CN1865077A - 用于自行车控制装置的档位控制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种位置控制机构，用于带有换档单元的自行车控制装置。该位置控制机构具有一个操纵件，其构造为在该操控件的单次行进运动中操纵定位件移过多个预定档位中的两个档位。该操控件在优选实施例中构造为控制液压刹车单元和换档单元。

Description

用于自行车控制装置的档位控制机构
技术领域
本发明涉及一个自行车控制装置，具体来讲，本发明涉及一个位置控制机构，该机构用来控制自行车控制装置(诸如换档装置)的运动。
背景技术
自行车作为一种交通工具和休闲娱乐方式日益普及，并且也已经成了一项很受欢迎的业余和职业竞技运动。自行车无论作为一种休闲娱乐、交通工具或者竞技运动，自行车行业始终致力于改进自行车的各种部件，尤其是用于刹车和换档的控制装置近年来被广泛地重新设计。
一般来讲，在骑自行车时，人们希望在紧握车把的同时就能够快捷地操控自行车的刹车(制动)控制机构和换档(变速)控制机构。如美国专利申请出版物No.US2004/005947(属于Shimano公司)所公布的，一些自行车具有相互分开的刹车杆以及换档装置。但是，其余自行车的控制装置已经发展成了一种同时具有刹车和换档两种功能的单一部件。美国专利No.4,241,878；No.5,257,683；No.5,400,675；和No.6,073,730以及No.6,216,078公布了这种控制装置的实例。为了有效地刹车和换档，这些已知的控制装置中的一些装置有一个也可以作为换档控制杆使用的刹车控制杆，该控制杆可以卷绕线收紧件，还有一个位于制动/换档控制杆后面的释放控制杆。而其它已知的控制装置则有一个用来卷绕位于刹车控制杆后面的线收紧件的换档控制杆和一个位于刹车控制杆一侧的释放控制杆。因此，骑车人无需变换控制杆就可以进行刹车和变速操作。这种具有一个刹车/换档控制杆的自行车控制装置的实例公布在美国专利申请出版物No.US2002/0139637(属于Shimano公司)中。
考虑到上述情况，本领域技术人员能够从以上阐述中明显的察觉对一种改进的自行车控制装置的需求。本发明正是针对这一需求和一些其他需求，专业技术人员可以从本文的阐述中很容易明白这一点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于自行车控制装置的位置控制机构，其具有相对简单的释放构造。
本发明的另一个目的是提供一种用于自行车控制装置的位置控制机构，该机构具有定位件，其可以在释放件的一次行进移动中移过多个预定档位中的两个档位。
本发明的另一个目的是提供一种用于自行车控制装置的位置控制机构，其中可用单个控制杆来提速和减速。
本发明的另一个目的是提供一种用于自行车控制装置的位置控制机构，其中可用单个控制杆来换档和刹车。
本发明的另一个目的是提供一种用于自行车控制装置的位置控制装置，该装置的造价相对便宜。
根据本发明的一个方面，上述目的可以通过提供这样一种用于自行车控制装置的位置控制机构来基本实现，其包括定位件、位置保持件和释放件。定位件构造和配置为能够在多个预定档位中的两个档位之间绕旋转轴旋转。位置保持件构造为能够选择性地在第一接合位置和第二接合位置间运动，其中，第一接合位置将定位件保持在一个预定档位上，第二接合位置将定位件保持在与第一接合位置不同的另一个预定档位上。释放件操作性地连接到位置保持件上，从而在第一和第二接合位置之间移动位置保持件。
在下面的具体描述中，本发明的所有这些目标，特征，方面和优点对于专业技术人员来讲是显而易见的。下面的具体描述与附图相结合，阐明了本发明的一个优选实施例。
附图说明
以下参照附图，这些附图作为本发明原始公开的一部分：
图1是装有根据本发明一个具体实施例的一对控制装置(只示出一个)的自行车侧视图；
图2是图1所示的根据本发明一个具体实施例的自行车控制装置的放大的透视图；
图3是图1和图2所示的根据本发明一个具体实施例的自行车控制装置的平面图；
图4是图1至图3所示的根据本发明的一个具体实施例的自行车控制装置的内侧正视图；
图5是图1至图4所示的根据本发明的一个具体实施例的自行车控制装置的外侧正视图；
图6是图1至图5所示根据本发明的一个具体实施例的自行车控制装置的前侧正视图；
图7是自行车控制装置沿图6所示的剖面线7-7的放大横截面视图；
图8是用于图1至图7所示的根据本发明的一个具体实施例的自行车控制装置的档位控制机构的分解透视图；
图9是简化了的图1至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，该图有选择地省略了一些部件，以显示处于正常静止位置的主操纵杆、次操纵杆(释放杆)、定位盘和凸轮释放盘，其中后换档缆中的内部金属线完全缩回到线收紧件上。
图10是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9类似，但是次操纵杆(释放杆)沿着换档线的释放方向移动，使凸轮释放盘通过释放爪被移动，从而将制动件移向释放位置；
图11是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9和图10类似，但是是在次操纵杆(释放杆)沿着换档线的释放方向移动从而使得制动件被沿着线松开方向移至下一个档位、而后次控制杆(释放杆)又回到静止位置之后；
图12是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图11类似，但是其中次操纵杆(释放杆)沿着换档线的释放方向移动，使凸轮释放盘通过释放爪被移动，从而将制动件移向释放位置；
图13是简化了的自行车控制装置的档位控制装置的后侧正视图，它与图9至图12类似，但是是在次操纵杆(释放杆)沿着换档线的释放方向移动从而使得制动件被沿着线松开方向移至下一个档位、而后次操纵杆(释放杆)回到静止位置之后；
图14是简化了的自行车控制装置的档位控制装置的后侧正视图，它与图9至图13类似，但是次操纵杆(释放杆)沿着换档线的释放方向移动，凸轮释放盘也通过释放爪被移动，从而将制动件移向释放位置；
图15是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图14类似，但是是在次操纵杆(释放杆)被沿着换档线的释放方向移动从而使得制动件被沿着线松开方向移至下一个档位、而后次操纵杆(释放杆)回到静止位置之后；
图16是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图15类似，但是主操纵杆沿着换档线卷绕方向部分地移动，使定位盘和凸轮释放盘也一起被定位爪移动，从而将制动件移至中间位置；
图17是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图16类似，但是主操纵杆被沿着换档线卷绕方向完全移动，使定位盘和凸轮释放盘一起被定位爪移动，从而将制动件移至下一个档位；
图18是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图17类似，但是主操纵杆被沿着换档线卷绕的方向部分地移动，使定位盘和凸轮释放盘一起被定位爪移动，从而将制动件移至中间位置；
图19是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的后侧正视图，它与图9至图18类似，但是主操纵杆被沿着换档线卷绕的方向完全移动，使定位盘和凸轮释放盘一起被定位爪移动，从而将制动件移至下一个档位；
图20是简化了的自行车控制装置的档位控制机构的前侧正视图(图9至图19的相反侧)，本图有选择地省略了一些部件；
图21是简化了的图20所示的档位控制机构的部件的仰视图；
图22是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构的定位盘的侧视图；
图23是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中的图22所示的定位盘的边缘正视图；
图24是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中的图22和图23所示的定位盘的透视图；
图25是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构的凸轮释放盘的侧视图；
图26是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中图25所示的凸轮释放盘的边缘正视图；
图27是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中图25和图26所示的凸轮释放盘的透视图；
图28是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构的制动件的侧视图；
图29是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中的图28所示的制动件的边缘正视图；
图30是图2至图8所示的自行车控制装置的档位控制机构中的图28和图29所示的制动件的透视图。
具体实施方式
现在结合附图来解释本发明所选的实施例。本领域技术人员从上述阐述中可以明显地认识到接下来对本发明的具体实施例的描述仅作说明之用，并非像权利要求书及其等同物一样用于限定本发明。
如图1所示，示出了一种在自行车车把14上装有根据本发明的一个实施例的自行车控制装置12的自行车10。该自行车控制装置12是一个由骑车人右手操作的右手侧控制装置12。该自行车控制装置12优选地通过换档控制缆18操作性地连接到后拨链器16上，并且通过后液压刹车软管22操作性地连接到后液压刹车装置20上。该自行车控制装置12优选地为集换档和刹车功能于一体的控制装置，其构造和配置为只用一个控制杆就进行换档和刹车两种操作，下文将有解释。可选择地，如果需要和/或期望，自行车控制装置12也可以通过一个液压刹车软管30与前液压刹车装置28相连。
作为优选，自行车10包括一个与自行车控制装置12几乎完全相同的左手侧自行车控制装置(没有图示)，不同之处在于改变了换档单元以减少可被换档的齿轮数量。作为优选，左手侧自行车控制装置通过换档控制缆26操作性地连接到前拨链器24上，以及通过刹车软管30连接到前刹车装置28上。可选择地，在一个不同的实施例中，如果液压刹车软管30将自行车控制装置12与前刹车装置28相连，则可以将左手侧的自行车控制装置通过后液压刹车软管22操作性地连接到后刹车装置20上。但是无论哪种设计，除了左手侧的自行车控制装置与控制装置12呈镜面对称并且左手侧的自行车控制装置的档位数量不同之外，左手侧的自行车控制装置的构造和操作与控制装置12基本相同。因此，这里只讨论和阐述控制装置12。
由于自行车10的大多数部件都是本领域所公知的，所以除了与本发明有关的部件，自行车10的其它部件在此就不做具体讨论和阐述了。换言之，本文只讨论和阐述与自行车控制装置12相关的部件。此外，各种传统的自行车部件，如刹车装置，附加链轮，拨链器等，虽然在此未做具体讨论和阐述，但都可以结合本发明来应用。
接下来用于描述自行车控制装置12的方向术语“向前、向后、在...之上、向下、竖直、水平、在...之下、侧向”以及其他类似的方向术语均指的是配备了本发明的自行车的方向。相应的，这些用于描述本发明的术语应当被认为均与配备了本发明涉及的自行车控制装置12的自行车相关。
如图2至图8所示，该自行车控制装置12基本包括一个自行车车把安装部31、一个刹车单元32和一个换档单元33。在该实施例中，刹车单元32和换档单元33被集成到安装部31中。优选地，安装部31由坚硬的轻质刚性材料例如轻质金属制成。
安装部31具有一个夹紧部分31a，一个容器部分31b，一个管状杆部分31c和一个定位控制安装部分31d。夹紧部分31a优选为裂孔式夹紧装置，孔的直径可以传统方式通过一个固定螺钉来改变。夹紧部分31a有着相对传统的构造，因此在此不再进行具体的讨论和阐述。管状杆部分31c主要用于支撑刹车单元32和换档单元33。安装部31的管状杆部分31c的自由端有外螺纹，用于通过螺母34将刹车单元32和换档单元33固定在安装部31上。
由图7可以很好地看到，刹车单元32基本上包括一个液压容器(由安装部31的容器部分31b形成)、一个主缸(由安装部31的管状杆部分31c形成)、和一个活塞35。刹车单元32由一个主操纵件37选择性地操作。主操纵件37还可以选择性地操纵换档单元33。因此，刹车单元32是一个集刹车操作和换档操作两种功能于一体的双重作用操纵件。主操纵件37构造和设置成当沿着如图3所示的刹车路径或刹车面向车把14移动时执行刹车操作。而且，主操纵件37构造和设置成当将其沿着如图6所示的换档路径或换档面移动时执行换档操作，该换档路径或换档面与图3所示的刹车路径和刹车面相垂直。
容器储存有液压流体(矿物油)，通过主缸中活塞35的运动为其加压，活塞35的运动是响应了主操纵杆41沿刹车路径或刹车面朝向车把14的枢轴运动。然后，加压后的液压流体以传统方式操控后刹车装置20。优选地，后刹车装置20是一种传统的液压盘式制动器。后刹车装置20的部件是相对传统的，因此这里就不再对这些部件及其操作进行详细讨论和阐述了。同样的，前刹车装置28优选为传统的液压盘式制动器，这里也不再对其进行详细讨论和阐述。可选地，通过将刹车单元32改装成线缆操纵结构，可以使用线缆操纵的刹车装置，从而实现本发明的某些方面。
如本文所述，作为优选，主缸和容器与安装部31形成一体，作为一个整体的主要支撑部件。主缸和容器相互之间流体连通，从而向后刹车装置20提供加压流体，以响应主操纵件37的操作，以传统方式执行刹车操作。
主操纵件37连接到主缸(管状杆部分31c)上，以在进行换档操作时绕主缸的中心缸轴线转动。优选地，主操纵件37包括主操纵杆41和一个连接件或环42。主操纵杆41通过一个枢销43可枢转地安装在连接件42上，这样主操纵杆41就会沿着由刹车面限定的刹车路径运动，该刹车面沿与枢销43的枢轴相垂直的方向延伸。枢销43设置为使得枢销43的枢轴线沿着与主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线相垂直的方向延伸。连接件或环42安装在主缸(管状杆部分31c)的外表面上。连接件或环42构造成可以沿换档路径绕主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线旋转，该换档路径由沿垂直于刹车路径的刹车面的方向延伸的换档面限定。因此，主操纵杆41既可以用作刹车控制杆也可以用作换档控制杆。
参看图2、3、6和8，下面讨论主操纵件37及其在安装部31上的安装。主操纵件37以可旋转的方式通过连接件42安装在安装部31的管状杆部分31c上。从图8可以很好地看出，连接件42具有一个旋转环部分42a，一个控制杆安装部分42b，一个爪安装凸缘42c和一个止挡凸缘42d。基本来讲，旋转环部分42a套装在安装部31(主缸)的管状杆部分31c上，并由螺母34固定在其上。因此，通过对主操纵杆41的自由端施加一个基本向上或者基本向下的力就能够使连接件42绕主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线旋转。
从图2、3和7可以很好地看出，主操纵件37还包括一个连接在主操纵杆41的中间部分与活塞35之间的连接杆46。因此，当主操纵杆41沿垂直于枢销43的枢转轴线的刹车路径或刹车面运动时，活塞35在主缸(管状杆部分31c)内运动从而实现刹车操作。
特别是，从图7中可以很好地看出，活塞35可滑动地置于主缸(管状杆部分31c)内，以启动后刹车装置20(图1)。作为优选，活塞35被设置在缸(管状杆部分31c)内并与活塞35的内端接触的压缩弹簧48向外偏压。这样，主操纵杆41在正常情况下通过压缩弹簧48被偏压向非刹车位置，该压缩弹簧作用在活塞35上，继而活塞35又作用在与主操纵杆41连接的连接杆46。活塞35优选包括一对环形密封圈50，这样液压流体(矿物油)就被保持在主缸(管状杆部分31c)和容器内。主缸和活塞35的操作相对传统，所以在此对这些部件及其操作不作具体讨论和阐述。
下面讨论换档单元33。如图2至图8所示，换档单元33基本上围绕主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线安装，从而提供一种紧凑的结构。此外，有了这样的配置，主操纵杆41还可以如下文所述用作换档单元33的主换档控制杆。因此，换档单元33基本包括如上所述的主操纵件37，线收紧件52，线收紧偏压件或弹簧54，换档线位置控制机构56和次操纵件或次操纵杆58。换档单元33的配置使骑车人无须注意手在车把14上的位置就能够提速或减速切换后齿轮。如下所述，主操纵杆41和次操纵杆58均通过换档线位置控制机构56操作性地连接在线收紧件52上，以选择性地卷绕或者松开内部金属线18a。
主操纵杆41构造和配置成既可以用作卷绕控制杆，也可以用作释放控制杆，还可以用作刹车控制杆。次操纵杆58构造和配置成只用作释放控制杆。因此，主操纵杆41可以在第一方向上枢转从而沿卷绕方向旋转线收紧件52，也可以在第二方向上枢转从而沿松开方向旋转线收紧件52。主操纵杆41和次操纵杆58都被构造成扳机型控制杆，它们在被操纵到档位之后会弹回静止位置。
主操纵件37的主操纵杆41构造和配置成沿换档路径或者换档面绕与缸(管状杆部分31c)的中心轴线一致或者平行的换档轴线运动，从而实现换档操作。主操纵件37构造和配置用来进行加速和减速操作，例如拉紧(卷绕)和释放(松开)。次操纵杆58也构造和配置用来沿换档路径或者换档面绕着与主缸(管状杆部分31c)的中心轴一致或者平行的换档轴线运动，从而实现换档操作。但是，次操纵杆58仅构造成用来释放内部金属线18a。
通过一个控制杆返回装置，主操纵杆41和次操纵杆58保持在它们的静止位置上，该返回装置包括一个偏压件59、一个隔离件或者垫圈60和一个推动垫圈61。该偏压件59优选为扭转弹簧，其一端连接在次操纵杆58的孔上，另一端连接推动垫圈61的一个凸起61a，推动垫圈61推动连接在主操纵杆41上的连接件42。因此，主操纵杆41在与次操纵杆58相反的转动方向上被偏压。隔离件或者垫圈60构造和配置用来在主操纵杆41和次操纵杆58之间保持适当的轴向距离，这样偏压件59就不会在它们之间轴向受挤压。
当主操纵杆41或者次操纵杆58沿基本向上方向移动时，基于后拨链器16的构造，减速或是提速操作得以实现。当主操纵杆41被骑车人沿基本向上方向移动时，次操纵杆58就会随之沿基本向上方向移动。但是，当次操纵杆58被骑车人沿基本向上方向移动时，主操纵杆41保持不动。
从图9至图15中可以看到，其中示出了线的松开操作，基于后拨链器16的构造，减速或加速操作通过线缆的松开操作得以实现。虽然图9至图15示出了次操纵杆58在被操纵，但是当主操纵杆41沿着与图9至图15所示的次操纵杆58相同的运动方向(线缆松开方向)运动时，相同的运动也会出现。因此，当骑车人基本沿向上的方向推动主操纵杆41或者次操纵杆58时，内线18a被释放，使内线18a可以从线收紧件52的周围边缘松开。内线18a的内线释放运动操纵后拨链器16，使链条相对于自行车10的中心平面沿侧向运动，从而使链条从一个齿轮或者链轮移到另一个齿轮或者链轮上。次操纵杆58包括一个环形部58a，一个爪安装凸起58b和一个止挡凸起58c。
另一方面，如图16至图19所示，主操纵件37的主操纵杆41被基本沿向下的方向推动以执行加速或者减速操作，这取决于拨链器的构造。当骑车人沿基本向下的方向推动主操纵杆41时，内部金属线18a被拉动以卷绕在线收紧件52的外围。内部金属线18a的内线拉紧运动操纵后拨链器16，使车链沿相对于自行车10的中心平面沿侧向运动，这样，链条便从一个齿轮或者链轮移到下一个齿轮或者链轮上。
从图8可以很好地看出，线收紧件52是由硬质刚性塑料材料制成的整体件。线收紧件52基本上是一个环形构件，可旋转地安装在主缸(管状杆部分31c)的周围，这样线收紧件52的中心枢转轴线与主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线重合。线收紧件52优选地安装在安装部31的管状杆部分31c上，并且它们之间设置有管状垫圈53。管状垫圈53构造和配置成能够在线收紧件52、线收紧偏压件54、换档线位置控制机构56的部件以及次操纵件或操纵杆58之间保持适当的轴向距离。特别地，管状垫圈53的第一端与弹簧支持环55接触，第二端与换档线位置控制机构56的一部分接触，这样各部件就能够在安装部31的管状杆部分31c上自由转动。
从图8中可以很好地看出，线收紧件52有多个环绕于中心孔52b周围的突起52a和一个位于线收紧件52外表面上的线缆连接点52c。后换档线缆18的内线18a的一端固定在线缆连接点52c上，另一端连在后拨链器16上。因此，当拉动内线18a时，内线18a就会围着线收紧件52的外围卷绕，如图8至图13所示，从而控制后拨链器16。
如图2、图3、图7和图8所示，线收紧偏压件54是一个盘绕的扭转弹簧，该扭转弹簧的一端54a连接在线收紧件52的一个钩上，另一端54b位于主支持件38上形成的一个孔内，该主支持件形成容器的壳体。因此，线收紧件52围绕与主缸(管状杆部分31c)的中心缸轴线重合的旋转换档轴线沿第一转动方向被偏压。如图9至图19所示，线收紧偏压件54围绕旋转换档轴线，沿逆时针方向，也就是换档线松开的方向，推动线收紧件52。当自行车控制装置12在其正常的静止位置时，线收紧件52上被预加负荷以保持档位。
仍然参见图7和图8，档位控制机构56安装在主缸(管状杆部分31c)周围用来控制线收紧件52的位置，从而通过拉紧或者放松后换档线缆18的内线18a来控制后拨链器16的档位。档位控制机构56包括一个档位保持机构62、一个档位释放机构64和一个档位卷绕机构66。档位释放机构64操作性地连接到档位控制机构56，从而使线收紧件52可以沿线松开的方向旋转。档位卷绕机构66操作性地连接到档位控制机构56，从而使线收紧件52可以沿卷绕方向旋转。
优选地，如图8所示，档位保持机构62基本包括一个安装螺栓68，一个主操纵杆保持结构69，一个安装/控制件或者盘70，一个定位制动结构71和一个换档定位件或盘72。
安装螺栓68固定在安装部31的定位控制安装部分31d上。特别地，安装螺栓68旋入安装部31的定位控制安装部分31d的孔68a中。安装螺栓68将主操纵杆保持结构69、安装/控制件或者盘、以及定位制动结构71固定在安装部31的定位控制安装部分31d上。
如图8所示，主操纵杆保持结构69基本包括一个块69a，一个压缩弹簧69b和一个控制杆接合球69c。压缩弹簧69b和位置保持球69c安装在块69a的孔中，这样位置保持球69c就偏压到连接件42的旋转环部分42a的外围边缘。连接件42的旋转环部分42a的外围边缘有一个槽口，当主操纵杆41和次操纵杆58都处在其静止位置时，位置保持球69c接合该槽口。
从图8可以很好地看到，安装/控制件或者盘70基本包括一个固定环部分70a、一个安装臂70b、一个释放控制杆止挡凸起70c、一个释放爪脱开凸块70d、和一个卷绕爪脱开凸块70e。固定环部分70a环绕管状杆部分31c安装，而安装臂70b则通过安装螺栓68固定在定位控制安装部分31d上。安装/控制件或者盘70的安装臂70b也将定位制动结构71保持在定位控制安装部分31d上。偏压件59的一端位于环形部58a的孔内，这样止挡凸起58c通常向释放控制杆止挡凸起70c偏压，从而使次操纵杆58保持在其静止位置。
仍然参照图8，定位制动结构71基本包括一个定位制动件73，一个位置保持球74和一个压缩弹簧75。该制动件73、位置保持球74和压缩弹簧75构造和配置形成一种双稳(toggle)结构，这样制动件73就可以通过位置保持球74选择性地保持在两个不同的接合位置上(如图9和图11所示)。因此，制动件73是一个位置保持构件，选择性地在位于第一接合位置时沿第一方向被偏压，在位于第二接合位置时沿第二方向被偏压。
换档定位件或盘72的旋转运动使得制动件73克服压缩弹簧75作用在位置保持球74上的力而来回摇摆(双稳)。从图28至图30中可以很好地看出，制动件73包括一个带有制动销73b的控制臂73a和一个带有一对凸轮面的凸轮臂73c。制动件73通过枢销76可枢转地连接到定位控制安装部分31d上，该枢销76保持在安装/控制件或者盘70与定位控制安装部分31d之间。位置保持球74可以响应换档定位盘72的旋转运动，选择性地与位于凸轮臂73c的自由端的凸轮面相接合，藉此，使制动件73选择性地保持在两个不同的位置上(如图9和图11所示)。特别是，制动件73随换档定位盘72的旋转运动而枢转，而换档定位盘72则是随着档位释放机构64沿线松开方向旋转，以及随着档位卷绕机构66沿卷绕方向旋转。制动件73的这种枢转运动使得凸轮臂73c克服压缩弹簧75的作用力而移动位置保持球74。当位置保持球74从位于凸轮臂73c自由端的一个凸轮面切换到凸轮臂73c的另一个凸轮面时，位置保持球74将制动件73从两个不同位置中的一个偏压到这两个不同位置中的另一个上(如图9和图11所示)。因此，如图9至图19所示，当档位控制机构56从一个档位转至下一个档位时，制动件73来回转换。
从图22至图24可以很好地看出，换档定位件或盘72基本包括一个中心孔72a、一个带有多个第一(内侧)凹进处72b的第一齿段、一个带有多个第二(外侧)凹进处72c的第二齿段、和一组卷绕棘齿72d，其中，第一齿段限定了第一组档位，第二齿段限定了第二组档位。第一(内侧)凹进处72b和第二(外侧)凹进处72c构成位置保持凹进处。换档定位件或盘72还包括外斜导坡或面72e和内斜导坡或面72f，这些导坡或导面相互成角度形成之字形图案。也就是说，导坡或导面72e和72f是以一个导坡分别与一个位置保持凹进处72b和72c相邻的方式布置的，当换档定位盘72在主操纵杆的控制下沿卷绕方向旋转时，分别用于在相邻的位置保持凹进处之间引导制动销73b。
中心孔72a是一个非圆形的孔，该孔与线收紧件52的突起52a相匹配，从而使线收紧件52和换档定位盘72一起转动。在本实施例中，第一齿段上的第一凹进处72b和第二锯齿段上的第二凹进处72c是由换档定位盘72上的单一的棘爪保持槽(detent retaining slot)形成。第二锯齿段上的第二凹进处72c沿径向距离转动轴线比第一锯齿段上的第一凹进处72b更远一些。
档位释放机构64操作性地连接到主操纵件37的主操纵杆41上以及次操纵杆58上，这样主操纵杆41和次操纵杆58都可以用于执行换档操作。特别是，次操纵杆58构造和配置成可以在次操纵杆58的运动过程中独立于主操纵杆41而操作。但是，当主操纵杆41沿线松开方向运动时，主操纵杆41和次操纵杆58会一起转动。
图9至图15示出了松开操作。尽管图9至图15图示了次操纵杆58在被操纵，但是当主操纵杆41沿着与图9至图15图所示的次操纵杆58相同的方向(线松开方向)运动时，会发生同样的运动。因此，不论骑车人沿着基本向上方向推动主操纵杆41还是次操纵杆58，内线18a都会被释放从而将内线18a从线收紧件52的外围松开。该内线18a的内线释放运动控制后拨链器16，使其沿着一个相对于自行车10的中心平面的侧向方向移动链条，这样链条便从一个齿轮或者链轮移到下一个齿轮或者链轮上。
作为优选，档位释放机构64基本包括一个凸轮释放件或者盘80、一个位置释放爪81、一个释放爪安装销82、一个释放爪偏压件83和一个保持夹84。位置释放爪81通过释放爪安装销82和保持夹84可枢转地固定到次操纵杆58上。释放爪偏压件83是个扭转弹簧，可以偏压位置释放爪81使其选择性地与凸轮释放盘80啮合。
从图25至图27可以很好地看到，凸轮释放盘80基本包括一个中心孔80a、一个带有多个施力面80b的第一凸轮段、一个带有多个第二施力面80c的第二齿段、和一组松开棘齿80d，这里，施力面80b确定了一组第一制动凸轮，第二施力面80c确定了一组第二制动凸轮。凸轮释放盘80还包括一个松开凸起80e，一个卷绕凸起80f和一组卷绕棘齿80g。
在本实施例中，第一凸轮段上的第一施力面80b和第二凸轮段上的第二施力面80c是由凸轮释放盘80上的单个槽形成。第二凸轮段上的第二施力面80c沿径向距离转动轴线比第一凸轮段上的第一施力面80b更远一些。凸轮释放盘80上的凸起80e和80f从凸轮释放盘80的主平面垂直延伸。凸轮释放盘80上的凸起80e和80f的构造和配置成允许在换档定位盘72和凸轮释放盘80之间具有有限的旋转间隙。但是，一旦凸起80e或者80f与换档定位盘72相啮合，换档定位盘72和凸轮释放盘80通常会绕主换档轴线一起运动。换档定位盘72和凸轮释放盘80之间有限量的旋转间隙使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c分别与换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c重叠。换句话说，如图9至图14所示，换档定位盘72和凸轮释放金属盘80之间有限的旋转运动使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c中的一个接触到制动件73的制动销73b并将制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c当中的一个推出。
位置释放爪81枢转地固定在次操纵杆58上，选择性地与凸轮释放盘80的棘齿80d啮合。当次操纵杆58处于正常的静止位置时，位置释放爪81停留在释放爪脱开凸起70d上，这样位置释放爪81就不会与凸轮释放盘80的棘齿80d啮合。但是，当骑车人沿线松开方向将次操纵杆58从正常的静止位置推动时，释放爪偏压件83就会偏压位置释放爪81以与凸轮释放盘80的一个棘齿80d啮合。次操纵杆58的进一步移动使得凸轮释放盘80旋转，这样凸轮释放盘80上的凸起80e就会接触换档定位盘72。这里，换档定位盘72和凸轮释放盘80之间的有限旋转运动使得凸轮释放盘80的第一和第二施力面80b和80c中的一个接触到制动件73的制动销73b并将制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c当中的一个中推出。制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c当中的一个中脱出的运动使得制动件73的凸轮臂73c克服位置保持球74和压缩弹簧75所施加的偏压力而移动。制动件73的枢转运动使得凸轮臂73c在位置保持球74上越过，这样位置保持球74和压缩弹簧75对凸轮臂73c的作用力就会从凸轮臂73c的一个凸轮面转换到另一个凸轮面上。因此，如图9至图14所示，制动件73被迫使从一个档位移至下一个档位。这种配置允许沿非线卷绕方向操纵主操纵杆41和次操纵杆58，使得在一次连续换档操作中能够移动至少两个相邻的预定档位。在该所示实施例中，主操纵杆41优选具有一个移动范围，使得骑车人能够在线松开(释放)方向上每次仅移动一个档位。次操纵杆58优选具有一个移动范围，使得骑车人在一次连续换档操作中能够有选择地移动一个、两个和三个档位。换句话说，换档定位盘72和凸轮释放盘80构造和配置成一起运动，从而制动件73能够在换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c中的相邻凹进处之间切换，以允许骑车人能够在一次连续的换档操作中移动一个、两个或者三个档位，这取决于操纵杆41或58的移动。
档位卷绕机构66基本包括换档定位盘72的棘齿72d、一个位置卷绕爪91、一个卷绕爪安装销92、一个卷绕爪偏压件93和一个保持夹94。位置卷绕爪91通过卷绕爪安装销92和保持夹94枢转地固定在主操纵件37的连接件42上。卷绕爪偏压件93是一个扭转弹簧，用于偏压位置卷绕爪91以选择性地与换档定位盘72的棘齿72d啮合。
当主操纵杆41处于正常的静止位置时，位置卷绕爪91停留在卷绕爪释放凸起70e上，这样位置卷绕爪91就可以保持与换档定位盘72的棘齿72d脱开。但是，当骑车人沿着线卷绕方向将主操纵杆41从正常的静止位置推开时，卷绕爪偏压件93偏压位置卷绕爪91，使其与换档定位盘72的一个棘齿72d和凸轮释放板80的一个棘齿80g啮合。主操纵杆41的进一步运动使换档定位盘72和凸轮释放板80一起转动。这里，换档定位盘72和凸轮释放板80一起转动使得制动件73的制动销73b沿着换档定位盘72的一个导面72e或72f从换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c中的一个中脱出。制动件73的制动销73b从换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c中的一个中脱出的运动使得制动件73的凸轮臂73c克服位置保持球74和压缩弹簧75所施加的偏压力而移动。制动件73的枢转运动使凸轮臂73c在位置保持球74上越过，这样，位置保持球74和压缩弹簧75的偏压力从凸轮臂73c自由端的一个凸轮面转换至凸轮臂73c的另一个凸轮面上。因此，如图15至图19所示，制动件73被迫使从一个档位移至下一个档位。该配置允许沿线卷绕方向操纵主操纵杆41，使得在一次连续的换档操作中可以移动至少两个(优选三个)相邻的预定档位。换言之，换档定位盘72和凸轮释放板80构造和配置成能够一起运动，这样制动件73能够在换档定位盘72的第一和第二凹进处72b和72c中的相邻凹进处之间切换，以允许骑车人在一次连续的换档操作中能够移动一个、两个或者三个档位，这取决于操纵杆41的移动。
在理解本发明的范围方面，术语“包含”一词(″comprising″)及其派生词，是开放式术语，指明要有所述的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤的出现，但并不排除其它未提及的特征、元件、组成部分、组、整体和/或步骤的出现。上述说明也适用于具有相近意思的词，例如术语“包括”(″including″)、“具有”(″having″)及其派生词。此外，术语“构件”(″member″)或者“元件”(″element”)被用作单数形式时，具有一个部分或者多个部分的双重含义。最后，表示程度的术语，例如本文用到的“基本地”(″substantially″)、“大约”(″about″)和“近似的”(″approximately″)表示改动项的合理量的偏离，这样最终的结果不会有显著变化。这些程度术语应该被解释为对于带有改动含义的术语具有至少±5％的浮动，只要这一浮动不会否定原词的含义。
尽管这里只选择了几个实施例来说明本发明，但是本领域技术人员可以从本披露中明显看出，对本发明能够作各种变化和更改，而不超出所附的权利要求所限定的本发明范围，此外，上述依据本发明对具体实施例所作的描述仅用作举例说明，并非像所附权利要求及其等同物一样用于限制本发明。

Claims (25)

1.用于自行车控制装置的位置控制机构，包括：
定位件，构造和配置为围绕旋转轴线在多个预定档位之间旋转；
位置保持件，构造和配置为选择性地在第一接合位置和第二接合位置之间运动，其中所述第一接合位置将所述定位件保持在一个预定档位上，所述第二接合位置将所述定位件保持在与所述第一接合位置不同的另一个预定档位上；以及
释放件，操作性地连接到所述位置保持件上，从而在所述第一和第二接合位置之间移动所述位置保持件。
2.根据权利要求1所述的位置控制机构，其中
所述释放件构造和配置用来移动所述位置保持件，从而所述定位件在一次换档操作中转过至少两个相邻的预定档位。
3.根据权利要求1所述的位置控制机构，进一步包括：
操纵杆，构造和配置用来移动所述释放件。
4.根据权利要求3所述的位置控制机构，其中
所述操纵杆是一个独立于所述释放件的构件。
5.根据权利要求1所述的位置控制机构，其中
所述释放件包括多个施力面，这些施力面构造和配置用来选择性地接触所述位置保持件。
6.根据权利要求5所述的位置控制机构，其中
所述施力面在所述释放件上形成狭槽。
7.根据权利要求1所述的位置控制机构，其中
所述定位件包括带有多个第一凹进处的第一齿段和带有多个第二凹进处的第二齿段，所述第一齿段限定了第一组档位，所述第二齿段限定了第二组档位，其中，所述位置保持件是制动件，所述制动件构造和配置为在所述第一和第二凹进处之间交替运动。
8.根据权利要求7所述的位置控制机构，其中
所述定位件是带有所述第二齿段的盘，所述第二齿段沿径向距离所述旋转轴线比所述第一齿段更远。
9.根据权利要求1所述的位置控制机构，其中
所述位置保持件选择性地在位于所述第一接合位置时沿第一方向被偏压，在位于所述第二接合位置时沿第二方向被偏压。
10.根据权利要求1所述的位置控制机构，其中
所述定位件包括多个构造和配置为由第一爪接合的棘齿，以围绕所述旋转轴线沿第一转动方向旋转，所述释放件包括多个构造和配置为由第二爪接合的棘齿，以围绕所述旋转轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向旋转。
11.根据权利要求1所述的位置控制机构，进一步包括
线收紧件，与所述定位件连接以随所述定位件移动，并且配置为响应所述定位件围绕所述旋转轴线的转动而拉紧和释放缆线。
12.用于自行车控制装置的位置控制机构，包括：
定位件，构造和配置为围绕旋转轴线旋转，并且具有第一齿段和第二齿段，所述第二齿段沿径向距离所述旋转轴线比所述第一齿段远；以及
位置保持件，构造和配置为选择性地在第一接合位置和第二接合位置之间移动，其中在所述第一接合位置所述位置保持件与所述第一齿段的齿接合，在第二接合位置所述位置保持件与所述第二齿段的齿接合，从而选择性地将所述定位件保持在多个预定档位中的一个上。
13.根据权利要求12所述的位置控制机构，进一步包括
释放件，操作性地连接到所述位置保持件上，从而在所述第一和第二接合位置之间移动所述位置保持件。
14.根据权利要求13所述的位置控制机构，进一步包括操纵杆，构造和配置用来移动所述释放件。
15.根据权利要求14所述的位置控制机构，其中
所述操纵杆是一个独立于所述释放件的构件。
16.根据权利要求13所述的位置控制机构，其中
所述第一齿段包括限定了第一组档位的多个第一凹进处，所述第二齿段包括限定了第二组档位的多个第二凹进处，所述位置保持件是制动件，所述制动件构造和配置为在所述第一和第二凹进处之间交替运动。
17.根据权利要求16所述的位置控制机构，其中
所述释放件包括多个第一施力面和多个第二施力面，所述第一施力面分别构造和配置为选择性地接触所述位置保持件，从而将所述制动件移出所述第一凹进处，所述第二施力面分别构造和配置为选择性地接触所述位置保持件，从而将所述制动件移出所述第二凹进处，以响应所述释放件相对于所述定位件的移动。
18.根据权利要求17所述的位置控制机构，其中
所述位置保持件选择性地在位于所述第一接合位置时沿第一方向被偏压，在位于所述第二接合位置时沿第二方向被偏压。
19.根据权利要求12所述的位置控制机构，其中
所述位置保持件选择性地在位于所述第一接合位置时沿第一方向被偏压，在位于所述第二接合位置时沿第二方向被偏压。
20.根据权利要求12所述的位置控制机构，其中
所述定位件包括多个构造和配置为由第一爪接合的棘齿，以围绕所述旋转轴线沿第一转动方向旋转，所述释放件包括多个构造和配置为由第二爪接合的棘齿，以围绕所述旋转轴线沿与所述第一转动方向相反的第二转动方向旋转。
21.根据权利要求12所述的位置控制机构，进一步包括
线收紧件，与所述定位件连接以随所述定位件移动，并且配置为响应所述定位件围绕所述旋转轴线的转动而拉紧和释放缆线。
22.自行车控制装置，包括：
自行车安装部；操纵件，围绕换档轴线枢转地连接到所述自行车安装部上，以至少通过释放换档缆线实现换档操作；以及换档单元，包括档位控制机构，所述档位控制机构包括
定位件，构造和配置为围绕旋转轴线在多个预定档位之间旋转；
线收紧件，与所述定位件连接以随所述定位件移动，并且配置为响应所述定位件通过所述操纵件沿松开方向围绕所述旋转轴线的转动而释放所述换档缆线。
位置保持件，构造和配置为选择性地在第一接合位置和第二接合位置之间运动，其中所述第一接合位置将所述定位件保持在一个预定档位上，所述第二接合位置将所述定位件保持在与所述第一接合位置不同的另一个预定档位上；以及
释放件，操作性地连接到所述位置保持件上，从而在所述第一和第二接合位置之间移动所述位置保持件。
23.根据权利要求22所述的自行车控制装置，其中
所述操纵件还围绕刹车轴线枢转地连接到所述自行车安装部上，以在沿刹车路径运动时实现刹车操作。
24.根据权利要求22所述的自行车控制装置，其中
所述操纵件还操作性地连接到所述档位控制机构上，以沿卷绕方向转动所述线收紧件。
25.根据权利要求24所述的自行车控制装置，进一步包括
次操纵件，围绕所述换档轴线枢转地连接到所述自行车安装部上，并且操作性连接到所述档位控制机构上，以沿线缆松开的方向转动所述线收紧件。
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