专利名称：双向惯性助力制动装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种自行车用的双向惯性助力制动装置。现有的钳形闸是由闸线直接操纵的杠杆机构和复位机构所组成。中国专利CN1052636A公开了一种利用铰轴呈交角布置的惯性助力机构，它仅是具有车轮前进方向助力制动的效益，而自行车向后倒滑时存在不仅不能省力反而是起破坏制动性能的不足之处。
本发明的目的在于提供一种钳爪通过两个平行设置的带轴柄的铰接叉头间接装于闸架体两翼对称的两个轴孔上，钳爪既有夹持刹车功能又利用叉头销轴与轴柄中心线呈90°交角的关系，使二个钳爪平面方向能前后摆动。钳爪从臂端装传统的刹车块，在闸架固定螺栓位置，设置对锥体式坡道滚，在左右钳爪操纵力臂相向从上方切线延伸到对锥体谷底的位置设置爬坡滚子，可借助摩擦力带动钳爪向前或向后摆动，进而利用滚子爬坡原理增大刹车力。松闸线钳爪靠两个对称的复位扭簧复位。这种原理的制动装置可以设计成水平拉线的双向惯性助力钳形闸，也可以设计成中拉线的双向惯性助力钳形闸。它结构合理、制动省力、灵敏、可靠并实现了无论自行车前行或倒滑都能应用惯性助力和自由控制刹车力大小。它可以广泛应用于普通型车、高级跑车、山地车等各型自行车上。
为了达到上述目的，本发明的具体解决方案之一，是左右两个钳爪的活动支点是通过两个平行设置的带轴柄的铰接叉头间接装于月牙形向下弯的闸架体两翼对称的两个轴孔上，使钳爪既有借助轴柄具夹持刹车功能，又由于叉头销轴轴线与轴柄呈90°的关系。两个钳爪能前后摆动，钳爪从臂端装传统的刹车块。在钳爪力臂一侧，装闸架固定螺栓的位置设置一个相对固定的半锥角为非自锁角的对锥体式坡道滚，左右钳爪的操纵力臂自活动支点以上，交相向对锥体的谷底上方切向延伸，其靠向对锥体谷底的位置设有爬坡滚子，右钳爪的操纵力臂从设置爬坡滚子位置以上，使它折向水平仰角在10-20°之间延伸至闸架左边沿以外，右钳爪的操纵力臂端部装闸线固定螺丝，左钳爪的操纵力臂则自装爬坡滚子位置不过闸架中心线即改为向上延伸，并且平面方向作折弯成凹形，避开右钳爪延伸过来的操纵力臂。左钳爪的操纵力臂的端部装闸线调节螺丝其高度和右钳爪操纵力臂相同。钳爪由闸线操纵，以带轴柄的叉头为活动支点，钳爪从臂端的刹车块则相向压迫车轮钢圈的两侧，两个钳爪在车轮向前或向后的摩擦力带动下摆动，摆动的钳爪带着其操纵力臂上的爬坡滚子首先消除由于初始钳爪夹紧钢圈而出现的爬坡滚子与坡道滚之间的间隙，压向对锥体式坡道滚上的一个锥体，进而利用滚子爬坡的原理实现刹车时不论是自行车前行或倒滑两个方向，均得以利用车轮惯性助力加大刹车制动力。松闸线，钳爪靠套在铰接叉头上的复位扭簧复位解除刹车。左钳爪操纵力臂不过中心线，是为了方便闸线弯曲靠近车身。闸线水平布置的目的是保持钳爪的操纵同步性条件下，使本发明能在男女自行车和前后闸都得以任意安装。
第二个方案是按此原理设计成中拉线的双向惯性助力钳形闸。该方案和水平拉线相比在滚子爬坡机构以下完全相同，仅需将自操纵力臂装爬坡滚子以上改成对称的交互从对锥体式坡道滚上方折向水平，并经相互折弯避让后延伸至对面闸架边沿附近，操纵力臂端装中拉线和配以传统的中拉线附件如闸线辅助支点、拉钩等即成为中拉线的双向惯性助力钳形闸。
附
图1是自行车水平拉线的双向惯性助力闸形整体结构及安装示意图。该图为说明书摘要附图。
附图2是双向惯性助力钳形闸的侧视示意图。
附图3是附图1的俯视示意图。
附图4是A-A部位装配关系的轴侧示意图。
附图5是双向惯性助力钳形闸滚子爬坡部位B-B剖面示意图。
附图6是左钳爪轴侧示意图。
附图7是右钳爪轴侧示意图。
附图8是中拉线的双向惯性助力钳形闸整体结构主视图。
从图1可以看出钳爪(2)(3)是通过带轴柄的叉头(4)(5)安装在弯月状的闸架体(1)上，在中心线比活动支点叉头(4)(5)较高的闸架固定螺栓位置设置有可调偏心的对锥体式坡道滚(6)，坡道滚(6)内部有在锥面上设置的分档钢球弹性定位机构。搬动手柄(16)可方便地调整刹车块间隙，左右钳爪(2)(3)的操纵力臂交互从上方切线方向靠在对锥体式坡道滚(6)谷底部位装有爬坡滚子(7)，调节手柄(16)上箭头所指，顺时针方向转180°即锥体偏心转到顶部，可满足刹车块最大磨损程度时滚子爬坡始终处在最佳位置。闸线调节螺丝(10)在本发明中只起拉紧闸线(9)的作用。图中A-A剖面线展示了铰接叉头支耳(29)(37)设在钳爪从臂和操纵力臂交接的拐弯处，销轴(11)的中心线和车闸中心线有一个倾角，这样布局出于结构上的方便，这和两个钳爪在夹持钢圈后滚子爬坡运动钳爪的从臂构成一种V型轨迹而要求销轴有一个倾角布置相一致，参照车闸设计时采用的滚子爬坡角，并考虑钳爪初始夹紧叉头轴柄转动因素，α角最佳在45°-50°之间。这样滚子爬坡时带轴柄的叉头(4)(5)本身可以基本不转，这有利于提高刹车的传动效率。销轴(11)和叉头(4)(5)上的销轴孔(43)是过盈配合，和钳爪支耳(23)(37)上的销轴孔(30)(38)是间隙配合。序号(13)是闸线固定螺丝;序号(15)是示意钢圈;序号(19)是刹车块(8)的固定螺母。
从图2可以看出，钳爪(2)(3)是用销轴(11)装在带轴柄的叉头体(4)(5)上，序号(23)是套在叉头体(4)外面的复位扭簧，叉头体(4)(5)是用轴档(20)和螺栓(21)安装在闸架体(1)上的轴孔(46)(47)中的。图中还清楚看出对锥体式坡道滚(6)其轴线和钳爪平面相垂直，在复位状态爬坡滚子(7)处在对锥体式坡道滚(6)的谷底。图中序号(17)是闸架安装螺丝;序号(14)是安装鞍座;序号(31)是刹车块安装耳，它和钳爪平面呈90°扭转关系。图中箭头所指是表示钳爪绕销轴(11)为支点朝车轮运动方向可以前后摆动。序号(32)(40)是钳爪上的复位簧档柱;序号(12)是滚子销轴。
从图3可以看出水平拉线的双向惯性助力钳形闸俯视的结构布局，钳爪(2)的操纵力臂的向上延伸段作了凹形折弯处理，以避开右钳爪(3)的操纵力臂(34)向左延伸通过。图中看出闸架体(1)俯视是一个平板体，而在主视图中闸架体(1)两翼呈朝下的弯月状。图中可看出复位簧(22)(23)的死端它穿过闸架体(1)上的小孔，箭头所指是示意自行车运动方向。另外可以看出钳爪(2)(3)的所有安装支耳都设在钳爪的背面，这就使钳爪的正面保持平滑美观。
从图4可以看出钳爪(2)(3)、叉头(4)(5)和闸架体(1)之间的装配关系。钳爪(2)(3)的支耳卡在叉头(4)(5)的叉口(50)中，用销轴(11)相连，而轴线和销轴(11)呈90°关系的叉头(4)的轴柄(51)将装入闸架体(1)上平行的轴孔(46)(47)中，可以自由转动。序号(42)是内螺纹，复位簧(22)(23)套在叉头(4)(5)上，复位簧死端(44)插在闸架体(1)的(48)(49)孔中。左右叉头(4)(5)完全相同。复位簧(23)(22)是对称的，左复位簧(23)是左旋向，右复位簧(22)是右旋向。(44)是复位簧死端。闸架体(1)中间序号(45)是内螺纹。
从图5可以看出附图1的B-B剖面清楚的表示了双向惯性助力钳形闸滚子爬坡机构的特征。半锥角β是非自锁的滚子爬坡角，β角最佳在35-40°之间。安装螺栓(17)的另一端兼为对锥体式坡道滚(6)的芯轴(25)，芯轴头部有螺纹(58)。中间是带扁方的锥形凸台(41)，作为安装螺栓一端是全丝扣，首先拧紧在闸架体(1)的螺孔(45)上，序号(14)是配合自行车安装需要的鞍座;对锥体式坡道滚(6)的轴孔对于锥体的轴线有一定的偏心度，其前端有和芯轴上锥形台阶(41)相配合的内锥面，坡道滚(6)间隙配合套在芯轴(25)上，坡道滚(6)左端的分档调节钢球弹性定机构由右端的内锥面(52)、带相应外锥面的拚帽(54)以及钢球(59)、弹簧(60)和封头螺母(24)所组成，在内锥面(52)上有圆周均布的钢球定位球窝(53)，其数是6-8个，在拼帽(54)的外锥面和球窝(53)同一直径上，垂直锥面有装弹簧(60)、钢球(59)的孔(55)。序号(56)是内螺纹，(57)是螺母。装配后用拼帽(54)调整到适当间隙，然后用封头螺母(24)锁死，搬手柄(16)即可利用分档调节钢球弹性定位来调整刹车间隙。本发明钢球弹性定位设在锥面上是利用了半锥角θ是近于自锁的临界角(即略大于自锁角)，当钳爪摆动滚子爬坡时的轴向力使坡道滚(6)在锥形台阶(41)或拼帽(54)外锥面上具有较大的摩擦力，加上钢球定位力它能可靠地阻止滚子爬坡时可能由于坡道滚(6)可调偏心出现的转矩而变位，保证了调整刹车间隙的操作十分轻便。θ角在25-30°之间。序号(61)(62)是防尘垫。序号(67)是扳手孔。
附图6可以看出水平拉线的双向惯性助力钳形闸左钳爪(2)结构特点。序号(29)是和叉头的叉口(50)铰接的支耳，它处在钳爪拐弯处。序号(30)是销轴孔，图中可以看出，为了叉头和钳爪(2)(3)装配位置的紧凑，钳爪(2)(3)在支耳(29)(37)部位钳爪平面方向作了波形弯曲。本示意图还可看出操纵力臂(33)上的爬坡滚子支耳(27)，铰接支耳(29)，复位档柱(32)均设计在钳爪的背面，保持了正面的平滑美观性。钳爪断面为了提高刚性和强度做成鼓凸形状，刹车块安装耳(31)平面和铰轴孔(30)的轴线呈90°。在爬坡滚子支耳(27)以上，在钳爪操纵臂平面方向作凹形处理以避让右钳爪(3)的操纵力臂的爬坡滚子支耳(35)以上部位交叉伸过。序号(26)是装闸线调节螺丝的内螺纹，序号(18)是刹车块调节槽。
附图7可以看出右钳爪(3)自爬坡滚子支耳(35)以下的结构和左钳爪对称的，仅方向相反，所不同的是操纵力臂(34)自支耳(35)以上向回折，呈仰角10-20°延伸至左面闸架边沿以外，其操纵力臂端部是扁方的闸线固定螺丝孔(39)。图中序号(36)是爬坡滚子销轴孔;(38)是铰接支耳销轴孔;(40)是复位簧档柱;序号(18)是刹车块调节槽。
附图8可以清楚看出中拉线的双向惯性助力钳形闸和附图1展示的水平拉线双向惯性助力钳形闸相比仅在操纵力臂爬坡滚子(7)以上改成对称的交互折向水平延伸到对面的闸架边沿附近，闸线(9)间接通过拉钩(64)和中拉线(63)从中以等腰三角形向上拉实现刹车的。图中序号(65)是闸线辅助支点，它固定在自行车车架上。序号(13)是闸线固定螺丝;序号(66)是中拉线固定螺丝。这种方案的优点是有更可靠的钳爪同步性。但缺点是增加了中拉线(63)及闸线辅助支点(65)等附件。
实施例附图1至7所展示的是按照双向惯性助力制动装置原理设计成水平拉线钳形闸的最佳实施例。钳爪(2)(3)通过带轴柄的叉头(4)(5)间接装在月牙形向下弯曲的闸架体(1)两翼对称的轴孔(46)(47)上，钳爪操纵力臂上的爬坡滚子(7)从切线方向靠在闸架固定螺栓部位的对锥体式坡道滚(6)的谷底，而右钳爪的操纵力臂(34)自爬坡滚子(7)以上向左延伸越过向上延伸的左钳爪操纵力臂(33)，这就构成了一种剪刀机构，当搬转坡道滚的分级钢球弹性定位机构的手柄(16)，调整好刹车间隙，并拉紧闸线(9)，使滚子爬坡机构处在最佳位置。骑车人操纵闸线(9)，钳爪以叉头轴柄(51)为转动支点，使刹车块(8)压向钢圈(15)的两侧，在刹车块和车轮钢圈接触后，不论车轮前行或后退，必然受摩擦力的作用，带动钳爪(2)(3)以销轴(11)为转动支点摆动，首先消除由于初始夹紧动作而出现的爬坡滚子(7)和坡道滚(6)之间的间隙而压向一个锥体，只要车轮运动，并且操纵闸线继续跟进，就可利用滚子在坡道滚(6)锥体上爬坡，增大刹车力，直至制动力的平衡。制动力的大小和用作省力作用的锥体的半锥角β的大小以及手操作闸线力相关，因此可以方便地随意控制，而松闸线由于β角是非自锁角，钳爪(2)(3)靠复位扭簧(22)(23)顺利复位。
图8是应用双向惯性助力制动装置原理设计成的中拉线惯性助力钳形闸的最佳实施例，自操纵力臂的爬坡滚(7)以下和上述水平拉线的双向惯性助力钳形闸完全一样，仅从操纵力臂的爬坡滚子(7)以上也改成左右钳爪操纵力臂完全对称结构，交互(经折弯避让)将操纵力臂折向水平延伸到对面钳闸的边沿附近，并配以传统的中拉线的拉钩(64)，闸线辅助支点(65)和中拉线(63)、中拉线固定螺丝(66)等，从中以等腰三角形受力形式向上拉实现刹车，其惯性助力作用完全和实施例1阐述的相同。
权利要求
1.一种自行车用双向惯性助力制动装置，其特征在于两个钳爪(2)(3)通过两个平行设置的带轴柄的铰接叉头(4)(5)，间接装于架体(1)两翼对称的两个轴孔(46)(47)上，使钳爪既有夹持功能又利用轴线与叉头的轴柄(51)呈90°的叉头销轴(11)，使二个钳爪能前后摆动，钳爪的从臂端装传统的刹车块(8)，钳爪力臂一侧在闸架固定螺栓位置设置了对锥体式坡道滚(6)，在坡道滚(6)的端部设有分档钢球弹性定位的刹车间隙调整机构，在左右钳爪操纵力臂(33)(34)交相向对锥体的谷底上方切向延伸，其靠向对锥体谷底的位置设有爬坡滚子(7)，右钳爪操纵力臂(34)从设置爬坡滚子位置以上，折向水平仰角约10-20°延伸至闸架左边沿以外，右钳爪操纵力臂(34)端部装闸线固定螺丝(13)，左钳爪的操纵力臂(33)的端部装闸线调节螺丝(10)，其高度和右钳爪操纵力臂相同，钳爪由闸线(9)操纵，以带轴柄的叉头(4)(5)为活动支点，钳爪从臂端的刹车块(8)则相向压迫车轮钢圈(15)的两侧，两个钳爪在车轮向前或向后的摩擦力带动下摆动，摆动的钳爪(2)(3)带着其操纵力臂(33)(34)上的爬坡滚子(7)首先消除由初始夹紧而出现的滚子(7)与对锥体式坡道滚(6)之间的间隙，压向对锥体式坡道滚(6)的一个锥体，进而利用滚子爬坡的原理，实现刹车时不论是自行车前行或倒滑两个方向均得以利用车轮惯性助力，加大刹车制动力，松闸线(9)，钳爪(2)(3)靠套在带轴柄的铰接叉头(4)(5)上的复位扭簧(22)(23)复位解除刹车。
2.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于相对固定在闸架体(1)上的对锥体式坡道滚(6)其锥体轴线和钳爪(2)(3)构成的平面相垂直。
3.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于对锥体式坡道滚(6)用于滚子爬坡的锥体的半锥角β是非自锁角，β角最佳在30°-40°之间。
4.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于对锥体式坡道滚(6)其安装轴孔对于锥体轴线是偏心设置的。
5.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于对锥体式坡道滚(6)上用于刹车间隙调整的分档调节钢球弹性定位机构是由设在坡道滚(6)右端的内锥面(52)，带相应外锥面的拼帽(54)以及钢球(59)、弹簧(60)和锁紧螺母(24)所组成，在内锥面(52)上有圆周钧布的钢球定位球窝(53)，其数量是6-10个，在拼帽(54)的外锥面和球窝(53)同一直径上，有垂直于该锥面装弹簧(60)、钢球(59)的沉孔(55)。
6.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于设置钢球弹性定位机构的锥体半锥角θ是近于自锁的临界角，θ角最佳在25°-30°之间。
7.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于对锥体式坡道滚(6)右端外缘上设有用于车闸间隙调整的手柄(16)。
8.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于钳爪(2)(3)复位状态，叉头销轴(11)的轴线和车闸中心线之间有一个倾斜角α，α最佳在45°-50°之间。
9.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于钳爪(2)(3)上的铰接支耳(29)(37)以及操纵力臂(33)(34)上爬坡滚子的支耳(27)(35)，均设置在钳爪的背面。
10.按照权利要求1所述的双向惯性助力制动装置，其特征在于需要做成中拉线的双向惯性助力钳形闸时，仅需将两个钳爪(2)(3)的操纵力臂(33)(34)自爬坡滚子(7)以上改变成对称的交互折向水平延伸到对面的闸架边沿附近，闸线(9)即可间接通过辅助支点(65)、拉钩(64)和中拉线(63)实行中拉线方式操纵。
全文摘要
本发明是一种自行车用双向惯性助力制动装置。其特征在于钳爪通过两个带轴柄的铰接叉头，装于闸架体两翼对称的两个轴孔上，钳爪既有夹持功能又利用叉头销轴使二个钳爪能前后摆动。钳爪从臂端装传统的刹车块，在操纵力臂上设有爬坡滚子，并从上方切向靠在闸架固定螺栓位置的对锥体式滚子爬坡坡道滚的谷底。钳爪由闸线操纵，它既夹持刹车，又无论车轮前行或倒滑均可借助摩擦力带动钳爪向前或向后摆动，进而利用滚子爬坡增大刹车力。
文档编号B62L1/12GK1066250SQ92103820
公开日1992年11月18日 申请日期1992年5月29日 优先权日1992年5月29日
发明者陈月辉 申请人:陈月辉