旋转锁杆-框形锁及自行车安全系统 【技术领域】
本发明涉及一种用于自行车的旋转锁杆-框形锁。
背景技术
旋转锁杆-框形锁具有一个锁杆支撑机构与一个锁杆插入机构，它直接或借助于固定的连接锁杆安装在自行车的车架上。一个旋转锁杆可旋转地安装在锁杆支撑机构上，它可以在一个例如水平的开锁位置及一个例如竖直的锁定位置之间旋转，这种情况下在锁定位置上的旋转锁杆穿过自行车的一个车轮。在锁定位置，旋转锁杆的自由端插入锁杆插入机构。通过将旋转锁杆转动至锁定位置同时借助于联锁装置将其固定于锁定位置的方法，车轮同样能够被锁住。
此外，这样的旋转锁杆通常具有一个操纵杆，它与旋转锁杆相连接，以便能够从开锁位置转动至锁定位置。
另外这种框形锁为人所熟知，在其上面附加安装着一个固定机构，保险绳的绳夹具通过该固定机构固定于框形锁上。这种保险绳允许将自行车固定于固定物上以增加附加的安全，如固定于路灯柱。通过这种方法不仅可以通过旋转锁杆卡在辐轮中来保护自行车免受他人的盗取，自行车还可以避免从固定物上被移开，如被拉走。
在为人所熟知的旋转锁杆-框形锁中，固定机构由例如联锁装置所组成，固定机构的作用是将旋转锁杆固定于锁定位置上。这种联锁装置的结构同时可以用于旋转锁杆的联锁以及保险绳的固定，但是由于昂贵而不受欢迎。此外，由于一方面需要操作旋转锁杆的操纵杆，另一方面需要操作保险绳夹具，最终还要操作原有的联锁装置，因此这种框形锁的使用很麻烦。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种带有简单结构的旋转锁杆-框形锁，在该装置上可以通过简单地操作来确保保险绳夹具。
通过根据权利要求1所述的旋转锁杆-框形锁的各项特征，并且特别是通过以下的方式，可以实现本发明的目的，固定机构包含后端卡紧部分，当旋转锁杆借助于操纵杆从开锁位置转动至锁定位置时，绳夹具借助于操纵杆能够固定在后端卡紧部分上。
根据本发明的框形锁的固定装置具有以下特点，它与旋转锁杆-操纵杆共同作用，通过旋转锁杆的自动转动操作能够使保险绳夹具固定于后端卡紧部分上。因此不需要对原来框形锁的闭锁装置进行昂贵的修改。起代替作用的仅仅是设置一种后端卡紧部分，使保险绳夹具能够被导入或挂上去。现有的旋转锁杆-操纵杆有能力保护，更确切地说是卡住，安装在后端卡紧部分的保险绳夹具，以防止其脱出，特别是从侧面脱出。
同样这种旋转锁杆的操作也是简单而有利的，因为通过借助于操纵杆的旋转锁杆的一个转动操作，而这个动作对于锁上自行车的车轮是必须的，同时可以将绳夹具固定于框形锁上，特别是固定于所谓的后端卡紧部分上。以这种方式甚至出现这样的可能性，通过操作者的一个动作就能够同时操作保险绳夹具和旋转锁杆-操纵杆。
与旋转锁杆发明相关的所谓的保险绳并不绝对是旋转锁杆的一部分，而是一个能够与此独立的部分。然而此项发明同时也包括了一个自行车安全系统，这个系统带有一个已说明样式的旋转锁杆-框形锁和一个保险绳，其绳夹具被固定在框形锁上。此外此项发明还与一种已说明样式的框形锁有关，它包含一个具有后端卡紧部分的固定机构，此机构用来将装备有保险凸缘(Sicherungsbund)的保险绳夹具固定于后端卡紧部分上。
关于保险绳能够选择例如钢丝绳、带有表面淬硬层的绳子、螺旋型钢丝绳、链条或者铰接短环。保险绳相对于绳夹具的另一端能够形成搭环，它能够形成一个套圈用来环绕套住例如一个路灯柱。然而将保险绳相对于绳夹具的一端永久地固定在框形锁上是可能的，这样可以将框形锁与保险绳组成一个整体。
这样固定机构的后端卡紧部分与操纵杆共同作用，当操纵杆被转动至旋转锁杆的锁定位置时用操纵杆来保护，确切地说是卡住，保险绳夹具以防止其从后端卡紧部分的侧面脱出。
此外优选后端卡紧部分保护，确切地说是卡住，与固定机构相连接的绳夹具，防止其从绳夹具的纵轴方向轴向脱出。
特别是绳夹具在其轴向端部具有一个保险凸缘，后端卡紧部分至少沿着周长的一部分将绳夹具的保险凸缘从后面部分卡住，以保证轴向的固定，这样绳夹具可以从固定机构的侧面导入。
根据一种特别有利的结构形式，绳夹具能够被安装在操纵杆上，例如通过将操纵杆制成支撑销状，以及将绳夹具制成带有一个插入孔的空心状，以便支撑销的插入。在这种情况下，操纵杆能够间接地，也就是借助于放置在上面的绳夹具进行转动操作，以使旋转锁杆从开锁位置旋转至锁定位置。通过这种转动运动，后端卡紧部分就像刚才所说的，至少可以将绳夹具的保险凸缘从后面部分卡位，这样放置着绳夹具的操纵杆就能从固定机构的侧面导入了。因此对于这种结构形式，一种框形锁特别简单的操作也是可能的，因为用户能够仅仅用一只手将绳夹具放置在操纵杆上面，然后借助于已经握住的绳夹具转动操纵杆，以将旋转锁杆转动至锁定位置。
选择下面的结构形式同样是可能的，首先将带有保险凸缘的绳夹具从侧面导入固定机构，然后操纵杆这样被旋转，一方面旋转锁杆从开锁位置至锁定位置移动，另一方面操纵杆这样卡住绳夹具以防其从固定装置的侧面脱出。
根据一种有利的改装，安装在锁杆支撑机构上的旋转锁杆在轴向的基本位置上沿着锁杆的纵向加了预紧力，同时锁杆支撑机构具有一个锁定机构，只要旋转锁杆定位于开锁位置并到达轴向的基本位置，它就可以防止旋转锁杆进行不希望的旋转运动。旋转锁杆能够直接借助于操纵杆或者间接借助于放置于操纵杆上的绳夹具从这个位置轴向移入一个轴向的旋转位置，在这个位置，旋转锁杆能够自由地从开锁位置旋转至锁定位置。换句话说，锁定机构防止旋转锁杆向自行车的辐轮方向作不希望的转动，这样车轮特别是在行进过程中不会受到旋转锁杆的意外的阻碍。通过旋转锁杆反抗预紧力的轴向移动，克服了锁定，并且旋转锁杆能够自由转动。
选择或者附加的改装能够使旋转锁杆具有轴向的预紧力，这样在锁定位置，旋转锁杆能够借助于操纵杆移入一个轴向的联锁位置，在这个位置上旋转锁杆的自由端插入锁杆插入机构，并且在那里能够被锁住。用这种方法，旋转锁杆在达到通常是水平的锁定位置以后，它能够沿着锁杆插入机构和内藏的联锁装置的轴向方向被移动。
在锁定位置时，用于联锁旋转锁杆的联锁装置不是在锁杆支撑机构内的，而是与之相分离的。这种结构有一个优点，也就是通过这种方法，联锁装置能够布置于锁杆插入机构外壳的内部，在中心的位置得到特别好的保护，于是就可以得到一个具有紧凑简单结构的联锁装置，例如在中心位置安装一个常规的关闭销。
首先根据这样的结构，在锁杆插入机构中心布置关闭销，并使用一个用于联锁旋转锁杆自由端的转动闩是可能的，它能够通过在关闭销的驱动下绕着关闭销的纵轴作回转运动。一种这样的转动闩有利于联锁装置的紧凑结构，并且它可以借助于“击打开启”的方法防止未经许可的开锁，使用这种方法，通过几次锤击在很短时间内就能使一个预紧的转动闩够到达开锁位置。此外这种转动闩能够使用便宜的淬火钢来制造，因此相对于压力铸制成的转动闩，它能提供更高的启动安全性。
【附图说明】
其他实施方式将在下面的论述中提及。下面本发明将借助于图示进行举例解释。
图1为旋转锁杆-框形锁和保险绳，此时旋转锁杆处于开锁位置。
图2为框形锁，此时旋转锁杆处于锁定位置，并且保险绳固定在框形锁上。
图3a、3b、3c为框形锁的锁杆支撑机构截面视图、顶视图以及底视图，此时旋转锁杆处于开锁位置的内部，处于轴向的基本位置。
图4为锁杆支撑机构截面视图，此时旋转锁杆处于开锁位置的内部，在轴向转动位置。
图5a、5b为锁杆支撑机构前截面视图及侧截面视图，此时旋转锁杆还是处于开锁位置的内部，在轴向转动位置。
图5c为框形锁的锁杆插入机构，此时旋转锁杆处于锁定位置的内部，在轴向转动位置。
图6a为锁杆支撑机构截面视图，此时旋转锁杆处于锁定位置的内部，在轴向联锁位置。
图6b为锁杆插入机构，此时旋转锁杆处于锁定位置的内部，在轴向联锁位置。
图7为锁杆插入机构不同零件的斜向分解视图。
图8为与图5a相应的根据一个替代实施方式的锁杆支撑机构的一部分的截面视图。
【具体实施方式】
图1为在透视图视角下的旋转锁杆-框形锁，它带有一个基本上是U形的连接锁杆11。锁杆支撑机构15的圆柱状罐形外壳13安装在连接锁杆11的一端，例如采用焊接的方法。连接锁杆11的另一端安装着锁杆插入机构19的圆柱状罐形外壳17。
直棒状的旋转锁杆21可旋转地安装在锁杆支撑机构15上。在根据图1的描述中，旋转锁杆21处于竖直垂直的开锁位置。旋转锁杆21的自由端具有一个前端倾斜的锁杆头25，它的底端有一个回旋状的联锁槽23。旋转锁杆21在相对于锁杆支撑机构15的另一端，有一个销钉状的轴向延长部分，也就是操纵杆27。操纵杆27通过一个锁眼状的缺口突出于罐形外壳13，该缺口处于罐形外壳13的侧壁29，在该处有一个基本上是圆形的取出口31和一个与之连通的狭长的缝隙接纳部33。罐形外壳13的侧壁29处围绕着缝隙接纳部33有着一个后端卡紧部分35，关于这点以后还会提及。
在锁杆插入机构19的正面，与罐形外壳17的纵轴同心安装着关闭销37。罐形外壳17的空心圆柱侧壁39具有一个锁杆插入口41，其面向锁杆支撑机构15。
此外在图1中还有一根保险绳45，它在一端具有一个带有颈部49的绳夹具47，和一个与之相连接的保险凸缘51。绳夹具47为空心结构，在其正面安装着插入开口53(参见图1透视图)。保险绳45的另一端形成了一个搭环55。
在图1中所显示的旋转锁杆-框形锁及保险绳45共同构成了自行车安全系统，其工作原理如下所述：
该安全系统应用于自行车的安全保障，尤其是自行车的防盗安全。为了达到这个目标，旋转锁杆-框形锁借助于连接锁杆11永久安装在自行车车架上，连接锁杆11的两个杆安装在自行车的后轮边上(图1中未显示)。
保险绳45的绳夹具47例如穿过搭环55环绕一个路灯柱。绳夹具47借助于插入开口53安装在框形锁操纵杆27的突出销上，此时保险凸缘51通过安装在罐形外壳13侧壁29的取出口31导入，以便于保险凸缘51能够定位于侧壁29内部。
接着借助于安装着的绳夹具47，操纵杆27克服少量的轴向预紧力压入罐形外壳13，以从锁定位置释放，这个过程将在后面解释。因此借助于安装着的绳夹具47将操纵杆27旋转90度，使旋转锁杆21从图1所示的竖直开锁位置移动至水平的锁定位置。操纵杆27与颈部49同时沿着通道状的缝隙接纳部33运动。绳夹具47可以用以防止从操纵杆27发生轴向脱出，因为安装于罐形外壳13的侧壁29的后端卡紧部分35至少将绳夹具47的保险凸缘51从后面部分地卡住。
接着旋转锁杆21借助于安装在操纵杆27上的绳夹具47，克服所谓的预紧力进一步地轴向移动，以使锁杆头25导入锁杆插入机构19的锁杆插入口41并在那里联锁，这个过程将在后面解释。现在旋转锁杆21在锁定位置联锁，使相对应的车轮被锁住。同时处于锁杆支撑机构15内的绳夹具47不仅可以防止轴向脱出，还能够借助于操纵杆27卡紧，以防止从后端卡紧部分35的侧面脱出。
图2为已经使用状态。保险绳45用搭环55形成了一个套圈61，它套住了一个路灯柱63。绳夹具47通过保险凸缘51被卡在锁杆支撑机构15的缝隙接纳部33内。旋转锁杆21定位于水平锁定位置并在锁杆插入机构19中被锁定。这样自行车受到了双重保护，以免自行车被偷。
旋转锁杆21的开锁和保险绳的释放可以按照相反的顺序进行：首先借助于合适的钥匙使关闭销37发生相应的运动，通过该运动，锁杆头25就能被解锁。因为旋转锁杆21有轴向预紧力，锁杆插入口41就能够自动分离。借助于安装在操纵杆27上的绳夹具47或者因为相对应的预紧力，旋转锁杆21就回转到竖直的开锁位置。最后用户能够通过把保险凸缘51从罐形外壳13取出口31分离，从而把保险绳45从锁杆支撑机构15取出。当旋转锁杆再次回到竖直的基本位置时，旋转锁杆21的轴向预紧力发挥作用，将其卡住以防止发生不希望的转动运动。
所示的安全系统提供了以下的优点。在用于该装置的花费不高的同时，安装于框形锁上的保险绳45提供了进一步的安全，因为相对于本来就需要的操纵杆27，仅仅安装于锁杆支撑机构15上的取出口31和缝隙接纳部33是必须的。首先安全系统的操作是极其简单与舒适的，因为首先用户仅仅必须用一只手将绳夹具47放置于操纵杆27上，然后一并转动带有操纵杆27的绳夹具47，并轴向移动绳夹具47，从而同时使旋转锁杆21锁定，并使保险绳45固定。另外带有绳夹具47的保险绳45是否真正准确地被固定于框形锁上，对于用户并不会更明显。
下面将参照图3至图7对图1及图2的框形锁的结构及工作方式进行更为具体的说明。
图3a为锁杆支撑机构15的截面视图。在罐形外壳13的内部有两个半壳件71，它们完全围绕着旋转锁杆21安装且轴向可移动。两个半壳件71在罐形外壳13内部围绕着旋转轴73安装，并能够旋转，这样是为了将可以进行附加轴向移动的旋转锁杆21可旋转地安装在其中。
旋转锁杆21和操纵杆27制造成一体的旋转对称的加强旋转零件。在与操纵杆的连接处，旋转锁杆21具有一个外冲击环75，还有一个内冲击环77，在两个环之间还有一个中冲击环79。旋转锁杆21借助于压力弹簧81在操纵杆27承载端的轴向施加预紧力，此时压力弹簧81一端置于半壳件71上，另一端置于中冲击环79。因此压力弹簧81使旋转锁杆21在如图3a所示的基本位置预紧。旋转锁杆21沿着预紧力方向的轴向运动受到内冲击环77的限制，其位于罐形外壳13的侧壁29侧，轴向运动同时也受到中冲击环79的限制，其位于半壳件71的限制环82侧。
参照图3a的截面视图可以进一步发现，罐形外壳13的侧壁29具有一个导向槽83，它允许旋转锁杆21在大约90度的范围内转动。
此外在半壳件71和旋转锁杆21的后面有一个螺旋弹簧85，它在所示的竖直开锁位置对旋转锁杆预紧。
在图3a所示的轴向的基本位置，旋转锁杆21通过锁定机构防止从所示的开锁位置进行不希望的旋转运动。这个锁定机构处于锁杆支撑机构15的侧面，由罐形外壳13的侧壁29的锁定部分87组成，它限制着取出口31和缝隙接纳部33之间的通道(图3b)。靠近锁定部分87同样放置着旋转锁杆21的外冲击环75，作为用于锁定作用的相对件。
图3b为锁杆支撑机构15相对于图3a的顶视图，特别可以看到操纵杆27，旋转锁杆21的外冲击环75此时与其紧接着，以及可以看到缝隙接纳部33。此外从图3b可以明显看到，外冲击环靠着侧壁29的锁定部分87安装。
图3c为锁杆支撑机构15相对于图3a的底视图，从图中可以特别看到带有内冲击环77的旋转锁杆21以及位于侧壁29上的导向槽83。
图4为锁杆支撑机构15的对应于图3a的截面视图，此时保险绳45的绳夹具47放置于操纵杆27上，并插入绳夹具47的插入开口53。此外操纵杆27借助于绳夹具47已经克服了压力弹簧81的压力，在轴向少量移动，以便于用压力将绳夹具47置于旋转锁杆21的外冲击环75上，并使绳夹具47的保险凸缘51正好安置在罐形外壳13的侧壁29内部。这样就能克服所述的旋转锁杆21对于不希望的旋转运动的阻碍作用。而当旋转锁杆21处于竖直的开锁位置时，它占据轴向转动位置。
此外在图4为旋转锁杆21的轴向转动位置时，它能够借助于放置于上面的绳夹具47转动90度并能转到水平的闭锁位置。在这种情况下必须克服螺旋弹簧85产生的预紧力。
图5a为闭合状态。旋转锁杆21处于轴向旋转位置，也就是说绳夹具47的保险凸缘51正好位于罐形外壳13的侧壁29的内部。绳夹具47现在可以防止从锁杆支撑机构15的侧面脱出，因为绳夹具47的颈部49不再处于取出口31，而是被狭长的缝隙接纳部33所围绕，并且侧壁29的后端卡紧部分35从后端将保险凸缘51卡住。
图5b为锁杆支撑机构15的对应于图5a的侧截面视图，视图沿着一个通过绳夹具47延伸的平面进行剖面。从这里可以看出，以缝隙接纳部33为边界的侧壁29的后端卡紧部分35环绕着绳夹具47的颈部49，同时从后面卡住保险凸缘51。
此外从图5a及图5b所示的状态可知，当旋转锁杆21处于水平闭锁位置时，它能够克服压力弹簧81引起的预紧力在锁杆插入机构19的方向作轴向运动，这样使锁杆头25插入锁杆插入机构19，关于这点将在后面论述。
图6a为旋转锁杆21到达水平闭锁位置。绳夹具47通过侧壁29的后端卡紧部分35防止从操纵杆27的轴向脱出。因为现在旋转锁杆21被锁定且因此防止回转到竖直的开锁位置，绳夹具47也不再能够从缝隙接纳部33的侧面出来。
图7为锁杆插入机构19的联锁装置的简化分解视图，此装置用来锁上旋转锁杆21。图示为基本上是空心圆柱体的罐形外壳17，在其侧面带有锁杆插入口41。此外可以看到在关闭销37的正面有一个拨杆元件91。
图7此外还有一个用淬火钢制成的转动闩93。它包含一个基础平面95，在其中心带有一个耦合口97，用来直接或间接地与关闭销37的拨杆元件91耦合工作。此外转动闩93在基础平面95的侧面包含一个锁闩部分99，它显示出一个拱形，这样它就能安装于关闭销37与罐形外壳17之间的空间中。另外转动闩93有一个连接舌101用以连接拉力弹簧(在图7中未显示)。
最后图7显示的是一个后侧壁103，连接锁杆11被固定在上面。与图7所示分解视图不同，罐形外壳17也能够作为一个部分与后侧壁103同时制成。
图7所示的闭锁装置的工作方式将在后面根据图5c与图6b进行说明。
图5c为锁杆插入机构19，以及旋转锁杆21的自由端处于图5a及图5b所示的锁杆支撑机构15状态的简化截面视图，此时旋转锁杆21虽然已位于锁定位置，但只是处于轴向转动位置。在此状态锁杆头25已经直接贴近锁杆插入机构19的锁杆插入口41。转动闩93借助于固定于连接舌101上的拉力弹簧105预紧，以使锁闩部分99能够从内部部分挡住锁杆插入口41。
在图6a所示的情况下，通过对于相应操纵杆27，确切地说是对于安装在上面的绳夹具47的操作，使旋转锁杆21在锁杆插入机构19的方向进行轴向运动，因此带有斜面的锁杆头25首先抓住锁闩部分99，然后在短时内将其向后推，此时安装于罐形外壳17的内部可以旋转地转动闩93克服拉力弹簧105的拉力发生运动。很快联锁槽23位于锁闩部分99的深处，同时在拉力弹簧105产生的扭矩作用下锁闩部分被锁上，并卡住联锁槽23。
图6b为到达状态时又一个截面视图，其与在图6a中已显示的锁杆支撑机构15的状态相适应。旋转锁杆21定位于轴向联锁位置，此时锁杆头23被转动闩93的锁闩部分95从后面部分卡住。因此可以防止旋转锁杆21从锁杆插入口41轴向脱出，此时锁闩部分99特别通过罐形外壳17的侧壁39防止外部的操作。
通过图7、图5c及图6b所描述的联锁机构还可以发现，所述转动闩93的卡合装置并不是必须的。转动闩93可以选择通过强迫导向与关闭销37耦合。基本上，锁杆插入机构19的内部仅仅是放置联锁装置。这样就使关闭销37的中心布置及旋转安装的转动闩93的使用成为可能。这样就能使框形锁避免根据“击打开启”原则造成的不经允许的释放。此外对于开启或其他的操作，由淬火钢制成的基础平面95在反面对关闭销的正面提供了一个特别有效的保护。
此外对于已经说明的联锁机构还可以看出，在拉力弹簧105的位置上还能够设置压力弹簧，用于对转动闩93在闭合方向上预紧。
对于根据图1至图7进行说明的例子还可以看出，锁杆支撑机构15和锁杆插入机构19安装于自行车车架上的间接固定不是必须借助于连接锁杆11，而典型的方式是可以在后来使用该设备。也可以如下选择，尤其是在自行车的出厂装备上，将相对应的罐形外壳13、17直接与自行车车架连接。
图8为与图5a相对应的截面视图，是锁杆支撑机构15与保险绳45的一种可选实施方式的一部分的截面视图。在这种实施方式中，绳夹具47同样是从位于罐形外壳13的侧壁29的取出口31从侧面导入缝隙接纳部33，以便于被缝隙接纳部33环绕的侧壁29的后端卡紧部分35从后面卡住绳夹具47的保险凸缘51。
然而，在此实施方式中绳夹具47不能放置于操纵杆27上。在操纵杆27从竖直的开锁位置旋转至水平锁定位置的独立动作前，绳夹具47首先从侧面导入缝隙接纳部33，这样可以将其卡住，防止绳夹具47从缝隙接纳部33的侧面脱出。
根据图3至图7所述的结构，这种结构形式的锁杆支撑机构15能够具有更多不同的结构。尤其是旋转锁杆21和操纵杆27能够存在着轴向运动的可能性。