專利名稱：雙向慣性助力制動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種自行車用的雙向慣性助力制動裝置?，F(xiàn)有的鉗形閘是由閘線直接操縱的杠桿機構和復位機構所組成。中國專利CN1052636A公開了一種利用鉸軸呈交角布置的慣性助力機構，它僅是具有車輪前進方向助力制動的效益，而自行車向后倒滑時存在不僅不能省力反而是起破壞制動性能的不足之處。
本發(fā)明的目的在于提供一種鉗爪通過兩個平行設置的帶軸柄的鉸接叉頭間接裝于閘架體兩翼對稱的兩個軸孔上，鉗爪既有夾持剎車功能又利用叉頭銷軸與軸柄中心線呈90°交角的關系，使二個鉗爪平面方向能前后擺動。鉗爪從臂端裝傳統(tǒng)的剎車塊，在閘架固定螺栓位置，設置對錐體式坡道滾，在左右鉗爪操縱力臂相向從上方切線延伸到對錐體谷底的位置設置爬坡滾子，可借助摩擦力帶動鉗爪向前或向后擺動，進而利用滾子爬坡原理增大剎車力。松閘線鉗爪靠兩個對稱的復位扭簧復位。這種原理的制動裝置可以設計成水平拉線的雙向慣性助力鉗形閘，也可以設計成中拉線的雙向慣性助力鉗形閘。它結構合理、制動省力、靈敏、可靠并實現(xiàn)了無論自行車前行或倒滑都能應用慣性助力和自由控制剎車力大小。它可以廣泛應用于普通型車、高級跑車、山地車等各型自行車上。
為了達到上述目的，本發(fā)明的具體解決方案之一，是左右兩個鉗爪的活動支點是通過兩個平行設置的帶軸柄的鉸接叉頭間接裝于月牙形向下彎的閘架體兩翼對稱的兩個軸孔上，使鉗爪既有借助軸柄具夾持剎車功能，又由于叉頭銷軸軸線與軸柄呈90°的關系。兩個鉗爪能前后擺動，鉗爪從臂端裝傳統(tǒng)的剎車塊。在鉗爪力臂一側，裝閘架固定螺栓的位置設置一個相對固定的半錐角為非自鎖角的對錐體式坡道滾，左右鉗爪的操縱力臂自活動支點以上，交相向對錐體的谷底上方切向延伸，其靠向對錐體谷底的位置設有爬坡滾子，右鉗爪的操縱力臂從設置爬坡滾子位置以上，使它折向水平仰角在10-20°之間延伸至閘架左邊沿以外，右鉗爪的操縱力臂端部裝閘線固定螺絲，左鉗爪的操縱力臂則自裝爬坡滾子位置不過閘架中心線即改為向上延伸，并且平面方向作折彎成凹形，避開右鉗爪延伸過來的操縱力臂。左鉗爪的操縱力臂的端部裝閘線調節(jié)螺絲其高度和右鉗爪操縱力臂相同。鉗爪由閘線操縱，以帶軸柄的叉頭為活動支點，鉗爪從臂端的剎車塊則相向壓迫車輪鋼圈的兩側，兩個鉗爪在車輪向前或向后的摩擦力帶動下擺動，擺動的鉗爪帶著其操縱力臂上的爬坡滾子首先消除由于初始鉗爪夾緊鋼圈而出現(xiàn)的爬坡滾子與坡道滾之間的間隙，壓向對錐體式坡道滾上的一個錐體，進而利用滾子爬坡的原理實現(xiàn)剎車時不論是自行車前行或倒滑兩個方向，均得以利用車輪慣性助力加大剎車制動力。松閘線，鉗爪靠套在鉸接叉頭上的復位扭簧復位解除剎車。左鉗爪操縱力臂不過中心線，是為了方便閘線彎曲靠近車身。閘線水平布置的目的是保持鉗爪的操縱同步性條件下，使本發(fā)明能在男女自行車和前后閘都得以任意安裝。
第二個方案是按此原理設計成中拉線的雙向慣性助力鉗形閘。該方案和水平拉線相比在滾子爬坡機構以下完全相同，僅需將自操縱力臂裝爬坡滾子以上改成對稱的交互從對錐體式坡道滾上方折向水平，并經(jīng)相互折彎避讓后延伸至對面閘架邊沿附近，操縱力臂端裝中拉線和配以傳統(tǒng)的中拉線附件如閘線輔助支點、拉鉤等即成為中拉線的雙向慣性助力鉗形閘。
附

圖1是自行車水平拉線的雙向慣性助力閘形整體結構及安裝示意圖。該圖為說明書摘要附圖。
附圖2是雙向慣性助力鉗形閘的側視示意圖。
附圖3是附圖1的俯視示意圖。
附圖4是A-A部位裝配關系的軸側示意圖。
附圖5是雙向慣性助力鉗形閘滾子爬坡部位B-B剖面示意圖。
附圖6是左鉗爪軸側示意圖。
附圖7是右鉗爪軸側示意圖。
附圖8是中拉線的雙向慣性助力鉗形閘整體結構主視圖。
從圖1可以看出鉗爪(2)(3)是通過帶軸柄的叉頭(4)(5)安裝在彎月狀的閘架體(1)上，在中心線比活動支點叉頭(4)(5)較高的閘架固定螺栓位置設置有可調偏心的對錐體式坡道滾(6)，坡道滾(6)內部有在錐面上設置的分檔鋼球彈性定位機構。搬動手柄(16)可方便地調整剎車塊間隙，左右鉗爪(2)(3)的操縱力臂交互從上方切線方向靠在對錐體式坡道滾(6)谷底部位裝有爬坡滾子(7)，調節(jié)手柄(16)上箭頭所指，順時針方向轉180°即錐體偏心轉到頂部，可滿足剎車塊最大磨損程度時滾子爬坡始終處在最佳位置。閘線調節(jié)螺絲(10)在本發(fā)明中只起拉緊閘線(9)的作用。圖中A-A剖面線展示了鉸接叉頭支耳(29)(37)設在鉗爪從臂和操縱力臂交接的拐彎處，銷軸(11)的中心線和車閘中心線有一個傾角，這樣布局出于結構上的方便，這和兩個鉗爪在夾持鋼圈后滾子爬坡運動鉗爪的從臂構成一種V型軌跡而要求銷軸有一個傾角布置相一致，參照車閘設計時采用的滾子爬坡角，并考慮鉗爪初始夾緊叉頭軸柄轉動因素，α角最佳在45°-50°之間。這樣滾子爬坡時帶軸柄的叉頭(4)(5)本身可以基本不轉，這有利于提高剎車的傳動效率。銷軸(11)和叉頭(4)(5)上的銷軸孔(43)是過盈配合，和鉗爪支耳(23)(37)上的銷軸孔(30)(38)是間隙配合。序號(13)是閘線固定螺絲;序號(15)是示意鋼圈;序號(19)是剎車塊(8)的固定螺母。
從圖2可以看出，鉗爪(2)(3)是用銷軸(11)裝在帶軸柄的叉頭體(4)(5)上，序號(23)是套在叉頭體(4)外面的復位扭簧，叉頭體(4)(5)是用軸檔(20)和螺栓(21)安裝在閘架體(1)上的軸孔(46)(47)中的。圖中還清楚看出對錐體式坡道滾(6)其軸線和鉗爪平面相垂直，在復位狀態(tài)爬坡滾子(7)處在對錐體式坡道滾(6)的谷底。圖中序號(17)是閘架安裝螺絲;序號(14)是安裝鞍座;序號(31)是剎車塊安裝耳，它和鉗爪平面呈90°扭轉關系。圖中箭頭所指是表示鉗爪繞銷軸(11)為支點朝車輪運動方向可以前后擺動。序號(32)(40)是鉗爪上的復位簧檔柱;序號(12)是滾子銷軸。
從圖3可以看出水平拉線的雙向慣性助力鉗形閘俯視的結構布局，鉗爪(2)的操縱力臂的向上延伸段作了凹形折彎處理，以避開右鉗爪(3)的操縱力臂(34)向左延伸通過。圖中看出閘架體(1)俯視是一個平板體，而在主視圖中閘架體(1)兩翼呈朝下的彎月狀。圖中可看出復位簧(22)(23)的死端它穿過閘架體(1)上的小孔，箭頭所指是示意自行車運動方向。另外可以看出鉗爪(2)(3)的所有安裝支耳都設在鉗爪的背面，這就使鉗爪的正面保持平滑美觀。
從圖4可以看出鉗爪(2)(3)、叉頭(4)(5)和閘架體(1)之間的裝配關系。鉗爪(2)(3)的支耳卡在叉頭(4)(5)的叉口(50)中，用銷軸(11)相連，而軸線和銷軸(11)呈90°關系的叉頭(4)的軸柄(51)將裝入閘架體(1)上平行的軸孔(46)(47)中，可以自由轉動。序號(42)是內螺紋，復位簧(22)(23)套在叉頭(4)(5)上，復位簧死端(44)插在閘架體(1)的(48)(49)孔中。左右叉頭(4)(5)完全相同。復位簧(23)(22)是對稱的，左復位簧(23)是左旋向，右復位簧(22)是右旋向。(44)是復位簧死端。閘架體(1)中間序號(45)是內螺紋。
從圖5可以看出附圖1的B-B剖面清楚的表示了雙向慣性助力鉗形閘滾子爬坡機構的特征。半錐角β是非自鎖的滾子爬坡角，β角最佳在35-40°之間。安裝螺栓(17)的另一端兼為對錐體式坡道滾(6)的芯軸(25)，芯軸頭部有螺紋(58)。中間是帶扁方的錐形凸臺(41)，作為安裝螺栓一端是全絲扣，首先擰緊在閘架體(1)的螺孔(45)上，序號(14)是配合自行車安裝需要的鞍座;對錐體式坡道滾(6)的軸孔對于錐體的軸線有一定的偏心度，其前端有和芯軸上錐形臺階(41)相配合的內錐面，坡道滾(6)間隙配合套在芯軸(25)上，坡道滾(6)左端的分檔調節(jié)鋼球彈性定機構由右端的內錐面(52)、帶相應外錐面的拚帽(54)以及鋼球(59)、彈簧(60)和封頭螺母(24)所組成，在內錐面(52)上有圓周均布的鋼球定位球窩(53)，其數(shù)是6-8個，在拼帽(54)的外錐面和球窩(53)同一直徑上，垂直錐面有裝彈簧(60)、鋼球(59)的孔(55)。序號(56)是內螺紋，(57)是螺母。裝配后用拼帽(54)調整到適當間隙，然后用封頭螺母(24)鎖死，搬手柄(16)即可利用分檔調節(jié)鋼球彈性定位來調整剎車間隙。本發(fā)明鋼球彈性定位設在錐面上是利用了半錐角θ是近于自鎖的臨界角(即略大于自鎖角)，當鉗爪擺動滾子爬坡時的軸向力使坡道滾(6)在錐形臺階(41)或拼帽(54)外錐面上具有較大的摩擦力，加上鋼球定位力它能可靠地阻止?jié)L子爬坡時可能由于坡道滾(6)可調偏心出現(xiàn)的轉矩而變位，保證了調整剎車間隙的操作十分輕便。θ角在25-30°之間。序號(61)(62)是防塵墊。序號(67)是扳手孔。
附圖6可以看出水平拉線的雙向慣性助力鉗形閘左鉗爪(2)結構特點。序號(29)是和叉頭的叉口(50)鉸接的支耳，它處在鉗爪拐彎處。序號(30)是銷軸孔，圖中可以看出，為了叉頭和鉗爪(2)(3)裝配位置的緊湊，鉗爪(2)(3)在支耳(29)(37)部位鉗爪平面方向作了波形彎曲。本示意圖還可看出操縱力臂(33)上的爬坡滾子支耳(27)，鉸接支耳(29)，復位檔柱(32)均設計在鉗爪的背面，保持了正面的平滑美觀性。鉗爪斷面為了提高剛性和強度做成鼓凸形狀，剎車塊安裝耳(31)平面和鉸軸孔(30)的軸線呈90°。在爬坡滾子支耳(27)以上，在鉗爪操縱臂平面方向作凹形處理以避讓右鉗爪(3)的操縱力臂的爬坡滾子支耳(35)以上部位交叉伸過。序號(26)是裝閘線調節(jié)螺絲的內螺紋，序號(18)是剎車塊調節(jié)槽。
附圖7可以看出右鉗爪(3)自爬坡滾子支耳(35)以下的結構和左鉗爪對稱的，僅方向相反，所不同的是操縱力臂(34)自支耳(35)以上向回折，呈仰角10-20°延伸至左面閘架邊沿以外，其操縱力臂端部是扁方的閘線固定螺絲孔(39)。圖中序號(36)是爬坡滾子銷軸孔;(38)是鉸接支耳銷軸孔;(40)是復位簧檔柱;序號(18)是剎車塊調節(jié)槽。
附圖8可以清楚看出中拉線的雙向慣性助力鉗形閘和附圖1展示的水平拉線雙向慣性助力鉗形閘相比僅在操縱力臂爬坡滾子(7)以上改成對稱的交互折向水平延伸到對面的閘架邊沿附近，閘線(9)間接通過拉鉤(64)和中拉線(63)從中以等腰三角形向上拉實現(xiàn)剎車的。圖中序號(65)是閘線輔助支點，它固定在自行車車架上。序號(13)是閘線固定螺絲;序號(66)是中拉線固定螺絲。這種方案的優(yōu)點是有更可靠的鉗爪同步性。但缺點是增加了中拉線(63)及閘線輔助支點(65)等附件。
實施例附圖1至7所展示的是按照雙向慣性助力制動裝置原理設計成水平拉線鉗形閘的最佳實施例。鉗爪(2)(3)通過帶軸柄的叉頭(4)(5)間接裝在月牙形向下彎曲的閘架體(1)兩翼對稱的軸孔(46)(47)上，鉗爪操縱力臂上的爬坡滾子(7)從切線方向靠在閘架固定螺栓部位的對錐體式坡道滾(6)的谷底，而右鉗爪的操縱力臂(34)自爬坡滾子(7)以上向左延伸越過向上延伸的左鉗爪操縱力臂(33)，這就構成了一種剪刀機構，當搬轉坡道滾的分級鋼球彈性定位機構的手柄(16)，調整好剎車間隙，并拉緊閘線(9)，使?jié)L子爬坡機構處在最佳位置。騎車人操縱閘線(9)，鉗爪以叉頭軸柄(51)為轉動支點，使剎車塊(8)壓向鋼圈(15)的兩側，在剎車塊和車輪鋼圈接觸后，不論車輪前行或后退，必然受摩擦力的作用，帶動鉗爪(2)(3)以銷軸(11)為轉動支點擺動，首先消除由于初始夾緊動作而出現(xiàn)的爬坡滾子(7)和坡道滾(6)之間的間隙而壓向一個錐體，只要車輪運動，并且操縱閘線繼續(xù)跟進，就可利用滾子在坡道滾(6)錐體上爬坡，增大剎車力，直至制動力的平衡。制動力的大小和用作省力作用的錐體的半錐角β的大小以及手操作閘線力相關，因此可以方便地隨意控制，而松閘線由于β角是非自鎖角，鉗爪(2)(3)靠復位扭簧(22)(23)順利復位。
圖8是應用雙向慣性助力制動裝置原理設計成的中拉線慣性助力鉗形閘的最佳實施例，自操縱力臂的爬坡滾(7)以下和上述水平拉線的雙向慣性助力鉗形閘完全一樣，僅從操縱力臂的爬坡滾子(7)以上也改成左右鉗爪操縱力臂完全對稱結構，交互(經(jīng)折彎避讓)將操縱力臂折向水平延伸到對面鉗閘的邊沿附近，并配以傳統(tǒng)的中拉線的拉鉤(64)，閘線輔助支點(65)和中拉線(63)、中拉線固定螺絲(66)等，從中以等腰三角形受力形式向上拉實現(xiàn)剎車，其慣性助力作用完全和實施例1闡述的相同。
權利要求
1.一種自行車用雙向慣性助力制動裝置，其特征在于兩個鉗爪(2)(3)通過兩個平行設置的帶軸柄的鉸接叉頭(4)(5)，間接裝于架體(1)兩翼對稱的兩個軸孔(46)(47)上，使鉗爪既有夾持功能又利用軸線與叉頭的軸柄(51)呈90°的叉頭銷軸(11)，使二個鉗爪能前后擺動，鉗爪的從臂端裝傳統(tǒng)的剎車塊(8)，鉗爪力臂一側在閘架固定螺栓位置設置了對錐體式坡道滾(6)，在坡道滾(6)的端部設有分檔鋼球彈性定位的剎車間隙調整機構，在左右鉗爪操縱力臂(33)(34)交相向對錐體的谷底上方切向延伸，其靠向對錐體谷底的位置設有爬坡滾子(7)，右鉗爪操縱力臂(34)從設置爬坡滾子位置以上，折向水平仰角約10-20°延伸至閘架左邊沿以外，右鉗爪操縱力臂(34)端部裝閘線固定螺絲(13)，左鉗爪的操縱力臂(33)的端部裝閘線調節(jié)螺絲(10)，其高度和右鉗爪操縱力臂相同，鉗爪由閘線(9)操縱，以帶軸柄的叉頭(4)(5)為活動支點，鉗爪從臂端的剎車塊(8)則相向壓迫車輪鋼圈(15)的兩側，兩個鉗爪在車輪向前或向后的摩擦力帶動下擺動，擺動的鉗爪(2)(3)帶著其操縱力臂(33)(34)上的爬坡滾子(7)首先消除由初始夾緊而出現(xiàn)的滾子(7)與對錐體式坡道滾(6)之間的間隙，壓向對錐體式坡道滾(6)的一個錐體，進而利用滾子爬坡的原理，實現(xiàn)剎車時不論是自行車前行或倒滑兩個方向均得以利用車輪慣性助力，加大剎車制動力，松閘線(9)，鉗爪(2)(3)靠套在帶軸柄的鉸接叉頭(4)(5)上的復位扭簧(22)(23)復位解除剎車。
2.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于相對固定在閘架體(1)上的對錐體式坡道滾(6)其錐體軸線和鉗爪(2)(3)構成的平面相垂直。
3.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于對錐體式坡道滾(6)用于滾子爬坡的錐體的半錐角β是非自鎖角，β角最佳在30°-40°之間。
4.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于對錐體式坡道滾(6)其安裝軸孔對于錐體軸線是偏心設置的。
5.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于對錐體式坡道滾(6)上用于剎車間隙調整的分檔調節(jié)鋼球彈性定位機構是由設在坡道滾(6)右端的內錐面(52)，帶相應外錐面的拼帽(54)以及鋼球(59)、彈簧(60)和鎖緊螺母(24)所組成，在內錐面(52)上有圓周鈞布的鋼球定位球窩(53)，其數(shù)量是6-10個，在拼帽(54)的外錐面和球窩(53)同一直徑上，有垂直于該錐面裝彈簧(60)、鋼球(59)的沉孔(55)。
6.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于設置鋼球彈性定位機構的錐體半錐角θ是近于自鎖的臨界角，θ角最佳在25°-30°之間。
7.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于對錐體式坡道滾(6)右端外緣上設有用于車閘間隙調整的手柄(16)。
8.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于鉗爪(2)(3)復位狀態(tài)，叉頭銷軸(11)的軸線和車閘中心線之間有一個傾斜角α，α最佳在45°-50°之間。
9.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于鉗爪(2)(3)上的鉸接支耳(29)(37)以及操縱力臂(33)(34)上爬坡滾子的支耳(27)(35)，均設置在鉗爪的背面。
10.按照權利要求1所述的雙向慣性助力制動裝置，其特征在于需要做成中拉線的雙向慣性助力鉗形閘時，僅需將兩個鉗爪(2)(3)的操縱力臂(33)(34)自爬坡滾子(7)以上改變成對稱的交互折向水平延伸到對面的閘架邊沿附近，閘線(9)即可間接通過輔助支點(65)、拉鉤(64)和中拉線(63)實行中拉線方式操縱。
全文摘要
本發(fā)明是一種自行車用雙向慣性助力制動裝置。其特征在于鉗爪通過兩個帶軸柄的鉸接叉頭，裝于閘架體兩翼對稱的兩個軸孔上，鉗爪既有夾持功能又利用叉頭銷軸使二個鉗爪能前后擺動。鉗爪從臂端裝傳統(tǒng)的剎車塊，在操縱力臂上設有爬坡滾子，并從上方切向靠在閘架固定螺栓位置的對錐體式滾子爬坡坡道滾的谷底。鉗爪由閘線操縱，它既夾持剎車，又無論車輪前行或倒滑均可借助摩擦力帶動鉗爪向前或向后擺動，進而利用滾子爬坡增大剎車力。
文檔編號B62L1/12GK1066250SQ92103820
公開日1992年11月18日 申請日期1992年5月29日 優(yōu)先權日1992年5月29日
發(fā)明者陳月輝 申請人:陳月輝