三輪摩托車、電動三輪車及柴油三輪車輛的人力制動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及三輪摩托車、電動三輪車及柴油三輪車輛的人力制動裝置。具體地說：涉及上述三種車輛的后輪人力行車制動裝置。它是一種人力制動裝置，該制動裝置的制動力較大。它采取增長杠桿動力臂的方案，從而增大了制動力。同時，本發(fā)明也是提供了與《用于三輪車輛及其他車輛的杠桿式制動蹄》(簡稱杠桿式制動蹄)相配套的上述三種人力制動式三輪車輛的后輪行車制動裝置，只有增大了裝置中的杠桿的動力臂長度，才能使裝置中的杠桿的動力作用點移動的距離有所增大，從而滿足了“杠桿式制動蹄”所張開的幅度較大的特點。
【專利說明】三輪摩托車、電動三輪車及柴油三輪車輛的人力制動裝置

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及三輪摩托車、電動三輪車及柴油三輪車輛。特別涉及上述三種車輛的 后輪人力行車制動裝置（通常人們把人力制動也叫做拉桿式制動裝置）。
[0002] 三輪摩托車指的是安裝有摩托車發(fā)動機的各種三輪摩托車。其中，包含著一種安 裝有摩托車發(fā)動機，但車體質(zhì)量較輕，在交通管理上屬于非機動車的三輪摩托車（例如：殘 疾人三輪摩托車、老年人三輪摩托車等）。

【背景技術(shù)】
[0003] 長期以來，我國每年因交通事故所造成的死傷人數(shù)在3 1萬左右排徊，且呈上升 趨勢，涉及三輪車輛的交通事故又占了一定比例，有的涉及三輪車輛的特大交通事故在一 次事故中就死亡十幾人之多，這除了駕駛員素質(zhì)不高，違章超員以外，三輪車輛的剎車不靈 也是重要原因。因此，在人民大眾中間廣泛地流傳著一句話："三輪車輛的剎車不行"。
[0004] 為此，讓我們以人力制動式三輪摩托車為例做一個行車制動實驗。實驗用品為：拉 桿式三輪摩托車[完全以駕駛員的肌肉力量作為惟一的制動能源，通過杠桿省力的原理增 大制動力的制動裝置，我們把它叫做拉桿式制動裝置。采取拉桿式行車制動裝置的三輪摩 托車，我們把它叫做拉桿式三輪摩托車（絕大多數(shù)的三輪摩托車，采用拉桿式制動裝置。據(jù) 報道，我國拉桿式三輪摩托車的年產(chǎn)銷量近400?500萬輛。全部的電動三輪車采取拉桿 式制動裝置。）];實驗目的為：檢驗拉桿式三輪摩托車的行車制動效果。當該車輛空車行駛 速度大約為每小時30公里時，猛烈地踩下制動踏板，車輛在大約為6?8米的前方停下，車 輪與地面之間的剎車痕跡明顯；該拉桿式三輪摩托車的標牌上標明的核定載重量為200公 斤，當承坐兩個體重各約為75公斤的承客后，即載重150公斤后，當車速大約為每小時30 公里時，猛烈地踩下制動踏板，該車輛在前方大約20米的位置停下，下車觀察車輪與地面 之間摩擦所產(chǎn)生的剎車痕跡時，卻絲毫找不到剎車痕跡，即車輪沒有被抱死。換用其它各種 品牌的拉桿式三輪摩托車反復重做上述行車制動實驗，結(jié)果均大致相同。
[0005] 實驗結(jié)果：（1)拉桿式三輪摩托車空車行車制動時，制動效果基本良好，能把后車 輪抱死，有剎車痕跡；（2)拉桿式三輪摩托車載重后行車制動時，制動效果明顯變差，后車 輪程度不同的抱不死，沒有剎車痕跡；（3)載重后后車輪行車制動效果差是拉桿式三輪摩 托車的普遍現(xiàn)象。
[0006] (上述實驗表明：人們未曾做過載重后行車制動實驗，僅僅是在空車行車制動實 驗時，有剎車痕跡，就誤認為制動合格，人們沒有預料到載重后制動效果會變差，沒有預料 到載重后會發(fā)生抱不死車輪的情況）。
[0007] 自從上世紀九十年代初，大量的三輪摩托車由兩輪摩托車演變而來，至今已有近 二十年的歷史了，三輪車輛的發(fā)展呈車體越來越大，車體質(zhì)量越來越大，生產(chǎn)規(guī)模越來越 大的態(tài)勢，然而，制動裝置至今仍幾乎完全照搬當年兩輪摩托車的拉桿式制動裝置，車體質(zhì) 量與制動力嚴重不相適應，日益增大的車體質(zhì)量與制動力不足的矛盾越來越突出地顯現(xiàn)出 來。
[0008] [已發(fā)現(xiàn)的拉桿式三輪摩托車的總重量達到了 800公斤（標牌上標示的重量）。例 如：重慶珠峰大江三輪摩托車有限公司2009年8月生產(chǎn)的型號為：DJ150ZH-2的三輪摩托 車：自重為：300公斤；載重量為：500公斤；另外，江蘇宗申三輪摩托車制造有限公司2009 年9月生產(chǎn)的型號ZS150ZH-2D的三輪摩托車，標牌上標示的總重量為660公斤，其中自重： 360公斤，載重：300公斤]。
[0009] 怎樣才能提高三輪車輛的行車制動效果呢？凡是涉及車輛的制動問題，都離不開 杠桿問題，尤其是絕大多數(shù)的三輪車輛，更是離不開杠桿問題。
[0010] 在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿，例如：撬棒、抽水機手抦等。杠 桿可以是直的，也可以是彎的，"硬棒"不一定是棒，泛指有一定長度但在外力的作用下不變 形的物體。
[0011] 杠桿有"五要素"：
[0012] (1)支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，叫做支點。在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定的。
[0013] (2)動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，叫做動力。
[0014] ⑶阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，叫做阻力。
[0015] (4)動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，叫做動力臂。
[0016] (5)阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，叫做阻力臂。
[0017] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的三輪摩托車的后輪拉桿式行車制動裝置的示意圖。它包括 四個杠桿：位于兩個后輪制動底板上的各一個杠桿，有時，我們也把它叫做后輪擺臂杠桿， 簡稱擺臂杠杠，該擺臂杠桿由擺臂5和凸輪軸6構(gòu)成；位于駕駛員右腳附近的（以下簡稱 駕駛員腳下的）一個杠桿，有時，我們也把它叫做踏板杠桿，該踏板杠桿由踏臂1、踏桿2、 軸11和踏板10構(gòu)成；還有一個位于上面所述的三個杠桿之間的一個中間杠桿，有時，我們 也把它叫做搖臂杠桿，該搖臂杠桿由搖臂3、搖桿4和軸11構(gòu)成；駕駛員腳下的杠桿的阻力 臂（踏桿2)與中間杠桿的動力臂（搖臂3)之間用拉桿20連接，中間杠桿上的兩個阻力臂 (搖桿4)分別與兩個后輪制動底板上的杠桿的動力臂（擺臂5)用拉桿21和拉桿22連接。 (圖中未示后輪制動底板，僅示出位于該制動底扳上的制動蹄30)
[0018] [為了敘述的方便，有時，我們也可以把位于駕駛員腳下的杠桿（踏板杠桿）叫做 第一個杠桿；把中間杠桿（搖臂杠桿）叫做第二個杠桿；把位于后輪制動底扳上的杠桿（擺 臂杠桿）簡稱叫做后輪杠桿]。
[0019] 三輪摩托車由兩輪摩托車演變而來，三輪摩托車的后輪拉桿式制動裝置由兩輪摩 托車的后輪拉桿式制動裝置改造而成。我們把三輪摩托車的后輪拉桿式制動裝置與兩輪摩 托車的后輪拉桿式制動裝置相比較，發(fā)現(xiàn)它們的駕駛員腳下的杠桿和后輪杠桿幾乎是完全 相同的（把它們的駕駛員腳下的杠桿和后輪杠桿相比較，其形狀、尺寸以及動力臂與阻力 臂的比例關(guān)系，均幾乎完全相同），它們的區(qū)別僅僅是在三輪摩托車的后輪拉桿式制動裝 置中多出了一個中間杠桿。
[0020] 造成車輪抱不死的其中一個原因就在于中間杠桿。
[0021] 長期以來，國內(nèi)二百多家制造三輪車輛的企業(yè)生產(chǎn)的三輪摩托車和電動三輪車， 幾乎所有的中間杠桿的構(gòu)造完全一致，即：中間杠桿上的兩個阻力臂（搖桿4)相等，且與 中間杠桿上的動力臂（搖桿3)相等[在三輪摩托車領域，在國內(nèi)二百多家制造三輪摩托車 的企業(yè)中，僅發(fā)現(xiàn)后面列出的幾家企業(yè)生產(chǎn)的三輪摩托車的中間杠桿的動力臂略大于阻力 臂，2009年9月僅發(fā)現(xiàn)一個廠家（山東省諸城市福田雷沃國際重工股份公司生產(chǎn)的福田五 星牌三輪摩托車），之后，又相繼發(fā)現(xiàn)了幾個廠家（洛陽大運、北易大陽、洛陽珠峰等）；在電 動三輪車領域，全部的電動三輪車的中間杠桿均采取兩個阻力臂（搖桿4)相等，且與中間 杠桿上的動力臂（搖臂3)相等的構(gòu)造]。
[0022] 在圖1中，如果用F表示拉桿20的拉力； 用Μ表示拉桿21的拉力；
[0023] 用Ν表示拉桿22的拉力； 用R表示中間杠桿的動力臂；
[0024] 用r表示中間杠桿的阻力臂；
[0025] (中間杠桿的動力就是拉桿20的拉力；中間杠桿的阻力就是拉桿21的拉力和拉 桿22的拉力）；
[0026] 根據(jù)杠桿原理:杠桿在平衡時，動力矩=阻力矩；S卩：動力X動力臂=阻力X阻力臂
[0027] 具體到上述中間杠桿：FXR = MXr+NXr 即：FXR = r(M+N)
[0028] 由于：R = r 所以：F = M+N
[0029] 由于兩個阻力矩相等，即：MXr = NXr 所以：Μ = Ν
[0030] 從上面的分析可看出：當中間杠桿的兩個阻力臂相等，且與中間杠桿的動力臂相 等時，拉桿21與拉桿22的拉力相等，且拉桿21的拉力與拉桿22的拉力分別等于拉桿20 的拉力的一半，即:Μ=臺FN=|f
[0031] 從上式可看出：拉桿21的拉力等于拉桿20的拉力的一半，拉桿22的拉力也等于 拉桿20的拉力的一半。也就是說，在制動過程中，拉力通過中間杠桿后，拉力的大小要減小 一半[嚴格地說，力矩減小了一半。當中間杠桿的兩個阻力臂相等，且與動力臂相等時，拉 力減小了一半。另外，上述結(jié)論通過實驗也能得到證實。實驗方法為：將三個拉桿（拉桿 20、拉桿21和拉桿22)從中間部位截斷，在每個截斷處連接一個彈簧稱，三個拉桿共連接三 個彈簧稱，當我們施加在踏扳10上大小不同的作用力時，分別讀出三個彈簧稱的數(shù)值，其 結(jié)果是：拉桿21的拉力與拉桿22的拉力始終相等；且拉桿21的拉力始終等于拉桿20的拉 力的一半；拉桿22的拉力也始終等于拉桿20的拉力的一半。例如：當拉桿20上的彈簧稱 的讀數(shù)為10公斤時，拉桿21上的彈簧稱的讀數(shù)為5公斤，拉桿22上的彈簧稱的讀數(shù)也為 5公斤；當拉桿20上的彈簧稱的讀數(shù)為30公斤時，拉桿21上的彈簧稱的讀數(shù)為15公斤， 拉桿22上的彈簧稱的讀數(shù)也為15公斤；當拉桿20上的彈簧稱的讀數(shù)為60公斤時，拉桿 21上的彈簧稱的讀數(shù)為30公斤，拉桿22上的彈簧稱的讀數(shù)也為30公斤等]。
[0032] 長期以來，從三輪摩托車的駕駛員腳下的杠桿和后輪杠桿與兩輪摩托車的駕駛員 腳下的杠桿和后輪杠桿幾乎完全相同來看，人們沒有識別出在中間杠桿上設置兩個阻力 臂，拉力通過中間杠桿后，會造成拉力減小一半的結(jié)果，從而沒有識別出會造成制動力下降 一半的結(jié)果，進而沒有認識到三輪摩托車的后輪拉桿式制動裝置存在著杠桿的動力臂較短 的缺點。
[0033] [近年來，相繼發(fā)現(xiàn)了所述的幾個廠家生產(chǎn)的三輪摩托車的中間杠桿的動力臂略 大于阻力臂的情況，但是，與此同時，所述的幾個廠家生產(chǎn)的該三輪摩托車的第一個杠桿的 動力臂又大大地縮小了，該幾個廠家的第一個杠桿的動力臂的長度降至到了 200毫米左右 (長期以來，三輪摩托車的踏板杠桿的動力臂的長度與兩輪摩托車的踏板杠桿的動力臂的 長度幾乎完全相同，大約均在260?280毫米左右或上下，可粗略地看作大約從260?280 毫米左右降至200左右），這樣，表面上看中間杠桿的動力臂略大于阻力臂，但整個后輪拉 桿式制動裝置的制動力實質(zhì)上并沒有增大，它的目的不是針對中間杠桿上的兩個阻力臂所 產(chǎn)生的結(jié)果，這表明了所述的幾個廠家的技術(shù)人員同樣沒有識別出拉力通過中間杠桿后， 拉力要減小一半。（從中間杠桿的動力臂增加的幅度以及踏板杠桿的動力臂同時大量的縮 減來看，所述幾個廠家沒有識別出拉力通過中間杠桿后，拉力要減小一半。相反，假如三輪 摩托車的踏板杠桿的動力臂保持不變，即仍保持在大致的260?280毫米左右的長度，且中 間杠桿上的動力臂的長度等于該中間杠桿上的兩個阻力臂的長度之和，則可以認為人們認 識到了拉力通過中間杠桿后，拉力要減小一半。因為只有當中間杠桿上的動力臂的長度等 于兩倍的該中間杠桿的阻力臂的長度時，才能使拉力通過中間杠桿后，保持不變。假如：某 中間杠桿上設置有一個動力臂和兩個阻力臂，動力臂的最大值為200毫米，其中一個阻力 臂的最大值為100毫米，另一個阻力臂的最大值也為100毫米，那么，拉力通過該中間杠桿 后，其拉力的大小保持不變）]。
[0034] 從上面的分折和實驗可看出：現(xiàn)有的三輪摩托車相對于兩輪摩托車來說，三輪摩 托車的車體質(zhì)量增大了，但制動力反而下降了一半，大約為兩輪摩托車的制動力的
[0035] 人們既沒有發(fā)現(xiàn)，也沒有想到拉力通過中間杠桿后，會悄悄地發(fā)生變化。人們總是 習慣性的偏見地認為：中間杠桿的作用僅僅是用來改變力的作用點，不改變力的大?。欢?客觀事實是：中間杠桿不但改變了力的作用點，力的大小也悄悄地發(fā)生了變化。
[0036] 所以，三輪摩托車制動效果差、車輪抱不死的根本原因在于中間杠桿上的兩個阻 力臂
[0037] [具體到上述四個杠桿，支點是指杠桿的軸11的中心點，即軸心；動力和阻力作用 線是指拉桿的桿心線（拉桿的一個橫截面有一個幾何中心點，無數(shù)個橫截面的中心點連接 起來所形成的線，我們把它叫做桿心線）；動力臂和阻力臂是指從杠桿的軸心線（無數(shù)個軸 心點的連線以及該連線的延長線，我們把它叫做軸心線，以下均如此）到拉桿的桿心線之 間的垂直距離]。
[0038] 在圖1中，第一個杠桿的阻力臂（踏桿2)和中間杠桿的阻力臂（搖桿4)清晰可 見，起到后輪制動底板上的杠桿的阻力臂作用的是凸輪軸6。
[0039] 圖2示出了凸輪軸6的放大的示意圖?，F(xiàn)行的拉桿式制動裝置均基本上采用如 圖2所示的凸輪軸6。從圖中可看出，凸輪軸6在繞軸心0點旋轉(zhuǎn)的過程中，B點與制動蹄 30相接觸，產(chǎn)生擠壓力，從而起到制動作用。所以，0B線段的長度可看作是阻力臂。0B線 段的長度與凸輪軸6的幾何形狀有關(guān)，由于現(xiàn)行的起到阻力臂作用的凸輪軸6均采用如圖 2所示的形狀，且尺寸基本上是統(tǒng)一的，所以，它的0B線段可看作是不變的，也就是說，現(xiàn)行 的后輪制動底板上的杠桿的阻力臂可以看作是一個常數(shù)。經(jīng)測量0B線段為13毫米，即現(xiàn) 行的后輪制動底板上的杠桿的阻力臂均為13毫米。
[0040] 三輪摩托車的制動效果差的根本原因在于中間杠桿上的兩個阻力臂所產(chǎn)生的制 動力減半的固有特性。也就是說，該結(jié)構(gòu)所固有的特性使后輪的制動力放大倍數(shù)減小了一 半。
[0041] 所謂的制動力放大倍數(shù)，實際上就是在理論上（所述的理論指的是該制動裝置處 于理想狀態(tài)下，即在制動過程中，該制動裝置中的軸與軸之間所產(chǎn)生的摩擦力以及能量損 耗忽略不計）用兩個后輪制動底板上的杠桿的阻力分別除以駕駛員腳下的杠桿的動力所 得的兩個商。
[0042] (該兩個商實際上就是兩個后輪的分別的制動力放大倍數(shù)，一般情況下，兩個后輪 的制動力相等，是對稱的，即該兩個商相等。為了敘述的方便，我們可以把該兩個商中的其 中一個商簡稱叫做后輪的制動力放大倍數(shù)。也就是說，當述及到后輪的制動力放大倍數(shù)時， 均指的是其中的一個商，即：凡是本發(fā)明述及到后輪的制動力放大倍數(shù)時，均指的是單獨一 個后輪的制動力放大倍數(shù)。而不是指兩個后輪的制動力放大倍數(shù)之和，更不是指其他）。
[0043] 例如：駕駛員用腳面施加在駕駛員腳下的杠桿的踏板上的動力為65公斤，兩個后 輪的制動底板上的杠桿的凸輪軸所獲得的垂直于阻力臂的兩個阻力分別為1170公斤，那 么，1170 + 65 = 18,我們可以簡稱為：單獨一個后輪的制動力放大倍數(shù)為18倍。（此時，一 般情況下，另一個后輪的制動力放大倍數(shù)也應是18倍）
[0044] 根據(jù)杠桿原理：動力臂X動力=阻力臂X阻力（動力臂與動力成反比）
[0045] SP :動力臂+阻力臂=阻力+動力
[0046] 從上式可看出：動力臂除以阻力臂所得的商實際上就是單獨一個杠桿的制動力放 大倍數(shù)（制動力放大倍數(shù)可以簡稱放大倍數(shù)）。
[0047] 如果用E表不第一個杠桿的動力臂；用e表不第一個杠桿的阻力臂；
[0048] 用R表示中間杠桿的動力臂； 用r表示中問杠桿的阻力臂；
[0049] 用C表不一個后輪杠桿的動力臂； 用c表不一個后輪杠桿的阻力臂；
[0050] 用W表不第一個杠桿的動力；用w表不單獨一個后輪杠桿上的阻力；
[0051] 用D表示單獨一個后輪的制動力的放大倍數(shù)；
[0052] 則：第一個杠桿的的放大倍數(shù)為#中間杠桿的放大倍數(shù)為 e 2r
[0053] 單獨一個后輪杠桿的放大倍數(shù)為則：單獨一個后輪的放大倍數(shù)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種三輪摩托車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及五 個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征是： 在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：22. 6 <商 < 24. 5〇
2. -種三輪摩托車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及五 個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征是： 在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：24. 5 <商 <27。
3. -種三輪摩托車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及 五個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征 是：在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：27 <商 <30。
4. 一種三輪摩托車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及 五個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其持征 是：在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：30 <商 <33。
5. -種三輪摩托車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及五 個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征是： 在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商> 33。
6. -種電動三輪車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及 五個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其持征 是：在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：19 <商 < 21. 5。
7. -種電動三輪車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及五 個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征是： 在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：21. 5 <商 <25。
8. -種電動三輪車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及 五個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征 是：在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商為：25 <商 <30。
9. 一種電動三輪車的后輪人力行車制動裝置，它主要由一個、二個、三個、五個以及五 個以上的杠桿組成，也包含四個杠桿，各杠桿之間動力臂與阻力臂按順序連接，其特征是： 在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個杠桿上的動力所得的商>30。
10. -種柴油三輪車輛的后輪人力行車制動裝置，它至少包含一個杠桿，各杠桿之間動 力臂與阻力臂按順序連接，其特征是：在理論上使單獨一個最后杠桿上的阻力除以第一個 杠桿上的動力所得的商> 25。
【文檔編號】B62L3/08GK104097734SQ201410140581
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】蘇社芳 申請人:蘇社芳