CN105745148B - 用于自行车和其它通过脚踏供以动力的车辆的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自行车或其它通过踏板或手柄驱动的车辆的装置(1)，其装配有至少一个曲柄(3)，所述曲柄在一个端部处具有踏板(2)并且在另一个端部处具有变速箱(4)，变速箱(4)具有沟槽并且位于设置有销的固定结构附近，所述装置的特征在于，曲柄的运动由销在所述沟槽中的路径限制，变速箱(4)容置有扭力弹簧，所述装置还设置有用于锁定曲柄轴的旋转轴上的带齿轮(24)的机构，这些轮(24)与变速箱中的带齿轮啮合，所述变速箱被连接到具有带齿本体的轴的壳体(63)上，并且变速箱的带齿轮继而将运动传递到外轴。

Description

用于自行车和其它通过脚踏供以动力的车辆的装置
技术领域
本发明涉及一种装置，所述装置配备在新组装的自行车或其它通过脚踏供以动力的车辆中并且能够通过改装联接至现有车辆，从而使这些车辆能够通过操作一个或两个踏板或者一个或两个手柄而运动，而不需要使用者付出太多力、平衡和/或力量。
相反地，自行车配备有易于激活并且不需要专门技巧的机构。
所述装置能够被任何人使用，特别是可用于肢体残障的人，这是因为触发所述机构的腿或手臂的运动是竖直地进行的，换言之，所述运动是下、上、下、上等。
背景技术
已经存在若干装置，所述装置通过曲柄使装配在自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆中的齿轮运动，所述曲柄通常由踏板触发。
然而，不存在像所发明的装置这样的装置，这是因为所发明的装置能够解决例如下文所提及的若干技术问题。
首先，发明装置能够解决具有传统曲柄运动(即，圆周运动)的自行车所存在的空档(neutral)变换问题。
实际上，为了使传统自行车运动，曲柄不能在竖直位置上对齐。
因此，每当存在两个曲柄时(在本发明中不强制要求存在两个曲柄)，这两个曲柄永远不在竖直位置上对齐，从而避免空档问题。
在本发明中，多个曲柄(或一个曲柄)仅行进圆的一小圆弧而不进行360°的转动。
这样，在配备有发明装置的车辆中，使用者(为了方便我们将其称为骑行者)的运动是利用两只脚或一只脚的重复的下、上、下、上运动，对于多个踏板(或者一个踏板)仅需要向下压力，这是因为每个踏板的向上运动由弹簧来确保。
人们关心研发这样一种装置：其中，骑行者能够利用一只脚或者一只手进行简单的重复运动而非通常的圆周运动。
同样，为了方便，任何通过脚踏供以动力的车辆从这一点看都将被称为自行车。
本发明的另一个目的在于使用长度大于标准曲柄的两个曲柄或者单个曲柄，但是虽然如此，曲柄始终不会碰到自行车的前轮。
从安全角度看，曲柄比标准曲柄大很多并且不会碰到前轮的事实至关重要，尤其是当骑行者试图弯曲时。
实际上，在本发明中，每个曲柄被限制为小于90°的小转动。
为此，较通常情况而言，曲柄轴能够大大靠近自行车的前轮，从而使曲柄具有比在标准装置中使用的轴大很多的轴。
而且，骑行者的位置越靠后，曲柄能够越大。
在三轮车的情况中，骑行者通常坐在车轮的后轴上方，这是因为这个位置较在自行车中而言远更靠后。
在这类三轮车中，曲柄将具有更大的长度并且能够通过手柄触发。
曲柄轴越大，骑行者需要付出的力量越小。
必须补充的是，通常，在所谓的手动自行车(handbike)中，驱动轮是前轮，这意味着骑行者的重量基本转移到前轮。
这是不便的，特别是在光滑路面的情况中，在这种路面，前轮可以在不受牵引力的情况下保持不受控地旋转。
利用本发明解决了上述不便之处，这是因为驱动轮(或者多个轮)位于骑行者的重量转移于此的后方。
除此之外，发明装置还能够以使曲柄或者多个曲柄静止不动的方式而被停止，因此骑行者可以以足部搁置在踏板上的方式舒适地休息同时自行车保持所建立的速度。
而且，曲柄轴位于链的链轮(链环)的前方，换言之，如上所述，该轴更靠近自行车的前轮。这样，至关重要的是，发明装置使得能够具有适当的速度比，并且因此与变速箱成一体，所述变速箱解决被曲柄轴直接激活的链轮所引起的增重问题，这是没有配备在标准自行车中的结构。
需要考虑到装置对于肢体残障的人、即腿部截肢者尤其有益，这些人尤其在险境中需要换档，并且轻松并舒适地进行爬坡。
这种装置还旨在是紧凑的并且利用覆盖件保持密封，以便避免骑行者在换档时伤害自己，并且保护其免受使其恶化的灰尘或者其它污垢影响。
在下文中，更加详细地描述了具有若干优势的这些和其它技术方面。
发明内容
本发明涉及一种装置，所述装置配备在自行车或者其它传统的通过脚踏供以动力的车辆中，所述装置装配有至少一个曲柄。
因为该曲柄涉及右脚，所以其运动被限制为仅从12点至6点逆时针或从6点至12点顺时针的小于90°的小转动，。
对于左曲柄，对应的运动仅能够从12点至6点顺时针或从6点至12点逆时针进行。
每个曲柄在其最后端部处具有箱，所述箱装配有单向轴承箱。这是因为所述装置的特征在于每个曲柄在另一端部装配有踏板或者手柄。
所涉及的单向轴承使得使用者在向下按压踏板时进行的运动(接近竖直运动)能够传递到曲柄轴，但是，当踏板通过扭力弹簧进行相反运动、即向下到向上运动时，这种运动不会被传递到轴。
所述装置的特征还在于所提及的曲柄箱装配有凹槽，所述曲柄箱邻近装配有销的固定结构，曲柄运动通过销在凹槽内的运动而被限制，曲柄箱在其下端部处容置有扭力弹簧，扭力弹簧的一个端部附接至所述曲柄箱并且另一个端部附接至固定结构，所述装置装配有用于曲柄轴的齿轮的制动机构，所述曲柄轴的齿轮附接至变速箱的齿轮，而所述变速箱的齿轮使链环的曲柄轴运动。
术语“凹槽”涉及传统意思，即，指沟槽、轨道或引导部。
曲柄轴的齿轮的制动或者锁定/解锁机构必须由线缆触发，通过安装在自行车的车把中的手柄控制所述线缆。
在解锁位置中，线缆压缩弹簧使其抵靠块体。因为弹簧被连接至楔形件，所以楔形件保持在使其与齿轮保持远离从而不干扰齿轮运动的上部位置中。
当弹簧伸展时(每当利用手柄释放线缆便发生弹簧伸展)，楔形件将下降，从而使销下行直到其锁定到齿轮中，这将避免齿轮运动，其中，所述楔形件能够具有用作针对销的引导部的标记。
制动机构能够简略为仅有带有引导部的楔形件和线缆。
每当释放线缆时，楔形件将通过重力下降，从而阻挡曲柄轴的齿轮。
所述制动机构的特征在于其装配有带有引导部的楔形件，所述楔形件由被线缆控制的带有块体的弹簧激活；或者所述制动机构的特征在于，其简单地装配有由线缆激活的带有引导部的楔形件。
所述发明装置的特征还在于其具有：双轴变速箱(一个位于另一个内侧)；带有槽的外轴；至少部分带齿的内轴；与所述内轴成一体的未被附接的闩锁件；闩锁件，所述闩锁件继而闩锁到变速箱的齿轮中，其为链环的马达轴，并且所述发明装置的特征在于，带齿内轴附接至带齿轴，当所述带齿轴旋转时其使所述带齿内轴运动。
一旦触发带齿轴使其围绕其轴线旋转，带齿轴的齿附接在变速箱的内轴的齿中，使内轴以及在内轴中成一体的闩锁件横向运动。
另一方面，在闩锁件的横向运动期间，闩锁件将经过变速箱的外轴的槽，并且继而闩锁至变速箱的齿轮。齿轮将优选地装配有一条或多条间隙，所述闩锁件的顶部装配到所述间隙中。
以这种方式，给定的变速箱的齿轮的运动被传递到闩锁件，从而推动闩锁件的前侧使其抵靠变速箱的外轴。这样，外轴利用齿轮的运动获得速度。
所述发明装置的特征还在于，带齿轴容纳在箱中，所述箱装配有外盖(也可以装配有内盖)，所述箱还装配有中盖和上盖，其中，中盖装配有扭力弹簧并且附接至扭力弹簧的端部之一，而另一个端部附接至带齿轴的顶部。
当带齿轴箱的上盖通过线缆的作用而旋转时，带齿轴的顶部将旋转，也传递变速箱的带齿内轴的运动，其中，所述线缆能够通过位于自行车的车把中的手柄触发。
每当拉动所述线缆时，带齿轴围绕其轴线旋转，从而使弹簧围绕其自身旋转并且使其受到张力。
当释放线缆时，弹簧自动失去张力，并且因为附接至轴的顶部，因此迫使轴沿着相反的方向旋转。
这样，根据带齿轴的顶部顺时针旋转还是逆时针旋转，变速箱的带齿内轴将从自行车的一侧横向运动至另一侧。
当触发时，如上所述，带齿内轴、闩锁件(所述闩锁件连接至所述带齿内轴)将继而接合变速箱的齿轮。
因此，联接到曲柄轴的齿轮将使若干变速箱的齿轮旋转，使其永久地接合成对(一个位于前方、另一个位于后方)。闩锁件继而通过接合变速箱的一个齿轮而将该齿轮的运动传递到所述变速箱的外轴。
另一方面，通过覆盖件来保护联接到曲柄的齿轮以及制动机构。
由于上述内容，发明装置是简单的，并且骑行者通过对单个踏板施加垂直于地面的向下的力而使车辆容易地移动。
能够通过使用具有良好重量/阻力比的材料以及使所占空间最小化的尺寸来构造本发明。
附图说明
在作为示例示出的附图中，能够观察到所提及的装置及其下列零件：
1-发明装置(在自行车的情况中)
2-踏板
3-曲柄
4-曲柄箱
5-凹槽
10-压力环
11-单向轴承
12-轴承
13-扭力弹簧
14-固定结构
15-销
20-曲柄轴
21-曲柄轴的凹进部
23-链环
24-曲柄轴的齿轮
30-制动机构
31-触发制动机构的线缆
32-楔形件
33-楔形件顶部
34-楔形件销
35-制动机构的弹簧
40-变速箱
41-变速箱的齿轮
42-触发变速箱的线缆
43-带齿内轴
44-带齿内轴的凹口
45-变速箱的齿轮中的槽
50-外轴
51-变速箱的外轴的槽
55-闩锁件
56-闩锁件弹簧
57-闩锁件的前侧
60-带齿轴
61-带齿轴的顶部
62-扭力弹簧
63-带齿轴箱
64-带齿轴箱的上盖
65-带齿轴箱的中盖
67-带齿轴箱的外盖
68-带齿轴箱的内盖
70-间隔环
特别地，这些附图表示：
在图1中，示出了与发明装置(1)成一体的自行车的透视图，能够观察到每个曲柄(3)(在示出的自行车中有两个曲柄)具有联接至其后端的曲柄箱(4)和位于其前端的踏板(2)，其中，曲柄(3)的每个的运动触发相应的轴，所述轴使相应的齿轮(24)运动，所述齿轮也是可见的，能够观察到带齿轴箱(63)；
在图2中，以不同视角示出了先前视图的自行车，其更好地示出了制动机构(30)和相应的触发线缆(31)以及触发变速箱的线缆(42)，所述线缆由位于车把中的手柄激活。
在图3中，示出了同一自行车的相对于图1转180°的透视图，可以看到位于右侧的曲柄(3)、曲柄轴的齿轮(24)和链环(23)，它们之间的运动的传递通过若干轴进行，并且所述若干轴中的一个(带齿轴)位于相应的箱(63)中，该箱也在附图中示出；
在图4中，示出了同一自行车的相对于图2转180°的透视图，能够清晰地看到位于右侧的曲柄、后端的踏板、前端的曲柄箱(4)以及保持曲柄轴的结构(14)；
在图5中，示出了具有两个曲柄箱(4)中的每一个的直径的水平面(以透视示出的平面)，可以看到每个曲柄(3)到相应曲柄箱(4)的连接；还可以看到这些曲柄箱(4)中的每一个的单向轴承(11)，位于这些曲柄箱中的每一个的内侧上的扭力弹簧(13)，保持曲柄轴(也示出为(20))的固定结构(14)、每个固定结构带有其轴承(12)；还可以看到曲柄轴的齿轮(24)，变速箱的齿轮(41)，链环(23)，使曲柄轴的齿轮(24)的运动能够传递到链环(23)的三个轴、所述三个轴分别为带齿轴(60)、带齿内轴(43)和外轴(50)，以及带齿内轴的凹口(44)；
在图6中，详细示出了发明装置的透视图，可以看到触发变速箱的线缆(42)、链环(23)、曲柄轴的齿轮(24)、自行车右侧的曲柄箱(4)、固定结构(14)、带齿轴的顶部(61)以及带齿轴箱的上盖(64)和中盖(65)；
在图7中，示出了先前视图中的自行车，但是没有示出前轮、车把和部分框架，示出了下图、图8中的详细区域；
在图8中，详细示出了先前视图，其中，发明装置被竖直剖开，示出了带齿内轴的纵轴，触发变速箱的线缆(42)的裸露部分，变速箱(40)本身，变速箱的带齿内轴(43)，在带齿内轴的凹口中成一体的闩锁件(55)和相应的弹簧(56)，带齿轴箱的外盖(67)和内盖(68)，带齿轴箱(63)本身和同一带齿轴箱(63)的上盖(64)和中盖(65)，带齿轴的顶部(61)(然而没有全部展现带齿轴)，所述带齿轴的齿形部将结合在带齿内轴(43)中；还能够看到在变速箱的外轴(50)中旋转的变速箱的齿轮(41)，所述外轴继而作为链环的马达轴工作；
在图9中，示出了先前视图中的自行车，但没有示出前轮和相应的前叉，详细示出了图10表示的区域；
在图10中，详细示出了先前视图，示出了竖直且水平剖开的发明装置，所述装置包含曲柄轴(20)的纵轴，装置的这部分更靠近自行车的前轮，是对应于第一象限的部分，其除了制动机构之外没有被示出；能够观察到每个曲柄箱(4)的单向轴承(11)，这些曲柄箱的凹槽(5)，固定结构的轴承(12)，容置在这些曲柄箱(4)的内端部中的扭力弹簧(13)，装配在曲柄轴的底切部中的压力环(10)、其位于曲柄轴(20)的端部处，以及激活制动机构的线缆(31)和激活变速箱的线缆(42)；
在图11中，详细示出了制动机构(30)的透视图，其示出了固定结构(14)，其中，由于弹簧(35)的压缩，楔形件顶部(33)位于上方位置中，这意味着曲柄轴的齿轮(24)没有被锁定，这是因为楔形件销(34)没有闩锁到齿轮(24)中；
在图12中，详细示出了制动机构(30)的透视图，其中，弹簧(35)没有因线缆(31)受到张力，从而使楔形件(32)能够下降并且使相应的销闩锁到曲柄轴的齿轮中，从而避免其运动；
在图13中，详细示出了发明装置的分解透视图，可以看到与变速箱有关部分装置，依次示出了：带齿轴箱的外盖；所述带齿轴箱；和带齿轴箱的内盖，所述内盖具有用于使变速箱的带齿内轴接合在带齿轴中的开口；与该内轴成一体的闩锁件和闩锁件弹簧；保持扭力弹簧的带齿轴箱的中盖；同一带齿轴箱的上盖，所述上盖连接到带齿轴的顶部并且在变速箱的线缆受到张力时旋转，从而使带齿轴也旋转并且使变速齿轮运动，这意味着当释放线缆时，带齿轴因扭力弹簧的连接作用而沿着相反方向(逆时针)旋转，所述扭力弹簧在一个端部连接到带齿轴的顶部、在另一个端部连接到带齿轴箱的中盖；压力环；轴承；另一个压力环；由间隔环分隔开的三个变速箱的齿轮(41)；变速箱的外轴，并且可以看到外轴的槽；另一个轴承和另一个压力环；在该顺序末端示出了链环；
在图14中，详细示出了发明装置的分解透视图，可以看到带有固定踏板的曲柄(3)、压力环(10)、曲柄箱(4)、扭力弹簧(13)、固定结构(14)的元件、曲柄轴的齿轮(24)(三个)、曲柄轴(20)、自行车框架的另一侧的另一个固定结构(14)的元件、以及从框架的所述另一侧顺序排列的扭力弹簧、曲柄箱、压力环和曲柄。
在图15中，详细示出了发明装置的分解透视图，其中自行车和发明装置相对于图13逆时针转约90°，从左至右可以看到：链环(23)、变速箱(40)、由间隔环(70)分隔开的三个变速箱的齿轮(41)、压力环(10)位于两侧的轴承(12)、带齿轴箱的上盖(64)和中盖(65)、以及扭力弹簧(62)、变速箱的带齿内轴、带齿轴、闩锁件和闩锁件弹簧、带齿轴箱的内盖(68)和外盖(67)以及位于它们中间的带齿轴箱(63)；
在图16中，详细示出了发明装置的相对于图14逆时针转约90°的分解透视图，从左至右以这样的顺序可以看到：曲柄(3)、压力环(10)、曲柄箱(4)、扭力弹簧(13)、固定结构(14)、曲柄轴(20)、曲柄轴的齿轮(24)(三个)、另一个固定结构(14)、另一个扭力弹簧(13)、另一个曲柄箱(4)、另一个压力环(10)和另一个曲柄(3)；
在图17中，详细示出了发明装置的分解透视图，其以大于图13的比例示出了变速箱的部分组件，可以较为清晰地看到：带齿轴箱的上盖(64)和中盖(65)、扭力弹簧(62)、带齿轴(60)及其螺钉顶部、变速箱的带齿内轴(43)及其凹口(44)、闩锁件弹簧(56)、闩锁件(55)及其前侧(57)、变速箱的齿轮之一的槽(45)中的一个、变速箱的外轴(50)及其槽(51)；
在图18中，详细示出了发明装置的分解透视图，其以大于图14的比例示出了发明装置的一部分，从左至右以这样的顺序可以看到：曲柄箱(4)、曲柄箱的凹槽(5)、扭力弹簧(13)、固定结构的销(15)和固定结构(14)本身、曲柄轴的凹进部(21)和曲柄轴(20)本身、曲柄轴的齿轮、另一个销(15)、另一个扭力弹簧(13)和另一个曲柄箱(4)。
具体实施方式
更加详细地，上述视图示出了本发明的可能特征中的一个，其中，发明装置装配有制动机构(30)，所述制动机构避免曲柄(3)运动。
实际上，当机构的线缆(31)释放螺旋弹簧(35)时，楔形件(32)下降，从而闩锁到曲柄轴的齿轮(24)之一的齿上，因而避免所述曲柄轴(20)、以及因此曲柄(3)运动；
相反地，当线缆(31)压缩弹簧(35)时，弹簧收缩并且携带与其相连的楔形件(32)进行向上运动，如图所示，所述连接能够通过楔形件顶部(33)实现。
激活制动机构的线缆(31)必须通过位于车把中的手柄触发。
每当所述制动机构(30)未被激活时，当骑行者通过对踏板(2)或手柄施力而使曲柄(3)运动时，将使每个曲柄的曲柄箱(4)旋转并且对扭力弹簧(13)施加张力，这种旋转运动通过销(15)被限制，所述销经过存在于每个曲柄箱中的凹槽(5)。
通过销(15)能够进行的从凹槽(5)的一端到另一端的运动而精确地限制曲柄(3)的运动。
一旦骑行者通过腿的上下运动而对曲柄施力，该曲柄的曲柄箱(4)旋转直到其不能再运动为止，换言之，直到销(15)倚靠凹槽(5)的另一个顶部为止，从而使曲柄运动到最靠近地面的最下方位置，并且一旦实施了对扭力弹簧(13)施加张力的运动，这将使曲柄返回至其初始位置，从而迫使曲柄进行返回下上运动。
扭力弹簧(13)容置在曲柄箱(4)的下端部中，扭力弹簧的端部之一附接至该曲柄箱，另一个端部附接至邻近所述曲柄箱(4)的固定结构(14)。
至于变速箱(40)，其操作和理念能够如下文详细所述，其中，所述变速箱也作为本发明的一部分并且旨在解决与由曲柄轴直接激活的齿轮(24)所导致的增重相关的问题。
触发变速箱的线缆(42)使带齿轴箱的上盖(64)旋转。
该运动通过带齿轴的顶部(61)传递到带齿轴(60)，所述顶部用铆钉固定以便锁定扭力弹簧(62)的端部之一。
根据带齿轴(60)是否围绕其纵轴线旋转、旋转至一侧还是另一侧，使所述扭力弹簧(62)受到张力或者解除张力。
通过线缆/弹簧对(42/62)的作用，所述带齿轴(60)旋转并且接合到带齿轴(43)、即变速箱的下带齿轴，所述带齿轴(43)横向运动，换言之，垂直于自行车车轮的对齐方向运动。
该带齿内轴(43)利用弹簧(56)而与闩锁件(55)成一体，所述带齿内轴(43)能够装配有凹口(44)。
一旦闩锁件(55)每次闩锁至快速旋转同时连接至曲柄轴的齿轮(24)的变速箱的单个齿轮(41)，闩锁件(55)使所接合的齿轮传递旋转运动。
闩锁件(55)继而利用前侧(57)将所述旋转运动传递至变速箱的外轴(50)，其中，齿轮在变速箱(41)中旋转，闩锁件位于所述变速箱的外轴的槽(51)中。
外轴(50)继而作为链环(23)的马达轴工作。
闩锁件(55)将优选地具有横向斜切的顶部，这是因为带齿内轴(43)沿该方向控制所述闩锁件。
变速箱的齿轮(41)快速旋转，并且每次，由带齿内轴(43)控制并保持其横向运动的闩锁件(55)找到齿轮之一的凹进部(45)，通过相应弹簧(56)的作用容置于所述凹进部中，将其所闩锁的齿轮的运动传递至变速箱的外轴(50)，所述外轴是链环(23)的马达轴。

Claims (6)

1.一种配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，所述装置装配有至少一个曲柄(3)，所述曲柄在一个端部处具有踏板(2)并且在另一个端部处具有装配有单向轴承(11)的曲柄箱(4)，其中，所述曲柄箱位于相应踏板的前方，所述装置的特征在于，所述曲柄箱(4)装配有凹槽(5)，所述曲柄箱邻近装配有销(15)的固定结构(14)，所述曲柄的运动通过所述销(15)在所述凹槽(5)中的运动而被限制，所述曲柄箱(4)在其中容置有扭力弹簧(13)，所述扭力弹簧的一个端部附接至所述曲柄箱(4)并且另一个端部附接至所述固定结构(14)，所述装置装配有曲柄轴的齿轮(24)的制动机构(30)，所述曲柄轴的齿轮(24)啮合变速箱的齿轮(41)，变速箱(40)装配有外轴(50)，所述外轴装配有槽(51)，所述外轴在其中部分地容纳带齿内轴(43)，所述带齿内轴(43)在所述外轴(50)内运动，所述带齿内轴(43)与能够运动的闩锁件(55)成一体，所述变速箱的齿轮(41)继而将其运动传递到所述外轴(50)。
2.根据权利要求1所述的配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，其特征在于，所述制动机构(30)装配有楔形件(32)，所述装置装配有触发所述制动机构的线缆(31)，并且所述楔形件(32)具有引导部。
3.根据权利要求2所述的配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，其特征在于，所述制动机构(30)装配有弹簧(35)，所述弹簧连接至触发所述制动机构的线缆(31)，并且所述弹簧在另一个端部连接至所述楔形件(32)。
4.根据权利要求1所述的配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，其特征在于，所述带齿内轴(43)由带齿轴(60)触发，所述带齿轴(60)垂直于所述带齿内轴(43)。
5.根据权利要求1所述的配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，其特征在于，所述闩锁件由弹簧触发。
6.根据权利要求1所述的配备至自行车或者其它通过脚踏供以动力的车辆的装置(1)，其特征在于，所述带齿内轴(43)装配有凹口(44)，所述凹口容置闩锁件弹簧(56)，并且所述闩锁件(55)由所述闩锁件弹簧(56)触发。
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