专利名称：自行车自携摆缸式变力充气装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种自行车轮胎充气装置。
现有自行车手动充气器具主要是非便携式的手压打气筒。由于它不可便携，所以不能应急，而且因操作太费力，妇幼和老弱者难以使用。
极少数自行车产品也配有便携式打气筒，其结构与普通手压打气筒基本相同，它靠弹簧的压力使自身挂在车架钢管上特制的两个弯钩之上。这种打气筒虽能随时取下进行充气，但操作费力问题仍未解决。更重要的是它的效率极低，打二百下充不足一个轮胎的气。此外还有易丢失的缺点，而且普通自行车因车架钢管上无弯钩而无法携带。
近年来新发明和设计的几十种自行车便携式充气装置，总的可分为自动和非自动二类。自动类充气装置安装在车轮上随车轮滚动，其结构较复杂，且前后轮须各安一个，车圈在使用中的变形会使自动充气装置的性能可靠性大为降低。特别是使用者必须骑着瘪了气的车进行充气，这对轮胎是一种破坏。非自动类充气装置多以车架立管为缸体，其力学原理与普通手压打气筒无异。这种充气装置对车架立管及座垫结构有特殊要求，自行车产品要配上这种装置，厂家必须改变自行车生产工艺，而改变的结果破坏了原有工艺的合理性，这是此类充气装置至今得不到应用的主要原因。此外，这类充气装置也仍未完善解决操作费力问题，而且普通自行车也无法配用。
中华人民共和国专利局1988年1月13日公报的，申请号为87200114，名称为“自行车便携省力打气筒”的实用新型属于摆缸式打气筒，具有增力效果。但其增力倍数随着活塞的推进而减小，这是一种事与愿违的结果。另外由于空间的制约使气缸容积受限，效率很低。此处需要特别指出的是，这种打气筒虽能增力，但不能减力，而减力正是本发明的突出优点之一，详见下文。
本发明的目的是提供一种在保持较高充气效率的前提下，具有明显省力效果且不影响自行车美观的自行车自携充气装置，使自行车这一普及率最高的交通工具更完善，使用更方便。
现结合附图具体介绍本发明的技术内容及特点。
图1本发明总体结构的局部剖视图。
图2图1中A-A剖面的放大剖视图。
图3本发明在女式自行车上的应用安装示意图。
图4本发明在普通自行车上的应用安装示意图。
图5本发明的M-αi曲线和一个实施例的P-αi曲线图。M为增力倍数，P为缸体内的空气压力，αi为滚轮(5)的压力角。
图7本发明一个实施例的M-P曲线图。
图8缸体(7)的视图及剖面图。
参见图1，摇杆(3)的一端与固定在自行车架斜管上的固定卡(1)铰接，另一端与活塞杆(6)的一端以及滚轮(5)铰接。活塞杆(6)的另一端接活塞(8)，并插入缸体(7)。缸体(7)的底端与固定在车架斜管上的另一固定卡(11)铰接。缸底侧面有一出气孔通气管(9)，气管(9)用弹簧卡扣在车架钢管上，出气孔与气管(9)之间联接一止回阀(10)，以阻止气管内的压缩空气返回缸内。缸体(7)的上端有一缸盖(2)，在摇杆(3)的中部与缸盖(2)或缸体(7)的上端之间联接一拉伸弹簧(4)，它在滚轮(5)的压力角较大时有助于活塞(8)的顺利进退。缸体(7)由一根钢管制成，其非有效长度部分(即图1中的1段)开有一个宽度比摇杆(3)的直径略大的槽(如图8所示)，使摇杆(3)能在其中通畅地活动。在缸体(7)的1段上有一螺钉(图中未画出)旋进并穿透缸体管壁，在管壁内侧形成一凸起的限程挡，当活塞(8)回程时，活塞杆(6)的上端将在此处被挡住而不至于回程过量。
本发明在常态(即非工作状态)时，其滚轮(5)、活塞杆(6)、活塞(8)、拉伸弹簧(4)以及摇杆(3)的大部份均隐藏在缸体(7)的内部，从外表看，就象是一根直径与车架斜管一般大小的钢管两端用固定卡固定在车架上，显得很整洁，无累赘感，不影响车身美观。使用时，先将气管(9)末端的气咀旋入轮胎气门芯，然后手握缸体(7)的上端上下摆动缸体即可。缸体上提时活塞(8)回程，下压时活塞(8)推进。整个装置实际上是一个摇杆导杆机构(参见图1和图5)，车架的斜管为机架，缸体(7)为导杆，滚轮(5)、活塞杆(6)和活塞(8)组成滑块，其中导杆是主动件。现以“增力倍数”来衡量机构的增力效果，并把它定义为活塞杆(6)的推力与施加在主动导杆末端(即缸体上端)的作用力F(参见图5)之比。这样，在不考虑摩擦阻力及弹簧(4)作用力的情况下，机构的增力倍数可以按下式计算M= (d ctg αi)/((c2-b2Sin2αi)1/2-bcosαi) (1)式中M-增力倍数。
αi-滚轮(5)的压力角。其初始值为α1，终止值为α2。
c、b、d分别为图5中的AB、AC和AD。
从图5不难看出，αi的减小意味着活塞(8)的推进，显然气缸内的空气压力也随之提高。设气缸内的空气压力为P，而压缩空气开始进入轮胎时的P值为P0，并取c＝40，b＝20，α1＝80°，α2＝0°，P0＝8大气压，则P-αi关系如图6中的细实线所示。图中α0为P0时所对应的αi值。
显而易见，要得到较好的省力效果，充气装置的增力倍数M应随气缸内空气压力的提高而增大，亦即随αi的减小而递增。图6中的粗实线是根据式(1)并取c＝40，b＝20，d＝38而得出的M-αi曲线。从图可见，充气装置的增力倍数不仅随着αi的减小而递增，而且在αo≤αi≤α1的区域内，其变化趋势非常近似于P-αi曲线。将M-αi和P-αi曲线综合成的M-P曲线近乎于一条直线(参见图7)，说明M几乎随P作同步增大，这是一种很理想的增力效果。
从图6还可以发现，在αf＜αi≤α1的区域内，M＜1。就是说在该区域内充气装置实际上具有减力效果。稍加分析不难发现，在该区域内机构减力正是本发明的一个独特优点。首先，在该区域内P值很小(参见图6)，适当的减力不至于使F值大增，即不会对装置的省力性能有实质性的影响。其次，从功的原理可知，减力可以有效地减小充气操作的动作幅度，降低整个充气过程的无用功比例，提高效率。此外，还能减小操作所需的空间，使充气装置能在车架所围的有限空间内自如地工作。
从图6可知，P0为一次充气过程中气缸内的最大空气压力，所以装置在αo处的增加倍数Mo才是充气省力效果的真正标志。现将此时的活塞位置与缸底的距离以S0表示，显然，活塞的初始位置与缸底的距离S1越短，即活塞的回程量越小，则S0也越小，亦即αo越小，而根据式(1)和图6可知M0则越大。这就是说，减小活塞的回程量〔即降低缸体(7)的上提高度〕能提高αo处的增力倍数M0，由此看来，一位力量实在小的自行车使用者，只需降低缸体(7)的上提高度，多充几下照样能充好气。这是本发明的又一个独特优点，它可以使一位未成年女中学生在两分钟之内轻轻松松地充好两个轮胎的气。
本发明还有一特点是，对自行车无任何特殊要求，普通自行车无论新旧和男女式，也不需对车架进行任何处理，均能安装配用。
权利要求
1.一种安装在自行车架上的摆缸式变力充气装置，包括缸体(7)、缸盖(2)、活塞(8)、活塞杆(6)、气管(9)和止回阀(10)，本发明的特征在于装置的主体是一个摇杆导杆机构，车架的斜管为机架，缸体(7)为导杆，滚轮(5)、活塞杆(6)和活塞(8)组成滑块，另有一摇杆(3)，其中导杆为主动件。
2.按权利要求1所述的充气装置，其特征是摇杆(3)的一端与固定在车架斜管上的固定卡(1)铰接，另一端与活塞杆(6)的一端以及滚轮(5)铰接，滚轮(5)和活塞杆(6)始终处于缸体(7)的内部，当装置在非工作状态时，摇杆(3)除铰接于固定卡(1)的那一端一小部分以外，其余的也处于缸体(7)的内部，缸体(7)的底端与固定在车架斜管上的固定卡(11)铰接。
3.按权利要求1和2所述的充气装置，其特征是，缸体(7)由一根钢管制成，其上部的1段开有一个宽度比摇杆(3)的直径略大的槽，使摇杆(3)能在其中通畅地活动。
4.按权利要求1和2所述的充气装置，其特征是在摇杆(3)的中部与缸盖(2)或缸体(7)上端之间联接一拉伸弹簧(4)，以保证活塞(8)能顺利进退。
5.按权利要求3所述的充气装置，其特征是在缸体(7)1段上有一螺钉旋进并穿透缸体管壁，在管壁内侧形成一凸起的限程挡，以限制活塞(8)的回程量。
全文摘要
一种安装在自行车架上的充气装置，其特征是采用摇杆导杆机构，当缸内空气压力较小时，机构有减力作用，可减小充气操作的动作幅度，空气压力较大时，机构有增力效果，可使充气省力。未成年女中学生使用本装置可在二分钟之内轻松地充好两个轮胎的气。
文档编号B44F7/00GK1038056SQ8810316
公开日1989年12月20日 申请日期1988年5月25日 优先权日1988年5月25日
发明者傅乃建 申请人:傅乃建