CN109854469A - 一种机械式减速带振动能量放大机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械式减速带振动能量放大机构，其包括运动形式变换部分、能量放大部分、定时部分和蓄能与发电部分；运动形式变换部分主要包括减速带、回位弹簧、箱体、齿条固定板、齿条、与齿条啮合的齿轮、轴承；能量放大部分包括啮合的齿轮、单向轴承；定时部分包括离合器、安装在盘上的触臂、与恒力涡卷弹簧固连的行程开关；蓄能与发电部分包括恒力涡卷弹簧、发电机、超级电容器；该机械式减速带能量放大机构利用两个单向轴承将减速带的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，达到产生稳定电流并回收能量的目的，提高能量使用率。
Description
技术领域
本发明涉及属于机械装置设计制造技术领域。
背景技术
目前，为了保证行车安全，降低由于汽车速度过高而发生的交通事故率，减速带在一些场合被大量使用，然而减速带虽然在一定程度上起到了迫使汽车减速的作用，但是车辆通过减速带时由于振动而浪费了很多能量，如果将这些振动能量加以回收并进行再利用，对节能减排和绿色交通具有十分重要的现实意义。
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。
中国专利号CN208153258U、名称为“一种公路减速带能量回收装置"，曲轴杆与滑块连接带动滑块运动，滑块与曲轴杆连接带动曲轴杆转动，曲轴杆上安装有大齿轮，大齿轮随曲轴杆转动，大齿轮与三个小齿轮啮合，大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮固定安装在发电机轴上，发电机轴转动产生电流。该装置的缺陷在于：车辆单次通过只能进行一次发电，造成发电效率低下。针对现有技术中存在不足，有必要研究克服上述技术的缺点。
发明内容
本发明提供了一种机械式减速带振动能量放大机构，它能有效地解决稳定释放系统能量的技术问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种机械式减速带振动能量放大机构，包括运动转换机构和发电机，所述运动转换机构通过设置在减速带底部的竖直齿条及其齿轮和轴系构成，该轴系包括设有第一齿轮和第二齿轮的第一轴，设有第六齿轮和第七齿轮的第二轴，设有第五齿轮的第六轴，竖直齿条与第一齿轮啮合，第二齿轮与第六轴前端的第三齿轮啮合，第三轴的一端设有第八齿轮，另一端通过第一离合器与第四轴一端的圆盘一侧联接，第四轴的另一端设有恒力涡卷弹簧，第五轴的前端通过第二离合器与恒力涡卷弹簧一侧联接，尾端与发电机的转轴联接；第一行程开关和第二行程开关与恒力涡卷弹簧前端面固定；触臂与第四轴中部的圆盘固定。
所述第八齿轮与内部设有第一单向轴承的第五齿轮啮合，第七齿轮的内部设有第二单向轴承。
所述发电机与超级电容器通过导线相连。
一种机械式减速带振动能量放大机构包括蓄能与发电部分，第三轴与第四轴通过第一离合器接合与分离，第四轴与第五轴通过第二离合器接合与分离；触臂固定在圆盘上；发电机通过导线与超级电容器相连；进一步的，所述恒力涡卷弹簧位于圆盘和第二离合器之间，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。
本发明利用两个单向轴承将减速带的下降和上升的运动转换为单向运动，当减速带下降时，第一齿轮顺时针转动(从右侧看，下同)，第二齿轮顺时针转动，带动第三齿轮逆时针转动，带动第四齿轮逆时针转动，从而带动第六齿轮顺时针转动、第五齿轮逆时针转动，此时，第一单项轴承锁死，第二单向轴承自由转动，从而带动第八齿轮顺时针转动。当减速带上升时，第一齿轮逆时针转动(从右侧看，下同)，第二齿轮逆时针转动，带动第三齿轮顺时针转动，带动第四齿轮逆顺时针转动，从而带动第六齿轮逆时针转动、第五齿轮顺时针转动，从而带动第七齿轮逆时针转动，此时，第二单项轴承锁死，第一单向轴承自由转动，从而带动第八齿轮顺时针转动。减速带下降及上升的运动均使得第三轴单向运动，从而使得恒力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，利用行程开关控制第一离合器和第二离合器接合分离，进而控制恒力涡卷弹簧发电时间，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)使用恒力涡卷弹簧作为蓄能装置，提高了发电机的发电效率以及电流稳定性；(2)采用行程开关控制离合器，进而控制装置发电动作，准度高，能量利用率高，从而提高了能量回收装置的效率。
附图说明
图1为本发明所述总体结构示意图。
图2为本发明齿条安装示意图。
图3为本发明所述发齿轮、单向轴承和轴的安装示意图。
图4为本发明所述中行程开关安装示意图。
图5为本发明齿条传动处结构示意图。
图6为本发明蓄能与发电部分结构示意图。
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振动能量放大机构包括运动形式变换部分、能量放大部分、定时部分和蓄能与发电部分；所述运动转换机构包括减速带1下方的齿条固定板40，所述齿条4上部为无齿的矩形杆件，顶端与齿条固定板40底部固定，回位弹簧3空套在位于箱体2内的齿条4上部，所述齿条4下部穿过箱体3底部，其带有条齿的一侧与固定在底板39一端的第一轴23上的第一齿轮5啮合；背面光滑竖直面与固定在第六轴28上的第一轴承6接触；固定在第六轴28一端的第三轴承7固定在底板39上；所述能量放大机构包括与第一轴23上的第二齿轮9啮合的位于第六轴28一端的第三齿轮10，第六轴28的中部设有与第二轴24中部的第六齿轮19啮合的第四齿轮13，第六轴28的另一端设有与第三轴25一端的第八齿轮38一侧啮合的第五齿轮15；第二轴24尾端设有与第八齿轮38另一侧啮合的第七齿轮21；第三轴25的一端设有第八齿轮38，另一端通过第一离合器29与第四轴26一端的圆盘30一侧联接，第四轴26的另一端设有恒力涡卷弹簧34，第五轴27的前端通过第二离合器35与第四轴26一端的恒力涡卷弹簧34一侧联接，尾端与发电机36的转轴联接；第一行程开关32和第二行程开关33与第四轴26一端的恒力涡卷弹簧34固定；触臂31与第四轴26中部的圆盘30固定。所述第八齿轮38与内部设有第一单向轴承16的第五齿轮15啮合，第七齿轮21的内部设有第二单向轴承22。所述底板39为长条矩形，其长边一侧设有三个缺口。所述第一轴23上的第二齿轮9位于底板39从左到右的第一个缺口内，第一轴23的两端分别通过第三轴承8、第四轴承11与所述第一个缺口的两侧固定。所述第二轴24中部的第六齿轮19位于底板39从左到右的第二个缺口内，第二轴24的两端分别通过第八轴承18、第九轴承20与所述第二个缺口的两侧固定。所述第四轴26上的圆盘30和恒力涡卷弹簧34位于底板39从左到右的第三个缺口内，第四轴26的两端分别通过第七轴承17和发电机36与所述第三个缺口的两侧固定。所述第一轴23的前端、中部和尾端分别通过第一轴承6、第五轴承12和第六轴承14与底板39的上表面固定。所述箱体3固定于路面以下，齿条固定板40与地面处于同一平面。所述发电机36与超级电容器37通过导线相连。所述运动形式变换部分包含齿条固定板40、减速带1、回位弹簧3和齿条4，所述回位弹簧3用于汽车驶过减速带1时，使减速带1回位，所述齿条4固连于齿条固定板40并穿过回位弹簧2和箱体3，所述箱体3固定于地下，无汽车经过时，齿条固定板40与地面处于同一平面，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，同时第一轴承6起到了防止齿条4脱落的作用。所述齿条4固连于减速带1下方的齿条固定板40，并穿过回位弹簧3与箱体2，所述齿条4与第一齿轮5啮合，固定在第六轴28一端的第三轴承7固定在底板39上。
所述能量放大部分包含与第二齿轮9啮合的第三齿轮10、固定于第六轴28的第五轴承12、相互啮合的第四齿轮13与第六齿轮19、固定于第二轴24的第八轴承18和第九轴承20、与第八齿轮38啮合的第五齿轮15和第七齿轮21、以及位于第五齿轮15内部的第一单向轴承16和位于第七齿轮21内部的第二单向轴承22。第一单向轴承16和第二单向轴承22的使用使得无论减速带1下降或者上升，第三轴25始终单向运动，从而使得恒力涡卷弹簧34一直处于蓄能状态，从而达到了回收减速带1压板上升下降两个过程中的能量的目的。
所述定时部分包括第一离合器29、第二离合器35、第四轴26、圆盘30、第一行程开关32、第二行程开关33、触臂31，所述第一离合器29用于接合分离第三轴25和第四轴26；所述圆盘30固定于第四轴26上；如图4所示，所述触臂31安装于圆盘30上：所述第一离合器29和第二离合器35的接合分离控制由第一行程开关32和第二行程开关33完成，所述第一行程开关32和第二行程开关33由触臂31触发，所述第一行程开关32和第二行程开关33固连于恒力涡卷弹簧34上，具体的行程需要由恒力涡卷弹簧34特性确定。
所述蓄能与发电部分包括恒力涡卷弹簧34、发电机36、超级电容器37；所述发电机36与超级电容器37通过导线相连。
在使用前，本发明需要对第一行程开关32和第二行程开关33进行设置。具体方法为：通过实验获得当恒力涡卷弹簧34达到预定的最大转矩时，第一行程开关32达到的极限位置，此时在对应处设置第一个开关，此时第一离合器29分离，第二离合器35接合；当恒力涡卷弹簧34处于无力矩状态时，对应位置设置第二行程开关33，此时第一离合器29接合，第二离合器35分离。
工作过程：当汽车通过时，减速带下降，第一齿轮5顺时针转动(从右侧看，下同)，第二齿轮9顺时针转动，带动第三齿轮10逆时针转动，带动第四齿轮13逆时针转动，从而带动第六齿轮19顺时针转动、第五齿轮15逆时针转动，此时，第一单项轴承16锁死，第二单向轴承22自由转动，从而带动第八齿轮38顺时针转动，此时第一离合器29闭合，第二离合器35分离，所以恒力涡卷弹簧34处于蓄能状态。当减速带在回位弹簧的作用下上升时，第一齿轮5逆时针转动(从右侧看，下同)，第二齿轮9逆时针转动，带动第三齿轮10顺时针转动，带动第四齿轮13顺时针转动，从而带动第六齿轮19逆时针转动、第五齿轮15顺时针转动，从而带动第七齿轮21逆时针转动，此时，第二单向轴承22锁死，第一单向轴承16自由转动，从而带动第八齿轮38顺时针转动，此时第一离合器29闭合，第二离合器35分离，所以恒力涡卷弹簧34处于蓄能状态。当恒力涡卷弹簧34蓄能到相应位置时，触臂31触碰第一行程开关32，使第一离合器29分离，第二离合器35接合，此时恒力涡卷弹簧34均匀释放力，带动发电机36匀速逆时针转动，从而发电；当恒力涡卷弹簧34恢复到无力矩状态时，触臂31触碰第二行程开关33，此时第一离合器29闭合，第二离合器35分离，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振动能量放大机构，包括运动转换机构和发电机，所述运动转换机构通过设置在减速带底部的竖直齿条(4)及其齿轮和轴系构成，该轴系包括设有第一齿轮(5)和第二齿轮(9)的第一轴(23)，设有第六齿轮(19)和第七齿轮(21)的第二轴(24)，设有第五齿轮(15)的第六轴(28)，竖直齿条(4)与第一齿轮(5)啮合，第二齿轮(9)与第六轴(28)前端的第三齿轮(10)啮合，其特征在于：第三轴(25)的一端设有第八齿轮(38)，另一端通过第一离合器(29)与第四轴(26)一端的圆盘(30)一侧联接，第四轴(26)的另一端设有恒力涡卷弹簧(34)，第五轴(27)的前端通过第二离合器(35)与恒力涡卷弹簧(34)一侧联接，尾端与发电机(36)的转轴联接；第一行程开关(32)和第二行程开关(33)与恒力涡卷弹簧(34)前端面固定；触臂(31)与第四轴(26)中部的圆盘(30)固定。
2.根据权利要求1所述的一种机械式减速带振动能量放大机构，其特征在于：所述第八齿轮(38)与内部设有第一单向轴承(16)的第五齿轮(15)啮合，第七齿轮(21)的内部设有第二单向轴承(22)。
3.根据权利要求1所述的一种机械式减速带振动能量放大机构，其特征在于：所述发电机(36)与超级电容器(37)通过导线相连。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |