CN218537007U - 一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，包括壳座、涨刹蹄块、主动齿轮、推蹄块组件和电驱动机构，壳座内侧面设有主动齿轮，主动齿轮旋转轴穿过壳座向外伸出，旋转轴伸出段安装有摆臂，摆臂和旋转轴通过单向离合器啮合连接，拉动摆臂自由端能驱使主动齿轮单向转动；主动齿轮两侧各与一推蹄块组件啮合连接，两个相对的涨刹蹄块分别通过两个推蹄块组件活动连接，主动齿轮带动两个推蹄块组件转动，将两个涨刹蹄块向外推开；电驱动机构设置在涨刹蹄块外侧，电驱动机构与主动齿轮传动连接，电驱动机构能带动主动齿轮正转或反转，使两个涨刹蹄块向外推开或向内收缩；安装了本装置车轮具有防抱死和自动锁车功能，安全性高。

Description

一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置

技术领域

本实用新型属于电动助力自行车配件技术领域，具体涉及一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置。

背景技术

电动助力自行车特指需要使用脚踏驱动的装有电动机的自行车，它是在普通自行车的基础上添加动力辅助系统而来，目的是让骑自行车变得更为轻松，相对于电动车，电动助力主要还是以人力驱动为主，电动作为辅助，一般在进行长途游玩或骑行锻炼时可以选择，既能锻炼身体又能节省体力，满足人们对于骑行性能方面的多元化需求。

在自行车的发展过程中，刹车由传统的钳式、移动凸轮式、连杆式、悬臂式向碟式、膨胀式等不断地演变着，但是无论怎么变化，自行车的刹车都是采用人力手动刹车的形式，现有的电动助力自行车刹车方式和普通自行车基本一致；而由于城市路况复杂多变，经常遭遇需要紧急刹车的状况，目前的自行车刹车还没有类似于汽车上应用的防抱死装置，急刹的状况下经常导致骑行者摔跤受伤，因此自行车的刹车系统的安全性问题一直未能得到有效的解决。此外，在户外使用时，由于自行车和电动助力自行车锁车方式不够便捷智能，用户常常因此放弃锁车造成车辆被盗，因此寻求一种简便易行的锁车方式也越来越被重视。

实用新型内容

针对上述问题和技术需求，本实用新型提供一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，能够采用人力手动和电动两种方式进行刹车，不仅具有基础的刹车功能，而且能防止刹车过程中车辆抱死，安全性高，在车辆停放时还具有锁车功能。

本实用新型的技术方案如下：一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，包括壳座、涨刹蹄块、主动齿轮、推蹄块组件和电驱动机构，所述壳座内侧面设有主动齿轮，主动齿轮的旋转轴穿过壳座向外伸出，旋转轴伸出段上安装有摆臂，摆臂和旋转轴之间通过单向离合器啮合连接，拉动摆臂的自由端能驱使主动齿轮单向转动；所述主动齿轮两侧各与一个推蹄块组件啮合连接，两个相对的涨刹蹄块分别通过两个推蹄块组件活动连接，主动齿轮带动两个推蹄块组件同时转动，将两个涨刹蹄块向外推开；所述电驱动机构设置在涨刹蹄块外侧，电驱动机构与主动齿轮传动连接，电驱动机构能带动主动齿轮正转或反转，使两个涨刹蹄块向外推开或向内收缩，人力拉动摆臂和电驱动机构能同时作用在主动齿轮上。本方案中，同时设置手动控制的摆臂和电驱动机构，二者均能控制主动齿轮旋转，其中摆臂仅能单向控制，使涨刹蹄块向外推出刹车，而电驱动机构能控制主动齿轮正转和反转，使涨刹蹄块向外推出和向内复位，在不同场景下，单独或同时使用这两个机构，能达到不同的控制效果，满足使用需求。

进一步的，所述推蹄块组件包括扇形齿轮、固定片、定位轴和复位弹簧，固定片通过两根定位轴连接在壳座内侧面上，扇形齿轮的齿部朝向壳座中心，扇形齿轮轴的两端分别转动连接在壳座内侧面和固定片上，扇形齿轮轴靠近壳座的一段为圆柱基座，靠近固定片的一段为扁形推块，扁形推块的两侧面分别被两个涨刹蹄块的端面顶紧，扇形齿轮轴转动时扁形推块同步转动，将两侧的涨刹蹄块向外推出，两个涨刹蹄块的内侧面还通过复位弹簧连接，复位弹簧与固定片平行。由于扁形推块旋转时旋转半径逐渐增大，对两侧的涨刹蹄块形成推力，两个推蹄块组件同时运转，能将两个涨刹蹄块同步向外推，使涨刹蹄块卡住轮毂壳体，限制车轮转动，达到刹车的目的。

进一步的，所述涨刹蹄块为弧形板结构，板面上设有多个加强筋，涨刹蹄块两端对称开设有导槽，定位轴穿过导槽固定安装，在推蹄块组件驱动下，导槽相对于定位轴滑移，引导涨刹蹄块向外推开或向内缩回。设置导槽能控制涨刹蹄块的刹车行程，引导涨刹蹄块以合理的角度向外张开。

进一步的，所述涨刹蹄块的外侧面设有一层阻尼胶皮，涨刹蹄块的内侧面设有挂孔，所述复位弹簧通过挂孔与涨刹蹄块可拆卸连接。阻尼胶皮能增大和轮毂壳体内壁之间的摩擦力，对轮毂和涨刹蹄块具有保护作用，刹车后松开摆臂，复位弹簧能拉动涨刹蹄块，将其复位，设置挂孔来安装复位弹簧，有利于复位弹簧更换和检修。

进一步的，所述壳座包括圆座和边座，涨刹蹄块、主动齿轮和推蹄块组件均安装在圆座内侧面，沿圆座边缘向外延展形成边座，电驱动机构设在边座上；所述电驱动机构包括电机、蜗轮蜗杆组件、第一齿轮和第二齿轮，电机与蜗轮蜗杆组件连接，蜗轮蜗杆组件与第一齿轮连接，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮另一侧与主动齿轮啮合，电机能驱动主动齿轮正转或反转，蜗轮蜗杆组件能够自锁定。由于电助力自行车上装有电源，因此能设置电驱动机构，电驱动机构能驱动主动齿轮逆着摆臂方向旋转，在紧急状态下，能对抗手动刹车力，防止车轮抱死，在正常刹车状态下能辅助涨刹蹄块复位；蜗轮蜗杆组件能自锁定，在停车状态时，只要电机驱动蜗轮蜗杆转动至涨刹蹄块卡紧轮毂的状态后，将蜗轮蜗杆组件锁定，就能实现锁车功能。

进一步的，所述圆座对应安装在车辆轮毂端部，绕轮毂外圈设有第一圈感应磁钢，绕一个圆柱基座外圈设有第二圈感应磁钢，所述边座上设有电子模块，电子模块绕圆座边缘设有第一传感器和第二传感器，第一传感器对准第一圈感应磁钢，监测轮毂的转速，第二传感器对准第二圈感应磁钢，监测扇形齿轮转动的角度。电子模块能实时监测轮毂转速和摆臂的位置，以此控制电驱动机构给出相应的辅助，使刹车更加智能化。

进一步的，所述边座的边缘凸出设有一个穿线块，摆臂的自由端设有绕线孔，穿线块和绕线孔供刹车拉线从外穿入安装。

进一步的，所述主动齿轮为双扇形齿轮，包括对称设置的大扇形齿和小扇形齿，其中小扇形齿与一个扇形齿轮啮合，大扇形齿同时与一个扇形齿轮和第二齿轮啮合，主动齿轮的旋转轴内侧端设有加固片，加固片将主动齿轮限定安装在圆座内侧。

进一步的，所述旋转轴伸出段上固定套设有棘爪套，棘爪套外周面设有一圈沟槽，每个沟槽内安装有一个弹簧千斤片，摆臂端部设有安装孔，安装孔内壁设有一圈棘轮，棘爪套和棘轮单向啮合连接。由棘爪套和棘轮啮合形成单向离合器，只在手动拉刹车线时，摆臂驱动主动齿轮正转，当主动齿轮反转复位或在电机驱动下反转时，主动齿轮都不会带动摆臂反转。

进一步的，所述棘爪套和棘轮的外端面安装有螺母罩，螺母罩和旋转轴锁紧固定。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过主动齿轮的驱使推蹄块组件转动，使两个涨刹蹄块向外张开，同时设置了手动控制的摆臂和电驱动机构，能够同时作用在主动齿轮上，其中摆臂只能驱动主动齿轮正向转动，将涨刹蹄块张开卡住车辆的轮毂或花鼓，实现车辆制动，而电驱动机构既能正转也能反转，因此电驱动机构能驱动涨刹蹄块向外张开制动，或者向内回缩复位；在实际运转过程中，主要包括以下三种状态：人力和电机同时拉动摆臂，实现手动刹车；手动刹车失灵状态下，仅使用电驱动机构正转，实现电动刹车；在紧急状态下，手动拉紧摆臂的同时，电驱动机构驱动主动齿轮反转，克服一部分人力，使车轮保留一定转速确保车身稳定，不至于被突然抱死造成车辆状态失控。除此之外，由于电驱动机构中的蜗轮蜗杆组件具有自锁定功能，因此停车状态时，蜗轮蜗杆驱动涨刹蹄块卡住轮毂后锁定，使车轮保持在制动状态，就能实现自动锁车功能；安装了本装置的自行车或电助力自行车具有防抱死和自动锁车功能，使用便捷，安全性高。

附图说明

图1为刹车装置与轮毂的装配图一；

图2为刹车装置与轮毂的装配图二；

图3为刹车装置的内侧面装配图；

图4为刹车装置的外侧面装配图；

图5为电驱动机构和主动齿轮的配合图；

图6为刹车装置中所有齿轮的啮合关系图；

图7为电子模块的传感器位置图；

图8为涨刹蹄块的立体结构图；

图9为摆臂中单向离合器的结构图；

图中标记为：轮毂1、第一圈感应磁钢11、壳座2、圆座21、边座22、穿线块221、涨刹蹄块3、加强筋31、导槽32、阻尼胶皮33、挂孔34、主动齿轮4、大扇形齿41、小扇形齿42、加固片43、旋转轴5、棘爪套51、沟槽52、弹簧千斤片53、螺母罩54、摆臂6、棘轮61、绕线孔62、推蹄块组件7、扇形齿轮71、扇形齿轮轴711、圆柱基座712、第二圈感应磁钢7121、扁形推块713、固定片72、定位轴73、复位弹簧74、电驱动机构8、第一齿轮81、第二齿轮82、电子模块9、第一传感器91、第二传感器92。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1-9所示为本实用新型一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，包括壳座2、涨刹蹄块3、主动齿轮4、推蹄块组件7和电驱动机构8，所述壳座2包括圆座21和边座22，涨刹蹄块3、主动齿轮4和推蹄块组件7均安装在圆座21内侧面，沿圆座21边缘向外延展形成边座22，电驱动机构8设在边座22上；所述圆座21对应安装在车辆轮毂或者花鼓的端部，对轮毂和花鼓的内壁摩擦制动，达到刹车的目的。

所述圆座21内侧面设有主动齿轮4，主动齿轮4的旋转轴5穿过壳座2向外伸出，旋转轴5伸出段上安装有摆臂6，摆臂6和旋转轴5之间通过单向离合器啮合连接，拉动摆臂6的自由端能驱使主动齿轮4单向转动；具体的，旋转轴5伸出段上固定套设有棘爪套51，棘爪套51外周面设有一圈沟槽52，每个沟槽52内安装有一个弹簧千斤片53，摆臂6端部设有安装孔，安装孔内壁设有一圈棘轮61，棘爪套51和棘轮61单向啮合连接。由棘爪套51和棘轮61啮合形成单向离合器，只在手动拉刹车线时，摆臂6驱动主动齿轮4正转；棘爪套51和棘轮61的外端面安装有螺母罩54，螺母罩54和旋转轴5锁紧固定。所述边座22的边缘凸出设有一个穿线块221，摆臂6的自由端设有绕线孔62，穿线块221和绕线孔62供刹车拉线从外穿入安装。

所述主动齿轮4两侧各与一个推蹄块组件7啮合连接，两个相对的涨刹蹄块3分别通过两个推蹄块组件7活动连接，主动齿轮4带动两个推蹄块组件7同时转动，将两个涨刹蹄块3向外推开；所述推蹄块组件7包括扇形齿轮71、固定片72、定位轴73和复位弹簧74，固定片72通过两根定位轴73连接在壳座2内侧面上，扇形齿轮71的齿部朝向壳座2中心，扇形齿轮轴711的两端分别转动连接在壳座2内侧面和固定片72上，扇形齿轮轴711靠近壳座2的一段为圆柱基座712，靠近固定片72的一段为扁形推块713，扁形推块713的两侧面分别被两个涨刹蹄块3的端面顶紧，扇形齿轮轴711转动时扁形推块713同步转动，将两侧的涨刹蹄块3向外推出，两个涨刹蹄块3的内侧面还通过复位弹簧74连接，复位弹簧74与固定片72平行。

所述涨刹蹄块3为弧形板结构，板面上设有多个加强筋31，涨刹蹄块3两端对称开设有导槽32，定位轴73穿过导槽32固定安装，在推蹄块组件7驱动下，导槽32相对于定位轴73滑移，引导涨刹蹄块3向外推开或向内缩回。涨刹蹄块3的外侧面设有一层阻尼胶皮33，涨刹蹄块3的内侧面设有挂孔34，所述复位弹簧74通过挂孔34与涨刹蹄块3可拆卸连接。

绕轮毂1外圈设有第一圈感应磁钢11，绕一个圆柱基座712外圈设有第二圈感应磁钢7121，所述边座22上设有电子模块9，电子模块9绕圆座21边缘设有第一传感器91和第二传感器92，第一传感器91对准第一圈感应磁钢11，监测轮毂1的转速，第二传感器92对准第二圈感应磁钢7121，监测扇形齿轮71转动的角度。

所述电驱动机构8包括电机（未示出）、蜗轮蜗杆组件（未示出）、第一齿轮81和第二齿轮82，电机与蜗轮蜗杆组件连接，蜗轮蜗杆组件与第一齿轮81连接，第一齿轮81和第二齿轮啮合82，第二齿轮82另一侧与主动齿轮4啮合，电机能驱动主动齿轮4正转或反转，蜗轮蜗杆组件能够自锁定，自锁的蜗轮蜗杆组件为蜗杆驱动蜗轮的结构；主动齿轮4具体为双扇形齿轮，包括对称设置的大扇形齿41和小扇形齿42，其中小扇形齿42与一个扇形齿轮71啮合，大扇形齿41同时与一个扇形齿轮71和第二齿轮82啮合，主动齿轮4的旋转轴5内侧端设有加固片43，加固片43将主动齿轮4限定安装在圆座21内侧。

本实用新型的多种工作状态：

1、正常手动刹车：人力操作刹把，刹把上安装有一个传感器，当人握紧刹把时，传感器发出信号，电机配合人力被同步被触发；人力方面，刹车线拉动摆臂6，摆臂6正转—主动齿轮4正转—两个扇形齿轮71同时正转—两个涨刹蹄块3同时向外张开，阻尼胶皮33摩擦轮毂1内壁，车速降低；电机方面，蜗轮蜗杆组件驱动第一齿轮81正转—第二齿轮82反转—主动齿轮4正转—两个扇形齿轮71同时正转—两个涨刹蹄块3同时向外张开，阻尼胶皮33摩擦轮毂1内壁，刹车降低车速；由于电机驱动和摆臂6驱动主动齿轮4的转向一致，所以人力并不会传到蜗轮蜗杆结构处损坏蜗轮蜗杆，而电机配合人力工作，相当于一个助力的作用，使手动握紧刹把更轻松。

2、采用电驱动机构制动：电机通过蜗轮蜗杆组件驱动第一齿轮81正转—第二齿轮82反转—主动齿轮4正转—两个扇形齿轮71同时正转—两个涨刹蹄块3同时向外张开，阻尼胶皮33摩擦轮毂1内壁，刹车降低车速；这种情况一般发生在手动刹车失灵的状态下，因涨刹蹄块磨损、拉线损坏、摆臂损坏等因素，造成刹车拉下之后，无法形成有效制动，此时可开启电驱动机构来进行制动。

3、急刹状态下防止车轮抱死：遇到紧急状况时，人的潜意识会拉紧刹车使涨刹蹄块3过渡挤压轮毂1内壁，车轮被突然抱死，车辆状态失控，此时电机工作，使第一齿轮81反转—第二齿轮82正转—主动齿轮4反转，传输到主动齿轮4上的反转力能抵消一部分手动拉线的正转力，克服部分人力，保留车轮的部分转速以维持车辆稳定。

4、静态锁车：接收到锁车信号后，电机驱动第一齿轮81正转，涨刹蹄块3张开，根据扇形齿轮71上的第二圈感应磁钢7121能够能判定锁车的位置，因为蜗轮蜗杆组件能够自锁定，当电机停转后，不会因为反向力导致涨刹蹄块3收回，涨刹蹄块3一直保持制动状态，使车辆被锁定，解锁后电机驱动第一齿轮81复位。

在第3、4种状态运行过程中，电子模块9能根据第一传感器91收到的第一圈感应磁钢11的信号，来判断车轮的转动状态，为防抱死功能的启动工作提供依据；第二传感器92根据收到的第二圈感应磁钢7121的信号，实时监测扇形齿轮71的转动角度，为锁车的到位和解锁提供反馈信号。

以上所述，仅为本实用新型较佳的几个实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：包括壳座、涨刹蹄块、主动齿轮、推蹄块组件和电驱动机构，所述壳座内侧面设有主动齿轮，主动齿轮的旋转轴穿过壳座向外伸出，旋转轴伸出段上安装有摆臂，摆臂和旋转轴之间通过单向离合器啮合连接，拉动摆臂的自由端能驱使主动齿轮单向转动；所述主动齿轮两侧各与一个推蹄块组件啮合连接，两个相对的涨刹蹄块分别通过两个推蹄块组件活动连接，主动齿轮带动两个推蹄块组件同时转动，将两个涨刹蹄块向外推开；所述电驱动机构设置在涨刹蹄块外侧，电驱动机构与主动齿轮传动连接，电驱动机构能带动主动齿轮正转或反转，使两个涨刹蹄块向外推开或向内收缩，人力拉动摆臂和电驱动机构能同时作用在主动齿轮上。

2.根据权利要求1所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述推蹄块组件包括扇形齿轮、固定片、定位轴和复位弹簧，固定片通过两根定位轴连接在壳座内侧面上，扇形齿轮的齿部朝向壳座中心，扇形齿轮轴的两端分别转动连接在壳座内侧面和固定片上，扇形齿轮轴靠近壳座的一段为圆柱基座，靠近固定片的一段为扁形推块，扁形推块的两侧面分别被两个涨刹蹄块的端面顶紧，扇形齿轮轴转动时扁形推块同步转动，将两侧的涨刹蹄块向外推出，两个涨刹蹄块的内侧面还通过复位弹簧连接，复位弹簧与固定片平行。

3.根据权利要求2所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述涨刹蹄块为弧形板结构，板面上设有多个加强筋，涨刹蹄块两端对称开设有导槽，定位轴穿过导槽固定安装，在推蹄块组件驱动下，导槽相对于定位轴滑移，引导涨刹蹄块向外推开或向内缩回。

4.根据权利要求3所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述涨刹蹄块的外侧面设有一层阻尼胶皮，涨刹蹄块的内侧面设有挂孔，所述复位弹簧通过挂孔与涨刹蹄块可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述壳座包括圆座和边座，涨刹蹄块、主动齿轮和推蹄块组件均安装在圆座内侧面，沿圆座边缘向外延展形成边座，电驱动机构设在边座上；所述电驱动机构包括电机、蜗轮蜗杆组件、第一齿轮和第二齿轮，电机与蜗轮蜗杆组件连接，蜗轮蜗杆组件与第一齿轮连接，第一齿轮和第二齿轮啮合，第二齿轮另一侧与主动齿轮啮合，电机能驱动主动齿轮正转或反转，蜗轮蜗杆组件能够自锁定。

6.根据权利要求5所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述圆座对应安装在车辆轮毂端部，绕轮毂外圈设有第一圈感应磁钢，绕一个圆柱基座外圈设有第二圈感应磁钢，所述边座上设有电子模块，电子模块绕圆座边缘设有第一传感器和第二传感器，第一传感器对准第一圈感应磁钢，监测轮毂的转速，第二传感器对准第二圈感应磁钢，监测扇形齿轮转动的角度。

7.根据权利要求5所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述边座的边缘凸出设有一个穿线块，摆臂的自由端设有绕线孔，穿线块和绕线孔供刹车拉线从外穿入安装。

8.根据权利要求5所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述主动齿轮为双扇形齿轮，包括对称设置的大扇形齿和小扇形齿，其中小扇形齿与一个扇形齿轮啮合，大扇形齿同时与一个扇形齿轮和第二齿轮啮合，主动齿轮的旋转轴内侧端设有加固片，加固片将主动齿轮限定安装在圆座内侧。

9.根据权利要求5所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述旋转轴伸出段上固定套设有棘爪套，棘爪套外周面设有一圈沟槽，每个沟槽内安装有一个弹簧千斤片，摆臂端部设有安装孔，安装孔内壁设有一圈棘轮，棘爪套和棘轮单向啮合连接。

10.根据权利要求9所述的一种具有防抱死和自动锁车功能的刹车装置，其特征在于：所述棘爪套和棘轮的外端面安装有螺母罩，螺母罩和旋转轴锁紧固定。

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