CN116374070A - 一种换挡拨动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于换挡拨动器技术领域，特别涉及一种换挡拨动器。本申请提供的一种换挡拨动器包括主体和控制模块，主体内设置有拨杆，拨杆与主体铰接且能够绕自身轴线摆动，拨杆联动有滑动副机构，拨杆摆动过程中带动滑动副机构运动，控制模块根据拨杆的摆动位置获取信号，向变速器发送换挡指令。本换挡拨动器采用滑动副机构，传动过程中面面接触，接触面积大，换挡阻力小，平稳且耐磨损，换挡手感清脆。

Description

一种换挡拨动器

技术领域

本发明属于换挡拨动器技术领域，特别涉及一种换挡拨动器。

背景技术

换挡拨动器，又称指拨，是自行车变速系统中的一个重要组成部分。一般来说，自行车变速系统的作用是调节链条在不同齿轮上的位置，从而改变骑行时的阻力和速度。指拨则是骑行者操作变速系统的主要手段之一。

换挡拨动器通常由手柄、拨杆和内部机件组成。手柄安装在车把上，骑行者可以通过旋转或按压手柄来控制变速系统的运转。拨杆一般安装在变速器上，因为它需要通过拉伸或松弛链条来切换到不同的齿轮。当手柄旋转或按压时，它会传达信号给拨杆，拨杆就会根据信号的不同调整链条的位置，实现变速效果。

不同类型的自行车通常使用不同的换挡拨动器。公路车的换挡拨动器一般较为简单，山地车则需要更加复杂的换挡拨动器，因为它需要频繁地变速以适应不同的路况和坡度。一些高端山地车则采用电子换挡拨动器，能够更快、更精准地传递信号，提高变速系统的可靠性和稳定性。

现有技术的换挡拨动器如CN104691699A、CN1143034A均是采用棘轮棘爪机构实现换挡，然而棘轮棘爪机构的棘轮齿尖且薄，长时间使用将导致棘轮磨损，进而出现噪音、换挡手感变差、换挡不准等问题。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本申请的目的在于提供了一种换挡拨动器，能够提供良好的换挡手感，换挡拨动器换挡平稳且耐磨损，延长使用寿命。

为解决上述技术问题，本申请提供的一种换挡拨动器包括主体和控制模块，所述主体内设置有拨杆，所述拨杆与所述主体铰接且能够绕自身轴线摆动，所述拨杆联动有滑动副机构，所述拨杆摆动过程中带动所述滑动副机构运动，所述控制模块根据拨杆的摆动位置获取信号，向变速器发送换挡指令。

进一步地，所述滑动副机构具有止点，所述拨杆摆动过程中带动所述滑动副机构越过止点时，所述控制模块向变速器发送换挡指令。

进一步地，所述滑动副机构包括第一拨动件、第二拨动件，所述拨杆件设置有第一拨动部，所述第二拨动件设置有第二拨动部，所述第一拨动部的表面与所述第二拨动部的表面相接触且滑移连接，所述止点位于所述第一拨动部的表面与所述第二拨动部的表面的接触面上。

进一步地，所述拨杆设置有凹槽，所述第一拨动件设置在凹槽内，所述拨杆与所述第一拨动件铰接，所述凹槽内设置有第一复位件，所述第一复位件的一端与所述第一拨动件抵接，所述第一复位件的另一端与所述凹槽的侧壁抵接。

进一步地，所述控制模块包括控制器和霍尔元件，所述霍尔元件与所述控制器电连接，所述拨杆安装有磁铁，所述霍尔元件感应设置在拨杆的磁铁的磁场强度。

进一步地，所述控制模块设置在控制盒内，所述控制盒设置于所述主体的下方。

进一步地，所述拨杆包括第一拨杆和第二拨杆。

进一步地，所述第一拨杆设置有第一端部，所述第一拨杆通过第一端部与第二拨杆相抵。

进一步地，还包括码表，所述码表可转动式地与所述主体连接。

进一步地，所述码表设置有调节齿，所述主体设置有齿槽，所述码表的调节齿与所述主体的齿槽相配合。

由上可知，本换挡拨动器采用滑动副机构，传动过程中面面接触，接触面积大，换挡阻力小，平稳且耐磨损，换挡手感清脆。本换挡拨动器的第一拨杆和第二拨杆换挡过程中，重复利用了设置在第一拨杆上的滑动副机构，不需要再第二拨杆额外设置一个滑动副机构，降低了整体结构的复杂程度，提高了换挡拨动器的可靠性。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明换挡拨动器的立体图。

图2为本发明换挡拨动器的另一个立体图。

图3为本发明换挡拨动器的爆炸图。

图4为本发明换挡拨动器的主视图。

图5为本发明换挡拨动器的俯视图。

图6为第一拨杆的立体图。

图7为第一拨杆的纵剖图。

图8为第二拨动件的结构示意图。

图9为换挡拨动器在第一拨杆处的纵剖图。

图10为换挡拨动器在第二拨杆处的纵剖图。

图11为第一拨杆摆动过程的示意图。

标号说明：

1、码表；101、显示屏；102、第一连接部；1021、调节齿；103、按钮；104、第一接线孔；2、主体；21、第二连接部；211、齿槽；22、固定环；3、壳体；4、第一拨杆；41、第一端部；411、承接部；42、凹槽；43、第二端部；431、第一磁铁安装槽；44、第一拨动件；441、第一拨动部；442、第一安装部；45、第一复位件；5、第一按键；6、第二拨杆；61、第三端部；62、第四端部；621、第二磁铁安装槽；7、第二按键；8、第二拨动件；81、第二拨动部；82、抵接部；8A、推程面；8B、回程面；9、第二复位件；10、第三复位件；11、第四复位件；12、第一销钉；13、第二销钉；14、第三销钉；15、控制盒；151、控制盒外壳；152、密封盖；153、电路板；154、第一霍尔元件；155、第二霍尔元件；156、第二接线孔；16、变速器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

图1示出了本发明换挡拨动器的立体图，图2示出了本发明换挡拨动器的另一个立体图，图3示出了本发明换挡拨动器的爆炸图。本换挡拨动器是安装在自行车的把横上的，把横即是用于控制自行车前轮转动方向的配件，换挡拨动器和变速器16建立通信连接，变速器16即可以通过线缆与换挡拨动器有线连接，也可以通过发射无线射频信号与换挡拨动器有线连接。骑行者在骑行过程中，遇到需要切换挡位的路面时(例如上坡和下坡)，骑行者通过与换挡拨动器交互，换挡拨动器向变速器16发送电信号，驱动变速器16带动链条运动，把链条挂在不同齿数的飞轮片上，进而改变变速系统的传动比，实现换挡的目的。

变速器16可以是外变速器或内变速器，图1展示的为内变速器，图2展示的为外变速器。外变速器是指将变速器16装在自行车外部，即后花鼓的右侧，通过调节链条在不同大小的链轮上运行来改变齿比，从而达到变速的目的。外变速器的优点是变速范围大，齿比调节精细，适合各种路况和骑行需求。内变速器的具体结构可参阅名称为《自行车后拨链器》的授权发明专利，专利号为ZL201811167048.6。内变速器是指暗藏于后花鼓中的内藏式组件，通过调节内部的齿轮组合来改变齿比，从而达到变速的目的。内变速器的优点是维护简单，不易受外界环境的影响，重量相对较轻，外观简洁。内变速器的具体结构可参阅本申请人于二零一四年申请的授权发明专利《一种手自一体的自行车自动内变速器、自行车及变速方法》，专利号为ZL201410712074.8。本发明的换挡拨动器既可以用于外变速器和内变速器，能够适应多种不同的情况和需求，具有更广泛的适用价值。

图4示出了本发明换挡拨动器的主视图。图5示出了本发明换挡拨动器的俯视图。本换挡拨动器包括码表1、主体2以及连接部分，码表1的上方为显示部分，下方为连接部分，码表1的上方安装有显示屏101以及用于交互的按钮103，码表1的显示屏101可以显示当前的车速、电量、时间、挡位信息、换挡模式等内容，按压按钮103即可循环切换显示的内容。码表1的下方为第一连接部102，第一连接部102呈环状，第一连接部102的外周面设置有调节齿1021，调节齿1021的齿形可以是三角形、梯形等，相对应的，主体2设置有第二连接部21，第二连接部21的内周面设置有与调节齿1021对应的齿槽211，第一连接部102的外径略小于第二连接部21的内径，码表1的第一连接部102套装在主体2的第二连接部21，码表1可在一定角度内转动并卡住，骑行者可根据实际需求调节将码表1调整到合适的角度。码表1的底部设置有第一接线孔104，线缆接入第一接线孔104以供电以及传输视频数据到显示屏101。

为了将换挡拨动器安装在把横上，主体2的第二连接部21内安装有固定环22，固定环22的一端连接有紧固件，通过锁紧紧固件将码表1和主体2牢固地安装在把横上。

主体2整体为上下端开口的中空立方体结构，主体2的下方与控制盒15相连，主体2的上方安装有防止灰尘和水分进入壳体3，主体2内安装有拨杆和第二拨动件8，具体的，拨杆包括第一拨杆4和第二拨杆6，第一拨杆4可以定义为升档拨杆，那么第二拨杆6可以定义为降档拨杆，第一拨杆4比第二拨杆6长，装配好后的第二拨杆6比第一拨杆4高。主体2设置有两个前后贯穿的孔，分别安装有第一销钉12和第二销钉13，第一销钉12用于铰接第一拨杆4和第二拨杆6，使第一拨杆4和第二拨杆6能够绕着第一销钉12的轴线摆动，第二销钉13用于铰接第二拨动件8，使第二拨动件8能够绕着第二销钉13的轴线摆动。为了拨杆在按压后能够回到初始位置，以及第二拨动件8受力后回到初始位置，在第一销钉12上套装有第三复位件10和第四复位件11，在第二销钉13上套装有第二复位件9。具体的，第三复位件10的一端与主体2的左侧内壁相抵，另一端与第一拨杆4的侧面相抵；第四复位件11的一端也与主体2的左侧内壁相抵，另一端与第二拨杆6的侧面相抵；第二复位件9的一端与主体2的右侧内壁相抵，另一端与第二拨动件8的侧面相抵。在本实施例中，第二复位件9、第三复位件10和第四复位件11可以选用扭转弹簧。

图6示出了第一拨杆4的立体图，图7示出了第一拨杆4的纵剖图，图9示出了换挡拨动器在第一拨杆4处的纵剖图。第一拨杆4包括第一端部41和第二端部43，第一端部41用于安装第一按键5，第一按键5为与骑行者拇指直接接触按压的零件，其表面设置提供更大摩擦力的凸纹，起到防滑的作用，第二端部43设置有第一磁铁安装槽431，第一磁铁安装槽431内安装有磁铁(未画出)，第一端部41和第二端部43之间设置有凹槽42，凹槽42内设置有第一拨动件44，通过在第一拨杆4开设通孔，并安装第三销钉14，将第一拨动件44套装在第三销钉14上，使第一拨动件44绕第三销钉14的轴线转动。第一拨动件44的右侧面设置有第一拨动部441，第一拨动部441为凸起的结构，第一拨动部441相对的一面安装有第一复位件45，具体的，第一复位件45为压缩弹簧，第一复位件45的一端与凹槽42的左侧面抵接，第一复位件45的另一端与第一拨动件44的左侧面相抵接。为了防止第一复位件45脱离，第一拨动件44设置有圆柱状的第一安装部442，压缩弹簧套装在第一安装部442，以保证压缩弹簧在压缩和回位过程中始终与第一拨动件44的右侧面接触。

如图8所示，第二拨动件8呈L形，具体包括第二拨动部81和抵接部82，抵接部82在第二复位件9的作用下大部分时间是与主体2的右侧内壁相抵的，第二拨动件8的左侧面被第二拨动部81分成两部分，一部分是推程面8A，另一部分是回程面8B。第一拨动部441的侧面与第二拨动件8的推程面8A和回程面8B相互接触，形成滑动副机构。

需要说明的是，拨杆带动滑动副机构运动主要是为了让骑行者知道完成了换挡操作，实际上换挡拨动器需要获取拨杆的摆动位置，当拨杆摆动到特定位置后，向变速器16发送换挡指令，变速器16接收指令后进行换挡才算是完整的换挡过程。

在本实施例中，设置了控制模块，用于当拨杆摆动到特定位置后获取信号。控制模块设置在控制盒15中，控制盒15由上端开口的控制盒外壳151以及密封盖152组成，控制盒15内安装有电路板153，电路板153上焊接有控制器以及霍尔元件，霍尔元件设置有两个，包括第一霍尔元件154和第二霍尔元件155，第一霍尔元件154用于感应安装在第一拨动件44的磁铁的磁场强度，第二霍尔元件155用于感应安装在第二拨动件8的磁铁的磁场强度。控制盒15的侧面设置有第二接线孔156，用于连接电源向电路板153供电以及电路板153与外部的设备传输数据。

图11示出了第一拨杆4摆动过程的示意图。当骑行者按压按键带动第一拨杆4向下摆动，即第一拨杆4顺时针转动，摆动过程中，第三复位件10压缩，第一拨动部441的侧面沿着推程面8A滑动，与此同时，第一拨动件44逆时针转动，第一拨动件44的右侧面与凹槽42的右侧面分离，第一拨动件44的左侧面与凹槽42的左侧面距离变短，第一复位件45压缩，直至第一拨动部441与第二拨动部81的位置相对。当第一拨动部441的侧面从推程面8A滑到回程面8B后，由于回程面8B所在的圆弧面到第二拨动部81的端面的高度差较大，第一复位件45储蓄的弹力瞬间释放，使第一拨动件44的右侧面与凹槽42的右侧面短时间内碰撞，发出清脆的响声，骑行者通过该响声判断挡位是否拨动到位。在这过程中，第二拨动件8始终受到方向为右下方的压力以及第二复位件9的作用力，因此第二拨动件8保持不动的状态。而第一拨杆4的第二端部43摆动到最低的位置，与正下方的第一霍尔元件154相对，两者直线距离最小，第一霍尔元件154感应到磁场强度的峰值，控制器根据写入其内部的换挡逻辑程序，判断为换挡信号，随即向变速器16发送升挡指令，变速器16完成后续的换挡操作。

止点即是指第一拨动部441与第二拨动部81的位置相对的时点，在止点之前，无论第一拨杆4如何运动，换挡拨动器均不会发出响声以及不会发送升档指令，在止点之后，换挡拨动器会立刻发出响声以及立刻发送升档指令。换挡拨动器必须存在上述的止点，否则骑行者不清楚第一拨杆4按压到何种程度才算成功换挡。

骑行者听到响声后松开按键，第一拨杆4在第三复位件10的作用下逆时针旋转，第一拨杆4带动第一拨动件44同步逆时针旋转，此时第一拨动件44的第一拨动部441沿着回程面8B朝反方向滑动，第一拨动部441抵住回程面8B，由于第一拨动件44对第二拨动件8的作用力是竖直向上的，而第一复位件45此时的方向是水平的，因此第一复位件45并不会压缩，第一拨动部441逆时针旋转过程中迫使第二拨动件8克服第二复位件9的弹力顺时针转动，第二拨动件8翘起，第二拨动件8的抵接部82与主体2的右侧内壁分离，第二拨动件8让出第一拨动部441的运动空间。第一拨杆4继续逆时针旋转，第一拨动部441滑动到推程面8A，完成升档操作。推程面8A对第一拨动部441的作用力与第三复位件10对第一拨杆4的作用力相互抵消，使第一拨杆4具有一定的预紧力，不会随着自行车的震动而晃动。

当骑行者需要进行降档操作时候，骑行者通过按压第二按键7带动第二拨杆6向下摆动，由于第一拨杆4在第一端部41设置有延伸出去的承接部411，承接部411与第二拨杆6的底部相抵，第二拨杆6在向下摆动时，将通过承接部411带动第一拨杆4同步向下摆动，第一拨杆4的动作过程与上述的完全一致。如图10所示，第二拨杆6包括有第三端部61和第四端部62，与第一拨杆4类似的，第二拨杆6的第四端部62设置有第二磁铁安装槽621，第二磁铁安装槽621内安装磁铁，第二拨杆6的第四端部62摆动到最低的位置，与正下方的第二霍尔元件155相对，第一霍尔元件154和第二霍尔元件155同时感应到磁场强度的峰值，控制器根据写入其内部的换挡逻辑程序，判断为降档信号，随即向变速器16发送降档指令，变速器16完成后续的换挡操作。

本换挡拨动器的第一拨杆4和第二拨杆6换挡过程中，重复利用了设置在第一拨杆4上的滑动副机构，不需要再第二拨杆6额外设置一个滑动副机构，降低了整体结构的复杂程度，提高了换挡拨动器的可靠性。滑动副机构传动过程中面面接触，接触面积大，换挡阻力小，平稳且耐磨损，换挡手感清脆。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种换挡拨动器，其特征在于，包括主体(2)和控制模块，所述主体(2)内设置有拨杆，所述拨杆与所述主体(2)铰接且能够绕自身轴线摆动，所述拨杆联动有滑动副机构，所述拨杆摆动过程中带动所述滑动副机构运动，所述控制模块根据拨杆的摆动位置获取信号，向变速器(16)发送换挡指令。

2.根据权利要求1所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述滑动副机构具有止点，所述拨杆摆动过程中带动所述滑动副机构越过止点时，所述控制模块向变速器(16)发送换挡指令。

3.根据权利要求2所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述滑动副机构包括第一拨动件(44)、第二拨动件(8)，所述拨杆件设置有第一拨动部(441)，所述第二拨动件(8)设置有第二拨动部(81)，所述第一拨动部(441)的表面与所述第二拨动部(81)的表面相接触且滑移连接，所述止点位于所述第一拨动部(441)的表面与所述第二拨动部(81)的表面的接触面上。

4.根据权利要求3所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述拨杆设置有凹槽(42)，所述第一拨动件(44)设置在凹槽(42)内，所述拨杆与所述第一拨动件(44)铰接，所述凹槽(42)内设置有第一复位件(45)，所述第一复位件(45)的一端与所述第一拨动件(44)抵接，所述第一复位件(45)的另一端与所述凹槽(42)的侧壁抵接。

5.根据权利要求1所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述控制模块包括控制器和霍尔元件，所述霍尔元件与所述控制器电连接，所述拨杆安装有磁铁，所述霍尔元件感应设置在拨杆的磁铁的磁场强度。

6.根据权利要求1所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述控制模块设置在控制盒(15)内，所述控制盒(15)设置于所述主体(2)的下方。

7.根据权利要求1所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述拨杆包括第一拨杆(4)和第二拨杆(6)。

8.根据权利要求7所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述第一拨杆(4)设置有第一端部(41)，所述第一拨杆(4)通过第一端部(41)与第二拨杆(6)相抵。

9.根据权利要求1所述的一种换挡拨动器，其特征在于，还包括码表(1)，所述码表(1)可转动式地与所述主体(2)连接。

10.根据权利要求9所述的一种换挡拨动器，其特征在于，所述码表(1)设置有调节齿(1021)，所述主体(2)设置有齿槽(211)，所述码表(1)的调节齿(1021)与所述主体(2)的齿槽(211)相配合。

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