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CN1238218C - 一种自行车的变档装置 - Google Patents

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Abstract

一种自行车传动变档装置，其包含一固定件；一紧线元件，可转动地支承于固定件以使之可择一地于传动元件绕线方向与解绕方向转动，紧线元件偏向传动元件解绕方向；第一控制件，可藉单向传动组件啮合紧线元件，以于传动元件绕线方向转动紧线元件；一定位组件，与紧线元件偶合，可调换成定位状态以固持紧线元件于选定位置，或调换成释放状态，使紧线元件于传动元件解绕方向转动，定位组件仅包含与紧线元件偶合的单一定位掣子；及第二控制件，可啮合定位组件以于定位及释放状态间转换定位组件。

Description

一种自行车的变档装置
本申请是申请日为1997年1月20日、申请号为97109985.5、名称为“一种自行车的变档装置”的中国专利申请的分案申请。
                     技术领域
本发明涉及适用自行车的变档装置，尤其涉及较现有变档机构紧凑且易用的变档机构。
                     发明背景
美国专利第5,203,213号曾揭示一种指示的变档装置，如该专利的图3和4所示，其变档机构包含一固定于手把上的托架(B)的支承轴11；一可旋转地装于支承轴11上的紧线卷轮2用以拉动或释放控制线(I)；一可绕支承轴11枢转的第一控制柄4可使紧线卷轮2拉动控制线(I)；及第二控制柄7可使紧线卷轮2释放控制线(I)。第一控制柄4藉馈送掣子41啮合紧线卷轮2的馈送齿21，使紧线卷轮(2)转动于线拉动方向。第二控制柄7藉两掣子32，62啮合紧线卷轮2上两组定位齿31，61，使紧线卷轮转动于线释放方向。第一控制柄4及第二控制柄7均位于手把下方，以供乘骑者拇指及食指操作。
许多使用者相当满意上述自行车变档装置。然而，该变档装置结构亦有些缺点。例如，用于释放控制线的两个掣子机构增加制造成本，结构复杂且重。附加组件亦增加变档装置整体尺寸及厚度或直径。尺寸变大后亦降低变档装置的美观性。
通常欲建造用于指示自行车多速变档装置单一掣子释放机构(如7个或更多)均告失败。其中一问题源自每一齿轮的线拉动量不同，此需具有变化相邻齿距的定位齿，而啮合定位齿的掣子须可配合不同的间距。然而当变速数目增加时，定位齿的间距必须减小，否则变档装置尺寸须增加。显然增加变档装置之尺寸并不可行。减少定位齿间距须相对减小定位掣子尺寸。然而掣子厚度须配合尺寸减小而变小。为适合传统释放机构产生高作用力，掣子须以烧结金属或更昂贵的方法制成。
此外，变档柄位于手把下方常不利变档机构的高性能操作。由于手把常妨碍变档柄视线，尤其对经验少的使用者以食指操作换档柄时，使用者不熟悉组件位置，或无法灵巧操作，又不能自视确认变档柄的位置以正确拨换。这样，既费时又恼人，更有甚者，变档柄的位置使之无法同时变档且刹车，这就限制了赛车手有效竞争，并阻碍乘骑者欲同时刹车及变档之高性能使用。
                     发明内容
本发明涉及适用自行车的变档装置，结构较现有变档机构精巧，并且可高性能骑乘。简言之，本发明的变档装置可采用单一掣子机构释放控制线而减少尺寸。为方便操作控制柄，将控制柄装设后，刹车操作组件(例如既安装托架又安装刹车柄)乃置于控制柄之间。这样乘骑者至少可立即目视一控制柄，并可同时操作刹车及变档装置。
更明确地，本发明的一实施例为一种自行车传动变档装置，包含：一固定件；一紧线元件，其可转动地支承于固定件以使之可择一地于传动元件绕线方向与解绕方向转动，紧线元件偏向传动元件解绕方向；第一控制件，可藉单向传动组件啮合紧线元件，以于传动元件绕线方向转动紧线元件；一定位组件，与紧线元件偶合，可调换成定位状态以固持紧线元件于选定位置，或调换成释放状态，使紧线元件于传动元件解绕方向转动，定位组件仅包含与紧线元件偶合的单一定位掣子；及第二控制件，可啮合定位组件以于定位及释放状态间转换定位组件。
为建造具有单一掣子的释放机构的变档装置，传动元件的紧线元件包含一控制件，其具有多个定位齿以啮合单一释放掣子，其中至少多个定位齿的两对定位齿之间的间距为固定值。为适应指示的变档系统的变化拉线要求，紧线元件的绕线表面为不规则形。就一些应用例，此可意指绕线表面距离紧线元件的枢点的半径渐增。
本发明还提供了一种自行车传动变档装置，包含：一安装件；一紧线元件，其可转动地支承于安装件，以使可择一地于传动元件绕线方向及解绕方向转动，紧线元件偏向传动元件解绕方向；一定位元件，置于紧线元件上以供转动，定位元件具有多个驱动齿及多个定位齿；第一控制件，藉一单向传动组件啮合多个驱动齿，以于传动元件绕线方向转动紧线元件；及第二控制件，可转动地偶合于安装件以啮合单一定位掣子，定位掣子啮合多个定位齿，定位掣子包含两分隔的叉件，叉件相隔距离约等于一对相邻定位齿的距离。
                      附图简介
下面将通过示例并参考附图而对本发明的优选装置进行详细描述，其中：
图1为本发明的自行车变档装置的特定实施例的顶视图；
图2为图1所示变档装置的截面图；
图3为图1所示变档装置的扩大图；
图4说明图3所示掣子位置及控制件；
图5A-5E说明图3所示变档装置的释放操作；
图6为根据本发明变档装置另一实施例的透视图；及
图7为图6所示变档装置的截面图。
                优选实施例的说明
图1为根据本发明的自行车变档装置10的特定实施例的顶视图。变档装置10包含一安装托架14，可安装变档装置10于自行车手把18或其他结构件上；一套件22可套装变档元件；一主柄26可使变档装置10拉动变档缆线组件的内线28(见图2)；一释放柄34可使变档装置10释放内线28。
图2及3显示变档装置10的详细结构。一下盖38装于托架14以形成套件22的下部，托架14藉安装螺钉40固定于手把18上。一主枢杆44延伸穿过安装托架14的开口48。紧线元件52籍一轴套56装于主枢杆44并以弹簧60使之偏向于线解绕方向。一缆线固持件64是在内缆线28一端，并由紧线元件52内的端接件66以已知方式固持。变档操作时，内线28由绕线槽68导引。一控制件72固定于紧线元件52，因而可整体配合转动，一固持板76安装于控制件72上。如下详述，控制件72包含多个定位齿80及多个驱动齿84，用以转动及控制与主柄26及释放柄34接合的紧线元件52的位置。一上盖88装于托架14以形成套件22的上部。
释放杆34可转动地装于释放枢杆92，枢杆再装于托架14。一弹簧94装于释放柄34与释放枢杆92之间使释放柄34偏向原本位置(如图1实线所示)。一释放掣子98亦可转动地装于释放枢杆92，并以释放掣子弹簧102而偏向于顺时针方向。释放掣子98包含分开的叉头104，106，用来以下文会讨论的方式啮合控制件72上的定位齿80。释放掣子98及释放掣子弹簧102被C型夹110固持于释放枢杆92上。释放柄34上的释放柄片101可配合释放掣子98上的掣子片103使释放掣子反时针枢转，以对应释放柄34的反时针移动。
主柄26藉一轴套112及一固持螺钉113装于主枢杆44。一螺钉盖115装于螺钉113上。一分隔件114置于主柄26及固持板76之间。一弹簧118装于主柄26与固持板76上的弹簧片122之间致使主柄26偏向原本位置(图1实线所示)。驱动掣子130装于驱动枢杆134，枢杆134再依次装于主柄26。驱动掣子130被弹簧138偏向于顺时针方向，驱动掣子130及弹簧138均以C型夹142固定于主枢杆134上。
图4说明紧线元件52及控制件72的详细结构，及释放掣子98与驱动掣子130如何分别配合定位齿80及驱动齿84的。本实施例中，有8个定位齿80与8与驱动齿84以提供8速自行车传动。叉头104，106相隔一段距离，约等于相邻定位齿80间的距离。拟假设本实施例的自行车传动为变速飞轮组合，以利下列讨论其中变速装置由一飞轮链盘移动驱动链条至另一链盘。亦可视需要采用其他传动方式。由于紧线元件52被弹簧60偏向于反时针方向，因此当定位齿80H抵靠释放掣子98的叉头104时，驱动链条可啮合最小飞轮链盘，当定位齿80G抵靠释放掣子98的叉头104时，驱动链条乃啮合第二小飞轮链盘，如此当定位齿80A抵靠释放掣子98的叉头104时，链条啮合最大的飞轮链盘。
当自行车传动未处于变档过程时，驱动掣子130的啮合突起140停于固持板76的端接件144上。当驱动链条切换至次大飞轮链盘时，主柄26顺时针转至图1虚线所示位置。这就使驱动掣子130依图4箭头方向移动，故驱动掣子130的啮合突起140越过固持板76的端接件140，落入驱动齿84F及84G的间隙中，并压靠驱动齿84G侧。紧线元件52及控制件72然后顺时针转动。由于释放掣子98可转动地装于释放枢杆92，当定位齿80F压靠释放掣子98，掣子98即逆时针转动，于是容许定位齿80F移动至叉头104另一侧。然后，主柄26释放时，弹簧118使主柄26回归图1实线所示位置，驱动掣子130退缩至图4所示位置。由于紧线件52及控制件72以弹簧60偏向逆时针方向，控制件开始转动。然而当定位齿80F抵靠叉头104，控制件72停止转动，使紧线元件52维持于所定位置。
当链条变换至较小齿轮时，释放柄34逆时针转至图1虚线位置。如此致使释放柄片101压靠掣子片103以逆时针转动掣子98。图5A-5E显示链条由次小链盘(图4所示位置)。至最小链盘的释放掣子98的动作。最初，定位齿80G，抵靠叉头104，如图4及5A所示。当释放掣子98逆时针转动时，叉头104上移定位齿80G侧直至叉头端104越过定位齿80G端。于是，受弹簧60逆时针偏向的控制件72乃逆时针转动，直至定位齿80F抵靠图5C所示叉头106。由于驱动掣子130的啮合突起140停于固持板76的端接件144，驱动掣子130并未干预控制件72转动。当释放柄34释放后，弹簧94使释放柄转回图1实线位置，于是使释放柄片101自掣子片103脱离，如图5D所示。由于弹簧102使释放掣子顺时针偏向，释放掣子98开始顺时针转动，叉头106上移定位齿80F侧直至叉头106端越过定位齿80F端。这样，受弹簧60逆时针偏向的控制件乃逆时针移动，直至定位齿80H抵靠叉头104，如图5E所示，于是完成变档动作。
当自行车传动变档时，传动缆线或其他传动元件的位移量就每一齿轮均有变化。在变速装置/飞轮传动中，此乃部分因连续飞轮齿轮间距离变化所致。在指示变档装置中，可设定定位齿彼此不同间隔而适应变化位移。此意谓释放掣子必须因适应定位齿间最大间隔，因而增加变档装置的尺寸。再者，当变速数目增加时，定位齿间隔必须跟着减少，或增加变档装置尺寸。减小定位齿间距须相对减少定位掣子的尺寸。然而，当掣子尺寸减少时，掣子厚度必然必须减少，尤其如释放掣子98中的叉头104，106等掣子叉头。为因应典型释放机构遭遇高作用力，掣子必须以烧结金属或其他昂贵方法制成。当变速数目持续曾加，叉头变薄，单一掣子无法满足所需功能。
本发明欲解决问题，仍不论传动缆线的变化位移规格，设定相邻位齿间距为等值。此实施例中，定位齿间距80B、80C；80C，80D；80E；80F及80F，80G为等值。此特定实施例中，固定间距为18°，但非关键性。实际间距视特定应用而定。为因应传动缆线变化位移规格，缠绕面68为不规则形。本实施例中，缠绕表面68距离紧线元件52的枢点的半径渐增。于是，尽管定位齿间距为等值，缆线位移量乃可变化，且不致增加变档装置整个尺寸。当然，实际缠绕面的形状亦视应用而定，故可半径渐减，维持不变的，平面的，是有一暂时尖头的，或视应用而具其他形状。
应注意的是，并非所有定位齿对须具固定间距。例如，定位齿80G，80H间距为25°，定位齿80A，80B间距为28.8°。具有固定间距的定位齿对数视所欲节省空间，自行车传动变速数目及其他设计因素而定。本实施例中，定位齿80间距可容许控制件72提供7个以上速度，控制件直径在30mm或更小。
图6为本发明的变档机构200另一实施例的顶视图。此例中，变档装置206的操作组件紧邻刹车操作单元208安装，故第一操作柄212位于刹车操作单元208下方，第二操作柄216位于刹车操作柄208上方。在此例中，第一柄212充当主柄，而第二柄216充当释放柄，如箭头所示动作。但柄的功能及移动方向可颠倒或视需要改变。此外，柄212，216可位于刹车操作单元208上下任何处，例如，柄212，216可位于安装托架220、刹车柄224或任何其他刹车操作单元208部分的上下。这样设计可同时变档及刹车，高性能操作时柄可轻易视及。
图7为图6所示变档装置的截面图。检视后其操作组件204的结构明显与第一实施例相同，除了主柄位置及释放柄已颠倒外。主枢杆44以被加长配合托架14，本例中托架14已与刹车操作单元208整合一体。对应第一实施例中主要组件之组件均相同编码，故于此不再述。
以上为本发明的各种不同的实施例的描述，然而可在不离开本发明的精神及范围下采用另外的变化。例如，图6-7的实施例可采用传统多段释放掣子操作组件。分开零件可整合一体，另件形状，方向及位置可视需要改变。虽然使用线28为绕线传动元件，亦可使用其他传动元件(链条，皮带等)。
因此，本发明的范围不应受所揭示的特定结构的限制。本发明的真正范围应由权利要求书来决定。当然，虽然在权利要求书中使用标号以便于参考附图，但是本发明不应由于此标号而受限于附图中的构造。

Claims (6)

1、一种自行车传动变档装置，包含：
一固定件(14)；
一紧线元件(52)，可转动地支承于固定件(14)以使之可择一地于传动元件绕线方向与解绕方向转动，紧线元件(52)偏向传动元件解绕方向；
第一控制件(26)，可藉单向传动组件(72，84，130，144)啮合紧线元件(52)，以于传动元件绕线方向转动紧线元件(52)；
一定位组件(72，80，98)，与紧线元件(52)偶合，可调换成定位状态以固持紧线元件(52)于选定位置，或调换成释放状态，使紧线元件(52)于传动元件解绕方向转动；及
第二控制件(34)，可啮合定位组件(72，80，98)以于定位及释放状态间转换定位组件(72，80，98)；
其特征在于，定位组件(72，80，98)仅包含与紧线元件(52)偶合的单一定位掣子(98)；
该自行车传动变档装置还包含偶合紧线元件(52)的第三控制件(72)，及具有啮合掣子(98)的多个定位齿(80)，其中多个定位齿(80)的至少两对之间的间距为相等值；
该多个定位齿(80)包含至少七个成串的定位齿(80)，其中该至少七个成串的定位齿中的邻接的六个定位齿(80B-80G)中的每一对相邻的定位齿之间的间距为该相等值，而第七个定位齿(80A)与相邻的定位齿(80B)之间的间距与该相等值不同。
2、如权利要求1所述装置，其特征在于，该相等值为18°。
3、如权利要求1所述装置，其特征在于，第七个定位齿(80A)与相邻的定位齿(80B)之间的间距大于该相等值。
4、一种自行车传动变档装置，包含：
一固定件(14)；
一紧线元件(52)，可转动地支承于固定件(14)以使之可择一地于传动元件绕线方向与解绕方向转动，紧线元件(52)偏向传动元件解绕方向；
第一控制件(26)，可藉单向传动组件(72，84，130，144)啮合紧线元件(52)，以于传动元件绕线方向转动紧线元件(52)；
一定位组件(72，80，98)，与紧线元件(52)偶合，可调换成定位状态以固持紧线元件(52)于选定位置，或调换成释放状态，使紧线元件(52)于传动元件解绕方向转动；及
第二控制件(34)，可啮合定位组件(72，80，98)以于定位及释放状态间转换定位组件(72，80，98)；
其特征在于，定位组件(72，80，98)仅包含与紧线元件(52)偶合的单一定位掣子(98)；
该自行车传动变档装置还包含偶合紧线元件(52)的第三控制件(72)，及具有啮合掣子(98)的多个定位齿(80)，其中多个定位齿(80)的至少两对之间的间距为相等值；
该多个定位齿(80)包含至少八个成串的定位齿(80)，其中该八个定位齿的中间六个(80B-80G)的邻近对之间的间距为该相等值，第一个定位齿(80A)与第二个定位齿(80B)之间的间距与该相等值不同，第七个定位齿(80G)与第八个定位齿(80H)之间的间距与该相等值不同。
5、如权利要求4所述装置，其特征在于，该相等值为18°。
6、如权利要求4所述装置，其特征在于，第一个定位齿(80A)与第二个定位齿(80B)之间的间距大于该相等值，且第七个定位齿(800)与第八个定位齿(80H)之间的间距大于该相等值。
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