液压制动主缸的制作方法

专利名称：液压制动主缸的制作方法
技术领域：
本发明装置一般涉及制动器和制动系统，并且更具体地说，涉及用于
master cylinder )。
背景技术：
用于自行车或越野交通工具的液压制动主缸的一般操作是众所周知 的。制动系统包括容纳液压流体的贮存器。制动系统通过对柱塞施加力的 操作杆的转动来操作。当施加力时，柱塞在纵向孔中滑动，从而在孔中产 生液压的增加，该液压的增加又对制动系统加压。 一个或多个流体i 各径将 柱塞孔连接到贮存器。该贮存器包含可根据系统的需要来膨胀和收缩的 嚢。
当才喿作杆处于其自由状态，也被称为"原始"位置("home" position ) 时，其离把手(handlebar)的距离一般是可调节的。当前的调节器难以使 用，并且操作杆一般在不使用工具比如方孔螺钉头用扳手时不能被调节。
对于自行车工业来说，发展较小且重量较轻的部件也是关键的。自行 车部件，包括制动系统的尺寸、零件数量以及重量的减小是有利的，因为 这样能减少成本和总重量。重量的减轻还能提高自行车的吸引力。
自行车主缸有时是对称的，并且一般非常接近于齿轮变速器(gear shifter)定位。每个自行车骑手对于齿轮变速器相对于主缸操作杆的位置 有他或她自己的个人偏好。然而，主缸的形状一般限制了齿轮变速器可能 定位的位置。因此，有利的是，减小主缸的尺寸，特别是在齿轮变速器致 动的区域中减小主缸的尺寸，以对齿轮变速器相对于主缸操作杆的位置提 供更多的放置选择。自行车工业中观察到的另一个问题是高制动温度的产生，尤其是在长 下坡过程中。高制动溫度使液压流体膨胀，这要求在液压流体系统中进行
补偿。使贮存器膨胀容积(reservoir expansion volume)大到足以吸收制 动系统中所有可能的流体膨胀是有利的。
自行车制造工业遇到的另 一个问题是，要实现容易地通过排放 (bleeding)来从液压系统移除空气。从系统排放空气可能是困难的。另 外，主缸通常需要重新定位。 一些系统需要移除贮存器盖子以及嚢，以接 近流体。如杲排放螺钉(bleeder screw)用于排放目的，则它通常具有弹 性密封件，该弹性密封件需要贮存器或嚢中的特殊几何形状。因此，有利
的是，结合这样一种排放螺钉，这种排放螺钉不需要弹性密封件或者不需 要贮存器和嚢的特殊几何形状，并位于在排放过程中不需要重新定位主缸
的位置。
如所描述的，最好是提供一种大致对称的液压制动主缸，其是紧凑的， 重量轻的，造型在齿轮变速器周围，具有减少的零件数量，具有贮存器中 充分的流体膨胀能力，并且，其能实现操作杆的无工具调节(tool free adjustment),以及舒适的操作杆使用。另外，有利的是，通过使用位于不 需要重新定位主缸的位置的低成本的排放螺钉来改进排放过程。
发明概迷
本发明的目的是提供一种用于自行车的紧凑且轻的液压制动主缸的 主釭。
本发明的又一 目的是提供一种具有贮存器形状的液压制动主缸，其能 提供需要的流体容积以及大的膨胀容积。
本发明的另一目的是提供一种大致对称的液压制动主缸，该液压制动 主缸能提供齿轮变速器操作间隙。
本发明的又一 目的是提供一种操作杆，该操作杆造型成在其整个行程 (stroke)中提供舒适感。
本发明的另一目的是提供一种调节机构，该调节机构允许在不使用工
7具的情况下改变操作杆的原始位置。
本发明的另一 目的是对操作杆的原始位置提供界定的调节增量
(defined increment of adjustment )， 以进一 步容易使用。
本发明的目的是提供一种通过使用枢轴销而具有界定的调节增量的 操作杆，其中的枢轴销是对称的，并利用了低成本保持(low cost retention )。
本发明的另 一 目的是提供一种具有裂开的端部的操作杆，其中的裂开 的端部允许通过单独的、便宜的夹具来保持。
本发明的另 一 目的是提供一种具有单独的凸缘的主体，操作杆的裂开 的端部保持在该单独的凸缘上，这允许减轻重量。
本发明的又一 目的是实现通过排放来从制动系统移除空气，而无需重 新定^f立主釭。
从接下来的连同附图一起进行的详细描述，本发明的各种其它特征、 目的以及优点对于本领域技术人员将变得明显。
附图简述
下文将参考随后的附图来描述本发明的优选实施方式，其中附图仅作 为说明性目的提供。附图展示了设想用于执行本发明的最佳模式。在附图 中


图1为主缸的分解图2为主缸的前视图3为沿图2线3-3截取的主缸的截面图4为主缸的后视图5为主缸的侧面图6为沿图5线6-6截取的截面图7为调节器的分解的细部图；图8为主缸的侧视图9为沿图8线9-9截取的截面图10为沿图9线10-10截取的细部区域图11为操作軒的平面图12为沿图11线12-12截取的截面图13为沿图12线13-13截取的截面图14为主缸的第二实施方式的分解图15为图14所示的第二实施方式的前视图16为沿图15线16-16截取的截面图17为图M所示的第二实施方式的平面图18为图14所示的第二实施方式的销的细部图19为图14所示的第二实施方式的销的端视图20为图14所示的第二实施方式的操作杆的平面图21为沿图20线21-21截取的截面图22为主缸的第三实施方式的一部分的分解图23为主缸的第三实施方式的前视图24为沿图23线24-24截Jf又的截面图25为主缸的第四实施方式的前视图26为沿图25线26-26截取的截面图27为主缸的第四实施方式的平面图28为主缸的第五实施方式中的主体的后视图；以及
图29为图28所示的主缸的第五实施方式中的主体的侧面图。
在详细解释本发明的实施方式之前，应理解，本发明不限于它在接下 来的描述中陈述的或附图中展示的部件的构造和布置的细节的应用。本发 明能够有其它实施方式或者以各种方式实践或实施。而且，应理解，本文中采用的措辞和术语是为了描述的目的，且不应被认为是限制性的。 优选实施方式详述
在图1-13中，展示了液压制动主釭组件100的第一实施方式。主体 50通过夹具51和制动螺钉52连接到自行车或越野交通工具的把手(未 示出)。囊53通过贮存器盖子(reservoir cap) 54和贮存器盖子螺钉55 固定到主体50。囊53和主体50之间的空间界定贮存器流体容积，而嚢 53和贮存器盖子54之间的空间界定贮存器膨胀容积。
操作杆56通过枢轴销57和定位螺钉59枢轴转动地连接到主体50。 枢轴销57朝中心颈缩，以使在安装了定位螺钉59后其不能被移除。枢轴 销57相对于主体50在枢轴销衬套(pivot pin bushing ) 58上转动。每个 枢轴销衬套58具有凸缘74， 一旦枢轴销57被安装，凸缘74就保持枢轴 销衬套58固定，并且允许操作杆56平滑地转动。
推杆63通过调节器螺母(adjuster nut) 60、调节器衬套(adjuster bushing) 61以及弹簧垫圏62枢轴转动地连接到操作杆56。推杆63的一 端为3求体，并且与柱塞67中的球面窝啮合。保持环(retaining ring) 64 配合在主体50中的沟槽内，并且保持垫圈65,该垫圈65包含直径小于 推杆63的J求形端的直径的孔。 一旦安装，保持环64和垫圈65就界定用 于推杆63的终点挡板(end stop )。
推杆63通过螺紋与调节器螺母60啮合。在推杆63上有平坦表面 63A，且在调节器衬套61上有相应的平坦表面。调节器衬套61的外部为 圓柱形，并且配合在操作杆56中的圓柱形窝75内。如图7中见到的，调 节器螺母60在与螺紋部分同轴的每端还包含圆柱形突起60A，该圆柱形 突起60A由调节器村套61中的相应的窝61B支撑。调节器衬套61中的 每个都包含窝61A，窝61A接收顶着圓柱形突起60A中的表面中断 (surface interruption)作用的卡位弹簧(detent spring) 73。当调节器螺 母60转动时，由于调节器衬套61的平坦表面61C和圓柱形外部，推杆 63被防止转动，并且因此，调节器螺母60相对于推杆63轴向地行进。当调节器螺母60转动时，卡位弹簧73啮合在调节器螺母60的圓柱形突 起60A的表面中断中，从而提供不同的调节增量。当调节器螺母60行进 时，它在操作杆56内枢轴转动，从而迫使操作杆56相对于主体50在枢 轴销57上转动，并因此改变"原始"位置。
用于以界定的增量对本文所描述的卡位弹簧73的机构进行调节的可 选择的实施方式为，将卡位球(detent ball) 88和卡位弹簧73 —同放置进 调节器螺母60的腔内，其中卡位弹簧73迫使卡位球88进入调节器衬套 61的表面中断中，以提供界定的调节增量。
柱塞67具有弹性主密封件68以及次密封件66。弹簧69的一端配合 到柱塞67,而另 一端配合到主体50的柱塞孔底部50A。柱塞孔76在柱 塞孔底部50A和主密封件68之间的容积界定第一室，而主密封件68和 次密封件66之间的区域界定第二室。主密封件68允许流体从第二室流到 第一室，但是不允许流体以逆向方向流动。次密封件不允许任何流体通过。
当操作杆56被释放时，弹簧69推动柱塞67和推杆63，使之顶着垫 圈65和保持环64的止挡(backstop )。这是柱塞67的初始位置。在此位 置， 一个或多个通道定时孔(port timing hole) 79位于主体50中，从而 将第一室连接到贮存器流体容积。补偿口 78位于主体50内，在第二室和 贮存器流体容积之间，贯通柱塞67的行程范围。在主体上且在柱塞孔底 部50A附近的口将第 一室内的任何压力相通到制动系统。
当操作杆56相对于主体50转动(朝把手)时，推杆63朝柱塞孔底 部50A推柱塞67， 乂人而压缩弹簧69。 一旦主密封件68经过通道定时孔 79,压力在第一室中产生，并传递到制动软管(未示出)，制动软管通过 压缩螺母71连接到主体，并随后由鼻锥(nose cone) 72覆盖(见图3)。
如果制动流体由于制动过程中产生的热而膨胀，那么，在柱塞67的 初始位置，流体将流过通道定时孔79，并进入贮存器流体容积。嚢53将 变形到贮存器膨胀容积，并因此增加贮存器流体容积的尺寸。
在图4中，可以见到在把手附近的贝i存器形状。通过围绕把手包裹主 体50中的贮存器腔、囊53以及贮存器盖子54，在紧凑包装(compactpackage)中产生了较大的贮存器流体容积和贮存器膨胀容积。在图5中， 可以见到贮存器盖子54的轮廊形状。通过添加朝向贮存器盖子54的中心 的凹形状以用于齿轮变速器操作间隙，在贮存器盖子54的端部附近产生 了较大的贮存器膨胀容积。
在图6中，展示了贮存器的截面。通过围绕柱塞孔76的外部包裹贮 存器流体容积区域大于180度(角度e)，在紧凑包装中产生了较大的贮 存器流体容积。
通过测试发现，至少2.5cc的贮存器膨胀容积是优选的，但是不是必 须的。通过包括本文所描述的特征，达到了大于2.5cc的膨胀，而对齿轮 变速器相对于液压制动主缸100的位置没有不期望的影响。当然，其它想 要的效果可以通过获得系统中贮存器膨胀容积对贮存器流体容积的比率 而达到。优选;也，此比率为至少1.8，并且此比率通过本发明达到。然而， 其它比率可能是有利的，并且被预期包括在本文中。
在图10中，可以见到排放螺钉70安装的细节。排放螺钉70通过螺 紋啮合到主体50的排方丈口 ( bleeder port )。排;故螺4丁前端(bleeder screw nose ) 77为渐缩形，并且在安装时使主体50的排》丈口中的材料变形，从 而产生低压流体密封。当从侧面观察时(见图5中的排放螺钉70)，排放 口的位置位于主体的两侧上，在把手附近，靠近柱塞孔中心线，位于贮存 器流体容积中。这允许系统的简化排放，而无须重新定位主缸100。
图11-13展示了操作杆56的手指接触区域的细部。在图11中，描述 了沙漏形状的手指接触区域。在优选的实施方式中，该形状的宽度从末端 的接近13.5 mm收缩到靠近第一手指接触的接近11.5 mm，并随后在手指 接触区域的内端附近增加到接近15.5mm。然而，其它尺寸和锥度是可能 的，并且4皮预期包括在本文中。
如图12中所展示的，在优选的实施方式中，手指接触区域轮廓在末 端附近具有接近8 mm的圆角，而在内端附近具有接近12.5 mm的圓角。 圆角切线之间的长度理想地为接近25 mm。在优选的实施方式中，末梢 的凸缘为接近8.5 mm高，从而提升了操作杆对于用户的舒适感。图13 展示了沿着手指接触区域的周边延伸的半径R。该半径从在点P1(图11)的接近6.5 mm渐缩到在点P2 (图11 )的接近2.5 mm。上文描述的手指 接触区域的形状引起对于用户的舒适感的增加。然而，渐缩的形状和量可 以按度(degree)变化，并且其变化被预期包含在本文中。
图14-21展示了液压制动主缸101的第二实施方式。在此实施方式中， 操作杆80通过枢轴销81枢轴转动地连接到主体50。图18-19展示了枢 轴销81的细部。该枢轴销81是对称的，并且围绕每端的圓周具有内凹的 枢轴销沟槽87,夹具82安装到枢轴销沟槽87,从而将枢轴销81保持到 主体50。枢轴销81的每端具有退刀槽(relief) 81A (展示于图18中)， 该退刀槽81A允许工具比如改锥插入，以便容易移除夹具82。推杆84 通过螺紋连接到调节器衬套83。该调节器衬套83在操作杆80内枢轴转 动。液压制动主缸101的部件的剩余部分如第一实施方式中所描述的。
为了调节操作杆80的原始位置，转动推杆84。调节器衬套83具有 容纳于操作杆80的对应的孔中的圓柱形外部，其防止调节器村套83转动， 并且因此，调节器衬套83相对于推杆84轴向移动。当调节器衬套83行 进时，它在操作杆80内枢轴转动，从而迫使操作杆相对于主体50在枢轴 销81上转动，并因此改变原始位置。
图20-21展示了操作杆80的优选实施方式。操作杆80的接受枢轴销 81和调节器衬套83的端部分成两个腿80A。如图22-24所示，在第三实 施方式中，操作杆80的端部通过枢轴销85和夹具86枢轴转动地连接到 主体50。夹具86位于操作杆腿80A之间。这种布置允许零件数量的减少 及重量的减轻和外观的改善。
图25-27展示了使用操作杆80的裂开的端部的第四实施方式。主体 90具有在操作杆腿80A之间支撑枢轴销91和操作杆80的单独的凸缘 90A。该枢轴销91朝中心颈缩，以使它在定位螺钉59被安装时不能被移 除。此种布置允许重量的减轻、零件数量的减少和外观的改善。
图28-29展示了第五实施方式。这里，主体95具有可选择的排放口 位置。第一排放口 95A位于主体95的后部，与贮存器盖子54相对，接 近把手，位于贮存器流体区域中。第二排放口 95B位于主体95的后部， 与贮存器盖子54相对，离把手最远，位于贮存器流体区域中。第三排放
13口 95C的位置位于主体95的侧面，接近柱塞孔中心线(如所展示的)， 离把手最远，位于贮存器流体区域中。这些可选择的位置不要求贮存器或 嚢具有特珠的几何形状。
应理解，以上展示和描述了各种优选实施方式，以示出本发明的不同 的可能特征以及这些特征可以被组合的不同方式。除将上面实施方式的不 同特征和不同方式进行组合之外，其它改变也被考虑为在本发明的范围 内。
本发明不是要限制于上面描述的优选方式，而是预期仅由下面陈述的 权利要求限制。因此，本发明包含真正地或等价地落入这些权利要求范围 内的所有可选择的实施方式。
权利要求
1.一种液压制动主缸，其具有圆柱形内孔；以及贮存器，其部分地围绕所述圆柱形内孔，其中，所述贮存器包含贮存器流体容积以及贮存器膨胀容积，并且进一步地，其中，所述贮存器围绕所述圆柱形内孔大于180度。
2. —种液压制动主缸，其用于具有把手的自行车或越野交通工具， 其中所述液压制动主缸具有部分地围绕把手形成的贮存器。
3. —种液压制动主缸，其用于具有齿轮变速器的自行车或越野交通 工具，其中所述液压制动主缸具有带有贮存器盖子的贮存器；且 所述贮存器盖子具有凹部分，以提供用于操作所述齿轮变速器的间隙。
4. 一种液压制动主缸，其具有贮存器，其包含贮存器流体容积和贮存器膨胀容积，其中，所述贮存 器膨胀容积具有至少2.5 cc的空气容积。
5. —种液压制动主缸，其具有包含贮存器流体容积和贮存器膨胀容 积的贮存器，其中，所述贮存器膨胀容积对所述贮存器流体容积的比率为 至少1.8。
6. —种液压制动主缸，其用于具有把手的自行车或越野交通工具， 其中，所述液压制动主缸具有贮存器，其包含贮存器流体容积和贮存器膨胀容积；柱塞孔，其具有中心线；以及至少一个排;改口；并且进一步地，其中，所述排放口中的至少一个位于柱塞孔中心线附 近，接近把手，并且当从侧面观察时位于所述贮存器流体容积中。
7. 如权利要求6所述的液压制动主缸，其进一步具有操作杆，所述 操作杆带有沿着其长度的中心线，其中，所述液压制动主缸沿着操作杆中 心线大致对称，并且，有一排放口位于所述主缸的相对侧上。
8. —种液压制动主缸，其用于具有把手的自行车或越野交通工具， 其中，所述液压制动主缸具有贮存器，其具有贮存器流体容积和贮存器膨胀容积；柱塞孔，其具有中心线；以及 至少一个4非;故口 ；并且进一步地，其中，所述排放口中的至少一个位于柱塞孔中心线附 近，并且当从侧面观察时位于所述贮存器流体容积区域中，离把手最远。
9. 如权利要求8所述的液压制动主缸，其进一步具有操作杆，所述 操作杆带有沿着其长度的中心线，其中，所述液压制动主缸沿着操作杆中 心线大致对称，并且，有一排放口位于所述主缸的相对側上。
10. —种液压制动主缸，其用于具有把手的自行车或越野交通工具， 其中，所述液压制动主缸具有贮存器，其包含贮存器流体容积和贮存器膨胀容积； 贮存器盖子；以及至少一个排放口，其中，有一排放口位于所述液压制动主缸的相对于 所述贮存器盖子的后侧上，靠近把手，并且位于贮存器流体容积区域中。
11. 如权利要求10所述的液压制动主缸，其进一步具有操作杆，所 述操作杆带有沿着其长度带的中心线，其中，所述液压制动主缸沿着操作 杆中心线大致对称，并且，有一排放口位于所述液压制动主缸的相对侧上。
12. —种液压制动主缸，其用于具有把手的自行车或越野交通工具， 其中，所迷液压制动主缸具有贮存器，其包含贮存器流体容积和贮存器膨胀容积；贮存器盖子； 至少一个排;改口；且其中，有一排放口位于所述液压制动主缸的后部，与所述贮存器盖子 相对，在离把手最远的位置,'并且位于贮存器流体容积区域中。
13. 如权利要求12所述的液压制动主缸，其进一步具有操作杆，所 述操作杆带有沿着其长度的中心线，其中，所述液压制动主缸沿着操作杆 中心线大致对称，并且，有一排;改口位于所述主缸的相对侧上。
14. 一种液压主缸，其具有 排放螺钉，其具有渐缩前端，以及 主体排放口 ，其中，所述渐缩前端在安装时使所述主体排放口中的材料变形，以形 成低压密封。
15. —种用于操作杆的原始位置调节机构，所述操作杆具有穿过其的 圓柱形孔，所述原始位置调节机构包括螺紋调节器螺母；螺紋推杆，其具有一个或更多个平坦表面；调节器衬套，其配合在所述操作杆中的所述圓柱形孔内，其中，调节 器村套配件具有孔，而所述孔带有对应于所述推杆的平坦表面的平坦表 面；以及卡位弹簧，其使得，在所述调节器螺母转动并在所述操作杆内枢轴转 动时，所述螺紋调节器螺母沿着所述推杆轴向地行进。
16. 如权利要求15所述的原始位置调节机构，其进一步包括弹性构 件，其中，所述调节器螺母具有表面中断，以提供界定的调节增量。
17. 如权利要求16所述的原始位置调节机构，其中，所述弹性构件 为弹簧。
18. 如权利要求16所述的原始位置调节机构，其中，所迷弹性构件为橡胶管道。
19. 如权利要求15所述的原始位置调节机构，其进一步具有与所述 卡位弹簧组合的卡位球，其中，调节器村套具有表面中断，且其中，所述 卡位弹簧迫使所述卡位球进入所述调节器衬套中的表面中断，以提供界定 的调节增量。
20. —种操作杆，其具有手指接触区域，所述手指接触区域包括当从 顶部，见察时的沙漏形状。
21. —种操作杆，其具有带有周边的手指接触区域，其中，在具有内 端和末端的所述手指接触区域的周边周围有圓角，其中，所述圓角从所述 手指接触区域的内端处的较大宽度渐缩到末端处的较小宽度。
22. —种具有两端的圓柱形对称枢轴销，所述圆柱形对称枢轴销在靠 近两端中的每一端处具有围绕其周边的凹沟槽，以接受简单的线式夹具。
23. 如权利要求22中所述的对称枢轴销，其在每端处具有退刀槽， 以接受用于容易地移除夹具的工具。
24. —种操作杆，其具有连接端，其中，所述连接端被分成两个操作 杆腿。
25. —种液压制动主缸，其包含如权利要求24所述的操作杆，且所 述液压制动主缸进一步具有枢轴销连接件；其中，枢轴销由配合在所述操 作杆腿之间的夹具保持。
26. —种液压制动主缸，其包含如权利要求24所述的操作杆，其中， 所述液压制动主缸在所述操作杆腿之间具有单独的凸缘，以支撑所述操作 杆和枢轴销。
27. 如权利要求26所述的液压制动主缸，其进一步包括枢轴销以及 定位螺钉，所述枢轴销在其中心带有颈缩部分，而所述定位螺钉包含在主 体凸缘内，以固定枢轴销的位置。
全文摘要
提供了一种紧凑且重量轻的液压制动主缸。该主缸的贮存器形状能提供增加的贮存器膨胀容积。该主缸还提供齿轮变速器操作间隙以及舒适的操作杆，其允许在不使用工具的情况下容易地调节。该操作杆界定调节增量，这使其容易使用。本发明还包括从系统排放空气而不要求重新定位主缸的方法。用于所示各种操作杆实施方式的保持方法允许容易且便宜地保持操作杆，并且还能提供总重量的减轻和成本的减少。
文档编号B60T11/26GK101631706SQ200780051846
公开日2010年1月20日 申请日期2007年1月30日 优先权日2006年12月28日
发明者克里斯多佛·S·琼斯, 理查德·特拉维斯, 约翰·L·托马斯, 詹森·许尔克 申请人:赫兹自行车集团公司