专利名称：用于自行车上的控制装置的机械连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械连接装置，该机械连接装置设计用于作用在相对于一个机械部件(可以是自行车的车把或等同物)固定的控制机构和相对于同一机械的另一部件固定 的受控机构之间，所述第二部件可以是自行车的车架。当该机械是自行车时，“控制机构”通 常包括一些形式的杠杆，而“受控机构”通常为间或齿轮。
背景技术：
由于自行车的前轮需要相对于车架旋转，因此连接装置必须适应该旋转运动。专 利说明书FR571408描述了一种方式，该方式对于单个的后闸来说，可以实现连接装置必须 适应前轮的旋转运动。其它已知技术使用拉线缆线(Bowden cable)，该拉线缆线应足够柔 韧，以允许车把和相关部件的一定程度的旋转；但是不能适应在一些所谓的“自由式”自行 车上所需的前轮支架不受限制的旋转。为了解决该问题，已经有很多用于拉线缆线的两部 件之间的旋转连接的提案，如专利说明书US5992869和GB2351327中所描述的。这些已知的旋转连接都不能用于自行车车架的固定部分上的多于一个的受控机 构。由于大部分自行车具有至少两个这样的机构，例如后闸和一个齿轮，或后闸和两个齿 轮，因此这是个严重的问题。
发明内容
根据本发明，提供一种用于机械的控制装置，所述机械包括第一部件和安装来围 绕轴线相对于所述第一部件进行旋转运动的第二部件，所述控制装置包括机械连接装置， 所述机械连接装置设计用于作用在相对于所述机械的第一部件固定的控制机构和相对于 所述机械的第二部件固定的受控机构之间，所述机械连接装置包括轴承，所述轴承具有可 围绕所述轴线相对旋转并分别连接到所述控制机构和受控机构的两个部件，其特征在于， 第二连接装置设计用于作用在相对于所述机械的第一部件固定的第二控制机构和相对于 所述机械的第二部件固定的第二受控机构之间，所述第二连接装置包括第二轴承，所述第 二轴承关于所述第一轴承径向向外设置并具有围绕所述轴线相对旋转并且分别连接到所 述第二控制机构和第二受控机构的两个部件。由于轴承关于所述轴线设置在不同的径向位置处，因此不同的连接装置不会彼此 干涉，并且如果需要，可布置成一个在另一个内，以使其沿轴向方向不占据过大的尺寸。其 中优选前述机械为自行车，并且所述第一部件和第二部件分别相对于前轮叉和车架固定， 这使得可以将连接装置围绕杆设置，其中前轮叉安装在杆上并且设置在车架的头管内。
现在将以举例的方式参照附图描述可完成本发明的方式，附图中图1是根据本发明构造的具有控制装置的自行车头管的立体视图，显示了前轮叉 和杆；
图2是以沿图1的X-X轴并且通过线II-II的横截面部分显示的图1的头管的内部部件的立体视图；图3是图2中所示部件的平面视图，其顶部承载支架去除以展示内部支撑圆柱体， 其它内部部件未显示在该图中；图4是图3的仅内部支撑圆柱体的立体视图；和图5是穿过图2中以较少的细节示出的连接装置轴承中的一个轴承的放大轴向剖 视图。
具体实施例方式首先参照图1，示出的自行车包括车架1，车架1包括头管2，头管2承载上部主轴 承组件2A和下部主轴承组件2B。转向杆3穿过头管，并且在这些主轴承中关于轴线X-X旋 转。杆3支撑前轮叉4和车把(未显示)。后间连接装置包括手动控制装置(未显示)，其安装在车把上并连接到上部拉线 缆线7A。这通过将在后面描述的连接装置轴承连接到下部拉线缆线7B，该下部拉线缆线7B 通到自行车的后车闸机构。齿轮连接装置包括手动控制装置(未显示)，其也安装在车把上并连接到上部拉 线缆线6A。这通过将在后面描述的连接装置轴承连接到下部拉线缆线6B，该下部拉线缆线 6B通到自行车的齿轮机构。第二齿轮连接装置包括手动控制装置(未显示)，其也安装在车把上并连接到上 部拉线缆线5A。这通过将在后面描述的连接装置轴承连接到下部拉线缆线5B，该下部拉线 缆线5B通到第二齿轮机构。现在参照图2，3和4，上部主轴承2A具有部件2D，部件2D接纳上部拉线缆线5A、 6A和7A并且具有圆锥形中心孔，通过该圆锥形中心孔，上部主轴承2A由未示出的压装配 件夹紧到杆3(图2中也未示出)。头管的下部圆锥形套管2E接纳下部拉线缆线5B、6B和 7B(6B未显示)。部件2D和2E形成有圆形凹槽2F、凸缘2G和凹部2H，其用于关于头管同 轴设置的直径逐渐增大的四个圆柱状导引管8、9、10和11。导引管8和10相对于部件2D 固定，并且因此随把手旋转，而导引管9和11相对于部件2E并且因此相对于自行车的头管 和车架固定。导引管11紧贴地装配在头管2内，头管2在图2中未显示。圆柱状支架8、9、10和11在其之间形成三个环形截面的垂直通道12、13和14，三 个轴向环形滚珠轴承15、16和17引导在该三个环形截面的垂直通道12、13和14中。当处 于其运动极限位置之间的中间位置时，滚珠轴承15、16和17都具有相同的轴向位置。图2 显示出由于一个或多个控制装置的操作使轴承16低于其他轴承。这些滚珠轴承都设计用 于传递主轴向力。图5以举例的方式示出轴承15，其它轴承除了其直径外与此类似。该轴承15具有 连接到缆线7A的上部环15A，并且其外部圆柱状表面形成有凹部，滚珠座圈15B装配在该凹 部中。部件15A和15B具有孔，并且通过穿过这些孔的三个销15C钉锁定在一起，以形成轴 承的顶部。该轴承还具有下部环15D，其连接到缆线7B，并且其内表面形成有凹部，滚珠座 圈15E装配在该凹部中。部件15D和15E通过三个销钉15F锁定在一起，以形成轴承的底 部部件。滚珠15G保持在滚珠座圈15B和15E之间，垫圈15H装配在该顶部件15B和底部件15D之间，以通过该轴承传递挤压力。销钉15C从环15A的内表面向里突出进入到引导圆柱体8中的三个各自的槽8A中。由于引导圆柱体8相对于车把固定，因此这确保轴承15的包括部件15A和15B的顶部 半体(top half)随车把旋转，但是不会卡在空间12。销钉15F从环15D的外表面向外突出进入到引导圆柱体9中的三个各自的槽9A中。由于引导圆柱体9关于车架固定，因此这确保轴承15的包括部件15D和15E的底部半 体(bottom half)相对于车架不旋转，并且不会卡在空间12中。轴承16和17的结构及将其引导在空间13和14中而不卡住的方法与轴承15的 类似。不同之处仅在于轴承的直径和销钉向内和向外突出的选择，这总是选择成使得下部 轴承部件(连接到待控制的闸或齿轮)能够使其销突出进入到相对于车架固定的圆柱体的 槽中，同时上部轴承部件(连接到手动操作控制机构)能够使其销突出进入到相对于转向 杆固定的圆柱体的槽中。应注意的是，虽然内和外圆柱体8和11仅需要三个槽来分别接纳 轴承15和17的下部和上部部件的销，但是中间圆柱体9需要六个槽来引导轴承15和16 的下部部件；并且中间圆柱体10同样需要六个槽来引导轴承16和17的上部部件。操作中，当拉力施加到闸缆线7A时，轴承部件15A升高，由通道12的壁和销15C 在相应的槽8A中的作用引导，这允许轴向运动，同时限制部件15A随车把旋转，即使存在将 干涉部件15摩擦旋转的任何砂砾或其它不期望的材料或影响。换种方式来说，部件15A关 于车把的旋转由槽8A防止。由于该作用，在车把旋转过程中拉线缆线7A没有弯曲，而该弯 曲可能对易于使轴承15倾斜并因此将轴承15卡在或阻塞在通道12中的施加力有影响，。 还可避免闸的意外操作。轴承部件15A和15B的向上移动还使部件15E和15D在通道12内升高，牵拉拉线 缆线7B，由此操作后闸。销15F在槽9A中的作用防止部件15D相对于车架旋转，即使存在 将干涉部件15D摩擦旋转的任何砂砾或其它不期望材料或影响。由于该作用，在车把旋转 过程中拉线缆线7B不弯曲，而该弯曲可能对易于使轴承倾斜并且因此将该轴承卡在或阻 塞在通道12中的施加力有影响。该作用还防止车把的旋转可能意外操作闸的风险。两套齿轮的操作遵循与用于后闸系统所描述的的原理相同的原理。由于轴承允许无限制的旋转，因此可能进行车把的完整的360度旋转。在该操作 过程中，拉线缆线5A、6A和7A相对于车把保持彻底静止，同时缆线5B、6B和7B相对于车架 保持静止，消除了缆线缠绕或不利地弯曲的任何可能。由于不会出现缆线的弯曲，因此在可 替代结构中可能使用非挠性连接，其可包括机械、电动机械、液压或气动部件，来代替拉线 缆线。虽然本发明已经特别关于自行车进行了描述，但是相同的原理可同样很好地用于 其它机械中，包括其中需要不止一个机械控制连接装置来经过两个相对旋转部件之间的机 械手和关节连接机械。
权利要求
一种用于机械的控制装置，所述机械包括第一部件和安装来围绕轴线相对于所述第一部件进行旋转运动的第二部件，所述控制装置包括机械连接装置，所述机械连接装置设计用于作用在相对于所述机械的第一部件固定的控制机构和相对于所述机械的第二部件固定的受控机构之间，所述机械连接装置包括轴承，所述轴承具有围绕所述轴线相对旋转并且分别连接到所述控制机构和受控机构的两个部件，其特征在于，第二连接装置设计用于作用在相对于所述机械的第一部件固定的第二控制机构和相对于所述机械的第二部件固定的第二受控机构之间，所述第二连接装置包括第二轴承，所述第二轴承关于所述第一轴承径向向外设置，并且具有围绕所述轴线相对旋转并且分别连接到所述第二控制机构和第二受控机构的两个部件。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述机械为自行车，并且所述第一部 件包括前轮支架，所述第二部件包括所述自行车的车架。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，第三机械连接装置设计用于作用 在相对于所述第一部件固定的第三控制机构和相对于所述第二部件固定的第三受控机构 之间，所述机械连接装置包括第三轴承，所述第三轴承关于所述第二轴承径向向外设置，并 且具有围绕所述轴线相对旋转并且分别连接到所述第三控制机构和第三受控机构的两个 部件。
4.根据权利要求1、2或3所述的控制装置，其特征在于，每一个轴承封装另一个轴承和 /或由另一个轴承封装。
5.根据权利要求2或从属于权利要求2时的权利要求3和4中任一权利要求所述的控 制装置，其特征在于，所述轴承围绕将前轮叉连接到车把的杆。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述轴承封装在头管内，所述杆可旋 转地安装在头管中。
7.根据权利要求2或从属于权利要求2时的权利要求3到6中任一权利要求所述的控 制装置，其特征在于，所述受控机构为后间和/或齿轮。
全文摘要
自行车车把安装控制装置和后闸及齿轮之间的传统的连接装置不能适应如某些所谓的“自由式”自行车上所需的车把的不受限制的旋转。已有的对解决该问题的尝试使用包括具有围绕轴线可相对旋转的两部件的轴承的连接装置。但是该提议不能处理其中存在两个或多个待控制机构例如后闸和齿轮的情况。该问题通过使用多个轴承(15，16，17)解决，所述多个轴承(15，16，17)共用公共旋转轴线(X-X)，但是关于该轴线设置在不同的径向位置处。这避免不同连接装置之间的干涉，并且使得可能围绕自行车的前轮叉安装其上的杆设置连接装置。可能的合适位置可在自行车车架的头管内。本发明不限于与自行车一起使用，并且可用于机械手和其他机械中。
文档编号B62K21/06GK101808887SQ200880108687
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年10月1日
发明者格雷厄姆·科尔宾 申请人:格雷厄姆·科尔宾