CN103963905B - 齿轮式时差刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮式时差刹车装置，包含：一齿轮组件，具有一有齿部分及一无齿部分；一刹车入力机构，其一入力拉引构件及一入力齿条配置在一刹车致动组件与齿轮组件的有齿部分之间；以及一时差刹车机构，其一时差拉引构件及一时差出力齿条配置在齿轮组件的无齿部分与一刹车组件之间并且与有齿部分相差一时差旋转角度，以凭借齿轮组件旋转到达啮合时差出力齿条的所需时间而予以时差刹车。

Description

齿轮式时差刹车装置

技术领域

本发明涉及一种二轮行动车辆的刹车装置，特别是关于一种可使前轮比后轮较慢刹车的齿轮式时差刹车装置。

背景技术

自行车运动的盛行，促使越来越多人于假日休闲时前往户外骑乘自行车，而一般自行车的刹车装置，将刹车把手设置于车把上，并通过骑乘者手部的按压，以驱使刹车器刹止自行车的前后轮，又，自行车的刹车采独立分别作动，也即单独按压刹车把手时，仅对应驱动单一刹车器。在一般刹车连动的配置规范中，自行车右刹车把手连动于控制前轮的刹车器，自行车左刹车把手连动于控制后轮的刹车器。一旦面临危险紧急刹车时，容易忙中有错而刹住前轮，或是同时刹住前后轮而造成高速行驶的自行车翻覆的憾事。

现有自行车的重量是由两轮分担，且重心与前后轮着地点分布在同一直线上，因此自行车基本上在站立姿态是难以维持平衡的。加上紧急时，骑乘者往往没有多余的时间进行理性分析，所以对于应该刹车前轮、应该先刹车后轮，或同时前轮与后轮同时刹车，瞬间都难以判断，因此更不可能有办法记忆右把手处的刹车握柄控制前轮或后轮，所以往往会产生误判而导致危险的状态。在此种紧急时无法判断的状况下，就有可能在自行车高速行进或下坡路段时，发生使用前刹车器迅速刹止前轮的误判。此类错误刹止动作会因后轮仍存在惯性而翘起，造成自行车翻覆或打滑的可能，反之，若仅使用后刹车器迅速刹止后轮，则容易使自行车产生刹车力量不足，而有滑行距离过长的情事发生。故可得知，现有自行车的刹车机构实有待加以改进的空间。

发明内容

由上述可知，高速行驶或下坡路段急速前进的自行车，会因前后轮刹车先后顺序与力道而严重影响车况，造成减速不良甚至是翻覆、打滑而造成无法弥补的后果。例如：(1)单独刹住前轮是最危险的事。因为前轮刹车时，后轮惯性仍往前冲，容易造成自行车后方翘起的情况，甚至导致整车翻覆。(2)后轮单独刹车也不安全，由于前轮惯性维持高速行进，会拖着停止转动的后轮向前，致使自行车在路面滑行距离过长，严重影响他人的行车安全。

此外，虽然市面已经有根据上述缺点而发展出像是两轮同步刹车的技术，但从技术内容来看，不难发现「同步刹车」已是当下最好的改良方法。然而，这些技术采用的手段相当多，例如：滑轮机构、油压缸、棘齿卡制机构，甚至于活塞运动机构，也被设计运用在自行车的刹车组上面。虽然可以达到两轮同步刹车的效果，但是体积庞大而不利于车架的安装，或者是往复式滑动容易刮伤车架表面，更何况元件繁多导致结构相对复杂化，造成组装作业耗时。

缘此，本发明的目的即是提供一种齿轮式时差刹车装置，用以改善现有刹车装置所存有的缺点。

本发明的另一目的是提供一种可使比后轮较慢刹车的齿轮式时差刹车装置，以进一步提升二轮行动车辆骑乘者的骑乘安全性。

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段提供一种齿轮式时差刹车装置，包含：一齿轮组件，具有一有齿部分及一无齿部分；一刹车入力机构，包括一入力拉引构件及一入力齿条，该入力拉引构件连接在该入力齿条与一刹车致动组件之间，该入力齿条啮合于该齿轮组件的有齿部分，而在受该入力拉引构件的拉引时带动该齿轮组件旋转；以及一时差刹车机构，包括一时差拉引构件及一时差出力齿条，该时差拉引构件连接在该时差出力齿条与一前轮刹车组件之间，该时差出力齿条设置对应于该齿轮组件的无齿部分并且与该有齿部分相差一时差旋转角度，以使该齿轮组件经旋转该时差旋转角度后啮合该时差出力齿条而予以时差刹车。

依据本发明的一实施例，其中该齿轮组件是一联轴齿轮组件，包括相联轴的一入力齿轮与一出力齿轮，该出力齿轮具有该无齿部分。

依据本发明的一实施例，其中该入力齿轮的节圆半径与该出力齿轮的节圆半径不相同。

依据本发明的一实施例，其中该入力齿条啮合于该入力齿轮的有齿部分，该时差出力齿条设置对应于该出力齿轮的无齿部分。

依据本发明的一实施例，齿轮式时差刹车装置更包括一即时刹车机构，包括一即时拉引构件及一即时出力齿条，该即时拉引构件连接在该即时出力齿条与一后轮刹车组件之间，该即时出力齿条啮合于该出力齿轮的有齿部分或是该入力齿轮的有齿部分。

依据本发明的一实施例，齿轮式时差刹车装置更包括一即时刹车机构，包括一即时拉引构件及一即时出力齿条，该即时拉引构件连接在该即时出力齿条与一后轮刹车组件之间，该即时出力齿条啮合于该齿轮组件的有齿部分。

依据本发明的一实施例，该即时出力齿条与该时差出力齿条分别位于该齿轮组件的相反侧。

依据本发明的一实施例，其中该刹车入力机构更包括一入力复位构件，弹性连接于该入力齿条，以复位该入力齿条。

依据本发明的一实施例，其中该时差刹车机构更包括一出力复位构件，弹性连接于该时差出力齿条，以复位该时差出力齿条。

依据本发明的一实施例，其中该齿轮式时差刹车装置包括二组刹车入力机构。

经由本发明所采用的技术手段，凭借前后轮的时间差刹车作动，前轮比后轮慢约0.1至0.2秒刹车，此一技术有效改善传统二轮行动车辆刹车所存有的缺点，避免自行车因前轮过早刹车或两轮骤然停止而引起的翻覆或骑乘者被惯性运动甩离车体等意外，进而确保行车安全。

再者，在本发明的实施例中，前、后刹车可受同一组刹车入力机构的控制，而有效执行先刹后轮再刹前轮的刹车动作，免除刹错所可能造成的危险。

并且，本发明的齿轮式时差刹车装置足以适用任何车种的自行车并且也适用于电动车、机车等其他二轮行动车辆，且齿轮与齿条的传动可靠度极高，机构误动作可能性近乎零，对生命与财产的安全的保障更值得信任。

附图说明

图1显示依据本发明的一实施例的一齿轮式时差刹车装置应用于一自行车的示意图；

图2至图4显示依据本发明的实施例的齿轮式时差刹车装置的连续动作示意图；

图5显示依据本发明的另一实施例的一齿轮式时差刹车装置的示意图；

图6显示依据本发明的另一实施例的一齿轮式时差刹车装置的示意图。

附图标记说明：100齿轮式时差刹车装置；100a齿轮式时差刹车装置；100b齿轮式时差刹车装置；1齿轮组件；1a齿轮组件；11入力齿轮；12出力齿轮；13有齿部分；14无齿部分；2a、2b刹车入力机构；21a、21b入力拉引构件；22a、22b入力齿条；23a、23b入力复位构件；3即时刹车机构；31即时拉引构件；32即时出力齿条；4时差刹车机构；41时差拉引构件；42时差出力齿条；43a出力复位构件；5固定物；B自行车；B1右握杆；B11刹车致动组件；B2左握杆；B21刹车致动组件；B3后轮；B31后轮刹车组件；B4前轮；B41前轮刹车组件；D1第一旋转方向；D2第二旋转方向；R1节圆半径；R2节圆半径；θ时差旋转角度。

具体实施方式

请参阅图1至图4，图1显示依据本发明的一实施例的一齿轮式时差刹车装置应用于一自行车的示意图，以及图2至图4显示依据本发明的实施例的齿轮式时差刹车装置的连续动作示意图。

如图所示，依据本发明的一实施例的一齿轮式时差刹车装置100装设于一自行车B上，包括一齿轮组件1、一刹车入力机构2a、2b、一即时刹车机构3、及一时差刹车机构4。其中，刹车入力机构2a、2b、即时刹车机构3及时差刹车机构4分别配置结合于齿轮组件1上，而经由齿轮组件1互相传动。

齿轮组件1在本实施例中为一联轴齿轮组件，包括相联轴的一入力齿轮11与一出力齿轮12。入力齿轮11与出力齿轮12凭借联轴而得以相同转速进行同步旋转。其中，入力齿轮11的节圆半径R1与出力齿轮12的节圆半径R2可为不相同，入力齿轮11的节圆半径R1可大于或是小于出力齿轮12的节圆半径R2，以在传动时于不同齿轮的节圆上得到不同的线速度及减速比，在本实施例中则取节圆半径R1为小于节圆半径R2。

齿轮组件1具有一有齿部分13及一无齿部分14。有齿部分13可与其它机构(即，刹车入力机构2、一即时刹车机构3及一时差刹车机构4)相啮合而进行传动。无齿部分14如图所示为平坦的结构，而不具有能够与其它机构啮合的凸齿。

刹车入力机构2a、2b在本实施例中为二组，各组分别包括一入力拉引构件21a、21b及一入力齿条22a、22b。入力拉引构件21a连接在入力齿条22a与自行车B右握杆B1的刹车致动组件B11(即，右刹车手把)之间。入力拉引构件21b则连接在入力齿条22b与自行车B左握杆B2的刹车致动组件B21(即，左刹车手把)之间。入力齿条22a、22b，或称为排齿(rack)，啮合于齿轮组件1的有齿部分13。当刹车致动组件B11、B21致动时，则经由入力拉引构件21a、21b而拉引入力齿条22a、22b，从而入力齿条22a、22b带动齿轮组件1沿一第一旋转方向D1旋转作动。

即时刹车机构3包括一即时拉引构件31及一即时出力齿条32。即时拉引构件31连接在即时出力齿条32与自行车B后轮B3的一后轮刹车组件B31之间。即时出力齿条32啮合于齿轮组件1的有齿部分13，例如可啮合于出力齿轮12的有齿部分13，或是如本实施例般啮合于入力齿轮11的有齿部分13。如此，齿轮组件1沿第一旋转方向D1旋转进行刹车作动时，会由入力齿轮11(或者可为出力齿轮12)带动即时出力齿条32，而拉引即时拉引构件31，从而牵动后轮刹车组件B31对后轮B3予以刹车。

时差刹车机构4包括一时差拉引构件41及一时差出力齿条42。时差拉引构件41连接在时差出力齿条42与自行车B前轮B4的一前轮刹车组件B41之间。时差出力齿条42设置对应于齿轮组件1的无齿部分14并且与有齿部分13相差一时差旋转角度θ。于是，齿轮组件1沿第一旋转方向D1旋转进行刹车作动时，自齿轮组件1开始旋转至旋转了时差旋转角度θ的这段期间，时差出力齿条42尚未与齿轮组件1啮合而不受带动，如图3所示。直至齿轮组件1旋转了时差旋转角度θ后，时差出力齿条42与齿轮组件1的有齿部分13成为相啮合的状态，时差出力齿条42从而受到齿轮组件1随后旋转的带动而拉引时差拉引构件41，如图4所示。于是，时差拉引构件41从而牵动前轮刹车组件B41对前轮B4予以刹车。另外，时差出力齿条42与即时出力齿条31较佳地分别位于齿轮组件1的相反侧，以维持平衡力矩，使整体装置的运作更为平稳。

凭借上述结构，由于时差刹车机构4的作动需等待齿轮组件1旋转经过时差旋转角度θ的这段空窗期，因此对于前轮B4的刹车动作会比后轮B3的刹车动作较慢执行，后轮B3相对会比前轮B4更早刹车，而能够在稳定的力学状态下安全地减缓自行车B车速，维护骑乘者的骑乘安全性。

附带一提的是，在本实施例中，即时刹车机构3的即时出力齿条32设置于节圆半径R1较小的入力齿轮11，而时差刹车机构4的时差出力齿条42是设置于节圆半径R2较大的出力齿轮12。如此，在齿轮组件1旋转角速度相同的情况下，时差出力齿条42于较大节圆半径处可获得较高的线速度，比起即时出力齿条32为快。因此，时差刹车机构4虽然较慢开始进行作动刹车，但是自开始刹车到达完全刹止所需的时间会比即时刹车机构3更短。这样的设计可使即时刹车机构3与时差刹车机构4即使作动开始时间点不同，但最终的拉引总行程却可相近。在效果上，前轮B4与后轮B3的开始刹车的时间点具有时差，最终能够以相同或相近的刹车力道刹住前轮B4与后轮B3。如此，可避免后轮刹车组件B31受即时刹车机构3牵引而刹车作动到极限位置时，前轮刹车组件B41却只作动到半途而无法有效刹住前轮B4。

请参阅图5，其显示依据本发明的另一实施例的一齿轮式时差刹车装置100a的示意图。在刹车动作结束后，一般情况下可凭借自行车B的后轮刹车组件B31及前轮刹车组件B41的弹簧的弹力将刹车入力机构2a、2b、即时刹车机构3、及时差刹车机构4拉引回原位。但也可如本实施例般，分别于刹车入力机构2a、2b增设一入力复位构件23a、23b，例如弹簧或其它弹性元件。其中，入力复位构件23a弹性设置在入力齿条22a与一固定物5(例，外壳)之间，入力复位构件23b弹性设置在入力齿条22b与固定物5之间。凭借入力复位构件23a、23b的弹力可在刹车动作结束后辅助将入力齿条22a、22b连着入力拉引构件21a、21b推回原位，也进而带动齿轮组件1沿相反于第一旋转方向D1的第二旋转方向D2旋转返回原位。

同样地，时差刹车机构4也可增设一出力复位构件43a。出力复位构件43a弹性设置在时差出力齿条41与固定物5之间，以凭借弹力的类的力量在刹车动作结束将时差出力齿条41推回原位。

请参阅图6，其显示依据本发明的另一实施例的一齿轮式时差刹车装置100b的示意图。本发明的齿轮式时差刹车装置并不限于上述联轴齿轮的结构，在力求精简的情况下，可提供为单体齿轮的一齿轮组件1a。刹车入力机构2、即时刹车机构3、及时差刹车机构4则配置于齿轮组件1a的各侧，较佳同样可采对称方式配置，以凭借力矩平衡达到较良好的运作平稳性。

另外，虽然在上述各实施例的齿轮式时差刹车装置都包括有即时刹车机构4，但本发明并不限于此，即时刹车机构4也可独立于齿轮式时差刹车装置的外。在实际应用时，骑乘者同时致动前轮与后轮刹车时，结合有齿轮式时差刹车装置的前轮而还是能够慢于后轮刹车而达时差刹车效果。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮式时差刹车装置，其特征在于，包含：

一齿轮组件，具有一有齿部分及一无齿部分；

一刹车入力机构，包括一入力拉引构件及一入力齿条，该入力拉引构件连接在该入力齿条与一刹车致动组件之间，该入力齿条啮合于该齿轮组件的有齿部分，而在受该入力拉引构件的拉引时带动该齿轮组件旋转；以及

一时差刹车机构，包括一时差拉引构件及一时差出力齿条，该时差拉引构件连接在该时差出力齿条与一前轮刹车组件之间，该时差出力齿条设置对应于该齿轮组件的无齿部分并且与该有齿部分相差一时差旋转角度，以使该齿轮组件经旋转该时差旋转角度后啮合该时差出力齿条而予以时差刹车。

2.如权利要求1所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该齿轮组件是一联轴齿轮组件，包括相联轴的一入力齿轮与一出力齿轮，该出力齿轮具有该无齿部分。

3.如权利要求2所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该入力齿轮的节圆半径与该出力齿轮的节圆半径不相同。

4.如权利要求3所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该入力齿条啮合于该入力齿轮的有齿部分，该时差出力齿条设置对应于该出力齿轮的无齿部分。

5.如权利要求3所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：还包括一即时刹车机构，包括一即时拉引构件及一即时出力齿条，该即时拉引构件连接在该即时出力齿条与一后轮刹车组件之间，该即时出力齿条啮合于该出力齿轮的有齿部分或是该入力齿轮的有齿部分。

6.如权利要求1所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：还包括一即时刹车机构，包括一即时拉引构件及一即时出力齿条，该即时拉引构件连接在该即时出力齿条与一后轮刹车组件之间，该即时出力齿条啮合于该齿轮组件的有齿部分。

7.如权利要求6所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该即时出力齿条与该时差出力齿条分别位于该齿轮组件的相反侧。

8.如权利要求1所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该刹车入力机构还包括一入力复位构件，其弹性设置于该入力齿条，以复位该入力齿条。

9.如权利要求1所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该时差刹车机构还包括一出力复位构件，其弹性设置于该时差出力齿条，以复位该时差出力齿条。

10.如权利要求1所述的齿轮式时差刹车装置，其特征在于：该齿轮式时差刹车装置包括两组刹车入力机构。