CN108928431B - 自行车换挡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行车换挡器，包括基座、卷绕单元、推动单元和释放单元，卷绕单元包括与基座可转动连接的主轴和固接于主轴的绕线盘，推动单元包括固接于主轴的推动棘轮和具有推动棘爪的推动构件，推动构件可绕主轴转动并使推动棘齿可转动至推动棘轮并与进档棘轮啮合，释放单元包括固定连接主轴上的释放棘轮、绕在释放棘轮上的释放构件和释放杆，释放构件通过第一固定轴与基座可转动地连接，释放棘轮于圆周方向分别设有一系列释放棘齿和一系列定位棘齿，释放构件的两端部分别设置有释放棘爪和定位棘爪。释放杆绕主轴的轴线与主轴可转动地连接，释放杆朝向释放构件设有与释放构件相联接的拨块，释放杆可通过拨块驱动释放构件绕第一固定轴转动。

Description

自行车换挡器

技术领域

本发明涉及自行车变速技术领域，具体地说，是涉及一种自行车换挡器。

背景技术

目前，市面上大部分的自行车均配备有变速系统，尤其是公路车、山地车等更是将变速系统作为不可缺少的一部分。现有的变速系统主要是通过自行车换挡器配合拨链器、变速器来切换前后塔轮的不同大小的齿轮的配合来实现自行车的变速，具体地，在对自行车进行变速时，通过拨动自行车换挡器的进档杆和/或退档杆，使得自行车换挡器对变速线进行不同程度张拉，进而对前拨链器和/或后拨链器的位置进行调节，实现链条与前塔轮、后塔轮上的不同齿轮进行啮合，进而实现对自行车进行调速。

然而，现有的自行车换挡器的换挡结构普遍比较复杂，自行车换挡器通常包括进档棘爪、定位棘爪和释放棘爪，当自行车进行退档操作时，需要定位棘爪解除对棘轮的当前位置的锁定，使得棘轮在复位弹簧的作用下进行回退，并在棘轮回退的同时使释放棘爪对棘轮进行释放时，以保证棘轮在回退一个齿位后不再进行回退。此外，在定位棘爪进行复位时，定位棘爪重新与棘轮的一个新的齿位扣合并对棘轮的当前状态进行定位，而释放棘爪同时进行脱开，以解除与棘轮的扣合，从而完成对自行车的退档操作，此时与棘轮固定连接的绕线器和棘轮一起按照预设行程进行转动，进而使绕线器对变速线进行释放，同时变速线对前拨链器或后拨链器的位置进行调节，实现自行车的退档。

但是，现有的自行车换挡器的定位棘爪和释放棘爪是呈分体设置的，在结构上不够紧凑，占用的空间大，且成本高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种结构简单紧凑、工作可靠、操作灵活且生产成本低的自行车换挡器。

为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种自行车换挡器，包括基座、卷绕单元、推动单元和释放单元，卷绕单元包括主轴、绕线盘和第一复位弹性件，主轴绕自身的轴线与基座可转动地连接，绕线盘套装在主轴上并与主轴固定连接，第一复位弹性件连接在绕线盘和基座之间，推动单元包括推动棘轮和推动构件，推动棘轮套装在主轴上并与主轴固定连接，推动构件可绕主轴旋转至与推动棘轮啮合，并推动推动棘轮带动主轴上的绕线盘朝一个方向一起转动，释放单元包括释放棘轮、释放构件和第一固定轴，释放棘轮套装在主轴上并与主轴固定连接，释放构件通过第一固定轴与基座可转动地连接，释放棘轮于圆周方向分别设有多个释放棘齿和多个定位棘齿，释放构件绕在释放棘轮上，释放构件的两端部分别设置有释放棘爪和定位棘爪，其中，释放单元还包括释放杆，释放杆绕主轴的轴线与主轴可转动地连接，释放杆朝向释放构件设置有拨块，拨块与释放构件相联接，释放杆可通过拨块驱动释放构件绕第一固定轴转动。

由上可见，通过对释放构件的结构设计使得定位棘爪和释放棘爪呈一体设置，从而保证定位棘爪和释放棘爪之间的联动性，而通过定位棘爪、释放棘爪和释放棘轮之间的相对位置的设置，能够有效的避免自行车换挡器在释放过程中出现脱档，保证自行车换挡器释放的可靠性，使得本发明提供的自行车换挡器具有结构简单紧凑、工作可靠、操作灵活且生产成本低的优点。

进一步的方案是，释放单元还包括第二复位弹性件和第三复位弹性件，第二复位弹性件连接在释放单元和推动单元之间，第三复位弹性件连接在释放构件和基座之间，在释放杆驱动释放构件转动时，定位棘爪与定位棘齿脱开，绕线盘在第一复位弹性件的作用下朝推动单元推动的反方向绕主轴的轴线旋转，释放棘齿与释放棘爪进入啮合状态；在松开释放杆时，绕线盘在第一复位弹性件的作用下继续旋转，释放棘齿与释放棘爪脱开，定位棘爪与下一个定位棘齿进入啮合状态。

由上可见，推动杆通过连接架并结合第二复位弹性件可对推动构件进行操纵，从而实现自行车换挡器的进/退档操作，释放杆结合第二复位弹性件可用于对释放构件的转动进行操纵，释放构件结合第三复位弹性件进行复位操作，从而实现自行车换挡器的进/退档操作。

更进一步的方案是，推动单元还包括连接架、第四复位弹性件、第二固定轴和推动杆，连接架绕主轴的轴线与主轴可转动地连接，推动构件安装在连接架上，推动杆通过第二固定轴与推动构件铰接，推动杆可驱动推动构件上的推动棘爪旋转至推动棘轮的推动棘齿处，并与推动棘齿其相啮合，第四复位弹性件连接在推动杆和推动构件之间。

更进一步的方案是，自行车换挡器还包括制动单元，制动单元包括第五复位弹性件、第三固定轴和制动杆，制动杆通过第三固定轴与基座可转动地连接，第三固定轴平行于第二固定轴，制动杆位于推动杆上方，第五复位弹性件连接在制动杆和基座之间。

由上可见，制动单元用于与自行车的刹车线进行连接，从而通过操纵制动杆实现自行车的制动，此外，将制动杆设置在推动杆的上方，能够使得自行车换挡器的结构更加紧凑，并节省自行车换挡器的操作空间。

更进一步的方案是，基座包括本体和安装架，本体中部设置有空腔，制动单元设置在本体上，安装架位于空腔内，安装架与本体可拆卸地连接，卷绕单元、推动单元和释放单元均设置在安装架上。

由上可见，将基座设置成可拆分的两部分，并将卷绕单元、推动单元和释放单元设置在安装架上，使得卷绕单元、推动单元和释放单元能够跟随安装架相对本体进行安装或拆卸，从而使得卷绕单元、推动单元和释放单元的安装、维护更加方便。

更进一步的方案是，安装架的上安装面设置有条形槽，释放杆和释放构件分别位于上安装面的两侧，拨块穿过条形槽。

由上可见，通过在安装架上设置条形槽使拨块直接穿过条形槽与释放构件相联接，这样使得释放杆与释放构件的配合结构紧凑，同时能保证安装架的强度。

更进一步的方案是，本体上设置有第一定位槽和第二定位槽，第一定位槽和第二定位槽分别位于空腔的两个相对的侧壁上，安装架上设置有第一定位块和第二定位块，第一定位块位于第一定位槽内，第二定位块位于第二定位槽内。

由上可见，定位槽和定位块能够保证本体与安装架之间的快速安装定位，并且，定位槽和定位块还能够对本体与安装架起到限位作用，避免本体与安装架之间发生相对移动。

更进一步的方案是，推动构件上还设置有限位块，推动杆上设置有限位部，限位部可绕第二定轴转动至限位块并与限位块邻接。

由上可见，推动构件的限位块以及推动杆上的限位部均用于对推动杆进行限位，避免推动杆在绕第二固定轴进行复位时越过设计极限位置。

附图说明

图1是本发明自行车换挡器实施例的结构图。

图2是本发明自行车换挡器实施例的分解图。

图3是本发明自行车换挡器实施例的基座的分解图。

图4是本发明自行车换挡器实施例的安装架、卷绕单元、推动单元和释放单元的连接结构图。

图5是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与推动单元的第一状态图。

图6是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与推动单元的第二状态图。

图7是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与释放单元的第一状态结构图。

图8是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与释放单元的第一状态的剖视图。

图9是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与释放单元的另一视角下的第一状态的剖视图。

图10是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与释放单元的第二状态的剖视图。

图11是本发明自行车换挡器实施例的卷绕单元与释放单元的第三状态的剖视图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参照图1至图3，自行车换挡器100包括基座1、卷绕单元2、推动单元3、释放单元4、制动单元5、车把夹具6以及胶套7。其中，基座1优选包括本体11和安装架12，本体11中部具有空腔110，安装架12与本体11可拆卸地连接，且安装架12位于空腔110内。此外，卷绕单元2、推动单元3和释放单元4均设置在安装架12上，将基座1设置成可拆分的两部分并将卷绕单元2、推动单元3和释放单元4设置在安装架12上，使得卷绕单元2、推动单元3和释放单元4能够跟随安装架12相对本体11进行安装或拆卸，进而使得卷绕单元2、推动单元3和释放单元4的安装、维护更加的方便。

优选地，本体11上设置有第一定位槽111和第二定位槽112，且第一定位槽111和第二定位槽112分别位于空腔110的两个相对的侧壁上。相应地，安装架12上设置有第一定位块122和第二定位块123，安装架12与本体11连接时，第一定位块122位于第一定位槽111内，第二定位块123位于第二定位槽112内。通过在本体11上设置定位槽以及在安装架上设置定位块，使得本体11与安装架12在安装时能够进行快速的安装、定位，且定位槽和定位块还能够对本体11和安装架12起到限位作用，避免本体11和安装架12之间发生相对移动。

车把夹具6安装在基座1上，具体地，车把夹具6安装在本体11的底部，车把夹具6用于将自行车换挡器100固定在自行车的车把手上。

胶套7包裹在基座1的外表面上，胶套7能够使得自行车换挡器100在被持握时具有防滑效果，并提高使用手感。此外，胶套7还能够对基座1起到一定的防水密封作用，以防止外部水分从本体11和安装架12之间的连接缝隙流进基座1内部，从而对基座1内部的零部件进行保护。

参照图4，结合图2、图3，卷绕单元2包括主轴21、绕线盘22和第一复位弹性件23，其中，主轴21绕自身的轴线与基座1的安装架12可转动地连接。绕线盘22套装在主轴21上，并且，绕线盘22与主轴21固定连接，使得当主轴21转动时，主轴21能够带动绕线盘22进行转动，以实现对连接在绕线盘22的绕线部221上的变速线进行卷绕或释放，进而实现自行车换挡器100进/退档操作。第一复位弹性件23连接在绕线盘22和基座1之间，具体地，第一复位弹性件23连接设置在绕线盘22的底部，且第一复位弹性件23的两端分别与绕线盘22、安装架12连接，第一复位弹性件23用于对绕线盘22的转动进行复位，优选地，第一复位弹性件23为扭簧。

参照图5和图6，并结合图3和图4，推动单元3包括推动棘轮31和推动构件32。其中，推动棘轮31套装在主轴21上，且推动棘轮31与主轴21固定连接，使得当推动棘轮31转动时，能够通过主轴21带动绕线盘22进行同步转动，使绕线盘22对变速线进行卷绕，以实现自行车换挡器100的进/退档操作。推动构件32绕主轴21的轴线与主轴21可转动地连接，且推动构件32朝向推动棘轮31设置有推动棘齿321，推动棘齿321可绕主轴21转动至推动棘轮31处并与其上的棘齿相啮合。

优选地，推动单元3还包括连接架33、第二固定轴34、推动杆35、第二复位弹性件36以及第四复位弹性件37。连接架33绕主轴21的轴线与主轴21可转动地连接，推动构件32可拆卸地安装在连接架33上。推动杆35通过第二固定轴34与推动构件32铰接，且第二固定轴34与主轴21相互垂直。第二复位弹性件36连接在连接架33和释放单元4之间，优选地，第二复位弹性件36为扭簧，第二复位弹性件36套装在主轴21上，且第二复位弹性件36的两端分别与连接架33和释放杆44连接，第二复位弹性件36用于对连接架33与释放杆44进行复位。第四复位弹性件37连接在推动杆35和推动构件32之间，第四复位弹性件37用于对推动杆35进行复位。

此外，推动构件32上还设置有限位块322，推动杆35上设置有限位部351，限位部351可绕第二固定轴34转动至限位块322并与限位块322邻接。推动构件32的限位块322以及进档杆35上的限位部351均用于对推动杆35进行限位，避免推动杆35在绕第二固定轴34进行复位时越过设计极限位置。

参照图7至图8，并结合图3、图4，释放单元4包括释放棘轮41、释放构件42和第一固定轴43，其中，释放棘轮41套装在主轴21上，且释放棘轮41与主轴21固定连接，使得当绕线盘22进行转动时，能够通过主轴21带动释放棘轮41进行同步转动，进而实现自行车换挡器100的进/退档操作。

释放构件42通过第一固定轴43与基座1的安装架12可转动地连接，且释放构件42绕在释放棘轮41上，即释放构件42呈半圆弧状设置，且释放构件42位于释放棘轮41的周向上。释放构件42的两端部分别设置有定位棘爪421和释放棘爪422，定位棘爪421和释放棘爪422均朝向释放棘轮41设置，且释放构件42可绕第一固定轴43转动。释放棘轮41于圆周方向分别设有一系列的释放棘齿和一系列的定位棘齿，分别与定位棘爪421或释放棘爪422相啮合。此外，定位棘爪421的爪端与释放棘爪422的爪端之间的直线距离小于释放棘轮41的齿顶圆直径，从而保证当定位棘爪421与释放棘轮41啮合时，释放棘爪422脱离与释放棘轮41的啮合；当释放棘爪422与释放棘轮41啮合时，定位棘爪421脱离与释放棘轮41的啮合，从而保证定位棘爪421与释放棘爪422之间联动的可靠性，避免自行车换挡器100在进/退档过程中出现跳/脱档。

优选地，释放单元4还包括释放杆44和第三复位弹性件45，释放杆44绕主轴21的轴线与主轴21可转动地连接，释放杆44朝向释放构件42设置有拨块441，拨块441与释放构件42相联接，释放杆44可通过拨块441驱动释放构件42绕第一固定轴43转动，使定位棘爪421或释放棘爪422与释放棘轮41啮合。第三复位弹性件45连接在释放构件42和基座1的安装架12之间，第三复位弹性件45用于对释放构件42进行复位，优选地，第三复位弹性件45为扭簧。

进一步地，安装架12的上安装面设置有条形槽121，释放杆44和释放构件42分别位于安装架12的上安装面的两侧，且释放杆44的拨块441穿过条形槽121与释放构件42相联接。在安装架12上设置条形槽121使拨块441穿过条形槽121，这样使得释放杆44与释放构件42的配合结构紧凑，同时能保证安装架12的强度。

如图1至图3所示，制动单元5包括第三固定轴51、制动杆52和第五复位弹性件，制动杆52通过第三固定轴51与基座1的本体11可转动地连接，且第三固定轴51平行于第二固定轴34，第五复位弹性件连接在制动杆52和基座1之间。此外，沿主轴21的轴向，制动杆52位于释放杆35的上方，使得当制动杆52被拨动时，制动杆52绕第三固定轴51转动的同时能够带动推动杆35绕第二固定轴34转动，使得自行车换挡器100的结构更加紧凑，并能够有效节省自行车换挡器100的操作空间。此外，制动杆52上设置有连接端子521，连接端子521用于与自行车的刹车线进行连接，从而实现对自行车进行制动。

优选地，基座1的本体11上设置有变速线槽113和刹车线槽114，变速线槽113自本体11的底部朝向绕线盘22设置，变速线槽113用于对自行车的变速线进行导向。刹车线槽114自本体11的底部朝向制动杆52的接线端子521设置，且刹车线槽1114与本体11的空腔110连通，刹车线槽114用于对自行车的刹车线进行导向。

以下对自行车换挡器100的换挡过程进行说明：

结合图4至图6，当对自行车换挡器100进行进/退档操作时，拨动推动杆35，使得推动杆35绕主轴21沿方向X1转动，使得推动杆35通过连接架33带动推动构件32绕主轴21转动，进而驱动推动棘爪321移动至推动棘轮31处，并使推动棘爪321与推动棘轮31啮合。当推动棘爪321与推动棘轮31啮合后，并在当推动杆35被继续绕主轴21沿方向X1拨动时，推动构件32会通过推动棘爪321带动推动棘轮31绕主轴21的轴线转动，使推动棘轮31通过主轴21带动绕线盘22、释放棘轮41绕自身轴线沿方向X1转动。

在推动棘轮31带动释放棘轮41转动时，即沿方向X1转动，释放棘轮41与定位棘爪421邻接的棘齿推动定位棘爪421，使定位棘爪421逐渐脱离与该棘齿的卡合，并使释放构件42绕第一固定轴43转动并对第三复位弹性件45进行压缩蓄能，当该棘齿脱离与定位棘爪421的卡合并越过定位棘爪421后，释放构件42在第三复位弹性件45的弹性势能的作用下进行复位，使定位棘爪421与该棘齿转动方向上游端的、与该棘齿相邻设置的棘齿进行卡合，从而使释放棘轮41前进一个齿位，此时，绕线盘2完成对变速线的卷绕，以实现自行车换挡器100的进/退档操作。

在连接架33转动时，连接架33会对第二复位弹性件36进行压缩蓄能，且在主轴21带动绕线盘22转动时，绕线盘22会对第一复位弹性件23进行压缩蓄能。当松开推动杆35时，连接架33在第二复位弹性件36的弹性势能作用下进行复位，从而带动推动杆35、推动构件32进行复位。

结合图4、图7至图11，当对自行车换挡器100进行进/退档的反方向操作时，拨动释放杆44，使得释放杆44绕主轴21沿方向X2转动，此时，释放杆44的拨块441驱动释放构件42绕第一固定轴43沿方向X3转动，在释放构件42沿方向X3进行转动时，释放构件42对第三复位弹性件45进行压缩蓄能。

在释放杆44的拨块441驱动释放构件42绕第一固定轴43沿方向X3转动过程中，定位棘爪421逐渐脱离与释放棘轮41的啮合，同时释放棘爪422逐渐向释放棘轮41移动，准备与释放棘轮41啮合。当定位棘爪421脱出释放棘轮41时，释放棘爪422已卡入释放棘轮41的相匹配的棘齿之间，在第一复位弹性件23的作用下，释放棘轮41旋转并使得释放棘爪422顶住相邻的棘齿处，防止脱挡。而此时，释放棘轮41相对于定位棘爪421回退一个齿位，完成自行车换挡器100的方向的进/退档操作。

当松开释放杆44时，释放杆44在第二复位弹性件36的作用下复位，释放构件42在第三复位弹性件45的弹性势能作用下绕第一固定轴43沿方向X3的反方向转动，从而使得释放棘爪422逐渐脱离与释放棘轮41的啮合、定位棘爪421逐渐向释放棘轮41移动，准备与释放棘轮41啮合。当释放棘爪422脱出释放棘轮41时，定位棘爪421已卡入释放棘轮41的相匹配的棘齿之间，在第三复位弹性件45的作用下，释放棘轮41旋转并使得定位棘爪422顶住下一个的棘齿处，此时，释放棘轮41相对于定位棘爪421回退一个齿位，完成自行车换挡器100的方向的进/退档操作。

综上可见，本发明通过对自行车换挡器的结构设计，能够有效的避免自行车换挡器在进/退档过程中出现脱档，保证自行车换挡器进/退档的可靠性，使得本发明提供的自行车换挡器具有结构简单紧凑、工作可靠、操作灵活且生产成本低的优点。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.自行车换挡器，包括

基座；

卷绕单元，所述卷绕单元包括主轴、绕线盘和第一复位弹性件，所述主轴绕自身的轴线与所述基座可转动地连接，所述绕线盘套装在所述主轴上并与所述主轴固定连接，所述第一复位弹性件连接在所述绕线盘和所述基座之间；

推动单元，所述推动单元包括推动棘轮和推动构件，所述推动棘轮套装在所述主轴上并与所述主轴固定连接，所述推动构件可绕所述主轴旋转至与所述推动棘轮啮合，并推动所述推动棘轮带动所述主轴上的所述绕线盘朝一个方向一起转动；

释放单元，所述释放单元包括释放棘轮、释放构件和第一固定轴，所述释放棘轮套装在所述主轴上并与所述主轴固定连接，所述释放构件通过所述第一固定轴与所述基座可转动地连接，所述释放棘轮于圆周方向分别设有一个以上释放棘齿和一个以上定位棘齿，所述释放构件绕在所述释放棘轮上，所述释放构件的两端部分别设置有释放棘爪和定位棘爪；

其特征在于，所述释放单元还包括：

释放杆，所述释放杆绕所述主轴的轴线与所述主轴可转动地连接，所述释放杆朝向所述释放构件设置有拨块，所述拨块与所述释放构件相联接，所述释放杆可通过所述拨块驱动所述释放构件绕所述第一固定轴转动。

2.根据权利要求1所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述释放单元还包括：

第二复位弹性件，所述第二复位弹性件连接在所述释放杆和所述推动单元之间；

第三复位弹性件，所述第三复位弹性件连接在所述释放构件和所述基座之间；

在所述释放杆驱动所述释放构件转动时，所述定位棘爪与所述定位棘齿脱开，所述绕线盘在所述第一复位弹性件的作用下朝所述推动单元推动的反方向绕所述主轴的轴线旋转，所述释放棘齿与所述释放棘爪进入啮合状态；在松开所述释放杆时，所述绕线盘在所述第一复位弹性件的作用下继续旋转，所述释放棘齿与所述释放棘爪脱开，所述定位棘爪与下一个所述定位棘齿进入啮合状态。

3.根据权利要求1所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述推动单元还包括：

连接架，所述连接架绕所述主轴的轴线与所述主轴可转动地连接，所述推动构件安装在所述连接架上；

第二固定轴和推动杆，所述推动杆通过所述第二固定轴与所述推动构件铰接，所述推动杆可驱动所述推动构件上的推动棘爪旋转至所述推动棘轮的推动棘齿处，并与所述推动棘齿其相啮合；

第四复位弹性件，所述第四复位弹性件连接在所述推动杆和所述推动构件之间。

4.根据权利要求3所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述自行车换挡器还包括制动单元，所述制动单元包括：

第三固定轴和制动杆，所述制动杆通过所述第三固定轴与所述基座可转动地连接，所述第三固定轴平行于所述第二固定轴，所述制动杆位于所述推动杆上方；

第五复位弹性件，所述第五复位弹性件连接在所述制动杆和所述基座之间。

5.根据权利要求4所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述基座包括：

本体，所述本体中部设置有空腔，所述制动单元设置在所述本体上；

安装架，所述安装架位于所述空腔内，所述安装架与所述本体可拆卸地连接，所述卷绕单元、所述推动单元和所述释放单元均设置在所述安装架上。

6.根据权利要求5所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述安装架的上安装面设置有条形槽，所述释放杆和所述释放构件分别位于所述上安装面的两侧，所述拨块穿过所述条形槽。

7.根据权利要求6所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述本体上设置有第一定位槽和第二定位槽，所述第一定位槽和所述第二定位槽分别位于所述空腔的两个相对的侧壁上；

所述安装架上设置有第一定位块和第二定位块，所述第一定位块位于所述第一定位槽内，所述第二定位块位于所述第二定位槽内。

8.根据权利要求3所述的自行车换挡器，其特征在于：

所述推动构件上还设置有限位块，所述推动杆上设置有限位部，所述限位部可绕所述第二固定轴转动至所述限位块并与所述限位块邻接。