用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的制作方法

本发明涉及一种适合于安装在自行车手把上的、用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置。优选地，该自行车是竞赛用自行车。

背景技术：

自行车通常设有与链轮组件相关联的后拨链器，链轮组件由一系列具有不同的直径和齿数的共轴的齿轮(链轮)组成，并且与后轮的毂成一体。

自行车典型地还设有与齿盘相关联的前拨链器，齿盘由一系列具有不同直径和齿数的齿轮(齿顶缘)组成，并且与设定为利用一对脚踏旋转的底托架组件的销轴相关联。

在这两种情形中，拨链器均与在链轮组件和齿盘之间以闭环延伸的传动链接合，使传动链在具有不同直径和齿数的齿轮上移动，从而获得不同的传动比。

特别地，当链条从较大直径的齿轮移动到较小直径的齿轮时，这被称为向下或者下坡换档，并且当链条从较小直径的齿轮移动到较大直径的齿轮时，这被称为向上或者上坡换档。关于这点，应该指出，参考前拨链器，向下换档对应于过渡到较低的传动比，并且向上换档对应于过渡到较高的传动比，反之参考后拨链器，向下换档对应于过渡到较高的传动比并且向上换档对应于过渡到较低的传动比。

拨链器沿着该两个方向的移动是通过安装在手把上的致动装置实现的，从而能够易于由骑车者操纵。

传统上，前拨链器的致动装置位于手把的左手柄上，并且反之，后拨链器的致动装置位于右手柄上。

更具体地，在机械换档机构中，每一个拨链器利用由通常带有护套的不可延伸缆索(通常称为Bowden缆索)施加的牵引作用而沿着第一方向、通过释放缆索的牵引并且利用设置在拨链器自身中的弹簧的弹性恢复作用而沿着第二相反方向在齿轮间移动。

通常，其中移动是由缆索牵引的释放和/或复位弹簧来引起的方向是向下换档的方向；反之，沿着向上换档的方向发生控制缆索的牵引作用，在向上换档中，链条从具有较小直径的轮移动到具有较大直径的轮。

在致动装置中，控制缆索通过在通常称为缆索缠绕套筒的转子元件上缠绕和退绕而被致动以牵引或者释放，缆索缠绕套筒的旋转由骑车者利用适当的控制杆或者利用两个控制杆(用于上坡换档的第一杆和用于下坡换档的第二杆)控制。

在任何情形中，致动装置均应该确保缆索缠绕套筒在多个预定角位置中被保持为不可旋转，该多个预定角位置以预定转位角度彼此间成角度地隔开并且对应于不同比率所要求的不同拨链器位置，即在换档机构的不同齿轮上。这个功能是利用在缆索缠绕套筒和装置的固定外壳之间不同地作用的所称的转位器实现的，很多类型的转位器在本技术领域中是已知的。

一种广泛使用的类型的转位器包括与缆索缠绕套筒共轴并且与之一体旋转的转位套筒。

典型地，转位套筒包括外齿扇，该外齿扇的齿数对应于从最小直径的齿轮到最大直径的齿轮(或者反之)所需要的单击(click)的最大数目。齿以预定转位角度彼此间成角度地隔开。优选地，齿以相同的预定转位角度彼此间成角度地隔开。

在该齿扇上，棘轮机构用以将缆索缠绕套筒以可移除方式保持在与不同比率所要求的不同拨链器位置相对应的预定角位置。

然而，本申请人已发现，这种致动装置会存在错失向上换档的缺陷。换言之，虽然骑车者对于适当控制杆正确地作用，但并未完成向上换档，即传动链实际上并未去接合具有较大直径的齿轮，并且因此保持在它在骑车者致动控制杆之前所处的齿轮上。用术语讲，这个情形还被称作“遭拒换档(refused gearshifting)”。

技术实现要素：

作为本发明基础的问题在于制造一种用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置，该致动装置允许以简单并且有效的方式确保向上换档的可靠性。

因此，本发明的第一方面涉及根据权利要求1的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置；优选的特征在从属权利要求中给出。

因此，本发明涉及一种用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置，其包括：

-外壳，其构造成固定到自行车手把，

-缆索缠绕套筒，控制缆索被缠绕在该缆索缠绕套筒上，并且该缆索缠绕套筒能够在外壳中围绕装置的主轴线成角度地移动，

-转位套筒，该转位套筒与缆索缠绕套筒共轴并且与其相关联，以将缆索缠绕套筒以可移除方式保持在以预定转位角度彼此间成角度地隔开的预定角位置中，

-操纵机构，该操纵机构能够操作缆索缠绕套筒，以使其围绕装置的主轴线沿着第一角度方向旋转，以实现向上换档，

其特征在于，在缆索缠绕套筒和转位套筒之间，设置具有对应于预定换档额外行程角度的预定周向间隙的联接器。

在本说明中并且在以下权利要求中，术语“换档额外行程”或者“额外行程”是指相对于在换档中为到达接近齿轮、特别地在向上换档情形中的较大直径的接近齿轮而必需的几何行程(这在专业术语上表述为“转位行程”)，传动链要进行的附加行程(实际上，额外行程)。该转位行程和该额外行程是传动链在换档机构的齿轮的轴向方向上的线性行程，并且基本上对应于缆索缠绕套筒的旋转角度(转位及额外行程)。

有利地，带有与预定换档额外行程角度相对应的预定周向间隙的联接器使得在向上换档期间以简单并且有效的方式实现期望的换档额外行程成为可能。利用该额外行程，在遭拒换档的风险被消除或者至少被明显降低的意义上，确保了优秀的换档确定性。

本发明还涉及一种根据权利要求14所述的自行车的集成制动器-换档机构的致动装置。

特别地，这种自行车的集成制动器-换档机构的致动装置包括用于自行车的制动器的致动装置和刚指示的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置。

本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置以及自行车的集成制动器-换档机构的致动装置能够各自地或者相组合地包括以下优选特征中的一个或者多个特征。

优选地，操纵机构包括第一变速杆，该第一变速杆能够相对于外壳围绕装置的主轴线沿着从中性位置开始的第一角度方向成角度地移动，以实现向上换档，

其中第一变速杆作用于缆索缠绕套筒，从而：

(i)以预定换档额外行程角度引起缆索缠绕套筒相对于外壳和相对于转位套筒沿着第一角度方向的第一旋转，

(ii)以分别的预定转位角度引起缆索缠绕套筒相对于外壳与转位套筒一起地沿着第一角度方向的第二旋转，并且

(iii)以预定换档额外行程角度允许缆索缠绕套筒相对于外壳和相对于转位套筒沿着与第一角度方向相反的第二角度方向的第三旋转。

优选地，弹性装置在第一变速杆和外壳之间起作用，其中所述弹性装置趋向于使得第一变速杆再次返回中性位置。该弹性装置能够是简单的环形抗扭弹簧，与装置的主轴线共轴地安装在外壳中，并且在一端处约束到外壳，而在另一端处约束到第一杆。

优选地，缆索缠绕套筒包括沿着装置的主轴线布置的旋转销轴。

有利地，缆索缠绕套筒的旋转销轴能够容纳于在外壳上制成的适当的旋转底座中，并且能够被容易地连接到第一杆。

优选地，在缆索缠绕套筒和转位套筒之间的联接器分别地包括从转位套筒或者从缆索缠绕套筒沿着轴向方向且在偏心的位置中突出的至少一个突起，和在缆索缠绕套筒中或者在转位套筒中沿着轴向形成的至少一个相应的凹部，其中在该至少一个凹部和该至少一个突起之间设置预定周向间隙。

在同样优选的可替代例中，在缆索缠绕套筒和转位套筒之间的联接器包括从旋转销轴沿着径向突出的至少一个突起和在转位套筒中沿着径向形成的至少一个相应的凹部，其中在该至少一个凹部和该至少一个突起之间设置预定周向间隙。

更优选地，前述至少一个突起和至少一个凹部沿着具有基本在装置的主轴线上的中心的圆周弧延伸。

在同样优选的另一可替代例中，在缆索缠绕套筒和转位套筒之间的联接器包括以预定周向间隙相互接合的、分别地缆索缠绕套筒的和转位套筒的一对轴向齿。

在同样优选的再一可替代形式中，在缆索缠绕套筒和转位套筒之间的联接器包括转位套筒的轴向延伸的成形孔和旋转销轴的相应的成形部分，其中在成形孔和成形部分之间设置预定周向间隙。

更优选地，成形部分具有带有基本直线的并且平行的一对相反侧的基本四边形横截面。

进而更优选地，成形部分具有如同具有基本在装置的主轴线上的中心的圆周弧地成形的另一对相反侧。

优选地，操纵机构包括第二变速杆，该第二变速杆作用于转位套筒以允许转位套筒与缆索缠绕套筒一起地围绕装置的主轴线沿着第二角度方向旋转，从而实现向下换档。

优选地，预定换档额外行程角度大于零并且小于或者等于在预定转位角度中的最小值。

附图说明

根据以下参考附图给出的本发明优选实施例说明，本发明进一步的特征和优点将变得更清楚。在这些附图中：

-图1是根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的第一实施例的透视图，特别地，该实施例涉及自行车的集成制动器-换档机构的致动装置；

-图2是图1的装置的局部剖切的另一透视图；

-图3和4是图1的装置的部分的透视图和侧视图，不带有装置的外壳；

-图5和6是图4和5的装置的部分的透视图，未示出制动杆；

-图7是图5和6的装置的部分的透视图，不带有第一变速杆；

-图8是图7的装置的部分的分解透视图，不带有第二变速杆；

-图9和10是图8的装置的部分的、特别地缆索缠绕套筒和转位套筒的根据垂直于装置主轴线的平面的剖切透视图和横截面图，；

-图11-14是图7的装置的局部剖切侧视图(根据垂直于装置主轴线的平面)，示出了在装置操作期间、特别地在向上换档期间的相继位置；

-图15是根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的第二实施例的部分的分解透视图(类似于图8)；

-图15a和15b是图15的装置的部分的、特别地缆索缠绕套筒和转位套筒的透视图；

-图16是根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的第三实施例的部分的分解透视图(类似于图15)；

-图16a是图16的装置的部分的、特别地缆索缠绕套筒和转位套筒的分解透视图，以及图16b是图16的装置的该部分的、特别地缆索缠绕套筒和转位套筒的根据垂直于装置主轴线的平面的横截面透视图；

-图17是根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的第四实施例的部分的分解透视图(类似于图16)；

-图17a是图17的装置的部分的、特别地转位套筒和旋转销轴的组件的侧视图；

-图18是根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索的致动装置的第五实施例的部分的分解透视图(类似于图17)；

-图18a、18b和18c是图18的装置的部分的、特别地缆索缠绕套筒(图18a)的、转位套筒(图18b)的和转位套筒及旋转销轴的组件(图18c)的侧视图。

具体实施方式

首先参考图1-14，示出了根据本发明的用于自行车换档机构所用的控制缆索(未示出)的致动装置的第一实施例。致动装置整体上以10标示。

特别地，在图1和2中，致动装置10被包括在自行车的集成制动器-换档机构的致动装置100中。集成致动装置包括致动装置10以及用于自行车的制动器(未示出)的致动装置。图1-4示出了包括在用于制动器的致动装置中的制动杆12。

更具体地，图1-14示出了用于自行车后拨链器的控制缆索的致动装置10。

具体地参考图1和2，致动装置10安装在自行车的手把(未示出)上，该手把特别地是竞赛自行车上使用的类型。

致动装置10包括外壳14，外壳14以如例如套板16的传统方式固定到手把。外壳14包括沿着装置10的轴线A延伸的本体18。

如将在以后清楚地，主轴线A是用于元件的、即装置10的部件的主基准轴线；全部的方向指示等，诸如“轴向”、“径向”、“周向”、“直径方向”等，均是相对该主基准轴线引用；同样地，引用径向方向的指示“向外”和“向内”应该理解为离开轴线A或者朝向轴线A。观察如在图10中示出的装置10，还围绕轴线A定义了标示为R和L的两个相反角度方向，第一个角度方向是沿着顺时针方向，而第二个角度方向是沿着逆时针方向。

装置10包括缆索缠绕套筒22，控制缆索被固定到缆索缠绕套筒22并且缠绕在缆索缠绕套筒22上。缆索缠绕套筒22安装在外壳14的本体18中，并且能够围绕轴线A成角度地移动。

缆索缠绕套筒22包括沿着轴线A布置的旋转销轴24。旋转销轴24与缆索缠绕套筒22成一体。

旋转销轴24被容纳于在外壳14的本体18中制成的适当的旋转底座(未示出)中。

装置10还包括转位套筒26，转位套筒26与缆索缠绕套筒22共轴并且与之相关联，以根据选择的换档机构传动比将缆索缠绕套筒22相对于外壳14以可移除方式保持在预定角位置中。这些角位置彼此间成角度地隔开预定转位角度α，并且在转位套筒26上利用在转位套筒26的径向外部齿扇27a上制成的多个相应的齿27限定(特别地，见图7)。优选地，这些齿27彼此间成角度地隔开相同的预定转位角度α。

装置10还包括整体标示为30的用以实现向上换档或者向下换档的操纵机构，操纵机构30能够操作缆索缠绕套筒22，以使缆索缠绕套筒22围绕轴线A沿着角度方向R和L旋转。

操纵机构30包括第一变速杆32，该第一变速杆32能够相对于外壳14围绕轴线A沿着从中性位置开始的角度方向R成角度地移动，以实现向上换档。

第一变速杆32连接到缆索缠绕套筒22的旋转销轴24。

弹性装置34在第一变速杆32和外壳14之间作用，并且该弹性装置34趋向于使得第一变速杆32再次返回中性位置。

在例示的非限制性实例中，该弹性装置是环形抗扭弹簧34(见图3、5和6)，其与轴线A共轴地安装在外壳14中，并且在一端处约束到外壳14，而在另一端处约束到第一变速杆32。

在第一变速杆32和旋转销轴24之间的连接本质上是常规连接，因此下文中将不详细描述。

操纵机构30包括第二变速杆36，该第二变速杆36作用于转位套筒26以允许转位套筒26与缆索缠绕套筒22一起地围绕轴线A沿着角度方向L旋转，从而获得向下换档。

如在图7中所示，第二变速杆36作用于摇杆37，摇杆37铰接在与缆索缠绕套筒22成一体的销轴39上。摇杆37的爪37a作用于转位套筒26的齿扇27a的齿27。

特别地，通过致动第二变速杆36，摇杆37移动离开齿扇27a，以便爪37a从齿27脱离。一旦向下换档已经发生，则摇杆37通过弹性装置38、例如抗扭弹簧(例如，布置在该销轴39处)的作用而朝向齿扇27a返回，并且爪37a将相对于爪37a先前脱离的齿的下一个齿27在角度方向L上锁定。

使用第二变速杆36、摇杆37、爪37a和齿扇27a的组件的向下换档机构是传统类型，并且不再详述。

根据本发明的特征方面，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间设有具有与预定换档额外行程角度β相对应的预定周向间隙42的联接器40。

联接器40使得在通过致动第一变速杆32实现的向上换档期间，可以实现期望的换档额外行程。

特别地，参考图11-14，第一变速杆32作用于缆索缠绕套筒22，从而：

(i)以预定换档额外行程角度β引起缆索缠绕套筒22相对于外壳14和相对于转位套筒26沿着角度方向R的第一旋转(图12)，

(ii)以分别的预定转位角度α引起缆索缠绕套筒22相对于外壳14与转位套筒26一起地沿着角度方向R的第二旋转(图13)，并且

(iii)以预定换档额外行程角度β允许缆索缠绕套筒22相对于外壳14和相对于转位套筒26沿着与角度方向R相反的角度方向L的第三旋转(图14)。

如在图8-14中所示，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：从缆索缠绕套筒22沿着轴向方向并且在偏心位置中突出的突起44；和在转位套筒26中沿着轴向形成的相应的凹部46。在凹部46和突起44之间设置预定周向间隙42。

图15、15a和15b示出根据本发明的致动装置10的第二实施例。在这些图中，从功能的观点上看与本发明(图1-14)的装置10的第一实施例的那些相同或者等同的结构元件将被赋予相同的附图标记，并且将不再描述它们。

特别地，装置10的第二实施例与装置10的第一实施例的差异在于，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：从缆索缠绕套筒22沿着轴向方向并且在偏心位置中突出的突起144；和在转位套筒26中沿着轴向形成的相应的凹部146。在凹部146和突起144之间设置预定周向间隙42。

图16、16a和16b示出根据本发明的致动装置10的第三实施例。在这些图中，从功能的观点上看与本发明的装置10的第一实施例(图1-14)的那些相同或者等同的结构元件将被赋予相同的附图标记，并且将不再描述它们。

特别地，装置10的第三实施例不同于装置10的第一实施例之处在于，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：从缆索缠绕套筒22沿着轴向方向并且在相同偏心位置中突出的多个突起244；和从转位套筒26沿着轴向方向并且在相同偏心位置中突出的多个突起248。

在突起244之间限定了用于突起248的多个插入空间250，同样地，在突起248之间限定了用于突起244的多个插入空间252。插入空间250、252的周向延伸分别大于突起248、244的周向延伸，以便在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间设置预定周向间隙42。

优选地，所有突起244(和所有相应的插入空间252)具有相等的周向延伸，同样地，所有突起248(和所有相应的插入空间250)具有相等的周向延伸。

更优选地，所有突起244的相等的周向延伸等同于所有突起248的相等的周向延伸，同样地，所有插入空间252的相等的周向延伸等同于所有插入空间250的相等的周向延伸。

基本上，突起244与插入空间250和突起248与插入空间252分别地限定缆索缠绕套筒22的和转位套筒26的一对轴向齿251、253，该对轴向齿251、253以预定周向间隙42相互接合。

在变型(未示出)中，插入空间250、252沿轴向至少部分地分别形成在缆索缠绕套筒22中和转位套筒26中。在此情形中，它们在实践中分别成为用于突起248和244的至少部分的接收底座。

图17和17a示出根据本发明的致动装置10的第四实施例。在这些图中，从功能的观点上看与本发明的装置10的第一实施例(图1-14)的那些相同或者等同的结构元件将被赋予相同的附图标记，并且将不再描述它们。

特别地，装置10的第四实施例不同于装置10的第一实施例之处在于，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：从旋转销轴24沿着径向突出的突起344；和在转位套筒26中沿着径向形成的相应的凹部346。在凹部346和突起344之间设置预定周向间隙42。值得重述的是，旋转销轴24与缆索缠绕套筒22成一体。

突起344和凹部346沿着具有基本在轴线A上的中心的圆周弧延伸。

在变型(未示出)中，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：从转位套筒26的基本圆形的孔(旋转销轴的至少一部分插入该孔中)沿着径向突出的突起；和在旋转销轴24中沿着径向形成的相应的凹部。在前述凹部和前述突起之间设置预定周向间隙。

图18和18a-18c示出根据本发明的致动装置10的第五实施例。在这些图中，从功能的观点上看与本发明的装置10的第一实施例(图1-14)的那些相同或者等同的结构元件将被赋予相同的附图标记，并且将不再描述它们。

特别地，装置10的第五实施例不同于装置10的第一实施例之处在于，在缆索缠绕套筒22和转位套筒26之间的联接器40包括：转位套筒26的轴向延伸的成形孔454；和旋转销轴24的相应的成形部分456，其中在成形孔454和成形部分456之间设置预定周向间隙42。

如特别地在图18c中所示，成形部分456具有带有基本直线且平行的一对相反侧456a的基本四边形横截面。成形部分456的另一对相反侧456b类似具有基本在轴线A上的中心的圆周弧地成形。

如特别地在图18b和18c中所示，成形孔454具有带有一对相对侧454a的基本四边形横截面，该一对相对侧454a带有间隙地与成形部分456的该一对相反侧456a配合(从而允许在成形部分456和成形孔454之间的相对旋转，这对应于预定周向间隙42)。成形孔454的另一对相对侧454b类似具有基本在轴线A上的中心的圆周弧地成形，并且与成形部分456的该一对相反侧456b滑动配合。

根据本发明的致动装置10的操作从以上说明已经清楚，并且对于所描述的所有实施例和变型而言都是完全类似的。参考第一实施例(图11-14)，下文中进一步规定，其它实施例和变型是完全类似的。

由于带有预定周向间隙42的联接器40，实现了根据本发明的致动装置10的以下操作步骤。

在第一变速杆32的第一致动步骤中，由于联接器40的预定周向间隙42(图12)，缆索缠绕套筒22旋转预定换档额外行程角度β，而转位套筒26(相对于外壳14)保持不动。

此后，突起44抵靠在凹部46中，从而缆索缠绕套筒22以等于分别的预定转位角度α的角度行程拉拽转位套筒26(图13)。

传动链跟随缆索缠绕套筒22，并且因此至此它已经相对于转位行程行进了额外空间(额外行程)，即对应于与增加到分别的转位角度α的换档额外行程角度β相对应的角度行程。换言之，传动链并不处于与下一个较大齿轮接合的正常位置中，而是进一步前行(额外行程)与换档额外行程角度β相对应的距离。

此后第一变速杆32释放，并且缆索缠绕套筒22返回换档额外行程角度β，而由于在突起44和凹部46之间的预定周向间隙(图14)，转位套筒26再次保持不动(相对于外壳14)。

以此方式，跟随缆索缠绕套筒22的旋转的传动链当在换档(图13)期间已经处于额外行程位置中之后，返回与换档额外行程角度β相对应的行程，直至接合下一个较大齿轮的正常位置。

因此，由于带有预定周向间隙42的联接器40，以简单并且有效的方式实现了向上换档的优良可靠性，从而确保应接合下一个较大齿轮的传动链移动相对于唯一转位行程的额外行程，然后在换档结束时恢复，从而传动链准确地保持在较大齿轮的接合位置(转位位置)。

基本上，在前述三个步骤中，缆索缠绕套筒22以预定换档额外行程角度β(图12)沿着角度方向R执行第一旋转，然后以分别的预定转位角度α(图13)沿着角度方向R执行第二旋转，并且最后以预定换档额外行程角度β(图14)沿着角度方向L执行第三旋转。

应该注意到，一旦向上换档已经发生，摇杆37的爪37a便锁定(转位套筒26的齿扇27a的)相对于在换档之前爪37a所接合的齿在角度方向R上的下一个齿27(在图11和12中，爪37a接合第二齿27，而在图13和14中，爪37a接合第三齿27，即沿着角度方向R的下一个齿)。由于齿27自身的轮廓和爪37a的轮廓的非对称形状(基本锯齿状)(以及由于将摇杆37朝向齿扇27a拉回的弹性装置38)，基本自动地执行爪37a在该两个齿27之间的通过。这种通过是传统类型的，并且不再详述。

优选地，预定换档额外行程角度β大于零，并且小于或者等于在预定转位角度α中的最小值。例如，在13.6°的转位角度的情形中，换档额外行程角度能够是5°。

当然，本领域技术人员能够对于上述的本发明实现多个修改和变型，以满足具体和迫切的要求，这些修改和变型在任何情形中全部被如以下权利要求限定的保护范围所涵盖。