TWI441990B - 具有中空部份的盤式制動器轉子 - Google Patents

Description

具有中空部份的盤式制動器轉子

本發明針對盤式制動器裝置，且尤其針對具有中空部分的盤式制動器轉子。

用於自行車及其他車輛的盤式制動器總成為已知的。典型的盤式制動器總成包含被安裝於盤件支撐構件的制動盤，而盤件支撐構件又被安裝於與車輪一起旋轉的輪轂。卡鉗(caliper)被安裝在制動盤的邊緣的上方，其中卡鉗支撐跨立於制動盤的第一及第二制動墊片。在操作期間，第一及第二制動墊片摩擦地接觸制動盤的相反兩側而停止制動盤的旋轉。

由於制動盤與第一及第二制動墊片之間的摩擦接觸，因此制動盤可能會在制動的重複及強力施加之後變得極熱。此種極端的熱可能會造成制動盤的翹曲(warping)、制動表面的變光滑(glazing)、以及在液壓操作式盤式制動器的情況中的液壓流體的沸騰。為防止此些不想要有的效應，通風式(ventilated)制動盤總成已曾被提出。舉例而言，美國專利第6,079,611號揭示一種通風式制動盤，其中形成制動表面的一對環狀板片構件被結合於波紋式(corrugated)環狀間隔構件。雖然波紋式間隔構件經由所產生的徑向地定向的開口通道而提供良好的通風，但是所導致的結構變得笨重。結果，此種通風式制動盤對於重量成為關鍵的應用例如自行車賽而言可能並非是所想要的，因為附加的旋轉重量於該些應用中會減小踩踏效率。

本發明針對盤式制動器裝置的各種不同特徵。在一個實施例中，盤式制動器轉子裝置包含用來安裝於輪轂的環狀內側構件、與環狀內側構件同心且具有相反制動表面的環狀外側構件、從環狀內側構件徑向向外延伸至環狀外側構件的第一中間構件、及從環狀內側構件徑向向外延伸至環狀外側構件的第二中間構件。第一中間構件與第二中間構件至少部分地及軸向地間隔開，且在二者之間形成容室。另外的發明特徵會從以下的敘述顯明，並且此些特徵單獨或是與以上特徵及其等效物的組合可形成如申請專利範圍中所載的進一步發明的基礎。

圖1為自行車10的特定實施例的側視圖。自行車10包含耦接於前叉架14的盤式制動器總成12，用來選擇性地停止車輪16的旋轉。盤式制動器總成12包含制動桿件18、操作地耦接於制動桿件18的盤式制動器卡鉗20、及盤式制動器轉子22。盤式制動器卡鉗20被固定地耦接於自行車10的叉架14，而盤式制動器轉子22以已知的方式被固定地耦接於車輪16的輪轂(未顯示)。盤式制動器卡鉗20以已知的方式使用第一及第二制動墊片(未顯示)對盤式制動器轉子22施加夾緊力，以停止自行車車輪16的旋轉。

如圖1及2所示，轉子22包含用來安裝於車輪輪轂的環狀內側構件24、與環狀內側構件24同心且具有相反的第一及第二制動表面36及40的環狀外側構件32、從環狀內側構件24徑向向外延伸至環狀外側構件32的第一中間構件44、及從環狀內側構件24徑向向外延伸至環狀外側構件32的第二中間構件48。第一中間構件44與第二中間構件48至少部分地及軸向地間隔開，且在二者之間形成容室52。

在此實施例中，環狀內側構件24形成為單一部件，並且包含徑向內側環狀部分24A及徑向外側環狀部分24B。徑向內側環狀部分24A的軸向寬度W1大於徑向外側環狀部分24B的軸向寬度W2，以在減小重量的同時將與車輪輪轂的安裝接觸增至最大。徑向外側部分24B不具有任何穿通的徑向開口。

在此實施例中，環狀外側構件32為形成為單一部件的實心構件，使得除了製造公差所造成者之外，在第一制動表面36與第二制動表面40之間在軸向上沒有任何預定的空間。但是，如果想要，通風開口28可如圖2所示形成通過環狀外側構件32，以在制動期間幫助冷卻環狀外側構件32。

在此實施例中，第一中間構件44及第二中間構件48被形成為於在其側面上不具有任何開口的概括地環狀的單件式盤件。如圖3所示，第一中間構件44及第二中間構件48的內側周邊邊緣藉著熔接或藉著某一其他已知方法而被結合於環狀內側構件24的徑向外側環狀部分24B的相反軸向側面，使得在環狀內側構件24的徑向外側部分24B、第一中間構件44、與第二中間構件48之間沿著環狀內側構件24的徑向外側部分24B的整個圓周的接合部分不具有任何開口。類似地，如圖4所示，第一中間構件44及第二中間構件48的外側周邊邊緣藉著熔接或藉著某一其他已知方法而被結合於環狀外側構件32的內側周邊邊緣，使得在環狀外側構件32的內側周邊表面與第一中間構件44及第二中間構件48的外側部分之間沿著環狀外側構件32的整個圓周的接合部分不具有任何開口。結果，從第一中間構件44測量至第二中間構件48的容室52的軸向寬度W3如圖2所示從環狀內側構件24至環狀外側構件32逐漸地減小。另外，因為環狀內側構件24、第一中間構件44、及第二中間構件48均不具有任何通入至容室52內的開口，所以容室52形成為密封的中空容室。

當盤式制動器轉子22旋轉且環狀外側構件32承受來自制動墊片的摩擦力而使得環狀外側構件32被加熱時，熱會遷移至第一中間構件44及第二中間構件48的徑向外側部分。結果，容室52的徑向外側部分內的空氣也會被加熱。靠近環狀內側構件24的較冷、密度較大的空氣會藉著離心力而循環至容室52的徑向外側部分，因而造成被加熱的空氣循環至容室52的徑向內側部分而被額外冷卻。因此，環狀外側構件32可在沒有習知技術冷卻結構的附加重量之下被更有效率地冷卻。

圖5為顯示實施於盤式制動器轉子68的替代實施例的立體圖。如同在第一實施例中，盤式制動器轉子68包含用來安裝於車輪輪轂的環狀內側構件24、與環狀內側構件24同心且具有相反的第一及第二制動表面36及40的環狀外側構件32、及從環狀內側構件24徑向向外延伸至環狀外側構件32且以與以上所述者相同的方式建構的環狀盤形的第一中間構件44。然而，在此實施例中，成為臂件64A至64D的形式的第二中間構件被結合於環狀內側構件24的徑向外側部分24B，且延伸至環狀外側構件32的內側周邊表面而於此內側周邊表面處結合於環狀外側構件32。

臂件64A包含軸向側壁64A’及圓周側壁64A”。軸向側壁64A’與第一中間構件44間隔開，並且圓周側壁64A”彼此間隔開。結果，軸向側壁64A’、圓周側壁64A”、與第一中間構件44界定從環狀內側構件24延伸至環狀外側構件32的容室70。因為軸向側壁64A’及圓周側壁64A”均不具有開口，所以容室70為密封容室。

當盤式制動器轉子68旋轉且環狀外側構件32承受來自制動墊片的摩擦力而使得環狀外側構件32被加熱時，熱會遷移至第一中間構件44及臂件64A的徑向外側部分。結果，容室70的徑向外側部分內的空氣也會被加熱。靠近環狀內側構件24的較冷、密度較大的空氣會藉著離心力而循環至容室70的徑向外側部分，因而造成被加熱的空氣循環至容室70的徑向內側部分而被額外冷卻。因此，環狀外側構件32可在沒有習知技術冷卻結構的附加重量之下被更有效率地冷卻，特別是因為臂件被使用在環狀內側構件24與環狀外側構件32之間。

臂件64B包含軸向側壁64B’及圓周側壁64B”。不像臂件64A，軸向側壁64B’的徑向內側部分的大部分在軸向上至第一中間構件44為實心的。軸向側壁64B’的徑向外側部分與第一中間構件44間隔開，並且圓周側壁64B”同樣地彼此間隔開。結果，軸向側壁64B’、圓周側壁64B”、與第一中間構件44界定只是部分地沿著臂件64B的徑向外側部分延伸的容室74。因為軸向側壁64B’及圓周側壁64B”均不具有開口，所以容室74為密封容室。

當盤式制動器轉子68旋轉且環狀外側構件32承受來自制動墊片的摩擦力而使得環狀外側構件32被加熱時，熱會遷移至第一中間構件44及臂件64B的徑向外側部分。結果，容室74的徑向外側部分內的空氣也會被加熱。靠近環狀內側構件24的較冷、密度較大的空氣會藉著離心力而循環至容室74的徑向外側部分，因而造成被加熱的空氣循環至容室74的徑向內側部分而被額外冷卻。因此，環狀外側構件32可在沒有習知技術冷卻結構的附加重量之下被更有效率地冷卻，特別是因為臂件被使用在環狀內側構件24與環狀外側構件32之間。但是，冷卻效果在效率上可能不及被建構成如同臂件64A的臂件所提供者。

臂件64C包含軸向側壁64C’及圓周側壁64C”。軸向側壁64C’與第一中間構件44間隔開，並且圓周側壁64C”彼此間隔開。結果，軸向側壁64C’、圓周側壁64C”、與第一中間構件44界定從環狀內側構件24延伸至環狀外側構件32的容室78。不像臂件64A，軸向側壁64C’包含通入容室78內的開口82。因此，雖然容室78大致上或實質上被密封，但是容室78並非被完全密封。

當盤式制動器轉子68旋轉且環狀外側構件32承受來自制動墊片的摩擦力而使得環狀外側構件32被加熱時，熱會遷移至第一中間構件44及臂件64C的徑向外側部分。結果，容室78的徑向外側部分內的空氣也會被加熱。靠近環狀內側構件24的較冷、密度較大的空氣會藉著離心力而循環至容室78的徑向外側部分，因而造成被加熱的空氣循環至容室78的徑向內側部分而被額外冷卻。另外，開口82會容許被加熱的空氣在容室78與外部環境之間有一些傳遞。因此，環狀外側構件32可在沒有習知技術冷卻結構的附加重量之下被更有效率地冷卻，特別是因為臂件被使用在環狀內側構件24與環狀外側構件32之間。

臂件64D包含軸向側壁64D’及圓周側壁64D”。軸向側壁64D’與第一中間構件44間隔開，並且圓周側壁64D”彼此間隔開。結果，軸向側壁64D’、圓周側壁64D”、與第一中間構件44界定從環狀內側構件24延伸至環狀外側構件32的容室86。不像臂件64A，圓周側壁64D”中的一個或是兩個都包含通入容室86內的徑向內側圓形開口90及通入容室86內的徑向外側矩形開口94。在此實施例中，只有一個圓周側壁64D”如圖所示包含通入容室86內的圓形開口90及矩形開口94。因此，雖然容室86大致上或實質上被密封，但是容室86並非被完全密封。

當盤式制動器轉子68旋轉且環狀外側構件32承受來自制動墊片的摩擦力而使得環狀外側構件32被加熱時，熱會遷移至第一中間構件44及臂件64D的徑向外側部分。結果，容室86的徑向外側部分內的空氣也會被加熱。靠近環狀內側構件24的較冷、密度較大的空氣會藉著離心力而循環至容室86的徑向外側部分，因而造成被加熱的空氣在被盤式制動器轉子68的旋轉促進之下從矩形開口94排出，而新鮮的空氣進入圓形開口90。因此，環狀外側構件32可在沒有習知技術冷卻結構的附加重量之下被更有效率地冷卻，特別是因為臂件被使用在環狀內側構件24與環狀外側構件32之間。

雖然以上為發明特徵的各種不同實施例的敘述，但是在不離開本發明的精神及範圍下可採用另外的修改。舉例而言，雖然容室52、70、74、78、及86為中空的空氣空間，但是固態(例如完整固態或顆粒狀)、液態、或氣態的冷卻劑材料98可如圖3所示被設置在容室內。雖然第一中間構件44及第二中間構件48在第一實施例中被結合於環狀外側構件32的內側周邊表面，但是第一中間構件44及第二中間構件48可如圖6所示被結合於環狀外側構件32的側表面36及40。如圖7所示，第一中間構件44A可徑向向外延伸以形成具有第一制動表面36A及第二制動表面40A的環狀外側構件32A。結果，第一中間構件44A與環狀外側構件32A形成為單一部件。如圖8所示，第一中間構件44B可徑向向外延伸以形成具有第一制動表面36B的環狀外側構件44B’，且第二中間構件48B可徑向向外延伸以形成具有第二制動表面40B的環狀外側構件48B’。環狀外側構件44B’與環狀外側構件48B’形成組合式環狀外側構件32B。

各種不同組件的尺寸、形狀、位置、或定向可依所想要的被改變。術語「環狀」不限於同心圓或具有平行側邊的其他同心形狀。顯示成為互相直接連接或接觸的組件可有設置在其間的中間結構。分開的組件可被結合，反之亦然。一個元件的功能可由二個元件來實施，反之亦然。一個元件的功能可由另一個元件來實施，並且功能可在元件之間互換。一個實施例的結構及功能可被採用在另一個實施例中。舉例而言，圖5中的臂件64A至64D可依所想要的被混合及匹配，包括具有相同組態的所有臂件。所有的有利點不須同時呈現在一特別的實施例中。與習知技術不同的每一獨特特徵不論是單獨或與其他特徵組合也應被視為申請人的另外發明的分開敘述，包含由此些特徵所具體實施的結構及/或功能概念。此處所用的程度術語例如「大致或實質上」、「大約」、及「近似或幾近」表示其所修飾的術語具有使得最終結果不會大幅改變的合理偏差量。因此，本發明的範圍不應受所揭示的特定結構或是對特定結構或特徵在一開始的明顯注意或強調的限制。

10．．．自行車

12．．．盤式制動器總成

14．．．前叉架

16．．．車輪

18．．．制動桿件

20．．．盤式制動器卡鉗

22．．．盤式制動器轉子

24．．．環狀內側構件

24A．．．徑向內側環狀部分

24B．．．徑向外側環狀部分，徑向外側部分

28．．．通風開口

32．．．環狀外側構件

32A．．．環狀外側構件

32B．．．組合式環狀外側構件

36．．．第一制動表面

36A．．．第一制動表面

36B．．．第一制動表面

40．．．第二制動表面

40A．．．第二制動表面

40B．．．第二制動表面

44．．．第一中間構件

44A．．．第一中間構件

44B．．．第一中間構件

44B’．．．環狀外側構件

48．．．第二中間構件

48B．．．第二中間構件

48B’．．．環狀外側構件

52．．．容室

64A．．．臂件

64A’．．．軸向側壁

64A”．．．圓周側壁

64B．．．臂件

64B’．．．軸向側壁

64B”．．．圓周側壁

64C．．．臂件

64C’．．．軸向側壁

64C”．．．圓周側壁

64D．．．臂件

64D’．．．軸向側壁

64D”．．．圓周側壁

68．．．盤式制動器轉子

70．．．容室

74．．．容室

78．．．容室

82．．．開口

86．．．容室

90．．．徑向內側圓形開口

94．．．徑向外側矩形開口

98．．．冷卻劑材料

W1．．．徑向內側環狀部分的軸向寬度

W2．．．徑向外側環狀部分的軸向寬度

W3．．．容室的軸向寬度

圖1為採用盤式制動器總成的實施例的自行車的前部的側視圖。

圖2為沿圖1中的線2-2所取的盤式制動轉子的剖面立體圖。

圖3為顯示第一及第二中間構件對環狀內側構件的結合的詳細視圖。

圖4為顯示第一及第二中間構件對環狀外側構件的結合的詳細視圖。

圖5為顯示盤式制動器轉子的替代實施例的立體圖。

圖6為替代實施例的剖面圖，顯示第一及第二中間構件結合於環狀外側構件的相反兩側。

圖7為替代實施例的剖面圖，顯示環狀外側構件與中間構件形成為單一部件。

圖8為替代實施例的剖面圖，顯示環狀外側構件形成為兩個部件，其中每一個部件與一中間構件形成為單一部件。

24．．．環狀內側構件

28．．．通風開口

32．．．環狀外側構件

36．．．第一制動表面

40．．．第二制動表面

44．．．第一中間構件

48．．．第二中間構件

52．．．容室

Claims (12)

1. 一種盤式制動器轉子裝置，包含：環狀內側構件，用來安裝於輪轂；環狀外側構件，其與該環狀內側構件同心且具有相反制動表面，而該等制動表面上形成有至少一個開口；第一中間構件，其從該環狀內側構件徑向向外延伸至該環狀外側構件；及第二中間構件，其從該環狀內側構件徑向向外延伸至該環狀外側構件，其中該第一中間構件與該第二中間構件至少部分地及軸向地間隔開，且在二者之間形成容室。
2. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中在該環狀外側構件的該制動表面之間在軸向上沒有任何預定的空間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中該第一中間構件及該第二中間構件在其側面上沒有任何的開口。
4. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中該容室實質上被密封。
5. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中該環狀外側構件與該第一中間構件形成為單一部件。
6. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，另外包含被設置於該容室內的冷卻劑材料。
7. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中從該第一中間構件至該第二中間構件的該容室的軸向寬度從該環狀內側構件至該環狀外側構件逐漸地減小。
8. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中該第一中間構件及該第二中間構件中的至少一個形成為多個徑向向外延伸的臂件。
9. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中該第一中間構件及該第二中間構件中的至少一個形成為概括地環狀的盤件。
10. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中在該環狀外側構件的徑向內側部分與該第一中間構件及該第二中間構件之間沿著該環狀外側構件的該徑向內側部分的整個圓周的接合部分不具有任何開口。
11. 如申請專利範圍第1項所述的盤式制動器轉子裝置，其中在該環狀內側構件的徑向外側部分與該第一中間構件及該第二中間構件之間沿著該環狀內側構件的該徑向外側部分的整個圓周的接合部分不具有任何開口。
12. 如申請專利範圍第11項所述的盤式制動器轉子裝置，其中在該環狀外側構件的徑向內側部分與該第一中間構件及該第二中間構件之間沿著該環狀外側構件的該徑向內側部分的整個圓周的接合部分不具有任何開口。