自行车制动涨闸

本实用新型属于自行车、助动车广泛使用的蹄一鼓式制动器，俗称自行车制动涨闸。

现在常见的自行车或助动车制动涨闸，一般都采用制动力矩非对称的蹄一鼓式结构。它通常由旋转元件一制动鼓，不旋转元件一制动蹄、制动凸轮、支承销、回位弹簧及传动制动凸轮的曲臂等组成。制动鼓和旋转的车轮轮毂固接在一起，并以其内园柱面为工作表面与制动蹄上的摩擦衬片相互作用，当制动鼓的内园柱面与制动蹄上的摩擦衬片以一定的正压力相接触，并产生相对旋转摩擦力矩时，此摩擦力矩即为制动力矩，制动涨闸即产生制动作用；当制动鼓内园柱面与制动蹄上的摩擦衬片脱开时，则制动涨闸释放制动，此时车轮处于非制动的自由状态。制动涨闸的结构必须保证制动可靠，有足够的制动力，制动时要求平稳且操纵轻便等。

现结合图例对现有蹄一鼓式制动涨闸的结构特征剖析如下：如图1和图2所示：左制动蹄1和右制蹄4的各自一端均以支承销7的中心B为支承点，另一端则利用二只回位弹簧5的拉力，使紧紧支靠在制动凸轮2上，对称地分布在制动鼓3的内园两侧，左、右制动蹄上的摩擦衬片M的外缘和制动鼓3内园表面具有相应的园势并与之保持合理的间隙；制动凸轮2和支承销7都固定在制动器的不旋转底板6上，但制动凸轮2可以在底板6后面地曲臂的牵引传动下，在底板6的A点转动，使凸轮2的升程推压两边的制动蹄绕支 承销7的中心B转过一个角度，使制动蹄上的摩擦衬片M紧压在制动鼓3的内园表面上，以产生制动作用。当曲臂牵引传动制动凸轮2的升程回复零位时，在回位弹簧5的作用下，制动蹄上的摩擦衬片M脱开制动鼓内园表面，此时则释放制动。

如上结构的自行车涨闸，其制动蹄上的摩擦衬片与制动鼓内园表面之间必须保持合理的间隙，这是保证涨闸制动性能稳定可靠的重要条件。客观事实表明，这种结构的涨闸在使用一段时间之后，由于摩擦衬片磨损，使与制动鼓内园表面之间的间隙不断增大，而当制动凸轮的升程达到极限位置也不足以推压制动蹄上的摩擦衬片与制动鼓接触，并产生足够的正压力时，因而制动失效。这种结构的制动涨闸其使用寿命短，容易发生制动失效，制动不可靠，是其十分明显的缺点。

如上结构的自行车涨闸，其工作时的受力分析如图2所示，设制动凸轮推动左、右制动蹄的作用力分别为P₁和P₂，又当车轮轮毂为如图中剪头所示的逆时针方向旋转时，制动鼓通过摩擦衬片对制动蹄的法向反作用力分别为Y₁和Y₂；其切向反作用力即制动鼓对制动蹄的摩擦力分别为X₁和X₂。由图可见，左制动蹄上的受力X₁向下，右制动蹄上的受力X₂向上。左蹄上的受力X₁对支承销中心B所产生的力矩与P₁对支承销的中心B所产生力矩方向一致；而右蹄上的受力X₂对支承销中心B所产生的力矩与力P₂对支承7中心B所产生的力矩方向相反。因此力X₁有使左蹄与制动鼓之间更加压紧的趋势，所以称左蹄为增势蹄；相反，力X₂有使右蹄脱开 制动鼓的趋势，故称右蹄为减势蹄。显然，制动过程中这种不平衡对称的摩擦力矩造成制动力变小，制动性能变差。这是现有结构的蹄一鼓式制动涨闸的明显缺点之二。

此外，现有结构的蹄一鼓式制动涨闸在摩擦衬片磨损之后，很难通过外部调整使制动性能恢复，修理或调换摩擦衬片则很麻烦。

本实用新型的目的是：为了克服现有结构的自行车涨闸所存在的缺点，提供一种制动性能平稳可靠、制动力大、寿命长的增力型蹄一鼓式制动涨闸，为此，本实用新型对现有自行车涨闸进行了如下结构改进：

1、采用曲柄连杆机构取代原制动凸轮的力传递结构，以增大制动蹄的运动位移量。

2、改变不平衡对称的增势与减势蹄结构为增力型双蹄结构。

3、在左、右制动蹄的中间设置间隙调整机构，以调节摩擦衬片与制动鼓内园表面之间的合理间隙量，使制动平稳可靠。

现结合附图3对本实用新型的结构详细叙述如下：在制动底板6的内平面上，左制动蹄1上端与一曲柄连杆机构中的连杆2活动铰接，左制动蹄1的下端则通过一间隙调整机构与制动蹄4的下端在B点实现浮动铰接；制动蹄4的上端则和曲柄8共同以A点为中心的园柱销7活动铰接；园柱销7和对称分布双蹄内侧两边的二只园肖13在不旋转的制动底板6上固定联结。因而曲柄8，连杆2，左蹄1和右蹄4，且通过双蹄之间的间隙调整机构共同构成以A点为旋转中心的铰接成一体的浮动双蹄结构。双蹄制动时，由曲柄8 旋转推动连杆2，使铰接浮动的双蹄沿园周扩张，双蹄上的摩擦衬片M在全园周上均匀压紧旋转运动的制动鼓3的内园表面，并根据曲柄连杆机构传递外部操纵力的大小，而产生大小相应的制动力矩。当制动操纵外力释放后，曲柄8，连杆2及铰接浮动的双蹄1和4在弹簧5及弹簧9的回复力作用下，收缩复原，而二只对称分布于双蹄内侧二边的园肖13和支点A共同构成双蹄的定心限位机构。

间隙调整机构由带有内螺纹的左调整座12，具有内外螺纹的调节螺套11和带有螺柱的调整座10等构成；或者由带有内螺纹的左调整座12，双头调整螺柱11和带有内螺纹的调整座10等构成。带有内外螺纹的调节螺套11或者双头调节螺柱11均和左右调整座的螺纹相配连接。调节螺套11的内外螺纹是反向螺纹；双头调节螺柱11两边螺柱上的螺纹也是反向螺纹。左调整座12与左制动蹄1的下端采用双肖固定联接，而右调整座10与制动蹄4的下端在B点实现浮动连接，因此当旋动调节螺套11或旋动双头调节螺柱11时，使与左右调整座相连的左右制动蹄作反向运动，以调整双蹄上的摩擦衬片与制动鼓之间的间隙达到合理的范围。

如上结构的自行车涨闸，其受力分析可见图4所示，设制动鼓旋转方向为图示逆时针箭头方向，曲柄绕A点旋转推动连杆，双蹄扩张的力为P，而制动鼓对左、右蹄的法向反作用力分别为Y₁和Y₂，切向摩擦力为X₁和X₂；显然，P力愈大，Y₁和Y₂法向反作用力则愈大，使切向摩擦力X₁和X₂也愈大。因而制动力就愈大。 反之亦然。P力大小是由外部人为操纵控制的，因而制动力的大小也是随P力大小由外部操纵控制的；从图4还可以分析知道，切向摩擦力X₁和X₂对A点转矩方向是一致的，因此本实用新型是属于增势型双蹄结构，能产生比制动推力P更加明显的制动效果；从图4可以进一步分析知道左右制动蹄通过B点浮动铰链，能使左、右摩擦力X₁和X₂及它们产生的制动增势作用，趋于平衡一致，因此本实用新型是一种左、右平衡对称的增势型双蹄结构。

综上所述，本实用新型与现有结构相比具有显著的效果和优点。

1、本实用新型属于平衡对称的增势型双蹄结构，因而具有制动平稳可靠，操纵轻便而制动力大的显著优点。

2、本实用新型由于是平衡对称的增势型双蹄结构，不仅制动力大，制动效果明显，而且制动力还可随外部人为操纵力的大小变化，因此在紧急刹车时迅速可靠，更显示其优越性能。

3、本实用新型采用了曲柄连杆机构替代现有结构中的制动凸轮，因而增大了制动双蹄的运动位移量，克服了制动凸轮升程受到限制的缺点，既减少了制动失效的可能性，还延长了涨闸的有效使用期限。

4、增设了蹄鼓之间隙调整机构，既提高了本实用新型的有效使用寿命，更重要的是能保证本实用新型在长期使用中保持最合理的结构状态，使制动性能长期稳定可靠。

5、由于本实用新型具有良好的制动性能，制动力大、寿命 长、稳定可靠，因此不仅自行车、助动车均可广泛使用，轻型动力车辆如摩托车等也可使用，具有良好的经济技术效益。

以下对附图补充说明如下：图1是现有自行车制动涨闸的内部结构为非制动状态示图，左蹄1和右蹄4位于不旋转的底板6的内平面上，并利用弹簧收缩力使其上下两端支靠在制动凸轮2和支承销7上，结构上是对称分布于制动鼓3的内园柱的两侧，并与之保持合理间隙，但从图2的制动受力分析中却可知，该结构是属于不平衡对称的蹄一鼓式结构。在底板6的背面，制动凸轮2的同轴上，有一个驱动制动凸轮2的曲臂未能绘出显示，该曲臂与制动拉杆相连，操纵者可实现远距离的制动操纵。图2已如前述是现有自行车制动涨闸的制动受力分析图。A点即为制动凸轮2的回转中心，也是制动蹄1和制动蹄4的上端支承中心；B点即支承销7的中心，也是制动蹄1和制动蹄4的下端支承中心。图3已如前述是本实用新型的内部结构示图，其左制动蹄1、右制动蹄4以及相互连接的曲柄连杆机构和间隙调整机构等构成的以A点为旋转中心的浮动铰接成一体的双蹄结构是位于不旋转的制动底板6的内平面上，图示显示了非制动状态时的左右双蹄的位置定位，此时双蹄上的摩擦衬片M与制动鼓的内园柱表面之间显示有一定的间隙。在制动底板6的背面、园柱肖7的同轴上有一个驱动曲柄8的曲臂未有绘出显示，该曲臂与制动拉杆相连，由操纵者实现远距离的制动操纵。图4是本实用新型处于制动状态下的受力分析图，由于左右双蹄在曲柄连杆机构的推动下，沿园周方向扩张，图示 左右双蹄的内圈已经增大脱离二只限位园肖13，其上的摩擦衬片M已经和制动鼓3接触，并产生相应的制动力系。

以下结合本实用新型的实施例，并对照附图说明如下：图5是本实用新型用于自行车前轮制动的实施例外型图，图中的A点及3和6与前述图3中的A及3和6对应相同，3即是与旋转的车轮轮毂相固接一起的制动鼓，6即为制动底板，图中的14即为前已述及的与曲柄8同轴的曲臂，图中箭头所示即为制动力牵拉方向，15是与制动底板6固定联结一体的防转前撑，它与自行车的前叉固接。图6是图5透过制动底板6后的内部结构图，图中显示，为适应前轮制动涨闸曲臂14的位置布局需要，内部结构中的曲柄连杆机构和弹簧5的方位一与图3示图中稍有变化，但实质性的结构特征则完全相同。图7是本实用新型用于自行车后轮制动的实施例外型图，图中的A点及3和6与前述图3中的A点及制动鼓3，制动底板6对应相同，图中的14即为驱动曲柄8的曲臂，图中箭头所示方向即为制动力牵拉方向，15是与制动底板6固定联结一体的防转后撑，它在自行车后轮支撑上固定。图8是图7透过制动底板6后的内部结构图，图中显示的布局与结构特征与图3所述一致。