賽車打氣筒的製作方法

2023-09-23 20:16:05

專利名稱：賽車打氣筒的製作方法
技術領域：
本發明創造涉及一種迷你打氣筒，特別是一種手推式迷你打氣筒。
背景技術：
目前市場上流通的自行車用迷你打氣筒，有普通型、雙節型、雙向進氣型、高低壓 調節型和高壓型，考慮氣壓與氣量因素，通常迷你氣筒的最大管子孔徑為20至25mm。在 相同推力(12.6kg)的前提下，以上各種迷你打氣筒的空氣都只經過一次壓縮，按理論計算 充氣氣壓大致為0. 26-0. 4MPa(p = F/S)。雙節型迷你打氣筒比普通型迷你打氣筒只是增 大了充氣量。雙向進氣型迷你打氣筒有特殊的活塞，可使氣筒推或拉氣筒都能打氣。高低 壓調節型迷你打氣筒相當於兩把不同管徑的普通氣筒的簡單組合，低壓檔時二個壓縮腔同 時工作；調至高壓檔時，只有小管(孔徑20mm左右)的壓縮腔工作，氣量較小，可以達到 較高的氣壓，約0.4MPa。以上幾類氣筒，由於氣筒將要打到底的瞬間空氣輸出不暢，打氣 阻力會突然增加，出現空氣"堵塞"現象，在額定推力下實際達到的最高氣壓只有理論值的 60-80%。高壓型迷你打氣筒設有儲氣腔，輸出空氣流通有明顯改善，輸出氣壓較平穩，基本 上可以達到理論壓力，即0.26-0.4MPa。上述氣筒，只能適用於普通自行車使用(車胎氣壓 約0. 15MPa)。目前使用各類迷你打氣筒優點是體積小、隨車攜帶方便，缺點是對高等級的各類 自行車賽車其氣壓均達不到要求，按有關資料，公路賽車的車胎一般需保持0. 5-0. 7MPa氣 壓，場地賽車的車胎最好注入1-1. 2MPa氣壓，山地車的車胎一般需0. 70. 9MPa氣壓。即使 管徑做小氣壓達到要求，氣量過小也不能實用。目前國內外還沒有較適宜於賽車使用的迷 你打氣筒。為此，許多生產廠家及有識之士針對上述問題進行了研究和開發，但至今尚未的 較理想的產品面世。

發明內容
為了克服現有迷你打氣筒存在的上述問題，本發明創造的目的是提供一種結構簡 單緊湊、使用攜帶方便、氣壓高、能滿足各類自行車賽車充氣壓力要求的賽車打氣筒。
本發明創造解決其技術問題所採用的技術方案，它包括外管、內管、推桿，外管套 設在內管上，內管套設在推桿上；所述外管的上端與內管動密封，外管的下端固定有端蓋， 端蓋上設有吸氣單向閥；內管的上端設有進氣單向閥，內管的下端固定有外活塞，外活塞上 設有下行時密封、上行時相通的外密封圈，內管的外活塞端設有內外相通的小孔；推桿的上 端固定有內活塞，內活塞上設有上行時密封、下行時相通的外密封圈，推桿的下端固定在端 蓋上，外活塞與推桿動密封。 本發明創造的進一步方案，所述外活塞下方的外管空間構成吸氣腔，外活塞上方 的外管空間和內活塞下方的內管空間共同構成過渡腔，內活塞上方的內管空間構成進氣 腔。 本發明創造的進一步方案，所述外管的上端設有與內管動密封的內密封圈。
本發明創造的進一步方案，所述的外活塞上設有與推桿動密封的內密封圈。
本發明創造的進一步方案，所述內管上端連接有充氣嘴。
本發明創造的進一步方案，所述的充氣嘴上設有氣壓表。 採用上述結構後，本發明創造有以下優點和效果一是打氣筒內設置了兩個活塞， 一次拉、推的打氣動作完成空氣的三次壓縮，正常打氣能輸出1.2MPa左右的高壓氣體，特 別適用各類自行車賽車使用，也適用於普通車胎的充氣。二是在同等進氣量、打到相同額定 壓力的前提下，打氣的最大推力只有普通氣筒的約1/3至1/4 ;反之，在相同的最大推力下， 賽車打氣筒的充氣壓力可以達到普通氣筒的3-4倍，具有省力、氣壓高、經濟實用的特點。


圖1為本發明創造的結構示意圖。
圖2為本發明創造拉出時的結構示意圖。
圖3為本發明創造推進時的結構示意圖。
圖4為本發明創造推進時的受力分析示意圖。
圖5為本發明創造拉出時的受力分析示意圖。
具體實施例方式
圖1、圖2和圖3所示，為本發明創造賽車打氣筒的具體實施方案，它包括外管6、 內管7、推桿8，外管6套設在內管7上，內管7套設在推桿8上；所述外管6的上端設有內 密封圈9並通過內密封圈9與內管7動密封，確保外管6和內管7之間密封，外管6的下端 固定有端蓋l，端蓋1上設有吸氣單向閥2 ;內管7的上端設有進氣單向閥12，內管7的下端 固定有外活塞3，外活塞3上設有下行時密封、上行時相通的外密封圈5，內管7的外活塞端 設有內外相通的小孔15 ;推桿8的上端固定有內活塞11，內活塞11上設有上行時密封、下 行時相通的外密封圈10，推桿8的下端固定在端蓋1上，外活塞3上設有內密封圈4並通過 內密封圈4與推桿8動密封，確保推桿8與外活塞3之間密封。所述外活塞3下方的外管 6空間構成吸氣腔A，外活塞3上方的外管6空間和內活塞11下方的內管7空間共同構成 過渡腔B，內活塞11上方的內管7空間構成進氣腔C。內管7上端通過氣管或直接與充氣 嘴14連接，為了方便觀察充氣壓力，充氣嘴14上還可以安裝氣壓表13。本實施例中吸氣單 向閥2包括端蓋1直孔及直孔下端的錐孔和進氣道、橡膠球、推桿8上的氣道及端面上的直 槽組成完整的單向閥，使推桿8與單向閥成為一體，可減少吸氣單向閥2的封蓋部件，節省 了加工、安裝工序；當橡膠球與端蓋l的錐孔密切接觸時，單向閥關閉，當橡膠球與與推桿8 端面接觸時，單向閥保持暢通，空氣經端蓋1的進氣道、錐孔、直孔以及推桿8端面上的直槽 及氣道與吸氣腔A相通；當然，吸氣單向閥2也可以有其它多種結構，如用錐形橡膠體、薄橡 膠片、0型圈、皮碗等。本實施例的進氣單向閥12主要由橡膠球及小彈簧組成，當然也可以 用錐形橡膠體、薄橡膠片等代替構成單向閥。 本發明創造的工作過程如下，當打氣筒受拉時，吸氣腔A吸進空氣，過渡腔B壓縮 空氣並輸入進氣腔C中。具體是外管6被拉出時，外活塞3槽中的外密封圈5受過渡腔B 與吸氣腔A之間壓力差和摩擦力雙重影響，緊貼外管6內壁和槽的下面形成密封狀態，吸氣 腔A形成負壓，吸氣單向閥2的橡膠球上移閥門打開，外部的空氣進入吸氣腔A。過渡腔B也因為大活塞3槽中的外密封圈5形成密封狀態，過渡腔B在拉出時體積減小，腔內的空氣 受壓縮，壓力增大。與此同時，進氣單向閥12受車胎氣壓的影響處於關閉狀態，內活塞11 槽中的外密封圈IO受過渡腔B與進氣腔C之間壓力差和摩擦力雙重影響上移，外密封圈10 不密封，過渡腔B與進氣腔C之間處於相通狀態，過渡腔B中的空氣就輸入進氣腔C內。當 外管向下拉到底時，吸氣腔A、進氣腔C達到最大，而過渡腔B則變得極小，過渡腔B的空氣 幾乎全部進入進氣腔C，如圖2所示。 當打氣筒到底後向上推進時，吸氣腔A壓縮空氣並輸入過渡腔B，進氣腔C壓縮空 氣並輸入車胎中。具體是外管6受力向上推進時，吸氣腔A體積減小壓縮空氣，腔內氣壓 增大，促使吸氣單向閥2的橡膠球下移與錐面密封，吸氣單向閥2關閉，這時外活塞3槽中 的外密封圈5受吸氣腔A與過渡腔B之間壓力差和摩擦力雙重影響上移，外密封圈5不密 封，吸氣腔A與過渡腔B之間處於相通狀態，吸氣腔A壓縮空氣並輸入過渡腔B中。與此 同時，進氣腔C體積也減小壓縮空氣，內活塞11槽中的外密封圈10受進氣腔C與過渡腔B 之間壓力差和摩擦力的雙重影響下移，外密封圈10緊貼內管7內壁和槽的下面形成密封狀 態。進氣腔C內的空氣壓力不斷提高，當壓力超過車胎內的氣壓時，進氣單向閥12的橡膠 球上移開啟，進氣腔C內的高壓空氣對車胎進行充氣，如圖3所示。以上為車胎內的氣壓較 高時的打氣過程。 還有一種特殊情況，當車胎氣壓較低情況時，即使是氣筒受拉時，只要進氣腔C內 的高壓空氣比車胎內的氣壓高，進氣單向閥12就會開啟，進氣腔C內的高壓空氣就會對車 胎進行充氣。此時，外管推時時充氣，外管拉出時也充氣。
下面結合理論數據進一步說明本發明創造的優點，參見
圖4和圖5的受力分析示意圖。 本發明的額定氣壓P額二 1. 2MPa，假設行程10cm，推桿外徑= 0. 79cm，內管內徑
d2 = lcm，內管外徑d3 = 1.6cm，外管內徑d4 = 2. 3cm，外管直徑d = 2. 7cm， P。為外界大氣
壓，取P。 = 0. lMPa。 1.計算各壓縮腔的最大容積 VA = 36. 6cm3，即氣筒的最大進氣量； VB = 24. 4cm3 ; Vc = 7. 85cm3 。 2.計算各壓縮腔的最大氣壓 根據空氣動力學，為方便計算，不考慮打氣時溫度微升的影響和其他細節，則有 PiXV丄=P2XV2。 第一次空氣壓縮即氣筒受推，吸氣腔A壓縮空氣輸入過渡腔B時PA = PB，則有
P紐ax = PBniin = P。VA/VB = 0. 1X36. 6 + 24. 4 = 0. 15MPa 第二次空氣壓縮即氣筒受拉，過渡腔B壓縮空氣進入進氣腔C時PB = Pc，則有
= PCniin = PBniinVB/Vc = 0. 15X24. 4 + 7. 85 = 0. 466MPa 第三次空氣壓縮即氣筒受推，進氣腔C壓縮空氣進入車胎時Pc = Pte= P雙，考慮 額定氣壓是相對氣壓 PCmax = P額+P。 = 1. 2+0. 1 = 1. 3MPa。
3.計算截面積設S!、 S2、 S3、 S4、 S為對應直徑d!、 d2、 d3、 d4、 d的面積，則:
S丄=0. 49cm2 S2 = 0. 785cm2 S3 = 2. 01cm2 S4 = 4. 15cm2 S = 5. 73cm2 4.計算最大推力與拉力 參見圖4，只考慮外管組件部的軸向受力，這時PA = PB， Pc = P^，則有 Fo下二P。S; Fo±=P0(S-S3); FA = Pa(S廠S》；FB1 = PA(S4_S3); FB2 = Pa(S廠S》； FC = PCS2; 氣筒的推力F推二 FA+FC+F0±-(F0T+FB1+FB2)代入並簡化後，氣筒的最大推力為 F推= PA X (S3_S2) +PCniaxS2-P0S3 = 0. 15 X (2. 01-0. 785) +1. 3X0. 785-0. 1 X 2. 01 = 10 (kg) 參見圖5，只考慮外管組件部的軸向受力，這時PA = P。， PB = Pc。則有 Fq下二 P0S ; Fq上二 P0(S_S3); FA = Pq(S4-S》；FB1 = PB(S4_S3); FB2 = Pb(S廠S》；Fc = PBS2 ; 氣筒的拉力F拉=F0下+FB1+FB2- (FA+FC+F0上) 代入並簡化後，氣筒的最大拉力為 F拉mJ = (PBmx-P。) (S4-S3-S》 = (0. 466-0. 1) X (4. 15—2. 01—0. 49) = 6 (kg) 5.普通打氣筒的對比計算 對比普通打氣筒，假設進氣量相同，即普通打氣筒管子內徑為2. 16cm，行程為 10cm，這時截面積(S#= 3. 66cm2)和行程都相同，進氣量也相同了 。這時用相同的最大推力 來打氣，能達到的最大氣壓值 P普邁ax = F推隨/S普10 + 3. 66 = 0. 273 (MPa) 遠低於本發明的最高氣壓值，相差3. 66倍。 6.氣筒打到最大氣壓時空氣"堵塞"現象探索 本發明由於三個空氣壓縮腔間距離非常近，前二次壓縮不會存在氣"堵塞"現象。 設進氣腔C壓縮至H長時，進氣腔C的氣壓將超過胎內氣壓並開始進氣。則有 PCniinVc = PCniaxS2H H = PCminVc/(PCmaxS2) = 0. 466X7. 85+ (1. 3X0. 785) = 3. 58cm 說明氣筒打到還有3. 58cm行程時，進氣腔C的空氣已開始進入車胎，繼續打氣時
進氣腔C的空氣不斷地進入車胎，腔內氣壓幾乎不怎麼升高了，不會出現空氣"堵塞"現象。 對比普通打氣筒，要用10kg力打上1. 2MPa氣壓，管子內徑只有lcm，理論進氣行程
也只有0. 83cm，雖然進氣量很小，也會出現空氣"堵塞"現象。
權利要求
一種賽車打氣筒，包括外管(6)、內管(7)、推桿(8)，外管(6)套設在內管(7)上，內管(7)套設在推桿(8)上；其特徵是所述外管(6)的上端與內管(7)動密封，外管(6)的下端固定有端蓋(1)，端蓋(1)上設有吸氣單向閥(2)；內管(7)的上端設有進氣單向閥(12)，內管(7)的下端固定有外活塞(3)，外活塞(3)上設有下行時密封、上行時相通的外密封圈(5)，內管(7)的外活塞端設有內外相通的小孔(15)；推桿(8)的上端固定有內活塞(11)，內活塞(11)上設有上行時密封、下行時相通的外密封圈(10)，推桿(8)的下端固定在端蓋(1)上，外活塞(3)與推桿(8)動密封。
2. 根據權利要求1所述的賽車打氣筒，其特徵是所述外活塞(3)下方的外管(6)空間構成吸氣腔(A)，外活塞(3)上方的外管(6)空間和內活塞(11)下方的內管(7)空間共同構成過渡腔(B)，內活塞(11)上方的內管(7)空間構成進氣腔(C)。
3. 根據權利要求1或2所述的賽車打氣筒，其特徵是所述外管(6)的上端設有與內管(7)動密封的內密封圈(9)。
4. 根據權利要求3所述的賽車打氣筒，其特徵是所述的外活塞(3)上設有與推桿(9)動密封的內密封圈(4)。
5. 根據權利要求4所述的賽車打氣筒，其特徵是所述內管(7)上端連接有充氣嘴(14)。
6. 根據權利要求5所述的賽車打氣筒，其特徵是所述的充氣嘴(14)上設有氣壓表(13)。
全文摘要
本發明公開了一種賽車打氣筒，包括外管(6)、內管(7)、推桿(8)，外管(6)套設在內管(7)上，內管(7)套設在推桿(8)上；所述外管(6)的上端與內管(7)動密封，外管(6)的下端固定有端蓋(1)，端蓋(1)上設有吸氣單向閥(2)；內管(7)的上端設有進氣單向閥(12)，內管(7)的下端固定有外活塞(3)，外活塞(3)上設有外密封圈(5)，內管(7)的外活塞端設有小孔(15)；推桿(8)的上端固定有內活塞(11)，內活塞(11)上設有外密封圈(10)，推桿(8)的下端固定在端蓋(1)上，外活塞(3)與推桿(8)動密封。採用本結構後，具有結構緊湊、攜帶方便、打氣輕便、氣壓高、能滿足各類賽車充氣要求等優點。
文檔編號F04B53/00GK101737294SQ20101000512
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月16日 優先權日2010年1月16日
發明者胡校風, 陸天壽 申請人:胡校風