用于自行车的手摇充气装置的制作方法

专利名称：用于自行车的手摇充气装置的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种轮胎充气装置，尤其是一种主要用于自行车的便携式手摇充气装置。中国专利(CN87204870U。公告日871226)公开了一种便携式手摇充气装置，其构成为“包括主动齿轮和带有偏心轴的从动齿轮，一连杆连接着偏心轴和活塞，气筒管壁端部装有进出气的单向阀，该装置的轴套固定地套于支承中轴部件的壳体外表面上，有一个挡片可活动地装配在主动齿轮的侧面，其长度能使在拉出时与脚拐相贴，被脚拐拨动。”其不足之处在于(1)由于曲柄滑块机构的工作力矩与轮胎的内压及活塞的面积有关，且工作力矩与内压成正比增加，因此充气效率与省力两者难以同时兼顾，通常在轮胎内压升高后，向轮胎充气变得困难。(2)该装置由一个轴套套在支承中轴部件的壳体的外表面上，再用在同一圆周互成一角度的三颗螺钉固定充气装置，因此实际所占的体积较大，未必便携，而且固定在中轴部件的外表面，因受自行车使用工况的影响，容易锈蚀，影响其耐用度。中国专利(CN88200481U。公告日881214)还公开了一种《用于自行车的自动充气装置》，其构成为摆锤固定在机壳的中心轴上，利用摆锤为动力，通过降速传动机构驱动与齿条啮合的不完全齿轮，齿条与活塞杆为一体，且在齿条的端部设置一压簧，由此构成容积式空气压缩机构，为适应不同工况的需要，在传动机构中设置了保证不完全齿轮单向传动的齿轮换向组。其不足之处在于(1)因受动力部件摆锤重量的限制(太小无法压缩弹簧，太大自行车的行驶中不平衡感觉)因此与之相适的弹簧及活塞杆面积设计有其局限性，一个工作循环所产生的充气量较小，充气效率较低，对完全跑气的车胎不尽适用。(2)由于要在行驶中自动充气，该装置须固定在轮胎的钢丝上，一个车轮就需一只，并且也容易被窃。本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述不足，而提供一种结构紧凑、体积小巧、便于携带，并且充气效率高、操作省力的手摇充气装置。本实用新型的发明目的是通过下列技术解决方案加以实现的。充气装置包括有机壳、齿轮传动机构、容积式压缩机构。手柄的转动通过齿轮传动机构中的不完全齿轮驱动与齿条同轴一体且附有导向槽的活塞杆位移，压缩通过导向杆安装在其杆端的弹簧。当不完全齿轮与齿条脱离啮合，活塞杆由弹簧驱动，压缩导管的容积、冲开单向阀，向轮胎充气。为了提高充气效率，在机壳内设置有一组活塞杆轴线相互平行且存在轴向位差的、不同步充气的容积式压缩机构，各个压缩机构的出气回路均与主导气管相连，通过压缩机构出气处设置的单向阀使出气回路交替开闭，即各压缩机构交替地向轮胎充气。本实用新型的发明目的还可以通过下述方案进一步完善，在机壳内对称设置四个容积式压缩机构，相邻压缩机构的活塞杆其中心连线与不完全齿轮轴线平行，上下两活塞杆中心连线与不完全齿轮轴线垂直。按照上述结构布置，可以最大限度地利用机壳内腔的有效空间，较大幅度地提高充气效率。 如下图1是本实用新型(双向)手摇充气装置总体结构示意图，实施例(一)。图2是图1的A－A剖面示意图，说明活塞杆的安装位置。图3是图1的机构运动简图。图4是换向齿轮组的工作示意图。图5是图3的A向示意图，说明各齿条间存在的位差。图6－图7是与齿条同轴并连为一体的活塞杆部件示意图。图8是本实用新型(单向)手摇充气装置的局剖示意图，实施例(二)。图9是图8所示的充气装置的机构运动简图。图10是布置有六个一组活塞杆的充气装置机构运动简图。实施例(三)本实用新型将结合实施例及附图作进一步的详述。实施例(一)如附图1～3所示的(双向工作)手摇充气装置，包括有用以安装齿轮机构(Z)、容积式空气压缩机构(P)的机壳(B)，用以传递工作扭矩并且可以折叠的手柄(1)、设置在各压缩机构(P)出气处的，用以形成出气回路交替开闭的单向阀(2)，以及与各出气回路相通用以连接充气装置与轮胎气门蕊的包含有连接螺帽(3′)和连接软管(3″)的主导气管(3)。手柄(1)的转动通过齿轮传动机构(Z)中的不完全齿轮(4)驱动与齿条(5)同轴一体的并附有导向槽(6)的活塞杆(8)位移，压缩通过导向杆(7)安装于活塞杆(8)一端的弹簧(9)，(弹簧(9)一端塞入活塞杆(8)的导向孔内并可在孔内滑移)。当啮合传动至不完全齿轮(4)的缺牙部分，活塞杆(8)在弹簧(9)的驱动下压缩导管(10)的容积，使导管(10)的内压骤然升高冲开设置在出气处的单向阀(2)；通过主导气管(3)向轮胎充气，构成一容积式空气压缩机构(P)。为了使充气装置具有较高的充气效率。在机壳(B)内对称安装有四个活塞杆(8)轴线相互平行，且存在轴向位差(△L)的、不同步充气的容积式压缩机构(P)，(参见图5)相邻压缩机构(P)的活塞杆(8)和(8′)或(81)和(81′)的中心连线与不完全齿轮(4)的轴线平行，上下活塞杆(8)和(81)或(8′)和(81′)中心连线与不完全齿轮(4)的轴线垂直。这种压缩机构(P)的对称布置，可以最大限度地利用机壳(B)的内腔空间。各压缩机构(P)的出气处设置有单向阀(2)，随着压缩机构(P)的工况而交替开闭，将各压缩机构(P)产生的压缩气体通过主导气管(3)向轮胎充气。事实上这种结构的布置还可以根据工况要求在机壳(B)内对称安装二至六个压缩机构(P)；相应的外形体积、充气效率、工作扭矩将随压缩机构(P)的不同布置而有所变化。从上述的容积式压缩机构(P)的工作过程可见，活塞杆(8)在弹簧(9)的驱动下才能压缩导管(10)的容积，因此除了弹簧(9)的弹力应与活塞杆(8)所压缩的导管(10)容积相适应外，还必须使与齿条啮合的不完全齿轮(4)按压缩弹簧(9)的方向转动。因此可在齿轮传动机构(Z)设置防止齿轮逆转的棘爪(15)或者布置换向齿轮组(Z1)或单向超超离合器。本实施例采用的是在齿轮传动机构(Z)中设置了双向转动、单向输出的换向齿轮组(Z1)。如图4所示的换向齿轮组(Z1)，可将与手柄(1)连接在一起主动齿轮(11)的双向转动，通过该换向齿轮组(Z1)转换成齿轮(14)的单向转动。齿轮组(Z1)的齿轮(12)和(12′)相互啮合，连杆(13)的两端与齿轮(12)和(12′)用转动付连接，(一般为轴向限位齿轮轴销空套)，连杆(13)的中点与机壳(B)铰接。当齿轮(11)顺时针转动时，由于齿轮啮合切向力的作用，连杆(13)绕铰接点逆时针摆动，齿轮(12)与齿轮(14)脱开，齿轮(11)的传动途径为齿轮(11)→齿轮(12)→齿轮(12′)→齿轮(14)。当齿轮(11)逆时针传动时，齿轮(11)的传动途径为齿轮(11)→齿轮(12)→齿轮(14)。两种传动途径均能保证齿轮(14)的单向传动，即逆时针转动。为了防止齿轮(14)的逆向回转还设置了棘爪(15)，该棘爪(15)的端部与机壳(B)铰接。图4中的齿轮(12)和(12′)齿数一般相同，如果齿数不相同，连杆(13)的铰接点不再是中点，而是两齿轮(12)、(12′)分度圆的相切点。如果为了简化转动链，本实施例的换向齿轮组(Z1)可以只用防止逆回回转的棘爪(15)直接与齿轮(11)或(14)啮合，同时手柄(1)的转向必须限定为单向转动，(在机壳B上用转动箭头图示)。如图5所示图1的A向视图，表示充气装置工作过程某一点时刻各个与活塞杆(8)连成一体的齿条(5)后端面相对于不完全齿轮(4)转动中心的位置。由图5可见不完全齿轮(4)与齿条(5)的啮合是交替进行，这样决定了压缩机构(P)是交替进行工作的，安装不完全齿轮(4)的轴承受的工作扭矩在整个工作过程基本上是均衡的、无突变现象。各齿条间位差的设计主要考虑充气装置机壳内所布置的压缩机构个数，通过不完全齿轮(4)的缺齿设计以及各个不完全齿轮缺齿部分错开的角度来加以保证。(通常按360°／n考虑，式中n为活塞杆8的个数)。如图6－图7所示的是活塞杆部件与齿条(5)同轴，附有导向槽(6)的活塞杆(8)，采用工程塑料(如MC尼龙或ABS或聚甲醛)注塑制成，一则重量轻，制造工艺简单，再则可以在导管(10)内润滑不良或无润滑的条件下工作。活塞杆(8)除外缘有齿条(5)和导向槽(6)外，中空的管状的导向孔内塞入弹簧(9)，该弹簧(9)在导向杆(7)和活塞杆(8)的导向孔作用下，可以保证只有轴向压缩而无弯曲。活塞杆(8)前端面布置有进气孔(16)，在活塞杆(8)向后位移压缩弹簧(9)的同时，O型密封圈(17)靠近活塞杆的前端面，进气孔16与大气接通，导管(10)内吸入空气，O型密封圈(17)与进气孔(16)组合构成一单向进气阀(2′)。实施例(一)中(参见附图1－7)齿轮传动机构(Z)、压缩机构(P)、手柄(1)、机壳(B)、主导气管(3)等主要零部件均采用工程塑料注塑而成。实施例(二)如图8－图9所示的单向工作的手摇充气装置，同样包括有机壳(B)，齿轮传动机构(Z)、容积式空气压缩机构(P)。与实施例不同的是一是在齿轮传动机构(Z)中，采用了一单向超越离合器(18)取代了换向齿轮组(Z1)，以保证齿轮传动机构(Z)有单向输出，也即保证不完全齿轮(4)能按工况要求的方向与齿条(5)啮合传动，压缩杆端弹簧(9)。二是在机壳(B)内上下对称布置，轴线相互平行的两个压缩机构(P)。活塞杆(8)和(81)中心连线与不完全齿轮(4)的轴线垂直。因此充气装置的体积和重量有所缩小和减轻，作为其负效应充气效率也会有所下降。如图10所示(实施例三)的手摇充气装置，布置有六个一组的活塞杆，齿轮传动机构(Z)中仅设置了棘爪(15)，以限制齿轮传动机构(Z)的逆向回转，并且简化了齿轮传动机构。齿轮传动机构(Z)中的，用以驱动活塞杆(8)的不完全齿轮(4)缺牙部分错开角度按360°／6考虑为60°。也即一个工作循环向轮胎充气六次。需要指出的是，充气装置的工作扭矩仅与压缩弹簧(9)的轴向力有关，并不随轮胎的内压升高而使工作扭矩增大。事实上机壳(B)内究竟以布置几个压缩机构(P)为宜，需要根据活塞的面积，传动速比，工作扭矩等因素综合考虑而定。本实用新型与现有技术相比具有下述优点1、结构紧凑，体积小巧，以机壳内设置有四个压缩机构的充气装置样机为例，其外形尺寸长×宽×高仅为140×68×35(mm)。2、由于充气装置大部分结构部件采用工程塑料注塑而成，外形美观，重量轻，总重约0.2kg左右，便于携带，可以解决高层住宅或外出郊游，打气筒携带不便之不足。3、由于采用至少两个压缩机构交替向轮胎充气，充气效率高，以四个压缩机构的充气装置为例，完全瘪胎，只用1.5～2分钟就可以充足气(能带人)。4、充气所需的工作扭矩仅与压缩弹簧所需的力相平衡(是一个基本恒定的值)不随轮胎内压的变化而变化，操作省力，老少皆宜。权利要求1.一种用于自行车的手摇充气装置，包括有机壳、齿轮传动机构、容积式压缩机构，其特征在于在机壳(B)内设置有一组活塞杆(8)的轴线相互平行且存在轴向位差(△L)的、不同步充气的容积压缩机构(P)，手柄(1)的转动通过齿轮传动机构(Z)中的不完全齿轮(4)驱动与齿条(5)同轴一体，并附有导向槽(6)的活塞杆(8)位移，压缩通过导向杆(7)安装在其杆端的弹簧(9)，当啮合传动至不完全齿轮(4)的缺牙部分，弹簧(9)释放，驱动活塞杆(8)压缩导管(10)的容积并冲开设置在出气处的单向阀(2)，各压缩机构(P)的出气回路均与主导气管(3)相连接。2.如权利要求1所述的充气装置，其特征在于机壳(B)内对称设置有四个一组的压缩机构(P)，相邻活塞杆(8)和(8′)或(81)和(81′)的中心连线与不完全齿轮(4)的轴线平行，上下两活塞杆(8)和(81)或(8′)和(81′)的中心连线与不完全齿轮轴线垂直。3.如权利要求1所述的充气装置，其特征在于齿轮传动机构(Z)中，设置有双向转动，单向输出的齿轮换向组(Z1)或单向超越自动离合器(18)。专利摘要本实用新型涉及主要用于自行车的手摇充气装置。现有充气装置存在体积大、携带不便或充气效率不高等缺陷。本实用新型在机壳内设置有一组活塞杆轴线相互平行，且存在有轴向位差的、不同步充气的容积式压缩机构，手柄的转动通过齿轮传动机构中的不完全齿轮驱动活塞杆压缩其杆端弹簧，弹簧释放时通过活塞杆压缩导管容积冲开出气处的单向阀，经与各出气回路相通的主导气管向轮胎交替的充气。本实用新型结构紧凑、体积小巧、便于携带并且充气效率高，操作省力。文档编号F04B33/02GK2086325SQ9020989公开日1991年10月9日 申请日期1990年7月5日 优先权日1990年7月5日发明者俞青松 申请人:俞青松