手控刹车操作单元、刹车系统及山地车、自行车、单车的制作方法

该发明涉及自行车等以人力为驱动力的单车的刹车技术领域，更进一步地详细，特别涉及一种以手腕力量进行刹车操作的手控刹车操作单元。

背景技术：

目前在单车刹车技术中个，刹车系统包括手控刹车单元、钢丝套线和刹车执行单元。钢丝套线包括钢丝绳和线套，其中线套是刚性的，线套的两端固定分别固定在手控刹车单元和刹车执行单元上，钢丝绳穿设在线套中，且钢丝绳两端分别连接手柄和刹车片，通过拉动钢丝绳，实现控制刹车执行单元执行刹车动作的目的。

目前的手控刹车单元，包括扣动杆、托架和扭簧，例如岛野株式会社公开的一种手控刹车装置中，公开号cn1131630a，就是这种结构。该结构利用的是杠杆原理，即通过手指扣动扣动杆，实现钢丝绳的移动，进而控制刹车执行单元产生刹车力度。

传统的手控刹车单元都是作为一种独立的功能部件出现在自行车上的，其利用手指的力量扣动控制刹车。

上述刹车结构虽然被广泛使用，但是弊端也是显而易见的，例如刹车力量不够，钢丝绳与扣动杆之间的连接点绕扣动杆的旋转中心转动，容易产生应力集中，钢丝绳线套在车体上的布置比较凌乱。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种手控刹车单元、刹车系统及山地车、自行车、单车，首要解决的技术问题是提供一种以手腕力量进行刹车操作的刹车控制单元，次要技术问题是，可以适用于现有的以人力为主的单车系统中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

手控刹车操作单元，包括车把架、第一部、第二部、车把套筒和弹性复位机构，其特征在于，

在车把架的端部通过拉栓固定第一部和第二部，车把套筒套置在第一部和第二部外侧，并在车把架和车把套筒之间设置弹性复位机构；

第一部具有：第一固件、第一大齿轮、第一小齿轮、第一齿圈、第一圆盘和线套连接件，第一固件的端部设置固定盘，固定盘上均匀的分布有若干间隔设置的圆销柱和拉栓穿孔，所述圆销柱上套装第一大齿轮，并使用第一圆盘盖紧固定，在若干第一大齿轮之间设置能转动的第一小齿轮，

所述第一固件的阶梯孔内通过花键结构配合安装线套连接件，线套连接件和第一小齿轮轴孔之间通过螺纹配合，第一小齿轮转动，带动接头部位直线移动；

所述第一圆盘上设置与圆销柱对应的通孔，以及与拉栓对应的穿孔；在若干第一大齿轮的外侧套置外切的第一齿圈，所述第一齿圈内齿与若干第一大齿轮同时啮合；

第二部具有：第二固件、第二大齿轮、第二小齿轮、第二齿圈、第二圆盘和钢丝绳连接件，其中，所述第二固件、第二大齿轮、第二小齿轮、第二齿圈、第二圆盘分别与第一部中的第一固件、第一大齿轮、第一小齿轮、第一齿圈、第一圆盘结构相同，安装方向相反，所述钢丝绳连接件包括自一端向另一端顺序设置的螺纹部、花键部、卡接部，其中螺纹部和第二小齿轮螺旋配合；花键部和第二固件阶梯孔内的进行花键配合，卡接部内部具有内部安装有楔形块的锥形孔，且在卡接部侧壁上设置有t形开口，钢丝绳端部通过t形开口塞入到卡接部内，在楔形块的作用下，钢丝绳端部被固定；

所述第一固件和第二固件同轴设置且在两者之间形成线套连接件和钢丝绳连接件的安装通道；

所述第一小齿轮和第二小齿轮中螺纹孔螺纹旋向相反；转动车把套筒后，第一小齿轮和第二小齿轮同向转动，由于两者之中的螺纹旋向相反，所以两者中的钢丝绳连接件和线套连接件朝着相反的方向运动，形成不同的运动，对钢丝绳产生拉力，产生刹车动作。

第一齿圈和第二齿圈皆与车把套筒固定连接并形成一体。

所述第二大齿轮、第二小齿轮和第二齿圈的结构与第一部中的第一大齿轮、第二小齿轮和第二齿圈相同，且具有相同的模数。

还包括填充在第一固件、第二固件外侧与车把套筒剩余空间中填充物。

所述弹性复位机构包括车把架上的凹槽，以及位于凹槽内的弹簧和滑块，其中，弹簧一端固定在凹槽内的卡扣处，另一端固定连接滑块，滑块能沿着弧形的凹槽进行滑动，车把套筒套置在车把架上后，将滑块进行限位，且在滑块和车把套筒之间使用螺钉连接形成一体。

在车把套筒的外端敞口处设置端盖，端盖上有对钢丝绳连接件端部进行避让的通孔。

刹车系统，包括手控刹车单元、钢丝套线和刹车执行单元，其特征在于，所述手控刹车操作单元中的钢丝绳通过钢丝套线后连接刹车执行单元中的刹车模块，所述刹车模块为v刹、碟刹、钳刹、吊刹或鼓刹中的一种。

所述刹车系统被应用于山地车、自行车或者单车中，且钢丝线套沿着车架管内部的空腔布置。

本发明的有益效果是：

1、本刹车操作单元利用人的手腕力量进行操作，改变了传统的利用手指扣动进行刹车操作的模式，更加符合人体工程学。

2、利用转动的方式进行操作，由于始终握持车把，更加安全有效，能够有效的形成连贯性，提高反映速度，提高安全性能。

3、利用齿轮传动可以实现小角度转动钢丝绳快速移动的能力，钢丝绳直线进给，钢丝绳没有转动动作，提高了使用的安全性能。

4、通过本刹车操作单元的应用，可以将刹车系统隐藏起来，提高车辆的美观程度，改变现有的单车刹车线凌乱的问题。

附图说明

图1为自行车的示意图。

图2为车把的示意图。

图3为第二部的装配图。

图4为第一部的装配图。

图5为齿圈、大齿轮、小齿轮的啮合关系图。

图6为第二固件的剖视图。

图7为第一固件的剖视图。

图8为钢丝绳连接件的示意图。

图9为绳套连接件的示意图。

图10为车把中集成的手控刹车操作单元装配图。

图11为车把局部的断面图。

图12为车把部分的剖视图。

图13为刹车系统原理图。

图中：100手控刹车单元，200钢丝套线，300刹车执行单元；

110车把架，111凹槽，112拉栓，113螺纹，

120第一部，121第一固件，122第一大齿轮，123第一小齿轮，124第一齿圈，125第一圆盘，126线套连接件，

1211固定盘，1212圆销柱，1213拉栓穿孔，1214阶梯孔，1215花键结构，

1261接头，12611膨大部，12612螺纹部，1262线套，1263花键；

130填充物，

140第二部，141第二固件，142第二大齿轮，143第二小齿轮，144第二齿圈，145第二圆盘，146钢丝绳连接件，1461螺纹部，1462花键部，1463卡接部，1464楔形块，1465t形开口，

150车把套筒，

160弹簧，161滑块；

170端盖。

具体实施方式

刹车系统，本发明中所讲述的刹车系统指定的为一钢丝套线为传动的刹车系统，不涉及液压控制系统，尽管，目前钢丝绳传动的油压传动为常见的两种样式。

参考图13，刹车系统包括手控刹车单元100、钢丝套线200和刹车执行单元300。其中刹车执行单元300可以为抱刹、鼓刹、碟刹、v刹等。

参考图1至图12，手控刹车单元100，包括车把架110、第一部120、填充物130、第二部140、车把套筒150、弹簧160和端盖170，其中第一部120、填充物和第二部140依次固定在车把架的端部，车把套筒通过螺钉的方式固定在第一部和第二部外侧，并在车把架和车把套筒之间设置有复位用的弹簧，下面通过详细的介绍，理解其结构精神。

现有的车把架110基于降低成本的考虑，采用镀锌、镀铬、镀络的钢管，便于成型，本发明在传统的车把架的端部进行重新设计，形成一个环形的凹槽111，该凹槽111用于安装弹簧160、滑块161等元件，在端部通过焊接或者螺纹连接的方式形成三个拉栓112，拉栓长度较长，用于固定用。在拉栓的端部设置有螺纹113，通过螺母进行紧固。

第一部120，参考图4，具有：第一固件121、第一大齿轮122、第一小齿轮123、第一齿圈124、第一圆盘125、线套连接件126，该部分的作用在于安装线套连接件，装配关系参考图4。

第一固件121整体为圆柱类零件，参考图7，整体为筒状，在第一固件的端部设置有一个法兰状的固定盘1211，固定盘上均匀的分布有三个圆销柱1212和三个拉栓穿孔1213，且拉栓穿孔和圆销柱间隔布置，并在圆销柱的顶部设置螺纹孔。其中，圆销柱1212用于第一大齿轮122的安装，拉栓穿孔容拉栓穿过。在第一固件121的中央处设置有阶梯孔1214，并在阶梯孔内通过花键结构1215配合安装线套连接件。

本处的线套连接件126包括线套1262和固定在线套端部的接头1261，参考图9，线套1262为钢丝线套的一部分，具有一定刚度，通常采用钢片螺旋制作而成，广泛存在于线刹结构的刹车系统中。接头1261包括膨大部12611和螺纹部12612，其中膨大部用于和上述阶梯孔配合，并在膨大部外表面设置花键1263。螺纹部为正向螺旋，即螺纹走向为右旋，设置在螺纹部外侧，参考图9。接头部分与现有的线套是不同的，可以适应于本发明的特殊结构。

三个第一大齿轮122分别套装在三个圆销柱上，可以自由转动。在三个第一大齿轮之间的中央位置设置一个第一小齿轮123，第一小齿轮与阶梯孔同轴，在第一小齿轮123的通孔中设置螺纹孔，该螺纹孔用于和接头部位的螺纹部进行配合。容易理解，第一小齿轮转动，带动接头部位直线移动。

第一圆盘1211上设置有三个与圆销柱对应的通孔，以及三个与拉栓对应的穿孔，三个与圆销柱对应的通孔处通过安装三个螺钉将第一圆盘固定，同时在三个第一大齿轮的外侧套置一个第一齿圈，第一齿圈124同时与上述的三个第一大齿轮啮合。容易理解当传动比为1；5；5时，第一大齿圈转动1周，第一小齿轮转动25周。

上述的第一部120通过拉栓固定在车把架的外侧，安装方向为第一大齿圈靠近车把架，第一齿圈被车把架端部和第一固件端部在轴向方向上进行限位，第一齿圈124仅仅具有转动的功能。在第一齿圈124的齿圈上设置有螺纹孔或者销孔1241，用于和车把套筒进行连接。上述的螺纹孔或者销孔应该避开齿的设置部位。

第二部140，参考图3，具有：第二固件141、第二大齿轮142、第二小齿轮143、第二齿圈144、第二圆盘145、钢丝绳连接件146，该部分的作用在于安装线套连接件，装配关系参考图3。

第二固件141整体为圆柱类零件，整体为筒状，结构上与第一固件相类似，参考图6，在第二固件的端部设置有一个法兰状的固定盘，固定盘上均匀的分布有三个圆销柱和三个拉栓穿孔，且拉栓穿孔和圆销柱间隔布置，并在圆销柱的顶部设置螺纹孔。其中，圆销柱用于第二大齿轮的安装，拉栓穿孔容拉栓穿过。在第二固件的中央处设置有阶梯孔，并在阶梯孔内通过花键结构配合安装钢丝绳连接件。

上述的第二大齿轮、第二小齿轮和第二齿圈的结构与第一部中的第一大齿轮、第二小齿轮和第二齿圈相同，且具有相同的模数。

本处的钢丝绳连接件146包括自一端向另一端顺序设置的螺纹部1461、花键部1642、卡接部1463，其中螺纹部1461为反向螺纹柱，即，螺纹走向为左旋，用于和第二小齿轮螺旋配合。

花键部1462用于和第二固件中的阶梯孔内的花键进行配合，使得本钢丝绳连接件仅仅具有轴向移动的功能，不可转动。

卡接部1463，参考图9，位于钢丝绳210连接件的一端，在卡接部的内部具有一个锥形孔，内安装楔形块1464，且在卡接部侧壁上设置有一个t形开口1465，钢丝绳210端部通过t形开口塞入到卡接部内，同时，在内部楔形块的作用下，钢丝绳端部被固定在内部，且楔形块的存在，使得钢丝绳的对中性能良好，加持效果更好。

三个第二大齿轮分别套装在三个圆销柱上，可以自由转动。在三个第二大齿轮之间的中央位置设置一个第二小齿轮，第二小齿轮与阶梯孔同轴，在第二小齿轮的通孔中设置螺纹孔，该螺纹孔用于和钢丝绳连接件的螺纹部进行配合。容易理解，第二小齿轮转动，带动接头部位直线移动，与第一部分相类似。

第二圆盘上设置有三个与圆销柱对应的通孔，以及三个与拉栓对应的穿孔，三个与圆销柱对应的通孔处通过安装三个螺钉将第二圆盘固定，同时在三个第二大齿轮的外侧套置一个第二大齿圈，第二大齿圈同时与上述的三个第二大齿轮啮合。容易理解当传动比为1；5；5时，第二大齿圈转动1周，第二小齿轮转动25周。

安装方向与第一部相反，上述的第二部140通过拉栓固定在车把架的外侧，安装方向为第二齿圈在远离车把架方向，第二齿圈144被车把架端盖170和第二固件141端部在轴向方向上进行限位，第二齿圈仅仅具有转动的功能。在第二齿圈的齿圈上设置有螺纹孔或者销孔，用于和车把套筒进行连接。上述的螺纹孔或者销孔应该避开齿的设置部位。

填充物130为圆筒状，具有容拉栓贯通的穿孔，填充在第一固件和第二固件外侧的剩余空间中，其中填充物采用橡胶、海绵等轻质、简易的填充物，可以提高手握持的手感。

车把架上的凹槽内安装弹簧，参考图10，弹簧160为拉簧，弹簧一端固定在凹槽内的卡扣处，另一端固定连接一个滑块161，滑块161可以沿着弧形的凹槽进行周向滑动，车把套筒套置在车把架上后，将滑块进行限位，且在滑块和车把套筒之间使用螺钉连接形成一体。

在车把套筒的外端设置端盖，端盖上有对钢丝绳连接件端部进行避让的通孔。

容易理解，使用者利用手腕的力量转动车把，车把套筒带动滑块、第一大齿圈、第二大齿圈转动，进而带动线套连接件和钢丝绳连接件向相反的方向运动，钢丝绳与钢丝绳连接件直接连接，线套连接件与线套之间连接，使得钢丝绳在线套内快速的抽拉一定距离，实现控制刹车执行单元快速刹车的目的。

刹车过程：使用者利用手腕的力量旋转车把套筒，转动一个小的角度，例如30度，两个第一、第二小齿轮分别旋转750度，线套连接件和钢丝绳连接件上的正向螺纹和反向螺纹的螺距假定为1毫米，则线套连接件和钢丝绳连接件之间产生4毫米的相对运动，进而带动钢丝绳产生四毫米的抽拉运动，钢丝绳拉紧过程中，控制刹车执行单元产生刹车动作。松开手后，在复位弹簧的作用下，具有复位的动作。

山地车、单车等以人力驱动的单车中，可以在左右车把中分别安装一套本刹车操作单元，对前轮和后轮分别进行刹车，由于刹车线都隐藏于车架中，更加美观大方。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。