CN109474123A - 一种滚动式多方向道路能量采集机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动式多方向道路能量采集机构，阶梯主轴通过轴承设置在箱体内，能量采集滚轮由六棱柱形主滚轮与若干条形滚珠构成；六棱柱形主滚轮每个侧面上设置有斜轴，每根斜轴上有条形滚珠；六棱柱形主滚轮通过角接触轴承与单向轴承设置在阶梯主轴上；六棱柱形主滚轮左端内壁固定有内齿轮，阶梯主轴靠近左端部处固定有小单向轴承，小单向轴承上固定有小直齿轮；在内齿轮与小直齿轮之间设有行星齿轮；发电机通过电机支架固定在中壁上；阶梯主轴与发电机轴通过联轴器连接。本发明能有效解决汽车经过传统道路能量采集装置产生颠簸以及传统道路能量采集装置应用场所单一、能量采集效率低的问题。

Description

一种滚动式多方向道路能量采集机构

技术领域

本发明涉及道路能量采集技术领域，具体为一种滚动式多方向道路能量采集机构。

背景技术

能量采集的技术途径有很多，包括：太阳能、地热能、风能、海浪、交通道路能量和各种物理运动。但无论是对哪种能量采集方式，绿色无污染和高效的采集能量都是最主要的挑战，因为能量采集的初衷并不是为了能够产生足够的能量来驱动大机器运转或承担大量能源消费的责任，而是充当备用或为低功率的电子器件提供少量且持续电源的角色。除了太阳能、风能和水能这些众所周知的可再生能源外，还有另外一种形式的可再生能源，它可来自于任何机械系统。道路能量采集就是从这样的机械系统中获取能量的一种方式。道路能量采集是一种新型的新能源节能发电技术，可在不影响机动车正常行驶的情况下将行驶中的车辆的部分动能转化为电能并存储备用。在车流密集的场所采用道路能量采集技术为交通相关的设备供电例如LED显示屏、快速公交BRT站台自动门和周围微电子设备等，不仅可有效节约电力、降低电力成本，提高相关设施的供电稳定性，而且可作为备用电源以避免因停电而造成交通系统瘫痪，促进节能减排。传统的道路能量采集机构主要是将减速带的上下运动通过一系列机构传递给发电机或压电元件进行发电，有如下几个缺点：

1、必须依附于减速带，只能应用于需要减速的路段，应用场所大大受限；

2、装置凸出路面，且凸出部分较大，车辆经过时会引起颠簸，引起乘客乘坐不适，并会干扰驾驶员行车心理；

3、装置因突出路面易受到车辆轮胎的剧烈冲击，容易导致装置机械元件损坏，严重影响装置的使用寿命，故障率高。

据检索，目前已有相关的道路能量采集机构，如申请号201620773746.0名称为“一种道路能量采集机构”的中国实用新型专利，通过滑轮、牵引绳、液压系统以及发电机进行发电。此装置许多缺点，首先，承压体很多段是凸出路面的，且凸出的长度较大，车辆碾过时会产生较大颠簸；其次，装置的液压系统过于笨重，且容易漏油；牵引绳遇到车辆的猛烈冲击很容易断，可靠性低；整个装置传动机构过多，能量采集效率过低。

又如申请号201610000670.2名称为“一种压电式道路能量收集装置”的中国发明专利，由一系列支承壳、振动发生器与压电元件组成，汽车经过时挤压装置产生振动从而发电。此装置存在以下两个问题，首先汽车经过时支承壳多次发生形变，易产生疲劳损失，寿命较低；另一方面，压电元件发电量过低，整个装置可采集的能量较少。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种不受限于减速带，应用场所广泛，不引起车辆颠簸及起乘客的不适，效率较高的滚动式多方向道路能量采集机构。技术方案如下：

一种滚动式多方向道路能量采集机构，包括箱体、能量采集滚轮组、运动转换机构和发电机；

所述箱体内设有竖向的安装板，所述和发电机通过电机支架固定于安装板左侧，安装板右侧的箱体顶板上设有开口；

所述能量采集滚轮组包括棱柱形主滚轮，棱柱形主滚轮各条棱上设有凸起的棱条，各相邻两棱条间均设有多条平行于所处棱柱面且与棱条形成不同夹角的斜轴，斜轴上设有条形滚珠；

所述运动转换机构包括阶梯主轴、内齿轮和小直齿轮；所述阶梯主轴通过两个小角接触球轴承水平设置于安装板和箱体右侧板之间；所述棱柱形主滚轮通过大角接触球轴承和大单向轴承套装于阶梯主轴上；内齿轮固定于棱柱形主滚轮左端的内壁，小直齿轮通过小单向轴承套装于阶梯主轴左端，且小单向轴承与大单向轴承作用方向相反；内齿轮与小直齿轮间通过行星齿轮啮合，行星齿轮通过深沟球轴承设置于安装板上；阶梯主轴左端通过联轴器与发电机轴连接。

进一步的，所述条形滚珠为橡胶材质。

更进一步的，所述棱柱形主滚轮为六棱柱，每个棱柱面上设置八根斜轴，四根向左斜45°角，四根向右斜45°角。

更进一步的，所述箱体嵌入路面内，其顶板上表面与地面平齐；旋转至上方的条形滚珠与箱体顶部开口平齐。

本发明的有益效果是：本发明能有效解决汽车经过传统道路能量采集机构产生颠簸以及传统道路能量采集机构应用场所单一、能量采集效率低的问题；可应用于交叉路口、停车场等具有繁杂车流的路段，不受限于减速带，应用场所广泛的；装置基本不凸出路面，不引起车辆颠簸及乘客不适、效率较高。

附图说明

图1是本发明滚动式多方向道路能量采集机构的整体外观图。

图2是本发明滚动式多方向道路能量采集机构的整体剖视图。

图3是本发明滚动式多方向道路能量采集机构中齿轮传动机构图。

图4是本发明滚动式多方向道路能量采集机构的右侧剖视图。

图5是本发明滚动式多方向道路能量采集机构的阶梯主轴示意图。

图6是本发明滚动式多方向道路能量采集机构六棱柱形主滚轮结构示意图。

图7是本发明滚动式多方向道路能量采集机构六棱柱形主滚轮内部装配剖视图。

图中：1-发电机；2-电机支架；3-联轴器；4-阶梯主轴；5-六棱柱形主滚轮；6-条形滚珠；7-小角接触球轴承；8-深沟球轴承；9-箱体；10-底板；11-小直齿轮；12-小单向轴承；13-内齿轮；14-行星齿轮；15-大角接触球轴承；16-大单向轴承；17-棱条；18-斜轴；19-安装板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。本发明的滚动式多方向道路能量采集机构，包括箱体9、能量采集滚轮组、运动转换机构和发电机1。

本实施例的箱体9内设有竖向的安装板19，所述和发电机1通过电机支架2及螺栓螺母固定于安装板19左侧，安装板19右侧的箱体9顶板上设有开口；且箱体9底部设有可拆卸的底板10。整个装置封闭在一个箱体9内部，便于装置拆卸、维修，同时密闭的环境保证了零件正常运行。

其中，能量采集滚轮组包括棱柱形主滚轮5，棱柱形主滚轮5各条棱上设有凸起的棱条17，各相邻两棱条17间均设有多条平行于所处棱柱面且与棱条17形成不同夹角的斜轴18，斜轴18上设有条形滚珠6。

本实施例的棱柱形主滚轮5为六棱柱，每个棱柱面上设置八根斜轴18，四根向左斜45°角，四根向右斜45°角。通过斜放安装在六棱柱形主滚轮上的条形滚珠6，可以将来自任意方向的车辆轮胎的推动力分解为六棱柱形主滚轮的径向力与轴向力，进而使六棱柱形主滚轮正向转动或反向转动。条形滚珠6采用橡胶材料，不仅增强了轮胎与条形滚珠6间的摩擦力，同时减小了装置对轮胎的冲击，避免引起车辆的颠簸。

所述运动转换机构包括阶梯主轴4、内齿轮13和小直齿轮11；所述阶梯主轴4通过两个小角接触球轴承7水平设置于安装板19和箱体9右侧板之间。每个小角接触球轴承7通过平键固定在阶梯主轴4上。

所述棱柱形主滚轮5通过大角接触球轴承15和大单向轴承16套装于阶梯主轴4上；棱柱形主滚轮5内壁与大角接触球轴承15与大单向轴承16的外壁分别过盈配合，大角接触球轴承15与大单向轴承16均通过平键固定在阶梯主轴4上。

内齿轮13固定于棱柱形主滚轮5左端的内壁，小直齿轮11通过小单向轴承12套装于阶梯主轴4左端，且小单向轴承12与大单向轴承16作用方向相反。小单向轴承12通过平键固定在阶梯主轴4上，其外壁与小直齿轮11内壁过盈配合。内齿轮13与小直齿轮11间通过行星齿轮14啮合，行星齿轮14通过深沟球轴承8设置于安装板19上；阶梯主轴4左端通过联轴器3与发电机1轴连接。

通过由一个内齿轮13、一个行星齿轮14、一个小直齿轮11组成的轮系与两个方向相反的小单向轴承12、大单向轴承16的作用，无论六棱柱形主滚轮正向转动或反向转动，发电机1始终朝一个方向旋转，避免了发电机1转换方向时产生的能量损失，延长了发电机1的寿命。

工作过程与原理：本装置设置在交叉路口、停车场等具有繁杂车流的路段上，整个箱体9内嵌在路面下方，箱体上表面与路面平齐。当来自任意方向的汽车经过本装置上方时，车辆轮胎作用于左斜放与右斜放在六棱柱形主滚轮上的条形滚珠6，条形滚珠6将来自车辆轮胎的推动力分解为六棱柱形主滚轮的径向力与轴向力，六棱柱形主滚轮由于正向径向力或反向径向力的作用，在发电机1的那一侧看，六棱柱形主滚轮会绕阶梯主轴4逆时针或顺时针转动。

当六棱柱形主滚轮逆时针转动时，在其内部的大单向轴承16为啮合状态，从而带动阶梯主轴4逆时针转动；同时，固定在六棱柱形主滚轮右端的内齿轮13也会随着六棱柱形主滚轮逆时针转动，并带动行星齿轮14逆时针转动，行星齿轮14进而带动小直齿轮11顺时针转动。由于小直齿轮11内部设置有小单向轴承12，且小单向轴承12与大单向轴承16的作用方向相反，此时小单向轴承12为非啮合状态，所以小直齿轮11无法传递给阶梯主轴4顺时针扭矩，所以阶梯主轴4作逆时针转动；阶梯主轴4通过联轴器3带动发电机轴逆时针转动进而产生电能。

当六棱柱形主滚轮顺时针转动时，在其内部的大单向轴承16为非啮合状态，无法传递给阶梯主轴4顺时针扭矩，所以不能带动阶梯主轴4顺时针转动；同时，固定在六棱柱形主滚轮右端的内齿轮13随着六棱柱形主滚轮顺时针转动，并带动行星齿轮14顺时针转动，行星齿轮14进而带动小直齿轮11逆时针转动。由于小直齿轮11内部设置有小单向轴承12，且小单向轴承12与大单向轴承16的作用方向相反，此时小单向轴承12为啮合状态，所以小直齿轮11可以传递给阶梯主轴4逆时针扭矩，从而带动阶梯主轴4作逆时针转动；阶梯主轴4通过联轴器3带动发电机轴仍做逆时针转动并产生电能。所以，无论是哪个方向的车辆经过此装置，发电机轴始终是朝着逆时针方向转动。

Claims (5)

1.一种滚动式多方向道路能量采集机构，其特征在于，包括箱体（9）、能量采集滚轮组、运动转换机构和发电机（1）；

所述箱体（9）内设有竖向的安装板（19），所述和发电机（1）通过电机支架（2）固定于安装板（19）左侧，安装板（19）右侧的箱体（9）顶板上设有开口；

所述能量采集滚轮组包括棱柱形主滚轮（5），棱柱形主滚轮（5）各条棱上设有凸起的棱条（17），各相邻两棱条（17）间均设有多条平行于所处棱柱面且与棱条（17）形成不同夹角的斜轴（18），斜轴（18）上设有条形滚珠（6）；

所述运动转换机构包括阶梯主轴（4）、内齿轮（13）和小直齿轮（11）；所述阶梯主轴（4）通过两个小角接触球轴承（7）水平设置于安装板（19）和箱体（9）右侧板之间；所述棱柱形主滚轮（5）通过大角接触球轴承（15）和大单向轴承（16）套装于阶梯主轴（4）上；内齿轮（13）固定于棱柱形主滚轮（5）左端的内壁，小直齿轮（11）通过小单向轴承（12）套装于阶梯主轴（4）左端，且小单向轴承（12）与大单向轴承（16）作用方向相反；内齿轮（13）与小直齿轮（11）间通过行星齿轮（14）啮合，行星齿轮（14）通过深沟球轴承（8）设置于安装板（19）上；阶梯主轴（4）左端通过联轴器（3）与发电机（1）轴连接。

2.根据权利要求1所述的滚动式多方向道路能量采集机构，其特征在于，所述条形滚珠（6）为橡胶材质。

3.根据权利要求1所述的滚动式多方向道路能量采集机构，其特征在于，所述棱柱形主滚轮（5）为六棱柱，每个棱柱面上设置八根斜轴（18），四根向左斜45°角，四根向右斜45°角。

4.根据权利要求1所述的滚动式多方向道路能量采集机构，其特征在于，所述箱体（9）嵌入路面内，其顶板上表面与地面平齐；旋转至上方的条形滚珠（6）与箱体（9）顶部开口平齐。

5.根据权利要求1所述的滚动式多方向道路能量采集机构，其特征在于，所述箱体（9）底部设有可拆卸的底板（10）。