专利名称：自行车刹车装置的制作方法
技术领域：
本发明总的说来涉及自行车等之类车辆的刹车装置。更具体地说，本发明涉及一种用连杆机构控制闸瓦往自行车轮辋紧靠的动作的悬臂式自行车刹车装置。
骑自行车，无论作为运输工具还是作为娱乐设施，都日益流行。此外，自行车运动还成了业余和职业运动员的热门竞赛项目。无论自行车是供娱乐、运输或竞赛之用，自行车工业总是不断改进自行车的各种零部件。过去几年来，自行车反复重新设计次数最多的零部件之一是自行车刹车装置。自行车刹车装置重复设计的目标是减轻其重量，提高其刹车能力。
目前市面上销售的自行车刹车装置有好多种类型。通用自行车刹车装置的类型，举例说有轮辋闸和钳形闸。钳形闸主要有三种类型侧拉式，中拉式和悬臂式。侧拉式钳形闸的一对闸臂围绕一个固定在车架上的中心安装螺柱可摆动地连接在一起。各闸臂的摇臂部分与制动缆索连接，从而在骑自行车的人操动刹车操作装置的制动杆时彼此靠拢，进而使附在闸臂另一端的闸瓦一齐紧压着自行车轮辋。为使闸臂在骑车人放开制动杆时偏离自行车轮辋，配备了一个回动弹簧。侧拉式钳形刹车装置通常用在公路自行车上。
中拉式钳形刹车装置的操作方式与侧拉式的类似，只是闸臂附在闸臂桥件上，从而使各闸臂可摆动地连接在闸臂桥件上的一个独立支点上。闸臂桥件直接固定到自行车的车架上。闸臂的两摇臂部分由一个跨装缆索互连起来，从而使连接跨装缆索的主制动钢丝将各闸臂的摇臂部分拉拢。
悬臂式刹车装置通常是装在为越野用而设计的自行车上，例如山地自行车(MTB)和全地形自行车(ATB)。具体地说，悬臂式刹车装置是设计得使其产生强劲的制动力的。悬臂式刹车装置配备有一对闸臂，以悬臂的形式可转动地支撑在车架的前叉或后叉上，而闸瓦固定在闸臂的中间位置。一般说来，闸臂的下端可转动地支撑在车架上，闸臂的上端接制动缆索或钢丝。两闸瓦彼此对置地配置在自行车轮辋两侧，轮辋夹在两闸臂之间。悬臂式刹车装置在制动杆拉动制动缆索时，闸臂朝关闭的方向转动，从而使闸瓦压住轮辋，施加制动力。
悬臂式刹车装置比起侧拉式和钳形刹车装置来，有几个优点。例如悬臂式刹车装置就无需象侧拉式和钳形式的刹车装置那样，随自行车的大小而改变自身的形状。此外，悬臂式刹车装置施加的制动力比侧拉式钳形闸的更为均一。因此，本发明的主要目的是提高悬臂式闸的性能。
遗憾的是，悬臂式刹车机构本身就有问题。举例说，闸瓦因闸臂摆动而偏离水平面向下摆动从而与轮辋的侧面接触而与侧面的斜度不一致时，闸瓦的压力或制动力就减小了。换句话说，闸瓦必须水平移动，使其坡度与轮辋的坡度相当，才能维持全部制动力，因此往往需要高度精确地调节轮辋侧面与刹车机构的相对位置，而这种调节往往是困难的。
正因为如此，所以历来在闸臂与闸瓦之间采用了连杆机构来控制闸瓦从放开位置到制动位置的动作。就是说，这些连杆机构确保闸瓦基本上沿水平方向移动，以配合自行车轮辋的坡度。日本专利公报62-1873公开了一种带四杆连杆机构的刹车装置，试图解决这个问题。这种四杆连杆式刹车装置，其各闸臂可滑动地支撑在从滑座延伸开的固定销上，闸臂上端位于固定销外，其各输出连杆可转动地支撑在闸臂中间向外延伸，其各从动连杆可转动地与输出连杆连接并向下伸出，其各固定连杆可转动地与从动连杆连接并向内延伸，从而与固定销连接，不能转动。闸瓦固定在输出连杆中间。这种刹车装置，当制动缆索带动闸臂向上转动时，从动连杆朝里转动，同时输出连杆水平或向上运动，从而使闸瓦触及轮辋侧面。
在上述结构的情况下，固定连杆与固定销的连接是利用螺柱拧入固定销端部的摩擦力进行的，从而使固定连杆不致相对于固定销转动。这样，当强劲的制动力作用到闸瓦上时，固定连杆有时就借助反作用力沿摩擦力相反的方向转动，从而使闸瓦逸出轮辋侧面，得不到足够的制动力。此外，各连杆因螺柱松驰或因振颤而转动时，有时也得不到足量的制动力。另外，鉴于固定闸瓦所在的输出连杆是以悬臂方式与闸臂连接的，因而反作用力在制动过程中作用到闸瓦上时会促使各连杆部分振颤和转动。产生这种振颤或转动时，会使本来应由四杆连杆机构得出的力逸出，从而得不出强劲的制动力。此外，这些四杆连杆在处于释放位置时由于以悬臂方式与闸臂固定在一起，所以往往会振颤。其它的四杆连杆机构在专利权授予Sugimoto等人的美国专利5,636,716和5,655,630中有介绍，该两专利都转让给Shimano公司。
鉴于上述情况，因而需要有一种能减少连杆机构振动的刹车装置。本发明即针对本技术领域的上述需要和其它从本说明书中本技术领域的技术人员就会理解到的需要提出的。
本发明的一个目的是提供一种能减少连接在闸臂与闸瓦之间的连杆机构的振动的刹车装置。
上述目的可基本上通过提供这样一种自行车刹车装置达到，该刹车装置包括一个第一制动机构和一个第二制动机构，第一制动机构适于可移动地与自行车车架连接，第二制动机构适于可移动地与自行车车架连接，各制动机构有一个闸臂，一个连杆机构和一个偏压构件，闸臂具有第一端可绕第一轴线摆动，闸臂具有第二端可连接制动缆索，连杆机构具有一个附有闸瓦的连杆，上面固定装设着一个闸瓦，连杆机构可在释放位置与制动位置之间移动地与闸臂连接，偏压构件则与连杆机构接合，往连杆机构上施加起稳定作用的力。
上述目的基本上可通过提供这样一种自行车刹车装置达到，所述刹车装置包括一个第一制动机构和一个第二制动机构，第一刹车机构适于可移动地与自行车车架连接，第二刹车机构适于可移动地与自行车车架连接；各制动机构有一个闸臂、一个第一连杆构件、一个第二连杆构件、一个第三连杆构件和一个偏压构件，闸臂具有第一端可绕第一支点轴线摆动，闸臂具有第二端可连接制动缆索，第一连杆构件具有一外端连接闸臂，可绕第二支点轴线摆动，第一连杆构件具有一内端固定连接着一个固定闸瓦的部分，第二连杆构件具有一上端连接第一连杆构件的内端，可绕第三支点轴线摆动，第二连杆构件具有一下端与所述上端间隔一段距离，第三连杆构件具有一内端连接第二连杆的下端，可绕第四支点轴线摆动，第三连杆构件具有外端连接闸臂的第一端，可绕第一支点轴线摆动，在第一和第四支点轴线之间形成第四连杆，偏压构件则与其中两个连杆接合，在两者之间施加起稳定作用的力。
上述目的可基本上通过提供这样一种自行车刹车装置达到，所述刹车装置包括一对闸臂、一个连杆机构和一个偏压构件，各闸臂具有第一端适于连接自行车车架，可相对于车架移动，各闸臂具有第二端适于连接制动缆索；连杆机构可移动地与两闸臂连接，用于控制闸臂在释放位置与制动位置之间移动的过程中与闸臂连接的闸瓦的动作，偏压构件则与连杆机构接合，供往连杆机构上施加起稳定作用的力，从而减小其振动。
本技术领域的技术人员从下面结合附图对本发明的三个最佳实施例所作的详细说明可清楚了解本发明的其它目的、优点和突出特点。
现在参看作为本说明书的一部分的附图。
图1是采用本发明第一实施例的自行车刹车装置的普通自行车的部分侧视图。
图2是本发明第一实施例自行车刹车装置的正视图，刹车装置接自行车的前叉。
图3是图2所示自行车刹车装置右侧视图，刹车装置接自行车的前叉。
图4是图2和图3所示本发明第一实施例的自行车刹车装置的后视图。
图5是图1-4所示的自行车刹车装置其中一个制动机构的局部放大正视图，为展示所选取的各部分，将该部分以剖视的方式示出。
图6是图2-5所示的其中一个制动机构沿图5的6-6剖切线看去的局部放大剖视图。
图7是本发明第二实施例自行车刹车装置的正视图，刹车装置接自行车的前叉。
图8是图7所示自行车刹车装置的右侧视图，刹车装置接自行车的前叉。
图9是图7和图8中所示本发明第二实施例自行车刹车装置的后视图。
图10是图7-9所示的自行车刹车装置其中一个制动机构的局部放大正视图，为展示所选取的部分，将该部分以剖视的方式示出。
图11是图7-10中所示其中一个制动机构沿图10的11-11剖切线看去的剖视图。
图12是本发明第三实施例自行车刹车装置的正视图，刹车装置接自行车的接叉。
图13是图12所示自行车刹车装置的右视图，刹车装置接自行车的前叉。
图14是图12和图13所示本发明第三实施例的自行车刹车装置的后视图。
图15是图12-14中所示其中一个制动机构沿图13的15-15剖切线看去的局部放大剖视图。
先参看图1，图中示出了本发明的自行车刹车装置10。从图中可以看到，自行车刹车装置10固定连接到自行车12的车架14上。虽然图中所示的自行车刹车装置10是接自行车车架14的前叉16，但本技术领域的技术人员从本说明书中都知道，自行车刹车装置也可以按一般方式那样，接自行车车架14的后叉(图中未示出)。自行车刹车装置10往自行车车轮20的轮辋18上施加制动力。刹车装置10通过减少自身中的振颤而使自己的制动力比现有技术刹车装置的强劲。
自行车刹车装置的操作基本上按一般方式由骑自行车的人通过以一般方式装在自行车12车把24上的一般制动操作装置或制动操作杆22进行。自行车及其各种零部件是本技术领域中众所周知的，因而这里对自行车12及其各种零部件例如制动操作装置22等不再详细论述或进行图示。
结合图2和图4，从图1中可以看得最清楚，刹车装置10工作时通过有一个内制动钢丝28和一套30的制动缆索26与制动操作装置22连接。基本上，骑车人会操动制动操作装置22，从而促使刹车装置10向内移动，往自行车车轮20的轮辋18上施加制动力。放开制动操作装置22时，自行车刹车装置10会放开轮辋18，使自行车车轮20可以相对于自行车车架14转动。
从图2和图4中可以看得最清楚，刹车装置10基本上包括一对制动机构40a和40b，两者基本上彼此互为对方的镜像，只是其各自与制动缆索26的连接例外。闸臂44a通过锁定螺栓32接制动缆索26，锁定螺栓32将制动钢丝28夹住。制动缆索26的外套30通过连接臂34接闸臂44b，连接臂34可摆地接闸臂44b的一端，其内端接制动缆索26的外套30。
右制动机构40a基本上由下列各部分组成支座组件42a，供固定到自行车12的车架14上；闸臂44a，可摆地接支座组件42a；连杆机构46a，接闸臂44a；闸瓦组件48a，通过连杆机构46a可移动地连接闸臂44a；以及回动弹簧49a，供驱动闸臂44a、连杆机构46a和闸瓦组件48a，使其从制动位置移到释放位置用。右制动机构40a绕支点轴线A摆动。具体地说，支座组件42a支撑在自行车12车架14的枢销上，供将右制动机构40a支撑在释放位置与制动位置之间。在右制动机构40a摆动的过程中，闸瓦组件48a驱动其闸片，使其压在自行车车轮20的轮辋18上，阻止自行车车轮20相对于自行车车架14转动。自行车闸瓦组件48a的动作由连杆机构46a控制，确保得出强劲的制动力。
同样，左制动机构40b基本上由下列各部分组成支座组件42b，供固定到自行车12的车架14上；闸臂44b，可摆动地接支座组件42b；连杆机构46b，接闸臂44b；闸瓦组件48b，通过连杆机构46b可移动地接闸臂44b以及回动弹簧49b，供驱动闸臂44b、连杆机构46b和闸瓦组件48b，使其从制动位置移到释放位置。鉴于右制动机构40a与左制动机构40b基本上极其相似，因而这里只对右制动机构40a详加论述和进行图示。此外，这里所使用的“上”、“下”、“内”、“外”等术语是从图1-4看去而说的。
支座组件42a和42b按一般方式通过安装销或螺钉50a和50b将右制动机构40a和左制动机构40b固定连接到车架14上。具体地说，如图2和图3中所示，螺钉50a和50b分别穿过管状枢销56a和56b，然后拧入车架14的支座51a和51b中。支座组件42a和42b是较为一般的安装组件，基本上最好按专利权授予Sugimoto等人的美国专利5,636,716和5,655,630所述的方式设计，该两美国专利都转让给Shimano公司。这里通过参考把这两个专利的整个说明包括进来，以说明支座组件42a和42b，并理解应用四杆连杆机构的制动机构基本操作过程。因此，这里不将对支座组件42a和42b详加论述或予以图示。
闸臂44a和44b最好由适当的刚性材料制成。举例说，闸臂44a和44b可由诸如铝、钛、高密度塑料、陶瓷、丙烯酸类聚合物等之类的任何适当材料铸成或机械加工制成。闸臂44a和44b最好由质轻的材料制成，以最大限度地减轻制动装置10的重量。从图2-3中可以看得最清楚，闸臂44a有第一端或下端52a和上端或第二端54a。下端52a可摆动地接支座组件42a，上端45a接制动缆索26的钢丝28。在制动过程中，制动缆索26驱动闸臂44a的上端或第二端54a，使其克服回动弹簧49a的弹力，往自行车车轮20的轮辋施加制动力。于是，闸臂44a绕第一支点轴线A转动，第一支点轴线A，如上面说过的那样，由将闸臂44a装设到自行车12的车架14上并将连杆机构46a的一部分装到其上的管状枢销56a形成。
在闸臂44b的结构与右闸臂类似，但其上端例外。因此，闸臂44b的各部分用与右闸臂44a各部分类似的标号标出，只是标号后缀不是“a”而是“b”闸臂44a和44b的上部分或上端54a和54b按一般方式接制动缆索26。具体地说，闸臂44a的上端54a通过座落在闸臂44a上端54a上带丝扣的孔中的锁定螺栓32接制动缆索26。锁定螺栓32将制动钢丝28夹在闸臂44a的上端54a。制动缆索26的外套30接闸臂44b的上端54b。具体地说，如图2和图4中所示的那样，连接臂34的一端可摆动地接闸臂44b的上端54b，连接臂34的内端接制动缆索26的外套30。操动制动操作装置22时促使上端54a和54b彼此朝内移动，从而使闸瓦组件48a和48b的各闸片与轮辋18的侧面接触。
具体地说，闸臂44a和44b的上端54a和54b各自的闸瓦组件48a和48b是通过连杆机构46a和46b连接到各上端54a和54b上的，因而闸臂44a和44b摆动时促使闸瓦组件48a和48b的闸片与自行车车轮的轮辋接触。当然，闸臂44a和44b在正常情况下从其制动位置到其释放位置的过程中是受回动弹簧49a的弹力的作用的。
连杆机构44a和44b基本上完全相同，彼此成为对方的镜像，且应用偏压构件58a和58b在自身上产生起稳定作用的力，供减小振动或振颤现象。鉴于连杆机构46a和46b类似，因而用同样的标号标出，只是右连杆机构的标号后缀用字母“a”，左连杆机构的标号后缀用字母“b”。连杆机构46a与闸臂44a一起，形成一个四杆连杆机构44a。具体地说，连杆机构46a包括上连杆或附有闸瓦的连杆60a、内连杆62a、下连杆或固定连杆64a和闸臂44a的一部分66a，形成四杆连杆机构。闸臂44a的部分66a是闸臂44a在上连杆60a与下连杆64a各固定点之间延伸的部分，以形成四杆连杆机构的第四连杆。
连杆机构46a设计得使其每次以总的说来水平的方向较均匀地驱动闸瓦组件48a。更具体地说，附有闸瓦的连杆60a，其外端可摆地接闸臂44a的中间部分，其内端可摆动地接上连杆62a的上端。下连杆62a的下端反过来又可摆动地接固定连杆或下连杆64a的内端。固定连杆或下连杆64a通过枢销56a可摆动地接闸臂44a，以便绕支点轴线A摆动。
闸瓦组件48a固定连接在附有闸瓦的连杆60a的内端。闸臂44a从释放位置移到制动位置时，连杆机构46a在其移动而与自行车车轮20的轮辋18接触的过程中控制闸瓦组件48a的动作。
附有闸瓦的连杆60a和60b基本上一模一样，只是彼此为对方的镜像。各附有闸瓦的连杆60a或60b基本上是U形构件，跨在闸臂44a或44b的中间部分上。附有闸瓦的连杆60a，其内端可摆动地通过枢销72a接闸臂44a，以便绕支点轴线B摆动。附有闸瓦的连杆60a，其外端内有孔眼70a，供以一般方式将闸臂组件48a固定在其上用。
内连杆62a通过枢销72a可摆动地接附有闸瓦的连杆60a上，其下端通过枢销74a可摆动地接固定的下连杆64a。就是说，附有闸瓦的连杆60a和内连杆62a彼此绕枢销72a形成的支点轴线C相对摆动，固定的下连杆64a和内连杆62a彼此绕枢销76a形成的支点轴线D相对转动。
固定下连杆64a固定接支座组件42a，从而不致在闸臂44a在释放位置与制动位置之间往复移动时动作。固定下连杆64a的内端通过枢销76a接内连杆62a的下端。固定下连杆64a的外端与枢销56a连接得使闸臂44a能绕支点轴线A相对于固定连杆64a转动。
在此实施例中，偏压构件58a和58b安置在附有闸瓦的连杆60a、60b与闸臂44a、44b之间，从而往连杆机构46a、46b上施加起稳定作用的力。具体说，偏压构件58a和58b往连杆机构46a和46b上施力的目的是消除其各支点内存在的任何游隙。因此，偏压构件58a和58b减小了连杆机构46a和46b的振动和振颤现象。偏压构件58a和58b还使连杆机构46a和46b从其制动位置偏移到其释放位置。换句话说，偏压构件58a和58b一起工作，通常使闸瓦组件48a和48b偏离自行车车轮20的轮辋18。本技术领域的技术人员都知道，装上具有足以使闸臂44a和44b保持在其释放位置的回动力的偏压构件58a和58b可以取消回动弹簧49a和49b。当然，图中所示的偏压构件58a和58b，为使其能象回动弹簧那样有效作用，必须较厚、较强劲。
从图5和图6中可以看到，偏压构件58a最好是扭簧，用象弹簧钢之类的适当弹性材料构成。偏压构件58a的第一端80a供与附有闸瓦的连杆60a接合用，第二端82a供与闸臂44a接合用。扭簧或偏压构件58a还有一个盘卷部分84a，围绕将附有闸瓦的连杆60a互连到闸臂44a上的枢销72a配置。当然，偏压构件58b在结构上与偏压构件58a类似，因此这里不再详细论述或予以图示。
销56a的轴线与销72a的轴线之间的间距最好等于枢销74a的轴线与枢销76b的轴线之间的间距。就是说，轴线A和B之间的间距基本上等于轴线C和D之间的间距。此外，枢销72a的轴线与枢销74a的轴线之间的间距基本上等于枢销56a的轴线与枢销76a的轴线之间的间距。换句话说，轴线B和C之间的间距基本上等于轴线A和B之间的间距。具体地说，四销56a、72a、74a和76a配置得使其形成由四杆连杆机构的四杆形成的一个平行四边形的四个顶点。
在操作的过程中，当骑车人操动制动操作装置22的制动杆时，制动缆索26的内钢丝28就处于往制动缆索26外套30里拉的状态，从而使闸臂44a和44b的上端54a和54b分别绕轴线A和B转动，且使闸瓦组件48a和48b上的摩擦片往里拉，压在自行车车轮20的轮辋18上，促使刹车动作起作用。就是说，闸臂44a逆着回动弹簧49a的行程逆时针方向绕枢轴56a转动，闸臂44b克服回动弹簧49b的力顺时针方向绕枢销56b转动。骑车人一旦放开制动操作装置22的制动杆，制动缆索26的内制动钢丝28就松弛下来，从而使回动弹簧49a和49b促使闸臂44a和44b摆到其放开或释放位置。于是，闸瓦组件48a和48b上各摩擦片的端部从自行车轮辋18的侧面缩回，从而解除制动作用。
现在参看图7-11，图中示出了本发明第二实施例的刹车装置10。第二实施例与第一实施例的不同点在于，对连杆机构146a和146b起稳定作用的偏压构件158a和158b不是象第一实施例那样，装在闸臂144a和144b与内连杆160a或160b之间，而是装在附有闸瓦的连杆160a或160b与内连杆162a或162b之间。此外，第二实施例与第一实施例的不同点还在于，下连杆或固定连杆164a和164b各个都有一个附属部分，安装螺钉150a或150b即座落在此附属部分中，以基本上与转让给Shimano公司的美国专利申请08/895,560中所述和图示类似的方式与自行车的车架114连接。这里，我们通过参考把该专利的全部说明都引进本申请中。鉴于第二和第一实施例基本相似，因而这里拟仅就两实施例的主要不同点加以讨论和予以图示。此外，由于第二实施例采用的许多零部件与第一实施例的相同，因而这些零部件将以类似的标号标出。
从图7和图9可以看得最清楚，刹车装置110工作时通过具内制动钢丝128和外套130的制动缆索126与制动操作装置连接。基本上，骑车人会操动制动操作装置，从而使刹车装置110朝里动，往自行车车轮120的轮辋118上施加制动力。放开制动操作装置时，自行车刹车装置110将轮辋118放开，使自行车车轮120可以相对于自行车车架114转动。
刹车装置110基本上由一对制动机构140a和140b组成，两制动机构140a和140b基本上互为对方的镜像，但其与制动缆索126的连接部分例外。闸臂144a经夹住制动钢丝128的锁定螺栓132接制动缆索126。连接臂134，其一端可摆地接闸臂144b，其内端接制动缆索126的外套130，将制动缆索126的外套130接闸臂144b。
右制动机构140a基本上由下列各部分组成闸臂144a；连杆机构146a，接闸臂144a，可摆动地驱动闸瓦组件148a；和回动弹簧149a，供驱动闸臂144a、连杆组件146a和闸瓦组件148a从制动位置至释放位置。右制动机构140a绕支点轴线A摆动。在右制动机构240a摆动的过程中，闸瓦组件148a驱动其闸片使其压在自行车车轮120的轮辋118上，以阻止自行车车轮120相对于自行车车架114转动。自行车闸瓦组件148a的动作由连杆机构146a控制，以确保得出强劲的制动力。
同样，左制动机构140b基本上由下列各部分组成闸臂144b；连杆机构146b，接闸臂144b，可摆动地驱动闸瓦组件148b；和回动弹簧149b，供驱动闸臂144b、连杆机构146b和闸瓦组件148b从制动位置至释放位置。鉴于右制动机构140a和左制动机构140b基本上相似，因而这里拟仅就右制动机构140a详细讨论并予以图示。
连杆机构146a和146b以普通的方式分别通过安装销或螺钉150a和150b与右制动机构140a和左制动机构140b固定连接。具体地说，螺钉150a和150b分别穿过固定连杆204a和204b中的孔153a和153b(图9)延伸，然后分别拧入车架的支座151a和151b。各安装部分142a和142b基本上最好按美国专利申请08/895,560中所述类似的方式设计。
闸臂144a和144b最好由适当的刚性材料构成。举例说，闸臂144a和144b可由诸如铝、钛、高密度塑料、丙烯酸类聚合物等之类的任何适当材料铸成或机械加工制成。闸臂144a和144b最好由质轻材料构成，以最大限度地减轻刹车装置110的重量。从图7-9可以看得最清楚，闸臂144a有一个第一端或下端152a和一个上端或第二端154a。下端152a可摆动地接安装组件142a，上端154a接制动缆索126的制动钢丝128。在制动的过程中，制动缆索126使闸臂144a的上端或第二端154a克服回动弹簧149a的回弹力移动，往自行车车轮120的轮辋118上施加制动力。于是，闸臂144a绕枢销156a形成的第一支点轴线A转动。
左闸臂144b的结构，除其上端例外，与右闸臂144a类似，因而闸臂144b的各部分将以与右闸臂144a类似的方式进行标号，只是其后缀不是字母“a”而是字母“b”。
闸臂144a和144b各自的上端154a和154b按普通的方式接制动缆索126。具体地说，闸臂144a的上端154a经座落在闸臂144a上端154a上的带丝扣孔中的锁定螺栓132接制动缆索126。锁定螺栓132将制动钢丝128夹住在闸臂144a的上端154a。制动缆索126的外套130接闸臂144b的上端154b。具体地说，如图7和图9中所示的那样，连接臂134的一端可摆动地接闸臂144b的上端154b，连接臂134的内端接制动缆索116的外套130。操动制动操作装置时促使上端154a和154b彼此向内移动，从而使闸瓦组件148a和148b的各闸片与轮辋118的侧面接触。
具体地说，闸臂144a和144b各自的上端154a和154b通过连杆机构146a和146b接闸瓦组件148a和148b。这样，闸臂144a和144b的这个摆动动作促使闸臂组件148a和148b的闸片与自行车车轮的轮辋接触。当然，在正常情况下，回动弹簧149a和149b使闸臂144a和144b从其制动位置返回到释放位置。
连杆机构146a和146b基本上一模一样，且彼此互成为对方的镜像，并利偏压构件158a和158b在其上产生起稳定作用的力，以减小振动或振颤。鉴于连杆机构146a与146b类似，因而用同样的标号表示，只是右连杆机构标号的后缀用字母“a”，左连杆机构标号的后缀用字母“b”。连杆机构146a与闸臂144a一起，形成四杆连杆机构。具体地说，连杆机构146a包括上连杆或附有闸瓦的连杆160a、内连杆162a、下连杆或固定连杆164a和闸臂144a的部分166a，形成四杆连杆机构。闸臂144a的部分166a是闸臂144a在上连杆160a与下连杆164a各自的附着点之间延伸的部分，形成四杆连杆机构的第四连杆。
连杆机构146a设计得使其每次以总的说来水平的方向较均匀地驱动闸瓦组件148a。更具体地说，附有闸瓦的连杆160a，其外端可摆动地接闸臂144a的中间部分，其内端可摆动地接上连杆162a的上端。下连杆162a的下端反过来又可摆动地接固定连杆或下连杆164a的内端。固定连杆或下连杆164a通过枢销156a可摆动地接闸臂144a，以便绕支点轴线A摆动。
闸瓦组件148a固定连接在附有闸瓦的连杆160a的内端。闸臂144a从释放位置移到制动位置时，连杆机构146a在其移动而与自行车车轮120的轮辋118接触的过程中控制闸瓦组件148a的动作。
附有闸瓦的连杆160a和160b基本上一模一样，只是彼此为对方的镜像。各附有闸瓦的连杆160a或160b基本上是U形构件，跨在闸臂144a或144b的中间部分上。附有闸瓦的连杆160a，其内端可摆地通过枢销172a接闸臂144a，以便绕支点轴线B摆动。附有闸瓦的连杆160a，其外端内有孔眼170a，供以一般方式将闸臂组件148a固定在其上用。
内连杆162a通过枢销172a可摆地接附有闸瓦的连杆160a上，其下端通过枢销174a可摆地接固定的下连杆164a。就是说，附有闸瓦的连杆160a和内连杆162a彼此绕枢销172a形成的支点轴线C相对摆动，下连杆164a和内连杆162a彼此枢销176a形成的支点轴线D相对转动。
固定下连杆164a的固定部分142a处在枢销156a与176a之间，从而不致在闸臂144a在释放位置与制动位置之间往复移动时动作。固定下连杆164a的内端通过枢销176a接内连杆162a的下端。固定连杆164a的外端与枢销156a连接得使闸臂44a能绕支点轴线A相对于固定连杆164a转动。
在此实施例中，偏压构件158a和158b安置在附有闸瓦的连杆160a，160b与内连杆162a，162b之间，从而往连杆机构146a和146b上施加起稳定作用的力。具体地说，偏压构件158a和158b往连杆机构146a和146b上施力的目的是消除其各支点内存在的任何游隙。因此，偏压构件158a和158b减小了连杆机构146a和146b的振动和振颤现象。偏压构件158a和158b还使连杆机构146a和146b从其制动位置偏移到其释放位置。换句话说，偏压构件158a和158b一起工作，通常使闸瓦组件148a和148b偏离自行车车轮120的轮辋118。本技术领域的技术人员都知道，装上具有足以使闸臂144a和144b保持在其释放位置的回动力的偏压构件158a和158b，可以取消回动弹簧149a和149b。当然，图中所示的偏压构件158a和158b，为使其能象回动弹簧那样有效作用，必须较厚，较强劲。
从图10和图11中可以看到，偏压构件158a最好是扭簧，用象弹簧钢之类的适当弹性材料构成。偏压弹簧158a的第一端180a供与附有闸瓦的连杆160a接合用，第二端182a供与内连杆162a接合用。扭簧或偏压构件158a还有一个盘卷部分184a，围绕将附有闸瓦的连杆160a互连到闸臂144a上的枢销174a配置。当然，偏压构件158b在结构上与偏压构件158a类似，因此这里不再详细论述或予以图示。
销156a的轴线与销172a的轴线之间的间距最好等于枢销174a的轴线与枢销176a的轴线之间的间距。就是说，轴线A和B之间的间距基本上等于轴线C和D之间的间距。此外，枢销172a的轴线与枢销174a的轴线之间的间距基本上等于枢销156a的轴线与枢销176a的轴线之间的间距。换句话说，轴线B和C之间的间距基本上等于轴线A和B之间的间距。具体地说，四销156a、172a、174a和176a配置得使其形成由四杆连杆机构的四杆形成的一个平行四边形的四个顶点。
现在参看图12-15，图中示出了本发明第三实施例的刹车装置210。第三实施例与第一和第二实施例的不同点在于，有回动弹簧249a和249b来履行两种功能，即通常使闸臂244a和244b从制动位置移到释放位置的功能，和往各连杆机构146a和146b上施加起稳定作用的力以减小其振动的功能。鉴于第三实施例与前两个实施例类似，因而这里只拟就第三实施例与前两个实施例的主要不同点详细讨论和予以图示。
从图12和14可以看得最清楚，刹车装置210工作时通过具有内制动钢丝228和外套230的制动缆索226接制动操作装置。基本上，骑车人会操动制动操作装置，从而使刹车装置210朝里动，往自行车车轮220的轮辋218上施加制动力。放开制动操作装置时，自行车刹车装置210将轮辋218放开，使自行车车轮220可以相对于自行车车架214转动。
从图12和图14可以看得最清楚，刹车装置210基本上包括一对制动机构240a和240b，两者基本上互为对方的镜像，但其与制动缆索226的连接部分例外。闸臂224a经将制动钢丝228夹住的锁定螺栓232接制动缆索226。连接臂234将制动缆索226的外套230接闸臂244b其一端可摆动地接闸臂244b，其内端接制动缆索226的外套。
右制动机构240a基本上由下列各部分组成支座组件242a，供固定到自行车的车架214用；闸臂244a，可摆动地接支座组件242a；连杆机构246a，接闸臂244a；闸瓦组件248a，经连杆机构246a可移动地接闸臂244a；以及回动弹簧249a，供驱动闸臂244a、连杆机构246a和闸瓦组件248a从制动位置至释放位置用。右制动机构240a绕支点轴线A摆动。具体地说，支座组件242a支撑在自行车车架214的枢销上，供将右制动机构支撑在释放位置与制动位置之间。在右制动机构240a摆动的过程中，闸瓦组件248a驱动其闸片，使其压在自行车车轮220的轮辋218上，阻止自行车车轮220相对于自行车车架214转动。自行车闸瓦组件248a的动作由连杆机构246a控制，确保得出强劲的制动力。
同样，左制动机构240b基本上由下列各部分组成支座组件242b，供固定到自行车的车架214上；闸臂244b，可摆动地接支座组件242b；连杆机构246b，接闸臂244b；闸瓦组件248b，经连杆机构246b可移动地接闸臂244b；以及回动弹簧249b，供从制动位置至释放位置驱动闸臂244b、连杆机构246b和闸瓦组件248b。鉴于右制动机构240a和左制动机构240b基本类似，这里只拟就右制动机构240a进行讨论和予以图示。
支座组件242a和242b按普通方式将右制动机构240a和左制动机构240b固定连接到车架214上。具体地说，如图12和图13中所示，安装螺钉250a和250b分别穿过管形枢销256a和256b，然后分别拧入支座251a和251b中。支座组件242a和242b为较为一般的支座组件，因而这里不再详细讨论或予以图示。
闸臂244a和244b最好由适当的刚性材料制成。举例说，闸臂244a和244b可由诸如铝、钛、高密度塑料、陶瓷、丙烯酸类聚合物等之类的任何适当材料铸成或机械加工制成。闸臂244a和244b最好由质轻的材料构成，以最大限度地减轻刹车装置210的重量。从图12-14中可以看得最清楚，闸臂244a具有第一端或下端252a和上端或第二端254a。下端252a接支座组件242a，可在释放位置与制动位置之间摆动。具体地说，制动缆索226驱动闸臂244a的上端或第二端254a，从而往自行车车轮220的轮辋218上施加制动力。于是，闸臂244a绕管形枢销256a形成的第一支点轴线A转动，管形枢销256a将闸臂244a装到自行车的车架214上，并将连杆机构246a的一部分装到车架214上，这下面即将说明。左闸臂244b在结构上与右闸臂244a类似，但其上端例外。因此，闸臂244b的各部分将以与右闸臂244a各部分类似的方式标号，只是标号的后缀不是字母“a”而是字母“b”。
闸臂244a和244b各自的上端254a和254b按普通方式接制动缆索226。具体地说，闸臂244a的上端254a经座落在闸臂244a上端254a带丝扣的孔中的锁定螺栓232接制动缆索226。锁定螺栓232将制动钢丝228夹住在闸臂244a的上端254a。制动缆索226的外套230接闸臂244b的上端254b。具体地说，如图12和图14中所示，连接臂234的一端可摆动地接闸臂244b的上端254b，连接臂234的内端接制动缆索226的外套230。操动制动操作装置时，促使各上端254a和254b彼此向里移动，从而使闸臂组件248a和248b的各闸片与轮辋218的侧面接触。
具体地说，闸臂244a和244b的上端254a和254b经连杆机构246a和246b接闸瓦组件248a和248b。这样，闸臂244a和244b的这个摆动动作促使闸瓦组件248a和248b的各闸片与自行车车轮的轮辋接触。
连杆机构246a和246b基本上一模一样，且彼此互为对方的镜像，因此连杆机构246a和246b将以同样的标号标出，只是右连杆机构标号的后缀为字母“a”，左连杆机构标号的后缀为字母“b”。连杆机构246a与闸臂244a一起，形成四杆连杆机构。具体地说，连杆机构246a包括上连杆或附有闸片的连杆260a、内连杆262a、下连杆或固定连杆264a和闸臂244a的一部分266a，形成四杆连杆机构。闸臂244a的部分266a是闸臂244a在上连杆260a和下连杆264a各自的固定点之间延伸的部分，形成四杆连杆机构的第四连杆。
连杆机构246a设计得使其每次以总的说来水平的方向较均匀地驱动闸瓦组件248a。更具体地说，附有闸瓦的连杆260a，其外端可摆动地接闸臂244a的中间部分，其内端可摆动地接上连杆262a的上端。下连杆262a的下端反过来又可摆动地接固定连杆或下连杆264a的内端。固定连杆或下连杆264a通过枢销256a可摆动地接闸臂244a，以便绕支点轴线A摆动。
闸瓦组件248a固定连接在附有闸瓦的连杆260a的内端。闸臂244从释放位置移到制动位置时，连杆机构246a在其移动而与自行车车轮220的轮辋218接触的过程中控制闸瓦组件248a的动作。
附有闸瓦的连杆260a和260b基本上一模一样，只是彼此互为对方的镜像。各附有闸瓦的连杆260a和260b基本上是U形构件，跨在闸臂244a或244b的中间部分上。附有闸瓦的连杆260a，其内端可摆动地经枢销272a接闸臂244a，以便绕支点轴线B摆动。附有闸瓦的连杆260a，其外端内有孔眼270a，供以一般方式将闸臂组件248a固定在其上用。
内连杆262a通过枢销272a可摆动地接附有闸瓦的连杆260a上，其下端通过枢销274a可摆动地接固定的下连杆264a。就是说，附有闸瓦的连杆260a和内连杆262彼此绕枢销272形成的支点轴线C相对摆动，下连杆264a和内连杆262a彼此绕枢销276a形成的支点轴线D相对转动。
固定连杆264a固定接支座组件242a，从而不致在闸臂244a在释放位置与制动位置之间往复移动时动作。固定连杆264a的内端通过枢销276a接内连杆262a的下端。固定连杆264a的外端与枢销256a连接得使闸臂244a能绕支点轴线A相对于固定连杆264a转动。
在此实施例中回动弹簧249a与附有闸瓦的连杆260a的销子261a接合，往连杆机构246a上施加起稳定作用的力。具体地说，回动弹簧249a往连杆机构246a上施力，以消除其各支点内存在的任何游隙。这样，回动弹簧249a起了减小连杆机构246a的振动的作用。更具体地说，如图13-15中所示，回动弹簧249a最好采用扭簧，由象弹簧钢之类的适当弹性材料制成。从图14和15中可以看到，回动弹簧249a的第一端280a供与连接附有闸瓦的连杆260a的销子261a接合用，回动弹簧249a的第二端供与支座构件242a接合用。回动弹簧249a还有一个盘卷部分284a，围绕可摆动地将闸臂244a与车架214连接起来的枢销256a配置。
销256a的轴线与销272a的轴线之间的间距最好等于枢销274a的轴线与枢销276a的轴线之间的间距。换句话说，轴线A和B之间的间距基本上等于轴线C和D轴线之间的间距。此外，枢销272a的轴线与枢销274a的轴线之间的间距基本上也等于枢销256a的轴线与枢销276a的轴线之间的间距。就是说，轴线B和C之间的间距基本上等于轴线A和B之间的间距。具体地说，四个销子256a、272a、274a和276a配置得使其形成由四杆连杆机构形成的平行四边形的各顶点。
虽然上面仅就本发明的三个实施例进行说明和图示，但本技术领域的技术人员都知道，在不脱离本发明在所附权利要求书所述的范围的前提下是可以对提供的这个说明进行种种修改、更改、改进和提出其它方案的。
权利要求
1.一种自行车刹车装置，其特征在于，它包括第一制动机构和第二制动机构，两者都适于可移动地连接自行车的车架；各所述制动机构具有一个闸臂，其第一端适于绕第一轴线摆动，其第二端适于连接制动缆索；一个连杆机构，具有一个附有闸瓦的连杆，适于在其上固定闸瓦，所述连杆机构在释放位置与制动位置之间可移动地连接所述闸；臂；和一个偏压构件，与所述连杆机构接合，往其上施加起稳定作用的力。
2.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件与所述闸臂接合，在连杆机构与所述闸臂之间施加所述起稳定作用的力。
3.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件是个弹簧，弹簧的第一端与所述连杆机构接合，弹簧的第二端与所述闸臂接合。
4.如权利要求3所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件的所述第一端与所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆接合。
5.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆连接所述闸臂，可绕第一枢销摆动。
6.如权利要求5所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件是个扭簧，扭簧的第一端与所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆接合，扭簧的第二端与所述闸臂接合，一个盘卷部分围绕所述第一枢销配置。
7.如权利要求6所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构机构有一个回动弹簧，与所述闸臂连接。
8.如权利要求6所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构，其内连杆的第一端接所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆，可绕第二枢销摆动，内连杆的第二端接下连杆的内端，可绕第三枢销摆动，所述下连杆的外端接所述闸臂，可绕第四枢销摆动。
9.如权利要求8所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述闸臂的所述第一端装设得可绕所述第四枢销摆动。
10.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构，其内连杆的第一端可移动地接所述附有闸瓦的连杆，内连杆的第二端可移动地接下连杆的内端，所述附有闸瓦的连杆和所述下连杆，其各自的外端可移动地接所述闸臂。
11.如权利要求10所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构，其所述偏压机构与两个所述连杆接合，在两者之间施加起稳定作用的力。
12.如权利要求11所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件其第一端与所述附有闸瓦的连杆接合，其第二端与所述内连杆接合。
13.如权利要求11所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压机构是个扭簧，扭簧的第一端与所述附有闸瓦的连杆接合，扭簧的第二端与所述内连杆接合，一个盘卷部分围绕一个将所述附有闸瓦的连杆与所述内连杆连接起来的枢销配置。
14.如权利要求10所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆有一个固定部分，构制得使其与自行车车架固定连接。
15.如权利要求10所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构有一个回动弹簧与所述闸臂连接。
16.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件是个回动弹簧，与所述连杆机构接合，供在常态下使所述闸臂从制动位置偏移到释放位置并往所述连杆机构施加所述起稳定作用的力从而减小其振动动作。
17.如权利要求16所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆连接所述闸臂，可绕第一枢销摆动。
18.如权利要求17所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构，其第一端与所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆接合，其第二端与所述闸臂接合。
19.如权利要求18所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构，其内连杆的第一端接所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆，可绕第二枢销摆动，内连杆的第二端接下连杆的内端，可绕第三枢销摆动，所述下连杆的外端接所述闸臂，可绕第四枢销摆动。
20.如权利要求19所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述回动弹簧有一个盘卷部分围绕所述第四枢销装置。
21.如权利要求20所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述第四枢销适于固定连接到自行车车架上。
22.如权利要求1所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述连杆机构，其内连杆的第一端接所述连杆机构的所述附有闸瓦的连杆，可绕第二枢销摆动，内连杆的第二端接下连杆的内端，可绕第三枢销摆动，所述下连杆的外端接所述闸臂，可绕第四枢销摆动。
23.如权利要求22所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述下连杆有一个固定部分构制得使其固定连接到自行车车架上。
24.如权利要求22所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述第四枢销适于固定连接到自行车车架上。
25.一种自行车刹车装置，其特征在于，它包括第一制动机构和第二制动机构，两者都适于可移动地接自行车的车架上；各所述制动机构具有一个闸臂，其第一端适于绕第一支点轴线摆动，其第二端适于连接制动缆索；第一连杆构件，其外端连接所述闸臂，可绕第二支点轴线摆动，其内端与附有闸瓦的部分固定连接；第二连杆构件，其上端连接所述第一连杆构件的所述内端，可绕第三枢销摆动，其下端与所述上端间隔一段距离配置；第三连杆构件，其内端连接所述第二连杆的所述下端，可绕第四枢销摆动，其外端连接所述闸臂的所述第一端，可绕所述第一支点轴线摆动，形成在所述第一和第四支点轴线之间的第四连杆；和一个偏压构件，与两个所述连杆接合，在两者之间施加起稳定作用的力。
26.如权利要求25所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述第三连杆有一个固定部分构制得使其固定连接到自行车车架上。
27.如权利要求25所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构有一个第一枢销将所述第三连杆的所述外端连接到所述闸臂的所述第一端上绕所述第一支点轴线摆动，所述第一枢销适于固定连接到自行车上。
28.如权利要求25所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件，其第一端与所述第一连杆接合，其第二端与所述第四连杆接合。
29.如权利要求28所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构有一个回动弹簧连接所述闸臂。
30.如权利要求25所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件是个回动弹簧，配置得使其可以在常态下使所述闸臂从制动位置偏移到释放位置，又可以施加所述起稳定作用的力，减小所述第二连杆的振动动作。
31.如权利要求30所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述回动弹簧有一个盘卷部分围绕所述第一支点轴线配置。
32.如权利要求25所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述偏压构件，其第一端与所述第一连杆接合，其第二端与所述第二连杆接合。
33.如权利要求32所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构有一个回动弹簧连接所述闸臂。
34.如权利要求33所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述制动机构的所述回动弹簧有一个盘卷部分围绕所述第一支点轴线配置。
35.一种自行车刹车装置，其特征在于，它包括一对闸臂，各自的第一端适于连接自行车车架，可相对于自行车车架移动，各自的第二端适于连接制动缆索；连杆装置，可移动地接所述两闸臂，供所述闸臂在释放位置与制动位置之间移动的过程中控制与其连接的闸瓦的动作；和偏压装置，与所述连杆装置接合，供往所述连杆装置上施加起稳定作用的力从而减小其振动。
36.如权利要求35所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述闸臂有一个固定部分构制得使其连接自行车车架，可相对于自行车车架摆动。
37.如权利要求35所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述连杆装置有一个固定部分构制得使其可固定连接到自行车车架上。
38.如权利要求35所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述偏压装置与所述连杆装置的一对毗邻连杆接合。
39.如权利要求38所述的自行车刹车装置，其特征在于，回动弹簧工作时与各所述闸臂连接。
40.如权利要求35所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述偏压装置是个回动弹簧，配置得使其与所述连杆装置接合，以便既可以在常态下使所述闸臂从所述制动位置移到所述释放位置，又可施加所述起稳定作用的力以减小所述连杆装置的振动。
41.如权利要求40所述的自行车刹车装置，其特征在于，各所述闸臂有一个固定部分构制得使其连接所述闸臂，可相对于自行车车架绕第一支点轴线摆动，所述回动弹簧有一个盘卷部分围绕所述第一支点轴线配置。
全文摘要
一种自行车刹车装置，具有一对制动机构供往自行车车轮的轮辋上施加制动作用。各制动机构有一个支座构件固定连接到自行车的车架上。各制动机构还有一个闸臂、一个连杆机构、一个闸瓦和一个偏压构件或回动弹簧。在本发明的最佳实施例中，连杆机构是个四杆连杆机构，其各连杆受到偏压构件施加的起稳定作用的力从而减小连杆机构的振动。在一个实施例中，偏压构件是个扭簧，围绕在附有闸瓦的连杆与闸臂之间的枢销固定。在第二个实施例中，偏压构件是个扭簧，配置在内连杆与附有闸瓦的连杆之间。在第三个实施例中，回动弹簧既起弹簧的作用，使闸臂从制动位置移到释放位置，又起偏压构件的作用，往连杆机构上施加起稳定作用的力，从而减小连杆机构的振动。
文档编号B62L1/14GK1227815SQ98123808
公开日1999年9月8日 申请日期1998年10月27日 优先权日1998年3月2日
发明者太田胜之, 狩山修 申请人:株式会社岛野