CN101943230A - 具有单向管系的单体液压盘式刹车钳 - Google Patents

Abstract

具有单向管系的单体液压盘式刹车钳，其包括壳体，壳体具有协同限定刹车开口的第一和第二侧部以及第一和第二端部。壳体还包括第一和第二活塞容纳开口以及第一和第二流体开口。卡钳还包括容纳在第二流体开口内的螺栓，螺栓包括轴，轴具有在其外表面内限定的一部分流体路径，包括至少一条通道和至少一个缩径部分。流体路径从第一流体开口延伸至第二流体开口。至少一条通道和至少一个缩径部分是流体路径的一部分并且在第一和第二活塞容纳开口之间流体连通。

Description

具有单向管系的单体液压盘式刹车钳

技术领域

本发明涉及液压盘式刹车，并且更具体地涉及一种具有单向管系(one way plumbing)的液压盘式刹车钳。

背景技术

近年来，某些高性能自行车都已将液压盘式刹车包括在内。液压盘式刹车系统通常包括卡钳壳体、第一可移动刹车片以及固定或可移动的第二刹车片。可移动的刹车片通常被连接至响应于通过卡钳壳体内的液压管施加的流体压力而可移动的活塞。刹车片被设置在转子的任意一侧，转子被连接至自行车的前轮或后轮。在向一个或多个活塞施加流体压力之后，刹车片与转子形成接触，从而施加摩擦阻力并促使自行车减速或停止。

用于自行车的液压盘式刹车系统通常由连接至自行车车把的刹车杆致动。它们通常也包括主气缸内由刹车杆致动的主活塞。主气缸含有液压流体并通过流体管路与盘式刹车钳流体连通。刹车片通常以预定的间隙与转子间隔开。在刹车杆被向车把收缩时，主活塞移动，从而迫使液体流出主气缸并流入连接至卡钳壳体的管路内。流入卡钳壳体内的流体流动造成活塞移动，最终带动刹车片与转子接触。

在最初装填液压盘式刹车系统(包括主气缸和卡钳)时，系统必须被排放以从系统中去除气泡并优化刹车性能。很多现有技术中的卡钳都在其中包括支路的液压流体通道。换句话说，在流体通过流体入口进入之后，它会分流进入两条单独的管路内，一条通向一个活塞而另一条通向另一侧的活塞(并且另一条支路通往流体出口)。这样就会使刹车排放困难，因为气泡可能会被困在各条支路内。对于液压盘式刹车钳存在使其易于进行排放的需求。

发明内容

根据本发明的一种应用，提供了一种液压盘式刹车钳，其包括壳体，壳体具有协同限定刹车开口的第一和第二侧部以及第一和第二端部，第一和第二活塞容纳开口以及第一和第二流体开口。壳体还包括容纳在第二流体开口内的螺栓，螺栓包括轴，轴具有在其外表面内限定的一部分流体路径，包括至少一条通道和至少一个缩径部分。流体路径从第一流体开口延伸至第二流体开口。至少一条通道和至少一个缩径部分是流体路径的一部分并且在第一和第二活塞容纳开口之间流体连通。

根据本发明的另一种应用，提供了一种液压盘式刹车钳，其包括壳体，壳体具有协同限定刹车开口的第一和第二侧部以及第一和第二端部。壳体还包括在其中限定的第一和第二流体开口以及流体路径。螺栓被容纳在壳体中的第二流体开口内。螺栓包括轴，轴具有在其外表面内限定的一部分流体路径，包括至少一条通道和至少一个缩径部分。至少一条通道和至少一个缩径部分是流体连通的。流体路径从第一流体开口通过在螺栓外表面内限定的流体路径部分延伸至第二流体开口。在一个优选实施例中，在螺栓外表面内限定的流体路径部分包括由阻隔部分隔离的第一和第二缩径部分以及从第一流体开口通过至少一条通道、通过第一缩径部分、通过第二缩径部分并延伸至第二流体开口的流体路径。

根据本发明的另一种应用，提供了一种用于液压盘式刹车钳的螺栓。该螺栓包括头部和从头部向外延伸的轴。轴包括具有直径的螺纹部分，在螺纹部分的外表面内限定的至少一条通道，至少部分地环绕轴限定的第一和第二缩径部分，以及隔离第一和第二缩径部分的阻隔部分。

本发明可应用于各种类型的设备而并不局限于自行车。

附图说明

通过参照附图可以更轻易地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的具有前盘式刹车组件和后盘式刹车组件的自行车的侧面正视图；

图2是图1中所示自行车的连接至前叉的前盘式刹车组件和前盘式刹车操作机构的侧面正视图；

图3是图1中所示自行车的连接至后叉的后盘式刹车组件和后盘式刹车操作机构的侧面正视图；

图4是根据本发明的一个实施例用于单体液压盘式刹车钳的螺栓的透视图；

图5是单体盘式刹车钳与图4中的螺栓组装在一起的透视图并以虚线示出了管路和端口；

图6是沿图5中的6-6线截取的图5中的盘式刹车钳的顶部俯视截面图；

图7是沿图5中的7-7线截取的图5中的盘式刹车钳的顶部俯视截面图，其包括活塞和刹车片；以及

图8是示出了图5中的盘式刹车钳的管路和螺栓内的流体路径的示意图。

在附图的各个视图中，类似的附图标记表示类似的部件。

具体实施方式

首先参照图1-8，介绍自行车盘式刹车钳11的一个优选实施例。自行车盘式刹车钳11优选地是有效连接至液压刹车杆组件的液压盘式刹车钳。

可以认识到的是本文中使用的例如“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“侧部”等术语只是为了便于说明并表示部件在附图中所示的朝向。应该理解本文中介绍的卡钳(caliper)11及其部件的任意朝向都落在本发明的保护范围以内。

如图1中所示，根据本发明的一个优选实施例示出了具有前盘式刹车组件12和后盘式刹车组件14的自行车10。除了卡钳之外，前盘式刹车组件12和后盘式刹车组件14都是被固定地连接至车架13的相对常规的流体操作的盘式刹车。因此，除了如下所述通过本发明的优选实施例进行修改的部分之外，盘式刹车组件12和14的绝大部分部件将不在本文中详细介绍或图示。而且，应该理解自行车盘式刹车钳11可以用于前盘式刹车组件12和后盘式刹车组件14中的任意一种。

具体地，前盘式刹车组件12被固定地连接至车架13的前叉15，而后盘式刹车组件14被固定地连接至车架13的后叉17。车架13包括安装至前叉15用于操纵自行车10的车把19。自行车10包括一对可旋转地连接至自行车车架13的车轮16。一个车轮16被连接至前叉15，还有一个车轮16被连接至后叉17。每个车轮16都具有以常规方式固定地连接至此的盘式刹车转子18。

自行车10及其各个部件都是相对常规的。因此，除了根据本发明的优选实施例涉及自行车盘式刹车钳11以及前盘式刹车组件12和后盘式刹车组件14的这些部件之外，自行车10及其各个部件将不在本文中详细介绍或图示。而且，前盘式刹车组件12和后盘式刹车14实质上是相同的。因此，应该理解卡钳11既可以和前盘式刹车组件12一起使用，也可以和后盘式刹车组件14一起使用。进一步还应该理解前盘式刹车组件12和后盘式刹车组件14可以包括在其中具有任意数量活塞的卡钳11。例如，图2和图3中示出的卡钳11是四活塞型卡钳。但是，图5-8中示出的卡钳11仅包括两个活塞。因此，只要卡钳11包括如下所述的单向管系，那么具有任意数量活塞的卡钳都落在本发明的保护范围之内。

前盘式刹车组件12总体包括卡钳11和刹车操作机构或杆组件28a。卡钳11包括卡钳壳体20，一对摩擦元件22和多个设置在壳体20内的活塞24(如图7中所示)。卡钳壳体20以常规方式利用螺纹紧固件被固定地连接至前叉15。第一和第二摩擦元件22被连接至卡钳壳体20以在其间构成容纳转子的狭缝。至少一个摩擦元件22相对于卡钳壳体20是可移动的，并且优选地两个摩擦元件相对于卡钳壳体20都是可移动的。至少一个活塞24被可移动地连接至卡钳壳体20。优选地，每个活塞24都被可移动地连接至卡钳壳体20。

参照图5-8，卡钳壳体20优选地由金属材料例如铸铝构成。在一个优选实施例中，卡钳壳体被成形为单个单元或单体。换句话说，它没有向现有技术中常见的卡钳那样被成形为用螺栓固定在一起的两半。但是，在一个可选实施例中，卡钳壳体20可以由通过多个螺栓固定地连接在一起的两个独立的半部分构成。卡钳壳体20包括用于容纳流体通常是液压油的第一流体开口或流体入口32。卡钳壳体20还包括用于容纳螺栓50的第二流体开口或流体出口34。第一流体开口32和第二流体开口34可以加工有螺纹但并非必须。

卡钳壳体20优选地包括用于容纳活塞24的至少两个端口或活塞容纳开口36a和36b，如图5-8所示。活塞容纳开口36a和36b被设置为彼此相对。如图7中所示，每个活塞24都被设置为将其中一个摩擦元件22向盘式刹车转子18移动(刹车方向)。

每个活塞容纳开口36都优选地是被成形和设置为在其中容纳其中一个活塞24的环形开口。而且，每个活塞容纳开口36还优选地包括用于容纳密封元件38以防止流体从中泄漏的圆形凹槽41。

密封件是由弹性材料例如橡胶或软塑料构成的环形元件。每个密封件都用于在活塞24被设置在活塞容纳开口36内时环绕卡钳壳体20的外侧密封其中一个活塞容纳开口36的内部区域。因此，当致动流体被送至活塞容纳开口36时，活塞24即被移向转子18。因此，摩擦元件22也被移向盘式刹车转子18以在转子18上并因此在车轮16上产生停止作用。

优选地，卡钳壳体20如上所述具有可移动地连接至此的两个摩擦元件。而且，摩擦元件优选地被可移动地连接至卡钳壳体20以在其间构成容纳转子的狭缝。每个摩擦元件基本上都包括以常规方式固定地连接至此的具有摩擦材料的面板。每块面板都优选地以常规方式由刚性金属材料构成。每块面板都包括用于可滑动地接纳安装销从中穿过的安装孔。安装销在其一端被部分地加工有螺纹并在相对端容纳固定元件以将摩擦元件以常规方式固定至卡钳壳体。示出这些部件的附图在美国专利6491144中给出，通过引用将其全部内容并入本文。

通常，如图6中详细示出的那样，卡钳壳体20由四段或四个部分构成，第一侧部26a和第二侧部26b以及第一端部27a和第二端部27b，它们协同限定刹车开口25。

活塞容纳开口36a和36b与第一流体开口32和第二流体开口34通过流体管路37的网络以及由螺栓50确定的流体路径流体连通(如下所述)。因此，当致动/液压流体被提供给卡钳壳体20时，致动流体即流过管路37a，37b，37c和37d的网络，流过螺栓50内的流体路径并流入活塞容纳开口36内。为了便于介绍并且因为管路37a，37b，37c和37d基本上是以相同的方式操作，所以管路在此可以被统称而没有“a”、“b”等后缀(对于活塞容纳开口36a和36b同样如此)。例如，管路可以被分别地称为第一管路37a、第二管路37b、第三管路37c或第四管路37d或者它们也可以被统称为管路37。

如图6中所示，第一管路37a从第一流体开口32伸出，经过活塞容纳开口36a并伸入第二端部27b内。在一个优选实施例中，第二管路37b沿基本平行于活塞移动方向(刹车方向)的方向延伸通过第二端部27b。第三管路37c从第二管路37b伸出并延伸至活塞容纳开口36b。第四管路37d从活塞容纳开口36b返回到第二管路37b和第二开口34。如图5和图6中能够看到的那样，螺栓50适用于通过第三流体管路37c和第四流体管路37c将流体从第二管路37b引导至活塞容纳开口36b。

参照图4，螺栓50包括头部52、轴54、第一缩径部分56a和第二缩径部分56b、多条通道58以及隔离第一缩径部分56a和第二缩径部分56b的阻隔部分59。在一个优选实施例中，螺栓50的轴54包括三条环绕其设置并且间隔120°的轴向延伸的通道58，如图4中所示。但是，任意数量的通道58(例如一条或多条)都落在本发明的保护范围之内。而且，通道58彼此之间并不必须是等间距的。通道58优选地平行于轴54的轴线延伸。但是，这并不是对本发明的限制。例如，通道可以绕轴54螺旋延伸。通道58的目的是用于允许流体从距离头部52最远的轴54末端流动至第一凹入部分或缩径部分56a以使其能够被引导至第三流体通道37c。如果通道58是以螺旋形状延伸的，那么可以理解流体仍将基本上沿轴54的外侧轴向流动，但是不必平行于轴线。因此，如本文中所用，大致轴向表示通道行进的距离可以平行于轴线或者不平行于轴线，只要沿轴向的总距离长于沿横向的总距离即可。

如图6中详细示出的那样，螺栓50的轴54被容纳在流体耦合单元(fluid coupling unit)40中的开口45内并(通过螺纹60)被拧入第二流体通道37b内。应该理解流体耦合单元40是普通的流体耦合单元并且任何这样的单元都落入本发明的保护范围之内。如图8中所示，流体路径从第一流体开口32延伸通过第一流体通道37a和活塞容纳开口36a，通过第二流体管路37b，通过通道58，通过第一缩径部分56a，通过第三流体通道37c，到达活塞容纳开口36b，通过第四流体通道37d，通过第二缩径部分56b并通过流体耦合单元40(通过液压管线86)到达主气缸。这是流体在充填卡钳11时采用的路径。换句话说，所有的流体管路37，缩径部分56，活塞容纳开口36，通道58和流体耦合单元40全部都沿着无支路的连续流体路径流体连通。在一个优选实施例中，如图6中所示，第二凹入部分56b的一部分位于壳体20内并且第二凹入部分56b的一部分位于流体耦合单元40内。组件可以在流体耦合单元40和壳体20和/或用于密封流体路径的螺栓头部52之间包含O形环(未示出)。

流体耦合单元40内的开口45的内表面46具有直径并且具有在其中限定的孔47，孔47与从流体耦合单元40伸出的液压管线86流体连通。如图6中能够看出的那样，第二缩径部分56b的直径小于流体耦合单元40的内表面46的直径，而第一缩径部分56b的直径小于流体管路36b的内表面的直径。这样增加了流体路径部分的空间。

如图4中所示，第一缩径部分56a和第二缩径部分56b环绕轴54延伸。在一个优选的实施例中，第一缩径部分56a和第二缩径部分56b绕整个轴54或者说是360度延伸。但是，这不是对本发明的限制。在另一个实施例中，第一缩径部分56a和第二缩径部分56b可以仅部分地绕轴54延伸。应该理解本发明的创造性应用在于至少一部分流体路径沿轴54轴向延伸并且通向螺栓50的外侧。

管路37和通过螺栓50的流体路径的这种设置使得整个刹车系统(从卡钳到杆组件)比现有技术更容易进行排放。如上所述，很多现有技术中的系统都具有带支路的管道网络。换句话说，流体通过入口进入并随后分流到转子两侧的位置。在本发明中，流体路径提供了没有支路的单向、连续的流体流动路径。如图8中的实线箭头所示，这样就在用流体填充卡钳壳体20时提供了单向路径。并且，如图8中的虚线箭头所示，这样就提供了用于排出空气/气体的单向路径，该路径允许更加轻易地从刹车系统内的流体中去除空气/气体。例如，在2005年5月由Shimano有限公司出版的《SAINT刹车系统技术服务手册》中讲述的刹车系统排放技术可以被用于刹车排放，通过引用将其全部内容并入本文。应该理解，如本文中所用，单向并不意味着流体只能沿一个方向流动，而是指管道或管路系统没有支路。流体进入活塞容纳开口36内不认为是一条支路。

再次参照图1-3，刹车操作机构28a和28b是常规的盘式刹车操作机构。因此，刹车操作机构28a和28b将不在本文中详细介绍或图示。应该理解图1-3中示出的卡钳仅仅是为了图示说明的目的。刹车操作机构28a和28b被设置用于控制盘式刹车组件12和14。刹车操作机构28a和28b优选地被固定地安装在车把19上，靠近车把19的握手部分。因此，刹车操作机构28a和28b被以常规方式操作以使盘式刹车组件12和14从释放位置和刹车位置移动摩擦元件，自行车车轮16和盘式刹车转子18在释放位置可以自由转动。在刹车位置，盘式刹车组件12和14对盘式刹车转子18施加刹车作用力以使自行车车轮16和盘式刹车转子18停止转动。

现在对刹车操作机构28a和28b进行更加详细地介绍。基本上，刹车操作机构28a和28b被设计为用常规方式致动盘式刹车组件12和14以用于在盘式刹车转子18上施加强力的夹持作用从而使一个前车轮16停止转动。刹车操作机构28b致动后盘式刹车组件14而刹车操作机构28a致动前盘式刹车组件12。刹车操作机构28b与刹车操作机构28a相同，只是刹车操作机构28b是刹车操作机构28a的镜像。刹车操作机构28a和28b中的每一个基本上都包括刹车杆80，液压或主气缸81，液压或主活塞82以及致动流体容器83。优选地，刹车操作机构28a和28b中的每一个都是被安装在车把19上的独立单元。

特别地，对于刹车操作机构28a和28b中的任何一个，刹车杆80都包括安装部分84和杆部分85。安装部分84被设计为以常规方式夹紧在车把19上。安装部分84与主气缸81整体成形以使主气缸81、主活塞82和致动流体容器83都被支撑在刹车杆80的安装部分84上。杆部分85被枢轴连接至安装部分84，用于在释放位置和刹车位置之间移动。通常，杆部分84被以常规方式保持在释放位置。

主活塞82以常规方式被可移动地安装在主气缸81内。更具体地，致动流体容器83被安装在主气缸81上并与主气缸81的内腔流体连通，用于向其提供致动流体。主活塞82在一端被连接至杆部分85，用于在主气缸内轴向移动主活塞82。因此，杆部分85的致动造成主活塞82在主气缸81内轴向移动。主活塞82在主气缸81的这种移动通过液压管线86引导流体压力，液压管线86通过流体耦合单元33被连接至盘式刹车组件12和14之一。因此，被加压的致动流体促使活塞24和摩擦元件移动以接合盘式刹车转子18从而使车轮16停止转动。

应该理解由于上述流体路径的可逆性，无论哪一个缩径部分、侧部、端部、管路、端口、活塞容纳开口等在说明书中被指定为“第一”或“第二”，在阅读以下的权利要求时，任意一个缩径部分、侧部、端部、管路、端口、活塞容纳开口等都可以被认为是“第一”或“第二”。在附图中被具体指定为“第一”或“第二”的部分并不是对本发明的限制。

上述实施例是本发明的示范性实施例。本领域普通技术人员现在可以根据上述实施例得到多种应用和变形而并不背离本文中公开的发明构思。因此，本发明应该完全由以下权利要求的保护范围确定。

Claims (19)

1.一种液压盘式刹车钳，包括：

壳体，壳体包括协同限定刹车开口的第一和第二侧部以及第一和第二端部，其中第一侧部具有在其中限定的第一活塞容纳开口而第二侧部具有在其中限定的第二活塞容纳开口，其中壳体包括在其中限定的第一和第二流体开口，

容纳在壳体中的第二流体开口内的螺栓，其中螺栓包括轴，轴具有在其外表面内限定的一部分流体路径，包括至少一条通道和至少一个缩径部分，并且

其中流体路径从第一流体开口延伸至第二流体开口，其中所述至少一条通道和所述至少一个缩径部分在第一和第二活塞容纳开口之间流体连通。

2.如权利要求1所述的液压盘式刹车钳，其中螺栓包括由阻隔部分隔离的第一和第二缩径部分，其中流体路径从第一流体开口通过第一活塞容纳开口、通过所述至少一条通道、通过第一缩径部分、通过第二活塞容纳开口、通过第二缩径部分并延伸至第二流体开口。

3.如权利要求1所述的液压盘式刹车钳，其中第一和第二侧部以及第一和第二端部是整体式的。

4.如权利要求2所述的液压盘式刹车钳，进一步包括流体耦合单元，其中第二缩径部分提供壳体和流体耦合单元之间的流体连通。

5.如权利要求4所述的液压盘式刹车钳，其中第二缩径部分的一部分位于壳体内而第二凹入部分的一部分位于流体耦合单元内。

6.如权利要求1所述的液压盘式刹车钳，其中螺栓包括由阻隔部分隔离的第一和第二缩径部分，其中第一缩径部分位于第一和第二活塞容纳开口之间的流体路径内而第二缩径部分位于第二活塞容纳开口和第二流体开口之间的流体路径内。

7.一种液压盘式刹车钳，包括：

壳体，壳体包括协同限定刹车开口的第一和第二侧部以及第一和第二端部，其中壳体包括在其中限定的第一和第二流体开口，

容纳在壳体中的第二流体开口内的螺栓，其中螺栓包括轴，轴具有在其外表面内限定的一部分流体路径，包括至少一条通道和至少一个缩径部分，其中所述至少一条通道和所述至少一个缩径部分是流体连通的，并且

其中流体路径从第一流体开口通过在螺栓外表面内限定的流体路径部分延伸至第二流体开口。

8.如权利要求7所述的液压盘式刹车钳，其中在螺栓外表面内限定的流体路径部分包括由阻隔部分隔离的第一和第二缩径部分，并且其中流体路径从第一流体开口通过所述至少一条通道、通过第一缩径部分、通过第二缩径部分并延伸至第二流体开口。

9.如权利要求8所述的液压盘式刹车钳，其中第一和第二侧部都具有在其中限定的至少一个活塞容纳开口，其中流体路径从第一流体开口通过第一侧部内的活塞容纳开口、通过所述至少一条通道、通过第一缩径部分、通过第二侧部内的活塞容纳开口延伸至第二缩径部分和第二流体开口。

10.如权利要求7所述的液压盘式刹车钳，其中第一和第二侧部以及第一和第二端部是整体式的。

11.如权利要求8所述的液压盘式刹车钳，进一步包括流体耦合单元，其中第二缩径部分提供壳体和流体耦合单元之间的流体连通。

12.如权利要求11所述的液压盘式刹车钳，其中第二缩径部分的一部分位于壳体内而第二凹入部分的一部分位于流体耦合单元内。

13.如权利要求8所述的液压盘式刹车钳，其中第一和第二侧部都具有在其中限定的至少一个活塞容纳开口，其中流体路径从第一流体开口通过第一管路并通过第一侧部内的活塞容纳开口、通过第二管路、通过所述至少一条通道、通过第一缩径部分、通过第三管路、通过第二侧部内的活塞容纳开口、通过第四管路、通过第二缩径部分并延伸至第二流体开口。

14.一种用于液压盘式刹车钳的螺栓，所述螺栓包括：

头部，和

从头部向外延伸的轴，其中所述轴包括：

具有直径的螺纹部分，

在螺纹部分的外表面内限定的至少一条通道，

至少部分地环绕所述轴而限定的第一和第二缩径部分，以及

隔离第一和第二缩径部分的阻隔部分。

15.如权利要求14所述的螺栓，其中所述至少一条通道平行于所述轴的轴线延伸。

16.如权利要求15所述的螺栓，其中所述轴包括多于一条在其中限定的平行于所述轴的轴线延伸的通道。

17.如权利要求16所述的螺栓，其中第一和第二缩径部分环绕所述轴延伸并具有小于螺纹部分和阻隔部分的直径。

18.如权利要求17所述的螺栓，其中第一和第二缩径部分以及阻隔部分被设置在螺纹部分和头部之间。

19.如权利要求17所述的螺栓，其中所述轴包括平行于所述轴的轴线延伸并彼此间隔大约120°的三条通道。

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