CN103979060B - 一种气动自行车 - Google Patents
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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
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。
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