本發明涉及制動裝置,具體涉及一種液壓剎車操作裝置,尤其涉及一種制動過程中通過力臂動態變化,兼顧操作手感與制動力輸出的可變力臂的剎車器。
背景技術:
1、剎車器是自行車、電動車、摩托車等代步及運動交通工具的核心制動部件,其性能直接影響制動操作的手感、響應速度、制動力輸出效率及行車安全性。目前主流的液壓剎車器均采用固定單轉動支點的結構設計,通過手柄繞固定支點的轉動,推動推桿與活塞移動,建立液壓實現制動。
2、現有固定支點液壓剎車把手存在無法調和的核心矛盾:剎車手柄的杠桿比為固定值,若要實現空行程(活塞消除密封圈間隙、建立液壓前的行程)的輕快手感,需采用大杠桿比設計,制動段制動力足,但會導致空行程較長,進而制動響應慢;若要保證制動響應快,需采用小杠桿比設計,快速消除空行程,又會導致制動段捏動費力,操作手感差,長時間騎行易造成手部疲勞。
3、為解決上述問題,現有技術中出現了針對線拉碟剎的雙轉動支點結構,但其應用場景嚴重受限,無法適配液壓剎車系統;部分液壓剎車相關的改進方案,雖嘗試調整杠桿比,但多存在支點切換傳動不穩定、切換節點無精準控制、無狀態保持與防竄動設計等缺陷,導致制動精度不足、操作手感頓挫,甚至存在制動安全隱患。
4、其余現有技術中,如公開號為cn201510830737a的專利,僅針對拉線式聯動剎車實現杠桿比調節,核心目標為前后輪制動力分配,無法適配液壓剎車系統;常規液壓剎車把手如公開號為cn200820210270.5的專利,僅為固定單支點結構,無任何動態切換轉動支點的設計,無法解決“省力與制動力無法兼顧”的行業痛點。
5、此外,現有雙支點剎車結構中,缺乏對剎車手柄轉動過程的精準限位與驅動配合,易出現支點竄動、傳動間隙過大等問題,無法實現力臂的平穩切換,難以兼顧空行程的輕快感與制動段的大制動力。因此,本領域亟需一種能夠適配液壓剎車系統、在制動全行程中實現力臂動態可調、傳動穩定、切換平順、安全可靠的剎車器方案。
技術實現思路
1、本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此,本發明的目的在于提出一種可變力臂的剎車器,實現制動行程中力臂的自動精準切換,徹底解決液壓剎車器“省力與制動力無法兼顧”的核心矛盾,同時保證傳動穩定、切換平順、安全可靠,適配各類液壓制動應用場景。
2、本發明解決其技術問題的技術方案是:一種可變力臂的剎車器,包括有:
3、剎車器殼體,其具有活塞腔,所述活塞腔具有前端開口和后端開口;
4、活塞組件,其可活動地設置在所述的活塞腔中;
5、推桿組件,其被配置在活塞組件的后端,且推桿組件與活塞組件形成傳動配合;
6、剎車手柄,其用于驅動所述的推桿組件,剎車手柄通過推桿組件帶動活塞組件進行移動;
7、力臂切換構件,其至少具有第一轉動支點和第二轉動支點;所述的第一轉動支點通過第一轉軸機構與剎車手柄連接,以使得剎車手柄與力臂切換構件形成轉動配合;所述的第二轉動支點通過第二轉軸機構與剎車器殼體連接,以使得力臂切換構件與剎車器殼體形成轉動配合;
8、還包括有:
9、驅動部件,其配置在所述的剎車手柄上,所述的驅動部件跟隨剎車手柄一同運動;
10、剎車初段,所述的驅動部件與力臂切換構件之間具有第一行程空間,驅動部件沿著第一行程空間移動并逐漸靠近力臂切換構件;此過程中,剎車手柄以第一轉動支點為中心進行轉動,且力臂切換構件相對剎車器殼體保持靜止;
11、剎車后段,驅動部件與力臂切換構件接觸并形成傳動配合;此過程中,剎車手柄通過驅動部件帶動力臂切換構件一同以第二轉動支點為中心進行轉動;
12、所述的剎車手柄具有握持區段,所述的第一轉動支點與握持區段之間形成第一輸入力臂,所述的第二轉動支點與握持區段之間形成第二輸入力臂,所述第一輸入力臂的長度小于第二輸入力臂的長度。進一步地,所述的力臂切換構件具有前側區段和后側區段,所述的驅動部件與前側區段形成可接觸連接,所述的引導部件與后側區段形成可接觸連接。通過前側區段與驅動部件、后側區段與引導部件的對應配合,實現剎車手柄轉動過程中的精準驅動與限位,避免傳動偏移,保證力臂切換的穩定性。
13、進一步地,還包括有第一導向機構,所述的第一導向機構包括開設在剎車器殼體上的第一凹槽、開設在力臂切換構件上的第二凹槽,所述的第一凹槽和第二凹槽均具有供驅動部件進出的凹槽開口,且第一凹槽與第二凹槽呈相向設置,第一凹槽與第二凹槽之間形成弧形路徑l1;
14、在剎車初段,所述的驅動部件位于第一凹槽中并受到第一凹槽的約束,以使得驅動部件沿著初段弧線路徑l1進行移動,且初段弧線路徑l1以第一轉動支點為圓心;在剎車后段,所述的驅動部件脫離第一凹槽并解除第一凹槽的約束,以使得驅動部件脫離初段弧線路徑l1進行移動。
15、凹槽結構可對驅動部件的移動起到導向和限位作用,第一導向機構在剎車前段起到路徑軌跡的引導作用,避免驅動部件在運動過程中出現偏移、卡滯,同時為驅動部件提供容納空間,使整體結構更緊湊,適配不同尺寸的安裝場景。
16、進一步地,還包括有第二導向機構,所述的第二導向機構包括配置在剎車器殼體上的導向筋,所述的導向筋由第一凹槽朝向握持區段所在一側延伸;所述的導向筋上具有弧形導向面,以形成后段弧線路徑l2;
17、剎車后段,驅動部件與力弧形導向面接觸,以使得驅動部件沿著弧線路徑l2進行移動,且弧線路徑l2以第二轉動支點為圓心;此過程中,剎車手柄通過驅動部件帶動力臂切換構件一同以第二轉動支點為中心進行轉動。
18、導向筋可對驅動部件的移動起到導向和限位作用,第二導向機構在剎車后段起到路徑軌跡的引導作用,避免驅動部件在運動過程中出現偏移、卡滯。
19、進一步地,還包括有引導部件,其配置在所述的剎車手柄上,所述的引導部件跟隨剎車手柄一同運動,且所述的引導部件與力臂切換構件之間具有第二行程空間;
20、所述的力臂切換構件具有前側區段和后側區段,所述的驅動部件與前側區段形成可接觸連接,所述的引導部件通過復位組件與后側區段形成可接觸連接;
21、所述的第一轉動支點和第二轉動支點均位于前側區段與后側區段之間;
22、在捏動剎車手柄的過程中引導部件沿著第二行程空間移動并使得復位組件逐漸靠近力臂切換構件。
23、該位置布局可使驅動部件、引導部件與兩個轉動支點形成合理的力傳遞路徑,確保剎車手柄轉動時,力臂切換順暢,無傳動卡頓,同時優化力的傳遞效率,減少能量損耗。
24、進一步地,所述的驅動部件為配置在剎車手柄上的圓柱筋體,所述的引導部件為配置在剎車手柄上的弧形筋體。圓柱筋體結構可減少驅動部件與力臂切換構件接觸時的摩擦力,使傳動更順暢;弧形筋體可與力臂切換構件的后側區段形成貼合式接觸,提升限位穩定性,避免引導部件與力臂切換構件之間出現間隙,導致傳動精度下降。
25、進一步地,所述的力臂切換構件上還開設有容納腔,所述的復位組件包括配置在容納腔中的第一彈簧和球珠;所述的容納腔具有朝向引導部件的腔體開口,所述的第一彈簧設置在球珠與容納腔的內壁之間,且第一彈簧對球珠施加向外的作用力,以使得球珠始終與引導部件相互接觸。第一彈簧與球珠的配合,一是在剎車手柄與力臂切換構件之間起到力傳動作用,二是可在剎車手柄轉動過程中消除間隙,提供均勻的阻尼力,避免引導部件與力臂切換構件接觸時出現硬碰撞,減少操作手感的頓挫感,同時可對引導部件的移動起到導向作用,保證力臂切換的線性度。
26、需要強調的是,若弧形筋體采用以第一轉動支點為圓心的規律形狀圓弧,則復位組件需要相對力臂切換構件進行偏心設置,以便在剎車后段時,復位組件相對力臂切換構件的運動存在差異化,即復位組件能夠被擠壓收縮。進而,當釋放剎車手柄時,復位組件的復位力能夠促進力臂切換構件進行復位。
27、進一步地,所述的第一轉軸機構包括第一轉動區段和第一固定區段;所述的剎車手柄開設有第一轉孔,所述的第一轉動區段接入至第一轉孔處并與剎車手柄形成轉動配合;所述的第一轉動支點處具有第一固定孔,所述的第一固定區段接入至第一固定孔中并與力臂切換構件形成固定配合。該結構實現了剎車手柄與力臂切換構件之間的穩定轉動配合,保證第一轉動支點的位置精度,避免長期使用出現配合間隙,確保第一輸入力臂的穩定性;
28、所述的第二轉軸機構包括第二轉動區段和第二固定區段;所述的第二轉動支點處開設有第二轉孔,所述的第二轉動區段接入至第二轉孔處并與力臂切換構件形成轉動配合;所述的剎車器殼體上具有第二固定孔,所述的第二固定區段接入至第二固定孔中并與剎車器殼體形成固定配合。該結構實現了力臂切換構件與剎車器殼體之間的穩定轉動配合,保證第二轉動支點的承載強度,滿足制動段大扭矩的受力需求,確保第二輸入力臂的穩定輸出。
29、進一步地,所述的剎車手柄通過轉推機構與推桿組件形成傳動配合;所述的轉推機構包括有驅動軸、轉推軸承和轉推連接件;所述的剎車手柄上開設有軸承孔,所述的轉推軸承設置在軸承孔中;所述的轉推連接件包括第三固定區段,所述的驅動軸上具有第三轉動區段;所述的第三轉動區段接入至轉推軸承的軸承內孔中并與轉推軸承形成轉動配合;所述驅動軸上開設有第三固定孔,所述的第三固定區段接入至第三固定孔中并與驅動軸形成固定配合;所述的驅動軸上開設有驅動孔,所述的推桿組件接入至驅動孔中并與驅動軸形成固定配合,從而剎車手柄通過轉推機構與推桿組件形成傳動配合。該轉推機構通過轉推軸承的全向轉動配合,可完美適配兩個不同轉動支點的轉動軌跡變化,消除力臂切換過程中推桿組件的徑向偏載,避免活塞與活塞腔的偏磨,同時將剎車手柄的轉動運動轉化為推桿的直線推動運動,無傳動損失,保證制動效率。
30、進一步地,所述的活塞組件至少包括有活塞本體和活塞彈簧,所述活塞本體的后端與轉推組件接觸并形成傳動配合,所述的活塞彈簧抵接在活塞腔的內壁與活塞本體的前端之間,活塞彈簧作用于活塞本體,以使得活塞本體始終具有向后移動的運動趨勢。通過活塞彈簧的復位力,可配合力臂切換的邏輯,實現剎車手柄的穩定自動復位,同時保證松開手柄后,各部件可恢復至初始狀態,為下一次制動做好準備。
31、本發明的有益效果在于:
32、一、徹底解決了液壓剎車器“省力與制動力無法兼顧”的行業痛點,通過制動行程中力臂的自動動態切換,實現了杠桿比的動態優化:前段空行程以第一轉動支點為中心,第一輸入力臂較短,采用小杠桿比設計,捏動省力,可快速消除空行程,提升操作手感;后段制動行程以第二轉動支點為中心,第二輸入力臂較長,采用大杠桿比設計,增力效果顯著,可大幅提升制動力輸出,縮短制動距離。經實測,同等制動力下,本發明的捏合力度較常規固定支點剎車器明顯降低,制動響應速度有效提升。
33、二、凹槽約束式純幾何自鎖解鎖機制,徹底解決了現有雙支點剎車器鎖止可靠性差的核心問題。通過第一凹槽對驅動部件的約束作用,在剎車初段實現對第二轉動支點的完全自鎖:驅動部件對凹槽側壁的作用力方向始終指向第一轉動支點,無任何切向分力,無論捏合力多大,多支點聯動構件都不會繞第二轉動支點轉動。該自鎖機制無需任何彈性部件,不受摩擦力、溫度、濕度及磨損的影響,鎖止穩定性提升,徹底消除了鎖止機構失效的安全隱患。
34、三、雙導向機構全行程軌跡控制技術,實現了制動全過程的精準傳動。第一導向機構通過相向設置的第一凹槽與第二凹槽,在剎車初段實現純幾何自鎖與精準導向,驅動部件沿初段弧線路徑?l1?穩定移動,無任何徑向竄動;第二導向機構通過導向筋的弧形導向面,在剎車后段引導驅動部件沿后段弧線路徑?l2?移動,確保力臂切換構件始終繞第二轉動支點做定軸轉動,徹底解決了后段傳動偏移、卡滯的問題,制動全行程手感線性平順,無任何頓挫感。
35、四、通過驅動部件與引導部件的協同配合,實現了力臂切換的精準控制與傳動穩定。制動初段,驅動部件與引導部件分別沿第一、第二行程空間移動,保證剎車手柄繞第一轉動支點平穩轉動;制動后段,兩者同時與力臂切換構件接觸傳動,帶動力臂切換構件繞第二轉動支點轉動,避免了單一驅動或限位導致的傳動偏移、竄動問題,確保力臂切換平順,無頓挫感。
36、五、將力臂動態可調技術完整適配于液壓剎車場景,突破了現有雙支點結構僅能適用于線拉剎車的場景限制,可廣泛應用于自行車、電動車、摩托車等各類液壓制動交通工具,適用范圍大幅拓展。同時,力臂切換構件的模塊化設計,可通過調整構件尺寸精準優化力臂參數,無需修改剎車器殼體、剎車手柄的核心結構,大幅降低開模與適配成本,便于量產落地。
37、六、結構高度集成化,量產成本顯著降低。將自鎖、導向、傳動、復位功能集成于驅動部件、引導部件與凹槽、導向筋的配合關系中,無需額外設置獨立的鎖止、解鎖及聯動機構,整體零件數量減少,裝配工序簡化,加工工藝簡單,凹槽與導向筋可通過沖壓或銑削一次性成型,維護成本極低,無易損件需要定期更換。
38、七、通過穩定的轉軸機構與轉推機構設計,提升了整體結構的承載強度與傳動效率。轉軸機構保證了轉動支點的位置精度,避免長期使用出現配合間隙;轉推機構消除了力臂切換過程中的徑向偏載,延長了液壓密封件的使用壽命,降低了液壓油泄漏的風險,同時無多余傳動件,傳動效率大增,大杠桿比的增力效果可完全傳遞至活塞,制動效率大幅提升。