一种具有附加旋转阻力功能的后拨链器及阻力施加方法与流程

本发明涉及一种自行车变速装置，具体为一种具有附加旋转阻力功能的后拨链器及阻力施加方法。

背景技术：

在自行车变速装置中，通过将链条切换至不同直径的链轮上实现变速。在变速调节过程中，由于链条的长度固定，因此链条在不同直径的链轮之间切换时链条呈现松紧的变化，具体是当从小链轮切换至大链轮时，链条会变紧，而当从大链轮切换至小链轮时，链条会变松。为了确保链条在变速过程中始终处于合适的张紧状态，自行车变速装置中通过设置在后拨链器中的链引导件对进行张紧，所述链条导向件通过转动结构连接在后拨链器的可移动件上，链条从设置在链条导向件上的张紧轮上绕过，链条导向件与变速调节支架之间设有用于产生偏压的弹簧，该弹簧的弹力促使链条导向件向后转动将链条张紧；链条在不同链轮之间切换时，如果链条变松，链条导向件在弹簧的作用下向后转动一定角度将链条张紧，如果链条变紧，链条导向件则会克服弹簧的弹力向前转动一定角度，使得在变速过程中链条始终处于合适的张紧状态。

然而，自行车在骑行过程中，由于道路的崎岖会造成引起颠簸和振动，颠簸和振动过程中的惯性会促使链条导向件克服弹黄的弹力向前转动，该过程中链条发生松弛，从而容易造成链条脱落，影响骑行的安生。为了解决该问题，授权公告号为CN103373435B的发明专利公开了“一种自行车变速器”，该自行车变速器通过设置阻力施加元件对链引导件(即本申请所述链条导向件)施加阻力，使得链引导件不能轻易向前转动。所述阻力施加元件主要包括单向离合器和摩擦施加构件，其中，单向离合器为一个单向轴承，链引导件的转轴与单向轴承的内圈连接，所述摩擦施加构件为一个包裹在单向轴承外圈外的弹性摩擦片，用于对轴承外圈施加阻止其转动的阻力，其中，单向轴承的可转动方向对应于链引导件向后转动时的方向，这样，当在调速过程中链条变松时，链引导件可以在弹簧的作用下自由向后转动张紧链条，而当在调速过程中链条变紧时，骑行者操控变速器时对链引导件产生的向前的力矩大于所述摩擦施加构件对轴承外圈施加的摩擦阻力力矩，使得链引导件依然能够向前转动使链条处于合适的张紧状态，而摩擦施加构件对轴承外圈施加的摩擦阻力力矩则能够抵挡自行车在颠簸时对链引导件产生的向前转动的力矩，从而解决链条在颠簸过程中容易脱落的问题。然而上述专利方案仍然存在以下的不足：需要设置摩擦施加构件以及控制摩擦施加构件产生阻力的阻力控制元件，使得结构复杂，增加制造成本。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种具有附加旋转阻力功能的后拨链器，该后拨链器不但能够有效防止链条在颠簸过程中脱落，而且结构简单，成本低，更便于推广应用。

本发明的另一个目的在于提供一种对后拨链器中的链条导向件施加阻力的阻力施加方法。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种具有附加旋转阻力功能的后拨链器，包括基座构件、连杆组件、可移动构件和链条导向件，其中，基座构件安装在车架上，连杆组件可活动地连接在基座构件和可移动构件之间，链条导向件通过阻力转动结构与可移动件连接；所述阻力转动结构包括旋转轴、单向轴承以及阻力施加弹簧，其中，所述旋转轴设在可移动件或链条导向件上，与旋转轴配合的单向轴承相应的设置在链条导向件或可移动件上；所述旋转轴与单向轴承的内孔过盈配合，其中，单向轴承的自由转动方向对应于链条导向件向后转动时的方向；所述旋转轴与单向轴承的内孔之间的过盈量为x，与该过盈量x对应的旋转阻力力矩为M(x)；在进行变速操控时对链条导向件产生的操控力矩为M1，自行车颠簸时链条导向件能抵抗的最大设定力矩为M2，M2＜M(x)＜M1。

本发明的一个优选方案，其中，所述旋转轴设在可移动件上，所述单向轴承设置在链条导向件上。

本发明的一个优选方案，其中，所述链条导向件包括第一链条导向板、第二链条导向板、导向轮、张紧轮以及单向轴承座，其中，导向轮和张紧轮分别通过螺栓固定在第一链条导向板和第二链条导向板之间，所述单向轴承座通过螺栓固定在第一链条导向板上；所述单向轴承设置在单向轴承座内。

本发明的一个优选方案，其中，所述单向轴承包括滚针、支持架以及外壳，其中，所述外壳为多边形，所述单向轴承座中设有与单向轴承的多边形外壳匹配的多边形槽，所述单向轴承嵌入在所述多边形槽中。

本发明的一个优选方案，其中，所述多边形槽中在单向轴承的两侧设有密封圈。

本发明的一个优选方案，其中，所述可移动构件包括壳体，所述旋转轴通过其端部的安装部安装在壳体的安装槽内，并通过螺栓锁紧。

本发明的一个优选方案，其中，所述阻力施加弹簧为扭簧，该阻力施加弹簧的第一端插进可移动构件的壳体的内槽中，第二端插进单向轴承座的槽中，该阻力施加弹簧产生促使链条导向件向后转动的偏压力。

本发明的一个优选方案，其中，所述基座构件安装到车架尾沟上，所述连杆组件通过销轴联接在基座构件和可移动构件之间，连杆组件包括第一连杆构件和第二连杆构件；所述基座构件、第一连杆构件、第二连杆构件和移动构件组成一个平行四边形结构；所述可移动构件上连接有复位弹簧，该复位弹簧将可移动构件相对于多个后链轮横向向外偏压，使平行四边形结构体始终具有处于最小收缩位置趋势。

一种对后拨链器中的链条导向件施加阻力的阻力施加方法，包括以下步骤：

(1)在后拨链器的可移动件与链条导向件之间设置阻力转动结构，该阻力转动结构包括旋转轴、单向轴承和阻力施加弹簧，其中，旋转轴设置在可移动件上、单向轴承设置在链条导向件；或者旋转轴设置在链条导向件上、单向轴承设置在可移动件上；

(2)让阻力施加弹簧对链条导向件施加的弹力使链条导向件始终具有向后转动的趋势；所述旋转轴与单向轴承的内孔采用过盈配合，单向轴承的自由转动方向对应于链条导向件向后转动时的方向；

(3)将转轴与单向轴承的内孔之间的过盈量设置为x，单向轴承在非自由转动方向上对旋转轴产生与该过盈量x对应的旋转阻力力矩M(x)；在进行变速操控时对链条导向件产生的操控力矩为M1，自行车颠簸时链条导向件能抵抗的最大设定力矩为M2，M2＜M(x)＜M1。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明利用单向轴承可单向转动的特性，使链导向件可以自由向后转动；同时巧妙地利用单向轴承另一个方向转动受阻的特性来抵抗链导向件在颠簸时向前的转动力矩，通过合理设置旋转轴与单向轴承内孔之间的过盈量x，使得单向轴承在非自由转动方向上对旋转轴产生一个旋转阻力力矩M(x)，这个旋转阻力力矩M(x)与过盈量x相关，过盈量x越大，旋转阻力力矩M(x)也越大，反之亦然，因此旋转阻力力矩M(x)的大小可以通过设计特定的过盈量x的方式设置；而在进行变速操控时对链条导向件产生的操控力矩M1也是可以确定的，该操控力矩M1促使链条导向件向前转动，同时，自行车颠簸时链条导向件能抵抗的最大力矩为M2是一个期望值，是可以根据实际情况设定的，因此，通过让M(x)大于M2且小于M1，就可以达到既不影响正常的变速操作又能抵抗颠簸时的力矩的目的。在传统思维中，设置旋转轴与单向轴承内孔之间的过盈量都是从能够有效阻止两者相对转动的角度出发，而没有想到适当减小过盈量使之既具备阻力特性有具有转动特性，结合具体的需要而打破这一思维惯势对单向轴承进行“反其道而行”的应用是本发明的技术构思的核心。

2、本发明仅仅采用单向轴承即可实现现有技术中需要采用单向轴承、摩擦施加构件以及阻力控制元件的功能，从而大大简化了结构，降低了生产成本，更有利于推广应用。

3、由于单向轴承通常为标准件，因此调节旋转阻力力矩M(x)的大小只需通过在加工时控制旋转轴的尺寸即可实现，无需像现有技术那样需要采用复杂的阻力控制元件来控制。

附图说明

图1为设有有变速器的自行车的侧视图。

图2为本发明的后拔链器的安装在车架上的正面外视图；

图3为本发明的后拔链器的侧视图；

图4为本发明中链条导向件的侧视图；

图5为本发明中单向轴承的侧视图；

图6为本发明中链条导向件和阻力施加弹簧装配的侧视图；

图7为本发明中阻力施加弹簧的立体结构示意图；

图8为本发明中可移动构件的侧视图；

图9为本发明中可移动构件和链条导件的立体结构示意图；

图10为图9中沿着H-H线的剖视图；

图11为沿着图9的K-K线的剖视图；

图12为本发明的单向轴承的剖视图；

图13为本发明的旋转轴的侧视图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进行进一步解释，但本实施例不应看作是对本发明的限定。

图1是一种变速自行车50，该自行车包括车架30，其中前轮31和后轮32以传统方式可旋转地联接至车架30。前拔链器33安装在车架30的座管30a上，后拔链器34安装在车架30的后部。前拔链器33将链条C在多个前链轮FS之间转换，而后拔链器34将链条C在多个后链轮RS之间转换。传统的变速切换控制装置35和36安装在车把37上，用于分别通过传统的导绳构件38和39来控制前拔链器33和后拔链器34。本发明是对自行车50的后拔链器34的改进，下面仅对后拔链器34进行详细的讨论。

参见图2和图3，图2是本发明的后拔链器34安装在自行车上的正面外视图，图3为后拔链器34的立体结构示意图，后拔链器34通过其基座固定螺栓2可旋转地安装在自行车车架30的后尾沟上。导绳构件39安装在后拔链器34基座构件1上，导绳构件39的线芯39a穿过变速驱动臂3，被导线压块5通过螺栓4而锁紧固定。自行车的后链轮RS通过连接轴连接在自行车车架30上。

如图3所示，本发明的后拔链器34包括：基座构件1、连杆组件6、可移动构件7和链条导向件8。基座构件1安装到车架尾沟上，连杆组件6通过销轴11联接在基座构件1和可移动构件7之间，连杆组件6包括第一连杆构件9和第二连杆构件10，链条导向件8通过阻力转动结构可旋转地与可移动构件7联接，这样基座构件1、第一连杆构件9、第二连杆构件10和移动构件7组成一个平行四边形结构，使得链条导向件8可移动到与后链轮RS数量对应的多个变换位置，可移动构件7上连接有复位弹簧12，复位弹簧12将可移动构件6相对于多个后链轮RS横向向外偏压，使平行四边形结构体始终具有处于最小收缩位置趋势。

如图4所示，链条导向件8包括第一链条导向板13、第二链条导向板14、导向轮15、张紧轮16和单向轴承座17。导向轮15和张紧轮16分别通过螺栓18和19固定在第一链条导向板13和第二链条导向板14之间，单向轴承座17通过螺栓20和21固定在第一链条导向板13上。

图5显示的是本发明的后拔链器34的一种实例所使用的单向轴承22，此单向轴承22外形为非圆的多边形。图6显示的是移开可移动构件7后链条导向件8的侧视图，图6和图7上显示的是对链条导向件8施加向后转动力矩的阻力施加弹簧23，此阻力施加弹簧23为扭簧，此阻力施加弹簧23装配后对链条导向件8预先产生向后(顺时针)的偏压力，图8显示的是可移动构件7的侧视图，包括可移动构件壳体24和旋转轴25。

由图9和图10可看到，这是本发明的后拔链器34的各个构件装配后的正确位置图，可移动构件7的旋转轴25由安装部25a安装在壳体24的安装槽24b内，并通过螺栓26锁紧固定；阻力施加弹簧23的第一端23a插进可移动构件7的壳体24的内槽24a中，第二端23b插进轴承座17b的定位槽17b中(参见图4、图6和图7)，并使阻力施加弹簧23产生对链条导向件8的顺时方向的偏压力；单向轴承22(本实施例为多边形的滚针轴承)安装在单向轴承座17的多边形槽17a中，并牢固固定；链条导向件8可旋转地通过单向轴承22的内孔22a与可移动构件8的旋转轴25相联，并由安装在旋转轴25的旋转轴槽25c(参见图13)中的卡簧片28，防止链条导向件松脱，密封圈27和29分别对单向轴承22的两端进行密封，防止灰尘等脏的物体对单向轴承22侵袭和破坏。当链条导向件8产生逆时针方向旋转时，阻力施加弹簧23就会对其施加顺时针的旋转阻力。

参见图8和图10，所述旋转轴、单向轴承以及阻力施加弹簧构成了阻力转动结构。所述旋转轴25与单向轴承的内孔22a为过盈配合。

如图11和图12所示，单向轴承22在工业中的许多方面都已得到运用，其原理也是众所周知的，即单向轴承22与其对应的旋转轴25配合，当旋转轴25或单向轴承22旋转时，一个方向不受阻力而顺利旋转，另一个方向会受到阻力不能旋转。如图12所示，单向轴承22包括滚针22c、支持架22b和外壳22d，由于单向轴承22内的滚针22c在单向轴承顺时针旋转时会挤到轴承外壳22d的比滚针宽的滚道22d1处，此时旋转轴和滚针22c是间隙配合，所以旋转轴不会受到滚针22c的挤压力，自然不受到阻力，当单向轴承逆时针旋转时，滚针22c会挤压到窄的滚道22d2上，此时滚针22c和旋转轴25是过盈配合，旋转会产生摩擦力，自然就会受到阻力。

参见图11和图12，通过合理设置旋转轴25与单向轴承22内孔之间的过盈量x(是指当滚针22c位于滚道22d2上时，旋转轴25的外径与滚针22c构成的孔径之间的差值)，使得单向轴承,2在非自由转动方向上对旋转轴25产生一个旋转阻力力矩M(x)，这个旋转阻力力矩M(x)与过盈量x相关，过盈量x越大，旋转阻力力矩M(x)也越大，反之亦然，因此旋转阻力力矩M(x)的大小可以通过设计特定的过盈量x的方式设置；而在进行变速操控时对链条导向件8产生的操控力矩M1也是可以确定的，该操控力矩M1促使链条导向件8向前转动，同时，自行车颠簸时链条导向件8能抵抗的最大力矩为M2是一个期望值，是可以根据实际情况设定的，因此，通过让M(x)大于M2且小于M1，就可以达到既不影响正常的变速操作又能抵抗颠簸时的力矩的目的。由于单向轴承22通常为标准件，因此调节旋转阻力力矩M(x)的大小只需通过在加工时控制旋转轴的尺寸即可实现。例如，对于A款单向轴承，当与之配合的旋转轴25的直径为8.0mm时，旋转阻力力矩M(x)是12Nm，通过减小与单向轴承配合的旋转轴直径大小就可以改变旋转阻力力矩M(x)的大小，如当旋转轴的大小在7.92mm～7.93mm之间时，则旋转阻力力矩M(x)则是1.5Nm～3.5Nm。

图13为旋转轴25的侧视图，旋转轴25的连接段25b是与单向轴承22配合的部位，也是产生摩擦阻力的部位。

参见图1-图13，本发明的对后拨链器34中的链条导向件施加阻力的阻力施加方法，包括以下步骤：

(1)在后拨链器34的可移动件7与链条导向件8之间设置阻力转动结构，该阻力转动结构包括旋转轴25、单向轴承22和阻力施加弹簧23，其中，旋转轴设置在可移动件上、单向轴承设置在链条导向件；或者旋转轴设置在链条导向件上、单向轴承设置在可移动件上；

(2)让阻力施加弹簧23对链条导向件8施加的弹力使链条导向件8始终具有向后转动的趋势；所述旋转轴与单向轴承22的内孔采用过盈配合，单向轴承的自由转动方向对应于链条导向件向后转动时的方向；

(3)将转轴与单向轴承22的内孔之间的过盈量设置为x，单向轴承22在非自由转动方向上对旋转轴25产生与该过盈量x对应的旋转阻力力矩M(x)；在进行变速操控时对链条导向件产生的操控力矩为M1，自行车颠簸时链条导向件8能抵抗的最大设定力矩为M2，M2＜M(x)＜M1。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。