TWI558608B - 用於自行車換檔機構的致動器裝置和用於此種裝置的螺母 - Google Patents

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Description

用於自行車換檔機構的致動器裝置和用於此種裝置的螺母
本發明既涉及一種用於自行車換檔機構的致動器裝置又涉及一種用於此種裝置的螺母。
專利說明書全文和所附申請專利範圍，所指的換檔機構能夠不加區別地為後換擋機構或者前換擋機構，該後換擋機構在與自行車的後輪相關聯的不同鏈輪齒之間移動鏈條，該前換擋機構在與曲臂相關聯的不同內齒圈之間移動鏈條。通常經由與致動運動學機構相關聯的的變速齒輪傳動機構的運動執行鏈條的運動。
在較近時期中，帶有電機傳動致動的自行車換檔機構已經上市，其中經由被適當地控制、通常以電氣方式被控制的驅動構件實現變速齒輪傳動機構的運動。
在該等換檔機構的發展中，已經明顯地給予致動品質大量的關注，意圖使換檔機構具有至少以與傳統手動致動的換檔機構相同的程度快速且精確地的執行換檔的能力。
然而，在通常的使用中，帶有電機傳動致動的換檔機構的效能經常甚至由於微小的損壞而受到損害，該損壞經常是由換檔機構自身受到的碰撞引起的。
實際上，在此種類型的換檔機構中，致動運動學機構是以機械方式被固定到驅動構件的系統。在例如由於自行車跌倒或者甚至由於在車輛上的裝載、卸載和輸送操縱而引起的碰撞的情形中，換檔機構能夠遭受各種程度的損壞。在最嚴重的情形中特別劇烈的碰撞能夠引起換檔機構的一些構件斷裂；在另一方面較輕的碰撞能夠引起換檔機構的構件的、小的變形或者甚至僅僅小的相互移位，常常該等小的變形和位移對於眼睛而言甚至不是即刻能夠察覺的，但是儘管如此碰撞仍然諸如損害精度並且因此損害換檔機構的正確操作。在其他情形中由於運動學機構相對於驅動構件的暫時鎖定，在換檔期間能夠引起相同的變形或者相互移位，例如有時在鏈條和鏈輪齒之間發生下列機械干擾(尤其是當鏈條從一個鏈輪齒傳遞到另一個具有較大直徑的鏈輪齒時)。
因此已經開發了一種致動器裝置，該致動裝置設置有用於保護換檔機構不受碰撞或者不理想的暫時變形/移位的損害的系統。為了簡潔起見，此種碰撞或者不理想的暫時變形/移位在此後用措辭「過量施力」表示。
EP 1970299描述了一種用於電機傳動換檔機構的致動器裝置，其中由馬達提供的運動經由多個齒輪被轉移到致動運動學機構。為了提供保護抵抗可能的過量施力，在致動運動學機構和馬達之間設置離合器裝置，離合器裝置由被牢固地連接到馬達的軸的驅動構件、被牢固地連接到致動運動學機構的從動構件和抵著驅動構件推動從動構件的抗扭彈簧組成。從動構件包括在通常操作條件中被容納於形成在驅動構件中的底座中的齒。當存在過量施力時，在從動構件上產生超過預定閾值的旋轉力。此種旋轉力引起在從動構件和驅動構件之間的相對旋轉和隨之發生的齒滑出底座。因此過量施力被系統吸收，從而防止過量施力被傳遞到致動運動學機構的構件。設計齒的耦合表面和驅動構件的耦合表面的形狀，使得當齒在底座外面時，存在足夠大的相互接觸面積。即使在該操作狀態下，該設計允許換檔機構的正常操作。
本申請人已經觀察到，從構造的觀點來看，在馬達和致動運動學機構之間的多個齒輪使得上述裝置特別地複雜並且以及過度地龐大。
在相同申請人的專利申請EP 1504989中提出了一種從結構的觀點來看更簡單的致動器裝置，並且致動器裝置亦設置有用於保護不受過量施力損害的系統。在此種致動器裝置中，致動運動學機構具有與致動運動學機構相關聯的螺母，並且螺母又直接與驅動軸接合。螺母設置有與驅動軸共軸佈置的預載入彈簧。在致動器裝置的第一操作構造中，螺母與驅動軸處於接合狀態下使得驅動軸的旋轉引起致動運動學機構的變形。當存在過量施力時，彈簧變形吸收過量施力，因此避免過量施力被傳遞到致動運動學機構的構件。彈簧在彈簧的端部處與擋圈相關聯，該擋圈在特別地大的過量施力下屈服。
特別地參考上述致動器裝置，根據申請人研究，由於使用直接與驅動軸接合的螺母，上述致動器裝置在構造簡潔性和小體積方面是特別有利的，因此本申請人已經設計了一種用於保護免受過量施力的影響的新系統。
申請人實際上已經觀察到，在上述類型的致動器裝置中，在特別地大的過量施力下擋圈的斷裂引起更換螺母的需要，以及由於存在無任何約束而自由移動的機械零件(例如擋圈和彈簧)而破壞換檔機構的和/或自行車的構件的風險。
申請人亦已經觀察到，在上述致動器裝置中，彈簧雖然變形，但是仍然繼續對於過量施力施加反作用力。因此，在持續長時間的過量施力下，致動運動學機構的構件仍然保持經受由過量施力和彈簧反作用力之間的合力給出的應力。
本發明所基於的技術問題在於提供一種結構方面簡單並且具有小體積的致動器裝置，該致動器裝設置有用於保護不受碰撞損害並且不具有前述缺陷的有效系統。
因此本發明在第一態樣涉及一種用於自行車換檔機構的致動器裝置，包括：
-致動運動學機構，該致動運動學機構適於變形以便移動換檔機構的變速齒輪傳動機構；
-驅動構件，該驅動構件適於控制致動運動學機構的變形，該驅動構件包括馬達和被馬達帶動旋轉的螺紋驅動軸；
-螺母，該螺母與致動運動學機構相關聯並且與驅動軸相關聯，使得在致動器裝置的第一操作構造中，螺母與驅動軸處於被接合狀態下使得驅動軸的旋轉引起致動運動學機構的變形；特徵在於致動器裝置包括咬合機構，該咬合機構在致動器裝置的該第一操作構造中將螺母保持在該被接合狀態下，並且當致動器裝置經受大於預定閾值力的力時咬合機構限定在螺母中的釋放構造使得驅動軸的旋轉不引起致動運動學機構的變形。
貫穿本說明書並且在所附的申請專利範圍中，使用表述「咬合機構」來表示任何能夠控制從第一操作構造到不同的構造的突然通行和反之從該不同的構造到第一操作構造的突然通行的機構，此種突然通行引起的效果在本說明書其餘部分中和所附的申請專利範圍中由術語「釋放」定義。
有利地，在螺母和驅動軸之間的耦合處使用咬合機構允許在存在大於預定閾值力的力的情況下，鉸接運動學機構從致動器裝置的剩餘部分的完全釋放。因此一定程度的碰撞或者不理想的暫時變形/移位被咬合機構完全地吸收，因此避免碰撞或者不理想的暫時變形/移位被傳遞到致動運動學機構的構件或者致動器裝置的其他構件。
作為可逆機構的咬合機構在不保留能夠容易地干擾換檔機構的操作的殘餘變形的情況下並且在無需更換任何零件的情況下亦允許待恢復的初始操作構造(亦即返回到在釋放之前的狀態)。實際上，不存在機械零件的屈服或者斷裂並且亦不存在能夠意外地抵著換檔機構和/或自行車的構件碰撞從而破壞零件的、無任何約束地自由移動的任何機械零件(因為零件斷裂或者不再被保持在位置中)。
在換檔機構失效或者鎖定的情形中，使用咬合機構亦允許執行致動運動學機構的手動運動，因此總是能夠設定所期望的傳動比。在後換檔機構的情形中實現更加容易的安裝和輪子的拆卸亦是可能的。實際上，使用者能夠利用釋放以便鏈條從鏈輪齒接合或者脫離。
較佳地，該螺母包括：
-管狀體，該管狀體設置有沿著第一方向延伸的第一空腔和沿著垂直於該第一方向的第二方向延伸的第二空腔；
-兩個相對的銷部分，該兩個相對的銷部分被牢固地連接到管狀體並且沿著垂直於該第一方向並且垂直於該第二方向的第三方向延伸；
-帶有內螺紋的管狀套筒，該管狀套筒適於與驅動軸接合並且沿著該第二方向以可滑動方式插入在管狀體中；其中咬合機構沿著該第一方向在管狀體和管狀套筒之間活動。
有利地，在螺母內側發生釋放，因此不存在任何在致動器裝置的其他部件上設置專門設計干擾的需要。而且，咬合機構在換檔期間沿著與螺母運動方向垂直的方向是活動的，因此避免任何在釋放和換檔之間的干擾。
另外，此種螺母亦能夠以操作方式替代傳統的螺母，允許在根據本發明的致動器裝置中修改現有致動器裝置。
較佳地，在該操作構造中，咬合機構相對於管狀套筒將管狀體保持在預定操作位置中，並且在該釋放構造中，咬合機構允許管狀體沿著該第二方向從該預定操作位置自由地移動。
貫穿本說明書並且在所附申請專利範圍中，使用表述「自由地移動」(或者「自由運動」或者其他類似的表述)來表示無阻礙的運動(忽略摩擦)。因此，在該特殊情形中，在釋放構造中，存在螺母的兩個部件(管狀體和管狀套筒)沿著預定方向(第二方向)的相對運動，此種相對運動不以任何方式受到阻礙。
有利地，上述咬合機構使得手動致動釋放構造和/或保持此種(被手動致動或者因碰撞或者不理想的運動/變形引起的)釋放構造直至希望恢復初始操作構造成為可能。可以例如有利地在執行在車輛上的自行車的裝載、卸載和輸送操縱之前或者在使用自行車之前和之後故意地致動釋放構造。
在本發明的致動器裝置的一個較佳實施例中，該咬合機構包括：
-滾珠(ball)，該滾珠至少部分地被容納在管狀體的第一空腔中；
-預載入彈簧，該預載入彈簧被容納在管狀體的第一空腔中並且作用於在該滾珠上以沿著該第一方向朝著管狀套筒推動滾珠；
-用於該滾珠的第一容納底座，該第一容納底座被設置在管狀套筒上，該第一容納底座適於將該滾珠部分地容納在該操作構造中；
-用於該滾珠的至少一個第二容納底座，該至少一個第二容納底座沿著該第二方向在鄰近於該第一容納底座的位置中被設置在管狀套筒上，該至少一個第二容納底座適於將該滾珠部分地容納在該釋放構造中。
用術語「彈簧」一般地意欲表示能夠藉由牽引、壓縮、扭轉、彎曲而提供任何種類的彈性反應的元件。元件能夠例如是金屬螺旋彈簧、金屬抗扭彈簧、金屬蝶形彈簧、柔性薄片、空氣彈簧、各種形狀的彈性體彈簧等。用形容詞「預載入」意欲表示在被預偏壓狀態下例如預壓縮或者預拉伸狀態下使用彈簧，使得在靜止時彈簧施加等於所期望閾值力的、不為零的彈性應力。因此彈簧處於如下狀態下，使得只有當被施加到彈簧上的力高於預定閾值力值時，例如在碰撞的情形中，彈簧才彈性地屈服；在另一方面，若所施加的力較小，例如在換檔機構的正常使用的情形中，則彈簧根本不屈服。因此，在此最後的狀態下，彈簧行為類似基本剛性體並且彈簧屈服不妨礙換檔機構的正常操作。
若希望加寬系統易於回應的操作範圍，則有利地選擇高的閾值力。在另一方面，若希望允許裝置亦吸收小的碰撞，則閾值力被選擇為較低的值，雖然以此方式減小系統易於回應的範圍。藉由適當地確定彈簧的尺寸並利用管狀體的長度的適當選擇引起彈簧的正確壓縮，閾值力的程度能夠容易地被確定；對於特別精細的壓縮調節而言，具有不同厚度的間距環能夠是有用的。
有利地，咬合機構引起前述滾珠從第一底座到第二底座的通行。因此，同樣在釋放構造中(滾珠在第二底座中)，螺母維持結構完整性，該結構完整性允許在不存在任何更換零件的需要的情況下恢復初始構造。
較佳地，該至少一個第二容納底座由凹槽限定，該凹槽沿著該第二方向延伸。以此方式，當達到釋放構造時，滾珠被保留沿著前述第二方向行進的充分的自由度，避免滾珠沿著該第二方向被保持在預定位置中。
更加較佳地，此種凹槽具有至少等於管狀套筒的長度的一半的長度。
較佳地，第一容納底座被管狀套筒的升高部分(或者山部)從該至少一個第二容納底座分離。
較佳地，該升高部分經由相應的斜接合表面被連接到第一容納底座並且被連接到該至少一個第二容納底座。以此方式，使得從操作構造通行到釋放構造並且反之亦然更簡單，從而保留專門對於彈簧的預載入的碰撞或者不理想的運動/變形的反作用。
較佳地，管狀體包括在空腔中滑動的壓力元件和用於關閉空腔的蓋，該彈簧藉由在該壓力元件和該蓋之間推進作用。
有利地，關閉蓋具有防止污垢進入管狀體中和創建上鄰接以將彈簧保持在預載入狀態下的雙重功能。在另一方面，壓力元件具有推動滾珠和創建下鄰接以將彈簧保持在前述預載入狀態下的功能。
在本發明的致動器裝置的第一實施例中，蓋經由相應的螺紋與管狀體相關聯並且該蓋相對於管狀體的位置能夠經由旋擰調節。以此方式，調節彈簧的預載入因此改變預定閾值是可能的。
在本發明的致動器裝置的一個可替代實施例中，蓋經由壓配合與管狀體相關聯並且該蓋相對於管狀體的位置是唯一且預定的。在此情形中彈簧的預載入等於在設計階段設定的唯一值。
較佳地，管狀套筒具有至少部分地多邊形的外截面，該外截面匹配管狀體的多邊形內截面。以此方式，防止螺母亦能夠旋轉到釋放構造中。
較佳地，管狀套筒在端部部分處包括可移除關閉帽。此種帽防止污垢進入管狀套筒中。
較佳地，關閉帽包括鄰接擋圈，該鄰接擋圈適於防止管狀體在該釋放構造處滑出。
本發明在第二態樣涉及一種用於自行車換檔機構的致動器裝置的螺母，此種螺母包括：
-管狀體，該管狀體設置有沿著第一方向延伸的第一空腔和沿著第二方向延伸的第二空腔，該第二方向垂直於該第一方向；
-兩個相對的銷部分，該兩個相對的銷部分被牢固地連接到管狀體並且沿著垂直於該第一方向並且垂直於該第二方向的第三方向延伸；
-帶有內螺紋的管狀套筒，該管狀套筒適於與致動器裝置的馬達的驅動軸接合，該管狀套筒沿著該第二方向以可滑動方式被插入在管狀體中；特徵在於，致動器裝置包括在管狀體和管狀套筒之間作用的咬合機構，該咬合機構限定第一操作構造和釋放構造，在該第一操作構造中管狀體相對於管狀套筒被保持在預定操作位置中，在該釋放構造中管狀體沿著該第二方向從該預定操作位置自由移動。
有利地，能夠在上述本發明的致動器裝置中使用此種螺母。
較佳地，前述螺母分別地或者組合地具有以上參考本發明的致動器裝置討論的全部結構和功能特徵，因此螺母允許實現上述全部的優點和技術效果。
在圖1和2中，根據本發明一個較佳實施例的、用於自行車換檔機構尤其是用於後換檔機構的致動器裝置用100表示。
裝置100包括致動運動學機構101，該致動運動學機構適於被驅動構件120移動並繼而移動自行車的後換檔機構的標準變速齒輪傳動機構(未圖示)，該致動運動學機構被形成為例如鉸接四邊形、更加精確地鉸接平行四邊形。在可替代實施例中(未圖示)，鉸接四邊形能夠是梯形而不是平行四邊形。
運動學機構101包括被四個銷元件鉸接到一起的四個連杆。連杆包括第一連杆102、第二連杆103、第三連杆104和第四連杆105，該第一連杆102與用於連接到自行車框架上的支承件112相關聯，該第二連杆103與第一連杆102相對並且與用於變速齒輪傳動機構的連接的支承件113相關聯。銷元件包括(在第一連杆102和第三連杆104之間)第一銷元件106、與第一銷元件106相對的第二銷元件107(在第二連杆103和第四連杆105之間)、(在第一連杆102和第四連杆105之間)第三銷元件108以及與第三銷元件108相對的第四銷元件109(在第二連杆103和第三連杆104之間)。
用於驅動構件120的支承件116與第一銷元件106相關聯。應該指出：術語「相關聯」在此處指的是與銷元件或連杆相關的構件，並且下文使用術語「相關聯」來表示此種構件被以機械方式連接到銷元件或連杆，或者此種部件與銷元件或連杆一體形成，或者進而此種構件被構造的方式使得能夠執行銷元件或連杆的功能。
驅動構件120包括(借助於在圖中未圖示的電纜和控制構件被饋電和控制的)電動馬達121，該電動馬達121設置有沿著驅動軸123延伸並且被馬達121帶動旋轉的螺紋驅動軸122。在圖示的實例中，支承件116是大體托架形的，從而能夠在驅動軸123大體處於銷106的軸線的情況下容納馬達121。
驅動構件120借助於螺母10與運動學機構101耦合，螺母10與螺紋驅動軸122旋擰接合並且與第二銷元件107相關聯。經由螺母10和支承件116，驅動構件120能夠移動運動學機構101，延長或者縮短在銷元件106和107之間的對角線。特定而言，考慮到裝置100在自行車的後換檔機構中被使用，此種對角線的延長將被用於執行向上換檔(朝向具有較大直徑的鏈輪齒組件的內部鏈輪齒)，而反之對角線的縮短將被用於向下換檔(朝向具有較小直徑的鏈輪齒組件的外部鏈輪齒)。
根據本發明，(在圖3和4中更好地圖示的)螺母10包括管狀體11，該管狀體11沿著方向A延伸並且包括兩個相同的銷部分12，該兩個相同的銷部分12彼此相對地對準並且沿著大體垂直於方向A的方向C延伸。銷部分12被牢固地連接到管狀體11或者較佳地與管狀體11形成一體，並且銷部分12適於與鉸接運動學機構101的銷107相關聯。
如在圖4中圖示地，管狀體11設置有沿著方向A穿過和延伸的內部空腔131，該內部空腔131具有圓形截面。此種空腔131在端部處被蓋14關閉。管狀體11亦設置有沿著垂直於方向A和C的方向B穿過和延伸的第二內部空腔132，該第二內部空腔132具有多邊形截面(同樣見圖5)。
空腔131具有減小的截面的部分131a，該部分131a至少部分地容納滾珠15。在空腔131內部設置以可滑動方式與空腔131的壁相關聯的彈簧30和壓力元件31。
彈簧30被佈置在蓋14和壓力元件31之間的預載入狀態下以推動壓力元件31離開蓋14。
在與彈簧30耦合的端部相對的端部處，壓力元件31具有減少的截面的部分31a，該減少的截面的部分31a在空腔131的、具有減少的截面的部分131a內部滑動。壓力元件31的、具有減少的截面的部分31a在自由端部處具有底座32，底座32具有匹配滾珠15的表面的形狀。由於彈簧30的預載入，滾珠15被壓力元件31的部分31a推進離開蓋14，從而至少部分地凸出到管狀體11的空腔132中。
圖示的彈簧30是金屬螺旋彈簧；可以使用能夠在螺母10中施加相同推進作用的管狀彈性體彈簧或者任何其他彈簧替代此種彈簧。如將在此後更好地描述地，彈簧30的選擇、尺寸確定和壓縮是根據螺母10在致動器裝置內部必須提供的保護作用而執行，該螺母10被安裝在致動器裝置中。
圖7和8圖示當本發明的致動器裝置100經受大於預定閾值的應力時圖3的管狀體11的行為。此後將在本說明書中詳細描述此種行為。
圖9和10類似於圖7和8，但是涉及本發明的螺母10的一個可替代實施例。由於管狀體11不同的結構構造，此種螺母不同於在此處詳細地描述並且在其他的圖中圖示的螺母。
特定而言，在圖4、7和8中圖示的實施例中，蓋14在唯一的並且預定的相對位置中經由壓配合與管狀體11相關聯。在圖9和10的實施例中，蓋14和管狀體11具有各自的螺紋，使得蓋14被旋擰到管狀體11上。因此，藉由將蓋14較深或者較淺地旋擰到管狀體11上，調節彈簧30的預載入和因此在滾珠15上的推力是可能的。關於其他特徵，圖9和10的實施例與圖4、7和8的實施例相同。
螺母10亦包括設置有內螺紋的管狀套筒16，該內螺紋匹配驅動軸122的外螺紋，從而允許在驅動軸122和螺母10之間的接合。
如在圖6中圖示地，套筒16沿著縱向軸線(在使用中，縱向軸線與變速齒輪傳動機構100的驅動軸123並且與管狀體11的方向B相一致)延伸並且具有帶有圓形外表面的部分16a和帶有多邊形外表面(在圖示的實例中為六邊形)的剩餘部分16b。部分16a具有比限定部分16b的截面的理想圓周的直徑大的外徑。以此種方式，在部分16a到部分16b的過渡段處，部分16a限定用於管狀體11的鄰接表面16c。
如在圖7到10中圖示地，管狀套筒16在管狀體11的內部空腔132中滑動。如在圖3中並且進而更好地在圖5中圖示地，部分16b的外表面匹配內部空腔132的截面，從而允許插入在管狀體11的空腔132中的套筒16能夠沿著方向B滑動但是不能夠圍繞此方向旋轉。
如在圖4和6中圖示地，在管狀套筒16的多邊形外表面的多個面的其中之一上並且在沿著方向B鄰近於部分16a的位置中形成底座17a，底座17a具有匹配滾珠15的表面的形狀。在底座17a沿著方向B的一側上形成縱向凹槽17b，縱向凹槽17b具有大於管狀套筒16的長度的一半的長度，較佳地具有等於或者大於管狀套筒16的長度的三分之二的長度。
底座17a和17b被山部17c分離，該山部17c由管狀套筒16的升高部分限定。如在圖4中圖示地，山部17c經由相應的斜表面接合到底座16a和16b。
包括滾珠15、壓力元件31、彈簧30和管狀體11的蓋14在內的組件與管狀套筒16的底座17a、底座17b及山部17c一起在螺母10(圖4)中限定咬合機構200，如此後更好地描述地，該咬合機構允許變速齒輪傳動機構100從操作構造運動到釋放構造，在操作構造中滾珠15被容納在底座17a中並且驅動軸122的旋轉引起致動運動學機構101的變形因此換檔(圖3、4、7和9)，在釋放構造中滾珠15被容納在底座17b中並且驅動軸的旋轉不引起致動運動學機構101的變形(圖8和10)。彈簧30的屈服允許滾珠經由山部17c從底座17a行進到底座17b。
圖7到10圖示如何在部分16a的自由端部處設置可移除關閉帽18，此種帽被鑽孔以允許驅動構件120的軸122經過。在部分16b的自由端部處，存在進一步的可移除關閉帽19，該可移除關閉帽設置有鄰接擋圈19a以防止當滾珠15被容納在底座17b中時管狀體11從管狀套筒16滑出。
在裝置100中，有必要避免抵著裝置100的碰撞，該碰撞能夠在致動運動學機構101上引起損壞。
前述碰撞將具有沿著圖8和10的方向U的分量。實質上用反作用力抵消此種碰撞(根據以上已經描述的，碰撞亦能夠是不理想的運動/變形)，該反作用力由彈簧30抵著套筒16推動滾珠15的壓力確定。執行彈簧30的尺寸確定和初始壓縮(預載入)從而確定預定的閾值力。
在正常操作的操作狀態下(亦即當希望執行換檔時)，管狀體11與在操作位置中的管狀套筒16相關聯，在該操作位置中滾珠15被容納在底座17a中(圖3、4、7和9)。
當碰撞具有如此程度，使得彈簧30經受低於閾值力的力時，彈簧30不變形並且管狀體11相對於管狀套筒16停留在前述位置中。在此情形中，螺母10的行為類似於剛性體；因此，驅動軸122的旋轉引起管狀套筒16沿著軸123的方向(或者方向B)平移。管狀體11借助於在滾珠15和底座17a之間的耦合被牢固地與管狀套筒16相關聯，因此被牢固地連接到管狀套筒16地平移。此種平移引起致動運動學機構101的變形(經由在銷元件106和107之間的對角線的長度變化)因此引起鏈條的運動以及隨之發生的齒輪的改變。
在另一方面，當碰撞具有如此程度，使得彈簧30經受高於閾值力的力時，彈簧30屈服並且滾珠30在山部17c之上騎行從底座17a移動到底座17b。在此種構造中，管狀套筒16(由於驅動軸122的旋轉而)沿著軸123的方向平移，但是管狀套筒16不帶動保持被鎖定在底座17b中但不被牢固地連接到管狀套筒16的管狀體11與管狀套筒16一起沿著軸123的方向平移，在此意義上，管狀體11沿著軸123的方向完全地從管狀套筒16脫離。以此方式實現鉸接運動學機構101從驅動軸122的釋放構造。
因此前述閾值力值被如此選擇，使得閾值力值可靠地高於在正常操作期間在運動學機構101中發生的最大應力沿軸123的分量，而且亦可靠地低於來自能夠破壞運動學機構101自身的構件的碰撞的最小應力沿軸123的分量。
作為剛性體的螺母10的行為確保運動學機構準備隨著驅動構件120的致動而回應。若希望加寬系統易於回應的操作範圍，則有利地選擇高的閾值力。在另一方面，若希望允許裝置100吸收甚至小的碰撞，則選擇具有較小值的閾值力，但是減少了其中系統易於響應的範圍。
應該指出的是，在從釋放構造(圖8和10)開始使用者能夠藉由將管狀體11手動地移動到滾珠15被容納在底座17a中的位置中而恢復正常操作的操作構造(圖7和9)的意義上，上述的系統是完全可逆的。亦應該指出的是，若期望並且當期望時，上述系統允許使用者手動地致動從正常操作的操作構造(圖7和9)到釋放構造(圖8和10)的通行。例如，在輸送自行車之前或者若在使用期間換檔機構發生故障，此舉能夠有用地允許變速齒輪傳動機構的手動的移位。
當然，本領域技術人員能夠對於上述致動器裝置和螺母作出各種修改和改變，從而滿足特殊的和可能發生的要求，在任何情形中，各種修改和改變全部均在如由所附申請專利範圍限定的本發明的保護範圍內。
例如，在無需任何創造性努力的情況下，本領域技術人員將能夠將以上已經在致動器裝置中描述的技術應用於如例如在前述專利EP 1504989中描述的前換檔機構。
10．．．螺母
11．．．管狀體
12．．．銷部分
14．．．蓋
15．．．滾珠
16．．．管狀套筒
16a．．．部分
16b．．．部分
16c．．．鄰接表面
17a．．．底座
17b．．．底座/凹槽
17c．．．山部/升高部分
18．．．關閉帽
19．．．關閉帽
19a．．．鄰接擋圈
30．．．彈簧
31．．．壓力元件
31a．．．部分
32．．．底座
100．．．致動器裝置
101．．．動運動學機構
102．．．第一連杆
103．．．第二連杆
104．．．第三連杆
105．．．第四連杆
106．．．第一銷元件
107．．．第二銷元件
108．．．第三銷元件
109．．．第四銷元件
112．．．支承件
113．．．支承件
116．．．支承件
120．．．驅動構件
121．．．電動馬達
122．．．螺紋驅動軸
123．．．驅動軸
131．．．空腔
131a．．．部分
132．．．空腔
200．．．咬合機構
A．．．第一方向
B．．．第二方向
C．．．第三方向
U．．．方向
從參考附圖作出並且為了說明而非限制的目的給出的本發明的較佳實施例的以下詳細說明中，本發明進一步的特徵和優點將變得更加清楚。在該等附圖中：
圖1是根據本發明的一個較佳實施例的致動器裝置的透視圖；
圖2是圖1的致動器裝置的不同的透視圖；
圖3是在圖1的致動器裝置中使用的、根據本發明的螺母的透視圖；
圖4是圖3的螺母的放大部分的截面視圖；
圖5是圖3的螺母的第一結構細節的側視圖；
圖6是從圖3的螺母的第二結構細節上方觀察的視圖；
圖7是圖3的螺母的第一實施例在第一操作構造中的截面視圖；
圖8是圖7的螺母在第二操作構造中的截面視圖；
圖9是圖3的螺母的第二實施例在第一操作構造中的截面視圖；
圖10是圖9的螺母在第二操作構造中的截面視圖。
10．．．螺母
11．．．管狀體
14．．．蓋
15．．．滾珠
16．．．管狀套筒
16a．．．部分
16b．．．部分
17a．．．底座
17b．．．底座/凹槽
17c．．．山部/升高部分
30．．．彈簧
31．．．壓力元件
31a．．．部分
32．．．底座
131．．．空腔
131a．．．部分
132．．．空腔
200．．．咬合機構
A．．．第一方向
B．．．第二方向

Claims (15)

  1. 一種用於自行車換檔機構的致動器裝置(100)，該致動器裝置包括：一致動運動學機構(101)，該致動運動學機構(101)適於變形以便移動該換檔機構的一變速齒輪傳動機構；一驅動構件(120)，該驅動構件(120)適於控制該致動運動學機構(101)的該變形，該驅動構件(120)包括一馬達(121)和被該馬達(121)帶動旋轉的一螺紋驅動軸(122)；一螺母(10)，該螺母與該致動運動學機構(101)相關聯且與該驅動軸(122)相關聯，使得在該致動器裝置(100)的一第一操作構造中，該螺母(10)與該驅動軸(122)處於一被接合狀態下，使得該驅動軸(122)的該旋轉引起該致動運動學機構(101)的該變形；特徵在於該致動器裝置(100)包括一咬合機構(200)，該咬合機構在該致動器裝置(100)的該第一操作構造中將該螺母(10)保持在該被接合狀態下，並且當該致動器裝置(100)經受比一預定閾值力大的一力時，該咬合機構(200)在該螺母(10)中限定一釋放構造，其中該致動運動學機構(101)從該驅動軸(122)完全釋放，使得該驅動軸(122)的該旋轉不引起該致動運動學機構(101)的該變形，該咬合機構(200)為一可逆機構，其允許該第一操作構造可被恢復而無需更換任何零件。
  2. 如請求項1之致動器裝置，其中該螺母(10)包括：一管狀體(11)，該管狀體(11)設有沿著一第一方向(A)延伸的一第一空腔(131)，且設有沿著一第二方向(B)延伸的一 第二空腔(132)，該第二方向(B)垂直於該第一方向(A)；兩個相對的銷部分(12)，該兩個相對的銷部分(12)被牢固地連接到該管狀體(11)且沿著一第三方向(C)延伸，該第三方向(C)垂直於該第一方向(A)且垂直於該第二方向(B)；帶有內螺紋的一管狀套筒(16)，該管狀套筒(16)適於與該驅動軸(122)接合，並且該管狀套筒(16)沿著該第二方向(B)以可滑動方式插入在該管狀體(11)中；其中該咬合機構(200)沿著該第一方向(A)在該管狀體(11)和該管狀套筒(16)之間活動。
  3. 如請求項2之致動器裝置，其中在該操作構造中，該咬合機構(200)將該管狀體(11)相對於該管狀套筒(16)保持在一預定操作位置中，並且在該釋放構造中，該咬合機構(200)允許該管狀體(11)從該預定操作位置沿著該第二方向(B)自由移動。
  4. 如請求項2或3之致動器裝置，其中該咬合機構(200)包括：一滾珠(15)，該滾珠(15)至少部分地被容納在該管狀體(11)的該第一空腔(131)中；一預載入彈簧(30)，該預載入彈簧(30)被容納在該管狀體(11)的該第一空腔(131)中，並且該預載入彈簧(30)作用於該滾珠(15)上，以沿著該第一方向(A)朝向該管狀套筒(16)推動該滾珠(15)；用於該滾珠(15)的一第一容納底座(17a)，該第一容納底座(17a)被設置在該管狀套筒(16)中，該第一容納底座(17a)適 於將該滾珠(15)部分地容納在該操作構造中；用於該滾珠(15)的至少一個第二容納底座(17b)，該至少一個第二容納底座(17b)設置在該管狀套筒(16)中，且設置在沿著該第二方向(B)與該第一容納底座(17a)鄰近的一位置中，該至少一個第二容納底座(17b)適於在該釋放構造中部分地容納該滾珠(15)。
  5. 如請求項4之致動器裝置，其中該至少一個第二容納底座(17b)由沿著該第二方向(B)延伸的一凹槽限定。
  6. 如請求項5之致動器裝置，其中該凹槽具有至少等於該管狀套筒(16)的長度的一半的一長度。
  7. 如請求項4之致動器裝置，其中該第一容納底座(17a)被該管狀套筒(16)的一升高部分(17c)從該至少一個第二容納底座(17b)分離。
  8. 如請求項7之致動器裝置，其中該升高部分(17c)經由相應的斜接合表面被連接到該第一容納底座(17a)和該至少一個第二容納底座(17b)。
  9. 如請求項4之致動器裝置，其中該管狀體(11)包括在該空腔(131)中滑動的一壓力元件(31)和用於關閉該空腔(131)的一蓋(14)，該預載入彈簧(30)在該壓力元件(31)和該蓋(14)之間推進作用。
  10. 如請求項9之致動器裝置，其中該蓋(14)經由相應的螺紋與該管狀體(11)相關聯，並且該蓋(14)相對於該管狀體(11)的該位置能夠藉由旋擰調節。
  11. 如請求項9之致動器裝置，其中該蓋(14)經由壓配合 與該管狀體(11)相關聯，並且該蓋(14)相對於該管狀體(11)的該位置是唯一且預定的。
  12. 如請求項2之致動器裝置，其中該管狀套筒(16)具有至少部分為多邊形的一外截面，該外截面匹配該管狀體(11)的一多邊形內截面。
  13. 如請求項2之致動器裝置，其中該管狀套筒(16)在該管狀套筒(16)的一端部部分處包括一可移除關閉帽(19)。
  14. 如請求項13之致動器裝置，其中該關閉帽(19)包括一鄰接擋圈(19a)，該鄰接擋圈(19a)適於防止該管狀體(11)在該釋放構造處脫出。
  15. 一種用於一自行車換檔機構的一致動器裝置(100)的螺母(10)，其中該螺母(10)包括：一管狀體(11)，該管狀體(11)設有沿著一第一方向(A)延伸的一第一空腔(131)，且設有沿著一第二方向(B)延伸的一第二空腔(132)，該第二方向(B)垂直於該第一方向(A)；兩個相對的銷部分(12)，該兩個相對的銷部分(12)被牢固地連接到該管狀體(11)且沿著第三方向(C)延伸，該第三方向(C)垂直於該第一方向(A)且垂直於該第二方向(B)；帶有內螺紋的一管狀套筒(16)，該管狀套筒(16)適於與該致動器裝置(100)的一馬達(121)的一驅動軸(122)接合，該管狀套筒(16)沿著該第二方向(B)以可滑動方式插入在該管狀體(11)中；特徵在於該螺母(10)包括在該管狀體(11)和該管狀套筒(16)之間作用的一咬合機構(200)，該咬合機構限定一第一操 作構造和一釋放構造，在該第一操作構造中該管狀體(11)相對於該管狀套筒(16)被保持在一預定操作位置中，在該釋放構造中該管狀體(11)從該預定操作位置沿著該第二方向(B)自由移動。
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