CN206187260U - 用于车轮的轮缘制动系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于车轮的轮缘制动系统，包括：保持至少一个制动元件的框架，制动元件具有面向车轮的轮缘的轮缘支承面，每一个制动元件都能在轮缘接合状态和轮缘分离状态之间移位，在轮缘接合状态中，制动元件的轮缘支承面支承抵靠轮缘，在轮缘分离状态中，制动元件的轮缘支承面离开轮缘，轮缘支承面没有弹性材料，并且制动元件构造成促使轮缘支承面支承抵靠轮缘的包括弹性材料或者装配有弹性材料的部分。

Description

用于车轮的轮缘制动系统

技术领域

本公开涉及一种用于车轮的轮缘制动系统。

背景技术

作为与本文所公开的主题内容相关的背景技术进行考虑的参考文献列举如下：

-WO2011/067742

-US3921764

-US3114434

-FR1141172

-EP2743095

-US2014/015307

-GB191009830

-GB191107930

-DE2157076

-GB940062

在本文中对上述参考文献的认可不应被解读为以任何方式表明这些参考文献与本文所公开的主题内容的专利性相关。

轮缘制动装置价格便宜、重量轻、机械结构简单、易于维护且通常是很强力的。然而，轮缘制动装置也有一些缺点。例如，制动能力与骑行者施加至制动杆的力直接相关。另外，制动垫会磨损并且必须定期更换。某些类型的轮缘制动装置例如双枢轴(dual pivot)式轮缘制动装置要求轮缘相对直立，如果轮缘具有明显的晃动，则要么制动垫会在释放制动装置时摩擦到轮缘，要么就会出现制动垫向轮缘施加的压力不足或者不均匀的情况。

在使用中，因为制动装置通过摩擦而起作用，所以制动垫还会发热，这会导致将动能转换成热能。在正常使用时，这不成问题，原因在于向制动装置施加的力有限且时间短，因此热量会快速地消散到周围的空气中。然而，在重载自行车处于长斜坡上的情况下，热能的增加比热能所能够实现的消散更快，并且制动垫的温度可能会升高，从而导致磨损加速，并且在过热的情况下，制动垫可能会无法制动，这样可能会造成意外事故。

实用新型内容

本公开在其第一方面提供了一种用于车轮的轮缘制动系统。所述轮缘制动系统包括框架，所述框架定位成邻近车轮的上部(也就是位于车轮的车轴上方的部分)并且保持至少一个制动元件，优选地保持至少一对制动元件。每一个制动元件都具有面向车轮的轮缘的轮缘支承面。当轮缘制动系统包括一对制动元件时，这一对制动元件中的每一个制动元件彼此相对，并且与这一对制动元件中的一个制动元件面向的轮缘相比，这一对制动元件中的另一个制动元件面向车轮的反向轮缘。每一个制动元件都能沿着相反的前后方向运动，并且因此能够在前方位置和后方位置之间往复运动。每一个制动元件被至少一个推压元件偏压以沿着向前的方向运动到其前方位置中。每一个制动元件都构造成使得在制动元件的后方位置中，轮缘支承面离开轮缘一定距离，然而随着制动元件的向前运动，该距离逐渐减小，在所述制动元件的前方位置中，所述轮缘支承面变成支承在所述轮缘上。轮缘制动系统还包括与第二推压元件相关联的致动元件，所述致动元件能够在第一状态和第二状态之间移位并且被偏压到它的第一状态中，在所述第一状态中，所述致动元件迫使所述制动元件克服第一推压元件的偏压而处于制动元件的后方位置中。致动元件联接至使用者能够操作的致动机构，所述使用者能够操作的致动机构例如包括制动杆，并且通过使用者的致动而由此将致动元件切换到所述致动元件的第二状态，由此，所述制动元件自由地运动到所述制动元件的前方位置。

该第一方面中的轮缘制动系统的构造允许让制动力以独立于使用者所施加的力的方式逐渐增加。在本公开的轮缘制动系统中，使用者的致动的主要效果是通过第一推压元件(或者多个推压元件)的偏压力来释放制动元件并且允许制动元件向前运动。这种向前运动是通过轮缘支承面和车轮的轮缘之间的横向距离逐渐减小、一直到所述轮缘支承面支承到所述轮缘上为止来实现的。这种支承引发制动力，同时车轮的继续进行的向前旋转将制动元件向前拉动更多的距离，促使制动元件更强力地支承到轮缘上。由此，制动力通过车轮的向前运动而增大。

在某些实施例中，所述轮缘制动系统可以构造成以“全效或无效(all or none)”的方式起作用，也就是说，随着使用者致动且随后释放制动元件的止动力，就得以施加完全独立于使用者的制动力。这一点例如在慢速运动的车辆例如轮椅中可以是有效的。在另一些实施例中，所述轮缘制动系统可以构造成允许渐进致动，也就是说，使得部分致动能够允许制动元件一直向前移位到一定的程度，并且进一步的致动能够允许制动元件进一步前进少许等，并且由此可以施加受使用者控制的渐进的或者步进的制动力。然而，与现有的轮缘致动系统不同的是，即使在这样的情况下，制动力也不取决于由使用者施加的力。

所述第一方面的轮缘制动系统的框架通常装配在车轮的前叉的上端上或者附接至车轮的前叉的上端。

根据某些实施例，在所述第一方面中的制动元件包括制动垫，所述制动垫具有由它限定的轮缘支承面。轮缘支承面大体平行于轮缘的侧面。制动垫可以铰接至枢转装置，所述枢转装置构造成在保持轮缘支承面的大体平行取向的同时允许制动元件的前后往复运动。在一个实施例中，所述制动垫是大体平坦的元件。

枢转装置可以包括前枢转单元和后枢转单元，所述前枢转单元铰接至制动垫的前部，所述后枢转单元铰接至所述制动垫的后部。所述前枢转单元和后枢转单元具有彼此大体平行的取向。这样的枢转装置用于在制动元件的前后往复运动期间提供制动垫的固定的空间取向。在一个实施例中，所述前枢转单元和后枢转单元中的每一个都与相应的第一推压构件相关联。

在本公开的第一方面的一个实施例中，每一个所述制动元件都具有与制动垫相连接或者与制动垫成一体的臂构件，所述臂构件构造成与所述致动元件相接合。所述致动元件可以铰接至所述框架并且能够以铰接的方式在所述致动元件的第一状态和第二状态之间移位。

在第二方面中，本公开提供了一种轮缘制动系统，其包括：保持至少一个制动元件的框架，所述制动元件具有面向车轮的轮缘的轮缘支承面。每一个制动元件都能在轮缘接合状态和轮缘分离状态之间移位，在所述轮缘接合状态中，所述制动元件的轮缘支承面支承抵靠所述轮缘，在所述轮缘分离状态中，所述制动元件的轮缘支承面离开所述轮缘。所述轮缘制动系统的特征在于：(i)所述轮缘支承面没有弹性材料；并且(ii)所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述轮缘的包括弹性材料或者装配有弹性材料的部分。以这种方式，与已知的轮缘制动系统中在制动垫的弹性表面和无弹性的轮缘部分之间产生导致制动的摩擦不同，轮缘支承面(其通常是制动垫的一部分)与车轮的轮缘的弹性表面之间产生导致制动的摩擦。由此，例如，由于这样的摩擦而可能产生的热量在弹性材料的较大表面上进行分配且能够更快速地消散。因此，能够导致磨损并且在极端情况下能够导致制动效力丧失的过热风险被显著降低。

在该第二方面的一个实施例中，所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠车轮的地面支承弹性元件的轮缘例如支承抵靠所述车轮的轮胎的轮缘。在另一个实施例中，所述车轮的轮缘装配有专用的弹性片以用作形成制动的表面，并且所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述弹性片。

正如能够意识到的那样，第一方面所述的轮缘制动系统和第二方面所述的轮缘制动系统是彼此独立的两个方面。然而，本公开的轮缘制动系统也可以构造成实现这两个方面中的特征。这就意味着：(i)第一方面所述的轮缘制动系统的轮缘支承面可以装配有弹性材料且因此所述制动元件可以构造成促使其支承抵靠车轮的轮缘的无弹性部分，或者可选地，(ii)轮缘支承面不装配弹性材料且因此制动元件构造成使其支承抵靠轮缘的弹性部分。

本公开的第三方面提供了一种轮胎以及一种装配有这样的轮胎的车轮。所述轮胎包括：周边轮胎本体，所述周边轮胎本体具有在轮胎基部与周边地面支承部分之间限定出的周边密封腔；以及与轮胎本体成一体的两个侧翼部分，这两个侧翼部分大体相互平行。该第三方面所述的轮胎可以在本公开的轮缘制动系统中使用。

所述轮胎通常由弹性材料制成，例如由硫化橡胶制成。所述周边密封腔可以填充有气体例如填充有空气，可选地填充有加压气体，或者填充有比所述轮胎的材料更软的减震材料或弹性材料。

当骑行者在颠簸的路面上骑乘车辆(例如自行车)时，随着周边密封腔(由于其中填充有气体或较软的材料而)变形，周边密封腔能够用作减震装置。当填充了未经压缩的空气或者另一种弹性材料时，轮胎用作非充气式、无内胎(和/或无空气)的轮胎，由此消除了对于在轮胎内维持适当气压的需求和/或轮胎漏气的风险。

装配有这样的轮胎的车轮包括车轮本体、轮缘部分和周边表面、以及上述类型的轮胎。在车轮中，轮胎基部与所述周边表面相关联并且两个侧翼部分装配在车轮的轮缘部分上。所述轮胎基部与所述周边表面之间的关联或者所述侧翼部分与所述轮缘部分之间的关联可以通过粘接(例如通过胶粘)或者通过压装实现。

在使用本公开的轮胎和/或车轮时，所述轮缘制动系统包括：保持至少一个制动元件的框架，所述制动元件具有面向车轮的轮缘的轮缘支承面，每一个所述制动元件都能在轮缘接合状态和轮缘分离状态之间移位，在所述轮缘接合状态中，所述制动元件的轮缘支承面支承抵靠所述轮缘，在所述轮缘分离状态中，所述制动元件的轮缘支承面离开所述轮缘，所述轮缘制动系统的特征在于，所述轮缘支承面没有弹性材料，并且所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述轮胎的装配在所述车轮的轮缘上的侧翼部分。

附图说明

为了更好地理解本文中所公开的主题内容并且举例说明如何才能在实践中实现本公开，现将参照附图描述仅作为非限制性示例的实施例，在附图中：

图1是示范性自行车的示意图，其前轮装配有根据本公开的一个实施例的制动系统。

图2是图解制动系统的示意性、放大的等距后视图。

图3是单独图解图2中的制动系统的示意性等距前视图。

图4是示出框架及其相关联元件的加大视图的放大等距后视图。

图5A和图5B是制动系统的一部分的透视后视图和示意性俯视图，其中制动元件处于后方位置，在该后方位置，轮缘支承面离开车轮的轮缘。

图6A和图6B是分别与图5A和图5B相同的视图，其中制动元件处于其前方位置，在该前方位置，轮缘支承面支承抵靠车轮的轮缘。

图7A、图7B和图7C分别示出了根据本公开的一个实施例的轮胎的侧视图、轮胎的横截面图、以及装配有这样的轮胎的车轮的横截面图。

具体实施方式

在以下的说明内容中，将根据本公开的一个实施例参照示范性实施方式描述本公开的轮缘制动系统，其中，该轮缘制动系统装配在自行车的前叉上。在WO2011/067742中公开了图示的自行车，该自行车包括纸板以作为其主要的构建模块。正如能够意识到的那样，本公开的轮缘制动系统能够实施为各种不同的实施例，这些实施例可以在不同类型的自行车中实施、可以在轮椅上实施、或者可以在各种其他的有轮装置上实施。

另外，正如根据以下的说明内容能够清楚了解的那样，所公开的实施例结合了如上所述的本公开的第一方面和第二方面中的特征。换言之，制动元件的轮缘支承面没有弹性材料并且支承抵靠轮缘的弹性层表面。然而，正如能够意识到的那样，本实施例的制动系统的整体构造也能够应用于制动表面装配有弹性材料的情形。此外，正如能够意识到的那样，图解的轮缘制动系统仅仅是轮缘制动系统的示范性实施例，其中没有弹性材料的轮缘支承面支承抵靠在车轮的轮缘的弹性表面上以便产生制动力，并且具有这样的特征的轮缘制动系统的不同实施例可以具有不同的构造。例如，在整体为常规设计的轮缘制动系统中，制动能力与由使用者施加在制动杆上的制动力成比例，但是对于制动元件的没有弹性材料且支承抵靠轮缘的覆盖有弹性体的表面的轮缘支承面而言，制动能力与使用者所施加的力无关。

综上所述，现参照图1进行说明，图1示出的自行车100具有：经由前叉104联接至自行车框架的前轮102，前叉104是转向组件106的一部分，转向组件106包括车把手108和保持在车头管110内的立管。车轮装配有轮胎且车轮的轮缘上铺设有弹性材料112。正如能够意识到的那样，在某些实施例中，弹性材料112可以独立于轮胎，在另一些实施例中，弹性材料112可以与轮胎和轮胎的横向延伸部一体地形成。

在图1中还可以看到标记为114的轮缘制动系统的整体视图，其包括制动杆116和保持如下所述的系统元件的框架118，制动杆116和框架118通过联接件120彼此联接。框架被固定在前叉的上端且因此定位成邻近车轮的上部。车轮的该部分在自行车向前运动期间沿大致向前的方向旋转。

在图2-4中能够更清楚地看到框架118和其中的元件。框架118具有大体马蹄形的形状并且保持制动系统的主要功能元件，其中包括彼此相对并且各自面对车轮的反向轮缘的一对制动元件122。框架还保持致动元件124，所述致动元件124通过联接件120联接至使用者能够操作的致动机构，该使用者能够操作的致动机构在本示范性实施例中的形式为制动杆116。应当注意的是，使用者能够操作的致动机构仅仅在所述使用者能够操作的致动机构的多个不同实施例的一个示例中是制动杆的形式，其能够以不同于用手操作的制动杆的方式构造，以使得能够通过踏板致动、能够以电动方式致动、能够以机械方式致动、能够以气动方式致动、能够以液压方式致动等。由此，例如，在使用者能够操作的致动机构是能够以电动方式操作、能够以液压方式操作或者能够以气动方式操作的情况下，联接件120可以相应地进行构造。作为示例，在致动为电动方式的情况下，框架也可以保持联接至由使用者操作的按钮的螺线管，所述按钮构造成致动所述致动元件。

正如在图4中能够清楚看到的那样，每一个制动元件122都包括制动垫126，所述制动垫126限定轮缘支承面128。每一个制动垫126都经由两个枢转单元130A和130B连接至框架，所述两个枢转单元130A和130B基本上彼此平行。其中，一个枢转单元130A铰接至制动垫的前部，另一个枢转单元130B铰接至制动垫的后部。枢转单元130A和130B围绕相应的轴132A和132B依次枢转连接至框架。每一个枢转单元都与形式为弹簧134的第一推压元件相关联，所述第一推压元件在制动元件上施加偏压力以推压制动元件从其图4中所示(也可以在下述的图5A-5B中看到)的后方位置移位到前方位置(正如下述的图6A-6B中所示)。

每一个制动元件122都包括与制动垫126一体地形成并且从制动垫126向上延伸的臂136。在图4所示的位置中，臂136支承抵靠致动元件124的肩部138。致动元件124围绕轴140铰接至框架并且具有相关联的形式为弹簧142的第二推压元件，所述第二推压元件装配在向前延伸的附件144与框架118的一部分(未示出)之间。弹簧142将致动元件124围绕它的轴140偏压到其第一状态，如图4所示。在所述第一状态中，致动元件124的肩部138支承抵靠臂136，由此迫使制动元件克服相关联的弹簧134的偏压而处于所述制动元件的后方位置中。

正如图5A-5B所示，在制动元件的后方位置中，轮缘支承面128离开车轮的轮缘112。一旦使用者致动所述致动机构，例如通过拉动图示的实施例中的制动杆进行致动，就促使致动元件克服第二偏压元件142的偏压力进行枢转(在图4所示的视图中是顺时针旋转)，由此，制动元件122通过第一推压元件134的偏压而沿着向前的方向自由运动。框架与大体平行取向的枢转单元的枢转接合具有两种效果。首先，确保了轮缘支承面的平行于轮缘的大体取向在制动元件的运动期间得以保持。其次，在向前运动期间，轮缘支承面逐渐靠近轮缘并最终与之接合，正如图6A-6B所示。一旦轮缘支承面与车轮的轮缘形成接触，在图5A和图6A中由箭头150表示的车轮的摩擦和向前旋转就促使制动元件以额外的增量继续向前运动，由此以与由使用者施加在制动杆上的任何致动力无关的方式规律地增加制动力。随后释放制动杆以允许致动元件124在推压元件142的偏压的作用下枢转地运动到其第一状态(如图4所示)，由此使制动元件返回到后方的非制动位置。

现参照图7A-7C进行说明。图7A和图7B所示的轮胎200具有周边轮胎本体202，所述周边轮胎本体202具有在轮胎基部206与周边地面支承部分208(在该实施例中为圆形)之间限定出的周边密封腔204。与轮胎本体202成一体地形成的两个侧翼部分210与轮胎本体成一体并且大体相互平行。轮胎可以由各种合适的材料制成，典型地由弹性材料制成。一个具体的示例是由硫化橡胶制成。

周边密封腔204可以填充有气体，所述气体可以是空气或者任何其他的气体(典型地是惰性气体)，所述气体可以处于大气压下或者可以被加压至更高的压力。周边密封腔是密封的，这就确保了不会漏气。可选地或附加地，周边密封腔204可以填充有比轮胎的材料更软的弹性材料。这样的材料的示例有固体泡沫材料或者海绵材料。

图7C示出了装配在车轮220上的轮胎200。正如能够看到的那样，轮胎基部206与车轮的周边表面222相关联，并且两个侧翼部分210装配在车轮的两个反向的轮缘部分224上。轮胎基部206与车轮的周边表面222之间的关联或者轮胎的两个侧翼部分210与两个轮缘部分224之间的关联可以通过粘接(例如通过胶粘)或者通过压装实现。车轮220可以具有任意合适的设计或者可以由任意的材料制成例如由纸板制成，譬如就像WO2015/104701中所公开的那样。

一旦装配到配备有本文所述的制动系统的自行车上，在操作时，制动垫的(未承载弹性材料)的轮缘支承面就与轮胎的侧翼部分相接触。制动垫和轮胎的侧翼部分之间的摩擦促使对车轮的运动进行制动。

Claims (4)

1.一种用于车轮的轮缘制动系统，其特征在于，所述轮缘制动系统包括：

保持至少一个制动元件的框架，所述制动元件具有面向车轮的轮缘的轮缘支承面，每一个所述制动元件都能在轮缘接合状态和轮缘分离状态之间移位，在所述轮缘接合状态中，所述制动元件的轮缘支承面支承抵靠所述轮缘，在所述轮缘分离状态中，所述制动元件的轮缘支承面离开所述轮缘，所述轮缘制动系统的特征在于，

所述轮缘支承面没有弹性材料，并且

所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述轮缘的包括弹性材料或者装配有弹性材料的部分。

2.根据权利要求1所述的轮缘制动系统，其特征在于，所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述车轮的地面支承弹性元件的轮缘。

3.根据权利要求2所述的轮缘制动系统，其特征在于，所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述车轮的轮胎的轮缘。

4.根据权利要求2或3所述的轮缘制动系统，其特征在于，所述车轮的轮缘装配有弹性片，并且所述制动元件构造成促使所述轮缘支承面支承抵靠所述弹性片。