專利名稱：腳踏車用之氣動(dòng)式傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于腳踏車拔鏈器，更特定的說是關(guān)于由高壓氣體所啟動(dòng)的腳踏車換檔器。
一種有若干齒輪的換檔單元被用在一腳踏車中以更輕松的爬山或在平地時(shí)可騎得更快。一個(gè)換檔系統(tǒng)包括一個(gè)換檔控制元件及一個(gè)換檔機(jī)構(gòu)，騎車者用換檔控制元件進(jìn)行換檔動(dòng)作，換檔機(jī)構(gòu)經(jīng)鋼線連接換檔控制元件。
舉例而言，換檔控制元件包括兩支換檔桿與一個(gè)卷線器，換檔桿被操控時(shí)，卷線器經(jīng)一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。換檔機(jī)構(gòu)有外部型及內(nèi)部型。外部型換檔機(jī)構(gòu)有許多鏈輪與一換檔器，這些鏈輪彼此平行且有不同數(shù)量的齒，換檔器在這些鏈輪的軸向(此后被稱為換檔方向)往復(fù)移動(dòng)且被用以引導(dǎo)鏈條到這些鏈輪之一上。換檔器有一安裝元件與導(dǎo)鏈元件，安裝元件被設(shè)在腳踏車上，導(dǎo)鏈元件相對(duì)于安裝元件移動(dòng)并依換檔方向引導(dǎo)鏈條。內(nèi)部換檔機(jī)構(gòu)有許多傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制器，這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)被設(shè)在后輪轂里且有不同齒輪比，控制器可依輪轂軸向移動(dòng)或繞輪轂軸轉(zhuǎn)動(dòng)并選擇這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。
在常用換檔單元中，換檔桿之一的操作造成卷線器經(jīng)棘輪機(jī)構(gòu)依一方向轉(zhuǎn)動(dòng)一檔。結(jié)果，鋼線被繞在卷線器上，且換檔機(jī)構(gòu)完成一次換檔(例如從較高齒輪到較底齒輪)。其他換檔桿的操作使棘輪機(jī)構(gòu)被釋放且卷線器依其他方向轉(zhuǎn)動(dòng)一檔。結(jié)果，原先被繞在卷線器上的鋼線瞬間被放松而立刻又被拉緊，且換檔機(jī)構(gòu)依反向完成一次換檔。
騎車者在騎車時(shí)，(特別在比賽時(shí))把大部分的努力(氣力)放在踩踏板上。因此，對(duì)換檔單元的重要評(píng)價(jià)是它能把騎車者為操作換檔所付出的努力降低多少。為降低騎車者為操作換檔所付出的努力，換檔桿的行程須被縮短且它們的操作力須被減少。然而，此二需求是相抵的。舉例而言，若操作行程被縮短，則操作力被增加，且若操作力被減少，則操作行程被拉長。結(jié)果，在藉換檔桿卷鋼線進(jìn)行換檔的系統(tǒng)中，要滿足此二需求幾乎不可能。
為解決此問題所用的一已知手段是受外力輔助的換檔系統(tǒng)，其采用來自電池的動(dòng)力以移動(dòng)換檔器的導(dǎo)鏈元件。日本公開專利申請(qǐng)案5-338581揭示此系統(tǒng)。此受輔助的系統(tǒng)配備有轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)及分度機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)具有凸輪及諸如此類被設(shè)在導(dǎo)鏈元件內(nèi)部的構(gòu)件，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的目的是把滑輪及其他轉(zhuǎn)動(dòng)元件(構(gòu)成導(dǎo)鏈元件)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成依換檔方向的位移，亦即把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)移動(dòng)?？刂茩C(jī)構(gòu)有控制軸連接轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)且往復(fù)移動(dòng)及一對(duì)電磁線圈(electric solenoid)，其桿端嚙合控制軸的側(cè)面。此機(jī)構(gòu)被用以控制導(dǎo)鏈元件的換檔方向。若干有斜面及垂直面的凹部形成在控制軸的側(cè)面而對(duì)應(yīng)換檔位置，且在凹部里的斜面的位置形成在側(cè)面上的相對(duì)面，藉設(shè)在把手桿(handlebar)或另一適當(dāng)位置的換檔操作切換器，動(dòng)力從電池被送至電磁線圈，且電磁線圈被換檔操作切換器啟動(dòng)。當(dāng)電磁線圈被啟動(dòng)且桿端嚙合凹部，控制軸及導(dǎo)鏈元件依任一換檔方向不可移動(dòng)的被嚙合。分度機(jī)構(gòu)于導(dǎo)鏈元件被移動(dòng)后把它保持在換檔位置，換檔方向被控制機(jī)構(gòu)控制。指示機(jī)構(gòu)設(shè)有輔助導(dǎo)體而于維持換檔方向時(shí)使電磁線圈斷電。
以此受輔助的換檔系統(tǒng)，當(dāng)踏板被轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)元件被鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，且此轉(zhuǎn)動(dòng)使控制軸依換檔方向前、后移動(dòng)。當(dāng)換檔操作切換器稍后被操作，電磁閥依據(jù)切換器被啟動(dòng)，且電磁閥的桿梢嚙合在控制軸的若干側(cè)面上的若干凹部之一組。結(jié)果，導(dǎo)鏈元件，包括其滑輪與控制軸一起依一換檔方向移動(dòng)，且被分度機(jī)構(gòu)維持在換檔位置。當(dāng)導(dǎo)鏈元件被分度機(jī)構(gòu)維持，電磁閥縮回完成換檔。
以此受輔助的換檔系統(tǒng)，通過切換的操作可啟動(dòng)電磁閥而進(jìn)行換檔，所以，騎車者不必施加比現(xiàn)在大的力來換檔。然而，由于采用電池做為動(dòng)力源(驅(qū)動(dòng)源)，若使用干電池或諸如此類一次性電池，則每次電力耗盡后，須予以更換。如此，要確?？捎玫尿?qū)動(dòng)源，不可避免會(huì)提高成本。在另一方面，若用鎳鉻電池或其他充電式電池，則可以較低成本確保可用的驅(qū)動(dòng)源，但充電需時(shí)甚久，且一旦電力耗盡，則受輔助的換檔系統(tǒng)不能啟動(dòng)，直到重新充電完成。為避免此情形發(fā)生，必須準(zhǔn)備多個(gè)電池(考慮充電時(shí)間及使用壽命)，且這些電池須一直維持在完全充電的狀態(tài)，這表示電池的維護(hù)是不方便的。
電動(dòng)式設(shè)備，被用在潮濕環(huán)境中時(shí)，會(huì)發(fā)生另一個(gè)問題。若電磁閥或其他電子零件，在雨中或在登山腳踏車賽中使用時(shí)，沾到泥水，則不良的絕緣可能使電磁閥發(fā)生故障。因此，能讓此電動(dòng)式設(shè)備在其中可靠運(yùn)作的環(huán)境受到了限制。
USP 4,352,503及EP 0 120 571揭示利用壓縮氣體予以操作的換檔器。騎車時(shí)，藉輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)，操作打氣機(jī)。打氣機(jī)的運(yùn)作方式是高速騎乘產(chǎn)生高氣壓，低速騎乘產(chǎn)生低氣壓。氣壓被通往活塞，活塞連到換檔器操作鋼線。因此，藉打氣機(jī)所產(chǎn)生的氣壓決定換檔器的位置。
此系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是騎車時(shí)打氣機(jī)對(duì)輪子或其其他轉(zhuǎn)動(dòng)零件造成拖累，如此增加騎車者須付出的努力。此外，若騎車者要選擇特定檔，則須從經(jīng)驗(yàn)學(xué)得需多少氣壓以選擇該檔，然后須注意操作所要的閥，經(jīng)過正確時(shí)間，直到換檔器到達(dá)所要的檔。此種分心可能在腳踏車賽或高表現(xiàn)騎乘時(shí)造成困擾。
本發(fā)明涉及一種換檔器，其可用在多種環(huán)境中，并允許騎車者快速且可靠的選檔而不分心。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，腳踏車所用的氣動(dòng)式換檔器包括基件、可動(dòng)件、連接機(jī)構(gòu)及啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，該可動(dòng)件支持導(dǎo)鏈器，該連接機(jī)構(gòu)居中連接該基件及該可動(dòng)件，以使該可動(dòng)件相對(duì)該基件移動(dòng)，該啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)壓縮氣體(compressed gas)而使可動(dòng)件相對(duì)該基件移動(dòng)。由于換檔器是氣動(dòng)的，潮濕不會(huì)使換檔器造成故障，且藉氣泵或壓氣機(jī)可維持并快速回復(fù)氣壓。
在一特定的實(shí)施例中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)不需變化氣壓以移動(dòng)換檔器。取而代之，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)可回應(yīng)有大致上恒定的氣壓的壓縮氣體(compressedgas)而使該可動(dòng)件移至任一所要的檔。舉例而言，該啟動(dòng)機(jī)構(gòu)可能包括第一和第二氣體啟動(dòng)器。在此實(shí)施例中，第一氣體啟動(dòng)器使該可動(dòng)件依一方向相對(duì)該基件移動(dòng)，且第二氣體啟動(dòng)器使該可動(dòng)件依反向相對(duì)該基件移動(dòng)。因此，換檔器的位置不依賴被供到啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的變化氣壓。
在上述任一實(shí)施例中，該啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分度機(jī)構(gòu)，以設(shè)定并維持可動(dòng)件在若干位置。結(jié)果，換檔器不需恒定氣壓便能維持換檔器在所要的位置。在一個(gè)包括第一、第二啟氣體啟動(dòng)器的實(shí)施例中，該分度機(jī)構(gòu)可能包括控制件、卷線件(take-up element)及棘輪與棘爪機(jī)構(gòu)(ratchet and pawl mechanism)，該控制件有第一端連接該連接機(jī)構(gòu)，該卷線件能拉緊并放松該控制件的第二端，該棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)連接該卷線件、該第一氣體啟動(dòng)器及該第二氣體啟動(dòng)器，以驅(qū)使該卷線件移至選定的位置并維持該卷線件在該選定位置。在此實(shí)施例中，該第一氣體啟動(dòng)器包括第一往復(fù)件，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)供應(yīng)及排除而往復(fù)移動(dòng)，且該第二氣體啟動(dòng)器包括第二往復(fù)件，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)供應(yīng)的排除而往復(fù)移動(dòng)。若有需要，該棘輪與棘爪機(jī)構(gòu)可能包括棘輪、驅(qū)動(dòng)棘爪及定位棘爪，該棘輪連接該卷線件而能一起移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)棘爪連接該第一往復(fù)件以驅(qū)動(dòng)該棘輪至選定的位置，該定位棘爪連接該第二往復(fù)件以選擇性維持該棘輪在選定的位置及從選定的位置釋放該棘輪。在一非常特定的實(shí)施例中，該控制件可由控制鋼線形成，且該卷線件可被做成卷線鼓以交替地卷緊及放松該控制鋼線。若有需要，該分度機(jī)構(gòu)可被塞入該基件而縮小換檔器的尺寸。
在本發(fā)明的氣動(dòng)式換檔器的另一實(shí)施例中，該連接機(jī)構(gòu)包括第一連接件及第二連接件，二者樞接該基件及該可動(dòng)件，以形成四連桿型連接機(jī)構(gòu)。為了避免不要的彎曲力(傾向磨損該連桿樞軸并降低效率)，該控制鋼線可能近于與第一連桿的中心對(duì)齊，兩個(gè)回復(fù)彈簧可能被用來平衡在這些元件之間的回復(fù)彈簧力。更具體地說，兩個(gè)回復(fù)彈簧的第一端連接該基件且其第二端連接該可動(dòng)件。一個(gè)回復(fù)彈簧被設(shè)在第一連桿的一側(cè)，且另一個(gè)回復(fù)彈簧被設(shè)在該第一連桿的另一側(cè)。依據(jù)換檔器設(shè)計(jì)，這些回復(fù)彈簧可有不同彈簧常數(shù)，以微調(diào)施加在各換檔器元件上的平衡的力。
附面簡述如下

圖1是一輛使用本發(fā)明的氣動(dòng)式換檔器的一個(gè)特定實(shí)施例的腳踏車的側(cè)視圖圖2是圖1所示的腳踏車架的局部剖視圖；圖3是與圖1所示的腳踏車一起使用的后換檔器變速機(jī)構(gòu)的示意圖；圖4是與圖1所示的腳踏車一起使用的后換檔器變速機(jī)構(gòu)的示意圖；圖5是可能與本發(fā)明的前及/或后變速機(jī)構(gòu)一起使用的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)特定實(shí)施例的剖視圖；圖6A及6B是側(cè)視圖，其顯示圖5所示的卷線進(jìn)給棘輪的操作情況；圖7A及7B是側(cè)視圖，其顯示圖5所示的放線進(jìn)給棘輪的操作情況；圖8是側(cè)視圖，其顯示圖5所示的放線進(jìn)給棘輪的操作情況；圖9是側(cè)視圖，其顯示圖5所示的釋放凸輪的操作情況；圖10A至10C是側(cè)視圖，其顯示在放線操作中定位棘輪及釋放凸輪的操作；圖11是本發(fā)明的氣動(dòng)式換檔機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖12是本發(fā)明的氣動(dòng)式變速機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的局部剖視圖；圖13是本發(fā)明的氣動(dòng)式換檔機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖14是圖13所示的氣動(dòng)式變速機(jī)構(gòu)的后視圖；圖15是圖13所示的氣動(dòng)式換檔機(jī)構(gòu)的仰視圖；圖16是圖13所示的氣動(dòng)式換檔機(jī)構(gòu)的局部剖視圖，其顯示分度機(jī)構(gòu)有特定實(shí)施例；圖17是沿圖16中的線XVII-XVII所取的圖；圖18A顯示在退檔(downshifting)作業(yè)中所用的分度機(jī)構(gòu)元件；圖18B至18E顯示在退檔作業(yè)中分度機(jī)構(gòu)的作業(yè)；圖19A是局部剖視圖，其顯示在進(jìn)檔(upshifting)作業(yè)中所周的分度機(jī)構(gòu)元件；以及圖19B至19E顯示在進(jìn)檔作業(yè)中分度機(jī)構(gòu)的作業(yè)。
在圖1中，一輛采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的MTB(山地)型腳踏車配備有鉆石型車架1，其構(gòu)成腳踏車的骨架。車架1有車架體2及前叉3，車架體2由前三角形與后三角形組成，前叉3可依在車架體2的前部的對(duì)角垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)且在其下方配備有兩個(gè)氣動(dòng)懸吊片3a。腳踏車還包括把手桿件4(handlebar component)、驅(qū)動(dòng)件5、前輪6、后輪7、前剎車單元8及后剎車單元9。把手桿件4連到前叉3。驅(qū)動(dòng)件5固定在車架體2的下部并把踏力轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)力。前輪6可拆卸的被安裝在前叉3的下端。后輪7可拆卸的被安裝在車架體2的后部。
如圖2所示，車架體有頭件10、底支架件11、鞍固定件12及管架件13(tube frame member)。頭件10可轉(zhuǎn)動(dòng)的支持前叉3。底支架件11被用來可轉(zhuǎn)動(dòng)的支持曲柄軸(未圖示)。鞍固定件12被用來固定鞍(稍后討論)。管架件13連接元件10至12。舉例而言，這些元件是藉焊接由鋁、鉻鉬鋼、鈦合金等諸如此類材料的金屬管而制成的。
管架件13包括下管15、上管16、座管17(seat tube)、座撐18(seatstay)及鏈撐19(chain stay)。下管15從頭件10沿對(duì)角向下伸，底支架件11被設(shè)在下管15的后端。上管16在下管15之上方從頭件10往后伸。座管17居中連接上管16的后端及下管15的后端。柱形鞍固定件12被焊接到座管17的上端的后部。如圖1所示，鞍29b被固定至鞍固定件12，以便調(diào)整固定至鞍固定件12的上端的座柱29a(saddle post)的上、下位置。座撐18以雙叉方式從上管16的后端沿對(duì)角往下伸。鏈撐19以雙叉方式從底支架件11往后伸并經(jīng)實(shí)心后叉端19a連接至座撐18的后端。
管架件13與外界是氣密的，但在管子里的空間是相通的。因此，管架件13形成被充氣的元件20而能容納最大是約10kg/cm2(舉例而言)的壓縮氣體。在此，下管15的內(nèi)空間與上管16的內(nèi)空間在頭件10之后方相通，且座管17的內(nèi)空間分別與上管16的內(nèi)空間及下管15的內(nèi)空間相通于座管17的上、下端。上管16的內(nèi)空間與座撐18的內(nèi)空間透過在上管16之后方的通孔(communicaition hole)18a相通，且下管15的內(nèi)空間與鏈撐19的內(nèi)空間在底支架件11的上部相通。
上管16的上表面設(shè)有一個(gè)充氣機(jī)開口21及兩個(gè)供氣開口22，充氣機(jī)開口21被用來把壓縮氣注入被充氣的元件20，供氣開口22被用來把存在內(nèi)部的壓縮氣體供到外界。舉例而言，美國型胎閥(tire valve)被設(shè)在充氣機(jī)開口21上，以使壓縮空氣可藉腳踏車打氣機(jī)或自動(dòng)打氣機(jī)輕易注入。兩個(gè)供氣開口22依縱向平行地被設(shè)在上管16的前端。壓力計(jì)23被設(shè)在這些供氣開口22之一而被用來顯示在被充氣的元件20里原先的氣壓及殘存的空氣量，一個(gè)配備氣壓計(jì)24的調(diào)壓器25被設(shè)在另一供氣開口22上。
若干環(huán)狀氣管支持件26被設(shè)在上管16及座撐18，其間有適當(dāng)距離。此外，一個(gè)被用來安裝后剎車單元9的墊片27被設(shè)在座撐18的兩端間，一個(gè)用來安裝前換檔器(稍后討論)的托架28被設(shè)在座管17的下端的后部。
如圖1所示，一支構(gòu)成把手桿元件4的部分的把手桿柱(handlebarstem)30被固定至前叉3的上部。往左、右伸的把手桿31被固定至把手桿柱30的上端。端桿32被設(shè)在把手桿31的兩端。握把(grip，未圖示)被安裝在端桿32的內(nèi)側(cè)，且剎車杠桿33被設(shè)在握把的內(nèi)側(cè)。一對(duì)分別被用來變換前換檔器38及后換檔器39的換檔閥34a及34b被固定在剎車杠桿33的內(nèi)側(cè)。這些換檔閥34a及34b是常閉的手動(dòng)操作閥，其各有一支桿，且各有三個(gè)閥口，亦即入口、出口及排放口。換檔閥34a及34b依據(jù)桿的操作而把一定量的空氣從入口送到出口，且當(dāng)這些桿未被操作，空氣從出口被排出至排放口。
與換檔閥34a及34b相似的另一對(duì)換檔閥34c及34d亦被設(shè)在端桿32的兩端。換檔閥34a及34c是退檔閥，換檔閥34b及34d是進(jìn)檔閥。在此“退檔”指從較小齒輪移到較大齒輪，“進(jìn)檔”指從較大齒輪移到較小齒輪。結(jié)果，當(dāng)騎車者握住端桿32時(shí)(例如在上坡直路段)，可變換前換檔器38及后換檔器而不必從端桿32移走他的手。
驅(qū)動(dòng)件5具鏈輪曲柄件35、轂嵌齒件(hubcog)36，鏈條37，前換檔器38，后換檔器39、前換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40f及后換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40r。轂嵌齒件36附著后輪7的自由轂上。鏈條37套住鏈輪曲柄件35及轂嵌齒件36。前、后換檔器38、39被用來變速。前換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40f經(jīng)控制鋼線48(圖4)連到前換檔器38，且被用來使前換檔器38依曲柄軸方向每次前、后移動(dòng)一齒。后換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40r經(jīng)控制鋼線49(圖3)連到后換檔器38，且被用來使后換檔39依轂軸方向每次前、后移動(dòng)一齒。
鏈輪曲柄件35具有右鏈輪曲柄42及左鏈輪曲柄(未示)，踏板41固定至右、左鏈輪曲柄的末端。右鏈輪曲柄42與左鏈輪曲柄由曲柄軸居中連接。曲柄軸被下支架件11支承而可轉(zhuǎn)動(dòng)。舉例而言，三個(gè)有不同數(shù)量的齒的鏈輪依曲柄軸方向成列地被安裝在右鏈輪曲柄42上。舉例而言，八個(gè)有不同數(shù)量的齒的轂嵌齒依曲柄軸方向成列地被安裝在轂嵌齒件36上。
如圖4所示，前換檔器38具有導(dǎo)鏈件43及連接機(jī)構(gòu)44，導(dǎo)鏈件43由一對(duì)翼板組成且被用來依鏈輪的軸向引導(dǎo)鏈條37，連接機(jī)構(gòu)44被用來支承導(dǎo)鏈件43依鏈輪軸向相對(duì)車架1移動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)44被固定至座管17，且被彈簧(未示)偏壓，以使其將導(dǎo)鏈件43移動(dòng)至進(jìn)檔側(cè)。
如圖3所示，后換檔器39具有導(dǎo)鏈件45及連接機(jī)構(gòu)46，導(dǎo)連件45有兩個(gè)滑輪且被用來依鏈輪的軸向引導(dǎo)鏈條37并施加張力于鏈條37，連接機(jī)構(gòu)46被用來支承導(dǎo)鏈件45依鏈輪軸向相對(duì)車架1移動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)46被螺絲鎖在后叉端19a，且被彈簧47偏壓，以使其將導(dǎo)鏈件45移動(dòng)至進(jìn)檔側(cè)。
換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40f及40r有相同的結(jié)構(gòu)，在此以換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40r為例予以描述。換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40r是氣動(dòng)式，且如圖3所示，其具有二氣缸(啟動(dòng)器)50及51及一啟動(dòng)件(啟動(dòng)機(jī)構(gòu))52，啟動(dòng)件52被氣缸50及51啟動(dòng)且被用來啟動(dòng)后換檔器39。氣缸50及51是單動(dòng)缸，在其內(nèi)部各有一彈簧。當(dāng)壓縮氣被供到供氣開口51a及51a，這些氣缸向前移動(dòng)一特定行程，然后，當(dāng)供氣體被除去，這些氣缸回到起始位置。
如圖5至9所示，啟動(dòng)元件52具有定位臂53、釋放臂54、裝在一殼60內(nèi)的卷線件55及鋼線松卷件56(play-out component)。定位臂53連接氣缸50并可在其上擺動(dòng)，釋放臂54連接氣缸51并可在其上擺動(dòng)。藉定位臂53的擺動(dòng)，可依一方向轉(zhuǎn)動(dòng)卷線件55一個(gè)檔，卷線件55被用來卷繞控制線49的內(nèi)線49a。藉定位臂54的擺動(dòng)，可依另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)鋼線松卷件56一個(gè)檔，且鋼線松卷件56被周來松開控制線49的內(nèi)線49a。
卷線器元件55有進(jìn)給棘輪57、定位棘輪58及卷線器59，定位棘輪58與進(jìn)給棘輪57成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，卷線器59與定位棘輪58成一體轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪57及58及卷線器59一起被一固定至殼60的轉(zhuǎn)軸61可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承，且一個(gè)有一端被固定至殼60的螺旋彈簧62依圖6及8所示的逆時(shí)鐘方向(鋼線松開方向)提供能量給它們。
如圖6A所示，舉例而言，30個(gè)棘齒57a等間距地形成在進(jìn)給棘輪57的外周。若干與棘齒57a嚙合的進(jìn)給棘爪53a被設(shè)在定位臂53上而可擺動(dòng)。進(jìn)給棘爪53a被迫移往棘齒57a。在此，當(dāng)氣缸50被移動(dòng)一個(gè)行程，如圖6B所示，定位臂53擺動(dòng)，進(jìn)給棘爪53a使進(jìn)給棘輪57逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)棘齒57a，且卷線器59被轉(zhuǎn)動(dòng)12度。
如圖8所示，舉例而言，15個(gè)棘齒58a等間距地形成在定位棘輪58的外周。若干與棘輪齒58a嚙合的定位棘爪63a及63b相隔69度角的形成在定位棘輪58的外周。定位棘爪63a及63b被支承在殼60里而可擺動(dòng)，且被偏壓而移往棘齒58a。定位棘爪63a及63b的末端嚙合棘齒58a并保持定位棘輪58的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。定位棘爪63a及63b之一抓住定位棘輪58，另一個(gè)則否。換言之，定位棘爪63a及63b交替的抓住定位棘輪58。定位棘爪63a及63b還伸到在進(jìn)給棘輪57的任一側(cè)的釋放臂的外側(cè)(稍后結(jié)合圖9討論)。
如圖5所示，鋼線松卷件56具有一個(gè)進(jìn)給棘輪65及一個(gè)釋放凸輪66，二者一起轉(zhuǎn)動(dòng)。固定至殼60上的轉(zhuǎn)軸61成一體地支承進(jìn)給棘輪65及凸輪66以致它們可轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖7A所示，舉例而言，18個(gè)棘齒65a等間距地形成在進(jìn)給棘輪65的外周。一個(gè)嚙合棘齒65a的進(jìn)給棘爪54a被設(shè)在釋放臂54上而可擺動(dòng)。該進(jìn)給棘爪54a被偏壓移往棘齒65a。在此，當(dāng)氣缸51被移動(dòng)一個(gè)行程，如圖7B所示，釋放臂54擺動(dòng)，進(jìn)給棘爪54a使進(jìn)給棘輪65順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)棘齒65a，且釋放凸輪66被轉(zhuǎn)動(dòng)20度。
如圖9所示，舉例而言，9個(gè)齒66a等間距地形成在釋放凸輪66的外周。定位棘爪63a及63b之一，亦即抓住定位棘輪58的棘爪接觸這些凸輪齒66a。結(jié)果，當(dāng)釋放凸輪66被轉(zhuǎn)動(dòng)，正抓住定位棘輪58的定位棘爪63a或63b擺到外界，且定位棘輪58的抓持立刻被釋放。進(jìn)給棘爪53a還伸到釋放凸輪66的外周，且因釋放凸輪66的轉(zhuǎn)動(dòng)而同時(shí)往外擺。當(dāng)這些棘爪擺動(dòng)，定位棘輪58立刻因螺旋彈簧62的偏壓力而依鋼線松卷方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，具有立刻的依鋼線松卷方向的換檔。
如圖3及4所示，氣體控制件70f及70r分別被安排在氣缸50及51與被充氣的元件20之間。氣體控制件70f及70r具有相同的構(gòu)造，因此用氣體控制件70r來作為例子。氣體控制件70r具有四個(gè)換檔閥34a至34d(如上述)及往復(fù)閥(shuttle valve)71a及71b，它們分別連到換檔閥34a及34c的出口及換檔閥34b及34d的出口。該四個(gè)換檔閥34a至34d如上所述是常閉的三閥口手動(dòng)操作閥，各具有一控制桿。當(dāng)桿被操作，入口及出口互通，且空氣僅通過此部分。當(dāng)桿被釋放并回到它們的起始位置，出口及排放口互通，且在管中的空氣經(jīng)出口向外釋放。
換檔閥34b及34d的入口一起連到調(diào)壓器25，且排放口對(duì)外界開放。設(shè)置往復(fù)閥71a，使得當(dāng)換檔閥34a及34c(或換檔閥34b及34d)之一被操作，空氣不會(huì)從另一換檔閥34c或34a漏出，并且可選擇換檔閥34a及34c(或換檔閥34b及34d)中之何者將被操作。往復(fù)閥71a及71b的出口分別連到供應(yīng)口50a及51a。各個(gè)閥及氣缸被氣管連接。
現(xiàn)在描述使用容納在被充氣的元件20的壓縮空氣的腳踏車的后換檔器39的換檔作業(yè)。前換檔器39的換檔程序與后換檔器38的換檔程序相同，因此，予以省略。
使用腳踏車以前，把壓縮空氣注入被充氣的元件20。在此時(shí)，舉例而言，可將用于美國式輪胎閥的連接器(連到壓縮機(jī)以在加油站等處把空氣注入車胎)安裝在打氣機(jī)開口21上。舉例而言，被充氣的元件20被灌了5至8kg/cm2的壓縮空氣。然后，用調(diào)壓器25把供氣壓力調(diào)節(jié)至約為2kg/cm2。當(dāng)在氣壓計(jì)23上的氣壓讀數(shù)降至例如2kg/cm2或與供氣壓力相同的程度，壓縮空氣將不會(huì)從被充氣的元件20被輸出。因此，在此例中，須用手動(dòng)腳踏車打氣機(jī)或壓縮機(jī)補(bǔ)充更多壓縮空氣給被充氣的元件20。然而，空氣的補(bǔ)充僅占用短時(shí)間，約數(shù)秒至數(shù)分。
一旦后換檔器39被從高檔換到低檔(退檔)，換檔閥34a或34c的桿被操作。當(dāng)換檔閥34a或34c被操作一次(在此期間，桿被操作)，已被調(diào)壓器25調(diào)為2kg/cm2的壓縮空氣通過換檔閥34a或34c及往復(fù)閥71a被供到氣缸50。在此時(shí)刻，在往復(fù)閥71a里的閥體72a被壓縮空氣推到供氣側(cè)的相反側(cè)，以使壓縮空氣不能回流至換檔閥34a或34c在相反側(cè)的出口。
當(dāng)空氣被供到氣缸50，氣缸50的桿前進(jìn)特定行程并使定位臂53擺動(dòng)特定角。如圖6所示，進(jìn)給棘爪53a嚙合棘齒57a，以致當(dāng)定位臂53擺動(dòng)特定角，進(jìn)給棘輪57順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)例如12度。同時(shí)發(fā)生定位棘輪58及卷線器59的整體轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)定位棘輪58轉(zhuǎn)動(dòng)12度，若它在轉(zhuǎn)動(dòng)前被定位棘爪63a抓住，則此時(shí)該抓住將被釋放，且它將被定位棘爪63b抓住。此12度轉(zhuǎn)動(dòng)依圖3里的箭頭A拉動(dòng)控制線49的內(nèi)線49a，且后換檔器39退一檔。當(dāng)桿稍后被釋放，出口與排放口相通，在氣缸50里的氣壓被釋放，并且缸桿被彈簧送回其起始位置。其結(jié)果，定位臂53也返回其初始位置。在此時(shí)刻，雖然定位臂53也回到起始位置，定位棘輪58被定位棘爪63a或63b抓住，以致卷線器59被保持在其后轉(zhuǎn)動(dòng)位置。
同時(shí)，一旦后換檔器39被從低檔換到高檔(進(jìn)檔)，換檔閥34b或34d的桿被操作。當(dāng)換檔閥34b或34d被操作一次(在此期間，桿被操作)，壓縮空氣通過換檔閥34b或34d及往復(fù)閥71b被供到氣缸51。在此時(shí)刻，在往復(fù)閥71b里的閥體72b被壓縮空氣推到供氣側(cè)的相反側(cè)，以致壓縮空氣不能回流至在換檔閥34b或34d的另一側(cè)出口。
當(dāng)空氣被供到氣缸51，氣缸51的氣缸桿前進(jìn)特定行程并使釋放臂54擺動(dòng)特定角。如圖7所示，進(jìn)給棘爪54a嚙合棘輪齒65a，以致進(jìn)給棘輪65順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)例如20度。其結(jié)果，釋放凸輪66亦一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖10A所示，當(dāng)釋放凸輪66轉(zhuǎn)動(dòng)20度，若定位棘輪58在轉(zhuǎn)動(dòng)前被定位棘爪63a抓住，則釋放被凸輪66將踢定位棘爪63a并使它擺到外界，且定位棘輪58將從定位棘爪63a被釋放(圖10B)，且進(jìn)給棘爪53a亦將被釋放。結(jié)果，當(dāng)這些棘爪擺動(dòng)，定位棘輪58由于螺旋彈簧62的力而立刻逆轉(zhuǎn)(圖10里的逆時(shí)鐘)。如圖10C所示，當(dāng)定位棘爪63b嚙合棘輪齒58a，下側(cè)定位棘輪58被定位棘爪63b抓住。結(jié)果，卷線器59逆轉(zhuǎn)一檔，控制線49的內(nèi)線49a依圖3里的箭頭B松卷，且后換檔器39進(jìn)一檔。
由于換檔器38及39是被氣動(dòng)式換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40f及40r經(jīng)控制線49啟動(dòng)，對(duì)換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)40f及40r的固定位置沒有限制。又，由于是通過壓縮空氣啟動(dòng)啟動(dòng)器(氣缸50及51)以啟動(dòng)啟動(dòng)機(jī)構(gòu)而啟動(dòng)換檔，動(dòng)力源的維持比使用電池做為動(dòng)力源的電子式啟動(dòng)器的維持容易。此外，在雨中或在泥濘路面上騎乘時(shí)，萬一氣缸50及51或啟動(dòng)件52被水濺到，失靈的機(jī)會(huì)很少。
圖11是本發(fā)明的氣動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖。如圖11所示，換檔器39a可直接被啟動(dòng)件52啟動(dòng)，以取代在其中后換檔器39是經(jīng)控制線49被啟動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施例中，配備調(diào)壓器81的高壓氣缸80被用做壓縮空氣源，以取代車架體2。舉例而言，被充填了處于60kg/cm2的氣壓的液化的二氧化碳。后換檔器39a具有導(dǎo)鏈件45a及連接機(jī)構(gòu)46a，連接機(jī)構(gòu)46a被用來支承導(dǎo)鏈件45a依鏈輪軸向相對(duì)車架移動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)46a被彈簧47r偏壓而移至進(jìn)檔側(cè)。連接機(jī)構(gòu)46a的連接軸被啟動(dòng)件52定位，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，連接機(jī)構(gòu)46a使導(dǎo)鏈件45a依轂嵌齒件軸向每次移動(dòng)一檔。使啟動(dòng)件52直接固定至后換檔器39a，就不必調(diào)整控制線的延長，且方便換檔調(diào)整。
圖12是本發(fā)明的氣動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的局部剖視圖。如圖12所示，本發(fā)明可應(yīng)用在內(nèi)換檔機(jī)構(gòu)，以取代外換檔機(jī)構(gòu)。在此例中，后輪轂90容納內(nèi)換檔機(jī)構(gòu)，啟動(dòng)軸92可在轂軸91里依軸向往復(fù)移動(dòng)，以使內(nèi)換檔機(jī)在四個(gè)檔之間滑動(dòng)。換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)93使啟動(dòng)軸92依軸向往復(fù)移動(dòng)。換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)93具有啟動(dòng)件94及氣缸95，氣缸95被用來啟動(dòng)啟動(dòng)件94。啟動(dòng)件84有定位臂96、進(jìn)給棘輪97、定位棘輪98及轉(zhuǎn)軸99。定位臂96連接氣缸95并在其上擺動(dòng)。進(jìn)給棘輪97由于定位臂96擺動(dòng)而依一方向每次移動(dòng)一檔。定位棘輪98與進(jìn)給棘輪97一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸99固定這些元件。定位臂96、進(jìn)給棘輪97及定位棘輪98的結(jié)構(gòu)與上述者相同，所以對(duì)它們的描述被省略。
轉(zhuǎn)軸99被裝配入啟動(dòng)軸92并支承其依軸向移動(dòng)。交錯(cuò)的螺旋溝99a繞著啟動(dòng)軸92的外周面配合轉(zhuǎn)軸99的部分，且嚙合件92a(與螺旋溝99a嚙合)被安裝在啟動(dòng)軸92的末端。因嚙合件92a與螺旋溝99a嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)軸99依一方向轉(zhuǎn)動(dòng)一檔，啟動(dòng)軸92依軸向移動(dòng)一檔。當(dāng)啟動(dòng)軸92移動(dòng)四檔，它到達(dá)移動(dòng)盡頭，之后，依反向每次往回移動(dòng)一檔。換言之，當(dāng)轉(zhuǎn)軸99依一方向被轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)軸92往復(fù)移動(dòng)三次并移動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)。在此例中，換檔啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可較為簡單，因進(jìn)檔及退檔可共用單氣缸。若有需要，換檔機(jī)構(gòu)可由啟動(dòng)件經(jīng)控制線啟動(dòng)，且可用兩個(gè)氣缸分別定位及釋放位置而進(jìn)行換檔。圖13至15分別是本發(fā)明應(yīng)用于后換檔器100時(shí)的氣動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的側(cè)視圖、后視圖及仰視圖。換檔器100包括基件104、可動(dòng)件108、導(dǎo)鏈器112、連接機(jī)構(gòu)124及啟動(dòng)機(jī)構(gòu)130?？蓜?dòng)件108支承導(dǎo)鏈器112。導(dǎo)鏈器112具有導(dǎo)滑輪116及張力滑輪120。連接機(jī)構(gòu)124將基件104及可動(dòng)件108相連，以使可動(dòng)件108相對(duì)基件104移動(dòng)。啟動(dòng)機(jī)構(gòu)130回應(yīng)壓縮氣體而使可動(dòng)件108相對(duì)基件104移動(dòng)。連接機(jī)構(gòu)124包括第一連桿134(圖15)及第二連桿138。第一連桿134(圖15)經(jīng)樞銷101(圖16)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接基件104。第一連桿138經(jīng)樞銷103及軸承230(圖17)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接基件104，并經(jīng)樞銷105可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接可動(dòng)件108。啟動(dòng)臂137大致垂直于第二連桿138而延伸，且下側(cè)調(diào)整螺栓135被安裝在第二連桿138上。第一連桿134及第二連桿138與基件104及可動(dòng)件108共同形成四連桿式連接機(jī)構(gòu)。第一回復(fù)彈簧139(被設(shè)在連桿138的一側(cè))具有第一端140連接基件104及第二端141連接可動(dòng)件108，第二回復(fù)彈簧142(系設(shè)在連桿138的另一側(cè))具有第一端143連接基件104及第二端144連接可動(dòng)件108?；貜?fù)彈簧139及142使可動(dòng)件108依進(jìn)檔方向偏向，通常從腳踏車的后輪側(cè)面往外伸。
啟動(dòng)機(jī)構(gòu)130包括進(jìn)檔氣動(dòng)器150、退檔氣動(dòng)器154及分度機(jī)構(gòu)158。如圖3所示之氣缸50及51，進(jìn)檔氣動(dòng)器150及退檔氣動(dòng)器154都是單動(dòng)(single-acting)啟動(dòng)器且各有一內(nèi)回復(fù)彈簧。進(jìn)檔氣動(dòng)器150包括第一往復(fù)件162(圖19A)，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)施加及移走而往復(fù)移動(dòng)。更具體地說，壓縮氣體被供至進(jìn)檔氣動(dòng)器150時(shí)，往復(fù)件162前進(jìn)特定行程。當(dāng)壓縮氣體被排放，往復(fù)件162回到其起始位置。當(dāng)被啟動(dòng)，進(jìn)檔啟動(dòng)器150使可動(dòng)件108依進(jìn)檔方向相對(duì)基件104移動(dòng)。類似的，退檔氣動(dòng)器154包括第二往復(fù)件166(圖18A)，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)施加及移走而往復(fù)移動(dòng)。更特定的說，壓縮氣體被供至退檔氣動(dòng)器154時(shí)，往復(fù)件166前進(jìn)特定行程。當(dāng)壓縮氣體被排放，往復(fù)件166回到其起始位置。當(dāng)被啟動(dòng)，退檔啟動(dòng)器154使可動(dòng)件108依退檔方向相對(duì)基件104移動(dòng)。
分度機(jī)構(gòu)158連接進(jìn)檔氣動(dòng)器150、退檔氣動(dòng)器154及連接機(jī)構(gòu)124，以設(shè)定并維持可動(dòng)件108在相對(duì)被安裝在后輪(未予圖示)的若干鏈輪的若干位置。分度機(jī)構(gòu)158被裝配在基件104里，在基件托架172及174之間(圖17)，以縮小換檔器的整體尺寸。更具體地說，如圖16及圖17所示，分度機(jī)構(gòu)158包括控制件180、卷線件188及棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)196?？刂萍?80是鋼線，其有第一端184經(jīng)啟動(dòng)臂137連接連接機(jī)構(gòu)124。卷線件188是卷線鼓，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地被安裝在樞銷101周圍，以牽拉及釋放控制件180的第二端192。棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)196連接卷線件188、進(jìn)檔氣動(dòng)器150及退檔氣動(dòng)器154，以移動(dòng)卷線件188至經(jīng)選擇的位置，并維持卷線件188在經(jīng)選擇的位置。
為避免會(huì)磨損連桿樞軸并降低效率的不希望有的彎曲力，在此實(shí)施例中，控制件幾乎與連桿134的中心線對(duì)齊。此特點(diǎn)，配合回復(fù)彈簧139及142，平衡在這些元件間的回復(fù)彈簧力。依換檔器設(shè)計(jì)，回復(fù)彈簧139及142可有不同彈性系數(shù)，以微調(diào)施加于換檔器元件上的被平衡的力。
棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)196包括帶齒的棘輪200、釋放凸輪202、驅(qū)動(dòng)棘爪204及定位棘爪212。棘輪200被安裝在卷線件188的軸201的周圍，以使二者一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每兩個(gè)棘齒215間之間距離使每一棘齒對(duì)應(yīng)一個(gè)鏈輪(sprocket)位置。釋放凸輪202經(jīng)釋放凸輪臂203(圖19A)連接進(jìn)檔氣動(dòng)器150的往復(fù)件162，且還被安裝在卷線件188的軸201周圍，以使釋放凸輪202能相對(duì)卷線件188轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)棘爪204經(jīng)驅(qū)動(dòng)棘爪臂208(圖18A)連接退檔氣動(dòng)器154的往復(fù)件166，以驅(qū)動(dòng)棘輪200至經(jīng)選擇的位置。驅(qū)動(dòng)棘爪204可轉(zhuǎn)動(dòng)地被安裝在棘爪軸211周圍，接著，棘爪軸211被安裝在驅(qū)動(dòng)棘爪臂208上。棘爪彈簧213被設(shè)在驅(qū)動(dòng)棘爪204及驅(qū)動(dòng)棘爪臂208之間，以使驅(qū)動(dòng)棘爪204偏向，以致驅(qū)動(dòng)棘爪齒214與棘輪200的眾多棘齒215之一嚙合。定位棘爪212可轉(zhuǎn)動(dòng)地被安裝在樞銷103周圍，以選擇性地維持棘輪200在經(jīng)選擇的位置及從經(jīng)選擇的位置釋放棘輪200。定位棘爪212包括棘爪齒218及220。棘爪彈簧24被設(shè)在定位棘爪212及連桿138之間，以使定位棘爪212依圖16中的順時(shí)鐘方向偏向。定位棘爪212還包括凸輪隨動(dòng)臂228，其嚙合釋放凸輪202的凸輪面220。以下將討論凸輪隨動(dòng)臂228的功能。
圖18B至18E示出在退檔時(shí)分度機(jī)構(gòu)158的作業(yè)。開始，棘輪200被定位棘爪212的棘爪齒220與棘輪齒215A的嚙合保持在位置上。當(dāng)壓縮氣體被供到退檔氣動(dòng)器154，往復(fù)件166(圖18A)移動(dòng)至右邊，這使驅(qū)動(dòng)棘爪臂208順時(shí)鐘轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)棘爪204的棘爪齒214隨后壓著棘輪200的棘輪齒215B，且順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪200。這使控制件180纏繞著卷線件188，以使控制件180拉動(dòng)啟動(dòng)臂137并使可動(dòng)件108依退檔方向移動(dòng)。
隨棘輪200轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪齒215C壓著定位棘爪212的棘爪齒220，并使定位棘爪212如圖218B所示的逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)。如圖18C所示，隨棘輪200繼續(xù)順時(shí)鐘轉(zhuǎn)，定位棘爪212的棘爪齒220騎上棘輪齒215C的末端，并落入在棘爪齒215C左邊的凹部，如圖18D所示，當(dāng)壓縮氣體從退檔氣動(dòng)器154被移走，往復(fù)件166移到右邊，使驅(qū)動(dòng)棘爪204逆時(shí)鐘方向移動(dòng)。此時(shí)，棘輪200不逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)，因?yàn)樗患X220棘輪齒215C的嚙合保持在位置上。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)棘爪齒214騎上棘輪齒215D的末端并落入在棘輪齒215D左邊的凹部。驅(qū)動(dòng)棘爪204被置于其起始位置，且完成退一檔的動(dòng)作。
圖19B至19E示出在進(jìn)檔時(shí)分度機(jī)構(gòu)158的作業(yè)。再次設(shè)定棘輪200開始被定位棘爪212的棘爪齒220與棘輪齒215A的嚙合保持在位置上。當(dāng)壓縮氣體被供到進(jìn)檔氣動(dòng)器150，往復(fù)件162(圖19A)移動(dòng)至右邊，這使釋放凸輪臂203順時(shí)鐘轉(zhuǎn)。由于釋放凸輪臂203連接釋放凸輪202，釋放凸輪202順時(shí)鐘轉(zhuǎn)。如圖19B清楚所示，釋放凸輪202的順時(shí)鐘轉(zhuǎn)使釋放凸輪202的凸輪面250壓著驅(qū)動(dòng)棘爪204的棘爪齒214，以逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)棘爪204，并防止棘爪齒214與任何棘輪齒215嚙合。在同時(shí)，釋放凸輪202的凸輪面220壓著凸輪隨動(dòng)臂228，接著，凸輪隨動(dòng)臂228使定位棘爪212逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)。棘爪齒220隨后騎上棘輪齒215A的一側(cè)，且棘爪齒218進(jìn)入在棘爪齒215E及215F間的谷(valley)。如圖19C所示，釋放凸輪202的進(jìn)一步順時(shí)鐘轉(zhuǎn)使定位棘爪212進(jìn)一步逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)，直到棘爪齒220離開棘輪齒215A的頂端且棘爪齒218被置于在棘輪齒215E及215F間的谷底為止。當(dāng)棘爪齒220離開棘輪齒215A的頂端，因回復(fù)彈簧139及142的偏壓，棘輪200立刻開始逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)，從卷線件188放松控制件180。如圖19D所示，當(dāng)棘爪齒215F接觸棘爪齒218，棘輪200的轉(zhuǎn)動(dòng)停止。當(dāng)壓縮氣體從進(jìn)檔氣動(dòng)器150被移走，往復(fù)件162移到右方，使釋放凸輪202依圖18E所示的逆時(shí)鐘方向移動(dòng)。結(jié)果，釋放凸輪202的凸輪面250使驅(qū)動(dòng)棘爪的棘爪齒214返回其原位。此外，釋放凸輪202的凸輪面220允許定位棘爪212因棘爪彈簧224的偏壓而順時(shí)鐘轉(zhuǎn)。棘爪齒218隨后騎上棘輪齒215F的一側(cè)，且棘爪齒220同時(shí)進(jìn)到在棘輪齒215A及215G間的谷。當(dāng)棘爪齒218離開棘輪齒215F的頂端，棘輪200再度開始因棘爪彈簧224的偏壓而逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)，進(jìn)一步從卷線件188放松控制件180，直到棘爪齒220接觸棘輪齒215G的一側(cè)。棘輪200及卷線件188被棘爪齒220與棘輪齒215G的嚙合維持在此位置，藉以完成進(jìn)檔作業(yè)。
雖然上面敘述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是可以進(jìn)行其他改變而不致脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，所述的各實(shí)施例中采用了具有恒定壓力的壓縮氣體，也可以在進(jìn)檔作業(yè)時(shí)采用一種氣壓，而在退檔時(shí)采用不合的氣壓，雖然上述的氣動(dòng)器和分度器是安裝在換檔器內(nèi)，但是它們也可與換檔器分開制造，作為單獨(dú)的單元，氣動(dòng)器和分度器可以裝在腳踏車上遠(yuǎn)離換檔器的位置上，可將控制件與換檔器相連接。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于所公開的具體結(jié)構(gòu)，相反，本發(fā)明的真正范圍應(yīng)由權(quán)利要求書來確定。
權(quán)利要求
1.一種腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器，其包括a.基件b.可動(dòng)件，其支持導(dǎo)鏈器；c.連接機(jī)構(gòu)，其將基件及可動(dòng)件相連，以使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；及d.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其回應(yīng)壓縮氣體而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括分度機(jī)構(gòu)以設(shè)定并維持可動(dòng)件在若干位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換檔器，其特征在于，連接機(jī)構(gòu)包括a.第一連桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接基件及可動(dòng)件；及b.第二連桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接基件及可動(dòng)件；其中，第一連桿及第二連桿與基件及可動(dòng)件共同形成四連桿式連接機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換檔器，其特征在于還包括a.第一回復(fù)彈簧，其具有第一端及第二端，其第一端連接基件而其第二端連接可動(dòng)件；及b.第二回復(fù)彈簧，其具有第一端及第二端，其第一端連接基件而其第二端連接可動(dòng)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換檔器，其特征在于，第一回復(fù)彈簧被設(shè)在第一連桿的一側(cè)，第二回復(fù)彈簧被設(shè)在第一連桿的另一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換檔器，其特征在于，分度機(jī)構(gòu)被裝配在基件中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換檔器，其特征在于，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括a.第一氣動(dòng)器，其使可動(dòng)件依第一方向相對(duì)基件移動(dòng)；及b.第二氣動(dòng)器，其使可動(dòng)件依反向相對(duì)基件移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的換檔器，其特征在于，分度機(jī)構(gòu)包括a.控制件，其具有第一端連接連接機(jī)構(gòu)；b.卷線件，可拉或釋放控制件的第二端；及c.棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)，其連接卷線件，并連接第一氣動(dòng)器及第二氣動(dòng)器，以移動(dòng)卷線件至經(jīng)選擇的位置，并維持卷線件在該經(jīng)選擇的位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換檔器，其特征在于，第一氣動(dòng)器包括第一往復(fù)件，其回應(yīng)連續(xù)施加及除去的氣壓而往復(fù)移動(dòng)；第二氣動(dòng)器包括第二往復(fù)件，其回應(yīng)連續(xù)施加及除去的氣壓而往復(fù)移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的換檔器，其特征在于，棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)包括a.棘輪，其連接卷線件，以使二者一起移動(dòng)；b.驅(qū)動(dòng)棘爪，其連接第一往復(fù)件，以驅(qū)動(dòng)棘輪至經(jīng)選擇的位置；及c.定位棘爪，其選擇性地維持棘輪在經(jīng)選擇的位置及從經(jīng)選擇的位置釋放棘輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換檔器，其特征在于，控制件包括控制線，其中，控制件包括卷線鼓，以交替地卷取及松卷控制線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的換檔器，其特征在于，連接機(jī)構(gòu)包括a.第一連桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接基件及可動(dòng)件；及b.第二連桿，其可樞轉(zhuǎn)地連接基件及可動(dòng)件。其中，第一連桿及第二連桿與基件及可動(dòng)件共同形成四連桿式連接結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的換檔器，其特征在于，棘輪及卷線鼓可旋轉(zhuǎn)地被設(shè)在第一樞銷周圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的換檔器，其特征在于，定位棘爪被可旋轉(zhuǎn)地安裝設(shè)在第三樞銷周圍。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的換檔器，其特征在于，連接機(jī)構(gòu)包括啟動(dòng)臂從第一連桿及第二連桿之一伸出，控制件的第一端連接啟動(dòng)臂。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的換檔器，其特征在于，控制件與第一連桿的中心線對(duì)齊。
16.一種腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器，其包括a.基件b.可動(dòng)件，其支持導(dǎo)鏈器；c.連接機(jī)構(gòu)，其將基件及可動(dòng)件相連，以使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；及d.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其回應(yīng)有大致恒定壓力的受壓縮氣體而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；
17.一種腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器，其包括a.基件b.可動(dòng)件，其支持導(dǎo)鏈器；c.連接機(jī)構(gòu)，其將基件及可動(dòng)件相連，以使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；及d.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其回應(yīng)壓縮氣體而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)，其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)包括a.第一氣動(dòng)器，其使可動(dòng)件依第一方向相對(duì)基件移動(dòng)；及b.第二氣動(dòng)器，其使可動(dòng)件依反向相對(duì)基件移動(dòng)。
18.一種腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器，其包括a.基件b.可動(dòng)件，其支持導(dǎo)鏈器；c.連接機(jī)構(gòu)，其將基件及可動(dòng)件相連，以使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；及d.偏壓機(jī)構(gòu)，其使可動(dòng)件依第一方向相對(duì)基件移位；e.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其回應(yīng)壓縮氣體而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)具有第一壓力的氣體而依第一方向相對(duì)基件移動(dòng)；其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)具有第二壓力的氣體而依反向相對(duì)基件移動(dòng)；其中，第一壓力不小于第二壓力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的換檔器，其特征在于，第一壓力大致等于第二壓力。
20.一種腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器，其包括a.基件b.可動(dòng)件，其支持導(dǎo)鏈器；c.連接機(jī)構(gòu)，其將基件及可動(dòng)件相連，以使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；及d.啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其回應(yīng)壓縮氣體而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)；其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)具有第一壓力的氣體而依第一方向相對(duì)基件移動(dòng)；其中，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)具有第二壓力的氣體而依反向相對(duì)基件移動(dòng)；其中，第一壓力基本等于第二壓力。
21.一種腳踏車用之啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括a.氣動(dòng)裝置，其具有啟動(dòng)件回應(yīng)壓縮氣體而移動(dòng)；b.控制件控制器，以控制控制件；及c.分度機(jī)構(gòu)，其連接啟動(dòng)件及控制件控制器，以設(shè)定并維持控制件控制器在若干位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，分度機(jī)構(gòu)包括a.卷線件，可牽拉或釋放控制件的第二端，其中該卷線件構(gòu)成控制件控制器；及b.棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)，其連接卷線件，并連接第一氣動(dòng)器及第二氣動(dòng)器，以移動(dòng)卷線件至經(jīng)選擇的位置，并維持卷線件在經(jīng)選擇的位置上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)包括a.棘輪，其連接卷線件，以使二者一起移動(dòng)；b.驅(qū)動(dòng)棘爪，其連接第一往復(fù)件，以驅(qū)動(dòng)棘輪至經(jīng)選擇的位置；及c.定位棘爪，其選擇性地維持棘輪在經(jīng)選擇的位置及從經(jīng)選擇的位置釋放棘輪。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，控制件包括控制線，其中，卷線件包括卷線鼓，以交替地牽拉及釋放控制線。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，氣動(dòng)設(shè)備包括a.第一氣動(dòng)器，其包括第一往復(fù)件，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)施加及除去而往復(fù)移動(dòng)，其中，b.第二氣動(dòng)器，其包括第二往復(fù)件，其回應(yīng)氣壓的連續(xù)施加及除去而往復(fù)移動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，分度機(jī)構(gòu)包括a.卷線件，可牽拉且釋放控制件的第二端；及b.棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)，其連接卷線件，并連接第一氣動(dòng)器及第二氣動(dòng)器，以移動(dòng)卷線件至經(jīng)選擇的位置，并維持卷線件在經(jīng)選擇的位置上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，分度棘輪及棘爪機(jī)構(gòu)包括a.棘輪，其連接卷線件，以使二者一起移動(dòng)；b.驅(qū)動(dòng)棘爪，其連接第一往復(fù)件，以驅(qū)動(dòng)棘輪至經(jīng)選擇的位置；及c.定位棘爪，其選擇性地維持棘輪在經(jīng)選擇的位置及從經(jīng)選擇的位置釋放棘輪。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，控制件包括控制線，其中，卷線件包括卷線鼓，以交替地牽拉及釋放控制線。
全文摘要
腳踏車用之氣動(dòng)式換檔器,其包括基件、可動(dòng)件、連接件及啟動(dòng)機(jī)構(gòu)。可動(dòng)件支持導(dǎo)鏈器。連接機(jī)構(gòu)使基件及可動(dòng)件相連,以致可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)。啟動(dòng)機(jī)構(gòu)回應(yīng)壓縮氣而使可動(dòng)件相對(duì)基件移動(dòng)。
文檔編號(hào)B62M25/08GK1184054SQ9711789
公開日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月28日
發(fā)明者中村靖, 市田典 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島野