CN103979060B - 一种气动自行车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新型高效的气动自行车。该自行车采用高效的气路系统：自行车启动时采用双气缸做功方式，匀速行驶时采用单气缸做功方式，节能而又高效。自行车采用的鸭嘴式离合器有两个行程，即工作行程和快退行程，实现了链条的单向旋转。自行车不使用电气控制时，鸭嘴式离合器保持与链条的分离状态，链条可以双向运动，实现了由电气控制到人工操作的切换。自行车自重约35Kg，载荷100Kg时最高时速35Km/h，充气时间约十分钟，一次充气可行驶45Km，充气成本不足一元。

Description

一种气动自行车

技术领域

本发明涉及一种交通代步工具，更具体地说，涉及一种气动自行车。

背景技术

自行车是一种健康、方便、环保的代步工具，但是自行车一般只适合在路程较短时使用，而且速度较慢。在路面坡度较大或者天气恶劣的情况下问题尤为突出。

目前，市场上还有电动自行车和以气压马达为驱动的气动自行车，在一定程度上解决了上述问题。但是电动自行车消耗电能，而我国目前还是以火力发电为主，从而间接的造成了环境污染。此外电动自行车的电池回收等问题仍难以克服，在我国部分地区，电动自行车已被禁止使用。而气压马达对气体的利用率极低，对压缩气体和能源造成了极大浪费。

发明内容

本发明提供一种新型高效的气动自行车，包括车体1、车轮2、链条3、前链轮4，还包括里程表5、霍尔转把6、鸭嘴离合器Ⅰ7、鸭嘴离合器Ⅱ8、气瓶9、气缸Ⅰ10、气缸Ⅱ11和电磁阀。

所述霍尔转把6安装在普通自行车转把位置，取代了自行车转把；所述里程表5安装在霍尔转把6上；所述气瓶9通过支架固定在车体后部；所述气缸Ⅰ10固定在前链轮4左边，所述气缸Ⅱ11固定在车体后端的支架上；所述气缸的进气口处装有电磁阀；所述鸭嘴离合器Ⅰ7和气缸Ⅰ10的气缸杆连接；所述鸭嘴离合器Ⅱ8和气缸Ⅱ11的气缸杆连接；自行车链条3穿过两个鸭嘴离合器。

所述鸭嘴离合器Ⅰ7和鸭嘴离合器Ⅱ8都包括基座12、轨道板13、离合下颚14、链条夹下页15、离合上颚16、链条夹上页17和导轮18。

气缸杆穿过所述基座12上的孔，基座12可以在气缸杆上滑动；所述轨道板13固定安装在气缸杆前端，轨道板13上有轨道19；所述离合下颚14和基座12铰接，离合下颚14上有导柱20，导柱20和轨道板13上的轨道19配合安装；

基座12上有链条孔21，自行车链条3穿过链条孔21；离合下颚14和轨道板13位于链条3同侧；离合上颚16位于链条另一侧，固定在基座12上；链条夹上页17和链条夹下页15分别固定在离合上颚16和离合下颚14上，链条夹上页17和链条夹下页15位置相对，咬合时夹紧链条，分开时链条可自由通过；导轮18安装在离合上颚16前端。

所述气动自行车还包括控制系统，控制系统包括单片机、霍尔传感器和比较器；所述霍尔传感器对车轮转速进行检测，并输出电平信号，电平信号输入比较器，比较器输出脉冲信号，脉冲信号提供给单片机;单片机计算后对气缸进行控制，从而调节输出功率。

所述单片机采用STC12C2052AD型单片机；霍尔传感器采用CS3020型。

本发明的有益效果是，公开了一种新型高效的气动自行车。该自行车采用高效的气路系统：自行车启动时采用双气缸做功方式，匀速行驶时采用单气缸做功方式，节能而又高效。本发明的自行车采用的鸭嘴式离合器有两个行程，即工作行程和快退行程，实现了链条的单向旋转。自行车不使用电气控制时，鸭嘴式离合器保持与链条的分离状态，链条可以双向运动，实现了由电气控制到人工操作的切换，并且本发明中的自行车一次充气可行驶45Km，充气成本不足一元，经济高效。

附图说明

图1是气动自行车示意图；

图2是鸭嘴离合器示意图；

图3是自行车控制系统中的测速电路图；

图4是自行车气路图；

图5是自行车气动自行车工作流程图。

其中，1、车体2、车轮3、链条4、前链轮

5、里程表6、霍尔转把7、鸭嘴离合器Ⅰ8、鸭嘴离合器Ⅱ

9、气瓶10、气缸Ⅰ11、气缸Ⅱ12、基座

13、轨道板14、链条夹下页15、离合上颚16、链条夹上页

17、链条夹上页18、导轮19、轨道20、导柱

21、链条孔。

具体实施方式

现结合具体实施方式，进一步说明本发明提供的气动自行车，如图1所示，其包括车体1、车轮2、链条3、前链轮4，其特征在于：所述自行车还包括里程表5、霍尔转把6、鸭嘴离合器Ⅰ7、鸭嘴离合器Ⅱ8、气瓶9、气缸Ⅰ10、气缸Ⅱ11和电磁阀。

所述霍尔转把6安装在普通自行车转把位置，取代了自行车转把；所述里程表5安装在霍尔转把6上；所述气瓶9通过支架固定在车体后部；所述气缸Ⅰ10固定在前链轮4左边，所述气缸Ⅱ11固定在车体后端的支架上；所述气缸的进气口处装有电磁阀；所述鸭嘴离合器Ⅰ7和气缸Ⅰ10的气缸杆连接；所述鸭嘴离合器Ⅱ8和气缸Ⅱ11的气缸杆连接；自行车链条3穿过两个鸭嘴离合器。

如图2所示，所述鸭嘴离合器Ⅰ7和鸭嘴离合器Ⅱ8包括基座12、轨道板13、离合下颚14、链条夹下页15、离合上颚16、链条夹上页17和导轮18。

气缸杆穿过所述基座12上的孔，基座12可以在气缸杆上滑动；所述轨道板13固定安装在气缸杆前端，轨道板13上有轨道19；所述离合下颚14和基座12铰接，离合下颚14上有导柱20，导柱20和轨道板13上的轨道19配合安装。

基座12上有链条孔21，自行车链条3穿过链条孔21；离合下颚14和轨道板13位于链条3同侧；离合上颚16位于链条另一侧，固定在基座12上；链条夹上页17和链条夹下页15分别固定在离合上颚16和离合下颚14上，链条夹上页17和链条夹下页15位置相对，咬合时夹紧链条，分开时链条可自由通过；导轮18安装在离合上颚16前端。

自行车采用链条传动将气缸的直线运动变换为车轮的转动。链传动的使用范围是传动功率一般为100kW以下，效率在0.92～0.96之间，传动比i不超过7，传动速度一般小于15m/s。离合机构采用超越离合器和自行设计的鸭嘴离合相结合。超越离合器（标准件），它一端轴孔接主动轴，另一端轴孔接从动轴，当外环不动，主动轴顺时针或逆时针转动时，从动轴也同步转动，而当从动轴受外力矩的作用时，顺时针或逆时针都不能转动。常与滚珠丝杠副或其它部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用作为精确定位，传递力矩或切断力矩的传递。

鸭嘴式离合机构的工作原理：

鸭嘴式离合器有两个行程，即工作行程和快退行程。在工作行程时，气缸连杆与可转动的离合下颚14行成了一个曲柄滑块机构，连杆推动离合下颚14绕铰链旋转。使离合下颚14与链条3的夹角变小，直至离合下颚14上面的链条夹下页15与链条3紧紧咬合，使链条夹下页15与链条3保持相对静止实现静摩擦。在静摩擦力的作用下鸭嘴式离合器推动车辆单向运动。在快退行程时气缸连杆带动离合下颚14绕铰链逆向旋转，鸭嘴式离合器离合下颚14与链条3分离，带动链条夹下页15与链条3分离，链条3无旋转运动。鸭嘴式离合器的工作行程与快退行程实现了链条3的单向旋转，并且在不使用电气控制时两鸭嘴式离合器保持与链条3分离，链条3可以双向运动，实现了由电气控制到人工操作的切换。

鸭嘴离合器工作工程如下：

(1)气缸与链条之间采用特有的鸭嘴式离合机构连接；

(2)当气缸杆推出时与其连接的开有轨道19的轨道板13，迫使轨道内的导柱20上升，导柱20的上升即是离合下颚14的上升，链条夹下页15也同时上升与链条夹上页17配合咬合链条3的凹陷部分使链条3与气缸一块动作；

(3)当气缸收回时轨道板13后退，离合下颚14下降，使气缸与链条3离开。

为了保证链条与鸭嘴式离合器的平稳接触，在鸭嘴式离合器上面加了导轮18，可实现鸭嘴式离合器在导轮18的作用下沿链条的方向运动，使鸭嘴式离合器工作更加稳定。

如图3所示，所述气动自行车还包括控制系统，控制系统包括单片机、霍尔传感器和比较器；所述霍尔传感器对车轮转速进行检测，并输出电平信号，电平信号输入比较器，比较器输出脉冲信号，脉冲信号提供给单片机;单片机计算后对气缸进行控制，从而调节输出功率。所述单片机采用STC12C2052AD型单片机；霍尔传感器采用CS3020型。

当元件敏感面磁场强弱变化时，其输出为1.0V～4.2V连续线性变化(若电源供电为5V)。里程表显示用的是1602LCD液晶,也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。测速机构控制电路采用霍尔测速。当车轮转动时，霍尔元件输出连续脉冲信号，此时的车速计算就是将脉冲频率转换为车轮的转速。

根据图4说明自行车气路系统工作过程如下：

(1)气动自行车启动时，气缸a和气缸b的杆伸出，阀a和阀b得电，阀c和阀d失电，气缸a和气缸b的杆收回，推动链条运动；

(2)连续工作几个周期后，车被启动起来，速度达到一定值，接下来就是单缸运行，阀a得电，阀b失电，阀c和阀d得电，阀a、阀c、阀d工作在右位，气缸a有杆腔排出的气经阀d的右位进入到气缸b的右位，使气缸b的杆收回，同时节省了一部分气体；

(3)阀a失电，阀b得电，阀c和阀d得电，阀b、阀c、阀d工作在右位，气缸b有杆腔排出的气体经阀d的右位进入到气缸a的有杆腔，使气缸a的杆收回，同时又节省了一部分气体；

上述过程周而复始，循环往复，节能而又高效。

根据图5说明自行车工作过程：

开机先判断速度，车速低于某一值时，双缸同时动作；当大于此值时单缸交替省气运行；停机时气缸全部收回，使鸭嘴式离合离开，不影响倒车。具体过程如下：

(1)开机检测刹车状态，如果为刹车状态，控制器断开电磁阀，气缸停止运行,否则进行下一步；

(2)检测霍尔把手状态，如果输出电压为0，车辆静止，否则进行下一步；

(3)对霍尔把手信号进行处理，控制两个气缸同时动作；

(4)检测后轮速度，并在显示盘上显示；

(5)检测速度，如果大于设定速度，则切换为两气缸交替工作状态，从而保持设定速度；如果速度小于设定速度，则保持双气缸工作状态，从而进一步加速以达到设定速度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种气动自行车，包括车体(1)、车轮(2)、链条(3)、前链轮(4)，其特征在于：所述自行车还包括里程表(5)、霍尔转把(6)、鸭嘴离合器Ⅰ(7)、鸭嘴离合器Ⅱ(8)、气瓶(9)、气缸Ⅰ(10)、气缸Ⅱ(11)和电磁阀；

所述霍尔转把(6)安装在普通自行车转把位置，取代了自行车转把；所述里程表(5)安装在霍尔转把(6)上；所述气瓶(9)通过支架固定在车体后部；所述气缸Ⅰ(10)固定在前链轮(4)左边，所述气缸Ⅱ(11)固定在车体后端的支架上；所述气缸Ⅰ(10)和气缸Ⅱ(11)的进气口处都装有电磁阀；所述鸭嘴离合器Ⅰ(7)和气缸Ⅰ(10)的气缸杆连接；所述鸭嘴离合器Ⅱ(8)和气缸Ⅱ(11)的气缸杆连接；自行车链条(3)穿过两个鸭嘴离合器；

所述鸭嘴离合器Ⅰ(7)和鸭嘴离合器Ⅱ(8)分别都包括基座(12)、轨道板(13)、离合下颚(14)、链条夹下页(15)、离合上颚(16)、链条夹上页(17)和导轮(18)；

气缸杆穿过所述基座(12)上的孔，基座(12)在气缸杆上滑动；所述轨道板(13)固定安装在气缸杆前端，轨道板(13)上有轨道(19)；所述离合下颚(14)和基座(12)铰接，离合下颚(14)上有导柱(20)，导柱(20)和轨道板(13)上的轨道(19)配合安装；

基座(12)上有链条孔(21)，自行车链条(3)穿过链条孔(21)；离合下颚(14)和轨道板(13)位于链条(3)同侧；离合上颚(16)位于链条另一侧，固定在基座(12)上；链条夹上页(17)和链条夹下页(15)分别固定在离合上颚(16)和离合下颚(14)上，链条夹上页(17)和链条夹下页(15)位置相对，咬合时夹紧链条，分开时链条可自由通过；导轮(18)安装在离合上颚(16)前端；

所述的气动自行车还包括控制系统，控制系统包括单片机、霍尔传感器和比较器；所述霍尔传感器对车轮转速进行检测，并输出电平信号，电平信号输入比较器，比较器输出脉冲信号，脉冲信号提供给单片机；单片机计算后对气缸进行控制，从而调节输出功率；

所述单片机采用STC12C2052AD型单片机；霍尔传感器采用CS3020型。