三轮摩托车、电动三轮车及柴油三轮车辆的人力制动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及三轮摩托车、电动三轮车及柴油三轮车辆的人力制动装置。具体地说：涉及上述三种车辆的后轮人力行车制动装置。它是一种人力制动装置，该制动装置的制动力较大。它采取增长杠杆动力臂的方案，从而增大了制动力。同时，本发明也是提供了与《用于三轮车辆及其他车辆的杠杆式制动蹄》(简称杠杆式制动蹄)相配套的上述三种人力制动式三轮车辆的后轮行车制动装置，只有增大了装置中的杠杆的动力臂长度，才能使装置中的杠杆的动力作用点移动的距离有所增大，从而满足了“杠杆式制动蹄”所张开的幅度较大的特点。
【专利说明】三轮摩托车、电动三轮车及柴油三轮车辆的人力制动装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三轮摩托车、电动三轮车及柴油三轮车辆。特别涉及上述三种车辆的 后轮人力行车制动装置（通常人们把人力制动也叫做拉杆式制动装置）。
[0002] 三轮摩托车指的是安装有摩托车发动机的各种三轮摩托车。其中，包含着一种安 装有摩托车发动机，但车体质量较轻，在交通管理上属于非机动车的三轮摩托车（例如：残 疾人三轮摩托车、老年人三轮摩托车等）。
【背景技术】
[0003] 长期以来，我国每年因交通事故所造成的死伤人数在3 1万左右排徊，且呈上升 趋势，涉及三轮车辆的交通事故又占了一定比例，有的涉及三轮车辆的特大交通事故在一 次事故中就死亡十几人之多，这除了驾驶员素质不高，违章超员以外，三轮车辆的刹车不灵 也是重要原因。因此，在人民大众中间广泛地流传着一句话："三轮车辆的刹车不行"。
[0004] 为此，让我们以人力制动式三轮摩托车为例做一个行车制动实验。实验用品为：拉 杆式三轮摩托车[完全以驾驶员的肌肉力量作为惟一的制动能源，通过杠杆省力的原理增 大制动力的制动装置，我们把它叫做拉杆式制动装置。采取拉杆式行车制动装置的三轮摩 托车，我们把它叫做拉杆式三轮摩托车（绝大多数的三轮摩托车，采用拉杆式制动装置。据 报道，我国拉杆式三轮摩托车的年产销量近400?500万辆。全部的电动三轮车采取拉杆 式制动装置。）];实验目的为：检验拉杆式三轮摩托车的行车制动效果。当该车辆空车行驶 速度大约为每小时30公里时，猛烈地踩下制动踏板，车辆在大约为6?8米的前方停下，车 轮与地面之间的刹车痕迹明显；该拉杆式三轮摩托车的标牌上标明的核定载重量为200公 斤，当承坐两个体重各约为75公斤的承客后，即载重150公斤后，当车速大约为每小时30 公里时，猛烈地踩下制动踏板，该车辆在前方大约20米的位置停下，下车观察车轮与地面 之间摩擦所产生的刹车痕迹时，却丝毫找不到刹车痕迹，即车轮没有被抱死。换用其它各种 品牌的拉杆式三轮摩托车反复重做上述行车制动实验，结果均大致相同。
[0005] 实验结果：（1)拉杆式三轮摩托车空车行车制动时，制动效果基本良好，能把后车 轮抱死，有刹车痕迹；（2)拉杆式三轮摩托车载重后行车制动时，制动效果明显变差，后车 轮程度不同的抱不死，没有刹车痕迹；（3)载重后后车轮行车制动效果差是拉杆式三轮摩 托车的普遍现象。
[0006] (上述实验表明：人们未曾做过载重后行车制动实验，仅仅是在空车行车制动实 验时，有刹车痕迹，就误认为制动合格，人们没有预料到载重后制动效果会变差，没有预料 到载重后会发生抱不死车轮的情况）。
[0007] 自从上世纪九十年代初，大量的三轮摩托车由两轮摩托车演变而来，至今已有近 二十年的历史了，三轮车辆的发展呈车体越来越大，车体质量越来越大，生产规模越来越 大的态势，然而，制动装置至今仍几乎完全照搬当年两轮摩托车的拉杆式制动装置，车体质 量与制动力严重不相适应，日益增大的车体质量与制动力不足的矛盾越来越突出地显现出 来。
[0008] [已发现的拉杆式三轮摩托车的总重量达到了 800公斤（标牌上标示的重量）。例 如：重庆珠峰大江三轮摩托车有限公司2009年8月生产的型号为：DJ150ZH-2的三轮摩托 车：自重为：300公斤；载重量为：500公斤；另外，江苏宗申三轮摩托车制造有限公司2009 年9月生产的型号ZS150ZH-2D的三轮摩托车，标牌上标示的总重量为660公斤，其中自重： 360公斤，载重：300公斤]。
[0009] 怎样才能提高三轮车辆的行车制动效果呢？凡是涉及车辆的制动问题，都离不开 杠杆问题，尤其是绝大多数的三轮车辆，更是离不开杠杆问题。
[0010] 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆，例如：撬棒、抽水机手抦等。杠 杆可以是直的，也可以是弯的，"硬棒"不一定是棒，泛指有一定长度但在外力的作用下不变 形的物体。
[0011] 杠杆有"五要素"：
[0012] (1)支点：杠杆绕着转动的固定点，叫做支点。在杠杆转动时，支点是相对固定的。
[0013] (2)动力：使杠杆转动的力，叫做动力。
[0014] ⑶阻力：阻碍杠杆转动的力，叫做阻力。
[0015] (4)动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，叫做动力臂。
[0016] (5)阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，叫做阻力臂。
[0017] 图1是现有技术中的三轮摩托车的后轮拉杆式行车制动装置的示意图。它包括 四个杠杆：位于两个后轮制动底板上的各一个杠杆，有时，我们也把它叫做后轮摆臂杠杆， 简称摆臂杠杠，该摆臂杠杆由摆臂5和凸轮轴6构成；位于驾驶员右脚附近的（以下简称 驾驶员脚下的）一个杠杆，有时，我们也把它叫做踏板杠杆，该踏板杠杆由踏臂1、踏杆2、 轴11和踏板10构成；还有一个位于上面所述的三个杠杆之间的一个中间杠杆，有时，我们 也把它叫做摇臂杠杆，该摇臂杠杆由摇臂3、摇杆4和轴11构成；驾驶员脚下的杠杆的阻力 臂（踏杆2)与中间杠杆的动力臂（摇臂3)之间用拉杆20连接，中间杠杆上的两个阻力臂 (摇杆4)分别与两个后轮制动底板上的杠杆的动力臂（摆臂5)用拉杆21和拉杆22连接。 (图中未示后轮制动底板，仅示出位于该制动底扳上的制动蹄30)
[0018] [为了叙述的方便，有时，我们也可以把位于驾驶员脚下的杠杆（踏板杠杆）叫做 第一个杠杆；把中间杠杆（摇臂杠杆）叫做第二个杠杆；把位于后轮制动底扳上的杠杆（摆 臂杠杆）简称叫做后轮杠杆]。
[0019] 三轮摩托车由两轮摩托车演变而来，三轮摩托车的后轮拉杆式制动装置由两轮摩 托车的后轮拉杆式制动装置改造而成。我们把三轮摩托车的后轮拉杆式制动装置与两轮摩 托车的后轮拉杆式制动装置相比较，发现它们的驾驶员脚下的杠杆和后轮杠杆几乎是完全 相同的（把它们的驾驶员脚下的杠杆和后轮杠杆相比较，其形状、尺寸以及动力臂与阻力 臂的比例关系，均几乎完全相同），它们的区别仅仅是在三轮摩托车的后轮拉杆式制动装 置中多出了一个中间杠杆。
[0020] 造成车轮抱不死的其中一个原因就在于中间杠杆。
[0021] 长期以来，国内二百多家制造三轮车辆的企业生产的三轮摩托车和电动三轮车， 几乎所有的中间杠杆的构造完全一致，即：中间杠杆上的两个阻力臂（摇杆4)相等，且与 中间杠杆上的动力臂（摇杆3)相等[在三轮摩托车领域，在国内二百多家制造三轮摩托车 的企业中，仅发现后面列出的几家企业生产的三轮摩托车的中间杠杆的动力臂略大于阻力 臂，2009年9月仅发现一个厂家（山东省诸城市福田雷沃国际重工股份公司生产的福田五 星牌三轮摩托车），之后，又相继发现了几个厂家（洛阳大运、北易大阳、洛阳珠峰等）；在电 动三轮车领域，全部的电动三轮车的中间杠杆均采取两个阻力臂（摇杆4)相等，且与中间 杠杆上的动力臂（摇臂3)相等的构造]。
[0022] 在图1中，如果用F表示拉杆20的拉力； 用Μ表示拉杆21的拉力；
[0023] 用Ν表示拉杆22的拉力； 用R表示中间杠杆的动力臂；
[0024] 用r表示中间杠杆的阻力臂；
[0025] (中间杠杆的动力就是拉杆20的拉力；中间杠杆的阻力就是拉杆21的拉力和拉 杆22的拉力）；
[0026] 根据杠杆原理:杠杆在平衡时，动力矩=阻力矩；S卩：动力X动力臂=阻力X阻力臂
[0027] 具体到上述中间杠杆：FXR = MXr+NXr 即：FXR = r(M+N)
[0028] 由于：R = r 所以：F = M+N
[0029] 由于两个阻力矩相等，即：MXr = NXr 所以：Μ = Ν
[0030] 从上面的分析可看出：当中间杠杆的两个阻力臂相等，且与中间杠杆的动力臂相 等时，拉杆21与拉杆22的拉力相等，且拉杆21的拉力与拉杆22的拉力分别等于拉杆20 的拉力的一半，即:Μ=臺FN=|f
[0031] 从上式可看出：拉杆21的拉力等于拉杆20的拉力的一半，拉杆22的拉力也等于 拉杆20的拉力的一半。也就是说，在制动过程中，拉力通过中间杠杆后，拉力的大小要减小 一半[严格地说，力矩减小了一半。当中间杠杆的两个阻力臂相等，且与动力臂相等时，拉 力减小了一半。另外，上述结论通过实验也能得到证实。实验方法为：将三个拉杆（拉杆 20、拉杆21和拉杆22)从中间部位截断，在每个截断处连接一个弹簧称，三个拉杆共连接三 个弹簧称，当我们施加在踏扳10上大小不同的作用力时，分别读出三个弹簧称的数值，其 结果是：拉杆21的拉力与拉杆22的拉力始终相等；且拉杆21的拉力始终等于拉杆20的拉 力的一半；拉杆22的拉力也始终等于拉杆20的拉力的一半。例如：当拉杆20上的弹簧称 的读数为10公斤时，拉杆21上的弹簧称的读数为5公斤，拉杆22上的弹簧称的读数也为 5公斤；当拉杆20上的弹簧称的读数为30公斤时，拉杆21上的弹簧称的读数为15公斤， 拉杆22上的弹簧称的读数也为15公斤；当拉杆20上的弹簧称的读数为60公斤时，拉杆 21上的弹簧称的读数为30公斤，拉杆22上的弹簧称的读数也为30公斤等]。
[0032] 长期以来，从三轮摩托车的驾驶员脚下的杠杆和后轮杠杆与两轮摩托车的驾驶员 脚下的杠杆和后轮杠杆几乎完全相同来看，人们没有识别出在中间杠杆上设置两个阻力 臂，拉力通过中间杠杆后，会造成拉力减小一半的结果，从而没有识别出会造成制动力下降 一半的结果，进而没有认识到三轮摩托车的后轮拉杆式制动装置存在着杠杆的动力臂较短 的缺点。
[0033] [近年来，相继发现了所述的几个厂家生产的三轮摩托车的中间杠杆的动力臂略 大于阻力臂的情况，但是，与此同时，所述的几个厂家生产的该三轮摩托车的第一个杠杆的 动力臂又大大地缩小了，该几个厂家的第一个杠杆的动力臂的长度降至到了 200毫米左右 (长期以来，三轮摩托车的踏板杠杆的动力臂的长度与两轮摩托车的踏板杠杆的动力臂的 长度几乎完全相同，大约均在260?280毫米左右或上下，可粗略地看作大约从260?280 毫米左右降至200左右），这样，表面上看中间杠杆的动力臂略大于阻力臂，但整个后轮拉 杆式制动装置的制动力实质上并没有增大，它的目的不是针对中间杠杆上的两个阻力臂所 产生的结果，这表明了所述的几个厂家的技术人员同样没有识别出拉力通过中间杠杆后， 拉力要减小一半。（从中间杠杆的动力臂增加的幅度以及踏板杠杆的动力臂同时大量的缩 减来看，所述几个厂家没有识别出拉力通过中间杠杆后，拉力要减小一半。相反，假如三轮 摩托车的踏板杠杆的动力臂保持不变，即仍保持在大致的260?280毫米左右的长度，且中 间杠杆上的动力臂的长度等于该中间杠杆上的两个阻力臂的长度之和，则可以认为人们认 识到了拉力通过中间杠杆后，拉力要减小一半。因为只有当中间杠杆上的动力臂的长度等 于两倍的该中间杠杆的阻力臂的长度时，才能使拉力通过中间杠杆后，保持不变。假如：某 中间杠杆上设置有一个动力臂和两个阻力臂，动力臂的最大值为200毫米，其中一个阻力 臂的最大值为100毫米，另一个阻力臂的最大值也为100毫米，那么，拉力通过该中间杠杆 后，其拉力的大小保持不变）]。
[0034] 从上面的分折和实验可看出：现有的三轮摩托车相对于两轮摩托车来说，三轮摩 托车的车体质量增大了，但制动力反而下降了一半，大约为两轮摩托车的制动力的
[0035] 人们既没有发现，也没有想到拉力通过中间杠杆后，会悄悄地发生变化。人们总是 习惯性的偏见地认为：中间杠杆的作用仅仅是用来改变力的作用点，不改变力的大小；而 客观事实是：中间杠杆不但改变了力的作用点，力的大小也悄悄地发生了变化。
[0036] 所以，三轮摩托车制动效果差、车轮抱不死的根本原因在于中间杠杆上的两个阻 力臂
[0037] [具体到上述四个杠杆，支点是指杠杆的轴11的中心点，即轴心；动力和阻力作用 线是指拉杆的杆心线（拉杆的一个横截面有一个几何中心点，无数个横截面的中心点连接 起来所形成的线，我们把它叫做杆心线）；动力臂和阻力臂是指从杠杆的轴心线（无数个轴 心点的连线以及该连线的延长线，我们把它叫做轴心线，以下均如此）到拉杆的杆心线之 间的垂直距离]。
[0038] 在图1中，第一个杠杆的阻力臂（踏杆2)和中间杠杆的阻力臂（摇杆4)清晰可 见，起到后轮制动底板上的杠杆的阻力臂作用的是凸轮轴6。
[0039] 图2示出了凸轮轴6的放大的示意图。现行的拉杆式制动装置均基本上采用如 图2所示的凸轮轴6。从图中可看出，凸轮轴6在绕轴心0点旋转的过程中，B点与制动蹄 30相接触，产生挤压力，从而起到制动作用。所以，0B线段的长度可看作是阻力臂。0B线 段的长度与凸轮轴6的几何形状有关，由于现行的起到阻力臂作用的凸轮轴6均采用如图 2所示的形状，且尺寸基本上是统一的，所以，它的0B线段可看作是不变的，也就是说，现行 的后轮制动底板上的杠杆的阻力臂可以看作是一个常数。经测量0B线段为13毫米，即现 行的后轮制动底板上的杠杆的阻力臂均为13毫米。
[0040] 三轮摩托车的制动效果差的根本原因在于中间杠杆上的两个阻力臂所产生的制 动力减半的固有特性。也就是说，该结构所固有的特性使后轮的制动力放大倍数减小了一 半。
[0041] 所谓的制动力放大倍数，实际上就是在理论上（所述的理论指的是该制动装置处 于理想状态下，即在制动过程中，该制动装置中的轴与轴之间所产生的摩擦力以及能量损 耗忽略不计）用两个后轮制动底板上的杠杆的阻力分别除以驾驶员脚下的杠杆的动力所 得的两个商。
[0042] (该两个商实际上就是两个后轮的分别的制动力放大倍数，一般情况下，两个后轮 的制动力相等，是对称的，即该两个商相等。为了叙述的方便，我们可以把该两个商中的其 中一个商简称叫做后轮的制动力放大倍数。也就是说，当述及到后轮的制动力放大倍数时， 均指的是其中的一个商，即：凡是本发明述及到后轮的制动力放大倍数时，均指的是单独一 个后轮的制动力放大倍数。而不是指两个后轮的制动力放大倍数之和，更不是指其他）。
[0043] 例如：驾驶员用脚面施加在驾驶员脚下的杠杆的踏板上的动力为65公斤，两个后 轮的制动底板上的杠杆的凸轮轴所获得的垂直于阻力臂的两个阻力分别为1170公斤，那 么，1170 + 65 = 18,我们可以简称为：单独一个后轮的制动力放大倍数为18倍。（此时，一 般情况下，另一个后轮的制动力放大倍数也应是18倍）
[0044] 根据杠杆原理：动力臂X动力=阻力臂X阻力（动力臂与动力成反比）
[0045] SP :动力臂+阻力臂=阻力+动力
[0046] 从上式可看出：动力臂除以阻力臂所得的商实际上就是单独一个杠杆的制动力放 大倍数（制动力放大倍数可以简称放大倍数）。
[0047] 如果用E表不第一个杠杆的动力臂；用e表不第一个杠杆的阻力臂；
[0048] 用R表示中间杠杆的动力臂； 用r表示中问杠杆的阻力臂；
[0049] 用C表不一个后轮杠杆的动力臂； 用c表不一个后轮杠杆的阻力臂；
[0050] 用W表不第一个杠杆的动力；用w表不单独一个后轮杠杆上的阻力；
[0051] 用D表示单独一个后轮的制动力的放大倍数；
[0052] 则：第一个杠杆的的放大倍数为#中间杠杆的放大倍数为 e 2r
[0053] 单独一个后轮杠杆的放大倍数为则：单独一个后轮的放大倍数为：
【权利要求】
1. 一种三轮摩托车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及五 个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是： 在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：22. 6 <商 < 24. 5〇
2. -种三轮摩托车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及五 个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是： 在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：24. 5 <商 <27。
3. -种三轮摩托车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及 五个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征 是：在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：27 <商 <30。
4. 一种三轮摩托车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及 五个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其持征 是：在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：30 <商 <33。
5. -种三轮摩托车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及五 个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是： 在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商> 33。
6. -种电动三轮车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及 五个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其持征 是：在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：19 <商 < 21. 5。
7. -种电动三轮车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及五 个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是： 在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：21. 5 <商 <25。
8. -种电动三轮车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及 五个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征 是：在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商为：25 <商 <30。
9. 一种电动三轮车的后轮人力行车制动装置，它主要由一个、二个、三个、五个以及五 个以上的杠杆组成，也包含四个杠杆，各杠杆之间动力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是： 在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个杠杆上的动力所得的商>30。
10. -种柴油三轮车辆的后轮人力行车制动装置，它至少包含一个杠杆，各杠杆之间动 力臂与阻力臂按顺序连接，其特征是：在理论上使单独一个最后杠杆上的阻力除以第一个 杠杆上的动力所得的商> 25。
【文档编号】B62L3/08GK104097734SQ201410140581
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】苏社芳 申请人:苏社芳