CN110230666A - 一种道路能量收集装置 - Google Patents

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孙梦蝶
王伟
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Abstract

本发明提供了一种道路能量收集装置，涉及换能装置设计技术领域。所述分体式卧式滚筒两端的内壁分别设有左、右内齿轮；主驱动轴左端经左小角接触球轴承与在分体式箱体左侧立板固定；右小角接触球轴承内圈与主驱动轴过盈配合，主驱动轴右端经联轴器与发电机输入轴联接；所述左小角接触球轴承内侧的主驱动轴设有与小行星齿轮一啮合的左直齿轮，小行星齿轮一与带有半轴的小行星齿轮二啮合，小行星齿轮二的轴通过小深沟球轴承二与箱体左侧立板固定；所述小行星齿轮二与所述左内齿轮啮合；所述左直齿轮内侧的主驱动轴设有左大角接触球轴承，外圈与卧式滚筒左侧内壁固定；卧式滚筒右侧的传动结构与左侧类似。用于道路能量收集。

Description

一种道路能量收集装置
技术领域
本发明涉及换能装置设计技术领域。
背景技术
近年来，能源短缺和环境污染问题引起了广泛的关注。太阳能、风能等清洁能源的开发利用日益受到许多国家的重视。道路能量采集是一种具有发展潜力的新型清洁能源技术，可以在不影响汽车正常行驶的情况下，收集车辆通过时的部分动能，并转换为电能。道路能量采集技术可用于道路侧的设备如监控、传感器等的供电，从而有效节约电能，避免长距离输电的电力损耗和建设成本。
据检索，目前已有相关的道路能量采集装置，如专利号CN106194622A名称为“一种机械式减速带发电装置”的中国发明专利，由运动形式变换部分、定时部分和蓄能发电部分组成，此装置有以下缺点：首先，减速带部分是凸出地面的，在车辆经过时会产生颠簸，影响车上乘客的乘坐舒适度；其次，装置内部结构复杂，易产生故障，不易维修，可靠性低。
又如专利号CN208455514U名称为“一种道路减速带及其能量回收装置”的中国实用新型专利，通过减速带板、固定支撑板、支撑杆、阻尼器以及发电机进行发电，此装置存在以下两个问题，首先由于阻尼器的存在，车辆经过时的一部分能量会以热能的形式耗散，能量采集效率过低；其次，在车辆正向通过时，减速带板绕固定支撑杆端销转动，会造成阻尼器活动杆与阻尼器缸筒之间产生循环的应力，易产生疲劳损失，寿命较低
发明内容
本发明的目的是提供一种道路能量收集装置，它能有效地解决汽车通过传统道路能量采集装置产生颠簸的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种道路能量收集装置，包括由上箱体和下箱体构成的分体式箱体，所述分体式箱体内部偏右设有立板，左侧箱体内设有分体式卧式滚筒，所述分体式卧式滚筒包括滚筒上部和滚筒下部，它们通过螺栓固定，所述分体式卧式滚筒左、右两端的内壁分别设有左内齿轮、右内齿轮；上箱体的上表面设有一个长方形孔，所述卧式滚筒顶部位于所述长方形孔内且与上箱体的上表面平齐；主驱动轴左端经左小角接触球轴承与在分体式箱体左侧立板固定；右小角接触球轴承内圈与主驱动轴过盈配合，右小角接触球轴承外圈与所述立板固定，主驱动轴右端经联轴器与发电机输入轴联接；所述左小角接触球轴承内侧的主驱动轴设有与带有半轴的小行星齿轮一啮合的左直齿轮，所述左直齿轮通过左单向轴承的内圈与主驱动轴过盈配合；所述带有半轴的小行星齿轮一通过小深沟球轴承一与箱体左侧立板固定，带有半轴的小行星齿轮一与带有半轴的小行星齿轮二啮合，所述带有半轴的小行星齿轮二的轴通过小深沟球轴承二与箱体左侧立板固定；所述小行星齿轮二与所述左内齿轮啮合；所述左直齿轮内侧的主驱动轴设有左大角接触球轴承，所述左大角接触球轴承的内圈与主驱动轴过盈配合，外圈与卧式滚筒左侧内壁固定；右大角接触球轴承的外圈与卧式滚筒右侧内壁固定，内圈与主驱动轴过盈配合，所述右大角接触球轴承右侧的主驱动轴设有与大行星齿轮啮合的右直齿轮，所述右直齿轮通过右单向轴承的内圈与主驱动轴过盈配合；所述大行星齿轮与所述右内齿轮啮合；所述大行星齿轮与齿轮轴过盈配合，齿轮轴通过大深沟球轴承与所述立板固定。
所述发电机与下箱体右侧的平台固定。
所述左单向轴承、右单向轴承反向布置。
本发明的工作过程与原理：本装置设置在双向车道内，整个箱体内嵌在路面下方，箱体上盖的上表面与路面平齐。
当车辆轮胎开始触碰到主滚轮时，主滚轮通过车辆轮胎的推动使自身转动。在箱体左侧立板的那一侧看，主滚轮会绕主驱动轴顺时针或逆时针旋转。
下面介绍主滚轮顺时针转动与逆时针转动时其内部各零件的运动状况：
当主滚轮顺时针转动时，固定在主滚轮左端的左内齿轮随着主滚轮逆时针转动，并带动小行星齿轮二逆时针转动，小行星齿轮二带动小行星齿轮一顺时针转动，小行星齿轮一进而带动左直齿轮逆时针转动。由于左直齿轮内部设置有左单向轴承，此时左单向轴承为啮合状态，可以传递给主驱动轴逆时针扭矩，从而带动主驱动轴逆时针转动；同时，固定在主滚轮右端的右内齿轮随着主滚轮逆时针转动，并带动大行星齿轮逆时针转动，大行星齿轮进而带动右直齿轮顺时针转动。由于右直齿轮内部设置有右单向轴承，且右单向轴承与左单向轴承的作用方向相反，此时，右单向轴承为非啮合状态，所以右直齿轮无法传递给主驱动轴顺时针扭矩，所以主驱动轴作顺时针转动；主驱动轴通过联轴器带动发电机轴仍做顺时针转动并产生电能。
当主滚轮逆时针转动时，固定在主滚轮左端的左内齿轮随着主滚轮逆时针转动，并带动小行星齿轮二逆时针转动，小行星齿轮二带动小行星齿轮一顺时针转动，小行星齿轮一进而带动左直齿轮逆时针转动。由于左直齿轮内部设置有左单向轴承，此时左单向轴承为非啮合状态，无法传递给主驱动轴逆时针扭矩，所以不能带动主驱动轴逆时针转动；同时，固定在主滚轮右端的右内齿轮随着主滚轮逆时针转动，并带动大行星齿轮逆时针转动，大行星齿轮进而带动右直齿轮顺时针转动。由于右直齿轮内部设置有右单向轴承，且右单向轴承与左单向轴承的作用方向相反，此时，右单向轴承为啮合状态，所以右直齿轮可以传递给主驱动轴顺时针扭矩，从而带动主驱动轴作顺时针转动；主驱动轴通过联轴器带动发电机轴仍做顺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顺时针方向转动。
与现有技术相比，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采集装置产生颠簸的问题；装置基本不突出路面，不引起乘客不适、效率较高。不管车辆从哪个方向经过此装置，主滚轮的顺时针转动和逆时针转动通过一系列的机械结构转换为发电机的单向转动，从而进行发电，进而为道路旁的维护设备、监测装置、传感器等进行供电。
附图说明
图1是本发明的整体外观图。
图2是本发明的内部结构图。
图3是本发明的整体主滚轮内部结构图一。
图4是本发明的整体主滚轮内部结构图二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
参见图1～图4，本道路能量收集装置，包括由上箱体2和下箱体1构成的分体式箱体，所述分体式箱体内部偏右设有立板25，左侧箱体内设有分体式卧式滚筒，所述分体式卧式滚筒包括滚筒上部3和滚筒下部4，它们通过螺栓26固定，其特征在于：所述分体式卧式滚筒左、右两端的内壁分别设有左内齿轮5、右内齿轮13；上箱体2的上表面设有一个长方形孔，所述卧式滚筒顶部位于所述长方形孔内且与上箱体2的上表面平齐；主驱动轴8左端经左小角接触球轴承7与分体式箱体左侧立板固定；右小角接触球轴承18内圈与主驱动轴8过盈配合，右小角接触球轴承18外圈与所述立板25固定，主驱动轴8右端经联轴器17与发电机15输入轴联接；所述左小角接触球轴承7内侧的主驱动轴8设有与带有半轴的小行星齿轮一9啮合的左直齿轮6，所述左直齿轮6通过左单向轴承21的内圈与主驱动轴8过盈配合；所述带有半轴的小行星齿轮一9通过小深沟球轴承一11与箱体左侧立板固定，带有半轴的小行星齿轮一9与带有半轴的小行星齿轮二10啮合，所述带有半轴的小行星齿轮二10的轴通过小深沟球轴承二12与箱体左侧立板固定；所述小行星齿轮二10与所述左内齿轮5啮合；所述左直齿轮6内侧的主驱动轴8设有左大角接触球轴承22，所述左大角接触球轴承22的内圈与主驱动轴8过盈配合，外圈与卧式滚筒左侧内壁固定；右大角接触球轴承23的外圈与卧式滚筒右侧内壁固定，内圈与主驱动轴8过盈配合，所述右大角接触球轴承23右侧的主驱动轴8设有与大行星齿轮16啮合的右直齿轮14，所述右直齿轮14通过右单向轴承24的内圈与主驱动轴8过盈配合；所述大行星齿轮16与所述右内齿轮13啮合；所述大行星齿轮16与齿轮轴20过盈配合，齿轮轴20通过大深沟球轴承19与所述立板25固定。
所述发电机15与下箱体1右侧的平台固定；所述左单向轴承21、右单向轴承24反向布置。
本发明的滚动式道路能量采集装置，包括箱体、主滚轮、运动转换装置和发电机15。箱体由上箱体2、下箱体1组成，主滚轮由上滚筒3和下滚筒4组成。运动转换装置包括主驱动轴8，左、右内齿轮13，左、右直齿轮6、14和大行星齿轮16。
通过由一个左内齿轮5、一个小行星齿轮二10、一个小行星齿轮一9、一个左直齿轮6组成的左侧轮系和由一个右内齿轮13、一个大行星齿轮16、一个右直齿轮14组成的右侧轮系与两个方向相反的左单向轴承21、右单向轴承24的作用，无论主滚轮正向转动或反向转动，发电机15始终朝一个方向旋转，避免了发电机15转换方向时产生的能量损失，延长了发电机15的寿命。
本发明的工作过程与原理：本装置设置在双向车道内，整个箱体内嵌在路面下方，上箱体2的上表面与路面平齐。当车辆轮胎开始触碰到主滚轮时，主滚轮通过车辆轮胎的推动使自身转动。在箱体左侧立板的那一侧看，主滚轮会绕主驱动轴8顺时针或逆时针旋转。
下面介绍主滚轮顺时针转动与逆时针转动时其内部各零件的运动状况：
当主滚轮顺时针转动时，固定在主滚轮左端的左内齿轮5随着主滚轮逆时针转动，并带动小行星齿轮二10逆时针转动，小行星齿轮二10带动小行星齿轮一9顺时针转动，小行星齿轮一9进而带动左直齿轮6逆时针转动。由于左直齿轮6内部设置有左单向轴承21，此时左单向轴承21为啮合状态，可以传递给主驱动轴8逆时针扭矩，从而带动主驱动轴8逆时针转动；同时，固定在主滚轮右端的右内齿轮13随着主滚轮逆时针转动，并带动大行星齿轮16逆时针转动，大行星齿轮16进而带动右直齿轮14顺时针转动。由于右直齿轮14内部设置有右单向轴承24，且右单向轴承24与左单向轴承21的作用方向相反，此时，右单向轴承24为非啮合状态，所以右直齿轮14无法传递给主驱动轴8顺时针扭矩，所以主驱动轴8作顺时针转动；主驱动轴8通过联轴器17带动发电机15轴仍做顺时针转动并产生电能。
当主滚轮逆时针转动时，固定在主滚轮左端的左内齿轮5随着主滚轮逆时针转动，并带动小行星齿轮二10逆时针转动，小行星齿轮二10带动小行星齿轮一9顺时针转动，小行星齿轮一9进而带动左直齿轮6逆时针转动。由于左直齿轮6内部设置有左单向轴承21，此时左单向轴承21为非啮合状态，无法传递给主驱动轴8逆时针扭矩，所以不能带动主驱动轴8逆时针转动；同时，固定在主滚轮右端的右内齿轮13随着主滚轮逆时针转动，并带动大行星齿轮16逆时针转动，大行星齿轮16进而带动右直齿轮14顺时针转动。由于右直齿轮14内部设置有右单向轴承24，且右单向轴承24与左单向轴承21的作用方向相反，此时，右单向轴承24为啮合状态，所以右直齿轮14可以传递给主驱动轴8顺时针扭矩，从而带动主驱动轴8作顺时针转动；主驱动轴8通过联轴器17带动发电机15轴仍做顺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15轴始终是朝着顺时针方向转动。
与现有技术相比，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采集装置产生颠簸的问题；装置基本不突出路面，不引起乘客不适、效率较高。不管车辆从哪个方向经过此装置，主滚轮的顺时针转动和逆时针转动通过一系列的机械结构转换为发电机15的单向转动，从而进行发电，进而为道路旁的维护设备、监测装置、传感器等进行供电。

Claims (3)

1.一种道路能量收集装置，包括由上箱体(2)和下箱体(1)构成的分体式箱体，所述分体式箱体内部偏右设有立板(25)，左侧箱体内设有分体式卧式滚筒，所述分体式卧式滚筒包括滚筒上部(3)和滚筒下部(4)，它们通过螺栓(26)固定，其特征在于：所述分体式卧式滚筒左、右两端的内壁分别设有左内齿轮(5)、右内齿轮(13)；上箱体(2)的上表面设有一个长方形孔，所述卧式滚筒顶部位于所述长方形孔内且与上箱体(2)的上表面平齐；主驱动轴(8)左端经左小角接触球轴承(7)与分体式箱体左侧立板固定；右小角接触球轴承(18)内圈与主驱动轴(8)过盈配合，右小角接触球轴承(18)外圈与所述立板(25)固定，主驱动轴(8)右端经联轴器(17)与发电机(15)输入轴联接；所述左小角接触球轴承(7)内侧的主驱动轴(8)设有与带有半轴的小行星齿轮一(9)啮合的左直齿轮(6)，所述左直齿轮(6)通过左单向轴承(21)的内圈与主驱动轴(8)过盈配合；所述带有半轴的小行星齿轮一(9)通过小深沟球轴承一(11)与箱体左侧立板固定，带有半轴的小行星齿轮一(9)与带有半轴的小行星齿轮二(10)啮合，所述带有半轴的小行星齿轮二(10)的轴通过小深沟球轴承二(12)与箱体左侧立板固定；所述小行星齿轮二(10)与所述左内齿轮(5)啮合；所述左直齿轮(6)内侧的主驱动轴(8)设有左大角接触球轴承(22)，所述左大角接触球轴承(22)的内圈与主驱动轴(8)过盈配合，外圈与卧式滚筒左侧内壁固定；右大角接触球轴承(23)的外圈与卧式滚筒右侧内壁固定，内圈与主驱动轴(8)过盈配合，所述右大角接触球轴承(23)右侧的主驱动轴(8)设有与大行星齿轮(16)啮合的右直齿轮(14)，所述右直齿轮(14)通过右单向轴承(24)的内圈与主驱动轴(8)过盈配合；所述大行星齿轮(16)与所述右内齿轮(13)啮合；所述大行星齿轮(16)与齿轮轴(20)过盈配合，齿轮轴(20)通过大深沟球轴承(19)与所述立板(25)固定。
2.根据权利要求1所述的一种道路能量收集装置，其特征在于：所述发电机(15)与下箱体(1)右侧的平台固定。
3.根据权利要求1所述的一种道路能量收集装置，其特征在于：所述左单向轴承(21)、右单向轴承(24)反向布置。
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