[实用新型]复合材料自行车无磨损刹车系统

说明书

（一）        技术领域 

    本实用新型属于自行车复合材料配件领域，特别涉及一种复合材料自行车无磨损刹车系统。

（二）        背景技术 

近年来保护环境和健身运动的理念深入人心，绿色、环保、健康的自行车出行越来越受到广大人民群众的喜爱。复合材料自行车以其具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代金属合金，广泛应用于各类中高档自行车的生产。为了最大程度的减轻自行车自重，提高骑行性能，全复合材料车架、复合材料曲柄、复合材料车把、复合材料前叉、复合材料轮圈应运而生。

然而，复合材料自行车常用的纤维增强树脂即复合材料自行车轮圈在使用传统的V刹时，因二者之间发生相对运动，骑行者和自行车的动能在刹车过程中大部分在复合材料轮圈和橡胶闸皮之间转变成了内能，由于树脂复合材料和橡胶闸皮都是热的不良导体，且其比热容不是很高，所以在刹车过程中复合材料轮圈和橡胶闸皮之间，特别是闸皮上的温度急剧升高，并由此引起了轮圈上的温度应力和轮圈的高温磨损问题。轮圈在磨损后会破坏轮圈整体受力结构的完整性和刹车系统的可靠性，因此复合材料轮圈上的刹车磨损和发热问题，很大程度上限制了复合材料轮圈在轻便公路车上的应用性能。 

（三）        发明内容 

    本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、刹车磨损小的复合材料自行车无磨损刹车系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的： 

一种复合材料自行车无磨损刹车系统，包括表面添加了耐磨材料的复合材料轮圈或轮胎，其特征在于：所述轮圈或轮胎表面设置有对应的摩擦滚轮，摩擦滚轮包括连接旋转轴的生铁摩擦副，生铁摩擦副外套设有相对运动的滑动摩擦副，滑动摩擦副外层附有直接接触轮圈或轮胎的弹性体材料。

本实用新型设置了可以将发生在轮圈或轮胎上的滑动摩擦转变为内能的摩擦滚轮，它由弹性体材料、滑动摩擦副和生铁摩擦副组成；弹性体材料在刹车时与轮圈或轮胎直接接触，其滚动摩擦系数较高；滑动摩擦副在刹车时发生滑动摩擦；生铁摩擦副与滑动摩擦副相对运动，将系统动能转变为内能。 

本实用新型的更优方案为： 

所述滑动摩擦副与生铁摩擦副之间的静摩擦系数小于轮圈或轮胎与弹性体材料之间的滚动摩擦系数，实现了动能到内能的转变。

所述弹性体材料为倒锥面型或哑铃型耐磨橡胶材料，使其滚动摩擦系数较高。 

本实用新型在轮圈或轮胎上发生的是滚动摩擦，避免了传统刹车系统滑动摩擦在复合材料轮圈上产生大量摩擦热，且与自行车轮圈或轮胎接触的圆形截面橡胶滚轮是周期性接触有充足的时间将产生的热量散发到空气中，从而避免了轮圈在刹车时工作在高温下，减小了复合材料轮圈的刹车磨损和局部温度不均造成的温度应力等问题。 

（四）        附图说明 

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型轮圈的刹车结构示意图； 

图2为本实用新型轮胎的刹车结构示意图。

图中，1轮圈或轮胎，2摩擦滚轮，3弹性体材料，4滑动摩擦副，5生铁摩擦副。 

（五）        具体实施方式 

实施例1：

如图1所示的刹车系统结构，表面用碳化硅、二氧化硅和短切纤维等增强耐磨性的碳纤维增强环氧树脂复合材料自行车轮圈，刹车时与复合材料轮圈直接接触的摩擦滚轮2，其表面为摩擦系数较高的倒锥面形耐磨橡胶弹性体材料3，刹车时发生滑动摩擦的含有大量短切纤维、二氧化硅、氮化硅等刹车材料的滑动摩擦副4，与滑动摩擦副4相配合的是生铁摩擦副5。刹车时生铁摩擦副5压迫滑动摩擦副4使耐磨橡胶弹性体材料3紧密的压在轮圈的表面，由于所选材料之间摩擦系数的不同，轮圈和弹性体材料3之间会发生滚动摩擦，带动滑动摩擦副4和生铁摩擦副5之间发生滑动摩擦，从而将系统动能转化为内能，实现刹车作用。

实施例2： 

如图2所示的刹车系统结构，耐磨轮胎，刹车时轮胎直接接触的摩擦滚轮2，其表面为摩擦系数较高的哑铃型耐磨橡胶弹性体材料3，刹车时发生滑动摩擦的含有大量短切纤维、二氧化硅、氮化硅等刹车材料的滑动摩擦副4，与滑动摩擦副4相配合的是生铁摩擦副5。刹车时生铁摩擦副5压迫滑动摩擦副4使耐磨橡胶弹性体材料3紧密的压在轮胎的表面，由于所选材料之间摩擦系数的不同，轮胎和弹性体材料3之间会发生滚动摩擦，带动滑动摩擦副4和生铁摩擦副5之间发生滑动摩擦，从而将系统动能转化为内能，实现刹车作用。