CN108457836B - 用于充气产品的高压力电动充气泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于充气产品的高压力电动充气泵，包括外壳、活塞腔、活塞、活塞驱动结构；活塞驱动结构包括第一马达、第二马达、活塞杆和从动大齿轮，第一马达、第二马达安装在外壳上，从动大齿轮安装在外壳内并能绕自身轴线旋转，活塞杆的前端与活塞连接，活塞杆的后端通过带动轴与从动大齿轮的端面转动连接，第一马达的输出轴上安装有与从动大齿轮直接或间接啮合的第一主动小齿轮，第二马达的输出轴上安装有与所述从动大齿轮直接或间接啮合的第二主动小齿轮，第一主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比小于第二主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比，工作时，第一马达和第二马达只能择一进行工作。该气泵高压充气时充气压力大、性能表现优秀，而且电流损耗在可接受的范围内，并且马达不会产生过热。

Description

用于充气产品的高压力电动充气泵

技术领域

本发明涉及一种用于充气产品的高压力电动充气泵。

背景技术

活塞式电动充气泵具有充气压力大，但充气速度慢、产气量小的特点。离心风机式电动充气泵具有充气量大，充气速度快，但充气压力低的特点。为实现能进行高低压充气，如专利号为ZL 200820121455.9(公告号为CN201258841Y)的中国实用新型专利《一种高低压充气泵》均披露的电动充气泵，包括壳体，设置在壳体内的第一电机，由第一电机所驱动的第一活塞，第一活塞设置在第一气缸内，第一气缸上设有出气口和入气口，出气口连接出气管，第一电机连接单片机控制模块的第一控制信号输出端，单片机控制模块的第二控制信号输出端连接第二电机，所述第二电机驱动离心风机，所述离心风机的入口连通大气，所述离心风机的出口连接所述出气管；出气管内设有用于感应被充气物体的内腔压力的第一压力传感器，第一压力传感器连接所述单片机控制模块的第一压力信号输入端，所述出气管的入气口处设有限制气流流向的单向阀。该充气泵即可快速充气，又可在高压下充气。

这种高低压电动气泵存在以下问题：采用两种充气模式使得充气泵体积较大，另外内部结构复杂。在这最近三年内，为了使充气产品更加坚硬、表现更优秀，充气产品的压力，尤其是在SUP这个市场，压力几乎翻倍了。目前市场上的活塞式电动充气泵，要达到这个压力，都有以下的问题：1、过热，尤其是马达。2、电流损耗搞，因此需要高能量的电池，但这样会导致不能使用比如汽车上点烟器这种的接头，因为设计时不能达到如此高的电流，如果用小的马达，电流损耗可接受，但气流量及整体表现就很低端。3、传统电动气泵补气时，气体从外壳的内腔通过活塞上的单向阀或者活塞外周与活塞腔内壁之间产生的间隙进入到前活塞腔补气，马达运作过程中，马达电刷的粉末会通过补气的气流具有前活塞腔进入到充气产品内部，会搞脏或损坏充气产品；另外后活塞腔的空气会通过马达，气流温度较高，不能很好对活塞腔及活塞进行冷却。

综上所述，现有高低压电动气泵还可做进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单合理、体积小且能实现高低压充气的用于充气产品的高压力电动充气泵，该气泵高压充气时充气压力大、性能表现优秀，而且电流损耗在可接受的范围内，并且马达不会产生过热。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于充气产品的高压力电动充气泵，包括外壳，外壳的前端形成有与外壳内腔连通的活塞腔，活塞腔内设有能前后滑移的活塞，活塞外周与活塞腔内孔壁之间设有密封圈，活塞将活塞腔分成前活塞腔和后活塞腔，前活塞腔的前部具有充气口，充气口处设有仅允许前活塞腔内气体排出的第一单向阀，外壳内设有带动活塞往复移动的活塞驱动结构；其特征在于：所述活塞驱动结构包括第一马达、第二马达、活塞杆和从动大齿轮，所述第一马达、第二马达安装在外壳上，所述从动大齿轮安装在外壳内并能绕自身轴线旋转，所述活塞杆的前端与活塞连接，活塞杆的后端通过带动轴与从动大齿轮的端面转动连接，所述第一马达的输出轴上安装有与所述从动大齿轮直接或间接啮合的第一主动小齿轮，所述第二马达的输出轴上安装有与所述从动大齿轮直接或间接啮合的第二主动小齿轮，所述第一主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比小于第二主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比，工作时，所述第一马达和第二马达只能择一进行工作。

作为优选，上述第一主动小齿轮和第二主动小齿轮均直接与从动大齿轮啮合，第一主动小齿轮的齿数大于第二主动小齿轮的齿数。该减速齿轮传动结构最为简单，通过第一主动小齿轮的齿数大于第二主动小齿轮的齿数，使得第一主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比小于第二主动小齿轮与从动大齿轮之间的减速比。当然，第一主动小齿轮和第二主动小齿轮与从动大齿轮之间还可通过减速齿轮组传动啮合。

传统的电动气泵补气时，气体从外壳的内腔再通过活塞上的单向阀或者活塞外周与活塞腔内壁之间产生的间隙进入到前活塞腔补气，马达运作过程中，马达电刷的粉末会通过补气的气流具有前活塞腔进入到充气产品内部，会搞脏或损坏充气产品。为避免这一情况的发生，作为改进，上述前活塞腔的前部还设有第一进气口，第一进气口上设有仅允许外界气体进入前活塞腔内的第二单向阀，在活塞往复移动过程中，密封圈始终使前活塞腔和后活塞腔之间形成气密封。该结构通过第一进气口对活塞腔的前活塞腔进行补气，因此无需从后活塞腔进行补气，避免污物(比如马达的刷子的粉末)搞脏或损坏充气产品，另外气流不从电动泵的泵壳到达，而是直接从外部进入，能更好地冷却活塞腔及活塞。

为方便对后活塞腔进行补气，上述外壳上设有第二进气口。

进一步，上述第二进气口上设有仅允许外界气体进入外壳内腔的第三单向阀，所述外壳的顶壁对应安装第一马达和第二马达的位置处开有与对应的马达内部相通的冷却孔。当活塞前移时，在负压左右下，第三单向阀打开，对后活塞腔进行补气，当活塞后移时，第三单向阀关闭，外壳内受压缩的气体只能通过冷却孔排出，并对马达起到冷却作用，这样增加了一个冷却，却又不会消耗额外的能量。

作为选择，上述活塞杆的前端形成有连接盘，所述活塞固定在连接盘上，并将密封圈压制在连接盘与活塞之间。该结构便于组装，活塞杆直接固定到活塞杆上即可，但这样需要将活塞杆稍微做长点，以使工作过程中活塞杆带动活塞偏摆的角度很小，就算有点偏摆，活塞上的密封圈也会起到密封作用，不影响使用，当然也可采用传统的球头连接或铰接的方式。

更进一步改进，上述外壳包括泵壳、缸套和压盖，所述缸套通过固定在泵壳上的所述压盖而固定在泵壳的前端开口上，所述压盖将缸套的开口遮盖，所述充气口设置在压盖上，所述缸套的内腔构成所述活塞腔，泵壳的内腔构成外壳的内腔。泵壳、缸套和压盖可采用不同材质制成，如泵壳和压盖可以采用塑料直接成型，缸套采用低摩擦却高导热性的材料做(比如铝涂层特氟龙)，这样可以减少电流损耗，并快速散发热量。

作为优选，上述从动大齿轮的中心紧配有旋转轴，所述旋转轴通过轴承支承在泵壳的顶壁上。这样从动大齿轮旋转更顺畅。

同理，上述从动大齿轮偏离其旋转轴线的端面上紧配有带动轴，带动轴的中轴线与从动大齿轮的旋转轴线平行，所述带动轴通过轴承支承在活塞杆的后端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用两个马达，并通过不同的主动小齿轮同时与从动大齿轮啮合，每个主动小齿轮与从动大齿轮之间形成不同的减速比。当气泵从低压开始工作，第一马达工作，这是减速比较低(比如：只有1:5，即第一主动小齿轮旋转5圈，从动大齿轮旋转1圈)，开始工作，带动活塞开始高速运动，这样以保证大的气流量。在这个阶段内，第二马达不工作，仅仅被拖拽。当压力上升，也就是说第一马达的电流损耗开始上升，通过一个控制结构，可以是使用一个机械的或者电子的开关控制比如一个切换继电器，使第一马达停止并启动第二马达。第二马达的减速比更高(比如1:10，即第二主动小齿轮旋转10圈，从动大齿轮旋转1圈)，能达到更高的压力，并且在一个可接受的损耗范围内。在这个阶段，第一马达不工作，仅仅被拖拽。这个切换第一马达或第二马达工作的设备可以根据所达到的压力来工作，比如到10psi的时候开始切换，因此会使用一个机械的或者电子的开关控制比如一个切换继电器。也可以是根据第一马达的损耗，比如10A的时候，开始切换第一马达或第二马达工作，这种情况下就要使用一个线路板来收集电流并控制比如一个切换继电器，这种模式可以是充气泵达到最好的性能，并且电流损耗在可接受的范围内。确保马达始终在接近其最大工作效率曲线的位置工作，这就是说，在相同的工作下，所消耗的能量更小，因此更少的热量散发出来。另外当第二马达在工作的时候，第一马达在冷却，充下一个产品的时候，当第一马达工作的时候，第二马达冷却。这样就可能充更多的产品，且避免马达产生过热的情况。气泵寿命翻倍：马达的刷子使用时间减半。本气泵只有一种活塞充气模式，结构更为简单，体积小。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图一；

图2为本发明实施例的立体结构示意图二；

图3为本发明实施例去掉部分泵壳后的立体结构示意图；

图4为本发明实施例的剖视图一；

图5为本发明实施例的剖视图二；

图6为本发明实施例中活塞驱动结构的立体结构示意图；

图7为本发明实施例中泵壳去掉底盖后的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～7所示，为本发明的一个优选实施例。

一种用于充气产品的高压力电动充气泵，包括外壳1，外壳1的前端形成有与外壳1内腔连通的活塞腔S，活塞腔S内设有能前后滑移的活塞2，活塞2外周与活塞腔S内孔壁之间设有密封圈21，活塞2将活塞腔S分成前活塞腔S1和后活塞腔S2，前活塞腔S1的前部具有充气口4，充气口4处设有仅允许前活塞腔S1内气体排出的第一单向阀3a，外壳1内的后部设有带动活塞2往复移动的活塞驱动结构。

本发明的改进点在于：活塞驱动结构包括第一马达5a、第二马达5b、活塞杆6和从动大齿轮7，第一马达5a、第二马达5b安装在外壳1上，从动大齿轮7安装在外壳1内并能绕自身轴线旋转，从动大齿轮7的中心紧配有旋转轴72，旋转轴72通过轴承10支承在泵壳11的顶壁上。活塞杆6的前端与活塞2连接，活塞杆6的前端形成有连接盘61，所述活塞2固定在连接盘61上，并将所述密封圈21压制在连接盘61与活塞2之间。活塞杆6的后端通过带动轴71与从动大齿轮7的端面转动连接，从动大齿轮7偏离其旋转轴线的端面上紧配有带动轴71，带动轴71的中轴线与从动大齿轮7的旋转轴线平行，带动轴71通过轴承10支承在活塞杆6的后端。

第一马达5a的输出轴上安装有与从动大齿轮7直接或间接啮合的第一主动小齿轮8a，第二马达5b的输出轴上安装有与从动大齿轮7直接或间接啮合的第二主动小齿轮8b。

第一主动小齿轮8a与从动大齿轮7之间的减速比小于第二主动小齿轮8b与从动大齿轮7之间的减速比，即同样的带动从动大齿轮7选择一周，第一主动小齿轮8a所要旋转的圈数小于第二主动小齿轮8b所要旋转的圈数。本实施例中第一主动小齿轮8a和第二主动小齿轮8b均直接与从动大齿轮7啮合，第一主动小齿轮8a的齿数大于第二主动小齿轮8b的齿数。减速比，即减速装置的传动比，一般为齿数比。

工作时，第一马达5a和第二马达5b只能择一进行工作。这个切换第一马达5a或第二马达5b工作的设备可以根据所达到的压力来工作，比如到10psi的时候开始切换，因此会使用一个机械的或者电子的开关控制比如一个切换继电器。也可以是根据第一马达5a的损耗，比如10A的时候，开始切换第一马达5a或第二马达5b工作，这种情况下就要使用一个线路板来收集电流并控制比如一个切换继电器。

外壳1包括泵壳11、缸套12和压盖13，缸套12通过固定在泵壳11上的压盖13而固定在泵壳11的前端开口上，压盖13将缸套12的开口遮盖，充气口4和第一进气口9a均设置在压盖13上，缸套12的内腔构成活塞腔S，泵壳11的内腔构成外壳1的内腔，泵壳11又由上壳和底盖组成。

压盖13上还设有第一进气口9a，第一进气口9a上设有仅允许外界气体进入前活塞腔S1内的第二单向阀3b，在活塞2往复移动过程中，密封圈21始终使前活塞腔S1和后活塞腔S2之间形成气密封。泵壳11的底盖上设有第二进气口9b。第二进气口9b上设有仅允许外界气体进入外壳1内腔的第三单向阀3c，泵壳11的上壳的顶壁对应安装第一马达5a和第二马达5b的位置处开有冷却孔111。

第一单向阀3a、第二单向阀3b和第三单向阀3c均为呼吸片。

当大齿轮7旋转的时候，会带动活塞杆6以及所有的配件前后移动。

当活塞杆6上的活塞2从前往后移动的时候，空气从第二单向阀3b进入，并填满前活塞腔S1，因此无需从后活塞腔S2进行补气，避免污物(比如马达的刷子的粉末)搞脏或损坏充气产品，另外气流不从电动泵的泵壳11到达，而是直接从外部进入，能更好地冷却缸套12、活塞2及压盖13。同时，第三单向阀3c关闭，原来吸入到泵壳11内的空气，被推入到冷却孔111，再进入马达内部冷却马达，最后从马达后部排出到外壳外部。因此这个冷却是“免费”的，不需要额外的能量。

当活塞杆6上的活塞2从后往前移动的时候，第二单向阀3b关闭。充气的气从第一单向阀3a排出。同时，第三单向阀3c打开，让空气进入到泵壳11内。

当气泵从低压开始工作，第一马达5a工作，这是减速比较低(比如：只有1:5，就是说马达5a和小齿轮8a一分钟转10000次，大齿轮7转2000次，即第一主动小齿轮8a旋转5圈，从动大齿轮7旋转1圈)，开始工作，带动活塞2开始高速运动，这样以保证大的气流量。在这个阶段内，第二马达5b不工作，仅仅被拖拽。当压力上升，也就是说第一马达5a的电流损耗开始上升，通过一个控制结构，可以是使用一个机械的或者电子的开关控制比如一个切换继电器，使第一马达5a停止并启动第二马达5b。第二马达5b的减速比更高(比如1:10，就是说马达5a和小齿轮8a一分钟转10000次，大齿轮7转1000次。即第二主动小齿轮8b旋转10圈，从动大齿轮7旋转1圈)，能达到更高的压力，并且在一个可接受的损耗范围内。在这个阶段，第一马达5a不工作，仅仅被拖拽。这个切换第一马达5a或第二马达5b工作的设备可以根据所达到的压力来工作，比如到10psi的时候开始切换，因此会使用一个机械的或者电子的开关控制比如一个切换继电器。也可以是根据第一马达5a的损耗，比如10A的时候，开始切换第一马达5a或第二马达5b工作，这种情况下就要使用一个线路板来收集电流并控制比如一个切换继电器，这种模式可以是充气泵达到最好的性能，并且电流损耗在可接受的范围内。确保马达始终在接近其最大工作效率曲线的位置工作，这就是说，在相同的工作下，所消耗的能量更小，因此更少的热量散发出来。另外当第二马达5b在工作的时候，第一马达5a在冷却，充下一个产品的时候，当第一马达5a工作的时候，第二马达5b冷却。这样就可能充更多的产品，且避免马达产生过热的情况。气泵寿命翻倍：马达的刷子使用时间减半。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于充气产品的高压力电动充气泵，包括外壳(1)，外壳(1)的前端形成有与外壳(1)内腔连通的活塞腔(S)，活塞腔(S)内设有能前后滑移的活塞(2)，所述活塞(2)外周与活塞腔(S)内孔壁之间设有密封圈(21)，活塞(2)将活塞腔(S)分成前活塞腔(S1)和后活塞腔(S2)，前活塞腔(S1)的前部具有充气口(4)，充气口(4)处设有仅允许前活塞腔(S1)内气体排出的第一单向阀(3a)，外壳(1)内的后部设有带动活塞(2)往复移动的活塞驱动结构；其特征在于：所述活塞驱动结构包括第一马达(5a)、第二马达(5b)、活塞杆(6)和从动大齿轮(7)，所述第一马达(5a)、第二马达(5b)安装在外壳(1)上，所述从动大齿轮(7)安装在外壳(1)内并能绕自身轴线旋转，所述活塞杆(6)的前端与活塞(2)连接，活塞杆(6)的后端通过带动轴(71)与从动大齿轮(7)的端面转动连接，所述第一马达(5a)的输出轴上安装有与所述从动大齿轮(7)直接或间接啮合的第一主动小齿轮(8a)，所述第二马达(5b)的输出轴上安装有与所述从动大齿轮(7)直接或间接啮合的第二主动小齿轮(8b)，所述第一主动小齿轮(8a)与从动大齿轮(7)之间的减速比小于第二主动小齿轮(8b)与从动大齿轮(7)之间的减速比，工作时，所述第一马达(5a)和第二马达(5b)只能择一进行工作。

2.根据权利要求1所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述第一主动小齿轮(8a)和第二主动小齿轮(8b)均直接与从动大齿轮(7)啮合，第一主动小齿轮(8a)的齿数大于第二主动小齿轮(8b)的齿数。

3.根据权利要求1所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述前活塞腔(S1)的前部还设有第一进气口(9a)，第一进气口(9a)上设有仅允许外界气体进入前活塞腔(S1)内的第二单向阀(3b)，在活塞(2)往复移动过程中，所述密封圈(21)始终使前活塞腔(S1)和后活塞腔(S2)之间形成气密封。

4.根据权利要求1所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述外壳(1)上设有第二进气口(9b)。

5.根据权利要求4所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述第二进气口(9b)上设有仅允许外界气体进入外壳(1)内腔的第三单向阀(3c)，所述外壳(1)的顶壁对应安装第一马达(5a)和第二马达(5b)的位置处开有用以与对应的马达内部相通的冷却孔(111)。

6.根据权利要求5所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述活塞杆(6)的前端形成有连接盘(61)，所述活塞(2)固定在连接盘(61)上，并将所述密封圈(21)压制在连接盘(61)与活塞(2)之间。

7.根据权利要求1所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述外壳(1)包括泵壳(11)、缸套(12)和压盖(13)，所述缸套(12)通过固定在泵壳(11)上的所述压盖(13)而固定在泵壳(11)的前端开口上，所述压盖(13)将缸套(12)的开口遮盖，所述充气口(4)设置在压盖(13)上，所述缸套(12)的内腔构成所述活塞腔(S)，泵壳(11)的内腔构成外壳(1)的内腔。

8.根据权利要求7所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述从动大齿轮(7)的中心紧配有旋转轴(72)，所述旋转轴(72)通过轴承(10)支承在泵壳(11)的顶壁上。

9.根据权利要求1所述用于充气产品的高压力电动充气泵，其特征在于：所述从动大齿轮(7)偏离其旋转轴线的端面上紧配有所述带动轴(71)，带动轴(71)的中轴线与从动大齿轮(7)的旋转轴线平行，所述带动轴(71)通过轴承(10)支承在活塞杆(6)的后端。