TWI547407B - 自行車盤式制動器轉子 - Google Patents

Description

自行車盤式制動器轉子

本發明概括而言相關於自行車盤式制動器轉子。更明確地說，本發明相關於具有促進制動表面的冷卻的組態的自行車盤式制動器轉子。

近年來，一些自行車已設置有盤式制動器。盤式制動器系統就施加於制動桿件的制動力大小的關係而言提供顯著的制動動力。並且，盤式制動器系統典型上在所有類型的氣候及騎行情況中提供高度的一致性。盤式制動器系統典型上包含卡鉗殼體、第一可移動的制動墊片、及第二固定的或可移動的制動墊片。盤式制動器可被液壓式致動或機械式致動，以用來移動可移動的制動墊片。制動墊片被定位在轉子的兩側，而轉子被附接於自行車的前或後車輪。制動墊片被壓抵於被固定於車輪的制動盤或轉子，以減慢或停止制動盤的旋轉，且因而減慢或停止車輪的旋轉。

雖然盤式制動器系統提供優異的性能，但是制動作用傾向於在盤式制動器轉子產生顯著的熱量。因此，此處的揭示的一個方面為提供一種盤式制動器轉子，其具有使熱從盤式制動器轉子的外部部份較有效率地輻射的組態。

一般而言，鐵決不會被使用成為自行車盤式制動器轉子的基材或底材(matrix or base material)。特別是，鐵通常會由於曝露於環境而在使用期間腐蝕及生鏽。另外，鐵單獨而言不具有足以被使用成為自行車盤式制動器轉子的充分強度。

基本上，鑑於已知技術的狀態，本發明基本上提供一種自行車盤式制動器轉子，其包含基底轉子板件(base rotor plate)及表面區域(surface region)。基底轉子板件包含由鐵形成的外部部份。外部部份具有面向相反軸向方向的第一基底表面及第二基底表面。表面區域是藉著在基底轉子板件上的擴散製程(diffusion process)而形成。表面區域具有優於基底轉子板件的抗侵蝕特性(corrosion resistant characteristic)。

對於熟習此項技術者而言，所揭示的自行車盤式制動器轉子的這些及其他目的、特徵、方面、及有利點從以下連同所附的圖式揭示較佳實施例的詳細敘述會顯明。

以下會參考所附的形成此原始揭示的一部份的圖式。

以下參考圖式說明選定的實施例。對於熟習此項技術者而言從此揭示很明顯，以下的實施例的敘述只是被提供來舉例說明，而非要限制由附隨的申請專利範圍及其等效物所界定的本發明。

首先參考圖1，圖中顯示包含根據第一實施例的自行 車盤式制動器轉子12的前盤式制動器系統10。如以下會說明的，自行車盤式制動器轉子12具有促進自行車盤式制動器轉子12的冷卻的組態。前盤式制動器系統10另外包含自行車盤式制動器卡鉗14及制動操作(致動)機構16。基本上，自行車盤式制動器轉子12被固定地附接於自行車車輪(未顯示)的自行車輪轂。自行車盤式制動器卡鉗14被安裝於自行車叉架18，而制動操作機構16被附接於自行車車把20。因為除了自行車盤式制動器轉子12的構造外，前盤式制動器系統10的操作及構造為傳統式的，所以此處將不進一步詳細討論或顯示前盤式制動器系統10。另外，雖然前盤式制動器系統10被顯示成為液壓制動系統，但是自行車盤式制動器轉子12可依需要及/或所想要的與其他類型的制動系統一起使用。

盤式制動器卡鉗14被建構來用以選擇性地夾持自行車盤式制動器轉子12(停止自行車盤式制動器轉子12的旋轉)，以停止或減慢自行車車輪(未顯示)的旋轉。在此制動操作期間，產生會被傳遞至自行車盤式制動器轉子12及自行車盤式制動器卡鉗14的熱。如以下會說明的，自行車盤式制動器轉子12被設計來散逸制動期間所產生的熱。

如在圖2中所見的，自行車盤式制動器轉子12具有基底轉子板件21，其基本上包含外部部份22、從外部部份22徑向向內延伸的多個連接臂部24、及耦接於連接臂部24的內端部的輪轂安裝部份26。此處，在第一舉例說 明的實施例中，外部部份22、連接臂部24、與輪轂安裝部份26是由鐵成整體地形成為單件式的構件。舉例而言，基底轉子板件21可藉著將冷軋碳鋼板(cold rolled carbon steel sheet)(例如，JIS G 3141 SPCC)沖壓成想要的形狀而形成。雖然鐵單獨而言不具有足以被使用成為自行車盤式制動器轉子的充分強度，但是鐵具有非常良好的熱傳遞效率(亦即，80W/mK)，此比不鏽鋼(亦即，20W/mK)大大約三或四倍。

基底轉子板件21的外部部份22具有外周邊邊緣22a及內周邊邊緣22b。連接臂部24從外部部份22的內周邊邊緣22b徑向向內延伸。輪轂安裝部份26被耦接於連接臂部24的內端部。輪轂安裝部份26是藉著緊固件28(例如螺栓)而被耦接於自行車輪轂。雖然基底轉子板件21被舉例說明為單件式的構件，但是如果需要及/或想要，基底轉子板件21可由多於一個的部件製成。在第一舉例說明的實施例的情況中，基底轉子板件21具有面向自行車盤式制動器轉子12的相反軸向方向的第一基底表面21a及第二基底表面21b。第一及第二基底表面21a及21b為延伸遍及外部部份22、連接臂部24、及輪轂安裝部份26的平坦表面。但是，第一及第二基底表面21a及21b不須整個都是平坦狀。舉例而言，第一及第二基底表面21a及21b可於連接臂部24及輪轂安裝部份26的區域有起伏(contoured)。另外，外部部份22可具有凹部而非如圖所示的通孔。無論如何，基底轉子板件21的外部部份22 包含面向自行車盤式制動器轉子12的相反軸向方向的第一及第二基底表面21a及21b的至少一部份。

參考圖3及4，自行車盤式制動器轉子12在此第一實施例中是藉著擴散製程例如滲鋁製程(calorizing process)而被化學性地處理，以另外包含於基底轉子板件21形成保護區域的表面區域30。較佳地，表面區域30基本上為被化學性地形成於基底轉子板件21的所有曝露表面的合金區或合金層。為顯示及說明方便起見，表面區域30的厚度在圖中被誇大。典型上，表面區域30的厚度是在大約0.02毫米至0.1毫米的範圍。無論如何，舉例而言，表面區域30的厚度係根據自行車盤式制動器轉子12承受擴散製程(例如滲鋁製程)的時間長短而變化。使用滲鋁製程，表面區域30包含滲鋁區(calorized zone)，其具有滲入至少第一及第二基底表面21a及21b內的化合材料(compounded material)。並且，使用滲鋁製程，外部部份22的周邊邊緣22a及22b中的至少一個或兩者也可具有滲鋁區。表面區域30的滲鋁區在舉例說明的實施例中包含鋁與鐵化合物(合金)。特別是，使用滲鋁製程，鋁擴散至第一及第二基底表面21a及21b的鐵內而形成具有優異的抗熱及抗侵蝕性質的合金，而鐵基底或底材仍然保持其固有性質。因此，滲鋁製程並不改變外部部份22的鐵基底或底材的機械性質。並且，滲鋁製程並非在外部部份22的鐵基底或底材上產生鋁塗覆層。取而代之地，此製程形成與鐵基底或底材的真實合金。因此，除非 藉著機械切削加工操作，否則無法移除保護性的擴散或滲鋁區。

使用表面區域30的滲鋁區來覆蓋第一及第二基底表面21a及21b可保護及強化基底轉子板件21的鐵。以此方式，鐵可被使用成為形成自行車盤式制動器轉子12的基底轉子板件21的基材或底材。表面區域30的滲鋁區化學性地滲入第一及第二基底表面21a及21b內。在舉例說明的實施例中，表面區域30的滲鋁區也沿著連接臂部24及輪轂安裝部份26被設置。因為表面區域30的滲鋁區被完全地形成遍及基底轉子板件21，所以界定於外部部份22的孔的周邊邊緣22c及界定於輪轂安裝部份26的中心開口及孔的周邊邊緣26a及26b也設置有表面部份30的滲鋁區。

無論如何，表面區域30的滲鋁區至少沿著基底轉子板件21的外部部份22覆於第一及第二基底表面21a及21b之上以形成第一外表面及第二外表面。如此，覆於外部部份22之上的表面區域30的滲鋁區的區段構成自行車盤式制動器轉子12的第一及第二制動表面。因此，覆於外部部份22之上的第一及第二外表面的區段30a及30b被自行車盤式制動器卡鉗14的制動墊片直接接觸。結果，在第一實施例中，表面區域30的滲鋁區覆於基底轉子板件21的鐵核心之上，因而提供表面區域30的滲鋁區的耐久性及強力制動性質以及鐵的熱散逸二者。

在舉例說明的實施例中，表面區域30的滲鋁區沿著 基底轉子板件21的所有的曝露的周邊邊緣被設置。換句話說，外部部份22、連接臂部24、及輪轂安裝部份26的邊緣均被表面區域30的滲鋁區覆蓋。以此方式，表面區域30的滲鋁區防止基底轉子板件21的邊緣腐蝕及生鏽。

如在圖5中所見的，替代性地，基底轉子板件21係使用氮處理(nitrogen treating)製程(例如，滲氮(nitriding)及/或固氮(nitrogen fixation)製程)而被化學性地處理，以另外包含表面區域30’。滲氮為可使用固態、液態、或氣態介質而被執行的擴散製程。為顯示及說明方便起見，表面區域30’的厚度在圖中被誇大。典型上，表面區域30’的厚度是在大約0.02毫米至0.13毫米的範圍。無論如何，舉例而言，表面區域30’的厚度係根據處理自行車盤式制動器轉子12時所使用的滲氮製程的類型及控制參數而變化。較佳地，表面區域30’涉及於升高的溫度(elevated temperature)將氮擴散至基底轉子板件21的至少第一及第二基底表面21a及21b內。換句話說，滲氮為將氮擴散至基底轉子板件21的第一及第二基底表面21a及21b內以產生表面區域30’(表層硬化表面(case hardened surface))的熱處理製程。因此，氮化物於滲氮區(nitrided zone)的形成為基底轉子板件21的第一及第二基底表面21a及21b提供增大的硬度。所導致的滲氮區(亦即滲氮層)的厚度及相成分(phase constitution)可被選擇，並且製程可針對所要求的特定性質被最佳化。滲氮典型上是在合適的溫度範圍內被執行， 以使得表面區域30’包含具有氮麻田散體區域(nitrogen martensitic region)的滲氮區。因此，表面區域30’包含增大基底轉子板件21的第一及第二基底表面21a及21b的硬度的擴散區(亦即，在滲氮被使用時為滲氮區)。基底轉子板件21的第一及第二基底表面21a及21b的滲氮並不改變基底轉子板件21的鐵基底或底材的機械性質。並且，滲氮並非在鐵基底或底材上產生塗覆層。取而代之地，滲氮形成與基底轉子板件21的鐵基底或底材的真實合金，其不會剝落。因此，除非藉著機械切削加工操作，否則無法從基底轉子板件21移除保護性的擴散或滲氮區。除了第一及第二基底表面21a及21b具有滲氮區之外，外部部份22的周邊邊緣22a及22b中的至少一個或兩者也可具有滲氮區。較佳地，如在第一實施例中所舉例說明的，表面區域30’基本上為被化學性地形成於基底轉子板件21的所有的曝露表面的合金區或合金層。

如在圖6至8中所見的，圖中顯示根據第二實施例的自行車盤式制動器轉子112。此處，自行車盤式制動器轉子112包含由鐵製成的基底轉子板件121。基底轉子板件121包含外部部份122及多個連接臂部124。連接臂部124從外部部份122徑向向內延伸至具有緊固件接收孔的自由端部。輪轂安裝部份126藉著多個緊固件140而被耦接於連接臂部124的內端部。因此，輪轂安裝部份126在第二實施例中為與外部部份122及連接臂部124分開的部件。外部部份122及連接臂部124係以與第一實施例相同的方 式被建構。換句話說，自行車盤式制動器轉子112另外包含如在圖8中所見的表面區域130，或如在圖9中所見的表面區域130’。在表面區域130的情況中，如在圖8中所見的，表面區域130較佳地包含滲鋁區，其具有滲入外部部份122的第一及第二基底表面121a及121b以及外及內周邊邊緣122a及122b的化合材料。表面區域130的滲鋁區類似於第一實施例為鋁與鐵化合物。

在表面區域130’的情況中，如在圖9中所見的，表面區域130’較佳地包含從氮的擴散至基底轉子板件121的第一及第二基底表面121a及121b內所導致的滲氮區。類似於第一實施例，滲氮典型上是在合適的溫度範圍內被執行，以使得表面區域130’包含氮麻田散體區域(nitrogen martensitic region)。

輪轂安裝部份126可依需要及/或所想要的使用傳統製造方法而被建構成單一部件式的單元構件，或是可由數個部件製成。鑑於自行車盤式制動器轉子12與自行車盤式制動器轉子112之間的相似性，自行車盤式制動器轉子112將不再被更詳細地討論。

雖然只選擇選定的實施例來舉例說明本發明，但是對於熟習此項技術者而言從此揭示很明顯，在不離開附隨的申請專利範圍中所界定的本發明的範圍下，可實施各種不同的改變及修正。例如，各種不同組件的尺寸、形狀、位置、或定向可依需要及/或所想要的被改變。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。一 個元件的功能可由二個元件來實施，反之亦然。一個實施例的結構及功能可被採用在另一個實施例中。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，包含由此種特徵所具體實施的結構及/或功能概念。因此，以上根據本發明的實施例的敘述只是舉例說明用，而非以限制由附隨的申請專利範圍及其等效物所界定的本發明為目的。

10‧‧‧前盤式制動器系統

12‧‧‧自行車盤式制動器轉子

14‧‧‧自行車盤式制動器卡鉗

16‧‧‧制動操作(致動)機構

18‧‧‧自行車叉架

20‧‧‧自行車車把

21‧‧‧基底轉子板件

21a‧‧‧第一基底表面

21b‧‧‧第二基底表面

22‧‧‧外部部份

22a‧‧‧外周邊邊緣

22b‧‧‧內周邊邊緣

22c‧‧‧周邊邊緣

24‧‧‧連接臂部

26‧‧‧輪轂安裝部份

26a‧‧‧周邊邊緣

26b‧‧‧周邊邊緣

26c‧‧‧周邊邊緣

28‧‧‧緊固件

30‧‧‧表面區域

30’‧‧‧表面區域

30a‧‧‧第一外表面的區段

30b‧‧‧第二外表面的區段

112‧‧‧自行車盤式制動器轉子

121‧‧‧基底轉子板件

121a‧‧‧第一基底表面

121b‧‧‧第二基底表面

122‧‧‧外部部份

122a‧‧‧外周邊邊緣

122b‧‧‧內周邊邊緣

124‧‧‧連接臂部

126‧‧‧輪轂安裝部份

130‧‧‧表面區域

130’‧‧‧表面區域

140‧‧‧緊固件

圖1為包含根據第一實施例的自行車盤式制動器轉子的前盤式制動器系統的部份側視圖。

圖2為圖1所示的盤式制動器轉子的側視圖。

圖3為沿圖2的剖切線3-3所見的圖1及2所示的自行車盤式制動器轉子的部份剖面圖。

圖4為圖3所示的自行車盤式制動器轉子的一部份的放大的部份剖面圖。

圖5為圖3所示的自行車盤式制動器轉子的一部份的放大的部份剖面圖，但是有不同的擴散區形成於基底轉子板件。

圖6為根據第二實施例的自行車盤式制動器轉子的側視圖。

圖7為沿圖6的剖切線7-7所見的圖6所示的自行車盤式制動器轉子的部份剖面圖。

圖8為圖7所示的自行車盤式制動器轉子的一部份的放大的部份剖面圖。

圖9為圖7所示的自行車盤式制動器轉子的一部份的放大的部份剖面圖，但是有不同的擴散區形成於基底轉子板件。

12‧‧‧自行車盤式制動器轉子

21‧‧‧基底轉子板件

22‧‧‧外部部份

24‧‧‧連接臂部

26‧‧‧輪轂安裝部份

26a‧‧‧周邊邊緣

26b‧‧‧周邊邊緣

26c‧‧‧周邊邊緣

30‧‧‧表面區域

30a‧‧‧第一外表面的區段

Claims (9)

1. 一種自行車盤式制動器轉子，包含：基底轉子板件，包含由鐵形成的外部部份，該外部部份包含：外部周邊邊緣及內部周邊邊緣，在徑向方向上彼此背離；二個基底表面，設置於該外部周邊邊緣及該內部周邊邊緣之間且在軸向方向上彼此背離；以及二個中部周邊邊緣，設置於該外部周邊邊緣及該內部周邊邊緣之間且在該徑向方向上彼此背離，該二個中部周邊邊緣從該二個基底表面中之一者穿過該外部部份至該二個基底表面中之另一者而形成孔；以及表面區域，藉著擴散製程而形成在該二個基底表面、該外部周邊邊緣、該內部周邊邊緣及該二個中部周邊邊緣上，該表面區域的抗侵蝕特性優於該二個基底表面、該外部周邊邊緣、該內部周邊邊緣及該二個中部周邊邊緣的抗侵蝕特性，其中，該二個基底表面、該外部周邊邊緣、該內部周邊邊緣及該二個中部周邊邊緣一起形成該外部部份的全體曝露表面，該表面區域設置於該全體曝露表面上，其中，該擴散製程包含滲鋁製程，且其中，該表面區域包含藉著該滲鋁製程而形成的滲鋁區，該滲鋁區具有滲入至該二個基底表面、該外部周邊邊緣、該內部周邊邊緣及該二個中部周邊邊緣內的化合材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該化合材料包含鋁與鐵化合物。
3. 如申請專利範圍第1項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該基底轉子板件復包含從該內部周邊邊緣徑向朝內延伸的複數個連接臂部。
4. 如申請專利範圍第3項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該表面區域在該軸向方向上沿著該連接臂部的相反兩側形成。
5. 如申請專利範圍第3項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該連接臂部具有與該內部周邊邊緣成整體地形成為單件式構件的外端部。
6. 如申請專利範圍第3項所述的自行車盤式制動器轉子，復包含被耦接於該連接臂部的內端部的輪轂安裝部份。
7. 如申請專利範圍第6項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該表面區域附設置在該連接臂部及該輪轂安裝部份的所有曝露表面上。
8. 如申請專利範圍第6項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該輪轂安裝部份與該連接臂部成整體地形成為單件式構件。
9. 如申請專利範圍第6項所述的自行車盤式制動器轉子，其中，該輪轂安裝部份為被固定於該連接臂部的分離式部件。