CN1298584C - 自行车助力装置的凸轮界面装置 - Google Patents

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Abstract

一种用来自旋转零件的动力帮助操纵自行车变速的助力装置的凸轮界面装置，该助力装置包括：一个安装零件；一个凸轮零件，它联接到安装零件上绕一根凸轮轴线旋转；一个凸轮跟随器；一个变速驱动元件联接部件，用来将跟随器的运动传递到一个变速驱动元件；一个第一联接部件，该部件在第一接合位置以及第一分离位置之间运动；一个操纵部件，用来将第一联接部件移动到第一接合位置；及一个分离部件，响应凸轮零件的一个旋转位置将第一联接部件移动到第一分离位置。

Description

自行车助力装置的凸轮界面装置
技术领域
本发明涉及自行车变速用的控制装置，尤其是涉及一种利用来自旋转曲柄、轴或其他一些零件的旋转动力以便帮助操纵自行车变速的助力装置的凸轮界面装置。
背景技术
一个典型的自行车变速用一根连接在变速和安装在手把上的手动操作换档操纵装置之间的换档操纵钢绳进行操纵。骑车人操作该换档操纵装置以便可选择地拉动或释放换档操纵钢绳，而钢绳又以符合需要的方式操纵变速。
自行车变速设计的目标之一是用最小量的动力方便地进行操纵的变速。这包括使操作换档操纵装置所需的力最小化，以及换档操纵装置不必要运动的量最小化。在一些自行车变速例如用来将链条从一个链轮转移到另一个链轮的拨链器情况下，链条从一个链轮脱出并运动到另一个链轮所需的力可能相当大，尤其是当目标链轮显著地大于原始链轮并且骑车人正在对链条施加相当大的脚踏力时更是如此。当只有一个小的踏力施加在链条上时，所需的操纵力能借助于运用换档操纵装置而减小，但是这需要骑车人故意地改变其脚踏技巧和/或有意识地只在小的踏力施加到链条上时操作换档操纵装置。这可能是非常令人困恼的，特别在赛车环境下是如此。还有，一些拨链器的驱动比可能有些大。结果造成换档操纵钢绳必需运动相当大的距离才能将链条从一个链轮完全移动到另一个链轮上，这需要骑车人将换档操纵装置运动一个相应较大的量。
发明内容
本发明涉及一种自行车变速换档用的助力装置，其中操纵变速只需非常小的力，换档操纵钢绳只需拉动或释放很小的量，而且该助力装置自动确定何时实施换档操作。在本发明的一个实施例中，一种利用来自一个旋转零件的动力以便帮助操纵自行车变速的助力装置包括：一个安装零件；一个凸轮零件，它联接到安装零件上以便围绕一根凸轮轴旋转，其中凸轮零件具有一个凸轮表面；一个凸轮跟随器，它与凸轮表面合作以便响应凸轮零件的旋转而运动；一个变速驱动元件联接部件，它用来将凸轮跟随器的运动传递到一个变速驱动元件一个第一联接部件，它被联接而用于凸轮零件的旋转，其中第一联接部件在一个第一接合位置以及一个第一分离位置之间运动；一个操纵部件，它用来将第一联接部件运动到第一接合位置；以及一个分离部件，它响应凸轮零件的一个旋转位置将第一联接部件运动到第一分离位置。第一联接部件可选择地接合和脱离旋转零件，使得旋转零件的旋转力能用来帮助换档操作。
在一个较具体的实施例中，凸轮跟随器包括一根具有一个与凸轮表面合作的第一端和一个第二端的凸轮跟随器杠杆。可以是一个钢绳连接器的变速驱动元件联接部件可被联接到凸轮跟随器杠杆上。可以采取操纵杠杆形式的操纵部件包括一个用来将第一联接部件支承在第一分离位置的钩或凸耳。在这个实施例中，第一联接部件相对于凸轮轴线沿径向向内运动到第一接合位置并因此接合旋转零件，而且第一联接部件相对于凸轮轴沿径向向外地运动到第一分离位置并因此与旋转零件脱离。当第一联接部件与旋转零件接合时，第一联接部件与凸轮零件一起旋转。
在涉及一种双速助力装置的本发明实施例中，联接一个第二联接部件以旋转凸轮零件，其中第二联接部件在一个接合旋转零件的第二接合位置和一个与旋转零件脱离的第二分离位置之间运动。第二联接部件与第一联接部件隔开，而且第一联接部件和第二联接部件两者均被联接，以与凸轮零件一起旋转。仍可采用操纵杠杆形式的操纵部件包括一个第一控制表面，当凸轮零件处于初始状态时第一控制表面将第一联接部件支承在第一分离位置。在这种情况下安装零件包括一个第二控制表面，当凸轮零件处于初始位置时第二控制表面将第二联接部件支承在第二分离位置。在凸轮零件与第一和第二联接部件一起旋转一个规定的值之后，一个沿圆周方向延伸的第一斜台使第一联接部件恢复到第一分离位置。操纵杠杆上的一个控制表面使第二联接部件恢复到第二分离位置。因此，在这个实施例中，凸轮零件具有两个不变的稳态位置。凸轮表面的构型可使凸轮跟随器将变速驱动钢绳运动到两个不同的变速操纵位置。
附图说明
图1是一个自行车中轴组件的局部横截面图，所述组件装有一个根据本发明的自行车变速换档用助力装置具体实施例；
图2A是一个根据本发明的右侧曲柄组件的具体实施例的斜视图；
图2B是一个根据本发明的右侧曲柄组件的替代实施例的斜视图；
图3是一个根据本发明的左侧曲柄组件的具体实施例的斜视图；
图4是一个根据本发明的助力装置的具体实施例的斜视图；
图5是处于闲置状态的图4助力装置侧视图；
图6是图4助力装置在第一次拉动操纵钢绳时的侧视图；
图7是图4助力装置的侧视图，它显示一个拨链器定位凸轮与旋转零件一起旋转从而拉动一根拨链器驱动钢绳；
图8是正好处于拨链器定位凸轮离开旋转零件之前的图4助力装置侧视图；
图9是图4助力装置的侧视图，它显示拨链器定位凸轮离开旋转零件的状态；
图10是已完成换档操作时的图4助力装置侧视图；
图11是在第二次拉动操纵钢绳时的图4助力装置侧视图；
图12是图4助力装置的侧视图，它显示一个拨链器定位凸轮与旋转零件一起旋转从而释放一根拨链器驱动钢绳；
图13是一个自行车中轴组件的斜视图，所述组件装有另一个根据本发明的自行车变速器换档用助力装置特殊实施例；
图14是拆除拨链器和曲柄后的图13助力装置的斜视图；
图15A是与图13所示助力装置一起使用的安装零件的侧视图，它示出了控制表面的轮廓；
图15B沿着图15A中的16B-16B线剖切的视图；
图16是处于闲置状态的图13所示助力装置侧视图；
图17是图13所示助力装置在沿着第一方向拉动一根操纵钢绳时的侧视图；
图18是图13所示助力装置的侧视图，它显示一个拨链器定位凸轮与旋转零件一起旋转从而拉动一根拨链器驱动钢绳；
图19是图13所示助力装置在已完成换档操作时的侧视图；
图20是图13所示助力装置在沿着第二方向拉动一根操纵钢绳时的侧视图；
而图21是图13所示助力装置的侧视图，它显示一个拨链器定位凸轮与旋转零件一起旋转从而释放一根拨链器驱动钢绳。
具体实施方式
图1是自行车中轴组件10的局部横截面图，所述组件10装有一个根据本发明自行车变速换档用的一个助力装置14的具体实施例。中轴组件10包括一个安装在典型的自行车框架(未画出)上的中轴壳18、一个管状的轴支承套筒22、一个套筒连接器26、一根轴30、球轴承34和38以及曲柄组件42和46。轴支撑套筒22具有一个在其第一端并用来将助力装置14的安装零件300保持在中轴壳18上而且沿径向向外延伸的凸缘50，分别用来接合球轴承34和38的轴承表面58和62，以及一个位于第二端并用来接合套筒连接器26一个内圆周表面70的外圆周表面66。套筒连接器70包括一个用来接合中轴壳18侧面并沿径向向外延伸的凸缘74。
在这个实施例中，轴30是一个大体上中空的管状零件，它具有分别用来接合球轴承34和38的轴承表面78和82、分别用来接合在曲柄组件42和46的曲柄轴安装孔99和100内圆周表面上形成的互补花键94和98的花键86和90，以及分别用来接合螺栓108和112的带螺纹内圆周表面102和104，所述螺栓108和112将曲臂组件42和46安装在轴30上。因此，轴30和曲臂组件42和46由球轴承34和38可旋转地支承在中轴壳18内部。
如图1和2A所示，曲臂组件46包括一个长曲臂体120，一个位于第一端并具有一个确定曲柄轴安装孔100和花键98的内圆周表面的曲柄轴安装突起124，以及一个位于第二端的带螺纹脚蹬安装孔128。许多例如五个链轮安装零件132从一个围绕着曲柄轴安装突起124安装的密封支承突起133沿径向向外伸出。密封支承突起133具有一个环形沟槽134，它用来支承一个与助力装置14的侧盖137外表面密封接合的环形密封圈135。
在这个实施例中，一个通常呈环形并具有许多沿径向向外伸出的齿138以及一个内圆周表面140的大直径链轮136与若干链轮安装零件132做成一件。而一个通常呈环形并具有许多沿径向向外伸出的齿148以及一个内圆周表面152的小直径链轮144通过多个螺栓156和隔套160安装在该若干链轮安装零件132上。与曲柄轴安装孔100同心的环形驱动环170具有许多在其内圆周表面上形成的花键174，它用来不可旋转地接合在密封支承突起133横向内部的曲柄轴安装突起124外圆周表面上的互补花键178。每个花键174具有一个第一圆周侧面180、一个第二圆周侧面182以及跨接第一圆周侧面180和第二圆周侧面182径向最内端的最内侧面184。在这个实施例中，第一圆周侧面180和第二圆周侧面182都是平的而且与曲柄组件46的旋转方向垂直。在曲柄轴安装突起124上的花键178具有相同的结构。当然，其他形状和取向也可用于这些花键。还有，驱动环170能与曲柄轴安装突起124做成一体。
驱动环170的外圆周表面形成一对驱动突起190A和190B，它们各自具有一个相互呈180°布置并面向曲柄组件46旋转前进方向的支靠面192A和192B。换句话说，支靠面192A和192B朝向图2A中的逆时针方向。支靠面192A和192B沿着一条从曲柄组件46旋转轴线X沿径向向外延伸的假想直线而行，并与曲柄轴安装突起124的外圆周表面垂直。驱动环170的外圆周表面在与支靠面192A和192B相交的位置在图2A中以一个不变的曲率半径逆时针延伸达20°以上，而且在这个实施例中可达45°以上，直到它接近跟随的驱动突起的后部为止，随后曲率半径以一种非中凹方式增大到该突起的顶端。在这个实施例中，驱动环170的外圆周表面直到相应突起顶端形成一个平台阶，但它也可以是弧形的。从图2A可清楚地看出，驱动突起190A和190B只是从驱动环170的外圆周表面稍微伸出。驱动突起190A和190B的直径明显地小于小链轮144内圆周表面152的直径以及环形密封沟槽134的直径。
图2A所示的曲柄组件46具有通常与曲柄体120的纵向中央(曲柄)轴线R垂直定位的支靠面192A和192B。然而，支靠面192A和192B的位置可根据链轮设计或其他一些考虑安放在其他位置。例如，图2B是一个根据一个本发明替代实施例曲柄组件46’的侧视图。这个实施例也具有一个细长的曲柄体120、曲柄轴安装孔100、花键98以及一个带螺纹的脚蹬安装孔128。然而，在这个实施例中驱动环170’具有一个压配在曲柄突起124’外圆周表面123上的平滑的内圆周表面171’。与图2A所示实施例一样，支靠面192A和192B跟随一条从曲柄组件46旋转轴线X沿径向向外延伸并且与曲柄轴安装突起(未画出)外圆周表面垂直的假想直线，所述曲柄轴安装突起与图1中的曲柄轴安装突起124具有同样的形状。然而，在这个实施例中，支靠面192A和192B沿着一个平行于曲柄体120纵向中央轴线R的方向延伸。这允许这些支靠面在脚蹬处于脚蹬行程顶点或底点时驱动助力装置14(下文介绍)。
在这个实施例中，四个链轮安装零件132′从曲柄轴安装突起124′沿径向向外伸出。一个通常呈环形并且具有若干沿径向朝外伸出的齿138和一个内圆周表面140的大直径链轮136与若干链轮安装零件132′做成一体。一个通常呈环形并且具有沿径向朝外伸出的齿148和一个内圆周表面152的小直径链轮144通过多条螺栓156和隔套(未画出)以与图2A所示实施例相同的方法安装在该若干链轮安装零件132′上。然而，在这个实施例中，换高速档的链条支承部零件201A-201H被安置在面对小直径链轮144的大直径链轮136的侧面203上，以便从小直径链轮144上抬起和引导链条(未画出)到大直径链轮136上。这种链条支承零件201A-201H是众所周知的，它们可以包括带一个面对大直径链轮136侧面203的倾斜面的众锥形零件，也可简单地包括从大直径链轮136侧面203伸出的圆柱形零件，或者还可包括一些其他的支承钩或支靠面。
在这个实施例中，链条支承零件201A位于小直径链轮144从对准纵向中央轴线R的底齿148B起顺时针第三齿148上方，链条支承零件201B位于从底齿148B起顺时针第四和第五齿148上方并对准两者之间；链条支承零件201C位于从底齿148B起顺时针第六齿148上方；而链条支承零件201D位于从底齿148B起顺时针第七和第八齿之上并对准两者之间。与此类似，链条支承零件201E位于从与纵向中央轴线R对准的顶齿148T起顺时针第三齿148上方；链条支承零件201F位于从顶齿148T顺时针第三和第四齿148上方并对准两者之间；链条支承零件201G位于从顶齿148T起顺时针第六齿148之上；而链条支承零件201H位于从顶齿148T起顺时针第七和第八齿上方并对准两者之间。
最后，可在大直径链轮136上形成换低速档促进齿203D-203F，以便在换低速档操作期间把链条引导到小直径链轮144上。这种换低速档促进齿也是众所周知的，而且可包括多个具有一个倾斜并面向小直径链轮144侧表面的齿、具有截短顶部的齿(例如齿203A和203F)以及通常被称作小块或突出物的整体较小的齿。在这个实施例中，换低速档促进齿203A和203B布置在大直径链轮136底部的纵向中央轴线R的相对侧，而换低速档促进齿203C直接布置在换低速档促进齿203B的逆时针侧。与此类似，换低速档促进齿203D和203E布置在大直径链轮136顶部的纵向中央轴线R的相对侧，而换低速档促进齿203F直接布置在换低速档促进齿203E的逆时针侧。
如图1所示，曲柄组件42左侧包括一个长曲柄体220、一个在具有确定曲柄轴安装孔99和花键86的内圆周表面的第一端的曲柄轴安装突起224，以及一个在第二端的带螺纹脚蹬安装孔228。
虽然在这个实施例中助力装置14安置在中轴壳18右侧，在其他实施例中助力装置14也可安置在中轴壳18左侧。在那种情况下，左侧曲柄组件42可如同图3所示那样构成。在那个实施例中环状驱动环270具有许多在其内圆周表面上形成的花键274，以便不可旋转地接合在曲柄安装突起224的横向最内外圆周表面上的互补花键278。曲柄轴安装凸起224和驱动环270典型地但不是必需地应与右曲柄组件46用的曲柄轴安装突起124和驱动环170相同。此外，在这种情况下，突起290A和290B的直径应该不大于，而且最好是小于与曲柄220的纵向中央轴线L垂直的曲柄安装突起224的外直径。
图4是一个根据本发明特殊实施例助力装置14′的斜视图。这个助力装置14′除了打算安装在自行车左侧并与一个可与图3所示驱动环270结构相同的驱动环270′配合工作之外，与图1所示助力装置14具有相同的结构，但是在图4中驱动环270′具有一个平滑环形内圆周表面271′，它能压配在曲柄轴30上如图5所示，所述图5用来更容易地解释助力装置14′的工作。在任何场合，助力装置14′包括一个安装零件300′、一个凸轮零件(拨链器定位凸轮)304、一个凸轮跟随器311、一个变速驱动元件联接部件316、一个第一联接部件324、一个第二联接部件326以及一个操纵部件323，所述凸轮零件304具有一个联接到安装零件300′上并用来围绕凸轮轴线Y(它通常但不是必需地与曲柄组件42的旋转轴线X同心)旋转的凸轮表面308；所述凸轮跟随器311与凸轮表面308配合工作以便响应凸轮零件304的旋转而运动；所述变速驱动元件联接部件316用来将凸轮跟随器311的运动传送到变速驱动元件320；所述第一联接部件324被联接成可旋转凸轮零件304，在此处它在一个第一接合位置和一个第一脱离位置之间运动；所述第二联接部件326也被联接成可旋转凸轮零件304，在此处它在一个第二接合位置和一个第二脱离位置之间运动；而所述操纵部件323用来将第一联接部件32运动到第一接合位置。
在这个实施例中，凸轮跟随器311包括一根凸轮跟随器杠杆312，在此处凸轮跟随器杠杆312的中间部分通过一根枢轴330可绕枢轴转动地安装在安装零件300′上。凸轮跟随器杠杆312的第一端包括一个用来接合凸轮表面308的滚子334，而凸轮跟随器杠杆312的第二端含有变速驱动元件联接部件316。变速驱动元件320包括一根鲍登(Bowden)缆索，其中一根变速驱动钢索340在外壳344内滑动。因此，变速驱动元件联接零件316具有钢绳连接器形式，在此处一个钢绳固定螺钉350拧入凸轮跟随器杠杆312的第二端。安装零件300′具有一个变速驱动元件联接臂354，它用来以一种已知的方式限定变速驱动元件320的外壳344。例如，变速驱动元件联接臂354可以具有一个用来接合调节圆筒360螺纹部分359的螺纹孔358(图5)，所述调节圆筒360用来限定外壳344并调节外壳344相对于变速驱动钢绳340的位置。
从图7可清楚地看出，它示出了已相对于图4位置作逆时针旋转的凸轮零件304，第一联接部件324包括一个第一掣于370以及一个第一掣子安装零件374。第一掣子370的第一端通过一根第一枢轴378可绕枢轴旋转地连结到第一掣子安装零件374上，而第一掣子370的第二端具有一个沿径向向内伸出的第一掣子齿382。第一掣子安装零件374用一个螺钉386固定在凸轮零件304上。一个呈第一片簧形式的第一偏压机构具有一个固定在凸轮零件304上的第一端390以及一个紧靠第一掣子控制支靠面398的第二端394，所述支靠面398位于第一掣子370的第二端。第一片簧388沿径向向内地将第一掣子齿382偏压到第一接合位置，在此处第一掣子370接合驱动环270′上的任何一个支靠面292A或292B，下文将对此进行讨论。
与此类似，第二联结部件326包括一个第二掣子400以及一个第二掣子安装零件404。第二掣子400的第一端通过一根第二枢轴408可绕枢轴转动地连结到第二掣子安装零件404上，而第二掣子400的第二端具有一个沿径向向内伸出的第二掣子齿412。第二掣子安装零件404用一个螺钉416固定在凸轮零件304上。一个呈第二片簧418形式的第二偏压机构具有一个固定在凸轮零件304上的第一端422以及一个紧靠第二掣子控制支靠面428的第二端424，所述支靠面428位于第二掣子400的第二端。第二片簧418沿径向向内地将第二掣子齿412偏压到第二接合位置，在此处第二掣子400接合在驱动环270′上的任何一个支靠面292A或292B，下文将对此进行讨论。
在这个实施例中，操纵部件323具有操纵杠杆325的形状，在此处操纵杠杆325通过一根用来围绕操纵杠杆轴线Z转动的枢轴450可绕枢轴转动地安装在安装零件300′上。操纵杠杆325的第一端具有一个带控制表面454的钩子形状，所述控制表面不是支承第一掣子370的第一掣子控制支靠面398就是支承第二掣子400的第二掣子控制支靠面428，下文将对此作更详细的介绍。操纵杠杆325的第二端含有一个操纵元件联接部件458。在这个实施例中，一个呈操纵钢绳460形式的操作元件被联接在一个安装在自行车手把(未画出)上的一个换档操纵装置和操纵元件联接部件458之间。因此，操纵元件联接部件458具有钢绳连接器形式，在此处一个钢绳固定螺钉470拧入操纵杠杆325的第二端。一个操纵元件偏压弹簧474被连结在安装零件300′和操纵杠杆325之间，以便逆时针偏压操纵杠杆325。
最后，安装零件300′包括掣子分离斜台476和480，它们用来沿径向向外地运动第一掣子370和第二掣子400进入第一脱离位置和第二脱离位置，以便象下文讨论的那样从驱动环270′分离第一掣子370和第二掣子400。掣子分离斜台476还起一个停止器作用，以便限制杠杆325沿逆时针方向的绕枢轴转动。
参照图5-12，当可理解换档助力装置14′的工作情况。图5显示处于稳态闲置条件下的换档助力装置14′。在这种条件下操纵杠杆325的控制表面454支承第一掣子控制支靠面398，以致于第一掣子齿382沿径向向外地保持在第一分离位置，而且掣子分离斜台480支承第二掣子控制支靠面428，这样第二掣子齿412沿径向向外地保持在第二分离位置。因此，驱动环270′与轴30一起旋转，对换档助力装置14′没有任何影响。
图6显示当操纵钢绳460被拉到左侧时发生的情况，在此实施例中这造成助力装置14′沿着一个换高速档方向运动变速驱动钢绳340。拉动操纵钢绳460造成操纵杠杆顺时针旋转，因而从第一掣子控制支靠面398移开控制表面454。其结果是，第一片簧388使第一掣子370顺时针旋转，因而将第一掣子齿382沿径向向内进入第一接合位置。因此，当驱动环270′的支靠面292A或292B之一(例如支靠面292A)旋转到第一掣子齿382的圆周位置时，第一掣子齿382就接触该支靠面，致使凸轮零件304与驱动环270′和轴30一起逆时针旋转到图7所示位置。此时，第二掣子控制支靠面428滑离掣子分离斜台480，而且第二片簧418造成第二掣子400顺时针旋转，以致于第二掣子齿412沿径向向内地运动进入第二接合位置，以便接触支靠面292A和292B中的另一个(例如支靠面292B)。当然，只要凸轮零件304能在第一掣子齿382的联接力作用下旋转，第二掣子齿412可不必接触驱动环270′的任何支靠面。
凸轮表面308具有一个沿顺时针方向逐渐加大的半径，从而使凸轮跟随器杠杆312上的滚子334沿径向向外运动，因而造成变速驱动元件联接部件316拉动变速驱动钢绳340。凸轮零件304的逆时针旋转继续到凸轮表面308如图8所示造成凸轮跟随器杠杆312接近完成变速驱动钢绳340的所需拉动量为止。此时，第一掣子控制支靠面398接近掣子分离斜台480，而且第二掣子控制支靠面428接近掣子分离斜台476。
如图9所示，当凸轮零件304继续旋转时，第一掣子控制支靠面398滑到掣子分离斜台480上以便将第一掣子齿382沿径向向外地朝第一分离位置运动，而第二掣子控制支靠面428滑到掣子分离斜台476上以便将第二掣子齿412沿径向向外地朝第二分离位置运动。在此之后，如图10所示，凸轮零件304稍微运动，直到第二掣子控制支靠面428被操纵杠杆325的控制表面454支承在第二分离位置，而第一掣子控制支靠面398被掣子分离斜台480支承在第一分离位置。此时，凸轮零件304停止旋转，而变速驱动钢绳340保持在换高速档位置。
为了释放变速驱动钢绳340使其回到换低速档位置，如图11所示再次拉动操纵钢绳460，其结果是，操纵杠杆325重新顺时针转动，因而从第二掣子控制支靠面428移开控制表面454。第二掣子400按照第二片簧418的偏压力顺时针旋转，因此沿径向向内地运动第二掣子齿412进入第二接合位置。所以，当驱动环270′的支靠面292或292B之一(即支靠面292A)旋转到第二掣子400的圆周位置时，第二掣子齿412接触该支靠面，而且凸轮零件304与驱动环270′和轴30一起逆时针旋转到图12所示位置。此时，第一掣子控制支靠面398滑离掣子分离斜台480，而第一掣子370按照第一片簧388的偏压力顺时针转动，以致于第一掣子齿382沿径向向内运动进入第一接合位置，从而接触另一个支靠面292A或292B(例如支靠面292B)。
现在凸轮表面308的半径沿顺时针方向迅速减小，因此凸轮跟随器杠杆312上的滚子334沿径向向内运动，从而造成变速驱动元件联接部件316释放变速驱动钢绳340。凸轮零件304的逆时针旋转继续到助力装置14′再现图5所示的初始位置为止。也就是说，第一掣子控制支靠面398滑到掣子分离斜台476上并且被控制杠杆325的控制表面454支承住，从而使第一掣子齿382保持在第一分离位置。与此类似，第二掣子控制支靠面428滑到掣子分离斜台480上并且被掣子分离斜台480支承住，以致于第二掣子齿412保持在第二分离位置。
显而易见，图3-12所示的实施例通过沿相同方向逐次地拉动一根操纵钢绳进行操作，不但能实施换高速档而且还能实施换低速档操作。图13是一个自行车中轴组件10的斜视图，它装有用于自行车变速换档的另一个本发明实施例助力装置514。该中轴组件10和曲柄组件42、46的结构与图1、2所示实施例相同，因此不再对这些构件进行详细介绍。如同下文将要详细讨论的那样，助力装置514借助于顺时针运动操纵杠杆524使前拨链器520换高速档，然后借助于逆时针运动操纵杠杆524使前拨链器520换低速档。操纵杠杆524包括一个钢绳连接器525，它用来固定到一根操纵钢绳523上，后者又连结到位于手把(未画出)上的一个换档操纵装置上。
在这个实施例中，前拨链器520与助力装置514做成整体。尤其是，助力装置514包括一个安装元件526，它也起到前拨链器520的支承零件作用。在其他所有方面前拨链器520具有传统的结构，在此处一个传统的连接机构528被连结在支承(安装)零件526和链条导向器532之间，以致于拉动和释放一个联接在连接机构528上的驱动臂536就能横向向内和向外地移动链条导向器532，从而在大链轮136和小链轮144之间移动一根链条(未画出)。
图14是摘除拨链器520和曲柄组件46之后助力装置514的斜视图。正如第一实施例一样，一个驱动环170′具有平滑的内圆周表面171，在图16-21中示出的驱动环已附加到轴30上，以便于理解该装置的操作。一根驱动操纵杠杆530具有一个通过枢轴534可绕枢轴转动地连结到安装零件526上的第一端，而枢轴534又连结到用来围绕一根操纵杠杆轴线W转动的操纵臂524上。一根弹簧535围绕枢轴534布置并被连结在安装零件526和操纵杠杆530之间，以便沿着逆时针方向偏压操纵杠杆530。一个第一控制突起538从操纵杠杆530中部沿径向向内伸出，而且其末端是一个沿横向向内伸出并具有一个沿径向向外地面对的第一掣子控制表面544的第一掣子控制凸耳542(图16)。与此类似，一个第二控制突起548从操纵杠杆530的第二端沿径向向内伸出，而且其末端是一个横向向内伸出并具有一个沿径向向内地面对的第二掣子控制表面554的第二掣子控制凸耳552。
图15A和15B更详细地显示安装零件526。安装零件526包括一个用来接纳第一掣子控制凸耳542在此通过的第一凸耳孔562，一个用来容纳第二掣子控制凸耳552在此通过的第二凸耳孔566，以及一个由一个沿径向向外地面对的掣子控制表面574和一个沿径向向内地面对的掣子控制表面578构成的掣子控制沟槽570。除了一个允许第一控制凸耳542沿径向向内移动的第一控制凸耳通道582、一个掣子分离斜台586和一个掣子分离斜台590之外，掣子控制表面574具有一个普通的圆形。与此类似，除了一个允许第二控制凸耳552沿径向向外移动的第二控制凸耳通道594、一个掣子分离斜台596以及一个掣子分离斜台598之外，掣子控制表面578也具有一个普通的圆形。掣子分离斜台586、590、596和598的作用将在下文中讨论。
如图16所示，一个具有凸轮表面608的凸轮604安装在安装零件526上以便围绕图14所示轴线Y旋转。一个凸轮跟随器612具有两件式杠杆(612A、612B)的形式，其中杠杆件612A的第一端通过一根枢轴616可绕枢轴旋转地安装在安装零件526上，而杠杆件612A的第二端包括一个用来接合凸轮表面608的滚子620。枢轴616延伸穿过安装零件526的侧面，并被联接到杠杆件612B的第一端。杠杆件612B的第二端含有一个变速驱动联接部分，它呈接纳一根拨链器驱动钢绳630在此通过的孔626形式。拨链器驱动钢绳630具有一个钢绳端垫圈634，它用来防止拨链器驱动钢绳630从孔626向上拉出。
如同在第一实施例中一样，一个第一联接部件654被联接成可旋转凸轮零件604，在此处第一联接部件654在一个第一接合位置和一个第一分离位置之间运动；而一个第二联接部件656也被联接成可旋转凸轮零件凸轮零件604，在此处第二联接部件在一个第二接合位置和一个第二分离位置之间运动。
第一联接部件654包括一个第一掣子670以及一个第一掣子安装零件674。第一掣子670的第一端通过一根第一枢轴678可绕枢轴旋转地连结在第一掣子安装零件674上，而第一掣子670的第二端具有一个沿径向向内伸出的第一掣子齿682以及一个第一掣子控制支靠面684。第一掣子安装零件674用一个螺钉686固定在凸轮零件604上。一个呈第一片簧688形式的第一偏压机构具有一个固定在凸轮零件604上的第一端690以及一个紧靠第一掣子670第二端的第二端694。第一片簧688沿径向向内地将第一掣子齿682偏压到第一接合位置，在此处第一掣子670接合在驱动环170′上的任何一个支靠面192A或支靠面192B，下文将对此进行讨论。
与此类似，第二联接部件656包括一个第二掣子700以及一个第二掣子安装零件704。第二掣子700的中间部分通过一根第二枢轴708可绕枢轴旋转地连结在第二掣子安装零件704上。第二掣子700的第一端具有一个沿径向向内伸出的第二掣子齿712，而第二掣子700的第二端具有一个第二掣子控制支靠面714。第二掣子安装零件704用螺钉716固定在凸轮零件604上。一个呈第二片簧718形式的第二偏压机构具有一个固定在凸轮零件604上的第一端722以及一个紧靠第二掣子700第一端的第二端724。第二片簧718沿径向向内地将第二掣子齿712偏压到第二接合位置，在此处第二掣子700接合在驱动环170′上的任何一个支靠面192A或192B，下文将对此进行讨论。
换档助力装置514的工作情况可参照图16-21得到了解。图16显示处于稳态闲置状态下的换档助力装置514。在这种初始条件下，第一掣子控制凸耳542的第一掣子控制表面544支承着第一掣子控制支靠面684，以致于第一掣子齿682沿径向向外地保持在第一分离位置，而且掣子分离斜台598沿径向向内地压迫第二掣子控制支靠面714，使第二掣子齿712被沿径向向外地保持在第二分离位置。因此，驱动环170′与轴30一起旋转，而且对换档助力装置514没有任何影响。
图17显示在向上拉动操纵钢绳523时发生的情况。在这种情况下，操纵杠杆524和530围绕枢轴534克服弹簧535的偏压力顺时针旋转，而且第一掣子控制凸耳542允许第一掣子控制支靠面684沿径向向内运动。其结果是，第一掣子670按照第一片簧688的偏压力逆时针旋转，从而沿径向向内地移动第一掣子齿682进入第一接合位置。因此，当驱动环170′的支靠面192A或192B之一(例如支靠面192A)旋转到第一掣子670的圆周位置时，第一掣子齿682就接触该支靠面，并且凸轮零件604与驱动环170′和轴30一起顺时针旋转到图18所示的位置。此时，第二掣子控制支靠面714滑离掣子分离斜台598，而且第二掣子700按照第二片簧718的偏压力围绕枢轴708逆时针旋转，使第二掣子齿712沿径向向内地运动到第二接合位置，以便接触另一个支靠面192A或192B(例如支靠面192B)。
凸轮表面608具有一个沿逆时针方向逐渐加大的半径，因此在杠杆件612A上的滚子620沿半径向外运动，从而造成杠杆件612B向下拉动驱动钢绳630。凸轮零件604的顺时针旋转继续到凸轮表面608造成凸轮跟随器612接近完成拨链器驱动钢绳630的必需拉动量，如图18所示。此时，第一掣子控制支靠面684接近掣子分离斜台590，而且第二掣子控制支靠面714滑到掣子分离斜台596上(顺时针旋转第二掣子700)，接触第二掣子控制凸耳552的第二掣子控制表面554，并使第二掣子齿712脱离支靠面192B。还有，杠杆件612A上的滚子620被直接布置在凸轮604的凸轮隆起730的逆时针方向侧。
如图19所示，随着凸轮零件604继续旋转，第一掣子控制支靠面684滑到掣子分离斜台590上，从而使第一掣子670顺时针旋转并运动第一掣子齿682进入第一分离位置。第二掣子控制支靠面714也运动到第二掣子控制支靠面554的顺时针方向端。由滚子620施加到凸轮隆起730的沿径向向内的力保证凸轮零件604沿顺时针方向稍微旋转，以致于第一掣子控制支靠面684适当地定位在掣子分离斜台590上，并且第一掣子齿682脱离支靠面192A。此时，凸轮零件604停止旋转，而且拨链器驱动钢绳630被保持在换高速档位置。
为了释放驱动钢绳630以便使自行车变速换档到低速档位置，如图20所示松开驱动钢绳523。在这种情况下，操纵杠杆524在弹簧535偏压力作用下围绕枢轴534逆时针旋转，而第二掣子控制凸耳552允许第二掣子控制支靠面714沿径向向外运动。其结果是，第二掣子700在第二片簧718的偏压力作用下围绕枢轴708逆时针旋转，从而运动第二掣子齿712进入第二接合位置。因此，当驱动环170′的支靠面192A或192B之一(例如支靠面192A)旋转到第二掣子的圆周位置时，第二掣子齿712接触该支靠面，因而凸轮零件604与驱动环170′和轴30一起旋转到图21所示位置。此时，第一掣子控制支靠面684滑离掣子分离斜台590，而且第一掣子670依靠第一片簧688的偏压力围绕枢轴678逆时针转动，以致于第一掣子齿682沿径向向内运动进入第一接合位置，以便接触另外一个支靠面192A或192B(例如支靠面192B)。
如图21所示，接触滚子620的凸轮表面608部分此时沿逆时针方向具有逐渐减小的半径，因此在杠杆件612A上的滚子620沿径向向内运动，从而造成杠杆件612B释放换档装置驱动钢绳630。凸轮零件的逆时针旋转继续到凸轮表面608造成凸轮跟随器612接近完成如图21所示的驱动钢绳630必需释放量为止。此时，第二掣子控制支靠面714接近掣子分离斜台598，而且第一掣子控制支靠面684滑到掣子分离斜台586上(因而顺时针旋转第一掣子670)，接触第一掣子控制凸耳542的第一掣子控制表面544，并使第一掣子齿682脱离支靠面192B。还有，在凸轮跟随器杠杆612上的滚子620被直接布置在凸轮604上的凸轮隆起734的逆时针方向侧。
随着凸轮零件604继续旋转，第二掣子控制支靠面714滑到掣子分离斜台598上，从而第二掣子700顺时针旋转，以便使第二掣子齿712运动进入第二分离位置，而且第一掣子控制支靠面684运动到第一掣子控制表面544的顺时针方向端。由滚子620施加到凸轮隆起734的沿径向向内的力保证凸轮零件604继续旋转，直到第二掣子控制支靠面714适当地定位在掣子分离斜台598上并且第二掣子齿712脱离支靠面192A为止。此时，凸轮零件604停止旋转，而且驱动钢绳630被保持在换高速档位置，如图16初始位置所示。
上文介绍了本发明的不同实施例，但同时可在不超越本发明精神和范围的情况下进行进一步的改型。例如，驱动突起190A和190B也可直接在曲柄安装突起124或224的横向侧壁上或外圆周表面上形成，并且沿横向向内伸出。各种构件的尺寸、形状、位置或取向可按需要改变。一个元件的功能可由两个元件来实施，反之亦然。所有优点同时出现在一个具体实施例中是没有必要的。每项不同于现有技术的特征，无论单独地或与其他特征一起，也被认为是本申请人的进一步发明的一个单独的描述，包括由该或这些特征具体化的结构和/或功能原理。因此，本发明的范围不受被披露的专门结构或者说显然是初步的特定结构或特征所限制。

Claims (56)

1.一种用于利用来自旋转凸轮的动力以便帮助操纵自行车变速装置操作的助力装置的凸轮界面装置，它包括：
一形成一空腔的安装单元；
一具有凸轮接合元件和用于将该凸轮接合元件的运动传递到操作该自行车变速装置的钢绳上的钢绳连接元件的凸轮跟随器，其中该凸轮接合元件布置在该空腔内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件与该钢绳连接元件一起运动。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器围绕限定一凸轮跟随器轴线的枢轴枢转。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该枢轴连接在该安装单元上。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，该安装单元包括一用于容纳一轴通过其中的轴开口，其中该轴围绕一轴线转动。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器轴线平行于该轴的轴线。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，其还包括一将骑车人操作的变速操作装置的运动传递到空腔内一位置的单个操纵部件。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该安装单元外部的操作元件连接器。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该操纵部件连接到布置在该空腔内的横向延伸的凸耳上。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上，使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该凸耳具有一弧形形状。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上，使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该安装单元具有大致圆形的形状。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该钢绳连接元件布置在该空腔的外部。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该安装单元适于相对于自行车的框架不可转动地固定。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件包括一滚子。
17.一种用于利用来自旋转凸轮的动力以便帮助操纵自行车变速装置操作的助力装置的凸轮界面装置，它包括：
一形成一空腔的安装单元；
一具有凸轮接合元件和用于将该凸轮接合元件的运动传递到操作该自行车变速装置的钢绳上的钢绳连接元件的凸轮跟随器，
一将骑车人操作的变速操作装置的运动传递到该空腔内一位置上的单个操纵部件。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该空腔外部的操作元件连接器。
19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该操纵部件连接到布置在该空腔内的横向延伸的凸耳上。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上，使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，该凸耳具有一弧形形状。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上，使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
23.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件与该变速驱动元件联接部件一起运动。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，该变速驱动元件联接部件包括一钢绳连接元件。
25.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器围绕限定一凸轮跟随器轴线的枢轴枢转。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，该枢轴连接到该安装单元上。
27.如权利要求25所述的装置，其特征在于，该安装单元包括一用于容纳一轴通过其中的轴开口，其中该轴围绕一轴的轴线转动。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器轴线平行于该轴的轴线。
29.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该安装单元具有大致圆形形状。
30.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该变速驱动元件联接部件布置在该空腔的外部。
31.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该安装单元相对于自行车的框架适于不可转动地固定。
32.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该变速驱动元件联接部件包括钢绳连接元件。
33.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件包括一滚子。
34.一种利用来自旋转凸轮的动力以便帮助操纵自行车变速装置操作的助力装置，它包括：
一形成一空腔的安装单元；
一围绕一凸轮轴线转动的凸轮，其中该凸轮零件具有一凸轮表面，其中该凸轮零件的至少一部分布置在该空腔内，并且其中该凸轮零件从该转动构件接受转动动力；
一具有凸轮接合元件和变速驱动元件联接部件的凸轮跟随器，其中该凸轮接合元件与该凸轮表面协作以便随该凸轮零件的转动而运动该凸轮跟随器，并且其中该变速驱动元件联接部件将该凸轮跟随器的运动传递到变速驱动元件上；以及
一造成该凸轮跟随器由该凸轮零件的转动而运动的操纵部件。
35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，其还包括一分离部件，该分离元件停止该凸轮跟随器由于该凸轮表面造成的运动。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，该分离部件布置在该安装单元上。
37.如权利要求36所述的装置，其特征在于，该分离部件包括该安装单元的一表面部分。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，该凸轮零件包括该安装单元上的一斜面。
39.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件与该变速驱动元件联接部件一起运动。
40.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器围绕限定一凸轮跟随器轴线的枢轴枢转。
41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，该枢轴连接到该安装单元上。
42.如权利要求40所述的装置，其特征在于，该安装单元包括一用于容纳一轴通过其中的轴开口，其中该轴围绕一轴的轴线转动。
43.如权利要求42所述的装置，其特征在于，该凸轮跟随器轴线平行于该轴的轴线。
44.如权利要求34所述的装置，其特征在于，其还包括一将骑车人操作的变速操作装置的运动传递到该空腔内一位置上的单个操纵部件。
45.如权利要求44所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有布置在该空腔的外部的操作元件连接器。
46.如权利要求44所述的装置，其特征在于，该操纵部件连接到一布置在该空腔内横向延伸的凸耳上。
47.如权利要求46所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有一布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
48.如权利要求46所述的装置，其特征在于，该凸耳具有一弧形形状。
49.如权利要求48所述的装置，其特征在于，该操纵部件具有一布置在该安装单元外部的操作元件连接器，并且其中该操纵部件连接到该凸耳上使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
50.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该安装单元具有一大致圆形形状。
51.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该变速驱动元件联接部件布置在该空腔的外部。
52.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该安装单元相对于自行车的框架适于不可转动地固定。
53.如权利要求34所述的装置，其特征在于，该凸轮接合构件包括一滚子。
54.一种利用来自旋转凸轮的动力以便帮助操纵自行车变速装置操作的助力装置，它包括：
一形成一空腔的安装单元，其中该安装单元相对于自行车的框架适于不可转动地固定；
一围绕一凸轮轴线转动的凸轮，其中该凸轮零件具有一凸轮表面，其中该凸轮零件的至少一部分布置在该空腔内，并且其中该凸轮零件从该转动构件接受转动动力；
一具有凸轮接合元件和变速驱动钢绳连接器的凸轮跟随器，其中该凸轮接合元件与该凸轮表面协作以便随该凸轮零件的转动而运动，并且其中该变速驱动钢绳连接器将该凸轮跟随器的运动传递到变速驱动钢绳上，并且其中该变速驱动钢绳连接器与该凸轮接合元件一起运动；
其中该凸轮跟随器围绕限定一凸轮跟随器轴线的枢轴枢转，其中该安装单元包括用于容纳一轴通过其中的轴开口，其中该轴围绕该轴的轴线转动，并且其中该凸轮跟随器轴线平行于该轴的轴线；
一连接到该安装单元上并具有布置在该空腔外部的操纵部件钢绳连接器使得该操纵部件将骑车人操作的变速装置的运动传递到该空腔内的一位置上的单个操纵部件，其中该操纵部件造成该凸轮跟随器随该凸轮零件的转动而运动；以及
其中该操纵部件连接到布置该空腔内的一横向延伸的凸耳上，使得该操纵部件的运动造成该凸耳的运动。
55.如权利要求54所述的装置，其特征在于，该安装单元具有大致圆形形状。
56.如权利要求54所述的装置，其特征在于，该凸轮接合元件包括一滚子。
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