CN1020940C - 将外来无用摆动转换成有用转矩的装置 - Google Patents

Abstract

一种将摆动，例如海洋波浪的摆动转换成恒定转矩的装置，包括：一固定安装在如船舶之类的装置载体的板上的固定框架1，一对基本上相互垂直的水平转轴3、5，该水平转轴中的一转轴3可转动地安装在固定框架1上，而另一转轴5可转动地安装在第一转轴3上，安装在转轴3，5上的回转摆2，7a、7b在外来摆动的影响下，驱动所述的转轴3、5，安装在转轴3、5上的单向离合器8a、8b、22和27和一辅助轴15，用于使轴3、5的转动转换成每一单向离合器8a、8b、22和17的单向转动和一齿轮机构(组)13、25、26、29，该齿轮机构将单向离合器8a、8b、22和17的转动合并成转矩输出轴D的转动。

Description

本发明涉及一种将外来的无用摆动一例如海洋波浪的摆动-转换成有用转矩的装置，该装置具有固定安装在装置载体，例如船舶或其它类似物的支承板上的固定框架，在该种装置的固定框架上可摆动地安装着一对回转摆，它受到自然现象-例如海洋波浪、风等可观察到的外来摆动或受到其它自然或人为摆动的影响后，安装在装置上的固定框架上的回转摆发生摆动，摆动方式基本上与陀螺仪平衡架由于外来的摆动而产生的摆动方式相同，从而产生驱动发电机或类似设备所需要的有用转矩。

迄今为止，在一些受到外来无用摆动，例如海洋波浪和类似现象的摆动的交通工具上，象海上船只、陆上车辆等，有一种带有回转摆的、固定安装在其上的装置，通过回转摆的摆动将外来的摆动转换成有用的转矩来驱动需要驱动的设备。

在上面提及的传统装置中，通常采用一对回转摆，二只回转摆中的一个可摆动地安装在一个水平轴上，另一个回转摆或第二回转摆可摆动地安装在第二个水平轴上，第一个水平轴和第二个水平轴彼此垂直，使每一个回转摆都能对其水平轴产生一个单方向的转矩。

然而，在这样一个传统装置中，由于水平轴是单个驱动的，很难将两个水平轴的单方向转动组合成一个强有力的驱动力或转矩，换言之，在传统的装置上，二个水平轴的单方向转动由于不能组合而不能产生强有力的驱动力或转短。

为了解决上述问题，提出了另一种传统装置，它具有一对伞齿轮，它们通过一对单方向转动装置或单向接（离）合器安装在一根共轴上， 但彼此方向相反，在所述的一对伞形齿轮之间，放入了另一只固定安装在转矩输出轴上的伞齿轮与装在共轴上的一对伞齿中的两个齿轮都啮合起来。单向接（离）合器能够使这对伞齿轮在共轴上以彼此相反的方向转动，因而当装置受到外来的摆动的影响使共轴转动产生驱动时，就能使转矩输出轴仅在一个方向上发生转动。传统装置的共轴是通过单向接（离）合器由可转动地安装在共轴上的回转摆可旋转地驱动的。因而，在另一个传统装置中，转矩输出轴只能在垂直于回转摆在外来摆动的影响下可摆动驱动的平面的一个平面内可转动地驱动。

另外，一般说来，由于外来摆动的摆幅，方向和周期上每时每刻都可能变动，使传统装置的回转摆也在转角，摆速和摆动周期上每时每刻在变动，所以很难将外来摆动转换成稳定的强有力的驱动力或转矩。

本发明的首要目的是提供一种将外来的无用摆动，例如海洋波浪和类似现象转换成有用的恒定转矩的装置，本装置安装着一对彼此垂直的水平转轴。本发明的装置中，回转摆都固定地安装在每一水平转轴上，后者都可转动地安装在本装置的固定框架上，使本装置的固定框架所经受到的外来摆动通过本发明装置中彼此垂直安置的回转摆的摆动转换成恒定而强有力的推动力或恒定的转矩，恒定的驱动力或转矩通过本发明装置的转矩输出轴加以输出。

本发明的第二个目的是提供一种将外来的无用摆动，例如海洋波浪和类似摆动转换成有用的恒定转矩的装置，在该装置中，转矩输出轴在结构上能在相对于回转摆固定安装其上的转轴的任何所需要的方向上延伸。

本发明的第三个目的是提供一种将外来的无用摆动，例如，海洋波浪和类似摆动转换成有用的恒定转矩的装置，本装置产生的转矩暂时聚集在一动力弹簧上，后者从本装置上释放出恒定的转矩来驱动需 要驱动的发电机一类的设备。

根据本发明，该装置具有：

一种将外来的无用摆动，例如海洋波浪或类似摆动转换成有用的，恒定转矩的装置，其构成为：

一固定安装在一装置载体，例如船舶和类似物体的支承板上的固定框架;

一对基本上是彼此垂直的水平转轴，其中一转轴可转动地安装在所述装置的所述固定框架上，构成第一转轴，而另一轴可转动地安装在所述第一转轴上，构成第二转轴;

装置的每一回转摆都固定地安装在所述的各自转轴上，在所述的外来摆动的影响下使所述的回转摆发生摆动，从而将所述的转轴加以可转动地驱动;

一安装在每一个所述的转轴上的单向转动装置，和一辅助轴，将每一个所述的转轴的转动转换成所述的单向转动装置的单向转动以及;

一个齿轮机构，它将所述的单向转动装置的单向转动合并成转矩输出轴的单向转动;

本发明进一步具有：

一种将外来的无用摆动-例如海洋波浪或类似摆动-转换成有用的，恒定转矩的装置，其构成为：

固定地安装在装置载体，例如船舶和类似物的支承板上的固定框架;

可转动地安装在所述固定框架上的一第一转动轴，该轴在所述的外来无用摆动的影响下被一第一回转摆摆动地驱动，所述的第一回转摆被固定安装在所述的第一转轴上;

-第一单向转动齿轮通过一单向转动机构（装置）可转动地安装在一根辅助轴上，在单向转动机构（装置）上固定安装着一中间齿轮， 它与固定安装在所述第一转轴上的一初级齿轮相啮合;而且，

-第二单向转动齿轮通过一单向转动机构可转动地安装在所述的第一转轴上，使之以如所述的第一单向转动齿轮相同的转动方向由所述的第一转轴驱动;

所述的第一和第二单向转动齿轮与固定安装在主轴上的转矩输出齿轮相啮合。

本发明还进一步设有：

一种将外来的无用摆动转换成有用转矩的装置，其构成为：

固定安装在一个装置载体，例如船舶和类似物体的支承板上的固定框架;

一对基本上彼此垂直的水平转轴，其中一转轴可转动地安装在所述装置的所述固定框架上，构成了第一转轴，而另一根轴可转动地安装在所述的第一转轴上，构成了第二转轴，在这二转轴上固定安装着一对回转摆，所述的转轴被所述的回转摆在所述的外来无用摆动的影响下所转动地驱动;

一主轴由所述的转轴和一辅助轴通过单向转动机构被可转动地驱动;

一动力弹簧轴，一动力弹簧的内端部固定安装在它的上面，而所述的动力弹簧由所述的动力弹簧轴所驱动;

一动力弹簧齿轮，所述的动力弹簧的一外端部固定安装在它的上面，所述的动力弹簧齿轮可转动地安装在所述的动力弹簧轴上;

一棘轮与所述齿轮机构的棘齿轮一起被可转动地驱动，该齿轮机构与所述动力弹簧啮合;

一防止所述的棘轮发生转动的制动（棘爪）机构;

一释放机构，将所述的棘轮与所述的制动（棘爪）机构脱开，所述的释放机构固定安装在一齿轮上，该齿轮与所述的动力弹簧轴上的 一齿轮相啮合。

上述的说明清楚表明，根据本发明，固定安装在基本上彼此垂直的一对水平转轴上的回转摆，在本发明装置内，在外来摆动，例如海洋波浪或类似的摆动的影响下，按基本上与陀螺仪平衡架相同的方式被摆动地驱动，使水平转轴上的伞形齿轮产生单向转动，这些单向转动被合并成本发明装置的主轴或转矩输出轴的单向转动，一恒定而强有力的驱动力或转矩通过转矩输出轴提供给需要驱动的发电机之类的设备。

此外，在本发明装置中，由于转矩输出轴可在相对于水平转轴的方向的任何需要的方向上延伸，因此本发明装置在设计的（多方面）适应性上是极佳的。

此外，在本发明装置中，转矩输出轴上的转矩暂时地积集在动力弹簧上，直到这样积集的转矩达到一预定值，然后转矩从动力弹簧中释放出来，使动力弹簧能够驱动一重负荷设备，该动力弹簧也能够以恒定的速度通过一恒速驱动装置来驱动重负设备。

如上所述本发明的装置在结构上非常简单，并能有效地将外来的无用摆动，例如海洋波浪和类似的摆动转换成有用的恒定转矩。因而，使用者可以在不断受到海洋波浪摆动的船舶中且也可在不断受到振动的陆上车辆中应用本发明的装置，另外，本发明的装置可做成便携式或人携带的装置，将使用者的步行运动转换成有用的恒定转矩。

图1是一将外来无用的摆动，例如海洋波浪和类似摆动转换成有用的恒定转矩的、本发明装置的一实施例的平面视图，而该转矩是暂时地积集在本发明装置的实施例的动力弹簧中的;

图2是一本发明装置的回转摆部分的部分断面视图;

图3是一与本发明装置的回转摆部分结合的齿轮机构（组）的前视图;这齿轮机构（组）适合于使本发明装置的一转矩输出轴产生单 方向转动;

图4是一本发明装置的齿轮机构（组）的侧视图;

图5是一本发明装置的动力弹簧的前视图;

图6是一本发明装置的动力弹簧部分的齿轮机构（组）的侧视图;

图7是一应用在本发明装置的动力弹簧部分的制动机构的侧视图。

下面对将外来无用的摆动，例如海洋波浪和类似的摆动转换成有用的恒定转矩的本发明装置的一个实施例结合附图作详细的描述。

在图1中，编号“A”表示本发明装置的实施例的回转摆部分;“B”表示一图3和4所示的实施例的齿轮传动部分;“C”代表图5至7所示的实施例的动力弹簧部分而“D”表示一转矩输出轴。

在图2中，编号1表示一本发明装置的固定框架，固定框架1固定地安装在适合装置载体，例如海上船只、浮体、陆上车辆以及诸如此类物体的支承板上。如图4所示，在装置的固定框架1中，通过轴承4，水平地且可转动地安装着一第一或空心转轴3，而在该空心转轴3上固定安装着一第一回转摆2。

在第一回转摆中，通过一对轴承6可转动地安装另一或第二水平转轴5，如图2所示，使构成基本上为陀螺仪平衡架那样的构形，因此，另一转轴5基本上垂直图2所示的空心转轴3。在另一转轴5的相对两端分别固定安装着一对第二回转摆7a和7b。

如图2所示，一对伞齿轮9a和9b通过一对单方向转动机构或单向接（离）合器8a和8b分别可转动地安装在第二转轴5上，彼此相对配置，以能够在彼此相反的方向上转动。

在这些伞齿轮9a和9b间有另一与之啮合的伞齿轮12，该伞齿轮被固定装配在中心轴11的一端部，而中心轴11则通过一对安装在空心轴3中的轴承10同轴且可转动地安装在第一或空心轴3中。

因此，本发明装置的固定框架1在垂直于空心轴3的轴线平面中 摆动时，第一回转摆2同样地在上述与固定框架1相对的平面中摆动以保持其水平位置，从而此空心轴3，被第一回转摆2所驱动，相对于本装置的固定框架1旋转。

另一方面，当装置的固定框架1在垂直于转轴5的轴线的另一平面中摆动时，第二回转摆7a和7b则在相对于固定框架1和第一回转摆2的上述另一平面内摆动，使第二转轴5被第二回转摆7a和7b驱动相对于固定框架或第一回转摆2旋转。

在那种情况下，由于一对伞齿轮9a和9b分别通过一对单向接（离）合器8a和8b可转动地安装在第二转轴5上，并彼此相对配置使能够以彼此相反的方向转动，当锥齿轮9a、9b中的一锥齿轮在外来的摆动影响下驱动中心轴11上的伞齿轮12时，伞齿轮9a和9b中的另一伞齿轮由中心轴11的伞齿轮12所驱动而在第二转轴5上自由转动。

因而，当伞齿轮9a、9b的另一个伞齿轮在外来摆动的影响下驱动中心轴11上的伞齿轮12时，伞齿轮9a、9b的第一伞齿轮由中心轴11的伞齿轮所驱动而在第二转轴5上自由转动。

结果，中心轴11可通过与两个伞齿轮9a、9b相啮合的伞齿轮12只在一个方向上被稳定、可转动地驱动，而该伞齿轮9a、9b则在外来摆动的影响下由回转摆7a和7b驱动。

在图3和图4中，编号13表示一固定安装在第一或空心轴上的齿轮，其中，中心轴11是同轴且可转动地安装的。空心轴3上的齿轮13与固定安装在辅助轴15上的齿轮16相啮合，而辅助轴15则通过一对轴承14可转动地安装在固定框架1上。

如图4所示，另一齿轮18通过一单方向转动机构或单向离合器17可转动地安装在辅助轴15上。齿轮18与固定安装在第一主轴20上的齿轮21相啮合，而该第一主轴20通过一对轴承19可转动地安装在固定框架1上，如图4所示。

此外，一齿轮23通过一单方向转动机构或单向接（离）合器22也可转动地安装在空心轴3上，而该齿轮23也与上述的第一主轴20上的齿轮21相啮合。

辅助轴15和空心轴3适合于经过单向离合器17和22分别驱动齿轮18和23，使第一主轴20的齿轮21产生单方向转动。

因此，在空心轴3由回转摆以一个方向可转动地驱动时，齿轮23通过单向离合器22以上述方向由空心轴3加以驱动，以便经过齿轮21使第一主轴20产生单方向转动。第一主轴20的单方向转动亦传递给齿轮18，并且经过单向接（离）合器17使安装在辅助轴15上的上述齿轮18自由转动。上述的描述清楚表明，通过齿轮21传递到齿轮18的第一主轴20的单向转动完全不干扰辅助轴15的单向转动。

在空心轴3由回转摆2以与上述方向相反的另一方向可转动地驱动时，固定于空心轴3上的齿轮13驱动固定在辅助轴15上的齿轮16。如此传递引起辅助轴15的转动，经过单向离合器17被传递到齿轮18，使得固定于第一主轴20上的齿轮21以前述例子一样的方向由齿轮18可转动地驱动。

这时，从图4可明显看到，齿轮23是由齿轮21所转动地驱动的，然而，传递到齿轮23的齿轮21的转动由于单向离合器22的存在而不会传递到空心轴3。

如上所述，当空心轴3在外来摆动的影响下由回转摆2可转动地驱动时，空心轴3的单方向转动将被传递到第一主轴20，使上述主轴20产生单方向转动。

再者，从图4可明显看到，齿轮24固定安装在穿过空心轴3的中心轴11上。中心轴11上的齿轮24与固定安装在第一主轴20上的齿轮25相啮合，因此，当中心轴11是通过第二回转摆7a、7b和单向接（离）合器8a、8b被从一个方向转动地驱动时，中心轴11的这种单方向转动 将经过齿轮24、25传递到主轴20，而不会干扰第一主轴20的单向转动。

如上所述，在外来摆动的影响下至少第一回转摆2和第二回转摆7a、7b中的一回转摆被摆动驱动时，第一主轴20仅以一个方向稳定且转动地驱动。

如图4所示，一齿轮26同轴地固定到第一主轴20的齿轮25上。另一方面，第二主轴28通过一对轴承27可转动地安装在固定框架1上。第一主轴上的齿轮26与固定安装在第二主轴28上的齿轮29相啮合，为的是把第一主轴20的单方向转动传递到第二主轴28上去。

如图5至7所示，齿轮30固定安装在第二主轴28上，它同时与固定安装在一动力弹簧轴32上的齿轮33相啮合，该轴32则通过一对轴承31可转动地安装在固定框架1上。

在动力弹簧轴32上，固定安装着一动力弹簧34的一内端部，而把该弹簧的一外端部固定安装在一齿轮36的销钉36a上，齿轮36则通过一对轴承35可转动地安装在动力弹簧轴32上。

再一方面，如图6所示，一小齿轮37固定安装在动力弹簧轴32上，并使动力弹簧轴32的小齿轮37与通过一对轴承38可转动安装在固定框架1上的齿轮39相啮合。

此外，动力弹簧轴32的齿轮36与轴41的一小齿轮42相啮合，而轴41通过一对轴承40可转动地安装在固定框架1上。另一方面，同小齿轮42一起固定安装在轴41上的另一齿轮43与固定安装在轴45上的齿轮46啮合，而轴45通过一对轴承44可转动地安装在固定框架1上。

如图6所示，固定安装在轴45上的齿轮47与固定安装在一转矩输出轴D的一小齿轮49相啮合。因而，当动力弹簧34释放其所积集的驱动力或转矩可转动地驱动齿轮36时，齿轮36的转动速度经由齿轮36、42、43、46、47和49逐渐增加使转矩输出轴D能以高速旋转。

如图5和图6所示，一具有棘爪部50a的棘轮50固定在小齿轮49 上，而棘爪部50a与一大体上成V的锁定臂51的制动爪部51a相啮合，锁定臂51则可转动地安装在固定框架1的销钉1a上。棘轮50使齿轮36不能被动力弹簧34以图5所示的箭头“a”的方向转动驱动。

从图5中可明显看到，V形锁定臂51还具有一臂部51b，该臂部51b适合于紧靠在固定于齿轮39上的突起或销钉39a上。当齿轮39以图5所示的箭头的方向转动时，齿轮39由其销钉39a推动锁定臂51的臂部51b，而使锁定臂51的爪部51a脱离棘轮51的棘爪部50a，这使棘轮50能够在转矩输出轴D上自由转动。

结果，动力弹簧34解除了其锁定状态，连续驱动转矩输出轴D。

如图5所示，一张力弹簧52安装在一锁定臂51的销钉51c和一固定框架1的销钉1b之间，使在销钉39a脱离（脱开）锁定臂51和臂部51b以后，有可能紧靠在锁定臂51的后表面上。

因此，在动力弹簧34所积集的转矩释放完成后，锁定臂51的爪部51a与棘轮的棘爪部50a重新啮合，使动力弹簧34不致被进一步松开。

如上所述，为将单向转动传动给第二主轴后，动力弹簧轴32被转动地驱动，上紧动力弹簧的使其积集转矩。

当动力弹簧34中所积集的转矩达到一预定值或当动力弹簧34由预定数量的转动所上紧后，与动力弹簧轴32的小齿轮啮合的齿轮39基本上完成其一圈，使其销钉39a能将锁定臂51的臂部51d向后推，从而使棘轮50解除其锁定状态。

结果，齿轮36由动力弹簧34加以驱动并以连续（接力传动）方式带动转矩输出轴D转动。在放松动力弹簧的步骤完成后，在张力弹簧52所施加的弹性力的影响下，锁定臂51的爪部51a重新与棘轮50的棘爪部50a啮合。爪部51a、50a之间的这种啮合由齿轮39上的销钉39a而得到加强，因为该销钉39a将锁定臂51的后表面向前推，使动力弹簧不致被松开。

如以上所述，在本发明的装置中，由外来的无用摆动，例如海洋波浪及类似的摆动所产生的转矩能暂时地积集在动力弹簧中，直到这种所积累的转矩达到预定值。然后，动力弹簧以连续（接力传动）的方式释放转矩以驱动转矩输出轴D。上述的说明清楚表明，在本发明装置中，转矩积集的过程和积集转矩的释放过程是交替地进行的。

在本发明装置中，转矩积集过程和积集转矩的释放过程在时间和周期上可以通过改变装置中所采用的齿轮的齿数比和动力弹簧34的强度来调节。

在使用中，本发明装置的固定框架1固定安装在适宜的装置载体，例如海上船只，陆上车辆等的支承板上，使装置载体或本发明装置的固定框架1所经受到的外来无用摆动有效地转换成有用的单向恒定转矩而与这种摆动的方向、摆幅和周期上的变化无关。在本发明的装置中，转矩被暂时地积集在动力弹簧中，使弹簧能够以连续方式释放大量单向稳定的转矩。

因此，本发明的装置可驱动所需驱动的设备，例如用来驱动发电机等以最后驱动电动机和类似动力机械。

Claims (2)

1、一种将外来的无(

)用摆动，例如海洋波浪等的摆动转换成有用的恒定转矩的装置，包括固定框架，回转摆，转轴和齿轮机构，其特征在于：

一对水平转轴(3，5)基本上相互垂直方式安置；

回转摆2，7a，7b固定安装在所述的转轴3，、5上，在所述的外来摆动的影响下，回转摆2、7a、7b发生摆动，从而将所述的转轴3，5加以转动驱动；

转轴3是空心轴，它被固定安装在所述的回转摆2上，构成第一转轴，而另一转轴5可转动地固定在所述的回转摆2上，构成第二转轴；

一对单向转动机构8a、8b安装在所述的转轴5上；

一对伞齿轮9a、9b安装在所述的转动机构8a，8b上；

一伞齿轮12可与所述的一对伞齿轮9a，9b啮合；

一本身可起单向转作用的第三轴11安装到伞齿轮12上，并且穿过第一转轴3延伸出来；

把第一转轴3的两向转动转变成单向转动的机构是与后者有关；

一装有齿轮25，21的第一主轴20；

一装有齿轮16的辅助轴15；

一对单向离合器22、17各自安装在所述的转轴3和所述的辅助轴15上，使所述转轴3的旋转运动转变成所述单向转动机构22，17的单向转动；

一齿轮18通过所述的单向离合器17可转动地安装在所述的辅助轴15上且与所述的齿轮21啮合；

一齿轮23通过所述的单向离合器22可转动地安装在所述的转轴3上且与所述的齿轮21啮合；

一齿轮13固定安装在所述的转轴3上且与所述的齿轮16啮合；

一齿轮24固定安装在所述的第三轴11上且与所述的齿轮25啮合。

2、一种将外来的无用摆动，例如海洋波浪等摆动转换成有用的恒定转矩的装置，包括固定框架，回转摆，转轴和齿轮机构，其特征在于：一对基本上相互垂直的水平转轴3、5，该水平转轴3、5中的一转轴3可转动地安装在所述的装置的固定框架1上，构成第一转轴3，而该水平转轴3、5中的另一转轴5可转动地固定在所述的第一转轴3上，构成第二转轴5，在该水平转轴3、5上固定地装有回转摆2、7a、7b，在所述的外来无用的摆动的影响下，所述的转轴3、5由所述的回转摆2、7a、7b所转动驱动;

-主轴20，它由所述的转轴3、5和一辅助轴15通过单向转动机构8a、8b、22和17转动地驱动;

-转矩积集/释放装置包括：

-转矩输入轴28，它可转动地安装在固定框架1上;

-动力弹簧轴32，在该动力弹簧轴上可固定安装动力弹簧34的一内端部，所述的动力弹簧34由所述的动力弹簧轴32所驱动以积集输入转矩;

一动力弹簧齿轮36，在该动力弹簧齿轮上可固定安装动力弹簧34的一外端部;所述的动力弹簧齿36可转动地安装在所述的动力弹簧轴32上;

一棘轮50，它与所述的动力弹簧齿轮36相啮合的齿轮机构42-49的棘齿轮49一起可被转动驱动;

一制动机构51，它防止所述的棘轮50发生转动;

一将所述的棘轮50与所述的制动机构51脱开的释放机构39a，所述的释放机构39a固定安装在一与所述的动力弹簧轴32的齿轮37相啮合的齿轮39上。

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