TWI453143B - 用於自行車之液壓卡鉗式煞車 - Google Patents

Description

用於自行車之液壓卡鉗式煞車

本發明係關於一種自行車煞車器件，更特定而言，係關於一種用於自行車的液壓卡鉗式煞車。

自行車使用多個類型的煞車機構。舉例來說，美國專利第4,754,853號揭示一種具代表性之卡鉗式煞車總成。一卡鉗式煞車一般包括一對煞車臂，其中各個煞車臂包含一煞車臂安裝部、一煞車片安裝部及一操作部。煞車臂安裝部係配置於煞車片耦合部及操作部間，且該煞車臂安裝部被可樞轉地連接至一諸如前操縱叉的自行車框架部件使得該對煞車臂緊鄰前輪定位。一煞車片被安裝至煞車片安裝部以施加摩擦力至前輪圈，且一操作線總成被連接至該操作部。該操作線總成被連接至一安裝至該自行車把手的控制桿總成使得該騎士可拉動及釋放一控制桿以操作該煞車機構。

一些自行車用一種液壓操作系統替代該操作線總成。舉例來說，德國專利第3,325,970號揭示一種卡鉗式煞車，其中以液壓缸總成被配置於支撐一對對應煞車蹄片的一對煞車臂之操作部之間。該液壓缸總成包括被可滑動配置於形成於一外殼中之對應第一及第二相對孔內的第一及第二活塞，其中各個活塞之外端接合一對應之煞車臂的操作部。該等第一及第二孔與一液壓流體室流體連通，使得該等第一及第二活塞在液壓流體被注入該液壓流體室中時在相對的方向中向外移動，藉以將該等煞車臂及該等煞車蹄片旋轉至其操作位置中。

本發明係關於一種用於一自行車之液壓卡鉗式煞車的各種特徵。在一個實施例中，一種用於一自行車煞車的裝置包括一具有一第一活塞孔及一第二活塞孔的外殼、一被配置於該第一活塞孔中的第一活塞、一附接至該第一活塞並從該第一活塞朝該外殼之外側延伸以耦合一第一煞車臂的第一活塞桿以及一配置於該第二活塞孔中的第二活塞。該第一活塞沿著一第一活塞軸移動，且該第二活塞沿著一第二活塞軸移動。額外之本發明特徵將基於如下之描述而變得明顯，單獨的或與上述該等特徵組合的此等特徵及其等效物可形成列出於該等請求項中的進一步之本發明的基礎。

圖1為一種用於一自行車之液壓卡鉗式煞車10之一前透視圖。卡鉗式煞車10包括一卡鉗外殼14、一第一煞車臂總成18、一第二煞車臂總成22及一以下述方式作用的調整機構26。總體而言，卡鉗外殼14經構造以安裝至一自行車框架部件28(例如一前操縱叉)使得卡鉗外殼14、第一煞車臂總成18及第二煞車臂總成22可作為一單元從自行車框架部件28移除。

如圖2及圖3所示，卡鉗外殼14包括一前壁30、一後壁34及一配置於前壁30及後壁34之間的活塞外殼38。卡鉗外殼14包含一經構形以容納一貫穿其之外殼緊固器46(圖1)的外殼緊固開口42、一用於容納一貫穿其之第一煞車臂緊固器54(圖5)的第一貫穿孔50、一用於螺紋接合第一煞車臂緊固器54之一螺紋外周面62的第一螺紋盲孔58、一用於接收一貫穿其之第二煞車臂緊固器68(圖7)的第二貫穿孔66以及一用於螺紋接合第二煞車臂緊固器68之一螺紋外周面的第二螺紋盲孔70。在此實施例中，前壁30、後壁34及活塞外殼38形成為一單件。如圖3所示，卡鉗外殼14包含一第一活塞孔74、一具有一第一螺紋內周面82的第一保持器孔78、一第二活塞孔86、一具有一第二螺紋內周面94的第二保持器孔90以及一與第一活塞孔74、第二活塞孔86及一液壓流體入口102(圖1)流體連通的液壓流體室98。

如圖1所示，第一煞車臂總成18包括一第一煞車臂106及一第一煞車片總成110，且第二煞車臂總成22包括一第二煞車臂114及一第二煞車片總成118。第一煞車臂總成18及第二煞車臂總成22被構建成彼此之鏡像，因此僅詳細描述第一煞車臂總成18之細節。

如圖4及圖5所示，第一煞車臂106包括一第一煞車臂安裝部122、一第一煞車片耦合部126及一第一活塞耦合部130，其中第一煞車臂安裝部122被配置於第一煞車片耦合部126及第一活塞耦合部130之間。第一煞車臂安裝部122包含一經構形以容納貫穿其之第一煞車臂緊固器54的第一緊固器開口134，使得第一煞車臂106利用第一貫穿孔50及第一螺紋盲孔58直接安裝至卡鉗外殼14。其結果係，第一煞車臂106繞一第一煞車臂旋轉軸R1旋轉。第一煞車片耦合部126被形成為一種從第一煞車臂安裝部122向下延伸的長形臂。第一煞車片耦合部126包含一用於可調整地安裝第一煞車片總成110的第一長形煞車片安裝狹槽138。第一活塞耦合部130被形成為一種U形部件，該部件包括一形成於第一煞車臂安裝部122之頂部的底壁142、一從底壁142垂直地向上延伸的第一側壁146及一從底壁142垂直地向上延伸並平行於第一側壁146的第二側壁150。第一側壁146包含一第一D形開口154，且第二側壁150包含一第二D形開口158。第一活塞耦合部130被用於耦合一第一活塞總成162至第一煞車臂106。

第一煞車片總成110具有一種包括一煞車片166、一延伸通過第一煞車片安裝狹槽138之煞車片安裝螺栓170、一內墊片174、一外墊片178、及一固定螺母182的習知結構。第一煞車片總成110之垂直位置可藉由旋鬆固定螺母182、在第一煞車片安裝狹槽138內向上或向下滑動煞車片安裝螺栓170直到煞車片166位於相對於一車輪185(圖9)之一輪圈184(圖1)的適當位置以及然後鎖緊固定螺母182而得以調整。

如圖5至7所示，第一活塞總成162包括一第一活塞186、一從第一活塞186朝外殼14之外側延伸以耦合至第一煞車臂106之第一活塞耦合部130的多件式第一活塞桿190以及一環形密封件194。第一活塞186具有一圓柱形狀並經定大小以滑動配合於第一活塞孔74內用於沿著一第一活塞軸P1移動。第一活塞186包含一用於容納環形密封件194的環形密封件溝槽198使得環形密封件194接觸第一孔74之內周面。

第一活塞桿190包括一第一桿段202及一第二桿段206。第一桿段202被固定附接至第一活塞186並包含一第一螺紋外周面210。如圖8C所更為清晰地顯示，第二桿段206包含一螺紋內周面214，其螺紋接合第一桿段202之螺紋外周面210以形成調整機構26之一第一可行形式。其結果係，第一活塞桿190之一長度在第一桿段202相對於第二桿段206轉動時改變。一依一桿216形式的操作部件被形成於第二桿段206之外端使得第二桿段206可相對於第一桿段202旋轉。

第一活塞186被一第一保持器218保持於第一活塞孔74內。第一保持器218具有一在卡鉗外殼14中螺紋接合第一保持器孔78之第一螺紋內周面82的螺紋外周面222。一環形密封件226被配置於第一保持器218之內周面及第一活塞桿190之第二桿段206之外周面之間以防止污染物進入第一活塞孔74。一第一活塞復位彈簧230被配置於第一活塞186及第一保持器218之間以便朝液壓流體室98偏壓第一活塞186(在圖7中為向左)。

如圖8A至8C所示，第一活塞桿190之第二桿段206被一大體垂直於第二桿段206延伸的第一軸承234支撐。第一軸承234具有一種階梯式圓柱體的形狀，該階梯式圓柱體包括一具有一螺紋內周面240的小直徑第一臂耦合部238、一具有一螺紋內周面244的小直徑第二臂耦合部242及一具有一孔250的大直徑中心部246，第二桿段206穿過該孔250。第一臂耦合部238被配置於在第一活塞耦合部130之第一側壁146中的第一D形開口154內，且第二臂耦合部242被配置於第一活塞耦合部130之第二側壁150中的第二D形開口158內。如圖5所示，依螺栓254及258形式的緊固器分別旋進第一臂耦合部238及第二臂耦合部242之內周面240及244中，使得第一軸承234，以及因此第一活塞桿190被可移動地保持至第一煞車臂106之第一活塞耦合部130。其結果係，第一煞車臂106回應於第一活塞186之移動而圍繞第一旋轉軸R1旋轉。在此實施例中，一從第一煞車臂旋轉軸R1到第一活塞186耦合至第一煞車臂106之處的距離D1小於一從第一煞車臂旋轉軸R1到第一煞車片總成110耦合至第一煞車臂106之處的距離D2。

如圖8A及圖8B所示，第一軸承234之較大直徑中心部246具有一由大直徑中心部246之一上壁部266、大直徑中心部246之一下壁部270、大直徑中心部246之一第一側壁部274及大直徑中心部246之一第二側壁部278界定的切口部262。此結構之一結果係切口部262形成一掣子凹口282。

在此實施例中，一掣子元件284被形成為在第二桿段206之最內端具有第二桿段206的一件式元件，如圖8C所示。如圖8B所示，掣子元件284包括一具有一第一掣子凹口290、一第二掣子凹口294及一外基台296的圓柱體部件286。如圖8A所示，第一掣子凹口290包含一傾斜的第一凸輪壁298、一傾斜的第二凸輪壁302及一底板306。第二掣子凹口294具有一相似的結構。當掣子元件284在圖8A所示的位置中時，外基台296毗接抵於第一軸承234之第一側壁部274及第二側壁部278。第一軸承234中的掣子凹口282及掣子元件284中的外基台296形成調整機構26之一第二可行形式。

如圖7所示，一第二活塞總成310包括一第二活塞314、一從第二活塞314朝外殼14之外側延伸以耦合至第二煞車臂114之一第二活塞接合部322的第二活塞桿318及一環形密封件326。與第一活塞186相同，第二活塞314具有一圓柱形狀並經定尺寸以便可滑動地配合於第二活塞孔86內用於沿著一第二活塞軸P2移動，其中第二活塞軸P2相對於第一活塞軸P1傾斜，且外殼緊固器46垂直於第一活塞軸P1及第二活塞軸P2兩者。第二活塞314亦包含一用於容納環形密封件326的環形密封件溝槽330使得該環形密封件326接觸第二孔86之內周面。第二活塞桿318被固定附接至第二活塞314並在其末梢端處包含一螺紋外周面334。

第二活塞314藉由一具有與第一保持器218相同之結構並在卡鉗外殼14中螺紋接合第二保持器孔90之第二螺紋內周面94的第二保持器338保持於第二活塞孔86內。一環形密封件342被配置於第二保持器338之內周面及第二活塞桿318之外周面之間以防止污染物進入第二活塞孔86。一第二活塞復位彈簧346被配置於第二活塞314及第二保持器338之間以便朝液壓流體室98偏壓第二活塞314(在圖7中為向右)。

第二活塞桿318藉由一大體垂直於第二活塞桿318延伸的第二軸承350支撐。螺母354及356在第二軸承350之相對側上螺合至第二活塞桿318之螺紋外周面334以軸向保持第二活塞桿318至第二軸承350。第二軸承350具有一階梯式圓柱體的形狀，該圓柱體具有一相似於第一軸承234的貫穿孔。依螺栓(未顯示)形式的緊固器螺合進入至第二軸承350之小直徑部中使得第二軸承350以及因此第二活塞桿318被可移動地保持至第二煞車臂114之第二活塞耦合部322。其結果係，第二煞車臂114回應於第二活塞314之移動而圍繞第二旋轉軸R2旋轉。與第一煞車臂總成18相似，一從第二煞車臂旋轉軸R2到第二活塞314耦合至第二煞車臂114之處的距離D3，係小於一從第二煞車臂旋轉軸R2到第二煞車片總成118耦合至第二煞車臂114之處的距離D4。

當桿216處於圖7所示之位置時，掣子元件284處於圖8A及圖8B所示之位置，第一及第二活塞186及314處於圖7所示之位置，且第一及第二煞車臂106及114連同第一及第二煞車片總成110及118處於圖9所示的正常操作位置。當卡鉗式煞車10處於此狀態時，在第一煞車片總成110及第二煞車片總成118之間的空間可能過小而無法移開車輪185之一輪胎360。

為允許車輪185被移除，操作桿216被順時針轉動90°至圖11所示的位置。其結果係掣子元件284被旋轉至圖10A至10C所示的位置使得第一軸承234之第一側壁部274進入掣子元件284之第一掣子凹口290、第一軸承234之第二側壁部278進入掣子元件284之第二掣子凹口294且掣子元件284之外基台296進入第一軸承234中的掣子凹口282。同時，第一活塞桿190之第一桿段202旋進第一活塞桿190之第二桿段206以縮短第一活塞桿190之長度。其結果係，第一及第二煞車臂106及114連同第一及第二煞車片總成110及118呈現如圖11所示之位置。現在在第一及第二煞車片總成110及118之間的空間夠大以允許移除車輪185。此外，由於在第一煞車片總成110及第二煞車片總成118之間的空間藉由縮短第一活塞桿190之長度而非藉由迫使第一活塞186進一步進入第一活塞孔74中而變寬，因此液壓流體未從液壓流體室98中強制離開，同時無需重複操作該煞車控制機構以便恢復第一活塞186及第二活塞314之間的平衡。

雖然上述係本發明特徵的多個實施例之一描述，但可使用進一步之修改而不脫離本發明之精神及範圍。舉例來說，各種組件之尺寸、形狀、位置及定向可視需要而改變。被顯示為彼此直接連接或接觸的元件可在其間有中間結構。分離組件可被組合，且反之亦然。一個元件之功能可被兩個元件執行，且反之亦然。一個元件之功能可被另一個元件執行，且功能可在該等元件之間互換。一個實施例的結構及功能可被另一個實施例採用。所有優點不必同時呈現於一特定實施例中。每一有別於先前技術的特徵(不管單獨或與其他特徵組合)亦應被視為該申請人之進一步之發明的分開描述，包括由此(等)特徵所體現的結構性及/功能性概念。使用於此之諸如「實質上」、「大概」及「大約」的程度術語包含被修飾術語之一合理的偏離量因此最終結果不會明顯改變。因此，本發明之範圍不應被所揭示的該等特定特徵或一特定結構或特徵上的明顯初始焦點或重點所限制。

10．．．液壓卡鉗式煞車

14．．．卡鉗外殼

18．．．第一煞車臂總成

22．．．第二煞車臂總成

26．．．調整機構

28．．．自行車框架部件

30．．．前壁

34．．．後壁

38．．．活塞外殼

42．．．外殼緊固器開口

46．．．外殼緊固器

50．．．第一貫穿孔

54．．．第一煞車臂緊固器

58．．．第一螺紋盲孔

62．．．螺紋外周面

66．．．第二貫穿孔

70．．．第二螺紋盲孔

74．．．第一活塞孔

78．．．第一保持器孔

82．．．第一螺紋內周面

86．．．第二活塞孔

90．．．第二保持器孔

94．．．第二螺紋內周面

98．．．液壓流體室

102．．．液壓流體入口

106．．．第一煞車臂

110．．．第一煞車片總成

114．．．第二煞車臂

118．．．第二煞車片總成

122．．．第一煞車臂安裝部

126．．．第一煞車片耦合部

130．．．第一活塞耦合部

134．．．第一緊固器開口

138．．．第一煞車片安裝狹槽

142．．．底壁

146．．．第一側壁

150．．．第二側壁

154．．．第一D形開口

158．．．第二D形開口

162．．．第一活塞總成

166．．．煞車片

170．．．煞車片安裝螺栓

174．．．內墊片

178．．．外墊片

182．．．固定螺母

184．．．輪圈

185．．．車輪

186．．．第一活塞

190．．．第一活塞桿

194．．．環形密封件

198．．．環形密封件溝槽

202．．．第一桿段

206．．．第二桿段

210．．．螺紋外周面

214．．．螺紋內周面

216．．．桿

218．．．第一保持器

222．．．螺紋外周面

226．．．環形密封件

230．．．第一活塞復位彈簧

234．．．第一軸承

238．．．第一臂耦合部

242．．．第二臂耦合部

244．．．螺紋內周面

246．．．中心部

250．．．孔

254．．．螺栓

258．．．螺栓

262．．．切口部

266．．．上壁部

270．．．下壁部

274．．．第一側壁部

278．．．第二側壁部

282．．．掣子凹口

284．．．掣子元件

286．．．圓柱體部件

290．．．第一掣子凹口

294．．．第二掣子凹口

296．．．外基台

298．．．第一凸輪壁

302．．．第二凸輪壁

306．．．底板

310．．．第二活塞總成

314．．．第二活塞

318．．．第二活塞桿

322．．．第二活塞耦合部

326．．．環形密封件

330．．．環形密封件溝槽

334．．．螺紋外周面

338．．．第二保持器

342．．．環形密封件

346．．．第二活塞復位彈簧

350．．．第二軸承

354．．．螺母

356．．．螺母

360．．．輪胎

D1．．．距離

D2．．．距離

D3．．．距離

D4．．．距離

P1．．．第一活塞軸

P2．．．第二活塞軸

R1．．．第一煞車臂旋轉軸

R2．．．第二煞車臂旋轉軸

圖1為一種用於自行車之液壓卡鉗式煞車之一實施例的前透視圖；

圖2為該卡鉗外殼之前透視圖；

圖3為沿著圖2之直線3-3取得的視圖；

圖4為一煞車臂之一前透視圖；

圖5為一活塞總成及一附接至該煞車臂之一煞車片總成的前透視圖；

圖6為該活塞之一詳細視圖；

圖7為一沿著圖1之直線7-7取得的視圖；

圖8A為一處於一第一調整狀態的調整機構之部分的俯視圖；

圖8B為處於該第一調整狀態的調整機構之一側視圖；

圖8C為一沿著圖8B之直線8C-8C取得的視圖；

圖9為當該調整機構處於如圖8A到圖8C所示的第一狀態時該卡鉗式煞車的前視圖；

圖10A為處於一第二調整狀態的調整機構之部分的俯視圖；

圖10B為處於該第二調整狀態的調整機構之一側視圖；

圖10C為一沿著圖10B之直線10C-10C取得的視圖；及

圖11為當該調整機構處於如圖10A到圖10C所示的第二狀態時該卡鉗式煞車的前視圖。

10．．．液壓卡鉗式煞車

14．．．卡鉗外殼

18．．．第一煞車臂總成

22．．．第二煞車臂總成

26．．．調整機構

28．．．自行車框架部件

46．．．外殼緊固器

102．．．液壓流體入口

106．．．第一煞車臂

110．．．第一煞車片總成

114．．．第二煞車臂

118．．．第二煞車片總成

126．．．第一煞車片耦合部

130．．．第一活塞耦合部

138．．．第一煞車片安裝狹槽

166．．．煞車片

170．．．煞車片安裝螺栓

174．．．內墊片

178．．．外墊片

182．．．固定螺母

184．．．輪圈

185．．．車輪

216．．．桿

Claims (17)

1. 一種用於一自行車煞車的裝置，其包括：一具有一第一活塞孔及一第二活塞孔的外殼；一配置於該第一活塞孔中的第一活塞；一附接至該第一活塞並從該第一活塞朝該外殼之外側延伸以耦合至一第一煞車臂的第一活塞桿；其中該第一活塞沿著一第一活塞軸移動；一配置於該第二活塞孔中的第二活塞；及其中該第二活塞沿著一第二活塞軸移動；其中該第一活塞軸相對於該第二活塞軸傾斜；一第一煞車臂，其具有一可操作地耦合至該第一活塞桿以便回應該第一活塞之移動而移動的第一活塞耦合部，其中該第一煞車臂包含一經構形以安裝該第一煞車臂至該外殼的第一煞車臂安裝部；及一第二煞車臂，其具有一可操作地耦合至該第二活塞以便回應該第二活塞之移動而移動的第二活塞耦合部，其中該第二煞車臂包含一經構形以安裝該第二煞車臂至該外殼的第二煞車臂安裝部；其中該外殼係一連續單件式外殼。
2. 如請求項1之裝置，其中該外殼經構造以安裝至該自行車框架部件，使得該外殼、該第一煞車臂及該第二煞車臂可作為一單元從該自行車框架部件移除。
3. 如請求項1之裝置，其中該第一煞車臂安裝部經構形以便直接安裝該第一煞車臂至該外殼，且其中該第二煞車 臂安裝部經構形以便直接安裝該第二煞車臂至該外殼。
4. 如請求項3之裝置，其中該第一煞車臂安裝部包含一第一緊固器開口，該第一緊固器開口經構形以容納一貫穿其之第一緊固器以可樞轉地安裝該第一煞車臂至該外殼，且其中該第二煞車臂安裝部包含一第二緊固器開口，該第二緊固器開口經構形以容納一貫穿其之第二緊固器以可樞轉地安裝該第二煞車臂至該外殼。
5. 如請求項4之裝置，其中該外殼包含一外殼緊固器開口，該外殼緊固器開口經構形以容納一貫穿其之外殼緊固器使得該外殼緊固器大體上垂直於該第一活塞軸及該第二活塞軸延伸以安裝該外殼至一自行車框架部件。
6. 如請求項3之裝置，其中該第一煞車臂包含一第一煞車片耦合部，其中該第一煞車臂安裝部位於該第一活塞耦合部及該第一煞車片耦合部之間，且其中該第二煞車臂包含一第二煞車片耦合部，其中該第二煞車臂安裝部位於該第二活塞耦合部及該第二煞車片耦合部之間。
7. 如請求項6之裝置，其中該第一煞車臂在該第一煞車臂安裝部圍繞一第一煞車臂旋轉軸旋轉，其中該第二煞車臂在該第二煞車臂安裝部圍繞一第二煞車臂旋轉軸旋轉，其中一從該第一煞車臂旋轉軸到該第一活塞耦合至該第一煞車臂之一位置的距離小於一從該第一煞車臂旋轉軸到一第一煞車片耦合至該第一煞車臂之一位置的距離，且其中一從該第二煞車臂旋轉軸到該第二活塞耦合至該第二煞車臂之一位置的距離小於一從該第二煞車臂 旋轉軸到一第二煞車片耦合至該第二煞車臂之一位置的距離。
8. 如請求項6之裝置，其進一步包括一調整該第一活塞耦合部相對於該第一活塞之一距離的調整機構。
9. 如請求項8之裝置，其進一步包括一耦合至該第一活塞桿及至該第一活塞接合部的第一軸承，使得該第一活塞桿相對於該第一煞車臂移動。
10. 如請求項9之裝置，其中該第一軸承大體上垂直於該第一活塞桿延伸以接合該第一活塞耦合部。
11. 如請求項9之裝置，其中該第一活塞桿包括：一固定附接至該第一活塞的第一桿段；及一被該第一軸承支撐的第二桿段；其中該第一桿段相對於該第二桿段移動使得該第一活塞桿之一長度在該第一桿段相對於該第二桿段移動時改變。
12. 如請求項11之裝置，其中該第一桿段螺紋接合該第二桿段使得該第一活塞桿之長度在該第一桿段相對於該第二桿段轉動時改變。
13. 如請求項12之裝置，其進一步包括一掣子元件，該掣子元件連同該第一桿段或該第二桿段之一者旋轉以便選擇性維持該第一桿段相對於該第二桿段的位置。
14. 如請求項13之裝置，其中該掣子元件接合該第一軸承以便選擇性維持該第一桿段相對於該第二桿段的位置。
15. 如請求項11之裝置，其中該外殼包含一外殼緊固器開 口，該外殼緊固器開口經構形以容納一貫穿其的外殼緊固器使得該外殼緊固器大體上垂直於該第一活塞軸及該第二活塞軸延伸以安裝該外殼至一自行車框架部件。
16. 如請求項1之裝置，其中當施加液壓至該第一活塞孔及該第二活塞孔時，該第一活塞遠離該第二活塞移動。
17. 如請求項5之裝置，其中該外殼緊固器開口係設置於該第一活塞孔與該第二活塞孔間。