一種自行車警示燈的製作方法
2023-06-03 01:40:42
本發明屬於自行車技術領域，具體涉及一種自行車警示燈。
背景技術：
隨著民眾環保及運動健身意識的提高，騎自行車出行及鍛鍊身體又重新成為一種時尚。然而，現在城市中機動車較多且無自行車專用道，騎行者在夜間行車存在一定的安全隱患。為引起機動車駕駛員及其他騎行者的注意、減少或避免意外事故對騎行者造成傷害，越來越多的自行車警示產品相繼問世，如反光片、警示燈等；其中警示燈的警示效果較好，但需要化學電池供電，因電池電量有限且存在自然損耗等問題需經常更換。這不僅給騎行者造成了較大的麻煩、增加了使用成本，更關鍵是電池沒電且未及時更換時起不到必要的警示作用。
技術實現要素：
針對現有自行車警示產品使用中所存在的問題，本發明提出一種自行車警示燈。本發明的實施方案是：自行車輪的軸套經過盈配合套在轉盤內孔中，轉盤一側設有轉盤沉腔、另一側設有環形滑道，轉盤沉腔經轉盤導孔與滑道連通；轉盤上開有滑道的一側經螺釘裝有側板；側板上設有側板沉腔和側板導孔；轉盤導孔和側板導孔靠近滑道一側的出口為球面；轉盤沉腔和側板沉腔內都經螺釘和端蓋安裝有壓電振子，轉盤及側板上安裝的壓電振子的數量相等且相對滑道對稱安裝；壓電振子由金屬基板和壓電晶片粘接而成，壓電晶片靠近滑道安裝；壓電振子通過導線與鑲嵌在端蓋上的LED燈相連；壓電振子中心處安裝有彈墊，彈墊置於轉盤導孔內或側板導孔內，轉盤導孔及側板導孔內安裝有擠壓滾珠，擠壓滾珠輕壓在彈墊上；滑道內放置有圓柱形或球形的激勵器，圓柱形激勵器兩端設有切入倒角；激勵器一側的壓電振子的數量及激勵器數量都大於1時，兩相鄰的激勵器中心與轉盤中心連線間的夾角與兩個相鄰壓電振子中心與轉盤中心連線間的夾角之間不能互為整數倍，以減小各激勵器所受的沿滑道運動的驅動力。
本發明中，為提高壓電振子發電能力，金屬基板為0.2mm厚的鈹青銅、壓電晶片為0.3mm厚的PZT4；金屬基板有效半徑Rm給定時，合理的壓電晶片半徑Rp由壓電振子能量計算式的導數求得，即由求得，式中δ為激勵器對壓電振子的最大壓縮量，K為壓電振子d的剛度，且有
工作過程中，軸套隨自行車輪旋轉，從而帶動轉盤、側板、壓電振子及擠壓滾珠轉動；在轉盤轉動過程中，激勵器在其慣性力的作用下處於滑道底部，從而使擠壓滾珠和激勵器產生相對運動。當壓電振子及擠壓滾珠轉至與激勵器接觸時，擠壓滾珠與激勵器相互接觸並產生側向擠壓力，擠壓滾珠經彈墊迫使壓電振子向遠離激勵器的方向彎曲變形；當擠壓滾珠與激勵器的中心重疊時，壓電振子變形量達最大；此後，壓電振子的變形量隨轉盤的轉動逐漸減小，擠壓滾珠與激勵器相互脫離時壓電振子d的變形量為零、即恢復到自然狀態；上述擠壓滾珠與激勵器相接觸後又脫離的過程中，壓電振子完成了一次發電過程；壓電振子產生的電能經導線傳輸給LED燈，LED燈得到電能後發光。
優勢與特色：1)利用慣性力實現轉盤與激勵器間的相對運動並激勵壓電振子軸向彎曲變形發電，無需設置固定支撐，結構簡單；2)壓電振子結構參數合理，發電量大、有效頻帶寬；3)壓電晶片僅承受壓應力、可靠性高；4)所形成的自行車警示燈所需的能量自給、不需要電池、節能環保、使用方便。
附圖說明
圖1是本發明一個較佳實施例中採用圓柱形激勵器的警示燈結構示意圖；
圖2是本發明一個較佳實施例中採用球形激勵器的警示燈結構示意圖；
圖3是圖1的A-A剖視圖；
圖4是圖1的B-B剖視圖；
圖5是本發明一個較佳實施例中轉盤與側板裝配後的結構示意圖；
圖6是圖5的I部放大圖；
圖7是本發明一個較佳實施例中發電量與壓電振子結構參數的關係圖；
圖8是本發明一個較佳實施例中壓電振子發電量與壓電晶片半徑的關係曲線。
具體實施方式
自行車輪的軸套b經過盈配合套在轉盤c內孔c4中，轉盤c一側設有轉盤沉腔c1、另一側設有環形滑道c3，轉盤沉腔c1經轉盤導孔c2與滑道c3連通；轉盤c上開有滑道c3的一側經螺釘裝有側板h；側板h上設有側板沉腔h1和側板導孔h2；轉盤導孔c2和側板導孔h2靠近滑道c3一側的出口為球面；轉盤沉腔c1和側板沉腔h1內都經螺釘和端蓋e安裝有壓電振子d，轉盤c及側板h上安裝的壓電振子d的數量相等且相對滑道c3對稱安裝；壓電振子d由金屬基板d1和壓電晶片d2粘接而成，壓電晶片d2靠近滑道c3安裝；壓電振子d通過導線與鑲嵌在端蓋e上的LED燈j相連；壓電振子d的中心處安裝有彈墊f，彈墊f置於轉盤導孔c2內或側板導孔h2內，轉盤導孔c2及側板導孔h2內安裝有擠壓滾珠g，擠壓滾珠g輕壓在彈墊f上；滑道c3內放置有圓柱形或球形的激勵器i或i』，圓柱形激勵器i的兩端設有切入倒角；激勵器i或i』一側的壓電振子d的數量及激勵器i或i』數量都大於1時，兩個相鄰的激勵器i或i』中心與轉盤c中心連線間的夾角Q2與兩個相鄰壓電振子d中心與轉盤c中心連線間的夾角Q1之間不能互為整數倍，以減小各激勵器i或i』所受的沿滑道c3運動的驅動力。
本發明中，為提高壓電振子d的發電能力，金屬基板d1為0.2mm厚的鈹青銅、壓電晶片d2為0.3mm厚的PZT4；金屬基板d1的有效半徑Rm給定時，合理的壓電晶片d2的半徑Rp由壓電振子d的能量計算式的導數求得，即由求得，式中δ為激勵器i或i』使壓電振子d產生的最大壓縮量，K為壓電振子d的剛度，且有
工作過程中，軸套b隨自行車輪旋轉，從而帶動轉盤c、側板h、壓電振子d及擠壓滾珠g轉動；在轉盤c轉動過程中，激勵器i或i』在其慣性力的作用下處於滑道c3的底部，從而使擠壓滾珠g和激勵器i或i』產生相對運動。當壓電振子d及擠壓滾珠g轉至與激勵器i或i』接觸時，擠壓滾珠g與激勵器i或i』相互接觸並產生側向擠壓力，擠壓滾珠g經彈墊f迫使壓電振子d向遠離激勵器i或i』的方向彎曲變形；當擠壓滾珠g與激勵器i或i』的中心重疊時，壓電振子d的變形量達到最大；此後，壓電振子d的變形量隨轉盤c的轉動逐漸減小，擠壓滾珠g與激勵器i或i』相互脫離時壓電振子d的變形量為零、即恢復到自然狀態；上述擠壓滾珠g與激勵器i或i』相接觸後又脫離的過程中，壓電振子d完成了一次發電過程；壓電振子d所產生的電能經導線傳輸給LED燈，LED燈得到電能後發光。
顯然，本發明利用慣性力實現轉盤c與激勵器i或i』間的相對運動、並激勵壓電振子d軸向彎曲變形發電，不需要額外設定固定支撐；壓電振子d的結構參數合理，發電量大、有效頻帶寬；壓電晶片d2僅承受壓應力、可靠性高；所形成的自行車警示燈能量自給、不需要電池、節能環保、使用方便。