CN108657358A - 基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制机构，包括制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆；制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆分别铰支设置在抱刹制动器的制动器壳体内，其中，制动传动杆上的其中一个非铰点位置与控制抱刹制动器的刹皮向制动盘内圈抱紧的钢带连接，制动传动杆在其他的非铰点位置通过制动控制结构和锁止控制结构分别与制动控制杆和锁止控制杆之间可分离装配；制动控制杆上与外部制动控制部件连接；锁止控制杆上与锁止驱动组件连接，制动控制杆和锁止控制杆分别通过杠杆作用控制制动传动杆连接的刹皮实现制动和锁止。本发明将抱刹制动器的制动机构与锁止机构结合，可在共享单车这类公共自行车上广泛推广应用。

Description

基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制方法

技术领域

本发明属于基于车轮制动器的锁止机构，具体是一种基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制方法。

背景技术

自行车制动器包括多种，抱刹是其中一种通过钢带拉紧刹皮与制动盘抱紧摩擦的制动器。抱刹封闭设置在制动器壳体内，制动方式可靠并且成本较低，在公共公自行车上应用广泛。随着共享单车的出现，这种能够随借随还的公共自行车出行方式越来越受到人们的追捧，但是如何实现自行车的快速方便的锁止和解锁是共享单车面临的一个难题，外部锁止机构需要在自行车车身上单独设置固定区域，不美观，并且容易被破坏。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的自行车外部锁止机构存在的不足之处，提供一种基于抱刹制动器的锁止机构及其锁止控制方法。

本发明采用如下技术方案实现：

基于抱刹制动器的锁止机构，包括制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆；

所述制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆分别铰支设置在抱刹制动器的制动器壳体内，其中，所述制动传动杆上的其中一个非铰点位置与控制抱刹制动器的刹皮向制动盘内圈抱紧的钢带连接，制动传动杆在其他的非铰点位置通过制动控制结构和锁止控制结构分别与制动控制杆和锁止控制杆之间可分离装配；所述制动控制杆上的其中一个非铰点位置通过制动控制结构与制动传动杆连接，在其他的非铰点位置与外部制动控制部件连接；所述锁止控制杆上的其中一个非铰点位置通过锁止控制结构与制动传动杆连接，其他的非铰点位置与锁止驱动组件连接；所述制动控制杆和锁止控制杆分别通过杠杆作用控制制动传动杆连接的刹皮实现制动和锁止。

进一步的，所述制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆相互叠置，所述制动控制结构和锁止控制结构为相邻叠设杆件上相互接触的凸起和边缘，相邻叠设的其中一杆件上设置凸起与另一杆件的边缘接触。

优选的，所述凸起采用滚轮结构。

进一步的，所述锁止控制杆和锁止驱动组件之间通过控制弹簧连接，所述制动控制杆弹性铰支设置。

作为本发明的一种优选方案，所述锁止驱动组件包括锁止电机和偏心轮，所述锁止电机固定安装在制动器壳体内，电机输出轴通过所述偏心轮连接控制弹簧。

作为本发明的另一种优选方案，所述锁止驱动组件包括锁止电机、丝杆和控制螺母，所述锁止电机固定安装在制动器壳体内，电机输出轴与丝杆连接，所述控制螺母螺接在丝杆上，并沿丝杆长度方向导向限位，所述控制螺母与控制弹簧连接。

进一步的，上述两种方案中的锁止机构还包括控制模块，所述控制模块采用集成控制板件的形式固定在制动器壳体内，其包括与锁止电机控制电路通过信号连通的控制器以及接受外部锁止控制信号的通信模块。

进一步的，所述控制模块与抱刹制动器连接车轮的转速传感器通过信号连通。

优选的，所述转速传感器为分别设置在制动盘和制动器壳体上的磁钢和霍尔传感器。

进一步的，本发明还公开了一种上述基于抱刹制动器的锁止机构的锁止控制方法，该方法在锁止控制过程中设定一保护转速，当转速传感器监测到制动器连接车轮实时转速低于所述保护转速时，所述锁止电机通过接收外部锁止控制信号，驱动锁止控制杆拉动制动传动杆和制动传动机构，对抱刹制动器进行制动动作，并保持抱刹制动器为制动状态；制动器连接车轮实时转速超过所述保护转速时，所述锁止电机不执行外部锁止控制信号，并对锁止控制信号进行保持，当实时转速低于保护转速后，再执行锁止动作。

本发明将抱刹制动器的制动机构与锁止机构结合，通过外部制动控制部件和锁止驱动组件可分别通过抱刹实现车轮的制动和锁止操作，并且制动和锁止动作不相互影响，不会通过制动操作影响锁止状态，保证了锁止机构的锁止可靠性，通过锁止控制方法，保证锁止机构的安全运行，避免车轮转动过程中的误锁止操作。可在共享单车这类公共自行车上广泛推广应用。

此外，即使出现在行车过程中锁止信号误操作，锁止控制机构控制制动片上的刹皮与制动盘内圈贴合，车辆会先减速，速度停止时再锁死，不会出现行车过程中骤停现象，本发明机构安全可靠。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例1中的抱刹制动器上设置的锁止机构结构示意图，为制动器自由状态。

图2为实施例1中的制动传动杆示意图。

图3为实施例1中的制动控制杆示意图。

图4为实施例1中的锁止控制杆示意图。

图5为实施例1中的抱刹制动器由锁止控制杆控制的锁止状态示意图。

图6为实施例1中的抱刹制动器由制动控制杆控制的制动状态示意图。

图7为实施例2中的抱刹制动器上设置的锁止机构结构示意图，为制动器自由状态。

图8为实施例2中的制动传动杆示意图。

图9为实施例2中的制动控制杆示意图。

图10为实施例2中的锁止控制杆示意图。

图11为实施例2中的抱刹制动器由锁止控制杆控制的锁止状态示意图。

图12为实施例2中的抱刹制动器由制动控制杆控制的制动状态示意图。

图中标号：

11-制动盘，12-刹皮，121-刹皮固定点，122-刹皮控制点，13-钢带，14-制动传动杆，141-第二制动控制结构，142-第二锁止控制结构，143-制动传动杆铰接孔，144-钢带连接孔，15-制动控制杆，151-第一制动控制结构，152-外部拉线连接孔，153-制动控制杆铰接孔，16-制动铰轴，17-回位扭簧，

21-车架，22-车轮轴，23-制动器壳体，

31-锁止控制杆，311-第一锁止控制结构，3111、1411-滚轮安装孔，312-控制弹簧连接孔，313-锁止控制杆铰接孔，32-控制弹簧，33-偏心轮，34-锁止电机，35-电机座，36-电机盖，37-丝杆，38-控制螺母，

41-磁钢，42-霍尔传感器，

5-控制模块。

具体实施方式

实施例1

参见图1，图示中的自行车抱刹制动器为应用本发明的优选方案，其中抱刹制动器包括制动盘11、刹皮12、钢带13、制动传动杆14、制动控制杆15、制动铰轴16、回位扭簧17和制动器壳体23。其中，制动器壳体23固定在车架21上，车轮轴22穿过制动器壳体23，并与制动器壳体23之间通过旋转安装件转动装配，制动盘11位于制动器壳体23内，与车轮轴22上转动套装的轮毂固定装配，实现制动盘11与轮毂连接的车轮同步转动。刹皮12为包绕在制动盘外圈上的长条形柔性摩擦件，刹皮12的一端通过刹皮固定点121固定在制动盘11一侧的制动器壳体23上，另一端与钢带13一体固定，钢带13通过刹皮控制点122与制动传动杆14连接，刹皮12在自由状态下与制动盘自由接触或保持一定间隙，制动时，制动传动杆14通过钢带13拉紧刹皮12，向刹皮12和制动盘11之间施加压力，刹皮和制动盘外圈之间采用摩擦材料，实现制动盘11和车轮轴的制动。

制动传动杆14通过制动铰轴16铰支设置在制动器壳体23内，在制动器壳体23内还铰支设有制动控制杆15，制动控制杆15与外部的制动控制部件连接，通过杠杆作用提供刹皮在制动时的拉紧力。

制动传动杆14和制动控制杆15的结构如图2和图3中所示，制动传动杆14端部设有制动传动杆铰接孔143，通过制动传动杆铰接孔143与固定在制动器壳体23内的制动铰轴15铰接安装，制动传动杆14远离铰接位置的两侧边分别作为第二制动控制结构141和第二锁止控制结构142与制动控制杆15和锁止控制杆31接触，在制动控制杆远离铰接位置的另一端还设有钢带连接孔144，用于与钢带13连接形成钢带控制点122。

制动控制杆15的端部也设有制动控制杆铰接孔153，制动控制杆15通过制动控制杆铰接孔153与制动传动杆14同轴铰接安装，制动控制杆15也可在制动器壳体23内的其他位置铰支设置。制动控制杆15远离铰接位置的另一端设有外部拉线连接孔152，用于与外部的制动控制部件连接，如自行车的制动拉线。外部拉线连接孔152和制动控制杆铰接孔153之间的侧边为与制动传动杆14接触的第一制动控制结构151，制动拉线拉动制动控制杆15摆动，通过第一制动控制结构151和第二制动控制结构141带动制动传动杆14摆动，通过杠杆作用，使制动传动杆14另一端拉紧刹皮。

制动传动杆14和制动控制杆15均铰支在控制铰轴16上，其中制动控制杆15装配有回位扭簧17，回位扭簧17作用于制动控制杆15上控制其回位，制动传动杆14在钢带13的弹性作用力下实现回位。

在制动器壳体23内还铰支设有锁止控制杆31，用于控制刹皮和制动盘之间的制动状态实现锁止。锁止控制杆31的结构如图4所示，结合参见图1和图4，锁止控制杆31的底端设有锁止控制杆铰接孔313，锁止控制杆31通过锁止控制杆铰接孔313铰接设置在制动器壳体23内，与制动传动杆14、制动控制杆15之间不同轴铰接，在另一端设有控制弹簧连接孔312，控制弹簧连接孔312与控制弹簧32连接，通过控制弹簧32与锁止驱动组件连接，控制弹簧连接孔312与锁止控制杆31之间设置第一锁止控制结构311，第一锁止控制结构311和制动传动杆14上的第二锁止控制结构142接触，锁止驱动组件通过控制弹簧32拉动锁止控制杆31，锁止控制杆31通过第一锁止控制结构311和第二锁止控制结构142拉动锁止传动杆14，锁止传动杆14通过杠杆作用，使制动传动杆14的另一端拉紧刹皮，通过锁止驱动组件保持刹皮的拉紧状态，实现车轮轴的锁止。

本实施例中的制动传动杆14、制动控制杆15和锁止控制杆31为了加工方便，均采用冲压的板状杆件，“杆”是指通过铰支设置实现杠杆作用的原理，在实际应用中，制动传动杆14、制动控制杆15和锁止控制杆31也可采用具有杠杆功能的板件或其他结构形式的构件。

制动传动杆14、制动控制杆15和锁止控制杆31之间相互叠置，设置在制动传动杆14、制动控制杆15和锁止控制杆31之间的制动控制结构和锁止控制结构为相邻叠设杆件上相互接触的凸起结构和边缘结构。具体在本实施例中，在制动传动杆14上的第二制动控制结构141为锁止传动杆侧边凸出设置的凸块，对应的设置在制动控制杆15上的第一制动控制结构151为制动控制杆的一侧边，该侧边推动制动传动杆14上的凸起，实现制动控制；制动传动杆14上的第二锁止控制结构142为锁止传动杆另一侧边，对应的设置在锁止控制杆31上的第一锁止控制结构311为凸出设置在锁止控制杆上的滚轮，滚轮通过轴安装在锁止控制杆31的滚轮安装孔3111内，该滚轮滚动推动制动传动杆14上的侧边，实现锁止控制。滚轮可降低锁止控制结构之间的磨损，提高操作的顺畅性，同样的，滚轮也可应用在制动控制结构上。

本实施例中的制动控制结构之间和锁止控制结构之间均为可分离的结构，即在制动过程中，制动控制结构推动时，锁止控制结构之间分开，反之在锁止过程中，锁止控制结构推动时，制动控制结构之间分开，锁止控制不会影响正常的制动功能，同时，制动操作不会对锁止状态造成影响，避免在锁止后通过制动操作接触锁止，提高了锁止的可靠性。

参见图1，本实施例中的锁止驱动组件包括偏心轮33和锁止电机34，锁止电机34通过电机座35和电机盖36固定设置在制动器壳体23内，锁止电机34的电机轴与偏心轮33传动连接，偏心轮33的偏心位置与控制弹簧32连接，通过锁止电机34驱动偏心轮33转动，拉伸控制弹簧32，在控制弹簧32的弹力作用下拉动锁止控制杆31。锁止电机34具有自锁功能。

偏心轮33设有凸块，当电机带动偏心轮旋转至锁止状态时，控制弹簧上的圆弧形避空落入偏心轮凸块上，有效避免弹簧拉力对电机的负荷作用。

以下结合图1、图5和图6来具体说明本实施例的制动和锁止动作原理。

在图1中，刹皮12和制动盘11之间为自由接触或保持一定的间隙，此时制动传动杆14和制动控制杆15分别在钢带回弹力和回位扭簧17的作用下不对刹皮进行拉紧，同时，锁止电机未接收外部锁止控制信号，不拉动锁止控制杆31。

在图5中，锁止电机34转动，驱动偏心轮33转动，偏心轮33通过控制弹簧32拉动锁止控制杆31绕其绞支点摆动，其上的第一锁止控制结构311推动制动传动杆14的第二锁止控制结构142，通过杠杆作用驱动制动传动杆14摆动，制动传动杆14再通过杠杆作用从刹皮控制点122拉动钢带13和刹皮12，将刹皮12与制动盘11之间拉紧制动，锁止电机34具有自锁功能，能够自动保持刹皮12对制动盘11的拉紧状态，控制弹簧32的弹力控制刹皮对制动盘的拉紧力，在锁止控制杆31推动制动传动杆14的过程中，制动控制杆15和制动传动杆14之间的第一制动控制结构151和第二制动控制结构141自动分离，此时通过外部的制动控制部件操作制动控制杆15不会影响到制动器的锁止状态。在锁止电机回转解除锁止时，制动传动杆14在钢带13的弹性作用力作用下回摆，同时带动锁止控制杆31回位。

在图6中，外部的制动控制部件(拉线)拉动制动控制杆15，其上的第一制动结构151推动制动传动杆14的第二制动控制结构141，通过杠杆作用驱动制动传动杆14摆动，制动传动杆14再通过杠杆作用从刹皮控制点122拉动钢带13和刹皮12，将刹皮12与制动盘11之间拉紧制动，外部的制动控制部件(拉线)的作用力消除后，制动控制杆15在回位扭簧17的作用下回摆，制动传动杆14在钢带的弹性作用力下回位。

实施例2

参见图7至图12，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中的锁止驱动组件包括锁止电机34、丝杆37和控制螺母38，锁止电机34通过电机座35和电机盖36固定安装在制动器壳体23内，锁止电机34的电机输出轴与丝杆37连接，控制螺母38螺接在丝杆37上，并通过滑轨后其他的导向装配件沿丝杆长度方向导向限位装配在制动器壳体23内，控制螺母38与控制弹簧32连接。

另外，结合参见图8、图9和图10，制动控制杆15和制动传动杆14之间的制动控制结构以及锁止控制杆31和制动传动杆14之间的锁止控制结构也不同于实施例1。在本实施例中，制动传动杆14上的第二制动控制结构141和第二锁止控制结构142为同一结构，即为凸出设置在制动传动杆14上的滚轮，该滚轮通过滚轮安装孔1411装配在制动传动杆14上，制动控制杆15上的第一制动控制结构151和锁止控制杆31上的第一锁止控制结构311分别为对应杆件上的侧边，制动传动杆14上的滚轮设置高度应当保证依次叠设在上方的制动控制杆15和锁止控制杆31的侧边均能够有效接触。

以下结合图7、图11和图12来具体说明本实施例的制动和锁止动作原理。

在图7中，刹皮12和制动盘11之间为自由接触或保持一定的间隙，制动传动杆14和制动控制杆15分别在钢带13和回位扭簧17的作用下，不对刹皮进行拉紧，同时，锁止电机未接收外部锁止控制信号，不拉动锁止控制杆31。

在图11中，锁止电机34转动，驱动丝杆37转动，螺接在丝杆37的控制螺母38在螺纹传动的作用下沿丝杆方向拉伸控制弹簧32，通过控制弹簧32拉动锁止控制杆31绕其绞支点摆动，其上的第一锁止控制结构311推动制动传动杆14的第二锁止控制结构142，通过杠杆作用驱动制动传动杆14摆动，制动传动杆14再通过杠杆作用从刹皮控制点122拉动钢带13和刹皮12，将刹皮12与制动盘11之间拉紧制动，锁止电机34具有自锁功能，能够自动保持刹皮12对制动盘11的拉紧状态，控制弹簧32的弹力控制刹皮对制动盘的拉紧力，在锁止控制杆31推动制动传动杆14的过程中，制动控制杆15和制动传动杆14之间的第一制动控制结构151和第二制动控制结构141自动分离，此时通过外部的制动控制部件操作制动控制杆15不会影响到制动器的锁止状态。在锁止电机回转解除锁止时，制动传动杆14在钢带13的弹性作用力下回摆，同时带动锁止控制杆31回位。

在图6中，外部的制动控制部件(拉线)拉动制动控制杆15，其上的第一制动结构151推动制动传动杆14的第二制动控制结构141，通过杠杆作用驱动制动传动杆14摆动，制动传动杆14再通过杠杆作用从刹皮控制点122拉动钢带13和刹皮12，将刹皮12与制动盘11之间拉紧制动，外部的制动控制部件(拉线)的作用力消除后，制动传动杆14在钢带13的弹性作用力下回摆，制动控制杆15在回位扭簧17的作用下回摆。

在实施例1和实施例2中，其锁止机构还包括控制模块5，控制模块5为固定封装在制动器壳体23内的集成控制板件，其上集成设有包括与锁止电机34的控制电路通过信号连通的控制器以及接收外部锁止控制信号的通信模块，通过通信模块接收外部发送的锁止控制信号，然后通过控制器处理后控制所锁止电机动作，具体的通信模块传输以及电机控制技术为常用的自动控制技术，本实施例在此不做赘述。

控制模块5还与制动器所在的车轮轴的转速传感器通过信号连接。转速传感器可为制动器所属设备的既有传感器，也可如图1和图7中所示，在制动盘11和制动器壳体23对应的位置设置的磁钢41和霍尔传感器42，通过固定的旋转圆周和转动圆周的频次计算出制动盘的转速，即为制动器同轴装配的车轮轴转速。

采用上述控制模块的锁止机构的锁止控制方法如下：在锁止控制过程中设定一保护转速，当转速传感器监测到制动器连接车轮实时转速低于所述保护转速时，所述锁止电机通过接收外部锁止控制信号，驱动锁止控制杆拉动制动传动杆和制动传动机构，对抱刹制动器进行制动动作，并保持抱刹制动器为制动状态；制动器连接车轮实时转速超过所述保护转速时，所述锁止电机不执行外部锁止控制信号，并对锁止控制信号进行保持，当实时转速低于保护转速后，再执行锁止动作。避免了在车轮还在转动时的误锁止操作造成的安全事故。

以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.基于抱刹制动器的锁止机构，其特征在于：包括制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆；

所述制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆分别铰支设置在抱刹制动器的制动器壳体内，其中，

所述制动传动杆上的其中一个非铰点位置与控制抱刹制动器的刹皮向制动盘内圈抱紧的钢带连接，制动传动杆在其他的非铰点位置通过制动控制结构和锁止控制结构分别与制动控制杆和锁止控制杆之间可分离装配；

所述制动控制杆上的其中一个非铰点位置通过制动控制结构与制动传动杆连接，在其他的非铰点位置与外部制动控制部件连接；

所述锁止控制杆上的其中一个非铰点位置通过锁止控制结构与制动传动杆连接，其他的非铰点位置与锁止驱动组件连接；

所述制动控制杆和锁止控制杆分别通过杠杆作用控制制动传动杆连接的刹皮实现制动和锁止。

2.根据权利要求1所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述制动传动杆、制动控制杆和锁止控制杆相互叠置，所述制动控制结构和锁止控制结构为相邻叠设杆件上相互接触的凸起和边缘，相邻叠设的其中一杆件上设置凸起与另一杆件的边缘接触。

3.根据权利要求2所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述凸起采用滚轮结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述锁止控制杆和锁止驱动组件之间通过控制弹簧连接，所述制动控制杆弹性铰支设置。

5.根据权利要求4所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述锁止驱动组件包括锁止电机和偏心轮，所述锁止电机固定安装在制动器壳体内，电机输出轴通过所述偏心轮连接控制弹簧。

6.根据权利要求4所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述锁止驱动组件包括锁止电机、丝杆和控制螺母，所述锁止电机固定安装在制动器壳体内，电机输出轴与丝杆连接，所述控制螺母螺接在丝杆上，并沿丝杆长度方向导向限位，所述控制螺母与控制弹簧连接。

7.根据权利要求5或6所述的基于抱刹制动器的锁止机构，还包括控制模块，所述控制模块采用集成控制板件的形式固定在制动器壳体内，其包括与锁止电机控制电路通过信号连通的控制器以及接受外部锁止控制信号的通信模块。

8.根据权利要求7所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述控制模块与抱刹制动器连接车轮的转速传感器通过信号连通。

9.根据权利要求8所述的基于抱刹制动器的锁止机构，所述转速传感器为分别设置在制动盘和制动器壳体上的磁钢和霍尔传感器。

10.一种权利要求8中基于抱刹制动器的锁止机构的锁止控制方法，其特征在于：设定一保护转速，

当转速传感器监测到制动器连接车轮实时转速低于所述保护转速时，所述锁止电机通过接收外部锁止控制信号，驱动锁止控制杆拉动制动传动杆和制动传动机构，对抱刹制动器进行制动动作，并保持抱刹制动器为制动状态；

当制动器连接车轮实时转速超过所述保护转速时，所述锁止电机不执行外部锁止控制信号，并对锁止控制信号进行保持，当实时转速低于保护转速后，再执行锁止动作。