专利名称：用于自行车变速器的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动自行车机械变速器的控制线缆的控制装置。
本发明与把手的形状及作为其结果的控制装置的构造无关，并由此可用于具有直线型把手的自行车，通常山地车，和具有曲线型把手的自行车，通常为竞赛用自行车。
背景技术：
自行车通常设置有两个变速器，前面的一个与曲柄组(crankset)相连，后边的一个与链轮系统(sprocket assembly)相连。在这两种情况下，变速器通过在具有不同直径和齿数的齿轮上移动传动链与其相接合，以便获得不同的传动比。
变速器沿两个方向的切换通过这样固定的控制装置来驱动，即能被骑车人容易地操作，也即通常固定在把手上，靠近他的抓取位置。该控制装置包括一个双向控制杆，一对控制杆，一对按钮或一个控制杆和一个按钮中的任意一个，其起到手动驱动部件的作用，以发出一个沿第一方向切换该变速器的指令，和沿第二方向切换该变速器的指令。
在同一控制装置中，还存在一个制动杆，用于控制后轮前部的制动器的控制线缆，在这种情况下，人们通常称为集成控制。
按照惯例，在左侧手柄附近设置前变速器的控制装置和前轮制动杆，反之亦然，在右侧手柄附近设置后变速器的控制装置和后轮制动杆。
在使用机械变速器的情况下，通过沿两个方向移动的指令驱动变速器，一般通过覆套的且不可延伸的线缆(典型地称为波顿线缆(Bowden cable))来实现，其一端连接至该变速器，而另一端连接至该控制装置。在控制装置中，不可延伸的线缆受到一个用于使变速器沿一个方向移动的拉力作用，且受到线缆本身上拉力和/或设置在变速器本身中的平衡弹簧的返回弹力，该弹力用于使该变速器沿另一方向切换。
通常，由复位弹簧引起的切换的方向是链条从直径较大的齿轮向直径较小的齿轮切换的方向，即称之为减档切换的一种；反之亦然，控制绳索的拉力作用沿称之为加档切换的方向产生，其中该链条从直径较小的齿轮向直径较大的齿轮切换。应该注意到，在前变速器中的减档切换与传递一个较小的传动比相对应，而在后变速器中，它与传递一个较大的传动比相对应。
在已知的控制装置中，控制杆或按钮，或单个控制杆的手动移动通过该控制器的适当机构，直接转换成在一组稳定位置中的线缆端头固定器的移动，其中预定齿轮上的变速器的位置与该稳定位置中的每一个相对应。
在第一类已知控制装置中，线缆端头固定器是一个用于接收线缆端部的转动臂，该转动臂是在一组稳定位置间通过控制装置的机构沿直线运动的。例如，该手动驱动部件可以是一个有效控制转动臂移动的控制杆(即在整个移动过程中，该部件强迫其移动)和一个通过放松，使转动臂脱扣而起作用的按钮。
在第二类已知控制装置中，线缆端头固定器是一个鼓轮，线缆在其上展开/缠绕，所述鼓轮通过位于一组稳定角位置间的控制装置机构驱动产生旋转。
这第二类已知装置例如在文件EP 1564131 A1和EP 0504118 B1中加以说明，它们各自示出了用于直线型把手和曲线型把手的控制装置，其中手动驱动部件是两个不同的控制杆，它们均有效控制了缠绕了线缆的鼓轮旋转；GB 2012893 A示出了一种控制装置，其中手动驱动部件是一个有效控制了缠绕了线缆的鼓轮旋转的控制杆，和一个通过放松，使缠绕了线缆的鼓轮脱扣而起作用的按钮；US 6792826示出了一种曲线手柄控制装置，其中手动驱动部件使一个有效控制缠绕了线缆的鼓轮旋转的第一控制杆，和一个通过放松，使缠绕了线缆的鼓轮脱扣而起作用的第二控制杆；US 4658667和US 3972247，均示出了控制装置，其中设置了一个有效控制缠绕了线缆的鼓轮沿双向旋转的单个双向手动驱动杆。
上述文件的公开内容结合于此作为参照。
发明内容
本发明涉及一种用于驱动变速器的控制装置，该变速器包括至少一个手动驱动部件，以发出沿第一方向切换变速器的指令，和沿与第一方向相反的第二方向切换变速器的指令，和线缆端头固定器，用于与不可延伸的线缆的第一端部牢固地接合，其中不可延伸的线缆具有与该变速器牢固地接合的第二端部，第一机构，其响应所述沿第一方向切换变速器的指令，并响应所述沿第二方向切换变速器的指令，该机构在一组稳定的位置之间分别沿第一方向和第二方向移动，第二机构，其将第一机构的运动转换为线缆端头固定器的运动。
根据创造性地提出的两个不同的机构，一个(转位机构)用于转换由骑车人给出的手动运动，另一个用于将第一机构的运动转换成线缆端头固定器的运动，并最终转变成线缆本身的移动，这可以使两个机构中的每一个最佳化，这不受其他机构需要转换的约束。
特别是，一方面，可任意且独立地选择线缆的移动平面或移动轴，另一方面选择手动驱动部件的移动平面或移动轴，例如可根据能导致减少磨损的基本上呈直线的方向来定位线缆的端部，同时根据把手的特定构造使得一个/多个控制杆或按钮具有特别的人类工程学设计。
此外，如果第一和/或第二机构设置了匹配的有齿部件(如用于第一机构的棘轮和/或用于第二机构的一对斜齿齿轮段)，可以以最适当的方式限定用于具体功能的齿的几何形状。
控制装置还可更为容易地适用于特定链轮系统或特定曲柄组。
控制装置还可被容易地设计以允许沿一个或多个方向的多种运动。
在一个实施例中，一个中间部件设置在第一和第二机构之间。
优选地，第一机构通过旋转运动在所述一组稳定位置之间运动。
以这种方式，可以设置一个特别紧凑的第一机构，它更易于在一个/多个手动驱动部件的行程和线缆端头固定器的行程之间设置减速比或倍增比，同样可以设置在一个和/或其他方向上执行多种移动的可能性。
此外，优选地，线缆端头固定器的运动包括一个直线分量，例如它是平移运动或旋转-平移运动。
通过这种方式，可避免线缆端部因线缆的缠绕所直接引起的弯曲应力，和同样由线缆的典型编织结构所引起的扭应力而受到压迫；结果导致线缆本质上的磨损减小。
具体来说，所述线缆端头固定器可以是一个被设置用以接收线缆端部的转动臂。
基于把手和控制装置的结构，有利的是，可以这样的方式来选择第一机构的旋转运动轴的手动定位和线缆端头固定器的直线运动轴，以便在人类工程学位置上设置手动驱动部件，和/或以这种方式，即，使不可延伸的线缆通过预定通道引出控制装置，特别是使其通过基本上平行于把手部分的通道，这样使控制装置得以固定。
在一个实施例中，第一机构的旋转运动轴和线缆端头固定器的直线运动轴是正交的。
特别是，所述第二机构可包括一个与齿条接合的齿轮段。
齿轮段相对于第一机构的旋转运动轴是偏心的，并且齿条与不可延伸的线缆的端部不相平行。
通过这种方式，第一机构的角位移是相等的，从而可得到不可延伸的线缆终端的可变直线运动，它适合于该变速器的移动，该移动相对于曲柄组的齿轮和链轮系统中的齿轮之间的恒定距离是倾斜的。
在替换实施例中，第一机构的旋转运动轴和线缆端头固定器的直线运动轴不是正交的，并且它们有可能是平行的。
具体来说，第二机构包括一个蜗轮。
典型地是，所述至少一个手动驱动部件可从这样的组中进行选择，该组包括一个双向控制杆；一对控制杆；一个控制杆和一个按钮；一对按钮。
所述第一机构可沿双向起作用，或沿第一方向起作用，而沿第二方向可释放。
在主动驱动或主动控制下，这意味着沿第一方向的全部移动作为骑车人施加于在相关的手动驱动部件上的努力结果而发生；反之亦然，在释放驱动时，这意味着沿一个方向上的部分相关移动是通过一根弹簧或一个类似的返回部件施加的作用并作为制动部件脱离接合的结果而发生的，即使是在返回部件的作用下，该制动部件通常也将所述第一机构保持在所述稳定位置上。
有利地是，所述第一机构可在所述一组稳定位置中的两个不靠近的稳定位置之间，沿所述第一方向和所述第二方向之间的至少一个方向移动，换句话说，它可以沿至少一个方向执行多种变速。
通常，控制装置是集成的，也用于驱动自行车制动器。
控制装置可适用于曲线型把手或直线型把手。
本发明的其它特征和优点将通过参照附图给出的优选实施例的描述而被更好地指出，其中图1是固定在自行车直线手柄上的本发明的控制装置的第一实施例的仰视图；图2是图1的控制装置的局部分解图；图3是不具有制动杆的图1的控制装置的断面图；图4是固定在自行车曲线手柄上的本发明的控制装置的第二实施例的侧视立体图；图5和6是图4的控制装置的相互正交的断面图。
具体实施例方式
在图1至3中，示出了固定在通常为山地车的直线型手柄2上的根据本发明第一实施例的控制装置1。
控制装置1是一个左侧控制装置，即固定在把手2的左侧直线端部上，用于执行前部变速器的移动操作；显然，还可使用类似的装置作为右侧控制装置，该装置固定在把手的右侧直线端部上并与后部变速器相连。
所示控制装置1是一个集成型的，即它设置了一个制动杆3，用于以本质上已知的方式控制前部制动器(在右侧控制装置的情况下的后部制动器)。然而，很显然控制装置1不能是集成型的，它通过固定在把手2上而与分离的制动杆2相连。
控制装置1包括以本身已知的方式，例如通过夹具5连接至把手2上的支承体4。
控制装置1表现为用于控制减档的第一控制杆6和用于控制加档的第二控制杆7形式的手动驱动部件的特征。控制杆6和7可分别绕与轴X平行的轴而沿相对的曲线方向移动，其中一个由骑车人的拇指驱动，而另一个由骑车人的其他手指驱动。
响应由骑车人实施的控制杆6和7的驱动移动，控制装置1的第一机构8通过旋转运动而在一组稳定的角位置中绕轴X分别沿第一方向和第二方向移动。
第一机构8未详细示出，这是因为它出于此处的目的而可具有任何已知的结构。特定的细节可被容易地发现，例如，本公开内容的引言部分中所提到的文件，特别是在EP 1564131 A1，GB 2012893 A，US 4658667和US 3972247中找到，然而在这些文献中它在一组稳定的位置之间分别沿第一方向和第二方向直接移动缠绕了线缆的鼓轮。
控制杆6和7中的一个或两个可被按钮替换，或者两个控制杆6和7可被一个控制杆替换。第一机构8可在两个方向上起作用，或者可在一个方向上起作用，而在另一个方向上是可释放的。第一机构8还可仅适合于从稳定的角位置顺序移动至直接比邻的位置上，或者还可适合于在不是直接比邻的稳定角位置之间移动，或者它还可沿两个方向不同地实施。
控制装置1的第二机构10将第一机构8的旋转运动转换成线缆端头固定器11的往复移动。
第一机构8和第二机构10通过中间部件9相接合，该中间部件9能够围绕具有如轴X的中心枢轴9a旋转。
线缆端头固定器11由在支承体4的导轨12中滑动的转动臂11组成，该转动臂具有一个用于接收不可延伸的线缆14的端部的纵向孔13。线缆14通过在线缆端部14的放大头部15钩住该转动臂11。
线缆14沿自行车把手和框架延伸，并且其第二端部与变速器牢固地接合。
控制装置1的第二机构10包括形成在例如中间部件9的齿轮上的齿轮段16，和形成在所述线缆端头固定器或转动臂11上的齿条17，齿轮段16和齿条17可如图3所示那样啮合。
当设置在中间部件9上的第一机构8和齿轮段16作为骑车人驱动控制杆6或7的结果，而从第一稳定角位置移动至第二稳定角位置时，齿轮段16和齿条17之间的接合将导致预定机构的转动臂11沿方向Y直线运动，该方向Y与第一机构8的旋转运动轴X正交，还与控制杆6，7的旋转轴正交。此外，应该注意到，方向Y基本上平行于把手2，由于线缆14既不被扭应力所压迫，也不被弯曲应力所压迫，因而显示出了优点。
即使图中的齿轮段16沿整个圆周延伸，但很明显的是，它也可沿较小角度延伸。有利地是，即使图中的齿条17基本上沿整个转动臂11延伸，它也可仅沿其纵向部分延伸。
根据特定的链轮系统或特定的曲柄组，并且为达到齿轮段16和齿条17之间的最佳机械匹配，齿轮段16的曲率半径和齿轮段16及齿条17的共轭形状可以完全独立于第一机构8的特殊构造的方式来选择。
齿轮段16还可相对于第一机构8的旋转运动轴X是偏心的，齿条17不与不可延伸的线缆14的端部平行，这样，第一机构8的角位移是相等的，从而可获得不可延伸的线缆14的头部15的可变直线运动，该移动适合于该变速器的实际移动，该移动相对于链轮系统和曲柄组的齿轮之间的恒定距离是倾斜的。
在图4至6中，示出了根据本发明第二实施例的控制装置21，该装置安装在通常为赛车用自行车的曲线型把手22上。
控制装置21是一个右侧控制装置，即安装在把手22的右侧曲线端部上，用于执行后部变速器的变速，但是很明显，可使用类似的装置作为左侧控制装置，其固定在把手的左侧曲线端，并与前部变速器相连。
同样，所示控制装置21是集成型的，但也可以不具有制动杆23。
控制装置21包括与把手22在其后部连接的支承体24，该支承体24通过已知的连接装置，例如通过夹具25与把手22的曲线紧握部在前部相连，并从把手22向前突出以便被可骑车人紧握。
控制装置21表现为用于控制减档的第一控制杆26和用于控制加档的第二控制杆27形式的手动驱动部件的特征。控制杆26和27可分别绕平行于轴X的轴而沿相对的曲线方向驱动，其中减速控制杆26由骑车人的拇指驱动，而另一个由骑车人的其他手指驱动。
响应骑车人实施的控制杆26和27的驱动移动，控制装置21的第一机构28通过绕轴X的旋转运动而在一组稳定的位置中分别沿第一方向和第二方向移动。
第一机构28未详细示出，这是因为出于已提及的原因它可具有任何已知的结构。特定的细节可被容易地发现，例如，在本公开内容的引言部分中所提到的文件EP 0504118 B1和US 6792826中找到，但是在这些文献中它分别沿第一方向和第二方向在一组稳定的位置中直接移动缠绕了线缆的鼓轮。
控制杆26和27中的一个或两个可被按钮替换，或者两个控制杆26和27可被一个控制杆替换。第一机构28可在两个方向上起作用活动，或者可在一个方向上起作用，而在另一个方向上可被释放。第一机构28还可仅适合于从稳定的角位置顺序移动至直接比邻的位置上，或者还可适合于在不是直接比邻的稳定角位置之间移动，或者它还可在两个方向上不同地实施。
具体来说，必须注意到-在图6的平面中-控制杆26和27的旋转轴设置在与第一机构28的旋转运动轴X成90°的位置上，从而以特定的人类工程学方式设置在控制装置21。
控制装置21的第二机构30将第一机构28的旋转运动转换成线缆端头固定器31的直线运动。
线缆端头固定器31由在支承体24的导轨32中滑动的转动臂31构成，该转动臂具有一个用于接收不可延伸的线缆34的端部的纵向孔33。该线缆34通过线缆端部34上的放大头部35钩住该转动臂31。
线缆34的第二端部与变速器相接合(未示出)。
控制装置21的第二机构30包括所述线缆端头固定器或转动臂31的齿轮段36和齿条37，齿轮段36和齿条37如图6所示那样啮合。
当第一机构28并且因此当齿轮段36作为骑车人驱动控制杆26或27之一的结果而从第一稳定角位置移动至第二稳定角位置时，齿轮段36和齿条37之间的接合将导致预定机构的转动臂31沿方向Y直线运动，该方向Y与第一机构28的旋转运动轴X正交，也与控制杆26，27的旋转轴正交。还应该注意到，方向Y基本上与把手2在曲线部分垂直，但基本上平行于把手的中心部分，其中线缆34沿该中心部分延伸。线缆34实际上从面对把手22的中心的支承体24的表面上引出，因此它既不受到扭应力也不受到弯曲应力。
在替换实施例中，线缆34的终端固定器31的轴Y可与第一机构28的旋转运动轴X平行或与其成锐角，并且第二机构30可以是包括两个共轭螺纹的蜗轮。在这种情况下，线缆34可类似于制动线缆38那样，例如从基本上平行于把手22的曲线部分的支承体24引出。
同样在第二实施例的情况下，齿轮段36可沿小于整个圆周的一个角度延伸，并且齿条37可仅沿转动臂31的纵向部分延伸。
同样在这种情况下，根据具体的链轮系统或具体的曲柄组，齿轮段36的曲率半径和齿轮段36及齿条37的共轭形状可以完全独立于第一机构28的具体构造的方式来适当地选择。
此外，同样在这种情况下，齿轮段36相对于第一机构28的旋转运动轴X是偏心的，齿条37不与不可延伸的线缆34的端部平行，从而可带来不可延伸的线缆34的头部35的可变直线平移，这种平移适合于该变速器相对于曲柄组的齿轮和链轮系统的齿轮之间的恒定距离的倾斜移动。
最后值得强调的是，在这一实施例中，第一机构28和第二机构30之间是直接接合的，但以类似于前述实施例的方式来设置中间部件也是可能的。
权利要求
1.用于驱动变速器的控制装置(1，21)，包括至少一个手动驱动部件(6，7，26，27)，用于发出沿第一方向切换变速器的指令，和沿与第一方向相反的第二方向切换变速器的指令，线缆端头固定器(11，31)，用于与不可延伸的线缆(14，34)的第一端部牢固地接合，其中该不可延伸的线缆具有与该变速器牢固地接合的第二端部，第一机构(8，28)，其响应于所述沿第一方向切换变速器的指令，并响应于所述沿第二方向切换变速器的指令，该第一机构在一组稳定的位置之间分别沿第一方向和第二方向运动，和第二机构(10，30)，其将第一机构(8，28)的运动转换为线缆端头固定器(11，31)的运动。
2.根据权利要求1所述的控制装置(1)，其特征在于，在所述第一机构(8)和所述第二机构(10)之间包括一个中间部件(9)。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第一机构(8，28)通过旋转运动在所述的一组稳定位置之间移动。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，线缆端头固定器(11，31)的所述运动包括直线分量。
5.根据权利要求4所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述线缆端头固定器(11，31)是一个被设置以接收线缆(14，34)端部的转动臂。
6.当权利要求4从属于权利要求3时，根据权利要求4所述的控制装置(1，21)，其特征在于，第一机构(8，28)的旋转运动轴(X)和线缆端头固定(11，31)的直线运动轴(Y)是正交的。
7.根据权利要求6所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第二机构(10，30)包括与齿条(17，37)接合的齿轮段(16，36)。
8.根据权利要求7所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述齿轮段(16，36)相对于第一机构(8，28)的旋转运动轴(X)是偏心的，并且所述齿条(17，37)与不可延伸的线缆(14，34)的所述端部不相平行。
9.当权利要求4从属于权利要求3时，根据权利要求4所述的控制装置(1，21)，其特征在于，第一机构(8，28)的旋转运动轴(X)和线缆端头固定(11，31)的直线运动轴(Y)不是正交的。
10.根据权利要求9所述的控制装置(1，21)，其特征在于，第一机构(8，28)的旋转运动轴(X)和线缆端头固定器(11，31)的直线运动轴(Y)是平行的。
11.根据权利要求9和10中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第二机构(10，30)包括一蜗轮。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述至少一个手动驱动部件(6，7，26，27)选自双向控制杆；一对控制杆；控制杆和按钮；一对按钮。
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第一机构(8，28)是沿双向起作用的。
14.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第一机构(8，28)沿第一方向是起作用的，而沿第二方向可释放。
15.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，所述第一机构(8，28)能在所述一组稳定位置中的两个不靠近的稳定位置之间，沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向运动。
16.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1，21)，其特征在于，控制装置是集成的，还用于驱动自行车制动器(3，23)。
17.根据前述权利要求中的任意一项所述的控制装置(1)，其特征在于，它适合于安装在直线型把手上。
18.根据前述权利要求1-16中的任意一项所述的控制装置(21)，其特征在于，它适合于安装在曲线型把手上。
全文摘要
本发明涉及一种用于驱动变速器的控制装置(1)，包括至少一个手动驱动部件(6，7)，用于发出沿第一方向切换变速器的指令，和沿与第一方向相反的第二方向切换变速器的指令，线缆端头固定器(11)，用于与不可延伸的线缆(14)的第一端部牢固地接合，其中该不可延伸的线缆具有与该变速器牢固地接合的第二端部，第一机构(8)，其响应所述沿第一方向切换变速器的指令，并响应所述沿第二方向切换变速器的指令，该机构在一组稳定的位置之间分别沿第一方向和第二方向移动，和第二机构(10)，其将第一机构(8)的运动转换为线缆端头固定器(11)的运动。
文档编号B62M25/00GK1970384SQ200610162829
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者朱塞佩·达尔普拉, 安德烈亚·德普雷托 申请人:坎培诺洛有限公司