CN104443228A - 气动自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气动自行车，包括车架、从动轮、驱动轮、脚踏空气压缩机、气箱、气压阀和驱动气缸，从动轮、驱动轮支撑于车架，脚踏空气压缩机、气箱、驱动气缸均安装于车架，脚踏空气压缩机与气箱连通，气箱通过气压阀与驱动气缸连通，驱动气缸与驱动轮连接。本发明结构简单、使用广泛，压缩空气的产生与储存均操作方便，驱动力大，节能环保。

Description

气动自行车

技术领域

本发明涉及自行车领域，特别涉及一种利用气压驱动的自行车。

背景技术

现有的气动自行车大都保留了传统自行车上脚踏与链条组合的驱动机构，并且与气压驱动机构之间没有结构关联，压缩空气的储存和释放都是通过气压驱动机构来完成，并且仅在下坡行驶将产生的压缩空气进行储存，以补充平路或上坡行驶的驱动力，但是对于平路行驶时能够产生的压缩空气却没有储存，给使用上带来了一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是要提供一种气动自行车，解决下坡或平路行驶时都可以对产生的压缩空气进行储存的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了气动自行车，包括车架、从动轮、驱动轮、脚踏空气压缩机、气箱、气压阀和驱动气缸，从动轮、驱动轮支撑于车架，脚踏空气压缩机、气箱、驱动气缸均安装于车架，脚踏空气压缩机与气箱连通，气箱通过气压阀与驱动气缸连通，驱动气缸与驱动轮连接。

其有益效果是：脚踏空气压缩机通过踩动脚踏来压缩空气，并储存至气箱，打开气压阀，压缩空气进入驱动气缸，从而驱动驱动轮前进，因此只要踩动脚踏就可以通过脚踏空气压缩机来压缩空气并储存，实现了下坡或平路行驶时都可以储存压缩空气，扩大了使用范围。

在一些实施方式中，脚踏空气压缩机包括泵体、柱塞、脚踏轴、偏心轴、偏心轮轴承、压缩气缸、进气孔、吸气钢球、吸气弹簧、出气孔、压气钢球和压气弹簧，泵体安装于车架，脚踏轴可转动地穿过并密封于泵体，脚踏轴套设有偏心轴，偏心轴套设有偏心轮轴承，偏心轴、偏心轮轴承均置于泵体内，泵体内设有压缩气缸，柱塞安装于压缩气缸内，柱塞抵靠于偏心轮轴承，进气孔、出气孔均与压缩气缸连通，出气孔与气箱连通，进气孔内设有吸气弹簧，吸气弹簧连接有用于关闭进气孔的吸气钢球，出气孔内设有压气弹簧，压气弹簧连接有用于关闭出气孔的压气钢球。

其有益效果是：由于踩动脚踏轴转动，带动偏心轴转动，从而偏心轮轴承摆动，推动柱塞往复运动。当柱塞向内运动时，容积增大，气压降低，出气孔被压气钢球关闭，空气由进气孔进入压缩气缸；当柱塞向外运动时，压缩空气，进气孔被吸气钢球关闭，压气弹簧压缩，压气钢球打开，压缩空气由出气孔排出。随着偏心轴转动，通过柱塞反复吸气、压气，因此可以实现产生压缩空气并储存至气箱，为增加上坡行驶的驱动力提供了能量。

在一些实施方式中，脚踏轴的一端套设有安装于泵体的阀盖，并依次通过第一密封圈、第一轴承安装于阀盖，另一端依次通过第二密封圈、第二轴承安装于泵体。

其有益效果是：阀盖方便拆卸，轴承有利于脚踏轴的旋转，密封圈保证了脚踏轴与阀盖、泵体的密封良好。

在一些实施方式中，泵体内设有用于放置偏心轴、偏心轮轴承的泵腔，偏心轴套于脚踏轴并由键连接，偏心轮轴承的内圈套装于偏心轴，并通过偏心轴上的轴肩轴向定位。

其有益效果是：保证了脚踏轴与偏心轴、偏心轴与偏心轮轴承的轴向安装的可靠性。

在一些实施方式中，泵腔的两侧各连通有一个压缩气缸，每个压缩气缸的外侧通过柱塞盖密封，柱塞盖安装于泵体，每个压缩气缸内安装一个柱塞，每个柱塞与柱塞盖之间设有复位弹簧，每个柱塞抵靠于偏心轮轴承的外圈。

其有益效果是：随着偏心轴的旋转，两个柱塞反复吸气、压气，产生压缩空气。

在一些实施方式中，气动自行车还包括进气通道和出气通道，进气孔、出气孔分别通过进气螺堵、出气螺堵密封，进气螺堵与进气通道连通，进气通道与进气孔通过吸气钢球关闭，出气螺堵与出气通道连通，出气通道与出气孔通过压气钢球关闭，出气通道与气箱连通。

其有益效果是：采用螺堵密封，增强了进气孔、出气孔的密封性，提高了压缩空气的工作效率。

在一些实施方式中，出气通道与气箱通过单向阀连通，气箱上连通有安全阀。

其有益效果是：单向阀防止气流倒流，安全阀防止气箱内气压过大，因此起到了对气动系统的保护作用。

在一些实施方式中，驱动气缸包括两个气缸，两个气缸上分别连接有一个换向阀，每个气缸的缸体端连接于车架，并能够相对车架摆动，每个气缸的活塞杆端与驱动轮连接。

其有益效果是：由于储存于气箱内的压缩空气经换向阀流入一个气缸，推动活塞杆完成一个行程的运动，从而驱动驱动轮前进了半圈，同时另一个气缸的换向阀换向，并推动活塞杆完成一个行程的运动，从而驱动驱动轮继续前进半圈，往复运动，因此可以实现将压缩空气的气压转换为驱动轮的驱动力，提高了能量转化的效率。

在一些实施方式中，每个气缸包括缸体、活塞杆、缸盖和锥套，缸体的一端与车架连接，并能够相对车架转动，缸体的另一端通过缸盖盖合，并通过套于活塞杆的轴用密封圈与缸体密封，活塞杆的活塞端连接有锥套，活塞端通过套设孔用密封圈与缸体密封，换向阀安装于缸体，且锥套抵靠于换向阀的阀芯，活塞杆的杆头端与驱动轮连接。

其有益效果是：增加了气缸中活塞杆的密封性，提高了活塞杆驱动驱动轮的工作效率，同时采用锥套增加了换向阀的灵敏度，增强了气压传动的精度。控制换向阀的换向，即控制气缸的伸缩作用。

在一些实施方式中，气压阀为调速阀。

其有益效果是：调速阀用于对储存的压缩空气调节流速，从而控制驱动轮的转速，因此提高了气动自行车的可操控性。

本发明的有益效果在于：结构简单，压缩空气的产生与储存均操作方便，驱动力大，节能环保。

附图说明

图1为本发明一实施方式的气动自行车的结构示意图；

图2为图1所示气动自行车的气动系统原理图；

图3为图1所示脚踏空气压缩机的主视剖视图；

图4为图1所示脚踏空气压缩机的左视剖视图；

图5为图1所示驱动气缸的主视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明一种实施方式的气动自行车。

如图1、2、3所示，该气动自行车包括车架1、从动轮2、驱动轮3、脚踏空气压缩机4、气箱5、气压阀和驱动气缸7，从动轮2、驱动轮3的中心通过车轴、轴承支撑于车架1，气箱5通过螺栓固定在车架1上。

气压阀优先为调速阀6，调速阀6与车架1的把手固定为一体，出气通道414通过气管与单向阀8、气箱5连通，气箱5与安全阀9由气管连通，气箱5通过气管将调速阀6、每个换向阀10连通。

如图3、4所示，脚踏空气压缩机4包括泵体401、柱塞402、脚踏轴403、偏心轴404、偏心轮轴承405、压缩气缸406、进气孔407、吸气钢球408、吸气弹簧409、出气孔410、压气钢球411、压气弹簧412、进气通道413和出气通道414，泵体401通过螺栓固定于车架1。

脚踏轴403从泵体401的中心穿过，脚踏轴403的后端套设有阀盖11，并依次通过第一密封圈12、第一轴承13安装于阀盖11，阀盖11与泵体401螺栓连接，脚踏轴403的前端依次通过第二密封圈12a、第二轴承13a安装于泵体401。

偏心轴404套于脚踏轴403外并由键连接，并且置于泵腔415内。偏心轮轴承405的内圈套装在偏心轴404外，并通过偏心轴404上的轴肩轴向定位，偏心轮轴承405也置于泵腔415内。

泵腔415的两侧各连通有一个压缩气缸406，每个压缩气缸406的外侧通过柱塞盖14密封，柱塞盖14与泵体401螺栓连接，每个压缩气缸406内密封安装一个柱塞402，每个柱塞402与柱塞盖14之间设有复位弹簧15，每个柱塞402抵靠于偏心轮轴承405的外圈。

每个压缩气缸406的两侧分别通过管道与进气孔407、出气孔410连通，出气孔410依次与出气通道9、气箱5连通，吸气弹簧409的上端压紧进气孔407的顶部，吸气弹簧409的下端连接吸气钢球408，进气孔407的底部由进气螺堵416密封，进气螺堵416与泵体401螺纹连接固定，进气螺堵416与进气通道413连通。出气孔410的顶部由出气螺堵417密封，出气螺堵417与与泵体401螺纹连接固定，出气螺堵417与出气通道414连通，压气弹簧412的上端压紧出气螺堵417，压气弹簧412的下端连接压气钢球411。

如图2、5所示，驱动气缸7包括第一气缸71和第二气缸72，第一气缸71、第二气缸72分别连接一个换向阀10，第一气缸71、第二气缸72均包括缸体73、活塞杆74、缸盖75和锥套76，缸体73的左端与车架1铰接，缸体73的右端由缸盖75盖合，并通过套于活塞杆74的轴用密封圈77与缸体73密封，活塞杆74的左端依次套有锥套76、活塞78，并通过螺母、垫圈固定，活塞78上套有孔用密封圈79与缸体73密封，换向阀10与缸体73螺纹连接固定，锥套76抵靠于换向阀10的阀芯101，活塞杆74的右端与转盘31铰接，并通过连杆32与驱动轮3的中心铰接，转盘31与驱动轮3通过螺栓连接固定。

如图1、2、3、4所示，该气动自行车的工作原理如下：用脚蹬下脚踏轴403旋转，带动偏心轴404旋转，从而偏心轮轴承405摆动，推动泵腔415两侧的柱塞402往复运动，当柱塞402向内运动时，容积增大，气压降低，压气钢球411落下，关闭出气通道414，同时吸气钢球408抬起并压缩吸气弹簧409，进气通道413打开、吸气，空气由进气通道413、进气孔407进入压缩气缸406；当柱塞402向外运动时，复位弹簧15被压缩，空气被压缩，吸气钢球408被吸气弹簧409压下关闭，同时压气弹簧412被压缩，压气钢球411抬起，打开出气通道414、压气，压缩空气由出气孔410、出气通道414输出，经过单向阀8进入气箱5储存，气压超过调定值时，安全阀9打开，确保系统安全。

当压气弹簧412复位及复位弹簧15复位时，柱塞402再次向内运动，因此实现了往复运动，两个柱塞402反复吸气、压气，产生压缩空气。

当调速阀6打开时，压缩空气经过换向阀10进入第一气缸71的a口和第二气缸72的d口，此时第一气缸71的活塞杆74伸出，第二气缸72的活塞杆74缩回，推动转盘31及驱动轮3转动，同时第一气缸71气压推动第一气缸71上换向阀10的阀芯101向外，第二气缸72气压推动第二气缸72上换向阀10的阀芯101向内，当第一气缸71的活塞杆74伸出，第二气缸72的活塞杆74缩回一个行程后，驱动轮3转动半圈。第二气缸72的锥套76推动换向阀10的阀芯101换向，压缩空气经过第二气缸72的换向阀10进入第二气缸72的c口和第一气缸71的b口，第一气缸71的活塞杆74缩回，第二气缸72的活塞杆74伸出，同时第二气缸72气压推动第二气缸72的换向阀10的阀芯101向外，第一气缸71气压推动第一气缸71上换向阀10的阀芯101向内，推动转盘31及驱动轮3继续转动，当第一气缸71的活塞杆74缩回，第二气缸72的活塞杆74伸出一个行程后，驱动轮3再转动半圈，往复运动，驱动轮3整圈地转动前进。

当调速阀6的开度加大时，气压增大，驱动轮3转动速度加快，当调速阀6的开度减小时，气压减小，驱动轮3转动速度减慢。当关闭调速阀6时，气压为零，驱动轮3停止转动，实现了气动自行车的行驶过程。

该气动自行车采用脚踏驱动空气压缩机4将压缩空气储存到气箱5里，用压缩空气带动驱动气缸7，驱动自行车行走，不用链条，驱动力矩大，控制方便，节能环保。下坡或平路行驶时都可以充气，上坡释放气压驱动，不用费劲，节能省力，扩大了使用范围。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.气动自行车，其特征在于，包括车架(1)、从动轮(2)、驱动轮(3)、脚踏空气压缩机(4)、气箱(5)、气压阀和驱动气缸(7)，所述从动轮(2)、驱动轮(3)支撑于车架(1)，所述脚踏空气压缩机(4)、气箱(5)、驱动气缸(7)均安装于车架(1)，所述脚踏空气压缩机与所述气箱(5)连通，所述气箱(5)通过气压阀与驱动气缸(7)连通，所述驱动气缸(7)与所述驱动轮(3)连接。

2.根据权利要求1所述的气动自行车，其特征在于，所述脚踏空气压缩机(4)包括泵体(401)、柱塞(402)、脚踏轴(403)、偏心轴(404)、偏心轮轴承(405)、压缩气缸(406)、进气孔(407)、吸气钢球(408)、吸气弹簧(409)、出气孔(410)、压气钢球(411)和压气弹簧(412)，所述泵体(401)安装于车架(1)，所述脚踏轴(403)可转动地穿过并密封于泵体(401)，所述脚踏轴(403)套设有偏心轴(404)，所述偏心轴(404)套设有偏心轮轴承(405)，所述偏心轴(404)、偏心轮轴承(405)均置于泵体(401)内，所述泵体(401)内设有压缩气缸(406)，所述柱塞(402)安装于压缩气缸(406)内，所述柱塞(402)抵靠于偏心轮轴承(405)，所述进气孔(407)、出气孔(410)均与所述压缩气缸(406)连通，所述出气孔(410)与所述气箱(5)连通，所述进气孔(407)内设有吸气弹簧(409)，所述吸气弹簧(409)连接有用于关闭进气孔(407)的吸气钢球(408)，所述出气孔(410)内设有压气弹簧(412)，所述压气弹簧(412)连接有用于关闭出气孔(410)的压气钢球(411)。

3.根据权利要求2所述的气动自行车，其特征在于，所述脚踏轴(403)的一端套设有安装于泵体(401)的阀盖(11)，并依次通过第一密封圈(12)、第一轴承(13)安装于阀盖(11)，另一端依次通过第二密封圈(12a)、第二轴承(13a)安装于泵体(401)。

4.根据权利要求3所述的气动自行车，其特征在于，所述泵体(401)内设有用于放置偏心轴(404)、偏心轮轴承(405)的泵腔(415)，所述偏心轴(404)套于脚踏轴(403)并由键连接，所述偏心轮轴承(405)的内圈套装于偏心轴(404)，并通过偏心轴(404)上的轴肩轴向定位。

5.根据权利要求4所述的气动自行车，其特征在于，所述泵腔(415)的两侧各连通有一个压缩气缸(406)，每个所述压缩气缸(406)的外侧通过柱塞盖(14)密封，所述柱塞盖(14)安装于泵体(401)，每个所述压缩气缸(406)内安装一个柱塞(402)，每个所述柱塞(402)与所述柱塞盖(14)之间设有复位弹簧(15)，每个所述柱塞(402)抵靠于偏心轮轴承(405)的外圈。

6.根据权利要求2或5所述的气动自行车，其特征在于，还包括进气通道(413)和出气通道(414)，所述进气孔(407)、出气孔(410)分别通过进气螺堵(416)、出气螺堵(417)密封，所述进气螺堵(416)与所述进气通道(413)连通，所述进气通道(413)与所述进气孔(407)通过吸气钢球(408)关闭，所述出气螺堵(417)与所述出气通道(414)连通，所述出气通道(414)与所述出气孔(410)通过压气钢球(411)关闭，所述出气通道(414)与所述气箱(5)连通。

7.根据权利要求6所述的气动自行车，其特征在于，所述出气通道(414)与所述气箱(5)通过单向阀(8)连通，所述气箱(5)上连通有安全阀(9)。

8.根据权利要求1或7所述的气动自行车，其特征在于，所述驱动气缸(7)包括两个气缸，两个气缸上分别连接有一个换向阀(10)，每个所述气缸的缸体端连接于车架(1)，并能够相对车架(1)转动，每个所述气缸的活塞杆端与所述驱动轮(3)连接。

9.根据权利要求8所述的气动自行车，其特征在于，每个所述气缸包括缸体(73)、活塞杆(74)、缸盖(75)和锥套(76)，所述缸体(73)的一端与所述车架(1)连接，并能够相对车架(1)摆动，所述缸体(73)的另一端通过缸盖(75)盖合，并通过套于活塞杆(74)的轴用密封圈(77)与所述缸体(73)密封，所述活塞杆(74)的活塞端连接有锥套(76)，所述活塞端通过套设孔用密封圈(79)与所述缸体(73)密封，所述换向阀(10)安装于缸体(73)，且锥套(76)抵靠于所述换向阀(10)的阀芯，所述活塞杆(74)的杆头端与所述驱动轮(3)连接。

10.根据权利要求1或9所述的气动自行车，其特征在于，所述气压阀为调速阀(6)。