CN107989756A - 一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置 - Google Patents

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丁显豪
陈国迎
郑宏宇
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Abstract

本发明公开了一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，包括：扶手；壳体，其为圆柱体，具有容纳空间；所述壳体的两端分别固定连接扶手；动力轴，其沿所述扶手轴向设置，可旋转支撑在所述壳体内；拉绳，其一端缠绕在所述动力轴上，另一端伸出所述壳体；发条弹簧，其内端固定连接所述动力轴一端，外端固定连接所述壳体内壁；一级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述动力轴的旋转动力；二级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述一级加速齿轮组输出的旋转动力；发电机，其设置在所述扶手内腔中，所述电机的输入轴接收所述二级加速齿轮组输出的旋转动力。本发明拉手伸缩发电装置利用率高，且不会出现运动干涉。

Description

一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置
技术领域
本发明涉及公交辅助发电领域，尤其涉及一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置。
背景技术
能源是人类社会赖以生存的基本物质需求，是社会进步和发展的物质基础，能源开发与利用极大推进了世界经济的发展和人类的进步。但是能源并不是取之不尽用之不竭的，合理的利用能源，积极的拓展可再生能源渠道是世界各个国家面临的共同问题。
我国社会工业化、信息化、现代化的发展，城市居民公共交通系统的日益完善，促使人们普遍选用较为方便快捷环保的公共出行方式(公交车，地铁等)，由于公交车一般在城市运行，加速减速工况较多，公家车扶手起到了保护乘客的目的。如何设计较为合理的情节能源交通工具和辅助装置，在保证安全出行的前提下能够尽可能的回收利用资源，减少能源消耗，是工程师们的共同愿望。
目前已经有公交车吊带发电装置，如专利CN204200496U，公开的一种公交拉环发电装置，包含了壳体，立轴，转动装置，飞轮和直流废电机，使用了涡卷弹簧储存机械能，转动外壳固定在扶手杆外。其缺陷在于：一、这种装置当人拉下扶手时，只有一次性发电，能量利用率较低；二、发电装置暴漏在杆外，空间利用率较小，集成化不高；三，由于机构结构较多，导线较多需要对公家车进行较大的内部改动，成本较高。
又如公开号CN204716473U公交车辅助发电装置，其涉及到一种吊带发电及储能装置。其包括，拨动器、挡板、发电装置，夹持装置等。该发明是通过齿条、齿扇、双联轴齿轮、离合器等运动转换装置，能实现公交车在运动时各个方向上的能量收集。其缺点在于：一、机构过于复杂，机构之间会存在运动干涉。二、整体装置的空间占用太大，不利于公交车的大量布置，同时机构暴漏在车厢内，集成度低。三、图中可以看看出该装置机构尖锐处暴露，会给乘客的乘坐安全带来隐患。
发明内容
本发明为解决目前技术的不足之处，提供了一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，利用率高，且不会出现运动干涉。
本发明提供的技术方案为：提供一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，包括：
扶手；
壳体，其为圆柱体，具有容纳空间；所述壳体的两端分别固定连接扶手；
动力轴，其沿所述扶手轴向设置，可旋转支撑在所述壳体内；
拉绳，其一端缠绕在所述动力轴上，另一端伸出所述壳体；
发条弹簧，其内端固定连接所述动力轴一端，外端固定连接所述壳体内壁，用于所述拉绳的复位；
一级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述动力轴的旋转动力；
二级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述一级加速齿轮组输出的旋转动力；
发电机，其设置在所述扶手内腔中，所述电机的输入轴接收所述二级加速齿轮组输出的旋转动力。
优选的是，还包括：
两个一级齿轮支撑轴承，套设在所述动力轴外，位于所述拉绳两侧。
优选的是，还包括：
二级齿轮支撑轴承，套设在所述二级加速齿轮的输入轴上。
优选的是，还包括：
长条孔，设置在所述拉绳对应所述壳体位置的下部。
优选的是，还包括：
拉手，与穿过所述长条孔的拉绳连接。
优选的是，
所述二级加速齿轮组的输入轴与所述一级加速齿轮组的齿轮齿合。
优选的是，还包括：
储能单元，设置在所述扶手内。
优选的是，还包括：
导线，连接所述储能单元与所述发电机。
优选的是，
所述一级齿轮支撑轴承和二级齿轮支撑轴承，通过外边缘焊接在所述壳体内壁固定。
优选的是，
桥式整流电路，设置在所述储能单元里，用于调节电流方向。
本发明所述的有益效果：1)集成度高，结构简单，运动规律明确，不会出现运动干涉；2)机构部分集成在扶手杆中，节约乘用空间，同时由于外漏原件少，乘坐安全性能好。
附图说明
图1为本发明的一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置的剖面示意图。
图2为本发明的一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置中发条弹簧静态和动态对比图。
图3为本发明的发电机输入轴齿与二级加速齿轮啮合示意图。
图4为本发明的小轴承焊接固定示意图大轴承焊接固定示意图。
图5为本发明的一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置侧视结构图。
图6为本发明的扶手管向内部结构位置关系示意图。
图7为本发明的壳体内部结构位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-7所示，本发明提供了一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，包括扶手1，以及壳体5，壳体5其为圆柱体，具有容纳空间；壳体 5的两端分别固定连接扶手1；动力轴13，其沿所述扶手轴向设置，可旋转支撑在所述壳体5内；拉绳14，其一端缠绕在所述动力轴13上，壳体5的拉绳14对应壳体5的位置下方设有长条孔，拉绳14的另一端伸出所述壳体 5，与壳体外的拉手15固定连接，拉手15在扶手1的杆外，为乘客手握装置，且通过拉动拉手15，可以带动拉绳14的活动，从而带动动力轴13的转动。
在壳体5的拉绳14两侧的动力轴13上分别套设有一级齿轮支撑轴承12 和11。如图4所示，两一级齿轮支撑轴承11和12分别通过圆周外侧与壳体 5的内壁焊接固定。在一级齿轮支撑轴承12的左侧的设置有一级加速齿轮组 10，套设在动力轴13上，与其同轴转动，其可旋转支撑在所述壳体5内，接收所述动力轴13的旋转动力，其随着动力轴13的转动而转动。两个一级齿轮支撑轴承12和11用于为动力轴13以及一级加速齿轮组10提供支撑。
二级加速齿轮组7，其可旋转支撑在所述壳体5内，二级加速齿轮组7 的输入轴与所述一级加速齿轮组10的输出轴齿轮齿合，用于接收所述一级加速齿轮组10输出的旋转动力；且二级加速齿轮组7通过二级齿轮支撑轴承9 可旋转固定在壳体5内，二级齿轮支撑轴承9通过圆周焊接在壳体5的内壁上固定，且与二级加速齿轮7的输入轴过盈配合。
发电机3，其设置在所述扶手1的内腔中，所述发电机3的输入轴6与二级加速齿轮组9的齿轮齿合，接收所述二级加速齿轮组9输出的旋转动力。防止电机3在发电过程中的旋转运动会产生振动，发电机3通过焊接的方式紧固在扶手1内壁上。储能单元4通过焊接与扶手1内壁相连，并通过导线 2与发电机3相连，用于传输能量。在储能单元4里面设有一个桥式整流电路，用于调整输送给储能单元4的电流方向。
发条弹簧8，其内端固定连接所述动力轴13的另一端，外端固定连接所述壳体内壁，其通过动力轴13的转动收缩或者释放，用于所述拉绳的复位，同时进行机械能的储存和释放。
乘客上车后，当乘客来开拉手15后，拉绳14运动，将人拉拉手15的机械能，输送给动力轴13，动力轴13带动与其同轴的一级加速齿轮组10将转速与转矩输送给二级加速齿轮组7，二级加速齿轮组7通过大齿轮带动小齿轮的方式放大转速同时将转矩输送给发电机3的输入轴6，发电机3内部通过切割磁感线的方式产生电能，通过导线2将能量送给储能单元4。与此同时，动力轴13将拉手15产生的机械能传递给发条弹簧8，如图2所示，发条弹簧8通过自身的收缩变形来储存能量。当乘客松开拉手15后，发条弹簧 8为恢复原来的形状进行能量释放，将拉绳14收起，同时作用给动力轴13 又一动力，进行二次发电。由于二次发电的切割磁感应线的反向相反，为实现二次发电，且产生的电可以为正弦电流。在储能单元4里面加上一个桥式整流电路，用于调整输送给储能单元4的电流方向，保证拉绳14的正反转都能发电储能。而该储能单元4存储的电量可以用于夜间公交汽车内小灯泡的照明，亦或是给充电电池充电。
由发电机工作原理可知，当发电机输入轴的转速越大的话，其切割磁感线的速度越快，产生的输出电压也就越高，所以在采用二级加速机构提高输送到电机轴的转速。
对动力轴13进行简单的受力分析可以得知，发电过程中，人拉拉手15 运动，带动动力轴13的转动，拉手15的阻力主要来源于发条弹簧8的预紧力和切割磁感线的阻力，此时作用在动力轴13上的作用力比较小，动力轴 13的一级齿轮支撑轴承12和11处的作用力不大；当拉手15拉到最低时，发电机3停止发电，此时动力轴13上的力主要来自人拉拉绳14的力，当汽车加速或者减速运动时，人为了平衡身体的收到的外力往往会给拉绳一个较大的拉力，此时拉绳14的拉力较大，有时会超过800N，所以作用在动力轴 13两端支撑轴承12和11受力较大，需要对支撑轴承12和11进行加固处理，同时动力轴13要加粗处理。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，包括：
扶手；
壳体，其为圆柱体，具有容纳空间；所述壳体的两端分别固定连接扶手；
动力轴，其沿所述扶手轴向设置，可旋转支撑在所述壳体内；
拉绳，其一端缠绕在所述动力轴上，另一端伸出所述壳体；
发条弹簧，其内端固定连接所述动力轴一端，外端固定连接所述壳体内壁，用于所述拉绳的复位；
一级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述动力轴的旋转动力；
二级加速齿轮组，其可旋转支撑在所述壳体内，接收所述一级加速齿轮组输出的旋转动力；
发电机，其设置在所述扶手内腔中，所述电机的输入轴接收所述二级加速齿轮组输出的旋转动力。
2.根据权利要求1所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
两个一级齿轮支撑轴承，套设在所述动力轴外，位于所述拉绳两侧。
3.根据权利要求1所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
二级齿轮支撑轴承，套设在所述二级加速齿轮的输入轴上。
4.根据权利要求1所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
长条孔，设置在所述拉绳对应所述壳体位置的下部。
5.根据权利要求4所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
拉手，与穿过所述长条孔的拉绳连接。
6.根据权利要求1所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，
所述二级加速齿轮组的输入轴与所述一级加速齿轮组的齿轮齿合。
7.根据权利要求1所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
储能单元，设置在所述扶手内。
8.根据权利要求7所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括：
导线，连接所述储能单元与所述发电机。
9.根据权利要求2或3所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，
所述一级齿轮支撑轴承和二级齿轮支撑轴承，通过外边缘焊接在所述壳体内壁固定。
10.根据权利要求7所述的集成于公交车扶手杆中的拉手伸缩发电装置，其特征在于，还包括
桥式整流电路，设置在所述储能单元里，用于调节电流方向。
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