档片4，所述控制扳手5逆时针或顺时针转动时，退档片3、进档片4和线轮2与控制扳手5同向转动，完成进档或退档。

本发明的自行车指拨式变速器仅通过操控一个控制扳手5逆时针或顺时针转动连动其他部件转动来实现进档或退档，具有结构简单的特点，各零部件之间配合稳定可靠，同时易于调整，具有操作简便快捷的优点。

所述止退爪包括可自动回位且处于上下位置的上止退爪6和下止退爪7，所述上止退爪6可被下止退爪7限位，所述退档片3和进档片4上分别设有多个退档齿片31和进档齿片41，其中，上止退爪6与退档齿片31连动，下止退爪7与进档齿片41连动；控制扳手5未受力时，上止退爪6限位在退档齿片31的根部，下止退爪7与进棘爪8限位在进档齿片41外部；控制扳手5逆时针转动时，上止退爪6和进棘爪8分别在退档齿片31之间和进档齿片41之间依次滑动，完成进档；控制扳手5顺时针转动时，上止退爪6和下止退爪7分别在退档齿片31之间和进档齿片41之间依次滑动，完成退档。这一设置能够保证进档片4和退档片3在转动过程中始终被限位，并确保每次进档或退档时仅转过一个齿片，使自行车指拨式变速器具有较好的稳定性和可控性；且上止退爪6和下止退爪7可自动回位才能连续操控进档和退档。

所述自行车指拨式变速器还包括限位在主轴1上并起固定支撑作用的支架，该支架包括位于线轮2上方的顶部支架9，以及位于进档片4与控制扳手5之间的主支架10，顶部支架9与主支架10之间设有第一支轴101，所述上止退爪6和下止退爪7均套设在第一支轴101上，分别通过套设在第一支轴101上的第一扭簧102和第二扭簧103实现回位。上止退爪6和下止退爪7可绕第一支轴101转动后回位，确保可连续调档；顶部支架9、主支架10和第一支轴101将线轮2、退档片3和进档片4围在其中，能够确保结构的稳定性。

所述控制扳手5和主支架10之间限位一可自动回位的支撑架11，所述支撑架11上设有第二支轴111，所述进棘爪8套设在第二支轴111上且可绕第二支轴111转动，并通过套设在第二支轴111上的第三扭簧112实现回位。这一设置可实现进棘爪8的自动回位，以辅助自行车指拨式变速器实现连续调档。

所述支撑架11与控制扳手5的连接处设有复位拉簧12和限位凸起13，所述复位拉簧12用于辅助控制扳手5复位，所述限位凸起13用于限位控制扳手5；所述控制扳手5设有分置于主轴1两侧的推动部51以及用于受力的手柄部52，所述复位拉簧12限位于推动部51和支撑架11之间，进档时，控制扳手5被限位凸起13限位，使支撑架11转动并跟随支撑架11回位，退档时，支撑架11不动，控制扳手5通过摆动脱离限位凸起13的限位，使推动部51推动下止退爪7，并在复位拉簧12作用下回位。在进档时仅有限位凸起13与控制扳手5彼此限位，在退档时仅有复位拉簧12对控制扳手5限位，这一结构使得复位拉簧12和限位凸起13分别对控制扳手5单向限位，有利于仅通过操作控制扳手5实现进档和退档。

所述下止退爪7开有用于限位上止退爪6的开口71，进档时，下止退爪7不动，上止退爪6在退档片3拨动下向外摆动，脱离开口71的限位，并在第一扭簧102作用下在退档齿片31之间依次滑动；退档时，控制扳手5推动下止退爪7，此时上止退爪6限位在开口71处并被下止退爪7带动，使上止退爪6和下止退爪7分别在退档齿片31之间和进档齿片41之间依次滑动。由于进档或退档时，上止退爪6均在第一扭簧102作用下在退档齿片31之间依次滑动，而下止退爪7仅在退档时移动，两者并不同时移动，因此需要下止退爪7对上止退爪6单向限位，下止退爪7上开设的开口71能够满足这一要求。

线轮圈簧22限位于线轮2与顶部支架9之间，用于辅助线轮2回位；支撑架圈簧113限位于支撑架11和主支架10之间，用于辅助支撑架11回位。线轮圈簧22和支撑架圈簧113提供周向的扭力，使线轮2和支撑架11在外力作用下转动后可自动回位；且线轮圈簧22和支撑架圈簧113具有较为稳定的结构并能够提供方向较为稳定的扭力，可保证整体结构的稳定性。

所述主支架10上还设有位于主支架10下表面上的限位凸缘104以及位于主支架10上表面的阻档凸缘105，所述限位凸缘104用于限位支撑架11，用于防止支撑架11过度回位，所述阻档凸缘105用于限位下止退爪7，用于防止下止退爪7过度回位。限位凸缘104用于防止支撑架11在惯性下过度回位，并使支撑架11快速回位到初始状态；阻档凸缘105用于防止下止退爪7在惯性作用下被甩出，并使下止退爪7快速回位到初始状态。

上述自行车指拨式变速器的控制方法，包括进档步骤和退档步骤：

进档步骤包括：

A.操作控制扳手5逆时针转动，使进棘爪8转动后卡在一位于进档片4上的进档齿片41根部，使进档片4与控制扳手5同步转动一个进档齿片41的距离，此时，与进档片4相对固定的退档片3和线轮2同时转动，限位在线轮2上的控制线21跟随线轮2移动；

B.位于退档片3上的退档齿片31拨动上止退爪6，使上止退爪6从退档齿片31的根部向顶部滑动，上止退爪6在第一扭簧102的作用下滑进相邻退档齿片31的根部；

C.松开控制扳手5，控制扳手5自动回位，进棘爪8在第三扭簧112的作用下回位至进档片外侧，完成一次进档；

退档步骤包括：

a.操作控制扳手5顺时针转动，使下止退爪7转动后卡住一位于进档片4上的进档齿片41，同时下止退爪7在转动过程中推动上止退爪6转动，使上止退爪6从退档齿片31的根部滑动至顶部，此时退档片3顺时针转动半个退档齿片31的距离，与退档片3相对固定的进档片4和线轮2跟随转动，限位在线轮2上的控制线21跟随移动；

b.松开控制扳手5，控制扳手5自动回位，下止退爪7的限位被解除，下止退爪7在第二扭簧103作用下回位至进档齿片41的外侧，下止退爪7对上止退爪6的限位同时被解除，上止退爪6在第一扭簧102作用下从退档齿片31的顶部滑动至相邻退档齿片31的根部，此时退档片3顺时针转动半个退档齿片31的距离，完成一次退档。

线轮2的转动角大于0°且小于180°。为防止线轮2过度转动无法自动回位，线轮2不能转动过大，同时也可保证结构的稳定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种自行车指拨式变速器，包括起支撑作用的主轴，其特征在于，还包括套设在主轴上并绕主轴转动的：用于固定控制线的线轮，与线轮同步转动且上下布置的退档片和进档片，以及可自动回位的控制扳手；所述控制扳手通过可自动回位的止退爪和进棘爪连动退档片和进档片，所述控制扳手逆时针或顺时针转动时，退档片、进档片和线轮与控制扳手同向转动，完成进档或退档。

2.根据权利要求1所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，所述止退爪包括可自动回位且处于上下位置的上止退爪和下止退爪，所述上止退爪可被下止退爪限位，所述退档片和进档片上分别设有多个退档齿片和进档齿片，其中，上止退爪与退档齿片连动，下止退爪与进挡齿片连动；控制扳手未受力时，上止退爪限位在退档齿片的根部，下止退爪与进棘爪限位在进档齿片外部；控制扳手逆时针转动时，上止退爪和进棘爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动，完成进档；控制扳手顺时针转动时，上止退爪和下止退爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动，完成退档。

3.根据权利要求2所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，还包括限位在主轴上并起固定支撑作用的支架，该支架包括位于线轮上方的顶部支架，以及位于进档片与控制扳手之间的主支架，顶部支架与主支架之间设有第一支轴，所述上止退爪和下止退爪均套设在第一支轴上，分别通过套设在第一支轴上的第一扭簧和第二扭簧实现回位。

4.根据权利要求3所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，所述控制扳手和主支架之间限位一可自动回位的支撑架，所述支撑架上设有第二支轴，所述进棘爪套设在第二支轴上且可绕第二支轴转动，并通过套设在第二支轴上的第三扭簧实现回位。

5.根据权利要求4所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，所述支撑架与控制扳手的连接处设有复位拉簧和限位凸起，所述复位拉簧用于辅助控制扳手复位，所述限位凸起用于限位控制扳手；所述控制扳手设有分置于主轴两侧的推动部以及用于受力的手柄部，所述复位拉簧限位于推动部和支撑架之间，进档时，控制扳手被限位凸起限位，使支撑架转动并跟随支撑架回位，退档时，支撑架不动，控制扳手通过摆动脱离限位凸起的限位，使推动部推动下止退爪，并在复位拉簧作用下回位。

6.根据权利要求3所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，所述下止退爪开有用于限位上止退爪的开口，进档时，下止退爪不动，上止退爪在退档片拨动下向外摆动，脱离开口的限位，并在第一扭簧作用下在退档齿片之间依次滑动；退档时，控制扳手推动下止退爪，此时上止退爪限位在开口处并被下止退爪带动，使上止退爪和下止退爪分别在退档齿片之间和进档齿片之间依次滑动。

7.根据权利要求4所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，一线轮圈簧限位于线轮与顶部支架之间，用于辅助线轮回位；一支撑架圈簧限位于支撑架和主支架之间，用于辅助支撑架回位。

8.根据权利要求4所述的自行车指拨式变速器，其特征在于，所述主支架上还设有位于主支架下表面上的限位凸缘以及位于主支架上表面的阻挡凸缘，所述限位凸缘用于限位支撑架，用于防止支撑架过度回位，所述阻挡凸缘用于限位下止退爪，用于防止下止退爪过度回位。

9.一种自行车指拨式变速器的控制方法，其特征在于，包括进挡步骤和退档步骤：

进挡步骤包括：

A.操作控制扳手逆时针转动，使进棘爪转动后卡在一位于进档片上的进档齿片根部，使进档片与控制扳手同步转动一个进档齿片的距离，此时，与进档片相对固定的退档片和线轮同时转动，限位在线轮上的控制线跟随线轮移动；

B.位于退档片上的退档齿片拨动上止退爪，使上止退爪从退档齿片的根部向顶部滑动，上止退爪在第一扭簧的作用下滑进相邻退档齿片的根部；

C.松开控制扳手，控制扳手自动回位，进棘爪在第三扭簧的作用下回位至进挡片外侧，完成一次进挡；

退档步骤包括：

a.操作控制扳手顺时针转动，使下止退爪转动后卡住一位于进档片上的进档齿片，同时下止退爪在转动过程中推动上止退爪转动，使上止退爪从退档齿片的根部滑动至顶部，此时退档片顺时针转动半个退档齿片的距离，与退档片相对固定的进档片和线轮跟随转动，限位在线轮上的控制线跟随移动；

b.松开控制扳手，控制扳手自动回位，下止退爪的限位被解除，下止退爪在第二扭簧作用下回位至进档齿片的外侧，下止退爪对上止退爪的限位同时被解除，上止退爪在第一扭簧作用下从退档齿片的顶部滑动至相邻退档齿片的根部，此时退档片顺时针转动半个退档齿片的距离，完成一次退挡。

10.根据权利要求9所述的自行车指拨式变速器的控制方法，其特征在于，线轮的转动角大于0°且小于180°。