TWI645996B - 具防止前傾翻覆功能的煞車系統 - Google Patents

具防止前傾翻覆功能的煞車系統 Download PDF

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TWI645996B
TWI645996B TW106131728A TW106131728A TWI645996B TW I645996 B TWI645996 B TW I645996B TW 106131728 A TW106131728 A TW 106131728A TW 106131728 A TW106131728 A TW 106131728A TW I645996 B TWI645996 B TW I645996B
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Abstract

現有的防鎖死煞車系統能夠保證使用者於騎車的過程中都不會因輪胎鎖死而造成滑胎而失控，但依舊無法完全避免前傾翻覆意外事故的發生。有鑑於此，本發明提出一種防止前傾翻覆功能的煞車系統，其基本構成係包括：一液壓閥、一活塞、一驅動單元、一(後輪)懸掛行程感測器、以及一電控單元(Electronic Control Unit,ECU)。根據該懸掛行程感測器所監控的懸掛行程訊號，電控單元可判斷車輛是否存有即將發生前傾翻覆的趨勢；一旦判断車輛存有即將發生前傾翻覆的趨勢，該電控單元即輸出一控制訊號至該驅動單元，以令該驅動單元把活塞向減壓方向驅動並關閉液道，防止壓力繼續增加。並且，液壓閥內部的底端液室的容積會隨著活塞的移動而增加，使得液壓閥底端液室的液壓降低；在這樣的情況下，制動機構因為制動液的下行壓力獲得降低而減輕(前輪)煞車之動作，達到降低煞車阻力之效果，因而能夠阻止車輛發生前傾翻覆之情事。

Description

具防止前傾翻覆功能的煞車系統
本發明係關於煞車系統之技術領域，尤指專門應用至具短輪距與高重心之車輛的一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統。
短輪距(short wheelbase)與高重心(high centre of gravity)之車輛為現代人經常使用的交通工具，例如：電動自行車(motorbike)、機車(motorcycle)、與摩托車(scooter)。以機車為例，其通常會配備有一組煞車系統；然而，當騎士駕駛機車行駛在濕滑的路面之時，騎士所作急煞車行為經常造成煞車鎖死，導致翻車或者車輛打滑等意外發生。
有鑑於此，目前市售的機車通常會搭載防鎖死煞車系統(Anti-lock Braking System,ABS)。請參閱圖1，係顯示習知的一種防鎖死煞車系統的架構圖。如圖1所示，習知的防鎖死煞車系統1’係於架構上包括：一煞車柄(braking lever)11’、一液壓閥(hydraulic valve)12’、一制動鉗(brake caliper)13’、一碟盤(brake disc)14’、 一輪速感測器15’、一電控單元(Electronic Control Unit,ECU)16’、一馬達驅動器(motor driver)17’、以及一聯軸器(shaft coupling)18’。其中，液壓閥12’內部開設有一活塞行程通道(piston travel channel)121’，且一活塞19’係置於該活塞行程通道121’之中，並具有橫貫液道125’。此外，液壓閥12’之兩側又分別開設有一入油口122’與一出油口123’，且該入油口122’與該出油口123’皆連通該活塞行程通道121’。此外，活塞行程通道121’末端經通道124’與出油口123’連接。
繼續地參閱圖1，並請同時參閱圖2所顯示習知的防鎖死煞車系統的架構圖。如圖1所示，當使用者按壓煞車柄11’之後，制動液即透過該入油口122’輸入橫貫該活塞19’的橫貫液道125’，並進一步地透過該出油口123’輸入該制動鉗13’，以驅動制動鉗13’摩擦該碟盤14’，達到減低輪子2’轉動速度之效果。於行車的過程中，輪速感測器15’監控輪子2’的轉速並輸出一輪速訊號至電控單元16’。
如圖2所示，一旦電控單元16’經由該輪速訊號得知輪子2’已經被制動鉗13’即將鎖死之際，電控單元16’便立即輸出一控制訊號至馬達驅動器17’，以令馬達驅動器17’透過聯軸器18’驅動該活塞19’於該活塞行程通道121’進行一向上行程，令該橫貫液道125’也隨著上移。如此一來，即切斷入油口122’與出油口123’的連接，是以能夠防止液壓閥12’的下行壓力繼續上升。並且，隨著活塞19’繼續向上移動，活塞行程通道121’末端的容積於是顯著增加，達到降低制動液之液壓的效果，使得制動鉗13’因為制動液之下行壓力獲得降低而減輕摩擦碟盤14’之動作。因此不耗盡路面所提供的摩擦阻力、 防止輪胎打滑。當輪子轉速回升時，電控單元16’又再回復加壓達到駕駛者減速目的。最終，在增加煞車阻力以及降低煞車阻力間之循環作動的過程中，防鎖死煞車系統1’係達到預防因煞車過重或過急所導致車輛失控或者車輛打滑之情事發生。
因此，習知的防鎖死煞車系統1’係透過不耗盡路面提供的摩擦阻力的方式達到降低煞車阻力之效果，便能夠防止因騎士的急煞車行為導致車輛打滑之情事的發生。然而，即使類似功能的防鎖死煞車系統1’幾乎成為市售機車的標準配備，習知的防鎖死煞車系統1’仍舊無法完全保證騎士於騎車的過程之中因急煞車都不會翻車。透過圖3所顯示的機車側視圖可以解釋為何急煞車會造成機車的前傾翻覆。其中，圖3的CG表示為機車與騎士的重心，Mg表示為系統重力，M表示為向前慣性力，h表示為重心距離地面之高度，且d表示為重心與前輪之間的水平距離。急煞車之時，若(M×h)的值大於(Mg×d)的值，則機車便會發生前傾翻覆(forward somersault或forward topple)。
也就是說，在急煞車的情況下，路面的摩擦力(BFf)越高就會使得向前慣性力(M)增加，就越容易導致機車翻車。由於這種翻車的情況係肇因於騎士與機車的向前慣性力過大以及重心點過高(high forward inertia force and high centre of gravity)，而並非在路面低摩擦係數下煞車所導致；在這種情況下，防鎖死煞車系統1’绝對無法阻止前傾翻車意外的發生。因此，有鑑於習知的防鎖死煞車系統1’仍具有實務應用上的缺陷，本案之發明人係極力地研究與發明，並終於研發完成本發明之一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統。
現有的防鎖死煞車系統能夠保證使用者於騎車的過程中都不會因滑胎而失控，仍舊無法完全避免前傾翻覆意外事故的發生。有鑑於此，本發明提出一種防止前傾翻覆功能的煞車系統，於基本構成上包括：一液壓閥、一活塞、一驅動單元、一(後輪)懸掛行程感測器、以及一電控單元。如此，根據該懸掛行程感測器所監控的懸掛行程訊號，電控單元可判斷車輛是否存有即將發生前傾翻覆的趨勢；一旦判断車輛存有即將發生前傾翻覆的趨勢，該電控單元即輸出一控制訊號至該驅動單元，以令該驅動單元把活塞向減壓方向驅動並關閉液道，防止壓力繼續增加。進一步地，液壓閥內部的底端液室的容積會隨著活塞的移動而增加，使得液壓閥的底端液室與出油口的液壓降低；在這樣的情況下，制動機構因為制動液的下行壓力獲得降低而減輕(前輪)煞車之動作，達到降低向前慣性力(M)之效果，因而能夠阻止車輛發生前傾翻覆之情事。
<本發明>
1‧‧‧煞車系統
2‧‧‧車輛
11‧‧‧液壓閥
12‧‧‧驅動軸
15‧‧‧磁場線圈
13‧‧‧懸掛行程感測器
30‧‧‧報警單元
14‧‧‧電控單元
111‧‧‧活塞行程通道
112‧‧‧入油口
113‧‧‧出油口
114‧‧‧活塞
115‧‧‧橫貫液道
116‧‧‧第一液道
117‧‧‧第二液道
118‧‧‧第三液道
16‧‧‧電流產生單元
21‧‧‧制動觸發機構
22‧‧‧制動機構
126‧‧‧底端液室
18‧‧‧單向球閥
181‧‧‧第一閥口
182‧‧‧第二閥口
183‧‧‧球
184‧‧‧偏壓彈簧
24‧‧‧後輪懸吊機構
151‧‧‧滑動變阻器
152‧‧‧調整單元
23‧‧‧車架擺臂
151a‧‧‧旋轉式變阻器
152a‧‧‧連桿機構
1521a‧‧‧驅動部
122‧‧‧液壓感測液道
123‧‧‧液壓感測器
132‧‧‧擋止銷
131‧‧‧回位彈簧
133‧‧‧回位彈簧
17‧‧‧輪速感測器
25‧‧‧輪子
<習知>
1’‧‧‧防鎖死煞車系統
11’‧‧‧煞車柄
12’‧‧‧液壓閥
13’‧‧‧制動鉗
14’‧‧‧碟盤
15’‧‧‧輪速感測器
16’‧‧‧電控單元
17’‧‧‧馬達驅動器
18’‧‧‧聯軸器
121’‧‧‧活塞行程通道
19’‧‧‧活塞
122’‧‧‧入油口
123’‧‧‧出油口
124’‧‧‧通道
125’‧‧‧橫貫液道
2’‧‧‧輪子
CG‧‧‧機車與騎士的重心
Mg‧‧‧系統重力
BFf‧‧‧路面的摩擦力
M‧‧‧向前慣性力
h‧‧‧重心距離地面之高度
d‧‧‧重心與前輪之間的水平距離
圖1係顯示習知的一種防鎖死煞車系統的架構圖；圖2係顯示習知的防鎖死煞車系統的架構圖；圖3係顯示機車側視圖；圖4係顯示一台機車的立體圖； 圖5A至圖5D係顯示本發明之一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第一實施例的架構圖與作動圖；圖6係顯示懸掛行程感測器之立體圖；圖7係顯示懸掛行程感測器之立體圖；圖8A至圖8C係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第二實施例的架構圖與作動圖；圖9A至圖9C係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第三實施例的架構圖與作動圖；圖10A至圖10E係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第四實施例的架構圖與作動圖；及圖11係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第五實施架構圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統的所有可能實施例，以下將配合圖式詳盡說明本發明之各實施例的構造組成。
第一實施例
請參閱圖4，係顯示一台機車的立體圖；同時，請參閱圖5A、圖5B、圖5C、與圖5D，係顯示本發明之一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第一實施例的架構圖與作動圖。特別地，本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統1主要應用於一具短輪距與高重心的車 輛2之中，例如：電動自行車(motorbike)、機車(motorcycle)、摩托車(scooter)、電動機車(electric locomotive)等。例如，圖4所示的具短輪距與高重心的車輛2為機車。本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統1係於構成上包括：一液壓閥11、包括驅動軸12與磁場線圈15的一驅動單元、一懸掛行程感測器13、一報警單元30，以及一電控單元14。其中，液壓閥11內部係設有一活塞行程通道111、一入油口112與一出油口113。並且，一活塞114係設置於該活塞行程通道111之中，具有一橫貫活塞114的橫貫液道115。另一方面，該入油口112係透過油管連接至所述具短輪距與高重心的車輛2的一制動觸發機構21，且該出油口113係透過油管連接至所述具短輪距與高重心的車輛2的一制動機構22。值得注意的是，該入油口112係透過該橫貫液道115連通該出油口113。此外，液壓閥11內部更設有一第一液道116、一第二液道117與一第三液道118，其中該第一液道116同時連接位於活塞行程通道111底部的底端液室126以及該出油口113。
如圖5A所示，液壓閥11內部更設有一單向球閥18，其係以一第一閥口181連接該第二液道117之一端，而該第二液道117的另一端則連接該入油口112。另一方面，單向球閥18又以一第二閥口182連接該第三液道118之一端，而該第三液道118的另一端則連接活塞行程通道111底部的底端液室126。值得說明的是，單向球閥18內部設有偏壓彈簧184與球183。熟悉單向球閥18設計與製作的機構工程 師應該知道，單向球閥18只容許制動液由活塞行程通道111之底端液室126經由第三液道118流至入油口112。
本發明中，驅動單元也可以是一個馬達驅動器。如熟悉防鎖死煞車系統開發與製造的工程師所熟知的，馬達驅動器可以根據電控單元14所輸出的一控制訊號，進而帶動活塞114於該活塞行程通道111之中沿著一特定方向位移。然而，基於馬達驅動器的高成本，本發明特別以一磁場線圈15及一驅動軸12組合成所述驅動單元。如圖5A所示，驅動軸12係連接該活塞114，且該磁場線圈15係纏繞於該驅動軸12之上並電性連接至該電控單元14。另外，懸掛行程感測器13係鄰近所述具短輪距與高重心的車輛2之一後輪懸吊機構24，用以對該後輪懸吊機構24之一懸掛行程進行監控，並對應地輸出一懸掛行程訊號至電控單元14。此處所指之後輪懸吊機構24可以是後避震器或彈簧。
繼續地同時參閱圖4以及圖5A至圖5D。懸掛行程感測器13係鄰近所述具短輪距與高重心的車輛2之後輪懸吊機構24，用以對該後輪懸吊機構24之一懸掛行程進行監控，並對應地輸出一懸掛行程訊號至電控單元14。並且，根據該懸掛行程感測器13所輸出的懸掛行程訊號，該電控單元14可判斷所述具短輪距與高重心的車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。如圖5A所示，在正常煞車情況下，受到回位彈簧133的作用力，活塞114前端係接觸活塞行程通道111底部的底端液室126。然而，如圖5B所示，一旦所述具短輪距與高重心的車輛2即將發生前傾翻覆，該電控單元14透過報警單元30發出 警報以提示騎士覺察前傾翻覆之危機。此處所稱報警單元30可為下列任一者：閃燈器、音響、震動器、顯示器、上述任兩者、或上述任兩者以上之組合。除此之外，電控單元14更同時直接地或透過一電流產生單元16輸出一電流訊號至該磁場線圈15，以藉由該磁場線圈15所產生的磁場推動該活塞114於所述活塞行程通道111進行一向上行程。隨著所述向上行程的進行，入油口112與出油口113連通因為活塞114的橫貫液道115之向上移動而被切斷；此時，即使騎士因為驚慌而持續緊壓制動觸發機構21的制動手柄(brake lever)，設置於前輪處的制動機構22的液壓也不會再被增加，是以能夠透過凍結(前輪)煞車阻力的方式使前慣性力不再增加，從而使前傾趨勢不再繼續惡化。
請繼續參閱圖5C。活塞行程通道111之底端液室126的容積隨著活塞114的向上移動而增加，使得底端液室126與出油口113的液壓降低。在這樣的情況下，制動機構22因為制動液的下行壓力獲得降低而減輕(前輪)煞車之動作，達到降低煞車阻力和前慣性力之效果，因而能夠阻止車輛發生前傾翻覆之情事。必須特別說明的是，在前輪的煞車制動被減輕之後，後輪懸吊機構24即會下降；此時，懸掛行程感測器13仍繼續監控行程輸出懸掛行程訊號，直至電控單元14根據所接收的懸掛行程判斷所述具短輪距與高重心的車輛2已經完全脫離即將發生前傾翻覆的狀態。
之後，電控單元14即控制驅動單元驅使活塞114復位，使得出油口113與入油口112再度地透過活塞114上的橫貫液道115而彼 此連通，並同時熄滅報警單元30。值得注意的是，在上述過程中，如騎士自己或從報警單元30覺察有前傾危險，騎士可以自行將制動觸發機構21的制動手柄完全鬆開或部份鬆開。請參看圖5D，根據制動手柄的鬆開程度，入油口112處的制動液之液壓也對應地下降；此時，因為單向球閥18的第一閥口181處的液壓係低於其第二閥口182處的液壓，因而促使制動液係經由單向球閥18回流。值得說明的是，在制動觸發機構21的制動手柄部分鬆開的情況下，制動液會經由單向球閥18回流至位於該制動觸發機構21。如此，設置於前輪處的制動機構22的液壓於是被減輕，是以能夠透過降低(前輪)煞車阻力的方式解除前傾威脅並回復正常制動。圖5A至圖5D所描繪具防止前傾翻覆功能的煞車系統1分為如下表(1)所列之幾個作動階段。
請接著參閱圖6，係顯示懸掛行程感測器之立體圖。如圖所示，本發明所使用的懸掛行程感測器13可以是一滑動變阻器151(或稱滑線變阻器)與一調整單元152之組合。其中，該調整單元152為一滑桿機構，其係安裝於所述具短輪距與高重心的車輛2的車架擺臂23與車架主體之間。於本發明的設計中，隨著後輪懸吊機構24進行釋放行程或壓縮行程，該滑桿機構之中的滑桿也會隨著伸長或縮回，進而帶動滑動變阻器151之上的電阻值調整鈕移動，藉此方式調整該滑動變阻器151之電阻值。是以，根據該滑動變阻器151之電阻值的改變，該電控單元14便可以根據後輪與車身之間的高度差異，進而判斷所述具短輪距與高重心的車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。於此，必須特別說明的是，熟悉機構設計工程師應可自然地聯想到所述滑桿機構係能夠以拉桿機構或推桿機構替換之。
繼續地參閱圖7，係顯示懸掛行程感測器之立體圖。如圖7所示，除了前述滑動變阻器151以外，本發明所使用的懸掛行程感測器13可以是一旋轉式變阻器151a與一連桿機構152a之組合。如此設置，隨著後輪懸吊機構24進行釋放行程或壓縮行程，該連桿機構152a之一驅動部1521a會旋動該旋轉式變阻器151a之上的旋鈕，藉此方式調整該旋轉式變阻器151a之電阻值。於此，必須特別說明的是，熟悉機構設計工程師應可自然地聯想到的是，於應用所述連桿機構152a之時，係能夠選擇性地搭配齒輪機構使用。
簡單的說，本發明並不限制變阻器的種類，其可以是例如圖6所示的滑動變阻器151或圖7所示的旋轉式變阻器151a。同時，本 發明也不限制調整單元152的種類，因此調整單元152可以是例如圖6所示的滑桿機構、圖7所示的連桿機構152a、拉桿機構、或推桿機構。值得說明的是，除了變阻器(rheostat)以外，該懸掛行程感測器13也可以是高度感測器、避震器之彈簧承力感測器、車輛骨架前傾角度感測器、或道路坡斜度感測器…等類似感測元件。舉例而言，安裝於車架擺臂23與車架主體之間的車高感測器能夠直接地監控後輪與車身之間的高度變化量，並將其資料輸出至電控單元14，以讓電控單元14直接地透過所述高度變化量之資料判斷所述具短輪距與高重心的車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。
第二實施例
請繼續參閱圖8A至圖8C，係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第二實施例的架構圖與作動圖，本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第二實施例係基於前述第一實施例之基礎架構，其於構成上包括：一液壓閥11、包括驅動軸12與磁場線圈15的一驅動單元、一懸掛行程感測器13、一電控單元14、及一報警單元30。其中，液壓閥11內部係設有一活塞行程通道111、一入油口112與一出油口113，且一活塞114係設置於該活塞行程通道111之中，並具有橫貫活塞的一橫貫液道115。另一方面，該入油口112係透過油管連接至所述具短輪距與高重心的車輛2的制動觸發機構21，且該出油口113係透過油管連結設置於前輪處的制動機構22。並且，該入油口112係透過該橫貫液道115連通該出油口113。值得注意的是， 液壓閥11內部更設有一第一液道116、一第二液道117與一第三液道118，其中該第一液道116同時連接位於活塞行程通道111底部的底端液室126以及該出油口113。
如圖8A所示，液壓閥11內部更設有一單向球閥18，其係以一第一閥口181連接該第二液道117之一端，而該第二液道117的另一端則連接該入油口112。另一方面，單向球閥18又以一第二閥口182連接該第三液道118之一端，而該第三液道118的另一端則連接活塞行程通道111底部的底端液室126。值得說明的是，單向球閥18內部設有偏壓彈簧184與球183。熟悉單向球閥18設計與製作的機構工程師應該知道，單向球閥18只容許制動液由活塞行程通道111之底端液室126經由第三液道118流至入油口112。
該懸掛行程感測器13係鄰近所述具短輪距與高重心的車輛2之一後輪懸吊機構24，用以對該後輪懸吊機構24之一懸掛行程進行監控，並對應地輸出一懸掛行程訊號至電控單元14。此處所指之後輪懸吊機構24為一後避震器。如此一來，根據該懸掛行程感測器13所輸出的該懸掛行程訊號，該電控單元14可判斷所述具短輪距與高重心的車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。如圖8A所示，在正常煞車情況下，受到回位彈簧133的作用力，活塞114前端係接觸活塞行程通道111底部的底端液室126。然而，如圖8B所示，一旦所述車輛即將發生前傾翻覆，該電控單元14即啟動報警單元30，並同時輸出一電流訊號至該磁場線圈15，以藉由該磁場線圈15所產生的磁場推動該活塞114於所述活塞行程通道111進行一向上行程。此行 程把活塞114的橫貫液道115向上移，切斷入油口112與出油口113的連通。制動機構22的液壓不再跟隨制動觸發機構21因騎士驚慌增加制動手柄輸入而增加，使前傾趨勢不再惡化。
於第二實施例中，騎士可能自行發現前傾威脅或者透過報警單元30覺察前傾危險，而自行將制動觸發機構21的制動手柄完全鬆開或部份鬆開。如圖8C所示，根據制動手柄的鬆開程度，入油口112處的制動液之液壓也對應地下降；此時，因為單向球閥18的第一閥口181處的液壓係低於其第二閥口182處的液壓，因而促使制動液係經由單向球閥18回流。值得說明的是，在制動觸發機構21的制動手柄部分鬆開的情況下，制動液會經由單向球閥18回流至位於該制動觸發機構21。如此，設置於前輪處的制動機構22的液壓於是被減輕，是以能夠透過降低(前輪)煞車阻力的方式解除前傾威脅並回復正常制動。並且，當電控單元14根據懸掛行程感測器13所輸出的懸掛行程判斷所述具短輪距與高重心的車輛2已經完全脫離前傾翻覆危機之後，驅動單元將活塞114驅動回位，使得出油口113與入油口112再度地透過活塞114上的橫貫液道115而彼此連通，並把制動責任完全交回騎士。回位後的液壓閥11的內部情況可參閱圖8A。必須補充說明的是，由於第一實施例(圖5A至圖5D)的活塞114所完成的活塞行程係大於第二實施例(圖8A至圖8C)的活塞114，可想而知該第二實施架構的活塞114完成所述活塞行程所需要的動力需求較低；因此，第二實施架構屬於低成本的具防止前傾翻覆功能的煞車系統1， 其適合應用於前輪懸掛剛性較低重心不因制動而提高的短輪距高重心車輛。
第三實施例
請繼續參閱圖9A至圖9C，係顯示本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第三實施例的架構圖與作動圖。比較圖9A與圖5A可以得知，第三實施例於構成上包括：一液壓閥11、一驅動單元(驅動軸12與磁場線圈15)、一懸掛行程感測器13、一報警單元30，以及一電控單元14。並且，值得注意的是，所述液壓閥11之中並無設置單向球閥18。如圖9A所示，液壓閥11內部係設計有一活塞行程通道111、一入油口112與一出油口113，且一活塞114係設置於該活塞行程通道111之中，並具有一橫貫液道115。另一方面，該入油口112係透過油管連接至車輛2的一制動觸發機構21，且該出油口113係透過油管連接至設置於前輪處的一制動機構22。並且，該入油口112係透過該橫貫液道115連通該出油口113。
值得注意的是，一液壓感測器123係透過一液壓感測液道122而連通該入油口112，用以感測入油口112處的液壓，並對應地輸出一液壓感測訊號至該電控單元14。另一方面，該懸掛行程感測器13係鄰近所述具短輪距與高重心的車輛2之一後輪懸吊機構24，用以對該後輪懸吊機構24之一懸掛行程進行監控，並對應地輸出一懸掛行程訊號至電控單元14。此處所指後輪懸吊機構24為一後避震器。如此一來，根據該懸掛行程感測器13所輸出的該懸掛行程訊號，該電 控單元14可判斷所述具短輪距與高重心的車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。如圖9A所示，在正常煞車情況下，受到回位彈簧133的作用力，活塞114前端係接觸活塞行程通道111底部的底端液室126。然而，如圖9B所示，一旦所述具短輪距與高重心的車輛2即將發生前傾翻覆，該電控單元14即將啟動報警單元30，並輸出一電流訊號至該磁場線圈15，以藉由磁場線圈15所產生的磁場推動該活塞114於所述活塞行程通道111進行一向上行程。隨著所述向上行程的進行，入油口112與出油口113連通因為活塞114的橫貫液道115之向上移動而被切斷；此時，即使騎士因為驚慌而持續緊壓制動觸發機構21的制動手柄(brake lever)，設置於前輪處的制動機構22的液壓也不會再被增加，是以能夠透過降低(前輪)煞車阻力的方式使前傾趨勢不再持續惡化。於第二實施例中，騎士可能自行發現前傾威脅或者透過報警單元30覺察前傾危機，而自行將制動觸發機構21的制動手柄完全鬆開或部份鬆開，使入油口112處的制動液之液壓對應地下降。請參看圖9C，待入油口112液壓降至一指定壓力(零或接近零)，液壓感測器123就把訊號輸入電控單元14，使驅動單元驅動活塞114回位，連通入油口112與出油口113，把制動機構22減壓，從而消除前傾威脅。亦同時把制動責任完全交回騎士。
相對於第一實施例(如圖5A所示)，第三實施例於構成上以液壓感測器123代替單向球閥18；同時，第三實施架構之活塞114完成所述活塞行程所需要的動力需求較低；因此，第三實施架構與第二 實施架構同樣都屬於低成本的具防止前傾翻覆功能的煞車系統1，且其適合應用於重心在制動時下降的短輪距高重心車輛2。
第四實施例
請參閱圖10A至圖10E，本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第四實施例的架構圖與作動圖。比較圖5A與圖10A，第四實施例係透過增設一擋止銷132與一回位彈簧131於第一實施例之中而獲得；其中，所述擋止銷132係連接該驅動軸12。並且，擋止銷132的前端係設有一個彈簧固定件，並以形成於該液壓閥11之上的一擋止銷設置部作為另一個彈簧固定件，使得回位彈簧131的兩端可以透過此二個彈簧固定件而獲得固定。另一方面，該懸掛行程感測器13係鄰近所述具短輪距與高重心的車輛2之一後輪懸吊機構24，用以對該後輪懸吊機構24之一懸掛行程進行監控，並對應地輸出一懸掛行程訊號至電控單元14。此處所指後輪懸吊機構24為一後避震器。並根據該懸掛行程感測器13所輸出的該懸掛行程訊號，該電控單元14可判斷所述車輛2是否處於即將發生前傾翻覆的狀態下。如圖10B所示，一旦所述的車輛2即將發生前傾翻覆，該電控單元14即輸出電流訊號至該磁場線圈15，以藉由磁場線圈15所產生的磁場拉開驅動軸12，藉此方式將擋住活塞114滑動的擋止銷132拉開；此時，活塞底端液室126之液壓克服回位彈簧133後把活塞114向上推動。隨著活塞114的向上移動，入油口112與出油口113連通因為活塞114的橫貫液道115之向上移動而被切斷；此時，即使騎士因為驚慌而持續緊壓 制動觸發機構21的制動手柄(brake lever)，設置於前輪處的制動機構22的液壓也不會再被增加，是以能夠透過凍結(前輪)煞車阻力的方式使前傾趨勢不再繼續惡化。
值得注意的是，如圖10C所示，活塞114的向上移動使得底端液室126的容積增加，連帶地造成底端液室126、第一液道116與出油口113的液壓下降。如圖10D所示，如騎士自己或從報警單元30覺察有前傾危險，騎士會自行將制動觸發機構21的制動手柄完全鬆開或部份鬆開，讓入油口112液壓下降。必須補充說明的是，即使騎士沒有鬆開制動手柄，本發明之煞車系統1仍舊自動地降低位於制動機構22處的制動液之壓力(如圖10C所示)；本發明並不限定騎士在覺察有前傾危險之時必定要鬆開制動手柄。進一步地，待入油口112液壓降至或低過底端液室126之液壓時，制動機構22的制動液開始經單向球閥18回流至制動觸發機構21。底端液室126之液壓繼續隨著騎士的手動減壓而下降，解除前傾危機。然而，如圖10E所示，當底端液室126的液壓降到某一個數據，回位彈簧133的彈力便足以將活塞114下推回位。值得注意的是，活塞114一旦回位，則驅動單元的擋止銷132被另一回位彈簧131推出，而後擋住活塞114以限制其移動。此時，出油口113與入油口112再度地透過活塞114上的橫貫液道115而彼此連通，並將制動責任完全交回駕駛者。
第四實施架構之活塞114滑動是依靠底端液室126液壓推動、克服活塞回位彈簧133、增加底端液室126容積導至降壓，與第一實施例靠線圈驅動軸的動力克服活塞回位彈簧133不同。本實施例的驅 動單元只需要把擋止銷132拔出，所需動力很小，成本更為降低。由於第四實施架構會自動地降低位於制動機構22處的制動液之壓力，因此適合應用於重心在制動時上升的短輪距高重心車輛。
第五實施例
請參閱圖11，係顯示本發明之一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統的第五實施架構圖。比較圖9A與圖11可以得知，相較於前述說明之第三實施架構，本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統1的第五實施架構更包括了輪速感測器17。簡單地說，第五實施架構更進一步具有ABS之功能。如圖11所示，工程師可以將輪速感測器17連接至設置於所述具短輪距與高重心的車輛2的輪子25之上，並利用該輪速感測器17監控該輪子25的轉速。於此所述之輪子25可以是具短輪距與高重心的車輛2的前輪。如此設置，根據該輪速感測器17所輸出的一輪速訊號，該電控單元14可以得知輪子25是否即將被該制動機構22鎖死，進而控制該驅動單元(即磁場線圈15與驅動軸12)以驅動該活塞114於所述活塞行程通道111完成一減壓行程。當制動力減低輪子25恢復正常轉動，輪速感測器17又再輸入訊號關閉驅動單元，待加壓彈簧恢復加壓。如此循環，達到沒有打滑的煞車。
如此，上述係已完整且清楚地說明本發明之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，經由上述，吾人可以得知本發明係具有下列之優點： (1)現有的防鎖死煞車系統能夠保證使用者於騎車的過程中都不會因輪胎鎖死而造成滑胎而失控，但依舊無法完全避免前傾翻覆意外事故的發生。有鑑於此，本發明提出一種防止前傾翻覆功能的煞車系統，於基本構成上包括：一液壓閥11、一活塞114、一驅動單元、一(後輪)懸掛行程感測器13、以及一電控單元14。如此，根據該懸掛行程感測器13所監控的懸掛行程訊號，電控單元14可判斷車輛是否存有即將發生前傾翻覆的趨勢；一旦判断車輛存有即將發生前傾翻覆的趨勢，該電控單元14即輸出一控制訊號至該驅動單元，以令該驅動單元把活塞114向減壓方向驅動並關閉液道，防止壓力繼續增加。進一步地，液壓閥11內部的底端液室126的容積會隨著活塞114的移動而增加，使得液壓閥11的底端液室126與出油口113的液壓降低；在這樣的情況下，制動觸發機構21因為制動液的下行壓力獲得降低而減輕(前輪)煞車之動作，達到降低煞車阻力和前慣性力之效果，因而能夠阻止車輛發生前傾翻覆之情事。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (16)

  1. 一種具防止前傾翻覆功能的煞車系統，係應用於一具短輪距與高重心的車輛之中，並包括：一液壓閥，係連接於所述具短輪距與高重心的車輛的一制動觸發機構與一制動機構之間；一活塞，係置於該液壓閥之中；一驅動單元，係連接該活塞；一懸掛行程感測器，係用以對所述具短輪距與高重心的車輛之一後輪懸吊機構進行監控；其中，根據該懸掛行程感測器所輸出的一懸掛行程訊號，該驅動單元係推動該活塞於該液壓閥內進行一活塞行程，使得該制動機構之一制動液的液壓不會再隨著施予該制動觸發機構的作用力之增加而提升，藉此方式降低所述具短輪距與高重心的車輛的前輪的煞車阻力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，係更包括：一電控單元，係電性連接該懸掛行程感測器與該驅動單元，用以接收所述懸掛行程訊號，並根據該懸掛行程訊號判斷是否所述具短輪距與高重心的車輛正處於即將前傾翻覆的狀態之下；以及一報警單元，係電性連接該電控單元；其中，當所述具短輪距與高重心的車輛處於即將前傾翻覆的狀態之時，該電控單元即透過所述報警單元發出警報。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該液壓閥係包括：一入油口，用以透過管線連接至該制動觸發機構；一出油口，用以透過管線連接至該制動機構；及一活塞行程通道，位於該入油口與該出油口之間，用以供該活塞於其中進行所述活塞行程。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該活塞具有一橫貫液道，且該橫貫液道係連通該入油口與該出油口；並且，當活塞完成該活塞行程之時，該橫貫液道係脫離與該入油口及該出油口的連通關係。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該液壓閥的內部係進一步設有：一第一液道，係用以連通該活塞行程通道底部的一底端液室與該出油口；一第三液道，係連接該底端液室；一單向球閥，係以其一第一閥口與一第二閥口分別連接該第二液道與該第三液道。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該驅動單元係包括：一驅動軸；以及一磁場線圈，係纏繞於該驅動軸之上並電性連接至該電控單元；其中，該電控單元係透過輸入電流的方式驅動該線圈產生一磁場，藉以透過驅動軸驅使該活塞於該活塞行程通道進行所述活塞行程。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，於所述活塞在該活塞行程通道之中進行所述活塞行程的初期，該入油口與該出油口的連通狀態因為所述橫貫液道隨著該活塞的移動而被切斷；此時，即使所述制動觸發機構的作用力持續增加，該制動機構的液壓也不會再增加，是以能夠透過凍結煞車阻力的方式使前傾翻覆之趨勢不再惡化。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該底端液室的容積係隨著所述活塞之該活塞行程而增加，使得所述底端液室與該出油口處的液壓降低；在這樣的情況下，所述制動機構因為該制動液的液壓降低因而減輕對於所述具短輪距與高重心的車輛的前輪的制動力，進以藉由降低前輪的煞車阻力之方式達到阻止車輛發生前傾翻覆之效果。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，於所述活塞進行該活塞行程的過程中，騎士可透過該報警單元獲知所述具短輪距與高重心的車輛處於即將前傾翻覆的狀態，進而自行地將所述制動觸發機構的一制動裝置完全鬆開或部份鬆開，使得所述入油口處的制動液的液壓因此下降；並且，當該入油口處的制動液的液壓低於所述底端液室的液壓時，該制動機構的制動液即經由該單向球閥回流至該制動觸發機構。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該驅動單元為一電磁驅動器。
  11. 如申請專利範圍第2項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該報警單元可為下列任一者：閃燈器、擴音器、震動器、顯示器、上述任兩者、或上述任兩者以上之組合。
  12. 如申請專利範圍第5項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該單向球閥係進一步包括一顆球與一偏壓彈簧；其中，當所述第一閥口的液壓低於所述第二閥口的液壓之時，該制動機構內的制動液會經由該底端液室與該單向球閥而回流至該制動觸發機構。
  13. 如申請專利範圍第3項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該液壓閥的內部係進一步設有：一液壓感測液道，係連接該入油口；以及一液壓感測器，係連接該液壓感測液道，用以透過該液壓感測液道而感測該入油口處的該制動液之液壓，並輸出一液壓感測訊號至該電控單元；其中，當所述液壓感測訊號顯示該入油口處的液壓下降至一指定壓力，該電控單元立即控制所述驅動單元帶動該活塞復位。
  14. 如申請專利範圍第6項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該驅動單元係進一步包括：一擋止銷，係連接該驅動軸，用以限制該活塞位移；以及一回位彈簧，係連接該擋止銷；其中，當該電控單元輸入電流至該磁場線圈之後，該驅動軸係受到磁場的作用而帶動該擋止銷位移，藉此解除該擋止銷對於該活塞的位移限制。
  15. 如申請專利範圍第2項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，更包括：一輪速感測器，用以監測所述具短輪距與高重心的車輛之輪胎轉速，並輸出一輪速訊號至該電控單元。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之具防止前傾翻覆功能的煞車系統，其中，該懸掛行程感測器係包括：一變阻器；以及一調整單元，係連接至該變阻器，用以根據該後輪懸吊機構之該懸掛行程而調整該變阻器之電阻值；其中，該變阻器可以是一直線滑動變阻器或一旋動式變阻器；並且，該調整單元可為下列任一者：連桿機構、拉桿機構、推桿機構、滑桿機構、上述任兩者、或上述任兩者以上之組合。
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