CN104499743A - 两级平衡式压电供能停车柜 - Google Patents

Abstract

一种采用两级平衡块方式减小升降力，并利用过往车辆的循环施压产生电能的停车设备。根据功能划分五部分：一级平衡系统、二级平衡系统、活动箱体提升系统、电力系统、控制系统。一级平衡系统重量之和大体等于空载时活动升降箱重量，实现空载下的活动升降箱的平衡。二级平衡系统重量之和大体等于轿车活动重量。两级平衡系统实现空载和负载下的活动升降箱的平衡。由于两级平衡系统的设计，活动箱体提升系统需要较小提升力可实现承载箱的升降。电力系统通过车辆循环施压压力发电层，磁铁切割磁感线产生电流并存储到位于固定箱底部的蓄电池。控制系统操纵滚珠丝杠转动，实现活动箱的升降，操作电动插销机构伸缩实现第二级平衡系统的施加与释放。

Description

两级平衡式压电供能停车柜

技术领域

本发明涉及一种便于车辆存取、成本较低且不占用公用活动空间的停车设备，特别涉及采用两级平衡块方式减小升降力，并利用过往车辆的循环施压产生电能的停车设备。

技术背景

随着生活水平的提高，汽车行业得到了迅速发展，据不完全统计，北京市私人轿车突破300万辆。随之而来的是停车难问题，越来越多的私家车被迫停在街道两侧。车辆占用街道造成道路阻塞，并给安全行驶造成困难；住宅小区停车位的严重短缺，迫使车辆占用小区的公用活动空间。目前解决小区和街道停车紧张问题的方法是建立各种地下停车库以及各种停车楼层，然而大型地下停车库和停车楼层造价高昂，不便于较老的城市小区的使用，并且存取时间长，存取车时容易发生车辆之间的相互剐蹭。因此，需要一种便于车辆存取、成本较低且不占用公用活动空间的停车设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种不影响公共活动空间，结构简单，存取车辆方便快捷，安全可靠的两级平衡式压电供能停车柜。本发明通过以下技术方案实现。

两级平衡式压电供能停车柜由固定箱和活动承载箱两部分构成。通过一级的平衡块配重机构，将空载状态下的活动承载箱进行平衡配重，使得活动承载箱在很小外力作用下实现箱体的上升和下降；通过二级的平衡块配重结构，将轿车停放在活动承载箱状态下的箱体进行再次平衡配重，使得轿车停放完成后 的活动承载箱亦可在较小外力驱动下实现箱体的上升和下降。两级平衡式压电供能停车柜外形如图1所示。

固定箱安装在路面以下，顶部与路面平齐。活动承载箱达到最高位置时的底部与路面平齐，达到最低位置时的顶部与路面平齐。

为了清晰展示该两级平衡式压电供能停车柜的内部结构，将固定箱的外表面铁皮隐藏并对细节进行了局部放大，如图2所示。

固定箱由固定箱支架[5]、滑轮[6]、一级平衡块[8]、一级平衡块滑轨[9]、步进电机[10]、二级平衡块滑轨[11]、二级平衡块[12]、滚珠丝杠[18]、轴承[19]、轴承支座[20]、传动齿轮[21]、齿轮固定座[22]、保护壳[23]、控制模块[24]、蓄电池[25]、活动拉杆[30]以及固定箱外表面铁皮等组成。

活动承载箱由信号接收器[1]、压力发电层[2]、压活动箱支架[3]、活动箱活动升降箱立板[4]、防撞橡胶[14]、底板[13]、红外传感器[29]、电动推杆[26]、插锁[28]等组成，其中压力发电层[2]由许多压力发电模块构成，压力发电模块结构包括磁铁[15]、铜线圈[16]、弹簧[17]等。

根据功能划分，该发明由五个系统组成，分别为一级平衡系统、二级平衡系统、活动箱体提升系统、电力系统、控制系统。

一级平衡系统包括滑轮[6]、钢丝绳[7]、一级平衡块[8]、一级平衡块滑轨[9]等。两个一级平衡块[8]分别位于固定箱的左右两端。一级平衡块滑轨[9]焊接在固定箱支架[5]上，定滑轮[6]位于固定箱支架[5]顶端，左右两个一级平衡块[8]可沿着一级平衡块滑轨[9]上下运动。定滑轮[6]一侧连接活动升降箱，另一侧连接一级平衡块[8]。左右两个一级平衡块[8]重量之和大体等于空载时活动升降箱的全部重量，此时活动升降箱需要很小的推力，即可实现升降。

二级平衡系统包括滑轮[6]、钢丝绳[7]、二级平衡块滑轨[11]、二级平衡块[12]、活动拉杆[30]等。两个二级平衡块[12]分别位于固定箱的前后两侧。两个二级平衡块[12]重量之和大体等于轿车重量。在电动插销机构的操作下， 完成活动拉杆[30]的施加与脱离，实现二级平衡系统的运作与停止。

活动箱体提升系统包括步进电机[10]、滚珠丝杠结构[18]、轴承[19]、轴承支座[20]、传动齿轮[21]、齿轮固定座[22]等。固定箱的四个角点部位，分别安装了四套提升系统。四个步进电机[10]受到控制系统的同时控制，实现同时旋转或者停转，带动与之连接的齿轮转动，进而驱动滚珠丝杠[18]转动，滚珠丝杠[18]转动带动滑块的升降。四角部位的滚珠丝杠[18]以及滑块构成自锁机构，保证了在步进电机[10]停止转动时依然保持对活动升降箱提供竖直方向的支撑力。

电力系统由压力发电层[2]、蓄电池[25]等组成。压力发电模块结构包括磁铁[15]、铜线圈[16]、弹簧[17]等。车辆经过压力发电层[2]顶部时，磁铁[15]受力向下移动并压缩弹簧[17]，磁铁[15]切割铜线圈[16]产生电流，车辆离开压力发电层[2]顶部时，磁铁[15]在弹簧[17]作用下向上移动回复原位，切割磁感线产生电流。电流经过整合处理后，存储到位于固定箱底部的蓄电池[25]，完成电力的存储，进而给相关元器件供电。

控制系统包括位于活动升降箱顶部的信号接收器[1]、活动升降箱底板[13]的五个红外传感器[29]、控制二级平衡块[12]施加和释放的电动推杆[26]、与电动推杆[26]连接的插锁[28]、以及位于固定箱底部的控制模块[24]等。信号接收器[1]负责接收遥控器发射的升降信号，从而在蓄电池[25]的供电下，操纵步进电机[10]转动，带动滚珠丝杠[18]转动，实现活动箱的升降；活动升降箱底板[13]的五个红外传感器[29]，负责电动插销机构的操控，当任意一个或几个红外传感器[29]信号被激发(表明有车辆驶入)，电动推杆[26]就会带动插销沿着方钢管[27]向外弹出，从而带动活动拉杆[30]共同下移，实现二级平衡系统的运作，当五个红外传感器[29]均没有被激发(表明无车辆驶入)，电动推杆[26]就会带动插销沿着方钢管[27]向里收缩，从而使得插销脱离活动拉杆[30]，完成二级平衡系统的释放。

附图说明

图1为两级平衡式压电供能停车柜外观示意图，a)为活动箱体完全升起状态，b)为活动箱体完全降落状态；

图2两级平衡式压电供能停车柜内部结构示意图；

图3为空载且活动升降箱位于最低状态示意图；

图4为空载且活动升降箱升降中间过程示意图；

图5为空载且活动升降箱位于最高状态示意图；

图6为活动升降箱最高点车辆驶入示意图；

图7为活动升降箱最高位置时车辆完全驶入示意图；

图8为载车且活动升降箱升降中间过程示意图；

图9为载车且活动升降箱位于最低状态示意图；

图10为具体实施流程图。

图中，1为信号接收器[1]、2为压力发电层[2]、3为活动箱支架[3]、4为活动升降箱立板[4]、5为固定箱支架[5]、6为滑轮[6]、7为钢丝绳、8为一级平衡块、9为一级平衡块滑轨、10为步进电机、11为二级平衡块滑轨、12为二级平衡块、13为底板、14为防撞橡胶、15为磁铁、16为铜线圈、17为弹簧、18为滚珠丝杠、19为轴承、20为轴承支座、21为传动齿轮、22为齿轮固定座、23为保护壳、24为控制模块、25为蓄电池、26为电动推杆、27为方钢管、28为插锁、29为红外传感器、30为活动拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

(1).空载状态且活动升降箱位于最低状态，如图3所示。此时，活动升降箱顶板与路面平齐，左右两侧的一级平衡块[8]重量之和等于活动升降箱。穿过定滑轮[6]的钢丝绳[7]，一端与一级平衡块[8]连接，一端与活动升降箱的支架连 接。活动升降箱的顶板叠压在固定箱支架[5]上，从而使得活动升降箱的顶板可承受较高的外界压力。当过往车辆驶过顶板时，顶板上的压力发电模块受到交变的载荷，从而压力发电产生电能并且存储于蓄电池[25]内，即活动升降箱位于最低状态时，两级平衡式压电供能停车柜处于一种电能存储的过程。

(2).空载状态且活动升降箱提升过程，如图4所示。当位于顶板的信号接收器[1]收到信号后，在控制模块[24]的作用下，驱动固定箱底部角落的四组滚珠丝杠[18]机构运动，从而丝杠转动并提升滑块向上直线运动，四组滑块拖动活动升降箱的支架，实现活动升降箱的升降。滚珠丝杠[18]为典型的自锁机构和力放大机构，并且由于一级平衡块[8]的重量与空载活动升降箱大体相等，所以步进电机[10]需要较低的扭矩即可实现空载时刻活动升降箱的提升和下降。

(3).空载状态且活动升降箱达到最高位置，如图5所示。步进电机[10]持续转动，活动升降箱持续上升，当活动升降箱底板[13]上升至与路面平齐时，步进电机[10]停止转动，此时等待需要停放的车辆驶入。由于滚珠丝杠[18]的自锁功能，保证了当步进电机[10]断电后，活动升降箱不会在外力作用下进行滑落等问题，提高了该停车柜的安全性。

(4).活动升降箱最高点车辆驶入，如图6所示。活动升降箱底板[13]的前后左右以及中间部位安装了5组红外传感器[29]，红外传感器[29]发出的信号如上图虚线所示。当车辆的车头或者车尾驶入时，产生红外的扰动，从而被红外传感器[29]检测到，当被任意一个红外传感器[29]发出的信号被阻挡时，蓄电池[25]的电力驱动位于底板[13]部位的电动插锁[28]机构运行，电动推杆[26]推动与之连接的插锁[28]，插锁[28]从方钢管[27]向外滑动，从而插锁[28]位于活动拉杆[30]的上方，二级平衡系统启动。由于车头与车轮之间的距离，保证了车辆的重量在未施加到活动升降箱之前，二级平衡系统即可加载。活动拉杆[30]通过定滑轮[6]和钢丝绳[7]与二级平衡块[12]连接，并且前后的两个二级平衡块[12]重量之和大体等于轿车的重量。

(5).活动升降箱最高位置时车辆完全驶入，如图7所示。车辆开始驶入时产 生的红外扰动，激发了二级平衡系统的启动，二级平衡块[12]加载。此时，驾驶人员撤离，驾驶人员按动无限遥控器，遥控信号发出并被活动升降箱顶部的信号接收器[1]接收。从而升降系统再次启动，固定箱四个角落的步进电机[10]，通过齿轮系统的传动，带动滚珠丝杆系统的丝杆转动，带动活动箱开始下降。

(6).载重状态且活动升降箱下降过程，如图8所示。由于插锁[28]位于活动拉杆[30]的上方，所以插锁[28]与活动升降箱整体下移时，拖动活动拉杆[30]下降，从而使得与之连接的二级平衡块[12]的重力被加载。由于前后两个二级平衡块[12]的重力之和大体等于轿车重力，以及左右两个一级平衡块[8]的重力之和大体等于活动升降箱的重力，所以此时活动升降箱同样处于基本平衡状态，只需要步进电机[10]较小的驱动力，即可带动滚珠丝杆机构转动，带动滑块的升降，从而实现活动升降箱的上升和下降。

(7).载重状态且活动升降箱下降最底部，如图9所示。当活动升降箱下降到最底部时，顶板再次恢复到与路面平齐，此时步进电机[10]停止转动，顶板以及活动升降箱的支架叠压在固定箱支架[5]上，保证活动升降箱的顶板能够承受住较高的外界载荷。此时顶板的压力发电模块进行电能的生产以及电量存储工作。

(8).载重状态且活动升降箱上升过程，如图8所示。当活动升降箱顶部的信号接收装置接收到升起信号后，步进电机[10]反转，活动升降箱上升，各零部件的运动状态与过程6相反。

(9).载重状态且活动升降箱上升最高点，如图7所示。当活动升降箱承载着轿车上升至最高点时，步进电机[10]停止转动，活动升降箱停止上升。此时，驾驶人员走入车辆内部，驾车准备离开。

(10).活动升降箱最高点时车辆驶离，如图6所示。当车辆驶离开停车柜的停车箱后，停车箱底板[13]上分布的5个红外传感器[29]逐次能够接收到红外信号，当五个传感器全部能够接收到发射的红外信号后，控制模块[24]判断车辆已经离开，控制电动插锁[28]机构工作，电动推杆[26]带动插锁[28]回缩进 方钢管[27]，从而插锁[28]结构脱离活动拉杆[30]，从而二级平衡机构停止工作。在控制系统的操纵下，活动升降箱准备下降，如图5所示。

(11).空载状态活动升降箱下降，如图4所示。控制系统的操纵角落的步进电机[10]同时转动，带动滚珠丝杆机构运动活动升降箱再次下降。此时只有一级平衡机构和空载状况下的活动升降箱。一级平衡机构的平衡块重量基本等于空载状况下的活动升降箱，保证电机在小的驱动力下，活动升降箱实现平稳快速的下降。

(12).空载的活动升降箱位于最低状态，如图3所示。此时步进电机[10]停止转动，顶板恢复到与路面平齐，顶板以及活动升降箱的支架叠加在固定箱支架[5]上，完成整个停车柜的升降周期。活动升降箱顶部的信号接收器[1]等待下一次遥控信号的激活。当车辆驶过活动升降箱顶部时，顶部的压力发电层[2]产生电能。

其它设计关键点：

(1).活动箱体位于最低位置，即顶板与路面平齐时，顶板与固定箱的密封问题需要重点考虑，顶板底部添加硅胶等橡胶密封条，减少外界雨水灰尘的进入；

(2).固定箱内部机构的防水防锈防尘问题。给关键零部件建立保护壳，保护步进电机[10]、滚珠丝杠[18]、控制模块[24]以及蓄电池[25]等的清洁；

(3).固定箱的排水问题。固定箱底部留有排水孔，当有外界雨水侵入停车柜时，可实现固定箱内的积水快速排出；

(4).较为偏远地区的压力供电问题。由于偏远地区可能经过的车辆较少，活动箱顶板的压力发电供能不够，可通过停车柜预留的充电插口为停车柜的蓄电池[25]充电。

(5).后期维护维修问题，在活动箱的顶部和底部，留有维修盖板，盖板部分采用螺栓与压活动箱支架[3]连接，便于维修维护；

(6).停车安全警示问题。活动箱体的顶板设立升降报警灯和报警铃声，在活动升降箱升起前，进行升起预警，避免其他车辆与之相撞。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用两级平衡块方式减小升降力，并利用过往车辆的循环施压产生电能的停车设备。根据结构划分为固定箱和活动承载箱两部分。根据功能分为一级平衡系统、二级平衡系统、活动箱体提升系统、电力系统、控制系统五部分。一级平衡系统重量之和大体等于空载时活动升降箱重量，实现空载下的活动升降箱的平衡。二级平衡系统重量之和大体等于轿车活动重量，实现负载轿车情况下的平衡，即两级平衡系统实现空载和负载下的活动升降承载箱的平衡。两级平衡块的设计，满足了提升系统在较小提升力作用下的实现活动承载箱的升降。电力系统通过车辆循环施压压力发电层[2]，磁铁[15]切割磁感线产生电流并存储到位于固定箱底部的蓄电池[25]。控制系统操纵滚珠丝杠[18]转动，实现活动箱的升降，通过位于底板[13]四个角落和中间部位的五个红外传感器[29]，操作电动插锁机构插锁[28]的伸缩实现第二级平衡系统的施加与释放，实现第二级平衡架构的加载和卸载。

2.根据权利要求1所述的两级平衡式压电供能停车柜，采用了两级平衡块结构，实现停车柜的活动箱体在空载和承载车辆条件下分别平衡，显著降低提升活动箱体所需的提升力，降低驱动滚珠丝杠步进电机的功率；

3.根据权利要求1所述的两级平衡式压电供能停车柜，车辆停放完成后，活动箱体顶部与路面平齐，顶部允许车辆经过，从而解决停车难问题和道路被占用问题，并且压力产电机构利用过往车辆对箱体顶部的循环施压，产生电能；

4.根据权利要求1所述的两级平衡式压电供能停车柜，遥控控制活动箱体的提升和下降，红外感应实现第二级平衡块的锁定和释放，快捷方便。