CN103507901A

CN103507901A - 轮圈制动器

Info

Publication number: CN103507901A
Application number: CN201310216555.5A
Authority: CN
Inventors: B·T·乔丹; A·万恩德; A·京德尔
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: CN103507901B; DE102013010533A1; CN106428384A; US20130341128A1; TWI511901B; EP2679479B1; EP2679479A1; EP2927107A1; CN106428384B; EP2927107B1; TW201406596A; US8869949B2

Abstract

本发明涉及轮圈制动器，所述轮圈制动器具有用于使一对制动臂的运动同步的同步连杆机构。所述轮圈制动器可以是液压轮圈制动器。所述液压轮圈制动器可以包括形成在所述一对制动臂中的一者中的从动缸，所述从动缸包括活塞，其中所述活塞接触所述一对制动臂中的另一者以给予其运动。

Description

轮圈制动器

技术领域

本发明涉及制动系统，并且更具体地说，涉及如用于自行车的轮圈制动器。

背景技术

自行车通常采用三种不同的制动器中的一种。这些制动器的相对普及主要基于它们所附接的自行车的类型。城市自行车通常使用内齿轮毂，在后轮中具有倒轮式制动器并且在前轮中具有轮圈制动器。山地车通常具有盘式制动器，并且公路和铁人三项赛式自行车通常具有轮圈制动器，这是因为轮圈制动器是轻质且气动的。

市场上存在两种流行的不同的轮圈制动器。第一种是两柱式制动器并且第二种是单枢轴式制动器。两柱式制动器通常具有位于左臂和第二臂之间的齿轮连接件，该齿轮连接件连接两个臂并且将设备减小到一个自由度。两柱式制动器的缺点是每个制动臂的不同衬垫路径。这种制动器也比单枢轴式制动器重，这是因为它具有更多的部件并且每个部件均需要是高强度的以便处理高制动负载。单枢轴式制动器的唯一缺点是由每个臂经受的不同摩擦和来自钢索的不对称的侧负载造成的不对称的衬垫运动。这些制动器具有两个自由度以及用于每个臂的弹簧以将每个臂推回到外部位置。如果比弹簧的预负载高的侧负载被施加在一个臂上，那么附接到该臂的制动衬垫将始终接触轮圈。

本发明向自行车提供轮圈制动器，该轮圈制动器不重或复杂并且具有合适的性能特性。

发明内容

考虑到对于改进的制动设备并且具体地对以总体人类工程学包装设置的设备的当前需要，提出各种示例性实施方式的简要概要。在下列概要中可以进行一些简化和省略，旨在突出和介绍各种示例性实施方式的一些方面，但是不会限制本发明的范围。足以允许本领域技术人员形成和使用发明概念的优选的示例性实施方式的详细描述将在后续部分中呈现，但是应该理解的是，通过本发明设想到这些概念的微小变化。

本发明试图消除单枢轴式制动器的该唯一缺点并且确保两个制动衬垫同步移动。在现有技术装置中，因为在制动臂的每个连接件中并不始终具有相同的摩擦，因此一个臂倾向于移动直到它接触轮圈，并且然后另一个衬垫移动。根据本发明的同步连杆机构确保两个衬垫同时移动相同距离。本发明改善了单枢轴式制动器的操作和舒适性，该单枢轴式制动器可以借助一个螺栓被容易地安装在车叉或框架上，该单枢轴式制动器非常小、轻质且易于调节。本发明将轮圈制动器的自由度减少到一个，并且两个臂操作地彼此连接并且同步移动。一个实施方式中，向新颖的液压制动器设备提供同步连杆。

本发明的一个方面提供一种用于自行车的制动组件，该制动组件包括枢转地设置在单个枢轴上的第一制动臂和第二制动臂。基座主体设置在所述枢轴上并且能以可释放的方式固定到该枢轴，所述基座主体包括连杆枢轴。连杆构件枢转地设置在所述连杆枢轴上，所述连杆构件具有接触所述第一制动臂的第一端和接触所述第二制动臂的第二端，并且布置成使所述第一制动臂和所述第二制动臂的运动同步，弹簧承靠在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者或两者上并且将所述第一制动臂和所述第二制动臂偏压到休止位置。

本发明的另一方面提供一种用于自行车的液压轮圈制动器，所述自行车包括主缸，所述液压轮圈制动器包括第一制动臂和第二制动臂，所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转地连接至所述自行车。从动缸设置在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者中并且与所述主缸流体连通，所述从动缸包括活塞，所述活塞定位成作用于所述第一制动臂和所述第二制动臂中的所述另一者上，使得所述活塞响应于所述主缸中流体排出的运动导致所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转。

本发明的又一方面提供一种用于自行车的制动组件，该制动组件包括枢转地设置在单个枢轴中的第一制动臂和第二制动臂。可调节的基座主体设置在所述枢轴上并且能在多个位置中以可释放的方式固定到所述枢轴，所述基座主体包括连杆枢轴。包括连杆构件的同步连杆机构枢转地设置在所述连杆枢轴上并且使所述基座主体以及所述第一制动臂和所述第二制动臂互连，并且布置成使所述第一制动臂和所述第二制动臂的运动同步，并且弹簧将所述第一制动臂和所述第二臂偏压到休止位置。

从本发明的一个或更多个实施方式的下列说明连同附图将更充分地理解本发明的这些和其他特征和优点。

附图说明

图1是具有轮圈制动器的自行车的侧视图；

图2A和图2B是根据本发明的实施方式的轮圈制动器的后视图，其中图2A示出了偏压在一个制动臂上的弹簧，并且图2B示出了偏压在两个制动臂上的弹簧；

图3是图2A的轮圈制动器的上部后视立体图；

图4是图2A的轮圈制动器的下部后视立体图；

图5是图2A的轮圈制动器的右侧视图；

图6是图2A的轮圈制动器的后视图，其中臂处于关闭状态；

图7是图2A的轮圈制动器的后视图，其中臂处于打开状态，一个臂以剖面图示出；以及

图8是同步连杆以及如何计算连杆系统的各个部件之间的距离以便确保两个制动臂同步移动的示例的示意图。

具体实施方式

本文将参照附图描述本发明的实施方式。将理解的是，附图和本文阐述的描述仅为说明而提供并且不会将本发明局限于所附的权利要求以及任一和所有它们的等同要求。例如，术语“第一”和“第二”、“上部”和“下部”以及“左”和“右”为了清楚起见而使用并且不作为限制的术语。而且，术语指的是传统上安装至自行车的自行车机构，其中自行车以标准方式取向和使用，除非另外指明。

图1至图7示出了处于各种视角以及相对打开和关闭的位置的轮圈制动组件或轮圈制动卡钳10。图1示出了位于自行车架7上并且能借助致动器（诸如制动控制设备8的杠杆9）操作的轮圈制动组件10。将理解的是，本发明的一些实施方式设想了液压制动组件和非液压制动组件两者。

转到图2A至图7，轮圈制动组件10包括枢轴11、第一制动臂12（示出位于图的左侧）、第二制动臂13（示出位于图的右侧）、基座主体14、连杆构件15、从动活塞16、液压连接件113以及复位弹簧17。第二制动臂13和第一制动臂12支承制动衬垫116并且绕枢轴11枢转。

可以是螺栓的枢轴11将基座主体14和制动臂12、13安装到自行车架7上。枢轴11固定到框架7上位于该框架的制动臂侧上的中心螺母31和框架的与制动臂背对的一侧上的枢转螺栓32之间。基座主体14借助中心螺母31与框架7隔开。第一制动臂12和第二制动臂13枢转地安装在枢轴11上，位于基座主体14外。基座主体14相对于枢轴11能以可释放的方式固定。

在第二制动臂13中具有孔22，从动活塞16设置在该孔22中并且在其中往复运动以形成从动缸115。从动缸115与流出端口112和液压连接件113流体连通。液压连接件113可以传统的鼓形管接头或任何合适的连接件。

将理解的是，与所示的制动组件的液压操作相关的结构用于本发明的一个实施方式。连杆构件15和相关联的结构可用于钢索操作的制动器以及具有相当效能且基本上不加改动的液压操作制动器。钢索操作制动器和液压操作制动器两者是众所周知的。然而所示的液压操作制动器具有几个新颖的特征并且特别适于现代自行车，例如除其他类型的自行车以外还包括“计时赛”和“铁人三项赛”式自行车。

从动活塞16的外侧接触第一制动臂12的曲面114以形成凸轮从动连接。该凸轮从动连接形成第一制动臂12、从动活塞16和第二制动臂13之间的力路径以允许制动衬垫116相对于彼此相对地移入和移出。基座主体14可以借助于夹紧螺钉110夹紧到枢轴11并且可以承载弹簧17和连杆枢轴111。本发明设想到将基座主体14固定到枢轴11和/或相对于框架7固定的其他装置。

从动缸115连接至如众所周知的液压制动控制设备8的主缸，并且借助手控杆9操作。当借助手控杆9在主缸中产生压力增加时，主缸、液压管线和从动缸115中的油压增加并且从动活塞16向上（即，从缸115的孔22向外）移动。从动活塞16在所示实施方式中直接推压在第一制动臂12的曲面114上并且使两个制动臂和两个制动衬垫116朝向彼此移动。另选地，活塞16可以具有弯曲的外表面30并且臂12的表面114可以是平坦的。此外，活塞表面30和表面114可以具有允许它们协作的其它形状。

连杆枢轴111形成连杆构件15的枢轴。连杆枢轴可以是销、突起、柱或能承载连杆构件15并且允许所述连杆构件枢转的任何合适的结构。弹簧17可以在一端处或靠近一端夹紧至基座主体14并且具有由托架117以可滑动的方式接纳的相反端，该托架117连接至第一制动臂12并且加载第一制动臂以推动轮圈制动组件10返回到图7所示的打开或休止位置。在另选方案中，如图2B所示，弹簧17’可以被偏压在制动臂12、13两者上。

图7通过省略弹簧17和基座主体14示出了同步连杆机构20的详图。第二制动臂13和第一制动臂12两者通过连杆构件15可操作地彼此连接。在所示实施方式中，连杆构件15是长梁状构件，但是可以采用任何合适的形状。将理解的是，同步连杆机构20被示出应用于液压制动设备，但是连杆机构也可以用于钢索操作的制动器。

连杆构件15借助位于左侧的第一制动臂点18与第一制动臂12以凸轮从动连接的方式连接。连杆构件15也借助位于右侧的第二制动臂点19与第二制动臂13以凸轮从动连接的方式连接并且绕连杆枢轴111枢转，该枢轴固定至基座主体14。点18、19可以是形成在相应制动臂12、13上的任何合适的接触点，诸如圆形突起、销、柱等，并且每个点均可以包括辊子。其他类型的连接件也可以适于允许连杆构件15和点18、19操作。例如，点18、19在结构上可以具有面对连杆15的平坦表面，并且连杆可以具有与所述点的平坦表面接触的曲面。第一制动臂点18和第二制动臂点19因此可以是成形并且确定尺寸为与连杆构件15接合或相互作用的任何合适结构。同步连杆机构20可以被认为包括连杆构件15、第一制动臂点18和第二制动臂点19以及连杆枢轴111。

连杆构件15定位成以类似摇臂的方式骑跨在第一制动臂点18和19两者的顶部上。换言之，通常点18、19的顶部在连杆构件15的下表面28都由该连杆构件接触或接纳，其中点是倒圆的并且下表面是平坦的（“下…”是指下表面，其中制动器以典型的方式安装至自行车并且如图中所绘）。点18、19和连杆构件15的协作表面可以具有其他合适形状。在所示实施方式中，平坦表面24、26是与连杆构件15的相应端部相邻的间隔开的表面并且骑跨在相应的点18、19上。

将注意的是，连杆构件15不直接与弹簧17连接或接触，并且用于通过点18、19使第一制动臂12和第二制动臂13的运动关联。如此，连杆构件15仅需要处理臂的不对称运动，并且不需要还在结构或强度方面适应弹簧。

第一制动臂点18、连杆枢轴111和第二制动臂点19之间的距离使第一制动臂12和第二制动臂13同步，从而两个臂在操作时具有相同或几乎相同的角速度。

连杆构件15在固定至基座主体14的连杆枢轴111上枢转，并且响应于来自第二臂点19的力而移动。而且，弹簧17从托架117接收较大的力并且弹簧的偏转能量在关闭过程期间增大。

本制动系统将侧负载分成对称和不对称的侧负载。衬垫处的所有对称负载均沿从第一制动臂12经过活塞16至第二制动臂13的侧负载路径发生。所有的不对称负载均沿从第一制动臂12经过同步连杆构件15至第二制动臂13的侧负载路径发生。通常，不对称负载仅由弹簧17以及每个连接中摩擦的差异引起，为此不对称负载是非常低的，并且经过同步连杆构件15的不对称侧负载路径不需要求高强度的部件。

如果液压系统中的压力因为主缸上的负载减小而减小，那么弹簧17的偏转能量有助于使得两个制动衬垫116返回到外端位置。不对称弹簧负载沿经过同步连杆构件15至第二制动臂的侧负载路径发生，并且允许两个臂以同步方式向外打开。

拧松螺钉110导致基座主体14和枢轴11之间的摩擦夹紧的松动。当基座主体14相对于枢轴11被拧松时，中心螺栓31继续将枢轴保持至自行车架7。拧松基座主体14允许直接或间接附接至其的结构（例如，连杆机构20和制动臂12、13以及弹簧17）作为一个单元绕枢轴11一起旋转，而没有改变附接至其的结构的相对位置。因此，在没有改变制动衬垫之间的距离并且没有改变制动臂12、13的间隔或者连杆的功能的情况下，可以进行衬垫的角度调整。如果螺钉110被拧松，那么基座主体14能绕枢轴11转动，该基座主体承载同步连杆构件15的枢轴。该特征允许使用者能够在没有从框架或车叉拧松枢轴11的情况下对中制动器。以该方式可以进行单枢轴制动机构10的快速、容易且精确的对中调整。

图8示出了确定同步连杆机构20的部件的布置的一种方法。点18、19和柱111被定位成使得第一臂点18和第二臂点19中的每个点的角速度是相同的或大约相同的。在一个实施方式中，当制动器定位在卡钳的最小位置和最大位置之间的中途时，同步连杆机构20的所有四个点（11、18、19和111）可以布置成对准。所述对准在图8中被示出为线L，该线穿过枢轴11的中心和柱111以及与连杆15接触的点18、19。以这样的方式，沿两个方向的运动导致在卡钳的范围内实现几乎同步的运动。

示出了点18、19和柱111的一个构造及其位置的计算。假定希望使点18、19的两个角速度的值相同并且这将产生制动臂12、13的相似的相对运动。因此：ω₁=ω₂。因此，从图看出，r₁是从枢轴11的中心测量直到第二制动臂13的点19的距离。类似地，r₂是从枢轴11的中心测量直到第一臂12的点18的距离。为了确定连杆枢轴111距枢轴11的距离“x”，采用下述方程：

x = \frac{2 (r_{1} \times r_{2})}{(r_{1} + r_{2})}

虽然已经参照具体实施方式描述了本发明，但是应该理解的是，在所述的发明的概念的精神和范围内进行各种改变。因此，本发明并不旨在限于所公开的实施方式，而是具有由下列权利要求的语言所允许的全部范围。

Claims

1.一种用于自行车的制动组件，所述制动组件包括：

枢转地设置在单个枢轴上的第一制动臂和第二制动臂；

基座主体，所述基座主体设置在所述枢轴上并且能以可释放的方式固定至该枢轴，所述基座主体包括连杆枢轴；

枢转地设置在所述连杆枢轴上的连杆构件，所述连杆构件具有接触所述第一制动臂的第一端和接触所述第二制动臂的第二端，并且布置成使该第一制动臂和该第二制动臂的运动同步；以及

弹簧，所述弹簧承靠在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者或两者上并且将该第一制动臂和该第二制动臂偏压到休止位置。

2.根据权利要求1所述的用于自行车的制动组件，其中，所述第一制动臂和所述第二制动臂均包括制动臂点，并且所述连杆构件的第一端接触所述第一制动臂的制动臂点且所述连杆构件的第二端接触所述第二制动臂的制动臂点。

3.根据权利要求2所述的制动组件，其中，所述连杆构件在其下表面上接触每个制动臂点。

4.根据权利要求2所述的制动组件，其中，每个制动臂点均包括辊子。

5.根据权利要求3所述的制动组件，其中，所述连杆构件包括位于所述下表面上的一对隔开的触点，以用于接触所述制动臂点。

6.根据权利要求5所述的制动组件，其中，所述一对隔开的触点两者都是大致平坦的。

7.根据权利要求1所述的制动组件，其中，所述连杆枢轴是圆柱销。

8.根据权利要求1所述的制动组件，其中，所述弹簧包括相对于所述基座主体固定的第一端。

9.根据权利要求8所述的制动组件，其中，所述弹簧包括偏压在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者上的第二端。

10.根据权利要求9所述的制动组件，其中，所述弹簧的第二端以可滑动的方式被接纳在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的所述一者上设置的托架中。

11.根据权利要求1所述的制动组件，其中，所述制动组件是液压制动器。

12.一种用于自行车的液压轮圈制动器，所述自行车包括主缸，所述液压轮圈制动器包括：

第一制动臂；

第二制动臂，所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转连接至所述自行车；以及

从动缸，所述从动缸设置在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者中并且与所述主缸流体连通，所述从动缸包括活塞，所述活塞定位成作用于所述第一制动臂和所述第二制动臂中的另一者上，使得所述活塞响应于所述主缸中流体排出而进行的运动导致所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转。

13.根据权利要求12所述的液压轮圈制动器，该液压轮圈制动器包括固定至所述自行车的单个枢轴，其中，所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转地设置在所述枢轴上。

14.根据权利要求12所述的液压轮圈制动器，其中，所述活塞与所述第一制动臂和所述第二制动臂中的所述另一者具有凸轮从动连接。

15.根据权利要求14所述的液压轮圈制动器，其中，所述第一制动臂和所述第二制动臂中的所述另一者包括定位成与所述活塞协作的曲面。

16.根据权利要求12所述的液压轮圈制动器，该制动器还包括相对于所述自行车固定的单个枢轴；

所述第一制动臂和所述第二制动臂枢转地设置在所述枢轴上，每个制动臂均包括制动臂点；

连杆构件，所述连杆构件枢转地设置在所述连杆枢轴上，所述连杆构件具有接触所述第一制动臂的第一端和接触所述第二制动臂的第二端，并且布置成使该第一制动臂和该第二制动臂的运动同步；以及

弹簧，所述弹簧将所述第一制动臂和所述第二制动臂偏压到休止位置。

17.根据权利要求16所述的液压轮圈制动器，其中，所述连杆枢轴是圆柱销。

18.根据权利要求16所述的液压轮圈制动器，其中，所述弹簧包括相对于所述基座主体固定的第一端。

19.根据权利要求18所述的液压轮圈制动器，其中，所述弹簧包括偏压在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者上的第二端。

20.根据权利要求19所述的液压轮圈制动器，其中，所述第二端偏压在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的另一者上。

21.根据权利要求19所述的液压轮圈制动器，其中，所述弹簧的第二端以可滑动的方式被接纳在位于所述第一制动臂和所述第二制动臂中的另一者上的托架中。

22.根据权利要求16所述的液压轮圈制动器，其中，所述连杆构件在其下表面上接触每个制动臂点。

23.根据权利要求22所述的液压轮圈制动器，其中，所述连杆构件包括位于所述下表面上的一对隔开的触点，这对隔开的触点中的每个触点均接触相应的制动臂点。

24.根据权利要求23所述的液压轮圈制动器，其中，所述一对隔开的触点都是平坦的。

25.根据权利要求12所述的液压轮圈制动器，其中，所述从动缸和所述主缸是封闭液压系统的部件。

26.一种用于自行车的制动组件，所述制动组件包括：

枢转地设置在单个枢轴上的第一制动臂和第二制动臂；

可调节的基座主体，所述基座主体设置在所述枢轴上并且能在多个位置中以可释放的方式固定至该枢轴，所述基座主体包括连杆枢轴；

同步连杆机构，所述同步连杆机构包括连杆构件，所述连杆构件枢转地设置在所述连杆枢轴上并且使所述基座主体与所述第一制动臂及所述第二制动臂互连，并且布置成使所述第一制动臂和所述第二制动臂的运动同步；以及

27.根据权利要求26所述的制动组件，其中，所述枢轴借助中心螺母固定至所述自行车。

28.根据权利要求27所述的制动组件，其中，所述基座主体借助所述中心螺母与所述自行车隔开。

29.根据权利要求27所述的制动组件，其中，所述基座主体、所述同步连杆机构、所述第一制动臂和所述第二制动臂以及所述弹簧相对于所述自行车定位在所述中心螺母的外部。

30.根据权利要求26所述的制动组件，其中，在所述枢轴固定至所述自行车的情况下，所述基座主体能绕该枢轴移动。

31.根据权利要求26所述的制动组件，其中，在所述基座主体相对于所述枢轴未被固定的情况下，所述基座主体、所述同步连杆机构、所述第一制动臂和所述第二制动臂以及所述弹簧作为一个单元都能旋转。

32.根据权利要求26所述的制动组件，其中，所述基座主体能绕所述枢轴以可释放的方式夹紧。

33.根据权利要求32所述的制动组件，其中，所述基座主体能借助夹紧螺钉绕所述枢轴以可释放的方式夹紧。

34.根据权利要求33所述的制动组件，其中，所述夹紧螺钉穿过所述基座主体。

35.根据权利要求26所述的制动组件，其中，所述制动组件是液压制动器。

36.根据权利要求26所述的制动组件，其中，所述弹簧包括相对于所述基座主体固定的第一端。

37.根据权利要求36所述的制动组件，其中，所述弹簧包括偏压在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的一者上的第二端。

38.根据权利要求37所述的制动组件，其中，所述弹簧的第二端以可滑动的方式被接纳在设置在所述第一制动臂和所述第二制动臂中的所述一者上的托架中。