CN115258031B - 一种自行车变速操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自行车变速操作装置，包括：定位机构，该定位机构包括定位棘轮和定位棘爪，所述定位棘轮构造有定位齿和止动齿，所述定位齿和止动齿的齿形相同并分布在定位棘轮的圆周；所述定位棘爪转动连接在固定底板上，该定位棘爪与固定底板之间设有定位偏压弹性件；变速释放机构，所述变速释放机构包括释放拨杆和止动棘爪；所述释放拨杆与固定底板转动连接，该释放拨杆上设有用于促使定位棘爪与定位棘轮上的定位齿脱离啮合的第一抵接部；所述止动棘爪设置在释放拨杆上。本发明采用定位棘爪和止动棘爪分体式设计，可将止动齿和定位齿设置成相同的形状，最大程度地扩大变档的操作范围，获得更多的操作档位，还具有结构紧凑、占用空间小等优点。

Description

一种自行车变速操作装置

技术领域

本发明涉及变速操作装置，具体涉及一种自行车变速操作装置。

背景技术

当前自行车指拨式换档机构，主要是通过骑行者的手指去驱动指拨式换档机构的驱动拨杆以带动绳索卷轴转动，卷轴通过一固定的定位装置，得以定位在不同的位置上，从而实现绳索的收紧和释放，实现绳索直接驱动自行车的拨链器达到自行车换档的目的，随着骑行者对变速档位数量要求越来越多，在有限的空间里要求变速操作装置能变速的操作范围大大的提高。

目前的变速操作装置，例如申请公布号为CN1171354A、CN1436696A、CN1765694A、CN1461722A等都存在以下不足：

将定位棘爪和定位棘爪一体化设置，其定位棘轮上的定位齿和止动齿形状都不相同，而小形化和轻量化是变速操作装置发展的趋势，这样会导致在有限的空间里变速操作范围只能限制在180°以内，从而难以延展更多的操作档位，结构优化受限。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种自行车变速操作装置，该自行车变速操作装置采用定位棘爪和止动棘爪分体式设计，同时将止动齿和定位齿设置成相同的形状，不仅最大程度地扩大变档的操作范围，可优化获得更多的操作档位，而且还具有结构紧凑、占用空间小等优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种自行车变速操作装置，包括：

固定构件，该固定构件包括固定座和固定底板，所述固定座固定连接至自行车上；

线缆收卷机构，所述线缆收卷机构用于绕着转动轴线在第一方向以及与第一方向相反的第二方向上转动；

变速张紧机构，用于驱动线缆收卷机构对控制线缆进行收卷；

定位机构，所述定位机构随着线缆收卷机构在多个预定位置之间转动，该定位机构包括定位棘轮和定位棘爪，所述定位棘轮构造有定位齿和止动齿，所述定位齿和止动齿的齿形相同并分布在定位棘轮的圆周；所述定位棘爪转动连接在固定底板上，该定位棘爪与固定底板之间设有用于促使定位棘爪压在定位齿上的定位偏压弹性件；

变速释放机构，用于驱动所述定位棘爪与所述定位棘轮上的定位齿脱离啮合，以释放线缆收卷机构所收卷的控制线缆；

所述变速释放机构包括释放拨杆和止动棘爪；所述释放拨杆与固定底板转动连接，该释放拨杆上设有在沿释放方向转动时用于促使定位棘爪与定位棘轮上的定位齿脱离啮合的第一抵接部；

所述止动棘爪设置在释放拨杆上；

当推动释放拨杆去释放线缆收卷机构时，所述止动棘爪进入到两个止动齿之间；在所述止动棘爪进入两个止动齿之间后所述第一抵接部促使定位棘爪离开当前所作用的定位齿的齿槽；所述定位棘轮带动线缆收卷机构沿释放方向转动使止动棘爪一侧的止动齿抵紧在止动棘爪上。

当松开释放拨杆时，释放拨杆在对应的偏压弹性件的作用下回转，所述止动棘爪正离开抵紧的止动齿的齿槽，且在止动棘爪完全离开所抵紧的止动齿之前，所述定位棘爪在定位偏压弹性件的作用下进入到下一个定位齿的齿槽内，并在止动棘爪离开所抵紧的止动齿之后，所述定位棘轮带动线缆收卷机构沿释放方向转动使定位棘爪一侧的定位齿抵紧在定位棘爪上以完成一个定位齿距离的释放。

上述自行车变速操作装置的工作原理为：

工作时，当推动释放拨杆转动时，止动棘爪进入定位棘轮的两个止动齿之间，同时释放拨杆的第一抵接部促使定位棘爪脱离与定位棘轮上的定位齿的啮合，此时定位棘轮带动线缆收卷机构向释放线缆方向转动，定位棘轮上的对应定位齿也转动相对应角度，同时定位棘轮上的对应止动齿与止动棘爪进入啮合，定位棘轮被止动(静止)。当松开释放拨杆时，释放拨杆回转，线缆收卷机构向线缆释放方向继续转动，此时释放拨杆的第一抵接部脱离抵接使定位棘爪进入到定位棘轮的两个定位齿之间，直到抵接到下一定位齿并进入啮合，同时所述止动棘爪远离定位棘轮的止动齿，回转到初始位置。

本发明的一个优选方案，其中，所述止动棘爪与释放拨杆转动连接，该止动棘爪与释放拨杆之间设有止动偏压弹性件；

所述固定底板上设有止动避让槽；在非释放工作状态下，所述止动偏压弹性件促使止动棘爪压在固定底板的外侧面上；当止动棘爪进入止动避让槽时，该止动棘爪同时位于定位棘轮的其中一个对应定位齿的齿槽中。通过上述结构，在释放过程中，在释放拨杆的驱动下，止动棘爪沿着固定底板的外侧面往止动避让槽的方向移动，当止动棘爪靠近止动避让槽时，止动偏压弹性件驱动止动棘爪进入止动避让槽中，同时进入定位棘轮的其中一个对应定位齿的齿槽中，继而定位棘轮开始复位转动。松开释放拨杆后，在对应的偏压弹性件作用下，释放拨杆进行复位，带动止动棘爪脱离与定位棘轮上止动齿的啮合，使止动棘爪从止动避让槽中转动至固定底板的外侧面上，从而解除止动效果。

本发明的一个优选方案，其中，所述定位棘轮上的定位齿和止动齿设有圆弧形且内凹的齿面；

在定位齿与定位棘爪啮合的状态下，所述圆弧形齿面的圆心与所述定位棘爪的转动中心共线；

在止动齿与止动棘爪处于止动啮合状态下时，所述圆弧形齿面的圆心与所述止动棘爪转动中心共线。这样设置的好处在于，可以降低定位棘爪与释放棘齿之间的阻力，有利于提高释放操作的顺畅度，起到省力的作用。

本发明的一个优选方案，其中，当所述线缆收卷机构转动角度大于或等于180度时，所述定位齿与止动齿职能互换。

本发明的一个优选方案，其中，所述变速张紧机构包括驱动拨杆和驱动棘爪；所述驱动棘爪转动连接在驱动拨杆上，该驱动棘爪与驱动拨杆之间设有驱动偏压弹性件；

所述定位棘轮上设有驱动齿；在非外力的作用下，所述驱动棘爪与驱动齿处于啮合状态；

所述释放拨杆上还设有在沿释放方向转动时用于促使驱动棘爪与驱动齿脱离啮合的第二抵接部。通过上述结构，在推动释放拨杆转动时，释放拨杆同时推开驱动棘爪使其脱离与定位棘轮上的驱动齿的啮合，使驱动棘爪从常闭状态实现打开，定位棘轮顺利向释放绳索的方向转动，从而实现更换到下一齿去啮合。这样就能实现驱动棘爪和驱动齿一直保持常闭状态，实现驱动拨杆推动时消除无效的行程，实现零损失(除了保留因零件公差和产品装配累积公差预留的间隙之外)推动，从而变速更快速。

进一步，当定位棘轮上的驱动齿与定位齿和止动齿位于同一层面时，驱动齿沿着定位棘轮中心内环分布；

当定位棘轮上的驱动齿与定位齿和止动齿不处于同一层面时，驱动齿沿定位棘轮中心内环分布或者沿定位棘轮中心外环分布。

进一步，所述驱动棘爪上设有用于与释放拨杆的第二抵接部配合的解除啮合作用部和用于与定位棘轮的驱动齿啮合的棘爪部。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的自行车变速操作装置采用定位棘爪和止动棘爪分体式设计，同时将止动齿和定位齿设置成相同的形状，最大程度地扩大变档的操作范围，可优化获得更多的操作档位

2、本发明的自行车变速操作装置通过将定位棘爪和止动棘爪分体，具有结构紧凑、占用空间小等优点。

附图说明

图1为本发明的自行车变速操作装置的其中一种具体实施方式的立体爆炸结构示意图。

图2为本发明的自行车变速操作装置隐藏了安装壳体的其中一种具体实施方式的立体结构示意图，其中，固定底板隐藏了上半部分。

图3为图2隐藏了卷轴和定位棘轮的其中一种具体实施方式的立体结构示意图。

图4为图2隐藏了卷轴的其中一种具体实施方式的俯视图。

图5为图3隐藏了驱动拨杆的其中一种具体实施方式的仰视图。

图6为本发明的驱动拨杆的其中一种具体实施方式的立体结构示意图。

图7为本发明的释放拨杆的其中一种具体实施方式的立体结构示意图。

图8-11为本发明的变速释放机构的其中一种具体实施方式的不同工作状态下的俯视图，其中，图中粗实线代表释放拨杆被遮挡的轮廓线，图中粗虚线为驱动拨杆被遮挡的轮廓线。

图12为本发明的变速释放机构的另一种具体实施方式的俯视图。

图13为本发明的变速释放机构的另一种具体实施方式的俯视图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-7，本实施例的自行车变速操作装置，包括固定构件、线缆收卷机构、变速张紧机构、定位机构以及变速释放机构；所述固定构件包括固定座和固定底板1，所述固定座固定连接至自行车上。

所述线缆收卷机构用于绕着转动轴2线在第一方向以及与第一方向相反的第二方向上转动。当所述线缆收卷机构转动角度大于或等于180度时，所述定位齿3-1与止动齿3-2职能互换。

所述变速张紧机构用于驱动线缆收卷机构对控制线缆进行收卷。

所述定位机构随着线缆收卷机构在多个预定位置之间转动，该定位机构包括定位棘轮3和定位棘爪4，所述定位棘轮3构造有定位齿3-1和止动齿3-2，所述定位齿3-1和止动齿3-2的齿形相同并分布在定位棘轮3的圆周；所述定位棘爪4转动连接在固定底板1上，该定位棘爪4与固定底板1之间设有用于促使定位棘爪4压在定位齿3-1上的定位偏压弹性件5。

所述变速释放机构用于驱动所述定位棘爪4与所述定位棘轮3上的定位齿3-1脱离啮合，以释放线缆收卷机构所收卷的控制线缆。

所述变速释放机构包括释放拨杆6和止动棘爪7；所述释放拨杆6与固定底板1转动连接，该释放拨杆6上设有在沿释放方向转动时用于促使定位棘爪4与定位棘轮3上的定位齿3-1脱离啮合的第一抵接部6-1。所述止动棘爪7设置在释放拨杆6上。

当推动释放拨杆6去释放线缆收卷机构时，所述止动棘爪7进入到两个止动齿3-2之间；在所述止动棘爪7进入两个止动齿3-2之间后所述第一抵接部6-1促使定位棘爪4离开当前所作用的定位齿3-1的齿槽；所述定位棘轮3带动线缆收卷机构沿释放方向转动使止动棘爪7一侧的止动齿3-2抵紧在止动棘爪7上。

当松开释放拨杆6时，释放拨杆在释放复位弹簧12的作用下回转，所述止动棘爪7正离开抵紧的止动齿3-2的齿槽，且在止动棘爪7完全离开所抵紧的止动齿3-2之前，所述定位棘爪4在定位偏压弹性件5的作用下进入到下一个定位齿3-1的齿槽内，并在止动棘爪7离开所抵紧的止动齿3-2之后，所述定位棘轮3带动线缆收卷机构沿释放方向转动使定位棘爪4一侧的定位齿3-1抵紧在定位棘爪4上以完成一个定位齿3-1距离的释放。

参见图1-7，所述止动棘爪7与释放拨杆6转动连接，该止动棘爪7与释放拨杆6之间设有止动偏压弹性件8；所述固定底板1上设有止动避让槽1-1；在非释放工作状态下，所述止动偏压弹性件8促使止动棘爪7压在固定底板1的外侧面上；当止动棘爪7进入止动避让槽1-1时，该止动棘爪7同时位于定位棘轮3的其中一个对应定位齿3-1的齿槽中。通过上述结构，在释放过程中，在释放拨杆6的驱动下，止动棘爪7沿着固定底板1的外侧面往止动避让槽1-1的方向移动，当止动棘爪7靠近止动避让槽1-1时，止动偏压弹性件8驱动止动棘爪7进入止动避让槽1-1中，同时进入定位棘轮3的其中一个对应定位齿3-1的齿槽中，继而定位棘轮3开始复位转动。松开释放拨杆6后，在释放复位弹簧12的作用下，释放拨杆6进行复位，带动止动棘爪7相对于定位棘轮3往后移动，使止动棘爪7从止动避让槽1-1中转移至固定底板1的外侧面上，从而解除止动效果。

参见图4，所述定位棘轮3上的定位齿3-1和止动齿3-2设有圆弧形且内凹的齿面；在定位齿3-1与定位棘爪4啮合的状态下，所述圆弧形齿面的圆心与所述定位棘爪4的转动中心共线；在止动齿3-2与止动棘爪7处于止动啮合状态下时，所述圆弧形齿面的圆心与所述止动棘爪7转动中心共线。这样设置的好处在于，可以降低定位棘爪4与定位齿3-1之间的阻力，有利于提高释放操作的顺畅度，起到省力的作用。

参见图4-7，所述变速张紧机构包括驱动拨杆9和驱动棘爪10；所述驱动棘爪10转动连接在驱动拨杆9上，该驱动棘爪10与驱动拨杆9之间设有驱动偏压弹性件11；所述定位棘轮3上设有驱动齿；在非外力的作用下，所述驱动棘爪10与驱动齿处于啮合状态；所述释放拨杆6上还设有在沿释放方向转动时用于促使驱动棘爪10与驱动齿脱离啮合的第二抵接部6-2。通过上述结构，在推动释放拨杆6转动时，释放拨杆6同时推开驱动棘爪10和定位棘轮3的驱动齿，使驱动棘爪10从常闭状态实现打开，定位棘轮3顺利向释放绳索的方向转动，从而实现更换到下一齿去啮合。这样就能实现驱动棘爪10和驱动齿一直保持常闭状态，实现驱动拨杆9推动时消除无效的行程，实现零损失(除了保留因零件公差和产品装配累积公差预留的间隙之外)推动，从而变速更快速。

进一步，当定位棘轮3上的驱动齿与定位齿3-1和止动齿3-2位于同一层面时，驱动齿沿着定位棘轮3中心内环分布；当定位棘轮3上的驱动齿与定位齿3-1和止动齿3-2不处于同一层面时，驱动齿沿定位棘轮3中心内环分布或者沿定位棘轮3中心外环分布。

参见图4-7，所述驱动棘爪10上设有用于与释放拨杆6的第二抵接部6-2配合的解除啮合作用部10-1和用于与定位棘轮3的驱动齿啮合的棘爪部10-2。

参见图8-11，本实施例的自行车变速操作装置的工作原理为：

工作时，骑行者对操纵释放拨杆6，施加逆时针方向的力F1时，释放拨杆6绕着转轴转动，释放拨杆6的第一抵接部6-1和第二抵接部6-2分别作用于定位棘爪4和驱动棘爪10上，使定位棘爪4和定位齿3-1脱离啮合和驱动棘爪10打开闭合状态，同时止动棘爪7在止动复位扭簧(止动偏压弹性件8)的作用下从固定底板1的止动避让槽1-1进入定位棘轮3的b3齿和b4齿之间，如图9，此时定位棘轮3在棘轮复位弹簧的作用下，顺时针转动，定位棘轮3的a3齿越过定位棘爪4，同时定位棘轮3的齿b3的齿面C与止动棘爪7接触并啮合，定位棘轮3暂停转动，如图10；松开F1力，释放拨杆6在释放复位弹簧12的作用下顺时针回转，此时定位棘爪4在定位复位扭簧(定位偏压弹性件5)的作用下逆时针转动，进入到齿a2和a3之间，如图11，当释放拨杆6转到止动棘爪7与固定底板1的止动避让槽1-1接触时，止动棘爪7顺时针转动，脱离与定位棘轮3的齿b3啮合，此时定位棘轮3继续顺时针转动，齿a2的啮合面与定位棘爪4接触并啮合，如图8，实现下一齿的定位，定位棘轮3和钢丝卷轴实现了释放绳索的操作过程。

实施例2

参见图12-13，与实施例1不同的是，本实施例的止动棘爪7与释放拨杆6一体化固定设置。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自行车变速操作装置，其特征在于，包括：

固定构件，该固定构件包括固定座和固定底板，所述固定座固定连接至自行车上；

线缆收卷机构，所述线缆收卷机构用于绕着转动轴线在第一方向以及与第一方向相反的第二方向上转动；

变速张紧机构，用于驱动线缆收卷机构对控制线缆进行收卷；

定位机构，所述定位机构随着线缆收卷机构在多个预定位置之间转动，该定位机构包括定位棘轮和定位棘爪，所述定位棘轮构造有定位齿和止动齿，所述定位齿和止动齿的齿形相同并分布在定位棘轮的圆周；所述定位棘爪转动连接在固定底板上，该定位棘爪与固定底板之间设有用于促使定位棘爪压在定位齿上的定位偏压弹性件；

变速释放机构，用于驱动所述定位棘爪与所述定位棘轮上的定位齿脱离啮合，以释放线缆收卷机构所收卷的控制线缆；

所述变速释放机构包括释放拨杆和止动棘爪；所述释放拨杆与固定底板转动连接，该释放拨杆上设有在沿释放方向转动时用于促使定位棘爪与定位棘轮上的定位齿脱离啮合的第一抵接部；

所述止动棘爪设置在释放拨杆上；

当推动释放拨杆去释放线缆收卷机构时，所述止动棘爪进入到两个止动齿之间；在所述止动棘爪进入两个止动齿之间后所述第一抵接部促使定位棘爪离开当前所作用的定位齿的齿槽；所述定位棘轮带动线缆收卷机构沿释放方向转动使止动棘爪一侧的止动齿抵紧在止动棘爪上；当松开释放拨杆时，释放拨杆在对应的偏压弹性件的作用下回转，所述止动棘爪正离开抵紧的止动齿的齿槽，且在止动棘爪完全离开所抵紧的止动齿之前，所述定位棘爪在定位偏压弹性件的作用下进入到下一个定位齿的齿槽内，并在止动棘爪离开所抵紧的止动齿之后，所述定位棘轮带动线缆收卷机构沿释放方向转动使定位棘爪一侧的定位齿抵紧在定位棘爪上以完成一个定位齿距离的释放。

2.根据权利要求1所述的自行车变速操作装置，其特征在于，所述止动棘爪与释放拨杆转动连接，该止动棘爪与释放拨杆之间设有止动偏压弹性件；

所述固定底板上设有止动避让槽；在非释放工作状态下，所述止动偏压弹性件促使止动棘爪压在固定底板的外侧面上；当止动棘爪进入止动避让槽时，该止动棘爪同时位于定位棘轮的其中一个对应定位齿的齿槽中。

3.根据权利要求2所述的自行车变速操作装置，其特征在于，所述定位棘轮的定位齿和止动齿设有圆弧形且内凹的齿面；

在定位齿与定位棘爪啮合的状态下，所述齿面的圆心与所述定位棘爪的转动中心共线；

在止动齿与止动棘爪处于止动啮合状态下时，所述齿面的圆心与所述止动棘爪转动中心共线。

4.根据权利要求1所述的自行车变速操作装置，其特征在于，当所述线缆收卷机构转动角度大于或等于180度时，所述定位齿与止动齿职能互换。

5.根据权利要求1所述的自行车变速操作装置，其特征在于，所述变速张紧机构包括驱动拨杆和驱动棘爪；所述驱动棘爪转动连接在驱动拨杆上，该驱动棘爪与驱动拨杆之间设有驱动偏压弹性件；

所述定位棘轮上设有驱动齿；在非外力的作用下，所述驱动棘爪与驱动齿处于啮合状态；

所述释放拨杆上还设有在沿释放方向转动时用于促使驱动棘爪与驱动齿脱离啮合的第二抵接部。

6.根据权利要求5所述的自行车变速操作装置，其特征在于，当定位棘轮上的驱动齿与定位齿和止动齿位于同一层面时，驱动齿沿着定位棘轮中心内环分布；

当定位棘轮上的驱动齿与定位齿和止动齿不处于同一层面时，驱动齿沿定位棘轮中心内环分布或者沿定位棘轮中心外环分布。

7.根据权利要求5所述的自行车变速操作装置，其特征在于，所述驱动棘爪上设有用于与释放拨杆的第二抵接部配合的解除啮合作用部和用于与定位棘轮的驱动齿啮合的棘爪部。