自行车正变成日益普及的娱乐形式和交通工具。而且，无论是对 业余爱好者还是专业人士来说，自行车已成为很受欢迎的竞技运 动。不论自行车是用于娱乐、交通还是竞技，自行车工业一直在不 断改进自行车的各种部件。特别地，用于制动和/或变速的控制装置 近年来被广泛地进行了再设计。
通常，当骑自行车时，希望一直紧握住车把从而可以快速简便地 操纵自行车的制动控制机构和变速控制机构。近来，控制装置已经 设计成使用同一单个制动/变速杆来作为自行车的制动装置和变速 装置。
美国专利申请公开No.US2002/0139637(已转让给Shimano公司) 公开了一种带有一个单件式的制动/变速杆的自行车控制装置的例 子。尽管该装置很有效，但这种装置的制动/变速杆对于所有骑车人 来说并不是最理想的。特别地，该装置只有在骑车人的手相对于该 装置的某一位置时才能被致动。因而，对于某些在骑车时为了致动 该装置而频繁改变手的位置的骑车人来说，这种操纵变得困难、不 方便和/或者不舒适。
考虑到上述问题，本领域技术人员从这里可以明显看出存在一种 对可以克服现有技术中的上述问题的改进的自行车控制装置的需 要。本发明提出了本领域的这种需要以及其他需要，从这里所公开 的内容中其对于本领域技术人员来说是明显的。

本发明的一个目的是提供一种带有符合人体工程学的控制杆的 自行车控制装置，其可舒适简便的进行制动和齿轮变速(或换档) 操作。
本发明的另一目的是提供一种相对简单且制造、组装成本低廉的 自行车控制装置。
本发明的又一目的是提供一种带有相对较轻但相对牢固的控制 杆的自行车控制装置。
本发明的又一目的是提供一种包括一对可操作的变速(或换档) 的杆部分的自行车控制装置。
通过提供一种自行车控制装置可以基本实现上述目的，其包括一 个安装元件、一个控制机构、一第一杆部分和一第二杆部分。该安 装机构适于连接到自行车上。该控制机构连接到所述安装元件上并 且适于对制动和变速进行控制。该第一杆部分可操作地连接到控制 机构上。该第一杆部分布置成可在所述第一杆部分的一个制动移动 时实施制动操作，和可在所述第一杆部分的一个变速移动时实施变 速操作。该第二杆部分可操作地连接到控制机构上。该第二杆部分 布置成可在所述第二杆部分的第二变速移动时实施第二变速操作。 所述第一杆部分和第二杆部分布置成当操纵该第一杆部分实施第一 变速操作时和当操纵该第二杆部分实施第二变速操作时可一起移 动。
从结合了附图及所公开的本发明优选实施例的下文详细说明 中，本发明的这些及其他目的、特征、方面和优点对于本领域技术 人员变得明显。

现将参考构成原始公开的一部分的附图内容，其中：
图1是一个装备有控制装置的自行车的侧视图，该控制装置具有 一个根据本发明第一实施例的控制杆；
图2是图1所示的自行车控制装置的放大透视图；
图3是图2所示的自行车控制装置的分解透视图；
图4是图2-3所示的自行车控制装置的一些拆下的选定部件的局 部俯视图，用以说明其变速控制装置的操作过程；
图5是图1-3所示的控制装置的基本俯视图，其中控制杆处于静止 位置以及为了说明而图解示出了各部分；
图6是图1-3所示的控制装置的大致俯视图，控制杆枢转到制动位 置以及为了说明而图解示出了各部分；
图7是图1-6所示的自行车控制装置的正面视图，用虚线表示出了 处于控制杆的上变速(或换档)位置和下变速位置，为了便于说明 而除去了一些部分，且为了说明变速控制缆索的卷绕状态和退卷状 态而图解示出了卷绕部件；
图8是图1-7所示自行车控制装置的控制杆的放大正面视图；
图9是图8所示控制杆的俯视平面图；
图10是图8和9所示控制杆的仰视平面图；
图11是图8-10所示控制杆的内部端部正视图；
图12是图8-11所示控制杆的顶部/正面透视图；
图13是图8-12所示控制杆的底部/正面透视图；
图14是根据本发明第二实施例的自行车控制装置的分解透视 图；
图15是根据本发明第三实施例的控制杆的俯视平面图；以及
图16是图15所示控制杆的正面视图。

现将参考附图对本发明的所选实施例进行解释。本领域技术人员 从这里公开的内容中可以明显看出，下文的关于本发明实施例的说 明仅是用来解释而不是用来限定由所附的权利要求书限定的本发明 及其等效物。
首先参考图1和2，其示出了具有根据本发明第一实施例的自行车 控制装置12的自行车10。根据本发明，该自行车控制装置12构形并 布置成包括第一和第二使用者操作的杆部分24a和24b，骑车人使用 其进行制动(或刹车减速)控制和变速(或换档)控制，将在下文 进行详细阐述。自行车控制装置12优选与自行车10的车把11相连。 自行车控制装置12是一个右手侧的控制装置，其设计成可由骑车人 的右手操作以通过一个后变速控制缆索15来控制后拨链器14，并通 过一个后制动控制缆索17来控制后制动装置16。控制缆索15包括一 个内缆线15a和一个外壳或外套15b，而控制缆索17包括一个内缆线 17a和一个外壳或外套17b。
优选地，自行车10包括一个根据本发明的左手侧自行车控制装置 (图中未示出)。左手侧控制装置(未示出)与自行车控制装置12 基本相同，以便以基本上与后(右手侧)控制装置相同的方式来控 制前拨链器和前制动装置。具体来说，左手侧自行车控制装置(未 示出)在结构和操作方式上与控制装置12基本相同，除了它是控制 装置12的镜像且左手侧自行车控制装置(未示出)的变速位置的数 量是不同的。例如，左手侧控制装置(未示出)可以设计有两个或 三个变速位置。因此，本文只图示并讨论控制装置12。
除了下文将要讨论的自行车控制装置12外，自行车10的各部分都 是常规的。因此这里将不对自行车10的其他部分进行详细讨论或阐 述，除非其与自行车控制装置12相关。并且，对于本领域技术人员 来说尽管本文没有详细示出和/或讨论各种常规的自行车部件例如 车闸、附加链轮、拨链器等，但很显然其都可以结合本发明使用。 此外，对于本领域技术人员来说从这里公开的内容中很显然可以得 知，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以对自行车10的各元件 (或组件)或部件作出多种改型。
在本文中使用的以下方向词“向前、向后、上方、向下、垂直、 水平、下方和横向”以及其它类似的方向术语是当装备有本发明的 自行车处于其正常骑车位置时所指的这些方向。因此，这些术语当 被用来描述本发明时，应当被解释为是关于处于正常骑车位置时的 装备有本发明的自行车。
现将参照图1至7对自行车控制装置12进行详细说明。自行车控制 装置12基本上包括一个安装部分20，一个控制机构22和一个控制杆 24。控制机构22与安装部分20相连。具体地，控制机构22的各部分 可动地连接到安装部分20上，以拉动/释放后变速控制缆索15以及后 制动(后闸)控制缆索17，以分别实施变速操作和制动操作。如下 文所述，控制杆24可操作地连接到控制机构22上，以通过在某些方 向上移动控制杆24时实施变速操作和制动操作。
本发明的控制装置12的基本功能与转让给Shimano公司的美国专 利公开No.US2002/0139637(美国专利号No.6647823)中所图示描述 的方式相同，除了可用于制动和/或变速操作的控制杆24的形状在本 发明中有所变化。此外，控制装置12中除了控制杆24的其它部分与 转让给Shimano公司的美国专利公开No.US2002/0139637(美国专利 号No.6647823)中所述的控制装置相同。因此，在此将不对本发明 的控制装置12进行详细讨论和/或阐述。而只以足够详细的方式来讨 论说明本发明构造和使用的控制装置12。
仍然参照图1-7，安装部分20基本上包括一个管状夹紧件26和一 个杆支撑件28。该管状夹紧件24以常规方式固定连接到车把11上。 杆支撑件28固定连接到管状夹紧件26上，从而使该杆支撑件28不可 移动地固定到车把11上。在该实施例中，自行车车把11是一种传统 的直把式(flat-bar)车把，其具有一个基本沿车把轴线A延伸的圆 柱形管状本体，轴线A相对于自行车10的纵向中心面(未示出)是横 截的。当该安装部分20固定连接到车把11上时，杆支撑部分28优选 相对于车把11在向前的方向上延伸。当然，对于本领域技术人员来 说很显然本发明的控制装置12也可以根据需要和/或要求安装到其 他类型的车把上。
控制机构22构形并布置成在某些方向上移动控制杆24时操作/控 制由缆索致动的自行车部件(也就是后拨链器14和后制动装置16)。 具体地，控制机构22基本上包括一个实施制动操作的制动控制机构 30和一个实施变速操作的变速控制机构32。变速控制缆索15的内线 缆15a可操作地连接到变速控制机构32上，而制动控制缆索17的内线 缆17a可操作地连接到制动控制机构30上。下面将详细说明控制机构 22。
现将参照图1-13详细讨论控制杆24。骑车人以一个基本向后的方 向D移动控制杆24来致动制动控制机构30。另一方面，骑车人以基本 向上和向下的方向R和W移动控制杆24，以分别致动变速控制机构 32。当该控制杆24沿方向D移动时，实施制动操作(即拉动内线缆 17a)。当控制杆24沿方向W移动时，实施一个变速操作(即拉动内 线缆15a)。当控制杆24沿方向R移动时，实施另一个变速操作(即 释放内线缆15a)。
更具体地，控制杆24绕一个制动枢转轴线X沿方向D从一个制动静 止位置枢转到一个制动位置，从而通过制动控制机构30操作后制动 装置16，而当控制杆24绕一个变速枢转轴线Y从一个中间变速位置枢 转到上、下变速位置时就可通过变速控制机构32来操作后拨链器 14。当控制杆24分别移动到上、下变速位置时，控制杆24就是沿上 方向R和下方向W移动。变速枢转轴线Y基本垂直于制动枢转轴线X。 在进行制动操作时，中间变速位置移动(且变速枢转轴线Y旋转)， 从而使骑车人可以同时进行变速和制动。
在图示实施例中，自行车控制装置12布置并构形成使骑车人坐在 自行车10上并握住自行车车把11时可以看到自行车控制装置12。考 虑到这点，制动枢转轴线X优选沿一个基本垂直的方向延伸，而变速 枢转轴线Y沿一个相对于自行车10基本纵向上(即从前向后)延伸。 然而，对于本领域技术人员来说制动枢转轴线X和变速枢转轴线Y相 对于垂直平面和水平平面的精确方向取决于安装部分20的方向，而 其又取决于骑车人的偏好。无论在哪种情况下，变速枢转轴线Y都优 选垂直于制动枢转轴线X。
参考附图5-13，控制杆24基本上包括第一杆部分24a，第二杆部 分24b，和一个连接部分24c。该控制杆24优选由一个轻的、刚性材 料例如一种金属材料制成。连接部分24c布置并构形成与控制机构22 相连。第一杆部分24a从连接部分24c上向外延伸。第二杆部分24b优 选从第一杆部分24a上以一个角度向外延伸。
优选地，第一杆部分24a是一个具有特定断面形状的杆，其大致 沿通过连接部分24c的背面的变速平面P延伸到杆部分24a的自由端 的一第一纵向轴线B布置。第一纵向轴线B大致垂直于制动枢转轴线 X，且大致垂至于变速枢转轴线Y。第二杆部分24b大致沿一个相对于 第一纵向轴线B成一个夹角的第二纵向轴线C布置。特别地，该第二 纵向轴线C由变速平面P向下向后成一个约40°的夹角θ1。并且，第二 纵向轴线C相对于轴线B向内成一个约75°的夹角θ2。第二杆部分24b 布置并构形成可以由骑车人以一种不同于第一杆部分24a的方式操 作，下文将对其进行详细说明。
在该实施例中，第一杆部分24a、第二杆部分24b和连接部分24c 优选整体一起形成为一个单件的整体部件。然而，对于本领域技术 人员来说很显然也可以根据需要和/或要求将第一杆部分24a、第二 杆部分24b和连接部分24c构造成单独的部件。例如，可将第二杆部 分24b构造成与第一杆部分24a和连接部分24c分开的部件，下文将参 考本发明的另一优选实施例对其进行讨论。
仍然参考附图5-13，第一杆部分24a基本上包括一个连接部分 34，一第一致动部分36和一个自由端部分38。该连接部分34包括一 个枢转板或者枢转部分34a和一个弯曲部分34b，该弯曲部分34b布置 成当沿变速平面P看去时，使第一致动部分36相对于第一杆部24a的 纵向轴线B成一个微小夹角。第二杆部分24b形成有连接部分34。该 (第一)致动部分36包括一个制动致动面36a、一第一上变速面36b 和一第一下变速面36c。该(第一)致动部分36大致为一个直的部分， 其布置在连接部分34和自由端38之间。
制动致动面36a优选为一个基本垂直的表面，而上变速面36b优选 为一个大致垂直于制动致动面36a的基本水平的表面。下变速面36c 优选与制动致动面36a和上变速面36b都成一个夹角，从而使下变速 面36c基本上向下和向后。致动部分36的纵向尺寸优选为足以以常规 方式接触骑车人的至少一个手指。更具体地，该致动(第一)部分 36的横向尺寸优选为足以接触骑车人的两个手指例如骑车人的无名 指和中指。
骑车人推压制动致动面36a以使第一杆部分24a沿方向D(即，第 一杆部分24a的制动移动方向)绕枢转轴线X运动或枢转从而实施制 动操作(即，拉动内线缆17a)。骑车人推压上变速面36b以使第一 杆部分24a沿方向W(即，第一杆部分24a的变速移动方向)绕枢转轴 线Y运动或枢转从而实施一个变速操作(即，拉动内线缆15a)。骑 车人推压下变速面36c以使第一杆部分24a沿方向R(即，第一杆部分 24a的变速移动方向)绕枢转轴线Y运动或枢转从而实施另一个变速 操作(即，释放内线缆15a)。下面将详细讨论制动/变速的移动操 作过程。
在该图示实施例中，第二杆部分24b从第一杆部分24a向下向后延 伸。并且，当控制装置12连接到车把11上且自行车10处于其正常骑 车位置时，第二杆部分24b优选朝着自行车10的中心平面略微向内延 伸。第二杆部分24b基本上包括一个延伸部分40和一第二增大的致动 部分42。该延伸部分40沿纵向轴线C从第一杆部分24a的连接部分34 延伸到该(第二)致动部分42。该延伸部分40具有一个纵向切口40a 来减轻重量。该(第二)致动部分42包括一个前接触面42a、第二上 变速面42b和一第二下变速面42c。第二杆部分24b优选至少为第一杆 部分24a的致动部分36的一半长，从而第二致动部分42距第一杆部分 24a之间有足够的空间以为骑车人提供不同的变速移动操作。
该(第二)上变速面42b优选为一个大致面向上的曲面，而该(第 二)下变速面42c优选为一个大致面向下向后的曲面。(第二)上变 速面42b的轮廓优选构造成可以由骑车人的手指例如无名指来操作 以使控制杆24沿方向W绕变速枢转轴线Y向下移动。另一方面，(第 二)下变速面42c优选具有一个比(第二)上变速面42b更大的轮廓， 从而可以由骑车人的拇指轻松的操作，以使控制杆24沿方向R绕变速 枢转轴线Y向上移动。
骑车人推压上变速面42b以使第二杆部分24b沿方向W(即，第二 杆部分24b的变速移动方向)移动从而实施一个变速操作(即，拉动 内线缆15a)。骑车人推压下变速面42c以使第二杆部分24b沿方向R (即，第二杆部分24b的变速移动方向)移动从而实施另一个变速操 作(即，释放内线缆15a)。下面将详细讨论制动/变速的移动操作 过程。
为清楚起见，制动枢转轴线X被示为基本垂直而变速枢转轴线Y 被示为基本水平。然而，显然对于本领域技术人员来说，轴线X和Y 的方向将取决于骑车人偏好的变速/制动操作移动方向。变速枢转轴 线Y与水平面(即地面)的夹角优选小于约45度。这样，制动枢转轴 线X与垂直于地面的垂直平面的夹角优选小于约45度。在任一情况 下，控制装置12优选布置并构形成通过利用第一杆部分24a和第二杆 部分24b来为控制杆24在中间变速(或换档)位置和上、下变速(或 换档)位置之间移动提供了可选的移动方式。
现将再次参照附图1-7来详细讨论制动控制机构30。如上所述， 制动控制机构30布置并构形成致动制动控制缆索17从而操作后制动 装置16。制动控制机构30基本上包括一个制动杆基座50，一个缆索 钩或者制动缆索连接部分52，一个枢转销54，一个缆索连接销56和 一个偏置件(扭簧)58。制动杆基座50通过枢转销54枢转连接到杆 支撑件28上。缆索连接部分52通过缆索连接销56枢转连接到制动杆 基座50上。控制缆索17的内线缆17a以常规方式(例如通过接头等类 似方式)连接到缆索连接部分52上。偏置件58安装在枢转销54上， 且可操作地连接到制动杆基座50与杆支撑件28之间从而以将制动杆 基座50正常地朝静止位置偏置。
控制杆24连接到制动杆基座50上从而可以随制动杆基座50一起 绕着制动枢转轴线X移动。因而，控制杆24也被偏置件58正常地朝静 止位置偏置。这样，当控制杆24克服弹簧58的偏置力从静止位置向 车把11移动时，内线缆17a被拉动从而致动后制动装置16。换句话 说，沿方向D朝着车把11移动第一杆部分24a(即制动移动)实施了 一个制动操作(即拉动内线缆17a)。当第一杆部分24a被释放时， 控制杆24移动返回到制动静止位置。
仍然参照附图1-7来简要地详细讨论变速控制机构32的进一步细 节。如上文提到过的，变速控制机构32布置并构形成通过拉动、释 放变速控制缆索14(实施变速操作)来操作后拨链器14。变速控制 机构32基本上包括一个枢转轴60，一个卷绕件62，一个操作板64， 一个卷绕机构66，一个保持释放机构68和一个固定板70。
枢转轴60固定连接到制动杆基座50上。枢转轴60的中心对应于变 速枢转轴线Y。卷绕件62可转动地支撑在枢转轴60上。卷绕件62正常 状态下被弹簧S1沿方向R偏置。内线缆15a以常规方式(即接头等类似 方式)连接到卷绕件62上。操作板64可转动地支撑在枢转轴60上且 与控制杆24固定连接，从而控制杆24绕变速枢转轴线Y的运动可以使 操作板64绕枢转轴60运动。
操作板64可操作地连接到卷绕机构66和保持释放机构68上，该机 构可操作地连接到卷绕件62上。这样，一旦通过控制杆24使操作板 64沿W和R方向移动，卷绕机构66和保持释放机构68可选择性地卷 绕、保持、释放和松开该卷绕件62。卷绕件62的转动可以卷绕或者 释放内线缆15a(即实施变速操作)。内线缆15a的卷绕或释放则以 一种常规的方式来操作后拨链器。
卷绕机构66基本上包括一个卷绕板72、一个卷绕棘爪74、一第一 闩板76和一个闩销78。第一闩板76非转动连接在卷绕件62上。卷绕 棘爪74通过闩销78连接到操作板64上，从而操作板64沿W方向的移动 可以使卷绕棘爪74与卷绕板76接合以带动卷绕件62转动。卷绕棘爪 74被一第三弹簧S3偏置到一个接合位置。卷绕板72布置成可通过第二 弹簧S2将操作板偏置返回到中间位置。保持释放机构68将卷绕件62 保持在所需的位置上。
保持释放机构68基本上包括一个释放板80、一个中断闩件82、一 个定位棘爪84、一第二闩板86、一个保持/释放销88和第一闩板76。 中断闩件82和定位棘爪84安装在保持/释放销88上。保持/释放销88 安装在上板90和固定板70之间。第二闩板86不可转动地连接在卷绕 件62上。中断闩件86布置并构形成与第二闩板86接合，而定位棘爪 84布置并构形成与第一闩板76接合。定位棘爪84被一第四弹簧S4偏压 到一个接合位置。释放板80可操作地连接在操作板64与定位棘爪84 之间，从而可以致动定位棘爪84。同样，释放板80通过偏置元件S2 将操作板偏压返回到中间位置。
卷绕机构66和保持释放机构68的部件与操作板64协同工作，以选 择性地卷绕、保持和/或释放卷绕件62，从而可通过一种相对传统的 方式控制内线缆15a的卷绕/释放。因此，在这里将不再讨论说明变 速控制机构32的各部件的进一步细节。
第二实施例
现参照图14阐述根据第二实施例的自行车控制装置212。除了该 控制装置212使用了一种改进的第二杆部分224b外，该第二实施例的 自行车控制装置212均与第一实施例的自行车控制装置12相同，其中 第二杆部分224b是一个与改进的第一杆部分224a分开的单独元件， 从而构成了一个两件式的控制杆。具体来说，第二杆部分224b优选 与操作板264一起整体形成为一个与第一杆224a分开的单件的整体 元件，而第一杆部分224a不再有第二杆部分(即没有第一实施例中 的第二杆部分24b)。另外，第二实施例的第一杆部分224a和第二杆 部分224b与第一实施例的第一杆部分24a及第二杆部分24b是相同的 (例如取向、位置、相对尺寸和功能等等)。类似地，除了操作板 264具有与之整体形成的第二杆部分224b之外，操作板264与第一实 施例中的操作板64相同。
考虑到第一实施例和第二实施例之间的相似性，这里将不再详细 讨论和/或说明第二实施例。另外，对于本领域技术人员来说，除了 本文解释说明的部分外，将第一实施例的描述和图示应用到第二实 施例上是显而易见的。换句话说，为了简明而省略了第二实施例中 与第一实施例相同的部件的说明和图示。
第三实施例
现参照图15和16来阐述根据本发明第三实施例的控制杆324。该 控制杆324优选替代控制杆24安装在第一实施例的控制装置12的位 置处。这样，当通过与第一实施例的控制杆24基本相同的方式将控 制杆324安装在控制装置12上时，控制杆324可以绕轴线X和Y枢转。
控制杆324基本上包括一第一杆部分324a、一第二杆部分324b、 一个连接部分324c、一第三杆部分324d和一第四杆部分324e。连接 部分324c与第一实施例中的连接部分24c相同。第一杆部分324a除了 没有第一实施例中的第二杆部分24b之外，与第一实施例的第一杆部 分24a基本相同。该第三实施例的第二杆部分324b从第一杆部分324a 的自由端向上和向前伸出。第三杆部分324d从自行车的中心平面(未 示出)向内延伸。第四杆部分324e连接第一杆部分324a和第三杆部 分324d从而构成一个环形。该第一、第二、第三和第四杆部分324a、 324b、324d和324e以及连接部分324c优选不可移动地固定在一起。
尽管附图示出的后拨链器14和后制动装置16是缆索操作件，然而 对于本领域技术人员来说很显然也可以将本发明与非缆索致动的自 行车元件结合使用。例如，对于本领域技术人员来说很显然可以将 本发明改型成操纵一个如转让给Shimano公司的美国专利公开 No.US2002/0139637(美国专利No.6647823)中所述的液压制动机 构。
本文中所使用的程度副词例如“大致”、“大约”和“近似”等 是指所修正的术语具有一个合理的偏差量以便保证最终结果不会有 显著变化。如果偏差不会使其所修正术语的意思相反，这些副词应 当被解释为其所修正的术语具有至少土5％的偏差。
尽管只选择了选定的实施例来对本发明进行解释说明，但对于本 领域技术人员来说从这里公开的内容中很显然可以得知，在不脱离 后面所附的权利要求确定的本发明保护范围的情况下，可以作出多 种变动和改型。此外，上文对根据本发明的实施例的描述仅用于解 释说明，而并非是对如后附的权利要求及其等价内容所确定的本发 明进行限制。