TW201429791A - 齒輪式時差煞車裝置 - Google Patents

Abstract

一種齒輪式時差煞車裝置，包含：一齒輪組件，具有一有齒部分及一無齒部分；一煞車入力機構，其一入力拉引構件及一入力齒條配置在一煞車致動組件與齒輪組件之有齒部分之間；以及一時差煞車機構，其一時差拉引構件及一時差出力齒條配置在齒輪組件之無齒部分與一煞車組件之間並且與有齒部分相差一時差旋轉角度，以藉由齒輪組件旋轉到達嚙合時差出力齒條的所需時間而予以時差煞車。

Description

齒輪式時差煞車裝置

本發明係關於一種二輪行動車輛之煞車裝置，特別是關於一種可使前輪比後輪較慢煞車之齒輪式時差煞車裝置。

自行車運動的盛行，促使越來越多人於假日休閒時前往戶外騎乘自行車，而一般自行車的煞車裝置，係將煞車把手設置於車把上，並透過騎乘者手部的按壓，以驅使煞車器煞止自行車的前後輪，又，自行車的煞車係採獨立分別作動，亦即單獨按壓煞車把手時，僅對應驅動單一煞車器。於一般煞車連動的配置規範中，自行車右煞車把手連動於控制前輪的煞車器，自行車左煞車把手連動於控制後輪的煞車器。一旦面臨危險緊急煞車時，容易忙中有錯而煞住前輪，或是同時煞住前後輪而造成高速行駛的自行車翻覆的憾事。

習用自行車之重量是由兩輪分擔，且重心與前後輪著地點分佈在同一直線上，因此自行車基本上在站立姿態是難以維持平衡的。加上緊急時，騎乘者往往沒有多餘的時間進行理性分析，所以對於應該煞車前輪、應該先煞車後輪，或同時前輪與後輪同時煞車，瞬間都難以判斷，因此更不可能有辦法記憶右把手處的煞車握柄係控制前輪或後輪，所以往往會產生誤判而導致危險的狀態。在此種緊急時無法判斷的狀況下，就有可能在自行車高速行進或下坡路段時，發生使用前煞車器迅速煞止前輪之誤判。此類錯誤煞止動作會因後輪仍存在慣性而翹起，造成自行車 翻覆或打滑的可能，反之，若僅使用後煞車器迅速煞止後輪，則容易使自行車產生煞車力量不足，而有滑行距離過長之情事發生。故可得知，習知自行車的煞車機構實有待加以改進之空間。

由上述可知，高速行駛或下坡路段急速前進的自行車，會因前後輪煞車先後順序與力道而嚴重影響車況，造成減速不良甚至是翻覆、打滑而造成無法彌補的後果。例如：(1)單獨煞住前輪是最危險的事。因為前輪煞車時，後輪慣性仍往前衝，容易造成自行車後方翹起的情況，甚至導致整車翻覆。(2)後輪單獨煞車也不安全，由於前輪慣性維持高速行進，會拖著停止轉動的後輪向前，致使自行車在路面滑行距離過長，嚴重影響他人的行車安全。

此外，雖然市面已經有根據上述缺點而發展出像是兩輪同步煞車的技術，但從技術內容來看，不難發現「同步煞車」已是當下最好的改良方法。然而，這些技術採用的手段相當多，例如：滑輪機構、油壓缸、棘齒卡制機構，甚至於活塞運動機構，也被設計運用在自行車的煞車組上面。雖然可以達到兩輪同步煞車的效果，但是體積龐大而不利於車架的安裝，或者是往復式滑動容易刮傷車架表面，更何況元件繁多導致結構相對複雜化，造成組裝作業耗時。

緣此，本發明之目的即是提供一種齒輪式時差煞車裝置，用以改善習知煞車裝置所存有之缺點。

本發明之另一目的是提供一種可使比後輪較慢煞車之齒輪式時差煞車裝置，以進一步提升二輪行動車輛騎乘者的騎乘安全性。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種齒輪式時差煞車裝置，包含：一齒輪組件，具有一有齒部分及一無齒部分；一煞車入力機構，包括一入力拉引構件及一 入力齒條，該入力拉引構件連接在該入力齒條與一煞車致動組件之間，該入力齒條嚙合於該齒輪組件之有齒部分，而在受該入力拉引構件之拉引時帶動該齒輪組件旋轉；以及一時差煞車機構，包括一時差拉引構件及一時差出力齒條，該時差拉引構件連接在該時差出力齒條與一前輪煞車組件之間，該時差出力齒條設置對應於該齒輪組件之無齒部分並且與該有齒部分相差一時差旋轉角度，以使該齒輪組件經旋轉該時差旋轉角度後嚙合該時差出力齒條而予以時差煞車。

依據本發明之一實施例，其中該齒輪組件係為一聯軸齒輪組件，包括相聯軸的一入力齒輪與一出力齒輪，該出力齒輪具有該無齒部分。

依據本發明之一實施例，其中該入力齒輪的節圓半徑與該出力齒輪的節圓半徑係不相同。

依據本發明之一實施例，其中該入力齒條係嚙合於該入力齒輪之有齒部分，該時差出力齒條係設置對應於該出力齒輪之無齒部分。

依據本發明之一實施例，齒輪式時差煞車裝置更包括一即時煞車機構，包括一即時拉引構件及一即時出力齒條，該即時拉引構件連接在該即時出力齒條與一後輪煞車組件之間，該即時出力齒條嚙合於該出力齒輪之有齒部分或是該入力齒輪之有齒部分。

依據本發明之一實施例，齒輪式時差煞車裝置更包括一即時煞車機構，包括一即時拉引構件及一即時出力齒條，該即時拉引構件連接在該即時出力齒條與一後輪煞車組件之間，該即時出力齒條嚙合於該齒輪組件之有齒部分。

依據本發明之一實施例，該即時出力齒條與該時差出力齒條係分別位在該齒輪組件的相反側。

依據本發明之一實施例，其中該煞車入力機構更包 括一入力復位構件，彈性連接於該入力齒條，以復位該入力復位構件。

依據本發明之一實施例，其中該時差煞車機構更包括一出力復位構件，彈性連接於該時差出力齒條，以復位該出力復位構件。

依據本發明之一實施例，其中該齒輪式時差煞車裝置係包括二組煞車入力機構。

經由本發明所採用之技術手段，藉由前後輪之時間差煞車作動，前輪比後輪慢約0.1至0.2秒煞車，此一技術有效改善傳統二輪行動車輛煞車所存有之缺點，避免自行車因前輪過早煞車或兩輪驟然停止而引起的翻覆或騎乘者被慣性運動甩離車體等意外，進而確保行車安全。

再者，在本發明的實施例中，前、後煞車可受同一組煞車入力機構之控制，而有效執行先煞後輪再煞前輪之煞車動作，免除煞錯所可能造成的危險。

並且，本發明的齒輪式時差煞車裝置足以適用任何車種的自行車並且也適用於電動車、機車等其他二輪行動車輛，且齒輪與齒條的傳動可靠度極高，機構誤動作可能性近乎零，對生命與財產的安全的保障更值得信任。

100‧‧‧齒輪式時差煞車裝置

100a‧‧‧齒輪式時差煞車裝置

100b‧‧‧齒輪式時差煞車裝置

1‧‧‧齒輪組件

1a‧‧‧齒輪組件

11‧‧‧入力齒輪

12‧‧‧出力齒輪

13‧‧‧有齒部分

14‧‧‧無齒部分

2a、2b‧‧‧煞車入力機構

21a、21b‧‧‧入力拉引構件

22a、22b‧‧‧入力齒條

23a、23b‧‧‧入力復位構件

3‧‧‧即時煞車機構

31‧‧‧即時拉引構件

32‧‧‧即時出力齒條

4‧‧‧時差煞車機構

41‧‧‧時差拉引構件

42‧‧‧時差出力齒條

43a‧‧‧出力復位構件

5‧‧‧固定物

B‧‧‧自行車

B1‧‧‧右握桿

B11‧‧‧煞車致動組件

B2‧‧‧左握桿

B21‧‧‧煞車致動組件

B3‧‧‧後輪

B31‧‧‧後輪煞車組件

B4‧‧‧前輪

B41‧‧‧前輪煞車組件

D1‧‧‧第一旋轉方向

D2‧‧‧第二旋轉方向

R1‧‧‧節圓半徑

R2‧‧‧節圓半徑

θ‧‧‧時差旋轉角度

第1圖係顯示依據本發明之一實施例的一齒輪式時差煞車裝置應用於一自行車的示意圖；第2圖至第4圖係顯示依據本發明之實施例的齒輪式時差煞車裝置的連續動作示意圖；第5圖係顯示依據本發明之另一實施例的一齒輪式時差煞車裝置的示意圖；第6圖係顯示依據本發明之另一實施例的一齒輪式時差煞車 裝置的示意圖。

請參閱第1圖至第4圖，第1圖係顯示依據本發明之一實施例的一齒輪式時差煞車裝置應用於一自行車的示意圖，以及第2圖至第4圖係顯示依據本發明之實施例的齒輪式時差煞車裝置的連續動作示意圖。

如圖所示，依據本發明之一實施例的一齒輪式時差煞車裝置100係裝設於一自行車B上，包括一齒輪組件1、一煞車入力機構2a、2b、一即時煞車機構3、及一時差煞車機構4。其中，煞車入力機構2a、2b、即時煞車機構3及時差煞車機構4分別配置結合於齒輪組件1上，而經由齒輪組件1互相傳動。

齒輪組件1在本實施例中為一聯軸齒輪組件，包括相聯軸的一入力齒輪11與一出力齒輪12。入力齒輪11與出力齒輪12藉聯軸而得以相同轉速進行同步旋轉。其中，入力齒輪11的節圓半徑R1與出力齒輪12的節圓半徑R2可為不相同，入力齒輪11的節圓半徑R1可大於或是小於出力齒輪12的節圓半徑R2，以在傳動時於不同齒輪之節圓上得到不同的線速度及減速比，在本實施例中則取節圓半徑R1為小於節圓半徑R2。

齒輪組件1具有一有齒部分13及一無齒部分14。有齒部分13可與其它機構(即，煞車入力機構2、一即時煞車機構3及一時差煞車機構4)相嚙合而進行傳動。無齒部分14如圖所示為平坦的結構，而不具有能夠與其它機構嚙合的凸齒。

煞車入力機構2a、2b在本實施例中為二組，各組分別包括一入力拉引構件21a、21b及一入力齒條22a、22b。入力拉引構件21a連接在入力齒條22a與自行 車B右握桿B1的煞車致動組件B11(即，右煞車手把)之間。入力拉引構件21b則連接在入力齒條22b與自行車B左握桿B2的煞車致動組件B21(即，左煞車手把)之間。入力齒條22a、22b，或稱為排齒(rack)，嚙合於齒輪組件1之有齒部分13。當煞車致動組件B11、B21致動時，則經由入力拉引構件21a、21b而拉引入力齒條22a、22b，從而入力齒條22a、22b帶動齒輪組件1沿一第一旋轉方向D1旋轉作動。

即時煞車機構3包括一即時拉引構件31及一即時出力齒條32。即時拉引構件31連接在即時出力齒條32與自行車B後輪B3的一後輪煞車組件B31之間。即時出力齒條32嚙合於齒輪組件1之有齒部分13，例如可嚙合於出力齒輪12之有齒部分13，或是如本實施例般嚙合於入力齒輪11之有齒部分13。藉此，齒輪組件1沿第一旋轉方向D1旋轉進行煞車作動時，會由入力齒輪11(或者可為出力齒輪12)帶動即時出力齒條32，而拉引即時拉引構件31，從而牽動後輪煞車組件B31對後輪B3予以煞車。

時差煞車機構4包括一時差拉引構件41及一時差出力齒條42。時差拉引構件41連接在時差出力齒條42與自行車B前輪B4的一前輪煞車組件B41之間。時差出力齒條42設置對應於齒輪組件1之無齒部分14並且與有齒部分13相差一時差旋轉角度θ。於是，齒輪組件1沿第一旋轉方向D1旋轉進行煞車作動時，自齒輪組件1開始旋轉至旋轉了時差旋轉角度θ的這段期間，時差出力齒條42尚未與齒輪組件1嚙合而不受帶動，如第3圖所示。直至齒輪組件1旋轉了時差旋轉角度θ後，時差出力齒條42與齒輪組件1之有齒部分13成為相嚙合的狀態，時差出力齒條42從而受到齒輪組件1隨後旋轉的帶動而拉引時差拉引構件41，如第4圖所示。於是，時差拉引構件41 從而牽動前輪煞車組件B41對前輪B4予以煞車。另外，時差出力齒條42與即時出力齒條31較佳地係分別位在齒輪組件1的相反側，以維持平衡力矩，使整體裝置的運作更為平穩。

藉由上述結構，由於時差煞車機構4的作動需等待齒輪組件1旋轉經過時差旋轉角度θ的這段空窗期，因此對於前輪B4的煞車動作會比後輪B3的煞車動作較慢執行，後輪B3相對會比前輪B4更早煞車，而能夠在穩定的力學狀態下安全地減緩自行車B車速，維護騎乘者的騎乘安全性。

附帶一提的是，在本實施例中，即時煞車機構3之即時出力齒條32設置於節圓半徑R1較小的入力齒輪11，而時差煞車機構4之時差出力齒條42是設置於節圓半徑R2較大的出力齒輪12。藉此，在齒輪組件1旋轉角速度相同的情況下，時差出力齒條42於較大節圓半徑處可獲得較高的線速度，比起即時出力齒條32為快。因此，時差煞車機構4雖然較慢開始進行作動煞車，但是自開始煞車到達完全煞止所需的時間會比即時煞車機構3更短。這樣的設計可使即時煞車機構3與時差煞車機構4即使作動開始時間點不同，但最終的拉引總行程卻可相近。在效果上，前輪B4與後輪B3的開始煞車的時間點具有時差，最終能夠以相同或相近的煞車力道煞住前輪B4與後輪B3。藉此，可避免後輪煞車組件B31受即時煞車機構3牽引而煞車作動到極限位置時，前輪煞車組件B41卻只作動到半途而無法有效煞住前輪B4。

請參閱第5圖，其係顯示依據本發明之另一實施例的一齒輪式時差煞車裝置100a的示意圖。在煞車動作結束後，一般情況下可藉由自行車B之後輪煞車組件B31及前輪煞車組件B41之彈簧的彈力將煞車入力機構2a、2b、即時煞車機構3、及時差煞車機構4拉引回原位。但也可如本實施例般，分別於煞車入力機構2a、2b增設一入力復位構件23a、2 3b，例如彈簧或其它彈性元件。其中，入力復位構件23a彈性設置在入力齒條22a與一固定物5(例，外殼)之間，入力復位構件23b彈性設置在入力齒條22b與固定物5之間。藉由入力復位構件23a、23b之彈力可在煞車動作結束後輔助將入力齒條22a、22b連著入力拉引構件21a、21b推回原位，也進而帶動齒輪組件1沿相反於第一旋轉方向D1的第二旋轉方向D2旋轉返回原位。

同樣地，時差煞車機構4亦可增設一出力復位構件43a。出力復位構件43a彈性設置在時差出力齒條41與固定物5之間，以藉由彈力之類的力量在煞車動作結束將時差出力齒條41推回原位。

請參閱第6圖，其係顯示依據本發明之另一實施例的一齒輪式時差煞車裝置100b的示意圖。本發明的齒輪式時差煞車裝置並不限於上述聯軸齒輪的結構，在力求精簡的情況下，可提供為單體齒輪的一齒輪組件1a。煞車入力機構2、即時煞車機構3、及時差煞車機構4則配置於齒輪組件1a的各側，較佳同樣可採對稱方式配置，以藉力矩平衡達到較良好的運作平穩性。

另外，雖然在上述各實施例的齒輪式時差煞車裝置都包括有即時煞車機構4，但本發明並不限於此，即時煞車機構4亦可獨立於齒輪式時差煞車裝置之外。在實際應用時，騎乘者同時致動前輪與後輪煞車時，結合有齒輪式時差煞車裝置的前輪而還是能夠慢於後輪煞車而達時差煞車效果。

以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100‧‧‧齒輪式時差煞車裝置

1‧‧‧齒輪組件

11‧‧‧入力齒輪

12‧‧‧出力齒輪

13‧‧‧有齒部分

14‧‧‧無齒部分

2a、2b‧‧‧煞車入力機構

21a、21b‧‧‧入力拉引構件

22a、22b‧‧‧入力齒條

3‧‧‧即時煞車機構

31‧‧‧即時拉引構件

32‧‧‧即時出力齒條

4‧‧‧時差煞車機構

41‧‧‧時差拉引構件

42‧‧‧時差出力齒條

5‧‧‧固定物

R1‧‧‧節圓半徑

R2‧‧‧節圓半徑

θ‧‧‧時差旋轉角度

Claims (10)

1. 一種齒輪式時差煞車裝置，包含：一齒輪組件，具有一有齒部分及一無齒部分；一煞車入力機構，包括一入力拉引構件及一入力齒條，該入力拉引構件連接在該入力齒條與一煞車致動組件之間，該入力齒條嚙合於該齒輪組件之有齒部分，而在受該入力拉引構件之拉引時帶動該齒輪組件旋轉；以及一時差煞車機構，包括一時差拉引構件及一時差出力齒條，該時差拉引構件連接在該時差出力齒條與一前輪煞車組件之間，該時差出力齒條設置對應於該齒輪組件之無齒部分並且與該有齒部分相差一時差旋轉角度，以使該齒輪組件經旋轉該時差旋轉角度後嚙合該時差出力齒條而予以時差煞車。
2. 如請求項1所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該齒輪組件係為一聯軸齒輪組件，包括相聯軸的一入力齒輪與一出力齒輪，該出力齒輪具有該無齒部分。
3. 如請求項2所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該入力齒輪的節圓半徑與該出力齒輪的節圓半徑係不相同。
4. 如請求項3所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該入力齒條係嚙合於該入力齒輪之有齒部分，該時差出力齒條係設置對應於該出力齒輪之無齒部分。
5. 如請求項3所述之齒輪式時差煞車裝置，更包括一即時煞車機構，包括一即時拉引構件及一即時出力齒條，該即時拉引構件連接在該即時出力齒條與一後輪煞車組件之間，該即時出力齒條嚙合於該出力齒輪之有齒部分或是該入力齒輪之有齒部分。
6. 如請求項1所述之齒輪式時差煞車裝置，更包括一即時煞車機構，包括一即時拉引構件及一即時出力齒條，該即時拉引構件連接在該即時出力齒條與一後輪煞車組件之間，該即時出力齒條嚙合於該齒輪組件之有齒部分。
7. 如請求項6所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該即時出力齒條與該時差出力齒條係分別位在該齒輪組件的相反側。
8. 如請求項1所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該煞車入力機構更包括一入力復位構件，彈性設置於該入力齒條，以復位該入力復位構件。
9. 如請求項1所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該時差煞車機構更包括一出力復位構件，彈性設置於該時差出力齒條，以復位該出力復位構件。
10. 如請求項1所述之齒輪式時差煞車裝置，其中該齒輪式時差煞車裝置係包括二組煞車入力機構。