一种自行车警示灯的制作方法

本实用新型属于自行车技术领域，具体涉及一种自行车警示灯。

背景技术：

随着民众环保及运动健身意识的提高，骑自行车出行及锻炼身体又重新成为一种时尚。然而，现在城市中机动车较多且无自行车专用道，骑行者在夜间行车存在一定的安全隐患。为引起机动车驾驶员及其他骑行者的注意、减少或避免意外事故对骑行者造成伤害，越来越多的自行车警示产品相继问世，如反光片、警示灯等；其中警示灯的警示效果较好，但需要化学电池供电，因电池电量有限且存在自然损耗等问题需经常更换。这不仅给骑行者造成了较大的麻烦、增加了使用成本，更关键是电池没电且未及时更换时起不到必要的警示作用。

技术实现要素：

针对现有自行车警示产品使用中所存在的问题，本实用新型提出一种自行车警示灯。本实用新型的实施方案是：自行车轮的轴套经过盈配合套在转盘内孔中，转盘一侧设有转盘沉腔、另一侧设有环形滑道，转盘沉腔经转盘导孔与滑道连通；转盘上开有滑道的一侧经螺钉装有侧板；侧板上设有侧板沉腔和侧板导孔；转盘导孔和侧板导孔靠近滑道一侧的出口为球面；转盘沉腔和侧板沉腔内都经螺钉和端盖安装有压电振子，转盘及侧板上安装的压电振子的数量相等且相对滑道对称安装；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成，压电晶片靠近滑道安装；压电振子通过导线与镶嵌在端盖上的LED灯相连；压电振子中心处安装有弹垫，弹垫置于转盘导孔内或侧板导孔内，转盘导孔及侧板导孔内安装有挤压滚珠，挤压滚珠轻压在弹垫上；滑道内放置有圆柱形或球形的激励器，圆柱形激励器两端设有切入倒角；激励器一侧的压电振子的数量及激励器数量都大于1时，两相邻的激励器中心与转盘中心连线间的夹角与两个相邻压电振子中心与转盘中心连线间的夹角之间不能互为整数倍，以减小各激励器所受的沿滑道运动的驱动力。

本实用新型中，为提高压电振子发电能力，金属基板为0.2mm厚的铍青铜、压电晶片为0.3mm厚的PZT4；金属基板有效半径R_m给定时，合理的压电晶片半径R_p由压电振子能量计算式的导数求得，即由求得，式中δ为激励器对压电振子的最大压缩量，K为压电振子d的刚度，且有

$K=\frac{1.9237(1+0.4242\frac{R_p^2}{R_m^2})(1-\frac{R_p^2}{R_m^2})}{1.7249R_p^2\{(0.5082\frac{R_p^2}{R_m^2}-1)(1+0.1789\frac{R_p^2}{R_m^2})+1.2196\ln \left(\frac{R_p}{R_m}\right)(1-\frac{R_p^2}{R_m^2})\[1-0.675ln\left(\frac{R_p}{R_m}\right)\]\}+R_m^2}.$

工作过程中，轴套随自行车轮旋转，从而带动转盘、侧板、压电振子及挤压滚珠转动；在转盘转动过程中，激励器在其惯性力的作用下处于滑道底部，从而使挤压滚珠和激励器产生相对运动。当压电振子及挤压滚珠转至与激励器接触时，挤压滚珠与激励器相互接触并产生侧向挤压力，挤压滚珠经弹垫迫使压电振子向远离激励器的方向弯曲变形；当挤压滚珠与激励器的中心重叠时，压电振子变形量达最大；此后，压电振子的变形量随转盘的转动逐渐减小，挤压滚珠与激励器相互脱离时压电振子d的变形量为零、即恢复到自然状态；上述挤压滚珠与激励器相接触后又脱离的过程中，压电振子完成了一次发电过程；压电振子产生的电能经导线传输给LED灯，LED灯得到电能后发光。

优势与特色：1)利用惯性力实现转盘与激励器间的相对运动并激励压电振子轴向弯曲变形发电，无需设置固定支撑，结构简单；2)压电振子结构参数合理，发电量大、有效频带宽；3)压电晶片仅承受压应力、可靠性高；4)所形成的自行车警示灯所需的能量自给、不需要电池、节能环保、使用方便。

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例中采用圆柱形激励器的警示灯结构示意图；

图2是本实用新型一个较佳实施例中采用球形激励器的警示灯结构示意图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图1的B-B剖视图；

图5是本实用新型一个较佳实施例中转盘与侧板装配后的结构示意图；

图6是图5的I部放大图；

图7是本实用新型一个较佳实施例中发电量与压电振子结构参数的关系图；

图8是本实用新型一个较佳实施例中压电振子发电量与压电晶片半径的关系曲线。

具体实施方式

自行车轮的轴套b经过盈配合套在转盘c内孔c4中，转盘c一侧设有转盘沉腔c1、另一侧设有环形滑道c3，转盘沉腔c1经转盘导孔c2与滑道c3连通；转盘c上开有滑道c3的一侧经螺钉装有侧板h；侧板h上设有侧板沉腔h1和侧板导孔h2；转盘导孔c2和侧板导孔h2靠近滑道c3一侧的出口为球面；转盘沉腔c1和侧板沉腔h1内都经螺钉和端盖e安装有压电振子d，转盘c及侧板h上安装的压电振子d的数量相等且相对滑道c3对称安装；压电振子d由金属基板d1和压电晶片d2粘接而成，压电晶片d2靠近滑道c3安装；压电振子d通过导线与镶嵌在端盖e上的LED灯j相连；压电振子d的中心处安装有弹垫f，弹垫f置于转盘导孔c2内或侧板导孔h2内，转盘导孔c2及侧板导孔h2内安装有挤压滚珠g，挤压滚珠g轻压在弹垫f上；滑道c3内放置有圆柱形或球形的激励器i或i’，圆柱形激励器i的两端设有切入倒角；激励器i或i’一侧的压电振子d的数量及激励器i或i’数量都大于1时，两个相邻的激励器i或i’中心与转盘c中心连线间的夹角Q2与两个相邻压电振子d中心与转盘c中心连线间的夹角Q1之间不能互为整数倍，以减小各激励器i或i’所受的沿滑道c3运动的驱动力。

本实用新型中，为提高压电振子d的发电能力，金属基板d1为0.2mm厚的铍青铜、压电晶片d2为0.3mm厚的PZT4；金属基板d1的有效半径R_m给定时，合理的压电晶片d2的半径R_p由压电振子d的能量计算式的导数求得，即由求得，式中δ为激励器i或i’使压电振子d产生的最大压缩量，K为压电振子d的刚度，且有

$K=\frac{1.9237(1+0.4242\frac{R_p^2}{R_m^2})(1-\frac{R_p^2}{R_m^2})}{1.7249R_p^2\{(0.5082\frac{R_p^2}{R_m^2}-1)(1+0.1789\frac{R_p^2}{R_m^2})+1.2196\ln \left(\frac{R_p}{R_m}\right)(1-\frac{R_p^2}{R_m^2})\[1-0.675ln\left(\frac{R_p}{R_m}\right)\]\}+R_m^2}.$

工作过程中，轴套b随自行车轮旋转，从而带动转盘c、侧板h、压电振子d及挤压滚珠g转动；在转盘c转动过程中，激励器i或i’在其惯性力的作用下处于滑道c3的底部，从而使挤压滚珠g和激励器i或i’产生相对运动。当压电振子d及挤压滚珠g转至与激励器i或i’接触时，挤压滚珠g与激励器i或i’相互接触并产生侧向挤压力，挤压滚珠g经弹垫f迫使压电振子d向远离激励器i或i’的方向弯曲变形；当挤压滚珠g与激励器i或i’的中心重叠时，压电振子d的变形量达到最大；此后，压电振子d的变形量随转盘c的转动逐渐减小，挤压滚珠g与激励器i或i’相互脱离时压电振子d的变形量为零、即恢复到自然状态；上述挤压滚珠g与激励器i或i’相接触后又脱离的过程中，压电振子d完成了一次发电过程；压电振子d所产生的电能经导线传输给LED灯，LED灯得到电能后发光。

显然，本实用新型利用惯性力实现转盘c与激励器i或i’间的相对运动、并激励压电振子d轴向弯曲变形发电，不需要额外设定固定支撑；压电振子d的结构参数合理，发电量大、有效频带宽；压电晶片d2仅承受压应力、可靠性高；所形成的自行车警示灯能量自给、不需要电池、节能环保、使用方便。