CN101954948A

CN101954948A - 自行车的液压卡钳制动器

Info

Publication number: CN101954948A
Application number: CN2010101344446A
Authority: CN
Inventors: 手塚俊雄; 中原建次
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: EP2275335B1; US8678144B2; CN101954948B; US20110011683A1; EP2275335A2; EP2275335A3; TWI453143B; TW201103812A

Abstract

一种自行车的液压卡钳制动器。用于自行车制动器的装置包括具有第一活塞孔和第二活塞孔的壳体、设置在第一活塞孔中的第一活塞、接附于第一活塞并从第一活塞向壳体外延伸以与第一制动臂联接的第一活塞杆，和设置在第二活塞孔中的第二活塞。第一活塞沿着第一活塞轴线运动，且第二活塞沿着第二活塞轴线运动。

Description

自行车的液压卡钳制动器

技术领域

本发明涉及自行车制动器设备，更特别地，涉及自行车的液压卡钳制动器。

背景技术

自行车利用多种类型的制动器机构。例如，美国第4754853号专利公开了典型的卡钳制动器组件。卡钳制动器典型地包括一对制动臂，其中每个制动臂包括制动臂安装部分、制动片安装部分和操作部分。制动臂安装部分设置在制动片联接部分和操作部分之间，且制动臂安装部分可枢转地与例如前转向叉的自行车车架构件连接，使得该对制动臂位于紧邻前轮的位置。制动片安装在制动片安装部分上以向轮圈施加摩擦力，且操作线组件与操作部分连接。操作线组件与安装在自行车手把上的控制杆组件连接，使得骑车人可以拉紧和释放控制杆以操作制动器机构。

一些自行车用液压操作系统代替操作线组件。例如德国未审查的公开说明书第3325970号公开了卡钳制动器，其中液压缸组件设置在支撑相应一对制动蹄的一对制动臂的操作部分之间。液压缸组件包括可滑动地设置在形成在壳体内的相应的第一和第二相对孔中的第一和第二活塞，其中每个活塞的外端与相应制动臂的操作部分接合。第一和第二孔与液压流体腔流体连通，使得当液压流体注入液压流体腔中时第一和第二活塞以相反的方向向外运动，因此将制动臂和制动蹄转动至他们的操作位置。

发明内容

本发明涉及自行车的液压卡钳制动器的各种特征。在一个实施例中，用于自行车制动器的装置包括具有第一活塞孔和第二活塞孔的壳体，设置在第一活塞孔中的第一活塞，接附在第一活塞上并从第一活塞向壳体外延伸以与第一制动臂联接的第一活塞杆，和设置在第二活塞孔中的第二活塞。第一活塞沿着第一活塞轴线运动，且第二活塞沿着第二活塞轴线运动。另外的发明特征将从下面的描述中变得明显，这样的特征单独或与上面的特征结合以及它们的等同物可以形成如权利要求叙述的进一步发明的基础。

附图说明

图1是自行车的液压卡钳制动器的实施例的前透视图；

图2是卡钳壳体的前透视图；

图3是沿图2中线3-3的视图；

图4是制动臂的前透视图；

图5是接附于制动臂的活塞组件和制动片组件的前透视图；

图6是活塞的详细视图；

图7是沿图1中线7-7的视图；

图8A是处于第一调节状态的调节机构的部分的顶面视图；

图8B是处于第一调节状态的调节机构的侧面视图；

图8C是沿图8B中线8C-8C的视图；

图9是当调节机构处于图8A至8C所示的第一状态时，卡钳制动器的前视图；

图10A是处于第二调节状态的调节机构的部分的顶面视图；

图10B是处于第二调节状态的调节机构的侧面视图；

图10C是沿图10B中线10C-10C的视图；以及

图11是当调节机构处于图10A至10C所示的第二状态时，卡钳制动器的前视图。

具体实施方式

图1是自行车的液压卡钳制动器10的前透视图。卡钳制动器10包括卡钳壳体14、第一制动臂组件18、第二制动臂组件22和以下述方式作用的调节机构26。通常，卡钳壳体14构造为安装到自行车车架构件28上(例如前转向叉)，使得卡钳壳体14、第一制动臂组件18和第二制动臂组件22可以作为单元从自行车车架构件28上移除。

如图2和3所示，卡钳壳体14包括前壁30、后壁34和设置在前壁30和后壁34之间的活塞壳体38。卡钳壳体14包括构造为接收通过其的壳体紧固件46(图1)的壳体紧固件开口42、接收通过其的第一制动臂紧固件54(图5)的第一通孔50、与第一制动臂紧固件54的螺纹外周表面62螺纹接合的第一螺纹盲孔58、接收通过其的第二制动臂紧固件68(图7)的第二通孔66和与第二制动臂紧固件68的螺纹外周表面螺纹接合的第二螺纹盲孔70。在这个实施例中，前壁30、后壁34和活塞壳体38形成为整体。如图3所示，卡钳壳体14包括第一活塞孔74、具有第一螺纹内周表面82的第一保持器孔78、第二活塞孔86、具有第二螺纹内周表面94的第二保持器孔90和与第一活塞孔74、第二活塞孔86以及液压流体入口102(图1)流体连通的液压流体腔98。

如图1所示，第一制动臂组件18包括第一制动臂106和第一制动片组件110，第二制动臂组件22包括第二制动臂114和第二制动片组件118。第一制动臂组件18和第二制动臂组件22构造为彼此的镜像，因此将只详细描述第一制动臂组件18的详细情况。

如图4和5所示，第一制动臂106包括第一制动臂安装部分122、第一制动片联接部分126和第一活塞联接部分130，其中第一制动臂安装部分122设置在第一制动片联接部分126和第一活塞联接部分130之间。第一制动臂安装部分122包括构造为接收通过其的第一制动臂紧固件54的第一紧固件开口134，使得第一制动臂106使用第一通孔50和第一螺纹盲孔58直接安装在卡钳壳体14上。因此，第一制动臂106围绕第一制动臂转动轴线R1转动。第一制动片联接部分126形成为从第一制动臂安装部分122向下延伸的伸长的臂。第一制动片联接部分126包括用于可调节地安装第一制动片组件110的伸长的第一制动片安装槽138。第一活塞联接部分130形成为U形构件，其包括形成在第一制动臂安装部分122的顶部上的底壁142、从底壁142垂直向上延伸的第一侧壁146和从底壁142垂直向上且平行于第一侧壁146延伸的第二侧壁150。第一侧壁146包括第一D形开口154，第二侧壁150包括第二D形开口158。第一活塞联接部分130用于将第一活塞组件162联接至第一制动臂106。

第一制动片组件110具有常规的结构，其包括制动片166、延伸通过第一制动片安装槽138的制动片安装螺栓170、内垫圈174、外垫圈178和固定螺母182。第一制动片组件110的垂直位置可以通过如下步骤调节：松开固定螺母182，在第一制动片安装槽138内向上或向下滑动制动片安装螺栓170直到制动片166相对于车轮185(图9)的轮圈184(图1)位于合适位置，然后拧紧固定螺母182。

如图5至7所示，第一活塞组件162包括第一活塞186、从第一活塞186向壳体14外延伸以联接至第一制动臂106的第一活塞联接部分130的多部分第一活塞杆190和环形密封件194。第一活塞186具有圆柱形状并定尺寸为在第一活塞孔74内可滑动地装配以沿着第一活塞轴线P1运动。第一活塞186包括环形密封凹槽198以容纳环形密封件194，以使环形密封件194与第一孔74的内周表面接触。

第一活塞杆190包括第一杆部202和第二杆部206。第一杆部202固定地与第一活塞186接附且包括螺纹外周表面210。更清楚地如图8C所示，第二杆部206包括与第一杆部202的螺纹外周表面210螺纹接合以形成调节机构26的第一可能形式的螺纹内周表面214。结果当第一杆部202相对于第二杆部206转动时，第一活塞杆190的长度改变。以杆216的形式的操作构件形成在第二杆部206的外端，使得第二杆部206可以相对第一杆部202转动。

第一活塞186通过第一保持器218保持在第一活塞孔74中。第一保持器218具有与卡钳壳体14中的第一保持器孔78的第一螺纹内周表面82螺纹接合的螺纹外周表面222。环形密封件226设置在第一保持器218的内周表面和第一活塞杆190的第二杆部206的外周表面之间以阻止污染物进入第一活塞孔74。第一活塞复位弹簧230设置在第一活塞186和第一保持器218之间以向液压流体腔98(图7的左边)偏置第一活塞186。

如图8A至8C所示，第一活塞杆190的第二杆部206由通常垂直于第二杆部206延伸的第一轴承234支撑。第一轴承234具有阶梯状圆柱的形状，其包括具有螺纹内周表面240的较小直径的第一臂联接部分238、具有螺纹内周表面244的较小直径的第二臂联接部分242和具有第二杆部206通过的孔250的较大直径的中心部分246。第一臂联接部分238设置在第一活塞联接部分130的第一侧壁146中的第一D形开口154中，第二臂联接部分242设置在第一活塞联接部分130的第二侧壁150中的第二D形开口158中。如图5所示，以螺栓254和258形式的紧固件分别旋进第一臂联接部分238和第二臂联接部分242的螺纹内周表面240和244中，使得第一轴承234以及因此第一活塞杆190可运动地保持在第一制动臂106的第一活塞联接部分130上。结果，响应第一活塞186的运动，第一制动臂106绕第一转动轴线R1转动。在这个实施例中，从第一制动臂转动轴线R1到第一活塞186与第一制动臂106联接的位置的距离D1小于从第一制动臂转动轴线R1到第一制动片组件110与第一制动臂106联接的位置的距离D2。

如图8A和8B所示，第一轴承234的较大直径的中心部分246具有切口部分262，切口部分262由较大直径的中心部分246的上壁部分266、较大直径的中心部分246的下壁部分270、较大直径的中心部分246的第一侧壁部分274和较大直径的中心部分246的第二侧壁部分278限定。由于这种结构，切口部分262形成棘爪凹进282。

在这个实施例中，棘爪元件284在第二杆部206的最内端与第二杆部206形成为整体，如图8C所示。如图8B所示，棘爪元件284包括具有第一棘爪凹进290、第二棘爪凹进294和外部邻接部296的圆柱形本体构件286。如图8A所示，第一棘爪凹进290包括倾斜的第一凸轮壁298、倾斜的第二凸轮壁302和底部306。第二棘爪凹进294具有相似的结构。当棘爪元件284处于如图8A所示的位置时，外部邻接部296邻接靠着第一轴承234的第一侧壁部分274和第二侧壁部分278。第一轴承234上的棘爪凹进282和棘爪元件284上的外部邻接部296形成调节机构26的第二可能形式。

如图7所示，第二活塞组件310包括第二活塞314、从第二活塞314向壳体14外延伸以与第二制动臂114的第二活塞联接部分322联接的第二活塞杆318和环形密封件326。如同第一活塞186，第二活塞314具有圆柱形状并定尺寸为在第二活塞孔86内可滑动地装配以沿着第二活塞轴线P2运动，其中第二活塞轴线P2相对于第一活塞轴线P1倾斜，且壳体紧固件46与第一活塞轴线P1和第二活塞轴线P2都垂直。第二活塞314也包括环形密封凹槽330以容纳环形密封件326，使得环形密封件326与第二孔86的内周表面接触。第二活塞杆318固定地与第二活塞314接附并在其远端包括螺纹外周表面334。

第二活塞314通过与第一保持器218具有相同结构并与卡钳壳体14中的第二保持器孔90的第二螺纹内周表面94螺纹接合的第二保持器338保持在第二活塞孔86中。环形密封件342设置在第二保持器338的内周表面和第二活塞杆318的外周表面之间以阻止污染物进入第二活塞孔86。第二活塞复位弹簧346设置在第二活塞314和第二保持器338之间以向液压流体腔98(图7的右边)偏置第二活塞314。

第二活塞杆318由通常垂直于第二活塞杆318延伸的第二轴承350支撑。螺母354和356在第二轴承350的相对侧旋在第二活塞杆318的螺纹外周表面334上，以将第二活塞杆318轴向地保持在第二轴承350上。第二轴承350具有带有通孔的阶梯状圆柱的形状，与第一轴承234相似。以螺栓(未示出)形式的紧固件旋进第二轴承350的较小直径部分，使得第二轴承350以及因此第二活塞杆318可运动地保持在第二制动臂114的第二活塞联接部分322上。结果，响应第二活塞314的运动，第二制动臂114绕第二转动轴线R2转动。如同第一制动臂组件18，从第二制动臂转动轴线R2到第二活塞314与第二制动臂114联接的位置的距离D3小于从第二制动臂转动轴线R2到第二制动片组件118与第二制动臂114联接的位置的距离D4。

当杆216处于如图7所示的位置时，棘爪元件284处于图8A和8B所示的位置，第一和第二活塞186和314处于如7所示的位置，且第一和第二制动臂106和114与第一和第二制动片组件110和118一起处于图9所示的正常操作位置。当卡钳制动器10处于这个状态时，第一和第二制动片组件110和118之间的空间太小而不能通过车轮185的轮胎360。

为了允许车轮185移除，杆216顺时针转动90度至图11所示的位置。因此，棘爪元件284转动到图10A至10C所示的位置，使得第一轴承234的第一侧壁部分274进入棘爪元件284的第一棘爪凹进290，第一轴承234的第二侧壁部分278进入棘爪元件284的第二棘爪凹进294，以及棘爪元件284的外部邻接部296进入第一轴承234中的棘爪凹进282中。同时，第一活塞杆190的第一杆部202旋进第一活塞杆190的第二杆部206以缩短第一活塞杆190的长度。因此，第一和第二制动臂106和114与第一和第二制动片组件110和118一起呈图11所示的位置。第一和第二制动片组件110和118之间的空间现在足够大以允许车轮185的移除。另外，由于第一制动片组件110和第二制动片组件118之间的空间通过缩短第一活塞杆190的长度而增大，而不是通过使第一活塞186进一步进入第一活塞孔74中，因此液压流体不会被压迫出液压流体腔98，且不需要重复地操作制动器控制机构以恢复第一活塞186和第二活塞314之间的平衡。

虽然上面是对发明特征的各种实施例的描述，但是在不违背本发明的精神和范围的情况下可以做出进一步的改变。例如，各种部件的尺寸、形状、位置或方位可以按照意愿改变。示出的彼此直接连接或接触的部件可以在他们之间设置有中间结构。分开的部件可以组合，反之亦然。一个元件的功能可由两个来实现，反之亦然。一个元件的功能可以由另一个来实现，且元件之间的功能可以互换。一个实施例的结构和功能可被另一个实施例采用。同时在特定实施例中呈现所有的优点不是必须的。每个相对于现有技术独特的特征单独或者和其他特征的结合也应当被认为是申请人对进一步发明的分开的描述，包括这样的特征体现的结构性和/或功能性构思。如此处使用的例如“大体”、“大约”、和“近似”的程度术语意味着所修饰术语的合理量的偏差，使得最终结果不会明显改变。因此，本发明的范围不应由公开的特定结构限制或明显首先集中在或强调特定的结构或特征。

Claims

1.一种用于自行车制动器的装置，包括

壳体，该壳体具有第一活塞孔和第二活塞孔；

第一活塞，该第一活塞设置在该第一活塞孔中；

第一活塞杆，该第一活塞杆接附在该第一活塞上并从该第一活塞向该壳体外延伸以与第一制动臂联接；

其中该第一活塞沿着第一活塞轴线运动；

设置在该第二活塞孔中的第二活塞；和

其中该第二活塞沿着第二活塞轴线运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中该壳体包括配置为接收壳体紧固件通过其中的壳体紧固件开口，使得该壳体紧固件通常垂直于该第一活塞轴线和该第二活塞轴线延伸以将该壳体安装在自行车车架构件上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中该第一活塞轴线相对于该第二活塞轴线倾斜。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

第一制动臂，该第一制动臂具有可操作地与该第一活塞杆联接以响应该第一活塞的运动而运动的第一活塞联接部分；和

第二制动臂，该第二制动臂具有可操作地与该第二活塞杆联接以响应该第二活塞的运动而运动的第二活塞联接部分。

5.根据权利要求4所述的装置，其中该第一制动臂包括配置为将该第一制动臂安装到该壳体的第一制动臂安装部分，且其中该第二制动臂包括配置为将该第二制动臂安装到该壳体的第二制动臂安装部分。

6.根据权利要求5所述的装置，其中该壳体构造为安装到该自行车车架构件上，使得该壳体、该第一制动臂和该第二制动臂可以作为单元从该自行车车架构件上移除。

7.根据权利要求5所述的装置，其中该第一制动臂安装部分配置为将该第一制动臂直接安装到该壳体上，且其中该第二制动臂安装部分配置为将该第二制动臂直接安装到该壳体上。

8.根据权利要求7所述的装置，其中该第一制动臂安装部分包括配置为接收第一紧固件通过其中的第一紧固件开口，以将该第一制动臂可枢转地安装到该壳体上，且其中该第二制动臂安装部分包括配置为接收第二紧固件通过其中的第二紧固件开口，以将该第二制动臂可枢转地安装到该壳体上。

9.根据权利要求8所述的装置，其中该壳体包括配置为接收壳体紧固件通过其中的壳体紧固件开口，使得该壳体紧固件通常垂直于该第一活塞轴线和该第二活塞轴线延伸以将该壳体安装到自行车车架构件上。

10.根据权利要求9所述的装置，其中该第一活塞轴线相对于该第二活塞轴线倾斜。

11.根据权利要求7所述的装置，其中该第一制动臂包括第一制动片联接部分，其中该第一制动臂安装部分位于该第一活塞联接部分和该第一制动片联接部分之间，且其中该第二制动臂包括第二制动片联接部分，其中该第二制动臂安装部分位于该第二活塞联接部分和该第二制动片联接部分之间。

12.根据权利要求11所述的装置，其中该第一制动臂绕第一制动臂转动轴线在该第一制动臂安装部分转动，其中该第二制动臂绕第二制动臂转动轴线在该第二制动臂安装部分转动，其中从该第一制动臂转动轴线到该第一活塞与该第一制动臂联接的位置的距离小于从该第一制动臂转动轴线到第一制动片与该第一制动臂联接的位置的距离，且其中从该第二制动臂转动轴线到该第二活塞与该第二制动臂联接的位置的距离小于从该第二制动臂转动轴线到第二制动片与该第二制动臂联接的位置的距离。

13.根据权利要求11所述的装置，进一步包括调节该第一活塞联接部分相对于该第一活塞的距离的调节机构。

14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括与该第一活塞杆和该第一活塞联接部分联接的第一轴承，使得该第一活塞杆相对于该第一制动臂运动。

15.根据权利要求14所述的装置，其中该第一轴承通常垂直于该第一活塞杆延伸以与该第一活塞联接部分接合。

16.根据权利要求14所述的装置，其中该第一活塞杆包括：

第一杆部，该第一杆部固定地与该第一活塞接附；和

第二杆部，该第二杆部由该第一轴承支撑；

其中该第一杆部相对于该第二杆部运动，使得当该第一杆部相对于该第二杆部运动时，该第一活塞杆的长度改变。

17.根据权利要求16所述的装置，其中该第一杆部与该第二杆部螺纹接合，使得当该第一杆部相对于该第二杆部转动时，该第一活塞杆的长度改变。

18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括棘爪元件，该棘爪元件与该第一杆部或该第二杆部之一一起转动以选择地保持该第一杆部相对于该第二杆部的位置。

19.根据权利要求18所述的装置，其中该棘爪元件与该第一轴承接合以选择地保持该第一杆部相对于该第二杆部的该位置。

20.根据权利要求16所述的装置，其中该第一活塞轴线相对于该第二活塞轴线倾斜。

21.根据权利要求20所述的装置，其中该壳体包括配置为接收壳体紧固件通过其中的壳体紧固件开口，使得该壳体紧固件通常垂直于该第一活塞轴线和该第二活塞轴线延伸以将该壳体安装到自行车车架构件上。