CN1090579C - 自行车制动装置 - Google Patents

Abstract

制动装置包括制动臂(212a、212b)与配置在制动臂(212a、212b)上的用于接收因制动垫(213a、213b)和轮圈(205)之间接触而产生的制动阻力(F_R)的制动垫连接构件，其特征在于，制动垫连接构件包括绕枢轴转动的转动连杆(224a、224b)和连接制动臂(212a、212b)的用于接受控制元件(10)的制动控制力的控制元件连接构件(27、28)。制动力控制机构(318a、318b)连接在制动垫连接构件和控制元件连接构件(27、28)之间，以便在制动阻力(F_R)和制动控制力(Fc)两者超过特定的非零值时可以在制动垫连接构件和控制元件连接构件(27、28)之间进行相对运动。

Description

自行车制动装置

本发明涉及一种自行车制动装置，利用该装置通过牵引配置在外壳内的内部钢索可使制动瓦压靠在车轮上，从而实现制动。

自行车制动装置一般包括使制动瓦压在车轮上来实现制动，方法是用装在车把上的制动杆来移动配置在一个外壳内的内部钢索。制动瓦由一对制动连杆支承，并且制动连杆通常用两种方法中的一种方法操作：居中牵引和侧向牵引。在主要用悬臂制动装置的居中牵引型的制动装置中，分叉成两根钢索的内部钢索固定在两个制动连杆的两个远端部上，而外壳固定于车架。在侧向牵引型的制动装置中，内部钢索和外壳分别固定于制动连杆，这种制动装置主要用在卡钳式制动装置上。

近年来其钢索连接结构与侧向牵引型制动装置相同的悬臂制动装置(即内部钢索和外壳分别固定于制动连杆)已投入实际应用。这些装置是高性能的制动装置，具有改进的制动性能，在制动瓦接触轮圈之后制动力相对于内部钢索移动量的变化(以后称作制动特性)大于常规设计。结果，很轻微地操作制动杆便造成制动力的突然增加。这使得不熟悉这种制动杆操作的生手在制动时发生困难。另外，如果在后轮上的制动力突然增加，则在由于制动瓦和车轮之间的间隙而不能细调制动杆时，例如在越野赛时，该后轮将滑移，即使对于熟练的骑车人，该自行车将变得难于控制。

防止上述问题的一种可能的方法是减小在制动期间制动杆的制动特性。在日本公开专利申请63-203491中公开的操作力传送装置中，已使这种方法得到应用。该操作力传送装置具有控制弹簧，该弹簧沿钢索轴向方向配置，装在沿内部钢索和外壳组成的操作钢索的某个位置，该操作力传送装置还具有用于调节控制弹簧弹力的调节器。该控制弹簧在制动驱动负载作用下弯曲，从而使相对于制动连杆输入的输出减少，这样便使制动特性减小。

如果一种操作力传送装置例如上述这种装置装在沿操作钢索的某个位置，则在适当调节控制弹簧开始弯曲的弹力(偏压力)时，在钢索的张力大于控制弹簧的偏压力时的制动期间控制弹簧将开始弯曲。结果，制动特性将变小，并且即使采用高性能的制动装置也能够抑制制动期间制动力的突然增加，当然，制动特性一般随制动装置的种类、形状和其它这样的因素变化。因此如果不在沿操作钢索的某个位置安装匹配所说制动装置的制动特性的传送装置，则在制动期间不能获得要求的制动特性。不幸的是，因为传送装置沿着操作钢索与制动装置分开安装，所以生手可能错误地沿操作钢索安装一个传送装置，使其用于具用不同制动特性的制动装置，在这种情况下将不能获得制动期间要求的制动特性，制动操作实际上更为困难。再则，放置操作钢索的空间经常是相当窄，以便内部钢索可以平滑地穿过外壳。因此，如果将在钢索轴向方向上很长的传送装置装在沿操作钢索的某个地方，则配置操作钢索的自由度将减少，使得操作钢索的配置更难设计。

本发明旨在一种自行车制动装置，该装置可以保证要求的制动特性而又不妨碍正确配置钢索。在本发明的一个实施例中，提供一种自行车制动装置，包括：制动臂，该制动臂包括转动支承构件，以便绕一枢轴线转动；连接于制动臂的制动垫连接构件，用于接收因制动垫和；轮圈之间接触而引起的制动阻力，其中制动垫连接构件包括绕枢轴线转动的转动连杆；控制元件连接构件，连接于制动臂，用于接收控制元件来的制动控制力；和制动力控制机构，连接在制动垫连接构件和控制元件连接构件之间，以便在制动阻力和制动控制力二者超过特定的非零值时可以在制动垫连接构件和控制元件连接构件之间允许相对运动。

在更具体的实施例中，制动臂包括用于将制动臂可转动地连接于安装部件的转动连接部分，该转动连接部分配置在制动臂的上部分和下部分中的一个部分上，制动垫连接构件配置在制动臂的中间部分上，而控制元件连接构件配置在制动臂的上部分和下部分中的另一部分上。在这种情况下，制动力控制机构包括可摆动地连接在制动臂和控制元件连接构件之间的摆动连杆和编压机构，该编压机构使摆动连杆偏移到初始位置，使得摆动连杆保持在初始位置，直至制动阻力和制动控制力二者超过特定的非零值。在此时，摆动连杆可以相对于制动臂摆动，因此减小加于轮圈上的制动力。可以限制摆动连杆的运动范围，从而恢复原来的制动特性，造成摆动连杆达到其运动范围的终点时形成较大的制动力。制动力控制机构还包括使偏压机构的偏压力改变的偏压力改变机构。如果偏压机构被形成为弹簧，则偏压力改变机构可形成为啮合弹簧端部的凸轮。在任何情况下，因为制动力控制机构装在制动装置自身上，所以使用者不需要关心装有钢索的制动力控制机构的相容性问题。另外，因为没有额外的装置装在操作钢索上，所以操作钢索容易配置。

在本发明的再一个实施例中，制动臂包括绕枢轴线转动的转动支承构件，其中制动垫连接构件包括绕该枢轴线相对于制动臂转动的转动连杆。在这种情况下，制动力控制机构包括配置在转动连杆和制动臂之间弹簧。如果需要，还可配置弹簧偏压调节机构，用于调节弹簧偏压力。

本发明还可以应用于侧向牵引或制动装置。在这种情况下，制动垫连接构件配置在制动臂的上、下部分中的一个部分上，控制元件连接构件配置在制动臂的上、下部分中的另一部分上，而制动臂包括配置在制动臂中间部分上的转动连接部分，以便可转动地将制动臂连接于安装部件。制动力控制机构然后可以配置在制动臂的上部分，并且制动力控制机构其结构与上述的结构相似。

在本发明的另一实施例中，制动垫连接构件包括销钉，该销钉可滑动地装在于制动臂的制动瓦固定构件上形成的开孔中，以便将制动瓦固定于制动瓦固定构件上。一个止动部件固定于销钉，以限制销钉相对于制动瓦固定构件滑移。在此实施例中，制动力控制机构被作成为配置在制动瓦和制动瓦固定构件之间的弹簧，以便使制动瓦偏移到起始位置。制动瓦在制动阻力和制动控制力二者超过特定的非零值时将相对于制动臂滑动，因而相对于控制元件连接构件滑动。

下面参照附图说明本发明的实施例，这些附图是：

图1是已应用本发明具体实施例的自行车的一部分的侧视图；

图2是制动装置具体实施例的前视图；

图3是图2所示制动装置的横截面图；

图4是本发明制动特性改变机构具体实施例的细节横截面图，该机构已用在图2所示的制动装置中；

图5是部分分解图，示出将图2的制动装置装在车架上的安装方法；

图6是细节前视图，示出图4所示制动特性改变机构的操作；

图7是曲线图，示出图2所示制动装置的制动力特性曲线；

图8是制动装置的替代实施例的前视图；

图9是制动装置另一替代实施例的前视图；

图10是图9所示制动装置的侧视图；

图11是沿图10的XI-XI线截取的视图；

图12是沿图10的XII-XII线截取的视图；

图13是沿图10的XIII-XIII线截取的视图；

图14是制动装置另一替代实施例的前视图；

图15是制动装置另一替代实施例的前视图；

图16是制动装置另一替代实施例的后视图；

图17是图16所示制动装置的部分分解图；

图18是图16所示制动装置的整个分解图。

在图1和2中，侧向牵引式悬臂制动装置1装在例如前轮上，并显示了当该制动装置压在前轮2的轮圈5的两个侧面5a上时所产生的制动作用。制动装置1可摆动地由车架3的前叉4支承。前叉4是例如空气/油式的或弹性体式的悬挂叉，该叉可以吸收由道路表面引起的振动。前叉4具有一对左、右悬挂构件4a、用于固定该对悬挂构件4a的固定构件4b和稳定件4c，该稳定件用于增强悬挂构件4a。稳定件4c形成为例U形的形状，其下端固定于沿悬挂构件4a的某个位置，并且在其两个下端部具有一对左、右支座8a和8b。如图5所示，这些支承8a和8b分别具有向前凸出的带阶梯的固定销9a和9b(图中仅示出9a)。支座8a和8b上还加工有三个止动孔14h、14m和14s，这些孔配置在以固定销9a和9b为圆心的圆弧上，这些孔用于使装在制动装置1上的用于松开制动作用的扭力卷簧(下面说明)止动。

如图1-3所示，制动装置1连接于操作钢索10的远端，而其起端连接于装在车把6上的制动杆7。操作钢索10具有内部钢索10a和外壳10b，该钢索10a的起端止于制动杆7，该外壳10b止于制动杆7的固定架，内部钢索10a可在外壳的内部运动。

制动装置1具有一对摆动的左、右制动连杆12a和12b。制动瓦13a和13b彼此相对地固定于制动连杆12a和12b的某个位置，使得可以调节这些制动瓦。制动瓦13a和13b因为制动垫和轮圈5的侧表面5a接触而受到制动阻力F_R。制动连杆12a和12b分别具有形为板形的连杆主体15a、15b，该板向上延伸并使其后侧变薄。转动支承件16a和16b可转动地支承在从支座8a和8b伸出的固定销9a和9b上，该支承件16a和16b装在连杆主体15a和15b的底端部上。制动瓦固定装置用于固定制动瓦13a和13b，装在该主体的中部。

具有C形横截面的支架15c形成在连杆主体15b的远端。制动力控制机构18装在该支架15c上。如图2-4所示，该制动力控制机构18具有：摆动连杆20，该连杆可摆动地由沿纵方向装在支架15c上的摆动轴19支承；扭力卷簧21，该卷簧可对摆动连杆20施力；运动凸轮22，该凸轮可调节扭力卷簧21的偏压力(弹力)。

摆动连杆20是一个具有C形横截面的部件，其下部由摆动轴19支承，而连接轴23沿纵方向装在该连杆20的上部分上。用于保持操作钢索10使其不从制动装置1凸出太多的钢索卡子24可转动地连接于连接轴23。钢索卡子24受到操作钢索10施加的制动控制力Fc。管状的内导管25的远端固定在该钢索卡子24上，该导管弯曲近90°，用于防止操作钢索10发生铰结。操作钢索10的外壳10b固定地内导管的起端。钢索卡子24和内导管25构成第一止动构件27。

参考图4，扭力卷簧21绕在管形导管26的外围面上，该导管26套在摆动轴19的外周侧面上。扭力盘簧21的一端稍向外弯曲的形式延伸，此端部21a固定在支架15c上。扭力卷簧21的另一端向外弯曲约90°，然后再沿相反方向稍为回弯，此弯曲端部21b贴在三个凸轮表面22a-22c中的一个表面上，这些凸轮表面形成在运动凸轮22的外周面上。运动凸轮22非转动地装在连接轴23(图3)上。大直径的法兰23a形成在连接轴23的前端，而在该法兰23a的前表面上形成工具啮合槽23b，以便进行转动操作。在连接轴23的后端部形成具有方形横截面的防转动构件23c，运动凸轮22不能转动地装在该构件23c上。三个凸轮表面22a-22c形成于运动凸轮22的外周表面。从连接轴23的中心到凸轮表面22a-23c中各个凸轮表面的距离逐渐增加。各个凸轮表面22a-22c稍呈凹形，使其匹配扭力盘簧21端部21b的弯曲形状。

连接内部钢索10a的第二止动构件28装在连杆主体15a(图2)的远端部。内部钢索10a穿过内导管25的内部，并由螺栓固定于在连杆主体15a远端部上的第二止动构件28上。用于保护内部钢索10a的可伸缩软管29配置在钢索卡子24和第二止动构件28之间。

如图3所示(只示出b侧)，转动支承构件16a和16b具有套管31a和31b，该管套呈喇叭形，固定于连杆15a和15b的起始端，并且套在固定销9a和9b上。形为有底空心圆筒的弹簧套32a和32b固定于管套31a和31b的外周面上。因此在弹簧套32a和32b及管套31a和31b之间形成管形空间33a和33b，并且在此管形空间33a和33b中装入使制动连杆12a和12b偏压到制动松开侧的扭力卷簧35a和35b。

如图5所示(仅示出一侧)，扭力卷簧35a和35b的后端36a和36b固定于三个固定孔14h-14s中的一个孔内，该孔形成于支座8a和8b，改变固定在这些固定孔14h-14s中的固定位置便可以将返回到制动松开侧的力调节到三个水平。另外，前端(未示出)固定在弹簧套32a和32b的底部。制动连杆12a和12b的扭力卷簧35a、35b的前端同定位置可以利用弹簧调节螺栓37a和37b使其沿固定销9a和9b的圆周方向移动，该螺栓拧入到弹簧套32a和32b的外表面内。

复盖扭力卷簧35a和35b后端的弹簧帽38a和38b可转动地装在弹簧套32a和32b的后部。弹簧帽38a和38b具有圆筒形构件40a、40b以及转动操作构件41a、41b，前者装在固定销9a、9b的大直径部分，而后者呈三角形，凸出于圆筒构件40a和40b的圆筒表面。穿过扭力卷簧35a和35b后端部36a和36b的通孔42a和42b(图5仅示出一侧)形成在弹簧帽38a和38b的底表面上，使得可以固定扭力卷簧35a和35b的后端。

因此设置弹簧帽38a和38b使得可以通过转动弹簧帽38a和38b将扭力卷簧35a和35b的后端36a和36b配置在任何要求的位置。即在制动连杆12a的转动受到限制和扭力卷簧35a和35b的后端36a和36b不能在自然状态下插入到要求的止动孔14h-14s内时，只要稍为转动弹簧帽38a和38b也可以使后端部36a和36b容易地插入孔14h-14s中。另外，因为弹簧帽38a和38b的固定角(即弹簧帽38a和38b的远端取向)随扭力卷簧35a和35b固定在止动孔14h-14c中的位置而变化，所以根据弹簧帽38a和38b的取向便可以容易地确认扭力卷簧35a和35b的止动位置，即容易确定返回到制动松开侧的力的水平。例如，在扭力卷簧35a和35b固定于止动孔14m时，弹簧帽38a和38b的远端将面向下，在扭力卷簧35a和35b固定于止动孔14h时则斜着向内，而在扭力卷簧35a和35b固定于止动孔14s时则斜着向外。所以根据弹簧帽38a和38b的取向可以很容易判断返回到制动脱开侧的力的水平。

如图2和3所示，制动瓦固定构件17a和17b具有：制动瓦固定螺栓50a和50b，该螺栓从后部插入在连杆主体15a和15b的中央部分形成的槽口45a和45b中；垫片51a和51b以及套环52a和52b，它们均装在制动瓦固定螺栓50a和50b上，使得它们夹住连杆主体15a和15b。制动瓦固定孔56a和56b沿左、右方向(图3中垂直于图面的方向)形成在制动瓦固定螺栓50a和50b的头部50a和50b，该头部位于连杆主体15a和15b的后部。

制动瓦13a和13b具有橡胶瓦主体60a和60b以及制动瓦固定销61a和61b，该固定销沿制动瓦主体60a和60b的纵方向从约中点向外延伸。瓦主体60a和60b比过去薄，被设计为在制动期间可形变。该制动瓦固定销61a和61b可以插入在制动瓦固定螺栓50a和50b上形成的制动瓦固定孔56a和56b中。制动瓦13a和13b配置在制动连杆12a和12b后部的前叉4的一侧，所以与前叉4分开的距离很短，而且由轮圈5作用于制动瓦13a和13b的反冲力引起的力矩较小。因此前叉的扭转不会减小制动力，即使使用扭转刚性相当低悬挂叉。另外，因为瓦主体60a和60b本身相当薄，所以在制动期间瓦主体60a和60b存在较小的弯曲形变，这样还可平稳地降低制动力。

下面说明制动期间制动装置的操作。

当乘车人操作制动杆7时，内部钢索10a被牵引进入外壳10b，由此制动连杆12a和12b反抗扭力卷簧35a和35b的偏压力向其各自的关闭关方向摆动，并且制动瓦13a和13b的瓦主体60a和60b碰到轮圈5的侧表面5a。当制动主体60a和60b接触到侧表面5a时便产生制动力。由此产生的制动力正比于内部钢索10a的移动量(钢索行程)，如图7所示。当进一步牵引内部钢索10a，直到由此产生的内部钢索10a的操作力(内部钢索10a上的张力)超过制动力控制机构18的扭力卷簧21的初始偏压力时(即当摆动连杆20和轴19上的连杆主体15b之间的力Fc和F_R的净合力超过弹簧21的初始偏压力时)，扭力卷簧21便弯曲，并且摆动连杆20摆向第一止动构件27一侧，如图6所示。如图7所示，当摆动连杆20摆动时，由此产生的制动力等于扭力卷簧21的偏压力。该偏压力随着弹簧的弯曲而增加，并且制动特性变化较小，即制动力相对于钢索行程变化较小(图7直线的斜率)。结果，制动力相对于制动杆7的操作其变化较小。因此，即使对这种制动操作不熟悉的初学者过分地操作制动杆，制动力也不会增加得那么大，所以使制动操作变得容易。当摆动连杆20上的对接件150接触连杆主体上的形为止动销的相应对接件152时摆动连杆20的摆动便结束。在这种摆动结束时，制动特性又回到其原来的较大值，由此又得到很大的制动力。

对于初学者，运动凸轮22应当放在图4中实线所指示的位置，扭力卷簧21的端部21b应当与凸轮表面22a相结合，而偏压力应当如此调节，使得在低制动力时减小制动特性。然而如果对于熟练的乘车人进行这种调节，将不会立即获得高的制动力。在这种情况下，连接轴23应当转动，使其转动运动凸轮22，并且应使端部21b与凸轮表面22b接合，如由图4的单点画线所示，或应当使其与凸轮表面22c接合，如由双点画线所示。当转动运动凸轮22时，扭力卷簧21的端部21b沿弹簧的绕卷方向移动，偏压力增加。结果，在摆动连杆20开始摆动的那一时刻，制动力便阶梯式上升到较高的水平，如图7的单点画线或双点画线所示。因此，对很短的钢索行程便可以得较高的制动力。具体是，在滑移区域(在急迫锁定车轮的区域)制动作用最大，所以如果制动特性被设计成在此滑移区域比较小，则在此区域的钢索行程(制动杆被操作的量)将较长；并且在滑移区域的制动操作将变得容易。

当松开制动杆7时，内部钢索10a便松开，然后扭力卷簧35a和35b的偏压力使制动连杆12a和12b向打开的方向转动，并使制动瓦13a和13b的瓦主体60a和60b的远端移离轮圈的侧表面5a，这样便松开制动。

因为可在制动期间在制动装置1的侧面利用装在连杆主体15b上的扭力卷簧21和摆动连杆20以小量递增方式调节制动特性，所以在制动期间可以可靠地得到对应于制动装置1的要求的制动特性。另外，因为没有额外的装置装在操作钢索10上，所以容易配置操作钢索10。

在将制动装置1装在固定销9a和9b上时，将转动支承构件16a和16b装在固定销9a和9b上，并且用手握住转动操作构件41a和41b，使得将扭力卷簧35a和35b的后端部36a和36b定位在要求的止动孔14h-14s中。如果转动支承构件16a和16b被装成完全可以回到这种状态，则后端部36a和36b可以插入到止动孔14h-14s中。

因为制动瓦13a和13b配置在制动连杆12a和12b的前叉4的一侧以便保持较高的制动力，所以瓦主体60a和60b的后端碰到稳定件4c，这样便限制了刺动连杆12a和12b向制动松开侧转动。然而，因为利用转动操作构件41a和41b可以自由地改变扭力卷簧35a和35b的后端部36a和36b的顶部位置，所以扭力卷簧35a和35b的一个端部可以可靠地插入到止动孔14h-14s中的一个孔内，即使制动连杆12a和12b的转动受到限制。

如图8所示，制动力控制机构18可以装在连杆主体15a的一侧，而不像图2所示的实施例中那样装在连杆主体15b一侧。采用此实施例的制动装置1b，钢索卡子24可转动地连接于连杆主体15b的远端，而支架15c形成在连杆主体15a的远端。如图2所示的实施例，制动力控制机构18具有：摆动连杆20，该连杆可摆动地支承在沿纵方向装在支架15c上的摆动轴19上；扭力卷簧21，该卷簧向内偏压摆动连杆20；和运动凸轮(未示出)，该凸轮调节扭力卷簧21的制动力(弹簧力)。在此实施例中的其余结构和操作与图2所示的实施例相同，所以省略其说明。此实施例与图2所示的实施例其优点相同。

对于上述两个实施例，制动瓦13a和13b的空间方位角随着摆动变化，但制动力控制装置18还可以装在制动装置1c上；该制动装置包括具有四连杆结构的瓦固定构件17a和17b，如图9和10所示。图10和随后的图仅示出左侧部件(右侧部件示于图9)。

如图9和10所示，这种制动装置1c具有一对左、右摆动制动连杆12a和12b。瓦固定构件17a和17b用于固定制动瓦13a和13b，装在制动连杆12a和12b的下部分。制动连杆12at 12b分别具有连杆主体15a和15b，该主体形为向上延伸的板。转动支承构件16a和16b装在连杆主体15a和15b的起始端部。如图11所示，转动支承构件16a和16b可转动地支承在连杆底部65a和65b，该底部不能转动地固定于伸出支座8a和8b的固定销9a和9b。支架15c形成于连杆主体15b的远端。并且制动力控制机构18装在支架15c上。这种结构与图2所示实施例的相同，所以省去其说明。第二固定构件28装在连杆主体15a的远端。

连杆底部65a和65b套在固定销9a和9b的外圆柱面上。连杆底部65a和65b具有管形构件66a和66b，此管形部件的起始端碰到固定销9a和9b的阶梯部分。止动构件67a和67b配合于和固定于管形构件66a和66b的起始端外周表面，泪珠形的臂68a和68b配合于和固定于远端的外围表面。连杆主体15a和15b的转动支承构件16a和16b可转动地由这些管形部件66a和66b支承。止动构件67a和67b约为三角形部件，如图12所示，其内侧有止动销70a和70b，该销穿过止动孔14h-14s中的一个孔。使这些止动销70a和70b穿过止动孔14a-14s中的一个孔便使连杆底部65a和65b保持在规定的固定方位角。

弹簧架71a和71b装在连杆主体15a和15b以及止动构件67a和67b之间，套在连杆底部65a和65b的外圆周面上。弹簧架71a和71b有沿圆周方向形成的槽72a和72b，以及调节构件73a和73b(图12)位于其外圆周面上。回位弹簧74a和74b绕在和固定在槽72a和72b内，回位弹簧74a和74b的远端向上延伸，并由止动销75a和75b(图10)止动，该销从连杆主体15a和15b中部的后侧凸出。回位弹簧74a和74b偏压连杆主体15a和15b，使它们向外转动。调节螺栓77a和77b能够接触在止动构件67a和67b的外圆周面上形成的凸出部76a和76b，该调节螺栓拧入到调节部件73a和73b。使这些调节螺栓77a和77b拧入或拧出便可以调节左、右制动连杆12a和12b的空间方位角，并且这还可以调节左、右制动瓦13a和13b以及轮圈5侧表面5a之间的间隙。

一对锁定螺母78a和78b以及79a和79b(图11)拧在位于转动支承构件16a和16b以及臂68a和68b之间的连杆底部65a和65b的外圆周面上。锁定螺母78a、78b、79a和79b用于限制转动支承构件16a和16b沿轴向方向的移动。固定螺栓81a和81b固定于固定销9a和9b的远端。固定螺栓81a和81b用于抑制连杆底部65a和65b沿轴向方向的移动。

如图9和10所示，瓦固定连杆82a和82b几乎水平地连接于在垂直方向的连杆主体15a和15b的中部，该瓦部固定连杆构成将制动瓦13a和13b固定于制动装置1的固定构件17a和17b。瓦固定连杆82a和82b利用穿过这些构件的固定销钉83a和83b可转动地连接于连接主体15a和15b。

如图13所示，瓦固定连杆82a和82b具有连杆固定构件84a和84b以及瓦安装构件85a和85b，前者形为U形，使得可以夹住连杆主体15a和15b的两侧，后者与连杆固定构件84a和84b成直角。固定销83a和83b固定于连杆固定构件84a和84，而支承销86a和86b也固定于该构件84a和84b。辅助连杆89a和89b的上端部也由这些支承销86a和86b可转动地支承。因此，瓦安装连杆82a和82b以及连杆主体15a和15b均被夹压着，这样便增加了连接部分的钢性并可以抑制动瓦13a和13b的下冲。瓦安装槽90a和90b形成在安装构件85a和85b上，该槽90a和90b在竖直方向(图13中垂直于图面的方向)比较长。如图10所示，如此成形这些槽90a和90b，使得在制动瓦13a和13b的后端部与固定销9a和9b的阶梯部分之间距离L至少约为25mm。将瓦安装槽90a和90b配置在这些位置使得制动中心更靠近前叉4的中心，因此减少了由反弹产生的力矩。因而作用在前叉4上的力变得更小，而制动装置的刚性得到提高。

如图9所示，辅助连杆89a和89b是扁平部件，平行于连杆主体15a和15b，其上端部由支承销86a和86b可转动地连接于瓦安装连杆82a和82b的连杆固定构件84a和84b的前表面。其下端部，如图10和11所示，由支承销87a和87b可转动地连接于连杆底部65a和65b，该支承销固定于臂68a和68b的远端。从固定销9a和9b的轴线到支承销87a和87b的轴线的距离等于从固定销83a和83b的轴线到支承销86a和86b的轴线的距离。另外，从配置在辅助连杆89a和89b两个端部上的支承销86a和86b的轴线到支承销87a和87b的轴线的距离等于从固定销9a和9b的轴线到固定销83a和83b的轴线的距离。具体是，位于这些销之间的连杆主体15a和15b的一部分。连杆底部65a和65b、瓦安装连杆82a和82b的一部分以及辅助连杆89a和89b构成四联杆机构。因此瓦安装连杆82a和82b可以平行于一条线段移动，该线段使固定销9a和9b的轴线连接于支承销87a和87b的轴线。

如图13所示，制动瓦13a和13b插入到安装槽90a和90b中。制动瓦13a和13b分别具有瓦主体91a和91b以及瓦固定销92a和92b，该固定销从瓦主体91a和91b的沿纵方向的近似中心向外延伸。在瓦固定销92a和92b的远端部上形成外螺纹，并利用拧在这些外螺纹的螺母95a和95b固定安装构件85a和85b。具有形为部分球表面的凸表面的凸形垫93a和93b以及具有与该凸表面啮合的凹表面的凹形垫94a和94b分别配置在螺母95a和95b与安装构件85a和85b之间以及瓦主体91a和91b和安装构件85a和85b之间。此处，利用插放在中间的凸形垫93a和93b以及凹形垫94a和94b将制动瓦13a和13b紧固在安装构件85a和85b的瓦安装槽90a和90b内，这样便可以自由地调节制动瓦13a和13b的垂直位置和倾斜度，因而可以匹配轮圈5的侧表面5a的位置和倾斜度。

下面说明此实施例的操作。

当骑车人操作制动杆7时，内部钢索10a被牵引进入外壳10b，由此制动连杆12a和12b便反抗回位弹簧74a和74b的偏压力沿其相应的关闭方向摆动，随后制动瓦13a和13b的瓦主体91a和91b碰到轮圈5的侧表面5a。在此时，包括辅助连杆89a和89b的联杆机构的作用使得瓦安装连杆82a和82b移到内侧，处于保持规定空间方位角的状态。结果，瓦主体91a和91b可靠地碰到轮圈5，并获得强的制动力。因为这些辅助连杆89a和89b配置在连杆主体15a和15b内部，所以制动装置1c的宽度尺寸是紧凑的。结果制动装置1c例如不伸出前叉4，所以在骑车期间它不会碰到骑车人的腿或其它部分。另外，即使瓦主体91a和91b受到反弹力的作用，也会得到足够大的制动力，因为止动销70a和70b保持连杆底部65a和65b的规定的空间方位角。

当瓦主体91a和91b碰到侧表面5a时便产生制动力。此时产生的制动力正比于内部钢索10a的移动量(钢索行程)。当进一步牵引内部钢索10a直至内部钢索10a产生的操作力超过扭力卷簧21的偏压力时，扭力卷簧21便弯曲，并且摆动连杆20摆动到第一止动构件27的一侧。当摆动连杆20摆动时，制动力相当于偏压力，该偏压力随着扭力卷簧21的弯曲而增加，因而制动特性变化较小。结果，正如上面所说，制动力相对于制动杆7的操作而言变化较小。因此，即使对制动操作不熟悉的初学者过分牵引制动杆，制动力也不会增加太大，因而使得制动操作容易。当摆连杆20上的对接件154接触到连杆主体上的形为止动销的相应对接件15b时，摆动杆20的摆动便停止。在此种摆动结束时，制动特性恢复到原来的较大值，因为获得很大的制动力。

再则，因为可以在制动期间在制动装置1c的侧面利用装在连杆主体15b上的扭力卷簧21和摆动连杆20的微调制动特性，所以可以可靠地获得制动期间要求的对应于制动装置1c的制动特性。另外，因为没有额外的装置装在操作钢索10上，因而容易配置操作钢索10。

当松开制动杆7时，内部钢索10a松开，随后复位弹簧74a和74b的偏压力使制动连杆12a和12b向打开的方向摆动，因而制动瓦13a和13b的瓦主体91a和91b脱离轮圈的侧表面5a，制动松开。

如图14所示，制动力控制机构可以装在卡钳式自动装置1d上而不是装在悬臂式制动装置上。在图14中，卡钳式制动装置1d具有闸门构件100、可摆动连接于闸门构件100远端部上的外部制动连杆101a、可摆动连接于闸门构件100起始端上的内部制动连杆101b和将制动连杆101a和101b偏压到制动脱开一侧的偏压部件(未示出)。该闸门构件100是杆形部件，而该起始端由安装螺栓103安装到自行车的前叉或后叉上。内部制动连杆101b由该安装螺栓103可转动地支承。外部制动连杆101a具有约为C形的连杆主体104a以及装在连杆主体104a远端部上的瓦固定构件105a。固定内部钢索10a的第二固定构件28装在连杆主体104a的起始端部上。装在闸门构件100远端部上的支承螺栓107的支承构件108位于中间位置。

内部制动连杆101b具有约为Y形的连杆主体104b以及装在连杆主体104b远端部中一个远端部上的瓦固定构件105b。支架104c形成在连杆主体104b的起始端部(上端部)，而制动力控制机构18装在支架104c上。这种结构与上述结构相同，所以下面省去说明，安装螺栓103的支承构件106装在另一个远端部上。制动瓦13a和13b装在瓦固定构件105a和105b上。

操作制动杆时，牵引内部钢索10a进入外壳10b，由此制动连杆101a和101b反抗制动连杆101a和101b的偏压力向其相应的关闭方向摆动。随后制动瓦13a和13b碰到轮圈5的侧表面5a。当制动瓦13a和13b碰到侧表面5a时便产生制动力，而当内部钢索10a的操作力超过扭力卷簧21的偏压力时，摆动连杆20便摆动，制动特性变小。此操作与先前的实施例相同，并可以得到与上述实施例相同的优点。

如图15所示，制动力控制机构18还可以装在两个瓦固定构件17a和17b上，而不是装在连杆主体上。对于这种制动装置1e，横穿左、右的瓦安装孔110a和110b形成在瓦固定构件17a和17b上，位于沿连接主体15a和15b的某个位置。瓦安装孔110a和110b具有形成在外部的小直径支承孔构件115a和115b以及形成在里面的大直径安装孔构件116a和116b。瓦安装孔110a和110b的支承孔构件115a和115b支承制动瓦13a和13b的瓦安装销111a和111b，使得这些销可以左、右移动。瓦主体60a和60b固定于这些瓦安装销111a和111b的远端部。止动环112a和112b装在瓦安装销111a和111b的后端部，该环限制制动瓦13a和13b的突出位置。卷簧114a和114b以压缩状态配置在瓦安装孔110a和110b的安装孔构件116a和116b中的瓦安装销111a和111b的外圆柱侧面上。卷簧114a和114b的一端固定于支承孔构件115a和115b及安装孔构件116a和116b之间的阶梯部分，另一端固定于瓦主体60a和60b，并且制动瓦13a和13b受到向轮圈5一侧的偏压力。制动特性变化构件18a和18b由这些卷簧114a和114b以及瓦安装孔110a和110b的支承孔构件115a和115b组成。

对于上述结构的制动装置1e，操作制动杆7可使制动瓦13a和13b碰到轮圈5的侧表面5a，并在进一步牵引内部钢索10a时，卷簧114a和114b将弯曲，并且制动瓦13a和13b相对连杆主体15a和15b将显著地缩回。结果，制动力对应于偏压力，该制动力由于卷簧114a和114b的弯曲而减少，由此制动特性变小，在制动装置1e的一侧获得要求的制动特性。在此实施例中，卷簧114a和114b的偏压力不能改变，但是瓦安装销111a和111b可以用螺母定位而不用止动环112a和112b定位，并可以利用螺母的松紧量调节卷簧114a和114b的偏压力。

图16是本发明另一替代实施例制动装置200的后视图，图17是制动装置200的局部分解图，而图18是制动装置200的整个分解图。在此实施例中，制动装置200具有一对制动连杆212a和212b，这对连杆以类似于图2所示实施例的方式装在自行车上。制动瓦213a和213b彼此相对地固定在制动连杆212a和212b的某个位置，使得它们可以被调节。制动瓦213a和213b由于制动垫和轮圈205的侧表面205a之间的接触而受到制动力F_R。制动连杆212a和212b分别具有形为连杆主体215a和215b的制动臂，该连杆主体215a和215b形形为板形，向上延伸，并使其后侧面变薄。转动支承构件216a和216b可转地支承在从车架支座伸出的固定销209a和209b上，该转动支承件216a和216b装在连杆主体215a和215b的起始端部上，使得每个连杆主体可以绕枢轴x转动。制动连杆212a和212b分别由螺栓210a和210b和垫片211a和211b可转动地固定于固定销209a和209b。

制动瓦转动组件22a和22b可转动地支承在固定销209a和209b上，并分别连接于连杆主体215a和215b。因为制动连杆212a和212b的对称特性，下面只详细说明制动瓦转动组件22a的细节。

如图18具体示出的，制动瓦转动组件22a包括转动连杆224a，该连杆具有上部分228a和具有开口234a的下部分232a，该开口套在固定销209a上，使得转动连杆224a可以绕枢轴x转动。弹簧盖240a具有套在固定销209a上的开口242a，还具有与转动连杆224a上的对接件248a对接的对接件244a。弹簧座圈250a具有套在固定销209a上的开孔252a，因而弹簧座圈250a配置在转动连杆224a和弹簧座圈240a之间。弹簧座圈250a具有弹簧固定开孔254a和调节对接件255a。弹簧固定开孔254a保持弹簧260a的端部258a不动，调节对接件255a与调节螺栓264a的端部对接，该螺栓拧入到弹簧盖240a上的螺纹孔268a内。弹簧260a的另一端270a固定于自行车架(未示出)。因此拧动调节螺栓264a便可以调节弹簧260a的偏压力，该调节螺钉264a还使弹簧座圈250a绕固定销209转动，从而移动弹簧端部258a。

具有竖直细长槽口284a的制动瓦安装法兰280a配置在转动连杆224a上。制动瓦213a具有穿过槽口284a的带螺纹的轴288a，并穿过凸形垫片290a、292a、凹形垫片294a、296a、固定垫片298a和紧固螺母300a以已知方式固定于制动瓦安装法兰280a上，这使得可以改变制动瓦213a的安装角。

制动力控制机构318a装在转动连杆224a的上部分228a的法兰320a上，位于制动瓦213a的上面。制动力控制机构318a包括：弹簧330a；其一端336a装在法兰320a上的开孔340a中的弹簧力调节螺钉334a；具有螺纹孔342a的弹簧调节星形垫片340a，该螺纹孔啮合螺钉334a；制动臂连接部件350a，该连接部件用螺钉或铆钉354a固定于制动臂215a。弹簧调节星形垫片340的径向凸部352a装在制动臂连接部件350a的开孔360a中，使得弹簧调节星形垫片340a不能相对于制动臂连接部件350a转动，但可以响应弹簧力调节螺钉334a的转动而移向或移离弹簧330a，从而选择性地使弹簧330a压在法兰320a上。

在操作中，制动连杆212a和212b响应制动钢索10的操作而移向轮圈205的侧表面205a，直至接触轮圈205的侧表面205a。采用制动连杆212a作为例子，当钢索10作用的制动力超过弹簧330a的偏压压缩力时，弹簧330a压缩，从而限制加于轮圈205的制动力的量。可以应用弹簧力调节螺钉334a来调节弹簧330a的偏压力，因而调节进一步压缩弹簧330a所需要的偏压力。制动连杆212b以同样方式操作。

图15-18所示的实施例具有图1-14所示实施例的优点。另外，采用压缩卷簧并将该卷簧配置在制动臂组件的中间部分上还具有另外优点。例如，压缩卷簧的操作不像图4所示的实施例那样受到灰尘和其它污物的影响。另外，将压缩卷簧配置在制动臂的中间部分减小了为达到制动控制作用所需要的弹簧行程。即对于制动臂的一定的转动角，制动臂的中间部分比制动臂的上部分移动较小的距离。结果，放置在制动臂中间部分上的弹簧与放置在制动臂上部分上的弹簧相比不需要提供那么大的位移。可以使用较硬的弹簧，因此可以减小产生制动控制作用所需要的弹簧圈数。在图15-18所示的实施例中，将弹簧放置在各个制动臂的一半的位置可以减小所需各个弹簧操作行程，减少到一半，所以总的需要的弹簧行程是图4所示弹簧所需量的四分之一。当制动钢索行程的可用量，因而制动臂的可用转动量受到制动杆设计的限制时，这是很需要的。在此实施例中的压缩卷簧的尺寸可以显著减小。用较小的弹簧和将弹簧放在制动臂的中间部分造成更紧凑的结构并具有更好看的外观。另外，对于各个弹簧使用弹簧调节螺钉还使得骑车人可以选择许多不同的制动控制特性。

除上述优点而外，图16-18所示的实施例还提供了另外两个优点。第一，在先有技术制动装置中在制动瓦和轮圈之间的角度在制动控制机构操作时会发生变化。在操作制动控制机构时，制动瓦沿一条弧线运动(即绕制动臂的枢轴转动)，直至制动瓦的接触表面啮合轮圈，最好是在制动瓦的接触表面平行于轮圈时。进一步操作制动控制机构将使制动瓦的接触表面相对于轮圈沿其弧线向下运动，这与平行于轮圈的最佳运动方向相反。因此，制动瓦的接触表面只瞬间地平行于轮圈，这种不对直可能导致制动力的损失。

然而加上转动连杆224a和224b便可满足这一要求，该转动连杆可以独立于制动连杆212a、212b转动。当开始操作制动控制机构时，制动瓦213a和213b在制动连杆212a和212b绕枢轴转动时沿一条弧线运动，并在制动瓦213a和213b的接触表面理想地平行轮圈205的时刻接触轮圈205。在进一步操作制动控制机构时，制动臂212a和212b继续沿弧形运动，但转动连杆224a、224b停留在使制动瓦213a、213b的接触表面保持平行于轮圈205的空间方位角。这是由于由于转动连杆224a、224b可转动地连接于制动臂212a、212b。因此，当制动力增加时，弹簧330a、330b被压缩，并且制动瓦213a、213b和转动连杆212a、212b保持其空间方位角，与此同时制动臂212a、212b相对于连杆224a和224b转动。这种转动连杆224a、224b和制动臂212a、212b的相对转动保持了制动瓦213a、213b的接触表面平行于轮圈205直至弹簧330a、330b完全被压缩。随后进一步施加的制动力将使制动瓦213a、213b随同制动臂212a、212b一齐转动。

使制动瓦213a、213b装在可以相对于制动臂212a、212b转动的转动连杆224a、224b上是很有利的，因为制动瓦可以较长时间保持以正确的平面(即平行于轮圈)与轮圈205的侧表面205a相接触，因此在制动杆212a、212b的较大运动范围内在制动瓦213a、213b及侧表面205a之间提供了良好的接触，造成更大的制动力。装入转动连杆224a、224b还增加了制动瓦213a、213b的接触表面保持与轮圈平行的时间长度，由此改进了制动特性。

另外，某些装有图15实施例弹簧的先有技术制动装置通常不允许充分调节制动瓦的角度。通常可以改变制动瓦接触表面和轮圈之间的距离，但是这改变了弹簧的螺距，因而改变了施加于轮缘上的制动力，这种制动力通常预先设定在有效的范围内。因此通过改变制动瓦和轮缘之间距离来改变制动力将导致制动力超出此种有效范围，造成制动作用降低。

图16-18所示的实施例使得制动瓦213a、213b的角度可以在任何方向改变而不影响弹簧特性或预先的设定，因为制动瓦间接连接于弹簧330a和330b。例如利用槽口284a、284b沿垂直方向移动制瓦213a、213b和/或更换凸形垫片290a、292a和凹形垫片294a、296a便可以实现这种调节，当然还可以用其它机构进行调节。因此为满足个别骑车人的爱好可以更换垫片290a、292a、294a和296a而不影响制动装置的控制值。或者，还可以松开紧固螺母300a、300b，并改变凸形垫片290a、292a和凹形垫片294a、296a之间的啮合角度来设定制动瓦213a和213b的角度，这样也可改变制动瓦213a、213b的角度，从而在拧紧螺母300a、300b之前获得要求的位置。

尽管上面是本发明各种实施例的说明，但可以进行改变而不超出本发明的精神和范围。例如，如果需要可以改变各种构件的尺寸、形状、位置或取向。一个元件的功能可以由两个元件执行，反之亦然。在图15-18所示的实施例中，制动力控制机构可以装在制动连杆中适当的一个制动连杆上。代之以前轮制动，本发明还可应用于后轮制动。向摆动连杆或转动连杆加偏压的部件不限于扭力卷簧，还可以采用其它偏压部件。因此本发明不应当限于公开的具体结构。本发明的真正范围应当代之以用以下权利要求书确定。

Claims (13)

1.一种自行车制动装置，包括：

制动臂(212a、212b)，其中该制动臂(212a，212b)包括转动支承构件(216a，216b)，以便绕一枢轴线转动；

连接于制动臂(212a，212b)的制动垫连接构件，用于接收因制动垫(213a，213b)和；轮圈(205)之间接触而引起的制动阻力(F_R)，其中制动垫连接构件包括绕枢轴线转动的转动连杆(224a、224b)；

控制元件连接构件(27、28)，连接于制动臂(212a、212b)，用于接收控制元件(10)来的制动控制力(Fc)；和

制动力控制机构(318a、318b)，连接在制动垫连接构件和控制元件连接构件(27、28)之间，以便在制动阻力(F_R)和制动控制力(Fc)二者超过特定的非零值时可以在制动垫连接构件和控制元件连接构件(27、28)之间允许相对运动。

2.如权利要求1所述的自行车制动装置，其特征在于，转动连杆(224a、224b)连接于制动臂(212a、212b)，以便相对于制动臂(212a、212b)转动。

3.如权利要求1所述的自行车制动装置，其特征在于，制动力控制机构(318a、318b)包括配置在转动连杆(224a、224b)和制动臂(212a、212b)之间的弹簧(330a、330b)。

4.如权利要求1所述的自行车制动装置，其特征在于，转动连杆(224a、224b)的下部分(232a、232b)绕枢轴线转动，而转动连杆(224a、224b)的上部分(228a、228b)则连接于制动瓦(213a、213b)。

5.如权利要求4所述的自行车制动装置，其特征在于，制动力控制机构(318a、318b)包括配置在制动臂(212a、212b)和转动连杆(224a、224b)的上部分(228a、228b)之间的弹簧(330a、330b)。

6.如权利要求3-5中任一项所述的自行车制动装置，还包括用于调节弹簧(330a和330b)偏压力的弹簧偏压调节机构。

7.如权利要求6所述的自行车制动装置，其特征在于，弹簧偏压调节机构包括弹簧力调节螺钉(334a、334b)。

8.如权利要求3-5中任一项所述的自行车制动装置，其特征在于，弹簧(330a、330b)配置在制动瓦(213a、213b)的上面。

9.如权利要求3-5中任一项所述的自行车制动装置，其特征在于，弹簧(330a、330b)配置在制动臂(212a、212b)的中间部分上。

10.如权利要求3-5中任一项所述的自行车制动装置，其特征在于，弹簧包括压缩弹簧(330a、330b)。

11.如权利要求3-5中任一项所述的自行车制动装置，其特征在于，制动垫连接构件包括用于调节制动瓦(213a、213b)安装角的调节装置。

12.如权利要求11所述的自行车制动装置，其特征在于，调节装置包括制动瓦安装法兰(280a、280b)，该法兰具有细长槽(284a、284b)，以便于沿竖直方向调节制动瓦(213a、213b)。

13.如权利要求11所述的自行车制动装置，其特征在于，调节装置还包括至少一个凸形垫片(290a、290b、292a、292b)和至少一个凹形垫片(294a、294b、296a、296b)，上述垫片用于将制动瓦(213a、213b)装于制动臂(212a、212b)上；上述垫片的相互啮合有助于调节制动瓦(213a、213b)的安装角。

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