一种电动自行车加热坐垫结构设计

2021-09-26翟彦飞

科技创新与生产力 2021年8期

翟彦飞

（雅安职业技术学院，四川雅安 625000）

共享单车和电动自行车给人们的出行提供了很大的便利，但在下过雨后车座很潮湿，在骑车之前必须擦干车座上的雨水，即使这样也会让人感觉有潮湿感。有时好不容易找到一辆共享单车，车座竟然是坏的。车座的表皮被破坏后，吸湿性更强，下雨或下雪后根本不能使用，尤其冬天坐垫会非常冰冷。有些使用者会在骑行时给座椅包一个塑料袋，但在骑行结束后很少有人能将塑料袋放进垃圾箱，而下一个使用者在使用时有可能会将其随意丢弃，造成环境污染。为了解决以上问题，本文设计一款可以随身携带的坐垫，方便耐用。为了让骑行更加舒心，本款坐垫还具有发热层，具有防寒防潮的优点[1]。

1 坐垫结构设计

本坐垫包括坐垫本体和包边两大部分，坐垫本体包括4层结构，由内向外依次为防湿层、发热层和保护层，防湿层为热塑性聚氨酯弹性体（Thermoplastic Polyurethanes，TPU）防水布材料，保护层为耐磨布材料。包边的内侧面为与坐垫本体的外侧面契合的凹型面，包边的顶部内侧边与坐垫本体的侧边缝合连接，包边为TPU防水布材料[2-4]。坐垫结构见图1~图4。

图1 电动自行车坐垫正视图

图2 电动自行车坐垫俯视图

图3 坐垫本体的截面结构图

图4 坐垫本体正视图

骑行时，坐垫的包边包裹在车座上以此来固定坐垫本体。车座上有水时，由于坐垫的防水层和包边为TPU防水材料，因此水不会沾湿人的身体；冬天时，发热层可以供热，保证坐垫不会太冰冷，而最外侧的保护层耐磨不易损坏。防湿层、发热层和保护层3层结构分别具有防水、加热和提高使用寿命的效果。包边的底部内侧边上设有松紧带，松紧带可以把包边锁紧在车座上，防止坐垫本体歪斜，起到更好的固定作用。发热层和保护层之间设有橡胶垫层，以提高坐垫的柔软程度。包边的内侧面上均匀设有若干与其贴合的塑料支撑筋，塑料支撑筋的延伸方向与包边的高度方向相同，沾水后的防湿层需要翻转坐垫本体来晾晒，塑料支撑筋可以撑起坐垫，便于晾晒[5]。发热层的侧边设有拉链式开口，用于取出或更换发热层中的发热材料。骑行结束后可以用一个专属的袋子装好，方便携带。

2 发热层材料选择

通过查阅相关专利，发现很多坐垫是用电气石作为发热材料进行填充的，但实际应用并不多[6]。然后又受到自发热鞋垫的启发，自发热鞋垫里的发热层所选材料为配方铁粉，发热机理为原料与空气产生作用而发热[7]，发热持续时间约为8~12 h，发热温度曲线见图5。

图5 配方铁粉发热曲线图

由图5可知，铁粉发热起始温度近似45℃，在6~9 h时温度达到最高，随后温度逐渐降低。选择配方铁粉作为发热层填充，只能使用一次，会增大使用成本。本设计最后决定使用碳晶发热膜[8]，采用充电方式，可以随时开关，方便持久使用。碳晶发热膜发热曲线见图6。由图6可知，当温度升高到最大值时，温度可保持恒定，这样在骑行的过程中更加舒服，有更好的体验感。