专利名称：自行车和其它链条传动机构的改良型刹车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自行车和其它链条传动机构的改良型刹车机构。
本发明的背景目前，大多数的自行车都具有利用手进行控制的刹车。这些手闸包括位于自行车手柄上的操作杆。这些操作杆由诸拉索连接于自行车的前、后轮的诸刹车卡块的。当使用诸刹车时，骑车人常常不得不施加一较大的手压力以获得有效的刹车效果，并且他或她只能依靠调节手压力来控制前、后刹车卡块。这就使得自行车很难在一些情况中得到应用，尤其是翻越那些会失去控制的高山和路面不平的地带的情况。连续的按压会使手指、手腕和肌肉感到疼痛，这种情况又会在流过双手的气流的作用下而进一步加剧。这样就难以感觉到为顺利地逐渐完成刹车而所需的相对手压力。
已知刹车机构的另一问题在于，对于复杂的刹车设置情况来说，通常需要在制造车间对所述结构进行各种变化。使用定制的刹车构件和相关的结构要求限制了其中可将这种类型的刹车机构用于新型自行车或需要较多结构改进的自行车的应用场合。
本发明的一目的在于提供一种能进行逐渐刹车的机构，其中能使前/后轮或者是前、后轮刹车的主要压力是在骑车人腿部的作用下而实现的。从而能减少手部强度的需要，并能使双手有更大的自由度来进行运动以控制车行方向。
本发明的另一目的在于提供一种刹车机构，它不需要进行较多的结构和/或机械性改进，并且可以将它安装到一种现有的自行车上，并且所作的改进相对为最小。
本发明的另一目的在于提供一种用于诸如自行车之类的链条传动机构的改进型刹车机构，其中所述机构可以在下述情况的自行车中有选择性地提供逐渐的刹车作用，即，在一自行车中，能使前和/或后轮制动的大部分压力是在骑车人双腿作用下而产生的。这样就减少了手部强度的需要，并能使双手有更大的自由度来进行运动以控制车行方向。
本发明的再一目的在于为消费者提供一种有用的替换选择。
本发明的概述根据本发明的第一方面，它提供了一种用于一诸如自行车之类的链条传动机构的曲柄组件，所述曲柄组件在一曲臂的一端具有一适于与一轴相配合的枢轴(journal)，所述轴在其另一端具有一连接件，所述曲臂的一端具有一藉助一楔块式离合器而安装在其上的壳体，所述壳体具有一延伸件，在使用中，所述延伸件与一或两刹车驱动装置相连，并设置得在正常的向前转动过程中，所述轴和曲臂能正常移动，并且所述壳体是固定的，而在曲臂反向或倒转运动中，所述壳体会移动以驱动所述驱动装置。
在另一实施例中，所述曲臂的倒转运动可以是加以选择的，以驱动所述驱动装置。
所述轴最好是一自行车的标准底托架轴。
所述连接件可以具有一与之相连的自行车踏板的踏板轴。
所述驱动装置可以是与自行车前、后手闸相连的一拉索或两拉索。
所述曲柄组件可以以已知方式与自行车底托架轴进行摩擦式配合。
所述楔块式离合器可以藉助将一环形套筒固定并位于所述曲臂一端和壳体之间而形成在所述壳体内，所述套筒有一系列滚柱轴承而与所述壳体隔开，所述壳体的一内表面与具有弧形凸轮面的滚柱轴承相接触，在倒转的反向蹬踩运动中，诸滚柱轴承可以在诸凸轮面上移动以与所述套筒的外表面进行摩擦式配合，由此提供所述楔块式离合器作用。
在另一实施例中，所述壳体适应与诸滚柱轴承相接触，从而使所述壳体的内表面能相对于所述壳体移动。
在上述实施例中，所述适应性最好包括所述壳体是由一改进型壳体和一可释放地固定在其内的楔块式外圈而形成的，所述楔块式外圈具有弧形凸轮面。
在上述实施例中，所述楔块式外圈最好具有一个或多个凹槽，这些凹槽适于使一锁紧装置可移动地与其中一个凹槽相配合，由此将所述楔块式外圈以固定关系连接于所述壳体。
所述锁紧装置最好包括一可旋转的构件，它适于在所述可旋转构件旋转运动的第一范围内与至少一个所述凹槽相配合，并且能在所述可旋转构件旋转运动的第二范围内与所述凹槽脱开配合。
所述可旋转构件最好包括一从上除去一纵向部分的圆柱体，所述部分具有一几何形状，因此当所述圆柱体旋转转过其旋转运动的第一部分时，能使所述圆柱体与所述楔块式外圈相配合。
在另一实施例中，所述可旋转构件可以包括一圆柱体、一截头锥体，或者一适于与所述诸凹槽进行旋转式配合的具有类似形状的构件。
所述锁紧装置最好是藉助一臂或操作杆来进行操纵的，所述臂或操作杆是由一连接于一转换器的拉索或类似驱动装置来驱动的。
所述锁紧装置最好是偏压式的，从而能将所述楔块式外圈相对于所述壳体固定。
在又一实施例中，所述锁紧构件是偏压式的，从而使所述楔块式外圈能相对于所述壳体自由移动，当所述锁紧构件被偏压以锁紧所述楔块式外圈时，所述锁紧构件最好是藉助手动驱动诸刹车来释放或配合的。
诸滚柱轴承可以藉助将一隔离件安装在曲臂一端上，并用一簧环将它和诸滚柱轴承、套筒和壳体固定在位而得到保护。
本发明的其它方面将从以下仅藉助例子而给出的描述中变得更为清楚。
附图的简要说明下面结合诸附图，对本发明的诸例子进行详细描述，其中
图1是一自行车的局部侧视图，它具有一根据本发明一较佳实施例的改良型刹车机构；图2是一用于本发明的刹车机构的曲柄组件的侧视图；图3是图2所示曲柄组件的剖视图；图4是所述曲柄组件的壳体部分的侧视图，它示出了其弧形凸轮表面的弧形形状，并且在其内设置有诸滚柱轴承；图5是图1中A区域的侧视图，它示出了与所述刹车机构一起使用的刹车拉索调节器夹紧装置；图6是图1中A区域的后视图，它示出了图5中所示的所述刹车拉索调节器夹紧装置；图7是一示出了在一偏压拉索夹紧装置和所述延伸件之间的连接部分的具体结构的侧视图；图8是图7中所示的偏压拉索夹紧装置的侧视图；图9是与一自行车上的曲柄组件一起使用的安全杆的前视图；图10是一与图2和图3中所示的曲柄组件一起使用的链轮轮毂的侧视图；图11是通过图10所示链轮轮毂的C-C线纵向剖视图；图12是一适于装在所述链轮轮毂内的传动轮毂的侧视图；图13是通过图12所示传动轮毂的局部剖视图；图14(a)和图14(b)分别是一用来将所述链轮轮毂和传动轮毂锁固在一起的键的平面图和剖视图；图15(a)和图15(b)分别是一填隙垫圈的前视图和侧视图；图16(a)和图16(b)分别是一不锈钢螺栓的侧视图和前视图；图17(a)和图17(b)部分是一用来控制所述链轮轮毂和传动轮毂之间的相对运动的弹簧的侧视图和前视图；图18(a)、18(b)和18(c)分别是一具有一可动楔块式外圈(sprag outer)的改进型壳体的侧视图和具体构件图；图19(a)、19(b)和19(c)分别是沿线A-A截取的穿过所述壳体的剖视图和所述锁固装置的具体构件图；图20示出了一改进型的壳体(housing)的侧视图。
下面的诸例子是通过将本发明装设于一链条传动式自行车来进行描述的。应予理解的是，所述曲柄组件可以与其它的链条传动机构一起使用。例如，用来控制一传送器的运动或操控一液压刹车系统。
图2和图3示出了在图1所示的自行车上使用的曲柄组件。另在图4、图7和图8中示出了其具体结构。
所述曲柄组件包括一曲臂1，在其一端2处有一用来与一自行车4的底托架轴(未示)配合的标准枢轴(standard journal)3。所述托架轴通常是具有锥度的，并且在每一端具有一方形的截面。所述托架轴的其中一端能与所述曲臂1一端2内的方形截面孔5相配合。
曲臂1的另一端6具有一能安装一踏板8的标准接头7。所述标准接头可以是一可连接一标准踏板组件8的螺纹孔9，所述曲臂1的所述端部2具有一定形状以便能将一套筒(sleeve)10安装在其内。一其内安装有所述外挡圈49(图4)和诸滚柱17的外壳体13(outer housing)由一隔片(未示)保持在位，所述隔片又由一簧环(circlip)(未示)保持在位，所述簧环安装在一位于曲臂1的一端部2上的簧环槽内。
所述套筒10与所述特殊壳体13一起起一楔块式单向离合器的作用以控制一形成在所述壳体13上的延伸件14的运动。所述延伸件14具有一能与一偏压拉索夹紧装置31(图8)相配合的孔15。所述壳体13藉助一系列滚柱轴承17而安装在所述套筒10上。在所述的例子中，有十个滚柱轴承17，它们以相等的间距位于所述套筒10的圆周上。所述壳体13的、与诸轴承17相接触的硬化内表面18具有若干凸轮面19，当反向(箭头20的方向)蹬踩曲臂1时，诸滚柱轴承17紧抵在所述凸轮面上。在其正常的向前位置，所述曲臂1能相对于所述壳体13自由转动。适当的润滑被提供给所述楔块式离合器轴承17。
在使用中，所述托架轴(未示)的反向蹬踩运动会使所述楔块式离合器相对于所述托架轴(未示)而锁定。进一步的反向运动使壳体13旋转，从而会使张紧力藉助臂14和偏压拉索夹紧装置31而作用于诸拉索23并由此作用于诸刹车卡块上。如果，此时还启动了诸刹车手柄(brake levers)图1，例如将它们的刹车作用施加于前或后卡块上，则可以赋予另一种刹车作用，以给予前后车轮较大或较小的刹车作用。由于腿部肌肉可施加更大的力量，由此，增强了刹车的效能。
在图5和图6中，示出了一用夹子夹上去的刹车拉索调节器夹紧装置25。所述夹紧装置可以藉助一连接件(fitting)26而固定在位，所述连接件在端部27处固定于一车架立管支架28。所述夹紧装置25具有两个能将两调节器30安装在其内的孔29。
在图7和图8中，示出了一穿有一刹车拉索23的偏压拉索夹紧装置31。所述夹紧装置31具有一孔32，一安装杆34(图9)的一端部33延伸穿过所述孔。所述偏压拉索夹紧装置31还具有一用来将所述夹紧装置31相对于刹车拉索23而固定的锁紧螺钉35。所述安全杆34具有如图所示的形状，并具有一以下述方式进行工作的支臂35。
在图10至图17中，示出了用来将一链轮(未示)安装于底托架轴所需的诸部件。
将一链轮或一组链轮安装于一链轮轮毂37上(图10和图11)。所述轮毂37具有一孔38和键槽39，从而能使一传动轮毂40(图12和图13)定位在其内。当将所述轮毂40安装在所述轮毂37内时，所述轮毂40可以相对于轮毂37作小量的移动，而一位于所述轮毂40内的狭槽42内的键41是在所述轮毂37内的键槽39内移动。所述传动轮毂40包括一能配合在所述底托架轴(未示)上的方形截面43。所述轮毂40具有一能在其内与一弹簧46的一端45相配合的孔44。所述弹簧46的另一端47配合在所述孔38内。所述填隙垫圈48可以安装在弹簧46和一将诸部件保持在一起的簧环(未示)之间。
也可以将一用夹子夹上去的安装件设置在(图5和图6)车架立管21与车架上管22相交会的地方。这个安装件包括两个调节器，一用于前刹车和一用于后刹车的单根拉索穿过所述调节器。所述两调节器是制造成作为一标准车架的、安装方便的附件的一部分。这将使得本发明的申请人能将本发明作为一种对于现有自行车的添加装置而推向市场，而不需要将所述刹车系统以组件的方式进行安装，或者作为自行车结构的一部分。从而，采用本发明时，只需对现有的自行车作最小的调整。
在该例子中，所述偏压拉索夹紧装置31(图7和图8)可以由具有大体相同形状的不同配件(fittings)来代替。所述配件在一不同的位置处具有一孔32，以调节前、后刹车之间的偏压程度，以适应使用者的各种需要。
当一骑车人重新开始向前蹬踩自行车时，由于在键41紧抵所述键槽42的表面49而锁定之前，所述脚蹬会自由向前作一定程度的角运动，因此，所述链轮轮毂37(图10)和传动轮毂40(图13)之间的相对运动保证了此时不会有丝毫的锁死现象。所述弹簧46起一复位弹簧的作用，并吸收此时的震动。
所述安全杆34延伸从而使臂35接触支架构件50的底缘。它保证了即使所述楔块式离合器楔紧，所述延伸件14也不会锁死。所述安全杆34保证了所述延伸件14永远不会向前移动得太远并锁死。
由以上描述的本发明可知，所述向后的运动(或反向蹬踩)会使得所述楔块式离合器与连接于所述壳体13的套筒10相配合，由此使所述壳体13径向移动，从而将一张紧力传递通过所述刹车拉索23(藉助所述偏压夹紧装置31)。应予认作是优点的是，消费者可以在一种如上所述的方案，和用户可在踏板协助刹车和一自由轮反向蹬踩动作之间作任意选择的方案两者之间作抉择。在诸如这些的情况中，图4所示的楔块式外圈49能在所述壳体13内部作自由旋转，但是它也可以在骑自行车的人的作用下所锁紧，以提供脚蹬刹车。
在图18至图20中示出了另一种结构，其中一改进型的楔块式外圈61能在一改进型的壳体60内自由旋转。诸滚柱轴承17如以上所描述的那样容纳在所述楔块式外圈61内部，并藉助凸轮表面19而相互作用，如前文所描述的那样。
所述改进型的壳体具有一可转动的锁紧装置66(图19b、图19c和图18)。所述锁紧装置66是由一从其上除去一纵向部分67的圆柱形销所形成的。这种改进留下了一沿所述锁紧装置长度方向的纵向切口(由图18中的未画阴影线的部分67来示出)，它具有一适于接纳所述楔块式外圈61的外表面的弧形表面70。
现请参阅图18，图中所示的所述锁紧装置是处于锁紧位置。从图中可以看到，如果所述锁紧装置66是以箭头71所示的方向进行旋转，那么，藉助除去所述圆柱形销钉的纵向部分而留下的纵向切口将使得所述楔块式外圈经过所述预先凸伸的圆柱体部分，并由此能在所述改进型壳体60内部自由转动。如果所述锁紧装置66旋转从而使所述圆柱体的剩余部分(由锁紧装置66的阴影部分示出)与其中一凹槽65相配合，那么，所述楔块式外圈将相对于所述改进型壳体60而锁紧。
所述锁紧装置66是藉助一围绕所述圆柱体66的轴线进行枢转的操作杆63而进行操作的。所述锁紧位置是由以虚线示出的臂62来示出的，而未锁紧位置是由实线来示出的，所述旋转运动由箭头64来示出。
在所述反向方式(以一种如上所述的反向脚蹬刹车方式进行工作)中，所述操作杆63是偏压的(借助一线圈式弹簧或类似物)，从而使所述锁紧装置66与所述楔块式外圈61相配合。因此，当由于向后旋转脚蹬使诸滚柱轴承紧压着所述弧形凸轮面19时，所述壳体60径向移动，由此张紧所述刹车拉索27。
使用者可以有选择地使锁紧装置66与所述楔块式外圈凹槽65脱开配合，以使所述楔块式外圈61(当与所述套筒的外表面相配合时)自由地旋转。应予理解的是，可以对改进型壳体60进行适当地改进以使所述锁紧装置从其中通过或容纳在其内。这些改进应该被认作是在本技术领域的熟练人员的常识内，因此不再作进一步的讨论。除了图18、图19和图20中示出的圆柱形构件之外，还有其它可旋转的构件。这些形状可以包括锥形构件或其它类似构件。
应予认识到，虽然在图18中示出了一种特别的楔块式外圈结构，但是还可以有其它的变化，包括将一由所述旋转圆柱体66所携带的销子插入所述楔块式外圈内的凹槽内。这些变化都应被认为在本发明的保护范围之内。但是，在图18、图19和图20中示出的结构是特别适用的，因为它能提供一种坚固且简单的锁紧装置。
在图18b中示出了所述操作杆62的具体结构，并且在图19b和图19c中示出了所述圆柱形锁紧装置66的具体结构。在图20中，示出了所述改进型壳体的外观视图。
能使楔块式外圈相对于改进型壳体60保持固定或者是可在其内径向旋转的所述锁紧/未锁紧作用可以藉助一拉索来驱动，所述拉索可以是独立于两手闸(前刹车)或者是与之相连接。在另一种实施例中，这种反向方式可以使所述楔块式外圈在改进型壳体60内部自由转动，因此，当使用者驱动两手闸时，锁紧装置66就会自动地与楔块式外圈凹槽65相配合，从而使一向后的蹬踩动作便可驱动所述刹车机构，如上文所述的那样。这些变化应该被认为在本发明的保护范围之内，并且任何被认作是必需的改进也应被认为在本技术领域熟练人员的常识之内。
因此，本发明提供了一如上所述的实施例，由此使踏板协助刹车动作可以在使用者的作用下以多种组合方式脱开配合。这样一种变化应被认为是本改良型刹车组件的一理想特征。
在另一实施例中，本发明可以被用来藉助一在一端与构件14相连的压缩臂来驱动一安装在构件50上的液压活塞。以此方式，可以预计到，利用本发明的装置，可以方便地对一以液压方式进行工作的刹车系统进行控制。
因此，本发明提供了一种改良型自行车刹车装置，它能给予一骑车人在前、后刹车之间的偏压式刹车，从而能提供前卡块或后卡块或者是通过这两个卡块而提供渐进式的刹车作用。
本发明还有助于使骑车人藉助手压力或脚压力而方便地驱动前、后刹车。
至此已对本发明的几个具体例子进行了描述，可以预计的是，还可以对本发明作出种种不背离所附权利要求书的保护范围的改进和变化。
工业应用性本发明的刹车装置可以应用于自行车上。本发明特别适用在需要较大刹车作用力的应用中，诸如山地车或越野车。
权利要求
1.一种用于一诸如自行车之类的链条传动机构的曲柄组件，所述曲柄组件在一曲臂的一端具有一适于与一轴相配合的枢轴(journal)，所述轴在其另一端具有一连接件，所述曲臂的一端具有一藉助一楔块式离合器而安装在其上的壳体，所述壳体具有一延伸件，在使用中，所述延伸件与一或两刹车驱动装置相连，并设置得在正常的向前转动过程中，所述轴和曲臂能正常移动，并且所述壳体是固定的，而在曲臂反向或倒转运动中，所述壳体会移动以驱动所述驱动装置。
2.如权利要求1所述的曲柄组件，其特征在于，所述曲臂的倒转运动可以是加以选择的，以驱动所述驱动装置。
3.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述轴最好是一自行车的标准底托架轴。
4.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述连接件可以具有一与之相连的自行车踏板的踏板轴。
5.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述驱动装置可以是与自行车前、后手闸相连的一拉索或两拉索。
6.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述曲柄组件可以以已知方式与自行车底托架轴进行摩擦式配合。
7.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述楔块式离合器可以藉助将一环形套筒固定并位于所述曲臂一端和壳体之间而形成在所述壳体内，所述套筒借一系列滚柱轴承而与所述壳体隔开，所述壳体与滚柱轴承相接触的一内表面具有弧形凸轮面，在倒转反向蹬踩运动中，诸滚柱轴承可以在诸凸轮面上移动以与所述套筒的外表面进行摩擦式配合，由此提供所述楔块式离合器作用。
8.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述壳体适应与诸滚柱轴承相接触，从而使所述壳体的内表面能相对于所述壳体移动。
9.如权利要求8所述的曲柄组件，其特征在于，所述适应性包括将一改进型壳体和一可释放地固定在其内的楔块式外圈形成为所述壳体，所述楔块式外圈具有弧形凸轮面。
10.如权利要求8或9所述的曲柄组件，其特征在于，所述楔块式外圈具有一个或多个凹槽，这些凹槽适于使一锁紧装置可移动地与其中一个凹槽相配合，由此将所述楔块式外圈以固定的关系连接于所述壳体。
11.如权利要求10所述的曲柄组件，其特征在于，所述锁紧装置包括一可旋转的构件，它适于在所述可旋转构件旋转运动的第一范围内与至少一个所述凹槽相配合，并且能在所述可旋转构件旋转运动的第二范围内与所述诸凹槽脱开配合。
12.如权利要求11所述的曲柄组件，其特征在于，所述可旋转构件包括一从上除去一纵向部分的圆柱体，所述部分具有一几何形状，因此当所述圆柱体旋转转过其旋转运动的第一部分时，能使所述圆柱体与所述楔块式外圈相配合。
13.如权利要求11或12所述的曲柄组件，其特征在于，所述可旋转构件可以包括一圆柱体、一截头锥体，或者一适于与所述诸凹槽进行旋转式配合的具有类似形状的构件。
14.如权利要求10至13中任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述锁紧装置是藉助一臂或操作杆而进行操纵的，所述臂或操作杆是由一连接于一转换器的拉索或类似驱动装置来驱动的。
15.如权利要求10至14中任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述锁紧装置是偏压式的，从而能将所述楔块式外圈以固定关系连接于所述壳体。
16.如权利要求10至15中任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，所述锁紧构件是偏压式的，从而能允许所述楔块式外圈相对于所述壳体自由移动，
17.如权利要求10至16中任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，当所述锁紧构件被偏压以锁紧所述楔块式外圈时，所述锁紧构件是藉助手动驱动诸刹车来释放或配合的。
18.如前述任一权利要求所述的曲柄组件，其特征在于，诸滚柱轴承是藉助将一隔离件安装在曲臂一端上，并用一簧环将它和诸滚柱轴承、套筒和壳体固定在位来得到保护的。
19.一种大致如本文所述并参阅诸附图的曲柄组件。
全文摘要
一种用于一诸如自行车的链条传动机构的曲柄组件。所述曲柄组件在一曲臂的一端具有一适于与一轴相配合的枢轴。所述轴在其另一端具有一连接件。所述曲臂的所述一端具有一藉楔块式离合器安装在其上的壳体,所述壳体具有一延伸件,在使用中,所述延伸件与一或两刹车驱动装置相连。所述设置情况是:在正常向前转动过程中,所述轴和曲臂能正常移动,并且所述壳体是固定的,而在曲臂反向或倒转运动中,所述壳体会运动以驱动所述驱动装置。
文档编号B62L5/10GK1179133SQ96192647
公开日1998年4月15日 申请日期1996年3月15日 优先权日1996年3月15日
发明者乔纳森·菲利普斯 申请人:萨伦控股有限公司