换档机构 本发明系指一种换档机构，它具有一杠杆臂及一与齿轮构件的齿轮齿啮合的棘爪构件，以限制杠杆臂的移动而为逐段步进式移动。
近来多级速度自行车已非常普遍。多级速度自行车例如包比赛自行，街用自行车及登山自行车。多级速度自行车通常具有至少一齿轮变速换档装置及操控齿轮变速换档装置的杠杆机构。应知还有几种多级速度自行车所具有的换档机构采用不同於齿轮变速换档装置的机构，以改变自行车的齿轮比。
用来改变自行车齿轮比的杠杆机构通常系指换档机构。换档机构包含一杠杆臂，杠杆臂支承於联接於自行车车架的基座而摆动。杠杆臂联接於一线，该线接至一齿轮变换档装置或类似的齿轮比改变机构。乘骑者移动杠杆臂至大略位置，因而移动线便相应地移动齿轮比改变机构。杠杆臂则移动至与所希望的齿轮比相应的位置。杠杆臂的移动受诸如摩擦力的限制，足以使杠杆臂保持定位，但摩擦力不致于太大，而影响使用者轻易改变齿轮比。杠杆臂变挡的定位并不精确。
然而近年来，换档机构已发展成精密机构，可容许杠杆臂锁入一组不同的位置，各位置根据齿轮变速换档装置或类似的齿轮比改变机构的变档特性对应於一齿轮比。例如，图1显示一已知变档机构1。
已知变档机构1中，一基座(未图示)将变档机构联接至自行车(未图示)的车架或把手或联接至自行车(未图示)把手上刹车杠杆机构。基座件(未图示)连接至一盘构件2。盘构件2具有一线套管保持件2a，可接合并支持内有内线通过的线套管(未图示)。
轴构件3藉销3a联接至盘构件2，销3a伸过盘构件2中的孔2b。可将销3a点焊於板构件2，或冲孔，使销3a於孔2b内变形。轴构件3具有一缩凹轴3b，缩凹轴3b的外缘上有螺纹3c形成。
一把手4具有一杠杆臂5，一中镗孔4a，突起4b及一线保持孔4c。当机构1组合装完成时，缩凹轴3b通过中孔4a。一定位盘6具有两相对之缩凹口6a，一组相对的凹处6b及一中孔6c。当机构1组装完成时，缩凹轴通过孔6c。当机构1组装完成时，缩凹口6a套合突起4b。固定板7具有一缩凹中孔7b及两球孔7a。球8置於各球孔7a。球8直径大於固定板7之厚度。保持板9也具有一缩凹中孔9a，缩凹轴3b通过该孔。保持板9还具有两球限定突起9b，与定位盘6啮合时，以保持7a孔中的球8。一带螺纹的螺帽10旋至缩凹轴3b上以结合机构1。使用时，一线(未图示)通过线套管保持件2a中的孔2c并通过线保持孔4c。
杠杆臂5运动而使线(未图示)运动。组装完成后，机构1可容许杠杆臂5绕轴构件3转动。由於突起4b与两相对缩凹口6a啮合，定位盘6随杠杆臂5转动。然而，中孔7b及9a受缩凹轴3b限定，故无法相对轴构件3而转动。当杠杆臂转动时，定位盘6则随之转动，球8受孔7a及球限定突起9b地限定以啮合定位盘6的表面。球8可啮合并伸入任一凹处6b。当球8啮合一对相对的凹处6b时，杠杆臂6则和缓地锁至预定位置。
因球8与凹处6b作用，杠杆臂5被限定於绕轴构件3逐段步进式运动。杠杆臂5可如此控制自行车的换档。
前述设计有许多缺点，示於图1。一缺点即零件数目过多而制造成本昂贵。另一缺点即图1所示一些零件於制造时需要精密机械加工。例如，轴的一部分必需缩凹并於其上形成螺纹。再者，各板7，9具有一非圆形孔，必须采用极昂贵的制造过程。
因此，本发明的一目的是降低换档机构中所需的零件数目。
本发明另一目的是降低换档机构的制造成本。
本发明的一个方面内容，一换档机构包含一具有线套管保持部的基座构件；一杠杆把手具有中心孔、支承部及棘爪保持凹处；一轴构件置於中心孔内并固定至基座构件；一齿轮构件近似盘形，具有一般的中空内部，其内圆周表面上形成有齿轮齿，齿轮构件固定至轴构件；一棘爪构件置於棘爪保持凹处中以与齿轮的啮啮合。
较佳地，杠杆把手由塑料材料制成。
较佳地，齿轮构件由钢板材料制成，冲压形成盘形及齿轮齿。
较佳地，棘爪构件以塑料材料构成。
较佳地，齿轮构件与基座构件将杠杆把手限定於其间，并容许杠杆把手绕轴构件转动。
较佳地，棘爪构件限定杠杆把手绕轴构件作预定的逐段运动。
本发明所有目的，特性，内容及优点可参照附图由以下详细说明而得以完全明朗，附图中以相同参考数字标明全程对应的零件。
图1为已知换档机构构造的分解图；
图2为另一换档机构构造的分解图；
图3为根据本发明之换档机构的分解图；
图4显示图3所述换档机构的横截面；及
图5为图3及4所述换档机构的分解透视图。
参考图2所示的自行车换档机构。换档机构20包含一般构件22，其具有一线套管保持部22a及一组孔22b。盘构件22可联接至自行车把手(未图示)或联接至自行车把手(未图示)上的自行车刹车杠杆臂机构(未图示)。
轴构件23具有一轴部23a、一其上有螺纹的缩凹轴部23b及一盘形基座部23d。基座部23d其上有多个销23e。轴构件23藉销23e联接至盘构件22。销23e伸入孔22b中并可变形或焊接以将轴构件23固定至盘构件22。
一把手24包含一杠杆臂25、一中心孔24a、一棘爪凹处24b成形於环形凹处24c。环形凹处24c包含轴面24e，中心孔24a通过它延伸。把手24也具有线保持孔24f。把手24支承於轴构件23上。具体地说，轴部23a及缩凹轴部23b通过中心孔24a，把手24因而支承在轴构件23的轴部23a上。
一棘爪构件26置於棘爪凹处24b内。齿轮构件27置於环形凹处24c内并与棘爪构件26啮合。齿轮构件27具有一中心缩凹孔27a，故轴构件23的缩凹轴部23b通过缩凹中心孔27a而延伸，可避免齿轮27相对於轴构件23及盘构件22转动。齿轮构件27在其外圆周界上具有齿轮齿27b。
保持板28具有一缩凹中心孔28a。保持板28支承在轴构件23上，故缩凹轴部23b通过保持板28的缩凹孔28a而延伸，以避免保持板28相对於轴构件23转动。一螺帽29旋至轴构件23的螺纹23c上，以将保持板29及齿轮27固定於轴构件23。再者，螺帽29及保持板28将把手24保持在轴构件23上，但允许把手24及杠杆臂25在轴构件23的轴部23a上转动。
换档机构20装在自行车上时，可使线(未图示)根据齿轮齿27b的尺寸及形状及齿轮齿27b与棘爪构件26啮合的状况而以预定的逐段式运动。
图3，4及5显示根据本发明一实施例的换档机构30。参考图3，换档机构30包含一盘构件31，其具有一线套管保持部31a及一缩凹中心孔31b。轴构件32具有一中轴部32a，一下切痕轴部32b及一上切痕轴部32c。下切痕轴部32b形状可配合盘构件31中的缩凹中心孔31b形状。组装后如图4所示截面，下切痕轴部32b延伸至缩凹中心孔31b。
轴构件32较佳为金属制成。具体地说，轴构件32用滚轧钢板制成。然而可知也可使用非铁金属，轴构件32也可用较高级的钢材制成，并加工至图3及4所示之轴形。
下切痕轴部32b可以用很多方法固定至盘构件31。例如，一旦插入缩凹中心孔31b，可将切痕轴部32b冲孔或变形以限制轴构件32相对盘构件31轴向移动。替换地，轴构件32可焊接至盘构件31。再者，轴构件也可压配入盘构件31。轴构件32可替换由非金属材料制成，故可将轴构件32粘合至盘构件31。
再参考图3，把手33具一杠杆臂34。把手33具一线保持孔33a。中孔33b通过把手33延伸。有一大致为圆柱形的突起33d由把手延伸并与中孔33b同心。突起33d一部分消失以界定伸入把手33的棘爪凹处33c。棘爪构件35装入棘爪凹处33c，如图4所示。轴构件32通过把手33之中孔33b延伸，如图4所示。
齿轮构件36为盘形，并具开放的中空内部。缩凹中心孔36b位於齿轮构件36内，伸入中空内部。一组齿轮的齿36a位於齿轮构件36内圆周界上。如图4所示，齿轮的齿36a可啮合棘爪构件35。上切痕部32c伸入齿轮构件36之缩凹中心孔36b。
上切痕轴部32c可以用很多方法固定至齿轮构件36。例如，一旦插入缩凹中心孔36b，可将上切痕轴部32c冲孔或变形以限制轴构件32相对齿轮构件36轴向移动。替换地，轴构件32可焊接至齿轮构件36。再者，轴构件32可压配入孔36b。轴构件32可替换为非金属材制成，本例中可将轴构件32粘合至盘构件31，或以一螺栓於该处伸过，将各式构件与轴构件32固定。。
把手33，34较佳的用塑料材料制成，其具良好的抗拉强度及剪应力强度以经得起於自行车上使用。齿轮构件36，轴构件32及盘构件31较佳的用金属制成。棘爪构件35较佳的用塑料材料制成，但也可用钢材等金属制成。
齿轮构件36较佳的用金属制成。例如，可由冲压钢板制成齿轮构件36。再者，齿轮构件36具有环绕其内周界延伸360°的齿轮齿36a，或替换地，齿轮36具有环绕其内周界延伸180°以下的齿轮齿。齿轮36a的数目根据不同的齿轮比而预定，该齿轮比由配合的齿轮比改变机构(如齿轮变速换档装置)(未图示)来提供。例如，若机构30欲使用於具5齿轮的自行车，则齿轮齿36a的齿数必须容许杠杆臂34移至五个预定位置，位置则取决於尺寸、深度及各齿轮齿36a之间的间隔。齿轮齿36a实际数目也为棘爪构件35尺寸的函数。
参考图5，使用时，换档机构30连接至线c，线c的一端E，伸过线保持孔33a，故该端E使线c保持於其内。线c也包含一受线套管保持部31a限定的套管s，故不会相对盘构件31运动。
换档机构30以如下方式操作。当杠杆臂34被乘骑者运动时，盘构件31由一基座(未图示)限制其运动，该基座将换档机构30固定至自行车之车架或把手(未图示)。当杠杆臂34运动时，至少一个齿轮齿36a啮合棘爪构件35。棘爪构件35於凹处33c转动，并容许齿轮构件36移动一段预定距离，该距离对应於棘爪构件35一部分与另一齿轮齿36a的啮合。棘爪35与齿轮齿36a啮合限制杠杆臂运动，因此限制连接的线c为逐段的预定运动。
与图1中已知机构及图2中换档机构相比，换档机构30的设计简单，且零件数减少。简化的构形可减少制造成本并方便组装。
换档机构30之轴构件32较佳由滚轧钢板制成。因此，与已知技术相比，轴构件之制造成本可降低及简化。
本发明各细节可变化，而不脱离本发明的精神和范围。再者，根据本发明前述实施例的说明仅供说明参考，故并不限于由所附权利要求及其等同物所界定的。