刹车操作装置及单车、电动车、平衡车的制作方法

该发明涉自行车、山地车、电动车、平衡车等技术领域中广泛存在的刹车装置。

背景技术：

在自行车、山地车、电动车等非机动车量中，通常由液压油控制的刹车和钢绞线控制的刹车。

以山地车为例，刹车系统包括刹车操作装置、刹车执行装置和传递装置，其中的刹车操作装置是手部操作装置，即，通过手部的操作，实现动作，属于动力端，传递装置通常为油控线或者钢绞线，刹车执行装置通常为碟刹或者剪刀刹。本发明针对上述的刹车操作装置进行的改进。

传统的刹车操作装置，通常是作为一个附件固定在车子的车把部位，手握车把，需要刹车时，以手指的力量扣动操作手柄，实现动作，以日本岛野株式会社在中国提交并公开的发明专利为例，该发明公开号cn1443680a，公布了一种自行车刹车操作装置，。

现有的刹车操作系统，由于采用手指操作，即通过手指的力量产生动力，力量有限，当骑行人发现险情后到执行刹车动作需要多个动作，造成刹车距离较长。

根据申请人的观察，结合大多数人的习惯，通常是手握车把，只有在需要刹车时，才将手指作用于刹车手柄，这样，在刹车过程中，实质上进行了多个动作，包括松开手指，手指作用于刹车手柄，握紧手指，共三个动作。在人体生理学中，每一个动作指令的发出到执行，正常人的反应时间为0.15秒-0.4秒，按照最短的0.15秒计算，三个动作完成时耗时0.45秒，耗时还是较多的。

本发明就是针对以上问题，将上述的刹车过程压缩为一个动作，通过本装置的使用，可以将使用自行车的使用者的反映时间控制在一个动作时间，且力量有原有的手指操作改为手腕操作，从而取得更好的刹车效果和更加的骑行体验。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种刹车操作装置，该装置可以被广泛的应用于自行车、山地车、电动车、平衡车等小体积的框架类车中，首要解决的技术问题是，提供一种全新的刹车方式，使用手腕的力量进行操作，次要技术问题是，缩短操作时间，争取危险处置的时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

刹车操作装置，包括固定轴筒、内侧执行部、外侧执行部、填充物和车把套，其特征在于，

所述固定轴筒位于车把架外端，且在固定轴筒的外端通过拉栓自内向外固定安装内侧执行部和外侧执行部；

所述内侧执行部具有：第一固定件、第一大齿轮、第一小齿轮、第一齿圈、第一压紧盘、第一丝杆和油缸筒，其中，在第一固定件)端部的固定盘上均匀布置有三个安装柱和三个拉栓穿孔，且安装柱和拉栓穿孔间隔布置，在第一固定件中央设置第一阶梯孔，所述第一压紧盘上设置有安装柱穿孔和拉栓穿孔，以及一个中心圆孔；所述第一丝杠穿过第一固定件中的阶梯孔后与第一小齿轮进行螺纹配合，第一小齿轮转动时，带动第一丝杠直线进给；三个第一大齿轮分别安装在三个安装柱上，并在外侧使用第一压紧盘盖住后紧固；与三个第一大齿轮啮合的第一小齿轮被限定在第一压紧盘和第一固定件之间，能够转动；第一齿圈的齿部与三个第一大齿轮进行啮合；在第一丝杠的端部固定一个同轴设置的油缸筒，所述油缸筒与所述第一阶梯孔通过直线导向结构滑动配合，所述油缸筒中具有容纳活塞的空腔，在第一丝杠中具有与油缸筒贯通的油道，所述油道与液压油软管进行连通，软管的另一端与刹车执行端连接；

所述外侧执行部具有：第二固定件、第二大齿轮、第二小齿轮、第二齿圈、第二压紧盘、第二丝杆和活塞杆，其中，第二固定件、第二大齿轮、第二小齿轮、第二齿圈、第二压紧盘和第二丝杆分别与内侧执行部中的第一固定件、第一大齿轮、第一小齿轮、第一齿圈、第一压紧盘、第一丝杆结构及安装方式相同，所述第二丝杠与活塞杆同轴设置且采用一体设计结构，在第二丝杠和第二固定件阶梯孔之间设置有花键结构；

所述第二丝杠上螺纹和第一丝杠上螺纹的旋向是相反的，

所述活塞杆的端部设置活塞，活塞上设置有油封密封环，所述活塞与油缸筒内部进行活塞配合，在油缸筒内部形成一个液压油腔，初始状态下，液压油腔内充满液压油；

所述第二齿圈和第二齿圈同时与所述车把套紧固连接，转动车把套，液压油受压迫。

在第一固定件、第二固定件外侧与车把套之间的空间中设有填充物。

所述填充物橡胶件、聚四氟乙烯件或海绵。

所述直线导向结构包括设置在阶梯孔上的导向槽和设置在油缸筒外表面设置有直线导向凸起，所述直线导向凸起与第一固定件阶梯孔中的导向槽配合。

所述车把套的外侧敞口处设置一个端盖进行封堵。

一种自行单车，其特征在于，所述自行车左右车把中分别配置所述的刹车操作装置，且所述刹车操作装置通过油压线连接刹车执行装置，转动车把套，实现刹车，反向转动车把套，刹车执行装置松开。

一种电动车，其特征在于，所述电动车左车把中配置所述的刹车操作装置，且所述刹车操作装置通过油压线连接刹车执行装置，转动车把套，实现刹车，反向转动车把套，刹车执行装置松开。

一种平衡车，其特征在于，所述平衡车左车把中配置所述的刹车操作装置，且所述刹车操作装置通过油压线连接刹车执行装置，转动车把套，实现刹车，反向转动车把套，刹车执行装置松开。

本发明的有益效果是：

1、将车把与原有的刹车手柄合二为一，结构上更加巧妙和合理。

2、利用手腕的力量操作刹车，手腕的力量更加强，刹车效果更加突出。

3、丝杠机构具有自锁功能，不需要双手持续操作，更加有利于进行应急处理。

4、改变了传统的刹车操作结构，属于一种新型样式的样式，可广泛应用于自行车、山地车等单车中，也可作为平衡车、电动车等领域的应用。

附图说明

图1为自行车的结构示意图。

图2为集成有刹车操作装置的车把手。

图3为刹车操作装置的装配图。

图4为外侧执行部的装配图。

图5为内侧执行部的装配图。

图6为齿圈、大齿轮、小齿轮的传动图。

图7为第一固定件的剖视图。

图8为第二固定件的剖视图。

图9为第一丝杠与油缸筒的剖视图。

图10为第二丝杠与活塞杆的剖视图。

图11为刹车系统的示意图。

图中：

100固定轴筒，101车把架，102拉栓，103螺纹，

200内侧执行部，210第一固定件，220第一大齿轮，230第一小齿轮，240第一齿圈，250第一压紧盘，260第一丝杆，270油缸筒，

211固定盘，212安装柱，213拉栓穿孔，214阶梯孔，215导向槽，

300外侧执行部，310第二固定件，320第二大齿轮，330第二小齿轮，340第二齿圈，350第二压紧盘，360第二丝杠，370活塞杆，371活塞，372油封密封环，380花键结构，

400填充物，

500车把套，

600端盖，

700液压油软管，701液压油腔，

800刹车执行装置。

具体实施方式

以下描述的本质在于使得公众对发明的创新实质部分进行充分的了解，本发明旨在通过改变原有的操作装置结构，使之更符合人的操作习惯，提高操作的方便性和可操作性，并有利于提高反映灵敏度。

本发明中，车把部分通常有左右车把之分，本发明沿用这一习惯。

以图1中的自行车为例，在现有的自行车包括车架、前轮、后轮、驱动系统和刹车系统，其中，车把属于车架的一部分，通常用于手握持，掌控方向用，驱动系统又分为链条式和传动轴式，通过脚蹬的方式进行驱动后轮转动，也就是说，通常后轮为主动轮，前轮为被动轮。

刹车操作装置为刹车系统的一部分，通常为一个独立功能部件，安装在车把处，利用手指的力量进行操作，其实利用手指的力量扣动刹车操作，具有明显的劣势，例如，需要更多的反映时间、更多的操作步骤，再如，手指的力量较小，刹车力度有限。

本刹车操作装置通过油管直接租用与刹车执行机构，属于操作端，用来取代现有的以手指进行操作的装置。

本发明中的刹车操作装置直接集成在车把中，形成一种具有多功能的车把。

本刹车操作装置，安装在车把架外端，集成在车把中，包括固定轴筒100、内侧执行部200、外侧执行部300、填充物400、车把套500和端盖600，参考图3，其中固定轴筒100为车把架的一部分，是由车把架101延伸过来的，由于车把架通常由圆形钢管折弯形成，为便于描述和理解，将端部与车把套500配合的部位单独标记为固定轴筒100。此处的固定轴筒100为圆形管，圆周部分用于和车把套进行配合。为实现内侧执行部200、外侧执行部300的安装，在固定轴筒100的端部通过焊接或者螺栓连接的方式固定三个拉栓102，拉栓沿着车把方向设置，且在拉栓102的端部设置螺纹103，在拉栓的端部通过螺母及垫片进行紧固。

通过上述三个拉栓102的拉紧及固定作用，将固定轴筒100、内侧执行部200、外侧执行部300三部分固定成为一体。

内侧执行部200，用于直接和固定轴筒连接，参考图5，具有：第一固定件210、第一大齿轮220、第一小齿轮230、第一齿圈240、第一压紧盘250、第一丝杆260和油缸筒270。其中，第一固定件210整体为圆筒状，通常采用工程塑料制作，例如，注塑成型件。在第一固定件210的一端设置有圆形法兰状的固定盘211，在固定固定盘的端面均匀布置有：三个安装柱212、三个拉栓穿孔213，且安装柱212和拉栓穿孔213间隔布置，参考图7，在第一固定件中自固定盘一侧向另一侧依次设置有直径不等的阶梯孔214，其中，中间的阶梯孔中设置有沿着轴向设置的导向槽215，其他阶梯孔内壁为光滑内壁，参考图7。上述结构在注塑成型的过程中可以一次成型。

第一压紧盘250为圆盘形零件，在端面上设置有三个安装柱穿孔和三个拉栓穿孔，以及一个中心圆孔，其中中心圆孔与第一丝杠配合。

第一小齿轮230，外侧为齿轮模式，用于和第一大齿轮啮合，中间的轴孔处设置有丝孔，用于和第一丝杠260进行螺旋配合。

上述的第一丝杠260依次穿过第一固定件中的阶梯孔后在固定盘一侧与第一小齿轮230进行丝杠配合，容易理解，第一小齿轮转动时，带动第一丝杠进给。

三个第一大齿轮220分别安装在三个安装柱上，并在外侧使用第一压紧盘盖住后使用螺钉和垫片紧固，为方便螺钉的紧固，在安装柱的顶部设置螺纹孔。

第一压紧盘250固定后，第一丝杠自第一压紧盘的中心圆孔延伸出来，同时，第一小齿轮230被限定在第一压紧盘和第一固定件之间，限定后，三个第一大齿轮自三个部位作用于第一小齿轮，进行传动，第一小齿轮230带动第一丝杠直线运动。

在第一丝杠260的端部固定一个油缸筒，油缸筒270与第一丝杠同轴设置，在油缸筒中具有容纳活塞的空腔，在第一丝杠260中具有与油缸筒贯通的油道261，该油道与液压油软管700进行连通，软管的另一端与刹车执行装置800连接。

在油缸筒270外表面设置有直线导向凸起271，该直线导向凸起与第一固定件阶梯孔中的导向槽215配合，使得油缸筒沿着导向槽在一定范围内直线运动，防止油缸筒转动。

第一齿圈240内壁设置有齿，用于和三个第一大齿轮进行配合形成啮合，通过第一齿圈、第一大齿轮、第一小齿轮的传动，实现第一丝杠的转动。其中，定义本处第一丝杠使用正向螺旋传动，第一丝杠正向螺旋运动，带动油缸筒向车把外侧方向移动。

安装时，第一固定件210穿设在三个拉栓上，且第一齿圈被限定在第一固定件和车把架端面之间，即，第一齿圈仅仅具有转动的动作。

在第一齿圈240上设置有用于和车把套500固定用的螺纹孔、销孔或者铆接孔，用于和车把套固定成为一体。车把套转动带动第一齿圈转动。

外侧执行部300，结构上与内侧执行部非常相似。参考图4，具有：第二固定件310、第二大齿轮320、第二小齿轮330、第二齿圈340、第二压紧盘350、第二丝杆360和活塞杆370，其中，与内侧执行部不同之处在于，第二丝杠360与活塞杆370同轴设置且采用一体设计结构，并在第二丝杠360和活塞杆之间为花键结构380，且第二丝杠360使用反向螺旋运动，且在第二丝杠中部和第二固定件阶梯孔之间设置有花键结构380，用于限制第二丝杠转动。

此处应当注意，第二丝杠和第一丝杠的上螺纹的旋向是相反的，同时，外侧执行部和内侧执行部同时受控于车把套，在车把套转动动作下，第一丝杠和第二丝杠相向运动，快速压迫液压油。

活塞杆370的端部设置活塞371，活塞上设置有油封密封环372。

上述的外部执行部中的活塞部位与油缸筒内部进行活塞配合，在油缸筒内部形成一个液压油腔701，初始状态下，液压油腔内充满液压油。

上述连接完成后，在第一固定件和第二固定件外侧套置有填充物400，该填充物优先选择橡胶件、聚四氟乙烯件、海绵等具有一定弹性的材料。

在填充物400上具有拉栓穿孔，以及在填充物的外表面设置有凹凸状，便于车把套的安装。

拉栓102依次穿过内侧执行部、填充物和外侧执行部中的拉栓穿孔后在外侧使用锁紧螺母进行锁紧，使得：第一固定件、填充物、第二固定件等部件被锁定，与车把架形成一体。

车把套500为具有一定硬度的橡胶材质或者木质材质，在车把套的外侧敞口处设置一个端盖进行封堵，端盖的存在可以方便维修。

车把套500套置在外侧，且至少覆盖外侧执行部全部、填充物全部、内侧执行部全部，以及车把架圆筒的局部。在车把套和第一齿圈之间，以及车把套与第二齿圈之间使用销钉、螺钉、铆钉等紧固件进行连接，转动车把套，带动两个齿圈同向同步转动，两个齿圈通过大齿轮驱动小齿轮转动，此过程中，传动比为1:5:5，即，车把套每转动10度的角度，小齿轮即可转动250度角度，人手在握紧车把套的情况下，利用手腕腕部的力量，通常舒适的角度为60度，则，小齿轮可转动角度为1500度，转换为圈数则为4.167圈，按照第一丝杠每个螺距1毫米计算，则第一丝杠获得4毫米的形成。在此过程中，第一丝杠和第二丝杠的旋向是相反的，活塞和油缸筒中的油腔最大可以获得8毫米的形成，有此处的油缸内腔直径较大，例如直径为10毫米，根据体积公式，可以得出，可以得到628立方毫升的体积，足以驱动刹车执行机构进行刹车动作。

有上述可以看出，通过手腕腕部的小角度转动,驱动内部的液压油腔701体积缩小，就可以驱动液压活塞进行长距离的移动，进而驱动刹车片部位的液压产生动作，形成良好的刹车效果。

反之，丝杠具有自锁性能，可以保证连续的刹车效果，需要解除刹车时，需要将车把套反向转动即可解除刹车状态。

对于自行车，上述的刹车操作装置可以分别集成在左右两侧的车把上，分别用于控制前车轮和后车轮，形成分别控制。

本发明中，起始位置在于非刹车状态，此时，刹车系统中的油缸筒和活塞处于左右两个极限位置，内部的液压油腔701处于最大数值处，通过往使用者怀内方向拧动时，实现液压油腔701的缩小，进而实现刹车，刹车力度由双手掌控。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。