专利名称：用于自行车换档机构的改进致动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自行车换档机构的致动装置，即涉及一种促使链条在不同齿轮之间发生位移的机械装置，以使驱动链条本身的变速齿轮传动机构发生位移。
背景技术：
贯穿于本发明说明书及后续的权利要求中，所涉及的换档机构可以是后换档机构，该后换档机构驱动位于与自行车后轮相结合的不同链轮之间的链条；也可以是前换档机构，该前换档机构驱动与踏板曲柄相结合的不同冕形齿轮之间的链条。
通常，换档机构的致动装置包括铰接的四边形机构，该机构一体地固定在自行车架和换档机构的变速齿轮传动机构上；铰接的四边形机构的变形促使变速齿轮传动机构发生位移，从而实现换档。
可以通过由波顿软索传递到致动器的控制杆运动以手动的方式实现铰接的四边形机构的上述变形，也可以通过电动机——由骑车者发出适当的指令并通过合适的机构——使铰接的四边形机构的不同部件相对于彼此发生位移，导致该机构变形，从而使变速齿轮传动机构发生位移。
现有技术中已知这种类型的装置，特别是由电动机进行致动的装置。
例如，同一申请人的欧洲专利申请EP 1357023公开了一种用于自行车换档机构的致动器，该致动器包括铰接的四边形机构，其中发动机通过齿轮传动在铰接的四边形机构的两个相对的销钉件之间进行动作，促使铰接的四边形发生受控变形并由此使变速齿轮传动机构发生想要的位移。发动机安装在与所述两个相对的销钉件中的一个相结合的支承件中。
同一申请人的美国专利No.6679797公开了一种用于自行车的前变速齿轮传动机构的致动器，该致动器包括铰接的四边形机构，其中电动机通过齿轮传动在铰接的四边形机构的两侧之间进行动作，该电动机能够使上述四边形机构适当地变形从而导致变速齿轮传动机构产生想要的位移。电动机安装在支承件中，该支承件设置于铰接的四边形机构的一侧。
尽管现有技术中的致动装置基本上满足了换档机构生产者提高致动精度的一定需求，而简单可靠的换档操作依赖于这样的致动精度，然而，确实存在一些有待克服的缺陷。
具体来说，申请人注意到在安装有上述电动机的上述致动装置中，由驱动轴施加到传动部件的轴向力使等量且反向的轴向推力作用在电动机上，如果没有恰当地抵消该轴向推力，则可能使电动机相对于支承件发生轴向移动。特别是热和冷的环境中会凸现这种影响，由于构成电动机外壳和支承件的材料的膨胀系数不尽相同，电动机和支承件之间的连接会进一步恶化。电动机相对于支承件所发生的不希望出现的轴向位移导致驱动轴相对于传动部件的相应位移，从而使变速齿轮传动机构的致动精度变差。不希望出现的轴向位移也可能由变速齿轮传动机构的偶然撞击而引发。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是提供一种用于上述自行车换档机构的致动装置，其中电动机和支承件之间连接成防止在任何操作或气候条件下发生轴向的相对位移。
根据本发明，该问题通过提供一种用于自行车换档机构的致动装置来解决，该装置包括铰接的四边形机构，其一体地固定在自行车架和换档机构的变速齿轮传动机构上；发动机部件，其作用在所述铰接的四边形机构上以使铰接的四边形机构发生变形，从而确定所述变速齿轮传动机构的位移；用于所述发动机部件的支承件，该支承件与铰接的四边形构件相结合；其特征在于，所述发动机部件和所述支承件中的一个包括至少一个突出部件，而所述发动机部件和所述支承件中的另一个包括至少一个用于容纳所述至少一个突出部件的座。
有利地，当发动机部件与支承件相结合，突出部件安装在上述座中；这样的结构防止了任何可能的轴向位移。从而无论处于静止状态还是操作过程中，发动机部件都能够相对于支承件和该发动机部件所作用在的其它传动部件保持正确的位置，从而克服了现有技术中的上述缺陷。此外，无论是从制造者还是操作者的角度来看，上述效果都是以特别简单的方式实现的。实际上，突出部件和相应的座可以通过常规的机械加工工艺在制造过程中或之后形成在发动机部件和支承件上，且发动机部件的组装/拆卸操作简单易行，不需要使用特殊的工具。
优选地，突出部件设置于发动机部件的外表面上而座设置于支承件的内表面上。这一实施例的优点在于它仅需在发动机的外表面上施加很小的干涉，该表面一般比支承件更脆。
在可选实施例中，虽然次优但仍有利的是，可以把突出部件设置于支承件的内表面上而把座设置于发动机部件的外表面上。这种情况下，除用于容纳突出部件的座以外，发动机外表面还可以具有适当的凹部，该凹部适于在将发动机组装到支承件上或从支承件上拆卸下来时在朝着或离开座的方向上以可滑动的方式容纳突出部件。
优选地，突出部件和座形成了发动机部件和支承件之间的卡口连接。这种类型的连接有利地把连接的简单、坚固以及稳定的特点结合在一起。
根据本发明的第二实施例，突出部件通过弹性元件的插入而安装在发动机部件的外表面上。这种情况下，由于弹性元件的作用同时还能够与座牢固地接合在一起的突出部件，能够在将发动机部件组装到支承件上以及从支承件上拆卸下来时有利地收缩或被收缩以便于发动机相对于支承件滑动。
在可选的实施例中，也可以通过插入弹性元件把突出部件安装在支承件的内表面上并把座设置于发动机部件的外表面上。
在上述两个实施例中，突出部件和座构成了发动机部件和支承件之间的弹压连接。这种类型的连接中，优选地，座具有基本封闭的结构，即，座以不可能发生相对位移的方式容纳住突出部件，避免由于公差太大引起小的位移。特别有利的是，由于这种类型的连接防止了发动机部件和支承件之间发生平移和相对转动，因而确保了发动机部件相对于支承件和其他传动部件保持正确的位置，其中发动机部件在传动部件上进行动作。此外，在这种类型的连接相对于所述卡口连接具有最小的复杂性从而具有低成本的基础上，有利的是，该连接在突出部件和相应的座的定位方面具有更大的灵活性，因为它不必在承载座的表面上布置可能附加的凹部，该凹部用于在将发动机部件组装到支承件上以及从支承件上拆卸下来的过程中在朝着或离开座的方向上以可滑动的方式容纳突出部件。
优选地，突出部件具有基本呈半球形的表面，以便于突出部件在朝着或离开座的方向上滑动，也便于突出部件容纳在该座中，同时减少这些操作过程中的磨损。
优选地，座具有基本呈圆柱形的凹部，该凹部以一种简单的方式形成在支承件的内表面上(或可选地形成在发动机的外表面上)，甚至可以在制造的后续步骤中形成，例如通过磨或冲的加工方式形成。
在可选实施例中，突出部件和座具有相应的棱形表面，以便提高突出部件与座之间的连接可靠性。
优选地，突出部件由金属材料制成；由于该材料具有耐压且耐磨的特性因此非常适用。
优选地，支承件包括至少一个弹性变形自由端部，该弹性变形自由端部具有一对相对的孔眼，该一对孔眼用来容纳环绕所述发动机部件的支承件的夹具。这在发动机部件与支承件之间提供了进一步的紧固系统，在该座不具有基本封闭的结构的特定情况下对于防止发动机部件相对于支承件发生转动是尤其有利的。
优选地，两个孔眼的夹具属于常规的类型，例如螺栓。
支承件可与铰接的四边形机构相结合，也可以与铰接的四边形机构一体地成形。
在本发明致动装置的第一优选实施例中，铰接的四边形机构包括由四个销钉件沿着四个销钉轴铰接在一起的四根连杆，其中第一连杆适于一体地固定在自行车架上，而第二连杆在铰接的四边形机构中与第一连杆相对，适于支撑换档机构的变速齿轮传动机构，并且，所述发动机部件在铰接的四边形机构的两个相对的销钉件之间沿着驱动轴线进行动作，该驱动轴线与所述两个相对的销钉件的两个销钉轴线基本上都相交，并且，所述支承件与所述相对的销钉件中的第二个相结合。
贯穿于本说明书以及后续的权利要求中，术语“连杆”一般用于表示适于把运动传递到与其以枢轴转动的方式相连接的其它部件上的刚性部件。
铰接的四边形机构的这种实施例特别有效，因为基本上沿着铰接的四边形的一条对角线发生变形动作；如以参考方式结合于此的同一申请人的欧洲专利申请EP 1357023的说明书和权利要求中所述的那样，这确保了适于控制变形本身从而控制带动变速齿轮传动机构的第二连杆的运动的最佳条件。
在本发明致动装置的第二实施例中，发动机部件通过致动臂的插入操作在铰接的四边形机构的第一连杆与相邻的连杆之间进行动作，该致动臂与所述相邻的连杆一体地相结合，优选地，发动机部件的支承件与第一连杆一体地形成。
如以参考方式结合于此的同一申请人的专利US 6679797的说明书及权利要求所述的那样，本实施例对于自行车的前换档机构尤其有利。
优选地，支承件在所述至少一个第一自由端部包括，位于上述两个相对的孔眼之间并从所述支承件的自由端开始纵向延伸的第一狭缝，其中座设置于所述第一狭缝与支承件的所述自由端相对的一端。
更优选的是，支承件包括基本上横向的第二狭缝，该第二狭缝在第一狭缝与所述支承件的所述自由端相对的所述一端处和第一狭缝相交，该座形成在所述第一和第二狭缝的交点处。
优选的，在本发明致动装置的第二实施例中，座具有基本封闭的结构，其中“基本封闭”一词的含义为座的外周封闭，避免上述狭缝处出现小缝隙，从而以防止发动机部件与支承件之间发生平移或相对转动的方式容纳突出部件。
以下，出于示意性的而不是限定性的目的，参考附图给出本发明一些优选实施例的相关说明，以使得本发明的其他特点和优点会变得更清晰。在附图中-图1是根据本发明第一优选实施例的用于自行车换档机构的致动装置的透视图，该致动装置的一部分被部分地去除；-图2是图1所示致动装置的两个细节的分解透视图；-图3是图2所示细节组装后的结构的透视图；-图4是根据本发明第二优选实施例的用于自行车换档机构的致动装置的透视图，该致动装置的一部分被部分地去除；-图5是图4所示致动装置的两个细节的分解透视图；-图6是图5所示细节组装后的结构的透视图；具体实施方式
这些图中，根据本发明的用于自行车换档机构的致动装置一般以1来表示。在所有图中，结构上或功能上相同的元件以相同的附图标记表示。换档机构和自行车，尤其是自行车，都不属于本发明的内容部分，因此没有详细说明。
致动装置1包括铰接的四边形机构10，该四边形机构包括四个连杆适于一体地固定在自行车架上的第一连杆101，在铰接的四边形机构10中与第一连杆101相对并适于固定到一个用于换档机构的变速齿轮传动机构的支承件上的第二连杆102，第三连杆103和第四连杆104。连杆101、102、103和104分别由四个销钉件121、122、123和124沿着四个销钉轴111、112、113和114彼此铰接，从而形成铰接的四边形机构10。具体来说，销钉件121和122中的每一个由沿着相应销钉轴线111和112延伸的单个销钉限定，而销钉件123和124中的每一个由沿着相应销钉轴线113和114排列的一对相应的相对销钉限定。
结合图1至图3所示的实施例，已经说明了铰接的四边形10及其构件，并在同一申请人的欧洲专利申请EP 1357023中对它们做出了详细的描述，该申请的内容以参考的方式结合于此。该实施例尤其适合用在后换档机构中。
该实施例中，致动装置1包括发动机部件2，通常为电动机，该发动机部件与销钉件123相结合并在销钉件123以及相对的销钉件124之间沿着驱动轴线X-X进行动作；该轴线基本上与销钉轴113和114相交，或者基本上与铰接的四边形10穿过上述销钉轴123和124的对角线相重合。
发动机部件2具有驱动轴3。在驱动轴3的自由端一体地形成有螺杆4。该螺杆适于接合一螺母(未在图中示出)。驱动轴3的转动，以及由此产生的螺杆4的转动，引起螺母在螺杆上滑动，并因而使沿着驱动轴线X-X测得的固定于销钉件123上的发动机部件2和固定于相对的销钉件124上的螺母之间的距离发生改变。这一改变接着引起铰接的四边形10的变形，并从而使与它相结合的变速齿轮传动机构发生位移。
发动机部件2借助于支承件5在结构上与销钉件123结合在一起，该支承件与第一销钉件123一体地结合。为减小致动装置1的整体尺寸，支承件5和发动机部件2也优选地布置在铰接的四边形10内部的空间11内。
如图2和3中更精确地所示，支承件5由开口式托架单块结构形成，优选地，该支承件由塑料材料制成，并有两个通过梁53连接起来的侧壁51和52，还有弹性变形自由端部5a。在支承件5的该自由端部5a处，两个侧壁51和52分别设置有相对的孔眼54和55，将孔眼调整成能够容纳常规的夹具，例如螺栓57(仅在图1中示出)。在壁51，52之间设置有用于发动机部件2的容纳空间56。
在两个孔眼54，55之间设置有确保能够围绕发动机部件2夹紧支承件5的空间58。
根据本发明，在发动机部件2的外表面上及其末端处设置有突出部件8；在支承件5的内表面上设置有适于容纳突出部件8的对应的座6。优选地，突出部件8具有基本呈半球形的金属表面，并优选地一体地形成于发动机部件2的外表面上；可选的是，可以机械的方式或通过焊接或他常规机械加工把它固定到所述表面上。
座6具有基本呈圆柱形的凹部7，该凹部的直径基本上与突出部件8的半球形表面的直径相同，以便避免不希望有的间隙。凹部7在支承件5的内表面上沿着基本垂直于驱动轴线X-X的方向延伸，并向上到达侧壁52的边缘，以便能够使突出部件8与座6相接合/脱离。
在图1，2和3所示的实施例中，突出部件8和座6形成了发动机部件2与支承件5之间的卡口连接。为进行组装，首先，发动机部件2被轴向地导入容纳空间56中，如图2的箭头A所示；当突出部件8处于凹部7中时，发动机部件2沿图3所示箭头B转动，直到突出部件8与座6完全相接合。在这种情况下，如图1所示，基本上防止了发动机部件2相对于支承件5的轴向位移；另一方面，通过以常规的夹具，例如螺栓57，围绕发动机部件2夹紧孔眼54和55，基本上防止了可能的转动。
在本发明次优的且未示出的实施例中，突出部件8可以形成于支承件5的内表面上，而座6则形成于发动机部件2的外表面上。在这种情形下，座6可以这样的方式构造，即为突出部件8限定基本呈L形的通道，该通道的第一段基本平行于驱动轴线X-X，适于在发动机部件2被导入到支承件5的容纳空间56中时以可滑动的方式容纳突出部件8，该通道的第二段基本上横跨轴线X-X，适于容纳突出部件8并通过绕轴线X-X的转动而将发动机部件2轴向地锁定在支承件5中。
在本发明的另一个没有详细示出的实施例中，可以通过插入弹性元件把突出部件8安装在发动机部件2的外表面上或支承件5的内表面上。通过这种方式，突出部件8和座6形成发动机部件2和支承件5之间的弹压连接。
图4、图5和图6示出根据本发明的致动装置的另一实施例，尤其适用于前换档机构的变速齿轮传动机构。也是在这一实施例中，致动装置1包括铰接的四边形机构10，该铰接的四边形机构包括由四个销钉件121、122、123和124连接起来的四个连杆101，102，103以及104。连杆101适于一体地固定在自行车架上，而连杆102在结构上与变速齿轮传动机构的基本相同。同样地在这一实施例中，销钉件121和122中的每一个由沿着各销钉轴线111和112的单个销钉限定，而销钉件123和124中的每一个由沿着相应销钉轴线113和114排列的一对相应的相对销钉限定。
致动装置1还包括发动机部件2，该发动机部件通常为电动机，其在结构上与连杆101相结合，并在连杆101和相邻的连杆103之间通过与连杆103一体地形成的致动臂12的插入而动作。发动机部件2在蜗杆螺杆14上旋转，该蜗杆螺杆与形成在致动臂12上的带齿弧段13相啮合(图4)。随后连杆103围绕销钉件123的运动确定了铰接的四边形10的变形和变速齿轮传动机构的位移。
铰接的四边形机构10及其构件的具体结构，以及连杆101与相邻的连杆103之间的齿轮传动的不同实施例，已经在同一申请人的美国专利No.6679797中详细描述，其内容以参考的方式结合于此。
发动机部件2借助于一体地形成在连杆101一端的支承件5在结构上与销钉件123相结合。
如图5和6中更精确地所示，支承件5包括用于安装发动机部件2的基本上呈圆柱形的容纳空间56。在支承件5的弹性变形自由端部5a处，孔眼54和55彼此相对设置，并排列成能够容纳常规夹具，例如螺栓57(仅在图4中示出)。支承件5还包括从支承件5的自由端开始纵向延伸的第一狭缝15，以及第二狭缝16，所述第二狭缝在第一狭缝与支承件5上述自由端相对的一端处横跨第一狭缝15并与其相交叉。第一狭缝15纵向分隔开孔眼54和55，确保能够围绕发动机部件2夹紧孔眼54和55，以防止发动机部件2和支承件5之间发生转动。
同样地在该实施例中，在发动机部件2外表面上及其一端处设置有突出部件8。优选地，突出部件8具有基本呈半球形的金属表面，优选地一体地形成在发动机部件2的外表面上。可选地，突出部件8可以以机械的方式或通过焊接固定在所述表面上。支承件5具有形成于纵向狭缝15与横向狭缝16交叉处的对应的座6。
为进行组装，首先把发动机部件2如图5的箭头A所示地沿轴向导入容纳空间56，使得突出部件8在纵向狭缝15中滑动，直到它到达座6(图6)。突出部件8进入纵向狭缝15并在其中滑动的过程通过支承件5的端部5a的弹性变形来获得。然后通过螺栓57夹紧孔眼54和55，以确保同时夹紧在发动机部件2的周围并使突出部件8保持在座6内部。在这种情况下，如图4所示，基本上防止了发动机部件2相对于支承件5发生轴向位移和转动。
显然，本领域技术人员可以对本发明的优选实施例提出修改和变形，以满足特定和应急的操作需要，任何形式的所述修改和变形都落在权利要求所限定的保护范围内。例如，为了提高突出部件与座之间的结合稳定性，突出部件8和座6可以分别具有棱形表面，例如四角形。
权利要求
1.一种用于自行车换档机构的致动装置(1)，包括铰接的四边形机构(10)，该机构可一体地固定在自行车架和换档机构的变速齿轮传动机构上；马达部件(2)，该部件作用在所述铰接的四边形机构(10)上以使铰接的四边形机构发生变形，从而确定所述变速齿轮传动机构的位移；用于所述马达部件(2)的支承件(5)，该支承件与铰接的四边形机构(10)相结合；该致动装置的特征在于，所述马达部件(2)和所述支承件(5)中的一个包括至少一个突出部件(8)，而所述马达部件(2)和所述支承件(5)中的另一个包括至少一个适于容纳所述至少一个突出部件(8)的座(6)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)设置于所述马达部件(2)的外表面上，且所述至少一个座(6)设置于所述支承件(5)的内表面上。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)设置于所述支承件(5)的内表面上，且所述至少一个座(6)设置于所述马达部件(2)的外表面上。
4.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)和所述至少一个座(6)形成了所述马达部件(2)与所述支承件(5)之间的卡口连接。
5.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)被通过插入一个弹性元件来安装。
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)和所述至少一个座(6)构成了所述马达部件(2)与所述支承件(5)之间的快速联轴节。
7.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)具有基本呈半球形的表面。
8.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个座(6)具有基本呈圆柱形的凹部。
9.根据权利要求1至6中任何一项所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)和所述至少一个座具有相应的棱形表面。
10.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个突出部件(8)由金属材料制成。
11.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述支承件(5)包括至少一个可弹性变形自由端部(5a)，该自由端部设置有一对相对的孔眼(54、55)，这一对孔眼适于容纳围绕所述马达部件(2)的所述支承件(5)的夹具(57)。
12.根据前面任何一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述支承件(5)与所述铰接的四边形机构(10)相结合。
13.根据权利要求12所述的装置(1)，其特征在于，所述铰接的四边形机构(10)包括由四个销钉件(121、122、123、124)沿着四个销钉轴(111、112、113、114)铰接在一起的四根连杆(101、102、103、104)，其中第一连杆(101)适于一体地固定在自行车架上，而第二连杆(102)在铰接的四边形机构(10)中与第一连杆(101)相对，适于支撑换档机构的变速齿轮传动机构，并且，所述马达部件(2)在铰接的四边形机构(10)的两个相对的销钉件(123、124)之间沿着一个驱动轴线(X-X)动作，该驱动轴线与所述两个相对的销钉件(123、124)的销钉轴线(113、114)都基本上相交，且所述支承件(5)与所述两个相对的销钉件(123、124)中的第二个(123)相结合。
14.根据权利要求1至11中任何一项所述的装置(1)，其特征在于，所述支承件(5)与所述铰接的四边形机构(10)一体地形成。
15.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述铰接的四边形机构(10)包括由四个销钉件(121、122、123、124)沿着四个销钉轴(111、112、113、114)铰接在一起的四根连杆(101、102、103、104)，其中第一连杆(101)适于一体地固定在自行车架上，而第二连杆(102)在铰接的四边形机构(10)中与第一连杆(101)相对，适于支撑换档机构的变速齿轮传动机构，且通过插入一个致动臂(12)，所述马达部件(2)在铰接的四边形机构(10)的所述第一连杆(101)和相邻的连杆(103)之间动作，所述致动臂与所述相邻的连杆(103)一体地相结合，且所述支承件(5)与所述第一连杆(101)一体地形成。
16.根据从属于权利要求11的权利要求15所述的装置(1)，其特征在于，所述支承件(5)在所述至少一个自由端部(5a)处包括布置在所述两个孔眼(54、55)之间并从所述支承件(5)的一个自由端开始纵向延伸的第一狭缝(15)，所述座(6)设置于所述第一狭缝(15)与所述支承件(5)的自由端相对的一端。
17.根据权利要求16所述的装置(1)，其特征在于，所述支承件包括第二狭缝(16)，该第二狭缝基本上横跨所述第一狭缝(15)并在第一狭缝与所述支承件(5)的所述自由端相对的所述一端与所述第一狭缝(15)相交叉，所述至少一个座(6)形成在所述第一和第二狭缝(15、16)的交叉处。
18.根据权利要求5至17中任何一项所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个座(6)具有基本封闭的结构。
全文摘要
一种用于自行车换档机构的致动装置(1)，包括铰接的四边形机构(10)，其一体地固定在自行车架和换档机构的变速齿轮传动机构上；发动机部件(2)，其作用在所述铰接的四边形机构上以使该铰接的四边形机构发生变形，从而促使所述变速齿轮传动机构产生位移；用于所述发动机部件(2)的支承件(5)，该支承件与铰接的四边形构件相结合。根据本发明，发动机部件(2)和支承件(5)中的一个包括至少一个突出部件(8)而发动机部件(2)和支承件(5)中的另一个包括至少一个适于容纳所述突出部件(8)的座(6)。发动机部件(2)以这样的方式与支承件(5)相结合以防止在任何操作或气候条件下发生轴向上的相互移动。
文档编号B62M9/00GK1660665SQ20051005281
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年2月27日
发明者马里奥·梅焦兰 申请人:坎培诺洛有限公司