CN114215911A - 一种电子和机械双线控制换挡机构及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子和机械双线控制换挡机构及其装置，其中电子和机械双线控制换挡机构，包括主轴、棘爪机构、换挡环、电子换挡机构和机械换挡机构，棘爪机构设置于主轴上；换挡环对应棘爪机构套设于主轴上，换挡环用于在相对主轴转动时控制棘爪机构进行换挡；电子换挡机构连接换挡环的一端，电子换挡机构用于控制换挡环相对主轴转动一定角度，以进行换挡；机械换挡机构连接换挡环的另一端，机械换挡机构用于控制换挡环相对主轴转动一定角度，以进行换挡。通过设置电子换挡机构和机械换挡机构，用于分别驱动换挡环相对主轴转动，进而使得换挡环相对棘爪机构转动，实现换挡，通过电子换挡机构进行换挡，换挡精准且快速便捷。

Description

一种电子和机械双线控制换挡机构及其装置

技术领域

本发明涉及自行车换挡技术领域，尤其涉及一种电子和机械双线控制换挡机构及其装置。

背景技术

现有技术为机械式换挡或电子式换挡，换挡控制手法单一。

其中，机械式换挡不利于在多种环境下快速切换，不利于新手操作；而电子式换挡在电机出现故障时将会没法进行换挡，在野外等维修困难的地方可能会由于没法换挡而导致行程困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子和机械双线控制换挡机构及其装置，旨在解决现有技术中，换挡控制手法单一、不利于在多种环境下快速切换、单一的电子式换挡容易出故障而没法工作的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种电子和机械双线控制换挡机构，包括主轴、棘爪机构、换挡环、电子换挡机构和机械换挡机构。

棘爪机构设置于所述主轴上；换挡环对应所述棘爪机构套设于所述主轴上，所述换挡环用于在相对所述主轴转动时控制所述棘爪机构进行换挡；电子换挡机构连接所述换挡环的一端，所述电子换挡机构用于控制所述换挡环相对所述主轴转动一定角度，以进行换挡；机械换挡机构连接所述换挡环的另一端，所述机械换挡机构用于控制所述换挡环相对所述主轴转动一定角度，以进行换挡。

第二方面，本发明实施例提供了一种电子和机械双线控制换挡装置，包括所述的换挡机构，所述换挡机构外围设置有行星齿轮传动系统，所述行星齿轮传动系统中设置有能与对应的所述棘爪啮合的棘爪齿轮。

本发明实施例公开了通过设置电子换挡机构和机械换挡机构，且分设于换挡环的两端，用于分别驱动换挡环相对主轴转动，进而使得换挡环相对棘爪机构转动，实现换挡。

使用者在操作换挡时可以单独操作电子换挡机构或者机械换挡机构，可以视为在电子换挡机构由于电子器件损坏无法换挡时，将机械换挡机构作为备用换挡机构。

在正常骑行状况下，通过电子换挡机构进行换挡，换挡精准且快速便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的爆炸示意图；

图4为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的另一爆炸示意图；

图5为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的主轴和棘爪机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的主轴和棘爪机构的另一结构示意图；

图7为本发明实施例提供的电子和机械双线控制换挡机构的棘爪机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1-2，一种电子和机械双线控制换挡机构，包括主轴100、棘爪机构、换挡环200、电子换挡机构和机械换挡机构。

棘爪机构设置于所述主轴100上；换挡环200对应所述棘爪机构套设于所述主轴100上，所述换挡环200用于在相对所述主轴100转动时控制所述棘爪机构进行换挡；电子换挡机构连接所述换挡环200的一端，所述电子换挡机构用于控制所述换挡环200相对所述主轴100转动一定角度，以进行换挡；机械换挡机构连接所述换挡环200的另一端，所述机械换挡机构用于控制所述换挡环200相对所述主轴100转动一定角度，以进行换挡。

在本实施例中，通过设置电子换挡机构和机械换挡机构，且分设于换挡环200的两端，用于分别驱动换挡环200相对主轴100转动，进而使得换挡环200相对棘爪机构转动，实现换挡。

使用者在操作换挡时可以单独操作电子换挡机构或者机械换挡机构，可以视为在电子换挡机构由于电子器件损坏无法换挡时，将机械换挡机构作为备用换挡机构。

在正常骑行状况下，通过电子换挡机构进行换挡，换挡精准且快速便捷。

请参阅图5-7，在一实施例中，所述棘爪机构包括若干组棘爪600和对应每一组所述棘爪600设置的棘爪弹簧700，所述棘爪弹簧700一端连接所述主轴100，所述棘爪弹簧700连接所述棘爪600，所述换挡环200上设置有供对应的所述棘爪600弹出的棘爪开口210，所述棘爪弹簧700用于使得所述棘爪600具有弹出对应的所述棘爪开口210的趋势

在本实施例中，棘爪弹簧700对棘爪600具有向外的张力，即具有将棘爪600向远离主轴100推动的张力，一般的，在换挡环200静止或转动的过程中，如果棘爪600没有对上换挡环200上设置的棘爪开口210，那么将会被换挡环200的内壁限制而没法弹出；如果棘爪600刚好对上换挡环200上设置的棘爪开口210，那么将会被棘爪弹簧700推动而弹出棘爪开口210，进而与棘爪开口210处的对应的棘爪齿轮啮合。

具体的，棘爪可以连接在棘爪弹簧的另一端，或者棘爪弹簧中间的某一段上。

请参阅图5-7，在一实施例中，若干组所述棘爪600沿所述主轴100的轴向依次设置，若干组所述棘爪开口210于所述换挡环上沿所述主轴的轴向依次设置，且所述棘爪开口210和对应的所述棘爪600位于同一旋转径向平面中，所述换挡环200通过相对所述主轴100转动并使得一组所述棘爪600从所述棘爪开口210压进或弹出，或者多组所述棘爪600同时从所述棘爪开口210压进或弹出，以进行换挡。

在本实施例中，以棘爪600为三组进行说明：

棘爪开口210沿旋转周向的延伸长度可根据实际情况进行设置，以实现在转动某一角度后控制某一组棘爪600从对应的棘爪开口210弹出，或控制某二组棘爪600从对应的棘爪开口210弹出，或控制某三组棘爪600从对应的棘爪开口210弹出，或控制某三组棘爪600从棘爪开口210压进(被换挡环200内壁挡住而被压进在棘爪容纳槽110中)，进而实现换挡。

具体的，棘爪600的作用在于限定行星齿轮传动系统中各齿轮间的啮合传动的方向。

具体的，棘爪600弹出对应的棘爪开口210后一般会与对应的棘爪齿轮啮合。

以上仅为一实施例，棘爪600还可以设置多于三组或少于三组，可根据档位需求进行设置，也可以配合行星齿轮传动系统的复杂程度对档位进行设置；一般的，可调节的档位类型比棘爪600组数多。

请参阅图5-7，在一实施例中，所述主轴100对应所述棘爪600设置有棘爪容纳槽110，所述棘爪弹簧700为一弧形弹簧，所述棘爪弹簧700一端连接所述主轴100，所述棘爪弹簧700的另一端绕所述主轴100的外周壁延伸并连接所述棘爪600，所述主轴100对应所述棘爪弹簧700设置有弹簧容纳槽120，所述棘爪弹簧700容置于所述弹簧容纳槽120中，所述棘爪弹簧700用于使得所述棘爪600具有弹出所述棘爪容纳槽110的趋势。

在本实施例中，为了便于换挡环200的安装，将棘爪600设置于主轴100上的棘爪容纳槽110，在换挡环200限制棘爪600弹出时，棘爪600会被挤压在棘爪容纳槽110中；

为了减少安装难度，将棘爪弹簧700设置成弧形弹簧，弧形弹簧为非对称弧形，一端连接(固定或可拆卸)主轴100，另一端绕主轴100的外周壁延伸后连接棘爪600，由于主轴100的截面是圆形的，而棘爪弹簧700是非对称弧形，故在棘爪600位于棘爪容纳槽110中时，棘爪弹簧700会被压缩，棘爪弹簧700对棘爪600会有一个向外的弹力。

具体的，为了配合棘爪容纳槽110，棘爪弹簧700也容置于弹簧容纳槽120中。

另一可行的实施例中，弹簧设置于棘爪容纳槽110中且在棘爪600被压缩于棘爪容纳槽110中时对棘爪600具有向外的弹力。

请参阅图7，在一实施例中，为了便于在旋转换挡环200的时候将棘爪600压回棘爪容纳槽110中，棘爪600的顶部设置成光滑的；棘爪600连接棘爪弹簧700的一端顶部设置成弧角(或直接将端部设置成弧形)，且抵靠在棘爪容纳槽110的侧壁上，该棘爪容纳槽110的侧壁对应设置成弧角，棘爪600的另一端在棘爪弹簧700的作用下将会翘起。

具体的，换挡环200的旋转方向为从棘爪600有弧角的一端向另一端。

请参阅图3-4，在一实施例中，所述电子换挡机构包括电机310和第一传动机构，所述电机310通过所述第一传动机构驱动所述换挡环200转动，进而实现换挡操作。

在本实施例中，通过电机310驱动第一传动机构传动换挡环200转动，进而实现换挡，无需进行手动换挡，方便快捷且换挡精准。

请参阅图3-4，在一实施例中，所述第一传动机构包括涡轮传动件、蜗杆320、换挡齿轮350和齿圈挡环360，所述涡轮传动件包括连接杆和分别设置于所述连接杆两端的第一齿轮330和第二齿轮340，所述蜗杆320连接所述电机310的驱动轴，所述蜗杆320与所述第一齿轮330之间形成涡轮蜗杆配合，所述第二齿轮340与所述换挡齿轮350啮合配合，所述换挡齿轮350和所述齿圈挡环360卡合配合，所述齿圈挡环360和所述换挡环200卡合配合。

在本实施例中，电机310的驱动轴连接蜗杆320，驱动蜗杆320转动，进而驱动第一齿轮330转动，此时的蜗杆320与第一齿轮330为涡轮蜗杆320配合，也即电机310可垂直于主轴100安装，方便安装电机310，减少整个机构的安装空间，使得安装更加紧凑；第一齿轮330通过连接杆连接第二齿轮340，第二齿轮340与第一齿轮330之间的直径可设置成不一样的，可自定义轴向力等；第二齿轮340啮合换挡齿轮350，换挡齿轮350套设于主轴100上，而第二齿轮340设置于换挡齿轮350一侧；换挡齿轮350和齿圈挡环360卡合配合，在换挡齿轮350被电机310驱动转动时，驱使与其卡合配合的齿圈挡环360同步转动，齿圈挡环360套设于主轴100上；齿圈挡环360和换挡环200卡合配合，以实现两者的同步转动。

具体的，换挡齿轮350面向齿圈挡环360一侧设置若干第一凸起351，所述齿圈挡环360对应第一凸起351设置内凹或通孔361，在安装换挡齿轮350和齿圈挡环360时，第一凸起351会卡于内凹或通孔361中，限制换挡齿轮350和齿圈挡环360以主轴100的轴线为旋转轴相对转动，以实现同步转动。

具体的，换挡环200面向齿圈挡环360的端部设置第一缺口220，齿圈挡环360面向换挡环200一侧对应第一缺口220设置第二凸起362，第二凸起362卡合于第一缺口中。

具体的，第一缺口220设置有两组，第二凸起362对应设置两组。

具体的，两组第一缺口220对称设置，即两组第一缺口220的连线经过主轴100的轴线。

请参阅图3-4，在一实施例中，所述机械换挡机构包括拉线盘410和第二传动机构，所述拉线盘410通过所述第二传动机构驱动所述换挡环200转动，进而实现换挡操作。

在本实施例中，通过拉动拉线盘410的转动进而驱动第二传动机构转动，进而驱使换挡环200转动，实现换挡。

请参阅图3-4，在一实施例中，所述第二传动机构包括进档卡环420，所述进档卡环420一端卡合连接所述拉线盘410，所述进档卡环420另一端卡合连接所述换挡环200。

在本实施例中，进档卡环420套设于主轴100上，拉线盘410套设于主轴100上，拉线盘410面向进档卡环420的一端部内壁设置有若干第三凸起411，进档卡环420外壁对应第三凸起411设置有卡槽421，进档卡环420一端部卡设于拉线盘410的一端部中，第三凸起411对应卡合于卡槽421中，实现拉线盘410和进档卡环420的同步转动。

具体的，进档卡环420面向换挡环200的一端设置第四凸起422，换挡环200面向进档卡环420的端部对应第四凸起422设置第二缺口230，第四凸起422卡合于第二缺口230中。

在一实施例中，所述拉线盘410与所述主轴100之间设置回位弹簧500，所述回位弹簧500用于使得所述拉线盘410具有恢复初始位置的趋势。

在本实施例中，回位弹簧500套设于主轴100上，且回位弹簧500的一端连接(固定或可拆卸)主轴100，回位弹簧500卡合于拉线盘410内壁上。

在拉线盘410转动时，会带动回位弹簧500转动进而形变，并具有恢复趋势，达到驱动拉线盘410回位的目的。

一种电子和机械双线控制换挡装置，包括所述的换挡机构，所述换挡机构外围设置有行星齿轮传动系统，所述行星齿轮传动系统中设置有能与对应的所述棘爪啮合的棘爪齿轮。

在本实施例中，棘爪齿轮的数量与棘爪600对应，每一棘爪齿轮对应一棘爪600设置。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于，包括：

主轴；

棘爪机构，设置于所述主轴上；

换挡环，对应所述棘爪机构套设于所述主轴上，所述换挡环用于在相对所述主轴转动时控制所述棘爪机构进行换挡；

电子换挡机构，连接所述换挡环的一端，所述电子换挡机构用于控制所述换挡环相对所述主轴转动一定角度，以进行换挡；

机械换挡机构，连接所述换挡环的另一端，所述机械换挡机构用于控制所述换挡环相对所述主轴转动一定角度，以进行换挡。

2.根据权利要求1所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述棘爪机构包括若干组棘爪和对应每一组所述棘爪设置的棘爪弹簧，所述棘爪弹簧一端连接所述主轴，所述棘爪弹簧连接所述棘爪，所述换挡环上设置有供对应的所述棘爪弹出的棘爪开口，所述棘爪弹簧用于使得所述棘爪具有弹出对应的所述棘爪开口的趋势。

3.根据权利要求2所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：若干组所述棘爪沿所述主轴的轴向依次设置，若干组所述棘爪开口于所述换挡环上沿所述主轴的轴向依次设置，且所述棘爪开口和对应的所述棘爪位于同一旋转径向平面中，所述换挡环通过相对所述主轴转动并使得一组所述棘爪从所述棘爪开口压进或弹出，或者多组所述棘爪同时从所述棘爪开口压进或弹出，以进行换挡。

4.根据权利要求2所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述主轴对应所述棘爪设置有棘爪容纳槽，所述棘爪弹簧为一弧形弹簧，所述棘爪弹簧一端连接所述主轴，所述棘爪弹簧的另一端绕所述主轴的外周壁延伸并连接所述棘爪，所述主轴对应所述棘爪弹簧设置有弹簧容纳槽，所述棘爪弹簧容置于所述弹簧容纳槽中，所述棘爪弹簧用于使得所述棘爪具有弹出所述棘爪容纳槽的趋势。

5.根据权利要求1所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述电子换挡机构包括电机和第一传动机构，所述电机通过所述第一传动机构驱动所述换挡环转动，进而实现换挡操作。

6.根据权利要求5所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述第一传动机构包括涡轮传动件、蜗杆、换挡齿轮和齿圈挡环，所述换挡齿轮和齿圈挡环均套设于所述主轴上，所述涡轮传动件包括连接杆和分别设置于所述连接杆两端的第一齿轮和第二齿轮，所述蜗杆连接所述电机的驱动轴，所述蜗杆与所述第一齿轮之间形成涡轮蜗杆配合，所述第二齿轮与所述换挡齿轮啮合配合，所述换挡齿轮和所述齿圈挡环卡合配合，所述齿圈挡环和所述换挡环卡合配合。

7.根据权利要求1所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述机械换挡机构包括拉线盘和第二传动机构，所述拉线盘通过所述第二传动机构驱动所述换挡环转动，进而实现换挡操作。

8.根据权利要求7所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述第二传动机构包括进档卡环，所述拉线盘和进档卡环均套设于主轴上，所述进档卡环一端卡合连接所述拉线盘，所述进档卡环另一端卡合连接所述换挡环。

9.根据权利要求7所述的电子和机械双线控制换挡机构，其特征在于：所述拉线盘与所述主轴之间设置回位弹簧，所述回位弹簧套设于所述主轴上，所述回位弹簧用于使得所述拉线盘具有恢复初始位置的趋势。

10.一种电子和机械双线控制换挡装置，包括权利要求1-9任一所述的换挡机构，其特征在于：所述换挡机构外围设置有行星齿轮传动系统，所述行星齿轮传动系统中设置有能与对应的所述棘爪啮合的棘爪齿轮。

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