新型自行车的高效制动原理

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1、新型自行车的高效制动原理　　摘要：把转盘式踩踏形式改进为后位制动的长曲柄交替踩踏形式，可以很大程度地增大动力臂的长度，提高踩踏力转化为制动力的效率。利用减振簧的可伸缩性质，以及前后齿槽和飞轮的相互作用，把振动产生的垂直方向上的无效力，转化为制动车轮正向转动的有效牵引力，更是绝对性地提高车辆的运动速度的有效方法。　　关键词：长曲柄；交替踩踏；后位制动；振动；自动制动原理；飞轮；齿槽　　中图分类号：U484文献标识码：A文章编号：1673-8500（2013）04-0122-02　　本文为了较大程度地加大曲柄（力臂）的长度，把前位转盘式踩踏制动形式改进为后

2、位长曲柄交替式踩踏的制动方式，从而很大程度的增大了车辆在行驶中的前行动力。这是现有的转盘式制动原理所无法达到的。把车辆行驶中的颠簸所产生的垂直方向的振动力，通过前后齿槽和飞轮相互作用，转化为水平方向的制动力。这更是提高制动力的有效的科学方法。　　一、对脚蹬子的改进　　以往转盘式踩踏形式，当踩到最下边附近时，踩踏力转化为制动力的力臂是很小的，所以，这种方式，力的损耗很大。另一方面，转盘式踩踏方式限制了曲柄（动力臂）的加长。曲柄不能增大的前提条件下，齿盘和飞轮之间无论怎么改造，都将是省力不省功的形式改造。5　　也就是说，只有改进成能够增大曲柄的长度的制动原

3、理，才是真正提高功效的有效方法。　　为了很大程度的增大曲柄的（动力臂）长度，曲柄可以加长（称长曲柄）直接制动后轮。　　把后轮轴的两边各设一个飞轮（左边的飞轮，必须使用反丝性质，一是防止踩踏时松掉，二是和右边的性质一样，踩踏时有制动力，而提升时无制动力）。这样左右两边的长曲柄可以直接和左右两边的飞轮直接衔接（长曲柄相当于飞轮上的一个放大而加长的齿，其它齿省去）。如图1。　　长曲柄的前半部分下面可设滑轮槽，把现代的曲柄上的脚蹬子换成滑轮（或轴承）镶嵌在滑轮槽中，可以前后滑动。这样，一边的长曲柄向下踩踏制动后轮转动时，通过曲柄和滑轮的制动，另一边的长曲柄向上

4、运动，但对后轮无制动作用。　　此种改进，因为很大程度的增大了动力臂的长度。而且可以在力臂最大的范围之内进行交替踩踏施力。从而绝对性提高踩踏力转化为牵引力的效率。所以，此制动原理的改造，不是省力不省功的形式改造，而是具有提高功效的科学性制动原理的改进。　　为了在大程度的增大曲柄的长度的基础上，增大长曲柄和后轮的转速比，可采后位制动的形式，即长曲柄转动的支点设在后轮后面的后位支架上，长曲柄上设制以长曲柄支点为圆心，以飞轮前边缘为半径的弧形齿槽，这样，弧形齿槽和飞轮相咬合，在长曲柄上下制动时，齿槽对飞轮起到制动作用。　　增大后位支架和轮轴的距离，可增大飞轮和

5、长曲柄的转速比。如图2。5　　把长曲柄支点设置齿盘加链条的制动系统，进一步增大动力臂，可进一步提高制动效果。　　齿盘轴的两端各设一个飞轮，和图1中后轮上的飞轮性质一样。长曲柄直接和此飞轮硬性衔接。如图3所示。增大齿盘的半径，可间接增大飞轮和长曲柄的转速比。　　在图1，图3的制动原理的基础上，重复图2的制动原理（称二级制动）。增加一个二级后位支架。可进一步提高图3的转速比，从而更进一步的提高制动效果，此原理可称后位二级制动原理。如图4所示。　　以上四种设计，虽然从形式是逐渐复杂，但是，也可以说是循序渐进的改善了自行车的制动效果。可根据需要，按四种型号来制

6、造成不同产品。　　二、振动所产生的无效力转化为有效力的自动制动原理　　自行车在行驶中难免产生垂直方向上的颠簸（震动），而这种震动，会让自行车及人，产生重力势能的变化，这种变化在垂直方向上会产生一种变化的力，这种力对于自行车来讲是一种无效力，而且有一部分力会转化为阻力。　　利用弹簧的弹性性质（减振系统），把垂直方向上的振动产生的无效力，通过前后齿槽和飞轮的相互作用，转变为水平方向的有效牵引力，可以达到绝对性的增大牵引力的目的。如图5所示。5　　由于前后轮子的左右都设有飞轮和齿槽相扣合，齿条固定在减振簧外套（车架）上（齿槽在飞轮所在的圆的平面上）。而且一边

7、在轴的前边（前齿槽）和飞轮相扣合，另一边在轴的后边（后齿槽）和飞轮相扣合。所以，无论减振簧在行驶当中的振动中，是被压缩或又膨胀，总能够在齿槽和飞轮的相互作用下使轮子产生正转的力，使垂直方向的无效力转化为水平方向的有效制动力。这种利用减振性能和齿条与飞轮的相互作用，把无效力转化为有效力的原理称之为自动制动原理。这种原理即是绝对性增大车辆的前行制动力的科学原理。　　结合第一节对长曲柄的设计（图1，图2的设计），后轮的两边必须各设有两个互不相干的飞轮，和齿槽相扣合的飞轮在外边。和弧形齿槽相扣合的飞轮在里边。而图3，图4的设计，后轮轴只在有齿盘的一边设两个飞轮

8、便可。齿盘和链条制动系统可设在任意一边。　　自行车在行驶中一般不需要长距离的倒车，只有在停放前