CN102556278A - 用于自行车换档机构的致动器装置和用于这种装置的螺母 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自行车换档机构的致动器装置(100)和用于这种装置的螺母，致动器装置包括适于变形以便移动换档机构的变速齿轮传动机构的致动运动学机构(101)；适于控制前述运动学机构的变形的驱动构件(120)，该驱动构件包括马达(121)和被马达(121)带动旋转的螺纹驱动轴(122)；螺母(10)，该螺母与前述运动学机构相关联并且与驱动轴(122)相关联。该致动器装置包括咬合机构(200)，该咬合机构在第一操作构造中将螺母(10)与驱动轴(122)保持在被接合状态下使得驱动轴(122)的旋转引起致动运动学机构的变形，并且当致动器装置收到大于预定阈值力的力时咬合机构(200)限定在螺母(10)中的释放构造，使得驱动轴(122)的旋转不引起致动运动学机构的变形。

Description

用于自行车换档机构的致动器装置和用于这种装置的螺母
技术领域
本发明既涉及一种用于自行车换档机构的致动器装置又涉及一种用于这种装置的螺母。
背景技术
贯穿该专利说明书和所附权利要求，所指的换档机构能够不加区别地为后换挡机构或者前换挡机构，所述后换挡机构在与自行车的后轮相关联的不同链轮齿之间移动链条，所述前换挡机构在与曲臂相关联的不同内齿圈之间移动链条。通常通过与致动运动学机构相关联的的变速齿轮传动机构的运动执行链条的运动。
在较近时期中，带有电机传动致动的自行车换档机构已经上市，其中通过被适当地控制、通常以电气方式被控制的驱动构件实现变速齿轮传动机构的运动。
在这些换档机构的发展中，已经明显地给予致动质量大量的关注，意图使换档机构具有至少以与传统手动致动的换档机构相同的程度快速且精确地的执行换档的能力。
然而，在通常的使用中，带有电机传动致动的换档机构的性能经常甚至由于微小的损坏而受到损害，所述损坏经常是由换档机构自身受到的碰撞引起的。
实际上，在这种类型的换档机构中，致动运动学机构是以机械方式被固定到驱动构件的系统。在例如由于自行车跌倒或者甚至由于在车辆上的装载、卸载和输送操纵而引起的碰撞的情形中，换档机构能够遭受各种程度的损坏。在最严重的情形中特别剧烈的碰撞能够引起换档机构的一些构件断裂；在另一方面较轻的碰撞能够引起换档机构的构件的、小的变形或者甚至仅仅小的相互移位，常常这些小的变形和位移对于眼睛而言甚至不是即刻能够察觉的，但是尽管如此碰撞仍然诸如损害精度并且因此损害换档机构的正确操作。在其它情形中由于运动学机构相对于驱动构件的暂时锁定，在换档期间能够引起相同的变形或者相互移位，例如有时在链条和链轮齿之间发生下列机械干涉(尤其是当链条从一个链轮齿传递到另一个具有较大直径的链轮齿时)。
因此已经开发了一种致动器装置，所述致动装置设置有用于保护换档机构不受碰撞或者不理想的暂时变形/移位的损害的系统。为了简洁起见，这种碰撞或者不理想的暂时变形/移位在此后用措辞“过量力”表示。
EP 1970299描述了一种用于电机传动换档机构的致动器装置，其中由马达提供的运动通过多个齿轮被转移到致动运动学机构。为了提供保护抵抗可能的过量力，在致动运动学机构和马达之间设置离合器装置，离合器装置由被牢固地连接到马达的轴的驱动构件、被牢固地连接到致动运动学机构的从动构件和抵着驱动构件推动从动构件的抗扭弹簧组成。从动构件包括在通常操作条件中被容纳于形成在驱动构件中的底座中的齿。当存在过量力时，在从动构件上产生超过预定阈值的旋转力。这种旋转力引起在从动构件和驱动构件之间的相对旋转和随之发生的齿滑出底座。因此过量力被系统吸收，因此防止过量力被传递到致动运动学机构的构件。设计齿的耦合表面和驱动构件的耦合表面的形状，使得当齿在底座外面时，存在足够大的相互接触面积。即使在该操作状态下，该设计允许换档机构的正常操作。
本申请人已经观察到，从构造的观点来看，在马达和致动运动学机构之间的多个齿轮使得上述装置特别地复杂并且以及过度地庞大。
在相同申请人的专利申请EP 1504989中提出了一种从结构的观点来看更简单的致动器装置，并且致动器装置也设置有用于保护不受过量力损害的系统。在这种致动器装置中，致动运动学机构具有与致动运动学机构相关联的螺母，并且螺母又直接与驱动轴接合。螺母设置有与驱动轴共轴布置的预加载弹簧。在致动器装置的第一操作构造中，螺母与驱动轴处于接合状态下使得驱动轴的旋转引起致动运动学机构的变形。当存在过量力时，弹簧变形吸收过量力，因此避免过量力被传递到致动运动学机构的构件。弹簧在弹簧的端部处与挡圈相关联，所述挡圈在特别地大的过量力下屈服。
特别地参考上述致动器装置，根据申请人研究，由于使用直接与驱动轴接合的螺母，上述致动器装置在构造简洁性和小体积方面是特别有利的，因此本申请人已经设计了一种用于保护免受过量力的影响的新系统。
申请人实际上已经观察到，在上述类型的致动器装置中，在特别地大的过量力下挡圈的断裂引起更换螺母的需要，以及由于存在无任何约束而自由移动的机械零件(例如挡圈和弹簧)而破坏换档机构的和/或自行车的构件的风险。
申请人还已经观察到，在上述致动器装置中，弹簧虽然变形，但是仍然继续对于过量力施加反作用力。因此，在持续长时间的过量力下，致动运动学机构的构件仍然保持经受由过量力和弹簧反作用力之间的合力给出的应力。
发明内容
本发明所基于的技术问题在于提供一种结构方面简单并且具有小体积的致动器装置，所述致动器装设置有用于保护不受碰撞损害并且不具有前述缺陷的有效系统。
因此本发明在其第一方面涉及一种用于自行车换档机构的致动器装置，包括：
-致动运动学机构，所述致动运动学机构适于变形以便移动换档机构的变速齿轮传动机构；
-驱动构件，所述驱动构件适于控制致动运动学机构的变形，该驱动构件包括马达和被马达带动旋转的螺纹驱动轴；
-螺母，该螺母与致动运动学机构相关联并且与驱动轴相关联，使得在致动器装置的第一操作构造中，螺母与驱动轴处于被接合状态下使得驱动轴的旋转引起致动运动学机构的变形；
其特征在于致动器装置包括咬合机构，该咬合机构在致动器装置的所述第一操作构造中将螺母保持在所述被接合状态下，并且当致动器装置经受大于预定阈值力的力时咬合机构限定在螺母中的释放构造使得驱动轴的旋转不引起致动运动学机构的变形。
贯穿本说明书并且在所附的权利要求中，使用表述“咬合机构”来表示任何能够控制从第一操作构造到不同的构造的突然通过和反之从所述不同的构造到第一操作构造的突然通过的机构，这种突然通过引起的效果在本说明书其余部分中和所附的权利要求中由术语“释放”定义。
有利地，在螺母和驱动轴之间的联接处使用咬合机构允许在存在大于预定阈值力的力的情况下，铰接运动学机构从致动器装置的剩余部分的完全释放。因此一定程度的碰撞或者不理想的暂时变形/移位被咬合机构完全地吸收，因此避免它们被传递到致动运动学机构的构件或者致动器装置的其它构件。
作为可逆机构的咬合机构在不保留能够容易地干扰换档机构的操作的残余变形的情况下并且在无需更换任何零件的情况下还允许待恢复的初始操作构造(即返回到在释放之前的状态)。实际上，不存在机械零件的屈服或者断裂并且也不存在能够意外地抵着换档机构和/或自行车的构件碰撞从而破坏它们的、无任何约束地自由移动的任何机械零件(因为它们断裂或者不再被保持在位置中)。
在换档机构失效或者锁定的情形中，使用咬合机构还允许执行致动运动学机构的手动运动，因此总是能够设定所期望的传动比。在后换档机构的情形中实现更加容易的安装和轮子的拆卸也是可能的。实际上，使用者能够利用释放以便链条从链轮齿接合或者脱离。
优选地，该螺母包括：
-管状体，所述管状体设置有沿着第一方向延伸的第一空腔和沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸的第二空腔；
-两个相对的销部分，所述两个相对的销部分被牢固地连接到管状体并且沿着垂直于所述第一方向并且垂直于所述第二方向的第三方向延伸；
-带有内螺纹的管状套筒，所述管状套筒适于与驱动轴接合并且沿着所述第二方向以可滑动方式插入在管状体中；
其中咬合机构沿着所述第一方向在管状体和管状套筒之间活动。
有利地，在螺母内侧发生释放，因此不存在任何在致动器装置的其它部件上设置专门设计干预的需要。而且，咬合机构在换档期间沿着与螺母运动方向垂直的方向是活动的，因此避免任何在释放和换档之间的干涉。
另外，这种螺母还能够以操作方式替代传统的螺母，允许在根据本发明的致动器装置中修改现有致动器装置。
优选地，在所述操作构造中，咬合机构相对于管状套筒将管状体保持在预定操作位置中，并且在所述释放构造中，咬合机构允许管状体沿着所述第二方向从所述预定操作位置自由地移动。
贯穿本说明书并且在所附权利要求中，使用表述“自由地移动”(或者“自由运动”或者其它类似的表述)来表示无阻碍的运动(忽略摩擦)。因此，在该特殊情形中，在释放构造中，存在螺母的两个部件(管状体和管状套筒)沿着预定方向(第二方向)的相对运动，这种相对运动不以任何方式受到阻碍。
有利地，上述咬合机构使得手动致动释放构造和/或保持这种(被手动致动或者因碰撞或者不理想的运动/变形引起的)释放构造直至希望恢复初始操作构造成为可能。可以例如有利地在执行在车辆上的自行车的装载、卸载和输送操纵之前或者在使用自行车之前和之后故意地致动释放构造。
在本发明的致动器装置的一个优选实施例中，该咬合机构包括：
-球，所述球至少部分地被容纳在管状体的第一空腔中；
-预加载弹簧，所述预加载弹簧被容纳在管状体的第一空腔中并且作用于在所述球上以沿着所述第一方向朝着管状套筒推动球；
-用于所述球的第一容纳底座，所述第一容纳底座被设置在管状套筒中，所述第一容纳底座适于将该球部分地容纳在所述操作构造中；
-用于所述球的至少一个第二容纳底座，所述至少一个第二容纳底座沿着所述第二方向在邻近于所述第一容纳底座的位置中被设置在管状套筒中，所述至少一个第二容纳底座适于将该球部分地容纳在所述释放构造中。
用术语“弹簧”一般地旨在表示能够通过牵引、压缩、扭转、弯曲而提供任何种类的弹性反应的元件。它能够例如是金属螺旋弹簧、金属抗扭弹簧、金属蝶形弹簧、柔性薄片、空气弹簧、各种形状的弹性体弹簧等。用形容词“预加载”旨在表示在被预偏压状态下例如预压缩或者预拉伸状态下使用弹簧，使得在静止时它施加等于所期望阈值力的、不为零的弹性应力。因此弹簧处于如下状态下，使得只有当被施加到弹簧上的力高于预定阈值力值时，例如在碰撞的情形中，弹簧才弹性地屈服；在另一方面，如果所施加的力较小，例如在换档机构的正常使用的情形中，则弹簧根本不屈服。因此，在这个最后的状态下，弹簧行为类似基本刚性体并且其屈服不妨碍换档机构的正常操作。
如果希望加宽系统易于响应的操作范围，则有利地选择高的阈值力。在另一方面，如果希望允许装置还吸收小的碰撞，则阈值力被选择为较低的值，虽然以此方式减小系统易于响应的范围。通过适当地确定弹簧的尺寸并利用管状体的长度的适当选择引起弹簧的正确压缩，阈值力的程度能够容易地被确定；对于特别精细的压缩调节而言，具有不同厚度的间距环能够是有用的。
有利地，咬合机构引起前述球从第一底座到第二底座的通行。因此，同样在释放构造中(球在第二底座中)，螺母维持其结构完整性，所述结构完整性允许在不存在任何更换零件的需要的情况下恢复初始构造。
优选地，所述至少一个第二容纳底座由凹槽限定，所述凹槽沿着所述第二方向延伸。以此方式，当达到释放构造时，球被保留沿着前述第二方向行进的充分的自由度，避免其沿着所述第二方向被保持在预定位置中。
更加优选地，这种凹槽具有至少等于管状套筒的长度的一半的长度。
优选地，第一容纳底座被管状套筒的升高部分(或者山部)从所述至少一个第二容纳底座分离。
优选地，所述升高部分通过相应的斜接合表面被连接到第一容纳底座并且被连接到所述至少一个第二容纳底座。以此方式，使得从操作构造通行到释放构造并且反之亦然更简单，从而保留专门对于弹簧的预加载的碰撞或者不理想的运动/变形的反作用。
优选地，管状体包括在空腔中滑动的压力元件和用于关闭空腔的盖，所述弹簧通过在所述压力元件和所述盖之间推进作用。
有利地，关闭盖具有防止污垢进入管状体中和创建上邻接以将弹簧保持在预加载状态下的双重功能。在另一方面，压力元件具有推动球和创建下邻接以将弹簧保持在前述预加载状态下的功能。
在本发明的致动器装置的第一实施例中，盖通过相应的螺纹与管状体相关联并且所述盖相对于管状体的位置能够通过旋拧调节。以此方式，调节弹簧的预加载因此改变预定阈值是可能的。
在本发明的致动器装置的一个可替代实施例中，盖通过压配合与管状体相关联并且所述盖相对于管状体的位置是唯一且预定的。在此情形中弹簧的预加载等于在设计阶段设定的唯一值。
优选地，管状套筒具有至少部分地多边形的外截面，所述外截面匹配管状体的多边形内截面。以此方式，防止螺母还能够旋转到释放构造中。
优选地，管状套筒在其端部部分处包括可移除关闭帽。这种帽防止污垢进入管状套筒中。
优选地，关闭帽包括邻接挡圈，所述邻接挡圈适于防止管状体在所述释放构造处滑出。
本发明在其第二方面涉及一种用于自行车换档机构的致动器装置的螺母，这种螺母包括：
-管状体，所述管状体设置有沿着第一方向延伸的第一空腔和沿着第二方向延伸的第二空腔，所述第二方向垂直于所述第一方向；
-两个相对的销部分，所述两个相对的销部分被牢固地连接到管状体并且沿着垂直于所述第一方向并且垂直于所述第二方向的第三方向延伸；
-带有内螺纹的管状套筒，所述管状套筒适于与致动器装置的马达的驱动轴接合，所述管状套筒沿着所述第二方向以可滑动方式被插入在管状体中；
其特征在于，致动器装置包括在管状体和管状套筒之间作用的咬合机构，该咬合机构限定第一操作构造和释放构造，在所述第一操作构造中管状体相对于管状套筒被保持在预定操作位置中，在所述释放构造中管状体沿着所述第二方向从所述预定操作位置自由移动。
有利地，能够在上述本发明的致动器装置中使用这种螺母。
优选地，前述螺母分别地或者组合地具有以上参考本发明的致动器装置讨论的全部结构和功能特征，因此它允许实现上述全部的优点和技术效果。
附图说明
从参考附图作出并且为了说明而非限制的目的给出的本发明的优选实施例的以下详细说明中，本发明进一步的特征和优点将变得更加清楚。在这些附图中：
图1是根据本发明的一个优选实施例的致动器装置的透视图；
图2是图1的致动器装置的不同的透视图；
图3是在图1的致动器装置中使用的、根据本发明的螺母的透视图；
图4是图3的螺母的放大部分的截面视图；
图5是图3的螺母的第一结构细节的侧视图；
图6是从图3的螺母的第二结构细节上方观察的视图；
图7是图3的螺母的第一实施例在其第一操作构造中的截面视图；
图8是图7的螺母在其第二操作构造中的截面视图；
图9是图3的螺母的第二实施例在其第一操作构造中的截面视图；
图10是图9的螺母在其第二操作构造中的截面视图。
具体实施方式
在图1和2中，根据本发明一个优选实施例的、用于自行车换档机构尤其是用于后换档机构的致动器装置用100表示。
装置100包括致动运动学机构101，所述致动运动学机构适于被驱动构件120移动并继而移动自行车的后换档机构的标准变速齿轮传动机构(未图示)，所述致动运动学机构被形成为例如铰接四边形、更加精确地铰接平行四边形。在可替代实施例中(未图示)，铰接四边形能够是梯形而不是平行四边形。
运动学机构101包括被四个销元件铰接到一起的四个连杆。连杆包括第一连杆102、第二连杆103、第三连杆104和第四连杆105，所述第二连杆102与用于连接到自行车框架上的支承件112相关联，所述第二连杆103与第一连杆102相对并且与用于变速齿轮传动机构的连接的支承件113相关联。销元件包括(在第一连杆102和第三连杆104之间)第一销元件106、与第一销元件106相对的第二销元件107(在第二连杆103和第四连杆105之间)、(在第一连杆102和第四连杆105之间)第三销元件108以及与第三销元件108相对的第四销元件109(在第二连杆103和第三连杆104之间)。
用于驱动构件120的支承件116与第一销元件106相关联。应该指出：术语“相关联”在这里指的是与销元件或连杆相关的构件，并且下文使用术语“相关联”来表示这种部件被以机械方式连接到销元件或连杆或者这种部件与销元件或连杆一体形成，或者进而这种部件被构造的方式使得能够执行销元件或连杆的功能。
驱动构件120包括(借助于在图中未图示的电缆和控制构件被馈电和控制的)电动马达121，所述电动马达121设置有沿着驱动轴123延伸并且被马达121带动旋转的螺纹驱动轴122。在图示的实例中，支承件116是大体托架形的，从而能够在驱动轴123大体处于销106的轴线的情况下容纳马达121。
驱动构件120借助于螺母10与运动学机构101联接，螺母10与螺纹驱动轴122旋拧接合并且与第二销元件107相关联。通过螺母10和支承件116，驱动构件120能够移动运动学机构101，延长或者缩短在销元件106和107之间的对角线。特别地，考虑到装置100在自行车的后换档机构中被使用，这种对角线的延长将被用于执行向上换档(朝向具有较大直径的链轮齿组件的内部链轮齿)，而反之对角线的缩短将被用于向下换档(朝向具有较小直径的链轮齿组件的外部链轮齿)。
根据本发明，(在图3和4中更好地图示的)螺母10包括管状体11，所述管状体11沿着方向A延伸并且包括两个相同的销部分12，所述两个相同的销部分12彼此相对地对准并且沿着大体垂直于方向A的方向C延伸。销部分12被牢固地连接到管状体11或者优选地与管状体11形成一体，并且销部分12适于与铰接运动学机构101的销107相关联。
如在图4中图示地，管状体11设置有沿着方向A穿过和延伸的内部空腔131，所述内部空腔131具有圆形截面。这种空腔131在其端部处被盖14关闭。管状体11还设置有沿着垂直于方向A和C的方向B穿过和延伸的第二内部空腔132，所述第二内部空腔132具有多边形截面(同样见图5)。
空腔131具有减小的截面的部分131a，所述部分131a至少部分地容纳球15。在空腔131内部设置以可滑动方式与空腔131的壁相关联的弹簧30和压力元件31。
弹簧30被布置在盖14和压力元件31之间的预加载状态下以推动压力元件31离开盖14。
在与弹簧30联接的端部相对的端部处，压力元件31具有减少的截面的部分31a，所述减少的截面的部分31a在空腔131的、具有减少的截面的部分131a内部滑动。压力元件31的、具有减少的截面的部分31a在其自由端部处具有底座32，底座32具有匹配球15的表面的形状。由于弹簧30的预加载，球15被压力元件31的部分31a推进离开盖14，从而至少部分地凸出到管状体11的空腔132中。
图示的弹簧30是金属螺旋弹簧；可以使用能够在螺母10中施加相同推进作用的管状弹性体弹簧或者任何其它弹簧替代这种弹簧。如将在此后更好地描述地，弹簧30的选择、尺寸确定和压缩是根据螺母10在致动器装置内部必须提供的保护作用而执行，所述螺母10被安装在致动器装置中。
图7和8图示当本发明的致动器装置100经受大于预定阈值的应力时图3的管状体11的行为。此后将在本说明书中详细描述这种行为。
图9和10类似于图7和8，但是涉及本发明的螺母10的一个可替代实施例。由于管状体11不同的结构构造，这种螺母不同于在这里详细地描述并且在其它的图中图示的螺母。
特别地，在图4、7和8中图示的实施例中，盖14在唯一的并且预定的相对位置中通过压配合与管状体11相关联。在图9和10的实施例中，盖14和管状体11具有各自的螺纹，使得盖14被旋拧到管状体11上。因此，通过将盖14较深或者较浅地旋拧到管状体11上，调节弹簧30的预加载和因此在球15上的推力是可能的。关于其它特征，图9和10的实施例与图4、7和8的实施例相同。
螺母10还包括设置有内螺纹的管状套筒16，所述内螺纹匹配驱动轴122的外螺纹，从而允许在驱动轴122和螺母10之间的接合。
如在图6中图示地，套筒16沿着纵向轴线(在使用中，纵向轴线与变速齿轮传动机构100的驱动轴123并且与管状体11的方向B相一致)延伸并且具有带有圆形外表面的部分16a和带有多边形外表面(在图示的实例中六边形)的剩余部分16b。部分16a具有比限定部分16b的截面的理想圆周的直径大的外径。以这种方式，在部分16a到部分16b的过渡段处，部分16a限定用于管状体11的邻接表面16c。
如在图7到10中图示地，管状套筒16在管状体11的内部空腔132中滑动。如在图3中并且进而更好地在图5中图示地，部分16b的外表面匹配内部空腔132的截面，从而允许插入在管状体11的空腔132中的套筒16能够沿着方向B滑动但是不能够围绕这个方向旋转。
如在图4和6中图示地，在管状套筒16的多边形外表面的多个面的其中之一上并且在沿着方向B邻近于部分16a的位置中形成底座17a，底座17a具有匹配球15的表面的形状。在底座17a沿着方向B的一侧上形成纵向凹槽17b，纵向凹槽17b具有大于管状套筒16的长度的一半的长度，优选地具有等于或者大于管状套筒16的长度的三分之二的长度。
底座17a和17b被山部17c分离，所述山部17c由管状套筒16的升高部分限定。如在图4中图示地，山部17c通过相应的斜表面接合到底座16a和16b。
包括球15、压力元件31、弹簧30和管状体11的盖14在内的组件与管状套筒16的底座17a、底座17b及山部17c一起在螺母10(图4)中限定咬合机构200，如此后更好地描述地，该咬合机构允许变速齿轮传动机构100从操作构造运动到释放构造，在操作构造中球15被容纳在底座17a中并且驱动轴122的旋转引起致动运动学机构101的变形因此换档(图3，4，7和9)，在释放构造中球15被容纳在底座17b中并且驱动轴的旋转不引起致动运动学机构101的变形(图8和10)。弹簧30的屈服允许球通过山部17c从底座17a行进到底座17b。
图7到10示出如何在部分16a的自由端部处设置可移除关闭帽18，这种帽被钻孔以允许驱动构件120的轴122经过。在部分16b的自由端部处，存在进一步的可移除关闭帽19，该可移除关闭帽设置有邻接挡圈19a以防止当球15被容纳在底座17b中时管状体11从管状套筒16滑出。
在装置100中，有必要避免抵着装置100的碰撞，所述碰撞能够在致动运动学机构101上引起损坏。
前述碰撞将具有沿着图8和10的方向U的分量。实质上用反作用力抵消这种碰撞(根据以上已经描述的，碰撞还能够是不理想的运动/变形)，所述反作用力由弹簧30抵着套筒16推动球15的压力确定。执行弹簧30的尺寸确定和初始压缩(预加载)从而确定预定的阈值力。
在正常操作的操作状态下(即当希望执行换档时)，管状体11与在操作位置中的管状套筒16相关联，在所述操作位置中球15被容纳在底座17a中(图3、4、7和9)。
当碰撞具有如此程度，使得弹簧30经受低于阈值力的力时，弹簧30不变形并且管状体11相对于管状套筒16停留在前述位置中。在此情形中，螺母10的行为类似于刚性体；因此，驱动轴122的旋转引起管状套筒16沿着轴123的方向(或者方向B)平移。管状体11借助于在球15和底座17a之间的联接被牢固地与管状套筒16相关联，因此被牢固地连接到管状套筒16地平移。这种平移引起致动运动学机构101的变形(通过在销元件106和107之间的对角线的长度变化)因此引起链条的运动以及随之发生的齿轮的改变。
在另一方面，当碰撞具有如此程度，使得弹簧30经受高于阈值力的力时，弹簧30屈服并且球30在山部17c之上骑行从底座17a移动到底座17b。在这种构造中，管状套筒16(由于驱动轴122的旋转而)沿着轴123的方向平移，但是管状套筒16不带动保持被锁定在底座17b中但不被牢固地连接到管状套筒16的管状体11与管状套筒16一起沿着轴123的方向平移，在此意义上，管状体11沿着轴123的方向完全地从管状套筒16脱离。以此方式实现铰接运动学机构101从驱动轴122的释放构造。
因此前述阈值力值被如此选择，使得其可靠地高于在正常操作期间在运动学机构101中发生的最大应力沿轴123的分量，而且还可靠地低于来自能够破坏运动学机构101自身的构件的碰撞的最小应力沿轴123的分量。
作为刚性体的螺母10的行为确保运动学机构准备随着驱动构件120的致动而响应。如果希望加宽系统易于响应的操作范围，则有利地选择高的阈值力。在另一方面，如果希望允许装置100吸收甚至小的碰撞，则选择具有较小值的阈值力，但是减少了其中系统易于响应的范围。
应该指出的是，在从释放构造(图8和10)开始使用者能够通过将管状体11手动地移动到球15被容纳在底座17a中的位置中而恢复正常操作的操作构造(图7和9)的意义上，上述的系统是完全可逆的。还应该指出的是，如果期望并且当期望时，上述系统允许使用者手动地致动从正常操作的操作构造(图7和9)到释放构造(图8和10)的通行。例如，在输送自行车之前或者如果在使用期间换档机构发生故障，这能够有用地允许变速齿轮传动机构的手动的移位。
当然，本领域技术人员能够对于上述致动器装置和螺母作出各种修改和改变，从而满足特殊的和可能发生的要求，在任何情形中，它们的全部均在如由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。
例如，在无需任何创造性努力的情况下，本领域技术人员将能够将以上已经在致动器装置中描述的技术应用于如例如在前述专利EP1504989中描述的前换档机构。

Claims (15)

1.一种用于自行车换档机构的致动器装置(100)，包括：
致动运动学机构(101)，所述致动运动学机构(101)适于变形以便移动所述换档机构的变速齿轮传动机构；
驱动构件(120)，所述驱动构件(120)适于控制所述致动运动学机构(101)的变形，所述驱动构件(120)包括马达(121)和被所述马达(121)带动旋转的螺纹驱动轴(122)；
螺母(10)，所述螺母与所述致动运动学机构(101)相关联且与所述驱动轴(122)相关联，使得在所述致动器装置(100)的第一操作构造中，所述螺母(10)与所述驱动轴(122)处于被接合状态下，使得所述驱动轴(122)的旋转引起所述致动运动学机构(101)的变形；
其特征在于所述致动器装置(100)包括咬合机构(200)，所述咬合机构在所述致动器装置(100)的所述第一操作构造中将所述螺母(10)保持在所述被接合状态下，并且当所述致动器装置(100)经受比预定阈值力大的力时，所述咬合机构(200)在所述螺母(10)中限定释放构造，使得所述驱动轴(122)的旋转不引起所述致动运动学机构(101)的变形。
2.根据权利要求1所述的致动器装置，其中所述螺母(10)包括：
管状体(11)，所述管状体(11)设有沿着第一方向(A)延伸的第一空腔(131)，且设有沿着第二方向(B)延伸的第二空腔(132)，所述第二方向(B)垂直于所述第一方向(A)；
两个相对的销部分(12)，所述两个相对的销部分(12)被牢固地连接到所述管状体(11)且沿着第三方向(C)延伸，所述第三方向(C)垂直于所述第一方向(A)且垂直于所述第二方向(B)；
带有内螺纹的管状套筒(16)，所述管状套筒(16)适于与所述驱动轴(122)接合，并且所述管状套筒(16)沿着所述第二方向(B)以可滑动方式插入在所述管状体(11)中；
其中所述咬合机构(200)沿着所述第一方向(A)在所述管状体(11)和所述管状套筒(16)之间活动。
3.根据权利要求2所述的致动器装置，其中在所述操作构造中，所述咬合机构(200)将所述管状体(11)相对于所述管状套筒(16)保持在预定操作位置中，并且在所述释放构造中，所述咬合机构(200)允许所述管状体(11)从所述预定操作位置沿着所述第二方向(B)自由移动。
4.根据权利要求2或3所述的致动器装置，其中所述咬合机构(200)包括：
球(15)，所述球(15)至少部分地被容纳在所述管状体(11)的所述第一空腔(131)中；
预加载弹簧(30)，所述预加载弹簧(30)被容纳在所述管状体(11)的所述第一空腔(131)中，并且所述预加载弹簧(30)作用于所述球(15)上，以沿着所述第一方向(A)朝向所述管状套筒(16)推动所述球(15)；
用于所述球(15)的第一容纳底座(17a)，所述第一容纳底座(17a)被设置在所述管状套筒(16)中，所述第一容纳底座(17a)适于将所述球(15)部分地容纳在所述操作构造中；
用于所述球(15)的至少一个第二容纳底座(17b)，所述至少一个第二容纳底座(17b)设置在所述管状套筒(16)中，且设置在沿着所述第二方向(B)与所述第一容纳底座(17a)邻近的位置中，所述至少一个第二容纳底座(17b)适于在所述释放构造中部分地容纳所述球(15)。
5.根据权利要求4所述的致动器装置，其中所述至少一个第二容纳底座(17b)由沿着所述第二方向(B)延伸的凹槽限定。
6.根据权利要求5所述的致动器装置，其中所述凹槽具有至少等于所述管状套筒(16)的长度的一半的长度。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的致动器装置，其中所述第一容纳底座(17a)被所述管状套筒(16)的升高部分(17c)从所述至少一个第二容纳底座(17b)分离。
8.根据权利要求7所述的致动器装置，其中所述升高部分(17c)通过相应的斜接合表面被连接到所述第一容纳底座(17a)和所述至少一个第二容纳底座(17b)。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的致动器装置，其中所述管状体(11)包括在所述空腔(131)中滑动的压力元件(31)和用于关闭所述空腔(131)的盖(14)，所述预加载弹簧(30)在所述压力元件(31)和所述盖(14)之间推进作用。
10.根据权利要求9所述的致动器装置，其中所述盖(14)通过相应的螺纹与所述管状体(11)相关联，并且所述盖(14)相对于所述管状体(11)的位置能够通过旋拧调节。
11.根据权利要求9所述的致动器装置，其中所述盖(14)通过压配合与所述管状体(11)相关联，并且所述盖(14)相对于所述管状体(11)的位置是唯一且预定的。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的致动器装置，其中所述管状套筒(16)具有至少部分为多边形的外截面，所述外截面匹配所述管状体(11)的多边形内截面。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的致动器装置，其中所述管状套筒(16)在所述管状套筒(16)的端部部分处包括可移除关闭帽(19)。
14.根据权利要求13所述的致动器装置，其中所述关闭帽(19)包括邻接挡圈(19a)，所述邻接挡圈(19a)适于防止所述管状体(11)在所述释放构造处脱出。
15.一种用于自行车换档机构的致动器装置(100)的螺母(10)，其中所述螺母(10)包括：
管状体(11)，所述管状体(11)设有沿着第一方向(A)延伸的第一空腔(131)，且设有沿着第二方向(B)延伸的第二空腔(132)，所述第二方向(B)垂直于所述第一方向(A)；
两个相对的销部分(12)，所述两个相对的销部分(12)被牢固地连接到所述管状体(11)且沿着第三方向(C)延伸，所述第三方向(C)垂直于所述第一方向(A)且垂直于所述第二方向(B)；
带有内螺纹的管状套筒(16)，所述管状套筒(16)适于与所述致动器装置(100)的马达(121)的驱动轴(122)接合，所述管状套筒(16)沿着所述第二方向(B)以可滑动方式插入在所述管状体(11)中；
其特征在于所述螺母(10)包括在所述管状体(11)和所述管状套筒(16)之间作用的咬合机构(200)，所述咬合机构限定第一操作构造和释放构造，在所述第一操作构造中所述管状体(11)相对于所述管状套筒(16)被保持在预定操作位置中，在所述释放构造中所述管状体(11)从所述预定操作位置沿着所述第二方向(B)自由移动。
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