CN106194622A - 一种机械式减速带发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机械式减速带发电装置，其包括运动形式变换部分、定时部分和蓄能发电部分；运动形式变换部分主要包括减速带、回位弹簧、箱体、固定在减速带下部的齿条、与齿条啮合的齿圈、固连在齿圈两侧的棘轮和棘爪、与棘爪固连的齿轮机构；定时部分包括离合器、安装在盘上的触臂、定时行程开关；蓄能发电部分包括涡卷弹簧、增速齿轮、发电机、蓄电池；该机械式减速带发电装置利用两个同轴反向的棘轮机构将减速带下降和上升的运动转换为单向运动，使用行程开关控制离合器接合分离进而控制涡卷弹簧发电时间，达到回收能量的目的，提高能量使用率。

Description

一种机械式减速带发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别是关于利用汽车通过减速带时的振动能量作为动力的发电装置。
背景技术
目前，为了使汽车在某些场合的路段减速行驶，降低交通事故的发生率，在这些场合的道路上设有减速带，然而减速带的设置虽然达到了使经过减速带的车辆减速的目的，但是车辆振动产生的能量却变为无用功而浪费。如果将这些振动能量加以回收并再利用，对我国公路运输业实现绿色交通和节能减排会具有十分重要的现实意义。
中国专利号CN1880759A、名称为“利用车辆减速板或减速带自动发电供电系统”，包括减速板、非线性弹簧、传动装置、发电机和壳体。传动装置包括顶端通过铰链与减速板下部实现活动连接的齿杆、齿杆末端的齿条、与齿条啮合的棘轮、与棘轮同轴设置的齿轮副及发电机。壳体的上部为减速板镶嵌腔，中部为齿杆运动导向腔，下部为发电蓄能仓。该装置的缺陷在于：(1)减速板仅依靠一根齿杆导向，强度较低。(2)减速板回位的能量没有利用，造成能量利用率较低。(3)车辆单次通过就进行发电，造成发电效率低下。
中国专利号CN102410164B、名称为“一种压力式路面交替发电装置”，包括减速带压板和抗压杆，压板下部通过两组换向杆与底座铰接相连，换向杆又与齿条的侧翼板相连，由齿条带动两组反置的增速机构，超越机构通过带传动带动发电机工作。该装置的缺陷在于：(1)利用杆件传递力和运动，装置强度低。(2)使用两个发电机，使得的装置实用性较差。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种能充分利用减速带上升、下降能量，同时又能稳定释放系统能量的机械式减速带发电装置。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种机械式减速带发电装置，包括运动形式变换部分和蓄能发电部分；
所述运动形式变换部分包括减速带、回位弹簧、箱体、齿条、第一齿轮、第一棘爪、第一棘轮、齿圈、第二棘轮、第二棘爪、第二齿轮、第一轴、第三齿轮、第四齿轮、第二轴、第三轴、第五齿轮、外啮合的棘轮机构；所述箱体固定于地面，所述回位弹簧安装于箱体内部，两端分别固定在箱体底部和减速带下方；所述齿条固连于减速带下方，并穿过回位弹簧与箱体，所述齿条与齿圈啮合；所述齿圈两侧固连第一棘轮和第二棘轮，所述第一棘轮和第二棘轮的棘齿排布方向相反；所述第一棘轮和第二棘轮分别与第一棘爪和第二棘爪啮合；所述第一棘爪和第二棘爪分别固连于第一齿轮和第二齿轮，且空套于第一轴上；所述第一齿轮与第四齿轮啮合；所述第四齿轮与第三齿轮啮合；所述第二齿轮与第五齿轮啮合；所述第五齿轮和第三齿轮以及外啮合的棘轮机构均固定于第三轴上；
所述蓄能发电部分包括涡卷弹簧、第六齿轮、第七齿轮、发电机、蓄电池；所述第六齿轮固定在第四轴上；；所述第四轴和第三轴通过离合器接合分离；所述第六齿轮与第七齿轮啮合；所述第七齿轮与发电机连接；所述发电机与蓄电池相连。
进一步的，还包括定时部分，所述定时部分包括离合器、第四轴、盘、定时行程开关，触臂；所述盘固定于第四轴上；所述触臂安装于盘上；所述离合器的接合分离控制由行程开关完成，所述行程开关由触臂触发，所述行程开关的行程需要由涡卷弹簧特性确定。
进一步的，所述涡卷弹簧位于盘和第六齿轮之间，其弹簧外圈固定在相对于地面静止的物体上，内圈固定在第四轴上。
本发明利用两个同轴反向的棘轮机构将减速带下降和上升的运动转换为单向运动，当减速带下降时，齿圈顺时针转动，第一棘轮带动第一棘爪顺时针转动(从右侧看，下同)，而第二棘爪没有转动，第一棘爪带动与其固连的第一齿轮顺时针转动，从而第三齿轮顺时针转动，第三轴顺时针转动。当减速带上升时，齿圈逆时针转动，第二棘轮带动第二棘爪逆时针转动，而此时第一棘爪没有转动，第二棘爪带动与其固连的第二齿轮逆时针转动，从而第五齿轮顺时针转动，第三轴顺时针转动。减速带下降上升的运动均使得第三轴单向运动，从而使得涡卷弹簧一直处于蓄能状态，从而达到了回收减速带压板上升下降两个过程中的能量的目的。另外，利用行程开关控制离合器接合分离进而控制涡卷弹簧发电时间，达到了提高发电效率的目的。
本发明与现有技术相比，其具有以下优点：(1)使用两个棘轮机构能够回收减速带压板上升下降两个过程中的能量，提高能量使用率；(2)使用涡卷弹簧作为蓄能装置，提高了发电机的发电效率；(3)采用行程开关控制离合器，进而控制装置发电动作，准度高，能量损耗低，从而提高了能量回收装置的效率。
附图说明
图1为本发明所述发电装置一种实施例的总体结构示意图。
图2为本发明所述发电装置齿圈，棘轮机构和轴的安装示意图。
图3为本发明所述发电装置中行程开关示意图。
图中：
1.减速带；2.回位弹簧；3.箱体；4.齿条；5.第一齿轮；6.第一棘爪；7.第一棘轮；8.齿圈；9.第二棘轮；10.第二棘爪；11.第二齿轮；12.第一轴；13.第三齿轮；14.第四齿轮；15.第二轴；16.第三轴；17.第五齿轮；18.外啮合的棘轮机构；19.离合器；20.第四轴；21.盘；22.行程开关；23.涡卷弹簧；24.第六齿轮；25.触臂；26.第七齿轮；27.发电机；28.蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的机械式减速带发电装置包括运动形式变换部分、定时部分和蓄能发电部分；所述运动形式变换部分包含固连于减速带1下方的回位弹簧2和齿条4，所述回位弹簧2用于汽车驶过减速带1时，将减速带1回位，所述齿条4穿过回位弹簧2和箱体3，所述箱体3固定于地面，用于安装减速带1和限制减速带1自由度，让减速带1只能上下运动，所述齿条4固连于减速带1下方，并穿过回位弹簧2与箱体3，所述齿条4与齿圈8啮合；如图2所示，齿圈8固连第一棘轮7和第二棘轮9，所述第一棘轮7和第二棘轮9的棘齿排布方向相反，分别用于将减速带1下降和上升运动传递给轴16；所述第一棘轮7和第二棘轮9分别与第一棘爪6和第二棘爪10啮合；所述第一棘爪6和第二棘爪10分别固连于第一齿轮5和第二齿轮11，且空套于第一轴12上；所述第一齿轮5与第四齿轮14啮合；所述第四齿轮14相对于轴15自由转动，所述第四齿轮14与第三齿轮13啮合，使第三齿轮13和第一齿轮5的转向相同，让轴16在减速带1上升和下降过程中都保持一个旋转方向。所述第二齿轮11与第五齿轮17啮合；所述第五齿轮17和第三齿轮13以及外啮合的棘轮机构18均固定于第三轴16上。
所述定时部分包括离合器19、第四轴20、盘21、定时行程开关22，触臂25；所述离合器19用于接合分离第三轴16和第四轴20；所述盘21固定于第四轴20上；如图3所示，所述触臂25安装于盘21上；所述离合器19的接合分离控制由行程开关22完成，所述行程开关22由触臂25触发，所述行程开关22的行程需要由涡卷弹簧23特性确定。
所述蓄能发电部分包括涡卷弹簧23、第六齿轮24、第七齿轮26、发电机27、蓄电池28；所述第六齿轮24固定在第四轴20上；所述第六齿轮24与第七齿轮26啮合；所述第六齿轮24比第七齿轮26大，用于增速，所述第七齿轮26与发电机27连接；所述发电机27与蓄电池28相连。
在使用前，本发明需要对行程开关22进行设置。具体方法为：通过实验获得当平面涡卷弹簧23达到预定的最大转矩时，行程开关达到的极限位置，此时在对应处设置第一个开关，当涡卷弹簧23处于无力矩状态时，对应位置设置第二个开关。
工作过程：当车辆通过减速带1时，从右侧看，齿条4向下运动带动齿圈8顺时针转动，第一棘爪6在第一棘轮7作用下顺时针转动，而第二棘爪10不传递扭矩，从而第一齿轮5顺时针转动，第四齿轮14逆时针转动，则第三齿轮13顺时针转动。第三齿轮13与轴16固连，故轴16顺时针转动。此时因为离合器19闭合，所以涡卷弹簧23在蓄能，触臂25此时没有触碰开启离合器的行程开关22。当减速带1在回位弹簧2作用下回位时，齿条4向上运动，此时第二棘爪10在第二棘轮9作用下逆时针转动，与此同时第二齿轮11逆时针转动，与其啮合的第五齿轮17顺时针转动，而第五齿轮17与第三轴16固连，所以第三轴16顺时针转动。此时离合器19状态仍然闭合，触臂25此时也没有触碰行程开关22。根据涡卷弹簧和行程开关的设置，当涡卷弹簧23蓄能到相应位置，触臂25触碰到行程开关22，离合器19分离，第三轴16与第四轴20分离，涡卷弹簧23带动轴20逆时针转动释放能量。此时盘21也逆时针转动，其上的触臂25逆时针转动。第四轴20带动第六齿轮24和第七齿轮26转动，进而带动发电机27发电。当涡卷弹簧23恢复到无力矩状态时，触臂25触碰行程开关22，使得离合器19闭合，装置继续蓄能，直到下一次发电。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种机械式减速带发电装置，其特征在于：包括运动形式变换部分和蓄能发电部分；
所述运动形式变换部分包括减速带(1)、回位弹簧(2)、箱体(3)、齿条(4)、第一齿轮(5)、第一棘爪(6)、第一棘轮(7)、齿圈(8)、第二棘轮(9)、第二棘爪(10)、第二齿轮(11)、第一轴(12)、第三齿轮(13)、第四齿轮(14)、第二轴(15)、第三轴(16)、第五齿轮(17)、外啮合的棘轮机构(18)；所述箱体(3)固定于地面，所述回位弹簧(2)安装于箱体(3)内部，两端分别固定在箱体(3)底部和减速带(1)下方；所述齿条(4)固连于减速带(1)下方，并穿过回位弹簧(2)与箱体(3)，所述齿条(4)与齿圈(8)啮合；所述齿圈(8)两侧固连第一棘轮(7)和第二棘轮(9)，所述第一棘轮(7)和第二棘轮(9)的棘齿排布方向相反；所述第一棘轮(7)和第二棘轮(9)分别与第一棘爪(6)和第二棘爪(10)啮合；所述第一棘爪(6)和第二棘爪(10)分别固连于第一齿轮(5)和第二齿轮(11)，且空套于第一轴(12)上；所述第一齿轮(5)与第四齿轮(14)啮合；所述第四齿轮(14)与第三齿轮(13)啮合；所述第二齿轮(11)与第五齿轮(17)啮合；所述第五齿轮(17)和第三齿轮(13)以及外啮合的棘轮机构(18)均固定于第三轴(16)上；
所述蓄能发电部分包括涡卷弹簧(23)、第六齿轮(24)、第七齿轮(26)、发电机(27)、蓄电池(28)；所述第六齿轮(24)固定在第四轴(20)上；所述第四轴(20)和第三轴(16)通过离合器(19)接合分离；所述第六齿轮(24)与第七齿轮(26)啮合；所述第七齿轮(26)与发电机(27)连接；所述发电机(27)与蓄电池(28)相连。
2.根据权利要求1所述的机械式减速带发电装置，其特征在于：还包括定时部分，所述定时部分包括离合器(19)、第四轴(20)、盘(21)、定时行程开关(22)，触臂(25)；所述盘(21)固定于第四轴(20)上；所述触臂(25)安装于盘(21)上；所述离合器(19)的接合分离控制由行程开关(22)完成，所述行程开关(22)由触臂(25)触发，所述行程开关(22)的行程需要由涡卷弹簧(23)特性确定。
3.根据权利要求1描述的机械式减速带发电装置，其特征在于：所述涡卷弹簧(23)位于盘(21)和第六齿轮(24)之间，涡卷弹簧(23)外圈固定在相对于地面静止的物体上，内圈固定在第四轴(20)上。
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