CN1754764A - 用于减小啮合构件的啮合力的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于减小自行车组件的啮合构件的啮合力的装置，它包括第一啮合构件和可移动的第二啮合构件，其中，第一啮合构件与第二啮合构件相啮合。加载机构施加加载力以使第一啮合构件和第二啮合构件彼此向对方加载，其中，当第二啮合构件移动时，所述加载机构的加载力减小。

Description

用于减小啮合构件的啮合力的装置
技术领域
本发明涉及自行车，更具体地，本发明涉及用于减小自行车组件(诸如变速控制装置)中的啮合构件的啮合力的装置。
背景技术
变速控制装置用于将自行车传动系从一个传动比改变为另一个传动比。例如美国专利No.5,400,675中所示的一种类型的变速控制装置包括用于操纵卷线轴装置的第一和第二杆，其中，当将第一杆从保持位置移动到操作位置上时，便将传动系控制线缠绕到了所述卷线轴装置上，而当将第二杆从保持位置移动到操作位置上时，便将传动系控制线从所述卷线轴装置上展开。所述卷线轴装置包括：圆柱形的卷线轴构件，它具有用于缠绕和展开所述传动系控制线的线缠绕槽；多个驱动齿，它沿圆周方向设置在所述卷线轴构件的外周表面周围；以及多个定位齿，它也沿圆周方向设置在所述卷线轴构件的外圆周表面周围。所述卷线轴构件沿着使线展开的方向被复位弹簧加载。驱动棘爪被安装在第一杆上，随着第一杆从保持位置转动到操作位置，该驱动棘爪压在多个驱动齿中的一个齿上，从而使得所述卷线轴构件沿着使线展开的方向转动，并且定位棘爪选择性地与所述定位齿中的一个齿相啮合，以便将所述卷线轴构件保持位置在所期望的转动位置上。定位棘爪被棘爪弹簧朝向所述定位齿加载。当所述第二杆从保持位置被操纵到操作位置时，其选择性地与定位棘爪相啮合或相脱离以允许所述卷线轴构件在复位弹簧的加载力的作用下沿着使线展开的方向转动。
发明内容
当使第一杆转动以便使所述卷线轴构件转动时，不仅必须克服复位弹簧的加载力，而且还要克服棘爪弹簧所引起的定位棘爪的摩擦力。随着所述卷线轴构件的转动，定位棘爪在定位齿上的位置逐渐提升，定位棘爪的摩擦力逐渐增大，因此骑车人必须随之加大施加于第一杆上的力。
本发明涉及自行车传动系的变速控制装置的各种特征。在一个实施例中，用于减小自行车组件的啮合构件的啮合力的装置包括第一啮合构件和可移动的第二啮合构件，其中第一啮合构件与第二啮合构件相啮合。加载机构施加加载力以使第一啮合构件和第二啮合构件彼此向对方加载，其中，当第二啮合构件移动时，所述加载机构的加载力减小。
从以下的描述中将明白其他发明特征，并且这些特征单独或与上述特征相组合可构成权利要求书和其等同物中所描述的其他发明的基础。
附图说明
图1是自行车传动系的变速控制装置的具体实施例的立体图；
图2是变速控制装置的分解图；
图3是变速控制装置的相关组件的俯视图，它示出了线的缠绕操作；
图4是变速控制装置的相关组件的俯视图，它示出了线的展开操作；
图5是变速控制装置的相关组件的俯视图，它示出了棘爪加载机构的替换实施例；
图6A是表示变速控制装置处于非操作位置时的加载力的示意图；
图6B是表示缠绕杆操作期间的加载力的示意图；
图7是变速控制装置的相关组件的俯视图，它示出了棘爪加载机构的另一个替换实施例。
具体实施方式
图1是变速控制装置10的具体实施例的立体图，该变速控制装置10可与例如自行车传动系结合使用，图2是变速控制装置10的分解图。变速控制装置10包括：将变速控制装置10紧固于车把18的连接带14；安装构件(诸如底板)22；缠绕杆总成26，包括整体形成的第一杆(诸如缠绕杆28)、缠绕元件30以及定位单元(诸如定位棘齿34)；用于沿着使线释放(展开)的方向对缠绕杆总成26加载的复位弹簧38；第二杆(诸如释放杆40)；形成为定位棘爪41的定位构件；棘爪加载弹簧42；用于转动支承缠绕杆总成26的衬套44；盖板46；用于将连接带14、底板22、缠绕杆总成26、衬套44和盖板46固定在一起的装配螺丝50以及连接于盖板46的顶板54。
连接带14以使用螺丝58传统方式将变速控制装置10紧固于车把18，所述螺丝58穿过一个连接耳状体66上的开口62，并且旋拧于另一个连接耳状体74上的螺纹开口70中。连接带14还包括支柱78和底板固定凸缘82。支柱78包括用于接收装配螺丝50的螺纹开口86，而底板固定凸缘82与底板22上的狭槽90相接合以便以不可转动的方式将底板22固定于连接带14。
底板22包括直立的缆索引导凸缘94，所述缆索引导凸缘94具有用于使刹车线(波顿安全缆索：Bowden Cable)总成(未示出)的内部缆索102(图3)从中穿过而将其接收的缆索引导开口98。直立的缆索缠绕止档106被设置用来限制缠绕杆总成26的逆时针方向的转动，而直立的组合止档110被设置用来限制缠绕杆总成26的顺时针方向的转动以及释放杆40的逆时针方向的转动。细长开口114被设置用来接收定位棘爪41的安装轴118的下端，弹簧安装开口122被设置用来安装复位弹簧38的端部126。中心开口127被设置用来使支柱78从中穿过而将其接收。支承开口127包括一对相对的凹槽127A，这对凹槽127A用于接合衬套44的相应的安装耳状体44A，以便将衬套44安装于底板22并使之相对于底板22不可转动。
如上所述，缠绕杆总成26包括整体形成的缠绕杆28、缠绕元件30以及定位棘齿34。缠绕杆28从缠绕元件30处向上上升一个台阶，以使得当变速控制装置10被安装于车把18时，缠绕杆28的手指接触部分29被设置在车把18的上方。缠绕杆28的相对的侧面28A和28B(图3)可分别抵靠在缆索缠绕止档106和组合止档110上，从而限制缠绕杆总成26的移动范围。在本实施例中，缠绕杆28的手指接触部分29在平面P1内移动(图3)。
缠绕元件30是环形的卷线轴构件，其具有用于缠绕和展开内部缆索102的缆索缠绕沟130。缠绕元件30限定了用于接收衬套44的中心开口131，以使得缠绕元件30由衬套44径向支承并且相对于衬套44可转动。直立的指示器构件138沿与中心开口131靠的很近的缠绕元件30的上表面142在圆周方向延伸。多个档位指示标记(例如，数字)被设置在指示器构件138的上表面143上。复位弹簧38的端部132被安装于缠绕元件30的下侧上的弹簧安装开口(未示出)，以使得复位弹簧38沿顺时针方向对缠绕元件30加载，从而沿顺时针方对缠绕杆总成26加载。
定位棘齿34包括多个沿圆周方向间隔布置的定位齿134，所述定位齿134从缠绕元件30上沿径向向外突出。定位齿134的间隔是这样设定的，即，使得相邻定位齿134之间的距离相当于使自行车的传动系移动到接下来的档位位置所需的内部缆索102的拉出量。例如，如果自行车传动系包括变速器的话，那么定位齿134的间隔是这样设定的，即，使得相邻定位齿134之间的距离相当于使变速器从一个链轮齿移动到另一个链轮齿所需的内部缆索102的拉出量。
图3显示得更加清楚。定位棘爪41包括设置在棘爪主体150的一端上的棘爪齿146和设置在棘爪主体150的相反端上的控制尾部158。棘爪齿146与多个定位齿134中选定的一个齿相啮合，以便将缠绕元件30以及缠绕杆28保持在与自行车传动系的档位位置相对应的多个位置上。狭槽154被形成在棘爪齿146和棘爪主体150的径向内部部分(相对于安装轴118而言)之间以使得棘爪齿146能够相对于棘爪主体150弯曲变形。在缠绕元件30沿缆索展开方向受到过度的力时，这种结构允许棘爪齿146与当前所啮合的定位齿134相脱离，从而避免损坏组件。
如上所述，定位棘爪41的安装轴118的下端被安装在底板22上的细长开口114中。安装轴118的上端被安装在盖板46上的相似的细长开口(未示出)中。这些细长开口的尺寸可以向缠绕杆总成26提供一个大约5度的缝隙，使得在棘爪齿146开始与所啮合的定位齿134相脱离之前缠绕杆总成26可以转动大约5度。在操纵变速器传动系时，这样的缝隙通常具有提供公知的过变位功能。下面将更详细地描述该功能。
释放杆40包括：手指接触部分162；止档166，其用于接触底板22上的组合止档110以限制释放杆40的逆时针转动；凹槽部分170，其用于在操作期间接收定位棘爪41；移动控制构件174，其沿径向向内延伸(相对于支柱78而言)以在释放杆40的操作期间接触定位棘爪41的控制尾部158；移动限制构件175，其沿径向向内延伸(相对于支柱78而言)以在释放杆40的操作期间接触多个定位齿134中的选定的齿；顺时针止档部分176，其用于接触底板22上的缆索引导凸缘94以限制释放杆40的顺时针转动；以及释放杆轴178。释放杆轴178的下部部分被可转动地安装于底板22上的开口(未示出)中，并且释放杆轴178的上部部分被可转动地安装于盖板46上的开口(未示出)中。在该实施例中，释放杆40的手指接触部分162在大致平行于平面P1(图3)的平面P2(图4)上移动。
如上所述，通过装配螺丝50将盖板46连接于底板22。当如此进行安装时，外套管止档186的开口182与缆索引导凸缘94上的缆索引导开口98对齐，衬套44的安装耳状体44B与盖板46上的相应狭槽(未示出)相接合，并且缠绕元件30上的指示器构件138被设置在盖板46上的指示器狭槽190中。外套管止档186用于端接波顿安全缆索的刹车线总成的外套管(未示出)。当顶板54被连接于盖板46的顶部时，顶板54上的视窗194被设置在指示器构件138的上方以使得可通过视窗194看到档位指示标记。例如，如果档位指示标记采用数字形式的话，那么与当前的传动齿轮的位置相对应的数字将被显示在视窗194中。
图3示出了变速控制装置10沿着使线缠绕的方向的操作。当缠绕杆28沿逆时针方向A转动时，缠绕元件30开始缠绕内部缆索102，并且如图3所示，在棘爪齿146开始相对于定位齿134B移动之前，安装轴118从开口114的左端(如图4所示状态)移动到开口114的右端。缠绕杆28的进一步转动使得定位齿134C压在棘爪齿146上，从而定位棘爪41顺时针转动到棘爪齿146越过定位齿134C而与定位齿134C的顺时针侧部相啮合的位置。
如上所述，如果自行车传动系包括变速器的话，那么相邻定位齿134之间的间隔是这样设定的，即，使得内部缆索102将被拉出得足以使变速器移动相邻链轮齿之间的距离。然而，在棘爪齿146开始移动而离开定位齿134B之前，内部缆索102已被拉出一定量。因此，到棘爪齿146越过定位齿134C时，内部缆索102已被拉出了大于将变速器从原始链轮齿移动到目标链轮齿所需的量。结果，变速器使得链条移动得略微超过目标链轮齿。如本领域中所公知的那样，这有助于确保链条可靠地与目标链轮齿相接触。当骑车人从缠绕杆28上解除了转动力时，定位棘爪41的轴118后移到开口114的左端，从而允许缠绕元件30略微展开内部缆索102，使得变速器后移而使链条与目标链轮齿相齐。
图4示出了变速控制装置10沿着使线展开的方向的操作。当释放杆40沿逆时针方向B从图3所示的保持位置转动到图4所示的操作位置时，移动控制构件174压在定位棘爪41的控制尾部158上，从而使得定位棘爪41顺时针转动。当定位棘爪41的棘爪齿146跳过定位齿134B的端部时，复位弹簧38的顺时针方向的加载力(独自或与自行车传动系的任何加载力相组合)使缠绕杆28顺时针转动。之后，移动限制构件175抵靠在定位齿134D上以避免缠绕杆28的非控制转动。当骑车人从释放杆40上解除了逆时针转动力时，移动控制构件174解除对定位棘爪41的控制尾部158的压力，从而允许定位棘爪41在棘爪加载弹簧42的逆时针方向的加载力的作用下逆时针转动。释放杆40上的移动控制构件175和定位棘爪41的棘爪齿146被构成为，在移动控制构件175与定位齿134D相脱离之前，棘爪齿146进入到定位齿134A与134B之间的间隔。结果，棘爪齿146抵靠在定位齿134A上，从而可以防止缠绕元件30在移动控制构件175与定位齿134D相脱离之后继续转动，并且缠绕元件30将内部缆索102定位以使自行车传动系位于所期望的档位上。
图5是用于定位棘爪41的加载机构的另一个实施例的俯视图，其中，加载机构表示为200。该实施例主要示出了用于减小自行车组件的啮合构件的啮合力的装置。在这种情况下，定位棘爪41用作第一啮合构件，而定位棘齿34用作可移动的第二啮合构件。该实施例与第一实施例有许多共同特征，因此相同的组成采用相同的附图标记，与第一实施例相同的其他组件被省略。
如图5所示，加载机构200包括：与底板22整体形成的圆柱形弹簧支承套筒204；装在弹簧支承套筒204中的螺旋弹簧形式的棘爪加载弹簧208；以及加载接触面构件212，其与棘爪加载弹簧208相连接或由棘爪加载弹簧208支承以便向定位棘爪41加载。当缠绕杆28处于图5所示的非操作位置时，加载接触面构件212在加载位置X处与定位棘爪41相接触，棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力由棘爪加载弹簧208的弹簧力和定位棘爪41的安装轴118与加载位置X之间的距离确定。更具体地说，如图6A所示，如果将这种情况下由棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力表示为FBX、棘爪加载弹簧208的弹簧力表示为FS、安装轴118与棘爪齿146之间的距离表示为RPT、安装轴118与加载位置X之间的距离表示为RX的话，那么FBX×RPT＝FS×RX，或者FBX＝FS×(RX/RPT)。
当缠绕杆28沿逆时针方向A转动时，缠绕元件30开始缠绕内部缆索102，而且在棘爪齿146以与前述相同的方式开始相对于定位齿134B移动之前，安装轴118从图5所示的开口114的右端移动到开口114的左端。由于定位棘爪41与安装轴118一起转动，所以定位棘爪41相对于加载接触面构件212移动，直到加载接触面构件212在加载位置Y处接触定位棘爪41。此时，由棘爪加载弹簧208的力和定位棘爪41的安装轴118与加载位置Y之间的距离确定棘爪齿146施加于定位棘齿34的加载力。更具体地说，如图6B所示，如果将这种情况下由棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力表示为FBY、安装轴118与加载位置Y之间的距离表示为RY的话，那么FBY×RPT＝FS×RY，或者FBY＝FS×(RY/RPT)。由于FS＝FBX×(RPT/RX)，所以FBY＝FBX×(RY/RX)。由于RY小于RX，所以FBY相应地小于FBX。因此，当棘爪齿146在定位齿134C的倾斜部分上滑动时，棘爪齿146与定位齿134C之间的摩擦力小于当加载接触面构件212在加载位置X处持续压在定位棘爪41上的情况下所产生的摩擦力，转动缠绕杆28所需的力相应减小。
缠绕杆28的进一步转动使得棘爪齿146越过定位齿134C而与定位齿134C的顺时针侧部相啮合。当骑车人从缠绕杆28上解除了转动力时，如前面所述的那样，定位棘爪41的轴118向后移动到开口114的右端。结果，加载接触面构件212再次在加载位置X处接触定位棘爪41，因此棘爪齿146向棘齿元件34提供相应增大了的加载力。
图7是用于定位棘爪41的加载机构的另一个实施例的俯视图，其中，加载机构表示为300。在该实施例中，加载机构300包括棘爪加载弹簧308，该棘爪加载弹簧308为板簧，其通过安装台310安装于底板22。移动限制销311抵靠在棘爪加载弹簧308的后侧上以防止棘爪加载弹簧308顺时针转动，从而确保棘爪加载弹簧308向定位棘爪41施加适当的加载力。当缠绕杆28处于图7所示的非操作位置时，棘爪加载弹簧308在加载位置P处与定位棘爪41相接触，棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力由棘爪加载弹簧308的弹簧力和定位棘爪41的安装轴118与加载位置P之间的距离确定。
当缠绕杆28沿逆时针方向A转动时，缠绕元件30开始缠绕内部缆索102，并且在棘爪齿146以与前述相同的方式开始相对于定位齿134B移动之前，安装轴118从图7所示的开口114的右端移动到开口114的左端。由于定位棘爪41与安装轴118一起转动，所以定位棘爪41相对于棘爪加载弹簧308移动，直到棘爪加载弹簧308在加载位置Q处接触定位棘爪41。此时，由棘爪加载弹簧308的力和定位棘爪41的安装轴118与加载位置Q之间的距离确定棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力。由于该距离小于定位棘爪41的安装轴118与加载位置P之间的距离，因此施加在定位棘爪41上的扭矩相应较小，并且由棘爪齿146施加于定位棘齿34上的加载力减小。当缠绕杆28返回到非操作位置时，棘爪加载弹簧308以相应地增大了的加载力再次在加载位置P处接触定位棘爪41。
以上描述了本发明特征的各种实施例，在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下可进行进一步的修正。例如，可依期望改变各种组件的尺寸、形状、位置或定位。被表示为直接连接或相互连接的组件可具有设置在它们之间的中间结构。可通过两个构件执行一个构件的功能，反之亦然。可在一个实施例中采用另一个实施例的结构和功能。在一个具体实施例中不必同时存在所有优点。相对于现有技术来说是独特的每个特征，无论是单独采用或与其他特征相组合采用，都应被看作是申请人的进一步发明的不同描述，包括所述特征所体现的结构和/或功能概念。因此，本发明的保护范围不应受所披露的具体结构、或具体结构或特征上的表观原始焦点或重点的限制。

Claims (22)

1.一种用于减小自行车组件的啮合构件的啮合力的装置，它包括：
第一啮合构件；
可移动的第二啮合构件；
其中，第一啮合构件与第二啮合构件相啮合；以及
加载机构，它用于施加加载力以使所述第一啮合构件和所述第二啮合构件彼此向对方加载，其中，当所述第二啮合构件移动时，所述加载机构的加载力减小。
2.依照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加载机构向处于加载位置上的所述第一啮合构件和所述第二啮合构件中的至少一个构件加载，并且，当所述第二啮合构件移动时，所述加载机构向不同的加载位置加载以便使加载力减小。
3.依照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二啮合构件包括用于自行车变速控制装置的定位单元。
4.依照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一啮合构件包括定位构件，该定位构件用于与所述定位单元相啮合以便将所述定位单元保持在选定的位置上。
5.依照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述加载机构向所述定位构件加载。
6.依照权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述定位单元移动时，所述定位构件与所述加载机构中的一个相对于所述定位构件与所述加载机构中的另一个移动以便使加载力减小。
7.依照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述定位构件随所述定位单元的移动而移动。
8.依照权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述定位单元移动时，所述定位构件相对于所述加载机构移动，以使得所述加载机构向不同的加载位置加载。
9.依照权利要求8所述的装置，其特征在于，当所述定位单元移动时，所述定位构件与所述定位单元一起移动。
10.依照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述定位构件的移动使得所述加载机构向不同的加载位置加载。
11.依照权利要求7所述的装置，其特征在于，所述定位单元包括多个定位齿，并且，所述定位构件包括定位棘爪，所述定位棘爪与多个定位齿中选定的齿相啮合以便将所述定位单元保持在所选定的位置上。
12.依照权利要求11所述的装置，其特征在于，所述定位单元和所述定位棘爪彼此相对移动，以使定位棘爪移过多个定位齿中的至少一个齿，并且，当所述定位构件移过所述多个定位齿中的至少一个齿时，所述加载机构向不同的加载位置加载以使加载力减小。
13.依照权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述定位构件移过所述多个定位齿中的至少一个齿之后，所述加载机构增大对定位构件的加载力。
14.依照权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述定位构件移过所述多个定位齿中的至少一个齿之前和之后，所述加载机构向大致相同的加载位置加载。
15.依照权利要求14所述的装置，其特征在于，当所述定位单元移动时，所述定位棘爪相对于所述加载机构移动，以使所述加载机构向不同的加载位置加载。
16.依照权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述定位单元移动时，所述定位棘爪与所述定位单元一起移动。
17.依照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述定位构件的移动使得所述加载机构向不同的加载位置加载。
18.依照权利要求17所述的装置，它还包括安装构件，所述安装构件支承所述定位单元和所述定位棘爪，并且，所述加载机构相对于所述安装构件被固定。
19.依照权利要求18所述的装置，其特征在于，所述定位单元转动以使所述定位棘爪移动。
20.依照权利要求19所述的装置，其特征在于，所述加载机构包括弹簧。
21.依照权利要求20所述的装置，其特征在于，所述加载机构包括螺旋弹簧。
22.依照权利要求20所述的装置，其特征在于，所述加载机构包括板簧。
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