CN101311060B - 一种为气控变挡系统提供气源的装置 - Google Patents

Abstract

一种为气控变挡系统提供气源的装置，排气管前部的旁通管道通过三元催化器与进气管连接，进气管与单向阀的进气口相接，单向阀的出气口安装在气罐的进口处，气罐的出口通过气管与阀套上的进气口连接；阀套套装在阀芯上，阀芯的内端与发动机变挡杆固定，阀套上的进气口通过阀芯换向通道行选择地与第一出气口或第二出气口相通；第一、第二出气口分别与执行气缸的无杆腔和有杆腔连通，执行气缸的活塞杆与驱动臂的下端铰接，驱动臂的上端与阀芯的外端固定；在阀芯上活套操纵盘，操纵盘通过拉索与滚轮连接，滚轮安装在操纵手把上。本发明采用气动控制发动机变换挡位，不仅操纵简单、准确可靠，而且有效防止了跳挡发生，增强了行车的安全性。

Description

一种为气控变挡系统提供气源的装置

技术领域

本发明涉及一种为气控变挡系统提供气源的装置，以便吸收并存储排气管排放的气体，通过气动控制发动机变换挡位。

背景技术

目前，骑式摩托车上一般安装自然风冷发动机，采用有级变速器。有级变速器传动效率高、能耗小，但控制变挡操纵复杂、准确性差。这是因为骑式摩托车的变挡操作是由驾驶员用脚控制发动机变挡杆运动来进行的，发动机的挡位为循环挡，发动机变挡杆的动态位置只有两个。当驾驶员用左脚踩动变挡踏板，使发动机变挡杆随变挡踏板顺时针或逆时针转动时，发动机变挡杆带动变速鼓旋转，从而带动拨叉移动，以改变主、副轴上齿轮的啮合对象，实现挡位的更换；驾驶员左脚作用在变挡踏板上的力消失后，在变挡弹簧回弹力的作用下，发动机变挡杆逆时针或顺时针转动，回到初始位置。众所周知，脚的灵活性远远比不上手，因此驾驶员的经验非常重要，脚踩变挡杆的力度必须掌握好，否则易发生跳挡现象，这在摩托车行驶的过程中是相当危险的，如果换挡时突然跳到空挡，车轮突然失去驱动力，存在严重的安全隐患。

踏板摩托车上一般安装强制风冷发动机，采用皮带无级变速器，具有不用人工换挡、操作方便等优点，尤其适宜于女士骑行。但皮带无级变速器的传动效率低，只有75％左右，并且能耗及发动机发热量大，风冷效果不理想。若踏板摩托车采用自然风冷发动机、有级变速器，因使用者采用坐式驾驶，要采用脚踏控制变挡极不方便。

另一方面，排气管为摩托车排气消声器的一部分，排气管的前端与发动机的排气口相接，当摩托车发动机在正常工作时，会在排气口附近产生0.2～0.5Mpa气压，然后经过排气管及消声器排到大气中，排气管内高压气体所蕴含的能量白白流逝掉，未能得到有效利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种为气控变挡系统提供气源的装置，在不影响发动机正常输出功率的条件下，能吸收并存储排气管排放的气体，用于准确控制摩托车发动机变换挡位。

本发明的技术方案如下：一种为气控变挡系统提供气源的装置，包括排气管、发动机变挡杆和操纵手把，其关键在于：本发明还包括三元催化器、气罐、阀芯、阀套、执行气缸、连杆、驱动臂、操纵盘和操纵手把，在所述排气管的前部接有一条旁通管道，该旁通管道通过三元催化器与进气管的一头连接，进气管的另一头与单向阀的进气口相接，所述单向阀的出气口安装在气罐底部的进口处，且单向阀的出气口与气罐的内腔相通，气罐上部的出口通过气管与阀套上的进气口连接；所述阀套套装在阀芯上，并能在阀芯上转动，阀芯的内端与发动机变挡杆固定，所述阀套的圆周面上还开设有两个出气口，其中第一出气口、第二出气口和进气口在同一圆周上均匀分布，阀套上的进气口通过阀芯径向上开设的换向通道有选择地与第一出气口或第二出气口相通；所述第一出气口通过第一出气管与执行气缸的无杆腔连通，第二出气口通过第二出气管与执行气缸的有杆腔连通，所述执行气缸的活塞杆通过连杆与驱动臂的下端铰接，驱动臂的上端与阀芯的外端固定连接；在所述阀芯上还活套有操纵盘，该操纵盘与阀套固定，并通过拉索与滚轮连接，所述滚轮安装在摩托车车头的操纵手把上。

本发明中气罐安装在摩托车车身上，并位于摩托车排气消声器的前方，以便于散热及减小管道沿程损失；执行气缸也安装在摩托车车身上，并位于发动机的后侧，初始时，阀套上的进气口与第一出气口及第二出气口均不相通。摩托车发动机在正常工作时，会在排气口附近产生0.2～0.5Mpa气压，排气管内的部分高压气体由旁通管道引出，经过三元催化器治理消除有害成分后，通过单向阀进入气罐内。单向阀起单向通气的作用，当气罐内的气压小于发动机排气口气压时，单向阀打开，使高压气体能进入气罐内，气罐内压力逐步升高；当气罐内的气压大于发动机排气口气压时，单向阀关闭。这样气罐内就储存了压缩空气，可以为摩托车的变挡操作提供能量。

当需要变换挡位时，驾驶员可以根据需要转动车头上的操纵手把，使操纵手把及滚轮顺时针或逆时针转动，滚轮通过拉索拉动操纵盘转动，阀套随操纵盘一起转动，使进气口通过阀芯上的换向通道与第一出气口或第二出气口相通，这样气罐与执行气缸之间形成通路，气罐内的高压气体进入执行气缸的无杆腔或有杆腔，推动执行气缸的活塞杆向外伸出或回缩，执行气缸的活塞杆动作的同时，通过连杆带动驱动臂，使与驱动臂固定的发动机变挡杆顺时针或逆时针转动，以实现相应的变挡。

本发明通过对摩托车发动机排气时在排气管前段产生的高压气体进行分流、治理和冷却后，将其能量储存到气罐中，作为变挡操作的能量，大大降低了操作难度；再通过用手控制操纵手把转动来导通气路，完成自动变挡，不仅操纵非常简单，而且准确可靠。本发明可用于骑式摩托车上，既保持了骑式摩托车传动效率高、能耗小的优点，又克服了传统骑式摩托车用脚变挡操纵复杂、准确性差的不足，并能有效防止跳挡发生，增强了行车的安全性。本发明还可用于踏板摩托车上，使踏板摩托车采用自然风冷发动机、行级变速器，能够兼具传动效率高、能耗小、操纵简单、性能可靠等优点。

在上述气罐的底部开设有泄压口，该泄压口位于单向阀的旁边，且泄压口中装有泄压安全阀。泄压安全阀起防护的作用，当气罐内的压力超过设定的安全压力时，泄压安全阀自动打开排气，以保障整个装置的安全。

在上述气罐的外表面分布有散热片，该散热片与气罐为一体结构。由于从排气管引入到气罐内的气体温度较高，在气罐的外表面设置散热片，能够及时散发热量，以降低气罐内气体的温度，消除因气体温度高而存在的消极影响。

上述发动机变挡杆伸入阀芯的内端，两者花键连接，由径向上穿设的锁止螺栓固定，阀芯的外端从阀套中穿出，并通过平键与驱动臂固定，在所述阀芯上还安装有径向穿设的传动销，该传动销的外端位于阀套上的扇形孔中。以上结构能保证操纵手把的动作先带动阀套相对阀芯转动一定角度，使气罐与执行气缸之间形成通路；当执行气缸的活塞杆带动阀芯动作时，在传动销的作用下，阀芯和阀套能一起转动，使阀芯带动发动机变挡杆运动的过程中，气罐与执行气缸之间始终导通，保证换挡的可靠性。

为了便于加工，上述阀芯上的换向通道由两段光孔组成，呈“∨”形，两光孔之间的夹角为120°。

上述操纵盘通过第一、第二两根拉索与滚轮连接。由于操纵手把转动的角度有限，因此设置两根拉索与操纵盘相连，当操纵手把顺时针转动时，第一拉索绷紧，带动操纵盘旋转，第二拉索松弛；当操纵手把逆时针转动时，第二拉索绷紧，带动操纵盘旋转，第一拉索松弛，这样既不改变操纵手把的结构，又能够保证操纵手把的动作及时、准确传递给操纵盘，从而进一步保障了气控变挡的可靠性。

为了简化结构、便于安装，上述操纵盘的内盘面与阀套的外端面贴合，并通过螺钉固定，该螺钉的螺头位于操纵盘外盘面开设的沉槽中。

有益效果：本发明通过对摩托车发动机排气时在排气管前段产生的高压气体进行分流、治理和冷却后，将其能量储存到气罐中，作为变挡操作的能量；本发明采用气动控制发动机变换挡位，不仅操纵简单、准确可靠，而且有效防止了跳挡发生，增强了行车的安全性。本发明可广泛应用于骑式摩托车或踏板摩托车上，使摩托车具有传动效率高、能耗小等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视放大图。

图3为图2的B-B剖视图。

图4为本发明中阀套与阀芯的配合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，排气管1a的前端与发动机(图中未画出)的排气口相接，排气管1a的后端与消声器1b的前端相连接，排气管1a和消声器1b组装在一起，统称为排气消声器1。气罐6为密闭罐状结构，在气罐6的外表面从上往下分布有散热片6a，该散热片6a与气罐6为一体结构，散热片6a起及时散发热量的作用，以降低气罐6内气体的温度。在气罐6上部的侧壁上开有出气口，气罐6的底壁上开有进气口和泄压口，其中气罐6的进气口位于底壁的中央，泄压口位于进气口的旁边，且泄压口中装有泄压安全阀8。所述气罐6的进气口处安装单向阀5，该单向阀5的出气口位于气罐6的进气口内，并与气罐6的内腔相通，单向阀5的进气口与进气管4的一头相接，进气管4的另一头连接在三元催化器3的出气口上。所述三元催化器3的进气口与旁通管道2的一头连接，旁通管道2的另一头接在排气管1a前部开设的旁通口上。

从图1、图2、图3中可知，阀套9为内端有底、外端敞口的筒状结构，在阀套9的筒底开设有供发动机变挡杆7伸入的过孔。阀芯10为外小内大的三段式阶梯状圆柱体结构，所述阀套9套装在阀芯10的最大直径段，两者间隙配合，阀套9能在阀芯10上转动。发动机变挡杆7的内端伸入发动机(图中未画出)中，发动机变挡杆7与发动机内相关部件的连接关系为现有技术，其结构在此不做赘述。发动机变挡杆7的外端穿过阀套9筒底的过孔，并伸入阀芯10的内端，两者花键连接，由径向上穿设的锁止螺栓20固定。传动销21从径向上穿过阀套9外端开设的扇形孔9d，并伸入阀芯10对应的安装孔中，传动销21的内端与阀芯10固定，外端位于阀套9的扇形孔9d 中，传动销21和扇形孔9d配合，用以控制阀套9与阀芯10相对转动的角度。

从图1、图2、图4可知，在阀芯10的径向上开设有换向通道10a，该换向通道10a由两段光孔组成，呈“∨”形，两光孔之间的夹角为120°。在阀套9的圆周面上开设有一个进气口9a和两个出气口9b、9c，其中进气口9a、第一出气口9b和第二出气口9c在同一圆周上均匀分布，且进气口9a、第一出气口9b、第二出气口9c和阀芯换向通道10a位于同一圆周上。由于阀套9能在阀芯10上转动一定角度，这样阀套9上的进气口9a通过阀芯换向通道10a可以有选者地与第一出气口9b或第二出气口9c相通。在所述阀套9上进气口9a的外面安装进气接头25，该进气接头25通过气管8与气罐6上部的出气口连接，使进气口9a与气罐6相通。在所述阀套9上第一出气口9b和第二出气口9c外面分别安装第一出气接头26和第二出气接头27，其中第一出气接头26通过第一出气管11与执行气缸12的尾部连接，使第一出气口9b与执行气缸12缸体的无杆腔连通；第二出气接头27通过第二出气管13与执行气缸12缸体的前端连接，使第二出气口9c与执行气缸12的有杆腔连通。

从图1、图2中进一步可知，执行气缸12的活塞杆与连杆14的一头铰接，连杆14的另一头与驱动臂15的下端铰接，驱动臂15的上端套装在阀芯10外端的最小直径段，由挡圈28限位，且驱动臂15和阀芯10之间通过平键传动。在阀芯10的中段活套有操纵盘16，该操纵盘16的内盘面与阀套9的外端面贴合，并通过螺钉24固定，该螺钉24的螺头位于操纵盘16外盘面开设的沉槽中。第一、第二拉索22、23的下端固定在操纵盘16上，第一、第二拉索22、23的上端与滚轮17连接，滚轮17安装在摩托车车头的操纵手把18上。

本发明是这样工作的：

初始时，阀套9上的进气口9a与第一出气口9b及第二出气口9c均不相通。当气罐6内的气压小于发动机排气口气压时，单向阀5打开，排气管1a内的部分高压气体由旁通管道2引出，经过三元催化器3治理消除有害成分后，通过进气管4和单向阀5进入气罐6内，气罐6内压力逐步升高；当气罐6内的气压大于发动机排气口气压时，单向阀5关闭。这样气罐6内就储存了压缩空气，可以为变挡操作提供能量。

当驾驶员用手顺时针转动车头上的操纵手把18时，操纵手把18及滚轮17顺时针转动，第一拉索22绷紧，带动操纵盘16顺时针旋转，第二拉索23松弛；阀套9随操纵盘16一起转动，直至扇形孔9d图3所示右端的壁由传动销21挡住，此时阀套9上的进气口9a通过阀芯换向通道10a与第一出气口9b相通，这样气罐6与执行气缸12之间形成通路，气罐6内的高压气体依次通过气管8、进气口9a、换向通道10a、第一出气口9b和第一出气管11，进入执行气缸12的无杆腔，推动执行气缸12的活塞杆向外伸出，执行气缸12的活塞杆动作的同时，通过连杆14带动驱动臂15，使驱动臂15、阀芯10和发动机变挡杆7顺时针转动，以完成顺时针变挡。

当驾驶员用手逆时针转动车头上的操纵手把18时，操纵手把18及滚轮17逆时针转动，第二拉索23绷紧，带动操纵盘16逆时针旋转，第一拉索22松弛；阀套9随操纵盘16一起转动，直至扇形孔9d图3所示左端的壁由传动销21挡住，此时阀套9上的进气口9a通过阀芯换向通道10a与第二出气口9c相通，这样气罐6与执行气缸12之间形成通路，气罐6内的高压气体依次通过气管8、进气口9a、换向通道10a、第二出气口9c和第二出气管13，进入执行气缸12的有杆腔，推动执行气缸12的活塞杆回缩，执行气缸12的活塞杆动作的同时，通过连杆14带动驱动臂15，使驱动臂15、阀芯10和发动机变挡杆7逆时针转动，以完成逆时针变挡。

在顺时针或逆时针变挡的过程中，传动销21通过扇形孔9d的壁推动阀套9同步旋转，使气罐6与执行气缸12之间始终导通，以保证换挡的可靠性。换挡完成后，松开操纵手把18，在发动机内复位机构的作用下，各部件回位。

Claims (7)

1.一种为气控变挡系统提供气源的装置，包括排气管(1a)、发动机变挡杆(7)和操纵手把(18)，其特征在于：

A、在所述排气管(1a)的前部接有一条旁通管道(2)，该旁通管道(2)通过三元催化器(3)与进气管(4)的一头连接，进气管(4)的另一头与单向阀(5)的进气口相接，所述单向阀(5)的出气口安装在气罐(6)底部的进口处，且单向阀(5)的出气口与气罐(6)的内腔相通，气罐(6)上部的出口通过气管(8)与阀套(9)上的进气口(9a)连接；

B、所述阀套(9)套装在阀芯(10)上，并能在阀芯(10)上转动，阀芯(10)的内端与发动机变挡杆(7)固定，在所述阀芯(10)上安装有径向穿设的传动销(21)，该传动销(21)的外端位于阀套(9)上的扇形孔(9d)中；所述阀套(9)的圆周面上还开设有两个出气口(9b、9c)，其中第一出气口(9b)、第二出气口(9c)和进气口(9a)在同一圆周上均匀分布，阀套(9)上的进气口(9a)通过阀芯(10)径向上开设的换向通道(10a)有选择地与第一出气口(9b)或第二出气口(9c)相通；

C、所述第一出气口(9b)通过第一出气管(11)与执行气缸(12)的无杆腔连通，第二出气口(9c)通过第二出气管(13)与执行气缸(12)的有杆腔连通，所述执行气缸(12)的活塞杆通过连杆(14)与驱动臂(15)的下端铰接，驱动臂(15)的上端与阀芯(10)的外端固定连接；

D、在所述阀芯(10)上还活套有操纵盘(16)，该操纵盘(16)与阀套(9)固定，并通过拉索与滚轮(17)连接，所述滚轮(17)安装在摩托车车头的操纵手把(18)上。

2.根据权利要求1所述的一种为气控变挡系统提供气源的装置，其特征在于：在所述气罐(6)的底部开设有泄压口，该泄压口位于单向阀(5)的旁边，且泄压口中装有泄压安全阀(19)。

3.根据权利要求1或2所述的一种为气控变挡系统提供气源的装置，其特征在于：在所述气罐(6)的外表面分布有散热片(6a)，该散热片(6a)与气罐(6)为一体结构。

4.根据权利要求1所述的一种为气控变挡系统提供气源的装置，其特征在于：所述发动机变挡杆(7)伸入阀芯(10)的内端，两者花键连接，由径向上穿设的锁止螺栓(20)固定，阀芯(10)的外端从阀套(9)中穿出，并通过平键与驱动臂(15)固定。

5.根据权利要求1或4所述的一种为气控变挡系统提供气源的装置，其特征在于：所述阀芯(10)上的换向通道(10a)由两段光孔组成，呈“∨”形，两光孔之间的夹角为120°。

6.根据权利要求1所述的一种为气控变挡系统提供气源的装置，其特征在于：所述操纵盘(16)通过第一、第二两根拉索(22、23)与滚轮(17)连接。

7.根据权利要求1或6所述的摩托车气控变挡装置，其特征在于：所述操纵盘(16)的内盘面与阀套(9)的外端面贴合，并通过螺钉(24)固定，该螺钉(24)的螺头位于操纵盘(9)外盘面开设的沉槽中。

Images