本公開涉及一種用于車輪的輪緣制動系統(tǒng)。
背景技術(shù):
作為與本文所公開的主題內(nèi)容相關(guān)的背景技術(shù)進(jìn)行考慮的參考文獻(xiàn)列舉如下:
-WO2011/067742
-US3921764
-US3114434
-FR1141172
-EP2743095
-US2014/015307
-GB191009830
-GB191107930
-DE2157076
-GB940062
在本文中對上述參考文獻(xiàn)的認(rèn)可不應(yīng)被解讀為以任何方式表明這些參考文獻(xiàn)與本文所公開的主題內(nèi)容的專利性相關(guān)。
輪緣制動裝置價(jià)格便宜、重量輕、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)且通常是很強(qiáng)力的。然而,輪緣制動裝置也有一些缺點(diǎn)。例如,制動能力與騎行者施加至制動桿的力直接相關(guān)。另外,制動墊會磨損并且必須定期更換。某些類型的輪緣制動裝置例如雙樞軸(dual pivot)式輪緣制動裝置要求輪緣相對直立,如果輪緣具有明顯的晃動,則要么制動墊會在釋放制動裝置時(shí)摩擦到輪緣,要么就會出現(xiàn)制動墊向輪緣施加的壓力不足或者不均勻的情況。
在使用中,因?yàn)橹苿友b置通過摩擦而起作用,所以制動墊還會發(fā)熱,這會導(dǎo)致將動能轉(zhuǎn)換成熱能。在正常使用時(shí),這不成問題,原因在于向制動裝置施加的力有限且時(shí)間短,因此熱量會快速地消散到周圍的空氣中。然而,在重載自行車處于長斜坡上的情況下,熱能的增加比熱能所能夠?qū)崿F(xiàn)的消散更快,并且制動墊的溫度可能會升高,從而導(dǎo)致磨損加速,并且在過熱的情況下,制動墊可能會無法制動,這樣可能會造成意外事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本公開在其第一方面提供了一種用于車輪的輪緣制動系統(tǒng)。所述輪緣制動系統(tǒng)包括框架,所述框架定位成鄰近車輪的上部(也就是位于車輪的車軸上方的部分)并且保持至少一個(gè)制動元件,優(yōu)選地保持至少一對制動元件。每一個(gè)制動元件都具有面向車輪的輪緣的輪緣支承面。當(dāng)輪緣制動系統(tǒng)包括一對制動元件時(shí),這一對制動元件中的每一個(gè)制動元件彼此相對,并且與這一對制動元件中的一個(gè)制動元件面向的輪緣相比,這一對制動元件中的另一個(gè)制動元件面向車輪的反向輪緣。每一個(gè)制動元件都能沿著相反的前后方向運(yùn)動,并且因此能夠在前方位置和后方位置之間往復(fù)運(yùn)動。每一個(gè)制動元件被至少一個(gè)推壓元件偏壓以沿著向前的方向運(yùn)動到其前方位置中。每一個(gè)制動元件都構(gòu)造成使得在制動元件的后方位置中,輪緣支承面離開輪緣一定距離,然而隨著制動元件的向前運(yùn)動,該距離逐漸減小,在所述制動元件的前方位置中,所述輪緣支承面變成支承在所述輪緣上。輪緣制動系統(tǒng)還包括與第二推壓元件相關(guān)聯(lián)的致動元件,所述致動元件能夠在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間移位并且被偏壓到它的第一狀態(tài)中,在所述第一狀態(tài)中,所述致動元件迫使所述制動元件克服第一推壓元件的偏壓而處于制動元件的后方位置中。致動元件聯(lián)接至使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu),所述使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu)例如包括制動桿,并且通過使用者的致動而由此將致動元件切換到所述致動元件的第二狀態(tài),由此,所述制動元件自由地運(yùn)動到所述制動元件的前方位置。
該第一方面中的輪緣制動系統(tǒng)的構(gòu)造允許讓制動力以獨(dú)立于使用者所施加的力的方式逐漸增加。在本公開的輪緣制動系統(tǒng)中,使用者的致動的主要效果是通過第一推壓元件(或者多個(gè)推壓元件)的偏壓力來釋放制動元件并且允許制動元件向前運(yùn)動。這種向前運(yùn)動是通過輪緣支承面和車輪的輪緣之間的橫向距離逐漸減小、一直到所述輪緣支承面支承到所述輪緣上為止來實(shí)現(xiàn)的。這種支承引發(fā)制動力,同時(shí)車輪的繼續(xù)進(jìn)行的向前旋轉(zhuǎn)將制動元件向前拉動更多的距離,促使制動元件更強(qiáng)力地支承到輪緣上。由此,制動力通過車輪的向前運(yùn)動而增大。
在某些實(shí)施例中,所述輪緣制動系統(tǒng)可以構(gòu)造成以“全效或無效(all or none)”的方式起作用,也就是說,隨著使用者致動且隨后釋放制動元件的止動力,就得以施加完全獨(dú)立于使用者的制動力。這一點(diǎn)例如在慢速運(yùn)動的車輛例如輪椅中可以是有效的。在另一些實(shí)施例中,所述輪緣制動系統(tǒng)可以構(gòu)造成允許漸進(jìn)致動,也就是說,使得部分致動能夠允許制動元件一直向前移位到一定的程度,并且進(jìn)一步的致動能夠允許制動元件進(jìn)一步前進(jìn)少許等,并且由此可以施加受使用者控制的漸進(jìn)的或者步進(jìn)的制動力。然而,與現(xiàn)有的輪緣致動系統(tǒng)不同的是,即使在這樣的情況下,制動力也不取決于由使用者施加的力。
所述第一方面的輪緣制動系統(tǒng)的框架通常裝配在車輪的前叉的上端上或者附接至車輪的前叉的上端。
根據(jù)某些實(shí)施例,在所述第一方面中的制動元件包括制動墊,所述制動墊具有由它限定的輪緣支承面。輪緣支承面大體平行于輪緣的側(cè)面。制動墊可以鉸接至樞轉(zhuǎn)裝置,所述樞轉(zhuǎn)裝置構(gòu)造成在保持輪緣支承面的大體平行取向的同時(shí)允許制動元件的前后往復(fù)運(yùn)動。在一個(gè)實(shí)施例中,所述制動墊是大體平坦的元件。
樞轉(zhuǎn)裝置可以包括前樞轉(zhuǎn)單元和后樞轉(zhuǎn)單元,所述前樞轉(zhuǎn)單元鉸接至制動墊的前部,所述后樞轉(zhuǎn)單元鉸接至所述制動墊的后部。所述前樞轉(zhuǎn)單元和后樞轉(zhuǎn)單元具有彼此大體平行的取向。這樣的樞轉(zhuǎn)裝置用于在制動元件的前后往復(fù)運(yùn)動期間提供制動墊的固定的空間取向。在一個(gè)實(shí)施例中,所述前樞轉(zhuǎn)單元和后樞轉(zhuǎn)單元中的每一個(gè)都與相應(yīng)的第一推壓構(gòu)件相關(guān)聯(lián)。
在本公開的第一方面的一個(gè)實(shí)施例中,每一個(gè)所述制動元件都具有與制動墊相連接或者與制動墊成一體的臂構(gòu)件,所述臂構(gòu)件構(gòu)造成與所述致動元件相接合。所述致動元件可以鉸接至所述框架并且能夠以鉸接的方式在所述致動元件的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間移位。
在第二方面中,本公開提供了一種輪緣制動系統(tǒng),其包括:保持至少一個(gè)制動元件的框架,所述制動元件具有面向車輪的輪緣的輪緣支承面。每一個(gè)制動元件都能在輪緣接合狀態(tài)和輪緣分離狀態(tài)之間移位,在所述輪緣接合狀態(tài)中,所述制動元件的輪緣支承面支承抵靠所述輪緣,在所述輪緣分離狀態(tài)中,所述制動元件的輪緣支承面離開所述輪緣。所述輪緣制動系統(tǒng)的特征在于:(i)所述輪緣支承面沒有彈性材料;并且(ii)所述制動元件構(gòu)造成促使所述輪緣支承面支承抵靠所述輪緣的包括彈性材料或者裝配有彈性材料的部分。以這種方式,與已知的輪緣制動系統(tǒng)中在制動墊的彈性表面和無彈性的輪緣部分之間產(chǎn)生導(dǎo)致制動的摩擦不同,輪緣支承面(其通常是制動墊的一部分)與車輪的輪緣的彈性表面之間產(chǎn)生導(dǎo)致制動的摩擦。由此,例如,由于這樣的摩擦而可能產(chǎn)生的熱量在彈性材料的較大表面上進(jìn)行分配且能夠更快速地消散。因此,能夠?qū)е履p并且在極端情況下能夠?qū)е轮苿有Я适У倪^熱風(fēng)險(xiǎn)被顯著降低。
在該第二方面的一個(gè)實(shí)施例中,所述制動元件構(gòu)造成促使所述輪緣支承面支承抵靠車輪的地面支承彈性元件的輪緣例如支承抵靠所述車輪的輪胎的輪緣。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述車輪的輪緣裝配有專用的彈性片以用作形成制動的表面,并且所述制動元件構(gòu)造成促使所述輪緣支承面支承抵靠所述彈性片。
正如能夠意識到的那樣,第一方面所述的輪緣制動系統(tǒng)和第二方面所述的輪緣制動系統(tǒng)是彼此獨(dú)立的兩個(gè)方面。然而,本公開的輪緣制動系統(tǒng)也可以構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方面中的特征。這就意味著:(i)第一方面所述的輪緣制動系統(tǒng)的輪緣支承面可以裝配有彈性材料且因此所述制動元件可以構(gòu)造成促使其支承抵靠車輪的輪緣的無彈性部分,或者可選地,(ii)輪緣支承面不裝配彈性材料且因此制動元件構(gòu)造成使其支承抵靠輪緣的彈性部分。
本公開的第三方面提供了一種輪胎以及一種裝配有這樣的輪胎的車輪。所述輪胎包括:周邊輪胎本體,所述周邊輪胎本體具有在輪胎基部與周邊地面支承部分之間限定出的周邊密封腔;以及與輪胎本體成一體的兩個(gè)側(cè)翼部分,這兩個(gè)側(cè)翼部分大體相互平行。該第三方面所述的輪胎可以在本公開的輪緣制動系統(tǒng)中使用。
所述輪胎通常由彈性材料制成,例如由硫化橡膠制成。所述周邊密封腔可以填充有氣體例如填充有空氣,可選地填充有加壓氣體,或者填充有比所述輪胎的材料更軟的減震材料或彈性材料。
當(dāng)騎行者在顛簸的路面上騎乘車輛(例如自行車)時(shí),隨著周邊密封腔(由于其中填充有氣體或較軟的材料而)變形,周邊密封腔能夠用作減震裝置。當(dāng)填充了未經(jīng)壓縮的空氣或者另一種彈性材料時(shí),輪胎用作非充氣式、無內(nèi)胎(和/或無空氣)的輪胎,由此消除了對于在輪胎內(nèi)維持適當(dāng)氣壓的需求和/或輪胎漏氣的風(fēng)險(xiǎn)。
裝配有這樣的輪胎的車輪包括車輪本體、輪緣部分和周邊表面、以及上述類型的輪胎。在車輪中,輪胎基部與所述周邊表面相關(guān)聯(lián)并且兩個(gè)側(cè)翼部分裝配在車輪的輪緣部分上。所述輪胎基部與所述周邊表面之間的關(guān)聯(lián)或者所述側(cè)翼部分與所述輪緣部分之間的關(guān)聯(lián)可以通過粘接(例如通過膠粘)或者通過壓裝實(shí)現(xiàn)。
在使用本公開的輪胎和/或車輪時(shí),所述輪緣制動系統(tǒng)包括:保持至少一個(gè)制動元件的框架,所述制動元件具有面向車輪的輪緣的輪緣支承面,每一個(gè)所述制動元件都能在輪緣接合狀態(tài)和輪緣分離狀態(tài)之間移位,在所述輪緣接合狀態(tài)中,所述制動元件的輪緣支承面支承抵靠所述輪緣,在所述輪緣分離狀態(tài)中,所述制動元件的輪緣支承面離開所述輪緣,所述輪緣制動系統(tǒng)的特征在于,所述輪緣支承面沒有彈性材料,并且所述制動元件構(gòu)造成促使所述輪緣支承面支承抵靠所述輪胎的裝配在所述車輪的輪緣上的側(cè)翼部分。
附圖說明
為了更好地理解本文中所公開的主題內(nèi)容并且舉例說明如何才能在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)本公開,現(xiàn)將參照附圖描述僅作為非限制性示例的實(shí)施例,在附圖中:
圖1是示范性自行車的示意圖,其前輪裝配有根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的制動系統(tǒng)。
圖2是圖解制動系統(tǒng)的示意性、放大的等距后視圖。
圖3是單獨(dú)圖解圖2中的制動系統(tǒng)的示意性等距前視圖。
圖4是示出框架及其相關(guān)聯(lián)元件的加大視圖的放大等距后視圖。
圖5A和圖5B是制動系統(tǒng)的一部分的透視后視圖和示意性俯視圖,其中制動元件處于后方位置,在該后方位置,輪緣支承面離開車輪的輪緣。
圖6A和圖6B是分別與圖5A和圖5B相同的視圖,其中制動元件處于其前方位置,在該前方位置,輪緣支承面支承抵靠車輪的輪緣。
圖7A、圖7B和圖7C分別示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的輪胎的側(cè)視圖、輪胎的橫截面圖、以及裝配有這樣的輪胎的車輪的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
在以下的說明內(nèi)容中,將根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例參照示范性實(shí)施方式描述本公開的輪緣制動系統(tǒng),其中,該輪緣制動系統(tǒng)裝配在自行車的前叉上。在WO2011/067742中公開了圖示的自行車,該自行車包括紙板以作為其主要的構(gòu)建模塊。正如能夠意識到的那樣,本公開的輪緣制動系統(tǒng)能夠?qū)嵤楦鞣N不同的實(shí)施例,這些實(shí)施例可以在不同類型的自行車中實(shí)施、可以在輪椅上實(shí)施、或者可以在各種其他的有輪裝置上實(shí)施。
另外,正如根據(jù)以下的說明內(nèi)容能夠清楚了解的那樣,所公開的實(shí)施例結(jié)合了如上所述的本公開的第一方面和第二方面中的特征。換言之,制動元件的輪緣支承面沒有彈性材料并且支承抵靠輪緣的彈性層表面。然而,正如能夠意識到的那樣,本實(shí)施例的制動系統(tǒng)的整體構(gòu)造也能夠應(yīng)用于制動表面裝配有彈性材料的情形。此外,正如能夠意識到的那樣,圖解的輪緣制動系統(tǒng)僅僅是輪緣制動系統(tǒng)的示范性實(shí)施例,其中沒有彈性材料的輪緣支承面支承抵靠在車輪的輪緣的彈性表面上以便產(chǎn)生制動力,并且具有這樣的特征的輪緣制動系統(tǒng)的不同實(shí)施例可以具有不同的構(gòu)造。例如,在整體為常規(guī)設(shè)計(jì)的輪緣制動系統(tǒng)中,制動能力與由使用者施加在制動桿上的制動力成比例,但是對于制動元件的沒有彈性材料且支承抵靠輪緣的覆蓋有彈性體的表面的輪緣支承面而言,制動能力與使用者所施加的力無關(guān)。
綜上所述,現(xiàn)參照圖1進(jìn)行說明,圖1示出的自行車100具有:經(jīng)由前叉104聯(lián)接至自行車框架的前輪102,前叉104是轉(zhuǎn)向組件106的一部分,轉(zhuǎn)向組件106包括車把手108和保持在車頭管110內(nèi)的立管。車輪裝配有輪胎且車輪的輪緣上鋪設(shè)有彈性材料112。正如能夠意識到的那樣,在某些實(shí)施例中,彈性材料112可以獨(dú)立于輪胎,在另一些實(shí)施例中,彈性材料112可以與輪胎和輪胎的橫向延伸部一體地形成。
在圖1中還可以看到標(biāo)記為114的輪緣制動系統(tǒng)的整體視圖,其包括制動桿116和保持如下所述的系統(tǒng)元件的框架118,制動桿116和框架118通過聯(lián)接件120彼此聯(lián)接。框架被固定在前叉的上端且因此定位成鄰近車輪的上部。車輪的該部分在自行車向前運(yùn)動期間沿大致向前的方向旋轉(zhuǎn)。
在圖2-4中能夠更清楚地看到框架118和其中的元件??蚣?18具有大體馬蹄形的形狀并且保持制動系統(tǒng)的主要功能元件,其中包括彼此相對并且各自面對車輪的反向輪緣的一對制動元件122??蚣苓€保持致動元件124,所述致動元件124通過聯(lián)接件120聯(lián)接至使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu),該使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu)在本示范性實(shí)施例中的形式為制動桿116。應(yīng)當(dāng)注意的是,使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu)僅僅在所述使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu)的多個(gè)不同實(shí)施例的一個(gè)示例中是制動桿的形式,其能夠以不同于用手操作的制動桿的方式構(gòu)造,以使得能夠通過踏板致動、能夠以電動方式致動、能夠以機(jī)械方式致動、能夠以氣動方式致動、能夠以液壓方式致動等。由此,例如,在使用者能夠操作的致動機(jī)構(gòu)是能夠以電動方式操作、能夠以液壓方式操作或者能夠以氣動方式操作的情況下,聯(lián)接件120可以相應(yīng)地進(jìn)行構(gòu)造。作為示例,在致動為電動方式的情況下,框架也可以保持聯(lián)接至由使用者操作的按鈕的螺線管,所述按鈕構(gòu)造成致動所述致動元件。
正如在圖4中能夠清楚看到的那樣,每一個(gè)制動元件122都包括制動墊126,所述制動墊126限定輪緣支承面128。每一個(gè)制動墊126都經(jīng)由兩個(gè)樞轉(zhuǎn)單元130A和130B連接至框架,所述兩個(gè)樞轉(zhuǎn)單元130A和130B基本上彼此平行。其中,一個(gè)樞轉(zhuǎn)單元130A鉸接至制動墊的前部,另一個(gè)樞轉(zhuǎn)單元130B鉸接至制動墊的后部。樞轉(zhuǎn)單元130A和130B圍繞相應(yīng)的軸132A和132B依次樞轉(zhuǎn)連接至框架。每一個(gè)樞轉(zhuǎn)單元都與形式為彈簧134的第一推壓元件相關(guān)聯(lián),所述第一推壓元件在制動元件上施加偏壓力以推壓制動元件從其圖4中所示(也可以在下述的圖5A-5B中看到)的后方位置移位到前方位置(正如下述的圖6A-6B中所示)。
每一個(gè)制動元件122都包括與制動墊126一體地形成并且從制動墊126向上延伸的臂136。在圖4所示的位置中,臂136支承抵靠致動元件124的肩部138。致動元件124圍繞軸140鉸接至框架并且具有相關(guān)聯(lián)的形式為彈簧142的第二推壓元件,所述第二推壓元件裝配在向前延伸的附件144與框架118的一部分(未示出)之間。彈簧142將致動元件124圍繞它的軸140偏壓到其第一狀態(tài),如圖4所示。在所述第一狀態(tài)中,致動元件124的肩部138支承抵靠臂136,由此迫使制動元件克服相關(guān)聯(lián)的彈簧134的偏壓而處于所述制動元件的后方位置中。
正如圖5A-5B所示,在制動元件的后方位置中,輪緣支承面128離開車輪的輪緣112。一旦使用者致動所述致動機(jī)構(gòu),例如通過拉動圖示的實(shí)施例中的制動桿進(jìn)行致動,就促使致動元件克服第二偏壓元件142的偏壓力進(jìn)行樞轉(zhuǎn)(在圖4所示的視圖中是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)),由此,制動元件122通過第一推壓元件134的偏壓而沿著向前的方向自由運(yùn)動??蚣芘c大體平行取向的樞轉(zhuǎn)單元的樞轉(zhuǎn)接合具有兩種效果。首先,確保了輪緣支承面的平行于輪緣的大體取向在制動元件的運(yùn)動期間得以保持。其次,在向前運(yùn)動期間,輪緣支承面逐漸靠近輪緣并最終與之接合,正如圖6A-6B所示。一旦輪緣支承面與車輪的輪緣形成接觸,在圖5A和圖6A中由箭頭150表示的車輪的摩擦和向前旋轉(zhuǎn)就促使制動元件以額外的增量繼續(xù)向前運(yùn)動,由此以與由使用者施加在制動桿上的任何致動力無關(guān)的方式規(guī)律地增加制動力。隨后釋放制動桿以允許致動元件124在推壓元件142的偏壓的作用下樞轉(zhuǎn)地運(yùn)動到其第一狀態(tài)(如圖4所示),由此使制動元件返回到后方的非制動位置。
現(xiàn)參照圖7A-7C進(jìn)行說明。圖7A和圖7B所示的輪胎200具有周邊輪胎本體202,所述周邊輪胎本體202具有在輪胎基部206與周邊地面支承部分208(在該實(shí)施例中為圓形)之間限定出的周邊密封腔204。與輪胎本體202成一體地形成的兩個(gè)側(cè)翼部分210與輪胎本體成一體并且大體相互平行。輪胎可以由各種合適的材料制成,典型地由彈性材料制成。一個(gè)具體的示例是由硫化橡膠制成。
周邊密封腔204可以填充有氣體,所述氣體可以是空氣或者任何其他的氣體(典型地是惰性氣體),所述氣體可以處于大氣壓下或者可以被加壓至更高的壓力。周邊密封腔是密封的,這就確保了不會漏氣。可選地或附加地,周邊密封腔204可以填充有比輪胎的材料更軟的彈性材料。這樣的材料的示例有固體泡沫材料或者海綿材料。
圖7C示出了裝配在車輪220上的輪胎200。正如能夠看到的那樣,輪胎基部206與車輪的周邊表面222相關(guān)聯(lián),并且兩個(gè)側(cè)翼部分210裝配在車輪的兩個(gè)反向的輪緣部分224上。輪胎基部206與車輪的周邊表面222之間的關(guān)聯(lián)或者輪胎的兩個(gè)側(cè)翼部分210與兩個(gè)輪緣部分224之間的關(guān)聯(lián)可以通過粘接(例如通過膠粘)或者通過壓裝實(shí)現(xiàn)。車輪220可以具有任意合適的設(shè)計(jì)或者可以由任意的材料制成例如由紙板制成,譬如就像WO2015/104701中所公開的那樣。
一旦裝配到配備有本文所述的制動系統(tǒng)的自行車上,在操作時(shí),制動墊的(未承載彈性材料)的輪緣支承面就與輪胎的側(cè)翼部分相接觸。制動墊和輪胎的側(cè)翼部分之間的摩擦促使對車輪的運(yùn)動進(jìn)行制動。