Тормозное устройство - RU2250852C9
Код документа: RU2250852C9
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тормозному устройству велосипеда, в котором тормозные колодки прижимаются к колесу для его торможения посредством перемещения внутреннего троса, заключенного в наружную оболочку.
Уровень техники
Обычно в тормозном устройстве велосипеда торможение колеса осуществляется благодаря прижиму к нему тормозных колодок с помощью установленной на рулевой рукоятке ручки тормоза, которой натягивается трос, перемещающийся внутри наружной оболочки. Тормозные колодки установлены на двух тормозных рычагах, которые обычно управляются одним из двух способов: с использованием центрального привода и с использованием бокового привода. В тормозном устройстве с центральным приводом, обычно используемом в тормозных устройствах консольного типа (с кронштейном), внутренний трос разделен на два и прикреплен к периферийным концам двух тормозных рычагов, а наружная оболочка прикреплена к раме велосипеда. В тормозном устройстве с боковым приводом, используемом преимущественно в тормозных устройствах клещевого типа, и внутренний трос, и наружная оболочка прикреплены к тормозной тяге.
В последнее время получают применение тормозные устройства консольного типа, в которых трос присоединен также, как в тормозных устройствах с боковым приводом (т.е. внутренний трос и наружная оболочка каждый прикреплены к тормозной тяге). Это высокоэффективные тормозные устройства с улучшенными рабочими параметрами торможения, в которых изменение усилия торможения при определенном перемещении внутреннего троса (ход троса) после того, как колодки коснулись обода (далее называемое тормозной характеристикой), оказывается больше, чем в устройствах обычной конструкции. В результате усилие торможения может резко нарастать при очень незначительном перемещении ручки тормоза. Это мешает пользоваться тормозом велосипедистам, не привыкшим к действию ручки тормоза. Кроме того, при внезапном увеличении тормозного усилия на заднем колесе, в случае, если, например, в условиях велокросса оказывается невозможным плавное управление ручкой тормоза из-за наличия зазора между тормозными колодками и колесом, заднее колесо будет проскальзывать и управление велосипедом окажется сложным даже для опытного велосипедиста.
Одним из возможных путей решения указанной проблемы является снижение тормозной характеристики ручки тормоза во время торможения. Это было осуществлено в устройстве передачи усилия управления, описанном в выложенной Японской патентной заявке 63-203491. Это устройство передачи усилия управления содержит управляющую пружину, размещенную на оси управляющего троса (тросового привода), состоящего из внутреннего троса и наружной оболочки, и регулятор для настройки силы сжатия пружины, создаваемой управляющей пружиной. Эта управляющая пружина скручивается под действием управляющей нагрузки тормоза, в результате чего снижается усилие на выходе тормозных рычагов по отношению к усилию на входе, что позволяет уменьшить тормозную характеристику.
Если устройство передачи усилия управления такого типа установлено в каком-либо месте вдоль управляющего троса, то при условии, что сила сжатия пружины (опорное усилие), при которой управляющая пружина начинает скручиваться, надлежащим образом отрегулирована, управляющая пружина начнет скручиваться в процессе торможения, когда сила натяжения троса превысит опорное усилие управляющей пружины. В результате тормозная характеристика станет меньше, а внезапное увеличение усилия торможения в процессе торможения может быть ограничено даже в высокоэффективном тормозном устройстве. Конечно, тормозная характеристика обычно зависит от типа тормозного устройства, его формы и иных подобных факторов. В соответствии с этим требующаяся при торможении тормозная характеристика может быть реализована, только если в каком-либо месте троса управления установлено устройство передачи усилия, согласующееся с данным тормозным устройством. К сожалению, поскольку устройство передачи усилия установлено вне тормозного устройства в тросе управления, неопытный велосипедист может по ошибке установить в управляющий трос устройство передачи, предназначенное для тормозного устройства с неподходящей тормозной характеристикой, в результате чего требуемая тормозная характеристика не будет получена, а управлять тормозом станет еще труднее. Более того, пространство, в котором проложен управляющий трос, обычно довольно ограничено, чтобы внутренний трос мог легко скользить внутри внешней оболочки. В результате, если в какой-либо точке управляющего троса установлено устройство передачи, вытянутое вдоль осевого направления троса, это сокращает возможности размещения управляющего троса, делая задачу прокладки управляющего троса более сложной.
Из публикации ЕР 0812762 (ближайший аналог изобретения) известно тормозное устройство, содержащее тормозной рычаг, имеющий узел шарнирного крепления, установленный с возможностью поворота вокруг шарнирной оси, узел крепления тормозной накладки, соединенный с тормозным рычагом с возможностью восприятия усилия тормозного сопротивления от соприкосновения тормозной накладки и обода колеса, узел крепления управляющего элемента, соединенный с тормозным рычагом с возможностью восприятия силы управления тормозом от управляющего элемента, и механизм управления усилием торможения.
В известном из этой публикации устройстве предусмотрено регулирование усилия торможения, однако не решена проблема сохранения тормозными колодками, при их взаимодействии с боковыми поверхностями обода, своего оптимального положения, в котором они параллельны ободу колеса, в как можно более широком диапазоне перемещений тормозных рычагов, в результате чего контакт между колодками и боковыми поверхностями обода при околопредельных отклонениях тормозных рычагов ухудшается.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является тормозное устройство велосипеда, в котором обеспечивается заданная тормозная характеристика с преодолением вышеназванного недостатка ближайшего аналога и не создаются препятствия для прокладки троса.
Соответственно объектом изобретения является тормозное устройство, содержащее тормозной рычаг, имеющий узел шарнирного крепления, установленный с возможностью поворота вокруг шарнирной оси, узел крепления тормозной накладки, соединенный с тормозным рычагом с возможностью восприятия усилия тормозного сопротивления от соприкосновения тормозной накладки и обода колеса, узел крепления управляющего элемента, соединенный с тормозным рычагом с возможностью восприятия силы управления тормозом от управляющего элемента, и механизм управления усилием торможения.
Отличие предложенного тормозного устройства от вышеуказанного ближайшего аналога заключается в том, что узел крепления тормозной накладки содержит шарнирное звено, установленное с возможностью поворота при торможении независимо от тормозных рычагов (212а, 212b), причем механизм управления усилием торможения закреплен между узлом крепления тормозной накладки и узлом крепления управляющего элемента с возможностью их перемещения относительно друг друга, когда и усилие тормозного сопротивления, и сила управления тормозом превосходят определенные не равные нулю значения.
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является тормозное устройство, в соответствии с которым тормозной рычаг содержит область для шарнирного крепления в одной из верхних частей и в нижней части тормозного рычага для шарнирного соединения рычага с узлом крепления. Узел крепления тормозной накладки размещен в промежуточной части тормозного рычага, а узел крепления управляющего элемента расположен в другой верхней части и нижней части тормозного рычага. В этом случае механизм управления усилием торможения содержит качающееся звено, которое шарнирно связывает тормозной рычаг и узел крепления управляющего элемента, а также механизм смещающего начального усилия для того, чтобы качающееся звено оставалось в исходном положении до тех пор, пока усилие тормозного сопротивления и сила управления тормозом не превысят определенные не равные нулю значения. В этот момент качающееся звено может повернуться относительно тормозного рычага, тем самым снижая усилие торможения, прикладываемое к ободу колеса. Диапазон перемещения качающегося звена может быть ограничен таким образом, что исходная тормозная характеристика восстанавливается, обеспечивая большее усилие торможения, когда качающееся звено достигает предела своего диапазона перемещения. Механизм управления усилием торможения может также содержать механизм регулировки смещающего усилия для установки смещающего усилия, создаваемого механизмом обеспечения смещающего усилия. Если механизм обеспечения смещающего усилия выполнен в виде пружины, то механизм регулировки смещающего усилия может представлять собой кулачок, сцепленный с концом пружины. В любом случае, поскольку механизм управления усилием торможения установлен в самом тормозном устройстве, пользователю уже не нужно заботиться об обеспечении совместимости механизма управления усилием торможения, устанавливаемого на тросе. Более того, поскольку в трос управления не вводится никаких дополнительных устройств, прокладка этого троса не затруднена.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения тормозной рычаг содержит узел шарнирного крепления для обеспечения поворота вокруг шарнирной оси, причем узел крепления тормозной накладки содержит шарнирную тягу, поворачивающуюся вокруг шарнирной оси относительно тормозного рычага. В этом случае механизм управления усилием торможения содержит пружину, установленную между шарнирным звеном и тормозным рычагом. При желании для регулировки смещающего усилия пружины может быть использован механизм установки смещающего усилия пружины.
Настоящее изобретение может быть использовано также и в тормозном устройстве с боковым приводом. В этом случае узел крепления тормозной накладки устанавливается на одной из верхних частей и на нижней части тормозного рычага, узел крепления управляющего элемента устанавливается на другой из верхних частей и на нижней части тормозного рычага, а тормозной рычаг содержит область для шарнирного соединения, расположенную в промежуточной части тормозного рычага, для шарнирного соединения тормозного рычага с узлом крепления. При этом механизм управления усилием торможения может быть установлен на верхней части тормозного рычага, а по конструкции этот механизм может быть похож на описанный выше.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения узел крепления тормозной накладки может содержать шпильку, скользящую внутри отверстия в узле крепления колодки тормозного рычага, предназначенную для соединения тормозной колодки с узлом крепления колодки. Шпилька может иметь упор для ограничения ее перемещения при скольжении относительно узла крепления колодки. В данном варианте осуществления механизм управления усилием торможения может быть выполнен в виде пружины, установленной между тормозной колодкой и узлом крепления колодки для начальной установки тормозной колодки в исходное положение. Тормозная колодка будет скользить относительно тормозного рычага, а вместе с ней и узел крепления управляющего элемента, когда усилие тормозного сопротивления и сила управления тормозом обе превышают определенную ненулевую величину.
Ниже приводятся описания вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи.
Перечень фигур чертежей
Фиг.1 представляет вид сбоку части велосипеда, к которой относится вариант осуществления тормозного устройства.
Фиг.2 представляет вид спереди варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.3 представляет поперечное сечение тормозного устройства, показанного на фиг.2.
Фиг.4 представляет подробное изображение поперечного сечения варианта осуществления механизма регулировки тормозной характеристики в соответствии с настоящим изобретением, используемого в тормозном устройстве, показанном на фиг.2.
Фиг.5 представляет в частично разобранном виде крепление тормозного устройства, показанного на фиг.2, к раме велосипеда.
Фиг.6 на виде спереди иллюстрирует работу механизма регулировки тормозной характеристики, показанного на фиг.4.
Фиг.7 представляет характеристику усилия торможения тормозного устройства, показанного на фиг.2.
Фиг.8 представляет вид спереди другого варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.9 представляет вид спереди еще одного варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.10 представляет вид сбоку тормозного устройства, показанного на фиг.9.
Фиг.11 представляет вид сечения XI-XI на фиг.10.
Фиг.12 представляет вид сечения XII-XII на фиг.10.
Фиг.13 представляет вид сечения XIII-XIII на фиг.10.
Фиг.14 представляет вид спереди еще одного варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.15 представляет вид спереди другого варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.16 представляет вид сзади еще одного варианта осуществления тормозного устройства.
Фиг.17 представляет вид тормозного устройства, показанного на фиг.16 в частично разобранном виде.
Фиг.18 представляет тормозное устройство, показанное на фиг.16, в полностью разобранном виде.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 и 2 показан пример использования тормозного устройства консольного типа с боковым приводом для переднего колеса, с демонстрацией тормозного действия при нажатии на боковые поверхности 5а обода 5 переднего колеса 2. Тормозное устройство 1 шарнирно закреплено на передней вилке 4 рамы 3. Передняя вилка 4 представляет собой, например, вилку с воздушной/масляной или эластомерной амортизационной подвеской, поглощающей удары от поверхности дороги. Передняя вилка 4 содержит два, левый и правый, узла 4а подвески, узел 4b крепления, используемый для крепления обоих узлов 4а подвески, и стабилизатор 4с для усиления узлов 4а подвески. Стабилизатор 4с имеет форму перевернутой буквы U, своими нижними концами в некоторых точках вдоль узла 4а подвески, и имеет на концах правую и левую посадочные поверхности 8а и 8b. Как показано на фиг.5, эти посадочные поверхности 8а и 8b (на чертеже только посадочная поверхность 8а) оснащены выступающими ступенчатыми крепежными стержнями 9а и 9b (на чертеже изображен только стержень 9а). В посадочных поверхностях 8а и 8b также имеются фиксирующие отверстия 14h, 14m и 14s, расположенные на окружности, соосной с крепежными стержнями 9а и 9b, которые применяются для фиксации цилиндрической торсионной пружины освобождения тормоза (описана ниже), применяемой в тормозном устройстве 1.
Как показано на фиг.1-3, тормозное устройство 1 соединено с концом управляющего элемента, например, управляющего троса 10, начало которого соединено с ручкой 7 тормоза, установленной на рулевой рукоятке 6. Управляющий трос 10 имеет внутренний трос 10а, начало которого прикреплено к ручке 7 тормоза, и наружную оболочку 10b, соединенную с крепежной рамой ручки 7 тормоза, внутри которой перемещается внутренний трос 10а.
Тормозное устройство 1 имеет два, левый и правый, тормозных рычага 12а и 12b, которые могут поворачиваться. Тормозные колодки 13а и 13b установлены лицом друг к другу в какой-либо точке тормозных рычагов 12а и 12b с возможностью регулировки их положения. На тормозные колодки 13а и 13b действует усилие FR тормозного сопротивления, возникающее при контакте тормозных накладок и боковых поверхностей 5а обода 5. Тормозные рычаги 12а и 12b имеют коромысла соответственно 15а и 15b, в форме вытянутых вверх пластин, имеющих более тонкую заднюю сторону. На опорных концах коромысел 15а и 15b рычагов имеются узлы 16а и 16b шарнирного крепления, шарнирно установленные на крепежных стержнях 9а и 9b, выступающих над посадочными поверхностями 8а и 8b. В средней части коромысел имеются узлы 17а и 17b крепления колодок для прикрепления тормозных колодок 13а и 13b.
На периферийном конце коромысла 15b имеется кронштейн 15с с С-образным поперечным сечением. На этом кронштейне 15с установлен механизм 18 управления усилием торможения. Как показано на фиг.2-4, механизм 18 управления усилием торможения содержит качающееся звено 20, шарнирно закрепленное на оси 19 вращения, продольно закрепленной в кронштейне 15с, торсионную цилиндрическую пружину 21, которая передает усилие качающемуся звену 20, и поворотный кулачок 22, с помощью которого регулируется опорное усилие (сила сжатия пружины) торсионной цилиндрической пружины 21.
Качающееся звено 20 представляет собой деталь с С-образным поперечным сечением, нижняя часть которой опирается на ось 19 вращения, а в верхней части которой установлена в продольном направлении шарнирная ось 23. Хомут 24 троса, предотвращающий чрезмерный выход троса 10 за пределы устройства 1, шарнирно закреплен на шарнирной оси 23. На хомут 24 троса передается сила FC управления тормозом от управляющего троса 10. Периферийный конец пустотелой внутренней направляющей 25, изогнутый приблизительно под углом 90° и используемый для предотвращения скручивания управляющего троса 10, прикреплен к указанному хомуту 24 троса. Наружная оболочка 10b управляющего троса 10 прикреплена к основанию внутренней направляющей 25. Хомут 24 троса и внутренняя направляющая 25 образуют первый ограничитель 27 или узел 27 крепления управляющего элемента.
Согласно чертежу на фиг.4 торсионная цилиндрическая пружина 21 охватывает снаружи круглую направляющую втулку 26 пружины, надетую на ось 19 вращения. Один конец 21а торсионной цилиндрической пружины 21 изогнут и выступает наружу, упираясь в кронштейн 15с. Другой конец торсионной цилиндрической пружины 21 отогнут наружу под углом 90 градусов, а затем слегка согнут в обратном направлении. Указанный изогнутый конец 21b упирается в одну из трех граней 22а - 22с, образованных на наружной поверхности поворотного кулачка 22. Поворотный кулачок 22 жестко закреплен на валу 23 кулачка (фиг.3). С переднего конца вал 23 кулачка имеет фланец 23а большего диаметра, а на лицевой поверхности фланца 23а имеется прорезь 23b, вставляя в которую инструмент, можно поворачивать кулачок. На заднем конце вала 23 кулачка имеется хвостовик 23с квадратного сечения, не позволяющий вращаться относительно вала 23 закрепленному на нем поворотному кулачку 22. Три грани 22а - 22с кулачка образованы на наружной поверхности поворотного кулачка 22. Расстояние от оси вала 23 кулачка до каждой из граней 22а - 22с постепенно увеличивается. Каждая из граней 22а - 22с кулачка слегка вогнута, чтобы согласовать ее форму с кривизной конца 21b торсионной цилиндрической пружины 21.
Второй ограничитель 28 или узел 28 крепления управляющего элемента, прикрепленный к внутреннему тросу 10а, расположен на периферийном конце коромысла 15а рычага (фиг.2). Внутренний трос 10а пропущен через внутреннюю направляющую 25 и прикреплен винтом ко второму ограничителю 28 на периферийном конце коромысла 15а рычага. Расширяющаяся и сокращающаяся гармошка 29, используемая для защиты внутреннего троса 10а, расположена между хомутом 24 троса и вторым ограничителем 28.
Узлы 16а и 16b шарнирного крепления, как это показано на фиг.3 (показана только сторона b), имеют трубчатые втулки 31а и 31b, которые развальцовкой прикреплены к опорным концам коромысел 15а и 15b рычагов, и которые посажены на крепежные стержни 9а и 9b. Крышки 32а и 32b пружин в форме полых цилиндров с днищами прикреплены к наружным частям втулок 31а и 31b. Между крышками 32а и 32b пружин и втулками 31а и 31b образованы цилиндрические полости 33а и 33b, а внутри этих полостей 33а и 33b размещены торсионные цилиндрические пружины 35а и 35b, которые передают на тормозные рычаги 12а и 12b усилие, освобождающее тормоз.
Задние концы 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b, как это показано на фиг.5 (показана только сторона а), закреплены в одном из трех фиксирующих отверстий 14h - 14s, имеющихся в посадочных поверхностях 8а и 8b. Изменением положения фиксации в этих фиксирующих отверстиях 14h - 14s обеспечивается три уровня регулировки освобождающего тормоз усилия. Передние концы (не показаны) прикреплены к днищам 32а и 32b пружин. Положение крепления передних концов торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b тормозных рычагов 12а и 12b может перемещаться по окружности крепежных стержней 9а и 9b с помощью винтов 37а и 37b регулировки пружин, ввинчиваемых в наружные стенки крышек 32а и 32b пружин.
Колпаки 38а и 38b пружин, закрывающие задние концы торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b, шарнирно закреплены в задней части крышек 32а и 32b пружин. Колпаки 38а и 38b пружин имеют цилиндрические части 40а и 40b, которые посажены на участки крепежных стержней 9а и 9b, имеющие увеличенный диаметр, и органы 41а и 41b управления поворотом, выступающие треугольниками наружу от внешней окружности цилиндрических частей 40а и 40b. В торцевых поверхностях колпаков 38а и 38b пружин сделаны отверстия 42а и 42b (на фиг.5 показана только сторона а), в которые вставлены задние концы 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b, что позволяет закрепить задние концы торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b.
Таким образом, использование колпаков 38а и 38b пружин дает возможность устанавливать задние концы 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b в любое желаемое положение путем поворота колпаков 38а и 38b пружин. Соответственно, даже если существует предел для поворота тормозного рычага 12а, и задние концы 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b не могут быть вставлены в требуемые фиксирующие отверстия 14h - 14s естественным образом, задние концы 36а и 36b могут быть введены в фиксирующие отверстия 14h - 14s просто путем поворота колпаков 38а и 38b пружин. Кроме этого, поскольку угол установки колпаков 38а и 38b пружин (ориентация периферийных концов колпаков 38а и 38b пружин) меняется в зависимости от того, в каком месте торсионные цилиндрические пружины 35а и 35b закреплены в фиксирующих отверстиях 14h - 14s, положение фиксации торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b, то есть величина освобождающей тормоз силы, может быть просто определена по ориентации колпаков 38а и 38b пружин. Например, периферийные концы колпаков 35а и 35b пружин будут направлены вниз, когда торсионные цилиндрические пружины 35а и 35b закреплены в фиксирующих отверстиях 14m, будут направлены по диагонали внутрь, когда торсионные цилиндрические пружины 35а и 35b закреплены в фиксирующих отверстиях 14h, и будут направлены по диагонали наружу, когда торсионные цилиндрические пружины 35а и 35b закреплены в фиксирующих отверстиях 14s, поэтому величина силы, с которой тормоза возвращаются в освобожденное состояние, легко может быть определена по ориентации колпаков 38а и 38b пружин.
Как показано на фиг.2 и 3, узлы 17а и 17b крепления колодок имеют болты 50а и 50b крепления колодок, вставляемые сзади в щели 45а и 45b, выполненные в центре коромысел 15а и 15b рычагов, а также шайбы 51а и 51b и кольца 52а и 52b, установленные на болтах 50а и 50b крепления колодок таким образом, что они сжимают между собой коромысла 15а и 15b рычагов. В головках 55а и 55b болтов 50а и 50b крепления колодок, расположенных в задней части коромысел 15а и 15b рычагов, имеются отверстия 56а и 56b крепления колодок, направленные в правую и в левую стороны (перпендикулярно плоскости чертежа на фиг.3).
Тормозные колодки 13а и 13b имеют резиновые накладки 60а и 60b колодок и стержни 61а и 61b крепления колодок, которые выступают наружу приблизительно от середины продольного размера накладок 60а и 60b колодок. Толщина накладок 60а и 60b колодок меньше, чем она делалась раньше, а конструкция предусматривает их деформацию при торможении. Стержни 61а и 61b крепления колодок могут вставляться в отверстия 56а и 56b крепления колодок, выполненные в болтах 50а и 50b крепления колодок. Тормозные колодки 13а и 13b располагаются на тормозных рычагах 12а и 12b со стороны передней вилки 4 (сзади них) так, что расстояние от передней вилки 4 мало, что уменьшает момент, действующий на тормозные колодки 13а и 13b в результате реакции со стороны обода 5. Соответственно даже в случае использования вилки с подвеской, обладающей относительно низкой торсионной жесткостью, изгиб вилки не будет приводить к заметному снижению тормозного усилия. Кроме того, поскольку накладки 60а и 60b колодок сами имеют меньшую толщину, также оказывается меньше деформация изгиба накладок 60а и 60b колодок при торможении, что также приводит к равномерному снижению усилия торможения.
Далее приводится описание работы тормозного устройства в процессе торможения.
Когда велосипедист воздействует на ручку 7 тормоза, внутренний трос 10а втягивается в наружную оболочку 10b, тормозные рычаги 12а и 12b наклоняются навстречу друг другу, преодолевая опорное усилие торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b, а накладки 60а и 60b колодок тормозных колодок 13а и 13b упираются в боковые поверхности 5а обода 5. Усилие торможения возникает, когда накладки 60а и 60b колодок касаются боковых поверхностей 5а. Создаваемое в данном случае тормозное усилие, как это показано на фиг.7, пропорционально величине перемещения внутреннего троса 10а (ход троса). При дальнейшем втягивании внутреннего троса 10а, когда развиваемое управляющее усилие на внутреннем тросе 10а (натяжение внутреннего троса 10а) превосходит начальное опорное усилие торсионной цилиндрической пружины 21 механизма 18 управления усилием торможения (то есть, когда результирующая сил FC и FR, действующая между качающимся звеном 20 и коромыслом 15b рычага на оси 19, превосходит начальное опорное усилие пружины 21), торсионная цилиндрическая пружина 21 закручивается, а качающееся звено 20 поворачивается в сторону первого упора 27, как это показано на фиг.6. При повороте качающегося звена 20 возникающее тормозное усилие, как это показано на фиг.7, соответствует опорному усилию торсионной цилиндрической пружины 21, которое увеличивается по мере ее закручивания, а изменение тормозной характеристики, то есть изменение тормозного усилия относительно хода троса (наклон прямой линии на графике на фиг.7), оказывается меньше. В результате оказывается меньшим и приращение тормозного усилия при воздействии на ручку 7 тормоза. Поэтому, если велосипедист, не знакомый с работой тормозного устройства, оказывает чрезмерное воздействие на ручку тормоза, усилие торможения нарастает не столь сильно, облегчая управление тормозом. Поворот качающегося звена 20 прекращается, когда выступ 150 на качающемся звене 20 коснется соответствующего упора 152, выполненного в виде штифта на коромысле рычага. По окончании указанного поворота величина тормозной характеристики возвращается к прежнему, большему значению и достигается большее усилие торможения.
Если велосипедист не знаком с работой тормозного устройства, поворотный кулачок 22 следует устанавливать в положение, показанное сплошными линиями на фиг.4, конец 21b торсионной цилиндрической пружины 21 должен опираться на грань 22а кулачка, а усилие смещения должно быть отрегулировано так, чтобы снижение тормозной характеристики происходило при малом тормозном усилии. Однако если регулировка выполняется опытным велосипедистом, высокое значение тормозного усилия не будет получено сразу же. В этом случае для вращения поворотного кулачка 22 следует повернуть вал 23 кулачка, и конец 21b переместится на грань 22b кулачка, как показано однопунктирной линией на фиг.4, или на грань 22с кулачка, как показано двухпунктирной линией. При таком вращении поворотного кулачка 22 конец 21b торсионной цилиндрической пружины 21 перемещается в направлении закручивания пружины, и опорное усилие нарастает. В результате тормозное усилие в точке, где качающееся звено 20 начинает поворачиваться, ступенчато меняется в сторону увеличения, как это показано одно- или двух-пунктирными линиями на графике на фиг.7. Соответственно высокое тормозное усилие достигается при малом ходе троса. В частности, тормозной эффект максимален в области скольжения (непосредственно перед полной блокировкой колеса), поэтому, если тормозная характеристика должна быть снижена в этой области скольжения, ход троса (величина перемещения ручки тормоза) в этой точке будет увеличен и тормозом будет проще управлять в области скольжения.
Когда ручка 7 тормоза отпущена, внутренний трос 10а ослабляется, опорное усилие торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b вызывает поворот тормозных рычагов 12а и 12b, раздвигая их, а периферийные концы накладок 60а и 60b колодок тормозных колодок 13а и 13b отодвигаются от боковых поверхностей 5а обода, и торможение прекращается.
Поскольку тормозная характеристика может плавно регулироваться в самом тормозном устройстве 1 в процессе торможения с помощью торсионной цилиндрической пружины 21 и качающегося звена 20, установленной на коромысле 15b рычага, требуемая тормозная характеристика, соответствующая тормозному устройству 1, может быть уверенно достигнута в процессе торможения. Кроме этого, поскольку в управляющий трос 10 не вводится никаких дополнительных устройств, прокладка управляющего троса 10 не затрудняется.
В узле крепления тормозного устройства 1 к крепежным стержням 9а и 9b узлы 16а и 16b шарнирного крепления насажены на крепежные стержни 9а и 9b, а органами 41а и 41b управления поворотом вручную устанавливаются задние концы 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b в нужные фиксирующие отверстия 14h - 14s. Если узлы 16а и 16b шарнирного крепления сдвинуты назад до конца в это положение, задние концы 36а и 36b могут быть введены в фиксирующие отверстия 14h - 14s.
Поскольку тормозные колодки 13а и 13b установлены на тормозных рычагах 12а и 12b со стороны передней вилки 4 для обеспечения большого тормозного усилия, задние края накладок 60а и 60b колодок упираются в стабилизатор 4с, который ограничивает вращение тормозных рычагов 12а и 12b при освобождении тормоза. Однако, поскольку положение фиксации задних концов 36а и 36b торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b может быть легко изменено с помощью органов 41а и 41b управления поворотом, один конец торсионных цилиндрических пружин 35а и 35b может быть надежно введен в одно из фиксирующих отверстий 14h - 14s, даже если вращение тормозных рычагов 12а и 12b ограничено.
Как показано на фиг.8, механизм 18 управления усилием торможения может быть размещен со стороны коромысла 15а рычага, а не со стороны коромысла 15b рычага, как это было в варианте осуществления, представленном на фиг.2. В таком варианте осуществления, в тормозном устройстве 1b хомут 24 троса шарнирно соединен с периферийным концом коромысла 15b рычага, а кронштейн 15с помещен на периферийном конце коромысла 15а рычага. Также, как и в варианте осуществления, показанном на фиг.2, механизм 18 управления усилием торможения содержит качающееся звено 20, шарнирно закрепленное на оси 19 вращения, которая установлена в продольном направлении в кронштейне 15с, торсионную цилиндрическую пружину 21, усилие которой толкает внутрь качающуюся тягу 20, и поворотный кулачок (не показан), которым регулируется опорное усилие (сила сжатия пружины) торсионной цилиндрической пружины 21. В остальном конструкция и функционирование данного варианта осуществления аналогичны варианту, показанному на фиг.2, поэтому описание не приводится. Данный вариант осуществления обладает теми же преимуществами, что и вариант, показанный на фиг.2.
В приведенных выше двух вариантах осуществления наклон тормозных колодок 13а и 13b меняется при наклоне тормозных рычагов, однако в тормозном устройстве 1с может быть также использован механизм 18 управления усилием торможения, имеющий узлы 17а и 17b крепления колодок с четырьмя звеньями, как показано на фиг.9 и 10. На Фиг.10 и последующих иллюстрациях показаны только левосторонние узлы (правосторонний узел показан на фиг.9).
Как показано на фиг.9 и 10, тормозное устройство 1с такого типа содержит пару левых и правых качающихся тормозных рычагов 12а и 12b. В нижних частях рычагов 12а и 12b имеются узлы крепления колодок, используемые для закрепления тормозных колодок 13а и 13b. Тормозные рычаги 12а и 12b имеют соответственно коромысла 15а и 15b рычагов в форме вытянутых вверх пластин. Опорные концы коромысел 15а и 15b рычагов имеют узлы 16а и 16b шарнирного крепления. Как показано на фиг.11, узлы 16а и 16b шарнирного крепления шарнирно установлены на основаниях 65а и 65b тяг, которые жестко закреплены на крепежных стержнях 9а и 9b, выступающих над посадочными поверхностями 8а и 8b. На периферийном конце коромысла 15а рычага имеется кронштейн 15с, а в кронштейне 15с установлен механизм 18 управления усилием торможения. Он имеет ту же конструкцию, что и в варианте осуществления, показанном на фиг.2, поэтому его описание не приводится. Второй узел 28 крепления установлен на периферийном конце коромысла 15b рычага.
Основания 65а и 65b тяг охватывают наружные поверхности крепежных стержней 9а и 9b. Части 66а и 66b оснований 65а и 65b тяг имеют форму труб, основания которых опираются на ступенчатые части крепежных стержней 9а и 9b. К внешней окружности оснований трубчатых частей 66а и 66b прикреплены подогнанные к ним ограничители 67а и 67b. К внешней окружности с периферийного конца трубчатых частей прикреплены подогнанные к ним каплевидные рычаги 68а и 68b. Узлы 16а и 16b шарнирного крепления коромысел 15а и 15b рычагов шарнирно закреплены на этих трубчатых частях 66а и 66b. Ограничители 67а и 67b имеют, как показано на фиг.12, приблизительно треугольную форму, на их внутренней поверхности имеются штифты 70а и 70b, которые могут входить в одно из фиксирующих отверстий 14h - 14s. При введении штифтов 70а и 70b в одно из фиксирующих отверстий 14h - 14s обеспечивается сохранение закрепления оснований 65а и 65b тяг с заданным наклоном.
Держатели 71а и 71b пружин установлены между коромыслами 15а и 15b рычагов и ограничителями 67а и 67b (фиг.11) на внешней окружности оснований 65а и 65b тяг. Держатели 71а и 71b пружин по окружности имеют пазы 72а и 72b, а на внешней окружности расположены регулировочные компоненты 73а и 73b (фиг.12). Концы оснований возвратных пружин 74а и 74b загнуты и закреплены в пазах 72а и 72b. Противоположные концы возвратных пружин 74а и 74b отогнуты вверх и упираются в штифты 75а и 75b (фиг.10), которые выступают сзади в средней части коромысел 15а и 15b рычагов. Возвратные пружины 74а и 74b создают опорное усилие, заставляющее поворачиваться наружу коромысла 15а и 15b рычагов. Регулировочные винты 77а и 77b, в которые могут упираться выступы 76а и 76b, имеющиеся на внешней окружности ограничителей 67а и 67b, ввернуты в регулировочные компоненты 73а и 73b. Наклон левого и правого тормозных рычагов 12а и 12b регулируется ввинчиванием или вывинчиванием этих регулировочных винтов 77а и 77b, что позволяет регулировать зазор между левой и правой тормозными колодками 13а и 13b и боковыми поверхностями 5а обода 5.
Пары стопорных гаек 78а и 78b, 79а и 79b (фиг.11) навернуты на внешнюю поверхность оснований 65а и 65b тяг между узлами 16а и 16b шарнирного крепления и рычагами 68а и 68b. Стопорные гайки 78а, 78b, 79а и 79b используются для предотвращения перемещения в осевом направлении узлов 16а и 16b шарнирного крепления. Болты 81а и 81b крепления ввернуты в периферийные концы крепежных стержней 9а и 9b. Крепежные болты 81а и 81b не позволяют перемещаться основаниям 65а и 65b тяг в осевом направлении.
Как показано на фиг.9 и 10, в середине по высоте коромысел 15а и 15b рычагов почти горизонтально закреплены звенья 82а и 82b установки колодок, которые входят в узлы крепления колодок, используемые для прикрепления тормозных колодок 13а и 13b к тормозному устройству 1. Звенья 82а и 82b установки колодок шарнирно прикреплены к коромыслам 15а и 15b рычагов с помощью проходящих сквозь них крепежных стержней 83а и 83b.
Как показано на фиг.13, звенья 82а и 82b установки колодок содержат части 84а и 84b крепления звеньев, которые благодаря U-образной форме охватывают с обеих сторон коромысла 15а и 15b рычагов, и части 85а и 85b крепления колодок, которые образуют прямой угол с частями 84а и 84b крепления звеньев. Крепежные стержни 83а и 83b установлены в частях 84а и 84b крепления звеньев, и к ним же прикреплены удерживающие стержни 86а и 86b. Верхние концы вспомогательных тяг 89а и 89b шарнирно закреплены на этих удерживающих стержнях 86а и 86b. Таким образом, звенья 82а и 82b установки колодок и коромысла 15а и 15b рычагов связаны таким образом, что коромысла 15а и 15b оказываются зажаты с обеих сторон, что повышает жесткость связанных частей и снижает опасность подрезки тормозных колодок 13а и 13b. В частях 85а и 85b выполнены щели 90а и 90b установки колодок, вытянутые в вертикальном направлении (в направлении, перпендикулярном плоскости листа на фиг.13). Как показано на фиг.10, эти щели 90а и 90b расположены так, что расстояние L между задними концами тормозных колодок 13а и 13b и ступенчатыми частями крепежных стержней 9а и 9b составляет, по крайней мере, 25 мм. При таком расположении щелей 90а и 90b ось торможения оказывается ближе к оси передней вилки 4, что снижает вызываемый отдачей момент. Соответственно уменьшается и сила, действующая на переднюю вилку 4, а жесткость тормозного устройства повышается.
Как показано на фиг.9, вспомогательные тяги 89а и 89b представляют собой плоские пластины, установленные параллельно коромыслам 15а и 15b рычагов, а их верхние концы с помощью удерживающих стержней 86а и 86b шарнирно соединены с лицевыми поверхностями частей 84а и 84b крепления звеньев 82а и 82b установки колодок. Их нижние концы, как показано на фиг.10 и 11, шарнирно связаны с основаниями 65а и 65b тяг с помощью удерживающих стержней 87а и 87b, прикрепленных к периферийным концам рычагов 68а и 68b. Расстояние от осей крепежных стержней 9а и 9b до осей удерживающих стержней 87а и 87b равно расстоянию от осей крепежных стержней 83а и 83b до осей удерживающих стержней 86а и 86b. Кроме того, расстояние от осей удерживающих стержней 86а и 86b, расположенных на концах обеих вспомогательных тяг 89а и 89b, до осей удерживающих стержней 87а и 87b равно расстоянию от осей крепежных стержней 9а и 9b до осей крепежных стержней 83а и 83b. В частности, участок коромысел 15а и 15b рычагов между этими стержнями, основания тяг 65а и 65b, часть звеньев 82а и 82b установки колодок и вспомогательные тяги 89а и 89b образуют четырехрычажный кулисный механизм. Соответственно звенья 82а и 82b установки колодок перемещаются параллельно линейному отрезку, соединяющему оси крепежных стержней 9а и 9b с осями удерживающих стержней 87а и 87b.
Как показано на фиг.13, тормозные колодки 13а и 13b вставляются в щели 90а и 90b установки колодок. Тормозные колодки 13а и 13b имеют соответственно резиновые накладки 91а и 91b колодок и стержни 92а и 92b крепления колодок, которые направлены наружу от накладок 91а и 91b колодок приблизительно от середины их продольного размера. На периферийных концах стержней 92а и 92b крепления колодок сделана наружная резьба, на которую навинчиваются гайки 95а и 95b, удерживающие части 85а и 85b крепления колодок. Между гайками 95а и 95b и частями 85а и 85b крепления колодок, и между накладками 91а и 91b колодок и частями 85а и 85b крепления колодок установлены выпуклые шайбы 93а и 93b, имеющие выпуклые поверхности, образующие часть сферической поверхности, и вогнутые шайбы 94а и 94b, имеющие вогнутые поверхности, совмещенные с выпуклыми поверхностями. При этом закрепление тормозных колодок 13а и 13b в щелях 90а и 90b установки колодок частей 85а и 85b крепления колодок с помощью промежуточных выпуклых шайб 93а и 93b и вогнутых шайб 94а и 94b позволяет легко регулировать вертикальное положение и наклон тормозных колодок 13а и 13b для согласования с положением и наклоном боковых поверхностей 5а обода 5.
Ниже приводится описание этого варианта осуществления.
Когда велосипедист воздействует на ручку 7 тормоза, внутренний трос 10а втягивается во внешнюю оболочку 10b, тормозные звена 12а и 12b наклоняются навстречу друг другу, преодолевая опорное усилие возвратных пружин 74а и 74b, а накладки 91а и 91b колодок тормозных колодок 13а и 13b прижимаются к боковым поверхностям 5а обода 5. В этот момент под действием кулисного механизма, содержащего вспомогательные тяги 89а и 89b, звенья 82а и 82b установки колодок сдвигаются внутрь, сохраняя заданный наклон. В результате накладки 91а и 91b надежно прижимаются к ободу 5 и может быть достигнута большая сила торможения. Поскольку упомянутые вспомогательные тяги 89а и 89b установлены внутри по отношению к коромыслам 15а и 15b рычагов, размеры тормозного устройства 1с в ширину невелики. Поэтому тормозное устройство 1с не выступает от передней вилки 4, и об него нельзя задеть ногой велосипедисту или коснутся другими частями при эксплуатации. Более того, даже если на накладки 91а и 91b колодок подействует реакция или отдача, достаточное тормозное усилие все равно будет достигнуто благодаря сохранению заданного наклона оснований 65а и 65b тяг за счет наличия штифтов 70а и 70b.
Тормозная сила возникает, когда накладки 91а и 91b колодок касаются боковых поверхностей 5а. Образующаяся при этом тормозная сила пропорциональна величине перемещения внутреннего троса 10а (ход троса). При дальнейшем вытягивании внутреннего троса 10а, до момента, когда образующееся таким образом управляющее усилие на внутреннем тросе 10а превысит опорное усилие торсионной цилиндрической пружины 21, торсионная цилиндрическая пружина 21 закручивается, и качающееся звено 20 наклоняется в направлении первого ограничителя 27. Когда происходит поворот качающегося звена 20, тормозное усилие соответствует опорному усилию, которое нарастает по мере закручивания торсионной цилиндрической пружины 21, а тормозная характеристика меняется меньше. В результате, как уже отмечалось выше, изменение тормозного усилия при воздействии на ручку 7 тормоза оказывается меньше. Поэтому, если велосипедист, не знакомый с функционированием тормоза, оказывает чрезмерное воздействие на ручку тормоза, тормозное усилие нарастает не столь сильно, что упрощает пользование тормозом. Поворот качающегося звена 20 заканчивается, когда выступ 154 на качающейся тяге 20 достигнет соответствующего упора в форме штифта на коромысле рычага. Когда поворот звена завершен, тормозная характеристика возрастает до прежнего значения, и достигается большое тормозное усилие.
Также, как и в предыдущем случае, поскольку тормозная характеристика может быть уменьшена в самом тормозном устройстве 1с в процессе торможения с помощью торсионной цилиндрической пружины 21 и качающегося звена 20, установленных на коромысле 15b рычага, желаемая тормозная характеристика, соответствующая тормозному устройству 1с, может быть уверенно достигнута при торможении. Кроме того, поскольку в управляющий трос 10 не вводится никаких дополнительных устройств, прокладка управляющего троса 10 не затрудняется.
Когда ручка 7 тормоза отпущена, внутренний трос 10а ослабляется, опорное усилие возвратных пружин 74а и 74b вызывает поворот тормозных рычагов 12а и 12b, раздвигая их, а периферийные концы накладок 91а и 91b тормозных колодок 13а и 13b отодвигаются от боковых поверхностей 5а обода, и тормоз освобождается.
Как показано на фиг.14, механизм управления усилием торможения может быть использован не только в тормозном устройстве консольного типа, но и в тормозном устройстве 1d клещевого типа. Изображенное на фиг.14 тормозное устройство 1d клещевого типа содержит кулисную часть 100, внешнюю тормозную тягу 101а, которая шарнирно связана с периферийным концом кулисной части 100, внутреннюю тормозную тягу 101b, которая шарнирно связана с основанием кулисной части 100, и опорный элемент (не показан), который сообщает тормозным звеном 101а и 101b усилие, отпускающее тормоз. Кулисная часть 100 имеет форму рычага, основание которого прикреплено с помощью крепежного болта 103 к передней или задней вилке велосипеда. Этим же крепежным болтом 103 шарнирно крепится внутреннее тормозное звено 101b. Внешнее тормозное звено 101а содержит коромысло 104а рычага приблизительно С-образной формы и узел 105а крепления колодки на периферийном конце коромысла 104а рычага. Второй узел 28 крепления, соединенный с внутренним тросом 10а, установлен в основании коромысла 104а рычага. В средней части расположена удерживающая часть 108 удерживающего болта 107, прикрепленная к периферийному концу кулисной части 100.
Внутреннее тормозное звено 101b содержит приблизительно Y-образное коромысло 104b рычага и узел 105b крепления колодки на одном из периферийных концов коромысла 104b рычага. Основание (верхний конец) коромысла 104b рычага имеет форму кронштейна 104с, а на кронштейне 104с установлен механизм 18 управления усилием торможения. Конструкция его аналогична описанной выше, поэтому описание его не приводится. На другом периферийном конце расположена удерживающая часть 106 крепежного болта 103. Тормозные колодки 13а и 13b установлены на узлах 105а и 105b крепления колодок.
При воздействии на ручку тормоза внутренний трос 10а втягивается внутрь наружной оболочки 10b, тормозные рычаги 101а и 101b, преодолевая опорное усилие, поворачиваются навстречу друг другу, а тормозные колодки 13а и 13b прижимаются к боковым поверхностям 5а обода 5. Тормозное усилие создается, когда тормозные колодки 13а и 13b касаются боковых поверхностей 5а, и когда управляющее усилие на внутреннем тросе 10а превосходит опорное усилие торсионной цилиндрической пружины 21, при этом качающееся звено 20 поворачивается, и тормозная характеристика уменьшается. Работа в данном случае происходит так же, как и в описанных ранее вариантах осуществления, с достижением тех же преимуществ.
Как показано на фиг.15, механизмами 18 управления усилием торможения могут быть снабжены оба узла 17а и 17b крепления колодок вместо установки их на коромыслах тяг. В таком тормозном устройстве 1е в узлах 17а и 17b крепления колодок в некоторых точках в коромыслах 15а и 15b рычагов направо и налево сделаны сквозные отверстия 110а и 110b крепления колодок. Отверстия 110а и 110b крепления колодок с наружного конца имеют удерживающие части 115а и 115b отверстий с малым диаметром, а с внутреннего конца - гнездовые части 116а и 116b отверстий с увеличенным диаметром. Удерживающие части 115а и 115b отверстий 110а и 110b крепления колодок удерживают стержни 111а и 111b крепления колодок тормозных колодок 13а и 13b таким образом, что они могут перемещаться направо и налево. Накладки 60а и 60b колодок прикреплены к внутренним концам этих стержней 111а и 111b крепления колодок. На внешних концах стержней 111а и 111b крепления колодок установлены стопорные кольца 112а и 112b, ограничивающие диапазон изменения положений выступающих тормозных колодок 13а и 13b. В гнездовых частях 116а и 116b отверстий 110а и 110b крепления колодок поверх стержней 111а и 111b крепления колодок помещены цилиндрические пружины 114а и 114b, находящиеся в сжатом состоянии. Один конец цилиндрических пружин 114а и 114b упирается в уступ между удерживающими частями 115а и 115b отверстия и гнездовыми частями 116а и 116b отверстия, а другой конец прикреплен к накладкам 60а и 60b колодок, при этом сила, действующая на тормозные колодки 13а и 13b, толкает их в сторону обода 5. Узлы 18а и 18b изменения тормозной характеристики образованы указанными цилиндрическими пружинами 114а и 114b и удерживающими частями 115а и 115b отверстий 110а и 110b крепления колодок.
В тормозном устройстве 1е описанной конструкции при воздействии на ручку 7 тормоза тормозные колодки 13а и 13b прижимаются к боковым поверхностям 5а обода 5, а при дальнейшем втягивании внутреннего троса 10а цилиндрические пружины 114а и 114b сжимаются, и тормозные колодки 13а и 13b сдвигаются в направлении коромысел 15а и 15b рычагов. В результате усилие торможения соответствует опорному усилию, которое уменьшено за счет сжатия цилиндрических пружин 114а и 114b, тормозная характеристика уменьшается, и желаемая тормозная характеристика достигается в самом тормозном устройстве 1е. В данном варианте осуществления опорное усилие цилиндрических пружин 114а и 114b не может регулироваться, но положение стержней 111а и 111b может регулироваться с помощью гаек вместо стопорных колец 112а и 112b, и опорное усилие цилиндрических пружин 114а и 114b при этом может регулироваться путем затягивания гаек.
На фиг.16 представлен вид сзади другого варианта осуществления настоящего изобретения - тормозного устройства 200, а на фиг.17 - изображение фрагмента тормозного устройства 200 в частично разобранном виде, и на фиг.18 - изображение полностью разобранного тормозного устройства 200. В этом варианте осуществления тормозное устройство 200 содержит два тормозных рычага 212а и 212b, закрепленных на велосипеде тем же способом, что и в варианте осуществления, показанном на фиг.2. Тормозные колодки 213а и 213b установлены лицом друг к другу в некоторой части тормозных рычагов 212а и 212b таким образом, что их положение может регулироваться. На тормозные колодки 213а и 213b действует усилие FR тормозного сопротивления, возникающее при контакте между тормозными накладками и боковыми поверхностями 205а обода 205. Тормозные рычаги 212а и 212b выполнены в форме соответственно коромысел 215а и 215b рычагов, представляющих собой пластины, вытянутые вверх, задняя часть которых имеет уменьшенную толщину. Узлы 216а и 216b шарнирного крепления шарнирно установлены в основаниях коромысел 215а и 215b рычагов на крепежных стержнях 209а и 209b, выступающих над посадочными поверхностями на раме таким образом, что каждое коромысло рычага поворачивается вокруг шарнирной оси X. Тормозные рычаги 212а и 212b шарнирно закреплены на крепежных стержнях 209а и 209b с помощью соответственно болтов 210а и 210b и шайб 211а и 211b.
Узлы 220а и 220b шарнирной установки тормозных колодок шарнирно закреплены на крепежных стержнях 209а и 209b и связаны соответственно с коромыслами 215а и 215b рычагов. Вследствие симметрии тормозных рычагов 212а и 212b подробно будет описана только конструкция узла 220а шарнирной установки колодок.
Как более подробно показано на фиг.18, узел 220а шарнирной установки колодок содержит шарнирное звено 224а, имеющее верхнюю часть 228а и нижнюю часть 232а с отверстием 234а, в которое вставляется крепежный стержень 209а так, что шарнирное звено 224а может поворачиваться вокруг шарнирной оси X. У (кожуха) крышки 240а пружины, имеющего отверстие 242а, в которое проходит крепежный стержень 209а, есть выступ 244а, упирающийся в выступ 248а на шарнирном звене 224а. В держателе 250а пружины есть отверстие 252а, через которое проходит крепежный стержень 209а таким образом, что держатель 250а пружины размещен между шарнирным звеном 224а и кожухом 240а пружины. Держатель 250а пружины имеет отверстие 254а крепления пружины и регулировочный упор 255а. В отверстии 254а крепления пружины закрепляется конец 258а пружины 260а, а регулировочный упор 255а упирается в конец регулировочного винта 264а, вворачиваемого в резьбовое отверстие 268а в кожухе 240а пружины. Другой конец 270а пружины 260а прикреплен к раме велосипеда (не показано). Таким образом, опорное усилие пружины 260а может регулироваться вращением регулировочного винта 264а, который, в свою очередь, поворачивает держатель 250а пружины вокруг крепежного стержня 209а, перемещая конец 258а пружины.
У шарнирного звена 224а имеется фланец 280а крепления тормозной колодки с вертикально расположенной щелью 284а. Тормозная колодка 213а имеет ось 288а с резьбой, которая проходит сквозь щель 284а и крепится к фланцу 280а крепления тормозной колодки с помощью выпуклых шайб 290а, 292а, вогнутых шайб 294а, 296а, прижимной шайбы 298а и крепежной гайки 300а уже известным способом, позволяющим менять угол установки тормозной колодки 213а.
Механизм 318а управления усилием торможения прикреплен к фланцу 320а в верхней части 228а шарнирного звена 224а над тормозной колодкой 213а. Механизм 318а управления усилием торможения содержит пружину 330а, винт 334а регулировки силы сжатия пружины, конец которого 336а входит в отверстие 340а во фланце 320а, звездообразную шайбу 340а регулировки пружины, имеющую резьбовое отверстие 342а для винта 334а, и узел 350а связи с тормозным рычагом, который прикреплен к тормозному рычагу 215а с помощью винта или заклепки 354а. Радиальные выступы 352а звездообразной шайбы 340а регулировки пружины входят внутрь отверстия 360а узла 350а связи с тормозным рычагом таким образом, что звездообразная шайба 340а регулировки пружины не может вращаться относительно узла 350а связи с тормозным рычагом, но может перемещаться вперед или назад относительно пружины 330а при вращении винта 334а регулировки силы сжатия пружины, по желанию прижимая пружину 330а к фланцу 320а.
В процессе работы тормозные рычаги 212а и 212b сдвигаются в сторону боковых поверхностей 205а обода 205 под воздействием тормозного троса 10 до тех пор, пока тормозные колодки 213а и 213b не коснутся боковых поверхностей 205а обода 205. На примере тормозного рычага 212а видно, что когда тормозное усилие, создаваемое тросом 10, превосходит опорную силу сжатия пружины 330а, пружина 330а сжимается, ограничивая величину тормозного усилия, прилагаемого к ободу 205. Для регулировки смещающего усилия, создаваемого пружиной 330а, может быть использован винт 334а регулировки силы сжатия пружины, при этом изменяется и тормозное усилие, необходимое для дальнейшего сжатия пружины 330а. Таким же образом работает и тормозной рычаг 212b.
Варианты осуществления, представленные на фиг.15-18, обладают теми же преимуществами, что и варианты, показанные на фиг.1-14. Более того, использование нажимных цилиндрических пружин и промежуточное расположение пружин в узле тормозного рычага дает дополнительные преимущества. Например, на работу нажимной цилиндрической пружины не влияет попадание грязи, как в случае торсионной пружины, показанной на фиг.4. Кроме того, промежуточное расположение нажимных цилиндрических пружин в тормозном рычаге сокращает величину хода пружины, необходимого для достижения требуемого эффекта управления торможением. Это означает, что для некоторой величины угла наклона тормозного рычага точка с промежуточным расположением на тормозном рычаге проходит меньшее расстояние, чем верхняя часть тормозного рычага. В результате, пружина, помещенная в промежуточную точку тормозного рычага, не должна отрабатывать столь большое смещение, как пружина, помещенная в верхней части тормозного рычага. Можно использовать более жесткую пружину, и при этом сокращается число витков пружины, необходимое для достижения требуемого эффекта управления торможением. В вариантах осуществления, показанных на фиг.15-18, расположение пружин в середине каждого рычага сокращает вдвое рабочий ход каждой пружины, поэтому требуемый полный ход пружины составляет четвертую часть величины, требуемой от пружины, изображенной на фиг.4. Это очень важно, когда возможная величина перемещения тормозного троса, а, значит, и возможный угол поворота тормозных рычагов ограничены конструкцией ручки тормоза. Размеры нажимных цилиндрических пружин в этих вариантах осуществления могут быть существенно сокращены. Использование пружин меньшего размера и установка пружин в промежуточную точку узла тормозного рычага обеспечивает более компактную и эстетически привлекательную конструкцию. Более того, использование винта регулировки пружины для каждой пружины дает велосипедисту возможность выбирать самые различные тормозные характеристики.
Вдобавок к перечисленным преимуществам варианты осуществления, показанные на фиг.16-18, имеют еще два достоинства. Во-первых, в известных тормозных устройствах угол между тормозной колодкой и ободом колеса меняется при работе механизма управления торможением. Когда включается механизм управления торможением, тормозная колодка перемещается по дуге (т.е. она поворачивается вокруг шарнирной оси тормозного рычага) до тех пор, пока контактная поверхность тормозной колодки не коснется обода колеса, в идеальном случае контактная поверхность тормозной колодки параллельна ободу. При дальнейшем воздействии на механизм управления торможением контактная поверхность тормозной колодки продолжает двигаться по дуге в направлении обода колеса, а не в предпочтительном направлении - параллельно ободу. Таким образом, контактная поверхность тормозной колодки только в течение короткого момента параллельна ободу, и возникающее рассогласование приводит к потере в величине тормозного усилия.
Эта проблема, однако, решается введением шарнирных звеньев 224а, 224b, которые могут поворачиваться независимо от тормозных рычагов 212а, 212b. При воздействии на механизм управления торможением тормозные колодки 213а, 213b перемещаются по дуге, когда тормозные рычаги 212а, 212b поворачиваются вокруг шарнирной оси, и касаются обода 205 колеса, при этом контактные поверхности тормозных колодок 213а, 213b идеально параллельны ободу 205. При дальнейшем воздействии на механизм управления торможением тормозные рычаги 212а, 212b продолжают двигаться по дуге, но наклон шарнирных звеньев 224а, 224b сохраняется таким, что контактные поверхности тормозных колодок 213а, 213b остаются параллельными ободу 205. Это происходит благодаря тому, что шарнирные звенья 224а, 224b шарнирно соединены с тормозными рычагами 212а, 212b. При этом по мере нарастания тормозного усилия пружины 330а, 330b сжимаются, а тормозные колодки 213а, 213b и шарнирные звенья 224а, 224b сохраняют свой наклон, в то время как тормозные рычаги 212а, 212b шарнирно поворачиваются по отношению к звеньям 224а, 224b. Этот взаимный поворот шарнирных звеньев 224а, 224b и рычагов 212а, 212b позволяет удерживать контактные поверхности тормозных колодок 213а, 213b параллельно ободу 205 до тех пор, пока пружины 330а, 330b полностью не сожмутся. После этого дальнейшее увеличение тормозного усилия вызовет поворот тормозных колодок 213а, 213b вместе с тормозными рычагами 212а, 212b.
Установка тормозных колодок 213а, 213b на шарнирных звеньях 224а, 224b, которые имеют возможность поворачиваться относительно тормозных рычагов 212а, 212b, дает то преимущество, что тормозные колодки 213а, 213b могут дольше сохранять правильное положение (т.е. параллельно ободу 205) при взаимодействии с боковыми поверхностями 205а обода 205, тем самым обеспечивая хороший контакт между колодками 213а, 213b и боковыми поверхностями 205а в более широком диапазоне перемещений тормозных рычагов 212а, 212b и, в результате, большее усилие торможения. Введение шарнирных звеньев 224а, 224b увеличивает продолжительность промежутка времени, в течение которого контактные поверхности тормозных колодок 213а, 213b остаются параллельными ободу 205, что улучшает тормозные характеристики.
Некоторые известные тормозные устройства, в которых используется пружина, как в варианте осуществления, показанном на фиг.15, обычно не обеспечивают полной подгонки угла тормозной колодки. Как правило, расстояние между контактными поверхностями тормозных колодок и ободом колеса может меняться, но при этом меняется и шаг пружины и, как следствие, меняется тормозное усилие, прикладываемое к ободу, которое обычно заранее установлено в пределах диапазона использования. Таким образом, изменение тормозного усилия путем изменения расстояния между тормозными колодками и ободом может привести к тому, что тормозное усилие окажется за пределами этого диапазона, а торможение станет менее эффективным.
В варианте осуществления, представленном на фиг.16-18, угол установки тормозных колодок 213а, 213b может быть изменен в любом направлении без изменения параметров или настройки пружины, поскольку отсутствует непосредственная связь между тормозными колодками 213а, 213b и пружинами 330а, 330b. Регулировка может быть осуществлена путем перемещения тормозной колодки 213а, 213b в вертикальном направлении с помощью щели 284а, 284b обеспечения регулировки положения тормозной колодки (213а, 213b) в вертикальном направлении и/или, например, путем замены выпуклых шайб 290а, 292а и вогнутых шайб 294а, 296а, хотя могут быть использованы и другие способы. Так, замена шайб 290а, 292а, 294а, 296а может быть осуществлена по желанию велосипедиста, что никак не повлияет на параметры управления тормозного устройства. С другой стороны, угол установки тормозных колодок 213а, 213b также может быть изменен путем ослабления крепежных гаек 300а, 300b и регулировкой угла установки тормозных колодок 213а, 213b путем изменения угла соприкосновения между выпуклыми шайбами 290а, 292а и вогнутыми шайбами 294а, 296а до получения нужного положения с последующим затягиванием крепежных гаек 300а, 300b.
Вышеприведенное описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения допускает дальнейшие изменения и усовершенствования, не выходящие за рамки объема изобретения. Например, размеры, форма, расположение или ориентация различных компонентов могут быть изменены. Функции одного элемента могут выполняться двумя, и наоборот. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.15-18, механизмом управления усилием торможения может быть оснащен только один из тормозных рычагов. Настоящее изобретение может быть также использовано не только в переднем тормозе, но в заднем тормозе. Для создания смещающего усилия на качающихся звеньях или шарнирных звеньях может быть использована не только торсионная цилиндрическая пружина, но также и другие элементы. Таким образом, объем изобретения не должен ограничиваться приведенными конкретными конструкциями, а определяется приводимой далее формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к велосипедным тормозам. Тормозные колодки (213a, 213b) закреплены на шарнирных звеньях, установленных с возможностью поворота при торможении независимо от тормозных рычагов (212а, 212b) благодаря пружинам между шарнирными звеньями и тормозными рычагами (212а, 212b). Техническое решение обеспечивает оптимальное положение тормозных колодок, в котором они параллельны ободу колеса, в как можно более широком диапазоне перемещений тормозных рычагов. 12 з.п. ф-лы, 18 ил.
