CN106678006B - 一种基于车辆振动的运动转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于车辆振动的运动转换装置，属于机械运动转换技术领域。它能有效地解决垂直运动转换为圆周运动的问题。电机位于下套筒内部，其电机轴朝上并露于下套筒的开口处；电机轴的中部设有推力轴承，推力轴承的上方和下方均设有单向轴承；上方的单向轴承和下方的单向轴承分别与齿面相对的一组大锥齿轮配合；钢丝索一端位于上套筒的顶部内侧，另一端与上方的大锥齿轮一的轴向背面固定；下套筒的开口处两侧设有竖立的顶端带有弹簧限位座的支架，支架中部内侧设有横轴，两个小锥齿轮与设在横轴上的轴承配合，涡卷弹簧的一端固定在下方的大锥齿轮二的底部，另一端固定在下套筒上。主要用于车辆减振部的机械能转换为电能的装置。

Description

一种基于车辆振动的运动转换装置
技术领域
本发明属于机械运动转换技术领域。
背景技术
随着能源的过度消耗，可替代能源如太阳能、风能、振动能量等越来越受到重视。而太阳能和风能的采集有诸多自然条件的限制。振动能量的采集因其实用性和功率密度等优势而脱颖而出。目前振动能量采集发电主要有压电式、电磁式和静电式。相比另外两种方式，电磁式具有低成本和高性能的特点，是振动能量采集方式中比较理想的。而电磁式振动能量采集装置又可分为直接切割磁感线和转换成电机的转动切割磁感线。不同的使用环境选择不同的方式，对于汽车的振动能量，因其能量较大，因此采用电机作为发电装置所得到的能量更佳。
据检索，目前已有的汽车振动发电装置，如专利号为201420361017.5名称为“一种新型汽车振动能量发电装置”的中国专利，该专利由液压系统和发电系统组成，系统组件过多安装较复杂，同时液压管路在使用过程中存在泄漏的风险。
又如专利号为201210182790.0名称为“一种使电动汽车动能发电的受迫振动的实现方法”的中国专利，该专利利用齿轮和齿条的啮合带动弹性振动体发生首破的频率共振或有效振动而产生动能，结构复杂，对振动的频率有要求，适用性不高。
鉴于上述状况，有必要研发一种结构简单、成本低廉、性能较高、普遍适用的新型振动能量采集发电装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于车辆振动的运动转换装置，它能有效地解决垂直运动转换为圆周运动的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种基于车辆振动的运动转换装置，包括上套筒、下套筒、运动转换机构以及电机，上套筒与下套筒之间为间隙配合；电机位于下套筒内部，其电机轴朝上并露于下套筒的开口处；电机轴的中部设有推力轴承，推力轴承的上方和下方均设有单向轴承；上方的单向轴承和下方的单向轴承分别与齿面相对设置的大锥齿轮一、大锥齿轮二配合；钢丝索一端位于上套筒的顶部内侧，另一端与上方的大锥齿轮一轴向背面固定；上套筒的顶部内侧设有弹簧限位座，弹簧的顶部与该限位座配合，下套筒的开口处两侧设有竖立的顶端带有弹簧限位座的支架，弹簧的底部与该限位座配合；支架中部内侧设有横轴，两个小锥齿轮与设在横轴上的轴承配合，涡卷弹簧的一端固定在下方的大锥齿轮二的底部，另一端固定在下套筒上。
所述两个单向轴承之间的方向相同。
所述的大锥齿轮一和大锥齿轮二的齿面相对，并与两个对称的小锥齿轮啮合。
两个小锥齿轮堆成设置并与两个大锥齿轮啮合。
本发明通过钢丝索和涡卷弹簧的使用，实现了锥齿轮在惯性力的作用下往复旋转运动的功能；通过四个锥齿轮之间的配合，将电机轴上一个方向的旋转运动分解为二个相反方向的旋转运动；再利用单向轴承在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死的特点，锥齿轮的二个相反方向的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，保证电机轴始终往一个方向旋转，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，同时延长电机的使用寿命；通过上套筒和支架之间的弹簧实现整个装置的支撑和恢复平衡的作用。
本发明的工作过程和原理是：
上下套筒反向运动过程：
当上下套筒反向运动时，上套筒和上方的大锥齿轮一表面之间的距离增大，弹簧受拉，二根钢丝索在张力的作用下开始减少缠绕圈数，带动与之连接的上方的大锥齿轮一往一个方向旋转。通过锥齿轮之间的配合，下方的大锥齿轮二往相反的方向旋转，带动涡卷弹簧加大弹性形变。二个大锥齿轮的旋转方向相反，而二个单项轴承的自由转动方向相同，此时上方的单向轴承锁死，下方的单向轴承自由转动，电机轴往一个方向旋转，输出电量。
上下套筒相向运动过程：
当上下套筒相向运动时，上套筒和上方的大锥齿轮一表面之间的距离减小，弹簧受压，二根钢丝索收到张力减小，此时涡卷弹簧释放弹性变形，带动与之连接的下方的大锥齿轮二旋转。通过锥齿轮之间的配合，上方的大锥齿轮一往相反的方向旋转，钢丝索增加缠绕圈数。二个大锥齿轮的旋转方向相反，而二个单项轴承的自由转动方向相同，此时上方的单向轴承自由转动，下方的单向轴承锁死，电机轴仍然往相同的方向旋转，输出电量。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
图2是本发明局部结构示意图。
图3是本发明外观结构图。
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。
一种基于车辆振动的运动转换装置，包括上套筒1、下套筒2、运动转换机构以及电机6，上套筒1与下套筒2之间为间隙配合；电机6位于下套筒2内部，其电机轴朝上并露于下套筒2的开口处；电机轴的中部设有推力轴承8，推力轴承8的上方和下方均设有单向轴承7；上方的单向轴承7和下方的单向轴承7分别与齿面相对的一组大锥齿轮配合；钢丝索3一端位于上套筒1的顶部内侧，另一端与上方的大锥齿轮一4轴向背面固定；下套筒2的开口处两侧设有竖立的顶端带有弹簧13限位座的支架12，支架12中部内侧设有横轴10，两个小锥齿轮5与设在横轴10上的轴承9配合，涡卷弹簧11的一端固定在下方的大锥齿轮二14的底部，另一端固定在下套筒2上。
所述两个单向轴承7之间的方向相同。
所述上方的大锥齿轮一4和下方的大锥齿轮二14的齿面相对，并与两个对称的小锥齿轮5啮合。
上下套筒反向运动过程：
当上下套筒反向运动时，上套筒1和上方的大锥齿轮一4表面之间的距离增大，弹簧13受拉，二根钢丝索3在张力的作用下开始减少缠绕圈数，带动与之连接的上方的大锥齿轮一4往一个方向旋转。通过锥齿轮组之间的配合，下方的大锥齿轮二14往相反的方向旋转，带动涡卷弹簧11加大弹性形变。二个大锥齿轮一4、大锥齿轮二14的旋转方向相反，而二个单项轴承7的自由转动方向相同，此时上方的单向轴承7锁死，下方的单向轴承7自由转动，电机轴往一个方向旋转，输出电量。
上下套筒相向运动过程：
当上下套筒相向运动时，上套筒1和上方的大锥齿轮一4表面之间的距离减小，弹簧13受压，二根钢丝索3收到张力减小，此时涡卷弹簧11释放弹性变形，带动与之连接的下方的大锥齿轮二14旋转。通过锥齿轮组之间的配合，上方的大锥齿轮一4往相反的方向旋转，钢丝索3增加缠绕圈数。二个大锥齿轮的旋转方向相反，而二个单项轴承7的自由转动方向相同，此时上方的单向轴承7自由转动，下方的单向轴承7锁死，电机轴仍然往相同的方向旋转，输出电量。

Claims (3)

1.一种基于车辆振动的运动转换装置，包括上套筒（1）、下套筒（2）、运动转换机构以及电机（6），上套筒（1）与下套筒（2）之间为间隙配合；其特征在于：电机（6）位于下套筒（2）内部，其电机轴朝上并露于下套筒（2）的开口处；电机轴的中部设有推力轴承（8），推力轴承（8）的上方和下方均设有单向轴承（7）；上方的单向轴承（7）和下方的单向轴承（7）分别与齿面相对设置的大锥齿轮一（4）、大锥齿轮二（14）配合；钢丝索（3）一端位于上套筒（1）的顶部内侧，另一端与上方的大锥齿轮一（4）轴向背面固定；上套筒（1）的顶部内侧设有弹簧（13）限位座，弹簧（13）的顶部与该限位座配合，下套筒（2）的开口处两侧设有竖立的顶端带有弹簧（13）限位座的支架（12），弹簧（13）的底部与该限位座配合；支架（12）中部内侧设有横轴（10），两个小锥齿轮（5）与设在横轴（10）上的轴承（9）配合，涡卷弹簧（11）的一端固定在下方的大锥齿轮二（14）的底部，另一端固定在下套筒（2）上。
2.根据权利要求1所述的一种基于车辆振动的运动转换装置，其特征在于：所述两个单向轴承（7）之间的方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于车辆振动的运动转换装置，其特征在于：所述大锥齿轮（4）与大锥齿轮二（14）的齿面相对，并与两个对称的小锥齿轮（5）啮合。
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