CN110307317B - 无级变速器及人体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人体发电装置技术领域，公开了一种无级变速器及人体发电装置，其中无级变速器包括相互平行的输入轴和输出轴，以及设置于输入轴和输出轴之间的第一变速机构，第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；第一超越离合器和第二超越离合器的锁合方向相同；第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮；输入轴依次通过第一超越离合器、第一摩擦轮、第一圆锥轮、第二圆锥轮和第二摩擦轮，将转动传递给输出轴；第一调速支架用于驱动第一双锥滚轮平移。利用该无级变速器的人体发电装置可以将人体的双向摆动运动输入转变为单向旋转运动输出，还可以实现无级变速。

Description

无级变速器及人体发电装置

技术领域

本发明涉及人体发电装置技术领域，尤其涉及一种无级变速器及人体发电装置。

背景技术

随着科技的发展，个人户外和单兵执行野外任务时所带装备种类和数量日益增加，特别是电子装备越来越多，因此对个人户外电源的功率、容量提出了更高的要求，同时野外也无法实现全天候实时补充电能，必然要求增加电源的数量和重量；另一方面，为了提高个人的机动性，又要求进一步减小个人携带装备的重量和体积，又与前一需求相矛盾。因此，需要增加可再生能源的利用，但现有的可再生能源(如太阳能)电池补充电能的方式存在着阴天和夜晚等时间以及在丛林等光线遮挡区域不能发电的问题。

综上所述，为了增加野外补充电能的手段，同时针对目前个人户外电源需求量大与提高个人高机动性之间的矛盾，利用人体运动进行发电，并进行电能的高效收集，可以对个人户外携带电子设备的能源进行有效补充，对于减少电源数量和重量、提高个人户外和单兵执行长时间野外任务能力具有重要的意义。

人在走路时腿部以及手臂会上下前后运动，具有一定规律，通过人体腿部肢体运动规律将前后摆动转换为旋转运动，从而可以带动电动机进行发电。而目前国内关于实现人体关节前后摆动转换为旋转运动的装置还较少，在现有的人体发电装置中，多数采用齿轮传动结构，因而在运动过程中易存在卡滞现象。另外，人体实际的运动速度在不同条件下存在较大的差异性，而现有的人体发电装置均不具备调速功能。

发明内容

本发明实施例提供一种无级变速器及人体发电装置，用以解决现有的人体发电装置传动结构复杂、易卡滞且无法变速调节的问题。

本发明实施例提供一种无级变速器，包括相互平行的输入轴和输出轴，还包括设置于所述输入轴和所述输出轴之间的第一变速机构，所述第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；所述第一超越离合器和所述第二超越离合器的锁合方向相同；所述第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮；所述第一超越离合器的内环固接于所述输入轴，所述第一超越离合器的外环固接于所述第一摩擦轮的内圈，所述第一摩擦轮的外圈摩擦传动连接于所述第一圆锥轮的侧面；所述第二圆锥轮的侧面摩擦传动连接于所述第二摩擦轮的外圈，所述第二摩擦轮的内圈固接于所述第二超越离合器的外环，所述第二超越离合器的内环固接于所述输出轴；所述第一圆锥轮与所述第一摩擦轮接触的第一母线平行于所述第二圆锥轮与所述第二摩擦轮接触的第二母线；所述第一双锥滚轮的转轴可转动地安装于所述第一调速支架，所述第一调速支架用于驱动所述第一双锥滚轮沿所述第一母线的方向平移。

其中，还包括设置于所述输入轴和所述输出轴之间的第二变速机构，所述第二变速机构包括第三超越离合器、第三摩擦轮、第二双锥滚轮、第四摩擦轮、第五摩擦轮、第四超越离合器和第二调速支架；所述第三超越离合器和所述第一超越离合器的锁合方向相反，所述第四超越离合器和所述第一超越离合器的锁合方向相同；所述第二双锥滚轮包括同轴连接的第三圆锥轮和第四圆锥轮；所述第三超越离合器的内环固接于所述输入轴，所述第三超越离合器的外环固接于所述第三摩擦轮的内圈，所述第三摩擦轮的外圈摩擦传动连接于所述第三圆锥轮的侧面；所述第四圆锥轮和所述第五摩擦轮相对设置于所述第四摩擦轮的两侧，且所述第四圆锥轮的侧面和所述第五摩擦轮的外圈均摩擦传动连接于所述第四摩擦轮的外圈，所述第四摩擦轮的内圈固接于中间轴；所述第五摩擦轮的内圈固接于所述第四超越离合器的外环，所述第四超越离合器的内环固接于所述输出轴；所述第三圆锥轮与所述第三摩擦轮接触的第三母线平行于所述第四圆锥轮与所述第四摩擦轮接触的第四母线；所述第二双锥滚轮的转轴可转动地安装于所述第二调速支架，所述第二调速支架用于驱动所述第二双锥滚轮沿所述第三母线的方向平移。

其中，所述第一变速机构和所述第二变速机构呈轴对称设置，所述第一变速机构和所述第二变速机构的对称轴垂直于所述输入轴。

其中，所述第一调速支架包括第一支撑轴、第一支撑板、第一凸轮和第一弹簧，所述第一支撑轴与所述输入轴平行或者同轴设置；所述第一支撑板的一端滑动连接于所述第一支撑轴，所述第一圆锥轮的转轴可转动地安装于所述第一支撑板的另一端；所述第一凸轮抵接于第一支撑板的一侧，所述第一弹簧固接于所述第一支撑板的另一侧。

其中，还包括固定支架，所述固定支架上设有平行于所述输入轴的轴线的滑道，所述第一调速支架还包括第二支撑板和滚动设置于所述滑道内的滑轮，所述第二支撑板的一端转动连接于所述滑轮，所述第二圆锥轮的转轴可转动地安装于所述第二支撑板的另一端。

其中，所述第一圆锥轮的底面和所述第二圆锥轮的底面相对设置，所述第一圆锥轮和所述第二圆锥轮之间还设有动力销，所述动力销的一端固接于所述第一圆锥轮的底面，所述动力销的另一端固接于所述第二圆锥轮的底面。

本发明实施例还提供一种利用上述无级变速器的人体发电装置，还包括发电机和人体穿戴机构，所述发电机的输入端连接于所述输出轴，所述人体穿戴机构包括第一连接板、第二连接板和传动轴，所述第一连接板用于连接人体活动关节的活动端，所述第二连接板用于连接所述人体活动关节的固定端；所述第一连接板固接于所述传动轴的一端，所述传动轴的另一端可转动地安装于所述第二连接板；所述传动轴连接于所述输入轴，以将所述人体活动关节的摆动传递至所述输入轴。

其中，所述传动轴和所述输入轴之间设有第一传动组件，所述第一传动组件包括相互啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆同轴固接于所述传动轴，所述蜗轮同轴套接于所述输入轴。

其中，所述发电机的壳体固接于所述第二连接板，所述输出轴和所述发电机之间设有第二传动组件，所述第二传动组件包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮相互垂直，所述第一锥齿轮同轴连接于所述输出轴，所述第二锥齿轮同轴连接于所述发电机的输入端。

其中，所述发电机的输入端和所述输出轴之间还设有增速器。

本发明实施例提供的无级变速器及人体发电装置，其中无级变速器包括相互平行的输入轴和输出轴，还包括设置于输入轴和输出轴之间的第一变速机构，第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；第一超越离合器和第二超越离合器的锁合方向相同，第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮。当第一超越离合器和第二超越离合器均为正向接合、反向分离的单向离合器时，若输入轴正转，则第一超越离合器处于接合态，即第一超越离合器的内环和外环同向旋转，第一摩擦轮正转，第一双锥滚轮反转，第二摩擦轮正转，第二超越离合器也处于接合态，则输出轴输出正转。若输入轴反转，则第二超越离合器处于分离态，即第一超越离合器的内环旋转，而外环不转，此时第一摩擦轮、第一双锥滚轮和第二摩擦轮均不旋转，则输出轴不输出旋转运动。当需要调速时，利用第一调速支架驱动第一双锥滚轮沿第一母线的方向平移，则可以同时改变第一圆锥轮与第一摩擦轮接触的工作半径以及第二圆锥轮与第二摩擦轮接触的工作半径，进而改变第一双锥滚轮的传动比，同时工作半径的改变是连续的，因此可以实现无级变速。利用该无级变速器的人体发电装置可以将人体的双向摆动运动输入转变为单向旋转运动输出，可以满足发电机的单方向性需求，同时还可以实现无级变速，提高发电的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的一种无级变速器的示意图；

图2是本发明实施例中的第一圆锥轮和第二圆锥轮的连接示意图；

图3是本发明实施例中的一种人体发电装置的示意图；

附图标记说明：

1：输入轴； 2：输出轴； 3：第一变速机构；

31：第一超越离合器； 32：第一摩擦轮； 33：第一双锥滚轮；

331：第一圆锥轮； 332：第二圆锥轮； 333：动力销；

34：第二摩擦轮； 35：第二超越离合器； 36：第一调速支架；

361：第一支撑板； 362：第一支撑轴； 363：第一凸轮；

364：第一弹簧； 365：第二支撑板； 366：第一滑轮；

4：第二变速机构； 41：第三超越离合器； 42：第三摩擦轮；

43：第二双锥滚轮； 431：第三圆锥轮； 432：第四圆锥轮；

44：第四摩擦轮； 441：中间轴； 45：第五摩擦轮；

46：第四超越离合器； 47：第二调速支架； 471：第三支撑板；

472：第二支撑轴； 473：第二凸轮； 474：第二弹簧；

475：第四支撑板； 476：第二滑轮； 5：固定支架；

51：滑道； 6：发电机； 7：人体穿戴机构；

71：第一连接板； 72：第二连接板； 721：支撑架；

73：传动轴； 8：第一传动组件； 81：蜗杆；

82：蜗轮； 9：第二传动组件； 91：第一锥齿轮；

92：第二锥齿轮； 10：增速器； 100：壳体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。

图1是本发明实施例中的一种无级变速器的示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种无级变速器，包括相互平行的输入轴1和输出轴2，还包括设置于输入轴1和输出轴2之间的第一变速机构3。第一变速机构3包括第一超越离合器31、第一摩擦轮32、第一双锥滚轮33、第二摩擦轮34、第二超越离合器35和第一调速支架36。

第一超越离合器31和第二超越离合器35的锁合方向相同。具体地，第一超越离合器31和第二超越离合器35均为单向超越离合器，即驱动元件只能从单一方向使从动元件转动，如果驱动元件改变方向，则从动元件就自动脱离不传递动力。单向超越离合器包括同轴设置的外环和内环，外环和内环分别作为驱动元件或者从动元件。本实施例中以正转(顺时针转)为锁合方向为例来进行说明，若外环为主动件，则当外环正转时，单向超越离合器处于接合态，内环随外环一起正转；当外环反转时，单向超越离合器处于分离态，内环不转。内环为主动件的情况与之类似，不再赘述。

更具体地，第一超越离合器31和第二超越离合器35可以采用滚柱式超越离合器、楔块式超越离合器、转动滑销式超越离合器或者棘轮式超越离合器中的一种或者多种。

第一双锥滚轮33包括同轴连接的第一圆锥轮331和第二圆锥轮332。第一圆锥轮331和第二圆锥轮332为圆台状，第一圆锥轮331和第二圆锥轮332的高度以及上底面和下底面的半径的大小可以根据实际工作需要进行选择。在一个具体的实施例中，第一圆锥轮331和第二圆锥轮332的形状、大小相同，且底面相对而接。

如图1所示，第一超越离合器31的内环固接于输入轴1，第一超越离合器31的外环固接于第一摩擦轮32的内圈，第一摩擦轮32的外圈通过摩擦力传动连接于第一圆锥轮331的侧面。第二圆锥轮332的侧面通过摩擦力传动连接于第二摩擦轮34的外圈，第二摩擦轮34的内圈固接于第二超越离合器35的外环，第二超越离合器35的内环固接于输出轴2。

当输入轴1正转时，则第一超越离合器31的内环正转。第一超越离合器31处于接合态，第一超越离合器31的外环随内环一起正转，第一摩擦轮32也正转。进而在第一摩擦轮32的外圈与第一圆锥轮331的侧面的接触面上产生使第一双锥滚轮33反转的摩擦力，第一双锥滚轮33反转。进一步地，在第二圆锥轮332的侧面和第二摩擦轮34的外圈的接触面上产生使第二摩擦轮34正转的摩擦力，第二摩擦轮34正转。然后，第二超越离合器35的外环正转，第二超越离合器35处于接合态，第二超越离合器35的内环随外环一起正转，最终带动输出轴2正转。至此，输入轴1的正向旋转运动通过第一变速机构3传递至输出轴2。

当输入轴1反转时，则第一超越离合器31的内环反转。第一超越离合器31处于分离态，第一超越离合器31的外环不转，进而第一摩擦轮32、第一双锥滚轮33和第二摩擦轮34均不转，第二超越离合器35静止，输出轴2不输出转动。至此，输入轴1的反向旋转运动被第一变速机构3的第一超越离合器31阻拦，不传递至输出轴2，实现了双向输入、单向输出的传动过程。

第一圆锥轮331与第一摩擦轮32接触的位置为第一母线，第二圆锥轮332与第二摩擦轮34接触的位置为第二母线，第一母线平行于第二母线。在一个具体的实施例中，第一母线、第二母线、输入轴的轴线以及输出轴的轴线均相互平行。

第一双锥滚轮33的转轴可转动地安装于第一调速支架36，第一调速支架36用于驱动第一双锥滚轮33沿第一母线的方向平移。具体地，第一双锥滚轮33的转轴的两端均通过滚动轴承安装于第一调速支架36上，第一双锥滚轮33可以在第一调速支架36上的轴承座内自由旋转。

第一调速支架36可以驱动第一双锥滚轮33左右平移，本实施例中以第一圆锥轮331的下底面连接于第二圆锥轮332的下底面，且第二圆锥轮332位于第一圆锥轮331的右侧为例进行说明，其中，第一圆锥轮331的上底面的半径小于下底面的半径，第二圆锥轮332相同。

初始时，第一摩擦轮32靠近第一圆锥轮331的上底面，第二摩擦轮34靠近第二圆锥轮332的下底面，此时传动比较小。当第一双锥滚轮33向左平移时，由于第一摩擦轮32和第二摩擦轮34的位置固定不变，则第一摩擦轮32与第一圆锥轮331接触的工作半径变大，同时第二摩擦轮34与第二圆锥轮332接触的工作半径变小，传动比变大。反之，当第一双锥滚轮33向右平移时，则第一摩擦轮32与第一圆锥轮331接触的工作半径变小，同时第二摩擦轮34与第二圆锥轮332接触的工作半径变大，传动比变小。

本实施例提供的一种无级变速器，包括相互平行的输入轴和输出轴，还包括设置于输入轴和输出轴之间的第一变速机构，第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；第一超越离合器和第二超越离合器的锁合方向相同，第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮。当第一超越离合器和第二超越离合器均为正向接合、反向分离的单向离合器时，若输入轴正转，则第一超越离合器处于接合态，即第一超越离合器的内环和外环同向旋转，第一摩擦轮正转，第一双锥滚轮反转，第二摩擦轮正转，第二超越离合器也处于接合态，则输出轴输出正转。若输入轴反转，则第二超越离合器处于分离态，即第一超越离合器的内环旋转，而外环不转，此时第一摩擦轮、第一双锥滚轮和第二摩擦轮均不旋转，则输出轴不输出旋转运动。当需要调速时，利用第一调速支架驱动第一双锥滚轮沿第一母线的方向平移，则可以同时改变第一圆锥轮与第一摩擦轮接触的工作半径以及第二圆锥轮与第二摩擦轮接触的工作半径，进而改变第一双锥滚轮的传动比，同时工作半径的改变是连续的，因此可以实现无级变速。利用该无级变速器的人体发电装置可以将人体的双向摆动运动输入转变为单向旋转运动输出，可以满足发电机的单方向性需求，同时还可以实现无级变速，提高发电的效率。

进一步地，还包括设置于输入轴1和输出轴2之间的第二变速机构4，第二变速机构4包括第三超越离合器41、第三摩擦轮42、第二双锥滚轮43、第四摩擦轮44、第五摩擦轮45、第四超越离合器46和第二调速支架47。

第三超越离合器41和第一超越离合器31的锁合方向相反，第四超越离合器46和第一超越离合器31的锁合方向相同。即第一超越离合器31、第二超越离合器35和第四超越离合器46的锁合方向相同，第三超越离合器41的锁合方向与其他的超越离合器相反。

具体地，第三超越离合器41和第四超越离合器46均为单向超越离合器。更具体地，第三超越离合器41和第四超越离合器46可以采用滚柱式超越离合器、楔块式超越离合器、转动滑销式超越离合器或者棘轮式超越离合器中的一种或者多种。

第二双锥滚轮43包括同轴连接的第三圆锥轮431和第四圆锥轮432。第三圆锥轮431和第四圆锥轮432为圆台状，第三圆锥轮431和第四圆锥轮432的高度以及上底面和下底面的半径的大小可以根据实际工作需要进行选择。在一个具体的实施例中，第三圆锥轮431和第四圆锥轮432的形状、大小相同，且底面相对而接。更具体地，第一双锥滚轮33和第二双锥滚轮43形状、大小相同。

如图1所示，第三超越离合器41的内环固接于输入轴1，第三超越离合器41的外环固接于第三摩擦轮42的内圈，第三摩擦轮42的外圈通过摩擦力传动连接于第三圆锥轮431的侧面。第四圆锥轮432和第五摩擦轮45相对设置于第四摩擦轮44的两侧，且第四圆锥轮432的侧面和第五摩擦轮45的外圈均通过摩擦力传动连接于第四摩擦轮44的外圈，第四摩擦轮44的内圈固接于中间轴441。第五摩擦轮45的内圈固接于第四超越离合器46的外环，第四超越离合器46的内环固接于输出轴2。

当输入轴1反转时，则第一超越离合器31和第三超越离合器41的内环反转，第一超越离合器31处于分离态，第三超越离合器41处于接合态，因此输入轴1的反向旋转运动通过第二变速机构4传递。第三超越离合器41的外环随内环一起反转，第三摩擦轮42也反转。进而在第三摩擦轮42的外圈与第三圆锥轮431的侧面的接触面上产生使第二双锥滚轮43正转的摩擦力，第二双锥滚轮43正转。进一步地，在第四圆锥轮432的侧面和第四摩擦轮44的外圈的接触面上产生使第四摩擦轮44反转的摩擦力，第四摩擦轮44反转。然后，在第四摩擦轮44的外圈和第五摩擦轮45的外圈的接触面上产生使第五摩擦轮45正转的摩擦力，第五摩擦轮45正转。接着，第四超越离合器46的外环正转，第四超越离合器46处于接合态，第四超越离合器46的内环随外环一起正转，最终带动输出轴2正转。至此，输入轴1的反向旋转运动通过第二变速机构4传递至输出轴2，并转化为输出轴2的正向旋转运动。

当输入轴1正转时，则第一超越离合器31和第三超越离合器41的内环正转，第一超越离合器31处于接合态，第三超越离合器41处于分离态，因此输入轴1的正向旋转运动通过第一变速机构3传递至输出轴2，并输出为输出轴2的正向旋转运动。

因此，输入轴1的正向旋转运动可以通过第一变速机构3传递至输出轴2，并输出正向转动；同时，输入轴1的反向旋转运动可以通过第二变速机构4传递至输出轴2，并转换为正向转动，进而无论输入轴1是正转或者反转，最终输出轴2总能连续地输出正转，实现了双向输入、单向连续输出的传动过程。

第三圆锥轮431与第三摩擦轮42接触的位置为第三母线，第四圆锥轮432与第四摩擦轮44接触的位置为第四母线，第三母线平行于第四母线。在一个具体的实施例中，第三母线、第四母线、输入轴的轴线以及输出轴的轴线均相互平行。

第二双锥滚轮43的转轴可转动地安装于第二调速支架47，第二调速支架47用于驱动第二双锥滚轮43沿第三母线的方向平移。具体地，第二双锥滚轮43的转轴的两端均通过滚动轴承安装于第二调速支架47上，第二双锥滚轮43可以在第二调速支架47上的轴承座内自由旋转。

第二调速支架47可以驱动第二双锥滚轮43左右平移，本实施例中以第三圆锥轮431的下底面连接于第四圆锥轮432的下底面，且第四圆锥轮432位于第三圆锥轮431的左侧为例进行说明，其中，第三圆锥轮431的上底面的半径小于下底面的半径，第四圆锥轮432相同。

初始时，第三摩擦轮42靠近第三圆锥轮431的上底面，第四摩擦轮44靠近第四圆锥轮432的下底面，此时传动比较小。当第二双锥滚轮43向右平移时，由于第三摩擦轮42和第四摩擦轮44的位置固定不变，则第三摩擦轮42与第三圆锥轮431接触的工作半径变大，同时第四摩擦轮44与第四圆锥轮432接触的工作半径变小，传动比变大。反之，当第二双锥滚轮43向左平移时，则第三摩擦轮42与第三圆锥轮431接触的工作半径变小，同时第四摩擦轮44与第四圆锥轮432接触的工作半径变大，传动比变小。

本实施例提供的一种无级变速器，包括用于仅传递正转的第一变速机构3和仅传递反转的第二变速机构4，实现了双向输入、单向连续输出的传动过程，同时利用双锥滚轮实现了无级变速。

更进一步地，第一变速机构3和第二变速机构4呈轴对称设置，第一变速机构3和第二变速机构4的对称轴垂直于输入轴1。

进一步地，上述无级变速器还包括壳体100，将所有部件均封装于壳体100内，输入轴1、输出轴2以及中间轴441均可以通过滚动轴承安装于壳体100内。

进一步地，第一调速支架36包括第一支撑板361、第一支撑轴362、第一凸轮363和第一弹簧364，第一支撑轴362与输入轴1平行或者同轴设置。第一支撑板361的下端滑动连接于第一支撑轴362，第一圆锥轮331的转轴可转动地安装于第一支撑板361的上端。第一凸轮363抵接于第一支撑板361的左侧，第一弹簧364的左端固接于第一支撑板361的右侧，第一弹簧364的右端固接于壳体100。

具体地，第一支撑板361为一呈钝角的折板，第一支撑板361的上端垂直于第一圆锥轮331的转轴，第一支撑板361的下端垂直于第一支撑轴362。第一支撑轴362固定于壳体100内，第一支撑板361的下端滑动地套设于第一支撑轴362外。第一弹簧364使第一支撑板361始终抵接于第一凸轮363，随着第一凸轮363的转动，第一支撑板361做左右平行移动。

同样地，第二调速支架47与第一调速支架36的结构相同。第二调速支架47包括第三支撑板471、第二支撑轴472、第二凸轮473和第二弹簧474，第二支撑轴472与输入轴1平行或者同轴设置。第三支撑板471的下端滑动连接于第二支撑轴472，第三圆锥轮431的转轴可转动地安装于第三支撑板471的上端。第二凸轮473抵接于第三支撑板471的左侧，第二弹簧474的左端固接于第三支撑板471的右侧，第二弹簧474的右端固接于壳体100。

进一步地，还包括固定支架5，固定支架5上设有平行于输入轴1的轴线的滑道51，第一调速支架36还包括第二支撑板365和滚动设置于滑道51内的第一滑轮366，第二支撑板365的下端转动连接于第一滑轮366，第二圆锥轮332的转轴可转动地安装于第二支撑板365的上端。

具体地，第二支撑板365也为一呈钝角的折板，第二支撑板365的上端垂直于第二圆锥轮332的转轴，第二支撑板365的下端平行于滑道51的长度方向。

同样地，第二调速支架47还包括第四支撑板475和滚动设置于滑道51内的第二滑轮476，第四支撑板475的下端转动连接于第二滑轮476，第四圆锥轮432的转轴可转动地安装于第四支撑板475的上端。

进一步地，如图2所示，第一圆锥轮331的底面和第二圆锥轮332的底面相对设置，第一圆锥轮331和第二圆锥轮332之间还设有动力销333，动力销333的左端固接于第一圆锥轮331的底面，动力销333的右端固接于第二圆锥轮332的底面。具体地，第一圆锥轮331的下底面和第二圆锥轮332的下底面相对设置。动力销333的数量可以为多个，多个动力销333沿第一双锥滚轮33的周向均匀分布。同样地，第二双锥滚轮43与第一双锥滚轮33具有相同的设置。

如图3所示，本发明实施例还提供一种利用上述无级变速器的人体发电装置，还包括发电机6和人体穿戴机构7，发电机6的输入端连接于输出轴2。人体穿戴机构7包括第一连接板71、第二连接板72和传动轴73，第一连接板71用于连接人体活动关节的活动端，第二连接板72用于连接人体活动关节的固定端。第一连接板71固接于传动轴73的上端，传动轴73的下端可转动地安装于第二连接板72。传动轴73连接于输入轴1，以将人体活动关节的摆动传递至输入轴1。当人体活动关节运动时，第一连接板71和第二连接板72之间的夹角改变，进而通过传动轴73输出往复摆动。

具体地，第一连接板71和第二连接板72为相互平行地两个平板，第一连接板71和第二连接板72均可设置有捆绑绳或者扎带或者魔术贴，用于可拆卸连接于人体活动关节。其中，人体活动关节可以包括膝关节、肘关节、肩关节或者髋关节等等。

当人体穿戴机构7连接于膝关节时，第一连接板71捆绑于小腿，第二连接板72捆绑于大腿，在人体走动或者跑动时，小腿相对于大腿存在起落摆动，可以采集动能。当人体穿戴机构7连接于髋关节时，第一连接板71捆绑于大腿，第二连接板72捆绑于腰部，在人体走动或者跑动时，大腿相对于人体的躯干部存在起落摆动，可以采集动能。

当人体穿戴机构7连接于肘关节时，第一连接板71捆绑于小臂，第二连接板72捆绑于大臂，在人体摆臂时，小臂相对于大臂存在起落摆动，可以采集动能。当人体穿戴机构7连接于肩关节时，第一连接板71捆绑于大臂，第二连接板72捆绑于肩背部，在人体摆臂时，大臂相对于人体的躯干部存在起落摆动，可以采集动能。

进一步地，如图1和图3所示，当传动轴73与输入轴1垂直设置时，传动轴73和输入轴1之间设有第一传动组件8，第一传动组件8包括相互啮合的蜗杆81和蜗轮82，蜗杆81同轴固接于传动轴73，蜗轮82同轴套接于输入轴1。通过蜗轮蜗杆结构可以将传动轴73的转动变换90°后输出。

进一步地，发电机6的壳体固接于第二连接板72，输出轴2和发电机6之间设有第二传动组件9，发电机6的输入端和无级变速器的输出轴2相互垂直，第二传动组件9包括相互啮合的第一锥齿轮91和第二锥齿轮92，第一锥齿轮91和第二锥齿轮92相互垂直，第一锥齿轮91同轴连接于输出轴2，第二锥齿轮92同轴连接于发电机6的输入端。

第一传动组件8和第二传动组件9均为垂直换向组件，除了蜗轮蜗杆结构或者双垂直锥齿轮结构外，也可以采用其他的传动件。

进一步地，发电机6的输入端和无级变速器的输出轴2之间还设有增速器10。增速器10的作用是将无级变速器的输出轴2输出的转动速度加以放大，数值比可以为20以上。在一个具体的实施例中，输出轴2依次通过增速器10、第一锥齿轮91和第二锥齿轮92连接于发电机6的输入端，增速器10的输出端通过支撑架721固定于第二连接板72上，以保持增速器10的输出稳定。

进一步地，在第二锥齿轮92处还设置有转速传感器，用于检测第二锥齿轮92的转速是否均匀，同时转速传感器电连接于单片机。如果转速不均匀，则表示出现停滞状态，单片机可以发出报警信号，提醒用户检修该装置。

下面结合本实施例中的人体发电装置的发电方法来具体说明。

将人体穿戴机构7安装于人体的膝关节，第一连接板71捆绑于小腿，第二连接板72捆绑于大腿。人体静止站立时，小腿和大腿位于一条直线，则第一连接板71和第二连接板72之间的夹角为180°。

当人开始走路或者跑步时，首先抬腿，则大腿和小腿之间的夹角变小，传动轴73正转，然后经过第一传动组件8将正转传递给输入轴1，然后再经过第一变速机构3使输出轴2输出正转，再通过增速器10和第二传动组件9，将正转传递给发电机6的输入端。

然后落腿，则大腿和小腿之间的夹角变大，传动轴73反转，然后经过第一传动组件8将反转传递给输入轴1，然后再经过第二变速机构4使输出轴2输出正转，再通过增速器10和第二传动组件9，将正转传递给发电机6的输入端。进而实现双向输入、单向连续输出。

当输入轴1开始运动时，第一凸轮363的小端压紧第一支撑板361，第二凸轮473的小端压紧第三支撑板471。此时，第一摩擦轮32和第一圆锥轮331的小端(即靠近上底面的一端)接触，第二摩擦轮34和第二圆锥轮332的大端(即靠近下底面的一端)接触，第三摩擦轮42和第三圆锥轮431的小端接触，第四摩擦轮44和第四圆锥轮432的大端接触，无级变速器的传动比较小，启动力矩也较小。

在输入轴1运动时，凸轮电机(图中未示出)带动第一凸轮363和第二凸轮473同时转动，第一支撑板361在第一弹簧364的推动下，第一双锥滚轮33逐渐向左运动，第三支撑板471在第二弹簧474的推动下，第二双锥滚轮43逐渐向右运动，此时，无级变速器的传动比逐渐增大。

当第一凸轮363的大端和第一支撑板361接触、第二凸轮473的大端和第三支撑板471接触时，凸轮电机停止运动，此时，无级变速器保持恒传动比运动。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的无级变速器及人体发电装置，其中无级变速器包括相互平行的输入轴和输出轴，还包括设置于输入轴和输出轴之间的第一变速机构，第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；第一超越离合器和第二超越离合器的锁合方向相同，第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮。当第一超越离合器和第二超越离合器均为正向接合、反向分离的单向离合器时，若输入轴正转，则第一超越离合器处于接合态，即第一超越离合器的内环和外环同向旋转，第一摩擦轮正转，第一双锥滚轮反转，第二摩擦轮正转，第二超越离合器也处于接合态，则输出轴输出正转。若输入轴反转，则第二超越离合器处于分离态，即第一超越离合器的内环旋转，而外环不转，此时第一摩擦轮、第一双锥滚轮和第二摩擦轮均不旋转，则输出轴不输出旋转运动。当需要调速时，利用第一调速支架驱动第一双锥滚轮沿第一母线的方向平移，则可以同时改变第一圆锥轮与第一摩擦轮接触的工作半径以及第二圆锥轮与第二摩擦轮接触的工作半径，进而改变第一双锥滚轮的传动比，同时工作半径的改变是连续的，因此可以实现无级变速。利用该无级变速器的人体发电装置可以将人体的双向摆动运动输入转变为单向旋转运动输出，可以满足发电机的单方向性需求，同时还可以实现无级变速，提高发电的效率。

进一步地，无级变速器还包括第二变速机构，输入轴的正向旋转运动可以通过第一变速机构传递至输出轴，并输出正向转动；同时，输入轴的反向旋转运动可以通过第二变速机构传递至输出轴，并转换为正向转动，进而无论输入轴是正转或者反转，最终输出轴总能连续地输出正转，实现了双向输入、单向连续输出的传动过程。

进一步地，通过第一调速支架可以无级地调节第一变速机构的传动比，通过第二调速支架可无级地调节第二变速机构的传动比，进而实现整个无级变速器的无级变速。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无级变速器，包括相互平行的输入轴和输出轴，其特征在于，还包括设置于所述输入轴和所述输出轴之间的第一变速机构，所述第一变速机构包括第一超越离合器、第一摩擦轮、第一双锥滚轮、第二摩擦轮、第二超越离合器和第一调速支架；所述第一超越离合器和所述第二超越离合器的锁合方向相同；所述第一双锥滚轮包括同轴连接的第一圆锥轮和第二圆锥轮；

所述第一超越离合器的内环固接于所述输入轴，所述第一超越离合器的外环固接于所述第一摩擦轮的内圈，所述第一摩擦轮的外圈摩擦传动连接于所述第一圆锥轮的侧面；所述第二圆锥轮的侧面摩擦传动连接于所述第二摩擦轮的外圈，所述第二摩擦轮的内圈固接于所述第二超越离合器的外环，所述第二超越离合器的内环固接于所述输出轴；

所述第一圆锥轮与所述第一摩擦轮接触的第一母线平行于所述第二圆锥轮与所述第二摩擦轮接触的第二母线；所述第一双锥滚轮的转轴可转动地安装于所述第一调速支架，所述第一调速支架用于驱动所述第一双锥滚轮沿所述第一母线的方向平移；还包括设置于所述输入轴和所述输出轴之间的第二变速机构，所述第二变速机构包括第三超越离合器、第三摩擦轮、第二双锥滚轮、第四摩擦轮、第五摩擦轮、第四超越离合器和第二调速支架；所述第三超越离合器和所述第一超越离合器的锁合方向相反，所述第四超越离合器和所述第一超越离合器的锁合方向相同；所述第二双锥滚轮包括同轴连接的第三圆锥轮和第四圆锥轮；

所述第三超越离合器的内环固接于所述输入轴，所述第三超越离合器的外环固接于所述第三摩擦轮的内圈，所述第三摩擦轮的外圈摩擦传动连接于所述第三圆锥轮的侧面；所述第四圆锥轮和所述第五摩擦轮相对设置于所述第四摩擦轮的两侧，且所述第四圆锥轮的侧面和所述第五摩擦轮的外圈均摩擦传动连接于所述第四摩擦轮的外圈，所述第四摩擦轮的内圈固接于中间轴；所述第五摩擦轮的内圈固接于所述第四超越离合器的外环，所述第四超越离合器的内环固接于所述输出轴；

所述第三圆锥轮与所述第三摩擦轮接触的第三母线平行于所述第四圆锥轮与所述第四摩擦轮接触的第四母线；所述第二双锥滚轮的转轴可转动地安装于所述第二调速支架，所述第二调速支架用于驱动所述第二双锥滚轮沿所述第三母线的方向平移。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述第一变速机构和所述第二变速机构呈轴对称设置，所述第一变速机构和所述第二变速机构的对称轴垂直于所述输入轴。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述第一调速支架包括第一支撑轴、第一支撑板、第一凸轮和第一弹簧，所述第一支撑轴与所述输入轴平行或者同轴设置；所述第一支撑板的一端滑动连接于所述第一支撑轴，所述第一圆锥轮的转轴可转动地安装于所述第一支撑板的另一端；所述第一凸轮抵接于第一支撑板的一侧，所述第一弹簧固接于所述第一支撑板的另一侧。

4.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，还包括固定支架，所述固定支架上设有平行于所述输入轴的轴线的滑道，所述第一调速支架还包括第二支撑板和滚动设置于所述滑道内的滑轮，所述第二支撑板的一端转动连接于所述滑轮，所述第二圆锥轮的转轴可转动地安装于所述第二支撑板的另一端。

5.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述第一圆锥轮的底面和所述第二圆锥轮的底面相对设置，所述第一圆锥轮和所述第二圆锥轮之间还设有动力销，所述动力销的一端固接于所述第一圆锥轮的底面，所述动力销的另一端固接于所述第二圆锥轮的底面。

6.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的无级变速器的人体发电装置，其特征在于，还包括发电机和人体穿戴机构，所述发电机的输入端连接于所述输出轴，所述人体穿戴机构包括第一连接板、第二连接板和传动轴，所述第一连接板用于连接人体活动关节的活动端，所述第二连接板用于连接所述人体活动关节的固定端；所述第一连接板固接于所述传动轴的一端，所述传动轴的另一端可转动地安装于所述第二连接板；所述传动轴连接于所述输入轴，以将所述人体活动关节的摆动传递至所述输入轴。

7.根据权利要求6所述的人体发电装置，其特征在于，所述传动轴和所述输入轴之间设有第一传动组件，所述第一传动组件包括相互啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆同轴固接于所述传动轴，所述蜗轮同轴套接于所述输入轴。

8.根据权利要求7所述的人体发电装置，其特征在于，所述发电机的壳体固接于所述第二连接板，所述输出轴和所述发电机之间设有第二传动组件，所述第二传动组件包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮相互垂直，所述第一锥齿轮同轴连接于所述输出轴，所述第二锥齿轮同轴连接于所述发电机的输入端。

9.根据权利要求6所述的人体发电装置，其特征在于，所述发电机的输入端和所述输出轴之间还设有增速器。

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