CN1660664A - 具有受控摩擦机构的用于自行车换档机构的动力致动器 - Google Patents

Abstract

一种致动器装置(100)，其包括铰接的四边形机构(101)和电动机部件(120)，其具有可变长度以使铰接四边形(101)变形；电动机部件(120)包括与螺母(10)啮合的螺纹传动轴或螺钉(122)。根据本发明，致动器包括在螺钉(122)和螺母(10)间的摩擦控制手段(40)，以阻止它们间自发的随机移动。

Description

具有受控摩擦机构的用于自行车换档机构的动力致动器

技术领域

本发明涉及一种用于自行车换档机构致动器，即一种能够使链条在不同齿轮间移动的机械设备，为此目的，移动导引链条的变速齿轮传动装置。

在本专利说明书的上下文和所附权利要求中，作为参考的换档机构可以是后轮换档机构，该换档机构再与自行车后轮相连接的链轮间移动链条；也可以是前轮换档机构，该换档机构在与曲柄相连接的冕状齿轮之间移动链条。

背景技术

通常，换档机构致动器设备包括铰接的四边形机构(通常是铰接的平行四边形机构)，其具有由四个销钉元件沿四个销钉轴线铰合在一起的四个连杆，在所述机构中第一连杆一体地固定于自行车架，第二连杆(在铰接四边形中与第一连杆相对)固定于一个用于换档机构的变速齿轮传动机构的支撑物；铰接四边形的变形确定变速齿轮传动机构的位移，从而实现换档。

铰接四边形的上述变形能够通过波顿索传递到致动器的控制杆运动而以手动致动方式实现，或者借助于电动机实现动力致动，所述电动机依照骑自行车的人下达的适当指令并通过适当的机构来使铰接四边形的不同部分彼此相对移动，使上述铰接四边形变形并从而移动变速齿轮传动机构。在EP-A-1357023中作为例子描述了具有动力致动的致动器；在上述致动器中，该机构通过将铰接四边形的相对销钉元件相向或者远离地移动来起作用。

换档机构生产者不变的目标是改善致动的精度，其依赖于换档机构操作的简易性和可靠性。这种需求越是对于用在高水平的自行车比赛中的自行车就越是必要的。电动机构件的采用使这一需求变得更加有必要，因为在这种情况下变形作用是非常直接的，没有波顿索的中间作用。

此外，申请人关注于避免具有动力致动器的换档机构的性能在正常的应用中由甚至是微小的损坏而引起危险，这些微小的损坏经常是换档机构本身经历撞击的不明显的后果。出于这样的目的，在所述机构中插入一个预加载弹簧，以便表现为类似下述的一个刚体：该刚体具有确定的极限应力(通常是换档机构正常运转)而在反常的更大应力下发生弹性屈服，同时确保弹弹性回复到初始位置；对此，请参见同一申请人的同时待审的欧洲专利申请03425534.9。

发明者认识到在有些情况下具有动力致动器的换档机构的良好运转会被致动装置中的小位移破坏，所述位移由于振动或撞击而随机和自发地出现在螺钉和螺母之间，特别是出现在运输过程中但是也出现在骑乘过程中，此时齿轮传动比稳定地插入。上述的位移改变了致动器的标定条件，可能导致换档困难，除非执行新的标定。

发明内容

在本发明的基础上的问题是以一种简单和有效的方式避免或者至少减少具有动力致动装置的换档机构的致动机构的随机位移的可能性。

上述问题被根据权利要求1的致动器解决。优选特征在从属权利要求中指出。

特别的，本发明涉及用于自行车换档机构的致动器装置，其包括

——具有由四个销钉元件铰合在一起的四根连杆的铰接四边形机构，在所述机构中第一连杆一体固定于自行车架，第二连杆在铰接四边形中与第一连杆相对，并固定在用于换档机构的变速齿轮传动机构的支撑物上；

——电动机构件，其具有可根据驱动轴线改变长度并在两相对销钉元件间动作以使它们彼此相向或远离，从而使铰接四边形变形；

在上述机构中，电动机构件包括电动机，其固定在设置于第一销钉元件上的支撑物上；一个螺钉，所述螺钉沿驱动轴线设置并由电动机转动；一个螺母，所述螺母与螺钉相啮合并固定到与第一销钉元件相对的第二销钉元件上，其特征是在螺钉和螺母间包括摩擦控制手段。

在螺钉和螺母间的受控摩擦力抑制并在大多数情况下阻止了其间的自发随机移动。上述摩擦力优选地是明显的，而却较低的；所谓明显的是指，上述摩擦力的值高得足以能够有效地制止在螺钉和螺母间的位移，所述位移由自行车所遭受的振动自然导致；所谓低的是指，上述摩擦力的值低到不能充分地阻止致动器的正常运转。

上述摩擦力能够以不同的方式获得，例如通过对螺钉和/或螺母的表面处理，诸如滚花或者类似的处理，或者在螺钉和螺母之间使用具有预定摩擦系数的摩擦控制材料。

优选的，摩擦控制手段包括弹性元件，所述弹性元件作用在螺钉和螺母中的一个上，以便在角向上对螺钉和螺母彼此施加压力。这一弹性元件的作用是在螺钉和螺母间产生局部的应力，从而增加它们之间的摩擦力。较优选的是，所述弹性元件为弹簧，更优选的则是为预加载的弹簧；弹簧的预加载及其基本上可以忽略的伸长长度确保螺钉和螺母间的压力保持基本恒定，以便确保摩擦力并从而确保制动效果保持恒定不变。

附图说明

根据对其优选实施例的下述说明，并参考附图，会更清楚的理解本发明的更多特点和优势。在附图中：

—图1为根据本发明的致动器的透视图；

—图2是图1中所示致动器的一些部件的分解透视图；

一图3是图1所示致动器的细节的分解视图。

具体实施方式

详细的参考图1和2，根据本发明的第一实施例的一种用于自行车换档机构，特别是用于后轮换档机构的的致动器装置，在图中以标号100示出。

装置100包括铰接的四边形激励机构101，更准确地说是铰接平行四边形机构，所述机构将由电动机部件120推动，并且依次推动自行车后轮换档机构的普通变速齿轮传动机构(未示出)。在可选实施例中(未示出)铰接四边形可以是梯形而不是平行四边形。

机构101包括由四个销钉元件铰接在一起的四个连杆。连杆包括第一连杆102，所述连杆通过支撑物112连接到车架上；包括第二连杆103，所述第二连杆与第一连杆102相对并通过支撑物113连接变速齿轮传动机构；还包括第三连杆104和第四连杆105。销钉元件包括第一销钉元件106(在第一连杆102和第三连杆104之间)，与第一销钉元件106的第二销钉元件107(在第二连杆103和第四连杆105之间)，以及第三销钉元件108(在第一连杆102和第四连杆105之间)和与第三销钉元件相对的第四销钉元件109(在第二连杆103和第三连杆104之间)。

用于电动机部件120的支撑物116和第一销钉元件106连接。应当注意到，涉及支撑物116与销钉元件之间关系的术语“连接”，，在此处和下文中是指，所述部件机械地连接到销钉元件，或者与其一体成形，又或者这一部件以一种使其能够实现销钉元件的功能的方式安装。电动机部件120包括电动机121(由控制索和部件实现电源供给和控制，在图中未示出)，其具有沿着驱动轴线123延伸并且由电动机121转动的螺纹传动轴(下文也称为螺钉)122。在所示实例中，支撑物116基本上呈摇篮状，以便在驱动轴线123基本上在销钉元件106的轴线上的情形下安放电动机121。

电动机部件120依靠螺母10与机构101相结合，与螺钉122形成螺纹接合并与第二销钉元件107相连接。借助于螺母10和支撑物116，电动机部件120能够移动机构101，使销钉元件106和107之间的对角线变长或变短。

螺母10(在图3中较清楚地示出)是根据所引用的同一申请人的欧洲专利申请03425534.9；可选的是，能够提供更简单的螺母，例如在引用的EP-A-1357023所描述的螺母。螺母10包括管状体11，所述管状体沿轴线A延伸并与两个相同的销钉部分12成一体，互相对准并相对，沿着基本上垂直于轴线A的轴线B延伸。销钉部分12和管状体11成一体或者优选地一体成形。管状体11具有多边形截面的内部凹槽13，在两个环状支撑面之间经过并沿着轴线A延伸，所述环状支撑面即形成于管状体11相对两端的第一支撑面14和第二支撑面15。

螺母10还包括管状套筒16，在所述套筒的内部设置有与螺钉122的外螺纹相匹配的内螺纹，以实现螺钉122和螺母10之间的啮合。套筒16有一个在外部具有圆形截面的部分16a和在外部具有与内部凹槽13的截面相匹配的多边形截面的部分16b，以便使插入到管状体11的凹槽13中的套筒16能够沿着轴线A滑动而却不能沿着该轴线旋转。套筒轴16在它的相对端面设置有两个突出的支撑卡圈：第一卡圈17和第二卡圈18。

第一卡圈17是环形垫圈的形式，其安装在套筒轴16的圆形部分16a上，并处于相应凹槽20，圆周地形成于套筒16的外表面上的相应凹槽20。第二卡圈18是套筒16的16b部分的突出圆形头部的形式。

螺母10还包括一个插在套筒轴16上的弹簧30。在安装了螺母10的情况下(图1)，套筒16插入到管状体11中，而第二卡圈18紧靠第二支撑面15并且弹簧30被压缩在第一支撑卡圈17和第一支撑面14之间。

作为例子示出的弹簧30是螺旋状金属弹簧；能够应用管状弹性体弹簧或者任何能够在螺母10中起到同样作用的其它弹簧来代替上述弹簧。

根据所引用的同一申请人的欧洲专利申请03425534.9的阐述，弹簧30的选择、尺寸设计和压缩以及螺母10的装配的实施取决于螺母10在其所处的致动器装置内所必须提供的保护作用。

螺母10的弹性屈服使得在销钉元件106和107之间的对角线延长，即使是在电动机121关闭的时候(或者在任何情况下会由电动机121给出不同的延长量)。出于这一目的，通过把螺钉122从第二支撑卡圈18的一端插入到套管16来安装螺母10：可能出现的碰撞会压缩弹簧30，使套管16在管状体11中滑动。

根据本发明，机构101包括在螺钉122和螺母10之间的摩擦力控制装置。这些装置包括弹簧40，所述弹簧在连杆105和螺母10之间动作；出于这样的目的，弹簧40包括端部41，该弹簧能够用此端钩在连杆105上；还包括端部42，该弹簧能够用此端钩在管状体11的螺母10上。

弹簧40被预先加载，以便在角向上沿使螺母10绕轴线B旋转方向(与销钉元件107的轴线一致)，也就是使螺母10沿偏离与驱动轴线123对准方向推动螺母10。上述弹簧40的推力因而在螺钉122和螺母10的螺纹套筒16之间产生局部应力，从而相应增加了在这些元件之间的摩擦力。弹簧40被适当设计尺寸并特别地预先加载，因此摩擦力是明显的而却很低(其意义在前面已经阐明)。由此，避免或者至少减少了在螺钉122和螺母10之间可能出现的位移，所述位移是由致动器100可能会受到的可能出现的振动引起的。

替代作用于螺母10上的弹簧40，提供作用于螺钉122上，也就是在电动机120上，的类似弹簧是可能的，在角向上沿其所安装在的销钉元件106的轴线推动弹簧。给定螺钉122的长度，这样的解决方案需要所用弹簧施加比弹簧40获得同样的效果所需的力更大的力。

作为弹簧40的替代或补充，在螺钉122和螺母10间的摩擦控制手段能够包括对螺钉122的外螺纹和/或螺母10的套筒16的内部螺纹进行特殊的表面处理。例如，这样的处理可能是在一个和/或另一个螺纹上点刻乃至滚花。

此外，作为弹簧40和/或前述的表面处理的替代或补充，在螺钉122和螺母10之间的摩擦控制手段包括在一个或两个螺纹上进行特殊的上漆或树脂涂敷；实际上，在此方式下，在两螺纹间放置摩擦控制材料。

上面结合用于后轮换档机构的致动器100的具体应用说明了本发明。然而应当理解，其也能通过以一种总体上类似的方式作用在螺钉和螺母之间的连接上来同样地实施在用于前轮换档机构的致动器上。

Claims (8)

1.一种用于自行车换档机构的致动器装置(100)，其包括

——铰接的四边形机构(101)，该机构具有四连杆(102、103、104、105)，它们由四个销钉元件(106、107、108、109)铰接在一起，其中，第一连杆(102)一体地固定于自行车架，第二连杆(103)在铰接四边形(101)中与第一连杆(102)相对，并且固定到用于换档机构的变速齿轮传动机构的支撑物(113)；

一电动机部件(120)，其沿驱动轴线(123)具有可变长度，并且在两相对销钉元件(106，107)之间动作，以将它们彼此相向或远离地移动，从而使铰接四边形(101)变形；

其中电动机部件(120)包括电动机(121)，该电动机安放于装在第一销钉元件(106)上的支撑物(116)上；螺钉(122)在沿驱动轴线(123)的轴向设置并且由电动机(121)驱动旋转；螺母(10)，该螺母与螺钉(122)相啮合并固定在与第一销钉元件(106)相对的第二销钉元件(107)上，

其特征在于，所述致动器装置包括在螺钉(122)和螺母(10)间的摩擦控制手段(40)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摩擦控制手段包括螺钉和/或螺母的表面处理。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，摩擦控制手段包括应用在螺钉和螺母间的摩擦控制材料。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，摩擦控制手段包括弹性元件(40)，该弹性元件在螺钉(122)和螺母(10)间起作用，以便成角度地迫使螺钉(122)和螺母(10)彼此相对作用。

5.根据权利要求4所述的装置，其中弹性元件(40)在螺母(10)和上述连杆(105)之一之间起作用。

6.根据权利要求4所述的装置，其中弹性元件(40)在电动机部件(120)和上述连杆之一之间起作用。

7.根据权利要求4和6中任何一项所述的装置，其中所述的弹性元件是弹簧(40)。

8.根据权利要求7所述的装置，其中弹簧(40)是预先加载的。

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