生活篇：基於TRIZ原理設計自行車剎車裝置

用於阻止或者減慢自行車速度的剎車裝置有很多種。從由於經濟或者方便的因素，卡鉗式或者槓桿式的剎車是最常見的，操作者壓下手柄，剎車就卡住自行車輪緣。這樣的剎車裝置通常包括由安裝在剎車構架裡面的兩塊剎皮，相對地安裝在輪緣的兩側。剎皮跟輪緣接觸，靠摩擦力剎車。

圖一 自行車剎車結構

很明顯，當潮溼或者表面磨光以後，接觸面會有更小的摩擦係數從而有更小的剎車力。卡鉗或者槓桿式剎車沒有保護裝置，受到天氣影響容易損壞，另外，水膜或者沙礫都會導致摩擦係數減少。事實上，自行車都是要麼以乾燥要麼以潮溼地面為標準設計的。因而，有必要設計一種適用任意天氣，保障安全行駛的剎車。 這樣，就需要TRIZ來解決系統矛盾。

系統衝突的演算：

為了得到正確的公式，需要重新分析系統衝突和設計要求。所討論的系統的要求簡單定義如下：

剎皮適用任何氣候條件，輪緣的過度磨損被避免。並且，不能對系統本身有過大的更改。

發展適用任何氣候條件的自行車剎車問題可以從兩個觀點角度來考評一下。第一個觀點是剎車由適用一種氣候條件的材料構成，幹或者溼，使用者要在不同天氣換不同的剎車。第二，輪緣被水膜或者沙礫覆蓋的時候，它又會在幹或者溼的條件下有不同的效能。所以，在核心問題找到以前，不容易解決這個問題。然而，通常地解決含有矛盾問題的方法可以簡單陳述如下：

1. 通過換或者調整剎車，可靠性在幹或者潮溼條件下都有提高。但是使用不方便。

2. 通過調整技術引數，比如剎車、輪緣改善任意條件下的穩定性。

通過使用阿列特殊列爾的矛盾矩陣，以及40條發明原理，人們沒有必要去在系統矛盾之中妥協。包含矛盾的問題可以重新用矛盾矩陣的方式陳述如下：

a. 效能“可靠性”導致效能“方便性”地降低。

b. 效能“穩定性”導致效能“有害的副作用”。

從矛盾矩陣“可靠性/方便性”之中，可以看到三條發明原理。如下所示：

1. 便宜的短期使用的物體代替昂貴的持久使用的(27)

2. 轉向另一個維度(17)

3. 複合材料(40)

重複上面的步驟，可以得到關於“穩定性/有害副作用”技術矛盾。建議的發明原則如下：

1. 改變物體的物化效能(35)

2. 媒介(24)

3. 柔性或者膜(30)

4. 機械震動(18)

概念設計

考慮到系統要求，嘗試同時使用“複合材料”“媒介”是可行的。

“複合材料”原理是：

“用複合的材料代替均勻的材料”

“媒介”原理是：

“使用中間物體來轉移或者執行功能”

“短期將物體同另外一個容易移除的物體相聯”。

一種分離式的剎車結構是上面“複合材料”原理的應用。是一種方便地克服“可靠性/方便性”矛盾的方法。美國一個叫Richard C. Everett的申請了此專利並且在1999年得到了通過。裝置是由兩種不同的彈性橡膠構成，分別適用乾燥和潮溼狀況。

組合“複合材料”和“媒介”，可以得到一個理想的設計，可以申請專利。見圖三，一個可以移動的軟橡膠安裝在剎車前端，用彈簧調節傾斜。移動橡膠的面跟輪緣預設一些距離。剎車的時候，移動橡膠先接觸輪緣，抹去水膜，沙礫，塵土。剎車皮接觸輪緣的時候，任意天氣條件下都能有同樣的效果。這樣，TRIZ就成功解決了這個系統矛盾問題。

結論：

在這個研究當中，探討了自行車剎車的系統要求。正確地建立了解決系統矛盾的公式。美國專利所謂研究例子，充分證明了矛盾矩陣給出的結果是一個非常傑出的創新工具。通過對阿列特殊列爾矛盾矩陣給出的不同系統矛盾的發明原理的組合，獲得了一個可以在任意氣候條件下適用的剎車概念。