TWI511901B - 輪緣刹車 - Google Patents

Description

輪緣剎車 發明背景

本發明係有關於剎車系統，且更詳而言之，有關於一自行車之一輪緣剎車。

自行車通常使用三種不同剎車中之一種。這些剎車之相對普及性主要是取決於它們固定之自行車種類。都會型自行車經常在後輪中使用具有一腳剎車之內齒輪轂且在前輪使用一輪緣剎車。越野自行車通常具有碟剎，且公路及鐵人三項賽式自行車通常具有輪緣剎車，因為輪緣剎車是輕量的且符合空氣動力學的。

在市場上有兩種不同受歡迎之輪緣剎車。第一種是一雙柱剎車且第二種是一單樞軸剎車。該雙柱剎車經常具有一在左與第二臂之間之齒輪連接，且該齒輪連接兩臂且減少該裝置至一自由度。一雙柱剎車之一缺點是各剎車臂之不同墊片路徑。這種剎車亦比一單柱剎車重，因為它具有較多組件且每一組件必須具有高強度以便應付高剎車負載。該單樞軸剎車之唯一缺點是由各臂遭遇之不同摩擦產生之不對稱墊片移動及來自該纜線之不對稱側負載。這 些剎車具有兩自由度及一用於各臂之彈簧以將各臂推回至外位置。如果一比該彈簧之預負載高之負載施加在一臂上，則附接在該臂上之剎車墊片將一直接觸該輪緣。

本發明提供一種具有一輪緣剎車之自行車，且該輪緣剎車不重或複雜且具有適當之效能特性。

發明概要

由於目前需要一改良剎車裝置，且特別是設置在一整體符合人體工學套組中之一裝置，故提出各種示範實施例之一簡單概要。以下概要中會進行某些簡化及省略，這是要強調及提出各種示範實施例之某些態樣，而不是要限制本發明之範圍。足以讓所屬技術領域中具有通常知識者製造及使用本發明觀念的一示範實施例之詳細說明將接著在稍後段落中提出，但是應了解的是本發明可預期到這些觀念之小變化。

本發明尋求消除該單一樞軸剎車之這唯一缺點且確保兩剎車墊片同步地移動。在習知元件中，因為在該等剎車臂之各連接中沒有一直相同之摩擦，一臂會移動直到它接觸該輪緣且接著另一墊片移動。依據本發明之同步連桿機構確保兩墊片同時移動相同距離。本發明改善一可利用在車叉上或車架上之一螺栓輕易地安裝，非常小、輕且容易調整之單樞軸剎車的操作及舒適性。本發明減少該輪緣剎車之自由度至1且兩臂係互相可操作地連接且同步地移動。在一實施例中，該同步連桿係設置在一新穎液壓 剎車裝置上。

本發明之一方面提供一種用於一自行車之剎車總成，其包括可樞轉地設置在一單一樞軸上之一第一剎車臂及一第二剎車臂。一基體係設置在該樞軸上且可釋放地固定在該樞軸上，該基體包括一連桿樞軸。一連桿構件係可樞轉地設置在該連桿樞軸上，該連桿構件具有一接觸該第一剎車臂之第一端及一接觸該第二剎車臂之第二端且配置成使該第一剎車臂及該第二剎車臂之動作同步，且一彈簧頂抵該等第一與第二剎車臂中之一或二剎車臂並且偏壓該等第一與第二剎車臂至一靜止位置。

本發明之另一方面提供一種用於一自行車之液壓輪緣剎車，該自行車包括一主缸，且該液壓輪緣剎車包括一第一剎車臂及一第二剎車臂，該等第一及第二剎車臂與該自行車可樞轉地連接。一副缸係設置在該等第一及第二剎車臂中之一剎車臂中且與該主缸流體地連通，該副缸包括一定位成作用在該等第一與第二剎車臂中之另一剎車臂上之活塞，使得回應在該主缸中之流體移動之該活塞之移動使該第一剎車臂及該第二剎車臂樞轉。

本發明之又一方面提供一種用於一自行車之剎車總成，其包括可樞轉地設置在一單一樞軸上之一第一剎車臂及一第二剎車臂。一可調整基體係設置在該樞軸上且可釋放地固定在該樞軸之多數位置上，該基體包括一連桿樞軸。一同步連桿機構包括一連桿構件，且該連桿構件係可樞轉地設置在該連桿樞軸上且互連該基體及該等第一與 第二剎車臂並且配置成使該等第一臂與第二剎車臂之動作同步，且一彈簧偏壓該等第一與第二剎車臂至一靜止位置。

本發明之這些與其他特徵及優點可配合附圖由以下本發明之一或多數實施例之說明更完全地了解。

7‧‧‧自行車架

8‧‧‧剎車控制裝置

9‧‧‧槓桿；手拉桿

10‧‧‧輪緣剎車總成或輪緣剎車卡鉗

11‧‧‧樞軸

12‧‧‧第一剎車臂

13‧‧‧第二剎車臂

14‧‧‧基體

15‧‧‧連桿構件

16‧‧‧副活塞

17,17'‧‧‧彈簧

18,19‧‧‧點

20‧‧‧同步連桿機構

22‧‧‧內孔

24,26‧‧‧平坦表面

28‧‧‧底面

30‧‧‧外表面

31‧‧‧中央螺帽

32‧‧‧樞軸螺栓

110‧‧‧夾持螺絲

111‧‧‧連桿樞軸；螺樁

112‧‧‧泄放口

113‧‧‧液壓連接

114‧‧‧表面

115‧‧‧副缸

116‧‧‧剎車墊片

117‧‧‧托架

L‧‧‧直線

r₁ ,r₂ ‧‧‧距離

x‧‧‧連桿樞軸與該樞軸之距離

圖1是具有一輪緣剎車之一自行車之側視圖；圖2A與B是依據本發明一實施例之一輪緣剎車之後視圖，其中圖2A顯示一偏壓抵靠一剎車臂之彈簧且圖2B顯示一偏壓抵靠兩剎車臂之彈簧；圖3是圖2之輪緣剎車之上後立體圖；圖4是圖2之輪緣剎車之下後立體圖；圖5是圖2之輪緣剎車之右側視圖；圖6是圖2之輪緣剎車之後視圖，且該等臂係在一關閉狀態；圖7是圖2之輪緣剎車之後視圖，且該等臂係在一開啟狀態並且一臂係以橫截面顯示；及圖8是該同步連桿及如何計算在該連桿系統之各種部件之間之距離以確保兩剎車臂同步地移動之示意圖。

發明之詳細說明

在此將參照圖式說明本發明之較佳實施例。應了解的是該等圖式及說明在此只供說明且不如由所附加之申請專利範圍及其所有等效物所界定地限制本發明。例如，該等用語“第一”與“第二”、“上”與“下”、或“左”與“右”係供 清楚說明且不作為限制之用語使用。此外，除非另外聲明，否則該等用語可表示習知地安裝在一自行車上之自行車機構且該自行車係以一標準方式定向及使用。

圖1至7以各種視圖且以相對開啟與關閉位置顯示一輪緣剎車總成或輪緣剎車卡鉗10。圖1顯示在一自行車架7上且可利用例如一剎車控制裝置8之一槓桿9之一致動器操作之該輪緣剎車總成10。應了解的是本發明之某些實施例規劃液壓及非液壓剎車總成。

請參閱圖2至7，該輪緣剎車總成10包括一樞軸11，一第一剎車臂12(顯示在圖之左邊)，一第二剎車臂13(顯示在圖之右邊)，一基體14，一連桿構件15，一活塞(如，副活塞16)，一液壓連接113，及一回動彈簧17。該第二剎車臂13及該第一剎車臂12承載該等剎車墊片116且環繞樞軸11樞轉。

可為一螺栓之樞軸11將該基體14及剎車臂12、13安裝至一自行車架7上。該樞軸11係固定在該車架7上且在該車架之剎車臂側之中央螺帽31與在該車架與該等剎車臂相反之側之樞軸螺栓32之間。該基體14係藉中央螺帽31與該車架7分開。該等第一與第二剎車臂12、13可樞轉地安裝在該樞軸11上，在該基體14外側。該基體14係相對於該樞軸11可釋放地固定。

在第二剎車臂13中有一內孔22，且該副活塞16設置在該內孔22中且在其中往復運動以形成一副缸115。該副缸115係與泄放口112及液壓連接113流體地連通。該液壓 連接113可以是一習知對接接頭或任何適當連接。

應了解的是有關所示剎車總成之液壓操作之結構係用於本發明之一實施例。該連桿構件15及相關之結構可以相同之效率，且在沒有實質修改之情形下，與纜線操作剎車及液壓操作剎車一起使用。纜線操作剎車及液壓剎車都是習知的。但是，所示之液壓操作剎車具有數個新穎特徵且特別良好地適用於自行車，例如，“計時賽”及“鐵人三項”型自行車，以及其他種類之自行車。

該副活塞16之外側接觸該第一剎車臂12之彎曲表面114以形成一凸輪隨動件連接。這凸輪隨動件連接形成一在該第一剎車臂12，該副活塞16及該第二剎車臂13之間的力路徑以允許該等剎車墊片116互相相對地移入與移出。該基體14可利用該夾持螺絲110夾持在該樞軸11上且可承載該彈簧17及該連桿樞軸111。本發明可預期到將該基體14固定在該樞軸11上及/或相對該車架7固定之其他裝置。

該副缸115係如習知地與一液壓剎車控制裝置8之一主缸連接，且利用一手拉桿9操作。當在該主缸中藉該手拉桿產生一壓力增加時，在該主缸、該液壓線及該副缸115中之壓力增加且該副活塞16向上(即，由該缸115之內孔22向外)移動。在所示實施例中，該副活塞16直接推抵該第一剎車臂12之彎曲表面114且使兩剎車臂及兩剎車墊片116互相相向移動。或者，該活塞16可具有一彎曲之外表面30且該臂12之表面114可以是平坦的。此外，該活塞表面30及表面114均可具有允許它們互相配合之其他形狀。

桿樞軸可以是一銷、突起、柱或可承載該連桿構件15且允許其樞轉之任一適當結構。該彈簧17可在或靠近一端處被夾在該基體14上且具有一可滑動地被與該第一剎車臂12連接之托架117收納之相對端且對該第一剎車臂施加負載以推動該輪緣剎車總成10返回至如圖7所示之開啟或靜止位置。在另一實施例中，如圖2B所示，該彈簧17'可被偏壓抵靠兩剎車臂12、13。

圖7藉省略該彈簧17及該基體14顯示該同步連桿機構20之細部圖。該第二剎車臂13及該第一剎車臂12均透過該連桿構件15互相可操作地操作。在所示實施例中，該連桿構件15是一長樑形構件，但是可採用任何適當形態。應了解的是該同步連桿機構20係顯示為應用於一液壓剎車裝置，但是該連桿機構亦可使用在一纜線操作剎車中。

該連桿構件15係利用一凸輪隨動件連接透過在左側之該第一剎車臂點18與該第一剎車臂12連接。該連桿構件15亦利用一凸輪隨動件連接透過在右側之該第二剎車臂點19與該第二剎車臂13連接且環繞固定在該基體14上之該連桿樞軸111樞轉。點18、19可以是形成在各個剎車臂12、13上之任何適當接觸點，例如圖形突起、銷、螺樁等，且各點可包括一滾子。其他種類之連接亦適用於允許該連桿構件15與點18、19操作。例如，點18、19可在結構上具有一面向該連桿15之平坦表面，且該連桿可具有接觸該點平坦表面之彎曲表面。因此該第一剎車臂點18及該第二剎車臂點19可以是形狀及尺寸作成與該連桿構件15接合或相 互作用之任何適當結構。該同步連桿機構20可被視為包括該連桿構件15，該等第一與第二剎車臂點18、19及該連桿樞軸111。

該連桿構件15係定位成以類似一搖臂之方式跨置在該第一剎車臂點18及第二剎車臂點19上方。換言之，大致上該等點18、19之上方均被該連桿構件15接觸或收納在該連桿構件之一底面28上，其中該等點係圓形且該底面是平坦的(“底”表示當該剎車以一典型方式安裝在該自行車上時且如圖所示之下表面)。該等點18、19及連桿構件15之互相配合表面可以是其他適合表面。在所示實施例中，平坦表面24、26係鄰近該連桿構件15之各端之分開表面且跨置在各個點18、19上。

應注意的是該連桿構件15未直接連接或接觸該彈簧17，且用以透過點18、19互連該等第一與第二剎車臂12、13之動作。依此方式，該連桿構件15只需要處理該等臂之非對稱動作，且結構或強度亦不需要配合該彈簧。

在該第一剎車臂點18、該連桿樞軸111及該第二剎車臂點19之間的距離使該第一剎車臂12與該第二剎車臂13同步使得兩臂在操作時具有相同或幾乎相同之角速度。

該連桿構件15在固定在該基體14上之連桿樞軸111上樞轉，且依據來自該第二剎車臂點19之一力移動。又，該彈簧17由該托架117接受一較高力且該彈簧之偏轉能量在該關閉過程時增加。

該剎車系統將側負載分成對稱及非對稱側負 載。在該墊片之所有對稱負載採用在該第一剎車臂12之間通過活塞16且到達該第二剎車臂13之側負載路徑。所有非對稱負載採用在該第一剎車臂12之間通過同步連桿構件15且到達該第二剎車臂13之側負載路徑。通常，該非對稱負載只由該彈簧17及在各連接中之摩擦力之不同產生且因此該非負載非常低且通過該同步連桿構件15之該非對稱側負載路徑不需要高強度組件。

如果在該液壓系統中之壓力因為在該主缸上之負載減少而減少，則該彈簧17之偏轉能量有助於使兩剎車墊片116返回該等外端位置。該非對稱彈簧負載採用通過該同步連桿構件15到達該第二剎車臂之側負載路徑且允許兩臂以一同步方式向外開啟。

鬆開該螺絲110使在該基體14與該樞軸11之間之摩擦夾持放鬆。當該基體14相對該樞軸11被鬆開時，該中央螺帽31繼續扣持該樞軸在該自行車架7上。鬆開該基體14允許直接或間接附接在該基體14上之結構，例如，該同步連桿機構20及剎車臂12、13及彈簧17一起旋轉，在不改變附接在該基體14之結構之相對位置之情形下如一單元地環繞該樞軸11。因此，該等墊片之角度調整可在不改變在該等剎車墊片之間之情形下及在不改變該等剎車臂12、13之間距或該連桿之功能之情形下達成。如果該螺絲是鬆開的，該基體14可環繞該樞軸11旋轉，且這附帶該同步連桿構件15之樞轉。這特徵容許使用者在不由該車架或該車叉放鬆該樞軸11之情形下將該剎車居中。該單一樞軸剎車機 構之快速、容易及準確之居中調整可依此方式達成。

圖8顯示一用以決定該同步連桿機構20之部件之配置的方法。該等點18、19及螺樁111係定位成使得該第一臂與第二臂點18、19相同或大約相同。在一實施例中，該同步連桿機構20之所有四點(11、18、19與111)可配置成當該剎車係定位在該卡鉗之最小與最大位置之間之半途時成一直線。該成一直線係在圖8中顯示為直線L，且該直線L通過樞軸11及螺樁111之中心且在與連桿15接觸之點18、19。依此方式，在兩方向上之動作在該卡鉗之範圍內產生幾乎同步之動作。

圖中顯示點18、19及螺樁111之一構態及其位置之計算。假設必須使點18、19之兩角速度值為相同且這將產生該等剎車臂12、13之一類似相對移動。因此，ω₁ =ω₂ 。因此，由圖可知，r₁ 是由該樞軸11之中心測量之該第二剎車臂13之點19之距離。類似地，r₂ 是由該樞軸11之中心測量之該第一臂12之點18之距離。為了決定該連桿樞軸111距離該樞軸11之距離“x”，使用以下公式。

雖然本發明已參照特定實施例說明過了，但是應了解的是在所述本發明觀念之精神與範疇內可進行多種變化。因此，意圖是本發明不受限於所揭露之實施例，而是它具有由以下申請專利範圍之語言所允許之全部範疇。

11‧‧‧樞軸

12‧‧‧第一剎車臂

13‧‧‧第二剎車臂

15‧‧‧連桿構件

16‧‧‧副活塞

18,19‧‧‧點

20‧‧‧同步連桿機構

22‧‧‧內孔

24,26‧‧‧平坦表面

28‧‧‧底面

30‧‧‧外表面

111‧‧‧連桿樞軸；螺樁

112‧‧‧泄放口

113‧‧‧液壓連接

114‧‧‧表面

115‧‧‧副缸

116‧‧‧剎車墊片

117‧‧‧托架

Claims (37)

1. 一種用於一自行車之剎車總成，包含：一第一剎車臂及一第二剎車臂，係可樞轉地設置在一單一樞軸上；一基體，係設置在該單一樞軸上且可釋放地固定至該單一樞軸，該基體包括一連桿樞軸；一連桿構件，係可樞轉地設置在該連桿樞軸上，該連桿構件具有一接觸該第一剎車臂之第一端及一接觸該第二剎車臂之第二端，且配置成使該第一剎車臂及該第二剎車臂之動作同步；及一彈簧，係頂抵該等第一與第二剎車臂中之一或二剎車臂且偏壓該等第一與第二剎車臂至一靜止位置。
2. 如申請專利範圍第1項之剎車總成，其中該等第一與第二剎車臂之各剎車臂包括一剎車臂點，且該連桿構件第一端接觸該第一剎車臂之剎車臂點並且該連桿構件第二端接觸該第二剎車臂之剎車臂點。
3. 如申請專利範圍第2項之剎車總成，其中該連桿構件在該連桿構件之一底面上接觸各剎車臂點。
4. 如申請專利範圍第2項之剎車總成，其中各剎車臂點包括一滾子。
5. 如申請專利範圍第3項之剎車總成，其中該連桿構件包括一對在該底面上用以接觸該等剎車臂點之分開接點。
6. 如申請專利範圍第5項之剎車總成，其中該對分開接點 均大致是平坦的。
7. 如申請專利範圍第1項之剎車總成，其中該連桿樞軸是一圓柱形銷。
8. 如申請專利範圍第1項之剎車總成，其中該彈簧包括一相對於該基體而固定之第一端。
9. 如申請專利範圍第8項之剎車總成，其中該彈簧包括一第二端，且該第二端被偏壓抵靠該等第一與第二剎車臂中之一剎車臂。
10. 如申請專利範圍第9項之剎車總成，其中該彈簧第二端係可滑動地收納在一托架中，且該托架係設置在該等第一與第二剎車臂中之一剎車臂上。
11. 如申請專利範圍第1項之剎車總成，其中該剎車總成是一液壓剎車。
12. 一種用於一自行車之液壓輪緣剎車，該自行車包括一主缸，且該液壓輪緣剎車包含：一第一剎車臂；一第二剎車臂，且該等第一及第二剎車臂與該自行車可樞轉地連接；及一副缸，係設置在該等第一及第二剎車臂中之一剎車臂中且與該主缸流體地連通，該副缸包括一定位成作用在該等第一與第二剎車臂中之另一剎車臂上之活塞，使得回應在該主缸中之流體位移之該活塞的移動導致第一剎車臂及該第二剎車臂樞轉。
13. 如申請專利範圍第12項之液壓輪緣剎車，包括一固裝至 該自行車之單一樞軸，其中該等第一與第二剎車臂係可樞轉地設置在該樞軸上。
14. 如申請專利範圍第12項之液壓輪緣剎車，其中該活塞係經由一凸輪隨動件連接而與該等第一及第二剎車臂中之另一剎車臂連接。
15. 如申請專利範圍第14項之液壓輪緣剎車，其中該等第一及第二剎車臂中之另一剎車臂包括一彎曲表面，且該彎曲表面係定位成與該活塞互相配合。
16. 如申請專利範圍第12項之液壓輪緣剎車，更包括一相對於該自行車而固裝之單一樞軸；該第一剎車臂及該第二剎車臂係可樞轉地設置在該樞軸上，且各剎車臂分別包括一剎車臂點；一基體，係設置在該樞軸上且可釋放地固定至該樞軸，該基體包括一連桿樞軸；一連桿構件，係可樞轉地設置在該連桿樞軸上，該連桿構件具有一接觸該第一剎車臂之第一端及一接觸該第二剎車臂之第二端，且配置成使該第一剎車臂及該第二剎車臂之動作同步；及一彈簧，係偏壓該等第一與第二剎車臂至一靜止位置。
17. 如申請專利範圍第16項之液壓輪緣剎車，其中該連桿樞軸是一圓柱形銷。
18. 如申請專利範圍第16項之液壓輪緣剎車，其中該彈簧包括一相對於該基體而固定之第一端。
19. 如申請專利範圍第18項之液壓輪緣剎車，其中該彈簧包括一第二端，且該第二端被偏壓抵靠該等第一與第二剎車臂中之一剎車臂。
20. 如申請專利範圍第19項之液壓輪緣剎車，其中該彈簧第二端係可滑動地收納在該等第一與第二剎車臂中之另一剎車臂上之一托架中。
21. 如申請專利範圍第16項之液壓輪緣剎車，其中該連桿構件在該連桿構件之一底面上接觸各剎車臂點。
22. 如申請專利範圍第21項之液壓輪緣剎車，其中該連桿構件包括一對在該底面上之分開接點，該對分開接點之各接點接觸各個剎車臂點。
23. 如申請專利範圍第22項之液壓輪緣剎車，其中該對分開接點均是平坦的。
24. 如申請專利範圍第12項之液壓輪緣剎車，其中該副缸及該主缸係一封閉液壓系統之部件。
25. 一種用於一自行車之剎車總成，包含：一第一剎車臂及一第二剎車臂，係可樞轉地設置在一單一樞軸上；一可調整基體，係設置在該單一樞軸上且可釋放地固定至該單一樞軸於多數位置上，該基體包括一連桿樞軸；一同步連桿機構，包括一連桿構件，且該連桿構件係可樞轉地設置在該連桿樞軸上且互連該基體及該等第一與第二剎車臂，並且配置成使該等第一臂與第二剎 車臂之動作同步；及一彈簧，係偏壓該等第一與第二剎車臂至一靜止位置。
26. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中該樞軸係憑一中央螺帽固裝至該自行車。
27. 如申請專利範圍第26項之剎車總成，其中該基體係藉該中央螺帽與該自行車分開。
28. 如申請專利範圍第26項之剎車總成，其中該基體、該同步連桿機構、該等第一與第二剎車臂及該彈簧係相對該自行車定位在該中央螺帽外側。
29. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中該基體可憑固裝至該自行車之該樞軸而環繞該樞軸移動。
30. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中當該基體未固定在該樞軸上時，該基體、該同步連桿機構、該等第一與第二剎車臂及該彈簧可全部如一單元地旋轉。
31. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中該基體係可釋放地環繞該樞軸而夾持。
32. 如申請專利範圍第31項之剎車總成，其中該基體係憑一夾持螺絲可釋放地環繞該樞軸而夾持。
33. 如申請專利範圍第32項之剎車總成，其中該夾持螺絲通過該基體。
34. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中該剎車總成是一液壓剎車。
35. 如申請專利範圍第25項之剎車總成，其中該彈簧包括一 相對於該基體而固定之第一端。
36. 如申請專利範圍第35項之剎車總成，其中該彈簧包括一第二端，且該第二端被偏壓抵靠該等第一與第二剎車臂中之一剎車臂。
37. 如申請專利範圍第36項之剎車總成，其中該彈簧第二端係可滑動地收納在一托架中，且該托架係設置在該等第一與第二剎車臂中之一剎車臂上。