新型垂直升降式自行車停車設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)

郭少賢

（杭州奧斯停車設(shè)備有限公司，浙江 杭州 310053）

0 引言

為了解決城市自行車停放問題，規(guī)范自行車停放秩序，提升城市形象，我國(guó)出現(xiàn)了種類繁多、形式多樣的自行車停放裝置。目前常用的立體自行車停車設(shè)備有垂直升降式、直壓式、抽拉式等，而垂直升降式自行車停車架具有操作簡(jiǎn)便、布置靈活、外觀新穎、單位面積停車數(shù)量多等特點(diǎn)，使其迅速成為立體自行車停車設(shè)備中的高端產(chǎn)品，然而市面上現(xiàn)有的以兩個(gè)卷簧驅(qū)動(dòng)的垂直升降式自行車停車架只適用于特定質(zhì)量的自行車，當(dāng)自行車質(zhì)量偏輕時(shí)，升降臂上升過程速度過快，甚至?xí)霈F(xiàn)自行車向上彈跳的現(xiàn)象，有很大的安全隱患；而以兩根氣彈簧驅(qū)動(dòng)的垂直升降式自行車停車架解決了自行車質(zhì)量偏輕時(shí)升降臂上升速度過快的問題，使自行車上升平緩穩(wěn)定，安全性高，但氣彈簧有速度平穩(wěn)、彈力曲線平緩、動(dòng)態(tài)力變化不大等特點(diǎn)，使升降臂下降所需壓力過大，客戶體驗(yàn)感差；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的升降臂上升過快、噪聲大、安全性差或升降臂下降所需壓力過大以及客戶體驗(yàn)感差等問題，該文介紹了一種以卷簧與氣彈簧為驅(qū)動(dòng)原理的技術(shù)方法，解決了單一驅(qū)動(dòng)型式各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮了卷簧與氣彈簧各自的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的實(shí)用性。

1 主要原理

為了解決上述問題，在充分了解氣彈簧、卷簧的性能后，將二者結(jié)合使用，在空車狀態(tài)時(shí)，采用卷簧驅(qū)動(dòng)升降臂上下升降，具有操作簡(jiǎn)單、輕松、客戶體驗(yàn)感好等優(yōu)點(diǎn)；有車狀態(tài)時(shí)采用以氣彈簧帶動(dòng)卷簧驅(qū)動(dòng)升降臂上下升降，具有速度平穩(wěn)、噪聲小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。解決了單一驅(qū)動(dòng)型式各自的缺點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

新型垂直升降式自行車停車架包括立柱和升降臂，在升降臂底部設(shè)有升降小車，立柱的頂部設(shè)有卷簧和第一滑輪，卷簧的一端固定在立柱上，另一端與升降臂連接，立柱的內(nèi)部設(shè)有氣彈簧，氣彈簧的缸筒固定在立柱上，氣彈簧的活塞桿端部設(shè)有第二滑輪，在立柱內(nèi)設(shè)有鋼絲繩，鋼絲繩一端與立柱固定，另一端依次繞過第二滑輪和第一滑輪后與升降小車連接。本技術(shù)原理是通過卷簧帶動(dòng)升降臂，氣彈簧通過鋼絲繩帶動(dòng)升降小車，從而實(shí)現(xiàn)空車狀態(tài)下由卷簧驅(qū)動(dòng)升降臂的上下升降，有車狀態(tài)下由氣彈簧驅(qū)動(dòng)升降小車并帶動(dòng)卷簧實(shí)現(xiàn)升降臂的升降，如圖1所示。

圖1 升降橫移式自行車停車架原理示意圖

該技術(shù)由于采用了上述方案，具有顯著的技術(shù)效果。例如提高了安全性能，在升降臂空載時(shí)，能輕松將升降臂降至底部；搭載質(zhì)量較輕的自行車時(shí)，升降臂不會(huì)急速上升至最高點(diǎn)后驟停，避免了安全隱患；有車狀態(tài)具有升降速度平穩(wěn)、噪聲小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閷?dǎo)向輪和立柱的U型槽的緊密咬合，所以設(shè)備運(yùn)行順暢、噪聲小，自行車從升降臂上取出時(shí)，車輪會(huì)觸碰下壓把手的空置端實(shí)現(xiàn)升降臂自動(dòng)上升，自動(dòng)化程度高。

2 實(shí)施案例分析

結(jié)合上述附圖，通過實(shí)施案例對(duì)該技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

存車過程原理分析如下。在停車架空車狀態(tài)時(shí)，如圖2所示，升降臂位于立柱的最高點(diǎn)，升降臂底部的第一鑄鋼件抵靠在第三擋塊上；升降小車位于立柱的最低點(diǎn)，升降小車上的第三鑄鋼件抵靠在第二擋塊上；此時(shí)卷簧處于自由狀態(tài)，氣彈簧處于完全伸張狀態(tài)；按下把手的空置端，把手通過連接的第一拉桿帶動(dòng)第一鑄鋼件脫離第三擋塊限位，在豎向力作用下，升降臂降至立柱底部，如圖3所示，第一鑄鋼件抵靠在第一擋塊上，在第一擋塊的限位作用下，升降臂鎖定在立柱底部，此時(shí)卷簧處于完全伸張狀態(tài)，氣彈簧處于完全壓縮狀態(tài)；將自行車推入升降臂上的弧形踏板，弧形踏板在橫向推力的作用下驅(qū)動(dòng)踏板支撐板繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，弧形踏板反轉(zhuǎn)后踏板支撐板帶動(dòng)第二拉桿末端的第二鑄鋼件，第二鑄鋼件帶動(dòng)升降小車上的第三鑄鋼件聯(lián)動(dòng)，從而使第三鑄鋼件脫離立柱上第二擋塊的限位作用，如圖4所示。

圖2 空車狀態(tài)下，升降臂在柱頂時(shí)的側(cè)視圖

此時(shí)，按下把手，升降臂底部的第一鑄鋼件脫離第一擋塊的限位，立柱內(nèi)部的氣彈簧的活塞桿從完全壓縮狀態(tài)開始伸張，活塞桿桿端的第二滑輪推動(dòng)鋼絲繩，鋼絲繩繞過第一滑輪對(duì)升降小車施加向上的拉力，同時(shí)，立柱頂部的卷簧對(duì)升降臂施加向上的拉力，在卷簧和氣彈簧帶動(dòng)鋼絲繩的共同拉力作用下，升降臂和升降小車整體上升到立柱的最高點(diǎn)，如圖5所示，此時(shí)卷簧處于自由狀態(tài)，氣彈簧處于完全伸張狀態(tài)；卷簧的勁度系數(shù)較小，僅適用于提升空車狀態(tài)時(shí)的升降臂的質(zhì)量，無法提升有車狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量，有車狀態(tài)時(shí)，需要依靠驅(qū)動(dòng)力更大的氣彈簧帶動(dòng)鋼絲繩給升降小車施加拉力，在卷簧的輔助力下帶動(dòng)升降小車與升降臂整體上升，因?yàn)闅鈴椈删哂兴俣绕椒€(wěn)、彈力曲線平緩、動(dòng)態(tài)力變化不大等特點(diǎn)，從而保證升降小車與升降臂平穩(wěn)勻速上升，有良好的安全性能。

取車過程原理分析如下。如圖5、圖6所示，把手與升降臂通過把手轉(zhuǎn)軸連接，把手轉(zhuǎn)軸將把手分為兩端，一端與第一拉桿連接，另一端空置，在有車狀態(tài)時(shí)，按下把手的空置端，把手通過連接的第一拉桿帶動(dòng)第一鑄鋼件脫離第三擋塊限位，在豎向力作用下，升降臂降至立柱底部，如圖4所示，在第一擋塊的限位作用下，升降臂鎖定在立柱底部。在弧形踏板上停放的自行車被取出時(shí)，第四拉簧復(fù)位并帶動(dòng)弧形踏板反轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動(dòng)第二拉桿脫離第二鑄鋼件，第二拉簧拉動(dòng)第二鑄鋼件復(fù)位，第二鑄鋼件與第三鑄鋼件解除限位關(guān)系。第三鑄鋼件在第三拉簧的作用下復(fù)位，與第二擋塊形成抵靠限位，如圖3所示，當(dāng)車輪觸碰下壓把手的空置端時(shí)，第一拉桿帶動(dòng)第一鑄鋼件脫離第一擋塊的限位，在卷簧的驅(qū)動(dòng)下，升降臂自動(dòng)上升至最高點(diǎn)，如圖2所示，第一鑄鋼件抵觸第三擋塊實(shí)現(xiàn)限位，而升降小車因?yàn)榈谌T鋼件與第二擋塊形成的限位關(guān)系而鎖定在立柱的底部。

圖3 空車狀態(tài)下，升降臂在柱底時(shí)的側(cè)視圖

圖4 有車狀態(tài)下，升降臂在柱底時(shí)的側(cè)視圖

圖5 有車狀態(tài)下，升降臂在柱頂時(shí)的側(cè)視圖

圖6 升降臂的平面視圖

3 結(jié)語

通過對(duì)市面上現(xiàn)有垂直升降式自行車停車設(shè)備的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)市面上均以兩個(gè)卷簧氣彈簧驅(qū)動(dòng)的垂直升降式自行車停車設(shè)備，只適用于特定質(zhì)量的自行車，當(dāng)自行車質(zhì)量偏輕時(shí)，升降臂上升過程速度過快，甚至?xí)霈F(xiàn)自行車向上彈跳的現(xiàn)象，有很大的安全隱患；而以兩根氣彈簧驅(qū)動(dòng)的垂直升降式自行車停車架解決了當(dāng)自行車質(zhì)量偏輕時(shí)，升降臂上升速度過快的問題，使自行車上升平緩穩(wěn)定，安全性高，但氣彈簧具有速度平穩(wěn)，彈力曲線平緩，動(dòng)態(tài)力變化不大等特點(diǎn)，使升降臂下降所需壓力過大，客戶體驗(yàn)感差；該文提供了一種以卷簧與氣彈簧為驅(qū)動(dòng)原理的技術(shù)方法，解決了單一驅(qū)動(dòng)型式各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮了卷簧與氣彈簧各自的優(yōu)點(diǎn)，有較強(qiáng)的實(shí)用性。

為了提高單位面積停車數(shù)量，該設(shè)備一般與下層水平移動(dòng)式自行車停車設(shè)備組合使用。如圖1所示，下層水平移動(dòng)式自行車停車設(shè)備包括軌道和在軌道上滑動(dòng)的下層停車架，下層停車架的一端設(shè)有可在軌道上滑動(dòng)的滑塊，另一端設(shè)有可在地面滾動(dòng)的腳輪，滑塊上預(yù)留有固定下層停車架用的螺栓孔，下層停車架可根據(jù)場(chǎng)地情況調(diào)整與滑塊的角度，上層車架調(diào)整相應(yīng)角度后與下層車架組合實(shí)現(xiàn)不同角度排列以滿足通道寬度需求。下層取車不受上層車架影響，上層取車時(shí)將下層車架橫向移開讓出空間完成上下升降，上層車架與下層車架可進(jìn)行自由排列組合，并根據(jù)不同場(chǎng)地條件調(diào)整車架角度以滿足通道寬度要求，充分提高場(chǎng)地利用率。