专利名称：用于扳柄式换挡器的钢丝绳张紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于步进式换挡器的转换机构，它具有一个张紧机构、一个保持机构和一个释放机构，尤其是涉及如权利要求1前序所述的用于张紧、保持和释放钢丝绳张力的钢丝绳张紧定位装置。钢丝绳张紧定位装置被用于扳柄式换挡器中，例如被用于操纵自行车换挡的杠杆式变速器或转柄式变速器中。
背景技术：
步进式换挡器被用于卷起和松开被弹簧预张紧的换挡拉杆并在其操作后又返回初始位置。EPO361335B1和DE19809113A1公开了步进式换挡器或扳柄式换挡器。
所示换挡器分别包括两个转换杆，其中一个用于张紧或卷起换挡拉杆，另一个用于松开定位保持装置或释放被弹簧预张紧的换挡拉杆。张紧杆通过一个在作用方向上被预绷紧的棘爪使卷绕绳圈转动，该棘爪啮合在一个传送齿中。卷绕绳圈在松开方向上被一个作用于换挡拉杆的复位弹簧预张紧。定位装置在未打开位置上总是将卷绕绳圈固定保持在当前挡位上并因而与在换挡拉杆上的复位力产生相反作用。
EPO361335B1中的定位装置由一个抗转动地与钢丝绳圈连接的并配备有扇形齿的定位盘构成，一个低仪或第二锁定件有选择地啮合到该定位盘中。为了松开换挡拉杆，通过一个释放杆接触定位作用。在这里，松开过程也分两步进行。在这种情况下，正处于配合中的第一定位突起脱离第一定位盘的扇形齿，第二定位突起插入第二锁定盘的扇形齿中。第一、第二定位盘随钢丝绳圈转动，直到第二定位突起抵靠在第二定位盘的对应定位齿上。释放杆又返回其初始位置，结果，第二定位突起脱离在第二定位盘上的齿，这样一来，钢丝绳圈可以继续转动，直到重新使第一定位突起抵靠在第一定位盘的对应定位齿上。两个转换杆在操作后由被一个复位弹簧带回到初始位置，此时，被弹簧预张紧的棘爪与为了张紧过程而设置于第二定位盘上的锯齿轮廓喀喀作响地卡接。
DE19809113A1所示的定位装置包括一个与钢丝绳圈抗转动地连接的第一定位板和第二定位板，释放杆的第一定位突起和第二定位突起分别啮合到所述定位板中。当操作释放杆时，可以解除定位作用以便卷起换挡拉杆。在这里，卷起过程也分两步走。在这种情况下，正好在工作状态下的第一定位突起离开第一定位板的定位扇形齿并且第二定位突起插入第二定位板的扇形齿中。第一、第二定位板随着钢丝绳圈转动，直到第二定位突起紧贴在第二定位板的对应定位齿上。如果释放杆反撤回初始位置，则第二定位突起离开在第二定位板上的齿，因而，钢丝绳圈可以继续转动，直到重新使第一定位突起贴在第一定位板的对应定位齿上。两个换挡杆在操作后被一复位弹簧带回到其初始位置，在这种情况下，被弹簧预张紧的棘爪喀喀做响地卡在为张紧过程而设置在第二定位板上的锯齿轮廓上。
如在这两个换挡器实施形式中所示出的那样，为了实现扳触式换挡过程，需要三个带外齿的扇形齿。在张紧过程中使用一个扇形齿，而保持过程和分两步进行的释放过程需要两个扇形齿。由于根据多个挡位而只能在齿盘外周上设置两个扇形齿，所以第三扇形齿就需要另一个盘形件。
为了实现张紧作用和释放作用，需要许多部件，例如带复位弹簧的转换杆、带有传送和定位齿轮廓的卷绕绳圈、带有锁定棘爪和预紧弹簧的定位装置以及一个带有复位弹簧的释放杆。这么多尺寸和形状要相互协调的部件要求相当高的生产成本、安装成本以及相应的在换挡器壳体内的安装空间。考虑到这些部件的使用寿命，它们要被设计成是刚性的，这尤其影响转换装置的重量和成本。
发明内容
本发明的任务是，不影响整体功能地简化换挡器，从而减少了所需部件的数量，尤其是张紧机构、保持机构和释放机构的数量，由此降低了生产成本和安装成本并减轻了换挡器重量并缩小了其安装空间。
根据权利要求的特征部分，主要通过以下措施来完成该任务，即节省提供第三扇形齿所需的第二盘形件以及用于支撑张紧棘爪的独立棘爪轴。此外，所需的第三扇形齿位于已在盘形件外周面上的两个扇形齿内并设置在第一盘形件上，棘爪轴和张紧棘爪一起构成一个共同部件。
与在已知寻求保护中提出的换挡器相比，所提出的换挡器不需要附加的第二盘形件，而是只需要一个具有第三扇形齿轮廓的通孔。因此，该盘形件在外周面上有两个扇形齿并在内部区域内有另一个扇形齿。靠内扇形齿可以配备有一个内齿或一个外齿。但是，最好选择一个内齿，因为在这种情况下，得到较大的可用齿圆直径。靠内扇形齿或是可被用于张紧过程，或是可被用于保持过程或释放过程。通过使棘爪轴和张紧棘爪组成一个部件，一方面，节省了另一个部件，另一方面，可以由此将该部件设计得比较细长，由此它可以顺利地啮合在盘形件上的张紧扇形齿用凹槽中。
用于操纵自行车换挡的本发明换挡器的转换机构基本上设置在一个支承板和一个中心轴的周围并且被一个壳体和一个衬件包围起来。在衬件上有用于换挡拉杆的调节螺丝的螺纹。换挡器借助一个整合于换挡器壳体中的控制杆套夹被定位在控制杆上。在控制杆套夹中，一条弹性显示带被引导送入骑车人的可视范围内并且绕转角度超过90度，其中该显示带借助传送齿被钢丝绳圈推动，挡位显示带从钢丝绳圈延伸向控制杆套夹并且被一个透明盖板盖住不受外界影响。为了改善可读取性，显示盖板尤其是可读区被设计成放大透镜的形式。显示带的侧面设有一个传送齿，并且显示带与在钢丝绳圈上的齿啮合。当钢丝绳圈转动时，显示带移动并由此在控制杆套夹的可视窗上显示出实际挡位。
钢丝绳圈与盘形件抗转动地连接，盘形件配备有三个扇形齿。钢丝绳圈可以通过盘形件转入理想的挡位中并保持在该挡位上。两个扇形齿位于盘形件的外周面上。第三扇形齿设置在盘形件的一通孔中并因而具有小于其它两个扇形齿的齿圆直径。其扇形齿具有一个朝内的齿，张紧棘爪啮合在其锯齿中，以便分步地使换挡拉杆在张紧方向上卷起到钢丝绳圈上。张紧棘爪支承在操作件中并且绕一个棘爪轴转动，该棘爪轴的走向近似垂直于或最好平行于钢丝绳圈的中心轴。由于操作杆设置在支承板下并且带有张紧扇形齿的盘形件设置在其上，因此张紧棘爪必须或是绕支承板或是最好穿过支承板。为此有利的是，张紧棘爪的啮合区和支承区在棘爪轴的走向平行于钢丝绳圈轴时在转动轴方向上被布置成立体错开。因此，张紧棘爪在张紧过程中以其支承区支承在操作件内并通过插入支承板的一个窗口中，以使其啮合区通过张紧扇形齿使盘形件和进而钢丝绳圈在张紧方向上转动。设置在支承板和一中心轴周围的换挡部件以及细长张紧棘爪节省空间地穿过支承板而啮合在靠内的张紧扇形齿中能够实现部件数量少的结构很紧凑的换挡器实施形式。
在一个最小变型方案中提议，完全省掉明显的棘爪轴或所形成的转动接头，从而张紧棘爪只绕一个边缘或一个倒圆轮廓转动并且支承在操作件的一个对应的配合轮廓上。
换挡过程通过操纵操作件引起，该操作件可以克服一个复位弹簧地绕中心轴转动。根据转动角度的不同，可以用操作件继续转换到一个或多个挡位上。如果又松开操作件，则它又在弹簧的支持下返回初始位置。被弹簧预张紧的张紧棘爪的轴的一端被置于操作件中。另一个支承点由一个中间片构成，该中间片形状配合地与该操作件连接。在完成张紧过程后，该钢丝绳圈借助一个也被弹簧预张紧的保持棘爪被固定在实际挡位上，该保持棘爪作用于一个在盘形件外周面上的扇形齿上。
在释放过程中，操作配备有复位弹簧的释放件。呈释放杆形式的释放件可以在中心轴方向上摆动地支承着。在操作时，释放杆压向朝向保持齿被预张紧的并具有两个固定棘爪的移动件并因而促使处于啮合中的保持棘爪离开在盘形件外周面上的第一扇形齿的锯齿廓。这两个棘爪即一个保持棘爪和一个锁定棘爪彼此面对并且与环卡盘形件的移动件牢固连接或者构成一个单元。现在，通过换挡拉杆被预张紧的钢丝绳圈在松开方向上一直转动，直到已经啮合在第二扇形齿的齿廓中的锁定棘爪抵靠在下个齿上并因而中断松开过程。如果又解除释放杆的受力状况，则释放杆可返回初始位置，在这种情况下，移动件也返回保持位置。锁定棘爪离开第二扇形齿的齿廓并且钢丝绳圈在松开方向上继续转动。松弛下来的锁定棘爪跟随保持棘爪并且又卡入第一扇形齿的齿廓中。通过使保持棘爪接触下个锯齿，重新停止松开过程并由此固定住实际挡位。
为了继续说明本发明的特征，结合附图示出了一个实施例，其中图1示出了一个只有一盘形件的扳柄式换挡器的分解图，该盘形件配备有三个扇形齿；图2示出了释放机构的组成部分；图3示出了张紧机构和衬件；图4示出了挡位显示机构的组成部分和换挡器壳体。
附图标记一览表1-换挡器壳体；2-衬件；3-控制杆套夹；4-夹紧螺栓；5-螺纹；6-调节螺丝；7-支承板；8-轴；9-钢丝绳圈；10-盘形件；11-操作件；12-轴向螺母；13-释放件；14-摆杆轴销；15-移动件；16-定位棘爪；17-锁定棘爪；18-张紧棘爪；19-钢丝绳圈弹簧；20-转杆弹簧；21-棘爪轴；22-中间片；23-传送齿；24-显示带；25-凹槽；26-盖板；27-释放弹簧；28-保持弹簧；29-保持扇形齿；30-导向铆钉；31-长孔；32-锁定扇形齿；33-张紧扇形齿；34-钢丝绳圈弹簧；35-棘爪弹簧；36-容纳孔；37-齿圈；38-托座；39-内导槽；具体实施方式
图1以分解视图示出了扳柄式换挡器的一个优选实施形式的主要部件。
该换挡器由功能组件即释放机构、张紧机构、挡位显示机构组成。这些功能组件被换挡器壳体1包围起来，该壳体带有一体式控制杆套夹3和衬件2。换挡器壳体1借助一个呈控制杆套夹3形式的控制杆固定部和一个夹紧螺栓4被固定在控制杆上。在衬件2上有一段用于容纳调节螺丝6的螺纹5，换挡拉杆的调整需要所述调节螺丝。衬件2包括螺纹5在内不需要其它后续加工地由合成材料制成。
一释放机构和张紧机构设置在一块支承板7和一个中心轴8的周围。在轴8上支承着钢丝绳圈9、盘形件10以及操作件11并且它们被一个轴向螺母轴向固定住。释放过程由呈摆杆形式的释放件13引起。被弹簧预张紧的释放件13在操作时绕摆杆轴销14摆向中心轴8，同时，也被弹簧预张紧的并带有定位棘爪16和对置的锁定棘爪17的移动件15离开在盘形件10上的对应扇形齿的配合区。在盘形件10上有三个扇形齿。定位棘爪16或锁定棘爪17交替啮合在外周上对置的两个扇形齿中。第三扇形齿位于外周内或靠外扇形齿的内侧并且在张紧棘爪18的张紧过程中起到啮合齿的作用。盘形件10抗转动地与钢丝绳圈9连接并且也通过总是存在的转换拉应力和钢丝绳圈弹簧19在松开方向上被预张紧。张紧过程由呈转动杆形式的操作件11引起。操作杆11被转动杆弹簧20保持在初始位置上。被弹簧预张紧的张紧棘爪18绕棘爪轴21转动，该棘爪轴的走向平行于中心轴8并且一侧支承在操作件11中并且另一侧支承在一个中心片22内。中心片22的外轮廓被设计成能够使它抗转动地移入操作件11的对应配合轮廓中。在张紧棘爪18上有带有成形棘爪轴21的支承区和带有棘爪轮廓的啮合区。这两个区域在棘爪轴或摆动轴销方向上立体错开，以便必须只通过比较细长的棘爪形状就能穿过固定不动的支承板7地啮合在靠内的扇形齿中。张紧棘爪18以其啮合区穿过支承板7并且在张紧钢丝绳圈的操作时卡入在盘形件10上的靠内扇形齿的齿廓中。
这种使支承区和啮合区空间错开的棘爪构想例不仅适用于所示的扳柄式换挡器的解决方案，而且可以通用于带有一个张紧机构和一释放机构的换挡器。
换挡器配备有一个安放妥当的挡位显示机构。实际挡位由一个配设有传送齿23的弹性显示带24从钢丝绳圈9起沿一个凹槽25被传入骑车人的可视范围内。凹槽25和进而显示带24通过一个在骑车人可视范围内透明的盖板26被罩住而不受外界影响。为了更清楚地看到挡位显示，在骑车人可视范围内的透明盖板26成放大透镜形式。
图2示出了带有成摆杆形式的释放件13的释放机构，该释放件绕摆杆轴销14地在中心轴8方向上进行操作。释放弹簧27使摆杆在完成释放动作后又返回初始位置。在转换阶段外，保持弹簧28将移动件15拉向盘形件10，在这里，定位棘爪16啮合在保持扇形齿29的齿廓中并且防止了盘形件10或钢丝绳圈9在松开方向上的转动。移动件15依靠两个导向铆钉30受到引导。所述导向铆钉穿过两个长孔31地被固定在支承板7上。
锁定棘爪17位于定位棘爪16的对面，锁定棘爪在释放过程中卡入在盘形件10外周上的锁定扇形齿32的齿廓中并由此只允许钢丝绳圈9按规定进行释放运动。在盘形件10内有一个用于张紧扇形齿33的通孔。盘形件10抗转动地与在松开方向上被一个钢丝绳圈弹簧34预张紧的钢丝绳圈9连接。钢丝绳圈9配备有一个齿圈37，它用于形状配合地将实际钢丝绳圈位置报告给挡位显示机构。
图3示出了衬件2和带有成转动杆形式的操作件11的张紧机构，该操作件绕一个中心轴转动并且通过一轴向螺母12被轴向固定住。操作件11被转动弹簧20保持在初始位置上。张紧棘爪18和棘爪弹簧35由操作件11承载。此外，操作件11接纳棘爪轴21的一端，而另一端支承在中心片22内。如此选择在张紧棘爪18或棘爪轴21的支承区内的杠杆比，即在中心片22内的支承点尽可能多地承受支承力。中间片22在中央区内有一个用于张紧棘爪18的通孔并且抗转动地与操作件11连接。
在张紧过程中，操作件11与张紧棘爪18一起在张紧方向上运动，同时，张紧棘爪18的啮合区啮合在张紧扇形齿的齿廓中并且使盘形件或钢丝绳圈转入下个挡位。该支承区和啮合区在棘爪轴21或张紧棘爪18的摆动轴销的方向上立体错开，从而在中间片22和支承板内的通孔的尺寸只需根据摆动的啮合区来确定。
在张紧过程中，一次转换运动也可以继续切换到许多挡位。在张紧过程中，锁定棘爪在盘形件的保持扇形齿上卡卡作响地滑过，以便在该换挡过程后又克服转换拉应力地固定住实际挡位。衬件2是一个合成材料件并且和换挡器壳体一起包围着转换机构。在衬件2的侧面上，设有配备有内螺纹5的并用于调节螺丝6的容纳孔36。紧凑的衬件2包括带螺纹5的容纳孔36是在一个加工工序中制成的并且与换挡器壳体拧接在一起。
图4示出了换挡器壳体1，它具有一体式控制杆套夹3和包括显示带24的挡位显示机构的组成部分。控制杆套夹3和换挡器壳体1一起构成一个整体部件并且通过夹紧螺栓4被固定在控制杆上。在弹性显示带4的侧面上设有传送齿23，所述传送齿啮合在钢丝绳圈9上的一对应齿圈37内。因而，在钢丝绳圈9转动时，实际挡位通过在显示带24和钢丝绳圈9上的齿被传入骑车人的可视范围内并且在那里显示出来。在这里，显示带24在一个在控制杆套夹3中的凹槽25中围绕控制杆地被引入一个有利的显示区内。显示带24在传送齿区域内被一个托座38传送并且在控制杆侧被一个内导槽39并在外侧面上别一盖板26引导，在这里，显示带绕转控制杆的角度超过90度。盖板26在骑车人可视范围内是透明的并且为了看清楚显示结果而被设计成头颈或放大镜片的形状。
权利要求
1.带有一张紧机构、一保持机构和一释放机构的换挡器，它包括一换挡器壳体(1)，它最好有一个控制杆固定部，一钢丝绳圈(9)，一张紧机构，它有一扇形齿、一张紧棘爪(18)和一操作件(11)，一释放机构，其特征在于，该释放机构配备有两个扇形齿、两个用于保持和分步释放换挡拉杆的棘爪和一个释放件13，并且用于张紧、保持和释放换挡拉杆的扇形齿设置在一个盘形件(10)上。
2.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于，这些扇形齿同轴安置在盘形件(10)上，其中至少一个扇形齿位于其外轮廓上，一个扇形齿位于盘形件外周面以内。
3.如权利要求2所述的换挡器，其特征在于，设置在盘形件外周面内的扇形齿位于一盘形件通孔内并且最好配设有内齿。
4.如权利要求1-3所述的换挡器，其特征在于，释放机构的扇形齿最好对置地设置在外周面上，张紧机构的张紧扇形齿(33)位于盘形件(10)内。
5.如权利要求1-3所述的换挡器，其特征在于，张紧扇形齿(33)和释放机构的保持扇形齿(29)彼此相对地设置在盘形件(10)的外周面并且锁定扇形齿(32)位于盘形件(10)内。
6.如权利要求1-3所述的换挡器，其特征在于，张紧扇形齿(33)和释放机构的锁定扇形齿(32)彼此相对地设置在盘形件(10)的外周面上并且保持扇形齿(29)位于盘形件(10)内。
7.如权利要求1和2所述的换挡器，其特征在于，配备有扇形齿的盘形件(10)抗转动地与钢丝绳圈(9)连接并且其操作件(11)位于一中心轴(8)周围地安置在换挡器壳体(1)内。
8.如权利要求7所述的换挡器，其特征在于，钢丝绳圈(9)配备有一齿圈(37)，可直线移动的弹性显示带(24)的传送齿(23)啮合在该齿圈中。
9.如权利要求7所述的换挡器，其特征在于，显示带(24)围绕整合于换挡器壳体(1)中的控制杆套夹(3)并导向移动。
10.如权利要求7-8所述的换挡器，其特征在于，显示带(24)在控制杆套夹(3)中的绕转角度大于90度并且被一个透明的并且光学放大的盖板(26)引导。
11.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于，该释放机构安装在一支承板(7)上，张紧机构设置在支承板的下面，其中张紧棘爪(18)为了啮合在盘形件(10)上的张紧扇形齿(33)中而穿过支承板(7)。
12.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于，转换机构主要由支承板(7)承载并且被带有一体式控制杆套夹(3)的换挡器壳体(1)和一衬件(2)覆盖住，其中用于钢丝绳圈调节件且最好是一调节螺丝(6)的容纳孔(36)位于衬件(2)上。
13.带有一张紧机构和一释放机构的换挡器，它包括一换挡器壳体(1)，一钢丝绳圈(9)，一张紧机构，一释放机构，其特征在于，张紧机构主要由一张紧扇形齿(33)、一张紧棘爪(1)8和一操作件(11)组成，其中张紧棘爪(18)的支承区和啮合区被设置在在棘爪轴(21)或摆动轴销的方向上空间错开。
14.如权利要求13所述的换挡器，其特征在于，张紧棘爪(18)由一棘爪和一棘爪轴(21)构成并且两者构成一个共同部件。
15.如权利要求13所述的换挡器，其特征在于，张紧棘爪(18)的棘爪轴(21)一方面支承在操作件(11)内，另一方面支承在一与操作件(11)相连的中间片(22)上。
16.带有一张紧机构和一释放机构的换挡器，它包括一换挡器壳体(1)，一钢丝绳圈(9)，一张紧机构，一释放机构，其特征在于，张紧机构主要由一张紧扇形齿(33)、一张紧棘爪(18)和一操作件(11)组成，其中张紧棘爪(18)的支承区和啮合区彼此相对并且张紧棘爪(18)的摆动轴销的走向不平行于钢丝绳圈的轴8，而是最好与该轴垂直。
17.如权利要求13和16所述的换挡器，其特征在于，张紧棘爪(18)没有鲜明形成的棘爪轴或所形成的接头，而是张紧棘爪(18)可以绕一棘爪边缘转动并且同时支承在一个在操作件(11)上的对应配合轮廓上。
全文摘要
本发明涉及在用于自行车换挡操作的杠杆式变速器或转把式变速器中的带有张紧机构、保持机构和释放机构的扳柄式换挡器。该换挡器由一壳体构成，该壳体具有一体式控制杆套夹和一个张紧机构、一保持机构、一释放机构和一显示机构。各有一个张紧棘爪、一定位棘爪和一锁定棘爪啮合在张紧、保持和释放过程所需的扇形齿中，所述扇形齿安置在唯一一个盘形件中。此外，一个最好带内齿的扇形齿被安置在一个盘形件通孔的范围内。张紧运动通过一细长的张紧棘爪从操作件穿过支承板地被传递给在盘形件内的张紧扇形齿。实际挡位通过一与钢丝绳圈的齿啮合的弹性显示带从钢丝绳圈起绕过控制杆并沿控制杆套夹地传入骑车人的可视范围内。为看清楚显示结果，显示带的透明盖板成透镜或放大镜片形式。转换机构被合成材料制的换挡器壳体和一衬件包围着。在衬件上还有转换拉应力调节螺丝的容纳孔。
文档编号B62M25/04GK1461722SQ03140650
公开日2003年12月17日 申请日期2003年5月30日 优先权日2002年5月31日
发明者R·维泽尔, 马丁·维斯 申请人:Sram德国有限公司